(57)【要約】      （修正有）【課題】パスコードおよび無線プロトコルを使って許可されたデバイスから開錠命令を取得する電気機械ロックの提供。【解決手段】デュアルモード，パスコードストレージ，無線セキュアロックが開示されている。一実施形態では、キー・コイルと、第１のキーデータ処理装置（第１のＤＰＤ）と、第２のキーＤＰＤと、キー無線トランシーバと、を含むキーが提供される。第１のキーＤＰＤは、キー・コイルを介してロックから第１の認証コード（第１のＡＣ）を受信するように構成されている。第１のキーＤＰＤは、第１のＡＣをキーＤＰＤのメモリのデータと比較するように構成されている。第１のキーＤＰＤは、第１のＡＣが第１のキーＤＰＤのメモリのデータと一致したと判断したことを受けて、第２のキーＤＰＤを起動するように構成されている。第２のキーＤＰＤは、起動されると、キー無線トランシーバを介してロックに第２のＡＣを送信するように構成されている。【選択図】図３
2019116822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコイルを励磁して第２のコイルに電圧を誘導するステップと、
前記第２のコイルに誘導された電圧を使って第１のデータ処理装置（第１のＤＰＤ）を起動するステップと、
前記第１および第２のコイルを介して第１の認証コード（第１のＡＣ）を送信するステップと、
起動した前記第１のＤＰＤは、前記第１のＡＣを第１のメモリのデータと比較し、
前記第１のＤＰＤは、前記第１のＡＣと前記第１のメモリのデータの一致を検出して信号を生成し、
前記信号の生成を受けて第２のデータ処理装置（第２のＤＰＤ）を起動するステップと、
第１の無線トランシーバを介して第２のＡＣを送信するステップと、
起動した前記第２のＤＰＤは、起動した前記第２のＤＰＤの揮発メモリに前記第２のＡＣを格納し、
不揮発メモリから第３の認証コード（第３のＡＣ）を読み出すステップと、
前記第２のＤＰＤは、前記第２のＡＣと前記第３のＡＣを使ってメッセージを生成し、
第２の無線トランシーバを介して前記メッセージを送信するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記第１のＤＰＤは、前記第２のＤＰＤと前記誘導電圧の間のスイッチを閉じることによって前記第２のＤＰＤを起動し、前記第２のＡＣは、前記スイッチが閉じている間だけ前記揮発メモリに保持され、
前記第２のＡＣは、前記誘導電圧が前記第２のコイルに存在する間だけ揮発メモリに保持される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のコイル、前記第１の無線トランシーバ、および電源が第１のデバイスに含まれ、
前記第２のコイル、前記第１のＤＰＤ、前記第２のＤＰＤ、および前記第２の無線トランシーバが第２のデバイスに含まれ、
前記第２のデバイスには電池が欠如し、
前記第１のデバイスは、第１のハウジングを有し、
前記第１のハウジングは、リセスを有し、
前記第１のコイルは、前記第１のハウジング内に収容され、前記リセスの表面に隣接して配置され、
前記第２のデバイスは、第２のハウジングを有し、
前記第２のハウジングは、前記リセスの断面形状と一致する断面形状を有し、前記リセスに受け入れられる延長部を有し、
前記第２のコイルは、前記延長部内に収容され、前記延長部が前記リセスに完全に受け入れられたとき、（１）前記第１のコイルが磁場を介して前記第２のコイルに電圧を誘導することができ、（２）前記第１のＡＣが前記第１および第２のコイルを介して伝送されるように、前記延長部の表面に隣接して配置される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２のデバイスから前記第１および第２のコイルを介して前記第１のデバイスに第４のＡＣを送信するステップを含み、
第３のＤＰＤは、前記第４のＡＣを第３のメモリのデータと比較し、
前記第３のＤＰＤは、前記第４のＡＣが前記第３のメモリのデータと一致したという判断を受けて、ロック解除信号を生成する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第４のＡＣが前記第３のメモリのデータと一致したという前記第３のＤＰＤの判断を受けて、前記第１の無線トランシーバを介して前記第２のＡＣを送信するステップと、
前記第１の無線トランシーバを介して前記メッセージを受信するステップと、
前記第１の無線トランシーバを介して受信された前記メッセージから前記第３のＡＣを抽出するステップと、
抽出された前記第３のＡＣを前記第３のメモリのデータと比較するステップと、を含み、
抽出された前記第３のＡＣが前記第３のメモリのデータと一致したという判断を受けて、前記第３のＤＰＤは、ロック解除信号を生成する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第４のＤＰＤは、起動されたとき、第２のＡＣを生成して第４のメモリに格納し、
前記第４のＤＰＤは、新しい第２のＡＣを生成し、前記第２のＡＣを前記新しい第２のＡＣで上書きする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１のコイルと、第１のコイルに結合された第１のデータ処理装置（第１のＤＰＤ）と、第１の無線トランシーバと、を有する第１のデバイスと、
第２のコイルと、第２のコイルに結合された第２のＤＰＤと、第２の無線トランシーバと、を有する第２のデバイスと、を有し、
前記第１のＤＰＤは、前記第１および第２のコイルを介して前記第２のＤＰＤに第１の認証コード（第１のＡＣ）を送信するように構成され、
前記第２のＤＰＤは、前記第１のＡＣを前記第２のＤＰＤのメモリのデータと比較するように構成され、
前記第２のデバイスは、前記第２のＤＰＤが前記第１のＡＣと前記第２のＤＰＤのメモリのデータの一致を見つけたことを受けて、前記第１の無線トランシーバおよび前記第２の無線トランシーバを介して前記第１のデバイスに前記第２のＡＣを送信するように構成された、装置。
【請求項８】
前記第２のデバイスは、第２のコイルに選択的に結合された第３のＤＰＤを有し、
前記第２のＤＰＤは、前記第２のＤＰＤが前記第１のＡＣと前記第２のＤＰＤのメモリのデータの一致を見つけたことを受けて、前記第３のＤＰＤを前記第２のコイルに結合するように構成された、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２のデバイスには電池が欠如し、
前記第１のコイルは、通電されると、前記第２のコイルに電圧を誘導することができ、
前記第２のデバイスは、前記第１のコイルが前記第２のコイルに電圧を誘導する間、および前記第３のＤＰＤが前記第２のコイルに結合される間のみ、前記第２のＡＣを送信する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のデバイスは、第１のハウジングを有し、
前記第１のハウジングは、リセスを有し、
前記第２のデバイスは、第２のハウジングを有し、
前記第２のハウジングは、前記リセスの断面形状と一致する断面形状を有し、前記リセスに受け入れられる延長部を有し、
前記第２のコイルが延長部内に収容され、前記延長部が前記リセスに完全に受け入れられたとき、（１）前記第１のコイルが磁場を介して前記第２のコイルに電圧を誘導することができ、（２）変調され、符号化された前記第１のＡＣが前記第１のコイルと前記第２のコイルの間で伝送されるように、前記延長部の表面に隣接して配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２のデバイスは、前記第２のコイルと前記第３のＤＰＤの間に結合されたスイッチを有し、
前記第２のＤＰＤは、前記第１のＡＣと前記第２のＤＰＤのメモリのデータの一致を見つけたことを受けて、スイッチを閉じる信号を生成し、
前記第３のＤＰＤは、前記スイッチが閉じている間のみ、前記第２のコイルに誘導される電圧を用いて起動される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３のＤＰＤは、前記第３のＤＰＤが前記第２のコイルに結合されているとき、および前記第１のコイルが前記第２のコイルに電圧を誘導するときのみ、前記第２のＡＣを受信し、前記第２のＡＣを揮発メモリに格納するように構成され、
前記第３のＤＰＤは、前記第１および第２の無線トランシーバを介して前記第１のデバイスから前記第２のＡＣを受信するように構成された、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２のＤＰＤは、前記第１および第２のコイルを介して前記第１のデバイスに前記第３のＡＣを送信するように構成され、
前記第１のＤＰＤは、前記第３のＡＣを前記第１のＤＰＤのメモリのデータと比較するように構成され、
前記第１のＤＰＤは、前記第３のＡＣが前記第１のＤＰＤのメモリのデータと一致したという判断を受けて、ロック解除信号を生成するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１のデバイスは、第４のＤＰＤを含み、
前記第４のＤＰＤは、前記第２のＡＣを生成するように構成され、
前記第４のＤＰＤは、前記第２のＡＣを前記第２のＡＣのメモリに格納するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記第３のＤＰＤは、前記第２のＡＣおよび前記第４のＡＣを使ってメッセージを生成するように構成され、
前記第４のＤＰＤは、前記メッセージから前記第４のＡＣを抽出するように構成され、
前記第２のＤＰＤは、抽出された前記第４のＡＣを前記第２のＤＰＤのメモリのデータと比較するように構成され、
前記第２のＤＰＤは、抽出された前記第４のＡＣが前記第２のＤＰＤのメモリのデータと一致したという判断を受けて、ロック解除信号を生成するように構成された、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第４のＤＰＤは、起動されると、前記第２のＡＣを生成し、前記第４のメモリに格納するように構成され、
前記第４のＤＰＤは、新しい第２のＡＣを生成し、前記第２のＡＣを前記新しい第２のＡＣで上書きするように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
キーを有し、
前記キーは、キー・コイルと、第１のキーデータ処理装置（第１のキーＤＰＤ）と、第２のキーＤＰＤと、キー無線トランシーバと、を備え、
前記第１のキーＤＰＤは、前記キー・コイルを介して他の装置から第１の認証コード（第１のＡＣ）を受信するように構成され、
前記第１のキーＤＰＤは、前記第１のＡＣを前記第１のキーＤＰＤのメモリのデータと比較するように構成され、
前記第１のキーＤＰＤは、前記第１のＡＣが前記第１のキーＤＰＤのメモリのデータと一致したと判断したことを受けて、前記第２のキーＤＰＤを起動するように構成され、
前記第２のキーＤＰＤは、前記第２のキーＤＰＤが起動された後、前記キー無線トランシーバを介して前記第２のＡＣを他方のデバイスに送信するように構成された、装置。
【請求項１８】
前記第２のキーＤＰＤは、前記キー・コイルに誘導された電圧に直接的または間接的に結合することによってのみ起動されることができ、
前記第２のキーＤＰＤは、前記キー無線トランシーバを介して前記他方のデバイスから第３のＡＣを受信するように構成され、
前記第２のキーＤＰＤは、前記第２のキーＤＰＤが前記キー・コイルに誘導される電圧に直接または間接的に結合されている間のみ、前記第３のＡＣを前記第２のキーＤＰＤの揮発メモリに格納するように構成され、
前記揮発メモリは、前記第２のキーＤＰＤが前記キー・コイルに誘導される電圧に直接的または間接的に結合されている間だけ、前記第３のＡＣを保持するように構成された、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記キーは、キーハウジングを有し、
前記キーハウジングは、前記他方のデバイスのリセスの断面形状と一致する断面形状を有し、前記リセスに受け入れられる延長部を有し、
前記電圧は、前記延長部が前記リセスによって完全に受けられたときにのみ前記キー・コイルに誘導される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記キーは、前記第２のキーＤＰＤと前記キー・コイルの間に結合されたスイッチを有し、
前記第１のキーＤＰＤは、前記第１のＡＣが前記第１のキーＤＰＤのメモリのデータと一致したと判断したことを受けて前記スイッチを閉じるように構成された、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１２月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／６０８，３０６号の優先権を主張し、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、デュアルモード，パスコードストレージ，無線セキュアロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロックは、物理的な対象物（例えば、機械的キー、キーカード、指紋、セキュリティトークンなど）によって、秘密情報（例えば、パスコード）を供給することによって、またはそれらの組合せによって開錠される機械的または電子的締結デバイスである。無線ロックは、パスコードおよび無線プロトコルを使って許可されたデバイスから開錠命令を取得する電気機械ロックである。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書には、デュアルモード，パスコードストレージ，無線セキュアロックが記載されている。一実施形態では、キー・コイルと、第１のキーデータ処理装置（第１のＤＰＤ）と、第２のキーＤＰＤと、キー無線トランシーバと、を含むキーが提供される。第１のキーＤＰＤは、キー・コイルを介してロックから第１の認証コード（第１のＡＣ：authentication code）を受信するように構成されている。第１のキーＤＰＤは、第１のＡＣをキーＤＰＤのメモリのデータと比較するように構成されている。第１のキーＤＰＤは、第１のＡＣが第１のキーＤＰＤのメモリのデータと一致したと判断したことを受けて、第２のキーＤＰＤを起動するように構成されている。第２のキーＤＰＤは、起動されると、キー無線トランシーバを介してロックに第２のＡＣを送信するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本発明の利点が容易に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、添付の図面に示される特定の実施形態を参照して行う。これらの図面は、本発明の幾つかの実施形態のみを示し、したがって、これによって発明の範囲が限定されるものではなく、本発明は、添付の図面の使用を通して、さらに具体的にかつ詳細に記載され、説明される。
【図１Ａ】電子キーの斜視図である。
【図１Ｂ】電子ロックの正面図である。
【図１Ｃ】線Ｃ−Ｃに沿った図１Ｂのロックの断面図である。
【図２Ａ】図１Ａのキー内に含まれる例示的なインダクタコイルの図である。
【図２Ｂ】図１Ｂのロック内に含まれる例示的なインダクタコイルの図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、図１Ａおよび図１Ｂのキーおよびロックに含まれる、関連する構成要素を示す図である。
【図４】図３に示す構成要素によって実行されるプロセスの関連する態様を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による、図１Ａおよび図１Ｂのキーおよびロックに含まれる関連する構成要素のより詳細な図である。
【図６】図５に示す構成要素によって実行されるプロセスの関連する態様を示すフローチャートである。異なる図面における同じ参照記号の使用は、類似または同一のアイテムを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明の構成要素は、本明細書の図面に概略的に記載され、図示されるように、多種多様な異なる構成で設計され、配置され得ることが容易に理解される。したがって、添付の図面に表される本発明の装置、システム、および方法の実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の特許請求の範囲を限定することを意図するものではなく、単に本発明の選択された実施形態を表すものである。
【０００６】
本明細書に記載される本発明の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされ得る。例えば、本明細書の「一実施形態」、「幾つかの実施形態」、または似通った言葉の参照は、実施形態に関連して記載される特定の機能、構成、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。したがって、本明細書の「一実施形態において」、「他の実施形態において」または類似の言葉は、必ずしも全てが同じ群の実施形態を指すとは限らず、記載された特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【０００７】
以下、出荷コンテナ、建物、ボールト、コンピュータなどの物体への不正アクセスを防止するために使用される無線電子ロックシステム（以下、「ロックシステム」という）が記載されている。本発明は、輸送コンテナと共に使用されるロックシステムを参照して説明されるが、これに限定されるべきではない。
【０００８】
図１Ａ〜１Ｃは、本発明の一実施形態の例示的なロックシステムの高レベルの態様を示している。例示的なロックシステムは、電子キー１００と電子ロック１１０を含んでいる。図１Ａは、電子キー１００の斜視図である。図１Ｂは、電子ロック１１０の正面図である。図１Ｃは、図１Ｂの線Ｃ−Ｃに沿ったロック１１０の断面図である。
【０００９】
キー１００およびロック１１０の両方は、以下により完全に説明される１つまたは複数の集積回路（ＩＣｓ）を含んでいる。キー１００は、電池が欠如している。しかしながら、ロック１１０は、キー１００の１つ以上のＩＣを動作させるのに必要な電力を無線で送信することができる。無線電力伝送は、キー１００内の誘導コイルとロック１１０の間の磁気誘導手段によって達成される。図２Ａは、キー（以下、キー・コイル）１００の内部に含まれるインダクタコイル２００の例を示し、図２Ｂは、ロック（以下、ロック・コイル）１１０の内部に含まれるインダクタコイル２０２の例を示している。
【００１０】
ロック１１０は、バッテリーなどの電源を含んでいる。ロック１１０は、ロック・コイル２０２にＡＣ電圧を印加することによってロック・コイル２０２に通電することができる。励起されたロック・コイル２０２は磁界を生成する。インダクタコイルの周りの磁界は、距離と共に指数関数的に減少する。コイル２００とコイル２０２の間の距離が比較的小さい場合、励磁されたロック・コイル２０２によって生成される磁場はキー・コイル２００に電圧を誘導し、キー・コイル１００のＩＣに電力を供給するために使用することができる。インダクタコイル間の距離をわずかに大きくできる方法は、共振誘導結合と呼ばれる。本発明は、磁気誘導による電力伝送を参照して説明されるが、これに限定されるものではないことが理解される。
【００１１】
無線電力伝送に加えて、キー１００を認証するためのデータは、近接場磁気誘導（ＮＦＭＩ）通信および無線周波数（ＲＦ）通信を使って、キー１００とロック１１０の間で無線で交換することができる。ＮＭＦＩは、デバイス間で緊密な、低電力の、非伝搬磁界を結合することによって通信する短距離無線物理層（short range wireless physical layer）である。このコンセプトは１つのデバイス内の送信コイル（例えば、ロック・コイル２０２のキーまたはコイル２００）が別のデバイス内の受信コイル（例えば、キー・コイル２００またはロック・コイル２０２）の手段によって測定される磁場を変調することである。ＮＦＭＩ通信は、伝搬電磁波を生成して送信するためにアンテナを使用する従来の無線通信システムとは異なっている。無線通信システムでは、送信エネルギーの全てが自由空間に放射されるように設計される。無線送信は「ファーフィールド」という。
【００１２】
引き続き図１Ａ〜１Ｃ、２Ａおよび２Ｂを参照すると、キー１００はハウジング１０２を含んでいる。キー・コイル２００は、ハウジング１０２の内面２０４に平行に近接して配置された平面内に収容されている。外端面１０４（図１（Ａ））は、内面２０４が向く方向とは反対の方向を向いている。ロック１１０は、ハウジング１１４の外面１２０で終わる凹部（recess）１１６を有するハウジング１１４を含んでいる。ロック・コイル２０２は、ハウジング１１４の内面２１６に平行に近接して配置された平面内に収容されている。外端面１２０（図１（Ｂ）および図１（Ｃ））１１４は、内面２１６が向く方向とは反対の方向を向いている。ロック１１０は、オブジェクト（例えば、輸送コンテナ）のアクセス制御オブジェクト（例えば、ドア）１１２に一体的に接続される。
【００１３】
キーハウジング１０２の断面形状およびサイズは、ロック凹部１１６の断面形状およびサイズと一致している。図１Ａ〜１Ｃに示す実施形態では、キーハウジング１０２およびロック凹部１１６の断面形状は六角形であるが、他の形状も考えられる。重要なことに、キーハウジング１０２のサイズおよび形状は、ロック凹部１１６のサイズおよび形状と一致し、その結果、キーハウジング１０２は、ロック凹部１１６に挿入され得る。キー１００が完全に挿入されると、コイル２００とコイル２０２の間の距離は、電力が磁気誘導を介してロック１１０からキー１００に無線で伝送され得るように十分に小さい。さらに、キー１００が凹部１１６に完全に挿入されると、認証コードおよびパスコードを含むデータが以下により十分に説明されるように、ＮＦＭＩ通信および無線通信の両方を使ってキー１００とロック１１０の間で交換され得る。キーハウジング１０２の断面形状およびサイズがロック凹部１１６の断面形状およびサイズと一致しない場合、キー１００とロック１１０の間で電力またはデータを伝送することは不可能であり得る。
【００１４】
図３は、本発明の一実施形態によるキー１００およびロック１１０のハウジング内に収容される当該の構成要素を示している。コイル２００に加えて、キー１００は、キー・コントローラ３００および無線アンテナ３１０を含んでいる。ロック１１０は、ロック・コントローラ３０２、電源（例えば、バッテリー）３２２、および無線アンテナ３１２を含んでいる。ドア解放機構（door release mechanism）３０４は、ドア１１２に取り付けられ、出荷コンテナのドアフレームの凹部（図示せず）に出入り可能なピン３０６を含んでいる。ドア解放機構３０４は、ロック・コントローラ３０２からロック信号およびロック解除信号を受信する。ドア解放機構３０４がロック解除信号を受信すると、ドア解放機構３０４は、ピン３０６をフレーム凹部から引っ込めてドア１１２を開くことができるようにし、ドア解放機構３０４がロック信号を受信すると、ドア解放機構３０４は、ピン３０６をフレーム凹部に挿入してドア１１２をロックする。図３に示すように、キー・コイル２００は、キー・コントローラ３００に直接接続され、ロック・コイル２０２は、ロック・コントローラ３０２に直接接続される。コイル２００およびコイル２０２は、図３に概略的に示されているが、キー１００およびロック１１０は、図３には示されていない追加の構成要素を含んでもよいことにも留意されたい。
【００１５】
キー・コントローラ３００は、プリント回路基板（図示せず）上に実装された１つ以上の集積回路（ＩＣ）を含むことができる。さらに、代替の実施形態では、無線アンテナ３１０をキー・コントローラ３００のプリント回路基板上の集積アンテナとして形成することができる。キー・コントローラ３００と同様に、ロック・コントローラ３０２は、プリント回路基板上に実装された１つまたは複数の集積回路を含むことができる。代替の実施形態では、無線アンテナ３１２をロック・コントローラ３０２のプリント回路基板上の集積アンテナとして形成することができる。無線アンテナは、空間を伝播するＲＦ波と、金属導体内を移動する電流の間のインターフェースである。送信時には、送信機がアンテナの端子に電流を供給し、アンテナが電流から電磁波（すなわちＲＦ波）としてエネルギーを放射する。受信において、アンテナは、無線電力の幾らかを遮断して、その端子に電流を生成し、この電流は、増幅されるべき受信機に流される。無線アンテナ３１０および無線アンテナ３１２は、キー１００とロック１１０の間の無線通信リンク３１４を可能にする。ＲＦ波は、無線通信リンク３１４を介して送信される電磁波の振幅、周波数、位相、またはパルス幅などの特性を系統的に変調することによってデータを搬送する。コイル２００およびコイル２０２は、キー１００とロック１１０の間のＮＦＭＩ通信を可能にする。コイル２００とコイル２０２の間に確立される磁界の振幅、周波数、位相などは、送信されるべきデータで変調される。
【００１６】
上述したように、キー１００は、電池が欠如している。しかしながら、ロック１１０は、キー・コントローラ３００が必要とするエネルギーを無線で伝送することができる。この目的のために、ロック・コントローラ３０２は、コイル２０２をＡＣ電圧で励磁することができる。キー１００がロック１１０の凹部１１６に完全に受け入れられた状態で、コイル２００およびコイル２０２は、励磁されたロック・コイル２０２が磁気誘導によってキー・コイル２００に電圧Ｖｓを誘導するのに十分なほど近接する必要がある。キー・コントローラ３００は、内部で誘導電圧Ｖｓから電源電圧Ｖｃｃを生成し、電源電圧Ｖｃｃによりキー・コントローラ３００に電力を供給する。電源が投入されると、キー・コントローラ３００およびロック・コントローラ３０２は、ＮＦＭＩリンク３１６および無線通信リンク３１４を介して互いに無線で通信（すなわち、データを送信）することができる。キー・コントローラ３００とロック・コントローラ３０２の間の無線通信は、電圧Ｖｓがコイル２００に誘導されている間のみ行うことができる。
【００１７】
引き続き図３を参照すると、図４は、ロック１１０およびキー１００によって実施される例示的なプロセスを示している。このプロセスは、ロック１１０がロック１１０の凹部１１６内に十分に受け入れられて、コイル２０２からコイル２００への電力伝達を可能にするときに始まる。ロック・コントローラ３０２は、凹部１１６内のキー１００の存在を検出する機構を含むことができる。例えば、ロック・コントローラ３０２は、キー・コイル２００（したがって、キー１００）が凹部１１６内に存在するか否かをチェックするために、あるＡＣ周波数でコイル２０２を介して低電力ピング（low power ping）を繰り返し送信することができる。ロック・コントローラ３０２は、キー・コイル２００が凹部１１６内に存在することを意味するコイルの負荷または共振のわずかな変化を、ピンを用いて検出することができる。キー１００の存在を検出するための他のメカニズムも考えられる。
【００１８】
キー１００の存在が検出されると、ステップ４０４において、ロック・コントローラ３０２は、ロック・コイル２０２に交流電圧を印加する。励磁されたロック・コイル２０２は、キー・コイル２００に電圧Ｖｓを誘導し、キー・コントローラ３００は、ステップ４０６に示されるように、ＶｓからＤＣ供給電圧Ｖｃｃを内部的に生成する。一実施形態では、キー・コントローラ３００がＶｓから供給電圧Ｖｃｃを生成する整流器および電圧レギュレータを含むことができる。生成されたＶｃｃは、ステップ４１０に示すように、キー・コントローラ３００内に含まれる１つ以上のＩＣを起動または電源を入れる。
【００１９】
ロック・コイル２０２を励磁することに加えて、ロック・コントローラ３０２は、ステップ４１２に示すように、ＮＦＭＩ通信リンク３１６を介して第１のデジタル認証コード（ＤＡＣ：digital authentication code）をキー・コントローラ３００に送信する。キー・コントローラ３０２は、ロック４１０を認証するために第１のＤＡＣを使用する。ステップ４１４において、起動されたキー・コントローラ３００は、第１のＤＡＣをそのメモリに格納されたデータと比較する。一実施形態では、キー・コントローラ３００のメモリがＤＡＣのテーブルを格納する。キー・コントローラ３００は、それが受信する第１のＤＡＣを、テーブル内に含まれるＤＡＣと比較することができる。第１のＤＡＣとテーブル内に格納されたＤＡＣの間に一致が見つかった場合、キー・コントローラ３００は、ステップ４２０に示すように、テーブル内の第１のＤＡＣにマッピングされた第２のＤＡＣを読み取り、この第２のＤＡＣを、ＮＦＭＩ通信リンク３１６を介してロック・コントローラ３０２に送信する。しかしながら、キー・コントローラ３００が、テーブル内に格納された第１のＤＡＣとＤＡＣの間の一致を見つけられない場合、図４のプロセスは終了する。一実施形態では、ロック・コントローラ３０２がキー１００の存在が検出されると内部タイマを開始する。図４のプロセスが終了し、ステップ４５４が実施される前にタイマが満了した場合、ロック解除信号は生成されない。図示されていないが、キー１００は、キー・コントローラ３００のメモリのＤＡＣテーブルを新しいまたは更新されたＤＡＣペアリングでプログラムまたは再プログラムすることができるデータ・ポートを含むことができる。
【００２０】
ロック・コントローラ３０２が第２のＤＡＣを受信すると仮定すると、ロック・コントローラ３０２は、ステップ４２２に示すように、第２のＤＡＣをそのメモリ・テーブル内のデータと比較する。ロック・コントローラ３０２が、このテーブル内に含まれる第２のＤＡＣとＤＡＣの間の一致を見つけられない場合、図４のプロセスは終了する。しかしながら、一致が見つかった場合、ロック・コントローラ３０２は、ステップ４２６に示すように第３のＤＡＣ（例えば、ペアリング・キー）を生成し、ステップ４３０に示すようにメモリに格納する。キー１００と同様に、ロック１１０は、コントローラ３０２のメモリのＤＡＣテーブルを新しいまたは更新されたＤＡＣペアリングでプログラムまたは再プログラムすることができるデータ・ポートを含むことができる。
【００２１】
ステップ４３２において、ロック・コントローラ３０２は、無線通信リンク３１４を介してキー・コントローラ３００にペアリング・キーを送信する。キー・コントローラ３００は、ペアリング・キーを受信し、その揮発メモリに格納する。電源電圧が接続されている限りデータを保持するメモリを揮発メモリという。ＲＡＭは、揮発メモリの最良の例であり、それは、それが供給電圧に接続されている限りのみデータを保持し、それが電源電圧から切り離された場合、その中のすべてがクリアされる。コントローラ３００の揮発メモリに格納された第３のＤＡＣは、Ｖｓ（したがってＶｃｃが失われると）失われ、これはキー１００が凹部１１６から取り外されるときに起こる。
【００２２】
ステップ４３６に示すように、キー・コントローラ３００は、そのメモリから第４のＤＡＣ（例えば、パスコード（passcode））を読み出す。キー・コントローラ３００は、ステップ４４０に示すように、ペアリング・キーを使ってパスコードを暗号化する。キー・コントローラ３００は、暗号化されたパスコードをメッセージで無線通信リンク３１４を介してロック・コントローラ３０２に送信する。メッセージの受信に応答して、ロック・コントローラ３０２は、ステップ４４６において、そのメモリに格納されているペアリング・キーを使ってパスコードを抽出する。抽出されたパスコードは、ロック・コントローラ３０２のメモリの１つまたは複数のパスコードと比較される。ロック・コントローラ３０２のメモリのパスコードについて一致が見つかった場合、ロック・コントローラ３０２は、ロック機構３０４に提供されるロック解除信号を生成する。そうでなければ、図４のプロセスは終了する。
【００２３】
図５および図６は、キー・コントローラ３００およびロック・コントローラ３０２のより詳細な態様を示している。図５のキー・コントローラ３００は、プリント回路基板（printed circuit board）（図示せず）上に実装され得る幾つかのＩＣを含んでいる。同様に、ロック・コントローラ３０２は、プリント回路基板（printed circuit board）（図示せず）上に実装され得る幾つかのＩＣを含んでいる。キー・コントローラ３００のＩＣは、キー１００のプリント回路基板上に形成された配線（導電性トレース）を介して互いに通信することができ、ロック・コントローラ３０２のＩＣは、ロック１１０のプリント回路基板上に形成された配線（導電性トレース）を介して互いに通信することができる。ＩＣは、周知の半導体製造技術を用いて半導体ダイ上に形成された電子デバイスである。
【００２４】
キー・コントローラ３００は、キーＭＣＵ５０２と、電力変換回路５０６と、スイッチ（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）と、キーＲＦコントローラ５１０と、を含んでいる。キーＭＣＵ５０２は、処理ユニット（例えば、ＣＰＵ）、フラッシュメモリ、システム相互接続、電力サブシステム、およびキーＮＦＭＩトランシーバ、デジタルＩ／Ｏポートなどの幾つかの周辺デバイスを含んでいる。キーＲＦコントローラは、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、システム相互接続、電力サブシステム、揮発性ＲＡＭメモリ、およびキーＲＦトランシーバなどの幾つかの周辺デバイスを含んでいる。ロック・コントローラ３０２は、ロックＭＣＵ５１２、コイル・ドライバ回路５１６、およびロックＲＦコントローラ５１８を含んでいる。ロックＭＣＵ５１２は、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、システム相互接続、電力サブシステム、およびロックＮＦＭＩトランシーバ、シリアルＩ／Ｏポートなどの幾つかの周辺デバイスを含んでいる。ロックＲＦコントローラは、ＣＰＵ、フラッシュメモリ、システム相互接続、電力サブシステム、およびロックＲＦトランシーバなどの幾つかの周辺デバイスを含んでいる。図５の各ＣＰＵは、対応するフラッシュメモリに格納された命令を実行することができる。
【００２５】
引き続き図５を参照すると、図６は図５に示される様々な構成要素によって実施されるプロセスの当該の態様を示し、図には示されていないが、ロック・コントローラ３０２は、ロック・コントローラ３０２が凹部１１６内のキー１０２の存在を検出し得る機構を含み得る。キー１０２の存在が検出されると、ロックＭＣＵ５１２は、ステップ６０２に示すように、コイル・ドライバ回路５１６を作動させる。
【００２６】
作動したコイル駆動回路５１６は、バッテリー３３２によって供給されたＤＣ電力を、ロック・コイル２０２に印加されるＡＣ電圧に変換するように構成され、このＡＣ電圧はキー・コイル２００に電圧Ｖｓを誘導する。再び、キー・コイル２００は、コイル２００にＶｓを誘導するために、コイル２０２を励磁するためにコイル２０２をロックするのに十分に近くなければならないことに留意されたい。電力変換回路５０６は、整流器および／または線形レギュレータを含むことができ、一実施形態では、コイル２００における誘導電圧Ｖｓを、受動素子（例えば、ダイオード、コンデンサ、抵抗器など（図示せず））を使ってＤＣ電源電圧Ｖｃｃに変換する。Ｖｃｃは、確立されると、キーＭＣＵ５０２を起動する。一実施形態では、この手段で、電源が確立されたことを検出すると、キーＭＣＵ５０２の電源サブシステムがスタート信号を生成する。起動信号に応答して、キーＭＣＵ５０２のＣＰＵは、起動プログラムを起動して実行する。起動プログラムが完了した後、キーＭＣＵ５０２のＣＰＵは、フラッシュメモリのメインプログラムを実行する。その時点で、キーＭＣＵ５０２のＣＰＵは、ＮＦＭＩ通信リンク３１６を介してロックＭＣＵ５１４と通信する準備ができている。最初、キーＲＦコントローラ５１０は、Ｖｃｃが最初に確立されたときにはＶｃｃに接続されないことに留意されたい。
【００２７】
ステップ６１２に示すように、ロックＭＣＵ５１２のＣＰＵは、フラッシュメモリから第１のＤＡＣを読み出す。ＣＰＵは、そのフラッシュメモリに格納された暗号化アルゴリズムの命令に従って第１のＤＡＣを暗号化する。代替の実施形態では、ＭＣＵ１２が第１のＤＡＣを暗号化する暗号化／復号エンジン周辺機器を含んでいる。ロックＭＣＵ５１２は、暗号化されたデータをＮＦＭＩ通信リンク３１６を介してキーＭＣＵ５０２に送信する。より詳細には、ロックＭＣＵ５１４のＮＭＦＩトランシーバが第１のＤＡＣで搬送波を変調し、その結果をコイル２０２に印加することができる。キーＮＭＦＩトランシーバは、コイル２０２に誘導された信号を検出して復調し、暗号化された第１のＤＡＣを明らかにする。キーＭＣＵ５０２のＣＰＵは、第１のＤＡＣを再生するために、そのフラッシュメモリに格納された命令に従って、このデータを復号化する。代替の実施形態では、キーＭＣＵ５０２の暗号化／解読エンジン周辺機器（図示せず）がデータを解読（decrypt）することができる。キーＭＣＵ３００は、ステップ６２２において、第１のＤＡＣをフラッシュメモリまたはＲＯＭ（図示せず）内のＤＡＣと比較する。ＣＰＵが、第１のＤＡＣとキーＭＣＵ５０２のメモリのＤＡＣの間に一致があると判断した場合、図６に示すプロセスはステップ６２４に進む。しかしながら、第１のＤＡＣの結果がキーＭＣＵ５０２のメモリのＤＡＣと一致しない場合、プロセスは停止し、その結果、ロックＭＣＵ５１２はロック解除信号を生成しない。
【００２８】
第１のＤＡＣとメモリに格納されたＤＡＣとが一致する場合、ステップ６３０において、キーＭＣＵ５０２は、スイッチ５０８を閉じる信号を生成し、スイッチ５０８は、キーＲＦコントローラ５１０の電力サブシステムを供給電圧Ｖｃｃに接続する。一実施形態では、ロックキーＲＦコントローラ５１０の電力サブシステムがＶｃｃを検出し、それに応答して開始信号を生成する。キーＲＦコントローラ５１０のＣＰＵは、ＣＰＵがスタート信号を受信することに応答して、フラッシュメモリに格納されたスタートアッププログラムを開始する。キーＲＦコントローラ５１０は、スタートアッププログラムの完了時に、フラッシュメモリに格納されたメインプログラムを開始する。その時点で、キーＲＦコントローラ５１０は、ロックＲＦコントローラ５１８と無線で通信することができる。
【００２９】
スイッチ５０８を閉じることに加えて、キーＭＣＵ５０２のＣＰＵは、ステップ６３２に示されるように、メモリの第１のＤＡＣにメモリでマップされる第２のＤＡＣを読み取る。キーＭＣＵ５０２は、ステップ６３４に示されるように、フラッシュメモリに格納された暗号化アルゴリズムの命令を使って、第２のＤＡＣを暗号化する。あるいは、キーＭＣＵ５０２の暗号化／復号エンジン周辺機器（図示せず）が第２のＤＡＣを暗号化することができる。キーＭＣＵ５０２は、暗号化された第２のＤＡＣをＮＦＭＩ通信リンク３１６を介してロックＭＣＵ５１２に送信する。より詳細には、キーＭＣＵ５０２のＮＭＦＩトランシーバが第２のＤＡＣで搬送波を変調し、その結果をコイル２００に適用することができる。ロックＮＭＦＩトランシーバは、コイル２００に誘導された信号を検出して復調し、暗号化された第２のＤＡＣを明らかにする。ロックＭＣＵ５１２のＣＰＵは、ステップ６４０において、第２のＤＡＣを再生するために、そのフラッシュメモリに格納された命令に従って、このデータを解読する。代替の実施形態では、ロックＭＣＵ５１２の暗号化／解読エンジン周辺機器（図示せず）がデータを解読（decrypt）することができる。ステップ６４２において、ロックＭＣＵ５１２は、第２のＤＡＣをメモリのＤＡＣと比較する。第２のＤＡＣがロックＭＣＵ５１２のメモリのＤＡＣと一致しない場合、プロセスは停止する。しかしながら、第２のＤＡＣがロックＭＣＵ５１２のメモリに含まれるＤＡＣと一致する場合、ロックＭＣＵ５１２は、キーＲＦコントローラ５１０の無線通信を確立するプロセスを開始するために、ロックＲＦコントローラ５１８に命令を送信する。
【００３０】
一実施形態では、キーＲＦコントローラ５１０およびロックＲＦコントローラ５１８がブルートゥースの低エネルギー（Bluetooth Low Energy）（ＢＬＥ）を使って、それらの間の通信を確立する。ＢＬＥは、今日使用されている最も一般的な無線規格の１つに急速になりつつある。同様に、機密情報が転送されるアプリケーションにおいてもより一般的に使用されつつある。ＢＬＥは、２つのＢＬＥデバイスがデバイス情報を交換して安全なリンクを確立することができるペアリングプロセスを使用する。このペアリングプロセスの間、ロックＲＦコントローラ５１８は、ステップ６４６に示すように、第３のＤＡＣ（例えば、ペアリング・キー）を生成し、それをそのメモリに格納する。ペアリング・キーが生成されると、ロックＲＦコントローラ５１８は、それをアンテナ３１０および無線通信リンク３１４を介してキーＲＦコントローラ５１０に送信する。一実施形態では、ロックＲＦコントローラ５１８は、ペアリング・キーがキーＲＦコントローラ５１０に無線で送信される前にペアリング・キーを暗号化する暗号化アルゴリズムを含むことができることに留意されたい。この実施形態では、キーＲＦコントローラ５１０がロックＲＦコントローラ５１８から受信したデータを解読するアルゴリズムを含んでいる。
【００３１】
ステップ６５２において、キーＲＦコントローラ５１０は、ペアリング・キーを受信し、それを揮発メモリ（ＲＡＭメモリ）に格納する。キーＲＦコントローラ５１０内の揮発メモリは、供給電圧Ｖｃｃが常に供給されている間だけデータを保持し、Ｖｃｃが失われると、ペアリング・キーも同様に失われる。引き続き図５および図６を参照すると、キーＲＦコントローラ５１０のＣＰＵは、フラッシュメモリに格納された第３のＤＡＣ（例えば、パスコード（passcode））にアクセスする。キーＲＦコントローラ５１０のＣＰＵは、フラッシュメモリに格納されたメインプログラムの命令に従ってパスコードを暗号化する。図示の実施形態では、キーＲＦコントローラ５１０が揮発メモリに格納されたペアリング・キーを使ってパスコードを暗号化する。暗号化されたパスコードは、図５に示すＲＦトランシーバおよびアンテナを介してロックＲＦコントローラ５１８に無線で送信され、ロックＲＦコントローラ５１８は、ステップ６５６に示すように、メモリに格納されたペアリング・キーを使って暗号化されたパスコードを復号する。パスコードは、続いてＭＣＵ５１２をロックするために提供され、ロックＭＣＵ５１２は、それが受信するパスコードをそのメモリのパスコードと比較する。一致する場合、ＭＣＵは、図３に示すロック機構３０４に提供されるロック解除信号を生成し、そうでなければ、プロセスは停止する。
【００３２】
図６に示すプロセスは、ステップ６６６においてキー・コントローラ３０２がロック解除信号を生成する前に、少なくとも２つのレベルの認証を提供する。第１のレベルは、ロックＭＣＵ５１２とキーＭＣＵ５１４の間の第１および第２のＤＡＣのＮＭＦＩ交換を含んでいる。キーＭＣＵ５０２およびロックＭＣＵ５１２が、メモリの一致を見つけることによってこれらのＤＡＣの真正性を確認すると、パスコードがキー・コントローラによって暗号化される第２のレベルの認証が、ペアリング・キーを生成したロック・コントローラを使って開始される。暗号化されたパスコードは、その後、キーＲＦコントローラ５１０から無線通信リンク３１４を介してロックＲＦコントローラ５１８に送信される。ＭＣＵ５１２は、ロック解除信号を生成する前に、パスコードを認証する。例示的なシステムは、セキュリティ機能を提供する。例えば、ＤＡＣとパスコードの交換は非常に速く行われ、無線スヌーピング技術を使用する傍受の機会を減少させる。さらに、当業者は、キー１００がロック１１０の凹部１１６から取り外されると、電力変換回路５０６はもはやＶｃｃを提供しないので、キーＲＦコントローラ５１０の揮発メモリに格納されたペアリング・キーが失われることを理解することができる。
【００３３】
本発明は、幾つかの実施形態に関連して説明されたが、本明細書に記載される特定の形態に限定されることを意図するものではない。それどころか、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に合理的に含まれ得るそのような代替物、修正物、および等価物を包含することが意図されている。
【図１Ａ】
2019116822.tif 000003
【図１Ｂ】
2019116822.tif 000004
【図１Ｃ】
2019116822.tif 000005
【図２Ａ】
2019116822.tif 000006
【図２Ｂ】
2019116822.tif 000007
【図３】
2019116822.tif 000008
【図４Ａ】
2019116822.tif 000009
【図４Ｂ】
2019116822.tif 000010
【図５】
2019116822.tif 000011
【図６Ａ】
2019116822.tif 000012
【図６Ｂ】
2019116822.tif 000013
【外国語明細書】
2019116822.tif 000014
2019116822.tif 000015
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2019116822.tif 000032
2019116822.tif 000033
【図１Ａ】
2019116822.tif 000034
【図１Ｂ】
2019116822.tif 000035
【図１Ｃ】
2019116822.tif 000036
【図２Ａ】
2019116822.tif 000037
【図２Ｂ】
2019116822.tif 000038
【図３】
2019116822.tif 000039
【図４Ａ】
2019116822.tif 000040
【図４Ｂ】
2019116822.tif 000041
【図５】
2019116822.tif 000042
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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