(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記通信エリアの大きさには、種々の理由によりアンテナ装置毎にバラツキが生じる。例えば、アンテナ装置は、駆動回路、コイル、抵抗及びコンデンサ等を備える。アンテナ装置毎に、抵抗の抵抗値、コイルのインダクタンス及びコンデンサの静電容量にはバラツキが生じる。このバラツキが上記通信エリアのバラツキの一因となりうる。
【0005】
また、アンテナ装置における駆動回路の内部抵抗値のバラツキも、上記通信エリアのバラツキの一因となりうる。さらに、車両のボデーの形状、駆動回路、コイル、抵抗及びコンデンサ等の接続線の抵抗値等も、上記通信エリアのバラツキの一因となりうる。
【0006】
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、通信エリアのバラツキを補正するエリア補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するエリア補正装置は、コイルを有するアンテナに流れる電流を検出しつつ、前記アンテナに供給する電流の駆動周波数を変化させることを通じて前記コイルのインダクタンスを算出し、そのインダクタンスに基づき、通信対象が前記アンテナから発信される無線信号を認識する通信エリアを補正する。
【0008】
この構成によれば、エリア補正装置は、アンテナに流れる電流を検出しつつ、アンテナに供給する電流の駆動周波数を変化させることを通じてアンテナにおけるコイルのインダクタンスを算出する。ここで、アンテナの出力は、インダクタンスと、アンテナに供給される電流の2乗と、1/2とを乗じた値に比例する。また、アンテナの出力は、アンテナが形成する通信エリアに比例する。よって、エリア補正装置は、インダクタンスを算出することで、通信エリアを適切に補正することができる。よって、通信エリアのバラツキを補正することができる。
【0009】
上記エリア補正装置について、前記コイルに接続される抵抗の抵抗値R、前記アンテナに交流電流を供給する駆動回路に印加される駆動電圧V、前記通信対象に前記無線信号を送信するときに前記アンテナに供給する電流の駆動周波数である通信時駆動周波数fとしたとき、一定電圧のもと前記駆動周波数を変化させることで前記アンテナに流れる電流が最大となるピーク電流Ip及びそのピーク電流Ipが検出されたときの前記駆動周波数であるピーク駆動周波数f0を測定し、さらに、前記アンテナに流れる電流がn×Ip(ただしn<1とする)となる駆動周波数f1、f2を測定し、下記式(a)及び(b)から前記コイルのインダクタンスLを算出することが好ましい。
【0010】
R=V/Ip…(a)
L=R×√(1/n
2−1)/(2πf1−2πf2)…(b)
この方法では、アンテナに流れる電流を検出しつつ駆動周波数fを変化させることで、容易にインダクタンスLの算出に必要な値を取得することができる。
【0011】
上記エリア補正装置について、前記コイルに接続される抵抗の抵抗値R、前記アンテナに交流電流を供給する駆動回路に印加される駆動電圧V、前記通信対象に前記無線信号を送信するときに前記アンテナに供給する電流の駆動周波数である通信時駆動周波数fとしたとき、一定電圧のもと前記駆動周波数を変化させることで前記アンテナに流れる電流が最大となるピーク電流Ip及びそのピーク電流Ipが検出されたときの前記駆動周波数fであるピーク駆動周波数f0を測定し、さらに前記通信時駆動周波数fと前記アンテナに流れる電流との位相差θを測定し、前記式(a)及び下記式(c)から前記コイルのインダクタンスLを算出することが好ましい。
【0012】
L=2πf×R×tanθ/{(2πf)
2−(2πf0)
2}…(c)
この構成によれば、式(a)及び式(c)からコイルのインダクタンスLを算出することができる。この方法では、通信時駆動周波数fとアンテナに流れる電流との位相差θの計測を通じてインダクタンスLの算出に必要な値を取得することができる。
【0013】
上記エリア補正装置について、前記駆動周波数f1、f2は、前記アンテナに流れる電流がIp/√2となる半値幅周波数であって、前記式(a)及び下記式(イ)から前記コイルのインダクタンスLを算出することが好ましい。
【0014】
L=R/(2πf1−2πf2)…(イ)
この構成によれば、駆動周波数f1、f2は、前記アンテナに流れる電流がIp/√2となる半値幅周波数である。この場合には、上記式(イ)のように、より簡易な計算を通じてコイルのインダクタンスLを算出することができる。
【0015】
上記エリア補正装置について、前記通信対象に前記無線信号を送信するときの前記アンテナに流れる電流を変化させることで、前記アンテナの出力を変化させて前記通信エリアを補正することが好ましい。
【0016】
この構成によれば、上述のように、アンテナに流れる電流に応じてアンテナの出力、ひいては通信エリアが変化する。従って、アンテナに流れる電流を変化させることで、容易に通信エリアの補正を行うことができる。
【0017】
上記エリア補正装置について、前記通信対象は、閾値以上の信号強度の前記無線信号を受信したとき、前記無線信号を認識し、前記エリア補正装置は前記閾値を変化させることを通じて前記通信エリアを補正することが好ましい。
【0018】
この構成によれば、通信対象は、閾値以上の信号強度の無線信号を受信したとき、無線信号を認識する。エリア補正装置は、この閾値を変化させることを通じて通信エリアを補正する。これにより、通信対象の閾値を変化させるのみで通信エリアの補正を行うことができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、エリア補正装置において、通信エリアのバラツキを補正することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
(第1の実施形態)
以下、エリア補正装置を電子キーシステムとして具体化した第1の実施形態について説明する。
【0022】
図1に示すように、電子キーシステムは、ユーザによって所持される通信対象の一例である電子キー10と車両20とを備えている。電子キーシステムは、電子キー10と車両20との間での無線による双方向通信を通じて、車両ドアの解錠等を可能とするシステムである。
【0023】
(電子キーの構成)
図1に示すように、電子キー10は、マイコン11と、LF受信回路12と、UHF送信回路13とを備えている。また、マイコン11は不揮発性のメモリ11aを備える。このメモリ11aには、電子キー10に固有のIDコードが記憶されている。
【0024】
LF受信回路12は、車両20から無線送信されたLF帯の要求信号を受信すると、その受信した要求信号を復調したうえでマイコン11へ出力する。マイコン11は、要求信号を認識すると、メモリ11aに記憶されるIDコードを含む応答信号を生成し、その生成した応答信号をUHF送信回路13へ出力する。UHF送信回路13は、応答信号を変調し、変調した応答信号をUHF(Ultra High Frequency)帯の無線信号として無線送信する。
【0025】
(車両の構成)
図1に示すように、車両20は、LF送信回路23と、UHF受信回路24と、ECU(Electronic Control Unit)21とを備えている。エリア補正装置の一例であるECU21は、不揮発性のメモリ21aを備え、そのメモリ21aには電子キー10と同一のIDコードが記憶されている。また、ECU21には、ドアロックスイッチ35及びドアロック装置38が電気的に接続されている。
【0026】
図2に示すように、ドアロックスイッチ35は、アウトサイドドアハンドル28に押し操作可能に設けられている。ドアロックスイッチ35は押し操作されると、その旨の操作信号をECU21に出力する。
【0027】
図1に示すように、ECU21は、定期的に要求信号を生成し、その生成した要求信号をLF送信回路23に出力する。LF送信回路23には送信アンテナ25が電気的に接続されている。
図2に示すように、送信アンテナ25は、複数のアウトサイドドアハンドル28に1つずつ内蔵されている。
【0028】
図1に示すように、各送信アンテナ25は、コイル40L及びコンデンサ40Cを備える。また、各LF送信回路23は、電流検出センサ27と、駆動回路26と、抵抗40Rとを備える。
【0029】
電流検出センサ27は、送信アンテナ25に流れるアンテナ電流Iaを検出し、その検出結果をECU21に出力する。駆動回路26には、抵抗40R、コイル40L及びコンデンサ40Cが直列に接続されている。
【0030】
駆動回路26は、例えば複数のスイッチ素子SWを有するHブリッジ回路からなる。ECU21は、スイッチ素子SWをオンオフ状態間で切り替えることで、バッテリVtからの直流電流を交流電流の要求信号に変換し、その変換した要求信号を送信アンテナ25に供給する。各送信アンテナ25は、その要求信号(交流電流)をLF帯(Low Frequency)の無線信号として送信する。
【0031】
UHF受信回路24は、受信した応答信号を復調したうえでECU21へ出力する。ECU21は、応答信号を認識すると、この応答信号に含まれるIDコードと、メモリ21aに記憶されるIDコードとの照合を行う。ECU21は、このID照合が成立した状態において、ドアロックスイッチ35が押し操作された旨認識すると、ドアロック装置38を通じて車両ドアの施解錠状態を切り替える。
【0032】
(通信エリアの補正方法)
上記「発明が解決しようとする課題」で述べたように、通信エリア50の大きさにはバラツキが生じる。このバラツキを補正する処理がECU21によって実行されている。
【0033】
図3及び
図4を参照しつつ、この補正処理について説明する。この補正処理は、例えば、ECU21及びLF送信回路23を有する車両20に送信アンテナ25が装着されたときに実行される。
【0034】
まず、ECU21は、駆動回路26(正確には、スイッチ素子SWの切り替え周期の変更)を通じて送信アンテナ25に供給する交流電流の駆動周波数を可変させることでピーク電流Ip及びピーク駆動周波数f0を測定する(S101)。このピーク電流Ipは、一定電圧のもと駆動周波数を変化させることで得られる送信アンテナ25に流れる最大の電流をいう。また、このピーク駆動周波数f0は、ピーク電流Ipが検出されたときの駆動周波数をいう。
【0035】
そして、ECU21は、電流検出センサ27が検出したアンテナ電流IaがIp/√2となったときの駆動周波数f1,f2を測定する。すなわち、本実施形態では、駆動周波数f1,f2は半値幅周波数である。
【0036】
そして、以下の式(1)〜(3)を利用して抵抗40Rの抵抗値R、コイル40LのインダクタンスL及びコンデンサ40Cの静電容量Cを算出する。なお、以下の式においては、バッテリVtから印加される駆動回路26における駆動電圧がVであって、電子キー10に要求信号を送信するときに送信アンテナ25に供給される電流の駆動周波数である通信時駆動周波数がfであるとする。
【0037】
R=V/Ip…(1)
L=R/(2πf1−2πf2)…(2)
C=1/{(2πf0)
2×L}…(3)
上記式(2)は、Q値=2πf0/(2πf1−2πf2)=2π・f0・L/Rから算出される。また、上記式(3)は、f0=1/{2π√(LC))}から算出される。
【0038】
さらに、送信アンテナ25の出力は以下の式(4)から算出される。
出力=L・Ia
2/2…(4)
この式(4)において、インダクタンスLは上記式(2)より算出されている。そこで、ECU21は、駆動電圧Vの変化を通じて、送信アンテナ25に流される電流Iaを変化させる。これにより、ECU21は、送信アンテナ25の出力を目標値に設定する。このとき、インダクタンスLが算出されているため、適切な電流Iaを迅速に設定することができる。ECU21は、以降も送信アンテナ25の出力が目標値となるように、送信アンテナ25に設定された電流Iaを供給する。これにより、通信エリア50を所望の範囲に設定することができ、通信エリア50のバラツキを抑制することができる。
【0039】
例えば、
図2に示すように、適切な通信エリア50aに対してバラツキによりその通信エリア50aより小さい通信エリア50bが形成されえる状態であるとする。この場合、ECU21は、アンテナに供給する電流Iaを増加させることで、送信アンテナ25の出力を目標値に設定する。これにより、適切な通信エリア50aが設定される。
【0040】
以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)ECU21は、送信アンテナ25に流れる電流Iaを検出しつつ、送信アンテナ25に供給する電流の駆動周波数を変化させることを通じて送信アンテナ25におけるコイル40LのインダクタンスLを算出する。ここで、送信アンテナ25の出力は、インダクタンスLと、送信アンテナ25に供給される電流Iaの2乗と、1/2とを乗じた値となる。また、送信アンテナ25の出力は、送信アンテナ25が形成する通信エリア50の大きさに比例する。よって、ECU21は、インダクタンスLを算出することで、送信アンテナ25に供給される電流Iaを通信エリア50が適切となる値に調整することができる。よって、通信エリア50のバラツキを補正することができる。
【0041】
(2)インダクタンスLが算出されるため、それが算出されない場合に比べて迅速に通信エリア50が適切となる電流Iaを設定することができる。
(3)上記式(1)及び(2)からコイル40LのインダクタンスLを算出することができる。この方法では、送信アンテナ25に流れる電流Iaを検出しつつ駆動周波数を変化させることで、容易にインダクタンスLの算出に必要な値を取得することができる。
【0042】
(4)ECU21は、車両20に対する送信アンテナ25の装着を検出したとき、
図3に示される通信エリア50の補正処理を実行する。このため、送信アンテナ25を車両20に装着するだけで、自動で通信エリア50の補正を行うことができる。
【0043】
(5)ECU21は、アンテナに流れる電流Iaに応じてアンテナの出力、ひいては通信エリア50を補正する。この通信エリア50の補正は、車両20のみで行うことができる。
【0044】
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について説明する。この実施形態は、インダクタンスL及び静電容量Cの算出方法が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
【0045】
本実施形態では、上記式(1)に加えて、以下の式(5)及び(6)を利用して抵抗値R、インダクタンスL及び静電容量Cを算出する。なお、通信時駆動周波数fにおける駆動電圧Vと送信アンテナ25の電流Iaとの位相差をθとする。
【0046】
L=2πf×R×tanθ/{(2πf)
2−(2πf0)
2}…(5)
C=1/{(2πf0)
2×L}…(6)
上記式(5)は、tanθ={2πfL−1/(2πfC)}/Rの式と、2πf0=1/√(LC)の式から算出される。また、上記式(6)は、f0=1/{2π√(LC))}から算出される。その他の点については、上記第1の実施形態と同様である。
【0047】
以上、説明した実施形態によれば、第1の実施形態の(1)〜(5)の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
(6)式(1)及び式(5)からインダクタンスLを算出することができる。この方法では、通信時駆動周波数f
における駆動電圧Vと送信アンテナ25に流れる電流との位相差θの計測を通じてインダクタンスLの算出に必要な値を取得することができる。
【0048】
なお、上記両実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記各実施形態においては、ECU21は、送信アンテナ25に供給する電流Iaを変化させることで通信エリア50を補正していた。しかし、電子キー10の受信信号強度の閾値を変化させることで、通信エリア50を補正してもよい。
【0049】
例えば、ECU21は、上記式(4)を利用して算出した出力に係る情報をLF送信回路23及び送信アンテナ25を介して無線送信する。電子キー10のマイコン11は、LF受信回路12を介して当該情報を受信すると、その情報に応じて閾値を変化させる。具体的には、その情報に係る出力が目標値に対して大きい場合には閾値を大きくし、その出力が目標値に対して小さい場合には閾値を小さくする。マイコン11は、LF受信回路12を通じて受信した要求信号の信号強度が閾値以上の場合には、その要求信号を認識して応答信号を無線送信する。よって、閾値が大きくなるほど通信エリア50が小さくなる。この構成では、通信エリア50の変更にあたってアンテナに供給する電流Iaの変更が不要となる。また、この構成においても上記両実施形態と同様の効果が得られる。
【0050】
・上記実施形態においては、抵抗40RはLF送信回路23に内蔵されていたが、抵抗40Rは送信アンテナ25側に設けられていてもよい。また、逆にコンデンサ40CがLF送信回路23に内蔵されていてもよい。
【0051】
・上記各実施形態においては、式(3)及び式(6)を通じて、コンデンサ40Cの静電容量Cを算出していたが、これを省略してもよい。
・上記各実施形態においては、送信アンテナ25は車外用であったが、車内の送信アンテナであってもよい。
【0052】
・上記各実施形態においては、車両用の電子キーシステムであったが、住宅用の電子キーシステムであってもよい。
・また、通信対象として電子キー10が採用されていたが、送信アンテナ25からの無線信号を受信可能なものであれば電子キー10に限定されない。
【0053】
・上記各実施形態においては、ECU21は、車両20に対する送信アンテナ25の装着を検出したとき、
図3に示される通信エリア50の補正処理を実行していたが、この補正処理の実行タイミングはこれに限らず、ユーザの操作に応じて実行してもよいし、定期的に実行してもよい。
【0054】
・上記実施形態においては、駆動周波数f1,f2はアンテナ電流IaがIp/√2となったときの半値幅周波数である。しかし、駆動周波数f1,f2は半値幅周波数でなくてもよい。詳しくは、アンテナ電流Iaがn×Ip(ただしn<1とする)となる駆動周波数f1、f2を測定し、以下の式(b)を利用してコイル40Lのインダクタンスを算出してもよい。
【0055】
L=R×√(1/n
2−1)/(2πf1−2πf2)…(b)
この式(b)は例えば以下のように導出される。
Z=R/n=√(R
2+(ωL−1/(ωC))
2)より
ωL−1/(ωC)=±R×√(1/n
2−1)
ω=(±R×√(1/n
2−1)±√(R
2×(1/n
2−1)+4L/C))/2L
ω1>0よりω1=2πf1=(R×√(1/n
2−1)+√(R
2×(1/n
2−1)+4L/C))/2L
ω2>0よりω2=2πf2=(−R×√(1/n
2−1)+√(R
2×(1/n
2−1)+4L/C))/2L
2πf1−2πf2=R×√(1/n
2−1)/L
L=R×√(1/n
2−1))/(2πf1−2πf2)
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
【0056】
(イ)前記アンテナが前記駆動回路に接続されたときに前記通信エリアの補正を実行するエリア補正装置
この構成によれば、エリア補正装置は、アンテナが駆動回路に接続されたときに通信エリアの補正を実行する。よって、車両にアンテナが取り付けられたときに自動で通信エリアの補正が実行される。