(57)【要約】【課題】システム構成を複雑化することなく、携帯機に搭載する電池が消耗或いは切れた場合でも、車載機と携帯機とを通信可能とするキーレスシステムを提供する。【解決手段】車載機（１）と携帯機（３）はともにＵＨＦの双方向通信部を備え、車載機は、ＬＦチャレンジ信号による応答が携帯機からあったときは電池（３７）が正常と判断してＵＨＦスマート通信を行うが、応答が無いときは電池（３７）が切れていると判断してＬＦ電力搬送波を送信し、携帯機は、このＬＦ電力搬送波をＬＦチャレンジ信号から切り分けて受信し、その電力をコンデンサ（３６）に蓄電し、この充電電圧が所定値に達していれば、電池からコンデンサへ切り替えて携帯機内の回路への電源経路を確保して車載機に対するＵＨＦチャレンジ信号とＵＨＦレスポンス信号とによるＵＨＦ双方向トランスポンダ通信を実行させる。【選択図】図３
2015202767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載機と携帯機間で車両制御のための通信を行うキーレスシステムにおいて、
前記車載機は、ＵＨＦ双方向通信部と、前記ＬＦチャレンジ信号及びＬＦ電力搬送波を切り分けて送信するＬＦ送信系統とを備え、
前記携帯機は、ＵＨＦ双方向通信部と、前記ＬＦチャレンジ信号及び前記ＬＦ電力搬送波を切り分けて受信するＬＦ共振部と、前記ＬＦチャレンジ信号を復調するＬＦ受信部と、前記ＬＦ電力搬送波から電力を生成する整流受電部と、この生成された電力をコンデンサに蓄電し、前記コンデンサ及び搭載された電池の少なくともいずれか一方を前記携帯機内の回路電源として選択するように切り替え動作を行う電源管理部とを備え、
前記車載機は、前記携帯機から前記ＬＦチャレンジ信号による応答が無いとき、前記電池が消耗していると判断して前記ＬＦ電力搬送波を送信し、
前記携帯機の電源管理部は、このＬＦ電力搬送波の電力により前記コンデンサの蓄電電圧が所定値に達しているとき前記切り替え動作を行って前記車載機に対するＵＨＦチャレンジ信号とＵＨＦレスポンス信号とによるＵＨＦ双方向通信を実行させる
キーレスシステム。
【請求項２】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記携帯機は、前記蓄電電圧が所定値に達したときに前記携帯機から前記車載機にＵＨＦチャレンジ信号１を送信し、
前記車載機は、前記ＵＨＦチャレンジ信号１を受信するとともに、その応答として、ＵＨＦレスポンス信号１及びＵＨＦチャレンジ信号２を送信し、前記携帯機は、前記ＵＨＦレスポンス信号１及びＵＨＦチャレンジ信号２を受信するとともに、その応答として、レスポンス信号２を送信する
キーレスシステム。
【請求項３】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記電源管理部は、前記電源経路を切り替える電源切替部と、１回のＵＨＦトランスポンダ通信であるＵＨＦチャレンジ信号送信とこれに続くＵＨＦレスポンス信号受信との合計に必要な電力を前記所定値として前記コンデンサに充電されていることを検出して前記コンデンサが選択されるように前記電源切替部の切り替える充電電源判定部とを備える
キーレスシステム。
【請求項４】
請求項３記載のキーレスシステムにおいて、
前記コンデンサの容量は、１回のトランスポンダ通信で必要となる電力で必要最小な値である
キーレスシステム。
【請求項５】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記電源管理部は、前記コンデンサを電源経路とするように前記切り替え動作を行うとき、前記コンデンサへの充電経路も同時に維持する回路を有する
キーレスシステム。
【請求項６】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記電源管理部は、前記電池と前記コンデンサへの両方の電源経路とするように前記切り替え動作を行ったとき、前記電池に残留する電荷をコンデンサにプリチャージさせる回路を有する
キーレスシステム。
【請求項７】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記電源管理部は、前記整流受電部の出力電圧を昇圧する電圧昇圧部を備える
キーレスシステム。
【請求項８】
請求項７記載のキーレスシステムにおいて、
前記電圧昇圧部は、前記整流受電部で生成された電力に加え、前記搭載された電池の電圧を昇圧し、前記電池の電圧低下時にも通信に必要な電圧を生成する
キーレスシステム。
【請求項９】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記ＬＦ共振部は、前記ＬＦチャレンジ信号の電圧を抽出する所望の共振Ｑ値を有する電圧抽出部と、前記ＬＦ電力搬送波の電力を抽出する所望の共振Ｑ値を有する電力抽出部とを備える
キーレスシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のキーレスシステムにおいて、
前記車載機は、前記ＬＦ送信部から前記ＬＦチャレンジ信号及び前記ＬＦ電力搬送波を、前記携帯機へ送信可能とするＬＦアンテナを備えた
キーレスシステム。
【請求項１１】
車載機とともにキーレスシステムを構成する携帯機において、
前記車載機からのＬＦチャレンジ信号とＬＦ電力搬送波を切り分けて受信するＬＦ共振部と、
前記ＬＦチャレンジ信号を復調するＬＦ受信部と、
前記ＬＦ電力搬送波から電力を生成する整流受電部と、
この整流された電力をコンデンサに蓄電し、前記コンデンサ及び搭載された電池の少なくともいずれか一方を前記携帯機内の回路電源として選択するように切り替え動作を行う電源管理部と、
を備え、前記車載機が、前記ＬＦチャレンジ信号による応答が前記携帯機から無く前記電池が切れていると判断して前記ＬＦ電力搬送波を送信して来たとき、前記携帯機の電源管理部は、このＬＦ電力搬送波の電力により前記コンデンサの蓄電電圧が所定値に達しているとき前記切り替え動作を行って前記車載機に対するＵＨＦチャレンジ信号とＵＨＦレスポンス信号とによるＵＨＦ双方向通信を実行させる
携帯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ドアの解錠・施錠、エンジン始動・停止等の車両制御を、携帯機と車載機間の通信により処理するキーレスシステム、及びこのキーレスシステムに使用される携帯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの利便性を向上する車両通信システムとして、車両側に設けたスイッチを操作或いはタッチセンサに手で触れることにより、車載機と携帯機の間でＬＦ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）チャレンジ信号とＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）レスポンス信号を通信して相互に識別・認証するとともに、通信データを処理して、ドアロックの解錠・施錠、或いは、エンジン始動・停止等を行うキーレスシステムが知られている。
【０００３】
このキーレスシステムでは、通常電池を内蔵し、この電池によって通信を行っている。従来のキーレスシステムでは、電池切れの場合にもドアロックの解錠・施錠、エンジンの始動・停止等を行うことができるように、別途携帯機にメカニカルキーを付属するとともに、車載機においては、携帯機に内蔵されたトランスポンダと通信するためのＬＦ送受信機と専用ＬＦアンテナを備えている。
【０００４】
車両のドアの解錠・施錠は、このメカニカルキーを使って行う。前記トランスポンダと前記ＬＦ送受信機は、コイルアンテナを備え、ＬＦ送受信機からの電磁誘導による電力を利用してＬＦチャレンジデータ信号とＬＦレスポンスデータ信号を送受信して通信を行う。
【０００５】
このように、従来システムでは、電池切れに対して、別途、携帯機は、メカニカルキーやトランスポンダを備え、車載機にはＬＦ送受信機を備える必要があり、システムコストが高くなっていた。
【０００６】
一方、従来技術における携帯機は、車載機から送信されるＬＦ電力搬送波を、ＬＦアンテナと共振回路に発生する誘導電圧を整流し蓄える蓄電手段とを有し、この蓄電された電力を使用して、ＬＦ受信アンテナと同じコイルアンテナを経由してＬＦレスポンスデータ信号を返信し、車載機は、このＬＦレスポンスデータ信号を受信するＬＦ受信手段を有し、ＬＦチャレンジデータ信号とＬＦレスポンスデータ信号を双方向通信することで、携帯機の電池切れに対応している（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１６１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１と２に記載された従来のキーレスシステムでは、携帯機側のＬＦアンテナは、電池がある場合の通信用と電池切れの場合のトランスポンダ通信用を共用できるが、車載機側にこのトランスポンダから返信されるＬＦレスポンスデータ信号を受信する手段が別途必要となる。
【０００９】
また、携帯機のトランスポンダが返信するＬＦレスポンスデータ信号は、微弱なため、車載機のＬＦアンテナとＬＦ受信手段は、近接して配置する必要があり、ドアロックの解錠・施錠に関する信号を送信するＬＦアンテナと、エンジンの始動・停止信号に関する信号を送信するＬＦアンテナに対して、個別にトランスポンダ通信のためのＬＦ送受信部とが必要となり、システムコストの増加を招いてしまうという問題がある。
【００１０】
また、上記特許文献１及び２に記載された従来の携帯機では、ＬＦアンテナで受信するＬＦチャレンジデータ信号とＬＦ電力搬送波を１つのＬＣＲ共振回路で受信している。そのため、ＬＦチャレンジデータ信号を受信する共振回路では、ＬＦ電力搬送波から十分な電力を生成できず、充電時間が長くなる問題がある。
【００１１】
さらに、上記特許文献１と２に記載された従来の携帯機では、電池が完全に切れた場合、或いは電池がない場合を想定しており、電池残量がある場合に、これを有効に活用できないという問題もある。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、システムコストを増大させることなく、携帯機の電池が消耗し尽くされた場合、或いは切れた場合でもメカニカルキーを使用せずに対処することが可能なキーレスシステム及び携帯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係るキーレスシステムは、車載機と携帯機間で車両制御のための通信を行うキーレスシステムにおいて、前記車載機は、ＵＨＦ双方向通信部と、前記ＬＦチャレンジ信号及びＬＦ電力搬送波を切り分けて送信するＬＦ送信系統とを備え、前記携帯機は、ＵＨＦ双方向通信部と、前記ＬＦチャレンジ信号及び前記ＬＦ電力搬送波を切り分けて受信するＬＦ共振部と、前記ＬＦチャレンジ信号を復調するＬＦ受信部と、前記ＬＦ電力搬送波から電力を生成する整流受電部と、この生成された電力をコンデンサに蓄電し、前記コンデンサ及び搭載された電池の少なくともいずれか一方を前記携帯機内の回路電源として選択するように切り替え動作を行う電源管理部とを備え、前記車載機は、前記携帯機から前記ＬＦチャレンジ信号による応答が無いとき、前記電池が消耗していると判断して前記ＬＦ電力搬送波を送信し、前記携帯機の電源管理部は、このＬＦ電力搬送波の電力により前記コンデンサの蓄電電圧が所定値に達しているとき前記切り替え動作を行って前記車載機に対するＵＨＦチャレンジ信号とＵＨＦレスポンス信号とによるＵＨＦ双方向通信を実行させるものである。
【００１４】
また本発明では、車載機とともにキーレスシステムを構成する携帯機において、前記車載機からのＬＦチャレンジ信号とＬＦ電力搬送波を切り分けて受信するＬＦ共振部と、前記ＬＦチャレンジ信号を復調するＬＦ受信部と、前記ＬＦ電力搬送波から電力を生成する整流受電部と、この整流された電力をコンデンサに蓄電し、前記コンデンサ及び搭載された電池の少なくともいずれか一方を前記携帯機内の回路電源として選択するように切り替え動作を行う電源管理部と、を備え、前記車載機が、前記ＬＦチャレンジ信号による応答が前記携帯機から無く前記電池が切れていると判断して前記ＬＦ電力搬送波を送信して来たとき、前記携帯機の電源管理部は、このＬＦ電力搬送波の電力により前記コンデンサの蓄電電圧が所定値に達しているとき前記切り替え動作を行って前記車載機に対するＵＨＦチャレンジ信号とＵＨＦレスポンス信号とによるＵＨＦ双方向通信を実行させる携帯機が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
従来のキーレスシステムでは、電池切れの場合にドアロックの施錠・解錠ならびにエンジンの始動・停止を実現するためには、ドアロック施錠・解錠のための通信を行うＬＦアンテナと、エンジン始動・停止のための通信を行うＬＦアンテナに対して、個別にトランスポンダ通信用のＬＦ送受信部とを、車載側に設置する必要がありシステムが複雑化していた。
【００１６】
これに対し、本発明では、車載機と携帯機にＵＨＦ双方向通信部（送受信部）を備え、携帯機はＬＦ電力搬送波を蓄電する電源管理部を備えることで、トランスポンダ通信のために必要なＬＦ通信はＬＦ電力搬送波だけでよく、また、トランスポンダ用のＬＦ搬送波アンテナとＬＦチャレンジデータ送信用のＬＦアンテナを共用化することができるため、ＵＨＦチャレンジ信号とＵＨＦレスポンス信号とによるトランスポンダ通信実現のためのシステムコストの増加が大幅に抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るキーレスシステムの実施の形態における車載機と携帯機との通信状況を概略的に示した平面図である。
【図２】本発明に係るキーレスシステムの実施の形態による車載機の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るキーレスシステムの実施の形態による携帯機の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係るキーレスシステムの実施の形態による携帯機の共振部の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るキーレスシステムの実施の形態によるトランスポンダ通信動作例を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係るキーレスシステムの実施の形態によるトランスポンダ通信時の車載機と携帯機間の通信タイミング示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係るキーレスシステムの好適な実施の形態を説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明に係るキーレスシステムの一実施の形態として、車両に搭載された車載機１と、車両の外側に位置する携帯機３とが通信するときの状況を示している。
【００２０】
車載機１は、ＬＦチャレンジデータ信号とＬＦ電力搬送波信号を送信するＬＦアンテナ１６〜１９と、車載機１−携帯機３間でＵＨＦ信号を送受信するためのＵＨＦアンテナ２０とを備えている。ＬＦアンテナ１６〜１８は、主に車外約１ｍの範囲で、それぞれ携帯機３に対して、ＬＦチャレンジデータ信号の通信が可能なＬＦ通信エリアＡ〜Ｃを形成する。また、ＬＦアンテナ１９は、車両内全域で、携帯機３に対してＬＦチャレンジデータ信号の通信が可能なＬＦ通信エリアＤを形成する。
【００２１】
本実施の形態では、車載機１から携帯機３へ送信するＬＦ電力搬送波は、ＬＦチャレンジデータ信号の搬送波、すなわち無変調連続波ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）であり、チャレンジ信号を送信するＬＦ通信回路がそのまま使え、ＬＦアンテナ１６〜１９から送信する構成となっている。このＬＦ電力搬送波信号による給電可能なエリアは、それぞれのＬＦアンテナから数ｃｍ程度の距離である。
【００２２】
図示されていないが、車外のドアやドアノブ、或いは車内には、車載機１と携帯機３との間の通信開始をユーザが指示したことを検知するためのスイッチや静電センサが設けられている。従って、ＬＦアンテナ１６〜１８の近くに設置されたスイッチを操作することで、車載機１と車外のＬＦ通信エリアにある携帯機３との通信が開始、成立し、ドアロックの解錠・施錠が行われる。
【００２３】
また、車内のスイッチを操作し、ＬＦアンテナ１９と車内ＬＦ通信エリアＤにある携帯機３との間で通信が開始し成立するとエンジン始動・停止が行われる。携帯機３の電池が切れた場合は、携帯機３をＬＦアンテナ１６〜１９のいずれかにかざすことで、車載機１から電力を受け取ることができる。すなわち、ＬＦアンテナ１６〜１８のいずれかに携帯機３をかざすことで、ＬＦ電力搬送波から電力を受電し、ＵＨＦで送受信が成立すると、ドアロックを解錠または施錠することが可能となる。
【００２４】
また、ＬＦアンテナ１９に携帯機３をかざすことで、ＬＦ電力搬送波から電力を受電し、ＵＨＦで送受信が成立すると、エンジンを始動または停止することができる。このようにして、電池切れの場合においても、ドアの解錠・施錠からエンジンの始動・停止までを行うことができる。
【００２５】
なお、図１の実施の形態では、車両側のＬＦアンテナは４本であったが、この数に制限されず、車両のサイズやアンテナのレイアウトによって増減させてもよい。
【００２６】
次に、本実施の形態における特徴部分に関わる車載機１及び携帯機３について詳細に説明する。図２は、車載機１の詳細な構成例を示しており、車載機１は、ＵＨＦで送信する信号の変調、増幅及びＵＨＦで受信する信号の検波・復調を行うＵＨＦ送受信部１１と、このＵＨＦ信号を送受信するＵＨＦアンテナ２０と、ＬＦチャレンジ信号を変調するＬＦ送信部１２と、この変調信号を増幅してＬＦアンテナ１６〜１９を駆動するドライバ部１３と、ＬＦアンテナ１６〜１９の内、駆動すべきものを選択するためのＬＦアンテナ切替部１５と、この車載機全般を制御するＣＰＵ等で構成される制御部１４と、受信された信号に応じて車両のドアロックの解錠・施錠やエンジン始動・停止などの車両動作を制御するボディ制御部２１とを備えている。
【００２７】
なお、本実施の形態では、ＬＦ信号を送信するアンテナは１６〜１９の４本の場合を示しているが、この数は車両によって変更されることが好ましい。
【００２８】
制御部１４は、ＬＦ送信に関連するスイッチ信号（スイッチ１信号〜スイッチｎ信号）からの入力イベントを検知すると、これに対応したＬＦチャレンジデータ信号または、ＬＦ電力搬送波をＬＦ送信部１２、ドライバ部１３、ＬＦアンテナ切替部１５、及びＬＦアンテナ１６〜１９のいずれかを経由して送信する。
【００２９】
このように、本発明の実施の形態における車載機によれば、車載機１のＬＦ送信系統は、携帯機へのＬＦチャレンジデータ信号とＬＦ電力搬送波を、同じＬＦアンテナ１６〜１９から出力可能としたので、ＬＦチャレンジデータを送信の場合と全く同一の送信系を、電池切れに対応するためのＬＦ電力搬送波についても使用できることから、ドアロックの解錠・施錠及びエンジン始動・停止ためのトランスポンダ通信は特別な回路を付加することなくキーレスシステム構成の変更なしに行うことが可能となる。
【００３０】
図３は、携帯機３の詳細な構成例を示しており、携帯機３は、ＵＨＦで送信する信号の変調・増幅及びＵＨＦで受信する信号の検波・復調を行うＵＨＦ送受信部３１と、このＵＨＦ信号を送受信するＵＨＦアンテナ４０と、ＬＦチャレンジデータ信号及びＬＦ電力搬送波を受信するＬＦアンテナ３９と、このＬＦアンテナ３９から効率良く信号や電力を取り出すためのＬＦ共振部３８と、このＬＦ共振部３８が出力するＬＦチャレンジデータ信号を検波・復調するＬＦ受信部３２と、ＬＦ共振部３８が出力するＬＦ電力搬送波から電力を取り出すための整流受電部３３と、この整流受電部３３で受電した電力をコンデンサ３６に充電するとともに、このコンデンサ３６に蓄電した電力と携帯機３に内蔵する電池３７のいずれかを、コンデンサ３６の充電電圧レベルに応じて電源として選択切り替えし、携帯機３の内部へ送電する電源管理部３４と、携帯機３の全体制御や送受信するＬＦデータ信号やＵＨＦデータ信号を処理するＣＰＵ等で構成した制御部３５とを備えている。
【００３１】
電源管理部３４は、さらに、整流受電部３３が出力する電圧レベルを、コンデンサ３６に充電するため３Ｖ程度に昇圧する電圧昇圧部３０３と、コンデンサ３６の蓄電電圧をモニターし、一定の閾値に達しているか否かを判定してその結果である電源切替信号ＣＮＴを出力する充電電源判定部３０５と、この充電電源判定部３０５の出力信号ＣＮＴに基づき、コンデンサ３６と電池３７のいずれかを選択するように切り替える電源切替部３０４と、この電源切替部３０４の出力を、電源を必要とする携帯機３内の回路に分配する電源分配部３０６とを備えている。
【００３２】
また、充電電源判定部３０５は、コンデンサ３６の電圧ＣＶＤＤを監視し、これが或る一定の閾値に達した場合、充電完了信号ＰＧを設定して制御部３５へ通知する。また、電源切替信号ＣＮＴを設定して電源切替部３０４を制御し、電源分配部３０６への電源を電池３７またはコンデンサ３６へ切り替えるための経路選択を行う。
【００３３】
ここで、充電完了信号ＰＧを設定する閾値としては、コンデンサ３６に蓄えられた電荷で、ＵＨＦ送受信部３１及び制御部３５に通電して、車載機１−携帯機３間で最低限１往復のＵＨＦ送受信が可能な充電レベルに達したことを示す電圧レベルを設定する。
【００３４】
すなわち、この充電電源判定部３０５は、１回のＵＨＦトランスポンダ通信であるＵＨＦチャレンジデータ信号送信とこれに続くＵＨＦレスポンスデータ信号受信に必要な合計電力がコンデンサ３６に充電されたことを判定する。なお、携帯機サイズを小さくするために、コンデンサの容量は、１回のトランスポンダ通信で必要となる電力で必要最小なものを選択することが望ましい。
【００３５】
なお、充電完了信号ＰＧの設定を解除するコンデンサ３６の電圧ＣＶＤＤの閾値電圧には、ヒステリシスを持たせて、充電完了信号ＰＧの設定レベルより低い電圧レベルを設定することが望ましい。
【００３６】
電源切替部３０４を制御する電源切替信号ＣＮＴは、上記のとおり、コンデンサ３６が一定の閾値まで充電した時点で設定されるが、通常、充電完了信号ＰＧと同じタイミングである。この電源切替信号ＣＮＴが設定されると、電源分配部３０６への電源経路が電池３７からコンデンサ３６に切り替わり、コンデンサ３６から携帯機３の回路への電力供給が始まる。電源切替信号ＣＮＴを解除するコンデンサ３６の電圧ＣＶＤＤの閾値電圧には、ＵＨＦ送受信が完了するまでスイッチ状態を維持するために、送受信終了時のコンデンサ電圧より低い電圧を設定する。
【００３７】
本実施の形態の電源切替部３０４は、接点１及び接点２を持つスイッチ３０４１と、接点３及び接点４を持つ３０４２とで構成された例を示している。電源分配部３０６への電源経路をコンデンサ３６に切り替える場合は、スイッチ３０４１を閉じてスイッチ３０４２を開く。電源分配部３０６への電源経路を電池３７に切り替える場合は、逆に、スイッチ３０４１を開き、スイッチ３０４２を閉じる。
【００３８】
なお、電源切替部３０４がコンデンサ３６への経路を選択しており、且つＬＦ電力搬送波を受信して電圧昇圧部３０３が充電電圧を生成している状況下では、携帯機回路への電源供給とコンデンサ３６への充電とが同時に行われる。そのため、通信処理と充電とが並行して行われるため、全体の通信処理時間を短縮する効果がある。
【００３９】
すなわち、トランスポンダ通信期間中も、ＬＦ電力搬送波による電力供給を受けることができ、コンデンサ充電時間やトランスポンダ通信時間を短縮可能にしている。
【００４０】
また、電源切替部３０４を構成するスイッチ３０４１とスイッチ３０４２を同時に閉じる制御を行うことにより、電池３７の残留電荷をコンデンサ３６に充電することが可能である。これは電池３７単独でＵＨＦの送受信をするための電圧・電力量が不足している場合でも、コンデンサ３６を充電する程度の電荷が残留していることがある。この電力を、スイッチ３０４１とスイッチ３０４２を同時に閉じる制御を行うことで、コンデンサ３６をプリチャージし、トランスポンダ通信時の充電時間を大幅に短縮できることとなる。
【００４１】
すなわち、電池と充電用コンデンサを直結するようにスイッチ３０４１及び３０４２で経路を形成することを可能としているため、電池電圧の低下によって、ＬＦチャレンジデータの受信と、ＵＨＦレスポンスデータの送信が不可能な状態になっても、電池内には、残留電圧は残っている場合が多く、電源切替部は、この電池３７の残留電圧を使って、コンデンサ３６を予め充電するプリチャージを実現する。
【００４２】
これによって、トラポスポンダ通信時のコンデンサ充電時間の大幅な短縮、すなわちトランスポンダ通信時間の短縮を可能とする。
【００４３】
電圧昇圧部３０３は、トランスポンダ通信時のＬＦ電力搬送波から整流された電圧の他に、携帯機に搭載された電池の電圧を昇圧できる構成としている。これにより電池電圧が低下した場合でも、残留電圧があれば電池電圧を昇圧し、ＬＦ受信及びＵＨＦ送受信を安定した性能で実現できる。
【００４４】
一方、本実施の形態のＬＦ共振部３８は、図４の実施の形態に示す通り、電圧抽出部３０１がＬＦチャレンジ信号に対しては効率良く電圧を抽出し、ＬＦ電力搬送波に対しては、電力抽出部３０２が効率良く電力を抽出するように共振回路を構成している。
【００４５】
すなわち、電圧抽出部３０１は、ＬＦアンテナ３９のコイル３０７のインダクタンスＬとコンデンサ３０１１のキャパシタンスＣと抵抗３０１０の抵抗値Ｒとで構成された並列共振回路である。また、電力抽出部３０２は、ＬＦアンテナ３９のコイル３０７のインダクタンスＬとコンデンサ３０２１のキャパシタンスＣと抵抗３０２０の抵抗値Ｒとで構成された直列共振回路である。
【００４６】
ここでコンデンサのキャパシタンスＣは、コイルのインダクタンスＬの共役値（Ｃ＝１／ω＾２・Ｌ、ただし＾２は２乗を表す。）に設定する。また抵抗値Ｒは所望のＱにより、Ｑ＝ωＬ／Ｒの関係で決まる値に設定する。
【００４７】
ＬＦ電力搬送波の周波数帯域は、ＬＦチャレンジ信号の周波数帯域に比べて非常に狭い。そのため、電力抽出部３０２のＱ値は、電圧抽出部３０１のＱ値に比べて高い値に設定することが、電力効率向上のため望ましい。
【００４８】
なお、スイッチ３１０は、ＬＦ信号経路を電圧抽出部３０１又は電力抽出部３０２へ切り替える働きをする。このような構成により、ＬＦチャレンジ信号に対する電圧抽出処理と、ＬＦ電力搬送波に対する電力抽出処理とに最適な共振パラメータを設定することが可能となる。スイッチ３１０は、電池３７が切れている場合、電力抽出部３０２側にあり、電池３７に電池残量がある場合は、制御部３５が、スイッチ３１０を電圧抽出部３０１側へ切替制御する。
【００４９】
すなわち、ＬＦ共振部３８は、共振周波数や特にＱ値に関し、それぞれ電圧抽出に最適化された電圧抽出部３０１と、電力抽出に最適化された電力抽出部３０２を備えることから、ＬＦチャレンジデータの受信感度を劣化させることなく、ＬＦ電力搬送波から高い効率で電力を受電できるため、トランスポンダ通信時間を短縮することができる。本実施形態では、前記スイッチ３１０は、ＬＦチャレンジ信号の搬送周波数とＬＦ電力搬送波周波数が同一または近い場合を想定して、前記ＬＦ共振部３８に備えることとしたが、ＬＦチャレンジ信号の搬送波周波数とＬＦ電力搬送波周波数が大きく離れているような場合においては、共通接続しても一定の性能が得られるため、十分な性能が得られる場合はスイッチ３１０を取り除いた構成とすることが望ましい。
【００５０】
次に、図５と図６を参照して、「電池切れ」の場合のトランスポンダ通信の詳細な動作を説明する。なお、図５（１）及び（２）は、トランスポンダ通信時の通信手順を示す動作フローチャートであり、図６は、トランスポンダ通信時の信号通信タイミングとコンデンサ３６の充電電圧との関係を示したタイムチャートである。
【００５１】
まず、図５（１）において、車両ドアの解錠・施錠、或いはエンジン始動・停止に関わるスイッチ入力が車載機１の制御部１４に入力されると（ステップＳ１）、車載機１はＬＦチャレンジ信号を送信する（ステップＳ２）。車載機１は、このＬＦチャレンジ信号に対する携帯機３からの応答の有無を判断する（ステップＳ３）。応答がある場合は携帯機３に電池３７があると判断して通常のＬＦチャレンジデータ通信とＵＨＦレスポンスデータ通信によるスマート通信シーケンスを実施して終了する（ステップＳ４）。
【００５２】
このとき、スイッチ３１０は電圧抽出部３０１の側に在るように制御されている。電池３７がない場合には、スイッチ３１０は電力抽出部３０２側に在るため、携帯機３は応答しない。このように応答が無い場合は、携帯機３の電池３７が切れていると判断し、トランスポンダ通信シーケンス（図５（２））へ移行する（ステップＳ５）。
【００５３】
トランスポンダ通信シーケンスに入ると、まず車載機１の制御部１４は、図６に示すように、スイッチ入力（スイッチ１信号〜スイッチｎ信号）に関連してＬＦアンテナ１６〜１９からＬＦ電力搬送波の出力を開始する（ステップＳ６）。このときトランスポンダ通信が成立するためには、携帯機３がこのＬＦアンテナ１６〜１９のいずれかの近傍にあることが条件となる。
【００５４】
携帯機３はＬＦ電力搬送波を受信すると、ＬＦアンテナ３９→電力抽出部３０２→整流受電部３３→電圧昇圧部３０３を経由してコンデンサ３６へ充電を開始する。
【００５５】
このときから、図６に示すように、コンデンサ電圧ＣＶＤＤは上昇する。充電電源判定部３０５は、このコンデンサ電圧ＣＶＤＤをモニターし、充電電圧が閾値に達したときには充電完了信号ＰＧを１に設定するので、制御部３５は、このＰＧ＝１を判定待ちする（ステップＳ７）。
【００５６】
充電が完了しＰＧ＝１になったとき、携帯機３と車載機１との間でＵＨＦによるチャレンジ信号送信とレスポンス信号受信によるトランスポンダ通信が行われる（ステップＳ８〜Ｓ１０）。
【００５７】
すなわち、図６に示すように、まず携帯機３から車載機１に向けてチャレンジ信号１が送信される。車載機１はこのチャレンジ信号１を受信すると、これに対応したレスポンス信号１と携帯機３に対するチャレンジ信号２を送信する（ステップＳ８）。携帯機３は、このレスポンス信号１とチャレンジ信号２を受信すると必要な信号処理を実施する。この間、コンデンサ３６は充電電流より消費電流の方が大きく、コンデンサ電圧ＣＶＤＤは低下し、充電完了信号ＰＧはリセット（“０”に設定）される。携帯機３は、コンデンサ電圧ＣＶＤＤが閾値に達するまで（ＰＧ＝１になるまで）、待機状態、すなわち、設定の有無を判定する状態に入る（ステップＳ９）。
【００５８】
再度、充電完了信号ＰＧ＝１に設定されると、携帯機３は車載機１に向かって、チャレンジ信号２に対するレスポンス信号２をＵＨＦで送信する（ステップＳ１０）。車載機１はこのＵＨＦレスポンス信号を受信すると、相互認証が成立したと判断してＬＦ電力搬送波を停止し（ステップＳ１１）、対応する車両制御命令をボディ制御部２１に送って、対応する車両制御動作を実施する。
【００５９】
すなわち、トランスポンダ通信時において、充電完了時に携帯機３は、蓄電電圧が所定値に達したときに携帯機３から車載機１にＵＨＦチャレンジ信号１を送信し、車載機１は、ＵＨＦチャレンジ信号１を受信するとともに、その応答として、ＵＨＦレスポンス信号１及びＵＨＦチャレンジ信号２を送信し、携帯機３は、ＵＨＦレスポンス信号１及びＵＨＦチャレンジ信号２を受信するとともに、その応答としてレスポンス信号２を送信する。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態の動作フローを説明したが、車載機１と携帯機３の通信手順、通信回数はこの動作フローに限定されるものでなく、コンデンサ３６の容量や目標のトランスポンダ通信時間によって変更しても良い。
【００６１】
このように、本発明では、車載機からのＬＦ電力搬送波を携帯機で受信してその電力をコンデンサに蓄電し、この蓄電された電力を使って携帯機内の回路を駆動できるようにした。これにより、携帯機では、電池残量が十分ある場合は、従来と同様に電池によりＬＦチャレンジデータ信号を受信し、ＵＨＦレスポンスデータ信号を送信することでＵＨＦ双方向通信を行うが、電池残量が低下した場合、或いは無くなった場合、携帯機は、車載機から送信されるＬＦ電力搬送波を受信し、これから生成した電力でＵＨＦ双方向通信部を駆動し、以て携帯機と車載機との間で、ＵＨＦチャレンジデータ信号送信とＵＨＦレスポンスデータ信号受信との双方向通信が可能となる。また、このようにトランスポンダのデータ通信をＵＨＦで行うようにしたため、車載機にトランスポンダ通信用のＬＦ送受信機を設置する必要がなくなる。
【００６２】
すなわち、本発明に係るキーレスシステムでは、電池残量が少ない、或いは切れた場合においても、高速なＵＨＦ通信でトランスポンダ通信が可能であり、車載機に別途トランスポンダ通信のためのＬＦ送受信機を、車載側のＬＦアンテナ毎に備える必要がないため、低コストで電池切れに対応可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１  車載機、３  携帯機、１１  ＵＨＦ送受信部、１２  ＬＦ送信部、１３  ドライバ部、１４  制御部、１５  ＬＦアンテナ切替部、１６  ＬＦアンテナ、１７  ＬＦアンテナ、１８  ＬＦアンテナ、１９  ＬＦアンテナ、２０  ＵＨＦアンテナ、２１  ボディ制御部、３１  ＵＨＦ送受信部、３２  ＬＦ受信部、３３  整流受電部、３４  電力管理部、３５  制御部、３６  コンデンサ、３７  電池、３８  ＬＦ共振部、３９  ＬＦアンテナ、４０  ＵＨＦアンテナ、３０１  電圧抽出部、３０２  電力抽出部、３０３  電圧昇圧部、３０４  電源切替部、３０５  充電電源判定部、３０６  電源分配部、３０７  ＬＦアンテナインダクタンス、３１０  共振切替スイッチ、３０１０  電圧抽出部Ｑ値設定抵抗、３０１１  電圧抽出部共振用コンデンサ、３０２０  電力抽出部Ｑ値設定抵抗、３０２１  電力抽出部共振用コンデンサ、３０４１  電源経路スイッチ、３０４２  電源経路スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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