JP5711075B2 - 車両用通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両用通信システムに関する。

近年、四輪自動車等の車両においては、ユーザの利便性の向上が求められている。このため、車両には、携帯機（電子キー）との無線通信を通じて、携帯機のＩＤコードの認証を行い、同認証が成立したことを条件に車両ドアの施解錠や、エンジンやモータといった駆動源の始動を許可する通信システムが搭載されている。この通信システムには、例えば、特許文献１に開示されている電子キーが車両に近づくと照合を自動で実行するスマート通信システムや、電子キーにおけるボタン操作により車両を遠隔操作するワイヤレス通信システム等がある。

また、近年、電力により走行可能とされる電気自動車やハイブリッドカーが注目されている。これら車両は、走行用のバッテリを備える。そして、車外に設けられる充電スタンド等の外部電源から充電ケーブルを介して走行用のバッテリに電力が供給される。例えば、特許文献２に開示されているように、充電ケーブルは、その一端が充電スタンドの本体に連結されるとともに、その他端には給電プラグが設けられている。この給電プラグが車両の外側面等に設けられるインレット（充電口）に接続されることで、充電スタンド及び車両は導通状態となる。この状態において、充電スタンドの本体から充電ケーブルを介して走行用のバッテリに充電することができる。

特開２００８−２３１７３４号公報 特開平９−１６１８９８号公報

通常、通電状態にある導電線の周囲においては、磁界の乱れが生じることが知られている。各種無線信号がこの磁界の乱れの影響を受けると、同無線信号においてノイズが発生し、各種通信が好適に行えないおそれがある。しかも、電気自動車等における走行用のバッテリへの充電は、大電流で充電する場合が多い。従って、充電ケーブルの周囲に生じる磁界の乱れが大きく、またその範囲も広い。このため、携帯機と車両との間で行われる無線通信が磁界の乱れの影響を受けて好適に行われないおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリへの充電中であっても好適な無線通信を可能とする車両用通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、外部電源から充電可能とされたバッテリを備える車両に設けられたスイッチの操作を契機として、電子キーとの間で行われる無線通信を利用して車載機器を作動させる車両用通信システムにおいて、前記車両は、前記バッテリへの充電中に、前記スイッチが操作された旨検出されるとき、前記バッテリへの充電電流量を減少させる又は零にする制御手段を備えることを要旨とする。

電流が流れる充電ケーブルの周りには、磁界の乱れが発生すること、及びこの磁界の乱れは、無線通信の妨げになることが周知されている。この点、同構成によれば、車両と電子キーとの間で無線通信が行われているとき、バッテリへの充電電流量を減少させることにより、無線通信の妨げとなる磁界の乱れが抑制される。従って、車両と電子キーとの間の無線通信は、好適に実行される。

また、前記制御手段は、前記車載機器が作動した後、前記車両への充電電流量を回復させることを要旨とする。

同構成によれば、ユーザが特別な操作をしなくとも、車両への充電電流量が回復される。すなわち、車両と電子キーとの間の無線通信が行われているときだけ、充電電流量が少なくなる。

上記構成において、前記制御手段は、前記無線通信が成立しない場合には、前記電子キーとの同無線通信を再度試み、それでも同無線通信が成立しないときは、前記車両への充電電流量を回復させることを要旨とする。

同構成によれば、ＩＤ照合が不成立する等して所定の回数、又は所定の時間が経過した場合、車両への充電電流量が回復される。従って、車載機器が作動しなくとも、無線通信に伴う充電時間のロスが少なくなる。

上記構成において、前記スイッチは、前記車両のドアハンドルに設けられるものであって、前記車載機器は、前記車両のドアの施解錠を行うドアロック装置であることを要旨とする。

同構成によれば、車両ドアの施解錠を行う際の車両と電子キーとの間の無線通信が好適に実行される。
上記構成において、前記バッテリは、前記車両と前記外部電源とが充電ケーブルによって接続されることにより充電されることを要旨とする。

同構成によれば、バッテリへ充電するとき、車両は、外部電源と直接接続される。このため、車両には、外部電源から安定した電位の電力が送られる。従って、車両は、バッテリへ送られる充電電流量を調整しやすい。

上記構成において、駐車中の車両から送電を要求する旨示す送電要求信号を受信しているときに、前記外部電源からの電力を磁界に変換する送電コイルを有する送電ユニットと、前記車両に設けられ、前記送電コイルから放射される磁束を、前記バッテリの充電に供される電流に変換する受電コイルとを備え、前記制御手段は、駐車中には、前記送電要求信号を継続して送信し、前記スイッチが操作された旨検出されるとき、前記送電要求信号の送信を停止することを要旨とする。

このような、いわゆる非接触充電を利用した車両では、車両の周辺に大きな磁界が発生する。このため、電子キーと車両との間の無線通信が阻害されやすい。この点、同構成によれば、電子キーと車両との間で無線通信を行うとき、車両は、充電を要求する旨示す信号を送信しない。これにより、送電コイルは、磁界の送信を停止するので、車両の周辺における磁界の発生が抑制される。従って、電子キーと車両との間の無線通信を好適に行うことができる。

本発明では、バッテリへの充電中であっても好適な無線通信を可能とする車両用通信システムを提供することができる。

本実施形態の通信システムの概略構成を示すブロック図。 本実施形態の制御態様を示すフローチャート。 本実施形態の別例における通信システムの概略構成を示すブロック図。

以下、本発明を電気自動車の車両用通信システムに具体化した実施形態について説明する。
図１に示されるように、電気自動車である車両１０は、駐車場等に備え付けられる充電装置３０により充電可能とされている。また、車両１０には、ユーザに携帯される電子キー２０との間での通信を通じて車両ドアの施解錠を可能とする車両用通信システムが搭載されている。

（車両１０）
図１に示されるように、車両１０は、バッテリユニット１３と、同バッテリユニット１３に蓄えられた電力を消費して駆動する車両機器としてのモータ１４とを備える。モータ１４の出力軸には、駆動輪が接続されている。バッテリユニット１３には、交流電力を直流電力に変換する充電回路１２が接続されている。充電回路１２には、充電口１０ａが接続されている。充電口１０ａを介して充電装置３０から車両１０に供給される電力は、充電回路１２を介してバッテリユニット１３に充電される。この充電回路１２は、バッテリユニット１３とともに同じく車両１０に搭載される制御手段としての車両側制御部１１と接続されている。

車両側制御部１１は、充電回路１２を通じてバッテリユニット１３への充電電力に係る制御を行う。また、車両側制御部１１は、バッテリユニット１３を通じて、モータ１４への電力供給を制御する。モータ１４に電力が供給されることで、モータ１４の出力軸を介して駆動輪が駆動される。これにより、車両１０は走行可能となる。また、バッテリユニット１３は電圧センサ１３ａを備え、同電圧センサ１３ａの検出結果は車両側制御部１１に出力される。車両側制御部１１は、電圧センサ１３ａの検出結果に基づきバッテリユニット１３の蓄電量を認識する。

また、車両１０には、ユーザに携帯される電子キー２０との間での通信を通じて車両ドアの施解錠が可能とされる車両用通信キーシステムが搭載されている。車両ドアには、施解錠を行うドアロック装置１６と、外部から操作可能とされたドアハンドルスイッチ１９とが設けられている。これらドアロック装置１６及びドアハンドルスイッチ１９は、車両側制御部１１と接続されている。車両側制御部１１は、不揮発性のメモリ１１ａを備える。同メモリ１１ａには、車両１０に個別に設定されたキーＩＤコード、及びビークルＩＤコード等が記憶されている。車両側制御部１１は、ドアハンドルスイッチ１９の操作をトリガとして電子キー２０との間でＩＤコードを含む無線通信を行い、ＩＤコードの認証が成立すると、ドアロック装置１６を通じて車両ドアの施解錠を行う。

車両側制御部１１には、受信回路１７及び送信回路１８が接続されている。受信回路１７には電子キー２０からの無線信号を受信する受信アンテナ１７ａが、送信回路１８には電子キー２０へ無線信号を送信する送信アンテナ１８ａがそれぞれ接続されている。

車両側制御部１１は、ドアハンドルスイッチ１９が操作されると、電子キー２０へのＩＤコードを要求する要求信号を生成し、同要求信号を送信回路１８に入力する。送信回路１８は、この要求信号を所定周波数の電波に変調する。本実施形態では所定周波数は、ＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の周波数である。送信アンテナ１８ａは、送信回路１８により変調された要求信号を車両周辺に送信する。受信アンテナ１７ａを介して電子キー２０からＩＤコードを含む応答信号を受信した受信回路１７は、この応答信号を復調して、これを車両側制御部１１に入力する。車両側制御部１１は、電子キー２０からのＩＤコードと、自身のメモリ１１ａに記憶されたＩＤコードとの照合を行う。このＩＤ照合が成立すると車両側制御部１１はドアロック装置１６を通じて車両ドアの施解錠を行う。

なお、車両側制御部１１は、電子キー２０へ送信する要求信号の送信回数Ｔをカウントするカウンタ１１ｂを備えている。カウンタ１１ｂは、ドアハンドルスイッチ１９が操作される度にリセットされる。

（電子キー２０）
電子キー２０は、キー側制御部２１と、これに接続された受信回路２７及び送信回路２８とを備えている。受信回路２７には車両１０からの無線信号を受信する受信アンテナ２７ａが、送信回路２８には車両１０へ無線信号を送信する送信アンテナ２８ａがそれぞれ接続されている。キー側制御部２１は、不揮発性のメモリ２１ａを備え、このメモリ２１ａには車両１０のメモリ１１ａと同様にキーＩＤコード、ビークルＩＤコード等が記憶されている。

受信アンテナ２７ａを介して、車両１０からの要求信号を受信した受信回路２７は、この要求信号を復調して、これをキー側制御部２１に入力する。要求信号を受信したキー側制御部２１は、自身のメモリ２１ａに記憶されたＩＤコードを含む応答信号を生成し、同応答信号を送信回路２８に入力する。送信回路２８は、この応答信号を所定周波数の電波に変調し同応答信号を、送信アンテナ１８ａを介して車両周辺に送信する。本実施形態では所定周波数は、ＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の周波数である。

（充電装置３０）
充電装置３０は、商用電源である外部電源２と接続された充電ケーブル５を備えている。充電ケーブル５の端部には、給電プラグ３６が設けられる。給電プラグ３６は、充電口１０ａに挿入可能とされている。給電プラグ３６には、外部から操作可能とされた切替スイッチ３６ａが設けられている。また、充電ケーブル５には、車両１０への電力の供給と遮断とを切り替えるスイッチ素子３９が設けられる。充電ケーブル５には、交流電力を伝送する電力線の他に、切替スイッチ３６ａとスイッチ素子３９とを接続する信号線が設けられている。ユーザは、切替スイッチ３６ａの操作を通じて、スイッチ素子３９のオンオフが可能とされている。なお、充電ケーブル５を構成する電力線及び信号線は、束ねられてその外周が非導電性材料からなる樹脂にて被覆されている。また、図１では、電力線のみを充電ケーブル５として実線で示し、信号線の図示は省略する。

次に、車両１０への充電態様について説明する。
給電プラグ３６が充電口１０ａに挿入されると、車両１０と充電装置３０とが導通状態となる。この導通状態のときに、切替スイッチ３６ａがオン操作されてスイッチ素子３９がオンされると、充電装置３０から車両１０への充電が開始される。

外部電源２からの交流電力は、充電ケーブル５を介して充電回路１２に入力される。充電回路１２は、入力された交流電力を直流電力に変換して、バッテリユニット１３に供給する。こうして、バッテリユニット１３への充電が行われる。なお、バッテリユニット１３の蓄電量は、車両側制御部１１によって常時監視されている。車両側制御部１１は、バッテリユニット１３の蓄電量に応じて、充電回路１２における交流電力から直流電力への変換の制御を行う。従って、バッテリユニット１３の蓄電容量いっぱいに充電されている場合、車両側制御部１１は、バッテリユニット１３への充電を停止させる。なお、充電の停止とは、バッテリユニット１３への充電電流量が０（零）となることである。

次に、車両１０へ充電が行われている最中に、同車両１０と電子キー２０との間で無線通信が行われる場合について、図２に示すフローチャートに従って説明する。
図２に示されるように、車両側制御部１１は、車両１０へ充電が行われている最中に、ドアハンドルスイッチ１９が操作されたことを認識すると、バッテリユニット１３への充電を停止させる（ステップＳ１）。このとき、カウンタ１１ｂはリセットされる。そして、車両側制御部１１は、要求信号を生成し、同要求信号を送信回路１８を通じて電子キー２０へ送信し（ステップＳ２）、送信回数Ｔを１だけ増加させる（ステップＳ３）。

その後、車両側制御部１１は、所定時間（例えば、１秒間）だけ、電子キー２０からの応答信号の受信を試みる（ステップＳ４）。ステップＳ４でＹＥＳ、すなわち電子キー２０からの応答信号が受信できた場合には、同応答信号に含まれるＩＤコードと自身にメモリ１１ａに記憶されたＩＤコードとの照合が成立するか否かを判断する（ステップＳ５）。ステップＳ５でＹＥＳ、すなわち電子キー２０のＩＤコードと自身（車両１０）のメモリ１１ａのＩＤコードとの照合が成立した場合には、車両側制御部１１は、ドアロック装置１６を通じて車両ドアの施解錠操作を行う（ステップＳ６）。そして、車両側制御部１１は、バッテリユニット１３への充電を再開させて（ステップＳ７）、一連の制御処理を終了する。

なお、ステップＳ４でＮＯ、すなわち電子キー２０からの応答信号が受信できない場合、及びステップＳ５でＮＯ、すなわち電子キー２０のＩＤコードと自身（車両１０）のメモリ１１ａのＩＤコードとの照合が成立しない場合には、送信回数Ｔが所定回数の３以下であるか否かを判断する（ステップＳ８）。ステップＳ８でＹＥＳ、すなわち送信回数Ｔが３以下である場合には、再度ステップＳ２にその処理を移行する。ステップＳ８でＮＯ、すなわち送信回数Ｔが３以下でない場合には、ステップＳ７にその処理を移行する。従って、この場合、ドアロック装置１６を通じての車両ドアの施解錠は行われない。

なお、電子キー２０を把持したユーザがドアハンドルスイッチ１９を操作した場合、通常、１回の要求信号の送信で、車両側制御部１１は、応答信号を受信することができる。すなわち、要求信号を３回も送信して応答信号を受信できない場合、又はＩＤ照合が不正立となる場合は、第３者がいたずらにドアハンドルスイッチ１９を操作している場合が想定される。本例では、このような第３者による車両ドアの不正解錠も抑制している。

上記課題で記載したように、充電中の充電ケーブル５の周囲には、磁界の乱れが発生することが分かっている。磁界の乱れは、通信対象間における無線信号にも影響して、好適な通信を妨げていた。そこで、本例では、車両１０と電子キー２０との間で無線通信を行うとき、ドアハンドルスイッチ１９の操作をトリガとして、車両１０への充電を一時停止するようにした。これにより、充電に基づく磁界の乱れがなくなり、車両１０と電子キー２０との間の無線通信が好適に行われる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）車両側制御部１１は、バッテリユニット１３への充電中にドアハンドルスイッチ１９が操作されたとき、同バッテリユニット１３への充電を停止する。これにより、充電ケーブル５の周辺の磁界の乱れが抑制される。従って、車両１０と電子キー２０との間の無線通信が好適に実行される。

（２）車両側制御部１１は、ＩＤ照合が成立してドアロック装置１６を介して車両ドアの施解錠を実行した後、バッテリユニット１３への充電を再開させる。すなわち、ユーザが特別な操作をしなくとも、車両への充電が再開される。

（３）車両側制御部１１は、所定回数である３回の要求信号を送信してもＩＤ照合が成立しない場合、車両ドアの施解錠を実行せずに、バッテリユニット１３への充電を再開させる。これにより、無線通信に伴う充電時間のロスが少なくすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、車両ドアの施解錠の実行後、バッテリユニット１３への充電を再開させたが再開させなくてもよい。このようにしても、車両１０と電子キー２０との間の無線通信は、充電に基づく磁界の乱れを受けることなく好適に実行される。

・上記実施形態において、車両１０から送信する要求信号の送信回数は３回と設定したが、この回数は任意の回数に設定してもよい。なお、充電時間のロスを少なくするためには、この回数はより少ない方がよい。具体的には、１桁の回数が望ましい。また、要求信号を任意に設定される所定の時間だけ送信するようにしてもよい。この場合においても、充電時間のロスを少なくするためには、所定の時間は短い方がよい。具体的には１桁秒以内が望ましい。

・上記実施形態において、車両側制御部１１は、ＲＳＳＩ（受信信号強度）判定を行ってもよい。この場合、車両側制御部１１に、受信信号強度判定部を設ける。図２に示すフローチャートを用いて説明すると、例えば、ステップＳ４においてＹＥＳ、すなわち、応答信号を受信した後に受信信号の強度が所定値以上であるか否かを判断する。ここで、受信信号強度が所定値以上である場合には、ステップＳ５にその処理を移行し、受信信号強度が所定値未満である場合には、ステップＳ８にその処理を移行する。このようにすれば、例えば、第３者が無線信号を中継して不正に車両ドアの施解錠を行うことを抑制することができる。

・上記実施形態では、車両側制御部１１は、車両ドアの施解錠を実行するときのＩＤ照合を実行するために、ドアハンドルスイッチ１９が操作されたことをトリガとして、充電を停止させた。しかし、充電の停止は、車両ドアの施解錠に限らず、例えば、トランク等の施解錠を行う場合であってもよい。この場合、車両側制御部１１は、ドアハンドルスイッチ１９に限らず、トランクに設けられるスイッチの操作をトリガとして、充電を停止させてもよい。

・上記実施形態では、車両側制御部１１は、電子キー２０との無線通信を実行する際に、充電回路１２を通じて外部電源２からの充電を停止させたが、充電電流量を少なくするようにしてもよい。こうすれば、充電に基づく磁界の乱れが発生する範囲、及び乱れの強さも小さくなるので、車両１０と電子キー２０との間の無線通信が好適に実行される。

・上記実施形態のドアハンドルスイッチ１９は、タッチセンサであってもよい。この場合、充電中であってもタッチセンサを常時起動させておく必要がある。このような構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、ドアハンドルスイッチ１９が操作されてから車両ドアの施解錠が実行される、又はＩＤ照合が不成立と判断される間中、車両側制御部１１は、充電を停止させた。しかし、充電時に発生する磁界の乱れは、ＬＦ帯の電波への影響は大きいが、ＵＨＦ帯の電波への影響は少ないので、車両側制御部１１は、要求信号を送信するときのみ充電を停止させてもよい。すなわち、要求信号を送信したら車両１０への充電を再開させてもよい。このようにしても、車両１０と電子キー２０との間の無線通信は好適に実行される。

・上記実施形態では、車両用通信システムを電気自動車に適用した場合について説明したが、外部電源からバッテリに充電する態様の車両であれば適用可能である。例えば、プラグインハイブリッド自動車、電動バイク等などがある。

・上記実施形態において、バッテリユニット１３への充電は、車両１０と外部電源２とを接続する充電ケーブル５を介して行われたが、充電ケーブル５を介しない、いわゆる非接触充電であってもよい。

例えば、図３に示すように、車両１０の下部に充電回路１２と接続された受電コイル４１を設ける。受電コイル４１は、磁界を電流に変換しこの電流を充電回路１２へ送る。また、外部電源２と接続された送電ユニット５０を設ける。送電ユニット５０は、外部電源２からの電力を磁界に変えて送信する送電コイル５１と、この送電コイル５１への電力の供給を制御する充電制御部５２とを備える。この充電制御部５２には、受信した無線通信を復調する受信回路５７が接続されている。受信回路５７には車両１０からの無線信号を受信する受信アンテナ５７ａが接続されている。

車両側制御部１１は、駐車中であって、電子キー２０との間で無線通信していないとき、送電ユニット５０へ磁界を放射する旨示す送電要求信号を生成し、この生成した信号を送信回路１８に入力する。送信回路１８は、この送電要求信号を所定周波数の電波に変調する。送信アンテナ１８ａは、送信回路１８により変調された送電要求信号を車両周辺に送信する。

受信アンテナ５７ａを介して車両１０から送電要求信号を受信した受信回路５７は、この送電要求信号を復調して、この復調した信号を充電制御部５２に供給する。充電制御部５２は、この信号を受信している間、送電コイル５１へ外部電源２からの電力を供給する。送電コイル５１は、外部電源２から供給される電力を磁界（交流磁界）に変換し、この磁界を放射する。

送電コイル５１からの磁界を受電コイル４１が受信すると、受電コイル４１は、受信した磁界を電流（交流電流）に変換する。そして、その交流電流を充電回路１２へ送る。充電回路１２は、交流電流を直流電流に変えてバッテリユニット１３へ送る。

さて、車両１０と電子キー２０とが無線通信を行う場合、車両１０は、送電ユニット５０への送電要求信号の送信を停止する。送電コイル５１から磁界が送信されることがないので、車両１０と電子キー２０との間の無線通信を好適に行うことができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の車両用通信システムにおいて、前記制御手段は、前記スイッチが操作されて前記無線通信が開始されると、前記バッテリへの充電を停止させる車両用通信システム。

同構成によれば、充電に基づく磁界の乱れを受けることなく、車両と電子キーとの間の無線通信を実行することができる。

Ｔ…送信回数、２…外部電源、５…充電ケーブル、１０…車両、１０ａ…充電口、１１…車両側制御部、１１ａ…メモリ、１２…充電回路、１３…バッテリユニット、１３ａ…電圧センサ、１４…モータ、１６…車載機器としてのドアロック装置、１７，２７…受信回路、１７ａ，２７ａ，５７ａ…受信アンテナ、１８，２８…送信回路、１８ａ，２８ａ…送信アンテナ、１９…ドアハンドルスイッチ、２０…電子キー、２１…キー側制御部、２１ａ…メモリ、３０…充電装置、３６…給電プラグ、３６ａ…切替スイッチ、３９…スイッチ素子、４１…受電コイル、５０…送電ユニット、５１…送電コイル、５２…充電制御部、５７…受信回路。

Claims (5)

1. 外部電源から充電可能とされたバッテリを備える車両に設けられたスイッチの操作を契機として、電子キーとの間で行われる無線通信を利用して車載機器を作動させる車両用通信システムにおいて、
   前記車両は、前記バッテリへの充電中に、前記スイッチが操作された旨検出されるとき、前記バッテリへの充電電流量を減少させる又は零にする制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記車載機器が作動した後、前記車両への充電電流量を回復させる車両用通信システム。
2. 請求項１に記載の車両用通信システムにおいて、
   前記制御手段は、前記無線通信が成立しない場合には、前記電子キーとの同無線通信を再度試み、それでも同無線通信が成立しないときは、前記車両への充電電流量を回復させる車両用通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の車両用通信システムにおいて、
   前記スイッチは、前記車両のドアハンドルに設けられるものであって、前記車載機器は、前記車両のドアの施解錠を行うドアロック装置である車両用通信システム。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の車両用通信システムにおいて、
   前記バッテリは、前記車両と前記外部電源とが充電ケーブルによって接続されることにより充電されることを特徴とする車両用通信システム。
5. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の車両用通信システムにおいて、
   駐車中の車両から送電を要求する旨示す送電要求信号を受信しているときに、前記外部電源からの電力を磁界に変換する送電コイルを有する送電ユニットと、
   前記車両に設けられ、前記送電コイルから放射される磁束を、前記バッテリの充電に供される電流に変換する受電コイルとを備え、
   前記制御手段は、駐車中には、前記送電要求信号を継続して送信し、前記スイッチが操作された旨検出されるとき、前記送電要求信号の送信を停止する車両用通信システム。

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