JP6050169B2 - 通信不正成立防止システム - Google Patents

Description

本発明は、電子キーにおいて不正な通信成立を防止する通信不正成立防止システムに関する。

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（例えば特許文献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

ところで、特許文献２は、ＩＤ照合の通信過程時、電子キーにおいて検出した加速度データそのものを車両に無線送信する。このため、通信時に電子キーから車両に送信するデータ量が多くなってしまうので、電子キーで消費される電力が大きくなり、これが電子キーの電池寿命の悪化に繋がっていた。また、ＩＤ照合の通信は、セキュリティ上、暗号通信とするのが好ましいが、データ量の大きい加速度データの暗号化には、電子キーにおいて大電力を消費してしまうこととなる。よって、この点からも電子キーの電池寿命が短縮する傾向にあった。

本発明の目的は、電子キーの電源を長寿命化することができる通信不正成立防止システムを提供することにある。

前記問題点を解決する通信不正成立防止システムは、車両からの通信を契機に電子キーから電子キーＩＤを車両に無線送信させ、当該電子キーをＩＤ照合するとき、当該ＩＤ照合の際に行われる通信の正当性を確認する構成において、前記電子キーは、前記電子キーの動きを検出可能な動き検出部の検出信号を基に、当該電子キーの動きの正当性を判定するキー動き正当性判定部と、当該キー動き正当性判定部の判定結果に基づく信号を、無線によって前記車両に送信させる送信制御部とを備え、前記車両は、前記電子キーから受信した前記信号を基に、前記ＩＤ照合の成立許可の可否を判断する照合成立許可判断部を備え、前記送信制御部は、前記キー動き正当性判定部の判定結果である判定結果通知データを、ユーザが車外ドアハンドルに触れたときに、前記電子キーから前記車両に無線送信させる。

本構成によれば、電子キーに設けた動き検出部の検出信号を基に電子キーの動きの正当性を判定して不正通信の成立を防止する構成において、電子キーの動き判定を電子キー側で行い、その判定結果に基づく信号を電子キーから車両に送信する。このため、電子キーから車両へは、単なる判定結果のみを送信すればよいので、この通信に必要となる電子キーの電力が少なく済む。よって、電子キーの電源の省電力化が可能となり、電子キーの電源の長寿命化に寄与する。
また、動き判定結果が正当である場合、又は不当である場合のどちらでも、電子キーで行った電子キーの動き判定結果として、電子キーから判定結果通知データが、ユーザが車外ドアハンドルに触れたときに車両に送信されるので、動き判定結果をより正確に車両に通知することが可能となる。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記電子キーは、前記キー動き正当性判定部の判定結果に基づく前記信号を、暗号化して前記車両に無線送信することが好ましい。この構成によれば、キー動き正当性判定部の判定結果に基づく信号は、暗号化されて電子キーから車両に送信される。このため、キー動き正当性判定部の判定結果をセキュリティ性よく電子キーから車両に送信することが可能となる。また、信号を暗号化して送信する場合、電子キー側で信号を暗号化するための電力が必要となるが、本構成のように、電子キーから車両へ単なる判定結果のみを送信するのであれば、暗号化する情報量が少なく済むので、この点から電子キーの電源の省電力化に有利であると言える。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記動き検出部は、前記電子キーが前記車両の通信エリアに進入して電波を受信したとき、起動することが好ましい。この構成によれば、通信エリアに進入する前の電子キーを電源オフの待機状態にしておけるので、電子キーの電源の長寿命化に一層寄与する。

前記通信不正成立防止システムにおいて、前記動き検出部は、前記電子キーから前記車両への信号送信が完了すると、電源がオフとなる待機状態に切り替わることが好ましい。この構成によれば、電子キーから車両への信号送信が完了すると、電子キーを電源オフの待機状態とするので、電子キーの電源の長寿命化に一層寄与する。

本発明によれば、通信不正成立防止システムにおいて、電子キーの電源を長寿命化することができる。

一実施形態の通信不正成立防止システムの構成図。 キー所持者が車外において車両に近づくときの様子図。 （ａ）〜（ｃ）は電子キーの動き判定の具体的処理を示す加速度の波形図。 正常通信時の車外スマート照合を示す模式図。 不正通信時の車外スマート照合を示す模式図。 （ａ），（ｂ）は別例の通信不正成立防止システムの例示図。 （ａ），（ｂ）は他の別例の通信不正成立防止システムの例示図。

以下、通信不正成立防止システムの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、電子キー２と無線によりＩＤ照合を行う電子キーシステム３が搭載されている。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：数ｍ）によりＩＤ照合（スマート照合）を行うキー操作フリーシステムである。

この場合、車両１には、電子キー２とＩＤ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とが設けられ、これらがバス８を通じて接続されている。照合ＥＣＵ４のメモリ（図示略）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。照合ＥＣＵ４には、車外にＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信可能な車外送信機９と、車内にＬＦ電波を送信可能な車内送信機１０と、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信可能な車両受信機１１とが接続されている。照合ＥＣＵ４には、車外ドアハンドル１２のタッチ操作を検出するタッチセンサ１３と、車外ドアハンドル１２に設けられたドアロックボタン１４とが接続されている。ボディＥＣＵ５には、車両ドアの施解錠を切り替える際の駆動源となるドアロックモータ１５が接続されている。照合ＥＣＵ４には、車両１の電源状態を切り替える際に操作するプッシュモーメンタリ式のエンジンスイッチ１６が接続されている。

電子キー２には、電子キー２の動作を制御するキー制御部１７が設けられている。キー制御部１７のメモリ（図示略）には、各キー固有の電子キーＩＤが書き込み保存されている。キー制御部１７には、ＬＦ電波を受信可能な受信アンテナ１８と、ＵＨＦ電波を送信可能な送信アンテナ１９とが接続されている。

車外送信機９は、電子キー２が車外に位置するとき、車外において車体周囲にリクエスト信号ＳrqをＬＦ送信する。また、車内送信機１０は、電子キー２が車内に位置するとき、車内全域にリクエスト信号ＳrqをＬＦ送信する。電子キー２は、リクエスト信号Ｓrqを受信すると起動し、ＩＤ信号ＳidをＵＨＦ送信する。ＩＤ信号Ｓidは、電子キー２に登録された電子キーＩＤを含む信号である。照合ＥＣＵ４は、電子キー２のＩＤ信号Ｓidを車両受信機１１で受信すると、ＩＤ信号Ｓidを基にＩＤ照合（スマート照合）を行い、ＩＤ照合が成立すれば、ドア施解錠や電源遷移操作を許可又は実行する。

電子キーシステム３には、例えば中継器を使用した不正な通信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）が設けられている。本例の場合、電子キー２には、電子キー２に発生する加速度を検出する加速度センサ２０が設けられている。加速度センサ２０は、例えば常時起動し、起動中、電子キー２に発生する加速度を監視し、検出した加速度信号（加速度データ）をキー制御部１７に出力する。なお、加速度センサ２０が動き検出部の一例である。

キー制御部１７には、加速度センサ２０から入力する加速度信号を基に電子キー２の動きの正当性を判定する加速度判定部２１と、加速度判定部２１の判定結果を車両１に無線送信する送信制御部２２とが設けられている。加速度判定部２１は、加速度センサ２０の加速度信号を確認することにより、電子キー２が正規ユーザによって所持されている際に発生し得る動きをとるか否かを判定する。送信制御部２２は、加速度判定部２１の判定結果として、例えば「０」又は「１」の１ビット信号からなる判定結果通知データＤdcをＩＤ信号Ｓidに付加することにより、車両１に無線通知する。また、電子キー２は、ＩＤ信号Ｓidを暗号化して車両１に無線送信する。なお、加速度判定部２１がキー動き正当性判定部の一例である。

照合ＥＣＵ４には、受信したＩＤ信号Ｓid内の判定結果通知データＤdcを基に、いま実施されているＩＤ照合の成立許可の可否を判断する照合成立許可判断部２３が設けられている。照合成立許可判断部２３は、判定結果通知データＤdcとして例えば「０」のビット信号を読み込むと、電子キー２が正常な動きをとったと認識し、判定結果通知データＤdcとして例えば「１」のビット信号を読み込むと、電子キー２が正常な動きをとっていないと認識する。照合ＥＣＵ４は、ＩＤ照合の照合結果とともに、判定結果通知データＤdcの読み込み結果も踏まえ、最終的なＩＤ照合の正当性を判断する。

次に、図２〜図５を用いて、通信不正成立防止システムの動作を説明する。なお、ここでは、例えば車両ドアを解錠する際の動作を例に挙げることとする。
［通常の乗車動作］
図２に示すように、正規ユーザは、駐車状態（車両ドア施錠、エンジン停止）の車両１に乗車するとき、電子キー２を所持した状態で車両１に近づく、つまり車外送信機９が形成するリクエスト信号Ｓrqの車外通信エリアに近づく動作をとる。本例の場合、加速度センサ２０は、常時起動しており、その加速度信号をキー制御部１７に逐次出力する。このため、加速度判定部２１は、加速度センサ２０から入力する加速度信号を基に、電子キー２に発生している動きが正規ユーザの所持に準じた動きであるか否かを逐次判定している。

図３（ａ）に示すように、電子キー２の動き判定の一例としては、例えば判定時間内において加速度が下限閾値以上となる状況が存在すること、つまり電子キー２がある程度動いた状態であるのかを定期的に判定する処理がある。これは、電子キー２が完全停止状態ではないことを確認するためである。また、図３（ｂ）に示すように、電子キー２の動き判定の他の例としては、例えば判定時間内に加速度が上限閾値未満となること、つまり電子キー２に発生する加速度が所定値以内に収まっているか否かを定期的に判定する処理がある。これは、電子キー２があまりに動き過ぎていないかどうかを確認するためである。また、図３（ｃ）に示すように、電子キー２の動き判定の他の例としては、加速度の変化波形が、正規ユーザが乗車に取り得る加速度変化の基準波形と一致するか否かをマッチングする判定がある。

図４に示すように、リクエスト信号Ｓrqの車外通信エリアに電子キー２が進入すると、電子キー２はリクエスト信号Ｓrqに応答し、ＩＤ信号Ｓidの返信動作に入る。このとき、送信制御部２２は、電子キー２がＩＤ信号Ｓidを車両１に送信するに際し、加速度判定部２１の判定結果である判定結果通知データＤdcとして「０」又は「１」のビット信号をＩＤ信号Ｓidに付加することにより、加速度判定部２１の判定結果を車両１に通知する。送信制御部２２は、電子キー２の動き判定が正当と判定されていれば、ビット信号として例えば「０」を付加し、電子キー２の動き判定が不当と判定されていれば、ビット信号として例えば「１」を付加する。このため、ＩＤ信号Ｓidは、電子キー２に登録された電子キーＩＤと、１ビットの判定結果通知データＤdcとを含む信号となっている。また、ＩＤ信号Ｓidは、暗号化されて電子キー２から車両１に無線送信される。

ちなみに、ＩＤ照合においてチャレンジレスポンス認証も行う場合は、チャレンジコードの演算結果として、ＩＤ信号Ｓidにレスポンスコードも含まれる。チャレンジレスポンス認証の場合、車両１から電子キー２にチャレンジコードを送信し、このチャレンジコードを電子キー２の暗号鍵によって演算させ、その演算結果をレスポンスコードとして電子キー２から車両１に返信させる。車両１も、自身が持つ暗号鍵によって同様にチャレンジコードを演算してレスポンスコードを演算し、これと電子キー２のレスポンスコードとを比較する。そして、これらが一致すれば、チャレンジレスポンス認証が成立する。

正規ユーザが所持する電子キー２でのＩＤ照合時、電子キー２がリクエスト信号Ｓrqに対する応答としてＩＤ信号Ｓidを返信するとき、送信制御部２２は、加速度判定部２１の判定結果である判定結果通知データＤdcとして「０」のビット信号をＩＤ信号Ｓidに付加して送信する。正規ＩＤ照合時、ＩＤ信号Ｓidは、例えば電子キーＩＤ、判定結果通知データＤdcの「０」を有する信号で送信される。また、このＩＤ信号Ｓidは、キー制御部１７によって暗号化されて車両１に送信される。

照合ＥＣＵ４は、電子キー２から送信されたＩＤ信号Ｓidを車両受信機１１で受信すると、ＩＤ信号Ｓidに含まれる電子キーＩＤを基に、車外におけるＩＤ照合（車外スマート照合）を実行する。このとき、照合ＥＣＵ４は、ＩＤ信号Ｓidに含まれる電子キーＩＤと、自身に登録されている電子キーＩＤとを比較し、これらが一致すれば、ＩＤ照合を成立として処理する。一方、これら電子キーＩＤが一致しなければ、ＩＤ照合を不成立として処理する。

また、車両受信機１１がＩＤ信号Ｓidを受信したとき、照合成立許可判断部２３は、ＩＤ信号Ｓidに含まれる判定結果通知データＤdcを読み出し、「０」又は「１」を確認することにより、電子キー２の動きの正当性を確認する。照合成立許可判断部２３は、判定結果通知データＤdcが「０」であればＩＤ照合の成立を許可し、判定結果通知データＤdcが「１」であればＩＤ照合の成立を不許可とする。ここでは、正規ユーザの操作例を説明しているので、判定結果通知データが「０」であり、ＩＤ照合の成立が許可される。これにより、車両ドアの施解錠が許可され、例えば車外ドアハンドル１２のタッチ操作がタッチセンサ１３により検出されると、車両ドアが解錠される。

本例の場合、電子キー２の動きの正当性の判定を電子キー２で行い、その判定結果のみを単なる「０」「１」の１ビット信号として電子キー２から車両１に通知する。このため、ＩＤ照合時、電子キー２から車両１に送信する信号のデータ量が少なくなるので、電子キー２の信号送信時の消費電力が少なく済む。よって、電子キー２の電池寿命確保に有利である。また、ＩＤ照合は暗号通信であるので、信号のデータ量が少なく済めば、暗号化しなければならないデータ量も少なく済む。よって、キー制御部１７が暗号化する際に消費する電力も少なく済むことになり、この点でも有利である。

［中継器を使用した不正通信の操作例］
図５に示すように、例えば車両１及び電子キー２の間に介在させた中継器２４によって電波を中継することにより、車両１及び電子キー２の間のＩＤ照合の通信が不正に確立されたとする。このとき、車両１から送信されるリクエスト信号Ｓrqは中継器２４を経由して電子キー２に至り、電子キー２から返信されるＩＤ信号Ｓidは中継器２４を再度経由して車両１に至る。これにより、車両１のリクエスト信号Ｓrqの通信エリアに電子キー２が存在しないにもかかわらず、中継器２４によってＩＤ照合の通信（スマート通信）が確立してしまうことになる。

ところで、中継器２４を使用した不正な通信の場合、電子キー２には、正規ユーザが車両ドアの解錠時にとる動作に準じた動きが発生していないはずである。例えば、電子キー２が自宅に置かれていて加速度が発生していなかったり、動きがあるにしてもユーザが乗車するときとは異なる加速度が発生していたりする。よって、このときの加速度判定部２１は、加速度センサ２０の加速度信号を基にして行う動き判定において、正規ユーザの所持による動きではないと判定する。

中継器２４が使用された不正通信時、電子キー２がリクエスト信号Ｓrqに対する応答としてＩＤ信号Ｓidを返信するとき、送信制御部２２は、加速度判定部２１の判定結果である判定結果通知データＤdcとして「１」のビット信号をＩＤ信号Ｓidに付加して送信する。中継器２４が使用された不正通信時、ＩＤ信号Ｓidは、例えば電子キーＩＤ、判定結果通知データＤdcの「１」を有する信号で送信される。また、このＩＤ信号Ｓidは、キー制御部１７によって暗号化されて車両１に送信される。

車両受信機１１がＩＤ信号Ｓidを受信したとき、照合成立許可判断部２３は、ＩＤ信号Ｓidに含まれる判定結果通知データＤdcとして「１」を読み出すことにより、ＩＤ照合の成立を不許可とする。このため、中継器２４を使用した不正通信時、仮にＩＤ照合が成立したとしても、動き判定結果によってＩＤ照合の成立が不許可とされるので、結果としてＩＤ照合が成立しなくなる。よって、第三者によって中継器を使用して不正に通信が確立されたとしても、車両ドアを解錠されずに済む。

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）電子キー２に設けた加速度センサ２０の加速度信号を基に電子キー２の動きの正当性を判定して不正通信の成立を防止する通信不正成立防止機能において、電子キー２の動き判定を電子キー２側で行い、その動き判定結果としてビット信号からなる判定結果通知データＤdcを電子キー２から車両１に送信する。このため、電子キー２から車両１へは、動き判定結果として単なる「０」「１」のビット信号のみを送信すればよいので、この通信に必要となる電子キー２の電力が少なく済む。よって、電子キー２の電源の省電力化が可能となり、電子キー２の電源を長寿命化することができる。

（２）受信したリクエスト信号Ｓrqに対する応答として電子キー２が返信するＩＤ信号Ｓid、つまり電子キーＩＤ及び判定結果通知データＤdcを含む信号は、暗号化されて電子キー２から車両１に送信される。このため、ＩＤ信号Ｓidひいては判定結果通知データＤdcをセキュリティ性よく電子キー２から車両１に送信することができる。

（３）ＩＤ信号Ｓid（判定結果通知データＤdc）を暗号化して電子キー２から車両１に送信する場合、電子キー２側で送信信号を暗号化するための電力が必要となるが、本例のように、判定結果通知データＤdcとして単なるビット信号のみ送信するようにすれば、暗号化しなければならない情報量が少なく済む。よって、電子キー２の電源の省電力化に有利であると言える。

（４）電子キー２の動きが正当と判定されたときは、電子キー２から判定結果通知データＤdcとして「０」が車両１に通知され、電子キー２の動きが不当と判定されたときは、電子キー２から判定結果通知データＤdcとして「１」が車両１に通知される。このように、電子キー２に発生した動きが正当／不当のどちらであるのかが電子キー２から車両１に通知されるので、動き判定結果をより正確に電子キー２から車両１に通知することができる。

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。
・図６（ａ），（ｂ）に示すように、電子キー２は、電子キー２の動きから正常通信と判定したとき、電子キーＩＤのみ（即ち、判定結果通知データＤdsを含まない）をＩＤ信号Ｓidとして車両１に無線送信し、電子キー２の動きから不正通信と判定したとき、ＩＤ信号Ｓidを車両１に無線送信しないようにしてもよい。この場合、車両１側で実施する制御は、電子キー２に加速度センサ２０を設けない従来システムと同じで済む。よって、車両１側の構造に変更を加えることなく、電子キー２のみ変更することによって、中継器２４による不正通信に対する対策を講じることができる。

・図７（ａ），（ｂ）に示すように、電子キー２がリクエスト信号Ｓrqの通信エリアに入った時点で、まずはスマート照合を行い、例えばユーザが車外ドアハンドル１２に触れたときに、電子キー２から判定結果通知データＤdcを車両１に送信してもよい。この場合、ユーザが車外ドアハンドル１２にタッチしたとき、車両１から判定結果通知送信要求を電子キー２に送信することにより、電子キー２から判定結果通知データＤdcを返信させる。

・通常、加速度センサ２０を電源オフの待機状態とし、電子キー２がリクエスト信号Ｓrqを受信して起動したとき、加速度センサ２０を起動状態に切り替えるようにしてもよい。この場合、電子キー２の電源を省電力化することができる。

・加速度センサ２０は、電子キー２から判定結果通知データＤdcを車両１に通知後、電源オフの待機状態に切り替わってもよい。この場合、電子キー２の電源の省電力化に有利である。

・動きが正当であるときに「１」が通知され、動きが不当であるときに「０」が通知されてもよい。
・判定結果通知データＤdcは、数ビットから構築される信号でもよい。

・判定結果通知データD dcは、動きの判定結果を相手側に通知できる情報から構築される信号であればよい。
・動き検出部は、加速度センサ２０に限定されず、傾きセンサ等の他のセンサに変更可能である。

・キー操作フリーシステムは、電子キー２が車両１に近づくと車両ドアが自動で解錠され、電子キー２が車両１から離れると車両ドアが自動で施錠されるものでもよい。
・キー操作フリーシステムは、例えば車体右側及び車体左側に送信機を各々設け、これら送信機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を確認することにより、電子キー２の車内外判定を行うものでもよい。この場合、車両１に設置する送信機が少なく済む。

・キー操作フリーシステムは、往路及び復路で電波の周波数が異なることに限らず、同じとしてもよい。また、電波の周波数は、ＬＦやＵＨＦに限定されず、他の周波数に変更可能である。

・電子キー２の動き判定は、電子キー２が車外に位置するときの判定に限定されず、車内に位置するときの判定でもよい。
・電子キー２の動きの正当性を確認する判定方法は、実施形態に述べたような手法に限定されず、電子キー２の動きの正否を判断することができれば、種々の手法が採用可能である。

１…車両、２…電子キー、２０…動き検出部としての加速度センサ、２１…キー動き正当性判定部としての加速度判定部、２２…送信制御部、２３…照合成立許可判断部、Ｄdc…判定結果通知データ。

Claims (4)

1. 車両からの通信を契機に電子キーから電子キーＩＤを車両に無線送信させ、当該電子キーをＩＤ照合するとき、当該ＩＤ照合の際に行われる通信の正当性を確認する通信不正成立防止システムにおいて、
   前記電子キーは、
   前記電子キーの動きを検出可能な動き検出部の検出信号を基に、当該電子キーの動きの正当性を判定するキー動き正当性判定部と、
   当該キー動き正当性判定部の判定結果に基づく信号を、無線によって前記車両に送信させる送信制御部とを備え、
   前記車両は、
   前記電子キーから受信した前記信号を基に、前記ＩＤ照合の成立許可の可否を判断する照合成立許可判断部を備え、
   前記送信制御部は、前記キー動き正当性判定部の判定結果である判定結果通知データを、ユーザが車外ドアハンドルに触れたときに、前記電子キーから前記車両に無線送信させる
   ことを特徴とする通信不正成立防止システム。
2. 前記電子キーは、前記キー動き正当性判定部の判定結果に基づく前記信号を、暗号化して前記車両に無線送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信不正成立防止システム。
3. 前記動き検出部は、前記電子キーが前記車両の通信エリアに進入して電波を受信したとき、起動する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信不正成立防止システム。
4. 前記動き検出部は、前記電子キーから前記車両への信号送信が完了すると、電源がオフとなる待機状態に切り替わる
   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通信不正成立防止システム。