(57)【要約】【課題】コイルを導電部材に近接配置しても、コイルのインピーダンスの増加を抑制可能なコイルユニットを提供する。【解決手段】コイル（７２）と、コイルと、コイルに近接して配置される、導電性を有する第一導電部材（６０）との間に配置して、第一導電部材によるコイルのインピーダンスの変化を抑制するための、導電性を有する第二導電部材（６１、６２、６３、６４）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル（７２）と、
前記コイルと、前記コイルに近接して配置される、導電性を有する第一導電部材（６０）との間に配置して、前記第一導電部材による前記コイルのインピーダンスの変化を抑制するための、導電性を有する第二導電部材（６１、６２、６３、６４）と、
を備えることを特徴とするコイルユニット。
【請求項２】
前記第二導電部材として、その電気抵抗率が、前記第一導電部材の電気抵抗率と同じ、あるいは、前記第一導電部材の電気抵抗率よりも低いものを用いる請求項１に記載のコイルユニット。
【請求項３】
前記第一導電部材として鉄を用い、前記第二導電部材としてアルミニウムを用いる請求項１または請求項２に記載のコイルユニット。
【請求項４】
前記コイルは筐体（７４）に収納され、
前記第二導電部材（６１、６２、６３）は、前記筐体の外壁の、前記第一導電部材との対向面に取り付けられる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項５】
前記コイルは筐体（７４）に収納され、
前記第二導電部材（６４）は、前記筐体の、前記第一導電部材と対向する外壁の内壁面に取り付けられる請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項６】
前記コイルは、長波帯を用いた通信装置（４１、４３、３０）のアンテナ（４２、４４、３０ａ）に使用される請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【請求項７】
ユーザが所持する携帯キー（３）と車両に搭載された車載装置（４、４１、４３）とを含み、前記携帯キーと前記車載装置との間での無線通信により前記携帯キーの照合を行い、その照合結果に基づいて所定の制御を行なう電子キーシステムにおいて、
前記コイルは、
前記車載装置の、前記携帯キーに前記照合の要求の信号を送信する照合要求送信部（４１、４３）のアンテナ（４２、４４）、および、
前記携帯キーの、前記照合の要求の信号を受信する照合要求受信部（３０）のアンテナ（３０ａ）に用いられる請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のコイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルを含むコイルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが所持する携帯機と車両に搭載された車載装置との間で電波の送受信を行い、両者のコードが一致したときにドアのロック／アンロックやエンジンの始動を行う電子キーシステムが普及している。
【０００３】
上述のシステムでは、車載装置から携帯機への無線信号を送信するために、ＬＦ（長波）帯の電波を用いる。無線信号を送信するためのアンテナの近傍に金属が存在すると、共振周波数が変化する。そこで、コイルボビンを、コイルボビンに挿入されるコアの軸方向に、ケースの異なる位置で固定可能とし、共振周波数の調整を容易に行えるアンテナ装置が考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２９７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイル状のアンテナ近傍に金属が存在すると、上述のように共振周波数が変化するとともに、コイルのインピーダンスも増加する。共振周波数の変化は、予めアンテナの搭載状態に合わせてインダクタンス値を調整することで対策できる。また、インピーダンスの増加については、アンテナ駆動用のドライバの電圧を高くする方法、あるいは、アンテナと周辺の金属との距離を確保する方法がある。
【０００６】
しかし、ドライバの電圧を高くするためには、昇圧回路が大型化あるいは複雑化する、消費電流が増加するといった問題がある。また、アンテナを収容する筐体の容量の制約から、適切なドライバを使えず電圧を高くできない場合もある。電圧が不足すると十分なアンテナ電流を確保できず、出力電界強度が低下し、通信距離が短くなったり、通信できなくなる。
【０００７】
アンテナと周辺金属の距離を確保するには、アンテナ筐体を大きくしたり、アンテナと取付け面（周辺金属）との間にスペーサを設ければよいが、アンテナが大型化する問題がある。
【０００８】
特許文献１では、インピーダンスの増加に対する解決策は開示されていない。
【０００９】
上記問題点を背景として、本発明は、コイルを導電部材に近接配置しても、コイルのインピーダンスの増加を抑制可能なコイルユニット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】
【００１０】
上記課題を解決するためのコイルユニットは、コイル（７２）と、コイルと、コイルに近接して配置される、導電性を有する第一導電部材（６０）との間に配置して、第一導電部材によるコイルのインピーダンスの変化を抑制するための、導電性を有する第二導電部材（６１、６２、６３、６４）と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によって、コイル（インダクタともいう）を、インピーダンスを上昇させる部材（第一導電部材）に接近させたときの、インピーダンスの変化（増加）を抑制することができる。これにより、コイルの取り付け面の部材（第一導電部材）コイルとの間の距離を確保しなくても、低インピーダンス化が可能となり、コイルの取り付け高さを低くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電子キーシステムの構成例を示す図。
【図２】アンテナ（コイルユニット）およびアンテナの取り付けの構成を示す図。
【図３】図２のＡ方向から見たＸ−Ｘ´断面図。
【図４】アンテナおよび周辺の構成の別例を示す図。
【図５】図２の構成の別例を示す図。
【図６】図２の構成の別例を示す図。
【図７】図２の構成の別例を示す図。
【図８】図２の構成の別例を示す図。
【図９】従来技術のアンテナの等価回路を示す図。
【図１０】コイルと第一導電部材との距離と、アンテナのインピーダンスとの関係を示す図。
【図１１】本発明のアンテナの等価回路を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のコイルユニットを、電子キーシステムに適用した例について説明する。図１のように、電子キーシステム１００は、車両１に搭載したＥＣＵ４（本発明の車載装置）、ＥＣＵ４に接続された、室外ＬＦ送信部４１（本発明の車載装置、照合要求送信部）、室内ＬＦ送信部４３（本発明の車載装置、照合要求送信部）、ＲＦ受信部４５、ドアユニット５、スタートスイッチ６と、ユーザが所持する携帯キー３とを含む。
【００１４】
ＥＣＵ４および、ドアユニット５、スタートスイッチ６は、ＬＡＮ等の通信線７により接続され、相互に通信可能である。
【００１５】
ＥＣＵ４は、周知のＣＰＵおよび周辺回路（図示せず）を含むコンピュータとして構成される。ＥＣＵ４は、携帯キー３の照合用のマスタコード等、電子キーシステム１００の動作に必要な各種情報を記憶するための不揮発性記憶媒体であるメモリ４０を備える。
【００１６】
室外ＬＦ送信部４１は、例えば、車体のピラーの内部、ドアの下方側に配置されるフレーム部材であるサイドシルの内部、サイドシルに取り付けられるサイドステップの内部、リアバンパ、あるいは、ドアユニット５の内部に設けられる。室内ＬＦ送信部４３は、車両１の室内に設けられる。室外ＬＦ送信部４１および室内ＬＦ送信部４３は、ＬＦ（長波）帯あるいはＶＬＦ（超長波）帯の電波を用いて、例えば、各アンテナ（４２、４４）から１〜２ｍ程度の範囲に照合の要求の信号を送信する。
【００１７】
ＲＦ受信部４５は、例えば、車室内のセンターコンソール内部に設けられる。ＲＦ受信部４５は、車外あるいは車室内からＲＦ（高周波）帯の電波を用いて送信された、携帯キー３からの応答信号あるいはＲＫＥ（リモートキーレスエントリー）コマンド信号を、アンテナ４６により受信する。ＲＦ帯の電波を用いることで、ユーザが車両１から離れていても（例えば、３０〜１００ｍ）、携帯キー３からの信号を受信できる。
【００１８】
ドアユニット５は、ロック装置５０、タッチセンサ５１、ロックボタン５２を含む。なお、ドアユニット５は、車両１の複数のドア（運転席側ドア、助手席側ドア、後部座席右側ドア、後部座席左側ドアなど）の各ドアユニットを総称したものである。
【００１９】
ロック装置５０は、モータ等のアクチュエータおよびその駆動回路を含み、ＥＣＵ４からの制御指令に基づいて、状態（ロック／アンロック）を切り替え制御する。タッチセンサ５１は、ドアハンドル（図示せず）に設けられ、ユーザがドアハンドルを握ったことを検出する。ロックボタン５２は、ドアハンドル付近に設けられ、ユーザのドアロック操作を検出する。
【００２０】
スタートスイッチ６は、車両１の原動機（エンジンあるいはモータ）を始動状態、あるいは始動許可状態にするためのスイッチである。
【００２１】
携帯キー３は、制御部３２、制御部３２に接続された、ＬＦ受信部３０（本発明の照合要求受信部）、ＲＦ送信部３１、不揮発性記憶媒体であるメモリ３３、操作部３４を含む。制御部３２は、周知のコンピュータとして構成され、携帯キー３全体の動作制御を行う。メモリ３３は、携帯キー３の動作に必要なデータとともに、携帯キー３を識別するＩＤコードを記憶する。
【００２２】
ＬＦ受信部３０は、アンテナ３０ａにより、車両１からの、照合の要求の信号を受信する。該信号を受信すると、制御部３２は、ＲＦ送信部３１に、ＩＤコードを含む応答信号を、アンテナ３１ａから送信させる。
【００２３】
操作部３４は、ＲＫＥ機能を利用するためのプッシュスイッチ群である。ユーザが操作部３４を操作したとき、例えば、ドア（トランクを含めてもよい）のロック／アンロックあるいは開閉を行うためのＲＫＥコマンド信号をＲＦ送信部３１から送信する。
【００２４】
上述のような構成により、電子キーシステム１００は、ユーザによるドアハンドルを握るドアアンロックのための操作をタッチセンサ５１が検出すると、室外ＬＦ送信部４１から携帯キー３へ向けて照合の要求の信号を所定回数送信する。携帯キー３は、照合の要求の信号を受信すると、応答信号をＲＦ送信部３１から返信する。ＥＣＵ４は、受信した応答信号に含まれるＩＤコードとマスタコードとを照合して、照合成功ならば、ドアをアンロック状態とするよう、ロック装置５０に制御指令を出力する。
【００２５】
また、ユーザが乗車してスタートスイッチ６を操作したとき、室内ＬＦ送信部４３から携帯キー３へ向けて照合の要求の信号を所定回数送信する。携帯キー３は照合の要求の信号を受信すると、応答信号を返信する。ＥＣＵ４は、上述と同様に照合を行い、照合成功ならば、通信線７を介して、車両１の原動機の回転制御を行う原動機ＥＣＵ（図示せず）に、原動機を始動状態あるいは始動許可状態にするための制御指令を出力する。
【００２６】
本発明のコイルユニットは、アンテナ４２、４４、３０ａに用いる。本構成が、「コイルは、長波帯を用いた通信装置（４１、４３、３０）のアンテナ（４２、４４、３０ａ）に使用される」ものである。本構成によって、通信の長距離化、消費電流低減が求められる長波帯通信用のアンテナに、本発明の構成を適用できる。
【００２７】
また、上記構成は、「ユーザが所持する携帯キー（３）と車両に搭載された車載装置（４、４１、４３）とを含み、携帯キーと車載装置との間での無線通信により携帯キーの照合を行い、その照合結果に基づいて所定の制御を行なう電子キーシステムにおいて、コイルは、車載装置の、携帯キーに照合の要求の信号を送信する照合要求送信部（４１、４３）のアンテナ（４２、４４）、および、携帯キーの、照合の要求の信号を受信する照合要求受信部（３０）のアンテナ（３０ａ）に用いられる」ものである。本構成によって、消費電流（特に、暗電流）の制約が厳しい車両用の電子キーシステムにおいて、消費電流の増加を抑制し、かつ、通信に必要な出力電界強度および通信距離を確保できる。
【００２８】
以降、アンテナ４２を例に、コイルユニットについて説明する（アンテナ４４、３０ａも同様の構成）。図２に、アンテナ４２の内部の側面図、図３に、図２のＡ方向から見たＸ−Ｘ´断面図を示す。なお、室外ＬＦ送信部４１と接続するための端子あるいはリード線は、図示を省略している。
【００２９】
アンテナ４２は、ボビン７１、ボビン７１に巻きつけられたコイル７２、フェライトやアモルファス等を材料とし、ボビン７１に挿入されたコア７３が、例えば樹脂製で略矩形状の筐体７４に収納される。ボビン７１およびコア７３のない構成でもよい。ボビン７１の両端部が筐体７４の下部の内壁面に接することで（固定してもよい）、コイル７２を支持する。また、ボビン７１が、筐体７４の上部の内壁面に接するようにしてもよい。
【００３０】
筐体７４は、導電性を有する第一導電部材６０に取り付けられる。第一導電部材６０は、ブラケットや、ドアの外板を構成するドアアウタパネル等で、例えば、鉄、白金、錫のような電気抵抗率の高い（１０のマイナス７乗（Ω・ｍ）程度）金属を用いる。筐体７４と第一導電部材６０との間に、導電性を有する第二導電部材６１を配置する。第二導電部材６１は、例えば、アルミニウム、金、銅、銀のような電気抵抗率の低い（１０のマイナス８乗（Ω・ｍ）程度）金属を用いる。第一導電部材６０の電気抵抗率が、第二導電部材６１と同等あるいは大きくなるように、各導電部材を選定する。
【００３１】
上述の構成が、「第二導電部材として、その電気抵抗率が、第一導電部材の電気抵抗率と同じ、あるいは、第一導電部材の電気抵抗率よりも低いものを用いる」ものである。電気抵抗率が大きいほど、コイルのインピーダンスの変化（例えば、増加）も大きくなる。コイルと第一導電部材との間に第二導電部材を配置すると、インピーダンスの増加量は、概ね第二導電部材によって決まる。本構成によって、第一導電部材によるインピーダンスの増加を抑制できる。
【００３２】
第一導電部材として鉄を用いることで、主として鉄を用いる車体にコイルと近接配置するときに、本発明の構成を適用できる。また、第二導電部材としてアルミニウムを用いることで、比較的安価に本発明の構成を実現でき、コイルユニットの重量の増加を抑制できる。また、第一導電部材としてアルミニウムを用いてもよい。
【００３３】
図２および図３では、ボビン７１およびコイル７２の断面は、略円形状であるが、略矩形状としてもよい。また、筐体７４の断面は、略矩形状であるが、略円形状（ボビン７１およびコイル７２の断面に合わせた形状）としてもよい。
【００３４】
コイル７２と第二導電部材６１との距離（例えば、図３のＤ）は、ゼロに近い方が望ましい。両者の絶縁が確保できれば、接触していてもよい。これにより、筐体の大型化（特に、高さ方向：図面の上下方向）を防止できる。
【００３５】
図２では、第二導電部材６１は、筐体７４の外壁部の底面、すなわち、第一導電部材６０との対向面の全体を覆っている。なお、各導電部材の材質（すなわち、電気抵抗率）に応じて、図４の第二導電部材６２のように、筐体７４の底面の、コイル７２の中心軸方向の長さＬの約２／３に相当する領域を覆うようにしてもよいし、図５の第二導電部材６３のように、長さＬの約１／２に相当する領域を覆うようにしてもよい。
【００３６】
また、コイル７２あるいはコア７３が第一導電部材６０に対向している範囲（図２および図３の、Ｌ１１およびＬ１２で規定される範囲、またはＬ２１およびＬ２２で規定される範囲）のみを覆うように、第二導電部材６２を配置してもよい。
【００３７】
第二導電部材（６１〜６３）の配置範囲は、コイル７２および第一導電部材６０の特性、コイル７２と第一導電部材６０との距離（例えば、図３のＤ）によって定めてもよい。つまり、第一導電部材６０によるアンテナ４２のインピーダンスの増加量に応じて定める。これにより、アンテナ４２を所望のインピーダンスに調整することが可能となる。
【００３８】
図６のように、図２の状態で、筐体７４内でのコイル７２の位置を決定した後に、筐体７４の内部に、ポッティング材（封止材）７５を注入してもよい。また、ポッティング材７５を注入する方法の他に、コイル７２およびコア７３を含めてインサート成型してもよい。
【００３９】
図２から図６の構成が、「コイルは筐体（７４）に収納され、第二導電部材（６１、６２、６３）は、筐体の外壁の、第一導電部材との対向面に取り付けられる」ものである。本構成によって、アンテナと第二導電部材を一体化して、部品点数を削減できる。また、第一導電部材への取り付けも容易となる。また、コイルと第二導電部材との距離を一定に保つことが可能となり、アンテナ搭載時にコイルと第一導電部材の距離にバラつきが生じても、インピーダンスの変化量を抑制できる。
【００４０】
図７のように、第二導電部材６４を、筐体７４の底面の内壁面に取り付けてもよい。図７の構成が、「コイルは筐体（７４）に収納され、第二導電部材（６４）は、筐体の、第一導電部材と対向する外壁の内壁面に取り付けられる」ものである。本構成によって、アンテナと第二導電部材を一体化することで、部品点数を削減できる。また、第一導電部材への取り付けも容易となる。
【００４１】
第二導電部材を、筐体７４の外壁部の底面、および筐体７４の底面の内壁面の両方に取り付けてもよい。すなわち、図７において、筐体７４の底面と第一導電部材６０との間に、図２のように第二導電部材６１を配置する。本構成が、「コイルは筐体に収納され、第二導電部材は、筐体の外壁の、第一導電部材との対向面と、筐体の、第一導電部材と対向する外壁の内壁面とに取り付けられる」ものである。本構成によっても、第一導電部材によるインピーダンスの増加を抑制できる。
【００４２】
図８のように、アンテナ４２を、筐体７４に収納しない構成としてもよい。
【００４３】
図９のように、アンテナ４２は、例えば、Ｌ（インダクタンス）とＣ（キャパシタンス）と２個のＲ（コイルの抵抗分）の直列共振回路として表すことができる。例えば、図２の状態で、アンテナ４２を、直接、第一導電部材６０に取り付けたとき、すなわち、第二導電部材（６１等）を配置しないとき、等価回路は、ＲＬＣ直列共振回路の両端に、第一導電部材６０の抵抗分である２個のＲｆを直列接続したものとなる。よって、２個のＲｆが増えた分、アンテナ４２のインピーダンスが増加する。Ｐは、アンテナ４２への給電源である。
【００４４】
図１０に、第一導電部材６０に鉄を用いたときの、コイル７２と第一導電部材６０との距離（図３のＤに相当）と、アンテナ４２のインピーダンスＺとの関係を示す。距離Ｄが小さくなるにつれて、インピーダンスＺは大きくなる傾向を示す。例えば、距離Ｄが１ｍｍのときのインピーダンスＺは２５Ωである。このとき、コイル７２に流す電流（以降、「アンテナ電流」という）を２Ａ流すために必要な電圧は５０Ｖである。これは、給電源Ｐから供給する。
【００４５】
車両の場合、給電源Ｐはバッテリから電源を供給される。給電源Ｐでバッテリ電圧を昇圧する場合、バッテリの電圧が１２Ｖで、昇圧効率が８０％であると、バッテリから約１０．４Ａの電流を供給する必要がある。
【００４６】
また、距離Ｄが１５ｍｍのときのインピーダンスＺは５Ωである。このとき、アンテナ電流を２Ａ流すために必要な電圧は１０Ｖである。よって、バッテリからは約２．１Ａの電流を供給すればよい。しかし、距離Ｄが大きくなる分、アンテナ４２の取り付け位置は高くなる。
【００４７】
上述のように、インピーダンスの増加により、バッテリの消費電流は多くなる。特に、電子キーシステムは、原動機が停止してバッテリに充電が行われないときにも動作するので、暗電流を増加させる要因となる。
【００４８】
図１１に、本発明の構成（例えば、図２）の、アンテナ４２の等価回路を示す。等価回路は、図９のＲＬＣ直列共振回路の両端に、第一導電部材６０の抵抗分であるＲｆと、第二導電部材６１の抵抗分であるＲａが並列接続された抵抗回路を２個直列接続したものとなる。第一導電部材６０として鉄を用い、第二導電部材６１としてアルミニウムを用いると、ＲａはＲｆの約１／５であるため、該抵抗回路の合成抵抗はＲｆ／６となり、アンテナ４２のインピーダンスの変動は、図９の構成よりも小さくなる。
【００４９】
発明者の実験によれば、アンテナ４２のインピーダンスは、図２の構成では、第二導電部材６１を用いない従来構成の約１６．８％、図４の構成では、従来構成の約２７．２％、図５の構成では、従来構成の約６８．０％となり、インピーダンス低減の効果が表れている。また、第二導電部材６１の面積が大きいほど、インピーダンス低減の効果も大きい。
【００５０】
第一導電部材６０および第二導電部材６１にアルミニウムを用いても、合成抵抗がＲａ／２となるので、アンテナのインピーダンスの増加を抑制できる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  車両
３  携帯キー
３０  ＬＦ受信部（照合要求受信部）
３０ａ  アンテナ（コイルユニット）
４  ＥＣＵ（車載装置）
４１  室外ＬＦ送信部（車載装置、照合要求送信部）
４２  アンテナ（コイルユニット）
４３  室内ＬＦ送信部（車載装置、照合要求送信部）
４４  アンテナ（コイルユニット）
７２  コイル
７４  筐体
６０  第一導電部材
６１、６２、６３、６４  第二導電部材
１００  電子キーシステム
【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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【図１０】
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【図１１】
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