JP2006152763A - 車載用通信制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】車載された無線通信機能の受信制御を改良して耐ノイズ性能を向上させる。
【解決手段】電子キー１１から送信される無線信号を車両に搭載された受信部２７で受信する通信制御システム１０において、ノイズ発生源となるワイパー駆動装置１７等の動作制御を行うと共にワイパー駆動装置１７等でのノイズ発生時期を特定するＥＣＵ１５と、ＥＣＵ１５から受信するノイズ発生時期に関する情報に基づいてノイズ発生時期を受信禁止期間として設定し、前記受信禁止期間の間に受信部２７で受信する無線信号を無効と判断する受信制御手段とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、車載用通信制御システムに関し、特に、車両と無線通信してドアロックの解錠等を行う電子キーシステムのノイズ対策に関するものである。

従来、キーを鍵穴に挿入して操作することなく車両ドアのロック操作及びアンロック操作等が可能なキーレスエントリーシステムが種々提供されている。
例えば、キーレスエントリーシステムが実用化された初期から利用されているものとして、キーに付設された発信器のボタン操作により車両と無線で通信してドアロック解除／施錠を行うものがある。このタイプのシステムは、ドアロックの解錠のためにキーを鍵穴に挿入せずに済むものの、発信器をボタン操作する必要がある。

そこで、近年では特開２０００−３５２２４３号公報や特開２００１−９７１８６号公報等で開示されているスマートキーシステムと呼ばれるものが実用化され始めている。
スマートキーシステムは、スマートキーを携帯するだけでドアの解錠／施錠を可能としており、スマートキーを所持したユーザが車両に近づくと自動的にアンロックがなされ、スマートキーを所持するユーザが車両から遠ざかると自動的にロックされる。

図６にスマートキーシステムの一般的な構成を示す。
車載ＬＡＮには、スマート受信機１およびスマートＥＣＵ２を車載ＬＡＮに接続していると共に、ドアロック駆動装置５の制御を行うドアＥＣＵ４やワイパー駆動装置７の制御を行うワイパーＥＣＵ６等の各種電子制御ユニットを接続している。一方、ユーザはカード型のスマートキー３を携帯している。
ユーザがスマートキーシステムで車両に乗る場合には、スマート受信機１が要求信号を間欠的に送信しており、ユーザが携帯するスマートキー３がその要求信号の受信可能エリア内に入った際もしくはドアに付設されたタッチセンサ等を触れることで、スマートキー３からＩＤコード等の応答信号が無線送信される。スマート受信機１がその応答信号を受信すると、応答信号をスマートＥＣＵ２に送信してＩＤコードの一致を確認する。認証が一致すればドアロック解除信号をドアＥＣＵ４に送信しドアを解錠する。

さらに、ドアを開けてユーザが運転席に乗り込んでエンジンを始動した後においても、スマートキー３が車内に存在するか否かの確認を行うべく、スマートキー３とスマートＥＣＵ２との間で所定の通信を間欠的に行っている。
具体的には、シフトレバーを「Ｄ（ドライブ）」、「Ｐ（パーキング）」に切り替える際やドア開閉時などにおいて、スマートキー３が車内に存在するか否かをサーチすることで、スマートキー３が車内に残されたまま別のキーでドアを施錠することを防止する等している。

しかしながら、エンジン始動後においては各種電子機器が既に動作しており、これら電子機器がスマート受信機１の近傍に配置されてノイズが多くなる場合には、電子機器から発生するノイズがスマート受信機１の無線信号の受信精度に悪影響を与える恐れがあるという問題がある。特に、センターパネル近傍には電子機器が集約されており、受信感度に悪影響を与えるノイズが多く存在するため、受信機能をセンターパネルに設置することは困難である。
また、受信手段へのノイズ混入防止のために、ノイズ発生源と受信手段との間にシールド処理を施すことも考えられるが、コストアップとなるため好ましくないと共に、無線では有線に比べて通信経路にシールドを設けるのが難しいという問題がある。
特開２０００−３５２２４３号公報 特開２００１−９７１８６号公報

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、車両に搭載された無線通信機能の通信制御を改良し、耐ノイズ性能を向上させることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、無線発信器から送信される無線信号を車両に搭載された受信手段で受信する通信制御システムにおいて、
ノイズ発生源となる機器の動作制御を行うと共に前記機器でのノイズ発生時期を特定する車載ＥＣＵと、
前記車載ＥＣＵから受信するノイズ発生時期に関する情報に基づいてノイズ発生時期を受信禁止期間として設定し、前記受信禁止期間の間に前記受信手段で受信する無線信号を無効と判断する受信制御手段とを備えていることを特徴とする車載用通信制御システムを提供している。

車載ＥＣＵはノイズ発生源となる機器の動作を制御するものであるため、ノイズ発生源におけるノイズの発生タイミングを知ることができる。そこで、前記構成のように、車載ＥＣＵがノイズ発生時期を特定して受信制御手段に知らせることで、受信手段が無線発信器から信号を受信してはいけない受信禁止期間と、有効に受信することができる受信許可期間とを決定することが可能となる。したがって、突発的なノイズによる通信エラーを有効に防止することができ、受信手段をノイズ発生源の近傍に設置することも可能となり、受信手段の取付位置の自由度が向上する。

前記車両は、ユーザが携帯する電子キーと車載された電子キー用ＥＣＵとの間で自動的に無線通信して認証を行う電子キーシステムを搭載し、
前記電子キーを前記無線発信器とすると共に、前記受信手段はセンターパネルに搭載し、
前記電子キー用ＥＣＵは前記電子キーからの無線信号を前記受信手段を介して受信する構成としていると好ましい。

一般的には、電子キーからの信号を電子キー用ＥＣＵが受信する範囲は運転席、助手席から車体後方に向けた範囲に設定しているが、本発明者らの研究の結果、センターパネル周辺に電波の受信手段を配置すると、車体の金属パネルが車室内外の電波の透過を遮断し、かつ、車室内の電波は金属パネルにより散乱を起こすことより、十分な受信感度が得られることが分かった。
しかし、センターパネルの近傍には、例えば、ワイパー駆動装置やドアロック駆動装置やカーナビゲーション装置やエアコン用コンプレッサー等のようなノイズ発生源となる機器が集中して配置されているため、各機器の大電流通電時やモータ稼働時などにおいてノイズ電磁波が発生し易いという問題ある。

そこで、本発明のようなノイズ対策を行うことで、受信手段をセンターパネルに配置することが可能となり、受信感度を安定的に確保することができる。また、従来の受信手段は足元等に配置されることが多かったため高受信感度のものが要求されたが、センターパネルに配置することで低受信感度のもので足りるようになるため、受信手段の機器コストを低減するができる。
さらに、受信手段をセンターパネルに設けることで、受信手段へ接続する電線を配索する空間がインストルメントパネル内に大きく確保することができ、ハーネス配索設計を容易化することができる。また、受信手段で受信した電子キーからの信号の認証処理を行う電子キー用ＥＣＵを、車両のインストルメントパネル内に配置して受信手段と電線で接続すれば、受信手段とスマートＥＣＵとを接続する電線長を短尺化することでき、電線コストの低減を図ることが可能となる。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、車載ＥＣＵはノイズ発生源の動作を制御するものであるため、ノイズ発生源におけるノイズの発生タイミングを把握可能である点に着目し、車載ＥＣＵがノイズ発生時期を特定して受信制御手段に知らせることで、突発的なノイズによる通信エラーを防止できる。したがって、受信手段をノイズ発生源の近傍に設置することが可能となり、受信手段の取付位置の自由度が向上する。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は、電子キー（スマートキー）１１との間で自動的に無線交信してドアロック認証を行う電子キーシステム（スマートキーシステム）を搭載した車載用通信制御システム１０を示している。

車両Ｃは、ワイヤハーネスＷ／Ｈを伝送媒体として車載ＬＡＮを構築しており、車載ＬＡＮには、センターパネル１２と、電子キー用ＥＣＵ１３と、ドア制御ＥＣＵ１４（車載ＥＣＵ）と、ワイパー制御ＥＣＵ１５（車載ＥＣＵ）とを接続している。
センターパネル１２は、インストルメントパネルＩの運転席と助手席との間の中央開口に取り付けられるモジュールであり、各種演算機能を有するＣＰＵ２５と、エアコンの温度やマーク類等を表示するディスプレイである表示部２６と、電子キー１１からの無線信号を受信する受信部（受信手段）２７と、電子キー１１へ無線信号を送信する送信部２８と、車載ＬＡＮへの信号の入出力を行うバスＩ／Ｏ部２９と、電子キー用ＥＣＵ１３への信号の送受信を行う入出力部３０とを備えている。なお、車両Ｃには、電子キー１１からの無線信号を受信する受信手段（および送信手段）として、センターパネル１２に設けた受信部２７（および送信部２８）の１台のみを搭載している。

ＣＰＵ２５は、表示部２６の制御を行うと共に、受信部２７および送信部２８等の制御も行う構成としている。
受信部２７および送信部２８は、所定のエリア内で電子キー１１と無線通信可能となっており、送信部２８は電子キー用ＥＣＵ１３から出力される要求信号を所定の周波数の電波に変換して送信する。受信部２７は、電子キー１１からの信号を受信し、該信号に含まれるＩＤコードをパルス信号に変調して電子キー用ＥＣＵ１３に出力する。

電子キー用ＥＣＵ１３は、インストルメントパネルＩ内の奥まった位置（盗難者の手が容易に届かない位置）に設置されており、各種演算機能を有するＣＰＵ３２と、各種制御用のプログラムが記憶された制御プログラム保存部３３と、電子キー１１との間でセンターパネル１２を介して信号の送受信を行う入出力部３５と、車載ＬＡＮへの信号の入出力を行うバスＩ／Ｏ部３６とを備えている。
制御プログラム保存部３３には、センターパネル１２の受信部２７で受信した電波にノイズが存在するか否かの判定を所定の周期毎に行うノイズ検知プログラム（ノイズ検知手段）と、ノイズ検知プログラムで判定されたノイズ情報に基づいて電子キー１１からの無線信号の受信制御を行う受信制御プログラム（受信制御手段）と、電子キー１１との間での認証作業を処理するための認証プログラムとを保存している。

前記ノイズ検知プログラムは、受信部２７で受信した無線信号の振幅が所定の閾値を超えた場合をノイズと判定する。ノイズ判定周期、即ち、ノイズ判定の時間間隔は例えば１４０ｍｓ〜１８０ｍｓの範囲内の値としている。
前記受信制御プログラムは、ノイズ検知プログラムでノイズ判定中の時間と、ノイズ検知プログラムでノイズ有りと判定された時点から次にノイズ無しと判定される時点までの時間とを受信禁止期間とする。一方、ノイズ無しと判定された時点から次にノイズ判定を行うタイミングまでを受信許可期間とする。
ただし、電子キー１１からの無線信号の処理時間が一般的に８０〜１２０ｍｓと短時間であることを考慮すれば、ノイズ無しと判定された時から所定の時間内（例えば、２００〜２２０ｍｓ）に制限して受信許可時間を設定してもよい。

また、受信制御プログラムは、後述するドア制御ＥＣＵ１４やワイパー制御ＥＣＵ１５から知らされるノイズ発生時期を受信禁止期間に設定する一方、ノイズ発生時期を除いた時間に受信許可時間に設定する。
前記認証プログラムは、センターパネル１２を介した電子キー１１からのＩＤコード信号の入力に応答して、ＩＤコード保存部３４に保存された自己のＩＤコードとの照合を実行する。

ドア制御ＥＣＵ１４は、インストルメントパネルＩ内に設置され、各種演算機能を有するＣＰＵ３８と、各種制御用のプログラムが記憶された制御プログラム保存部３９と、車載ＬＡＮへの信号の入出力を行うバスＩ／Ｏ部４０と、ドアロック駆動装置１６への制御信号の送受を行う入出力部４１とを備えている。
制御プログラム保存部３９には、ドアロック駆動装置１６によるドアロックの解除／施錠を制御するドア制御プログラムと、ドアロック駆動装置１６の作動により発生する電磁波ノイズの発生時期を特定するノイズ発生時期特定プログラムとを保存している。

ワイパー制御ＥＣＵ１５は、インストルメントパネルＩ内に設置され、各種演算機能を有するＣＰＵ４３と、各種制御用のプログラムが記憶された制御プログラム保存部４４と、車載ＬＡＮへの信号の入出力を行うバスＩ／Ｏ部４５と、ワイパー駆動装置１７への制御信号の送受を行う入出力部４６とを備えている。
制御プログラム保存部４４には、ワイパー駆動装置１７によるワイパーの往復動作を制御するワイパー制御プログラムと、ワイパー駆動装置１７の作動により発生する電磁波ノイズの発生時期を特定するノイズ発生時期特定プログラムとを保存している。
なお、ドアロック駆動装置１６およびワイパー駆動装置１７には駆動用のモータが設けられており、モータ動作時に電磁波ノイズが発生する。

ユーザが携帯する電子キー１１は、カードタイプであって、電子キー用ＥＣＵ１３との認証作業を行うためのＩＤコードを保存したＩＤコード保存部２１と、ＩＤコードを含む信号を電波で送信する送信部２３と、センターパネル１２の送信部２８からの電波を受信する受信部２２と、信号の送受信を制御するＣＰＵ２０とを備えている。
なお、電子キー１１には電池（図示せず）を内蔵している。また、前述したセンターパネル１２、電子キー用ＥＣＵ１３、ドア制御ＥＣＵ１４、ワイパー制御ＥＣＵ１５にはワイヤハーネスＷ／Ｈから給電される電力を各部に供給する電源回路（図示せず）を設けている。

次に、車載用通信制御システム１０のノイズ対策処理手順について説明する。
電子キー用ＥＣＵ１３は、センターパネル１２の送信部２８を介してドアロック認証用の要求信号を間欠的に発信する。電子キー１１を携帯したユーザが車両Ｃ近傍の受信可能エリア内に入ると、電子キー１１は受信部２７により要求信号を受信し、ＣＰＵ２０を作動させて送信部２３からＩＤコードを含む応答信号を発信する。このように、電子キー１１は、スタンバイ状態で要求信号を受信したときのみＩＤコードを含む応答信号を自動で送信する。

この際、電子キー１１からの応答信号をセンターパネル１２の受信部２７で受信するタイミングが、センターパネル１２周辺にノイズが存在しない時期となるように通信制御している。
具体的には、第１のノイズ対策として、図４に示すように、電子キー用ＥＣＵ１３の制御プログラム保存部３３に保存されたノイズ検出プログラムは、センターパネル１２の受信部２７から受信した無線信号の振幅が閾値を超えたノイズであるか否かを所定のタイミングで判定し、ノイズ無しと判定された時から次のノイズ判定を行うタイミングまでを受信許可期間に設定すると共に、受信許可期間以外の時間を受信禁止期間に設定する。そして、電子キー用ＥＣＵ１３は、受信許可期間内に電子キー１１からの応答信号を受信できるように送信部２８から電子キー１１に向けて要求信号を送信する。
なお、万が一、受信許可期間に受信部２７で受信した信号にノイズが混入した場合には、電子キー用ＥＣＵ１３において、受信した信号パターンが電子キー１１から送信されるパケットのフォーマットに合致しているかを判断して、フォーマットが合わない場合にノイズであると判断して破棄するとよい。

また、以上では電子キー１１が送信する応答信号は１パケットであることを前提とするが、データ量が多い場合には複数パケットに分割して送信してもよい。
例えば、電子キー１１から送信された第１パケットが受信許可期間に受信された後、次のノイズ判定でノイズ有りと判定された場合には、受信禁止期間となり第２パケットを受信することができず、次に受信許可期間が現れるまで待機することになる。なお、全パケットを受信する途中でノイズ有りと判定された場合には、それまで受信したパケットを破棄して再び通信をやり直す設定としてもよい。

次に、第２のノイズ対策として、ドア制御ＥＣＵ１４やワイパー制御ＥＣＵ１５は、自己が制御するアクチュエータ（ドアロック駆動装置１６やワイパー駆動装置１７）から発生するノイズの発生時期を電子キー用ＥＣＵ１２に知らせるようにしている。
以下、それをワイパー制御ＥＣＵ１５で代表して説明する。図５に示すように、ユーザが運転席に付設されたワイパースイッチを操作してワイパーＯＮにすれば、ワイパーの往復タイミングに応じてワイパー制御ＥＣＵ１５からワイパー制御信号が間欠的にワイパー駆動装置１７に送信される。すると、ワイパーが実際に動いてワイパー駆動装置１７のモータが作動している時間にモータからの磁場漏れ等に起因するノイズが発生すると共に、ワイパー往復運動の折り返し時点のモータ停止時にノイズが停止する。即ち、ノイズはワイパー稼働に同期して発生することになる。

ワイパー制御ＥＣＵ１５は、このノイズ発生時期の規則性に着目して、ワイパー制御信号の送信時からワイパーが停止してノイズが発生しなくなる時点までの所定時間をノイズ発生時期であると判断し、そのノイズ発生時期（あるいはノイズが発生しない時期）に関する情報を電子キー用ＥＣＵ１３に送信する。
なお、ワイパー往復運動における折り返し時点のモータ停止時間は、ワイパーの速度調節状況にもよるが０．５〜２０ｓの範囲のオーダーであり、８０〜１２０ｍｓのオーダーで瞬時に行われる受信処理の時間は十分に確保できる。

電子キー用ＥＣＵ１３の受信制御プログラムでは、ワイパー制御ＥＣＵ１５から受信したノイズ発生時期の情報に基づいて、ノイズ発生時期を受信禁止期間と設定する一方、ノイズ発生時期以外の時間を受信許可期間とする。
次いで、受信制御プログラムでは、図５で判定された受信許可期間が、図４で判定された受信許可期間に該当するか否かを判断し、該当する時間はそのまま受信許可期間として電子キー１１からの無線信号を受信する。一方、ワイパー制御ＥＣＵ１５から受信した受信許可期間が、図４で判定された受信禁止期間に該当する時間は受信禁止時間として電子キー１１からの無線信号を受信しない。

以上で説明したように、本発明の車載用通信制御システム１０によれば、ノイズ発生源で突発的に生じたノイズを受信手段で不意に受信してしまったとしても、受信禁止期間に受信部２７で受信した無線信号は無効と判断しているので、突発的なノイズ受信を回避して通信エラーを防止できる。したがって、ワイパー駆動装置１７やドアロック制御装置１６などノイズ発生源の近傍にも受信部２７を設置することも可能となり、取付自由度が向上する。
しかも、ワイパー制御ＥＣＵ１５やドアロック制御ＥＣＵ１４等のようにノイズ発生源を制御するＥＣＵでは、ノイズ発生時期を特定して電子キー用ＥＣＵ１３に知らせているので、電子キー用ＥＣＵ１３側でノイズの無い受信タイミングを予め把握することができ、通信エラーを事前に予防することが可能となる。

また、ノイズを検知するための受信部は電子キー１１からの無線信号を受信する受信部３７に兼用しているので、機器の共用化およびコスト低減を図ることができる。
なお、本実施形態では、ノイズ発生源としてドアロック制御装置１６とワイパー制御装置１７を例示しているが、フロントガラス洗浄用のウォッシャーポンプのモータやエアコンのコンプレッサーやカーナビゲーション装置等のように、大電流通電やモータ稼働等による電磁波ノイズの発生が伴う機器であればよい。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 センターパネル周辺を示す一部透視斜視図である。 車両を示す概略図である。 電子キー用ＥＣＵ側におけるノイズ検知に関するタイミングチャートを示す図面である。 車載ＥＣＵ側におけるノイズ発生特定に関するタイミングチャートを示す図面である。 従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 車載用通信制御システム
１１ 電子キー
１２ センターパネル
１３ 電子キー用ＥＣＵ
１４ ドア制御ＥＣＵ
１５ ワイパー制御ＥＣＵ
１６ ドアロック駆動装置
１７ ワイパー駆動装置
２７ 受信部（受信手段）
２８ 送信部
Ｃ 車両
Ｉ インストルメントパネル
Ｗ／Ｈ ワイヤハーネス

Claims (2)

1. 無線発信器から送信される無線信号を車両に搭載された受信手段で受信する通信制御システムにおいて、
   ノイズ発生源となる機器の動作制御を行うと共に前記機器でのノイズ発生時期を特定する車載ＥＣＵと、
   前記車載ＥＣＵから受信するノイズ発生時期に関する情報に基づいてノイズ発生時期を受信禁止期間として設定し、前記受信禁止期間の間に前記受信手段で受信する無線信号を無効と判断する受信制御手段とを備えていることを特徴とする車載用通信制御システム。
2. 前記車両は、ユーザが携帯する電子キーと車載された電子キー用ＥＣＵとの間で自動的に無線通信して認証を行う電子キーシステムを搭載し、
   前記電子キーを前記無線発信器とすると共に、前記受信手段はセンターパネルに搭載し、
   前記電子キー用ＥＣＵは前記電子キーからの無線信号を前記受信手段を介して受信する構成としている請求項１に記載の車載用通信制御システム。

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