電子キー
【課題】電子キーにおいて、電池切れを抑制することにある。
【解決手段】振動発電装置３８によって発電された電力が蓄電装置３９に蓄えられ、蓄えられた電力は、第２の電力源として車両２との通信等に利用される。ここで、振動発電装置３８は、電子キー３に加わる振動によって発電する。そのため、例えば、ユーザが電子キー３を携帯して歩行している際に電子キー３に加わる振動により、発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。また、例えば、電子キー３を振ることで発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。
【解決手段】振動発電装置３８によって発電された電力が蓄電装置３９に蓄えられ、蓄えられた電力は、第２の電力源として車両２との通信等に利用される。ここで、振動発電装置３８は、電子キー３に加わる振動によって発電する。そのため、例えば、ユーザが電子キー３を携帯して歩行している際に電子キー３に加わる振動により、発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。また、例えば、電子キー３を振ることで発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子キーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子キー（携帯機）と車両側との無線通信を通じて車両ドアの解錠許可、エンジン始動許可等を行う電子キーシステムが知られている。
例えば、特許文献１に示される電子キーシステムにおいては、車両は車内外に通信エリアを形成し、通信エリアに存在する電子キーとの間でＩＤコードを含む無線信号の送受信を通じて通信を行う。車両にて無線信号に含まれるＩＤコードの照合が成立したときには、例えば、車両ドアが解錠可能状態に切り替えられる。
【０００３】
また、特許文献２に示される電子キーシステムにおいては、電子キーに設けられる施解錠スイッチの操作を通じて、車両にＩＤコードを含む無線信号が送信される。車両は、当該無線信号に含まれるＩＤコードの妥当性を確認したとき、車両ドアの施錠状態が切り替えられる。
【０００４】
上記両電子キーシステムにおける電子キーには、動作電源として電池が設けられている。この電子キーは、電池の電力に基づき無線信号送信等の各種動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１８８８６号公報
【特許文献２】特開平７−５４５２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１及び２に記載の電子キーは電池で動作するところ、電池切れのおそれがある。電池が切れた場合、電子キーは車両との通信が行えず、車両ドアの解錠等が不能となる。この場合には、例えば、電子キーの電池を交換したり、電子キーに内蔵される緊急用のメカニカルキーを使用したりするなどの所定の作業が必要となり、ユーザにとって煩わしい。このような問題は、車両用の電子キーに限らず、例えば、住宅用の電子キーにおいても生じる。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池切れを抑制することができる電子キーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、通信対象との間で無線通信を行う電子キーにおいて、前記電子キーの第１の電力源である電池と、前記電子キーに加わる振動により発電する振動発電装置と、前記振動発電装置が発電した電力を蓄えるとともに、その蓄えられた電力が前記電子キーの第２の電力源となる蓄電装置と、を備えたことをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、振動発電装置によって発電された電力が蓄電装置に蓄えられ、蓄えられた電力は、第２の電力源として通信対象との通信等に利用される。ここで、振動発電装置は、電子キーに加わる振動によって発電する。そのため、例えば、ユーザが電子キーを携帯して歩行している際に電子キーに加わる振動により、発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。また、例えば、電子キーを振ることで発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。
【００１０】
このように、第２の電力源である蓄電装置の電力が通信等に利用されることで、第１の電力源である電池の電力の消費を低減することができ、電子キーの電池切れを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子キーにおいて、前記振動発電装置は給電されることで振動し、前記電池の電圧及び前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出した前記両電圧が前記電池及び前記蓄電装置の残容量が不足するとされる電圧を基準に設定されるしきい値以下である旨判断したとき、前記振動発電装置に前記電池及び前記蓄電装置の何れかの電力を供給することで同振動発電装置を振動させる制御装置と、を備えたことをその要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、電池及び前記蓄電装置の電圧がしきい値以下となったとき、前記振動発電装置に電力が供給されることで、振動発電装置を振動させる。従って、発電手段である振動発電装置を利用して、ユーザに電池及び蓄電装置の残容量の減少を振動発電装置の振動を通じて認識させることができる。残容量の減少を認識したユーザは、電子キーを振って発電させたり、電池を新品に交換したりすることで、電子キーの電池切れを回避することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電子キーにおいて、前記振動発電装置は、電線が巻き回されてなるコイルと、前記電子キーに加わる振動により前記コイルに対して相対移動可能に挿通され、強磁性体からなるコアと、を備えるとともに、前記蓄電装置及び前記電池からの電力を変換して前記コイルに供給する電力供給装置を備えたことをその要旨としている。
【００１４】
同構成によれば、振動発電装置はコイルとコアとを備える。発電させたいときには、電子キーが振られるため、コイルの内部で強磁性体であるコアが移動する。従って、コア内部の磁場が変化し、電磁誘導によりコアに起電力が発生する。この起電力が発電電力となる。
【００１５】
また、振動させたいときには、電力供給装置を通じて変換された電力が振動発電装置に供給される。これにより、通電時においてコイルの極性はＮ極及びＳ極間で変化する。従って、コアは磁力によりコイルに引きつけられたり、遠ざけられたりする。これにより、通電時においては、コイル内をコアは周期的に移動し、振動が発生する。このように、コイルとコアとからなる振動発電装置は、例えば圧電素子等に比べて大きい振動を発生させることができる。よって、ユーザにより確実に振動を通じて蓄電装置及び電池の残容量の減少を認識させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子キーにおいて、電池切れを抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における電子キーシステムの構成図。
【図２】本実施形態における振動発電装置の斜視図。
【図３】本実施形態における振動発電装置の取り付け方向を示す電子キーの斜視図。
【図４】本実施形態における（ａ）〜（ｃ）はコアの振動態様を示した断面図。
【図５】本実施形態における電圧低下通知プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を電子キーシステムに具体化した一実施形態について図１〜図５を参照しつつ説明する。
図１に示すように、車両用の電子キーシステム１においては、ユーザが所持する電子キー３と、車両２との間での単方向通信が可能である。
【００１９】
＜電子キー＞
電子キー３は、電子キー制御部３１と、送信部３３と、解錠スイッチ３４と、施錠スイッチ３５と、電池ユニット３６と、振動発電装置３８と、蓄電装置３９と、インバータ４１と、遮断回路４０と、メカニカルキー４５とを備えている。
【００２０】
図１に示すように、解錠スイッチ３４及び施錠スイッチ３５は、操作されるとその旨を示す操作信号を電子キー制御部３１へ出力する。電子キー制御部３１は、ＩＤコード及び電圧低下通知プログラム等が記憶されるメモリ３１ａと、電子キー３が放置される期間Ｔを計測するタイマ３１ｂとを備える。電子キー制御部３１は、解錠スイッチ３４が操作された旨の操作信号を受けると、車両２に対してドアの解錠を要求する旨のＩＤコードを含む解錠要求信号を生成する。そして、電子キー制御部３１は、この解錠要求信号を送信部３３に出力する。また、電子キー制御部３１は、施錠スイッチ３５が操作された旨の操作信号を受けると、車両２に対してドアの施錠を要求する旨のＩＤコードを含む施錠要求信号を生成する。そして、電子キー制御部３１は、この施錠要求信号を送信部３３に出力する。
【００２１】
送信部３３は、電子キー制御部３１から入力された解錠要求信号又は施錠要求信号を所定周波数帯の電波に変調する。なお、所定周波数帯は、例えば、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯である。送信部３３は、送信アンテナ３３ａを通じて、変調された解錠要求信号又は施錠要求信号を車両２側に送信する。
【００２２】
電池ユニット３６は、電池の放電量を制御するコンバータを備える。電池ユニット３６は、電子キー制御部３１からの指令信号Ｓｂに基づき電子キー制御部３１及び送信部３３等の給電対象に自身の電力を供給する。
【００２３】
振動発電装置３８は、振動エネルギ及び電気エネルギ間でエネルギ変換が可能である。すなわち、振動発電装置３８は、自身に振動が加わると発電し、自身に電力が供給されると振動する。振動発電装置３８に振動が加わる状況としては、ユーザが意図して電子キー３を振る場合だけでなく、電子キー３を携帯して歩行等しているときに意図せず電子キー３に振動が加わる場合もある。なお、振動発電装置３８の発電電力及び振動発電装置３８に供給される電力は、何れも交流電力である。振動発電装置３８の具体的構成については後で詳述する。
【００２４】
蓄電装置３９は、例えばコンデンサ及び二次電池等の蓄電手段と、コンバータ等の充放電制御手段を備える。蓄電装置３９は、振動発電装置３８の発電電力を蓄電する。振動発電装置３８及び蓄電装置３９間には遮断回路４０と、インバータ４１とが接続されている。インバータ４１は、振動発電装置３８からの交流電力を直流電力に変換するとともに、蓄電装置３９からの直流電力を交流電力に変換する。これにより、振動発電装置３８の発電電力を蓄電装置３９に蓄電したり、蓄電装置３９の電力に基づき振動発電装置３８を振動させたりすることが可能となる。遮断回路４０は、電子キー制御部３１からの指令信号Ｓｓに基づき、振動発電装置３８及び蓄電装置３９間を導通状態及び非導通状態間で切り替える。
【００２５】
また、蓄電装置３９は、電子キー制御部３１からの指令信号Ｓｃに基づき、振動発電装置３８側に放電したり、振動発電装置３８からの電力を蓄電したりする。すなわち、電子キー制御部３１は指令信号Ｓｃ，Ｓｂを通じて、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の何れの電力を使用するかを制御することができる。本例では、電子キー制御部３１は、優先して蓄電装置３９に蓄えられる電力を使用する。ここで、蓄電装置３９は、電池ユニット３６と異なり振動発電装置３８の発電に伴い蓄電可能である。蓄電装置３９の電力が優先的に使用されることで、蓄電装置３９が満蓄電状態となり、電子キー３に発電可能な振動が加わっているのにも関わらず、蓄電されないという状況の発生が抑制される。これにより、より効率よく電力を活用でき、電子キー３の電池切れを抑制できる。
【００２６】
また、電子キー制御部３１は電圧検出制御回路３７を備える。電圧検出制御回路３７は、電池ユニット３６の電圧Ｖｂ及び蓄電装置３９の電圧Ｖｃを検出する。ここで、電圧Ｖｂ，Ｖｃは、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量に応じた値となる。すなわち、電圧Ｖｂ，Ｖｃが高いほど残容量は多い。よって、電圧検出制御回路３７は、自身が検出した電圧Ｖｂ，Ｖｃに基づき、残容量を認識可能である。
【００２７】
また、電圧検出制御回路３７は、蓄電装置３９の電圧Ｖｃを認識し、蓄電装置３９が満蓄電状態である旨判断した場合には、遮断回路４０を通じて振動発電装置３８及び蓄電装置３９間を非導通状態とする。つまり、満蓄電状態でない場合には、遮断回路４０は振動発電装置３８及び蓄電装置３９間を導通状態とする。これにより、蓄電装置３９の過蓄電が防止される。
【００２８】
さらに、図１に示すように、電子キー３は非常用にメカニカルキー４５を収納している。例えば、電子キー３において、施錠要求信号及び解錠要求信号が送信困難なほどに電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が減少した場合にメカニカルキー４５が使用される。メカニカルキー４５は、電子キー３から取り出されると、車両２の図示しない鍵穴に差し込まれて、手動で回動操作される。これにより、車両ドアの施解錠が可能となる。
【００２９】
＜車両＞
図１に示すように、車両２は、受信部２１と、車載制御部２３と、ドアロック装置２７とを備えている。受信部２１は、受信アンテナ２１ａを通じて、電子キー３から送信される所定周波数（ＵＨＦ帯）の電波である解錠要求信号又は施錠要求信号を受信する。受信部２１は、受信アンテナ２１ａにより受信された解錠要求信号又は施錠要求信号を復調して受信信号を生成するとともに、その受信信号を車載制御部２３に出力する。
【００３０】
車載制御部２３は、不揮発性のメモリ２３ａを備えるとともに、そのメモリ２３ａには、車両２に適合する電子キー３のＩＤコードと同一のＩＤコードが記憶されている。車載制御部２３は、受信部２１から入力された受信信号が解錠要求信号である旨認識すると、同解錠要求信号に含まれるＩＤコードとメモリ２３ａに記憶されるＩＤコードとの照合を行う。車載制御部２３は、ＩＤコードの照合が成立した場合、ドアロック装置２７を通じて、車両ドアを解錠する。施錠も解錠と同様に、車載制御部２３は、施錠要求信号に含まれるＩＤコードと、メモリ２３ａに記憶されるＩＤコードとの照合が成立したとき、ドアロック装置２７を通じて、車両ドアを施錠する。
【００３１】
次に、振動発電装置３８の具体的構成について図２〜図４（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。
図２に示すように、振動発電装置３８は、電線が巻き回されてなるコイル５０と、同コイル５０に挿通される棒状の磁石（強磁性体）でなるコア５１とを備える。コア５１は、両端部にＮ極及びＳ極を持ち、自身の周辺に磁場を形成する。従って、コア５１によりコイル５０の内部に磁場が形成される。また、コア５１は、固定されるコイル５０の内部を軸方向に沿って、コイル５０に対して相対移動可能に設けられている。コア５１の軸方向への移動は、図４（ａ）に示すように、コイル５０の軸方向の両側方に設けられる規制壁５２ａ，５２ｂにより規制される。これにより、コア５１がコイル５０から抜け出すことが防止される。
【００３２】
電子キー３に振動が加わることで、コア５１がコイル５０の内部をピストン運動（往復直線運動）する。これにより、コイル５０の内部の磁場が変化し、電磁誘導によりコイル５０の両端間に起電力が発生する。当該起電力が発電電力となり、蓄電装置３９に蓄電される。磁界の変化と電流の向きには一定の関係があるところ、コア５１の変位方向が反対になる毎にコイル５０に生じる電流の向きも反対になる。よって、発電電力（起電力）は交流電力となる。
【００３３】
電子キー３が如何なる方向に振られた場合であっても、発電が可能な位置にコア５１及びコイル５０は設置される。具体的には、図３に示すように、電子キー３は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って位置しているとする。図３の左上に示すように、各軸が交わる点を座標（０，０，０）とすると、この原点を基準として各軸方向に１をとったときの位置は座標（１，１，１）で表される。座標（０，０，０）と座標（１，１，１）とを結ぶ線分に沿う方向が、コイル５０及びコア５１の軸方向となるようにコイル５０及びコア５１を設置する。この方向に、コイル５０及びコア５１を設置することで、電子キー３がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の何れの方向に振られたとしても、コア軸方向に沿って外力が加わってコイル５０の内部でコア５１が移動する。よって、発電が可能となる。
【００３４】
逆に、コイル５０にインバータ４１からの交流電流が供給されることで、コア５１がコイル５０の内部においてピストン運動する。このピストン運動により電子キー３を振動させることができる。
【００３５】
具体的には、コイル５０に交流電流が流されることで、同コイル５０はＮ極及びＳ極を有する磁石となる。ここで、コイル５０が磁石として形成する極性は、電流の向きに応じて変わる。また、コイル５０が形成する磁場の強さは、同コイル５０に供給される電流の大きさに応じて変化する。よって、コイル５０には交流電流が供給されるところ、時間経過とともにコイル５０が形成する磁場の強さ、及び極性が変化する。
【００３６】
例えば、図４（ａ）に示すように、コア５１のＮ極側の端部が規制壁５２ａに接した状態において、コイル５０の左側がＳ極であって、右側がＮ極である場合、コア５１のＮ極とコイル５０のＳ極、コア５１のＳ極とコイル５０のＮ極が互いに引き付けあい、コア５１は右側へ移動する。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、コア５１がコイル５０の内部を右側に移動したとき、コイル５０の極性が変わる。コイル５０の左側がＮ極となり、右側がＳ極となる。これにより、コア５１のＮ極とコイル５０のＮ極、コア５１のＳ極とコイル５０のＳ極が互いに反発しあって、図４（ｃ）に示すように、さらにコア５１は右側に移動し、規制壁５２ｂに当接する。
【００３８】
そして、コア５１が規制壁５２ｂに当接した状態で、コイル５０の左側がＳ極となり、右側がＮ極となった場合、コア５１のＮ極とコイル５０のＳ極、コア５１のＳ極とコイル５０のＮ極が互いに引き付けあい、コア５１は左側に移動する。このように、コイル５０の磁極が変わることで、同コイル５０内をコア５１はピストン運動する。このピストン運動に伴い電子キー３は振動する。この振動は、ユーザにより触覚及び聴覚を通じて認識される。このように、振動発電装置３８をコイル５０及びコア５１で構成することで、ユーザが認識容易に電子キー３を大きく振動させることができる。具体的には、コア５１はコイル５０内で移動するため、例えば圧電素子が生成する振動に比べて大きな振動を得ることができる。
【００３９】
次に、電子キー制御部３１が実行する電圧低下通知プログラムの処理手順について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５からの操作信号の有無を通じてスイッチ操作の有無が判断される（Ｓ１０１）。解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作がある旨判断された場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）には、タイマ３１ｂを通じて期間Ｔの計測が開始される（Ｓ１０２）。以降のステップＳ１０３〜Ｓ１０６においては、蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量がチェックされ、これらの残容量が少ない場合、その旨が電子キー３の振動を通じてユーザに通知される。具体的には、電圧検出制御回路３７を通じて電圧Ｖｂ，Ｖｃが認識される（Ｓ１０３）。そして、電池ユニット３６の電圧Ｖｂがしきい値Ｖｔｈ１以下であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。しきい値Ｖｔｈ１は、振動発電装置３８を振動させる電力及び数回だけ施錠要求信号及び解錠要求信号を送信できる電力を維持しつつも、電池ユニット３６の残容量が少なくなったときの電圧Ｖｂを基準に設定される。電池ユニット３６の電圧Ｖｂがしきい値Ｖｔｈ１を超える場合（Ｓ１０４でＮＯ）、電池ユニット３６の残容量は十分であるとして、プログラムの処理が終了される。
【００４０】
電池ユニット３６の電圧Ｖｂがしきい値Ｖｔｈ１以下の場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、蓄電装置３９の電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下となるか否かが判断される（Ｓ１０５）。しきい値Ｖｔｈ２は、振動発電装置３８を振動させる電力並びに数回だけ施錠要求信号及び解錠要求信号を送信できる電力を維持しつつも、蓄電装置３９の残容量が少なくなったときの電圧Ｖｃを基準に設定される。すなわち、両しきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は、近い将来、要求信号送信に係る動作に必要とされる電力の確保が困難となるおそれがあるときの電圧Ｖｂ，Ｖｃを基準に設定される。蓄電装置３９の電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２を超える場合（Ｓ１０５でＮＯ）、蓄電装置３９の残容量は十分であるとして、プログラムの処理が終了される。
【００４１】
また、蓄電装置３９の電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下の場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、振動発電装置３８を所定時間に亘って振動させる（Ｓ１０６）。具体的には、指令信号Ｓｃ，Ｓｂを通じて蓄電装置３９又は電池ユニット３６の電力を振動発電装置３８に供給する。この場合も、蓄電装置３９の電力が優先して使用される。プログラムの処理が終了される。
【００４２】
以上により、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が少ない状態において、ユーザにより解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５が操作されたときには、ユーザに残容量が少ない旨を電子キー３の振動を通じて認識させることができる。
【００４３】
一方、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作がない旨判断された場合（Ｓ１０１でＮＯ）、期間ＴがステップＳ１０２における計測開始から一定期間Ｔ１を経過したか否かが判断される（Ｓ１０７）。期間Ｔが一定期間Ｔ１を経過していない場合（Ｓ１０７でＮＯ）、プログラムの処理が終了される。そして、次回のプログラムにおいて、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作がない旨判断された場合（Ｓ１０１でＮＯ）、再び、一定期間Ｔ１を経過したか否かが判断される（Ｓ１０７）。期間Ｔが一定期間Ｔ１を経過した場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）、タイマ３１ｂを通じて計測されていた期間Ｔがリセットされる（Ｓ１０８）。そして、上記同様にステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理により蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量がチェックされ、これらの残容量が少ない場合には、ステップＳ１０６の処理により電子キー３の振動を通じて残容量が少ない旨がユーザに通知される。このように、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５が操作されたとき、並びに一定期間Ｔ１経過時に電池切れの有無がチェックされる。ここで、一定期間Ｔ１は任意に設定可能である。
【００４４】
なお、その後も蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量に改善がみられない場合、正確には電圧Ｖｂ，Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２以下の状況で、スイッチ操作がされたとき又は一定時間Ｔ１を経過したときには、次回のプログラムの実行時においても振動により残容量が少ない旨をユーザに通知する。
【００４５】
また、電子キー３が長期間に亘って操作されない場合、例えば、家に保管されている場合であっても、一定期間に電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量がチェックされ、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が少ない場合には、その旨を電子キー３の振動を通じてユーザに通知する。ユーザはこの振動を、触覚により認識するだけでなく、振動によって生じる振動音を聴覚により認識することができる。
【００４６】
ユーザは、電子キー３の振動を通じて、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量の減少を知ることができ、例えば、電子キー３を振って蓄電したり、電池ユニット３６の電池交換をしたりするなどの事前の処置を行うことができる。これにより、電子キー３の電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量がなくなって、無線通信を通じた車両ドアの解錠等が行えない事態を抑制できる。
【００４７】
また、振動発電装置３８は発電機能及び通知機能を併せ持っている。このため、電子キー３の大型化を抑制しつつ、発電及び通知することの両面から電子キー３の電池切れを抑制できる。
【００４８】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）振動発電装置３８によって発電された電力が蓄電装置３９に蓄えられ、蓄えられた電力は、車両２との通信等に利用される。ここで、振動発電装置３８は、電子キー３に加わる振動によって発電する。そのため、例えば、ユーザが電子キー３を携帯して歩行している際に電子キー３に加わる振動により、発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。また、例えば、ユーザが意図的に電子キー３を振ることで発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。
【００４９】
このように、第２の電力源である蓄電装置３９の電力が通信等に利用されることで、第１の電力源である電池ユニット３６の電力の消費を低減することができ、電子キー３の電池切れを抑制することができる。
【００５０】
（２）電池ユニット３６及び蓄電装置３９の電圧Ｖｂ，Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２以下となったとき、振動発電装置３８に電力が供給されることで、振動発電装置３８を振動させる。従って、発電手段である振動発電装置３８を利用して、ユーザに電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量の減少を振動発電装置３８の振動を通じて認識させることができる。残容量の減少を認識したユーザは、電子キー３を振って発電させたり、電池を新品に交換したりすることで、電子キー３の電池切れを回避することができる。
【００５１】
（３）振動発電装置３８はコイル５０とコア５１とを備える。発電させたいときには、電子キー３が振られるため、コイル５０の内部で強磁性体であるコア５１が移動する。従って、コア５１内部の磁場が変化し、電磁誘導によりコア５１に起電力が発生する。この起電力が発電電力となる。
【００５２】
また、振動させたいときには、インバータ４１を通じて変換された交流電力が振動発電装置３８に供給される。これにより、通電時においてコイル５０の極性はＮ極及びＳ極間で変化する。従って、コア５１は磁力によりコイル５０に引きつけられたり、遠ざけられたりする。これにより、通電時においては、コイル５０内をコア５１は周期的に移動し、振動が発生する。このように、コイル５０とコア５１とを備える振動発電装置３８は、例えば圧電素子等に比べて大きい振動を発生させることができる。よって、ユーザにより確実に振動を通じて蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量の減少を認識させることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、固定されるコイル５０に対してコア５１が振動していた。しかし、コア５１を固定して設けてコイル５０を振動させてもよい。
【００５４】
・上記実施形態においては、振動発電装置３８は、コイル５０及びコア５１で構成されていた。しかし、振動発電装置３８は、振動エネルギ及び電気エネルギ間の双方向でエネルギ変換可能であれば、コイル５０及びコア５１に限定されない。例えば、振動発電装置３８は圧電素子を利用した構成であってもよい。
【００５５】
・上記実施形態においては、電力供給装置として、直流交流変換装置であるインバータを使用したが、インバータに限らず、例えば、直流電圧変換装置であるＦ／Ｖ（frequency／voltage）コンバータを使用してもよい。
【００５６】
・上記実施形態においては、図５に示すように、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作があった場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）に電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量がチェックされていた（Ｓ１０４〜）。しかし、ステップＳ１０２の処理手順を省略してもよい。この場合、一定期間Ｔ１毎に残容量のチェックがされる。
【００５７】
・上記実施形態においては、電子キー３の振動を通じて、ユーザに電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が少ない旨を通知していた。しかし、通知手段はこれに限らず、例えば、発光ダイオード等の点灯手段を備え、同点灯手段の点灯を通じてユーザに通知してもよい。この場合には、振動発電装置３８は発電にのみ利用される。さらに、電子キー３を振動させるとともに点灯させて、ユーザに通知してもよい。
【００５８】
・上記実施形態においては、電子キー３から車両２に施錠要求信号及び解錠要求信号が送信されることで、車両ドアの施解錠が可能となる、いわゆるワイヤレスキーシステムと呼ばれる電子キーシステム１が採用されていた。しかし、車両２から車両周辺に送信される要求信号に応じて電子キー３が応答信号を返信することで、ユーザが電子キー３の操作をすることなく車両ドアの施解錠等が可能となる、いわゆるキー操作フリーシステムを採用してもよい。本システムにおいては、操作フリーであるため解錠スイッチ３４及び施錠スイッチ３５が省略される。また、車両２には要求信号を送信する送信部を新たに設け、電子キー３には同要求信号を受信する受信部を新たに設ける。本システムにおいては、図５のフローチャートに示すステップＳ１０２において、電子キー３が車両２からの要求信号を受信したか否かが判断される。要求信号を受信した旨判断される場合にはステップＳ１０４の処理に移行し、要求信号を受信しない旨判断される場合にはステップＳ１０３の処理に移行する。本システムにおいても、上記実施形態と同様に、電子キー３の電池切れが抑制される。なお、キー操作フリーシステムとワイヤレスキーシステムとを組み合わせたシステムを採用してもよい。
【００５９】
・上記実施形態においては、電子キー３を車両用の電子キーシステム１に適用したが、車両用に限らず、例えば、住宅用の電子キーシステムに適用してもよい。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
【００６０】
（イ）請求項２に記載の電子キーにおいて、前記通信対象は車両であり、スイッチ操作されることで前記車両のドア錠の施解錠を要求する旨の無線信号が送信される施解錠スイッチを備え、前記制御装置は前記施解錠スイッチが操作された旨認識したとき、前記電圧検出手段の検出した前記両電圧がしきい値以下であるか否か判断する電子キー。
【００６１】
同構成によれば、施解錠スイッチの操作時に蓄電装置及び電池の電圧、すなわち蓄電装置及び電池の残容量が判断され、残容量が不足している場合には、電子キーを振動させる。このように、施解錠スイッチの操作時に電子キーを振動させることで、ユーザにより確実に残容量の減少を認識させることができる。
【００６２】
（ロ）請求項２又は上記項（イ）に記載の電子キーにおいて、前記通信対象は車両であり、スイッチ操作されることで前記車両のドア錠の施解錠を要求する旨の無線信号が送信される施解錠スイッチを備え、前記制御装置は、一定期間に亘って前記施解錠スイッチが操作されていない旨判断したとき、前記電圧検出手段の検出した前記両電圧がしきい値以下であるか否か判断する電子キー。
【００６３】
同構成によれば、施解錠スイッチの操作が一定期間に亘ってない場合、蓄電装置及び電池の残容量が判断され、残容量が不足している場合には、電子キーを振動させる。これにより、例えば、電子キーを外から視認不能な収納スペースにしまい込んだ場合であれ、電子キーが振動することで、ユーザは残容量が少ない電子キーの存在を認識することができる。
【００６４】
（ハ）請求項１〜３、上記項（イ）、（ロ）のいずれか一項に記載の電子キーにおいて、前記電池より優先して前記蓄電装置に蓄えられる電力が使用される電子キー。
同構成によれば、電池より優先して蓄電装置に蓄えられる電力が使用される。よって、例えば、蓄電装置が満蓄電状態となり、電子キーに発電可能な振動が加わっているのにも関わらず、蓄電されないという状況の発生が抑制される。これにより、より効率よく電力を活用でき、電子キーの電池切れを抑制できる。
【００６５】
（ニ）請求項２、３又は上記項（イ）〜（ハ）のいずれか一項に記載の電子キーにおいて、前記振動発電装置から前記蓄電装置への電力供給を遮断する遮断回路を備え、前記制御装置は、前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記蓄電装置の電圧が十分である旨判断したとき、前記遮断回路を通じて前記振動発電装置から前記蓄電装置への電力供給を遮断する電子キー。
【００６６】
同構成によれば、蓄電装置の電圧が十分である旨判断されたとき、例えば、蓄電装置が満蓄電状態のとき、遮断回路を通じて振動発電装置から蓄電装置への電力供給が遮断される。これにより、蓄電装置への過蓄電が防止できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…電子キーシステム、２…車両（通信対象）、３…電子キー、３１…電子キー制御部（制御装置）、３４…解錠スイッチ、３５…施錠スイッチ、３６…電池ユニット、３７…電圧検出制御回路（電圧検出手段、制御装置）、３８…振動発電装置、３９…蓄電装置、４０…遮断回路、４１…インバータ（電力供給装置）、５０…コイル、５１…コア。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子キーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子キー（携帯機）と車両側との無線通信を通じて車両ドアの解錠許可、エンジン始動許可等を行う電子キーシステムが知られている。
例えば、特許文献１に示される電子キーシステムにおいては、車両は車内外に通信エリアを形成し、通信エリアに存在する電子キーとの間でＩＤコードを含む無線信号の送受信を通じて通信を行う。車両にて無線信号に含まれるＩＤコードの照合が成立したときには、例えば、車両ドアが解錠可能状態に切り替えられる。
【０００３】
また、特許文献２に示される電子キーシステムにおいては、電子キーに設けられる施解錠スイッチの操作を通じて、車両にＩＤコードを含む無線信号が送信される。車両は、当該無線信号に含まれるＩＤコードの妥当性を確認したとき、車両ドアの施錠状態が切り替えられる。
【０００４】
上記両電子キーシステムにおける電子キーには、動作電源として電池が設けられている。この電子キーは、電池の電力に基づき無線信号送信等の各種動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１８８８６号公報
【特許文献２】特開平７−５４５２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１及び２に記載の電子キーは電池で動作するところ、電池切れのおそれがある。電池が切れた場合、電子キーは車両との通信が行えず、車両ドアの解錠等が不能となる。この場合には、例えば、電子キーの電池を交換したり、電子キーに内蔵される緊急用のメカニカルキーを使用したりするなどの所定の作業が必要となり、ユーザにとって煩わしい。このような問題は、車両用の電子キーに限らず、例えば、住宅用の電子キーにおいても生じる。
【０００７】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池切れを抑制することができる電子キーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、通信対象との間で無線通信を行う電子キーにおいて、前記電子キーの第１の電力源である電池と、前記電子キーに加わる振動により発電する振動発電装置と、前記振動発電装置が発電した電力を蓄えるとともに、その蓄えられた電力が前記電子キーの第２の電力源となる蓄電装置と、を備えたことをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、振動発電装置によって発電された電力が蓄電装置に蓄えられ、蓄えられた電力は、第２の電力源として通信対象との通信等に利用される。ここで、振動発電装置は、電子キーに加わる振動によって発電する。そのため、例えば、ユーザが電子キーを携帯して歩行している際に電子キーに加わる振動により、発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。また、例えば、電子キーを振ることで発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。
【００１０】
このように、第２の電力源である蓄電装置の電力が通信等に利用されることで、第１の電力源である電池の電力の消費を低減することができ、電子キーの電池切れを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子キーにおいて、前記振動発電装置は給電されることで振動し、前記電池の電圧及び前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の検出した前記両電圧が前記電池及び前記蓄電装置の残容量が不足するとされる電圧を基準に設定されるしきい値以下である旨判断したとき、前記振動発電装置に前記電池及び前記蓄電装置の何れかの電力を供給することで同振動発電装置を振動させる制御装置と、を備えたことをその要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、電池及び前記蓄電装置の電圧がしきい値以下となったとき、前記振動発電装置に電力が供給されることで、振動発電装置を振動させる。従って、発電手段である振動発電装置を利用して、ユーザに電池及び蓄電装置の残容量の減少を振動発電装置の振動を通じて認識させることができる。残容量の減少を認識したユーザは、電子キーを振って発電させたり、電池を新品に交換したりすることで、電子キーの電池切れを回避することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電子キーにおいて、前記振動発電装置は、電線が巻き回されてなるコイルと、前記電子キーに加わる振動により前記コイルに対して相対移動可能に挿通され、強磁性体からなるコアと、を備えるとともに、前記蓄電装置及び前記電池からの電力を変換して前記コイルに供給する電力供給装置を備えたことをその要旨としている。
【００１４】
同構成によれば、振動発電装置はコイルとコアとを備える。発電させたいときには、電子キーが振られるため、コイルの内部で強磁性体であるコアが移動する。従って、コア内部の磁場が変化し、電磁誘導によりコアに起電力が発生する。この起電力が発電電力となる。
【００１５】
また、振動させたいときには、電力供給装置を通じて変換された電力が振動発電装置に供給される。これにより、通電時においてコイルの極性はＮ極及びＳ極間で変化する。従って、コアは磁力によりコイルに引きつけられたり、遠ざけられたりする。これにより、通電時においては、コイル内をコアは周期的に移動し、振動が発生する。このように、コイルとコアとからなる振動発電装置は、例えば圧電素子等に比べて大きい振動を発生させることができる。よって、ユーザにより確実に振動を通じて蓄電装置及び電池の残容量の減少を認識させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子キーにおいて、電池切れを抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態における電子キーシステムの構成図。
【図２】本実施形態における振動発電装置の斜視図。
【図３】本実施形態における振動発電装置の取り付け方向を示す電子キーの斜視図。
【図４】本実施形態における（ａ）〜（ｃ）はコアの振動態様を示した断面図。
【図５】本実施形態における電圧低下通知プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を電子キーシステムに具体化した一実施形態について図１〜図５を参照しつつ説明する。
図１に示すように、車両用の電子キーシステム１においては、ユーザが所持する電子キー３と、車両２との間での単方向通信が可能である。
【００１９】
＜電子キー＞
電子キー３は、電子キー制御部３１と、送信部３３と、解錠スイッチ３４と、施錠スイッチ３５と、電池ユニット３６と、振動発電装置３８と、蓄電装置３９と、インバータ４１と、遮断回路４０と、メカニカルキー４５とを備えている。
【００２０】
図１に示すように、解錠スイッチ３４及び施錠スイッチ３５は、操作されるとその旨を示す操作信号を電子キー制御部３１へ出力する。電子キー制御部３１は、ＩＤコード及び電圧低下通知プログラム等が記憶されるメモリ３１ａと、電子キー３が放置される期間Ｔを計測するタイマ３１ｂとを備える。電子キー制御部３１は、解錠スイッチ３４が操作された旨の操作信号を受けると、車両２に対してドアの解錠を要求する旨のＩＤコードを含む解錠要求信号を生成する。そして、電子キー制御部３１は、この解錠要求信号を送信部３３に出力する。また、電子キー制御部３１は、施錠スイッチ３５が操作された旨の操作信号を受けると、車両２に対してドアの施錠を要求する旨のＩＤコードを含む施錠要求信号を生成する。そして、電子キー制御部３１は、この施錠要求信号を送信部３３に出力する。
【００２１】
送信部３３は、電子キー制御部３１から入力された解錠要求信号又は施錠要求信号を所定周波数帯の電波に変調する。なお、所定周波数帯は、例えば、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯である。送信部３３は、送信アンテナ３３ａを通じて、変調された解錠要求信号又は施錠要求信号を車両２側に送信する。
【００２２】
電池ユニット３６は、電池の放電量を制御するコンバータを備える。電池ユニット３６は、電子キー制御部３１からの指令信号Ｓｂに基づき電子キー制御部３１及び送信部３３等の給電対象に自身の電力を供給する。
【００２３】
振動発電装置３８は、振動エネルギ及び電気エネルギ間でエネルギ変換が可能である。すなわち、振動発電装置３８は、自身に振動が加わると発電し、自身に電力が供給されると振動する。振動発電装置３８に振動が加わる状況としては、ユーザが意図して電子キー３を振る場合だけでなく、電子キー３を携帯して歩行等しているときに意図せず電子キー３に振動が加わる場合もある。なお、振動発電装置３８の発電電力及び振動発電装置３８に供給される電力は、何れも交流電力である。振動発電装置３８の具体的構成については後で詳述する。
【００２４】
蓄電装置３９は、例えばコンデンサ及び二次電池等の蓄電手段と、コンバータ等の充放電制御手段を備える。蓄電装置３９は、振動発電装置３８の発電電力を蓄電する。振動発電装置３８及び蓄電装置３９間には遮断回路４０と、インバータ４１とが接続されている。インバータ４１は、振動発電装置３８からの交流電力を直流電力に変換するとともに、蓄電装置３９からの直流電力を交流電力に変換する。これにより、振動発電装置３８の発電電力を蓄電装置３９に蓄電したり、蓄電装置３９の電力に基づき振動発電装置３８を振動させたりすることが可能となる。遮断回路４０は、電子キー制御部３１からの指令信号Ｓｓに基づき、振動発電装置３８及び蓄電装置３９間を導通状態及び非導通状態間で切り替える。
【００２５】
また、蓄電装置３９は、電子キー制御部３１からの指令信号Ｓｃに基づき、振動発電装置３８側に放電したり、振動発電装置３８からの電力を蓄電したりする。すなわち、電子キー制御部３１は指令信号Ｓｃ，Ｓｂを通じて、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の何れの電力を使用するかを制御することができる。本例では、電子キー制御部３１は、優先して蓄電装置３９に蓄えられる電力を使用する。ここで、蓄電装置３９は、電池ユニット３６と異なり振動発電装置３８の発電に伴い蓄電可能である。蓄電装置３９の電力が優先的に使用されることで、蓄電装置３９が満蓄電状態となり、電子キー３に発電可能な振動が加わっているのにも関わらず、蓄電されないという状況の発生が抑制される。これにより、より効率よく電力を活用でき、電子キー３の電池切れを抑制できる。
【００２６】
また、電子キー制御部３１は電圧検出制御回路３７を備える。電圧検出制御回路３７は、電池ユニット３６の電圧Ｖｂ及び蓄電装置３９の電圧Ｖｃを検出する。ここで、電圧Ｖｂ，Ｖｃは、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量に応じた値となる。すなわち、電圧Ｖｂ，Ｖｃが高いほど残容量は多い。よって、電圧検出制御回路３７は、自身が検出した電圧Ｖｂ，Ｖｃに基づき、残容量を認識可能である。
【００２７】
また、電圧検出制御回路３７は、蓄電装置３９の電圧Ｖｃを認識し、蓄電装置３９が満蓄電状態である旨判断した場合には、遮断回路４０を通じて振動発電装置３８及び蓄電装置３９間を非導通状態とする。つまり、満蓄電状態でない場合には、遮断回路４０は振動発電装置３８及び蓄電装置３９間を導通状態とする。これにより、蓄電装置３９の過蓄電が防止される。
【００２８】
さらに、図１に示すように、電子キー３は非常用にメカニカルキー４５を収納している。例えば、電子キー３において、施錠要求信号及び解錠要求信号が送信困難なほどに電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が減少した場合にメカニカルキー４５が使用される。メカニカルキー４５は、電子キー３から取り出されると、車両２の図示しない鍵穴に差し込まれて、手動で回動操作される。これにより、車両ドアの施解錠が可能となる。
【００２９】
＜車両＞
図１に示すように、車両２は、受信部２１と、車載制御部２３と、ドアロック装置２７とを備えている。受信部２１は、受信アンテナ２１ａを通じて、電子キー３から送信される所定周波数（ＵＨＦ帯）の電波である解錠要求信号又は施錠要求信号を受信する。受信部２１は、受信アンテナ２１ａにより受信された解錠要求信号又は施錠要求信号を復調して受信信号を生成するとともに、その受信信号を車載制御部２３に出力する。
【００３０】
車載制御部２３は、不揮発性のメモリ２３ａを備えるとともに、そのメモリ２３ａには、車両２に適合する電子キー３のＩＤコードと同一のＩＤコードが記憶されている。車載制御部２３は、受信部２１から入力された受信信号が解錠要求信号である旨認識すると、同解錠要求信号に含まれるＩＤコードとメモリ２３ａに記憶されるＩＤコードとの照合を行う。車載制御部２３は、ＩＤコードの照合が成立した場合、ドアロック装置２７を通じて、車両ドアを解錠する。施錠も解錠と同様に、車載制御部２３は、施錠要求信号に含まれるＩＤコードと、メモリ２３ａに記憶されるＩＤコードとの照合が成立したとき、ドアロック装置２７を通じて、車両ドアを施錠する。
【００３１】
次に、振動発電装置３８の具体的構成について図２〜図４（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。
図２に示すように、振動発電装置３８は、電線が巻き回されてなるコイル５０と、同コイル５０に挿通される棒状の磁石（強磁性体）でなるコア５１とを備える。コア５１は、両端部にＮ極及びＳ極を持ち、自身の周辺に磁場を形成する。従って、コア５１によりコイル５０の内部に磁場が形成される。また、コア５１は、固定されるコイル５０の内部を軸方向に沿って、コイル５０に対して相対移動可能に設けられている。コア５１の軸方向への移動は、図４（ａ）に示すように、コイル５０の軸方向の両側方に設けられる規制壁５２ａ，５２ｂにより規制される。これにより、コア５１がコイル５０から抜け出すことが防止される。
【００３２】
電子キー３に振動が加わることで、コア５１がコイル５０の内部をピストン運動（往復直線運動）する。これにより、コイル５０の内部の磁場が変化し、電磁誘導によりコイル５０の両端間に起電力が発生する。当該起電力が発電電力となり、蓄電装置３９に蓄電される。磁界の変化と電流の向きには一定の関係があるところ、コア５１の変位方向が反対になる毎にコイル５０に生じる電流の向きも反対になる。よって、発電電力（起電力）は交流電力となる。
【００３３】
電子キー３が如何なる方向に振られた場合であっても、発電が可能な位置にコア５１及びコイル５０は設置される。具体的には、図３に示すように、電子キー３は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って位置しているとする。図３の左上に示すように、各軸が交わる点を座標（０，０，０）とすると、この原点を基準として各軸方向に１をとったときの位置は座標（１，１，１）で表される。座標（０，０，０）と座標（１，１，１）とを結ぶ線分に沿う方向が、コイル５０及びコア５１の軸方向となるようにコイル５０及びコア５１を設置する。この方向に、コイル５０及びコア５１を設置することで、電子キー３がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の何れの方向に振られたとしても、コア軸方向に沿って外力が加わってコイル５０の内部でコア５１が移動する。よって、発電が可能となる。
【００３４】
逆に、コイル５０にインバータ４１からの交流電流が供給されることで、コア５１がコイル５０の内部においてピストン運動する。このピストン運動により電子キー３を振動させることができる。
【００３５】
具体的には、コイル５０に交流電流が流されることで、同コイル５０はＮ極及びＳ極を有する磁石となる。ここで、コイル５０が磁石として形成する極性は、電流の向きに応じて変わる。また、コイル５０が形成する磁場の強さは、同コイル５０に供給される電流の大きさに応じて変化する。よって、コイル５０には交流電流が供給されるところ、時間経過とともにコイル５０が形成する磁場の強さ、及び極性が変化する。
【００３６】
例えば、図４（ａ）に示すように、コア５１のＮ極側の端部が規制壁５２ａに接した状態において、コイル５０の左側がＳ極であって、右側がＮ極である場合、コア５１のＮ極とコイル５０のＳ極、コア５１のＳ極とコイル５０のＮ極が互いに引き付けあい、コア５１は右側へ移動する。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、コア５１がコイル５０の内部を右側に移動したとき、コイル５０の極性が変わる。コイル５０の左側がＮ極となり、右側がＳ極となる。これにより、コア５１のＮ極とコイル５０のＮ極、コア５１のＳ極とコイル５０のＳ極が互いに反発しあって、図４（ｃ）に示すように、さらにコア５１は右側に移動し、規制壁５２ｂに当接する。
【００３８】
そして、コア５１が規制壁５２ｂに当接した状態で、コイル５０の左側がＳ極となり、右側がＮ極となった場合、コア５１のＮ極とコイル５０のＳ極、コア５１のＳ極とコイル５０のＮ極が互いに引き付けあい、コア５１は左側に移動する。このように、コイル５０の磁極が変わることで、同コイル５０内をコア５１はピストン運動する。このピストン運動に伴い電子キー３は振動する。この振動は、ユーザにより触覚及び聴覚を通じて認識される。このように、振動発電装置３８をコイル５０及びコア５１で構成することで、ユーザが認識容易に電子キー３を大きく振動させることができる。具体的には、コア５１はコイル５０内で移動するため、例えば圧電素子が生成する振動に比べて大きな振動を得ることができる。
【００３９】
次に、電子キー制御部３１が実行する電圧低下通知プログラムの処理手順について、図５のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５からの操作信号の有無を通じてスイッチ操作の有無が判断される（Ｓ１０１）。解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作がある旨判断された場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）には、タイマ３１ｂを通じて期間Ｔの計測が開始される（Ｓ１０２）。以降のステップＳ１０３〜Ｓ１０６においては、蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量がチェックされ、これらの残容量が少ない場合、その旨が電子キー３の振動を通じてユーザに通知される。具体的には、電圧検出制御回路３７を通じて電圧Ｖｂ，Ｖｃが認識される（Ｓ１０３）。そして、電池ユニット３６の電圧Ｖｂがしきい値Ｖｔｈ１以下であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。しきい値Ｖｔｈ１は、振動発電装置３８を振動させる電力及び数回だけ施錠要求信号及び解錠要求信号を送信できる電力を維持しつつも、電池ユニット３６の残容量が少なくなったときの電圧Ｖｂを基準に設定される。電池ユニット３６の電圧Ｖｂがしきい値Ｖｔｈ１を超える場合（Ｓ１０４でＮＯ）、電池ユニット３６の残容量は十分であるとして、プログラムの処理が終了される。
【００４０】
電池ユニット３６の電圧Ｖｂがしきい値Ｖｔｈ１以下の場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、蓄電装置３９の電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下となるか否かが判断される（Ｓ１０５）。しきい値Ｖｔｈ２は、振動発電装置３８を振動させる電力並びに数回だけ施錠要求信号及び解錠要求信号を送信できる電力を維持しつつも、蓄電装置３９の残容量が少なくなったときの電圧Ｖｃを基準に設定される。すなわち、両しきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２は、近い将来、要求信号送信に係る動作に必要とされる電力の確保が困難となるおそれがあるときの電圧Ｖｂ，Ｖｃを基準に設定される。蓄電装置３９の電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２を超える場合（Ｓ１０５でＮＯ）、蓄電装置３９の残容量は十分であるとして、プログラムの処理が終了される。
【００４１】
また、蓄電装置３９の電圧Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ２以下の場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、振動発電装置３８を所定時間に亘って振動させる（Ｓ１０６）。具体的には、指令信号Ｓｃ，Ｓｂを通じて蓄電装置３９又は電池ユニット３６の電力を振動発電装置３８に供給する。この場合も、蓄電装置３９の電力が優先して使用される。プログラムの処理が終了される。
【００４２】
以上により、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が少ない状態において、ユーザにより解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５が操作されたときには、ユーザに残容量が少ない旨を電子キー３の振動を通じて認識させることができる。
【００４３】
一方、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作がない旨判断された場合（Ｓ１０１でＮＯ）、期間ＴがステップＳ１０２における計測開始から一定期間Ｔ１を経過したか否かが判断される（Ｓ１０７）。期間Ｔが一定期間Ｔ１を経過していない場合（Ｓ１０７でＮＯ）、プログラムの処理が終了される。そして、次回のプログラムにおいて、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作がない旨判断された場合（Ｓ１０１でＮＯ）、再び、一定期間Ｔ１を経過したか否かが判断される（Ｓ１０７）。期間Ｔが一定期間Ｔ１を経過した場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）、タイマ３１ｂを通じて計測されていた期間Ｔがリセットされる（Ｓ１０８）。そして、上記同様にステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理により蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量がチェックされ、これらの残容量が少ない場合には、ステップＳ１０６の処理により電子キー３の振動を通じて残容量が少ない旨がユーザに通知される。このように、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５が操作されたとき、並びに一定期間Ｔ１経過時に電池切れの有無がチェックされる。ここで、一定期間Ｔ１は任意に設定可能である。
【００４４】
なお、その後も蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量に改善がみられない場合、正確には電圧Ｖｂ，Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２以下の状況で、スイッチ操作がされたとき又は一定時間Ｔ１を経過したときには、次回のプログラムの実行時においても振動により残容量が少ない旨をユーザに通知する。
【００４５】
また、電子キー３が長期間に亘って操作されない場合、例えば、家に保管されている場合であっても、一定期間に電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量がチェックされ、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が少ない場合には、その旨を電子キー３の振動を通じてユーザに通知する。ユーザはこの振動を、触覚により認識するだけでなく、振動によって生じる振動音を聴覚により認識することができる。
【００４６】
ユーザは、電子キー３の振動を通じて、電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量の減少を知ることができ、例えば、電子キー３を振って蓄電したり、電池ユニット３６の電池交換をしたりするなどの事前の処置を行うことができる。これにより、電子キー３の電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量がなくなって、無線通信を通じた車両ドアの解錠等が行えない事態を抑制できる。
【００４７】
また、振動発電装置３８は発電機能及び通知機能を併せ持っている。このため、電子キー３の大型化を抑制しつつ、発電及び通知することの両面から電子キー３の電池切れを抑制できる。
【００４８】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）振動発電装置３８によって発電された電力が蓄電装置３９に蓄えられ、蓄えられた電力は、車両２との通信等に利用される。ここで、振動発電装置３８は、電子キー３に加わる振動によって発電する。そのため、例えば、ユーザが電子キー３を携帯して歩行している際に電子キー３に加わる振動により、発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。また、例えば、ユーザが意図的に電子キー３を振ることで発電を行い、その発電電力を蓄電することができる。
【００４９】
このように、第２の電力源である蓄電装置３９の電力が通信等に利用されることで、第１の電力源である電池ユニット３６の電力の消費を低減することができ、電子キー３の電池切れを抑制することができる。
【００５０】
（２）電池ユニット３６及び蓄電装置３９の電圧Ｖｂ，Ｖｃがしきい値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２以下となったとき、振動発電装置３８に電力が供給されることで、振動発電装置３８を振動させる。従って、発電手段である振動発電装置３８を利用して、ユーザに電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量の減少を振動発電装置３８の振動を通じて認識させることができる。残容量の減少を認識したユーザは、電子キー３を振って発電させたり、電池を新品に交換したりすることで、電子キー３の電池切れを回避することができる。
【００５１】
（３）振動発電装置３８はコイル５０とコア５１とを備える。発電させたいときには、電子キー３が振られるため、コイル５０の内部で強磁性体であるコア５１が移動する。従って、コア５１内部の磁場が変化し、電磁誘導によりコア５１に起電力が発生する。この起電力が発電電力となる。
【００５２】
また、振動させたいときには、インバータ４１を通じて変換された交流電力が振動発電装置３８に供給される。これにより、通電時においてコイル５０の極性はＮ極及びＳ極間で変化する。従って、コア５１は磁力によりコイル５０に引きつけられたり、遠ざけられたりする。これにより、通電時においては、コイル５０内をコア５１は周期的に移動し、振動が発生する。このように、コイル５０とコア５１とを備える振動発電装置３８は、例えば圧電素子等に比べて大きい振動を発生させることができる。よって、ユーザにより確実に振動を通じて蓄電装置３９及び電池ユニット３６の残容量の減少を認識させることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、固定されるコイル５０に対してコア５１が振動していた。しかし、コア５１を固定して設けてコイル５０を振動させてもよい。
【００５４】
・上記実施形態においては、振動発電装置３８は、コイル５０及びコア５１で構成されていた。しかし、振動発電装置３８は、振動エネルギ及び電気エネルギ間の双方向でエネルギ変換可能であれば、コイル５０及びコア５１に限定されない。例えば、振動発電装置３８は圧電素子を利用した構成であってもよい。
【００５５】
・上記実施形態においては、電力供給装置として、直流交流変換装置であるインバータを使用したが、インバータに限らず、例えば、直流電圧変換装置であるＦ／Ｖ（frequency／voltage）コンバータを使用してもよい。
【００５６】
・上記実施形態においては、図５に示すように、解錠スイッチ３４又は施錠スイッチ３５の操作があった場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）に電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量がチェックされていた（Ｓ１０４〜）。しかし、ステップＳ１０２の処理手順を省略してもよい。この場合、一定期間Ｔ１毎に残容量のチェックがされる。
【００５７】
・上記実施形態においては、電子キー３の振動を通じて、ユーザに電池ユニット３６及び蓄電装置３９の残容量が少ない旨を通知していた。しかし、通知手段はこれに限らず、例えば、発光ダイオード等の点灯手段を備え、同点灯手段の点灯を通じてユーザに通知してもよい。この場合には、振動発電装置３８は発電にのみ利用される。さらに、電子キー３を振動させるとともに点灯させて、ユーザに通知してもよい。
【００５８】
・上記実施形態においては、電子キー３から車両２に施錠要求信号及び解錠要求信号が送信されることで、車両ドアの施解錠が可能となる、いわゆるワイヤレスキーシステムと呼ばれる電子キーシステム１が採用されていた。しかし、車両２から車両周辺に送信される要求信号に応じて電子キー３が応答信号を返信することで、ユーザが電子キー３の操作をすることなく車両ドアの施解錠等が可能となる、いわゆるキー操作フリーシステムを採用してもよい。本システムにおいては、操作フリーであるため解錠スイッチ３４及び施錠スイッチ３５が省略される。また、車両２には要求信号を送信する送信部を新たに設け、電子キー３には同要求信号を受信する受信部を新たに設ける。本システムにおいては、図５のフローチャートに示すステップＳ１０２において、電子キー３が車両２からの要求信号を受信したか否かが判断される。要求信号を受信した旨判断される場合にはステップＳ１０４の処理に移行し、要求信号を受信しない旨判断される場合にはステップＳ１０３の処理に移行する。本システムにおいても、上記実施形態と同様に、電子キー３の電池切れが抑制される。なお、キー操作フリーシステムとワイヤレスキーシステムとを組み合わせたシステムを採用してもよい。
【００５９】
・上記実施形態においては、電子キー３を車両用の電子キーシステム１に適用したが、車両用に限らず、例えば、住宅用の電子キーシステムに適用してもよい。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
【００６０】
（イ）請求項２に記載の電子キーにおいて、前記通信対象は車両であり、スイッチ操作されることで前記車両のドア錠の施解錠を要求する旨の無線信号が送信される施解錠スイッチを備え、前記制御装置は前記施解錠スイッチが操作された旨認識したとき、前記電圧検出手段の検出した前記両電圧がしきい値以下であるか否か判断する電子キー。
【００６１】
同構成によれば、施解錠スイッチの操作時に蓄電装置及び電池の電圧、すなわち蓄電装置及び電池の残容量が判断され、残容量が不足している場合には、電子キーを振動させる。このように、施解錠スイッチの操作時に電子キーを振動させることで、ユーザにより確実に残容量の減少を認識させることができる。
【００６２】
（ロ）請求項２又は上記項（イ）に記載の電子キーにおいて、前記通信対象は車両であり、スイッチ操作されることで前記車両のドア錠の施解錠を要求する旨の無線信号が送信される施解錠スイッチを備え、前記制御装置は、一定期間に亘って前記施解錠スイッチが操作されていない旨判断したとき、前記電圧検出手段の検出した前記両電圧がしきい値以下であるか否か判断する電子キー。
【００６３】
同構成によれば、施解錠スイッチの操作が一定期間に亘ってない場合、蓄電装置及び電池の残容量が判断され、残容量が不足している場合には、電子キーを振動させる。これにより、例えば、電子キーを外から視認不能な収納スペースにしまい込んだ場合であれ、電子キーが振動することで、ユーザは残容量が少ない電子キーの存在を認識することができる。
【００６４】
（ハ）請求項１〜３、上記項（イ）、（ロ）のいずれか一項に記載の電子キーにおいて、前記電池より優先して前記蓄電装置に蓄えられる電力が使用される電子キー。
同構成によれば、電池より優先して蓄電装置に蓄えられる電力が使用される。よって、例えば、蓄電装置が満蓄電状態となり、電子キーに発電可能な振動が加わっているのにも関わらず、蓄電されないという状況の発生が抑制される。これにより、より効率よく電力を活用でき、電子キーの電池切れを抑制できる。
【００６５】
（ニ）請求項２、３又は上記項（イ）〜（ハ）のいずれか一項に記載の電子キーにおいて、前記振動発電装置から前記蓄電装置への電力供給を遮断する遮断回路を備え、前記制御装置は、前記電圧検出手段の検出結果に基づき、前記蓄電装置の電圧が十分である旨判断したとき、前記遮断回路を通じて前記振動発電装置から前記蓄電装置への電力供給を遮断する電子キー。
【００６６】
同構成によれば、蓄電装置の電圧が十分である旨判断されたとき、例えば、蓄電装置が満蓄電状態のとき、遮断回路を通じて振動発電装置から蓄電装置への電力供給が遮断される。これにより、蓄電装置への過蓄電が防止できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…電子キーシステム、２…車両（通信対象）、３…電子キー、３１…電子キー制御部（制御装置）、３４…解錠スイッチ、３５…施錠スイッチ、３６…電池ユニット、３７…電圧検出制御回路（電圧検出手段、制御装置）、３８…振動発電装置、３９…蓄電装置、４０…遮断回路、４１…インバータ（電力供給装置）、５０…コイル、５１…コア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信対象との間で無線通信を行う電子キーにおいて、
前記電子キーの第１の電力源である電池と、
前記電子キーに加わる振動により発電する振動発電装置と、
前記振動発電装置が発電した電力を蓄えるとともに、その蓄えられた電力が前記電子キーの第２の電力源となる蓄電装置と、を備えた電子キー。
【請求項２】
請求項１に記載の電子キーにおいて、
前記振動発電装置は給電されることで振動し、
前記電池の電圧及び前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出した前記両電圧が前記電池及び前記蓄電装置の残容量が不足するとされる電圧を基準に設定されるしきい値以下である旨判断したとき、前記振動発電装置に前記電池及び前記蓄電装置の何れかの電力を供給することで同振動発電装置を振動させる制御装置と、を備えた電子キー。
【請求項３】
請求項２に記載の電子キーにおいて、
前記振動発電装置は、電線が巻き回されてなるコイルと、前記電子キーに加わる振動により前記コイルに対して相対移動可能に挿通され、強磁性体からなるコアと、を備えるとともに、前記蓄電装置及び前記電池からの電力を前記コイルに供給する電力供給装置を備えた電子キー。
【請求項１】
通信対象との間で無線通信を行う電子キーにおいて、
前記電子キーの第１の電力源である電池と、
前記電子キーに加わる振動により発電する振動発電装置と、
前記振動発電装置が発電した電力を蓄えるとともに、その蓄えられた電力が前記電子キーの第２の電力源となる蓄電装置と、を備えた電子キー。
【請求項２】
請求項１に記載の電子キーにおいて、
前記振動発電装置は給電されることで振動し、
前記電池の電圧及び前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出した前記両電圧が前記電池及び前記蓄電装置の残容量が不足するとされる電圧を基準に設定されるしきい値以下である旨判断したとき、前記振動発電装置に前記電池及び前記蓄電装置の何れかの電力を供給することで同振動発電装置を振動させる制御装置と、を備えた電子キー。
【請求項３】
請求項２に記載の電子キーにおいて、
前記振動発電装置は、電線が巻き回されてなるコイルと、前記電子キーに加わる振動により前記コイルに対して相対移動可能に挿通され、強磁性体からなるコアと、を備えるとともに、前記蓄電装置及び前記電池からの電力を前記コイルに供給する電力供給装置を備えた電子キー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３２７７２（Ｐ２０１１−１３２７７２Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４６４５（Ｐ２００９−２９４６４５）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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