JP5684983B2 - 電子キーシステムの通信エリア形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信マスタからＩＤ返信要求の通信エリアを形成し、このＩＤ返信要求に応答して電子キーが返信してきたＩＤコードによりＩＤ照合を実行する電子キーシステムの通信エリア形成装置に関する。

従来、車両キーとしての電子キーから無線によりＩＤコードを車両に送信してＩＤ照合を実行する電子キーシステムが広く使用されている。この電子キーシステムには、車両からＩＤコード返信要求としてリクエストを送信し、このリクエストに応答して電子キーが返信してきたＩＤコードによりＩＤ照合を行うキー操作スマートシステムがある。キー操作フリーシステムには、車外でＩＤ照合が成立すると、ドアロック施解錠が許可又は実行されるスマートエントリーシステムと、車内でＩＤ照合が成立すると、車内のエンジンスイッチの単なる押し操作のみでエンジン始動が可能となるワンプッシュエンジンスタートシステムとがある。

この電子キーシステムの一種には、図９に示すように、車両８０の運転席ドア８１側（車体右側）にアンテナ８３を配置し、助手席ドア８２側（車体左側）にアンテナ８４を設置し、これらアンテナ８３，８４からの送信電波に対して電子キー８５が返してきた応答の論理判定によってキー位置を判定する技術（特許文献１，２等）が考案されている。この論理判定キー位置検出方式は、車体右側に設置された運転席アンテナ８３と、車体左側に設置された助手席アンテナ８４とから順にリクエストを送信して、運転席アンテナエリア８６と助手席アンテナエリア８７とを順に形成し、これらリクエストに対して電子キー８５が返信するＩＤコード、即ち応答の論理判定によってキー位置を判定する。

例えば、運転席アンテナ８３のリクエストに対して電子キー８５からの応答があり、助手席アンテナ８４のリクエストに対して電子キー８５から応答がないと、電子キー８５が車外に位置すると判定する。また、運転席アンテナ８３のリクエストに対して電子キー８５からの応答がなく、助手席アンテナ８４からのリクエストに対して電子キー８５の応答があれば、電子キー８５が車外に位置すると判定する。さらに、運転席アンテナ８３のリクエストと助手席アンテナ８４のリクエストとに対して両方とも応答があれば、電子キー８５が車内に位置していると判定する。

図９に示す論理判定キー位置検出方式は、車体右側と車体左側とに設けた一対のアンテナで車外と車内との両方の位置を見ることができる。よって、論理判定キー位置検出方式は、例えば車外アンテナとして各ドアにアンテナを設置しつつ、更に車内アンテナとして車内に複数のアンテナを設置して電子キーの位置を検出する場合に比べて、アンテナを車体の左右にのみ設置すればよい分だけ、アンテナ本数を少なく抑えることができる利点がある。

特開２００４−８４４０６号公報 特開２００５−７６３２９号公報

しかし、論理判定キー位置検出方式は、運転席側と助手席側とにアンテナを各々配置しなくてはならないので、アンテナ本数を削減したい要望があった。また、例えば図１０に示すように、電子キー２が車内運転席側の角位置８８に位置した際、この角位置８８には、運転席アンテナエリア８６しか届かない。よって、位置判定結果としては、両方のアンテナ８３，８４に反応しないことになるので、電子キー２が車内にあるにも拘らず、車内と判定できないヌル点となってしまう。このため、電子キー２の位置を誤判定してしまう問題があった。

本発明の目的は、通信マスタのアンテナ数を削減でき、しかも電子キーの位置検出精度も確保することができる電子キーシステムの通信エリア形成装置を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、通信マスタからのＩＤ返信要求に応答して電子キーが返信してきたＩＤコードによりＩＤ照合を行う電子キーシステムの通信エリア形成装置において、前記通信マスタの送信アンテナとして形成され、軸方向が異なる向きに配置された少なくとも２つのアンテナ部材が設けられた複数軸一体アンテナと、複数の前記アンテナ部材から各々個別に電波を単独送信させるとともに、前記アンテナ部材の複数から電波を同時送信させることにより、互いに指向性の異なる通信エリアを形成して、前記電子キーとの前記ＩＤ照合を実行させる送信実行手段とを備え、前記送信実行手段は、前記通信エリアを複数形成して前記電子キーとＩＤ照合を行う際、当該ＩＤ照合の成立を確認した時点で、以降の通信エリア形成を停止し、前記送信実行手段は、前記通信エリアとして室外通信エリア及び室内通信エリアを選択的に形成し、前記ＩＤ照合が前記室外通信エリア又は前記室内通信エリアのどちらで成立するのかを確認することにより、前記電子キーが室外又は室内のどちらに位置するのかを判定することが可能であり、室外に設けられたロックボタンが操作されたことを検出すると、先に室内の前記電子キーを相手とするＩＤ照合を実行し、その後に室外の前記電子キーを相手とするＩＤ照合を実行することを要旨とする。

この構成によれば、複数軸一体アンテナの各軸を単独送信又は同時送信させることにより、通信マスタに種々の通信エリアを形成して、電子キーとの間の通信を実行する。このため、通信マスタに種々の通信エリアを形成して電子キーとのＩＤ照合を実行する形式をとる場合であっても、通信マスタに設置するアンテナが複数軸一体アンテナの１つで済むので、通信マスタ側のアンテナ本数を少なく抑えることが可能となる。また、複数軸一体アンテナの各軸を単独送信させた際と、これら軸を同時送信させた際とでは、互いに指向性が異なる通信エリアが形成される。このため、例えば単独送信時の通信エリアではヌル点となってしまう箇所も、同時送信時の通信エリアで補完することが可能となるので、通信成立性を確保することも可能となる。また、無駄な通信エリア形成を行わずに済むので、通信マスタの電源を省電力化することが可能となる。
この構成によれば、通信エリアとして室外通信エリア及び室内通信エリアを形成して、電子キーの位置を室内外判定するので、電子キーが室外及び室内のどちらに位置するのかを、より精度よく判定することが可能となる。

本発明では、前記送信実行手段は、複数の前記アンテナ部材を同時送信させる際、当該アンテナ部材を同相で同時送信させるとともに、当該アンテナ部材を逆相で同時送信させることにより、指向性が互いに直交する通信エリアを形成することを要旨とする。

この構成によれば、同時送信を同相と逆相とで実行するので、同時送信においても、互いに指向性の異なる通信エリアを形成することが可能となる。よって、通信エリアの形状に多様性を持たせることが可能となるので、通信成立性を一層確保することが可能となる。

本発明では、前記アンテナ部材が前記通信エリアを形成する際、該アンテナ部材の送信強度を変更することにより、前記通信アンテナの大きさを切り換える通信エリア変更手段を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、２軸一体アンテナの送信強度を変更することにより、大きさを変えて通信エリアを形成可能としたので、例えば全ての通信エリアが送信強度一定下で形成される場合と比較して、好適な範囲の通信エリアを形成することが可能となる。よって、通信マスタの部品配置や形状等に見合った好適な通信エリアが形成されるので、通信成立性をより一層確保することが可能となる。

本発明によれば、通信マスタのアンテナ数を削減でき、しかも電子キーの位置検出精度も確保することができる。

第１実施形態における通信エリア形成装置の概略構成を示す構成図。 ２軸一体アンテナの部品構成を示す構成図。 ２軸一体アンテナが放射する電波イメージを示す概念図。 車外通信エリアに電子キーが位置した状態を示す概念図。 （ａ）は車外通信エリアに電子キーが位置した状態を示す概念図、（ｂ）は車内通信エリアに電子キーが位置した状態を示す概念図。 第２実施形態における通信エリア形成装置の概略構成を示す構成図。 車外通信エリアに電子キーが位置した状態を示す概念図。 （ａ）は電子キーが車外にあるときの概念図、（ｂ）は電子キーが車内にあるときの概念図。 従来における電子キーシステムの概略構成を示す模式図。 車内のヌル点に電子キーが位置した状態を示す概念図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した電子キーシステムの通信エリア形成装置の第１実施形態を図１〜図５に従って説明する。

図１に示すように、車両１には、無線によりキー照合を行う電子キーシステムの一種として、電子キー２が車両１に近づくと自動でＩＤ（Identification）照合を実行するキー操作フリーシステム３が設けられている。このキー操作フリーシステム３には、実際のキー操作を行うことなくドア開閉の一連の操作過程の中でドアロックの施解錠が実行されるスマートエントリーシステムと、車内に設置されたプッシュ式のエンジンスイッチ４を押し操作するのみでエンジンを始動することが可能なワンプッシュエンジンスタートシステムとがある。なお、車両１が通信マスタに相当し、キー操作フリーシステム３が電子キーシステムに相当する。

この場合、車両１には、電子キー２との間でＩＤ照合を実行するキー照合装置５と、ドアロック動作を管理するドアロック装置６と、エンジンの動作を管理するエンジン始動装置７とが設けられ、これらが車内バス８によって接続されている。キー照合装置５には、同装置５のコントロールユニットとして照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９が設けられている。照合ＥＣＵ９のメモリ（図示略）には、車両１と組みをなす電子キー２のＩＤコードが登録されている。照合ＥＣＵ９には、車両周囲及び車内にＬＦ（Low Frequency）帯の電波を発信する車両発信機１０と、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信する車両チューナ１１とが接続されている。車両発信機１０は、車両１の車幅方向中央位置に１つ設けられ、電子キー２に対するＩＤ返信要求としてリクエスト信号ＳrqをＬＦ帯の電波により断続的に送信する。なお、車両発信機１０が複数軸一体アンテナに相当する。

電子キー２には、電子キー２の動作を統括制御する通信制御部１２が設けられている。通信制御部１２のメモリ（図示略）には、キー固有のＩＤとしてＩＤコードが登録されている。通信制御部１２には、ＬＦ帯の電波を受信可能なＬＦ受信機１３と、ＵＨＦ帯の電波を送信可能なＵＨＦ送信機１４とが接続されている。電子キー２は、ＬＦ受信機１３でリクエスト信号Ｓrqを受信すると、ＩＤコードを含むＩＤ信号ＳidをＵＨＦ送信機１４によりＵＨＦ帯の電波で送信する。

電子キー２が車外に位置する際、車両発信機１０からリクエスト信号Ｓrqが断続的に送信される。このとき、電子キー２がリクエスト信号Ｓrqを受信すると、このリクエスト信号Ｓrqに応答して、ＩＤ信号ＳidをＵＨＦ帯の電波で返信する。ＩＤ信号Ｓidには、電子キー２のＩＤコードが含まれている。照合ＥＣＵ９は、ＩＤ信号Ｓidを車両チューナ１１で受信して車外のスマート通信（車外通信）が確立すると、ＩＤ照合（スマート照合）として車外照合を実行する。そして、この車外照合が成立すると、ドアロック装置６によるドアロック施解錠が許可又は実行される。

また、運転者が乗車したことが例えばカーテシスイッチ等により検出されると、このときも車両発信機１０からリクエスト信号Ｓrqの送信が開始される。このとき、電子キー２が車両発信機１０のリクエスト信号Ｓrqを受信して車内のスマート通信（車内通信）が確立すると、照合ＥＣＵ９はＩＤ照合（スマート）として車内照合を実行する。そして、この車内照合が成立すると、エンジンスイッチ４（エンジン始動装置７）による電源遷移操作及びエンジン始動操作が許可される。

図１〜図３に示すように、本例のキー操作フリーシステム３には、車両発信機１０として２軸一体アンテナを使用し、同アンテナの各軸を個別送信又は同時送信させることにより、互いに指向性の異なる通信エリアを形成して、スマート照合を成立させる通信エリア形成装置１５が設けられている。なお、２軸一体アンテナとは、図２に示すように、コイル軸Ｌ１，Ｌ２を互いに直交する向きに並べた一対のコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを備えたアンテナのことを言う。通信エリア形成装置１５は、これらアンテナ１６ａ，１６ｂから電波を個別送信又は同時送信させることで、互いに異なる向きの通信エリアを形成して、車外照合及び車内照合を実行させる。なお、コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂがアンテナ部材を構成し、コイル軸Ｌ１，Ｌ２が軸に相当する。

図２及び図３に示すように、車両発信機１０には、車両発信機１０の電子部品の実装先として基板１７が設けられ、この基板１７上に一対のコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂが実装されている。車両発信機１０は、コイル軸Ｌ１が車両幅方向に沿う向きをとる第１コイルバーアンテナ１６ａと、コイル軸Ｌ２が車両前後方向に沿う向きをとる第２コイルバーアンテナ１６ｂとを備えている。コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂは、例えばフェライト等の磁性体にアンテナエレメントを複数巻回したアンテナである。コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂは、同一平面上に並び配置されるとともに、互いのコイル軸Ｌ１，Ｌ２が直交する向きで配置されている。コイル軸Ｌ１（Ｌ２）は、コイルバーアンテナ１６ａ（１６ｂ）の各コイルが並ぶ方向の線、即ちコイル内部を通る磁界に沿う線であって、アンテナ軸に相当する。

これらコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂの通信エリア（磁界エリア）は、アンテナ軸方向（長手方向）の磁界がその直角方向の磁界よりも大きく形成される。実際のところ、アンテナ軸方向の磁界は、アンテナ軸直交方向に対して約２倍の大きさで形成される。よって、これらコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂは、図３に示すように、楕円形状の通信エリアを形成し、結果、指向性がアンテナ軸方向を向いて形成される。

ところで、図３に示すように、第１コイルバーアンテナ１６ａを単独送信させた際に形成される第１通信エリアＥ１と、第２コイルバーアンテナ１６ｂを単独送信させた際に形成される第２通信エリアＥ２とは、指向性が互いに直交する向きに形成される。これは、コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを、互いにアンテナ軸を直交する向きとして配置しているからである。

また、第１コイルバーアンテナ１６ａと第２コイルバーアンテナ１６ｂとを同相で同時送信させた際に形成される第３通信エリアＥ３は、第１通信エリアＥ１（第２通信エリアＥ２）に対して、位相が４５度傾く、即ち指向性が４５度異なる向きで形成される。一方、第１コイルバーアンテナ１６ａと第２コイルバーアンテナ１６ｂとを逆相で同時送信させた際に形成される第４通信エリアＥ４は、同相での同時送信の際にできる第３通信エリアＥ３に対して、位相が９０度傾く、即ち指向性が９０度異なる向き向きで形成される。

ところで、これら第１通信エリアＥ１〜第４通信エリアＥ４は、１つの通信エリアで見るとエリア外の箇所も、他の通信エリアではエリア内に含まれる相関関係が存在することが分かる。よって、これら第１通信エリアＥ１〜第４通信エリアＥ４を適宜使い分ければ、１つの通信エリアで見た場合はエリア外となってしまう箇所も、他の通信エリアで補完できる。このため、本例の通信エリア形成装置１５は、車外照合及び車内照合で第１通信エリアＥ１〜第４通信エリアＥ４を使い分けることにより、車外通信エリア（室外通信エリア）と、車内通信エリア（室内通信エリア）とを形成する。

本例の場合、第１コイルバーアンテナ１６ａが車幅方向に配置され、第２コイルバーアンテナ１６ｂが車両前後方向に配置されるので、第１通信エリアＥ１は、車幅方向に長い楕円形状のエリアで形成され、第２通信エリアＥ２は、車両前後方向に長い楕円形状のエリアで形成される。ここでは、車幅方向にエリア形成する第１通信エリアＥ１を車外通信エリアとして使用する。また、第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアは、第１通信エリアＥ１又は第２通信エリアＥ２に対して指向性が４５度傾く向き、即ち車体の対角線に沿う向きのエリアで形成される。ここでは、通信エリアＥ２〜Ｅ４を車内通信エリアとして使用する。

照合ＥＣＵ９には、車外照合時において車両周囲に車外通信エリアを形成する車外通信エリア形成部１８が設けられている。車外通信エリア形成部１８は、最初に第１コイルバーアンテナ１６ａを単独送信させて車両周囲に第１通信エリアＥ１を形成し、続いて２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを同相で同時送信させて車両周囲に第３通信エリアＥ３を形成し、最後に２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを逆相で同時送信させて車両周囲に第４通信エリアＥ４を形成する。これにより、車両周囲には、第１通信エリアＥ１と第３通信エリアＥ３と第４通信エリアＥ４との３エリアに跨る大きなエリアが車外通信エリアとして形成され、この車外通信エリアに電子キー２が位置すると、車外照合が実行される。なお、車外通信エリア形成部１８が送信実行手段を構成する。

照合ＥＣＵ９には、車内照合時において車両１に車内通信エリアを形成する車内通信エリア形成部１９が設けられている。車内通信エリア形成部１９は、車内照合の際、２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂのうち第２コイルバーアンテナ１６ｂのみを単独送信させ、車内に第２通信エリアＥ２を形成する。これにより、車内には、第２通信エリアＥ２が車内エリアとして形成され、この車内通信エリアに電子キー２が位置すると、車内照合が実行される。なお、車内通信エリア形成部１９が送信実行手段を構成する。

図４に示すように、第１コイルバーアンテナ１６ａには、コイル２０と、コンデンサ２１と、第１アンテナ駆動回路２２とが設けられている。コイル２０及びコンデンサ２１は、第１コイルバーアンテナ１６ａの直列共振回路として形成され、第１アンテナ駆動回路２２により駆動される。また、第２コイルバーアンテナ１６ｂには、コイル２３と、コンデンサ２４と、第２アンテナ駆動回路２５とが設けられている。コイル２３及びコンデンサ２４は、第２コイルバーアンテナ１６ｂの直列共振回路として形成され、第２アンテナ駆動回路２５により駆動される。

また、照合ＥＣＵ９には、車両発信機１０に送信データＤを生成出力する送信波形発生回路２６が設けられている。送信波形発生回路２６は、第１スイッチ２７を介して第１コイルバーアンテナ１６ａに接続されるとともに、反転回路２８及び第２スイッチ２９を介して第２コイルバーアンテナ１６ｂに接続されている。反転回路２８には、入力信号を位相反転して出力するインバータ３０と、１回路２接点スイッチからなる第３スイッチ３１が設けられている。第３スイッチ３１は、第２コイルバーアンテナ１６ｂを送信波形発生回路２６に直に接続するのか、或いはインバータ３０を介して接続するのかを決めるスイッチである。

第１コイルバーアンテナ１６ａを単独送信させる際、第１スイッチ２７がオンされ、第２スイッチ２９がオフされ、第３スイッチ３１がａ接点３１ａに接続される。これにより、送信波形発生回路２６からの送信データＤが第１コイルバーアンテナ１６ａにのみ流れ、第１コイルバーアンテナ１６ａのみから電波が送信される。また、第２コイルバーアンテナ１６ｂを単独送信させる際、第１スイッチ２７がオフされ、第２スイッチ２９がオンされ、第３スイッチ３１がａ接点３１ａに接続される。これにより、送信波形発生回路２６からの送信データＤが第２コイルバーアンテナ１６ｂにのみ流れ、第２コイルバーアンテナ１６ｂのみから電波が送信される。

第１コイルバーアンテナ１６ａ及び第２コイルバーアンテナ１６ｂから電波を同相で同時送信する際、第１スイッチ２７及び第２スイッチ２９がともにオンされるとともに、第３スイッチ３１がａ接点３１ａに接続される。これにより、送信波形発生回路２６からの送信データＤが、第１コイルバーアンテナ１６ａ及び第２コイルバーアンテナ１６ｂにともに同相で流れ、これらコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂから電波が同相に同時送信される。

第１コイルバーアンテナ１６ａ及び第２コイルバーアンテナ１６ｂから電波を逆相で同時送信する際、第１スイッチ２７及び第２スイッチ２９がともにオンされるとともに、第３スイッチ３１がｂ接点３１ｂに接続される。よって、第２コイルバーアンテナ１６ｂは、インバータ３０を介して送信波形発生回路２６と接続される。このため、送信波形発生回路２６の送信データＤは、第１コイルバーアンテナ１６ａにそのまま流れ込むものの、第２コイルバーアンテナ１６ｂには位相が反転した状態で流れる。よって、第１コイルバーアンテナ１６ａ及び第２コイルバーアンテナ１６ｂから電波が逆相に同時送信される。

次に、本例の通信エリア形成装置１５の動作を図５に従って説明する。
車両１が駐車状態の際、車外通信エリア形成部１８は、車両１に接近する電子キー２の有無を確認するために、図５（ａ）に示すように車外通信エリアを断続的に形成する。このとき、車外通信エリア形成部１８は、第１コイルバーアンテナ１６ａのみからリクエスト信号Ｓrqを単独送信させ、続いて２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂからリクエスト信号Ｓrqを同相で同時送信させ、続いて２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂからリクエスト信号Ｓrqを逆相で同時送信させ、この一連の送信動作を、所定間隔をおいて繰り返し実行する。これにより、車両周囲には、第１通信エリアＥ１、第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアＥ４が順に形成され、車外通信エリアが広範囲に亘って形成される。

第１通信エリアＥ１、第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアＥ４のどれかに電子キー２が進入すると、電子キー２はリクエスト信号Ｓrqを受信して、ＩＤ信号Ｓidを車両１に返信する。照合ＥＣＵ９は、車外通信の下でＩＤ信号Ｓidを車両チューナ１１で受信すると、車外通信が確立したと認識して、受信したＩＤ信号ＳidのＩＤコードでＩＤ照合、即ち車外照合を実行する。照合ＥＣＵ９は、車外照合が成立することを確認すると、以降の通信エリア形成を停止するとともに、ドアロック装置６による解錠操作を許可する。よって、車外ドアハンドルノブがタッチ操作されると、ドアロックが解錠される。

運転者が乗車したことを例えばカーテシスイッチ等により検出すると、車内通信エリア形成部１９は、車内において電子キー２の有無を確認するために、今度は図５（ｂ）に示すように車内通信エリアを断続的に形成する。このとき、車内通信エリア形成部１９は、第２コイルバーアンテナ１６ｂのみからリクエスト信号Ｓrqを単独送信させ、この送信動作を、所定間隔をおいて繰り返し実行する。これにより、車内には、第３通信エリアＥ３が断続的に形成され、車内通信エリアが車内全域に亘り形成される。

第２通信エリアＥ２に電子キー２が進入すると、電子キー２はリクエスト信号Ｓrqを受信して、ＩＤ信号Ｓidを車両１に返信する。照合ＥＣＵ９は、車内通信の下でＩＤ信号Ｓidを車両チューナ１１で受信すると、車内通信が確立したと認識して、受信したＩＤ信号ＳidのＩＤコードでＩＤ照合、即ち車内照合を実行する。照合ＥＣＵ９は、車内照合が成立することを確認すると、エンジンスイッチ４によるエンジン始動操作及び電源遷移操作を許可する。

運転終了後に運転者が降車して、車外ドアハンドルノブのロックボタンが押し操作されると、車外照合が成立するか否かを確認する動作を実行するが、まずは先に、車内照合を実行して、車内に電子キー２が置き忘れていないかを確認する。このとき、車内通信エリア形成部１９は、第２コイルバーアンテナ１６ｂのみを単独送信して車内通信エリアを形成し、車内照合が不成立となれば、車内に電子キー２が置き忘れていないと認識する。

車内に電子キー２が置き忘れていないことが確認できれば、今度は車外照合に移行する。このとき、車外通信エリア形成部１８は、ドアロック解錠時と同様に、第１通信エリアＥ１、第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアＥ４を順に形成して、車両周囲に車外通信エリアを形成する。そして、照合ＥＣＵ９は、この車外通信エリアに位置する電子キー２からＩＤ信号Ｓidを取得して、同ＩＤ信号ＳidでＩＤ照合、即ち車外照合が成立することを確認すると、ドアロック装置６にドアロックを施錠させる。

従って、本例の場合、車両発信機１０を２軸一体アンテナとしたので、車両１側は、１つのアンテナで車外照合と車内照合との両方を実行することが可能となる。このため、車両１に用意する送信アンテナを１つのみで済ませられるので、車両１のアンテナ数を少なく抑えることが可能となる。また、２軸一体アンテナを単独送信又は同時送信させて、互いに異なる指向性の通信エリアを形成することにより、車外通信エリア及び車内通信エリアを形成するので、ヌル点の少ない通信エリアが形成可能となる。よって、ヌル点が補完された通信エリアが形成されるので、スマート通信の通信成立性も確保することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）部品としては１部品の２軸一体アンテナを車両発信機１０としたので、車両１に設置する送信アンテナを１つに削減することができる。また、２軸一体アンテナのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを各々単独送信させるとともに、これらコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを同時送信させることにより、互いに指向性の異なる通信エリアＥ１〜Ｅ４を形成してスマート通信を実行する。よって、スマート通信に必要な車両通信エリアも問題なく形成可能となるので、スマート通信の通信成立性も今までと同様に確保することもできる。

（２）２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを同時送信させて車外通信エリアを形成する際、これらコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを同相と逆相との両方で同時送信させる。このため、互いに向きが９０度傾く指向性の通信エリアＥ３，Ｅ４を形成して、これらエリアＥ３，Ｅ４も車外通信エリアとすることができる。よって、車外通信エリアの形状に多様性を持たせることが可能となるので、スマート通信の通信成立性を一層確保することができる。

（３）２軸一体アンテナで車外通信エリアと車内通信エリアを形成して、電子キー２の位置を車内外判定するので、電子キー２が車外及び車内のどちらに位置するのかを、より精度よく判定することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図６〜図８に従って説明する。なお、本例は、２軸一体アンテナの各コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂの送信強度を可変とした点が第１実施形態と異なるのみである。よって、第１実施形態と同一部分に関しては同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図６に示すように、照合ＥＣＵ９には、通信エリアＥ１〜Ｅ４を異なる送信強度で形成させる送信強度切換部４０が設けられている。送信強度切換部４０は、車両発信機１０が通信エリアＥ１〜Ｅ４を形成する際の送信強度を異なる値とすることにより、各通信エリアＥ１〜Ｅ４の大きさを設定する。本例の場合、図７に示すように、第１通信エリアＥ１が強送信強度により大きめのエリアで車外通信エリアとして形成され、第２通信エリアＥ２〜第４通信エリアＥ４が弱送信強度により小さめのエリアで車内通信エリアとして形成されている。なお、送信強度切換部４０が通信エリア変更手段に相当する。

さて、車両１が駐車状態の際には、図８（ａ）に示すように、第１コイルバーアンテナ１６ａのみからリクエスト信号Ｓrqが単独送信されて、車両周囲に第１通信エリアＥ１が車外通信エリアとして形成される。このとき、送信強度切換部４０は、強送信強度で第１通信エリアＥ１を形成する。よって、車両周囲には、広範囲に亘って第１通信エリアＥ１、即ち車外通信エリアが形成される。そして、この車外通信エリアに電子キー２が進入して車外照合が成立すると、ドアロック解錠が許可される。

また、運転者が乗車すると、今度は図８（ｂ）に示すように、車内に車内通信エリアが形成される。このとき、第２コイルバーアンテナ１６ｂの単独送信と、コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂの同相同期送信と、逆相同期送信とが順に実行され、車内には第２通信エリアＥ２と第３通信エリアＥ３と第４通信エリアＥ４とが順に形成される。本例の場合、送信強度切換部４０は、弱送信強度でこれら通信エリアＥ２〜Ｅ４を形成する。このため、これら通信エリアＥ２〜Ｅ４が車内にのみ形成され、結果、これが車内通信エリアとなる。

ここで、第２通信エリアＥ２を見た場合、同エリアＥ２は、見かけ上、楕円形状のエリアとなっているので、円先端付近にヌル点が生じる。しかし、第２通信エリアＥ２のヌル点は、第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアＥ４の通信範囲に含まれるので、第２通信エリアＥ２のヌル点が第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアＥ４によって補完されることが分かる。このため、弱送信強度の第２通信エリアＥ２〜第４通信エリアＥ４で車内通信エリアを形成すると、車内全域が確実にカバーされたエリアが形成される。そして、この車内通信エリアに電子キー２が進入して車内照合が成立すると、エンジン始動操作及び電源遷移操作が許可される。

従って、本例においては、車両発信機１０が単独送信又は同時送信する際の送信強度を切り換えて、車外通信エリアと車内通信エリアとを形成するので、これら通信エリアを、より細分化して設定することが可能となる。よって、本例のように、車内通信エリアのヌル点を補完してエリア形成することも可能となるので、スマート通信の通信成立性を一層向上することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（３）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（４）車外通信と車外通信とでコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂの送信強度を変えて、リクエスト信号Ｓrqを送信可能とした。このため、通信エリアＥ１〜Ｅ２を単なる一定範囲のエリアとして形成するのではなく、それぞれ車両１に見合った範囲の通信エリアＥ１〜Ｅ４として形成するので、好適な範囲の通信エリアＥ１〜Ｅ４を適宜形成することができる。

（５）第１通信エリアＥ１（即ち、車外通信エリア）を形成するときよりも、送信強度を低く抑えてコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂから電波送信させて、第１通信エリアＥ１よりもサイズの小さい第２通信エリアＥ２〜第４通信エリアＥ４を車内通信エリアとして形成する。よって、ヌル点を補完した車内通信エリアを形成することが可能となるので、車内照合の通信成立性を一層向上することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第１及び第２実施形態において、複数軸一体アンテナは、２つのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを持つ２軸一体アンテナに限定されない。例えば、アンテナ部品を３つ設けて、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）対応のアンテナとしてもよい。

・第１及び第２実施形態において、２軸一体アンテナのコイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂは、コイル軸Ｌ１，Ｌ２が互いに直交する向きに配置されることに限定されず、直交以外の角度をとってもよい。

・第１及び第２実施形態において、車両発信機１０のアンテナ部材は、コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂに限らず、例えばループアンテナやダイポールアンテナとしてもよい。

・第１及び第２実施形態において、同時送信は、例えば３つ以上のアンテナ部材が存在する場合、これらの中の２つが同時に電波を送信する動作としてもよい。
・第１実施形態において、第１通信エリアＥ１を車外通信エリアとし、第２通信エリアＥ２は省略して、第３通信エリアＥ３及び第４通信エリアＥ４を車内通信エリアとしてもよい。

・第１及び第２実施形態において、どのような通信エリア（エリアの大きさや数）を形成して、キー位置をどのように判定するのかは、自由に設定可能である。
・第１及び第２実施形態において、コイルバーアンテナ１６ａ，１６ｂを同時送信させる際、同相送信と逆相送信との両方を必ず実行することに限らず、一方のみ行うものでもよい。

・第１及び第２実施形態において、リクエスト信号Ｓrqは、ＩＤ返信要求に限らず、電子キー２に応答を求める信号であればよい。
・第１及び第２実施形態において、電子キー２は、車両キーに限定されず、種々の端末（携帯電話、ＩＣカード等）が使用可能である。また、電子キー２は、必ずしもキー機能を持つものに限らず、広義として認証行為が必要な通信端末（認証端末）を広く含むものとする。

・第１及び第２実施形態において、キー操作フリーシステム３は、相互通信の往路と復路とで周波数が異なることに限定されず、同じ周波数としてもよい。また、キー操作フリーシステム３の通信周波数は、ＬＦやＵＨＦに限らず、例えばＨＦ（High Frequency）等の他の周波数を使用してもよい。

・第１及び第２実施形態において、スマート通信の過程で車両１から電子キー２の電力電波を送信し、この電力電波により電子キー２を駆動させることで、電子キー２を電池レスとしてもよい。

・第１及び第２実施形態において、電子キーシステムは、キー操作フリーシステム３に限定されず、車両１と電子キー２とが相互無線通信によりＩＤ照合を行うものであればよい。

・第１及び第２実施形態において、キー操作フリーシステム３は、車両１に搭載されることに限らず、他の機器や装置に採用可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）請求項１〜３のいずれかにおいて、前記送信実行手段は、前記通信エリアを複数形成して前記電子キーとＩＤ照合を行う際、当該ＩＤ照合の成立を確認した時点で、以降の通信エリア形成を停止する。この構成によれば、無駄な通信エリア形成を行わずに済むので、通信マスタの電源を省電力化することが可能となる。

１…通信マスタとしての車両、２…電子キー、３…電子キーシステムとしてのキー操作フリーシステム、１０…複数軸一体アンテナとしての車両発信機、１５…通信エリア形成装置、１６ａ…アンテナ部材を構成する第１コイルバーアンテナ、１６ｂ…アンテナ部材を構成する第２コイルバーアンテナ、１８…送信実行手段を構成する車外通信エリア形成部、１９…送信実行手段を構成する車内通信エリア形成部、４０…通信エリア変更手段としての送信強度切換部、Ｌ１，Ｌ２…軸としてのコイル軸、Ｅ１…通信エリアを構成する第１通信エリア、Ｅ２…通信エリアを構成する第２通信エリア、Ｅ３…通信エリアを構成する第３通信エリア、Ｅ４…通信エリアを構成する第４通信エリア。

Claims (3)

1. 通信マスタからのＩＤ返信要求に応答して電子キーが返信してきたＩＤコードによりＩＤ照合を行う電子キーシステムの通信エリア形成装置において、
   前記通信マスタの送信アンテナとして形成され、軸方向が異なる向きに配置された少なくとも２つのアンテナ部材が設けられた複数軸一体アンテナと、
   複数の前記アンテナ部材から各々個別に電波を単独送信させるとともに、前記アンテナ部材の複数から電波を同時送信させることにより、互いに指向性の異なる通信エリアを形成して、前記電子キーとの前記ＩＤ照合を実行させる送信実行手段とを備え、
   前記送信実行手段は、前記通信エリアを複数形成して前記電子キーとＩＤ照合を行う際、当該ＩＤ照合の成立を確認した時点で、以降の通信エリア形成を停止し、
   前記送信実行手段は、前記通信エリアとして室外通信エリア及び室内通信エリアを選択的に形成し、前記ＩＤ照合が前記室外通信エリア又は前記室内通信エリアのどちらで成立するのかを確認することにより、前記電子キーが室外又は室内のどちらに位置するのかを判定することが可能であり、室外に設けられたロックボタンが操作されたことを検出すると、先に室内の前記電子キーを相手とするＩＤ照合を実行し、その後に室外の前記電子キーを相手とするＩＤ照合を実行する
   ことを特徴とする電子キーシステムの通信エリア形成装置。
2. 前記送信実行手段は、複数の前記アンテナ部材を同時送信させる際、当該アンテナ部材を同相で同時送信させるとともに、当該アンテナ部材を逆相で同時送信させることにより、指向性が互いに直交する通信エリアを形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子キーシステムの通信エリア形成装置。
3. 前記アンテナ部材が前記通信エリアを形成する際、該アンテナ部材の送信強度を変更することにより、前記通信エリアの大きさを切り換える通信エリア変更手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子キーシステムの通信エリア形成装置。

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