JP6496603B2 - 車両通信システム - Google Patents

Description

本発明は、車両通信システムに関する。

ユーザに所持される携帯機との間で無線通信を行い、当該無線通信によって行われる車両専用のＩＤコードの照合が成立したことを条件として車載機器の動作を許可する車載機を有する車両通信システムがある。特許文献１の車載通信システムの無線通信は、近距離無線通信規格の一つであるＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）を使用して行われる。

このような車両通信システムでは、車載機器の動作を許可している時間が長くなるとセキュリティ性が損なわれる。一方で、ＩＤコードの照合を密にした場合、このＩＤコードの照合には時間を要するので、車載機器の動作を要求したときの動作応答性が悪い。

そこで、特許文献２に示されるシステムのような照合方式が検討されている。すなわち、無線通信の度にインクリメントされるローリングカウンタを携帯機に設け、携帯機はそのローリングカウンタの値を無線送信する。車載機は、前回車載機器の動作を許可したときのローリングカウンタの値を不揮発性メモリに記憶しておき、その不揮発性メモリに記憶されている値と受信するローリングカウンタの値とを比較し、その値が妥当かどうかを判断する。妥当と判断される場合には、その車載機器の動作を許可するとともに、妥当かどうかを判断するために使用した値を今回受信したローリングカウンタの値に更新する。このシステムの場合、ローリングカウンタの値が妥当と判断されている間は、常時、車載機器の動作が許可されているので、車載機器の動作を要求したときの動作応答性がよい。

特開２０１３−１０６３３８号公報 特開２００６−１１８２０５号公報

しかしながら、不揮発性メモリに使用される記憶素子は、データの書き込みに伴い劣化することが周知である。このため、多くの場合、不揮発性メモリは、データの書き込み（更新）回数が制限されている。ＢＬＵＥＴＯＯＴＨでは、接続状態にあるか否かを判断するために通信対象同士の間で定期的に無線通信を行うため、上記のようなシステムでは、不揮発性メモリの更新回数がデータの書き込み回数の上限に達するおそれが高い。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格の無線通信を通じて通信相手の照合を長期間に亘って行う車両通信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、携帯機との間でＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格の無線通信を行い、この無線通信を通じて専用の照合鍵による照合を行い、その照合が成立する場合に車載機器の動作を許可する車載機を備える車両通信システムにおいて、前記携帯機は、前記車載機との間で無線通信をする度にインクリメントするローリングカウンタを備え、そのローリングカウンタの値を無線信号に含ませて送信するものであり、前記車載機は、前記ローリングカウンタの値を照合するための情報が記憶される揮発性メモリを備え、前記携帯機との間でペアリングされたことをトリガとして前記ローリングカウンタの値と前記揮発性メモリに記憶される前記ローリングカウンタの値を照合するための情報との同期を行い、その後は前記ローリングカウンタの値の照合が成立する度、前記揮発性メモリに記憶される前記ローリングカウンタの値を照合するための情報を更新することを要旨とする。

このシステムによれば、ローリングカウンタの値を照合するための情報が記憶されるのは、不揮発性メモリよりも使用できる期間が長い揮発性メモリである。これにより、従来のシステムと同等のセキュリティ性が確保されるとともに、車載機は、従来のシステムよりも通信相手の照合を長期間に亘って行うことができる。

上記システムにおいて、前記車載機は、前記携帯機との間でペアリングされたことをトリガとして前記照合鍵の照合を行い、その照合が成立する場合に、その後に行う定期的な無線通信を通じて前記ローリングカウンタの値の照合を行い、その照合が成立している間、前記車載機器の動作を許可することが好ましい。

このシステムによれば、照合鍵による照合の成立後、常時、ローリングカウンタによる照合を行い、この照合が成立している間だけ、車載機器の動作が許可される。ローリングカウンタによる照合は、照合の度、照合が成立するための値が変わることから、専用の照合鍵による照合がペアリング後の一度だけでも、従来のシステムと同等のセキュリティ性が確保される。一方で、ローリングカウンタによる照合が成立している間、車載機器の動作が許可されているので、車載機器への動作を要求してから実際に車載機器が動作するまでの時間が短い。すなわち、車載機器の動作応答性がよい。

上記システムにおいて、前記携帯機及び前記車載機は、共通の暗号鍵を有し、その暗号鍵を使用して前記照合鍵を暗号化した情報を送受するものであって、前記携帯機は、前記暗号鍵を使用して前記ローリングカウンタの値を暗号化し、その暗号化した情報を前記車載機に無線送信することが好ましい。

このシステムによれば、照合に使用するローリングカウンタの値も暗号化されているのでセキュリティ性が高い。
上記システムにおいて、前記携帯機は、前記車載機器の動作の要求を示す要求コマンドを入力するための操作部を備え、前記暗号鍵を使用して前記要求コマンドを暗号化し、その暗号化した情報を前記車載機に無線送信し、前記車載機は、受信する前記要求コマンドに応じて車載機器を動作させることが好ましい。

このシステムによれば、車載機器の動作の要求を示す要求コマンドも暗号化されているのでセキュリティ性が高い。
上記システムにおいて、前記車載機は、前記車載機器の動作を示す制御コマンドを前記携帯機に無線送信し、前記携帯機は、ユーザの感覚に訴える報知部を備え、受信する前記制御コマンドに基づき前記車載機器の動作を前記報知部を通じて報知することが好ましい。

このシステムによれば、ユーザは、車両から離れていても携帯機を通じて車載機器が動作したことを確認することができる。
上記システムにおいて、前記携帯機は、前記車載機との間の無線通信にかかる時間を計測する携帯機側時間カウンタを有し、当該携帯機側時間カウンタによる計測時間が、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短く且つ前記無線通信を行うのに十分な時間に設定された途絶判定時間を超えたとき、前記車載機との間のペアリングを解消することが好ましい。

このシステムによれば、携帯機は、車載機との間の無線通信が不能と推測される場合に、車載機との間のペアリングを解消する。したがって、車載機からペアリングの要求があれば、これに応じることができる。

上記システムにおいて、前記携帯機は、前記車載機との間のペアリングを解消する場合、前記車載機に対してペアリングを解消する旨示す情報を無線送信することが好ましい。
このシステムによれば、車載機は携帯機との間のペアリングの解消を早期に認識することができる。これにより、両者間における早期のペアリングの回復が期待できる。

上記システムにおいて、前記車載機は、前記携帯機との間の無線通信にかかる時間を計測する車載機側時間カウンタを有し、当該車載機側時間カウンタによる計測時間が、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短く且つ前記無線通信を行うのに十分な時間に設定された途絶判定時間を超えたとき、前記携帯機との間のペアリングを解消することが好ましい。

このシステムによれば、車載機は、携帯機との間の無線通信が不能と推測される場合に、携帯機との間のペアリングを解消する。したがって、携帯機からペアリングの要求があれば、これに応じることができる。

上記システムにおいて、前記車載機は、前記携帯機との間のペアリングを解消する場合、前記携帯機に対してペアリングを解消する旨示す情報を無線送信することが好ましい。
このシステムによれば、携帯機は車載機との間のペアリングの解消を早期に認識することができる。これにより、両者間における早期のペアリングの回復が期待できる。

本発明の車両通信システムは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格の無線通信を通じて通信相手の照合を長期間に亘って行うことができるという効果を有する。

車両通信システムの概略構成を示すブロック図。 通信エリアを示す車両の平面図。 各制御部の処理手順を示すシーケンスチャート。 各制御部の処理手順を示すシーケンスチャート。 各制御部の処理手順を示すシーケンスチャート。 各制御部の処理手順を示すシーケンスチャート。 各制御部の処理手順を示すシーケンスチャート。 各制御部の処理手順を示すシーケンスチャート。

［第１の実施形態］
以下、車両通信システムの第１の実施形態について図面に従って説明する。
図１に示すように、車両通信システム１は、車両１０とスマートフォン２０との間の無線通信を通じて車両制御を行う。

＜スマートフォン＞
スマートフォン２０は、スマートフォン制御部２１と、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）通信部（以下、ＢＴ通信部）２２と、タッチパネルディスプレイ２７と、電話やインターネット等を行うための各種構成とを有している。ＢＴ通信部２２をはじめとする各種構成は、それぞれスマートフォン制御部２１に電気的に接続され、当該スマートフォン制御部２１によって統括的に制御される。

ＢＴ通信部２２は、７９又は４０の周波数チャネルに分けられた２．４ＧＨｚ帯（２．４０〜２．４８ＧＨｚ）の周波数をランダムに変更する周波数ホッピングを行うことにより、他の機器に搭載されているＢＴ通信部との間でＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信（以下、ＢＴ通信）を行う。ここで、ＢＴ通信は、７９ｃｈを用いるクラシックタイプも４０ｃｈを用いるローエナジータイプのいずれも含む。ＢＴ通信部２２は、スマートフォン制御部２１が生成する電気信号を２．４ＧＨｚ帯の無線信号に変換し、ＢＴアンテナ２２ａを通じて予め設定された通信エリアに向けて無線送信する。また、ＢＴ通信部２２は、ＢＴアンテナ２２ａを通じて受信した２．４ＧＨｚ帯の無線信号を電気信号に変換する。

なお、ＢＴ通信部２２は、ＢＴアンテナ２２ａを介して受信した無線信号のＲＳＳＩ（信号強度）を検出するＲＳＳＩ回路２２ｂを備えている。
タッチパネルディスプレイ２７は、タッチ位置を示す情報を電気信号に変換するとともに、スマートフォン制御部２１が生成する信号に基づいて映像を表示する。なお、このタッチパネルディスプレイ２７の操作を通じて、車載機器の動作（例えば、エンジンの始動やドアのロックとアンロックとの切り替えなど）を要求する要求コマンドを入力することもできる。なお、タッチパネルディスプレイ２７は、報知部及び操作部に相当する。

スマートフォン制御部２１のメモリ２１ａには、自身に固有のＢＴのデバイスアドレス、並びに車両１０に設けられる車載制御部１１と共通のＩＤコード及び同じく共通の暗号鍵が記憶されている。ＢＴのデバイスアドレスは、ＢＴ通信部を有する通信相手との間のペアリング処理及びＢＴ通信に使用される。ＩＤコード及び暗号鍵は、車載制御部１１との間の相互認証に使用される。なお、ＩＤコードは、車載制御部１１と共通のＩＤを暗号鍵で暗号化したものであり、認証鍵に相当する。

また、スマートフォン制御部２１は、後述する定期要求信号を受信するたびに１だけインクリメントするローリングカウンタ２３を備えている。
スマートフォン制御部２１は、ペアリングされた通信相手との間でＢＴ通信が可能とされたＢＴ通信可能モードと、ＢＴ通信が不能とされたＢＴ通信不能モードと、ペアリングが可能な機器を探索する探索モードと、を有している。これら３つのモードの間は、例えばタッチパネルディスプレイが操作されることにより切り替えられる。

探索モードのスマートフォン制御部２１は、ペアリングが可能な機器を発見すると、ペアリング処理を行う。ペアリング処理が完了すると、スマートフォン制御部２１は、ペアリングされた通信相手との間でＢＴ通信することができる。通信相手の特定は、その通信相手固有のコードにより行う。なお、ペアリング処理では、セキュリティ性を確保するために、通信相手固有の暗証番号の入力が必要な場合もあるし、一度暗証番号を入力すればそれ以降は暗証番号の入力なしにペアリングが許可される場合もある。また、一度の暗証番号の入力なしにペアリングが許可される場合もある。

ＢＴ通信可能モードにおいて、車載制御部１１との間でペアリングされたスマートフォン制御部２１は、チャレンジコードが含まれたチャレンジ信号を受信すると、暗号鍵を使用してチャレンジコードを暗号化させたレスポンスコードを生成する。そして、スマートフォン制御部２１は、そのレスポンスコードと自身のメモリ２１ａに記憶されているＩＤコードとを含ませたレスポンス信号を生成し、これを無線送信する。

また、ＢＴ通信可能モードにおいて、車載制御部１１との間でペアリングされたスマートフォン制御部２１は、ローリングカウンタの値を要求する初期値要求信号を受信すると、ローリングカウンタ２３の値を暗号鍵を使用して暗号化させたローリングコードを生成する。そして、このローリングコードを含ませた初期値応答信号を生成し、これを無線送信する。

また、ＢＴ通信可能モードにおいて、車載制御部１１との間でペアリングされたスマートフォン制御部２１は、ローリングカウンタの値及び信号強度情報を要求する定期要求信号を受信すると、この受信に伴い１だけインクリメントされたローリングカウンタ２３の値を暗号鍵を使用して暗号化させたローリングコードを生成する。そして、スマートフォン制御部２１は、そのローリングコード及びＲＳＳＩ回路２２ｂを通じて検出したＲＳＳＩを含ませた定期応答信号を生成し、これを無線送信する。

なお、スマートフォン制御部２１は、タッチパネルディスプレイ２７の操作を通じて、車載機器の動作を要求する要求コマンドが入力されている場合に、要求コマンドが入力された直後に受信した定期要求信号に対する定期応答信号に要求コマンドを含ませる。

また、スマートフォン制御部２１は、定期要求信号に車載機器が動作したことを示す制御コマンドが含まれる場合に、その制御コマンドに対応した映像信号を生成する。タッチパネルディスプレイ２７は、この映像信号に基づいた映像を表示する。

＜車両＞
図１に示すように、車両１０は、車載制御部１１と、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信部１２と、エンジンスイッチ１３と、エンジン制御装置１４と、ドアハンドルセンサ１５と、ドアロック装置１６と、を備えている。これらＢＴ通信部１２、エンジンスイッチ１３、エンジン制御装置１４、ドアハンドルセンサ１５、及びドアロック装置１６は、それぞれ車載制御部１１と電気的に接続され、当該車載制御部１１により統括的に制御される。

ＢＴ通信部１２は、２．４ＧＨｚ帯の周波数ホッピングを行うことにより、他のＢＴ通信部との間でＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信を行う。ＢＴ通信部１２は、車載制御部１１が生成する電気信号を２．４ＧＨｚ帯の信号に変換する。変換された無線信号は、ＢＴアンテナ１２ａを通じて、図２に示すように、予め車両１０の全体を覆うように設定された通信エリアＡ３に向けて無線送信される。なお、図２における通信エリアＡ３は、車両の周囲１ｍ程度の領域とされているが、ＢＴ出力を調整することにより車両の周囲１０〜１００ｍ程度の領域にも設定可能である。また、ＢＴ通信部１２は、ＢＴアンテナ１２ａを通じて受信した２．４ＧＨｚ帯の無線信号を電気信号に変換する。

図１に示すように、エンジンスイッチ１３は、押し操作を検出する。
エンジン制御装置１４は、エンジンの始動や停止を制御する。
ドアハンドルセンサ１５は、ドアハンドルへの接触を検出する。

ドアロック装置１６は、ドアのロックとアンロックとを切り替える。
車載制御部１１は、車両電源の供給が停止されても記憶情報が維持される不揮発性メモリ１１ａと、車両電源の供給が停止されると記憶情報が消去される揮発性メモリ１１ｂとを備えている。

不揮発性メモリ１１ａには、自身に固有のＢＴのデバイスアドレス及び暗証番号、並びにスマートフォン２０に設けられるスマートフォン制御部２１と共通のＩＤコード及び同じく共通の暗号鍵が記憶されている。ＢＴのデバイスアドレス及び暗証番号は、ＢＴ通信部を有する通信相手との間のペアリング処理に使用される。ＩＤコード及び暗号鍵は、スマートフォン制御部２１との間の相互認証に使用される。なお、ＩＤコードは、スマートフォン制御部２１と共通のＩＤを暗号鍵で暗号化したものであり、認証鍵に相当する。

また、不揮発性メモリ１１ａには、図２に示す通信エリアＡ３よりも狭く且つ車両ドアの外側周辺を覆うように設定された室外判定エリアＡ２内から送信された無線信号を車両１０が受信するときの室外判定ＲＳＳＩ値が記憶されている。さらに、不揮発性メモリ１１ａには、図２に示す室外判定エリアＡ２よりも狭く且つ車両ドアの外側に漏れないように設定された室内判定エリアＡ１内から送信された無線信号を車両１０が受信するときの室内判定ＲＳＳＩ値が記憶されている。また、不揮発性メモリ１１ａには、受信するローリングカウンタの値の照合に使用する照合値域の算出式が記憶されている。

一方、揮発性メモリ１１ｂには、基準値が記憶されている。この基準値は、照合が成立すると判断したローリングカウンタの最新値、又は、後述する初期値要求信号に対する応答として受信する初期値応答信号に含まれるローリングカウンタの初期値とされている。

車載制御部１１は、ペアリングが確立している通信相手との間でＢＴ通信が可能とされたＢＴ通信可能モードと、ＢＴ通信が不能とされたＢＴ通信不能モードと、を有している。ＢＴ通信可能モードとＢＴ通信不能モードとの間は、図示しない入力装置が操作されることにより切り替えられる。

なお、ＢＴ通信可能モードの車載制御部１１は、ＢＴ通信部を有する機器とペアリング可能な状態であって、探索している機器に発見されペアリング処理されることにより当該機器とペアリングされる。ペアリング処理が完了すると、車載制御部１１は、ペアリングされた通信相手との間でＢＴ通信することができる。通信相手の特定は、その通信相手固有のコードにより行う。なお、車載制御部１１は、ペアリング処理に際し、暗証番号の入力を求める。自身に固有の暗証番号が入力された場合、その暗証番号が入力された機器とのペアリングを許可する。

ＢＴ通信可能モードにおいて、スマートフォン制御部２１との間でペアリングされたことをトリガとして、車載制御部１１は、チャレンジコードを含ませたチャレンジ信号を生成し、これを無線送信するとともに、スマートフォン制御部２１と共通の暗号鍵を使用して、チャレンジコードを暗号化したレスポンスコードを生成する。

車載制御部１１は、チャレンジ信号に対する応答としてのレスポンス信号を受信すると、当該信号に含まれるレスポンスコードと自身で演算したレスポンスコードとの照合、並びに当該信号に含まれるＩＤコードと自身の不揮発性メモリ１１ａに記憶されているＩＤコードとの照合を行う。これら両照合が成立する場合、車載制御部１１は、通信相手（ここではスマートフォン制御部２１）が自身に対応するものと判断する。

その後、車載制御部１１は、ローリングカウンタの値を要求する初期値要求信号を生成し、これを無線送信する。車載制御部１１は、初期値要求信号に対する応答としての初期値応答信号を受信するとこれに含まれるローリングコードを暗号鍵で復号することにより得られるローリングカウンタの値に揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新する。また、車載制御部１１は、不揮発性メモリ１１ａに記憶されている算出式を使用して次に受信するローリングカウンタの値の照合に使用する照合値域を算出する。

その後、車載制御部１１は、ローリングカウンタの値及び信号強度情報を要求する定期要求信号を定期的に生成し、これを無線送信する。車載制御部１１は、定期要求信号に対する応答としての定期応答信号を受信するとこれに含まれるローリングコードを暗号鍵で復号することにより得られるローリングカウンタの値と照合値域とを照合する。

車載制御部１１は、受信したローリングカウンタの値が照合値域に含まれる場合に、当該受信したローリングカウンタの値に揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新するとともに、受信したＲＳＳＩと室内判定ＲＳＳＩ及び室外判定ＲＳＳＩとの比較を通じて車両１０に対するスマートフォン２０の位置を判断する。スマートフォン２０が車室内に位置すると判断される場合は、エンジンの始動を許可する。この状態でエンジンスイッチ１３が操作を検出すると、車載制御部１１は、エンジン制御装置１４を通じてエンジンを始動させる。一方で、スマートフォン２０が車室外に位置すると判断される場合は、ドアのロックとアンロックとの切り替えを許可する。この状態でドアハンドルセンサ１５が接触を検出すると、車載制御部１１は、ドアロック装置１６を通じてドアのロックとアンロックとを切り替える。

また、車載制御部１１は、受信したローリングカウンタの値が照合値域に含まれるとともに、その値が含まれていた定期要求信号に車載機器の動作（例えば、エンジンの始動やドアのロックとアンロックとの切り替え）を要求する要求コマンドが入力されている場合、その要求コマンドに応じた車載機器を動作させる。この場合も、当該受信したローリングカウンタの値に揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新する。

車載制御部１１は、車載機器を動作させた場合、その旨示す制御コマンドを生成し、これを定期要求信号に含ませる。
＜作用＞
次に、車両通信システム１の作用を図３及び図４に従って説明する。

まず、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間のペアリング処理が完了してから、これら両者の間で定期要求信号及び定期応答信号の授受が定期的に行われるまでについて説明する。

図３に示すように、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１との間のチャレンジ信号及びレスポンス信号の授受を通じて、スマートフォン制御部２１が自身に対応するものか否かの認証、いわゆるチャレンジレスポンス認証を行う。

チャレンジレスポンス認証が成立すると、車載制御部１１は、初期値要求信号を生成しこれを無線送信する（ステップＳ１）。
スマートフォン制御部２１は、初期値要求信号を受信すると、これに対する応答としてローリングカウンタ２３の値を暗号化したローリングコードを含む初期値応答信号を生成し、これを無線送信する（ステップＳ２）。

車載制御部１１は、初期値応答信号を受信すると、これに含まれるローリングコードを復号して得られるローリングカウンタ２３の値に揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新するとともに、照合値域を算出する（ステップＳ３）。そして、定期要求信号を生成し、これを無線送信する（ステップＳ４）。

スマートフォン制御部２１は、定期要求信号を受信すると、これに対する応答としてローリングカウンタ２３の値を暗号化したローリングコード及び受信した定期要求信号のＲＳＳＩの各情報を含む定期応答信号を生成し、これを無線送信する（ステップＳ５）。

車載制御部１１は、定期応答信号を受信すると、これに含まれるローリングコードを復号して得られるローリングカウンタ２３の値に揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新するとともに、照合値域を算出する（ステップＳ６）。そして、受信したＲＳＳＩから車両１０に対するスマートフォン２０の位置に応じた車載機器の動作を許可する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ７において、スマートフォン２０の位置に応じては、車載機器の動作が許可されない場合もある。その後、車載制御部１１は、定期要求信号を生成し、これを無線送信する（ステップＳ８）。

その後は、スマートフォン２０が通信エリアＡ３から外れて、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間のＢＴ通信が不能となるまで、ステップＳ５〜Ｓ８の各処理が順次繰り返される。

次に、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間でステップＳ５〜Ｓ８の各処理が順次繰り返される中で、ステップＳ７においてエンジンの始動が許可されるとともに、エンジンスイッチ１３が操作された場合について説明する。なお、ここでは、車載制御部１１がステップＳ８の処理をした直後でスマートフォン制御部２１がステップＳ５の処理をしている最中にエンジンスイッチ１３が操作されたものとして説明する。

図４に示すように、車載制御部１１は、エンジンスイッチ１３が操作されたことを検出すると、エンジン制御装置１４を通じてエンジンを始動させるとともに、エンジンを始動させたことを示す制御コマンドを生成する（ステップＳ９）。

車載制御部１１は、定期応答信号を受信すると、ステップＳ６，Ｓ７の各処理を行い、その後、エンジンを始動させたことを示す制御コマンドを含ませた定期要求信号を生成し、これを無線送信する（ステップＳ１０）。

スマートフォン制御部２１は、制御コマンドを含む定期要求信号を受信すると、制御コマンドに基づく映像をタッチパネルディスプレイ２７に表示する（ステップＳ１１）。
これ以降、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間では、図３に示すステップＳ５〜Ｓ８の各処理が順次繰り返される。

なお、ステップＳ９の処理が行われるタイミングは、ステップＳ５〜Ｓ８の各処理間のいずれであってもよい。車載制御部１１は、ステップＳ９の処理の直後に生成する定期要求信号に制御コマンドを含ませればよい。

次に、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間でステップＳ５〜Ｓ８の各処理が順次繰り返される中で、タッチパネルディスプレイ２７を通じてエンジンの始動を要求する要求コマンドがスマートフォン制御部２１に入力された場合について説明する。ここでは、車載制御部１１においてステップＳ６〜Ｓ８の各処理が行われている最中に要求コマンドが入力されたものとして説明する。

図５に示すように、スマートフォン制御部２１は、要求コマンドが入力されている状態で定期要求信号を受信すると、要求コマンドを含ませた定期応答信号を生成し、これを無線送信する（ステップＳ１２）。

車載制御部１１は、要求コマンドを含む定期応答信号を受信すると、要求コマンドに応じて車載機器を動作させるとともにその車載機器の動作を示す制御コマンドを生成する。ここでは、エンジンを始動させるとともに、エンジンを始動させたことを示す制御コマンドを生成する（ステップＳ９）。

これ以降、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間では、図４に示すステップＳ６，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１１の各処理を経た後、図３に示すステップＳ５〜Ｓ８の各処理が順次繰り返される。

なお、上記説明では、エンジンが始動する場合の各処理について説明したが、ドアのロックとアンロックとが切り替えられる場合についても、同様の処理が行われる。
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。

（１）車載制御部１１に揮発性メモリ１１ｂを設け、この揮発性メモリ１１ｂに、ローリングカウンタの値を照合するための基準値を記憶させた。そして、ＩＤコードによる照合の成立後は、ローリングカウンタの値と基準値から算出される照合値域との照合を行い、この照合が成立するたび、揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新するようにした。このように、不揮発性メモリよりも使用できる期間が長い揮発性メモリ１１ｂを採用したことにより、車載制御部１１は、従来のシステムよりも通信相手の照合を長期間に亘って行うことができる。また、従来のシステムと同等のセキュリティ性が確保される。

（２）車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１との間でペアリングされたことをトリガとしてＩＤコードによる照合を行う。その照合の成立後、車載制御部１１は、定期要求信号及び定期応答信号の定期的な授受を通じてローリングカウンタの値の照合を行い、その照合が成立している間、車載機器の動作を許可するようにした。ローリングカウンタの値は、照合の度に変化することから、ＩＤコードによる照合がペアリング後の一度だけでも、従来のシステムと同等のセキュリティ性が確保される。

また、ローリングカウンタによる照合が成立している間、車載機器の動作が許可されているので、車載機器への動作を要求してから実際に車載機器が動作するまでの時間が短い。すなわち、車載機器の動作応答性がよい。

（３）車載制御部１１及びスマートフォン制御部２１の各メモリに共通の暗号鍵を記憶させた。そして、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１へ無線送信するデータを暗号鍵で暗号化した。車載制御部１１は、受信したデータを暗号鍵で復号して使用する。これにより、車載制御部１１で照合に使用するデータは、全て暗号化されているのでセキュリティ性が高い。

（４）車載制御部１１は、車載機器を動作させたとき、その旨示す制御コマンドを定期要求信号に含め送信する。スマートフォン制御部２１は、受信した制御コマンドに基づいて車載機器が動作したことをタッチパネルディスプレイ２７を通じて報知する。これにより、ユーザは、車両から離れていても車載機器が動作したことを確認することができる。

［第２の実施形態］
次に、車両通信システムの第２の実施形態について説明する。第２の実施形態と上述した第１の実施形態との主たる相違点は、車両１０及びスマートフォン２０がともに時間カウンタを有し、当該時間カウンタによりカウントされた時間が途絶判定時間を超えた場合に通信相手との間のペアリングを解消することである。よって、第２の実施形態と上述の第１の実施形態とが共通である部分については、その詳細な説明を省略する。

＜車載制御部＞
図１に破線で示すように、車載制御部１１は、定期要求信号の生成をトリガとしてリセットするとともに時間の計測を開始する車載時間カウンタ１９を備える。

また、不揮発性メモリ１１ａには、あらかじめ設定される途絶判定時間Ｔｓが記憶されている。途絶判定時間Ｔｓは、ＢＴ通信が正常に行われる場合に車載制御部１１が定期要求信号を生成してから定期応答信号の受信にかかる時間よりも長く、且つ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短い時間に設定される。

車載制御部１１は、車載時間カウンタ１９の計測時間Ｔ１が途絶判定時間Ｔｓを超えた場合に、スマートフォン制御部２１との間のペアリングを解消する旨示す情報を含ませたペアリング解消信号を生成するとともに、ペアリング解消処理を実施する。その後、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１に対し再度のペアリングを要求する。

＜スマートフォン制御部＞
図１に破線で示すように、スマートフォン制御部２１は、定期応答信号の生成をトリガとしてリセットするとともに時間の計測を開始する端末時間カウンタ２９を備える。

また、メモリ２１ａには、不揮発性メモリ１１ａに記憶される途絶判定時間Ｔｓと同じ途絶判定時間Ｔｓが記憶されている。
スマートフォン制御部２１は、端末時間カウンタ２９の計測時間Ｔ２が途絶判定時間Ｔｓを超えた場合に、車載制御部１１との間のペアリングを解消する旨示す情報を含ませたペアリング解消信号を生成するとともに、ペアリング解消処理を実施する。その後、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１に対し再度のペアリングを要求する。

＜作用＞
次に、車両通信システム１の作用を図６、図７、及び図８に従って説明する。
まず、図６を参照して、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間のＢＴ通信が正常に行われる場合について説明する。なお、ペアリング処理、チャレンジレスポンス認証、初期値要求信号の生成・送信、初期値応答信号の生成・送信、基準値の更新、照合値域の算出にかかる各処理は、図３に示す処理（ステップＳ３までの各処理）と同様であるから、これら各処理の説明は省略する。

図６に示すように、車載制御部１１は、ステップＳ３の処理後、定期要求信号を生成し、これを無線送信するとともに、車載時間カウンタ１９を起動させて時間計測を開始する（ステップＳ２１）。

スマートフォン制御部２１は、定期要求信号を受信すると、これに対する応答としてローリングカウンタ２３の値を暗号化したローリングコード及び受信した定期要求信号のＲＳＳＩの各情報を含む定期応答信号を生成し、これを無線送信するとともに、端末時間カウンタ２９を起動させて時間計測を開始する（ステップＳ２２）。

車載制御部１１は、車載時間カウンタ１９の計測時間Ｔ１が途絶判定時間Ｔｓを超える前（Ｔ１≦Ｔｓ）に定期応答信号を受信すると、これに含まれるローリングコードを復号して得られるローリングカウンタ２３の値に揮発性メモリ１１ｂの基準値を更新するとともに、照合値域を算出する（ステップＳ２３）。そして、受信したＲＳＳＩから車両１０に対するスマートフォン２０の位置に応じた車載機器の動作を許可する（ステップＳ２４）。その後、車載制御部１１は、定期要求信号を生成し、これを無線送信するとともに、車載時間カウンタ１９をリセットさせて時間計測を再開する（ステップＳ２５）。

スマートフォン制御部２１は、端末時間カウンタ２９の計測時間Ｔ２が途絶判定時間Ｔｓを超える前（Ｔ２≦Ｔｓ）に定期要求信号を受信すると、これに対する応答としてローリングカウンタ２３の値を暗号化したローリングコード及び受信した定期要求信号のＲＳＳＩの各情報を含む定期応答信号を生成する。そして、スマートフォン制御部２１は、当該生成した定期応答信号を無線送信するとともに、端末時間カウンタ２９をリセットさせて時間計測を再開する（ステップＳ２６）。

その後は、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間のＢＴ通信が不能となるまで、ステップＳ２３〜Ｓ２６の各処理が順次繰り返される。
次に、車載制御部１１とスマートフォン制御部２１との間でステップＳ２３〜Ｓ２６の各処理が順次繰り返される中で、制御部の一時的なフリーズなどにより、ＢＴ通信が不能となった場合について説明する。

まず、図７を参照して、車載時間カウンタ１９の計測時間Ｔ１が途絶判定時間Ｔｓを超える場合について説明する。
図７に示すように、車載制御部１１は、車載時間カウンタ１９の計測時間Ｔ１が途絶判定時間Ｔｓを超えた場合（Ｔ１＞Ｔｓ）、ペアリング解消信号を生成し、これを無線送信するとともに、自身におけるペアリングの解消処理を実施する（ステップＳ３１）。ペアリングの解消処理の完了後、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１に対し、再度のペアリングを要求する（ステップＳ３２）。

スマートフォン制御部２１は、ペアリング解消信号を受信すると、ペアリングの解消処理を実施する（ステップＳ３３）。ペアリングの解消処理の完了後、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１に対し、再度のペアリングを要求する（ステップＳ３４）。

次に、図８を参照して、端末時間カウンタ２９の計測時間Ｔ２が途絶判定時間Ｔｓを超える場合について説明する。
図８に示すように、スマートフォン制御部２１は、端末時間カウンタ２９の計測時間Ｔ２が途絶判定時間Ｔｓを超えた場合（Ｔ２＞Ｔｓ）、ペアリング解消信号を生成し、これを無線送信するとともに、自身におけるペアリングの解消処理を実施する（ステップＳ４１）。ペアリングの解消処理の完了後、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１に対し、再度のペアリングを要求する（ステップＳ４２）。

車載制御部１１は、ペアリング解消信号を受信すると、ペアリングの解消処理を実施する（ステップＳ４３）。ペアリングの解消処理の完了後、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１に対し、再度のペアリングを要求する（ステップＳ４４）。

なお、図７において車載時間カウンタ１９の計測時間Ｔ１が途絶判定時間Ｔｓを超えた時点、及び図８において端末時間カウンタ２９の計測時間Ｔ２が途絶判定時間Ｔｓを超えた時点で、ＢＴ通信が不能となっている可能性がある。ＢＴ通信が不能である場合、図７においては、車載制御部１１が生成するペアリング解消信号がスマートフォン制御部２１に、図８においては、スマートフォン制御部２１が生成するペアリング解消信号が車載制御部１１に、それぞれ受信されない。したがって、図７においてはステップＳ３３，Ｓ３４の各処理が、図８においてはステップＳ４３，Ｓ４４の各処理が、それぞれ実行されない。

しかしながら、図７においては、ペアリング解消信号がスマートフォン制御部２１に受信されなくても時間が経てば端末時間カウンタ２９の計測時間Ｔ２が、図８においては、ペアリング解消信号が車載制御部１１に受信されなくても時間が経てば車載時間カウンタ１９の計測時間Ｔ１が、それぞれ途絶判定時間Ｔｓを超える。すなわち、図７においては、ステップＳ３３，Ｓ３４の各処理に代えて図８に示すステップＳ４１，Ｓ４２の各処理が、図８においては、ステップＳ４３，Ｓ４４の各処理に代えて図７に示すステップＳ３１，Ｓ３２の各処理が、それぞれ実行される。このように、車載制御部１１及びスマートフォン制御部２１のいずれか一方においてペアリング解消処理が実行されれば、他方においてもペアリング解消処理が実行される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１）〜（４）の効果に加えて、以下に示す効果が得られる。
（５）スマートフォン制御部２１に端末時間カウンタ２９を設けた。また、スマートフォン制御部２１のメモリ２１ａに、ＢＴ通信が正常に行われる場合に車載制御部１１が定期要求信号を生成してから定期応答信号の受信にかかる時間よりも長く、且つ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短い途絶判定時間Ｔｓを記憶させた。そして、端末時間カウンタ２９による計測時間Ｔ２が途絶判定時間Ｔｓを超える場合に、車載制御部１１との間のペアリングの解消処理を実施するように、スマートフォン制御部２１を設定した。このように、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１との間の無線通信が不能と推測される場合に直ちに車載制御部１１との間のペアリングを解消するので、同車載制御部１１からペアリングの要求があれば、これに応じることができる。

（６）スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１との間のペアリングを解消すると判断したとき、その旨示す情報を含ませたペアリング解消信号を車載制御部１１に対して無線送信する。これにより、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１との間のペアリングの解消を早期に認識することができる。このため、両者間における早期のペアリングが回復して、定期要求信号及び定期応答信号を授受が再開されることが期待できる。

（７）車載制御部１１に車載時間カウンタ１９を設けた。また、車載制御部１１の不揮発性メモリ１１ａに、ＢＴ通信が正常に行われる場合に定期要求信号を生成してから定期応答信号の受信にかかる時間よりも長く、且つ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短い途絶判定時間Ｔｓを記憶させた。そして、車載時間カウンタ１９による計測時間Ｔ１が途絶判定時間Ｔｓを超える場合に、スマートフォン制御部２１との間のペアリングの解消処理を実施するように、車載制御部１１を設定した。このように、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１との間の無線通信が不能と推測される場合に直ちにスマートフォン制御部２１との間のペアリングを解消するので、同スマートフォン制御部２１からペアリングの要求があれば、これに応じることができる。

（８）車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１との間のペアリングを解消すると判断したとき、その旨示す情報を含ませたペアリング解消信号をスマートフォン制御部２１に対して無線送信する。これにより、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１との間のペアリングの解消を早期に認識することができる。このため、両者間における早期のペアリングが回復して、定期要求信号及び定期応答信号を授受が再開されることが期待できる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第２の実施形態において、不揮発性メモリ１１ａ及びメモリ２１ａにそれぞれ記憶される途絶判定時間Ｔｓは異なる時間に設定されていてもよい。異なる時間に設定されていても、上記第２の実施形態における（５）〜（８）の各効果を得ることができる。

・上記第２の実施形態では、車載制御部１１及びスマートフォン制御部２１の両方が時間カウンタを有していたが、どちらか一方のみが時間カウンタを有する構成であってもよい。

車載制御部１１の車載時間カウンタ１９が省略される構成であれば上記第２の実施形態における（５）及び（６）の効果を得ることができる。なお、この構成を採用する場合、不揮発性メモリ１１ａから途絶判定時間Ｔｓを省略することが望ましい。

スマートフォン制御部２１の端末時間カウンタ２９が省略される構成であれば上記第２の実施形態における（７）及び（８）の効果を得ることができる。なお、この構成を採用する場合、メモリ２１ａから途絶判定時間Ｔｓを省略することが望ましい。

・上記第２の実施形態では、車載制御部１１及びスマートフォン制御部２１は、それぞれペアリングの解消を判断したとき、その旨示す情報を含ませたペアリング解消信号を生成し、これを無線送信したが、これは省略されてもよい。ペアリング解消信号の生成及び無線送信を省略しても、相手側の制御部は、時間カウンタによる計測時間が途絶判定時間Ｔｓを超えることにより、ペアリングの解消処理を実施する。

・上記各実施形態において、スマートフォン制御部２１は、要求コマンドを暗号鍵で暗号化してもよい。これにより、システムとしてのセキュリティ性が高まる。
・上記各実施形態において、車載制御部１１は、制御コマンドを生成しなくてもよい。すなわち、タッチパネルディスプレイ２７を通じて車載機器が動作したことを報知しなくてもよい。

・上記各実施形態では、タッチパネルディスプレイ２７を報知部として機能させる場合について説明したが、報知部は、人間の感覚に訴えるものであればよい。例えばスピーカなどであってもよい。また、タッチパネルディスプレイ２７を操作部として機能させる場合について説明したが、専用のボタンやスイッチであってもよい。

・上記各実施形態において、スマートフォン制御部２１は、車載制御部１１へ無線送信するデータを暗号化しなくてもよい。この場合、車載制御部１１及びスマートフォン制御部２１の各メモリに記憶される暗号鍵は、省略してもよい。

・上記各実施形態において、車載制御部１１は、スマートフォン制御部２１との間でペアリングされたことをトリガとしてチャレンジレスポンス認証を行ったが、必ずしもこのタイミングでなくてもよい。また、上記各実施形態では、チャレンジレスポンス認証は一度だけ行われたが、複数回行ってもよいし、定期的に行ってもよい。

・上記各実施形態において、揮発性メモリ１１ｂに記憶される基準値は、照合が成立したときのローリングカウンタの値そのものであったが、上記各実施形態における照合値域であってもよい。この場合、車載制御部１１は、ローリングカウンタの値の照合が成立したことをトリガとして、照合値域を算出しこれを揮発性メモリ１１ｂに記憶する。このように構成しても、上記各実施形態に記載の各効果と同様の効果を得ることができる。

・上記各実施形態において、車載制御部１１は、受信するＲＳＳＩから車両１０に対するスマートフォン２０の位置を判断し、その位置に応じた車載機器の動作を許可したが、位置判断を行わなくてもよい。例えば、ローリングカウンタの値の照合が成立すれば、全ての車載機器の動作を許可してもよい。この場合、不揮発性メモリ１１ａに記憶される室外判定ＲＳＳＩ及び室内判定ＲＳＳＩを省略してもよい。また、スマートフォン２０におけるＲＳＳＩ回路２２ｂも省略してもよい。

・上記各実施形態において、ペアリング可能な相手の探索及びペアリング処理は、車載制御部１１から行ってもよい。
・上記各実施形態では、携帯機としてスマートフォン２０を採用したが、これに代えて電話機能を有しないタブレット端末、携帯型の音楽端末、あるいはノート型パソコン等であってもよい。また、車両専用の電子キーであってもよい。

１…車両通信システム、１０…車両、１１…車載制御部、１１ａ…不揮発性メモリ、１１ｂ…揮発性メモリ、１２，２２…ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ通信部、１４…エンジン制御装置、１６…ドアロック装置、２０…スマートフォン、２１…スマートフォン制御部、２１ａ…メモリ、２２ｂ…ＲＳＳＩ回路、２３…ローリングカウンタ、２７…タッチパネルディスプレイ。

Claims (9)

1. 携帯機との間でＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格の無線通信を行い、この無線通信を通じて専用の照合鍵による照合を行い、その照合が成立する場合に車載機器の動作を許可する車載機を備える車両通信システムにおいて、
   前記携帯機は、前記車載機との間で無線通信をする度にインクリメントするローリングカウンタを備え、そのローリングカウンタの値を無線信号に含ませて送信するものであり、
   前記車載機は、前記ローリングカウンタの値を照合するための情報が記憶される揮発性メモリを備え、前記携帯機との間でペアリングされたことをトリガとして前記ローリングカウンタの値と前記揮発性メモリに記憶される前記ローリングカウンタの値を照合するための情報との同期を行い、その後に行う定期的な無線通信を通じて前記ローリングカウンタの値の照合を行い、前記ローリングカウンタの値の照合が成立する度、前記揮発性メモリに記憶される前記ローリングカウンタの値を照合するための情報を更新し、その照合が成立している間、前記車載機器の動作を許可する車両通信システム。
2. 請求項１に記載の車両通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記携帯機との間でペアリングされたことをトリガとして前記照合鍵の照合を行い、その照合が成立する場合に、その後に行う定期的な無線通信を通じて前記ローリングカウンタの値の照合を行い、その照合が成立している間、前記車載機器の動作を許可する車両通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の車両通信システムにおいて、
   前記携帯機及び前記車載機は、共通の暗号鍵を有し、その暗号鍵を使用して前記照合鍵を暗号化した情報を送受するものであって、
   前記携帯機は、前記暗号鍵を使用して前記ローリングカウンタの値を暗号化し、その暗号化した情報を前記車載機に無線送信する車両通信システム。
4. 請求項３に記載の車両通信システムにおいて、
   前記携帯機は、前記車載機器の動作の要求を示す要求コマンドを入力するための操作部を備え、前記暗号鍵を使用して前記要求コマンドを暗号化し、その暗号化した情報を前記車載機に無線送信し、
   前記車載機は、受信する前記要求コマンドに応じて車載機器を動作させる車両通信システム。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の車両通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記車載機器の動作を示す制御コマンドを前記携帯機に無線送信し、
   前記携帯機は、ユーザの感覚に訴える報知部を備え、受信する前記制御コマンドに基づき前記車載機器の動作を前記報知部を通じて報知する車両通信システム。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の車両通信システムにおいて、
   前記携帯機は、前記車載機との間の無線通信にかかる時間を計測する携帯機側時間カウンタを有し、当該携帯機側時間カウンタによる計測時間が、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短く且つ前記無線通信を行うのに十分な時間に設定された途絶判定時間を超えたとき、前記車載機との間のペアリングを解消する車両通信システム。
7. 請求項６に記載の車両通信システムにおいて、
   前記携帯機は、前記車載機との間のペアリングを解消する場合、前記車載機に対してペアリングを解消する旨示す情報を無線送信する車両通信システム。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の車両通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記携帯機との間の無線通信にかかる時間を計測する車載機側時間カウンタを有し、当該車載機側時間カウンタによる計測時間が、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格で設定されている接続監視時間よりも短く且つ前記無線通信を行うのに十分な時間に設定された途絶判定時間を超えたとき、前記携帯機との間のペアリングを解消する車両通信システム。
9. 請求項８に記載の車両通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記携帯機との間のペアリングを解消する場合、前記携帯機に対してペアリングを解消する旨示す情報を無線送信する車両通信システム。