JP6534875B2 - 電子キー及び電子キーシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線により電子キーＩＤを照合可能な電子キー及び電子キーシステムに関する。

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者間の通信を不正に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（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

しかし、特許文献２では、例えば車両周辺で長時間立ち話するなど電子キーに一定時間動きが生じない場合、電子キーの機能がオフしてしまうことになり、この場合、正規ユーザが乗車しようとしても、車両ドアを解錠できなかったりエンジンの始動操作ができなかったりしてしまう。このとき、例えば電子キーを再度振動させるなどの手間がかかるので、ユーザにとっては煩わしさを感じてしまう問題に繋がっていた。

本発明の目的は、モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保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。

前記問題点を解決する電子キーは、通信相手との間で無線を通じて電子キーＩＤの照合が可能な構成において、前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部とを備えた。

本構成によれば、電子キーに動きがあるときのみ電子キーの機能を有効とするので、例えばキー置き場等に置かれた電子キーに対し、第三者により中継器を使用した不正通信が試みられたとしても、この場合は電子キーが応答しないことをもって、ＩＤ照合の通信を確立させない。よって、中継器を使用した不正通信に対して、セキュリティ性を確保することが可能となる。また、電子キーに動きが発生したことに伴い電子キーの機能を有効にした後、電子キーに動きがなくなっても、通信相手との通信が確立している間は、電子キーの機能を有効のまま維持する。よって、正規ユーザが通信相手の周辺において所定の間、動きを止めた状態をとって、その後、通信相手及び電子キーが通信する機会が生じても、直ぐに通信を実施することが可能となる。よって、モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することが可能となる。

前記電子キーにおいて、前記電波は、前記通信相手からの通信を契機に前記電子キーが応答して前記電子キーＩＤの正否を確認するＩＤ照合の通信において送信されるものであることが好ましい。この構成によれば、ＩＤ照合の通信を利用して、電子キーの起動を維持するか否かを判定することが可能となる。

前記電子キーにおいて、前記電波は、前記通信相手との間で前記ＩＤ照合の通信を開始するにあたって前記電子キーを起動させるのに必要なウェイク信号であることが好ましい。この構成によれば、通信相手から送信されるウェイク信号を利用して電子キーの起動を維持するか否かが判定されるので、電子キーの起動を維持するにあたり、特別な電波を通信相手から送信させずに済む。

前記電子キーにおいて、前記電波は、当該電波が送信される時間間隔を通知可能な送信情報を有し、前記通信監視部は、前記通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信しているかを監視するタイマの閾値を、前記送信情報を基に変更することが好ましい。この構成によれば、通信相手から送信される電波の送信間隔に応じてタイマの閾値を変更可能となるので、電子キーの起動をどの程度維持するのかを、より正しく設定するのに有利となる。

前記問題点を解決する電子キーシステムは、通信相手と電子キーとの間で無線を通じて電子キーＩＤの照合が可能な構成において、前記電子キーは、前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部とを備えた。

本発明によれば、モーション検出部の出力を基に電子キーの機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することができる。

一実施形態の電子キー及び電子キーシステムの構成図。 車両に形成されるＬＦ電波のエリア図。 ＩＤ照合（スマート照合）の通信ロジックを示す説明図。 起動状態管理機能の動作内容を示すフローチャート。

以下、電子キー（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は、電子キー２と無線によるＩＤ照合を行う電子キーシステム３を備える。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（通信距離が数ｍ）によってＩＤ照合を実行するキー操作フリーシステムである。なお、以降は、キー操作フリーシステムによるＩＤ照合を「スマート照合」と記し、その通信を「スマート通信」と記す。

車両１は、ＩＤ照合（スマート照合）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とを備える。これらＥＣＵは、車内の通信線８を通じて接続されている。通信線８は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）がある。照合ＥＣＵ４のメモリ９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。ボディＥＣＵ５は、車両ドアの施解錠を切り替えるドアロック機構１０の作動を制御する。

車両１は、室外に電波を送信する室外送信機１１と、室内に電波を送信する室内送信機１２と、車両１において電波を受信する電波受信機１３とを備える。室外送信機１１及び室内送信機１２は、例えばＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信する。電波受信機１３は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信する。このように、本例の電子キーシステム３は、車両１からの電波がＬＦ帯であり、電子キー２からの電波がＬＦ電波よりも遠くまで届くＵＨＦ帯のＬＦ−ＵＨＦの双方向通信となっている。

車両１は、車両電源を切り替えるときに操作するエンジンスイッチ１４を備える。エンジンスイッチ１４は、例えばプッシュモーメンタリ式のスイッチからなる。車両電源は、エンジンスイッチ１４を操作することにより、ＩＧオフ、ＡＣＣオン、ＩＧオン、エンジンスタートのいずれかの状態に遷移可能となっている。

電子キー２は、電子キー２の動作を制御するキー制御部１７と、電子キー２において電波を受信する受信部１８と、電子キー２において電波を送信する送信部１９とを備える。キー制御部１７のメモリ２０には、それぞれの電子キー２が固有に持つ電子キーＩＤが書き込み保存されている。受信部１８は、例えばＬＦ電波を受信する。送信部１９は、例えばＵＨＦ電波を送信する。

図２に示すように、車両１は、電子キー２とスマート照合を実行するために、室外送信機１１や室内送信機１２によりＬＦ電波の通信エリアＥを形成する。本例の場合、通信エリアＥは、室外送信機１１が形成する通信エリアＥａと、室内送信機１２が形成する通信エリアＥｂとがある。室外の電子キー２が通信エリアＥａに進入すると、室外においてＩＤ照合（室外スマート照合）が実行される。室内の電子キー２が通信エリアＥｂに進入すると、室内においてＩＤ照合（室内スマート照合）が実行される。

図３に示すように、車両１（照合ＥＣＵ４）は、室外送信機１１（室内送信機１２）により形成されたＬＦ電波の通信エリアＥ（同図は室外の通信エリアＥａ）に電子キー２が進入したか否かを確認するために、電子キー２を起動させるウェイク信号Ｓwkを室外送信機１１（室内送信機１２）から定期送信する。電子キー２は、車両１から送信されたウェイク信号Ｓwkを受信すると、ウェイク信号Ｓwkの受信を契機に起動する。電子キー２は、起動すると、アック信号Ｓackを車両１にＵＨＦ送信する。

照合ＥＣＵ４は、ウェイク信号Ｓwkを送信してから一定時間内に電子キー２からアック信号Ｓackを受信してスマート通信が確立すると、以降、スマート照合における各種照合や認証を実行する。スマート照合には、車両１が持つ固有の車両コードを認証する車両コード照合と、暗号鍵を使用したチャレンジレスポンス認証と、電子キーＩＤを認証する電子キーＩＤ照合とが含まれる。照合ＥＣＵ４は、通信が確立した電子キー２との間で、これら照合（認証）が全て成立するか否かを確認する。

照合ＥＣＵ４は、室外送信機１１から送信されたウェイク信号Ｓwkを電子キー２が受信することを契機とするスマート照合が成立することを確認すると、室外スマート照合を成立とし、ボディＥＣＵ５による車両ドアの施解錠作動を許可又は実行する。また、照合ＥＣＵ４は、室内送信機１２から送信されたウェイク信号Ｓwkを電子キー２が受信することを契機とするスマート照合が成立することを確認すると、室内スマート照合を成立とし、運転席のエンジンスイッチ１４の操作による車両電源の遷移を許可する。

図１に戻り、通信不正成立防止システム２３は、例えば中継器等を使用した不正な通信確立に基づくＩＤ照合（スマート通信）の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２３）を備える。通信不正成立防止システム２３は、通信相手２４（本例は車両１）及び電子キー２がＬＦ−ＵＨＦ通信に準じたＩＤ照合（スマート照合）を実行するとき、電子キー２の動き（振動）を確認するモーション判定を行い、ＩＤ照合が成立しつつ、モーション判定において電子キー２に動きがあることが確認できれば、ＩＤ照合の成立を許可する。

この場合、電子キー２は、電子キー２に発生する動きを検出するモーション検出部２７を備える。モーション検出部２７は、電子キー２に発生する動きに応じた検出信号Ｓacをキー制御部１７に出力する。モーション検出部２７は、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の動きを検出することにより、電子キー２に発生する動きを監視する。３軸検出型のモーション検出部２７は、例えば加速度センサや角速度センサであることが好ましい。

電子キー２は、モーション検出部２７の検出信号Ｓacを基に電子キー２の機能を制御するキー機能制御部２８を備える。キー機能制御部２８は、キー制御部１７に設けられる。キー機能制御部２８は、電子キー２に動き（振動）が発生しているとき、電子キー２の機能を有効（オン状態）、すなわち起動状態にする。一方、キー機能制御部２８は、電子キー２に動き（振動）が発生していないとき、電子キー２の機能を無効（オフ状態）、すなわち停止状態（待機状態）にする。なお、「電子キー２に動きが発生している」とは、判断時点で動きが発生していることに限らず、例えば判断時点よりも少し前（例えば数秒）に動きが発生したことも含む。また、「電子キー２の機能」とは、電子キー２が備える全ての機能であることに限らず、例えば所定の機能のみに限定されていてもよい。

通信不正成立防止システム２３は、起動状態遷移後の電子キー２の起動状態を管理する起動状態管理機能を備える。本例の起動状態管理機能は、動き発生に伴い電子キー２を起動状態にした後、電子キー２に動きがなくなっても、暫くの間、電子キー２を起動状態のまま維持する機能である。こうすることで、仮に正規ユーザが車両１の近くで一定時間動きをとっていない状態が続いたとしても、電子キー２を起動状態のまま維持することで、タイムラグなしに車両１とのＩＤ照合の通信を実施可能とする。

この場合、電子キー２（電子キーシステム３）は、電子キー２が起動状態のときに通信相手２４（本例は車両１）から定期又は不定期に送信される電波を受信しているか否かを監視する通信監視部２９を備える。通信監視部２９は、キー制御部１７に設けられる。通信監視部２９が受信を監視する電波は、通信相手２４からの通信を契機に電子キー２が応答して実行されるＩＤ照合の通信の電波であることが好ましい。具体的には、通信監視部２９が受信を監視する電波は、電子キー２を起動させるのに必要なウェイク信号Ｓwkであることが好ましい。

電子キー２（電子キーシステム３）は、起動後の電子キー２に動きがなくなっても起動状態を維持させる作動制御部３０を備える。作動制御部３０は、キー制御部１７に設けられる。キー制御部１７は、起動後の電子キー２に動きがなくなったとしても、通信相手２４（本例は車両１）から電波（本例はウェイク信号Ｓwk）を受信できている期間、電子キー２を起動のまま維持する。

次に、図４を用いて、起動状態管理機能の動作を説明する。
図４に示すように、車両１（照合ＥＣＵ４）は、室外送信機１１（室内送信機１２）により形成されたＬＦ電波の通信エリアＥに電子キー２が進入したか否かを確認するために、電子キー２を起動させるウェイク信号Ｓwkを室外送信機１１（室内送信機１２）から定期送信する。なお、ウェイク信号Ｓwkの送信は、定期又は不定期の所定間隔をおいて、繰り返し送信される。

ステップ１０１において、キー機能制御部２８は、モーション検出部２７から動きに準じた検出信号Ｓacを入力すると、その検出信号Ｓacを基に電子キー２を起動状態にする。すなわち、電子キー２の機能が「無効」から「有効」に切り替えられ、電子キー２でＩＤ照合の通信が可能となる。これにより、電子キー２に動きが発生していない状況下では、電子キー２の機能が「無効」とされて、例えば第三者による中継器等を使用した不正通信が試みられても、電子キー２がユーザに所持されて動きが伴わない限り、電子キー２が起動しないようにすることが可能となる。よって、第三者による中継器等を使用した不正通信の行為に対し、セキュリティ性が確保される。

ステップ１０２において、キー機能制御部２８は、モーション検出部２７の検出信号Ｓacを基に、電子キー２が動きなし（振動なし）となったか否かを判定する。すなわち、電子キー２が起動した後、動きが継続して発生しているか、又は動きがなくなったのかを判定する。このとき、電子キー２の動きなしを検出すれば、ステップ１０３に移行し、電子キー２の動きなしを検出しなければ、ステップ１０４に移行する。

ステップ１０３において、キー機能制御部２８は、電子キー２に動きが発生しなくなってからの経過時間Ｔｘを監視するために、タイマ３３の計測（タイマカウント）を開始する。これは、電子キー２に動きがなくなり電子キー２の機能をオフするまでの間、時間的な猶予を持たせるためである。

ステップ１０４において、キー機能制御部２８は、電子キー２に動きが発生していると確認できたとき、タイマ３３をリセットする。すなわち、経過時間Ｔｘの計測をリセットし、ステップ１０１に戻る。

ステップ１０５において、通信監視部２９は、電子キー２が起動状態をとる間、ウェイク信号Ｓwkを受信できたか否かを判定する。このとき、電子キー２がウェイク信号Ｓwkを受信できていれば、ユーザが車両１の近くにいて車両操作を行う可能性が高く、一方、電子キー２がウェイク信号Ｓwkを受信できていなければ、ユーザが車両１から離れた可能性が高いと判定できる。ステップ１０５において、ウェイク信号Ｓwkを受信していなければ、ステップ１０６に移行する。一方、ウェイク信号Ｓwkを受信していれば、ステップ１０４に戻ってタイマ３３をリセットした後、ステップ１０１に戻る。

ステップ１０６において、通信監視部２９は、タイマ３３のカウント値Ｃｔが閾値Ｃｋ以上となったか否かを判定する。このとき、カウント値Ｃｔが閾値Ｃｋ以上となれば、ステップ１０７に移行し、カウント値Ｃｔが閾値Ｃｋ未満であれば、ステップ１０２に戻る。

ステップ１０７において、作動制御部３０は、カウント値Ｃｔが閾値Ｃｋ以上となることを条件に、電子キー２の機能を無効とする。すなわち、電子キー２の機能がオフ（例えば電源オフ）され、電子キー２が動かなくなる。これにより、仮に第三者が中継器を使用した通信によってＩＤ照合の通信を不正に確立しようとしても、電子キー２が応答をせず、不正な通信が実施されずに済む。よって、ＩＤ照合の通信の不正成立に対するセキュリティ性が確保される。

ステップ１０８において、作動制御部３０は、モーション検出部２７の検出信号Ｓacを基に、電子キー２が動きなし（振動なし）となったか否かを判定する。すなわち、電子キー２の機能を無効にした後、電子キー２に動きが再び発生したか否かを判定する。電子キー２に動きがなければ、ステップ１０７に戻る。一方、電子キー２に動きが発生していれば、ステップ１０４に戻ってタイマ３３をリセットした後、ステップ１０１に戻る。

なお、同図に示すように、ウェイク信号Ｓwkは、ウェイク信号Ｓwkが送信される時間間隔を通知する送信情報Ｓｄを有していてもよい。そして、通信監視部２９は、電子キー２の起動を維持するか否かを判定するにあたって、車両１からウェイク信号Ｓwkを受信できるか否かを監視するタイマ３３の閾値Ｃｋを、送信情報Ｓｄを基に変更してもよい。こうすれば、仮にウェイク信号Ｓwkの送信周期が駐車時間に応じて切り替わっても、その時々に適した閾値Ｃｋを設定することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載のような効果を得ることができる。
（１）モーション判定機能を有する電子キーシステム３において、電子キー２に動きが発生したことに伴い電子キー２の機能を有効にした後、電子キー２に動きがなくなっても、車両１との通信が確立している間は、電子キー２の機能を有効のまま、すなわち電子キー２を起動状態のまま維持する。よって、正規ユーザが車両１の周辺において所定の間、動きを止めた状態（例えば長期間立ち話をするなど）をとって、その後、車両１及び電子キー２が通信（スマート通信）する機会が生じても、直ぐに通信を実施することが可能となる。よって、モーション検出部２７の出力を基に電子キー２の機能を管理する場合であっても、融通を持たせてユーザにとっての利便性を確保することができる。

（２）電子キー２の起動を維持するか否かを判定するのに使用する電波は、通信相手２４（本例は車両１）からの通信を契機に電子キー２が応答して電子キーＩＤの正否を確認するＩＤ照合の通信において送信されるものである。よって、ＩＤ照合の通信を利用して、電子キー２の起動を維持するか否かを判定することができる。

（３）電子キー２の起動を維持するか否かを判定するのに使用する電波は、車両１及び電子キー２の間のＩＤ照合（本例はスマート照合）を開始するにあたって電子キー２を起動させるのに必要なウェイク信号Ｓwkである。よって、車両１から送信されるウェイク信号Ｓwkを利用して電子キー２の起動を維持するか否かが判定されるので、電子キー２の起動を維持するにあたり、特別な電波を車両１から送信させずに済む。

（４）タイマ３３の閾値Ｃｋは、ウェイク信号Ｓwkに含まれる送信情報Ｓｄを基に、ウェイク信号Ｓwkの送信間隔に応じた値に変更可能である。よって、閾値Ｃｋの最適化が可能となるので、電子キー２の起動状態を維持するか否かを、より正しく判定することができる。

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。
・ドアロックの施解錠は、例えば車両ドアの車外ドアハンドルに設けられたロックボタンが操作されるとロックされ、車外ドアハンドルのタッチ操作が検出されるとアンロックされるものでもよい。

・ドアロックの施解錠は、電子キー２が車両１に近づくと自動で解錠され、車両１から離れると自動で施錠されるものでもよい。
・電子キー２の起動を維持するか否かを判断するのに使用する電波は、ウェイク信号Ｓwkに限定されない。例えば、ＩＤ照合（スマート照合）の通信において車両１から送信される車両コードやチャレンジコードに変更してもよい。

・電子キー２の起動を維持するか否かを判断するのに使用する電波は、通信相手２４（本例は車両１）から送信される電波であれば、種々のものに変更可能である。
・電子キーシステム３は、車内外のそれぞれにＬＦアンテナを有する構成に限らず、例えば車体の左右にＬＦアンテナを配置して、これらアンテナ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から、電子キー２の車内外を判定するものでもよい。

・電子キーシステム３は、例えば電子キー２を高機能携帯電話とした他のシステム構成に変更してもよい。
・電子キーシステム３は、他の通信形式や周波数を使用したシステム構成に変更可能である。

・電子キー２は、前述した高機能携帯電話など、他の端末に変更可能である。
・通信相手２４は、車両１に限定されず、他の機器や装置に変更可能である。

１…通信相手の一例である車両、２…電子キー、３…電子キーシステム、２７…モーション検出部、２８…キー機能制御部、２９…通信監視部、３０…作動制御部、３３…タイマ、Ｓac…モーション検出部の検出信号、Ｓwk…電波の一例であるウェイク信号、Ｓｄ…送信情報、Ｃｋ…タイマの閾値。

Claims (5)

1. 通信相手との間で無線を通じて電子キーＩＤの照合が可能な電子キーにおいて、
   前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、
   前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、
   前記電子キーの起動後に前記電子キーの動きが検知されるか否かを判定し、起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部とを備え、
   前記作動制御部は、前記起動後に前記電子キーの動きが閾値期間に亘って検知されず、且つ、前記閾値期間に亘って前記電波が受信されないときに、前記電子キーの機能を無効化することを特徴とする電子キー。
2. 前記電波は、前記通信相手からの通信を契機に前記電子キーが応答して前記電子キーＩＤの正否を確認するＩＤ照合の通信において送信されるものである
   請求項１に記載の電子キー。
3. 前記電波は、前記通信相手との間で前記ＩＤ照合の通信を開始するにあたって前記電子キーを起動させるのに必要なウェイク信号である
   請求項２に記載の電子キー。
4. 前記電波は、当該電波が送信される時間間隔を通知可能な送信情報を有し、
   前記通信監視部は、前記通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信しているかを監視するタイマの閾値を、前記送信情報を基に変更する
   請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の電子キー。
5. 通信相手と電子キーとの間で無線を通じて電子キーＩＤの照合が可能な電子キーシステムにおいて、
   前記電子キーは、
   前記電子キーに設けられたモーション検出部の検出信号を基に当該電子キーに発生する動きを監視し、動き検知時に当該電子キーの機能を有効にして作動を許可するキー機能制御部と、
   前記電子キーの機能が有効のとき、通信相手から定期又は不定期に送信される電波を受信する状態下にあるか否かを監視する通信監視部と、
   前記電子キーの起動後に前記電子キーの動きが検知されるか否かを判定し、起動後の前記電子キーに動きがなくなっても、前記電波を受信できている期間、当該電子キーの機能を有効のまま維持する作動制御部とを備え、
   前記作動制御部は、前記起動後に前記電子キーの動きが閾値期間に亘って検知されず、且つ、前記閾値期間に亘って前記電波が受信されないときに、前記電子キーの機能を無効化することを特徴とする電子キーシステム。