(57)【要約】【課題】電子式自動車用キーの電池切れを無くし、その交換作業も不要にする。【解決手段】電子式自動車用キーのバッテリとして、従来の一次電池に代えて、充電可能な二次電池を自動車用キーに内蔵し、このキーを車体側きー・シリンダに挿入した状態ではキー内の二次電池を車体側のバッテリ電源から充電する。  スイッチ機構は、エンジン・スタータ・キー１０１が車体のキー・シリンダ４０１部分に挿入された状態で充電制御回路５０３から二次電池２０２への充電路を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジン・スタータ・キーにドア・ロック用電子制御器を付属させた電子式自動車用キーであって、
前記電子制御器の電源として電子式自動車用キー本体側に内蔵された二次電池と、
自動車の車体側に設けられ、前記二次電池の充電を制御できる充電制御手段と、
前記エンジン・スタータ・キーが車体のキー・シリンダ部分に挿入された状態で前記充電制御手段から前記二次電池への充電路を形成するスイッチ機構とを備えたことを特徴とする電子式自動車用キー。
【請求項２】
前記電子制御器は、前記充電制御手段から前記二次電池への充電回路に、該二次電池から充電制御手段側への逆流防止用ダイオードと、該充電制御手段から二次電池への充電電流制限用抵抗と、充電中に二次電池から電子制御回路への電源供給遮断用の半導体スイッチとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子式自動車用キー。
【請求項３】
前記スイッチ機構は、前記キー・シリンダの挿入口に近い部分に絶縁体とこの絶縁体に囲まれた接点を設け、電子式自動車用キー本体の金属性キー・バーを前記キー・シリンダへ挿入した状態で、前記接点を介して前記充電制御手段から前記電子制御器の二次電池への充電路を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の電子式自動車用キー。
【請求項４】
前記スイッチ機構は、前記キー・シリンダ内に電源供給接点と接地電位（ＧＮＤ）の接点を設け、キー本体が該キー・シリンダ内に完全に挿入されたことを検知してから充電路を形成する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子式自動車用キー。
【請求項５】
前記スイッチ機構は、キー本体が前記キー・シリンダ内に完全に挿入されたときにプッシュされるメカニカル・プッシュ・スイッチを設け、
前記充電制御手段は、前記メカニカル・プッシュ・スイッチの動作でキー本体が完全に実装されたことを感知して充電制御動作をイネーブルにする手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子式自動車用キー。
【請求項６】
前記スイッチ機構は、キー本体が前記キー・シリンダ内に完全に挿入されたときに前記キー・バーに接触する第三のセンス用接点を設け、
前記充電制御手段は、前記センス用接点が前記キー・バーに接触することでキー本体が完全に実装されたことを感知して充電制御動作をイネーブルにする手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子式自動車用キー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエンジン・スタータ・キーにドア・ロック用電子制御器を付属させた電子式自動車用キーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車のエンジン・スタータ・キーにドア・ロック用電子制御器を付属させた電子式の自動車用キーが全盛で、キーのヘッド部分（手で持つ部分）にモールド・ケースを設け、内部に無線によるリモート制御用の発信回路を搭載することにより、その部分に設けられた手元スイツチの押下操作で、ドア・ロックがトグル状態で開閉操作することができるようになっている。
【０００３】
また、発信機からの電波強度により、キーを持った人が近づくだけでドアを自動的にロック解除し、またその人が離れるとドアをロックする機能を持たせているものもある。このように、近年の自動車用キーは、エンジン・スタータ・キーおよびメカニカルなドア開閉キーとしての機能の他に、電子制御によるインテリジェンシを付帯するものが増えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４６８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、近年の自動車用キーは、エンジン・スタータ・キーおよびメカニカルなドア開閉キーとしての機能の他に、電子制御によるインテリジェンシを付帯するものが増えているが、キーのヘッド部分（手で持つ部分）にモールド・ケースを設け、内部に無線によるリモート制御用の発信回路を搭載することにより、その部分に設けられた手元スイッチの押下操作で、ドアロックがトグル状態で開閉操作することができる。このような標準的なキーの標準的な外観および内部構造は概ね図６、図７のようになっている。
【０００５】
図６において、１００は、キー・ヘッド部分で、このモールドの中に電子制御回路などが内蔵されている。また、１０１が、金属でできたメカニカルなキー・バー部分であり、車体側のキー・シリンダに挿入される。１０２は、上述の電子制御用の手元スイッチ部分である。
【０００６】
図７の（ａ）は図６と同じであるが平面的に表したもの。図７の（ｂ）は（ａ）で示したキーのヘッド部分のモールドを開封した状態で内部の構造例を示している。図７（ｂ）に於いて、１１０は内蔵された電子制御回路およびリモコン発信回路を搭載した制御基板、１１１は手元スイッチ部品、１１２は電子制御回路およびリモコン発信回路を駆動するための電池（コイン型が普通）である。
【０００７】
次に、現在一般的に利用されている、電子式自動車用キーのシステムの概要を図８に示す。図８に於いて、３００は電子キーによってドアのロック開閉操作を受ける自動車の車体の全体、３０１は電子キーによって発信された電波を受信するアンテナ、３０２は当該電波の受信部、３０３は車体のドアロック状態を制御するための電子回路、３０４は３０３の制御に基づき実際のドアロックの開閉を行うメカニカルな機構部分、３０５は車載バッテリである。また、２００は、電子式キーに内蔵された電子制御回路およびリモコン発信回路、２０１は手元スイツチ、２０２はキーに内臓されたコイン型電池、２０３は電波を発信するためのアンテナである。
【０００８】
このような仕組みを持った上で、操作者が２０１の手元スイッチを押下するとその情報がリモコン発信器２００によってアンテナ２０３から電波で発信される。車体側はこの電波を３０１のアンテナで捉えて受信部３０２からドアロック制御回路３０３にこの情報を与える。ドアロック制御回路３０３は手元スイッチの押下情報を受けるとトグル状態でドアロックを「開→閉→開→閉…」と順番に制御する。制御指令はドアロック開閉機構３０４に与えられ、実際のドアロックが開閉状態を切り替えられる。
【０００９】
電子式自動車用キーは、図９に示すような車体側のキー・シリンダに挿入、回転させることによって、電源の順序投入、エンジンの始動など、所定の動作を行わせるために用いられる。図９に於いて、４００がキー・シリンダの本体、４０１がキーの挿入口であるが、極めて簡略化して円筒で示している。
【００１０】
さて、このような、現在一般的に利用されている、電子式自動車用キーのシステムでは、先述の通り、電子式自動車用キーは、キー・ヘッド部分のモールド内に実装されている電子制御回路を内蔵電池で駆動することによって動作するが、電池は一次電池であるため、エネルギーを消耗して電池が空になると、所定の動作を行うことが不可能となり、当然ではあるが、電池の交換作業が必要となる。電池が切れてもメカニカルなドアロック開閉機構は動作するので、最悪の事態は避けられるが不便さは否めない。
【００１１】
また、電池が切れてしまった場合、その交換作業については、キーベツドのモールド開封やビスの取り外し、取り付け等が必要となるため、素人には困難となることが考えられる。
【００１２】
本発明の目的は、上記の課題を解決した電子式自動車用キーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記の課題を解決するため、電子式自動車用キーのバッテリとして、従来の一次電池に代えて、充放電可能な二次電池を自動車用キーに内蔵し、このキーを車体側きー・シリンダに挿入した状態ではキー内の二次電池を車体側のバッテリ電源から充電するもので、以下の構成を特徴とする。
【００１４】
（１）自動車のエンジン・スタータ・キーにドア・ロック用電子制御器を付属させた電子式自動車用キーであって、
前記電子制御器の電源として電子式自動車用キー本体側に内蔵された二次電池と、
自動車の車体側に設けられ、前記二次電池の充電を制御できる充電制御手段と、
前記エンジン・スタータ・キーが車体のキー・シリンダ部分に挿入された状態で前記充電制御手段から前記二次電池への充電路を形成するスイッチ機構とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
（２）前記電子制御器は、前記充電制御手段から前記二次電池への充電回路に、該二次電池から充電制御手段側への逆流防止用ダイオードと、該充電制御手段から二次電池への充電電流制限用抵抗と、充電中に二次電池から電子制御回路への電源供給遮断用の半導体スイッチとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
（３）前記スイッチ機構は、前記キー・シリンダの挿入口に近い部分に絶縁体とこの絶縁体に囲まれた接点を設け、電子式自動車用キー本体の金属性キー・バーを前記キー・シリンダへ挿入した状態で、前記接点を介して前記充電制御手段から前記電子制御器の二次電池への充電路を形成することを特徴とする。
【００１７】
（４）前記スイッチ機構は、前記キー・シリンダ内に電源供給接点と接地電位（ＧＮＤ）の接点を設け、キー本体が該キー・シリンダ内に完全に挿入されたことを検知してから充電路を形成する手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
（５）前記スイッチ機構は、キー本体が前記キー・シリンダ内に完全に挿入されたときにプッシュされるメカニカル・プッシュ・スイッチを設け、
前記充電制御手段は、前記メカニカル・プッシュ・スイッチの動作でキー本体が完全に実装されたことを感知して充電制御動作をイネーブルにする手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
（６）前記スイッチ機構は、キー本体が前記キー・シリンダ内に完全に挿入されたときに前記キー・バーに接触する第三のセンス用接点を設け、
前記充電制御手段は、前記センス用接点が前記キー・バーに接触することでキー本体が完全に実装されたことを感知して充電制御動作をイネーブルにする手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
近年普及している、電子式自動車用キーのシステムでは、先述の通り、電子式自動車用キーは、キー・ヘッド部分のモールド内に実装されている電子制御回路を内蔵電池で駆動することによって動作するが、電池は一次電池であるため、エネルギーを消耗してい電池が空になると、所定の動作を行うことが不可能となり、当然ではあるが、電池の交換作業が必要となっていた。電池が切れてもメカニカルなドアロック開閉機構は動作するので、最悪の事態は避けられるが、無線によりキーを挿入しなくてもドアのロックを開閉できるという利便性が失われてしまう。また、電池が切れてしまった場合、その交換作業については、キーヘッドのモールド開封やビスの取り外し、取り付け等が必要となるため、素人には困難となる。
【００２１】
本発明では、電子式自動車用キーに内蔵する電池を充放電可能な二次電池にし、キー本体側と、これを挿入される車体側のキー・シリンダ部分、および車体内にこの二次電池を充電する仕組みを準備することにより、電子キーを車体に差し込んで使用している期間（運転中）にこの電池を充電しておき、電子キーを外した場合（車から離れる場合）に、この電池の放電によって電子キー内の電子制御回路とリモコン発信器を使用できるようにすることができる。つまり、電子キーの充電のために、専用の充電器を用意する必要はなく、キーを車体に差し込んだ運転中に自動的に充電していることから、通常の使用状態では常に充放電が繰り返されることから、操作者は意識して充電操作を行う必要がない。また、充電はドアロック開閉等の操作が必要ない運転中に行われるため、充電期間には操作ができないと言った不便さも全く発生しない。
【００２２】
このように、本発明では、電子式キーの内蔵電池を、バッテリー交換の必要のない二次電池に替えることによって、素人には困難な電池交換の心配はなくなり、また、通常のキーの使用によって常に自動的に充電が行われることから、電池切れによる機能の停止が発生しないといる優位性を擁している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施形態１）
図１は、本実施形態の電子式自動車用キーの構成図を示し、同図の（ａ）に車体側の要部回路構成を示し、（ｂ）にキー本体側の要部回路構成を示す。本実施形態では、電子式自動車用キーに充電可能な二次電池を内蔵し、エンジン・スタータ・キーが車体のキー・シリンダ部分に挿入されたときに車体側の充電制御回路から二次電池への充電路を形成するスイッチ機構によって、二次電池を車体側のバッテリ電源から充電する。
【００２４】
図１の（ａ）に於いて、４００は、車体に実装されるキー・シリンダの全体を模式的に示したもの、４０１はキー・バーの挿入口部分である。また、５０１は車載のバッテリ（通常ＤＣ１２Ｖを使用）を示し、５０２はこのバッテリから与えれられる電源電圧を制御回路で使用する電圧（Ｖｃｃ他）に変換する電圧変換回路である。論理回路部ではＤＣ３．３ＶやＤＣ５Ｖ等の電圧を使用し、電池の充電回路ではＤＣ７〜９Ｖなど（これをＶｄｄとする）が用いられる。５０３は、充電制御回路であり、５０４が充電電源Ｖｄｄの供給ライン（出力）、５０５はＧＮＤライン（入力）、５０６は、５０４部からの充電電源の供給をイネーブルにするためのイネーブル端子である。５０６のイネーブル端子が「Ｌ」レベルの場合は５０４から充電電源が与えられ、「Ｈ」レベルの場合は５０４端子はオープン状態（高インピーダンス状態）になるものとする。
【００２５】
次に、５０７は、メカニカル・プッシュ・スイツチであって、定常状態では端子間は短絡状態で、プッシュされるとこの端子間が開放（オープン）になるものとする。このスイツチ端子の一方はＧＮＤレベルに接続されている。
【００２６】
５０８は、５０２の電圧変換回路の出力（Ｖｃｃ）に接続されてプルアップ動作を行う抵抗、５０９は論理インバータ（ＮＯＴ）回路である。また、５１０は、充電電源Ｖｄｄの供給ラインの接点ピン、５１１はグランド・レベルの接点ピンであり、共に４００のキー・シリンダ内の特定の物理位置に設けられる。
【００２７】
次に、図１の（ｂ）に於いて、２００〜２０３は図８と同等であるが、２０２は一次電池に代えた二次電池（リチウムイオン電池など）とする。６０１は、充電電源Ｖｄｄの供給を受ける接点である。６０２の部分は、６０１の接点を１０１の金属性のキー・バー部分（ＧＮＤ電位とする）と絶縁するための絶縁体部分である。６０３はバッテリの電流を逆流させないためのダイオード回路、６０４はバッテリへの充電時の電流を制限するための限流抵抗、６０５はバッテリ放電時に電源を２００の制御回路に供給するためのダイオード回路である。更に、６０６はこのキーが充電を受けている間（６０１に高電位が与えられている間）制御回路への電源供給を遮断（オフ）するためのスイツチ機構で、トランジスタやＦＥＴ等で実現できる。なお、６０６の回路は必須のものではなく、充電中にキーの制御回路がアクティブな状態になっても不都合はない。
【００２８】
次に、図２を用いて、本実施形態による電子式自動車用キーの充電機構の動作について説明する。先ず同図（ａ）は、電子式キーをシリンダに挿入開始した状態を示している。この状態では、キーが４０１のキー挿入口から４００のキー・シリンダに挿入され始めており、５１０の充電電源供給ピンは、ＧＮＤレベルである１０１のキー・バーに接触を始めているが、５０７のメカニカル・プッシュ・スイッチは定常状態（プッシュされていない状態）であり短絡（通電）状態となっている。このため、５０９のインバータ（ＮＯＴ）回路の入力はＧＮＤレベルの「Ｌ」レベルとなり、その出力（５０６のイネーブル・ピン）は「Ｈ」レベルとなっている。これにより、５０３の充電制御回路は５０４の出力をディスエーブル状態（オープン状態）となるため、５０４の出力がＧＮＤとの間で短絡（ショート）を起こすことはない。
【００２９】
更に、キーをシリンダに押し込んだ状態（挿入完了）が、同図（ｂ）である。５１１のＧＮＤ接点は、１０１のキー・バーに接触している。また、この位置で、５１０の充電電源Ｖｄｄ接点ピンは、キー側の６０１端子部に丁度接触するようにする。また、ここまでキーを挿入すると、キー・バーの先端が５０７のメカニカル・プッシュ・スイッチを押下するように設定しておく。すると、５０７のプッシュ・スイッチは接点間が開放（オープン）状態となり、５０９の論理インバータ（ＮＯＴ）回路の入力側のレベルは５０８のプルアップ抵抗によって「Ｈ」レベルになる。これにより５０３の充電制御回路の出力イネーブル条件５０６は「Ｌ」レベルとなって、５０４の充電電源出力ピンがアクティブになる。これにより、６０１の接点を経由して、充電電源がキー側に供給されることになる。
【００３０】
次に、この状態になった場合のキー側での動作を、図１の回路にて説明する。６０１の充電電源供給接点に充電電圧が与えられると、充電電流は、６０３のダイオードと６０４の限流抵抗を介して２０２の二次電池（リチウムイオン電池など）を充電する。
【００３１】
なお、電池の充電が完了した場合に過充電を防ぐためには、電池の電圧や発熱を監視して充電電流を制限することが必要であり、この過充電防止回路を付加することは可能であるが、ここでは説明の簡便のためにこの部分についての記載は省略している。また、この充電動作中は、６０６の半導体スイツチによって、制御回路への電源供給はオフすることも可能である。
【００３２】
この電子式自動車用キーをキー・シリンダから抜き出す場合には、図２の（ｂ）→（ａ）の状態変化が起こるが、まず５０７のプッシュ・スイッチが再び短絡することによって、５０３の充電制御回路の出力がディスエーブルになり、キーへの充電電源の供給端子が高インピーダンス状態になってから引き抜かれるため、この操作は安全に行われる。キーが抜き出されると、バッテリからの放電が始まり、６０６の半導体のスイッチが閉じて２００の制御回路およびリモコン発信器が所定の動作を開始する。
【００３３】
（実施形態２）
図３は、本実施形態による、電子式自動車用キーの車体側の要部回路構成を示す。同図に於いて、４００は、車体に実装されるキー・シリンダの全体を模式的に示したもの、４０１はキー・バーの挿入口部分である。また、５０１は車載のバッテリ（通常ＤＣ１２Ｖを使用）を示し、５０２はこのバッテリから与えれられる電源電圧を制御回路で使用する電圧（Ｖｃｃ）に変換する電圧変換回路である。論理回路部ではＤＣ３.３ＶやＤＣ５Ｖ等の電圧を使用し、電池の充電回路ではＤＣ７〜９Ｖなど（これをＶｄｄとする）が用いられる。５０３は充電制御回路であり、５０４が充電電源Ｖｄｄの供給ライン（出力）、５０５はＧＮＤライン（入力）、５０６は、５０４部からの充電電源の供給をイネーブルにするためのイネーブル端子である。５０６のイネーブル端子が「Ｌ」レベルの場合５０４から充電電源が与えられ、「Ｈ」レベルの場合は、５０４端子はオープン状態（高インピーダンス状態）になるものとする。
【００３４】
次に、５１２は、キー・バーの挿入状態をセンスするための第三の接点である。キーの先端が到達しない場合（挿入が浅い場合）にはキー・バーには接触せず、キー・バーが最後まで押し込まれる（挿入完了）状態で、このキー・バー（ＧＮＤ電位）と接触するものとする。５０８は、５０２の電圧変換回路の出力（Ｖｃｃ）に接続されてプルアップ動作を行う抵抗である。また、５１０は、充電電源Ｖｄｄの供給ラインの接点ピン、５１１は、グランド・レベルの接点ピンであり、共に４００のキー・シリンダ内の特定の物理位置に設けられる。
【００３５】
本実施形態における電子式自動車用キーの構造および回路構成は図１に示すものと同等のものとする。
【００３６】
次に、図４を用いて、本実施形態による電子式自動車用キーの充電機構の動作について説明する。先ず、同図（ａ）は、電子式キーをシリンダに挿入開始した状態を示している。この状態では、キーが４０１のキー挿入口から４００のキー・シリンダに挿入され始めており、５１０の充電電源供給ピンは、ＧＮＤレベルである１０１のキー・バーに接触を始めているが、５１２のキー・バー・センス端子はバーと触れていない（開放状態）である。このため、５０８のプルアップ抵抗を介した電位により、５０３の充電制御回路の出力イネーブル端子（５０６）の入力は「Ｈ」レベルになっている。これにより、５０３の充電制御回路は５０４の出力をディスエーブル状態（オープン状態）となるため、５０４の出力がＧＮＤとの間で短絡（ショート）を起こすことはない。
【００３７】
更に、キーをシリンダに押し込んだ状態（挿入完了）が、同図（ｂ）である。５１１のＧＮＤ接点は、１０１のキー・バーに接触している。また、この位置で、５１０の充電電源Ｖｄｄ接点ピンは、キー側の６０１端子部に丁度接触するようにする。また、ここまでキーを挿入すると、キー・バーの先端が５１２のキー・バー・センス端子と接触するため、この端子の電位がＧＮＤレベルとなり、５０３の充電制御回路の出力イネーブル端子５０６は「Ｌ」レベルとなって５０４の充電電源出力ピンがアクティブになる。これにより、６０１の接点を経由して、充電電源がキー側に供給されることになる。
【００３８】
この状態になった場合のキー側での動作は、実施形態１の場合と同じである。この電子式自動車用キーをキー・シリンダから抜き出す場合には、図４の（ｂ）→（ａ）の状態変化が起こるが、キー・バーの先端が５１２のキー・バー・センス端子と離脱することによって、５０３の充電制御回路イネーブル端子が「Ｈ」レベルとなって、キーへの充電電源の供給端子が高インピーダンス状態になってから引き抜かれるため、この操作は安全に行われる。キーが抜き出されると、バッテリからの放電が始まり、６０６の半導体のスイツチが閉じて２００の制御回路およびリモコン発信器が所定の動作を開始する。
【００３９】
以上までの実施形態１，２における電子式自動車用キーの外観例を図５に示す。６０１の充電電源供給接点および、６０２の絶縁体はキー・バーの上下の側面に設け、上下対象とする。これは、キーがどちらの向きで実装されても動作可能とするためである。また、この接点はメカニカルな動作を妨げることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態１を示す電子式自動車用キーの構成図。
【図２】実施形態１における電子式自動車用キーの充電機構の説明図。
【図３】本発明の実施形態２を示す電子式自動車用キーの構成図。
【図４】実施形態２における電子式自動車用キーの充電機構の説明図。
【図５】実施形態１，２における電子式自動車用キーの外観例。
【図６】従来の電子制御機能付き自動車用キーの外観図。
【図７】従来の電子制御機能付き自動車用キーの外観および内部内部構造。
【図８】電子制御機能付き自動車用キーによる電子式ドアロック開閉システムの仕組み例。
【図９】キーシリンダの外観例。
【符号の説明】
【００４１】
１００  キー・ヘッド
１０１  キー・バー
２００  制御回路及びリモコン発信器
２０１  リモコンスイッチ
２０２  二次電池
２０３  アンテナ
５０１  車載バッテリ
５０２  電圧変換回路
５０３  充電制御回路
５０７  メカニカル・プッシュ・スイツチ
５１２  第三の接点
６０１  接点
６０２  絶縁部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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