JP4217722B2 - 車載機器遠隔制御装置 - Google Patents
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Description
また、従来より、車両側からの送信要求信号に対して返送コード信号を返送し、コードを照合することによりステアリングロック機構の解錠とエンジン始動禁止装置の解除を行い、機械的キーを使用しないでエンジン始動操作を可能にしたスマートスタートシステムがある。このスマートスタートシステムの一例として、例えば特開昭63−1765号公報には、携帯無線機に呼出信号を送信して、携帯無線機からの暗証コード信号を受信し、内部コードと照合し一致したときにはステアリングロック機構の解錠動作、エンジンスイッチのスイッチング動作およびアクセサリスイッチのスイッチング動作を各々許可する手段から構成されたシステムが記載されている。
スマートエントリ/スタートシステムでは、車両から携帯無線機には低周波(LF)帯の無線通信を使用していて、アンテナ駆動にはスイッチング損失が少ない矩形波駆動とアンテナを含むLC共振回路で正弦波出力としているが、アンテナ駆動が矩形波駆動のため、その高調波がAMラジオ周波数帯に及びラジオノイズとなる場合がある。
ノイズとなる経路は、送信アンテナからの電波がラジオ受信アンテナに入る場合や、駆動回路(ECU内)と送信アンテナ配線から漏洩する電波がラジオ受信アンテナ又は、他の配線を経由してラジオのアンテナ入力部からラジオに混入しラジオノイズとなる。
このため、送信アンテナまでの配線をシールド線にしたり、LF送信アンテナとラジオ受信アンテナの距離を離すなど配置制限の対策が必要である。
また、電力利用率が悪いと、特開平5−156851号公報のような、いわゆるエリア検出方式での乗車待ち状態で常時車外送信するシステムでは、車両バッテリの暗電流増になりバッテリ上がり防止の観点から好ましくない。
この発明の実施の形態1の車載機器遠隔制御装置について、図1〜図9を参照して説明する。
図1は実施の形態1の車載機器遠隔制御装置における車載機側の構成の一例を示すブロック図である。
図1において、車載機は、車内用アンテナとして、第1車内送信アンテナ11a及び第2車内送信アンテナ11bを、また、車外用アンテナとして、第1車外送信アンテナ12a〜第4車外送信アンテナ12dの6つの送信アンテナを有している。
後述する図3に示すように、車内用アンテナ11aは車室内のセンターコンソール、車内用アンテナ11bは後部座席下付近に設置されている。
一方、車外用アンテナ12a〜12dはそれぞれ車両(4輪車)の例えばドアの取っ手に設けられている。
各送信アンテナ11a〜12dは送信部17に接続され、送信部17は電子制御装置(以下、ECUという。)20に接続されている。
また、車両には受信アンテナ18が設けられており、この受信アンテナ18で受信された携帯無線機50よりの周波数、例えば315MHzの信号は、受信部19で復調されてECU20に供給される。
操作検出部21は、ユーザによる各種スイッチ操作を検出するものであり、例えば各アウタドアハンドルに設置された起動スイッチ(コード要求信号の送信を開始するための信号源)や、エンジンスイッチを押すことでロック解除のための交信を起動するためのキーノブスイッチや、エンジンスイッチ(始動、イグニッションオン、アクセサリオン、オフそしてロックなど)の位置を検出し、その操作検出信号をECU20に供給する。
ドア開閉検出部22は、全てのドアの個別の開閉および全てのドアの個別の施錠/解錠状態を検出し、その検出信号をECU20に供給する。
センサ群23は、各アウタドアハンドルに内蔵されたタッチセンサや、車速や変速位置やエンジン運転状態を検出する各種センサであり、これらの各種センサの検出信号はECU20に供給される。
ステアリングロック部32は、エンジンスイッチのロック位置からの回動ロック機構を解除すると同時に、ステアリング操作の機械的ロック機構も解除する。エンジンスイッチがロック位置に戻されると両ロック機構はロック状態になる。
イモビライザ部34は、エンジン40への燃料供給及びイグニッション動作を禁止する機構である。ドアロック部36は、全てのドアのロック/アンロックを行う機構である。
シフトロック部38は、変速機ギアシフト機構でパーキングレンジからその他のレンジへの移行を禁止するロック装置で、ECU20からロック解除の許可/不許可の信号を出す。
報知部25は、ドアロック/アンロックをした場合のいわゆるアンサーバックとしての車両のライト点灯やホーン吹鳴を行うアンサーバック装置や、各種警報のためのブザーを発音する警報装置や、状態表示のための表示装置を含んでいる。
また、ECU20にはエンジン制御部30が接続されており、エンジン制御部30はセルモータを利用してエンジン40の始動を制御すると共に、エンジン40の駆動停止も制御できる。
図2において、ECU52にはメモリ53が内臓されており、このメモリ53には、正規であれば上記車載機のメモリ24に格納されているのと同じ、IDコード、暗号キーが格納されている。
携帯無線機50は、送信アンテナ56と受信アンテナ58を有している。
これらのアンテナ56、58はそれぞれ送信部55、受信部57に接続され、送信部55受信部57はECU52に接続されている。
この受信アンテナ58で受信された車載機よりの周波数、例えば134kHzの質問信号は、受信部57で復調されてECU52に供給される。
ECU52は前記質問信号に対応した暗号キーをメモリ53から読み出し、前記質問信号中の質問コードを暗号化して、応答信号を作成し送信部55に供給し、送信部55で変調されて、周波数例えば315MHzの信号として送信アンテナ56から車載機に対して送信される。
尚また、キーレスエントリ機能としての、ドアのロック/アンロックの遠隔操作をするLOCKキー/UNLOCKキーなどがあって、これらの信号は操作検出部51よりECU52に入力される。
受信部57は、受信アンテナ58で受信された後述する図4(a)、(c)に示す信号のプリアンブル部分で、所定の周波数成分が復調可能レベル以上になった場合ECU52に対してwake信号を出力する起動検知部57aと、同じくプリアンブル部分で受信レベルを保持してECU52にRSSI(ReceivedSignal Strength Indicator)信号(受信強度信号)として出力する受信磁界強度検出部57cと、プリアンブル部分以降のコード部分を復調してECU52にdata信号を出力する復調部57bと、reset信号が入力されると次の新しい受信に備えて起動検知部57a、受信磁界強度検出部57cをリセットする制御部57dから構成されている。
図6において、電源10Bは車両の電源で例えば定格DC12Vである。
電源10Bの電圧Vbは、定電圧電源602で例えば5Vに安定化されコンピュータ601に供給される。また、電源10Bは、送信アンテナ駆動用に送信部17に供給される。
電源10Bの電圧は抵抗R21、R22で分圧されたものがコンピュータ601の入力端子AD1に入力され、AD変換されてコンピュータに認識される。
コンピュータ601の出力端子PWMから一定振幅(例えば5V)の所定Duty=dで、送信周波数に等しい矩形波パルス列Vpが送出される。
切換器(波形切換制御手段)604は、送信部の増幅部(送信回路部)17aの入力信号Vsに矩形波Vpと、前記矩形波パルス列Vpを入力して低域通過フィルタ(以下LPFという。)603を通してえられる正弦波を切換える制御を、コンピュータ601の出力端子P1で行う。
コンピュータ601の出力端子DAからは、所定のアナログ電圧出力Vosが出力され、増幅部17aに供給される。
まず、入力信号Vsとして正弦波を選んだ場合、基本波以外はLPFで充分減衰されているので、入力信号Vsは下記式(1)で表わされる。
下記式(5)のようになる。
なお、入力信号Vsとして矩形波を選んだ場合は、上記式(1)の右辺第1項が矩形波になるだけで、同様に矩形波出力が実現できる。
簡単のために、トランジスタのオン抵抗、保護抵抗R10、R11(例えば0.5Ω以下)による電圧降下を無視すると、矩形波駆動では、基本波電圧振幅の最大ATは、下記式(6)
となり、正弦波の場合の最大ASは下記式(7)となる。
矩形波駆動になっている場合でトランジスタTr2がオン、Tr1がオフ区間の出力電圧Voは、アンテナ電流が故障で0の場合はほぼ0で、一方、アンテナ電流が正常な場合は、抵抗R11で発生する0でない電圧がモニタできるので、アンテナ駆動回路の故障を容易に検出できる。正弦波駆動の場合は、出力電圧Voが正弦波電圧にフィードバック制御されているため、矩形波駆動の故障検出のように容易に判別しにくい。故障検出は例えば、降車状態を検出した場合に実行するように予定されている。
携帯無線機50が正規登録機かどうかを確認する方式(相手認証方式)は、一例として、いわゆるチャレンジ・レスポンス方式(秘密鍵暗号ベース相手認証方式)で説明している。図3において、車載機側の各送信アンテナ11a〜12dからは、周波数134kHzのコード要求信号が送信され、携帯無線機50は、このコード要求信号=質問信号を受信すると、受信した質問信号に応じた暗号キーと質問コード(平文)から作成した応答コード(暗号文)で変調した周波数315MHzの応答信号を返送する。
車載機側の受信アンテナ18で受信された周波数315MHzの信号は、受信部19で復調されてECU20に供給され、ECU20は上記応答信号を受信する。
車載機は、送信した質問コード(平文)に対応した暗号キーで作成した暗号文と受信した応答コードを照合して、携帯無線機50が正規登録機であるかどうかを確認する。
図3(a)は携帯無線機50が車外にある場合、同図(b)は携帯無線機50が車内にある場合の説明図である。
車載の各送信アンテナ11a〜12dから携帯無線機50へは、低周波(以下LFと略す)を使用している。その理由は、携帯無線機50の位置を確認しやすいように電磁波の内でその強度が距離の3乗に逆比例する磁界成分を利用するためで、通常通信距離は1m前後である。一方、携帯無線機50から車載の受信アンテナ18への通信はUHF帯が使用されていて、通常5〜20mの通信距離である。
図7において、このフローチャート200は、ECUが起動後、起動SW、キーノブSW、エンジンスイッチのイグニッションON位置(以下IGオンと称す)の各スイッチがオン状態になったとき、乗車待ちモード中の一定間隔(例えば0.5秒毎)に実行されるプログラムである。
ステップ201で、前記実行条件のどの条件であるかが確認される。
ステップ204では、この呼出信号に対する応答信号の返信を確認する。
返信が無ければステップ299で終了する。
返信があれば同じ車外アンテナから質問信号を送信する(ステップ205)。
ステップ206で、この質問信号に対する回答信号の返信を確認する。
返信が無いか、返信の回答が不正解ならばステップ299で終了する。
返信の回答が正解ならば、ステップ207でドアがアンロック状態かどうか確認する。
ロック状態ならば、ステップ213でドア開錠出力を指示し、ステップ299で終了する。アンロック状態ならば、ステップ208で、エンジンスイッチがLock位置かつ全ドアが閉まっているかどうか(条件1)を確認する。
条件1が成立しておれば、ステップ209で全車内アンテナから呼出信号を送信して、ステップ210で携帯無線機が車内に無い(返信が無い)ことが確認できれば、ステップ211でドア施錠出力を指示し、ステップ299で終了する。
ステップ208で条件1が不成立の場合、又はステップ210で返信がある場合は、ステップ212で、ロック操作が出来ないことを知らせるため警報出力を指示し、ステップ299で終了する。
ステップ222では、この呼出信号に対する応答信号の返信を確認する。
返信が無ければステップ299で終了する。
返信があれば車内アンテナから質問信号を送信する(ステップ223)。
ステップ224で、この質問信号に対する回答信号の返信を確認する。
返信が無いか、返信の回答が不正解ならばステップ299で終了する。
返信の回答が正解ならば、ステップ225で、エンジンスイッチロック解除出力を指示してステップ299で終了する。
ステップ232では、この呼出信号に対する応答信号の返信を確認する。
返信が無ければステップ299で終了する。
返信があれば車内アンテナから質問信号を送信する(ステップ233)。
ステップ234で、この質問信号に対する回答信号の返信を確認する。
返信が無いか、返信の回答が不正解ならばステップ299で終了する。
返信の回答が正解ならば、ステップ235で、エンジン始動許可を出力してステップ299で終了する。
信号があれば、ステップ252で前回応答信号が有ったかどうか確認し、応答信号があった場合はステップ256でドアの開錠出力を指示してステップ299で終了する。
ステップ251、252の確認でNOの場合、ステップ253で車外アンテナから呼出信号が送信される。
ステップ254では、この呼出信号に対する応答信号の返信を確認する。
返信が無ければステップ299で終了する。
返信があれば、ステップ255で、タッチセンサ信号の有無を確認して、有る場合はステップ256に移動し、無い場合はステップ299で終了する。
プログラムモジュール500は、これらのステップで呼び出されるサブルーチンである。
図8において、ステップ501で送信指令情報(送信すべきアンテナ番号リスト、送信モード、送信先など)を入手する。
ステップ502では、送信すべきアンテナが残っているかを確認し、残りが無ければステップ599で終了する。
ステップ502で送信すべきアンテナ番号があれば、ステップ503でこのアンテナ番号にアンテナ出力を切換える(先に説明した図6のアンテナ回路切換器17bとコンピュータ601の出力端子P2−7)。
ステップ504で送信モードを確認する。
送信駆動回路故障検出用の送信ならば、ステップ507で送信コード格納先にチェック信号を格納し、ステップ514に移る。
ステップ504で、質問信号である場合、ステップ506で送信コード格納先に質問信号を格納しステップ508に移る。
ステップ504で、呼出信号である場合、ステップ505で送信コード格納先に呼出信号を格納しステップ508に移る。
車外アンテナであればステップ514へ、そうでなければ、ステップ510で、IGオフかどうか確認する。
IGオフであればステップ514へ、そうでなければ、ステップ511で、ACC(アクセサリースイッチ)がオフかどうか確認する。
ACCがオフであればステップ514へ、そうでなければ、ステップ512で、電源電圧が低下(例えば10V以下)かどうか確認する。
電圧低下であればステップ514へ、そうでなければ、ステップ513で、駆動波形を正弦波に設定し、出力アンテナで予定されている出力を得るためのPWM出力のdutyを設定し、ステップ515で送信を開始し、送信が終了すればステップ502に戻る。
同図(a)は呼出信号の構成で、プリアンブル(例えば5ms程度のバースト信号)、固定長のID情報からなる固定IDコード(例えば20ビット)、呼出信号であることを示すビット、受信監視モード用ビット情報を含む付加コード(例えば4ビット)、及びパリティビットから構成される。同図(b)は応答信号の構成で、プリアンブル、固定IDコード、携帯無線機番号等の情報を含む付加コード、RSSI情報、及びパリティビットから構成される。同図(c)は質問信号の構成で、プリアンブル、固定IDコード、質問信号であることを示すビット、応答すべき携帯無線機の番号を含む付加コード、毎回ランダムに生成される平文(例えば32ビット)である質問コード、及びパリティビットから構成される。同図(d)は回答信号の構成で、プリアンブル、固定IDコード、回答信号を示すビット、携帯無線機番号等の情報を含む付加コード、受信した質問コードを暗号キーで暗号化した暗号文である回答コード、及びパリティビットから構成される。同図(f)はチェック信号の構成で、プリアンブルのみである。
ローリングコードは、携帯無線機が電波を送信する毎にカウントアップされる値であり、車載機側では前回において携帯無線機から受信した所定のコードに含まれるローリングコードを記憶しておき、今回受信した所定のコードに含まれるローリングコードが前回のローリングコードの値から所定の範囲内であるとき今回のローリングコードは正しいと判別し、受信した所定のコードが特定コードに一致すると判別する。この付加コードには応答信号と遠隔制御信号の識別情報が含まれている。
電池交換などでECU52がリセット状態から始まる場合はSTART(100)より始まり、ステップ101でECU52の初期設定を行いステップ102の待機モードになる。
ステップ103でLOCKキー入力があれば、WAKE UP(ステップ104)して、ステップ105で遠隔操作信号であるLOCK信号を送信し、送信終了後、ステップ102に戻る。
ステップ103でLOCKキー入力がなければステップ106に行く。
ステップ106でUNLOCKキー入力がなければステップ109に行く。
呼出信号でなければステップ113で、受信した質問コードから回答コードを生成して回答信号を送信し、送信終了後、ステップ102に戻る。
ステップ111で呼出信号の受信であれば、ステップ112で回答信号を送信し、送信終了後、ステップ102に戻る。
正弦波駆動のみの場合には、電源変動範囲でも矩形波駆動相当のアンテナ駆動電流を得るためには、駆動部をフルブリッジ化する必要があるが、本発明によれば、矩形波駆動に切換えることでハーフブリッジ構成でよく、結果として低コストのシステム構築が可能となる。
(2)車両の電源電圧が低下した場合に、正弦波駆動から矩形波駆動に切換えることによって、ハーフブリッジ構成でシステムが実現でき、低コストのシステムが可能となる。
(3)車両の主電源がオフになっている場合、又は車両の補充電源がオフになっている場合に、矩形波駆動に切換えることにより、ラジオノイズが障害とならない場合は、電力利用率を高くできるので、好適なシステムとなる。
(4)正弦波発生手段の構成を、矩形波発生手段の出力を低域通過フィルタ処理する構成としたので、構成部品が少なく、またオフセット電圧調整が共通で簡便となり、低コストで実現できるので好適である。
(5)アンテナ部あるいはアンテナ駆動送信回路部の故障検出時に、矩形波駆動とすることにより、簡単な構成で、電源変動に対してより安定した故障判定をできる利点がある。
(6)車両の主電源がオフで、ドアが施錠状態の場合の、いわゆる乗車待ち状態で、電力利用率の高い矩形波駆動を選択することで、車外アンテナ送信を定期的に実施するエリア検出方式のシステムでは、車両バッテリの消費量を節減できる利点がある。
(7)使用する送信アンテナが、ラジオノイズとならない乗車前や降車後に作動することが多く、比較的出力の大きい車外用アンテナである場合に、電力利用率の高い矩形波駆動とすることで、安定した出力を出せるので好適である。
11a、11b 車内送信アンテナ
12a〜12d 車外送信アンテナ
17 送信部
17a 増幅部(送信回路部)
18 受信アンテナ(車載機)
20 ECU(車載機)
21 操作検出部(車載機)
50 携帯無線機
52 ECU(携帯無線機)
51 操作検出部(携帯無線機)
56 送信アンテナ(携帯無線機)
58 受信アンテナ(携帯無線機)
601 コンピュータ
602 定電圧電源
603 低域通過フィルタ
604 切換器(波形切換制御手段)
Vp 矩形波パルス列
Vs、Vos 入力信号
Vo 出力
Claims (7)
- 送信アンテナから携帯機に対してコード要求信号を送信し、前記コード要求信号を受信した携帯機から返送される返信信号の返送コードのコード照合がなされたとき車載機器の作動状態を制御する作動制御手段を有する車載機器遠隔制御装置において、前記送信アンテナを駆動する駆動手段として、正弦波を発生する正弦波発生手段と矩形波を発生する矩形波発生手段と、該正弦波発生手段の発生する正弦波信号または矩形波発生手段の発生する矩形波信号のいずれか一方を選択して導出する波形切換制御手段と、該波形切換制御手段で選択された正弦波信号または矩形波信号が入力され、入力波形に対応した波形の送信アンテナ駆動出力を出力する送信回路部を具備したアンテナ駆動制御手段を備え、前記アンテナ駆動制御手段は、使用状況に応じて前記送信アンテナを、正弦波駆動または矩形波駆動に切換えて駆動するようにしたことを特徴とする車載機器遠隔制御装置。
- 前記アンテナ駆動制御手段は、車両の電源電圧が低下した場合に、正弦波駆動から矩形波駆動に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の車載機器遠隔制御装置。
- 前記アンテナ駆動制御手段は、車両の主電源がオフになっている場合、又は車両の補充電源がオフになっている場合に、矩形波駆動とすることを特徴とする請求項1に記載の車載機器遠隔制御装置。
- 前記正弦波発生手段は、前記矩形波発生手段の出力を低域通過フィルタ処理する構成であることを特徴とする請求項1に記載の車載機器遠隔制御装置。
- 前記アンテナ駆動制御手段は、アンテナ部を含むアンテナ駆動回路部の故障検出時に、矩形波駆動とすることを特徴とする請求項1に記載の車載機器遠隔制御装置。
- 前記アンテナ駆動制御手段は、車両の主電源がオフで、ドアが施錠状態の場合に、矩形波駆動とすることを特徴とする請求項1に記載の車載機器遠隔制御装置。
- 前記アンテナ駆動制御手段は、送信アンテナが車外用である場合に、矩形波駆動とすることを特徴とする請求項1に記載の車載機器遠隔制御装置。
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