JP2017014834A - 電子キー及び電子キーシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することができる電子キー及び電子キーシステムを提供する。
【解決手段】電子キー2は、モーション検出部27の検出信号Sacを基に、電子キー2に動きあるときのみ起動する。これにより、例えば第三者等による中継器を使用した不正通信に対し、不正な通信確立が防止される。電子キー2は、車両1から定期送信される電波(一例はウェイク信号)の受信有無を通信監視部29によって監視し、自身に動きが発生しなくなっても、車両1から電波(一例はウェイク信号)を受信する間、停止状態に移行するのではなく、起動状態を維持する。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線により電子キーIDを照合可能な電子キー及び電子キーシステムに関する。
従来、車両等において、電子キーから電子キーIDを車両に無線送信してID照合を行う電子キーシステムが周知である。ところで、この種の電子キーシステムにおいては、ユーザの意志によらないところでID照合成立を謀る不正行為として、中継器を使った不正行為(中継器使用不正行為:特許文献1等参照)というものがある。中継器使用不正行為は、例えば電子キーが車両から遠い場所に位置する際に、この電子キーを複数の中継器によって車両と繋いで電波を中継し、これら2者間の通信を不正に成立させる行為である。よって、ユーザが気付かないところでID照合が成立されてしまうので、第三者によって不正にドア解錠やエンジンが始動されてしまう可能性がある。
この中継器を使用した不正通信に対する対策としては、例えば電子キーに加速度センサを内蔵しておき、加速度センサによって検出される加速度によって電子キーの動きを判定することにより、通信の正当性を判定する技術が周知である(特許文献2等参照)。特許文献2は、電子キーにおいて加速度センサが検出した加速度データを、ID照合の通信の過程で車両に送信する。そして、車両は、受信した加速度データを基に電子キーの動きの正当性を判定し、例えば加速度が「0」より大きくかつ閾値以下のとき、車両ドアの解錠を許可する。
特開2006−161545号公報 特開2010−216079号公報
しかし、特許文献2では、例えば車両周辺で長時間立ち話するなど電子キーに一定時間動きが生じない場合、電子キーの機能がオフしてしまうことになり、この場合、正規ユーザが乗車しようとしても、車両ドアを解錠できなかったりエンジンの始動操作ができなかったりしてしまう。このとき、例えば電子キーを再度振動させるなどの手間がかかるので、ユーザにとっては煩わしさを感じてしまう問題に繋がっていた。
本発明の目的は、モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することができる電子キー及び電子キーシステムを提供することにある。
前記問題点を解決する電子キーは、通信相手との間で無線を通じて電子キーIDの照合が可能な構成において、前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部とを備えた。
本構成によれば、電子キーに動きがあるときのみ電子キーの機能を有効とするので、例えばキー置き場等に置かれた電子キーに対し、第三者により中継器を使用した不正通信が試みられたとしても、この場合は電子キーが応答しないことをもって、ID照合の通信を確立させない。よって、中継器を使用した不正通信に対して、セキュリティ性を確保することが可能となる。また、電子キーに動きが発生したことに伴い電子キーの機能を有効にした後、電子キーに動きがなくなっても、通信相手との通信が確立している間は、電子キーの機能を有効のまま維持する。よって、正規ユーザが通信相手の周辺において所定の間、動きを止めた状態をとって、その後、通信相手及び電子キーが通信する機会が生じても、直ぐに通信を実施することが可能となる。よって、モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することが可能となる。
前記電子キーにおいて、前記電波は、前記通信相手からの通信を契機に前記電子キーが応答して前記電子キーIDの正否を確認するID照合の通信において送信されるものであることが好ましい。この構成によれば、ID照合の通信を利用して、電子キーの起動を維持するか否かを判定することが可能となる。
前記電子キーにおいて、前記電波は、前記通信相手との間で前記ID照合の通信を開始するにあたって前記電子キーを起動させるのに必要なウェイク信号であることが好ましい。この構成によれば、通信相手から送信されるウェイク信号を利用して電子キーの起動を維持するか否かが判定されるので、電子キーの起動を維持するにあたり、特別な電波を通信相手から送信させずに済む。
前記電子キーにおいて、前記電波は、当該電波が送信される時間間隔を通知可能な送信情報を有し、前記通信監視部は、前記通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信しているかを監視するタイマの閾値を、前記送信情報を基に変更することが好ましい。この構成によれば、通信相手から送信される電波の送信間隔に応じてタイマの閾値を変更可能となるので、電子キーの起動をどの程度維持するのかを、より正しく設定するのに有利となる。
前記問題点を解決する電子キーシステムは、通信相手と電子キーとの間で無線を通じて電子キーIDの照合が可能な構成において、前記電子キーは、前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部とを備えた。
本発明によれば、モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することができる。
一実施形態の電子キー及び電子キーシステムの構成図。 車両に形成されるLF電波のエリア図。 ID照合(スマート照合)の通信ロジックを示す説明図。 起動状態管理機能の動作内容を示すフローチャート。
以下、電子キー(電子キーシステム)の一実施形態を図1〜図4に従って説明する。
図1に示すように、車両1は、電子キー2と無線によるID照合を行う電子キーシステム3を備える。電子キーシステム3は、車両1からの通信を契機に狭域無線(通信距離が数m)によってID照合を実行するキー操作フリーシステムである。なお、以降は、キー操作フリーシステムによるID照合を「スマート照合」と記し、その通信を「スマート通信」と記す。
車両1は、ID照合(スマート照合)を行う照合ECU(Electronic Control Unit)4と、車載電装品の電源を管理するボディECU5と、エンジン7を制御するエンジンECU6とを備える。これらECUは、車内の通信線8を通じて接続されている。通信線8は、例えばCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)がある。照合ECU4のメモリ9には、車両1に登録された電子キー2の電子キーIDが書き込み保存されている。ボディECU5は、車両ドアの施解錠を切り替えるドアロック機構10の作動を制御する。
車両1は、室外に電波を送信する室外送信機11と、室内に電波を送信する室内送信機12と、車両1において電波を受信する電波受信機13とを備える。室外送信機11及び室内送信機12は、例えばLF(Low Frequency)帯の電波を送信する。電波受信機13は、例えばUHF(Ultra High Frequency)帯の電波を受信する。このように、本例の電子キーシステム3は、車両1からの電波がLF帯であり、電子キー2からの電波がLF電波よりも遠くまで届くUHF帯のLF−UHFの双方向通信となっている。
車両1は、車両電源を切り替えるときに操作するエンジンスイッチ14を備える。エンジンスイッチ14は、例えばプッシュモーメンタリ式のスイッチからなる。車両電源は、エンジンスイッチ14を操作することにより、IGオフ、ACCオン、IGオフ、エンジンスタートのいずれかの状態に遷移可能となっている。
電子キー2は、電子キー2の動作を制御するキー制御部17と、電子キー2において電波を受信する受信部18と、電子キー2において電波を送信する送信部19とを備える。キー制御部17のメモリ20には、それぞれの電子キー2が固有に持つ電子キーIDが書き込み保存されている。受信部18は、例えばLF電波を受信する。送信部19は、例えばUHF電波を送信する。
図2に示すように、車両1は、電子キー2とスマート照合を実行するために、室外送信機11や室内送信機12によりLF電波の通信エリアEを形成する。本例の場合、通信エリアEは、室外送信機11が形成する通信エリアEaと、室内送信機12が形成する通信エリアEbとがある。室外の電子キー2が通信エリアEaに進入すると、室外においてID照合(室外スマート照合)が実行される。室内の電子キー2が通信エリアEbに進入すると、室内においてID照合(室内スマート照合)が実行される。
図3に示すように、車両1(照合ECU4)は、室外送信機11(室内送信機12)により形成されたLF電波の通信エリアE(同図は室外の通信エリアEa)に電子キー2に進入したか否かを確認するために、電子キー2を起動させるウェイク信号Swkを室外送信機11(室内送信機12)から定期送信する。電子キー2は、車両1から送信されたウェイク信号Swkを受信すると、ウェイク信号Swkの受信を契機に起動する。電子キー2は、起動すると、アック信号Sackを車両1にUHF送信する。
照合ECU4は、ウェイク信号Swkを送信してから一定時間内に電子キー2からアック信号Sackを受信してスマート通信が確立すると、以降、スマート照合における各種照合や認証を実行する。スマート照合には、車両1が持つ固有の車両コードを認証する車両コード照合と、暗号鍵を使用したチャレンジレスポンス認証と、電子キーIDを認証する電子キーID照合とが含まれる。照合ECU4は、通信が確立した電子キー2との間で、これら照合(認証)が全て成立するか否かを確認する。
照合ECU4は、室外送信機11から送信されたウェイク信号Swkを電子キー2が受信することを契機とするスマート照合が成立することを確認すると、室外スマート照合を成立とし、ボディECU5による車両ドアの施解錠作動を許可又は実行する。また、照合ECU4は、室内送信機12から送信されたウェイク信号Swkを電子キー2が受信することを契機とするスマート照合が成立することを確認すると、室内スマート照合を成立とし、運転席のエンジンスイッチ14の操作による車両電源の遷移を許可する。
図1に戻り、通信不正成立防止システム23は、例えば中継器等を使用した不正な通信確立に基づくID照合(スマート通信)の成立を防止する通信不正成立防止機能(通信不正成立防止システム23)を備える。通信不正成立防止システム23は、通信相手24(本例は車両1)及び電子キー2がLF−UHF通信に準じたID照合(スマート照合)を実行するとき、電子キー2の動き(振動)を確認するモーション判定を行い、ID照合が成立しつつ、モーション判定において電子キー2に動きがあることが確認できれば、ID照合の成立を許可する。
この場合、電子キー2は、電子キー2に発生する動きを検出するモーション検出部27を備える。モーション検出部27は、電子キー2に発生する動きに応じた検出信号Sacをキー制御部17に出力する。モーション検出部27は、例えばX軸、Y軸、Z軸の3軸方向の動きを検出することにより、電子キー2に発生する動きを監視する。3軸検出型のモーション検出部27は、例えば加速度センサや角速度センサであることが好ましい。
電子キー2は、モーション検出部27の検出信号Sacを基に電子キー2の機能を制御するキー機能制御部28を備える。キー機能制御部28は、キー制御部17に設けられる。キー機能制御部28は、電子キー2に動き(振動)が発生しているとき、電子キー2の機能を有効(オン状態)、すなわち起動状態にする。一方、キー機能制御部28は、電子キー2に動き(振動)が発生していないとき、電子キー2の機能を無効(オフ状態)、すなわち停止状態(待機状態)にする。なお、「電子キー2に動きが発生している」とは、判断時点で動きが発生していることに限らず、例えば判断時点よりも少し前(例えば数秒)に動きが発生したことも含む。また、「電子キー2の機能」とは、電子キー2が備える全ての機能であることに限らず、例えば所定の機能のみに限定されていてもよい。
通信不正成立防止システム23は、起動状態遷移後の電子キー2の起動状態を管理する起動状態管理機能を備える。本例の起動状態管理機能は、動き発生に伴い電子キー2を起動状態にした後、電子キー2に動きがなくなっても、暫くの間、電子キー2を起動状態のまま維持する機能である。こうすることで、仮に正規ユーザが車両1の近くで一定時間動きをとっていない状態が続いたとしても、電子キー2を起動状態のまま維持することで、タイムラグなしに車両1とのID照合の通信を実施可能とする。
この場合、電子キー2(電子キーシステム3)は、電子キー2が起動状態のときに通信相手24(本例は車両1)から定期又は不定期に送信される電波を受信しているか否かを監視する通信監視部29を備える。通信監視部29は、キー制御部17に設けられる。通信監視部29が受信を監視する電波は、通信相手24からの通信を契機に電子キー2が応答して実行されるID照合の通信の電波であることが好ましい。具体的には、通信監視部29が受信を監視する電波は、電子キー2を起動させるのに必要なウェイク信号Swkであることが好ましい。
電子キー2(電子キーシステム3)は、起動後の電子キー2に動きがなくなっても起動状態を維持させる作動制御部30を備える。作動制御部30は、キー制御部17に設けられる。キー制御部17は、起動後の電子キー2に動きがなくなったとしても、通信相手24(本例は車両1)から電波(本例はウェイク信号Swk)を受信できている期間、電子キー2を起動のまま維持する。
次に、図4を用いて、起動状態管理機能の動作を説明する。
図4に示すように、車両1(照合ECU4)は、室外送信機11(室内送信機12)により形成されたLF電波の通信エリアEに電子キー2に進入したか否かを確認するために、電子キー2を起動させるウェイク信号Swkを室外送信機11(室内送信機12)から定期送信する。なお、ウェイク信号Swkの送信は、定期又は不定期の所定間隔をおいて、繰り返し送信される。
ステップ101において、キー機能制御部28は、モーション検出部27から動きに準じた検出信号Sacを入力すると、その検出信号Sacを基に電子キー2を起動状態にする。すなわち、電子キー2の機能が「無効」から「有効」に切り替えられ、電子キー2でID照合の通信が可能となる。これにより、電子キー2に動きが発生していない状況下では、電子キー2の機能が「無効」とされて、例えば第三者による中継器等を使用した不正通信が試みられても、電子キー2がユーザに所持されて動きが伴わない限り、電子キー2が起動しないようにすることが可能となる。よって、第三者による中継器等を使用した不正通信の行為に対し、セキュリティ性が確保される。
ステップ102において、キー機能制御部28は、モーション検出部27の検出信号Sacを基に、電子キー2が動きなし(振動なし)となったか否かを判定する。すなわち、電子キー2が起動した後、動きが継続して発生しているか、又は動きがなくなったのかを判定する。このとき、電子キー2の動きなしを検出すれば、ステップ103に移行し、電子キー2の動きなしを検出しなければ、ステップ104に移行する。
ステップ103において、キー機能制御部28は、電子キー2に動きが発生しなくなってからの経過時間Txを監視するために、タイマ33の計測(タイマカウント)を開始する。これは、電子キー2に動きがなくなり電子キー2の機能をオフするまでの間、時間的な猶予を持たせるためである。
ステップ104において、キー機能制御部28は、電子キー2に動きが発生していると確認できたとき、タイマ33をリセットする。すなわち、経過時間Txの計測をリセットし、ステップ101に戻る。
ステップ105において、通信監視部29は、電子キー2が起動状態をとる間、ウェイク信号Swkを受信できたか否かを判定する。このとき、電子キー2がウェイク信号Swkを受信できていれば、ユーザが車両1の近くにいて車両操作を行う可能性が高く、一方、電子キー2がウェイク信号Swkを受信できていなければ、ユーザが車両1から離れた可能性が高いと判定できる。ステップ105において、ウェイク信号Swkを受信していなければ、ステップ106に移行する。一方、ウェイク信号Swkを受信していれば、ステップ104に戻ってタイマ33をリセットした後、ステップ101に戻る。
ステップ106において、通信監視部29は、タイマ33のカウント値Ctが閾値Ck以上となったか否かを判定する。このとき、カウント値Ctが閾値Ck以上となれば、ステップ107に移行し、カウント値Ctが閾値Ck未満であれば、ステップ102に戻る。
ステップ107において、作動制御部30は、カウント値Ctが閾値Ck以上となることを条件に、電子キー2の機能を無効とする。すなわち、電子キー2の機能がオフ(例えば電源オフ)され、電子キー2が動かなくなる。これにより、仮に第三者が中継器を使用した通信によってID照合の通信を不正に確立しようとしても、電子キー2が応答をせず、不正な通信が実施されずに済む。よって、ID照合の通信の不正成立に対するセキュリティ性が確保される。
ステップ108において、作動制御部30は、モーション検出部27の検出信号Sacを基に、電子キー2が動きなし(振動なし)となったか否かを判定する。すなわち、電子キー2の機能を無効にした後、電子キー2に動きが再び発生したか否かを判定する。電子キー2に動きがなければ、ステップ107に戻る。一方、電子キー2に動きが発生していれば、ステップ104に戻ってタイマ33をリセットした後、ステップ101に戻る。
なお、同図に示すように、ウェイク信号Swkは、ウェイク信号Swkが送信される時間間隔を通知する送信情報Sdを有していてもよい。そして、通信監視部29は、電子キー2の起動を維持するか否かを判定するにあたって、車両1からウェイク信号Swkを受信できるか否かを監視するタイマ33の閾値Ckを、送信情報Sdを基に変更してもよい。こうすれば、仮にウェイク信号Swkの送信周期が駐車時間に応じて切り替わっても、その時々に適した閾値Ckを設定することが可能となる。
本実施形態の構成によれば、以下に記載のような効果を得ることができる。
(1)モーション判定機能を有する電子キーシステム3において、電子キー2に動きが発生したことに伴い電子キー2の機能を有効にした後、電子キー2に動きがなくなっても、車両1との通信が確立している間は、電子キー2の機能を有効のまま、すなわち電子キー2を起動状態のまま維持する。よって、正規ユーザが車両1の周辺において所定の間、動きを止めた状態(例えば長期間立ち話をするなど)をとって、その後、車両1及び電子キー2が通信(スマート通信)する機会が生じても、直ぐに通信を実施することが可能となる。よって、モーション検出部27の出力を基に電子キー2の機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することができる。
(2)電子キー2の起動を維持するか否かを判定するのに使用する電波は、通信相手24(本例は車両1)からの通信を契機に電子キー2が応答して電子キーIDの正否を確認するID照合の通信において送信されるものである。よって、ID照合の通信を利用して、電子キー2の起動を維持するか否かを判定することができる。
(3)電子キー2の起動を維持するか否かを判定するのに使用する電波は、車両1及び電子キー2の間のID照合(本例はスマート照合)を開始するにあたって電子キー2を起動させるのに必要なウェイク信号Swkである。よって、車両1から送信されるウェイク信号Swkを利用して電子キー2の起動を維持するか否かが判定されるので、電子キー2の起動を維持するにあたり、特別な電波を車両1から送信させずに済む。
(4)タイマ33の閾値Ckは、ウェイク信号Swkに含まれる送信情報Sdを基に、ウェイク信号Swkの送信間隔に応じた値に変更可能である。よって、閾値Ckの最適化が可能となるので、電子キー2の起動状態を維持するか否かを、より正しく判定することができる。
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。
・ドアロックの施解錠は、例えば車両ドアの車外ドアハンドルに設けられたロックボタンが操作されるとロックされ、車外ドアハンドルのタッチ操作が検出されるとアンロックされるものでもよい。
・ドアロックの施解錠は、電子キー2が車両1に近づくと自動で解錠され、車両1から離れると自動で施錠されるものでもよい。
・電子キー2の起動を維持するか否かを判断するのに使用する電波は、ウェイク信号Swkに限定されない。例えば、ID照合(スマート照合)の通信において車両1から送信される車両コードやチャレンジコードに変更してもよい。
・電子キー2の起動を維持するか否かを判断するのに使用する電波は、通信相手24(本例は車両1)から送信される電波であれば、種々のものに変更可能である。
・電子キーシステム3は、車内外のそれぞれにLFアンテナを有する構成に限らず、例えば車体の左右にLFアンテナを配置して、これらアンテナから送信される電波に対する電子キー2の応答の組み合わせから、電子キー2の車内外を判定するものでもよい。
・電子キーシステム3は、例えば電子キー2を高機能携帯電話とした他のシステム構成に変更してもよい。
・電子キーシステム3は、他の通信形式や周波数を使用したシステム構成に変更可能である。
・電子キー2は、前述した高機能携帯電話など、他の端末に変更可能である。
・通信相手24は、車両1に限定されず、他の機器や装置に変更可能である。
1…通信相手の一例である車両、2…電子キー、3…電子キーシステム、27…モーション検出部、28…キー機能制御部、29…通信監視部、30…作動制御部、33…タイマ、Sac…モーション検出部の検出信号、Swk…電波の一例であるウェイク信号、Sd…送信情報、Ck…タイマの閾値。

Claims (5)

  1. 通信相手との間で無線を通じて電子キーIDの照合が可能な電子キーにおいて、
    前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、
    前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、
    起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部と
    を備えたことを特徴とする電子キー。
  2. 前記電波は、前記通信相手からの通信を契機に前記電子キーが応答して前記電子キーIDの正否を確認するID照合の通信において送信されるものである
    請求項1に記載の電子キー。
  3. 前記電波は、前記通信相手との間で前記ID照合の通信を開始するにあたって前記電子キーを起動させるのに必要なウェイク信号である
    請求項2に記載の電子キー。
  4. 前記電波は、当該電波が送信される時間間隔を通知可能な送信情報を有し、
    前記通信監視部は、前記通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信しているかを監視するタイマの閾値を、前記送信情報を基に変更する
    請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の電子キー。
  5. 通信相手と電子キーとの間で無線を通じて電子キーIDの照合が可能な電子キーシステムにおいて、
    前記電子キーは、
    前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、
    前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、
    起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部と
    を備えたことを特徴とする電子キーシステム。
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