JP4739923B2

JP4739923B2 - 電子キーシステム

Info

Publication number: JP4739923B2
Application number: JP2005330445A
Authority: JP
Inventors: 裕紀三村; 誠也村瀬
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: JP2007137135A

Description

本発明は、車両キーと車両との間の認証を種々の無線通信で行って車両の各種動作を許可又は実行する電子キーシステムに関する。

近年、特許文献１に示すように、車両キーと車両との間で無線通信によって信号のやり取りを行い、例えばドア施解錠やエンジン始動等の車両の各種動作を許可又は実行する電子キーシステムが広く普及している。この種の電子キーシステムの一種として、車両盗難防止を目的としたイモビライザーシステムがある。イモビライザーシステムは、車両キーに内蔵されたトランスポンダからＩＤコードを読み出し、この車両キーのＩＤコードが、予め車両に記憶されているＩＤコードと一致すれば、イモビライザーシステムのイモビロック状態が解除されて、エンジン始動が許可されるシステムである。
特開２００５−８３０１１号公報

一般的に、イモビライザーシステムを搭載した車両のエンジン始動には、車両キー（メカニカルキー）の鍵山がキーシリンダの鍵穴に一致することと、トランスポンダによるイモビライザーシステムのイモビロック解除とが条件となっている。ここで、車両キーが手元になくてもエンジン始動を許可しようとすると、他の通信端末（例えば携帯電話等）にＩＤコードを持たせて、更にこれにメカニカルキーの鍵山構造を持たせる必要がある。しかし、携帯電話にメカニカルキーを持たせるのは現実的に困難であるので、この種のイモビライザーシステムを有する車両において、エンジン始動の許可・不許可は、結局のところ専用の車両キーを携帯しているかどうかによるところとなってしまう。

本発明の目的は、専用キーの所持・不所持にかかわらず、他の通信端末によってドア施解錠やエンジン始動等の各種車両動作の許可・不許可を決定することができ、このような構造を採用したとしても、それ用の通信端末を別途用意する状況が生じ難い電子キーシステムを提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明によれば、車両キーから無線によって発信されたキー固有の第１識別コードを車両側の第１車両アンテナで受信すると、前記車両の各種車両動作を制御する制御ユニットが、キー側の第１識別コードと車両側の第１識別コードとを照合するとともに当該照合が成立すれば前記各種車両動作を許可又は実行し、前記車両キーの鍵山が前記車両側の鍵穴に一致するか否かを確認する照合も実行可能な電子キーシステムにおいて、自身のメモリに用途別の多目的なデータが管理され、前記用途別単位で前記車両又は車両以外の無線通信対象と行う無線通信を、自身１つで実施可能な通信端末と、前記車両に設けられ、前記通信端末が前記無線通信を介して発信した第２識別コードを第２車両アンテナで受信した際、端末側の第２識別コードと車両側の第２識別コードとの間で照合を行い、当該照合が成立するとその旨の通知を前記制御ユニットに出力して、当該制御ユニットによる前記各種車両動作を許可又は実行させる通信機器とを備え、前記制御ユニットは、前記車両キーが発信する前記第１識別コードを前記第１車両アンテナで受信した際、前記キー側の第１識別コードと前記車両側の第１識別コードとを照合し、当該照合が成立し、かつ前記車両キーによる鍵山の照合が成立した際にエンジン始動を許可する始動許可制御回路であり、前記通信機器は、前記車両キーと前記第１識別コードの照合が成立していなくても、車内に位置する前記通信端末と前記第２識別コードの照合が成立し、かつ前記車両キーとは別のキーで鍵山による照合も成立すれば、前記始動許可制御回路によるエンジン始動を可能とすることを要旨とする。

この構成によれば、通常の車両キーにおいては、第１識別コードを発信する機能は専用の車両キーのみに付加された機能であることが多い。よって、手元に専用キーがない場合、キー及び車両間における第１識別コードの照合が行えないことから、例えばドアロックを施解錠したり、エンジン始動を許可したりするという各種車両動作を実行できない状況になる。

そこで、本例においては、固有の第２識別コードを発信する通信端末を用意するとともに、この通信端末との間で無線通信により第２識別コードの照合を行う通信機器を車両に搭載する。また、第１識別コードを発信できないが鍵山は有するメカニカルキーを車両のアタッシュケース等に保管しておく。駐車車両に乗り込む際には、通信端末と通信機器との間で無線通信による第２識別コードの照合を行い、これらコードが一致して照合が成立すれば、ドアロック施解錠やエンジン始動が許可された状態となる。そして、車内に保管してあるメカニカルキーを取り出してキーシリンダに挿し込み、メカニカルキーをエンジンスタート位置まで回せば、エンジンが始動することになる。従って、専用キーが手元になくても、通信端末を所有していれば、駐車中の車両に乗り込んでエンジンを始動するという一連の操作を実行することが可能となる。

また、本発明に用いる通信端末には、複数の無線通信対象との間の無線通信を自身１つで実現可能、つまり１枚で複数のカード機能を満たすことが可能な機能があるため、例えば財布、乗車券、入退室証などとして通信端末を用いるべく、この通信端末をユーザが予め所有している場合が多い。よって、本発明においては、この通信端末に車両用の第２識別コードを登録して車両キーとして使用するため、車両キー代替端末を別途用意する必要も生じ難い。

本発明によれば、前記無線通信の通信方式は、駆動電波を発信する前記第２アンテナに前記通信端末をかざすと、当該駆動電波で前記通信端末が起動して前記通信機器との間で通信が開始され、その通信時においては、前記通信端末及び通信機器間において副搬送波を使用しない対称通信によって通信が行われるとともに、前記通信端末と通信機器との間でデータをやり取りするごとに暗号鍵を変える暗号化通信が用いられ、かつ前記通信端末と通信機器との間で各々異なる乱数を発生させて各々が乱数一致の確認を行う相互認証が採用されていることを要旨とする。

この構成によれば、通信端末及び通信機器間の通信に、対称通信という非常に通信速度の速い方法を用いるので、通信端末及び通信機器間の通信を非常に高速なものとすることが可能となる。また、通信端末及び通信機器間の通信に秘密性の高い暗号化通信を用いるとともに、通信端末及び通信機器の各々で乱数一致確認を行う相互認証を用いるので、通信端末及び通信機器間の通信のセキュリティレベルを極めて高くすることも可能となる。

本発明によれば、前記車両キーは、キー固有の前記第１識別コードを持つ無線タグを内蔵し、通信相手である前記第１車両アンテナからタグ用駆動電波を受けると前記無線タグが起動して前記第１識別コードを発信し、前記制御ユニットは、前記車両キーが発信する前記第１識別コードを前記第１車両アンテナで受信した際、前記キー側の第１識別コードと前記車両側の第１識別コードとを照合し、当該照合が成立した際にエンジン始動を許可する始動許可制御回路であり、前記通信機器は、車内に位置する前記通信端末が発信する第２識別コードを受信した際、前記端末側の第２識別コードが前記車両側の第２識別コードに一致して前記照合が成立すれば、前記照合制御回路からの指令を基にドアロックの施解錠を行うドアロック制御回路にその旨の通知を出力し、当該ドアロック制御回路による前記ドアロックの施解錠を許可又は実行させることを要旨とする。

この構成によれば、専用キーを所有していなくても、通信端末によってエンジン始動が許可されることから、通信端末を所有していればエンジンを始動することが可能となる。
本発明によれば、前記車両キーは、ドアロックの施解錠を行う操作が前記車両キーに加えられた際、その旨に応じた信号として前記第１識別コードを発信し、前記制御ユニットは、前記車両キーが発信する前記第１識別コードを前記第１車両アンテナで受信した際、前記キー側の第１識別コードと前記車両側の第１識別コードとを照合し、当該照合が成立した際にドアロックの施解錠を許可又は実行する照合制御回路であり、前記通信機器は、車外に位置する前記通信端末が発信する第２識別コードを受信した際、前記端末側の第２識別コードが前記車両側の第２識別コードに一致して前記照合が成立すれば、前記照合制御回路からの指令を基にドアロックの施解錠を行うドアロック制御回路にその旨の通知を出力し、当該ドアロック制御回路による前記ドアロックの施解錠を許可又は実行させることを要旨とする。

この構成によれば、専用キーを所有していなくても、通信端末によってドアロックの施解錠が許可又は実行されることになり、通信端末を所有していれば車両の乗り降りが可能となる。

本発明によれば、前記通信端末及び通信機器から成る通信ユニットは、必要に応じて前記車両に取り付け可能な後付け用品であることを要旨とする。
この構成によれば、通信端末及び通信機器から成る通信ユニットが車両に後付け可能であるので、通信端末と通信機器との間で識別コードの照合が成立すれば専用キーを用いなくとも車両の各種動作が許可又は実行される機能を、必要に応じて車両に適宜設けることが可能となる。

本発明によれば、前記通信機器は、前記駆動電波の発信を前記第２車両アンテナに開始させるシステム起動用の操作手段を備えていることを要旨とする。
この構成によれば、システム起動用の操作手段が操作されると、その時点から通信機器が駆動電波の発信を開始する。よって、操作手段が操作される前までは通信機器が待機状態となることから、それ以前においては通信機器に電力が必要とならないため、車両に搭載されたバッテリの電力の節約を図ることが可能となる。

本発明によれば、前記通信端末は、前記第２識別コードを管理する外部サーバ又は外部機器から当該第２識別コードを取り込み、その第２識別コードを当該前記通信端末に登録する登録手段を備えていることを要旨とする。

この構成によれば、通信端末に識別コードが登録可能であることから、通信端末に新たな識別コードを上書きすることも可能である。よって、識別コードの書換え作業を行うことで、１つの通信端末で異なる複数の車両の各種車両動作を許可又は実行することが可能となり、システムの汎用性が向上する。

本発明によれば、前記鍵山の照合で使用するキーは、予め車内に保管されているものであることを要旨とする。

本発明によれば、専用キーの所持・不所持にかかわらず、他の通信端末によってドア施解錠やエンジン始動等の各種車両動作の許可・不許可を決定することができ、このような構造を採用したとしても、それ用の通信端末を別途用意する状況を生じ難くすることができる。

以下、本発明を具体化した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には、車両盗難防止を目的としてイモビライザーシステム１ａが搭載されている。このイモビライザーシステム１ａは、車両キーであるワイヤレスキー（専用キー：メインキー及びサブキーを含む）２に内蔵されたトランスポンダ２ａが、車両１から発信される電磁波によって起動し、起動後にトランスポンダ２ａが発信するトランスポンダＩＤコードが、車両に登録されたトランスポンダＩＤコードが一致したことを条件として、エンジン始動が許可されるシステムである。なお、ワイヤレスキー２が車両キーに相当する。

車両１には、ワイヤレスキー２との間で無線通信によりＩＤ照合を行うセキュリティＥＣＵ(Electronic Control Unit：以下同様)３と、車両１のドアロックの施解錠を制御するドアＥＣＵ４とが搭載されている。これらＥＣＵ３，４は、車内のバス５を介して接続されている。セキュリティＥＣＵ３には、ワイヤレスキー２との間で無線通信が可能なドアコントロールレシーバ６が接続されている。なお、セキュリティＥＣＵ３が制御ユニット（照合制御回路）に相当し、ドアＥＣＵ４がドアロック制御回路に相当する。また、ドアコントロールレシーバ６が第１車両アンテナを構成する。

ワイヤレスキー２のドアロック解除ボタン９が押されると、ワイヤレスキー２は、キー固有の車両キーＩＤコード（第１識別コード）を乗せたドアロック解除要求信号Ｓ_ａを車両１に送信する。セキュリティＥＣＵ３は、ドアコントロールレシーバ６を介してドアロック解除要求信号Ｓ_ａを入力すると、その信号に含まれる車両キーＩＤコードが、車両側に登録された車両キーＩＤコードと一致するか否か判定し、車両キーＩＤコードが正しければドアＥＣＵ４に照合成立信号を出力する。ドアＥＣＵ４は、ドアロック状態において照合成立信号を入力すると、ドアロックモータ７を駆動してドアロックを解除状態にする。なお、ドアロックを施錠状態にする際も同様の処理が行われる。

セキュリティＥＣＵ３には、車両盗難防止機能を満たすイモビライザーＥＣＵ８が接続されている。ワイヤレスキー２には、チップ固有のトランスポンダＩＤコード（第１識別コード）を持つトランスポンダ２ａが内蔵されている。イモビライザーＥＣＵ８には、エンジン１０の点火制御や燃料噴射制御を行うエンジンＥＣＵ１１が搭載されている。なおイモビライザーＥＣＵ８が制御ユニット（始動許可制御回路）に相当し、トランスポンダ２ａが無線タグに相当する。

イモビライザーＥＣＵ８には、増幅器１２を介してイモビライザーＥＣＵ８用の送受信アンテナ１３が接続されている。送受信アンテナ１３は、キーシリンダ１４に対して周方向に巻装されることでコイル状に形成されるとともに、微小エリアの範囲内に駆動電波（電磁波）Ｓ_b1を断続的に送信している。イモビライザーＥＣＵ８は、この送受信アンテナ１３を介して、トランスポンダ２ａと無線通信が可能である。なお、送受信アンテナ１３が第１車両アンテナを構成し、駆動電波Ｓ_b1がタグ用駆動電波に相当する。

ワイヤレスキー２がキーシリンダ１４に挿し込まれる際、ワイヤレスキー２内のトランスポンダ２ａが送受信アンテナ１３から駆動電波Ｓ_b1を受信して駆動を開始し、自身のトランスポンダＩＤコードを乗せたトランスポンダ信号Ｓ_b2を送信する。イモビライザーＥＣＵ８は、送受信アンテナ１３を介してこのトランスポンダ信号Ｓ_b2を受信し、トランスポンダ信号Ｓ_b2のトランスポンダＩＤコードと、自身のトランスポンダＩＤコードとを比較する。イモビライザーＥＣＵ８は、これらＩＤコードが一致すれば、正規の運転者が車両１に乗り込んだと判断してイモビアンロック状態となり、エンジン始動を許可すべくエンジンＥＣＵ１１にエンジン始動許可信号を出力する。

キーシリンダ１４に挿し込まれたワイヤレスキー２がオフ位置からスタータ位置まで回されて、エンジンスイッチ１４ａのスタータスイッチがオンすると、エンジンスタート用のスタータモータ１５が駆動する。このとき、エンジンＥＣＵ１１は、イモビライザーＥＣＵ８からエンジン始動許可信号を入力していれば、エンジン１０のプラグ点火及び燃料噴射を行い、エンジン１０の始動を開始する。

車両１には、FeliCa（登録商標）と呼ばれる非接触ＩＣカード通信技術を用いた非接触ＩＣカード通信システム（以下、単に通信システムと記す）１６が搭載されている。この通信システム１６は、ＩＣカードを財布や乗車券として使用して決算を済ませたり、ＩＣカードを社員証や学生証として使用して入退室管理を行ったりすることが可能なシステムである。通信システム１６は、主な特徴としては偽造・変造し難い高い安全性、データ送受信が高速処理、ＩＣカード自体を何度も再利用可能、１枚のＩＣカードで複数の用途が可能などの種々の利点がある。通信システム１６は、車両１の後付け用品であり、ユーザの用途に応じて車両１に別途増設される。

通信システム１６は、車両１に取り付けられたリーダライタ１７と、携帯電話１８に内蔵された通信回路（ＩＣカード）１９とを備えている。リーダライタ１７と通信回路１９とは、ISO/IEC 18092の規格に準拠した通信方式の無線通信が可能である。この規格の無線通信方式は、リーダライタ１７から通信回路１９への通信と、通信回路１９からリーダライタ１７への通信とで同じ符号化／変調化方式を採用した対称通信が採用されている。また、この規格の無線通信方式は、搬送波が13.56MHz、通信速度が212kbps、副搬送波が「なし」、符号化方式がManchester方式、衝突検出／回避がタイムスロット方式の通信である。なお、リーダライタ１７が通信端末に相当し、通信回路１９が通信端末に相当する。

リーダライタ１７は、同リーダライタ１７を制御する通信コントローラ（コントロールボード）２０と、通信コントローラ２０に接続された車外アンテナ２１及び車内アンテナ２２とを備えている。通信コントローラ２０は、ドアＥＣＵ４及びイモビライザーＥＣＵ８に各々別々の通信線（配線）を介して接続されるとともに、例えば運転席の下方に配置されている。通信コントローラ２０は、携帯電話１８が車外にある際には、車外アンテナ２１を介して携帯電話１８の通信回路１９と相互通信を行い、携帯電話１８が車外にある際には、車内アンテナ２２を介して携帯電話１８の通信回路１９と相互通信を行う。

車外アンテナ２１は、例えばドア外側のドアハンドルノブに設置され、微小エリア（例えば5〜10cm程度）の範囲内で通信を行う特性を持つアンテナである。また、車内アンテナ２２は、例えば運転席のステアリングホイールの近傍に設置され、車外アンテナ２１と同じく、微小エリアの範囲内で通信を行う特性を持つアンテナである。

通信コントローラ２０には、通信システム１６を起動させる例えば押下式の起動ボタン２３が接続されている。この起動ボタン２３は、例えばドアハンドルノブ等に配設され、押下操作された際にオン信号を通信コントローラ２０に出力する。通信コントローラ２０は、起動ボタン２３からオン信号を入力すると通信システム１６を起動させる。なお、車外アンテナ２１及び車内アンテナ２２が第２車両アンテナに相当し、起動ボタン２３が操作手段に相当する。

携帯電話１８には、携帯電話１８を統括制御するＣＰＵ２４と、携帯電話１８用の各種プログラム及びアプリケーションを記憶したＲＯＭ２５と、ＣＰＵ２４がプログラムやアプリケーションを実行する際の作業領域となるＲＡＭ２６とが内蔵されている。また、携帯電話１８には、携帯電話１８を作動させる際に操作する各種ボタン群２７と、操作者の音声を集音するマイク２８と、通話者の音声を出力するスピーカ２９と、各種作動に応じた画像や文字を表示する画面３０とが配設されている。

通信回路１９は、インターフェース３１を介してＣＰＵ２４に接続されている。通信回路１９のＩＣ基板３２には、通信回路１９を制御する制御ＩＣ３３と、データ書き換え可能なメモリ３４と、各種信号を送受信可能なアンテナ３５とが配設されている。メモリ３４は、例えばEEPROM等が用いられ、プリント配線によって制御ＩＣ３３に接続されている。また、アンテナ３５は、基板３２の周縁に沿って四角環状に巻回された形状をなすとともに、電気的に制御ＩＣ３３に接続されている。なお、制御ＩＣ３３が登録手段に相当する。

通信コントローラ２０は、起動ボタン２３が押されて通信システム１６を起動開始した際、通信回路１９と通信を行う前段階において、車外アンテナ２１及び車内アンテナ２２から、微小エリアの範囲内に駆動電波（電磁波）Ｓ_c1を断続的に発信させる。この駆動電波Ｓ_c1の発信エリアは5〜10cm程度と微小であるため、携帯電話１８（即ち、通信回路１９）を車外アンテナ２１又は車内アンテナ２２にかざすと、アンテナ３５がこの駆動電波Ｓ_c1を受信した状態となる。このとき、この駆動電波Ｓ_c1によって通信回路１９内に電力が発生し、この電力を基に通信回路１９が起動する。

通信回路１９の起動開始後、リーダライタ１７と通信回路１９とは、ISO/IEC 18092の規格に準拠した通信方式に沿って相互に通信を行う。リーダライタ１７と通信回路１９との間の通信には、送信データを暗号化するとともに、そのデータに乱数を発生させて、リーダライタ１７及び通信回路１９間で相互認証を行う通信手法が採用されている。この通信時において制御ＩＣ３３は、リーダライタ１７からの指令に基づき、メモリ３４のデータ読み取りや、メモリ３４へのデータ書き込み等の各処理を行うことが可能である。

この通信システム１６においては、通信回路１９のメモリ３４と、通信コントローラ２０のメモリ３６との各々に、通信回路１９が持つ固有の携帯キーＩＤコード（第２識別コード）が記憶されている。この携帯キーＩＤコードは、暗号化された状態で各メモリ３４，３６に各々登録されている。リーダライタ１７と携帯電話１８とが無線通信を行う際、通信回路１９の携帯キーＩＤコードが、リーダライタ１７の通信コントローラ２０に登録された携帯キーＩＤコードと一致すれば、携帯電話１８で車両１の各種動作を許可又は実行することが可能である。

例えば、車両１の駐車状態（エンジン停止及びドアロック施錠状態）の際に、携帯電話１８を車外アンテナ２１にかざすと、リーダライタ１７と通信回路１９との間で無線通信が行われる。このとき、車外アンテナ２１が発信する駆動電波Ｓ_c1で通信回路１９が起動を開始し、自身の携帯キーＩＤコードを乗せたＩＤコード信号Ｓ_c2を通信回路１９が返信する。通信コントローラ２０は、車外アンテナ２１でそのＩＤコード信号Ｓ_c2を受信し、通信回路１９の携帯キーＩＤコードを取得する。通信コントローラ２０は、通信回路１９から取得した携帯キーＩＤコードと、自身の携帯キーＩＤコードとを比較し、これらコードが一致（ＩＤ照合が成立）すれば、照合成立信号Ｓ_r1をドアＥＣＵ４に出力する。ドアＥＣＵ４は、ドアロック状態で通信コントローラ２０から照合成立信号Ｓ_r1を入力すると、ドアロックを解除する。

一方、車両１がエンジン停止中でドアロックが解除状態の際に、携帯電話１８を車外アンテナ２１にかざすと、リーダライタ１７と通信回路１９との間で無線通信が行われ、ドアロック時の場合と同様に、通信コントローラ２０が通信回路１９から携帯キーＩＤコードを取得する。通信コントローラ２０は、自身の携帯キーＩＤコードと通信回路１９の携帯キーＩＤコードとを照合し、これらコードが一致すれば、照合成立信号Ｓ_r1をドアＥＣＵ４に出力する。ドアＥＣＵ４は、ドアアンロック状態で通信コントローラ２０から照合成立信号Ｓ_r1を入力すると、ドアロックを施錠する。

また、エンジン停止状態の際に運転者が車内に乗り込み、携帯電話１８を車内アンテナ２２にかざすと、リーダライタ１７と通信回路１９との間で無線通信が行われ、ドア施解錠の場合と同様に、通信コントローラ２０が通信回路１９から携帯キーＩＤコードを取得する。通信コントローラ２０は、車内アンテナ２２を介して通信回路１９から取得した携帯キーＩＤコードと、自身の携帯キーＩＤコードとを比較し、これらコードが一致すれば、照合成立信号Ｓ_r2をイモビライザーＥＣＵ８に出力する。イモビライザーＥＣＵ８は、通信コントローラ２０から照合成立信号Ｓ_r2を入力すると、エンジン始動を許可するイモビアンロック状態となり、エンジン始動許可信号をエンジンＥＣＵ１１に出力する。

ここで、ワイヤレスキー２等の専用キーが手元にない状態でエンジン１１を始動したい場合がある。しかし、専用キーが手元にないと、それ以外のキーにはキー内にトランスポンダ２ａが内蔵されていないため、トランスポンダ２ａを用いた照合が行えず、イモビライザーＥＣＵ８のイモビロックを解除できないことから、結果としてエンジン始動については実行できない状態となる。

しかし、携帯キーＩＤコードを登録した携帯電話１８を車内アンテナ２２にかざし、携帯電話１８とリーダライタ１７との間でＩＤ照合が成立すれば、イモビライザーＥＣＵ８のイモビロックが解除される。そして、車内のアタッシュケース等に保管しておいたメカニカルキー３７を取り出し、それをキーシリンダ１４に挿し込んでスタータ位置まで回せば、エンジン１１が始動することになる。なお、このメカニカルキーは、キーシリンダ１４内の鍵穴に対応した鍵山は有するものの、トランスポンダ２ａを内蔵していないキーである。

運転者がエンジン１０を停止して降車し、携帯電話１８を車外アンテナ２１にかざして解除状態のドアロックを施錠すると、ドアＥＣＵ４は、ドアロック完了信号Ｓ_r3を通信コントローラ２０に出力する。通信コントローラ２０は、ドアＥＣＵ４からドアロック完了信号Ｓ_r3を入力すると、起動ボタン２３が再操作されるまで、通信システム１６の起動を停止する。

なお、通信回路１９のメモリ３４には、用途別に複数のフォルダと、そのフォルダ内に複数のファイルとを持つ事が可能である。このため、携帯電話１８は、メモリ３４に複合ＩＤキーK_id（即ち、車両キーＩＤ）の他に種々のデータが書き込まれることによって、携帯電話１つで複数のカード機能を満たすマルチアプリケーション機能を有している。従って、この通信回路１９を内蔵した携帯電話１８は、車両キーの代用だけでなく、例えば電車の乗車券（定期券）、プリペイドカード（財布）、ポイントカード、会員証、社員証、学生証、クレジットカード、マイレージカードなどの様々のカードとして使用することが可能である。

携帯電話１８（即ち、通信回路１９のメモリ３４）に携帯キーＩＤコードを登録する方法としては、携帯電話１８を専用の管理サーバ３８にネットワーク接続して管理サーバ３８から取得する方法と、携帯キーＩＤコードを携帯電話１８に書き込み可能な専用の書込装置３９に携帯電話１８をセットして、この書込装置３９から取得する方法とがある。

まず、管理サーバ３８から携帯キーＩＤコードを取得する場合、携帯電話１８のボタン群２７を操作して携帯電話１８を自身のアンテナ４０を介し、管理サーバ３８にネットワーク接続する。このとき、携帯電話１８の画面３０には、図２に示すＩＤコード取得画面４１が表示される。このＩＤコード取得画面４１には、通信システム１６への加入時にシステム管理者から付与される管理番号を入力するための管理番号入力欄４１ａと、車両所有者が自身で設定する暗証番号を入力するための暗証番号入力欄４１ｂとがある。使用者は、このＩＤコード取得画面４１に必要事項を入力した後、この個人情報データを管理サーバ３８に返信する。

管理サーバ３８のデータベースには、通信システム１６に加入した加入者の管理番号及び暗証番号が登録されている。よって、管理サーバ３８は、携帯電話１８から入力した管理番号及び暗証番号に基づきデータベースを参照することで、管理サーバ３８に接続してきた使用者を認識し、この使用者の所有車両の携帯キーＩＤコードをデータベースから読み出す。そして、管理サーバ３８は、この携帯キーＩＤコードを乗せたＩＤコードデータを、使用者の携帯電話１８に返信する。

携帯電話１８がアンテナ４０を介してＩＤコードデータを受信すると、携帯電話１８のＣＰＵ２４がこのＩＤコードデータを、インターフェース３１を介して通信回路１９に出力する。通信回路１９がこのＩＤコードデータを受け取ると、通信回路１９の制御ＩＣ３３が、このＩＤコードを自身のメモリ３４に書き込む。これにより、管理サーバ３８から送信された車両の携帯キーＩＤコードが携帯電話１８に登録された状態となり、携帯電話１８を車両キーとして使用することが可能となる。

一方、管理サーバ３８が携帯電話１８から個人情報データを受信した際、このデータを入力した操作者がデータベース内に存在していないと判断すると、入力されたデータが間違っていると管理サーバ３８が認識して、管理サーバ３８はデータ再入力を促す旨の通知を携帯電話１８に返信する。携帯電話１８のＣＰＵ２４は、データ再入力を促す旨の通知を受信すると、画面３０にその旨を表示して操作者に個人情報データを再入力させる。

また、専用の書込装置３９からＩＤコードを取得する場合、書込装置３９から延びる接続ケーブル３９ａの一端を携帯電話１８の接続ポート４２に挿し込んで、携帯電話１８を書込装置３９に接続する。そして、書込装置３９の入力ボタンを操作して、書込装置３９の画面に、図３に示すＩＤコード入力画面４３を表示させる。このＩＤコード入力画面４３には、通信回路１９の製造番号を入力するための製造番号入力欄４３ａと、携帯キーＩＤコードを入力するためのＩＤコード入力欄４３ｂとがある。使用者は、このＩＤコード入力画面４３に必要事項を入力した後、このＩＤ情報データを書込装置３９から携帯電話１８に出力する。

携帯電話１８が書込装置３９からＩＤ情報データを入力すると、携帯電話１８のＣＰＵ２４がこのＩＤ情報データを、インターフェース３１を介して通信回路１９に出力する。ここで、通信回路１９のメモリ３４には、自身の製造番号が登録されていることから、通信回路１９の制御ＩＣ３３は、入力したＩＤ情報データ内の製造番号と、自身に登録された製造番号とを比較する。制御ＩＣ３３は、これら製造番号が一致すれば、正規の登録操作によって携帯キーＩＤコードの入力操作が行われたと判断して、入力した携帯キーＩＤコードをメモリ３４に書き込む。これにより、書込装置３９から出力された車両の携帯キーＩＤコードが携帯電話１８に登録された状態となり、携帯電話１８を車両キーとして使用することが可能となる。

一方、書込装置３９から入力したＩＤ情報データの製造番号が異なっている場合、通信回路１９の制御ＩＣ３３は、入力データが誤データである旨の通知をＣＰＵ２４に出力する。ＣＰＵ２４は、入力データが誤データである旨の通知を入力すると、その旨の通知を書込装置３９に出力する。書込装置３９は、入力データが誤データである旨の通知を携帯電話１８から入力すると、自身の画面にその旨を表示して操作者にＩＤ情報データを再入力させる。なお、この誤データの通知は携帯電話１８で行ってもよい。なお、管理サーバ３８が外部サーバに相当し、書込装置３９が外部機器に相当する。

携帯電話１８への携帯キーＩＤコードの登録が完了すると、続いてリーダライタ１７に携帯キーＩＤコードを登録する作業に移る。この作業として、例えば起動ボタン２３を長押しするなどして、リーダライタ１７を携帯キーＩＤ入力モードにする。この状態で、携帯電話１８を車外アンテナ２１（車内アンテナ２２）にかざすと、リーダライタ１７と通信回路１９との間で通信が行われ、リーダライタ１７が通信回路１９から携帯キーＩＤコードを受信する。リーダライタ１７は、通信回路１９から受信した携帯キーＩＤコードを自身のメモリ３６に書き込み、携帯キーＩＤコードの登録作業を完了する。

次に、携帯電話１８で各種車両動作を許可又は実行する際に、リーダライタ１７と携帯電話１８との間で行われる通信態様を図４に従って説明する。
起動ボタン２３が操作されて通信システム１６が起動すると、リーダライタ１７の通信コントローラ２０は、車外アンテナ２１（車内アンテナ２２）から、駆動電波Ｓ_c1をポーリング（呼びかけ）として外部に発信する。携帯電話１８を車外アンテナ２１（車内アンテナ２２）にかざし、携帯電話１８の通信回路１９がアンテナ３５を介して駆動電波Ｓ_c1を受信すると、通信回路１９が駆動電波Ｓ_c1により起動する。

起動を開始した通信回路１９は、自身の製造番号等の情報を含む応答信号Ｓ_c3をアンテナ３５からリーダライタ１７に返信する。通信コントローラ２０は、応答信号Ｓ_c3内の製造番号を参照して、現在通信している通信回路１９が通信可能な型番のものか判定し、通信可能であれば相互認証の処理に移行する。

続いて、通信回路１９と通信コントローラ２０との間で相互認証を行うが、この相互認証には、DES(Data Encryption Standard)と呼ばれる秘密鍵暗号化アルゴリズムを三重に適用したトリプルDESというセキュリティ性の高い暗号化通信が採用されている。トリプルD ESは、例えば特定の文章を鍵（暗号表）Ｋａで暗号化し、その結果を鍵（暗号表）Ｋｂで復号し、更にその結果を鍵（暗号表）Ｋｃ(鍵Ｋａで行う場合もある)で暗号化する処理である。

この相互認証として、まず通信コントローラ２０は、乱数Rrを生成するとともに、その乱数Rrを送信データに含ませて暗号化し、その暗号化データを通信回路１９に送信する。通信回路１９は、通信コントローラ２０から受信した暗号化データを復号して乱数Rrを取り出すとともに、その乱数Rrを含んだ暗号化データを生成して、その暗号化データを通信コントローラ２０に返信する。通信コントローラ２０は、通信回路１９から受信した暗号化データを復号して乱数Rrを取り出し、自身が生成した乱数Rrと一致するか否かを判定する。

一方、通信回路１９も、乱数Rcを生成するとともに、その乱数Rcを送信データに含ませて暗号化し、その暗号化データを通信コントローラ２０に送信する。通信コントローラ２０は、通信回路１９から受信した暗号化データを復号して乱数Rcを取り出すとともに、その乱数Rcを含んだ暗号化データを生成して、その暗号化データを通信回路１９に返信する。通信回路１９は、通信コントローラ２０から受信した暗号化データを復号して乱数Rcを取り出し、自身が生成した乱数Rcと一致するか否かを判定する。通信コントローラ２０は、リーダライタ１７と通信回路１９との両方で乱数一致を認識すると、相互認証が成立したと判定する。

相互認証が成立すると、通信コントローラ２０は、通信回路１９にＩＤコード発信を要求すべくＩＤコード要求信号Ｓ_c4を通信回路１９に送信する。通信回路１９は、通信コントローラ２０からＩＤコード要求信号Ｓ_c4を受信すると、自身の携帯キーＩＤコードを乗せたＩＤコード信号Ｓ_c2を発信する。なお、ＩＤコード要求信号Ｓ_c4とＩＤコード信号Ｓ_c2とをやり取りする通信については、DESを一重だけ適用するシングルDESが採用されている。

通信コントローラ２０は、通信回路１９からＩＤコード信号Ｓ_c2を受信すると、そのＩＤコード信号Ｓ_c2に含まれる携帯キーＩＤコードと、自身に登録された携帯キーＩＤコードとを照合する。通信コントローラ２０は、このＩＤ照合が成立すれば、照合成立信号Ｓ_r1(Ｓ_r2)をドアＥＣＵ４やイモビライザーＥＣＵ８に出力する。これにより、例えばドアロックについては施錠又は解錠が実施され、エンジン１０についてはイモビライザーＥＣＵ８によるイモビロックが解除された状態となり、キーシリンダ１４に挿し込まれたメカニカルキー３７をオン位置まで回せばエンジン１０が始動する。

従って、専用キーを用いずにエンジン１０を始動する一例としては、例えば車両１のキーシリンダ１４にＩＤ照合機能のないメカニカルキー３７を挿したままにしておく。このようにメカニカルキー３７をキーシリンダ１４に挿したままにしておいても、メカニカルキー３７にはトランスポンダ２ａが内蔵されていないため、このメカニカルキー３７ではイモビライザーＥＣＵ８によるイモビロックを解除することができず、エンジン１０が始動できないので、車両盗難等のセキュリティ性の点に関しては何ら問題ない。

そして、メカニカルキー３７を挿したままの駐車車両に乗り込む際には、まず携帯電話１８を車外アンテナ２１にかざすことによりドアロックを解除して車両１に乗り込み、続いて携帯電話１８を車内アンテナ２２にかざしてイモビロックを解除する。イモビロックが解除されればエンジン始動が許可されるため、メカニカルキー３７をオン位置まで回せばエンジンスイッチ１４ａのスタータスイッチがオンし、エンジン１０が始動を開始する。よって、トランスポンダ２ａを内蔵していないメカニカルキー３７であっても、エンジン１０の始動を開始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）駐車状態の車両１に乗り込むに際して、手元に専用キーがなくても、携帯電話１８を所有していれば、携帯電話１８を車外アンテナ２１にかざしてドアロックが解除され、車両１に乗り込んだ後、車内アンテナ２２に携帯電話１８をかざしてイモビロックが解除される。よって、携帯電話１８を所有していれば、キーシリンダ１４に挿したメカニカルキー３７をオン位置に回すことにより、エンジン１０を始動することができる。また、本例においては、FeliCa(登録商標)機能を有する携帯電話１８には、１台で複数のカード機能を
満たす特徴があるため、この携帯電話１８に内蔵された通信回路１９に携帯キーＩＤコードを登録するだけで、携帯電話１８を車両キーとしても使用可能となる。よって、車両キー代替用の通信端末を別途用意する必要がないことも利点の一つである。

（２）本例の電子キーシステムを採用すれば、例えば携帯電話１８にメカニカルキー用の鍵山等を設ける必要がないので、実施に際して現実性が高い。
（３）メカニカルキー３７を車内に保管、或いはキーシリンダ１４に挿したままとしておくと、車内に不正侵入した盗難者にメカニカルキー３７を盗まれることも考えられるが、メカニカルキー３７単体ではエンジン１１を始動できないので、車両盗難に対するセキュリティ性については問題ない。

（４）本例のように携帯電話１８でドアロックの施解錠やイモビロックの解除を許可するようにしても、この携帯電話１８とリーダライタ１７との間の無線通信には、高速無線通信が可能で高セキュリティであるFeliCa(登録商標)を使用しているので、高速の通信処理及び
高いセキュリティ性も確保することができる。

（５）リーダライタ１７と携帯電話１８との間の無線通信には、不要放射が小さい特性のある対称通信方式が使用され、しかも他方式に比べてトランザクション回数が少ないタイムスロット方式によって搬送波の衝突検出／回避を行うので、通信速度の高速化に非常に効果が高い。

（６）リーダライタ１７と携帯電話１８との間の無線通信には、搬送波の暗号化が用いられ、更にこの搬送波のデータを、リーダライタ１７と携帯電話１８との各々で認証（相互認証）するとともに、その相互認証ごとに暗号鍵を変える仕組み（本例はトリプルDES）を用いているので、高いセキュリティ性の確保に非常に効果がある。

（７）本例の通信システム１６は車両１に後付け可能であるので、リーダライタ１７と携帯電話１８との間で識別コードの照合が成立すれば専用キーを用いなくとも車両１の各種動作が許可又は実行される機能を、必要に応じて車両１に適宜設けることができる。また、車両１に通信システム１６を増設しても、イモビライザーシステムについては大幅な設計変更を殆ど必要としないことから、トランスポンダ２ａを用いたＩＤ照合も今まで通り実施することができる。

（８）リーダライタ１７を起動する際に操作する起動ボタン２３を配設したので、起動ボタン２３が操作された時点から、リーダライタ１７は駆動電波Ｓ_c1を発信する。従って、起動ボタン２３が操作される前まではリーダライタ１７が待機状態をとることから、それ以前においてはリーダライタ１７に電力を要しないため、車両１に搭載されたバッテリの節約を図ることができる。

（９）通信回路１９には、管理サーバ３８や専用の書込装置３９を用いて、携帯キーＩＤコードを書き込むことが可能であるため、例えば通信回路１９に新たなＩＤコードを適宜上書きすることもできる。よって、運転車両が変わる際には、その車両用の携帯キーＩＤコードを通信回路１９に新たに書き込めば、携帯電話１８でその車両が運転可能となることから、１つの携帯電話１８で複数の異なる車両１を運転することができる。また、車両１を買い換えたとしても、ＩＤコードを登録し直せば、今までの携帯電話１８で新規車両のドアロック施解錠やイモビロック解除も実施することができる。

なお、本実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・携帯電話１８でドアロックを施解錠する際、リーダライタ１７と携帯電話１８との間でＩＤ照合が成立すると、自動でドアロックが施解錠されることに限定されない。例えば、ドアロック状態において、リーダライタ１７と携帯電話１８との間でＩＤ照合が成立した後、ドアハンドルノブに埋設したタッチセンサでドアハンドルノブへのタッチ操作を検出したことを条件にドアロックが解除されてもよい。また、ドアアンロック状態において、リーダライタ１７と携帯電話１８との間でＩＤ照合が成立した後、ドアハンドルノブに配設したドアロックスイッチが押されたことを条件にドアロックが施錠されてもよい。

・リーダライタ１７と携帯電話１８との間で無線通信を行う際、必ずしも車外アンテナ２１及び車内アンテナ２２から駆動電波Ｓ_c1を同時に発信する構成に限定されない。例えば、車両駐車時においては、まず車外アンテナ２１から駆動電波Ｓ_c1を発信させ、ドアカーテシスイッチ等でドアの開閉操作を検出して運転者が車内に乗り込んだ後、車外アンテナ２１に代えて車内アンテナ２２から駆動電波Ｓ_c1を発信させる手順を経るようにしてもよい。

・リーダライタ１７と携帯電話１８との間のＩＤ照合は、必ずしもリーダライタ１７が行うことに限定されない。例えば、リーダライタ１７が携帯電話１８からＩＤコード信号Ｓ_c2を受信した際、受信したＩＤコード信号Ｓ_c2の携帯キーＩＤコードをイモビライザーＥＣＵ８に橋渡し、イモビライザーＥＣＵ８でＩＤ照合を行ってもよい。

・携帯電話１８と車外アンテナ２１との間でＩＤ照合（即ち、車外照合）が成立した際、ドアロックの施解錠が許可されることに限定されず、ドアロックの施解錠許可に加えて、エンジン始動を許可してもよい。

・リーダライタ１７への携帯キーＩＤコードの登録作業は、携帯電話１８の場合と同様に、管理サーバ３８や書込装置３９を用いて登録する方法を採用してもよい。
・リーダライタ１７と通信回路１９との間の無線通信の通信方式は、FeliCa(登録商標)で規格された通信方式に限らず、その通信方式は特に限定されない。

・リーダライタ１７を起動させる起動ボタン２３は、必ずしも必要ではない。即ち、起動ボタン２３を省略して、車外アンテナ２１及び車内アンテナ２２から駆動電波Ｓ_c1を常時発信させる構成としてもよい。

・車両キーの代用として用いる端末は、必ずしも携帯電話１８に限らず、通信回路１９が内蔵されているものであれば、例えばPDA(personal digital assistant)等の他の通信端末を採用してもよい。

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。
（１）請求項１〜８のいずれかにおいて、前記通信端末は携帯電話に内蔵されている。この場合、例えばドアロックの施解錠やエンジン始動許可等の各種車両動作を、携帯電話によって行うことができる。

一実施形態における電子キーシステムの構成を示すブロック図。携帯キーＩＤコードを携帯電話に登録する際のＩＤコード取得画面図。携帯キーＩＤコードを携帯電話に登録する際のＩＤコード入力画面図。リーダライタ及び携帯電話間で行われる無線通信のトランザクションチャート。

符号の説明

１…車両、２…車両キーとしてのワイヤレスキー、２ａ…無線タグとしてのトランスポンダ、３…制御ユニット（照合制御回路）を構成するセキュリティＥＣＵ、４…ドアロック制御回路としてのドアＥＣＵ、６…第１車両アンテナを構成するドアコントロールレシーバ、８…制御ユニット（始動許可制御回路）を構成するイモビライザーＥＣＵ、１０…エンジン、１３…第１車両アンテナを構成する送受信アンテナ、１７…通信機器としてのリーダライタ、１９…通信端末としての通信回路、２１…第２車両アンテナを構成する車外アンテナ、２２…第２車両アンテナを構成する車内アンテナ、２３…操作手段としての起動ボタン、３３…登録手段としての制御ＩＣ、３４…メモリ、３８…外部サーバとしての管理サーバ、３９…外部機器としての書込装置、Ｓ_b1…タグ用駆動電波、Ｓ_c1…駆動電波、Ｒｒ，Ｒｃ…乱数。

Claims

車両キーから無線によって発信されたキー固有の第１識別コードを車両側の第１車両アンテナで受信すると、前記車両の各種車両動作を制御する制御ユニットが、キー側の第１識別コードと車両側の第１識別コードとを照合するとともに当該照合が成立すれば前記各種車両動作を許可又は実行し、前記車両キーの鍵山が前記車両側の鍵穴に一致するか否かを確認する照合も実行可能な電子キーシステムにおいて、
自身のメモリに用途別の多目的なデータが管理され、前記用途別単位で前記車両又は車両以外の無線通信対象と行う無線通信を、自身１つで実施可能な通信端末と、
前記車両に設けられ、前記通信端末が前記無線通信を介して発信した第２識別コードを第２車両アンテナで受信した際、端末側の第２識別コードと車両側の第２識別コードとの間で照合を行い、当該照合が成立するとその旨の通知を前記制御ユニットに出力して、当該制御ユニットによる前記各種車両動作を許可又は実行させる通信機器とを備え、
前記制御ユニットは、前記車両キーが発信する前記第１識別コードを前記第１車両アンテナで受信した際、前記キー側の第１識別コードと前記車両側の第１識別コードとを照合し、当該照合が成立し、かつ前記車両キーによる鍵山の照合が成立した際にエンジン始動を許可する始動許可制御回路であり、
前記通信機器は、前記車両キーと前記第１識別コードの照合が成立していなくても、車内に位置する前記通信端末と前記第２識別コードの照合が成立し、かつ前記車両キーとは別のキーで鍵山による照合も成立すれば、前記始動許可制御回路によるエンジン始動を可能とすることを特徴とする電子キーシステム。
前記無線通信の通信方式は、駆動電波を発信する前記第２アンテナに前記通信端末をかざすと、当該駆動電波で前記通信端末が起動して前記通信機器との間で通信が開始され、その通信時においては、前記通信端末及び通信機器間において副搬送波を使用しない対称通信によって通信が行われるとともに、前記通信端末と通信機器との間でデータをやり取りするごとに暗号鍵を変える暗号化通信が用いられ、かつ前記通信端末と通信機器との間で各々異なる乱数を発生させて各々が乱数一致の確認を行う相互認証が採用されてい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。
前記車両キーは、キー固有の前記第１識別コードを持つ無線タグを内蔵し、通信相手である前記第１車両アンテナからタグ用駆動電波を受けると前記無線タグが起動して前記第１識別コードを発信し、
前記制御ユニットは、前記車両キーが発信する前記第１識別コードを前記第１車両アンテナで受信した際、前記キー側の第１識別コードと前記車両側の第１識別コードとを照合し、当該照合が成立した際にエンジン始動を許可する始動許可制御回路であり、
前記通信機器は、車内に位置する前記通信端末が発信する前記第２識別コードを受信した際、前記端末側の第２識別コードが前記車両側の第２識別コードに一致して前記照合が成立すれば、その旨の通知を前記始動許可制御回路に出力し、当該始動許可制御回路によるエンジン始動を許可させる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。
前記車両キーは、ドアロックの施解錠を行う操作が前記車両キーに加えられた際、その旨に応じた信号として前記第１識別コードを発信し、
前記制御ユニットは、前記車両キーが発信する前記第１識別コードを前記第１車両アンテナで受信した際、前記キー側の第１識別コードと前記車両側の第１識別コードとを照合し、当該照合が成立した際にドアロックの施解錠を許可又は実行する照合制御回路であり、
前記通信機器は、車外に位置する前記通信端末が発信する第２識別コードを受信した際、前記端末側の第２識別コードが前記車両側の第２識別コードに一致して前記照合が成立すれば、前記照合制御回路からの指令を基にドアロックの施解錠を行うドアロック制御回路にその旨の通知を出力し、当該ドアロック制御回路による前記ドアロックの施解錠を許可又は実行させることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電子キーシステム。
前記通信端末及び通信機器から成る通信ユニットは、必要に応じて前記車両に取り付け可能な後付け用品であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電子キーシステム。
前記通信機器は、前記駆動電波の発信を前記第２車両アンテナに開始させるシステム起動用の操作手段を備えていることを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の電子キーシステム。
前記通信端末は、前記第２識別コードを管理する外部サーバ又は外部機器から当該第２識別コードを取り込み、その第２識別コードを当該前記通信端末に登録する登録手段を備えていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の電子キーシステム。
前記鍵山の照合で使用するキーは、予め車内に保管されているものであることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の電子キーシステム。