JP2016139840A - 車両用無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した携帯機の検知エリアを形成でき、ユーザの利便性の低下を抑制する車両用無線通信システムを提供する。【解決手段】車両に搭載した車載装置と、ユーザが所持する携帯機と、を含み、車載装置と携帯機とは相互に無線通信可能であり、車載装置は、携帯機に無線信号を送信する送信部と、携帯機の周囲環境を推定する推定部と、推定した周囲環境に応じて、送信部の送信電力を調整する調整部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ユーザが携帯する携帯機と車両に搭載した車載装置との間で無線通信を用いて車両の制御を行う車両用無線通信システムに関する。

車両用無線通信システムとして、ユーザが所持する携帯機と、車両に搭載した車載装置との間で無線通信により認証を行い、その認証結果に基づいて、機械的な鍵を使用しなくても、ドア解錠やエンジン始動などの、ユーザが所望する動作を行うスマートキーシステムがある。

上述の車両用無線通信システムでは、携帯機と車載装置との間の無線通信を行なう周波数をより適切に設定するものが考案されている（特許文献１参照）。本システムでは、車載装置における携帯機からの受信信号が最大となるチャンネルを用いて、携帯機〜車載装置間の通信を行う。

特開２０１０−２３２８７２号公報

従来技術では、車載装置からの送信信号の出力は一定である。携帯機は、周囲の温度によって受信部の受信感度が変わり、車載装置からの信号の出力が一定の場合、携帯機が受信できる距離が変わることがある。つまり、車載装置の携帯機の検知エリアが変化し、安定した検知エリアを形成できないという問題が生ずる。特許文献１では、この問題に対する解決策は開示されていない。

例えば、図２において、通常は、携帯機の検知エリアが４１ａ（４１ａ１を含む）のように形成される場合、携帯機の受信感度が通常時よりも低下したときは、検知エリア４１ａの外縁内側近傍（４１ａ１よりも外側）に位置する携帯機は、車載装置１０（ＬＦ送信部１１）からの無線信号を受信できない可能性がある。これは、検知エリアが４１ａよりも狭い４１ａ１の状態になったといえる。この状態では、携帯機が同じ位置にあっても、車両の操作（ドア解錠など）をできるときと、できないときがあり、ユーザの利便性が低下する。

上記問題点を背景として、本発明は、安定した携帯機の検知エリアを形成でき、ユーザの利便性の低下を抑制する車両用無線通信システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための車両用無線通信システムは、車両に搭載した車載装置と、ユーザが所持する携帯機と、を含み、車載装置と携帯機とは相互に無線通信可能であり、車載装置は、携帯機に無線信号を送信する送信部と、携帯機の周囲環境を推定する推定部と、推定した周囲環境に応じて、送信部の送信電力を調整する調整部と、を備える。

上記構成によって、車両からの無線信号の送信出力を調整することで、携帯キーの周囲環境に関係なく一定の検知エリア（図２の４１ａ）を形成でき、携帯機の周囲環境に関係なく、携帯機が通常の検知エリア内にあれば、車載装置からの無線信号を受信できるので、ユーザの利便性の低下を抑制できる。

本発明の車両用無線通信システムの構成例を示す図。 各アンテナの配置およびリクエスト信号の送信範囲の例を示す図。 車載装置制御処理を説明するフロー図。 外気温と送信電力の補正値との関係を示す図。 受信信号強度と送信電力の補正値との関係を示す図。

図１のように、車両用無線通信システム１は、車両に搭載した車載装置１０と、ユーザが携帯する携帯機２０と、を含むスマートキーシステムとして構成される。

車載装置１０は、制御部１３（本発明の推定部、調整部、状態判定部、照合部）、および、制御部１３に接続された信号入出力回路（ＬＡＮインターフェース回路でもよい）であるＩ／Ｏ１４（本発明の状態取得部、外気温取得部、取得部）、Ｉ／Ｏ１４に接続されたＬＦ送信部１１（本発明の送信部）、ＲＦ受信部１２（本発明の受信部）を備える。

ＬＦ送信部１１には、Ｄ席（運転席）アンテナ１１ａ、Ｐ席（助手席）アンテナ１１ｂ、トランク内アンテナ１１ｃ、および室内アンテナ１１ｄが接続され、各アンテナ１１ａ〜１１ｄからＬＦ（長波）帯の電波にてリクエスト信号を送信する。制御部１３は、ＬＦ送信部１１に、予め定められた順序でリクエスト信号を送信するように指示する。よって、制御部１３は、携帯機２０がいずれのアンテナからのリクエスト信号に応答してレスポンス信号を返信したかを識別できる。

ＬＦ送信部１１は、制御部１３からの制御指令に基づいて、リクエスト信号の送信電力を調整することができる。例えば、制御部１３が指示する送信電力となるように、アンテナ１１ａ〜１１ｄに印加する電流値を調整する。電流値の調整は、電流切替回路を設けて電流値を切り替える方法でもよいし、アンテナに接続された電力増幅回路の増幅率を変化させる方法でもよい。

図２に示すように、Ｄ席アンテナ１１ａは、車両４０のＤ席と後部座席の間にあるセンターピラーの内側に配置され、Ｐ席アンテナ１１ｂは、車両４０のＰ席と後部座席の間にあるセンターピラーの内側に配置される。トランク内アンテナ１１ｃは、車両４０のトランクルーム内に配置される。室内アンテナ１１ｄは、例えば、車両４０のセンターコンソール下部に取り付けられる。

図１に戻り、ＲＦ受信部１２は、受信アンテナ１２ａが受信した、例えば、ＲＦ（高周波）帯のレスポンス信号に対する増幅、復調等の処理を行う。また、復調時に、レスポンス信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）の検知も行う。受信アンテナ１２ａは、例えば、車両４０のダッシュパネル内に、車載装置１０とともに配置される（図２参照）。

制御部１３は、ＣＰＵ１３ａ、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体を用いたメモリ１３ｂ、および周辺回路（図示せず）を含むコンピュータとして構成される。ＣＰＵ１３ａがメモリ１３ｂに記憶された車載装置制御プログラムを実行することで、車両用無線通信システム１の各種機能を実現する。メモリ１３ｂは、携帯機２０のＩＤコードの照合を行うためのマスタコードを記憶する。

車載装置１０には、Ｉ／Ｏ１４を介して、ドアスイッチ３１、ドア開閉検出部３２、ドア施錠検出部３３、始動スイッチ３４、外気温センサ３５、ドア施解錠制御部３６が接続される。

ドアスイッチ３１は、車両４０のドア（４７、４８（図２参照）の総称、以下同じ）を開閉するためのドアノブの近くに設けられたタッチスイッチ、車両のトランクドア４９（図２参照）のドアノブ付近に設けられたタッチスイッチによって構成される。ユーザのドアスイッチ３１に対する操作に応じた信号を制御部１３へ出力する。

ドア開閉検出部３２は、ドアおよびトランクドア４９の開閉状態を検出するためのスイッチにより構成される。ドア開閉検出部３２から制御部１３へドアおよびトランクドアの開閉状態を示す信号を出力する。

ドア施錠検出部３３は、ドアおよびトランクドア４９の施錠状態を検出するスイッチにより構成される。ドア施錠検出部３３から制御部１３へ、ドアおよびトランクドア４９の施錠状態を表す信号を出力する。

始動スイッチ３４は、車両４０の原動機（エンジンあるいはモータ）を始動するため、あるいは始動を許可するために、ユーザが操作するスイッチである（イグニッションスイッチ、プッシュスイッチともいう）。始動スイッチ３４は、制御部１３へ始動スイッチ３４の状態を示す信号を出力する。

外気温センサ３５は、車両４０の外部の気温（外気温）を検出する。車両４０が、室内の空調を行う周知の空調装置を備えるときは、空調装置に含まれる外気温センサから外気温を取得してもよい。外気温センサ３５は、制御部１３へ外気温を示す信号を出力する。

ドア施解錠制御部３６は、ドアおよびトランクドア４９の施錠、解錠を行うためのアクチュエータを有し、制御部１３からの制御指令に基づき、各アクチュエータを駆動することで、ドアおよびトランクドア４９の施錠／解錠制御を行う。

携帯機２０は、周知のＣＰＵ、メモリ（いずれも図示せず）等を含む制御部２１、および、制御部２１に接続された、車載装置１０からのリクエスト信号を受信する受信部２２、車載装置１０へレスポンス信号を送信する送信部２３、ユーザが操作を行う操作部２４を含む。

制御部２１は、受信部２２の受信信号に基づいてリクエスト信号の受信の有無を判定し、リクエスト信号に応答するための、携帯機を識別するためのＩＤコード等を含むレスポンス信号を生成して、送信部２３から送信させる。

操作部２４は、例えば、リモートキーレスエントリー機能を利用するためのトリガとなるプッシュスイッチ群として構成する。ユーザが操作部２４を操作したとき、プッシュスイッチに対応したドア、トランクドア４９のアンロックあるいは開閉を行う。

上述の構成により、車載装置１０は、携帯機２０へ照合のためのリクエスト信号を送信し、受信したレスポンス信号に含まれる、携帯機２０を識別するためのＩＤコードとマスタコードとを照合し、その照合結果に基づいて、例えば、車両のドアの施錠制御、解錠制御、原動機（エンジンまたはモータ）の始動許可など、車両における予め定められた機能の動作の制御を行う。

車両用無線通信システム１は、スマートキーシステムの他に、携帯機２０の照合を行わず、リモートキーレスエントリー機能のみを備えるリモートキーレスエントリーシステム、車載装置１０と携帯機２０との相互の通信に基づいて、車両における予め定められた機能の動作の制御を行うシステム（例えば、リモートエンジンスタータ）に適用してもよい。

図２に、各アンテナ（１１ａ〜１１ｃ）のリクエスト信号の送信範囲（すなわち、携帯機２０の検知エリア）を示す。検知エリアは、アンテナを中心とした半径０．７〜１．０ｍの略円形状に形成される。

Ｄ席アンテナ１１ａの検知エリア４１ａとＰ席アンテナ１１ｂの検知エリア４１ｂは、それぞれとトランク内アンテナ１１ｃの検知エリア４１ｃと重複している。また、室内アンテナ１１ｄの検知エリア（図示せず）も、検知エリア４１ａ、４１ｂと重複する可能性がある。しかし、上述のように、各アンテナから同時にリクエスト信号を送信しないので、携帯機２０がどの検知エリアに存在するかを判別できる。

図３を用いて、車載装置制御プログラムに含まれ、ＣＰＵ１３ａが実行する車載装置制御処理について説明する。まず、車両状態（ドア開閉検出部３２、ドア施錠検出部３３、始動スイッチ３４、の状態）を取得する（Ｓ１１）。次に、車両状態に基づいて、推定可能状態に遷移したか否か、すなわち、ユーザが降車した状態か否かを判定する。

上述の構成が、「車載装置は、車両の状態を取得する状態取得部と、車両の状態が予め定められた推定可能状態に遷移したか否かを判定する状態判定部と、を備え、推定部は、状態判定部が、車両の状態が推定可能状態に遷移したと判定したときに、携帯機の周囲環境を推定する」ものである。本構成によって、必要のないときに送信電力を調整して、ユーザの利便性を低下させることを防止できる。

より具体的には、「状態判定部は、車両の状態が、車両の乗員が降車したことを反映しているとき、推定可能状態に遷移したと判定する」ものである。降車時は、携帯機２０が車室内から車外に移動することで、その周囲環境が変化する可能性が高い。本構成によって、より適切なタイミングで送信電力を調整できる。また、降車時は、携帯機２０が車両の近傍に位置し、車載装置１０との間で通信可能であることが多いので、車載装置１０と携帯機２０との通信に基づいて、送信電力を調整することもできる。

ユーザの降車判定は、以下のうちの少なくとも一つを用いる。
・ドア開閉検出部３２が出力する、Ｄ席ドア４７（図２参照）の状態が、開状態から閉状態に変化したとき、ユーザが降車した状態と判定。
・ドア施錠検出部３３が出力する、全ドアの状態が施錠状態に変化したとき、ユーザが降車した状態と判定。
・始動スイッチ３４が出力する、始動スイッチ３４の状態が、原動機の停止状態に変化したとき、ユーザが降車した状態と判定。

推定可能状態に遷移したとき（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、タイマ（例えば、１分タイマ）をスタートさせる（Ｓ１３）。次に、ＬＦ送信部１１を介してリクエスト信号を送信する（Ｓ１４）。この後、携帯機２０からのレスポンス信号の受信待ち状態となる。

レスポンス信号を受信したとき（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、受信したレスポンス信号に含まれるＩＤコードと、メモリ１３ｂに記憶されたマスタコードとを照合する（Ｓ１６）。両者が一致して照合が正しく行われたとき（正常照合、Ｓ１７：Ｙｅｓ）、携帯機２０の周囲環境を推定する（Ｓ１８）。

上述の構成が、「送信部は、携帯機に対してリクエスト信号を送信し、車載装置は、携帯機からリクエスト信号に応答して送信される、携帯機を識別するＩＤコードを含むレスポンス信号を受信する受信部と、ＩＤコードと、予め記憶されたマスタコードとを照合する照合部と、を備え、推定部は、照合部での照合結果が正しいとき、周囲環境を推定する」ものである。本構成によって、他の車両で使用する同種の携帯機が車両の近傍にあっても、送信電力を調整せず、不要な動作を防止できる。

周囲環境の推定方法は、以下のうちの少なくとも一方を用いる。
・外気温センサ３５から外気温を取得して、外気温に基づき携帯機の周囲環境を推定。
上述の構成が、「車載装置は、車両の外部の気温の状態を取得する外気温取得部を備え、推定部は、車両の外部の気温に基づいて周囲環境を推定する」ものである。車載装置１０および携帯機２０によらず、無線通信部は、外気温等の周囲温度の影響を受けやすい。特に、携帯機２０は、周囲温度の変動が大きい。本構成によって、周囲環境に応じて、より適切に送信電力を調整できる。

・ステップＳ１５で受信したレスポンス信号の受信信号強度、あるいは、新たに送信したキャリブレーション用信号（リクエスト信号と同じ内容でもよい）に応答して、携帯機２０から送信された信号の受信信号強度に基づき携帯機２０の周囲環境を推定。
上述の構成が、「車載装置は、携帯機から受信した無線信号の受信信号強度を取得する取得部を備え、推定部は、受信信号強度に基づいて周囲環境を推定する」ものである。推定可能状態で受信信号強度が異なる場合、携帯機の無線通信部が周囲環境から何らかの影響を受けていると考えられる。本構成によって、周囲環境に応じて、より適切に送信電力を調整できる。

次に、周囲環境の推定結果に基づいて、ＬＦ送信部１１の送信電力を調整する（Ｓ１９）。調整方法は、以下のうちの少なくとも一方を用いる。

・外気温に基づいてＬＦ送信部１１の送信電力を調整する。例えば、外気温が２５℃のときのＬＦ送信部１１の送信電力を標準値とし、標準値に補正値を乗算あるいは加減算する。

図４のように、外気温が上昇するにつれて、ＬＦ送信部１１の送信電力を大きくするように補正値を設定する。外気温が上昇すると、受信部２２の内部雑音が大きくなり、リクエスト信号を受信しにくくなる。あるいは、受信できてもリクエスト信号として復調できないこともあり得る。そこで、ＬＦ送信部１１の送信電力を大きくし、携帯機２０でリクエスト信号を確実に受信できるようにする。

・受信信号強度に基づいてＬＦ送信部１１の送信電力を調整する。例えば、予め定められた受信信号強度でレスポンス信号を受信したときのＬＦ送信部１１の送信電力を標準値とし、標準値に補正値を乗算あるいは加減算する。

図５のように、受信信号強度が小さくなるにつれて、ＬＦ送信部１１の送信電力を大きくするように補正値を設定する。受信信号強度が小さいということは、送信部２３の出力電力が低いこと、あるいは、レスポンス信号のＳ／Ｎ比が小さいことによると考えられる。つまり、携帯機２０の通信性能が通常よりも低下していると思われる。そこで、ＬＦ送信部１１の送信電力を大きくし、携帯機２０でリクエスト信号を確実に受信できるようにする。

図３に戻り、レスポンス信号を受信しないとき（Ｓ１５：Ｎｏ）、あるいは、照合が正しく行われなかったとき（Ｓ１７：Ｎｏ）、タイマがタイムアウト（例えば、１分経過）したか否かを判定する。タイムアウトしていないとき（Ｓ２１：Ｎｏ）、ステップＳ１５へ戻り、レスポンス信号の受信待ち状態に戻る。一方、タイムアウトしたとき（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、本処理を終了する。

上述の構成が、「推定部は、推定可能状態に遷移してから、予め定められた時間が経過したとき、周囲環境を推定しない」ものである。本構成によって、例えば、携帯機を所持したユーザが降車して車両から離れていったときのような、必要のないときに送信電力を調整することを防止できる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

１ 車両用無線通信システム
１０ 車載装置
１１ ＬＦ送信部（送信部）
１２ ＲＦ受信部（受信部）
１３ 制御部（推定部、調整部、状態判定部、照合部）
１４ Ｉ／Ｏ（状態取得部、外気温取得部、取得部）
２０ 携帯機
４０ 車両

Claims (7)

1. 車両に搭載した車載装置と、ユーザが所持する携帯機と、を含み、前記車載装置と前記携帯機とは相互に無線通信可能であり、
   前記車載装置は、
   前記携帯機に無線信号を送信する送信部と、
   前記携帯機の周囲環境を推定する推定部と、
   推定した前記周囲環境に応じて、前記送信部の送信電力を調整する調整部と、
   を備えることを特徴とする車両用無線通信システム。
2. 前記車載装置は、
   前記車両の状態を取得する状態取得部と、
   前記車両の状態が予め定められた推定可能状態に遷移したか否かを判定する状態判定部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記状態判定部が、前記車両の状態が前記推定可能状態に遷移したと判定したときに、前記携帯機の周囲環境を推定する請求項１に記載の車両用無線通信システム。
3. 前記推定部は、前記推定可能状態に遷移してから、予め定められた時間が経過したとき、前記周囲環境を推定しない請求項２に記載の車両用無線通信システム。
4. 前記状態判定部は、前記車両の状態が、前記車両の乗員が降車したことを反映しているとき、前記推定可能状態に遷移したと判定する請求項２または請求項３に記載の車両用無線通信システム。
5. 前記送信部は、前記携帯機に対してリクエスト信号を送信し、
   前記車載装置は、
   前記携帯機から前記リクエスト信号に応答して送信される、前記携帯機を識別するＩＤコードを含むレスポンス信号を受信する受信部と、
   前記ＩＤコードと、予め記憶されたマスタコードとを照合する照合部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記照合部での照合結果が正しいとき、前記周囲環境を推定する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用無線通信システム。
6. 前記車載装置は、
   前記車両の外部の気温の状態を取得する外気温取得部を備え、
   前記推定部は、前記車両の外部の気温に基づいて前記周囲環境を推定する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用無線通信システム。
7. 前記車載装置は、
   前記携帯機から受信した無線信号の受信信号強度を取得する取得部を備え、
   前記推定部は、前記受信信号強度に基づいて前記周囲環境を推定する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用無線通信システム。

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