WO2023021912A1 - 蓄電パック、携帯端末装置および無線通信プログラム - Google Patents

Abstract

蓄電パックにおいて、蓄電部は、電動移動体に給電する。無線通信部は、近距離無線通信を実行する。通知部は、携帯端末装置との近距離無線通信に使用する暗号鍵を交換する処理に使用する認証コードを、携帯端末装置のユーザに向けて、一時的に通知する。通知部は、蓄電部の残量表示器を含んでいてもよい。

Description

蓄電パック、携帯端末装置および無線通信プログラム

　本開示は、電動移動体に着脱自在な蓄電パック、携帯端末装置および無線通信プログラムに関する。

　近年、電動アシスト自転車が普及してきている。電動アシスト自転車では、着脱自在な可搬型の電池パックが使用される。電池パックのコネクタから通信線用の端子をなくすために、電池パックと電動アシスト自転車に無線通信機能を搭載し、無線で制御信号を伝送するシステムが開発されている。さらに、無線通信機能を搭載した電池パックと、スマートフォンなどの携帯端末装置をモニタリング機器として無線接続し、外部の携帯端末装置から当該電池パックを監視・制御するシステムが開発されている。

　携帯端末装置と電池パックを近距離無線通信で接続する際のペアリング処理のセキュリティを強化するために、電池パックに認証コードを表示し、携帯端末装置に当該認証コードを入力して、機器間の認証を行うことが考えられる。しかしながら、電池パックに、複数桁の認証コードを表示可能なディスプレイを実装するとコストアップになる。

　電池パックに認証コードを、バーコードやＱＲコード（登録商標）のシールで貼り付けておくことが考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１６４７７０号公報

　バーコードやＱＲコードが印刷されたシールを電池パックに貼り付けておく場合、バーコードやＱＲコードで示される認証コードは、シールを貼り替えない限り、固定値での運用になる。この場合、認証コードを発行する度に新たな認証コードを生成する運用と比較して、セキュリティレベルが低くなる。また、バーコードやＱＲコードが印刷されたシールが電池パック１０に貼り付けられている状態は、認証コードの情報が常に外部に晒されている状態を意味している。

　本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電パックと携帯端末装置間のペアリング処理のセキュリティを強化する技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本開示のある態様の蓄電パックは、電動移動体に給電するための蓄電部と、近距離無線通信を実行するための無線通信部と、携帯端末装置との近距離無線通信に使用する暗号鍵を交換する処理に使用する認証コードを、前記携帯端末装置のユーザに向けて、一時的に通知する通知部と、を備える。

　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を装置、システム、方法、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。

　本開示によれば、蓄電パックと携帯端末装置間のペアリング処理のセキュリティを強化できる。

実施の形態に係る電池パックの管理サービスの全体構成を示す図である。 車両に装着される電池パックの認証処理の概要を説明するための図である。 実施の形態に係る電池パックと携帯端末装置の構成例を示す図である。 実施の形態に係る、電池パックと携帯端末装置間のペアリング処理を説明するための図である。 表示器を用いた認証コード通知の第１実施例を説明するための図である。 図６Ａは、表示器を用いた認証コード通知の第２実施例を説明するための図である。 図６Ｂは、表示器を用いた認証コード通知の第２実施例を説明するための図である。

　図１は、実施の形態に係る電池パック１０の管理サービスの全体構成を示す図である。電池パック１０は、着脱自在な可搬式・交換式の電池パックであり、車両２０または充電器（不図示）の装着スロットに装着可能である。以下、実施の形態では車両２０として電動アシスト自転車を想定する。

　交換式の電池パック１０は、車両２０または充電器の装着スロットとの着脱が頻繁に発生するため、電池パック１０のコネクタ部分の劣化が進行しやすい。そこで本実施の形態では、電池パック１０に無線通信機能を搭載し、制御信号を無線通信で伝送することとしている。これにより、電池パック１０のコネクタから通信線用の端子をなくすことができ、動力線用の端子だけにできる。

　車両２０と電池パック１０間の無線通信には、近距離無線通信を使用する。近距離無線通信としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、赤外線通信などを使用できる。以下、本実施の形態では近距離無線通信として、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ）を使用することを想定する。

　ＢＬＥは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの拡張規格の一つであり、２．４ＧＨｚ帯を使用した低消費電力な近距離無線通信規格である。ＢＬＥは、ボタン電池一つで数年間駆動可能な程度に低消費電力であるため、電池駆動に適しており、電池パック１０の残容量に与える影響を極小化できる。また、ＢＬＥ通信用のモジュールは市場に数多く出荷されているため、低コストで入手できる。

　また、ＢＬＥはスマートフォンとの親和性が高く、スマートフォンと連携した様々なサービスを提供できる。本実施の形態では、電池パック１０と、ユーザが所持する携帯端末装置３０とが近距離無線通信で接続される。携帯端末装置３０としてスマートフォン、スマートウォッチ、タブレット、小型ノートＰＣ、携帯型ゲーム機などを使用できる。以下、本実施の形態では携帯端末装置３０としてスマートフォンを想定し、電池パック１０とスマートフォン間がＢＬＥで接続されることを想定する。

　電池パック管理システム３は、複数の電池パック１０の状態を一括して管理するシステムである。電池パック管理システム３は例えば、電池メーカの自社施設もしくはデータセンタに設置される自社サーバ上、またはクラウドサービス契約に基づき利用するクラウドサーバ上に構築される。なお、電池パック管理システム３は、電池メーカではなく、電動アシスト自転車のレンタルサービスやシェアリングサービスを提供している運営主体により構築されてもよい。

　電池パック管理システム３および携帯端末装置３０は、ネットワーク２に接続される。ネットワーク２は、インターネット、専用線、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信路の総称であり、その通信媒体やプロトコルは問わない。通信媒体として例えば、携帯電話網（セルラー網）、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、光ファイバ網、ＡＤＳＬ網、ＣＡＴＶ網などを使用できる。通信プロトコルとして例えば、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ　Ｄａｔａｇｒａｍ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ、イーサネット（登録商標）などを使用できる。

　本実施の形態では、携帯端末装置３０は、４Ｇ／５Ｇ携帯電話網の基地局またはＷｉ－Ｆｉアクセスポイントを経由してネットワーク２に接続する。電池パック管理システム３は、ルータを経由してネットワーク２に接続する。電池パック１０は、携帯端末装置３０と近距離無線通信で接続することにより、間接的にインターネット上の機器と接続できる。

　電池パック管理システム３は基本情報として、各電池パック１０の識別情報（パックＩＤ）、製造年月日、所有者情報（氏名、住所、電話番号、メールアドレスなど）、保証内容を管理する。電動アシスト自転車のレンタルサービスやシェアリングサービスに使用されている電池パック１０の場合、所有者と管理者が異なる場合がある。その場合、電池パック管理システム３は管理者情報も管理する。さらに電池パック管理システム３は、電動アシスト自転車を、現在レンタルして使用しているユーザのユーザ情報も管理できる。

　電池パック管理システム３は、各ユーザの携帯端末装置３０を介して、各携帯端末装置３０とペアリングしている各電池パック１０の現在の状態を示すステータス情報を取得できる。例えば、電池パック１０のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈ）を取得できる。電池パック管理システム３は、電池パック１０のＳＯＨが所定値を下回ると、所有者または管理者に電池パック１０の交換を促すメールを通知できる。

　また、電池パック管理システム３は、携帯端末装置３０を介して電池パック１０の現在位置情報も取得できる。電池パック１０の現在位置情報として、ペアリングしている携帯端末装置３０のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）情報を使用できる。レンタルサービスやシェアリングサービスの場合、電池パック管理システム３は、電動アシスト自転車を現在使用しているユーザの携帯端末装置３０に、電動アシスト自転車の返却場所を通知できる。

　ＢＬＥの電波到達範囲は、一般的なクラス２のデバイスを使用した場合、約１０ｍ程度である。したがって、ＢＬＥの一つの通信圏内に、複数の車両２０ａ、２０ｂ、複数の電池パック１０ａ、１０ｂが存在する状態が発生し得る。その場合、車両システム間で電波の干渉が発生し、動作が不安定になることがある。車両２０は、自身に装着されていない隣接する位置にある電池パック１０と誤接続することがあり、その場合、装着されていない電池パック１０を誤制御する可能性がある。

　そこで車両２０に装着された電池パック１０と、車両２０の通信相手の電池パック１０が同一であることを担保する仕組みが必要となる。本実施の形態では、識別情報（ＩＤ）を用いて、車両２０と物理的に有線で接続された電池パック１０と、無線通信で接続された電池パック１０との同一性を確認する。この識別情報（ＩＤ）は、各電池パック１０に固有の識別情報であってもよいし、テンポラルな識別情報であってもよい。固有の識別情報として例えば、ＢＤ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｄｅｖｉｃｅ）アドレスやＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスを使用してもよい。

　図２は、車両２０に装着される電池パック１０の認証処理の概要を説明するための図である。電池パック１０のコネクタと車両２０の装着スロットのコネクタが接続されると、電池パック１０は有線経由でＩＤ１を送信する。同時に電池パック１０は近距離無線通信で、ＩＤ１を含むアドバタイズパケット（ビーコンパケット）を送出する。アドバタイズパケットは、自己の存在を近距離無線通信で周囲に通知するための信号である。

　車両２０は、アドバタイズパケットを受信すると、アドバタイズパケットに含まれるＩＤ１と、有線経由で受信したＩＤ１を照合する。両者が一致した場合、車両２０は、装着された電池パック１０と、近距離無線通信の通信相手が同一であると認証する。両者が一致しない場合、車両２０は、装着された電池パック１０と、近距離無線通信の通信相手が同一でないと判定し、通信相手の電池パック１０を認証しない。例えば、ＩＤ２を含むアドバタイズパケットを受信した場合、有線経由で受信したＩＤ１と一致しないため、ＩＤ２を含むアドバタイズパケットの送信先の電池パック１０を認証しない。

　ＢＬＥでは、データを暗号化するための暗号鍵を、セントラルとペリフェラル間で交換する。ＢＬＥでは、この暗号鍵の交換処理をペアリング処理と呼ぶ。ＢＬＥの主要なペアリング方法に、Ｐａｓｓｋｅｙ　ＥｎｔｒｙとＪｕｓｔ　Ｗｏｒｋｓがある。Ｐａｓｓｋｅｙ　Ｅｎｔｒｙは、セントラルとペリフェラルの内の片方に６桁の認証コード（パスキー、パスコード、ＰＩＮコード、ＰＩＮナンバー、パスワード、認証番号などとも称される）を表示し、もう片方に、表示された認証コードを入力することにより、正しいペアリング相手であるかを認証する方法である。Ｐａｓｓｋｅｙ　Ｅｎｔｒｙでは、交換される暗号鍵に秘匿性があり、中間者攻撃（ＭＩＴＭ攻撃：Ｍａｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　Ａｔｔａｃｋ）から保護される。

　Ｊｕｓｔ　Ｗｏｒｋｓは、認証なし、又は認証コード“００００００”の固定運用でペアリング接続を許可する方法である。Ｊｕｓｔ　Ｗｏｒｋｓでは、交換される暗号鍵に秘匿性がなく、中間者攻撃から保護されない。したがって、Ｊｕｓｔ　Ｗｏｒｋｓではシステムに不正侵入され、不正制御や乗っ取りされるリスクがある。

　本実施の形態では、Ｐａｓｓｋｅｙ　Ｅｎｔｒｙのような、交換される暗号鍵の秘匿性が確保されたペアリング方法を採用する。一般に使用されている電池パック１０には、認証コードを表示可能なディスプレイは搭載されていない。そこで、電池パック１０から携帯端末装置３０のユーザに、認証コードを別の方法で通知する仕組みが必要となる。

　図３は、実施の形態に係る電池パック１０と携帯端末装置３０の構成例を示す図である。電池パック１０は、蓄電池１１、表示器１２、操作ボタン１３、第１制御部１５、第１無線通信部１６および第１アンテナ１７を含む。

　蓄電池１１は、直列または直並列に接続された複数のセルを含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セルなどを使用できる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。セルの直列数は、車両２０のモータの駆動電圧に応じて決定される。

　表示器１２と操作ボタン１３は、電池パック１０のユーザインタフェース部を構成する。表示器１２は、蓄電池１１の残量を表示するための表示器である。表示器１２は、蓄電池１１の残量に応じて点灯数が変わる複数のＬＥＤランプを有する。ユーザは、操作ボタン１３を押下することにより、表示器１２に蓄電池１１の残量をインジケータで表示させることができる。

　図３に示す例では、表示器１２は５つのＬＥＤランプを有している。蓄電池１１の残量は５つのＬＥＤランプの点灯数で示され、例えば、５つ点灯で１００～８０％、４つ点灯で８０～６０％、３つ点灯で６０～４０％、２つ点灯で４０～２０％、１つ点灯で２０～１０％、１つ点滅で１０～０％であることがそれぞれ示される。なお、ランプの数や、表示器１２の光源は、設計者が任意に選定可能である。

　第１制御部１５は、電池パック１０全体を制御するマイクロコントローラである。第１制御部１５は、蓄電池１１の状態（具体的には、蓄電池１１に含まれる各セルの電圧、電流、温度）を監視する。第１制御部１５は、これらの監視データをもとに、蓄電池１１に含まれる各セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）、ＦＣＣ（Ｆｕｌｌ　Ｃｈａｒｇｅ　Ｃａｐａｃｉｔｙ）およびＳＯＨを推定する。また、第１制御部１５は、蓄電池１１に含まれるセルに過電圧、過小電圧、過電流、高温異常または低温異常が発生した場合、動力線のスイッチ（不図示）をオフしてセルを保護する。

　第１無線通信部１６は近距離無線通信処理を実行する。本実施の形態では、第１無線通信部１６はＢＬＥモジュールで構成され、第１アンテナ１７はＢＬＥモジュールに内蔵されるチップアンテナ、またはパターンアンテナで構成される。第１無線通信部１６は、近距離無線通信で受信したデータを第１制御部１５に出力するとともに、第１制御部１５から入力されるデータを近距離無線通信で送信する。

　携帯端末装置３０は、撮像部３１、ＧＰＳ受信部３２、操作表示部３３、第２制御部３５、第２無線通信部３６および第２アンテナ３７を含む。撮像部３１は、静止画および動画を撮影可能なカメラユニットである。撮像部３１は、レンズ、固体撮像素子および信号処理回路を備える。固体撮像素子には例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサまたはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを使用できる。固体撮像素子は、レンズを介して入射される光を、電気的な映像信号に変換し、信号処理回路に出力する。信号処理回路は、固体撮像素子から入力される映像信号に対して、Ａ／Ｄ変換、ノイズ除去などの信号処理を施し、第２制御部３５に出力する。

　ＧＰＳ受信部３２は、携帯端末装置３０の位置情報を検出する。ＧＰＳ受信部３２は、複数のＧＰＳ衛星から、それぞれの発信時刻を含む電波をそれぞれ受信し、受信した複数の電波にそれぞれ含まれる複数の発信時刻をもとに受信地点の緯度・経度を算出する。ＧＰＳ受信部３２は、算出した受信地点の緯度・経度を、携帯端末装置３０の位置情報として第２制御部３５に出力する。

　操作表示部３３は、タッチパネル式のディスプレイを備える。タッチパネル式のディスプレイとして、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ミニＬＥＤディスプレイなどを使用できる。なお、操作表示部３３は物理キーをさらに備えていてもよい。また、操作表示部３３は、タッチパネル機能を搭載しないディスプレイと物理キーの組み合わせで構成されてもよい。

　第２制御部３５は、携帯端末装置３０全体を制御するコントローラである。第２制御部３５は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎ　ａ　Ｃｈｉｐ）、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、ミドルウェア、アプリケーションなどのプログラムを利用できる。

　第２無線通信部３６は、複数の通信方式（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、４Ｇ、５Ｇ）に対応した、１つ以上の通信モジュールを備える。例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈとＷｉ－Ｆｉは、１つの通信モジュールに統合されていてもよい。それぞれの通信方式に対応する第２アンテナ３７は、それぞれの通信モジュールに内蔵されていてもよいし、外付けであってもよい。

　本実施の形態では、ユーザは車両２０を使用する前に、電池パック１０を管理するためのアプリケーションプログラム（以下、パック管理アプリという）を、配信サーバから携帯端末装置３０にダウンロードして、携帯端末装置３０にインストールしておく必要がある。配信サーバにはパック管理アプリが予めアップロードされており、配信サーバは、ネットワーク２を介してアクセスしてきた携帯端末装置３０に、管理しているパック管理アプリを提供する。なお、携帯端末装置３０から、電池パック管理システム３が管理しているウェブサイトに直接アクセスして、パック管理アプリをダウンロードする仕組みでもよい。

　図４は、実施の形態に係る、電池パック１０と携帯端末装置３０間のペアリング処理を説明するための図である。ユーザが電池パック１０の操作ボタン１３を長押しすると、電池パック１０の第１制御部１５は、表示器１２を認証コード表示モードに切り替える。ユーザは、携帯端末装置３０のパック管理アプリを起動し、電池パック１０の表示器１２を被写体として、撮像部３１を使用した動画撮影を開始する。

　第１制御部１５は、ペアリング処理に使用する認証コードを生成し、生成した認証コードに基づいて、表示器１２を構成する複数のＬＥＤランプの点灯状態を遷移させる。その際、第１制御部１５は、複数のＬＥＤランプの内、特定の一つのＬＥＤランプ１２ｐをポジションガイドに設定する。図４に示す例では、上下に並ぶ５つのＬＥＤランプの内、一番下（図３に示す電池パック１０の向きの場合、一番左）のＬＥＤランプ１２ｐをポジションガイドに設定している。

　ポジションガイド用のＬＥＤランプ１２ｐを除く４つのＬＥＤランプは通知用のＬＥＤランプであり、４つのＬＥＤランプで４ビットの情報を表示できる。図４に示す例では、ポジションガイド用のＬＥＤランプの隣のＬＥＤランプを、最上位ビットを示すＬＥＤランプとし、一番上（一番右）のＬＥＤランプを最下位ビットを示すＬＥＤランプとしている。認証コード表示モードが実行される期間、第１制御部１５は、ポジションガイドに設定した一つのＬＥＤランプ１２ｐを高速に点滅させる。

　携帯端末装置３０において、パック管理アプリを実行している第２制御部３５は、撮像部３１から入力される各フレーム画像内において、高速に点滅しているポジションガイドの位置を特定する。パック管理アプリは、電池パック１０の表示器１２が写った多数の画像を学習して生成した電池パック１０の表示器１２の識別器を有する。第２制御部３５は、表示器１２の識別器を使用して各フレーム画像内において表示器１２を探索する。その際、第２制御部３５は、ポジションガイドを含む所定領域を、回転または拡大・縮小させながら、当該所定領域の特徴量を識別器に入力して、フレーム画像内の表示器１２を判別する。第２制御部３５は、各フレーム画像内で画像認識した表示器１２の画像をもとに、表示器１２を構成する複数のＬＥＤランプの点灯状態を特定する。

　図５は、表示器１２を用いた認証コード通知の第１実施例を説明するための図である。認証コード表示モードが実行されると、まず第１制御部１５は、携帯端末装置３０の撮像部３１のアライメントのための期間として所定時間、ポジションガイドのＬＥＤランプ１２ｐを高速に点滅させ、４つの通知用ＬＥＤランプの一つ（図５では一番上のＬＥＤランプ）を点灯させる。

　アライメントのための所定時間が経過すると、第１制御部１５は、スタンバイ状態にあることを携帯端末装置３０に通知するために、４つの通知用ＬＥＤランプの全てを点灯させる。第１制御部１５は、認証コードの通知開始の合図として、４つの通知用ＬＥＤランプの全てを消灯させる。認証コードの通知の開始は、スタンバイ状態に遷移してから所定時間が経過したことをトリガとしてもよいし、スタンバイ状態においてユーザにより操作ボタン１３が押下されたことをトリガとしてもよい。

　第１制御部１５は、通知すべき認証コードに応じて４つの通知用ＬＥＤランプの点灯状態を遷移させる。一つの点灯状態で４ビットのデータを表示できる。４ビットのデータで、１０進数で０から１５までを、１６進数で０からＦまでを表現できる。したがって、１０進数または１６進数の６桁の認証コードが使用される場合、４つの通知用ＬＥＤランプの点灯状態を６回切り替えれば、認証コードを通知できる。

　なお、４つの通知用ＬＥＤランプの２つの点灯状態で、４つの７セグメント表示器として運用してもよい。その場合、２つの点灯状態で、１０進数の４桁の数字を表示できる。したがって、１０進数の６桁の認証コードが使用される場合、４つの通知用ＬＥＤランプの点灯状態を４回切り替えれば、認証コードを通知できる。

　第１制御部１５は、認証コードの通知終了の合図として、４つの通知用ＬＥＤランプの全てを点灯させる。第１制御部１５は、認証コードの通知を終了すると、表示器１２の認証コード表示モードを終了させる。なお、電池パック１０のメーカは、スタンバイ状態、認証コードの通知開始および認証コード通知終了のそれぞれの合図を、予めパック管理アプリに登録しておく。

　携帯端末装置３０の第２制御部３５は、撮像部３１により撮像された動画に含まれる複数のフレーム画像を画像認識して、電池パック１０の表示器１２から通知された認証コードを検出する。第２制御部３５は、検出した認証コードを操作表示部３３に表示させる。ユーザは、表示された認証コードを、操作表示部３３を操作して承認する。

　電池パック１０の第１制御部１５は、表示器１２に認証コードを表示させるとともに、第１無線通信部１６に、自己のパックＩＤを含むアドバタイズパケットを送出させる。携帯端末装置３０の第２制御部３５は、第２無線通信部３６でアドバタイズパケットを受信すると、第２無線通信部３６を使用してアドバタイズパケットの送信先へペアリング要求を送信する。

　電池パック１０の第１制御部１５は、第１無線通信部１６でペアリング要求を受信すると、サポート外の機器からのペアリング要求でない場合、ペアリング要求を受諾する。第１制御部１５は第１無線通信部１６を使用して、ペアリング要求受諾のペアリング応答をペアリング要求元へ返信する。

　携帯端末装置３０の第２制御部３５は、第２無線通信部３６でペアリング要求受諾のペアリング応答を受信すると、検出した認証コードを含むペアリング確認をペアリング要求先へ送信する。電池パック１０の第１制御部１５は、第１無線通信部１６で認証コードを含むペアリング確認を受信すると、表示器１２に表示させた認証コードと受信したペアリング確認に含まれる認証コードを照合する。両者が一致した場合、第１制御部１５は、認証成功のペアリング確認をペアリング要求元へ返信する。

　携帯端末装置３０の第２制御部３５は、第２無線通信部３６で認証成功のペアリング確認を受信すると、検出した認証コードを使用して一時鍵（ＳＴＫ：Ｓｈｏｒｔ　Ｔｅｒｍ　Ｋｅｙ）を生成する。第２制御部３５は、生成した一時鍵を含むセキュリティ情報をペアリング要求先へ送信する。電池パック１０の第１制御部１５は、第１無線通信部１６で一時鍵を含むセキュリティ情報を受信すると、セキュリティ情報の受領確認をペアリング要求元へ返信する。

　電池パック１０の第１制御部１５は、ＢＬＥで通信されるデータを暗号化するための暗号鍵（ＬＴＫ：Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｋｅｙ）を生成し、ボンディングする。第１制御部１５は、生成した暗号鍵をペアリング要求元から受信した一時鍵を使用して暗号化する。第１制御部１５は、一時鍵で暗号鍵した暗号鍵を含むセキュリティ情報をペアリング要求元へ送信する。

　携帯端末装置３０の第２制御部３５は、第２無線通信部３６で暗号鍵を含むセキュリティ情報を受信すると、保持している一時鍵を使用して、受信した暗号化されている暗号鍵を復号し、復号した暗号鍵をボンディングする。

　以上の手順により、電池パック１０と携帯端末装置３０間で、ＢＬＥ通信に使用する暗号鍵が交換される。なお、第１無線通信部１６および第２無線通信部３６にマイクロコントローラが搭載されている場合、一時鍵の生成、交換、および暗号鍵の生成、交換、ボンディングは第１無線通信部１６および第２無線通信部３６で実行されてもよい。

　図６Ａ、図６Ｂは、表示器１２を用いた認証コード通知の第２実施例を説明するための図である。第２実施例では、携帯端末装置３０の動画撮影機能を使用せず、ユーザの目視により表示器１２の点灯状態を確認する。実施例１と同様に、ユーザが電池パック１０の操作ボタン１３を長押しすると、電池パック１０の第１制御部１５は、表示器１２を認証コード表示モードに切り替える。

　ユーザは、携帯端末装置３０のパック管理アプリを起動する。パック管理アプリが起動すると、図６Ｂに示すように携帯端末装置３０の操作表示部３３に、認証コード入力キー３３ａと完了キー３３ｂが表示される。

　図６Ａに示すように、認証コード表示モードにおいて、ユーザが電池パック１０の操作ボタン１３を押下する度に、表示器１２を構成する複数のＬＥＤランプの点灯状態が切り替わる。ユーザは、複数のＬＥＤランプの点灯状態を目視により確認し、操作表示部３３の認証コード入力キー３３ａに入力する。認証コード入力キー３３ａの各キーは、ユーザがタップするごとに点灯から消灯へ、または消灯から点灯へ切り替わる。ユーザが完了キー３３ｂを押下すると、一つの点灯状態で表されている情報が、第２制御部３５に読み込まれる。以上の手順を繰り返すことにより、複数桁の認証コードが電池パック１０から携帯端末装置３０に伝達される。認証コードを使用したペアリング処理の手順は、実施例１と同様である。

　以上説明したように本実施の形態によれば、電池パック１０と携帯端末装置３０間のペアリング処理のセキュリティを、低コストで強化できる。電池パック１０に新たにディスプレイを搭載する必要がなく、蓄電池１１の残量表示用の既存の表示器１２を使用すればよいため、電池パック１０のコストアップを抑制できる。また、携帯端末装置３０はパック管理アプリをインストールするだけでよく、ハードウェアの追加は発生しない。

　認証コードを、バーコードやＱＲコードのシールで電池パック１０に貼り付けておく場合、シールを貼り替えない限り、認証コードの値を変更できない。また、認証コードの情報が基本的に外部に晒されている状態となる。これに対して、本実施の形態では、認証コードを発行する度に新たな認証コードを生成できる。また、認証コードを通知する時のみ、表示器１２に認証コードを表示させる。したがって、バーコードやＱＲコードのシールを電池パック１０に貼り付けておく場合と比較し、セキュリティレベルを大幅に強化できる。

　第１実施例では、ユーザは点滅するＬＥＤランプを携帯端末装置３０の撮像部３１で動画撮影するだけで、認証コードを携帯端末装置３０に取り込むことができ、操作の煩わしさが低減される。また、人手による入力ミスを排除でき、ペアリングの確実性を向上させることができる。また、短時間で認証コードを取得できる。また、認証コードの桁数が多くなっても、ユーザの操作負担が増加しない。

　第２実施例では、カメラを搭載していない携帯端末装置３０でも認証コードを取得できる。また、撮影位置の調整が不要であり、携帯端末装置３０のカメラに不慣れなユーザでも、簡単に認証コードを携帯端末装置３０に取り込むことができる。

　以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に容易に理解されるところである。

　上述の実施の形態では、表示器１２を構成する複数のＬＥＤランプの内、特定の一つのＬＥＤランプ１２ｐをポジションガイドに設定した。この点、表示器１２を構成する複数のＬＥＤランプの近傍に、ポジションガイドを塗料やシールでマーキングしておいてもよい。その場合、表示器１２を構成する全てのＬＥＤランプを、データ通知用のＬＥＤランプとして使用できる。なお、実施例２の場合、ポジションガイド自体を省略してもよい。

　上述の実施例２では、ユーザは、複数のＬＥＤランプの各点灯状態を、操作表示部３３の認証コード入力キー３３ａに都度入力した。この点、ユーザは、複数のＬＥＤランプの各点灯状態を、撮像部３１で静止画として撮影してもよい。通常、動画より静止画のほうが画質が高いため、静止画で撮影した場合、画像内の複数のＬＥＤランプの検出精度が向上する。

　上述の実施の形態では、認証コードに応じて、表示器１２の複数のＬＥＤランプの点灯状態を遷移させて、携帯端末装置３０のユーザに向けて認証コードを通知した。この点、認証コードの通知は、可視情報を使用した方法に限定されるものではない。音情報を使用して、携帯端末装置３０のユーザに向けて認証コードを通知することも可能である。

　例えば、電池パック１０にスピーカを搭載し、操作ボタン１３が長押しされると、電池パック１０の第１制御部１５は、当該スピーカに認証コードを音声出力させてもよい。ユーザは、聞き取った認証コードを携帯端末装置３０の操作表示部３３に入力する。また、操作ボタン１３が長押しされると、電池パック１０の第１制御部１５は、認証コードを電子透かしとして埋め込んだ音声または音響を当該スピーカに出力させる。ユーザは、当該音声または音響を携帯端末装置３０のマイク（不図示）で録音する。パック管理アプリに実装された音響解析機能により、埋め込まれている認証コードの電子透かしを検出する。このように、携帯端末装置３０は、電池パック１０から認証コードを音情報を介して取得することもできる。

　上述の実施の形態では、蓄電池１１を内蔵する電池パック１０を使用する例を説明した。この点、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセルなどを含むキャパシタを内蔵するキャパシタパックを使用してもよい。本明細書では、電池パックとキャパシタパックを総称して蓄電パックと呼ぶ。

　上述の実施の形態では、蓄電パックが装着される車両２０として、電動アシスト自転車を想定した。この点、車両２０は電動アシスト自転車に限定されるものではなく、車両２０には、電動バイク（電動スクータ）、電動キックスクータ、電気自動車（ゴルフカート、ランドカーなどの低速の電気自動車を含む）、鉄道車両なども含まれる。また、蓄電パックが装着される対象は車両２０に限定されるものではなく、例えば、電動船舶、マルチコプタ（ドローン）などの電動移動体も含まれる。

　なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

　［項目１］
　電動移動体（２０）に給電するための蓄電部（１１）と、
　近距離無線通信を実行するための無線通信部（１６）と、
　携帯端末装置（３０）との近距離無線通信に使用する暗号鍵を交換する処理に使用する認証コードを、前記携帯端末装置（３０）のユーザに向けて、一時的に通知する通知部（１２）と、
　を備えることを特徴とする蓄電パック（１０）。

　これによれば、一時的にしか通知されない認証コードを使用することで、蓄電パック（１０）と携帯端末装置（３０）間のペアリング処理のセキュリティを強化できる。

　［項目２］
　前記通知部（１２）は、前記蓄電部（１１）の残量表示器（１２）を含む、
　ことを特徴とする項目１に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、蓄電パック（１０）と携帯端末装置（３０）間のペアリング処理のセキュリティを、低コストで強化できる。

　［項目３］
　前記残量表示器（１２）に前記蓄電部（１１）の残量を表示させるための操作部（１３）と、
　前記蓄電部（１１）の残量を管理する制御部（１５）と、をさらに備え、
　前記残量表示器（１２）は、前記蓄電部（１１）の残量に応じて点灯数が変わる複数のランプ（１２）を有し、
　前記制御部（１５）は、
　前記操作部（１３）に対する第１の操作を認識すると、前記蓄電部（１１）の残量に応じた個数の前記ランプ（１２）を点灯させ、
　前記操作部（１３）に対する第２の操作を認識すると、前記認証コードに応じて前記複数のランプ（１２）の点灯状態を遷移させる、
　ことを特徴とする項目２に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、残量表示器（１２）の点灯状態で、認証コードを通知できる。

　［項目４］
　前記制御部（１５）は、前記認証コードを前記複数のランプ（１２）の点灯状態で通知する際、特定の一つのランプ（１２ｐ）をポジションガイドに設定する、
　ことを特徴とする項目３に記載の蓄電パック（１０）。

　これによれば、携帯端末装置（３０）で撮影された複数のランプ（１２）の画像認識が容易になる。

　［項目５］
　近距離無線通信を実行するための無線通信部（３６）と、
　ユーザの操作に起因して、項目１から４のいずれか１項に記載された蓄電パック（１０）から通知された認証コードを取得する取得部（３１）と、
　前記認証コードを使用して、前記蓄電パック（１０）との近距離無線通信に使用する暗号鍵を、前記蓄電パック（１０）と交換する処理を実行する制御部（３５）と、
　を備えることを特徴とする携帯端末装置（３０）。

　これによれば、蓄電パック（１０）と携帯端末装置（３０）間のペアリング処理のセキュリティを強化できる。

　［項目６］
　前記取得部（３１）は、撮像部（３１）を含み、
　前記撮像部（３１）は、ユーザの操作に起因して、項目３または４に記載の蓄電パック（１０）の前記複数のランプ（１２）の点灯状態を動画で撮像し、
　前記制御部（１５）は、前記撮像部（３１）により撮像された動画に含まれる複数のフレーム画像を画像認識して、前記認証コードを検出し、検出した認証コードを使用して前記暗号鍵を交換する処理を実行する、
　ことを特徴とする項目５に記載の携帯端末装置（３０）。

　これによれば、ユーザが認証コードを入力する操作の煩わしさを低減できる。

　［項目７］
　前記撮像部（３１）は、ユーザの操作に起因して、項目４に記載の蓄電パック（１０）の前記複数のランプ（１２）の点灯状態を動画で撮像し、
　前記制御部（１５）は、点滅している特定の一つのランプ（１２ｐ）をポジションガイド用のランプ（１２ｐ）として認識する、
　ことを特徴とする項目６に記載の携帯端末装置（３０）。

　これによれば、複数のランプ（１２）の画像認識が容易になる。

　［項目８］
　ユーザの操作に起因して、項目１から４のいずれか１項に記載された蓄電パック（１０）から通知された認証コードを取得する処理と、
　前記認証コードを使用して、前記蓄電パックとの近距離無線通信に使用する暗号鍵を、前記蓄電パックと交換する処理を実行する処理と、
　をコンピュータに実行させることを特徴とする無線通信プログラム。

　これによれば、蓄電パック（１０）と携帯端末装置（３０）間のペアリング処理のセキュリティを強化できる。

　２　ネットワーク、　３　電池パック管理システム、　１０　電池パック、　２０　車両、　３０　携帯端末装置、　１１　蓄電池、　１２　表示器、　１３　操作ボタン、　１５　第１制御部、　１６　第１無線通信部、　１７　第１アンテナ、　３１　撮像部、　３２　ＧＰＳ受信部、　３３　操作表示部、　３３ａ　認証コード入力キー、　３３ｂ　完了キー、　３５　第２制御部、　３６　第２無線通信部、　３７　第２アンテナ。

Claims (8)

1. 　電動移動体に給電するための蓄電部と、
   　近距離無線通信を実行するための無線通信部と、
   　携帯端末装置との近距離無線通信に使用する暗号鍵を交換する処理に使用する認証コードを、前記携帯端末装置のユーザに向けて、一時的に通知する通知部と、
   　を備えることを特徴とする蓄電パック。
2. 　前記通知部は、前記蓄電部の残量表示器を含む、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電パック。
3. 　前記残量表示器に前記蓄電部の残量を表示させるための操作部と、
   　前記蓄電部の残量を管理する制御部と、をさらに備え、
   　前記残量表示器は、前記蓄電部の残量に応じて点灯数が変わる複数のランプを有し、
   　前記制御部は、
   　前記操作部に対する第１の操作を認識すると、前記蓄電部の残量に応じた個数の前記ランプを点灯させ、
   　前記操作部に対する第２の操作を認識すると、前記認証コードに応じて前記複数のランプの点灯状態を遷移させる、
   　ことを特徴とする請求項２に記載の蓄電パック。
4. 　前記制御部は、前記認証コードを前記複数のランプの点灯状態で通知する際、特定の一つのランプをポジションガイドに設定する、
   　ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電パック。
5. 　近距離無線通信を実行するための無線通信部と、
   　ユーザの操作に起因して、請求項１から４のいずれか１項に記載された蓄電パックから通知された認証コードを取得する取得部と、
   　前記認証コードを使用して、前記蓄電パックとの近距離無線通信に使用する暗号鍵を、前記蓄電パックと交換する処理を実行する制御部と、
   　を備えることを特徴とする携帯端末装置。
6. 　前記取得部は、撮像部を含み、
   　前記撮像部は、ユーザの操作に起因して、請求項３または４に記載の蓄電パックの前記複数のランプの点灯状態を動画で撮像し、
   　前記制御部は、前記撮像部により撮像された動画に含まれる複数のフレーム画像を画像認識して、前記認証コードを検出し、検出した認証コードを使用して前記暗号鍵を交換する処理を実行する、
   　ことを特徴とする請求項５に記載の携帯端末装置。
7. 　前記撮像部は、ユーザの操作に起因して、請求項４に記載の蓄電パックの前記複数のランプの点灯状態を動画で撮像し、
   　前記制御部は、点滅している特定の一つのランプをポジションガイド用のランプとして認識する、
   　ことを特徴とする請求項６に記載の携帯端末装置。
8. 　ユーザの操作に起因して、請求項１から４のいずれか１項に記載された蓄電パックから通知された認証コードを取得する処理と、
   　前記認証コードを使用して、前記蓄電パックとの近距離無線通信に使用する暗号鍵を、前記蓄電パックと交換する処理を実行する処理と、
   　をコンピュータに実行させることを特徴とする無線通信プログラム。

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