JP4357515B2 - 電子キーシステム - Google Patents

Description

この発明は、携帯機を所持しているだけで車両ドアの施錠および解錠を簡便に作動させるパッシブエントリ技術をもとに実現される電子キーシステムに関し、特に、携帯機が情報を蓄積する機能を有する電子キーシステムに関するものである。

従来から車両に対してパッシブエントリ技術を適用し、車両乗車時や降車時に携帯機を所持しているだけで、鍵の解錠・施錠のための携帯機の操作をしなくても、自動的に車両のドアが解錠または施錠される、いわゆるキーレスエントリシステムが提案されている。
このようなキーレスエントリシステムにおいては、鍵の操作がなくなり便利になった反面、鞄などに入れたままの携帯機を忘れやすくなるという弊害があり、携帯機が車両に置き忘れられていることを利用者に報知することが必須となっており、携帯機が車両内にあることを検出する技術が提案されている。
また、エンジンを始動する場合にも防犯性を高めるため、携帯機が車両内にあることを検出する技術が利用されており、携帯機が車両内にあることを確認したうえで、エンジンの始動を許可している（例えば、特許文献１参照）。

一方、車両に関する情報を収集したいという欲求があり、車両に関する情報を収集する技術が提案されている。情報を収集・蓄積する方法として、車両の鍵である携帯機に蓄積される方法が提案されている。このように携帯機に情報を蓄積する場合には、その情報を車両内、または持ち運んで家庭や会社などの特定の場所において活用できる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−８４４０６号公報 特開２００５−２５７６６６号公報

しかし、従来の電子キーシステムでは、携帯機を紛失した場合、携帯機に蓄積された情報を守る手段が講じられていないので、携帯機のなかに蓄積された情報に操作されてしまうという危険が伴う。

この発明の目的は、低コストで情報の秘匿性を高めた低消費電力の電子キーシステムを提供することである。

この発明に係わる電子キーシステムは、車両に設置される車載器および携帯可能な携帯機から構成され、上記車載器と上記携帯機は互いの間で無線通信による相互認証を実行する無線認証部を有し、相互認証の結果が正しい場合に車両の鍵を解錠または施錠する電子キーシステムにおいて、上記車載器は、所定の空間内に上記携帯機が受信できる強度の所定のパターンで変調された電磁波を放射する空間形成送信手段を有し、上記携帯機は、情報を蓄積する情報蓄積手段および上記所定のパターンに変調された電磁波を受信したとき上記携帯機の無線認証部を動作状態に遷移させる起動手段を有し、上記携帯機の無線認証部は、動作状態に遷移した後で、上記車載器の無線認証部との間で無線による相互認証を実行し、認証の結果が正しい場合に上記携帯機の情報蓄積手段に蓄積された情報の操作を許可し、認証の結果が正しくない場合および認証が実行されていない状態では情報の操作を禁止し、上記所定の空間は、概略車両形状となるよう調整された。

この発明によれば、無線で認証された空間においてのみ、携帯機に蓄積された情報を操作可能としているので、携帯機の紛失等、保有者が意図しない場合に情報を他人から秘匿できる効果がある。また、通常キーレスエントリシステムが備えている、車両内に携帯機が存在することを検出する機能を利用可能であるので、低コストで実現可能である。さらに、無線による認証を実行する場合以外には、無線認証部は休止しており、認証開始時に起動手段により動作状態に遷移するようにしているので、消費電力を抑えることができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係わる電子キーシステムについて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係わる電子キーシステムの構成を示すブロック図である。
この実施の形態１に係わる電子キーシステムは、図１に示すように、図示しない施錠装置を制御することにより、図示しない車両の施錠・解錠を実行する機能を有し、車両に設置される車載器１と、車載器１との間で認証を実行し車両の鍵として機能する持ち運び可能な携帯機２とを備える。

車載器１は、無線認証部３、無線認証部３と接続される無線通信の電磁波の送受信のためのアンテナ９ａ、空間形成送信手段５および空間形成送信手段５と接続されるアンテナ９ｂを備える。
無線認証部３は、携帯機２の無線認証部４とアンテナ９ａおよびアンテナ１０ａを介して電磁波による通信を行い、携帯機２との間で認証を実行する。
空間形成送信手段５は、アンテナ９ｂから放射する電磁波の空間内の強度が所定の境界の外側では携帯機２が受信できなくなるように電磁波を放射する。すなわち、アンテナ９ｂから放射される電磁波が空間内を伝搬するとき所定の位置の電磁波の強度が所定の強度以下となるように電磁波の電力を調整する。また、この電磁波は、所定のパターンで変調されて放射される。
アンテナ９ｂは、２本のアンテナから構成されている。なお、一本のアンテナでも３本以上のアンテナで構成してもよい。また、無線認証と空間形成とが同じまたは近い周波数を使用する場合には、アンテナ９ａとアンテナ９ｂを１つのアンテナで共用してもよい。

携帯機２は、無線認証部４、起動手段６、情報蓄積手段７、表示部８、無線認証部４と接続される無線通信の電磁波の送受信のためのアンテナ１０ａおよび起動手段６と接続されるアンテナ１０ｂを備える。
無線認証部４は、車載器１の無線認証部３とアンテナ９ａおよびアンテナ１０ａを介して電磁波による通信を行い、車載器１との間で認証を実行する。
起動手段６は、アンテナ１０ｂを介して車載器１から放射される電磁波を受け、電磁波が所定パターンで変調されている場合に、無線認証部４を起動する。無線認証部４は起動されるまで低消費電力状態にあり、電力の消費が抑制されている。
情報蓄積手段７は、様々なデータをメモリに格納して蓄積するとともに、無線認証部４の認証結果に応じて、蓄積された情報への操作を許可または不許可とする。
表示部８は、情報蓄積手段７によって格納されている情報を表示する。

次に、この発明の実施の形態１に係わる電子キーシステムの動作について図２を参照して説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係わる電子キーシステムの動作の流れを示すフローチャートである。この動作では、携帯機２が車両内にあることを認識し、エンジン始動を許可するとともに、携帯機２に蓄積された情報の操作を許可する場合の動作である。図２においては、車載器１の動作の流れを示すフローチャートと携帯機２の動作の流れを示すフローチャートを並行して図示している。

いま、状態ＳＡにおいて、携帯機２は低消費電力の休止状態にある。このとき携帯機２の無線認証部４は演算処理が休止しており、携帯機２の起動手段６だけが低消費電力で演算処理している。また、この状態ＳＡにおいては、情報蓄積手段７に格納された情報は携帯機２では操作不可能な状態で保持されており、外部から情報を参照することはできない。
ステップＳ１０１において、携帯機２を所持しているユーザが車両に乗車し、車両のエンジンを始動するため、車両に装備するエンジン始動のためのスイッチを操作した場合、車両側でエンジン始動処理がなされるとともに、携帯機２では保持している情報を操作可能とする演算処理が実行される。

ステップＳ１０２において、車載器１の空間形成送信手段５からアンテナ９ｂを介して、休止状態にある携帯機２を起動するための電磁波が放射される。このとき放射される電磁波は所定のパターンにより変調されており、このパターンが携帯機２の保有するパターンと合致している場合に、携帯機２が起動される。このパターンを以下、起動パターンと呼び、空間形成送信手段５からは起動パターンで変調された電磁波が放射される。
一方、ステップＳ１０８において、携帯機２の起動手段６が起動パターンで変調された電磁波を受信した場合、無線認証部４を起動し動作状態に遷移させるとともに、応答のための信号を送信する。

この携帯機２が起動パターンで変調された電磁波を受信可能な範囲は、図３に示すように、概略車室の形状にあわせて調整されている。すなわち、２つのアンテナ９ｂから放射される電磁波の強度を調整しておき、図３の破線の境界１１内に携帯機２が存在する場合に携帯機２が起動パターンで変調された電磁波を受信可能としている。
なお、図３では、２つのアンテナを使用して、境界１１が車室形状になるようエリアを構成しているが、必ずしも２つのアンテナで構成されるとは限らない。このようなエリアを構成する場合に使用する電磁波としては、アンテナからの距離が離れるに従って、電磁波強度の減衰率の大きい周波数が適しており、特にＬＦ帯（周波数が３０ｋＨｚ〜０．３ＭＨｚ）の電磁波が有効である。

次に、ステップＳ１０３において、車載器１は携帯機２から発せられる応答信号を所定の時間だけ待ち受ける。
その結果に応じて、ステップＳ１０４において、応答信号を受信した場合には、ステップＳ１０５へ進み、応答信号を受信しなかった場合には、そのまま処理を終了し、車両のエンジンは始動されない。

ステップＳ１０５において、携帯機２のステップＳ１０９の処理と同期して、車載器１は無線通信による相互認証を実行する。このとき、車載器１の無線認証部３と携帯機２の無線認証部４との間で無線によりデータ通信を行うことで、車載器１の正しい認証対象が携帯機２であり、逆に、携帯機２の正しい認証対象が車載器１であることが確認される。
このような相互認証は、例えば、チャレンジ・レスポンス方式のデータ通信と暗号化応答を、従来のような一方向でなく、双方向でお互いにやり取りすることで実現され得るが、実装方法はこれらに限定されるものではない。

次に、ステップＳ１０６において、車載器１は車載器１の正しい認証対象が携帯機２であるか否かを判断し、正しい場合には、ステップＳ１０７に進み、エンジンを始動する処理を実行する。一方、正しくない場合には、そのまま処理を終了し、エンジンは始動されない。
一方、ステップＳ１１０において、携帯機２は携帯機２の正しい認証対象が車載器１であるか否かを判断し、正しい場合には、ステップＳ１１１へ進み、携帯機２の情報蓄積手段７により携帯機２に蓄積された情報の操作を許可する。この結果、携帯機２は、蓄積された情報の操作が外部から可能な情報操作許可状態ＳＢに遷移する。このとき、例えば、図示していない入力部からの操作等により、携帯機２の情報を表示部８へ表示させることが可能となる。また無線通信により車両側に設置されている表示器へ情報を表示するといった利用も可能である。その他の情報操作としては、新たに携帯機２へ情報を追加する、または情報を削除するなどの操作がなし得るが、情報を複写することは情報秘匿の観点から望ましくなく禁止されている。

なお、上述の説明ではエンジン始動の場合について説明したが、エンジンを始動せず、車両の電源系統のみ稼動させる場合にも同様に適用可能である。
また、通常車両を操作する方法と連動して、携帯機２に蓄積された情報への操作許可が行われるので、ユーザは情報操作許可のためだけに余分な手間をかけなくても済むので、利便性が向上するという効果も得られる。
また、車両の既存のキーレスエントリシステムを活用して構築可能なため、低コストで実現できる。

上述の説明では、車両内に存在する携帯機２に蓄積された情報への操作が可能になる車載器１と携帯機２の動作について説明したが、次に、車両外に存在する携帯機２に蓄積された情報への操作を不可能にする車載器１と携帯機２の動作について説明する。図４は、ユーザが車外に出て車両のドアを施錠する場合の車載器１と携帯機２の演算処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、ユーザは車両の外からドアの施錠を意図して、車両のドアハンドル等に設置されているスイッチを操作する。
次にステップＳ２０２において、車載器１は携帯機２が車室内に存在するか否かを判断するために、図２のステップＳ１０２と同様に、起動パターンが空間形成送信手段５により送信される。このとき携帯機２が車両外にあると携帯機２は起動パターンを受信しないので、応答信号も発しない。一方、携帯機２が車両内にあると携帯機２は起動パターンを受信し、応答信号も発する。
次にステップＳ２０３において、車載器１は携帯機２からの応答信号を所定の時間経過するまで待ち受ける。

次にステップＳ２０４において、車載器１はその待ち受けの結果に基づき、携帯機２からの応答信号を受信した場合には、ステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８において、車載器１は携帯機２が車室内に存在すると判断して、すなわちユーザがドアを施錠しようとしているにもかかわらず、携帯機２が車室内に置き忘れられていると判断してユーザに警報する。このときの携帯機２側の演算処理は、図２のステップＳ１０８と同様である。
一方、ステップＳ２０４で携帯機２からの応答信号を車載器１が受信しなかった場合には、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５において、車載器１は携帯機２に蓄積された情報への操作の許可を解除するための信号を送信する。
一方、ステップＳ２０９において、携帯機２は解除信号を所定の時間経過するまで待ち受ける。
次にステップＳ２１０で、携帯機２は解除信号を受信したか否か判断し、受信した場合には、ステップＳ２１１へ進み、蓄積された情報への操作を禁止する処理を実行する。その結果、携帯機２は、蓄積された情報への操作が禁止され、休止状態ＳＡへ遷移する。一方、ステップＳ２１０において解除信号を受信しなかった場合には、携帯機２は情報操作許可状態ＳＢのままであり、状態は変化しない。

一方、ステップＳ２０６において、車載器１は車外のドア近傍に携帯機２が存在することを確認する処理を実行し、携帯機２の存在を確認したうえで、ステップＳ２０７において車両のドアを施錠する。
上述の場合以外にも、携帯機２は車両から持ち出される可能性があり得るが、携帯機２の持ち出しに対する警報が実現されており、それと連動することによって、携帯機２に蓄積された情報への操作を禁止することが、上述の例と同様に可能である。

このように、車両の電子キーが係わる操作と連動して、電子キーに蓄積された情報への操作が許可または禁止されるので、ユーザは電子キーに蓄積された情報への操作だけのための余分な操作を実行しなくても済み、利便性が向上する。
また、電子キーを紛失した場合でも、電子キーに蓄積された情報への操作は禁止されているので、情報の秘匿性を確保できる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係わる電子キーシステムは、実施の形態１に係わる電子キーシステムに認証装置１２を車両外に追加したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
上述の実施の形態１に係わる電子キーシステムでは、携帯機２に蓄積された情報に車両内で操作できるが、この実施の形態２に係わる電子キーシステムでは、携帯機２に蓄積された情報に車両外で操作できるようにしている。
図５は、この発明の実施の形態２に係わる電子キーシステムのブロック図である。なお、車載器１はこの実施の形態２における説明には含まれていないので、車載器１の図を省略してある。

この実施の形態２に係わる認証装置１２は、図５に示すように、車両外で携帯機２に蓄積された情報に操作したい場所に設置される。例えば、家庭や会社の特定個所へ設置することにより、その設置個所近傍において、携帯機２に蓄積された情報に操作することができる。
そして、認証装置１２は、無線認証部１３、無線認証部１３と接続される無線通信の電磁波の送受信のためのアンテナ９ａ、空間形成送信手段１４および空間形成送信手段１４と接続されるアンテナ９ｂを備える。この無線認証部１３は無線認証部３と、空間形成送信手段１４は空間形成送信手段５と機能は同様であるので、詳しい説明は省略する。

また、認証装置１２の空間形成送信手段１４から送信される起動パターンを携帯機２が受信できる電磁波の強度の境界１５を図５に示す。すなわち、携帯機２が境界１５の内側に存在するとき、空間形成送信手段１４から放射される起動パターンを携帯機２が受信することができ携帯機２は起動され得るが、境界１５の外側に携帯機２が存在するときには起動パターンを受信することができず携帯機２は起動されない。

次に、この発明の実施の形態２に係わる電子キーシステムの動作について説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係わる携帯機２が認証装置１２の近傍にあることを認識して、携帯機２内に蓄積された情報への操作を許可する場合の電子キーシステムの動作を示すフローチャートである。なお、携帯機２が車両外に持ち出されているので、携帯機２に蓄積された情報への操作は禁止されており、休止状態にある。

まず、ステップＳ３０１において、認証装置１２は間欠的に起動される。
次にステップＳ３０２において、空間形成送信手段１４が起動パターンを送信する。
このとき、ステップＳ１０８において、図５に図示したように携帯機２が境界１５内側に存在すれば、携帯機２の起動手段６が起動パターンを受信し、無線認証部４を起動し動作状態に遷移させるとともに、応答のための信号を送信する。他方、携帯機２が境界１５の外側に存在すれば応答信号を返さない。
次にステップＳ３０３において、認証装置１２は携帯機２からの応答信号を所定の時間の間待ち受ける。
次にステップＳ３０４において、認証装置１２は応答信号を受信したか否かを判断し、応答信号を受信したときステップＳ３０５に進み、応答信号を受信しないときステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３０５において、認証装置１２は携帯機２との間で無線による相互認証を行い、終了する。このとき、認証装置１２の無線認証部１３と携帯機２の無線認証部４との間で無線によりデータ通信を行うことで、認証装置１２の正しい認証対象が携帯機２であり、逆に、携帯機２の正しい認証対象が認証装置１２であることが確認される。
このような相互認証は、例えば、チャレンジ・レスポンス方式のデータ通信と暗号化応答を、従来のような一方向でなく、双方向でお互いにやり取りすることで実現され得るが、実装方法はこれらに限定されるものではない。

次にステップＳ１１０において、携帯機２は認証結果が正しいか否かを判断し、認証結果が正しいとき、ステップＳ１１１で携帯機２に蓄積された情報への操作を許可する処理を実行して、情報操作許可状態ＳＢに遷移する。他方、携帯機２は認証結果が正しくないとき、携帯機２を休止状態に維持する。

なお、認証装置１２にパーソナルコンピュータなどの機器が接続されている場合、ステップＳ３０５の後で、認証結果が正しいか否か判断し、認証結果が正しいとき認証装置１２に接続された機器の使用を許可し、認証結果が正しくないとき、認証装置１２に接続された機器の使用を禁止するようにしても良い。このように接続された機器の使用状態を制御することにより、携帯機２を保持したユーザであれば接続された機器を自動的に使用可能とし、携帯機２を保持していなければ接続された機器を使用できないようにすることもできる。

次に、携帯機２を所持したユーザが認証装置１２の近傍を離れ、図５の境界１５の外側へ移動したとき、携帯機２に蓄積された情報への操作を禁止する場合の動作を図７の流れに沿って説明する。
図７において、携帯機２が情報操作許可状態ＳＢにある状態からの動作を説明する。なお、認証装置１２の動作は、図６のステップＳ３０１〜ステップＳ３０５と同様であるので説明は省略する。
ステップＳ４０１において、携帯機２は所定の周期で間欠的に相互認証処理ルーチンを開始する。
次にステップＳ４０２において、携帯機２は認証装置１２からの起動パターンを所定の時間に亘って待ち受ける。すなわち、図５の境界１５の内側に携帯機２が位置している場合には、起動パターンを受信することができるが、携帯機２が境界１５の外側に位置している場合には、起動パターンを受信することができない。
次にステップＳ４０３において、携帯機２は起動パターンを受信したか否かを判断し、起動パターンを受信したときステップＳ４０４に進み、起動パターンを受信しないときステップＳ４０７に進む。
ステップＳ４０４において、携帯機２は応答信号を認証装置１２へ返す。
ステップＳ４０５において、携帯機２は認証装置１２との間で無線通信による相互認証を実行する。
次に、ステップＳ４０６において、携帯機２は認証装置１２の正しい認証対象が携帯機２であるか否かを判断し、正しい場合には、携帯機２を情報操作許可状態に維持し、正しくない場合には、ステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０７において、携帯機２に蓄積された情報への操作を禁止する処理が実行され、休止状態ＳＡへ遷移する。すなわち、携帯機２が認証装置１２の近傍から離れたと判断され、その結果、携帯機２に蓄積された情報への操作が禁止される。このように認証装置１２の近傍から携帯機２が離れると自動的に携帯機２に蓄積された情報への操作が禁止されるので、ユーザは何ら余分な操作をすることなく、利便性が向上するとともに、情報の秘匿性が守られる。

この実施の形態２に係わる電子キーシステムは、車両外に認証装置１２が備えられ、携帯機２を所持したユーザが認証装置１２に接近すると、自動的に携帯機２に蓄積された情報への操作が許可され、逆に携帯機２を所持してユーザが認証装置１２から離れると自動的に携帯機２に蓄積された情報への操作が禁止されるので、ユーザは携帯機２に蓄積された情報への操作に対する許可または禁止の操作をする必要がない。従って、利便性を損なわずに、確実に携帯機２内の情報を秘匿することが可能となる。

なお、実施の形態１において、車両に元来設置されているスイッチの操作により起動パターンが送信されて携帯機２を起動するようにしたが、実施の形態２にように間欠処理により起動パターンを送信するようにしても良い。
また、逆に、実施の形態２において、認証装置１２にスイッチを設け、スイッチ操作により起動パターンを送信するようにしても良い。

この発明の実施の形態１に係わる電子キーシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１において、携帯機の情報操作が許可される場合の車載器と携帯機の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における起動パターンを携帯機が受信できる範囲を示す図である。 この発明の実施の形態１において、携帯機の情報操作が禁止される場合の車載器と携帯機の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係わる電子キーシステムの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２において、携帯機の情報操作が許可される場合の認証装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２において、携帯機の情報操作が禁止される場合の携帯機の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車載器、２ 携帯機、３、４、１３ 無線認証部、５、１４ 空間形成送信手段、６ 起動手段、７ 情報蓄積手段、８ 表示部、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ アンテナ、１１、１５ 境界、１２ 認証装置。

Claims (6)

1. 車両に設置される車載器および携帯可能な携帯機から構成され、上記車載器と上記携帯機は互いの間で無線通信による相互認証を実行する無線認証部を有し、相互認証の結果が正しい場合に車両の鍵を解錠または施錠する電子キーシステムにおいて、
   上記車載器は、所定の空間内に上記携帯機が受信できる強度の所定のパターンで変調された電磁波を放射する空間形成送信手段を有し、
   上記携帯機は、情報を蓄積する情報蓄積手段および上記所定のパターンに変調された電磁波を受信したとき上記携帯機の無線認証部を動作状態に遷移させる起動手段を有し、
   上記携帯機の無線認証部は、動作状態に遷移した後で、上記車載器の無線認証部との間で無線による相互認証を実行し、認証の結果が正しい場合に上記携帯機の情報蓄積手段に蓄積された情報の操作を許可し、認証の結果が正しくない場合および認証が実行されていない状態では情報の操作を禁止し、
   上記所定の空間は、概略車両形状となるよう調整されたことを特徴とする電子キーシステム。
2. 上記電磁波は、ＬＦ帯であ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。
3. 上記携帯機は表示部を備え、上記携帯機の無線認証部での認証結果が正しい場合に、上記情報蓄積手段により蓄積された情報を上記表示部に表示することを特徴とする請求項１または２に記載の電子キーシステム。
4. 上記空間形成送信手段は、所定のスイッチにより起動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子キーシステム。
5. 上記空間形成送信手段は、間欠的に起動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子キーシステム。
6. 車両の外側に設置されるとともに、上記携帯機との間で無線通信による相互認証を実行する無線認証部および所定の空間内に上記携帯機が受信できる強度の所定のパターンで変調された電磁波を放射する空間形成送信手段を有した認証装置を備えることを特徴とする請求項１乃至５に記載の電子キーシステム。

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