JP5451660B2 - 電子キー及び電子キーシステム - Google Patents

Description

本発明は、電子キー及び電子キーシステムに関する。

近年、車両には、ユーザが電子キーを携帯していれば、車両ドアに設けられたドアスイッチを操作するだけで、同車両ドアの施解錠を行うことができる電子キーシステムが搭載されている。例えば、特許文献１では、チャレンジレスポンス方式の電子キーシステムが開示されている。このシステムでは、車両からチャレンジ信号を車両ドア周辺に発信する。このチャレンジ信号には、乱数データが含まれている。電子キーは、チャレンジ信号を受信すると、乱数データの暗号演算を行い、その演算結果を含むレスポンス信号を車両に向けて発信する。車両は、レスポンス信号に含まれる演算結果と、車両自身の演算結果との照合を行い、この照合が成立すれば、車両ドアの施解錠を許可する。従って、この電子キーシステムを搭載した車両では、ユーザは、ポケットや鞄等から電子キーを探して取り出さなくとも、車両ドアの施解錠を行うことができる。

特開２００７−３０３１２７号公報

ところで、従来の電子キーシステムには、電子キーと車両との通信の履歴を残すものがなかった。このため、履歴を確認したい状況が発生しても、これを確認することができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、履歴を確認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。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ユーザに携帯されて、通信マスタからの要求信号に応答して応答信号を送信する電子キー制御部を有する電子キーにおいて、前記電子キー制御部は、前記要求信号の受信を待つ待機状態と前記待機状態よりも電力消費量の多い起動状態とを有し、前記要求信号を受信することによって前記待機状態から前記起動状態へ遷移するものであって、前記電子キー制御部が前記待機状態から前記起動状態へ遷移した遷移回数及び前記応答信号を送信した送信回数を計測する通信状況計測手段と、前記遷移回数及び前記送信回数を記憶する記憶手段と、を備え、前記遷移回数と前記送信回数とを比較して電子キーの通信状況の推測を可能としたことを要旨とする。

同構成によれば、電子キー制御部の通信状況の履歴を確認したいときに当該履歴を確認することができる。

また、同構成によれば、応答信号の送信状況を確認したいときにこれを確認することができる。

さらに、同構成によれば、電子キー制御部の起動履歴を確認したいときにこれを確認することができる。これにより起動回数と送信回数とを比較することができる。すなわち、要求信号を受信した回数と送信回数とを比較することができる。この比較を通じて、例えば、起動回数が送信回数に比べ著しく多い場合には、正規のものでない信号による電子キーの起動が多く読み取れたこと、或いは、電子キーの保管場所が他の電化製品からのノイズ等を受けやすい場所であった等、電子キーの通信状況を推測することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子キーを備え、前記通信マスタにおいて、前記応答信号の妥当性が確認されたとき、制御対象機器を作動又は作動を許可する電子キーシステムにおいて、前記通信マスタは、前記応答信号の受信回数を計測する受信回数計測部と、同受信回数計測部により計測される受信回数を記憶する受信回数記憶手段とを備え、前記電子キーは、前記記憶手段に記憶された送信回数を前記応答信号に含ませてこれを送信し、前記通信マスタは、前記応答信号に含まれる送信回数のデータと受信回数記憶手段に記憶された受信回数とを照合し、この照合が成立した旨判断されるとき、応答信号は妥当である旨判断することを要旨とする。

同構成によれば、記憶手段に記憶された送信回数、及び受信回数記憶手段に記憶された受信回数の確認を通じて、電子キーと通信マスタとの間で行われる通信履歴を確認することができる。また、通信マスタは、送信回数と受信回数との照合を行うことで、応答信号の妥当性を判断することにより、電子認証におけるセキュリティ性が向上する。

本発明では、履歴を確認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ができる。

本実施形態の電子キーシステムの概略構成を示すブロック図。 本実施形態の相互無線通信を示すシーケンスチャート。

以下、本発明にかかる電子キーシステムを具体化した一実施形態について図１、及び図２に従って説明する。
図１に示されるように、電子キーシステム１は、車両２の運転者によって所持される電子キー１０と、車両２に配設される車載機２０とを備えている。車両２は、電子キー１０との間で行われる相互無線通信が成立したことを条件に、ドア錠の施解錠及びエンジンの始動を実行又は許可する。

＜電子キー＞
電子キー１０は、無線通信機能を有し、車載機２０との相互無線通信を通じて、各種車載機器の制御を行う。電子キー１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットによって構成された電子キー制御部１１と、その電子キー制御部１１に電気的に接続されて車載機２０からのＬＦ帯の要求信号を受信するＬＦ受信部１４と、ＵＨＦ帯の応答信号を送信するＵＨＦ送信部１３とを備えている。また、電子キー１０は、電子キー制御部１１へ電力を供給する電池１２を備えている。電子キー制御部１１は、電池１２の電力によって、ＬＦ受信部１４及びＵＨＦ送信部１３を作動させる。

要求信号及び応答信号は、それぞれ単一の信号ではなく、複数の信号の総称である。すなわち、要求信号はウェイク信号Ｓｗｋと、チャレンジ信号Ｓｃｃとの総称、応答信号はアック信号Ｓａｃと、レスポンス信号Ｓｒｅとの総称である。なお、チャレンジ信号Ｓｃｃには、演算対象データとしての乱数データが含まれる。

ＬＦ受信部１４は、車載機２０から送信されるＬＦ帯のウェイク信号Ｓｗｋ、及びチャレンジ信号Ｓｃｃを受信すると、これら信号Ｓｗｋ，Ｓｃｃをパルス信号に復調し、その復調された復調信号を電子キー制御部１１へ出力する。

電子キー制御部１１には、電池１２の電力消費の少ない要求信号の受信を待つ待機状態と、この待機状態よりも電力消費の多い起動状態とがある。起動状態の電子キー制御部１１は、無線信号に含まれる各種データの照合や暗号演算が可能とされている。待機状態の電子キー制御部１１は、各種データの照合や暗号演算を行う状態にはなく、ＬＦ帯の無線信号のみ受信可能とされている。通常、電子キー制御部１１は、電池の電力消費を抑制するために、待機状態とされている。

電子キー制御部１１には、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発性のメモリ１１ａが設けられている。このメモリ１１ａには、電子キー１０のキーコード、及び暗号鍵が記憶されている。暗号鍵は、車両２に記憶されているものと同じものであり、乱数データの暗号演算に利用される。

また、電子キー制御部１１には、待機状態から起動状態とされた回数をカウントする起動回数計測部１５と、レスポンス信号Ｓｒｅを送信した回数をカウントする送信回数計測部１６とが設けられている。これら通信状況計測手段としての起動回数計測部１５及び送信回数計測部１６において計測された回数を示す情報は、記憶手段及び送信回数記憶手段としてのメモリ１１ａに記憶される。

電子キー制御部１１は、受信データに基づき受信した無線信号がウェイク信号Ｓｗｋである旨認識すると、待機状態から起動状態に移行する。このとき、起動回数計測部１５は、メモリ１１ａに記憶されてきる起動回数を１だけ増加させる。そして、電子キー制御部１１は、ＵＨＦ送信部１３を介してアック信号Ｓａｃを車両２側へ送信する。なお、アック信号Ｓａｃは、ウェイク信号Ｓｗｋを正常に受信し、且つ正常に起動した旨示す信号である。

また、電子キー制御部１１は、受信データに基づき受信した無線信号がチャレンジ信号Ｓｃｃである旨認識すると、この信号に含まれる車両固有の車両ＩＤ、及び暗号鍵を基に作成される乱数データを読みとる。そして、乱数データの暗号演算を行う。電子キー制御部１１は、その演算結果、及びメモリ１１ａに記憶されている送信回数データ、並びに同じくメモリ１１ａに記憶されているキーコードを含むレスポンス信号ＳｒｅをＵＨＦ送信部１３を介して車両２側へ送信する。このとき、送信回数計測部１６は、メモリ１１ａに記憶されている送信回数を１だけ増加させる。

＜車載機＞
車載機２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットを備えて構成されている。車載機２０は、図１に示されるように、各種の車載機器を制御する車載制御部２１と、その車載制御部２１に電気的に接続されてＬＦ帯の要求信号を送信するＬＦ送信部２４及びＵＨＦ帯の応答信号を受信するＵＨＦ受信部２３とを備えている。

また、図１に示すように、車載制御部２１には、ドアハンドルに設けられてユーザの同ドアハンドルへの接触の有無を検出するドアハンドルセンサ３２と、自動で車両ドアの施解錠を行うドアロック装置３４とが電気的に接続されている。さらに、車載制御部２１には、エンジン始動時に操作されるエンジンスイッチ３３と、車両２のエンジンの始動制御を行うエンジン制御装置３５とが電気的に接続されている。ドアハンドルセンサ３２は接触された旨示す電気信号を、エンジンスイッチ３３は操作された旨示す電気信号を車載制御部２１へ出力する。なお、ドアロック装置３４及びエンジン制御装置３５は、車載制御部２１の制御対象機器である。

車載制御部２１は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発性のメモリ２１ａを備え、そのメモリ２１ａには対応する電子キー１０に設定された車両ＩＤと同一の車両ＩＤ及び暗号鍵、並びにキーコードが記憶されている。当該暗号鍵は、車載制御部２１により生成される乱数データの暗号化に利用される。また、車載制御部２１には、レスポンス信号Ｓｒｅの受信回数を測定する受信回数計測部２５が設けられている。受信回数を示す情報は、受信回数記憶手段としてのメモリ２１ａに記憶される。受信回数計測部２５は、電子キー１０からのレスポンス信号Ｓｒｅを受信する毎に、メモリ２１ａに記憶されている受信回数を１だけ増加させる。車載制御部２１は、メモリ２１ａに記憶されている受信回数データを、レスポンス信号Ｓｒｅの照合に利用する。

ユーザが車両に乗車するとき等、車両２が停車且つ施錠状態において、車載制御部２１は、ＬＦ送信部２４から車両外側のあらかじめ設定された通信エリアに向けて間欠的にウェイク信号Ｓｗｋを送信する。ＵＨＦ受信部２３は、電子キー１０から先のウェイク信号Ｓｗｋに対するアック信号Ｓａｃを受信すると、これをパルス信号に復調し、その復調された復調信号を車載制御部２１へ出力する。そして車載制御部２１は、先の所定のエリアに向けてチャレンジ信号Ｓｃｃを送信する。ＵＨＦ受信部２３は、電子キー１０から先のチャレンジ信号Ｓｃｃに対するレスポンス信号Ｓｒｅを受信すると、これをパルス信号に復調し、その復調された復調信号を車載制御部２１へ出力する。

車載制御部２１は、ＵＨＦ受信部２３からレスポンス信号Ｓｒｅの復調信号が入力されると、その復調信号に含まれる受信データを読み取る。このとき、受信回数計測部２５は、メモリ１１ａに記憶されている受信回数を１だけ増加させる。そして、車載制御部２１は、レスポンス信号Ｓｒｅに含まれるデータ（演算結果、送信回数データ、キーコード）と自身のデータ（演算結果、受信回数）との照合（車外照合）を行う。この車外照合が成立すると、車載制御部２１は、ドアハンドルセンサ３２を起動させる。この状態において、車載制御部２１は、ドアハンドルセンサ３２を介してユーザの操作を検出すると、ドアロック装置３４を作動させる。

また、ＬＦ送信部２４は、車両室内においてもあらかじめ設定された通信エリアに向けて間欠的にウェイク信号Ｓｗｋを送信する。車両２に搭載される図示しない駆動源としてのエンジンが停止された状態において、車載制御部２１は、この信号を契機とした車内照合が成立した状態で、エンジンスイッチ３３が操作された場合は、エンジン制御装置３５を通じてエンジンを作動させる。

＜相互無線通信の通信態様＞
次に、車載制御部２１と電子キー制御部１１との間で行われる相互無線通信の通信態様について図２に示すシーケンスチャートを参照して説明する。ここでは、エンジン停止状態、且つ車両ドアは施錠されているものとし、車両ドアの解錠の態様について代表して説明する。なお、電子キー制御部１１は、待機状態とする。

図２に示されるように、車載制御部２１は、車両周辺に電子キー１０が存在するか否かを確認すべく、ＬＦ送信部２４から車両外側に設定された通信エリアにウェイク信号Ｓｗｋを断続的に発信させる（ステップＳ１）。電子キー１０がこの所定のエリアに入り込み、ウェイク信号ＳｗｋをＬＦ受信部１４で受信すると、電子キー制御部１１はこのウェイク信号Ｓｗｋにより待機状態から起動状態に切り換わる（ステップＳ２）。このとき、起動回数計測部１５は、メモリ１１ａに記憶されている起動回数を１だけ増加させる（ステップＳ３）。そして、電子キー制御部１１は、起動した旨を通知すべくＵＨＦ送信部１３を通じてアック信号Ｓａｃを車両２に発信する（ステップＳ４）。

車載制御部２１は、ＵＨＦ受信部２３を通じてウェイク信号Ｓｗｋを発信した後の所定時間内にアック信号Ｓａｃを受信すると、車両外側の通信エリアに電子キー１０が存在すると認識する。続いて車載制御部２１は、チャレンジ信号Ｓｃｃを発信させる（ステップＳ５）。

電子キー制御部１１は、ＬＦ受信部１４を通じてこのチャレンジ信号Ｓｃｃを受信すると、この信号に含まれる車両ＩＤの照合及び乱数データの暗号演算を行う（ステップＳ６）。そして、レスポンス信号Ｓｒｅを発信させる（ステップＳ７）。レスポンス信号Ｓｒｅには、暗号演算の結果、及びメモリ１１ａに記憶されている送信回数データが含まれる。そして、電子キー制御部１１は、レスポンス信号Ｓｒｅの送信が完了すると、メモリ１１ａに記憶されている送信回数を１だけ増加させる（ステップＳ８）。その後、電子キー制御部１１は、起動状態から待機状態へと切り替わる（ステップＳ９）。

車載制御部２１は、ＵＨＦ受信部２３を通じて電子キー１０からレスポンス信号Ｓｒｅを受信すると、受信回数計測部２５を通じてメモリ２１ａに記憶されている受信回数を１だけ増加させる（ステップＳ１０）。車載制御部２１は、電子キー１０の電子認証を行う（ステップＳ１１）。すなわち、車載制御部２１は、レスポンス信号Ｓｒｅに含まれる乱数データの演算結果と自身のメモリ２１ａに記憶されている暗号鍵との照合を実行する。また、車載制御部２１は、同じくレスポンス信号Ｓｒｅに含まれる送信回数データと自身のメモリ２１ａに記憶されている受信回数との照合を実行する。車載制御部２１は、これら照合が成立した状態で、ドアハンドルセンサ３２が操作されれば、ドアロック装置３４を通じて車両ドアのロックの解錠を実行する（ステップＳ１２）。

さらに、電子キー制御部１１のメモリ１１ａには、起動回数計測部１５を通じて、起動回数が記憶される。従って、電子キー制御部１１の起動回数と、レスポンス信号Ｓｒｅの送信回数とを比較することができる。電子キー制御部１１の起動及びレスポンス信号Ｓｒｅの送信は、車両ドアの施解錠又はエンジンの始動を行う際に必要なものであることから、電子キー制御部１１と車載制御部２１との間における相互無線通信が好適に行われる場合、これら起動回数と送信回数との回数は一致する。すなわち、これら起動回数と送信回数との比較を通じて、相互無線通信が好適に行われない状況の有無を認識することができる。例えば、起動回数が送信回数よりも著しく多い場合には、電子キー１０が保管されている場所が、電子機器のノイズ等を受けやすい場所である等の推測を行うことができる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
この車載制御部２１と電子キー制御部１１との間で行われる相互無線通信では、レスポンス信号Ｓｒｅの送信回数とレスポンス信号Ｓｒｅの受信回数とがそれぞれのメモリ１１ａ，２１ａに記憶される。このため、それぞれのメモリ１１ａ，２１ａを確認するのみで、通信の履歴を確認することができる。また、この履歴情報を用いた電子キー１０の認証、すなわち、送信回数と受信回数との照合を行うことにより、セキュリティ性の向上が図られる。

（１）電子キー制御部１１に起動回数計測部１５及び送信回数計測部１６を設けた。そしてこれらにより計測されたデータは、同じく電子キー制御部１１に設けられるメモリ１１ａに保存される。これにより、電子キー制御部１１の起動履歴及びレスポンス信号Ｓｒｅの送信履歴を確認したいときに確認することができる。

（２）電子キー制御部１１の起動回数とレスポンス信号Ｓｒｅの送信回数とを比較することができる。すなわち、チャレンジ信号Ｓｃｃを受信した回数とレスポンス信号Ｓｒｅの送信回数とを比較することができる。この比較を通じて、起動回数が送信回数に比べ著しく多い場合には、正規のものでない信号による電子キー１０（電子キー制御部１１）の起動が多く読み取れたこと、或いは、電子キーの保管場所が、他の電化製品のノイズ等を受けやすい場所であったことを推測することができる。

（３）車載制御部２１に受信回数計測部を設けた。そしてこれにより計測されたデータは、同じく車載制御部２１に設けられるメモリ２１ａに保存される。車載制御部２１は、レスポンス信号Ｓｒｅに含まれる送信回数のデータとメモリ２１ａに記憶される受信回数とを照合する。この照合が実行されない場合の電子認証と比較してセキュリティ性が向上する。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、送信回数計測部１６は、レスポンス信号Ｓｒｅの送信回数を計測するのみで、回数は記憶されなかったが、記憶領域を有する構成とする場合には、送信回数をメモリ１１ａに記憶させずに、記憶領域に記憶してもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、受信回数計測部２５においても同様にしてもよい。

・上記実施形態では、送信回数計測部１６は、電子キー制御部１１内に設けられたが、電子キー１０に設けられていれば、どこに搭載されていても構わない。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、受信回数計測部２５においても同様にしてもよい。

・上記実施形態では、受信回数計測部２５は、レスポンス信号Ｓｒｅの受信回数を計測するのみで、回数は記憶されなかったが、記憶領域を有する構成とする場合には、受信回数をメモリ２１ａに記憶させずに、記憶領域に記憶してもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、受信回数計測部２５は、車載制御部２１内に設けられたが、車両２に設けられていれば、どこに搭載されていても構わない。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、電子キー１０が車両２との間で相互無線通信を行う電子キーシステムにおいて説明したが、電子キー１０が相互無線通信を行う対象は、車両２以外であってもよい。例えば、電子キー１０と住宅との間で相互無線通信を行う電子キーシステムであってもよい。この場合、玄関ドアには、ドアハンドルセンサと、ドアロック装置とを設ける。そして、相互無線通信が成立した場合に、ドアハンドルセンサにより接触が検出されるとき、ドアロック装置が作動する。このように構成した場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、要求信号は、ウェイク信号Ｓｗｋとチャレンジ信号Ｓｃｃとの２つの信号であるとしたが、チャレンジ信号Ｓｃｃに含まれる車両ＩＤのデータを別信号のビークルＩＤ信号として、ウェイク信号、ビークルＩＤ信号、チャレンジ信号の３つの信号としてもよい。そして、ビークルＩＤ信号を受信した電子キー１０は、同信号に含まれる車両ＩＤを照合して、その照合が成立したときには、照合成立した旨示すアック信号を送信するようにする。このような相互通信態様であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

１…電子キーシステム、２…車両、１０…電子キー、１１…電子キー制御部、１１ａ，２１ａ…メモリ、１２…電池、１３…ＵＨＦ送信部、１４…ＬＦ受信部、１５…起動回数計測部、１６…送信回数計測部、２０…車載機、２１…車載制御部、２３…ＵＨＦ受信部、２４…ＬＦ送信部、２５…受信回数計測部、３２…ドアハンドルセンサ、３３…エンジンスイッチ、３４…ドアロック装置、３５…エンジン制御装置。

Claims (2)

1. ユーザに携帯されて、通信マスタからの要求信号に応答して応答信号を送信する電子キー制御部を有する電子キーにおいて、
   前記電子キー制御部は、前記要求信号の受信を待つ待機状態と前記待機状態よりも電力消費量の多い起動状態とを有し、前記要求信号を受信することによって前記待機状態から前記起動状態へ遷移するものであって、
   前記電子キー制御部が前記待機状態から前記起動状態へ遷移した遷移回数及び前記応答信号を送信した送信回数を計測する通信状況計測手段と、
   前記遷移回数及び前記送信回数を記憶する記憶手段と、を備え、
   前記遷移回数と前記送信回数とを比較して電子キーの通信状況の推測を可能とした電子キー。
2. 請求項１に記載の電子キーを備え、前記通信マスタにおいて、前記応答信号の妥当性が確認されたとき、制御対象機器を作動又は作動を許可する電子キーシステムにおいて、
   前記通信マスタは、前記応答信号の受信回数を計測する受信回数計測部と、同受信回数計測部により計測される受信回数を記憶する受信回数記憶手段とを備え、
   前記電子キーは、前記記憶手段に記憶された送信回数を前記応答信号に含ませてこれを送信し、
   前記通信マスタは、前記応答信号に含まれる送信回数のデータと受信回数記憶手段に記憶された受信回数とを照合し、この照合が成立した旨判断されるとき、応答信号は妥当である旨判断する電子キーシステム。

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