JP2017183834A - 車載アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】携帯機の車室内外判定の精度を向上させ得る車載アンテナを提供する。
【解決手段】車輌に設けられ、車両ドアの施錠及び開錠のための所定の周波数帯域の無線信号を携帯機との間で送受信する車載アンテナにおいて、前記車輌の床面の略中央に車輌の前後方向に沿って配置されている棒状のコアと、該コアに巻回されているコイルとを備える。コイルの軸方向が車輌の前後方向に沿うから、車載アンテナにより形成される電磁場が車輌のドアの境界から漏れ出ることが防止される。なお波の出力範囲は少なくとも前記車輌の幅を覆うようにしてもよい。更に車載アンテナは、前記車輌の運転席及び助手席の間に設けられたセンターコンソールの内部に設置されているようにしてもよい。
【選択図】図１

Description

本願は、携帯機の車内外判定に用いられる車載アンテナに関する。

メカニカルキーを用いずに車輌ドアの施錠及び開錠を行う車輌用通信システムが実用化されている。具体的には、使用者が所持する携帯機からの遠隔操作により車輌ドアの施錠又は開錠を行うキーレスエントリシステム、携帯機を所持した使用者が車輌に近づき、又はドアハンドルに触れるのみで車輌ドアの開錠を行うスマートエントリー（登録商標）システム等が実用化されている。更に、メカニカルキー（イグニッションキー）を用いることなしに、車輌のエンジン又は駆動用バッテリシステムを始動させることを可能とする車輌用通信システムも実用化されている。具体的には、携帯機を所持した使用者がスタートボタンを押すだけで、エンジン又は駆動用バッテリシステムが始動するプッシュスタートシステム等と呼ばれるシステムが実用化されている。なおプッシュスタートシステムでは、車両用通信システムを構成する車載機が、車両に対応する正規の携帯機が車室内に存在するか否かを判定する車室内外判定処理が実行される。正規の携帯機が車室内に存在すると判定された場合にのみエンジン又は駆動用バッテリシステムを始動させることで、利便性及び安全性を高めるようにしてある。

車室内外判定処理では車載機及び携帯機間の無線信号の送受信による位置推定技術が利用されている。その中でもレンジベース方式には、車輌の異なる位置に設けられた複数の車載アンテナと携帯機との間で送受信される無線信号（電波）の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication ）を測定し、測定結果に基づいて携帯機の位置を推定する方法がある。受信信号強度により精度よく詳細な位置を特定するために、予め車室の境界面内外で複数の車載アンテナからの受信信号強度を測定しておき、実際に測定された受信信号強度と予め記憶してある受信信号強度とを比較し、その類似度から車室内外を判定する方法が採用されている。この場合、複数の車載アンテナは例えば、左右両ドア内に夫々１つずつ、更に車輌の中央部に１つ等の配置で設けられていることが多い。

車輌の中央部に設けられる車載アンテナの多くはＬＦ帯の電波を発信する棒状コイルアンテナ（バーアンテナ）であって、設置スペース及び該スペース内での配線の取り回しを考慮して、基本的に車幅方向に沿って設置されている。しかしながらこの場合、信号強度の等位分布は車幅方向に長軸を有する楕円球状となり、アンテナの電磁界がドア境界から漏れ出す状態では車室外でも中央部の車載アンテナからの受信信号強度が大きく測定されて車室内と誤って判定される要因となる。

中央部に設けられるアンテナの配置に関し、特許文献１には、車輌の床面に垂直な方向を軸線とするアンテナが提案されている。特許文献２には、車輌の幅方向及び進行方向夫々に沿わせた２軸アンテナを設ける構成が開示されている。

特開２００１−２３７６２６号公報 特開２０１１−２０８４４９号公報

特許文献１及び２に開示されているアンテナの配置を含む従来の配置の仕方では、精度を向上させるために、前方及び後方に更にアンテナを配置するなどしている。しかしながら、アンテナの設置数は少ない方が望ましい。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、携帯機の車室内外判定の精度を向上させ得る車載アンテナを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る車載アンテナは、車輌に設けられ、車両ドアの施錠及び開錠のための所定の周波数帯域の無線信号を携帯機との間で送受信する車載アンテナにおいて、前記車輌の床面の略中央に車輌の前後方向に沿って配置されている棒状のコアと、該コアに巻回されているコイルとを備える。

なお本願は、このような特徴的な構成部を有した車載アンテナを含む車輌用通信システムとして実現することができるだけでなく、かかる特徴的なステップを含む車輌用通信方法、及び各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムとして実現することができる。また、車輌用通信システムの一部又は全部を含むその他のシステムとして実現することができる。

上記によれば、携帯機の車室内外判定の精度が向上する。

本実施の形態における車載アンテナの配置を示す模式図である。 車載アンテナの電波強度分布を示す概要図である。 比較例である従来の車載アンテナの電波強度分布を示す概要図である。 本実施の形態の車載アンテナと、比較例の車載アンテナ夫々からの信号受信強度を示す説明図である。 本実施の形態の車載アンテナと、比較例の車載アンテナ夫々からの信号受信強度を示す説明図である。 本実施の形態の車載アンテナと、比較例の車載アンテナ夫々からの信号受信強度を示す説明図である。 車載アンテナからの信号の受信強度分布を示すグラフである。 比較例の車載アンテナからの信号の受信強度分布を示すグラフである。 図８の一部の拡大図である。 車載アンテナを使用した場合の車室内外判定のシミュレーション結果を示すグラフである。 比較例の車載アンテナを使用した場合の車室内外判定のシミュレーション結果を示すグラフである。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

（１）本発明の一態様に係る車載アンテナは、車輌に設けられ、車両ドアの施錠及び開錠のための所定の周波数帯域の無線信号を携帯機との間で送受信する車載アンテナにおいて、前記車輌の床面の略中央に車輌の前後方向に沿って配置されている棒状のコアと、該コアに巻回されているコイルとを備える。

本発明の一態様では、コイルの軸方向が車輌の前後方向に沿うから、車載アンテナにより形成される電磁場が車輌のドアの境界から漏れ出ることが防止される。またこの場合、信号強度の等位面が車輌の前後方向に細長い形状となり、前後方向に細長い車室内空間の境界面との合致を図ることが可能になる。

（２）本発明の一態様に係る車載アンテナは、電波の出力範囲は少なくとも前記車輌の幅を覆うようにしてある。

本発明の一態様では、車載アンテナからの信号強度の車輌の幅方向における等位面と車輌のドア面という物理的な境界面とが合致し、ドア付近における車室内外判定の精度が向上する。また車載アンテナの出力範囲が車輌の長さをも覆うようにしてある場合、車輌の中央に設置される当該車載アンテナからの電波が後方にも到達し得るから、従来設けられていた後方用のアンテナを不要とすることが可能になる。

（３）本発明の一態様に係る車載アンテナは、前記車輌の運転席及び助手席の間に設けられたセンターコンソールの内部に設置されている。

本発明の一態様では、センターコンソールの筐体内に隠蔽されることで車室の意匠性を低下させることなく車載アンテナから最適な出力を得ることが可能となる。

（４）本発明の一態様に係る車載アンテナは、車輌の床面から高さ３０ｃｍまでの位置に設置されている。

本発明の一態様では、高さ３０ｃｍまでの範囲の位置に設置されることで、車室内空間を狭めることなく、さらに車室外に存在する携帯機が通常想定される高さ（地面から例えば１００ｃｍ以下）に存在する場合に車室内と誤って判定されることを抑制することが可能である。

（５）本発明の一態様に係る車輌用通信システムは、車輌の床面の中央に車輌の前後方向に沿って配置されている棒状のコアと、該コアに巻回されているコイルとを備える車載アンテナを含む複数の車載アンテナと、該複数の車載アンテナから各発信される電波を受信する携帯機と、該携帯機から送信される無線信号を受信する車載装置を含み、該携帯機は前記複数の車載アンテナから各発信される電波の受信強度を測定して前記車載装置へ送信する送信部を備え、前記車載装置は受信した受信強度に基づき前記携帯機の車室内外を判定する判定部を更に備える。

本発明の一態様にあっては上述の態様（１）同様に、コイルの軸方向が車輌の前後方向に沿うから、車載アンテナにより形成される電磁場が車輌のドアの境界から漏れ出ることが防止される。またこの場合、信号強度の等位面が車輌の前後方向に細長い形状となり、前後方向に細長い車室内空間の境界面との合致を図ることが可能になる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る車載空調システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、本実施の形態における車載アンテナ１の配置を示す模式図である。車載アンテナ１は、断面が矩形又は正方形の棒状のフェライト製のコア１１と、コア１１の両端を所定長さ残した中心部に所定回数分だけ巻回されているコイル１２とを備える。コイル１２は例えば銅性の導線を用いる。車載アンテナ１はＬＦ（Low Frequency ）帯（３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）の周波数帯域の電波を発信するようにしてある。

車載アンテナ１は、図１に示すように運転席及び助手席の間に設けられているセンターコンソール３の内部に、車輌の床面に、コア１１が車輌の前後方向に沿うようにして設置されている。

図２は、車載アンテナ１の電波強度分布を示す概要図である。図２は車輌の車室内空間の水平面による模式断面図上に、電波到達範囲を破線により示している。図２に示すように車載アンテナ１からの電波が達する範囲１０は車室内空間３０を含むようにしてあり、範囲１０のコイルの軸方向の長さは車輌の長さよりも長く、コイルの軸方向に直交する方向の長さは車輌の幅と略同幅である。

また図２に示すように車輌には車載アンテナ１のみならず車載アンテナ２が設置されている。車載アンテナ２も棒状のフェライト製のコア２１及び該コア２１に巻回されているコイル２２を備える。車載アンテナ２は、車輌ドアの内部に、コア２１が車輌の前後方向に沿うようにして設置されている。

車載アンテナ２からの電波が達する範囲２０は、図２に示すように、コイルの軸方向の長さは前方座席ドア及び後方座席ドアの長さを覆う長さとしてあり、車輌の長さよりも短い。範囲２０のコイルの軸方向と直交する方向の長さは車幅と略同幅である。

また図２に示すように、車載アンテナ１からの電波が達する範囲１０は、車載アンテナ２からの電波が達する範囲２０の一部を含むが、全部を含まない。これにより図２中一点鎖線で示す車室内外の判定面に対する内外の判断精度を向上させることが期待される。

上述したように配置される車載アンテナ１からのＬＦ帯信号の受信強度について具体的な例を示す。なお以下の具体例では従来の車載アンテナとの比較にてその差異を明確に示す。

図３は、比較例である従来の車載アンテナ９の電波強度分布を示す概要図である。図３は図２に対応し、車輌の車室内空間３０の水平面による模式断面図上に、電波到達範囲を破線により示している。従来の車載アンテナ９は車載アンテナ１同様に、棒状のフェライト製のコア９１及び該コア９１に巻回されているコイル９２を備える。ただし従来の車載アンテナ９は、コア９１が車輌の幅方向に沿うようにして設置されている。

図３に示すように従来の車載アンテナ９からの電波が達する範囲９０は、車室内空間３０を含むようにしてあり、範囲９０のコイルの軸方向の長さは車輌の長さとほぼ等しく、コイルの軸方向に直交する方向の長さは車輌の幅よりも長い。また図３に示すように従来例では図２に示したものと同様に車載アンテナ２が設置されている。図３に示すように、ドア内部に設けられる車載アンテナ２からの電波が達する範囲２０の大部分を、従来の車載アンテナ９からの電波が達する範囲９０が占めている。

図２に示した車輌の前後方向にコア１１が沿うように設置された車載アンテナ１、及び図３に示した従来の幅方向にコア９１が沿うように設置された車載アンテナ９について夫々からの信号受信強度を具体的に実験によって取得した。なお信号受信強度はいずれも、図２及び図３中に示す測定点Ｒ１〜Ｒ１０にて測定した。図２及び図３に示すように測定点Ｒ１〜５は車室外であり、測定点Ｒ６〜１０は車室内である。夫々車室内外でも測定点の高さが異なる。測定点Ｒ１及びＲ６は地面から３０ｃｍの高さであって車両の床面と略同じ高さである。そして測定点Ｒ２及びＲ７は地面から４０ｃｍ、測定点Ｒ３及びＲ８は地面から５０ｃｍ、測定点Ｒ３及びＲ８は地面から５０ｃｍ、測定点Ｒ４及びＲ９は地面から７０ｃｍの高さにある。更に測定点Ｒ５及びＲ１０は地面から９０ｃｍの高さにあり、車両の使用者が所持している場合に想定される高さである。

図４〜図６は、本実施の形態の車載アンテナ１と、比較例の車載アンテナ９夫々からの信号受信強度を示す説明図である。図４では車載アンテナ１及び比較例の車載アンテナ９に対し、測定点Ｒ１〜Ｒ１０で測定した信号強度の数値例を示している。なお図４は、車載アンテナ１及び比較例の車載アンテナ９について異なる高さに配置した場合の配置パターンについての実験結果も示している。図４では、車載アンテナ１からの受信信号強度は配置パターンＤの欄に示されており、比較例の車載アンテナ９からの受信信号強度は配置パターンＡの欄に示されている。更に図４では、車載アンテナ１を車輌の床面から１５ｃｍの高さに設置した場合を配置パターンＥ、車載アンテナ１を車両の床面から３０ｃｍの高さに設置した場合を配置パターンＦとして示している。更に比較例の車載アンテナ９を床面から１５ｃｍに設置した場合を配置パターンＢ、車載アンテナ９を車輌の床面から３０ｃｍの高さに設置した場合を配置パターンＣとして示している。

図５及び図６は、図４の信号受信強度の数値例を配置パターン別及び車室内外別に棒グラフにて表したグラフである。図５は車室外の測定点Ｒ１〜Ｒ５における信号受信強度の分布を示し、図６は車室内の測定点Ｒ６〜Ｒ１０における信号受信強度の分布を示している。

図４及び図６に示すように、車室内における車載アンテナ１からの受信信号強度の分布は、従来の車載アンテナ９からの受信信号強度の分布同様に、いずれの位置でも十分な強度で測定されている。しかも従来の車載アンテナ９からの受信信号強度と比較して、高さが異なっても信号強度はほぼ一定である。

そして注目すべきは、車室内外における車載アンテナ１からの受信信号強度の差異と、従来の車載アンテナ９からの受信信号強度の車室内外における差異との比較である。図４〜図６に示すように、従来の車載アンテナ９の配置パターンＡでは、車室内の測定点Ｒ１と、車室外の測定点Ｒ６とでは、即ち特に車輌の床面と同じ高さにおいては受信信号強度に大きな差異がない。これと比較して車載アンテナ１の配置パターンＤでは、車室内の測定点Ｒ１〜Ｒ５と、車室外の測定点Ｒ６〜Ｒ１０とで高さによらず受信信号強度に大きな差異がある。

図７は、車載アンテナ１からの信号の受信強度分布を示すグラフである。これに対して図８は、比較例の車載アンテナ９からの信号の受信強度分布を示し、図９はその一部の拡大図である。図７及び図８は、高さ３０ｃｍにおける信号受信強度をグレースケールの濃淡で示している。横軸に車輌の長さ方向の位置をｃｍ単位で示し、縦軸に車輌の幅方向における位置をｃｍ単位で示している。なお横軸の車輌の長さ方向における原点は、センターコンソール内の車載アンテナ１（又は車載アンテナ９）が設置されている場所に対応する。そして縦軸の幅方向における原点は、車輌のドア、即ち車室内外の判定面に対応し、幅方向の位置が負の値である場合は車室内、正の値である場合は車室外に対応する。

図７に示すように、車載アンテナ１を使用した場合、車室外の高さ３０ｃｍの位置における車載アンテナ１からの信号受信強度は、金属製のドア（判定面）を境界として急激に減衰している。これと比較して図６で示したように、車室内における車載アンテナ１からの信号受信強度は十分に大きい。車載アンテナ１からの受信信号強度は車室内外で大きく差異が生じるため、判定の精度を向上させ得る。

比較例の車載アンテナ９を使用した場合には、図８及び図９に示すように、車室外の高さ３０ｃｍの位置における車載アンテナ９からの信号受信強度は、金属製のドア近くでも減衰の程度が低い箇所がある。図９に示すようにドア付近では車室内と同程度の信号受信強度を示しており、車室内外の判定に影響を及ぼしかねない。なおこのドア近くで減衰が小さい原因は、車載アンテナ９のコア９１の軸方向、即ち車幅方向へ強い電波が発生するところ、コア９１の軸方向の先には前方座席のドアと後方座席のドアとの境界が存在し、その隙間からの電波の漏れが一因となることが推測される。

実際の車室内外の判定についてのシミュレーション結果を、グラフを参照して説明する。図１０は、車載アンテナ１を使用した場合の車室内外判定のシミュレーション結果を示すグラフである。これに対し図１１は、比較例の車載アンテナ９を使用した場合の車室内外判定のシミュレーション結果を示すグラフである。図１０及び図１１はいずれも、受信信号強度に基づき、車室外であるにも拘わらず車室内であると誤って判定されたときのその受信強度の測定点を示している。図１０及び図１１は横軸の車輌の長さ方向の位置を車輌の中央部を原点として示し、縦軸は判定面（ドア）からの距離を示している。なお図１０及び図１１における誤判定がされた測定点を結ぶ線種は、測定点の高さ（３０ｃｍ，７０ｃｍ，１００ｃｍ，１１０ｃｍ，１２０ｃｍ，１３０ｃｍ，１４７ｃｍ）によって夫々区別されている。

図１０及び図１１を比較すると、車載アンテナ９を用いた場合、図１１では図中細い破線で示す高さ３０ｃｍの測定点での誤判定がドアから１０ｃｍ離れた場所でも発生するなど全体的にも誤判定に大きく影響していたことと比較して、車載アンテナ１を用いた場合には誤判定が大幅に抑制されている。なお他の高さの測定点での誤判定は同程度で発生していると言え、全体的に判定精度が向上している。

このように比較例の車載アンテナ９からの信号の受信強度分布と比較して明らかなように、コア１１を車輌の前後方向に沿うようにして配置した車載アンテナ１を、中央部の車載アンテナとして使用した場合、車室内外判定の精度が向上する。

なお図２では、範囲１０のコイルの軸方向の長さは車輌の長さよりも長いとした。範囲１０の車輌の長さ方向で車輌を覆うことができるか否かは車種にもよるが、例えば車輌が後方の荷室容量が少ない乗用車である場合、コア１１を車輌の前後方向に沿うように設置した車載アンテナ１を使用することにより後方も十分に覆うことが可能となる。この場合、後方（例えばリアウィンドウ）に設けられていた従来の車載アンテナ（図示せず）を使用せずとも十分な車室内外判定が可能となる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車載アンテナ
１１ コア
１２ コイル
２ 車載アンテナ
２１ コア
２２ コイル
３ センターコンソール
９ 車載アンテナ
９１ コア
９２ コイル

Claims (3)

1. 車輌に設けられ、車両ドアの施錠及び開錠のための所定の周波数帯域の無線信号を携帯機との間で送受信する車載アンテナにおいて、
   前記車輌の床面の略中央に車輌の前後方向に沿って配置されている棒状のコアと、
   該コアに巻回されているコイルと
   を備える車載アンテナ。
2. 電波の出力範囲は少なくとも前記車輌の幅を覆うようにしてある
   請求項１に記載の車載アンテナ。
3. 前記車輌の運転席及び助手席の間に設けられたセンターコンソールの内部に設置されている
   請求項１又は２に記載の車載アンテナ。