JP2005286745A

JP2005286745A - 車載器及びその動作方法

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Publication number: JP2005286745A
Application number: JP2004098866A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maeda; 孝士前田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】路車間通信システムの車載器の消費電力を低減する。
【解決手段】本発明による車載器１０は，路側アンテナ３から受信信号１９を受け取るアンテナ２と，回路基板１とを含む。回路基板１は，アンテナ２に受信信号１９が入力されたことに応答して発振を開始する発振器１３と，発振器１３から供給される発振信号２０を用いて受信信号１９を検波して受信データ１６を生成する送受信回路１２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は，車載器に関し，特に車載器の消費電力を低減するための技術に関する。

車両に搭載される車載器と路側装置との間で通信を行う路車間通信システムは，ＥＴＣ（electronic toll collection）システムを初めとするＩＴＳ（intelligent transportation system）の中核をなす技術の一つである。

路車間通信システムの車載器の動作方式には，アクティブ方式とパッシブ方式とがある。アクティブ方式の車載器は，発振器を搭載しており，その発振器を用いて路側装置と通信する。これに対してパッシブ方式の車載器は，発振器を搭載しておらず，車載器からの路側装置と通信を行うのに必要な電力を車載器が受信した電波から発生する。通信の信頼性が高いという利点から，日本では，アクティブ方式の車載器が広く採用されている。

車載器に求められる要求の一つは，消費電力の低減である。車載器は，電源を自由に選択できない車両に搭載されるため，その消費電力は可能な限り低いことが望まれる。加えて，車載器の消費電力が充分に低減されれば，車載器を小型の電池（例えば，充電式の単１電池）によって動作させることが可能になる；車載器の消費電力が大きいと，電池の交換周期が短くなり，車載器を小型の電池によって動作させることは実用的でなくなる。車載器を電池によって動作させることが可能になれば，車載器を通常のバッテリーに接続する配線を設ける必要がなくなり，車載器の車両への実装が容易になる。車載器の車両への実装の容易化は，車載器を車両に取り付けるコストを低減させ，車載器を普及させる上で重要である。

車載器の消費電力を低減するために，路車間通信が行われていないときに車載器に搭載されているＣＰＵをスリープ状態にする技術が，特許文献１に開示されている。

加えて，送信部及びプロトコル処理部を必要時のみに起動して，効果的に消費電力を低減する車載器が，特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されている技術では，受信部が常に起動状態にされる。路側装置からデータを受信すると，受信部は，データ割込信号を発生する。制御マイコンは，データ割込信号を受信すると低消費電力モードから通常動作に復帰する。通常動作に復帰すると，制御マイコンは，送信部及びプロトコル処理部を起動する。

しかしながら，公知のこれらの技術には，車載器の消費電力を低減する余地が残されている。車載器の消費電力は，一層に低減されることが望まれる。
特開平１１−０６０５４３号公報特開２０００−０９０３１２号公報

本発明は，車載器の消費電力を一層に低減するための技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために，本発明は，以下に述べられる手段を採用する。その手段に含まれる技術的事項には，［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために，［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による車載器（１０）は，路側装置（３）から受信信号（１９）を受け取るアンテナ（２）と，回路部（１）とを含む。回路部（１）は，アンテナ（２）に受信信号（１９）が入力されたことに応答して発振を開始する発振器（１３）と，発振器（１３）から供給される発振信号（２０）を用いて受信信号（１９）を検波し，受信データ（１６）を生成する無線回路（１２）とを備えている。好適な実施の形態では，発振器（１３）が発生する発振信号（２０）は，スーパーヘテロダイン検波を行うことによって受信信号（１９）から受信データ（１６）を生成するために使用される。

本発明による車載器（１０）では，発振器（１３）は，アンテナ（２）に受信信号（１９）が入力されたことに応答して発振を開始する；即ち，発振器（１３）は，常に発振を続けるのではなく，路側装置（３）との通信が行われるときに発振する。このような動作により，本発明による車載器（１０）は，発振器（１３）によって消費される電力を低減し，これにより全体の消費電力を低減することができる。

このような動作を実現するために，好適な実施形態では，回路部（１）は，アンテナ（２）から受信信号（１９）を受け取り，受信信号（１９）に応答して起動信号（２１）を生成するウェイクアップ回路（１４）を備え，発振器（１３）は，その起動信号（２１）に応答して発振を開始する。ウェイクアップ回路（１４）は，受信信号（１９）を検波することによって起動信号（２１）を生成することが好適である。

消費電力を低減するためには，ウェイクアップ回路（１４）は，能動素子を含まない検波回路で構成されることが好適である。

また，ウェイクアップ回路（１４）は，受信信号（１９）を検波することによって検波信号を生成する，能動素子を含まない検波回路（１４ａ）と，検波信号を増幅するアンプ
（１４ｂ）とを備えるように構成されることが好適である。

無線回路（１２）は，発振信号（２０）を用いて送信データ（１５）を変調して送信信号（１８）を生成し，その送信信号（１８）をアンテナ（２）を介して路側装置（３）に送信することが好適である。

回路部（１）がＣＰＵ（１１）を備えている場合，更に，ＣＰＵ（１１）は，起動信号（２１）に応答してスリープ状態から動作状態に復帰し，且つ，動作状態に復帰した後，発振器（１３）に発振を開始させるように構成されていることが好適である。

更に，ＣＰＵ（１１）は，受信データ（１６）に路側装置（３）と当該車載器（１０）との間の通信の終了を指示するエンドリクエストを見出したとき，発振器（１３）の発振を停止させることが好適である。

以上の構成を有する車載器（１０）は，回路部（１）への電力の供給が，電池（４）によって行われる場合に特に有効である。

当該車載器（１０）が電源（４）を有する場合，当該車載器（１０）は，更に，振動を検出する振動センサー（６）を備えていることが好適である；振動センサー（６）は，振動を検出すると，電源（４）から回路部（１）への電力の供給を開始させる。振動センサー（６）は，一定期間振動が発生していないことを検出すると，電力の回路部（１）への供給を停止させるように構成されていることが好適である。

他の観点において，本発明による車載器（１０）は，路側装置（３）から受信信号（１９）を受け取るアンテナ（２）と，回路部（１）とを含む。回路部（１）は，アンテナ（２）に受信信号（１９）が入力されたことに応答して発振を開始する発振器（１３）と，発振器（１３）からの発振信号（２０）を用いて送信データ（１５）を変調して送信信号（１８）を生成し，送信信号（１８）をアンテナ（２）を介して路側装置（３）に送信する無線回路（１２）とを備えている。

更に他の観点において，本発明による車載器（１０）は，電源（４）と，路側装置（３）と通信する回路部（１）と，振動を検出する振動センサー（６）とを備えている。振動センサー（６）は，振動を検出すると，電源（４）から回路部（１）への電力の供給を開始させる。当該車載器（１０）は，それが搭載されている車両が運行されているか否かを振動センサー（６）によって検知し，車両が運行されているときにのみ，電源（４）から回路部（１）に電力を供給することができる。これにより，当該車載器（１０）は，消費電力を一層に低減することができる。

振動センサー（６）は，一定期間振動が発生していないことを検出すると，電力の回路部（１）への供給を停止させることが好適である。

上記のような車載器（１０）は，電源（４）が電池である場合に特に有効である。

更に他の観点において，本発明による車載器動作方法は，
路側装置（３）から車載器（１０）のアンテナ（２）に受信信号（１９）が入力されたことを検知するステップと，
受信信号（１９）のアンテナ（２）への入力に応答して発振器（１３）の発振を開始するステップと，
発振器（１３）から供給される発振信号（２０）を用いて受信信号（１９）を検波し，受信データ（１６）を再生するステップ
とを備えている。

更に他の観点において，本発明による車載器動作方法は，
振動の検出に応答して，回路部（１）に電力の供給を開始するステップと，
電力の供給の開始の後，回路部（１）が路側装置（３）と通信するステップ
とを備えている。

本発明によれば，車載器の消費電力を一層に低減することができる。

以下，図面を参照しながら，本発明の実施の形態が説明される。

第１車載器の全体構成
本発明の一実施の形態の車載器１０は，図１に示されているように，回路基板１とアンテナ２とを備えている。アンテナ２は，回路基板１に接続されている。

回路基板１は，ＣＰＵ１１と，送受信回路１２は，発振器１３と，ウェイクアップ回路１４とを備えている。ＣＰＵ１１は，路側装置に送られるべき送信データ１５を生成し，また，路側装置から受信された受信データ１６を処理する。加えて，ＣＰＵ１１は，イネーブル信号１７を発振器１３に供給し，発振器１３を制御する。

送受信回路１２は，路側装置と通信するために使用される回路である。送受信回路１２は，送信データ１５を変調して送信信号１８を生成し，その送信信号１８をアンテナ２を介して路側装置の路側アンテナ３に送信する。更に送受信回路１２は，路側アンテナ３から送られる受信信号１９をアンテナ２を介して受信し，その受信信号１９を検波して受信データ１６を生成する。

送受信回路１２による受信信号の検波は，スーパーヘテロダイン検波によって行われる。当業者に周知であるように，スーパーヘテロダイン検波とは，受信信号に対して周波数変換を行って中間周波信号を生成し，その中間周波信号を増幅した後に検波する検波方法である。アクティブ方式の車載器は，路側装置からの受信信号の検波を，スーパーヘテロダイン検波によって行うことが一般的である。

発振器１３は，自ら発振することによって発振信号２０を生成し，その発振信号２０を送受信回路１２に供給する回路である。発振信号２０は，局部発振信号として，変調及び検波における周波数変換に使用される。発振器１３の発振の開始と終了は，ＣＰＵ１１からのイネーブル信号１７によって制御される。イネーブル信号１７が活性化されると，発振器１３は，発振を開始して発振信号２０を送受信回路１２に供給し始める。一方，イネーブル信号１７が非活性化されると，発振器１３は，発振を停止し，発振信号２０の供給を停止する。

ウェイクアップ回路１４は，ストレート検波によって受信信号１９を検波することによって起動信号２１を生成する。生成された起動信号２１の信号レベルは，アンテナ２に入力される受信信号１９の信号レベルが大きいほど大きくなる。即ち，起動信号２１の信号レベルは，受信信号１９が路側アンテナ３からアンテナ２に入力されているか否かを示している。起動信号２１は，ＣＰＵ１１をスリープ状態から通常状態に復帰させ，更に，発振器１３の発振を開始させるために使用される。

起動信号２１の生成のために，（スーパーヘテロダイン検波ではなく）ストレート検波が使用されることは，車載器１０の消費電力を低減するために重要である。ストレート検波は，それを実行するために発振器を必要としないため，スーパーヘテロダイン検波と比較して消費電力が小さい。これは，ウェイクアップ回路１４の消費電力を抑制し，もって車載器１０の消費電力を低減する上で重要である。

消費電力の低減の観点からは，ウェイクアップ回路１４は，受動素子のみからなる検波回路であることが好適である。ウェイクアップ回路１４は，データの送受信に使用されるのではないから，受動素子のみからなる簡便な回路で充分である。フィルタ回路とダイオード整流回路とを組み合わせることにより，ウェイクアップ回路１４は，受動素子のみから構成され得る。倍電圧ダイオード整流回路を使用すれば，ウェイクアップ回路１４は，充分に大きな信号レベルを有する起動信号２１を生成し得る。

少しの電力消費が許容されるのであれば，ウェイクアップ回路１４は，図２に示されているように，受動素子のみからなる検波回路１４ａと，その出力に接続されたアンプ１４ｂとで構成されることも可能である。検波回路１４ａは，受信信号１９を検波して受信信号１９の信号レベルが大きいほど大きくなる出力電圧を生成する。アンプ１４ｂは，その出力電圧を増幅して起動信号２１を生成する。

図１を参照して，回路基板１は，スイッチ５を介して電池４に接続されている。電池４は，回路基板１に電力を供給する電源である。スイッチ５は，振動センサー６に接続されている。振動センサー６は，振動の有無に応じてスイッチ５をオンオフする。振動センサー６は，振動を検知するとスイッチ５をターンオンし，これにより，電池４から回路基板１への電力の供給を開始させる。一方，振動が所定時間だけ発生していないことを検知すると，振動センサー６は，スイッチ５をターンオフする。後述されるように，スイッチ５及び振動センサー６は，車載器１０の消費電力を低減する役割を果たす。

第２本実施の形態の車載器１０の動作
一の観点において，本発明は，スーパーヘテロダイン検波に使用される発振器が消費する電力を低減することにより，車載器の消費電力を低減するものである。発振器の消費電力は比較的に大きいから，特許文献２に開示された車載器のように受信部が常に起動状態にされると，受信部に搭載される発振器が大きな消費電力を消費する。これは，車載器の消費電力の低減には好ましくない。発振器１３の消費電力を抑制するために，本実施の形態の車載器１０は，スーパーヘテロダイン検波に使用される発振器１３が，送受信回路１２と路側装置との間の通信が行われるときにのみ発振するように構成されている。

加えて，本実施の形態の車載器１０は，車両が運行しているときにのみ，電池４から回路基板１に電力が供給されるように構成されている。これにより，本実施の形態の車載器１０は，その消費電力の一層の低減が図られている。

以下，本実施の形態の車載器１０の動作が詳細に説明される。
車両が停止している初期状態では，スイッチ５はオフにされ，電池４から回路基板１へは電力が供給されない。

車両の運行が開始されると，振動センサー６によってそれが検知され，スイッチ５がターンオンされる。車両の運行が開始されると，車両が走行することにより振動が発生し，また，車両のエンジンが動作することにより振動が発生する。振動センサー６は，その振動の発生を検知し，スイッチ５をターンオンする。スイッチ５がターンオンすることにより，電池４から回路基板１に電力が供給され始める。

回路基板１への電力の供給が開始されても，ＣＰＵ１１はスリープ状態に設定され，発振器１３も停止されたままである；ウェイクアップ回路１４にのみ電力が電池４から供給され始める。ウェイクアップ回路１４は，スーパーヘテロダイン検波を行わないから，その消費電力を抑制することが容易である。ウェイクアップ回路１４が受動素子のみで構成されている場合には，電池４からウェイクアップ回路１４に電力が供給される必要もない。

車両が路側装置の傍を通過して路側アンテナ３から車載器１０のアンテナ２に受信信号１９が入力されると，ウェイクアップ回路１４が出力する起動信号２１の信号レベルが，受信信号１９の入力に応答して上昇する。起動信号２１の信号レベルが所定のレベルを超えたことに応答して，ＣＰＵ１１は通常動作状態に復帰し，更に，発振器１３は発振し始める。より詳細には，ＣＰＵ１１は起動信号２１の信号レベルが所定のレベルを超えたことを検知すると，スリープ状態から通常動作状態に復帰する。ＣＰＵ１１は，通常動作状態に復帰した後，イネーブル信号１７を活性化する。イネーブル信号１７の活性化に応答して，発振器１３は発振を開始し，発振信号２０を送受信回路１２に供給し始める。

送受信回路１２は発振器１３から発振信号２０を受信し始めると，路側装置との通信を開始する。送受信回路１２は，発振信号２０を局部発振信号として用いて受信信号１９のスーパーヘテロダイン検波を行い，受信データ１６を再生する。更に送受信回路１２は，発振信号２０を搬送波として用いて送信データ１５を変調して送信信号１８を発生し，アンテナ２を介して路側アンテナ３に送信する。

ここで留意されるべきことは，送受信回路１２は，受信信号１９がアンテナ２に入力されない限り，受信信号１９の検波を行わないことである。本実施の形態の車載器１０は，特許文献２に開示された車載器のように，受信部が常に起動状態になるのではない。これは，消費電力の低減の上で重要である。

路側装置は，車載器１０との間の通信を終了させる直前に，受信信号１９によりエンドリクエストを車載器１０に送信する。そのエンドリクエストは，受信データ１６としてＣＰＵ１１に入力される。ＣＰＵ１１は，受信データ１６にエンドリクエストを見出すと，イネーブル信号１７を非活性化して発振器１３の発振を停止する。これにより，路側装置と車載器１０との間の通信の終了の後には，発振器１３の発振が停止される。

更に，車両の運行が停止されると，振動が発生しなくなる。振動センサー６は，所定の時間だけ振動が発生していないことを検知すると，スイッチ５をターンオフする。スイッチ５がターンオフされることにより，車両の運行の停止の後には電池４から回路基板１に電力が供給されなくなる。これにより，車載器１０の消費電力が低減される。

第３まとめ
以上に説明されているように，本実施の形態の車載器１０では，車載器１０と路側装置との間の通信が行われているときにのみ発振器１３が発振する。詳細には，ウェイクアップ回路１４によって受信信号１９のアンテナ２への入力が検知され，受信信号１９のアンテナ２への入力が検知されると，発振器１３が発振を開始する。更に，エンドリクエストが検知されると，発振器１３が発振を停止する。これにより，車載器１０の消費電力が低減されている。

加えて，本実施の形態の車載器１０では，振動センサー６によって車両が運行されているか否かが検知され，車両が運行されているときにのみ電池４から回路基板１に電力が供給される；車両が運行されていないときには回路基板１に電力が供給されない。これにより，車載器１０の消費電力が一層に低減されている。

本発明による車載器の実施の一形態を示すブロック図である。本発明による車載器の実施の他の形態を示すブロック図である。

符号の説明

１回路基板
２アンテナ
３路側アンテナ
４電池
５スイッチ
６振動センサー
１１ＣＰＵ
１２送受信回路
１３発振器
１４ウェイクアップ回路
１５送信データ
１６受信データ
１７イネーブル信号
１８送信信号
１９受信信号
２０発振信号
２１起動信号

Claims

路側装置から受信信号を受け取るアンテナと，
回路部
とを含み，
前記回路部は，
前記アンテナに前記受信信号が入力されたことに応答して発振を開始する発振器と，
前記発振器から供給される発振信号を用いて前記受信信号を検波し，受信データを生成する無線回路
とを備えた
車載器。
請求項１に記載の車載器であって，
前記回路部は，更に，前記アンテナから前記受信信号を受け取り，前記受信信号に応答して起動信号を生成するウェイクアップ回路を備え，
前記発振器は，前記起動信号に応答して発振を開始する
車載器。
請求項１に記載の車載器であって，
前記ウェイクアップ回路は，前記受信信号を検波することによって前記起動信号を生成する
車載器。
請求項３に記載の車載器であって，
前記ウェイクアップ回路は，能動素子を含まない検波回路で構成された
車載器。
請求項３に記載の車載器であって，
前記ウェイクアップ回路は，
前記受信信号を検波することによって検波信号を生成する，能動素子を含まない検波回路と，
前記検波信号を増幅するアンプ
とを備えた
車載器。
請求項１に記載の車載器であって，
前記無線回路は，前記発振信号を用いて送信データを変調して送信信号を生成し，生成した前記送信信号を前記アンテナを介して前記路側装置に送信する
車載器。
請求項１に記載の車載器であって，
前記回路部は，更に，前記起動信号に応答してスリープ状態から動作状態に復帰するＣＰＵを備え，
前記ＣＰＵは，前記動作状態に復帰した後，前記発振器に発振を開始させる
車載器。
請求項７に記載の車載器であって，
前記ＣＰＵは，前記受信データに前記路側装置と当該車載器との間の通信の終了を指示するエンドリクエストを見出したとき，前記発振器の発振を停止させる
車載器。
請求項１乃至請求項８に記載の車載器であって，
前記回路部に電力を供給する電池
を更に備えた
車載器。
請求項１乃至請求項８に記載の車載器であって，
前記無線回路は，前記発振信号を用いてスーパーヘテロダイン検波を行うことにより，前記受信信号から受信データを生成する
車載器。
請求項１に記載の車載器であって，
更に，
電源と，
振動を検出する振動センサー
とを備え，
前記振動センサーは，振動を検出すると，前記電源から前記回路部への電力の供給を開始させる
車載器。
請求項１１に記載の車載器であって，
前記振動センサーは，一定期間振動が発生していないことを検出すると，前記電力の前記回路部への供給を停止させる
車載器。
路側装置から受信信号を受け取るアンテナと，
回路部
とを含み，
前記回路部は，
前記アンテナに前記受信信号が入力されたことに応答して発振を開始する発振器と，
前記発振信号を用いて送信データを変調して送信信号を生成し，生成した前記送信信号を前記アンテナを介して前記路側装置に送信する無線回路
とを備えた
車載器。
電源と，
路側装置と通信する回路部と
振動を検出する振動センサー
とを備え，
前記振動センサーは，振動を検出すると，前記電源から前記回路部への電力の供給を開始させる
車載器。
請求項１４に記載の車載器であって，
前記振動センサーは，一定期間振動が発生していないことを検出すると，前記電力の前記回路部への供給を停止させる
車載器。
請求項１４に記載の車載器であって
前記電源は，電池である
車載器。
路側装置からアンテナにより受信信号を受け取るステップと，
前記受信信号の前記アンテナへの入力に応答して発振信号の発生を開始するステップと，
前記発振信号を用いて前記路側装置との間の通信を行うステップ
とを備えた
車載器動作方法。
振動の検出に応答して，回路部に電力の供給を開始するステップと，
前記電力の供給の開始の後，前記回路部が路側装置と通信するステップ
とを備えた，
車載器動作方法。