JP2014080835A - ロック機構及びロックシステム - Google Patents

Abstract

【課題】発電機から電力を取得する機器をロックするロック機構及びロックシステムを提供する。
【解決手段】発電機を搭載し、該発電機から電力を取得する機器に付けられたロック機構であって、ロック解除のための鍵情報を外部から無線通信によって取得する無線タグと、前記発電機を短絡可能な短絡手段と、前記機器の固有情報を取得し、該固有情報と前記無線タグにより取得した鍵情報とを比較し、該比較の結果に応じて前記短絡手段により前記発電機を短絡させることで前記機器のロックを制御する制御手段と、を有することを特徴とするロック機構が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロック機構及びロックシステムに関する。

従来から、自転車の盗難防止のために自転車用のロックシステムが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、発電機とブザー制御回路との間に開回路を形成する。これによれば、自転車を盗もうとする者によってキーのロック部が破壊された場合であっても、発電機とブザー制御回路との間に開回路が形成されたままであるから、速度検出回路によって自転車が走行状態であることを検出すると、ブザー制御回路が作動し、ブザーが駆動される。

しかしながら、特許文献１のロックシステムでは、キーのロック部が機械式である。よって、ブザーにより自転車の盗難頻度を減らせたとしても、盗難時に機械式のロック部の破損を効果的に防止することはできない。

上記課題に鑑み、本発明の一実施形態の目的は、発電機を短絡させることにより、発電機から電力を取得する機器をロックするロック機構及びロック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、本発明のある観点によれば、
発電機を搭載し、該発電機から電力を取得する機器に付けられたロック機構であって、
ロック解除のための鍵情報を外部から無線通信によって取得する無線タグと、
前記発電機を短絡可能な短絡手段と、
前記機器の固有情報を取得し、該固有情報と前記無線タグにより取得した鍵情報とを比較し、該比較の結果に応じて、前記短絡手段により前記発電機を短絡させることで前記機器のロックを制御する制御手段と、
を有することを特徴とするロック機構が提供される。

本発明の一実施形態によれば、発電機を短絡させることにより、発電機から電力を取得する機器をロックすることができる。

一実施形態に係るシステムの全体構成図。 一実施形態に係るライト点灯回路の一例。 一実施形態に係るライト点灯回路を用いたロック回路の一例。 一実施形態に係るロック／照明制御処理を示したフローチャート。 一実施形態に係るロック機能を説明するための図。 一実施形態に係るライト点灯回路を用いたロック回路の他の例。 一実施形態に係るライト点灯回路を用いたロック回路の他の例。 一実施形態に係る自転車のロック処理を示したフローチャート。 一実施形態に係るロック解除情報の登録処理を示したフローチャート。 一実施形態に係るロック解除判定処理を示したフローチャート。 一実施形態に係るロック解除判定処理の他の例を示したフローチャート。 一実施形態に係るロックシステムにて蓄積される情報例。

以下、本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

[システムの全体構成]
まず、本発明の一実施形態に係るロックシステムの全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るロックシステムの全体構成図である。本実施形態に係るロックシステム１では、自転車１０に装着された発電機２０にロック制御回路を含むライト点灯回路３０及びパッシブＲＦＩＤタグ４０（以下、単にＲＦＩＤタグ４０という。）が備えられている。ライト点灯回路３０及びＲＦＩＤタグ４０は、発電機２０に内部してもよく、発電機２０の外部に取り付けられてもよい。

ＲＦＩＤタグ４０は、携帯電話５０のリーダーライター機能を用いて携帯電話５０と情報の送受信を行う。ＲＦＩＤタグ４０は、携帯電話５０のアンテナから１ｍ〜２ｍ程度の至近距離で、電磁誘導現象などの原理を用いて動作し、携帯電話５０からの電波を受信及び発信する。

なお、ＲＦＩＤタグ４０は、ロック解除のためのキー情報を外部から無線通信によって取得する無線タグの一例であり、具体的には、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤタグやＨＦ帯のＲＦＩＤタグ（ＮＦＣ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等により実現される。

また、外部から無線通信によってキー情報を無線タグに送信する機器としては、本実施形態の携帯電話５０に限らず、スマートフォン、携帯型情報端末、ゲーム機器等、リーダーライター機能を有する電子機器であればよい。

本実施形態に係るロックシステム１では、発電機２０を搭載し、発電機２０から電力を取得する機器に付けられたロック機構の一例として、自転車１に付けられた発電機２０を用いたロック機構を例に挙げて説明する。

携帯電話５０は、ネットワーク７０を介してサーバ６０に接続されている。

自転車１０の利用者は、サーバ６０に予めユーザ登録（利用者ＩＤを登録）し、自転車１０のロック解除のためのキー情報として自転車の固有情報を携帯電話５０からサーバ６０に登録する。自転車の固有情報は、利用者が携帯電話５０を用いて独自の暗証番号を設定してもよいし、乱数生成器により乱数を生成し、生成された乱数をそのときのキー情報として自転車１０のキーをロックするときにサーバ６０に書き込んでもよい。毎回、キー情報を更新すればセキュリティを高めることができる。

なお、自転車の固有情報についてマスター情報を持っている場合、キー情報（自転車の固有情報）をリセットすることができる。マスター情報は、サーバ６０のみに保存され、サーバ６０と携帯電話５０とが接続されたときのみ、自転車の固有情報がマスター情報にリセットされる。また、そのとき、どこで、誰の携帯電話５０が、どの利用者ＩＤの権利を用いて接続され、どの自転車１０の固有情報がリセットされたかもサーバ６０にて管理されている。上記固有情報は、利用者が自転車１０のロックを解除するときに携帯電話５を介して入力されたキー情報と照合される。マスター情報以外の固有情報は、必ずしもサーバ６０に保存される必要はなく、ＲＦＩＤタグ４０に保持してもよいし、後述するＣＰＵ３０７に保持してもよい。

[ライト点灯回路]
次に、ライト点灯回路について、図２を参照しながら説明する。図２は、ライト点灯回路の一例を示す。図２のライト点灯回路３１は、ロック制御回路の機能を有していない。ライト点灯回路３１は、自転車１０のペダルを漕ぐとこれに応じて発電機が電力を発生することで、ライトを点灯させる回路である。

ライト点灯回路３１は、ダイナモコイル３０１、整流回路３０３、定電圧回路３０５、ＣＰＵ３０７（若しくは照度検知回路）、照度確認用光電素子３０９、定電流回路３１１及び発光ダイオード３１３を有する。

ダイナモコイル３０１は、発電機の一例である。ダイナモコイル３０１の詳しい構成は図示していないが、簡単に説明すると、ダイナモコイル３０１は、中心を貫く車軸と車軸の外周側に設けられたハブ（ホイールケース）とを有する。コイルと鉄心は車軸に固定されている。ハブ内壁には複数の永久磁石が貼り付けられている。タイヤの回転に従い永久磁石が回転すると、車軸側は固定されているため、タイヤの回転によりコイルを貫く磁束が変化し、電磁誘導現象により発電機のコイルに誘導起電力が発生し、電流が流れ、発電される。ダイナモコイル３０１は自転車１０のタイヤ又はペダルの回転に応じて電力を発生する発電機の一例であり、発電機は、これに限られず、直流発電機であっても交流発電機であってもよい。

ダイナモコイル３０１の入力側及び出力側には整流回路３０３が接続されている。整流回路３０３は、４つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４からなるブリッジ型全波整流器であり、ダイナモコイル３０１で発生した交流電圧を直流電圧に変換する回路である。

整流回路３０３の電源側（ＤＣ＋）及びグランド側（ＤＣ ＧＮＤ）の出力ライン間には、定電圧回路３０５が接続されている。電源側（ＤＣ＋）の出力ラインは電源ラインであり、グランド側（ＤＣ ＧＮＤ）の出力ラインはグランドラインであり、接地されている。

整流回路３０３から出力された直流電圧は絶えず変動している。このため、定電圧回路３０５には、図示しないキャパシタ又は定電圧ダイオードが設けられ、整流器３０３から出力された電流に含まれるリップルを除去し、安定した電圧を出力する。例えば、定電圧回路３０５のキャパシタに所定量の電荷が溜まったら、ＣＰＵ３０７側に電流が流れるようになっている。これにより、ＣＰＵ３０７には、一定値以上の電圧が供給される。

定電圧回路３０５電源側（ＤＣ＋）及びグランド側（ＤＣ ＧＮＤ）の出力ライン間にはＣＰＵ３０７が接続されている。定電圧回路３０５の電源側及びグランド側の出力ライン間にはまた、定電流回路３１１が接続されている。

ＣＰＵ３０７には、定電圧回路３０５に所定量の電荷が溜まった時点で定電圧回路３０５から供給される電圧により動作し（スイッチオン）、定電圧回路３０５からの電圧が０になると、動作が停止するようになっている（スイッチオフ）。

照度確認用光電素子３０９は、電源ラインに接続され、太陽光の光量を電圧値に変換する素子である。ＣＰＵ３０７は、照度確認用光電素子３０９からの電圧値の変動に基づき点灯の有無を判定する。ＣＰＵ３０７は、得られた電圧が所定の点灯規定値より大きい場合、発光ダイオード３１３による照明は不要と判断し、ＣＰＵ３０７の照明スイッチをオフにする。一方、ＣＰＵ３０７は、得られた電圧が所定の点灯規定値以下の場合、発光ダイオード３１３による照明が必要と判断し、ＣＰＵ３０７の照明スイッチをオンにする。ＣＰＵ３０７のこのオン／オフ操作により、発光ダイオード３１３が点灯／消灯する。

定電流回路３１１は、発光ダイオード３１３に過大電流を流さないための保護回路として機能する。なお、定電流回路３１１及び定電圧回路３０５は、整流回路３０３とＣＰＵ３０７との間に並列に設けられ、整流回路３０３から出力された電圧を安定化させる安定化回路の一例である。

ライト点灯回路３１の動作について簡単に説明する。利用者が自転車１０のペダルを漕ぐと、タイヤの回転に従いダイナモコイル３０１内の永久磁石が回転する。車軸側は固定されているため、タイヤの回転によりコイルを貫く磁束が変化し、電磁誘導現象により発電機のコイルに誘導起電力が発生する。これにより、ダイナモコイル３０１が発電する。電流は、電源ラインを整流回路３０３→定電圧回路３０５→ＣＰＵ３０７の方向に流れる。ＣＰＵ３０７の照明スイッチがオンされた場合、発光ダイオード３１３に電流が流れ、発光ダイオード３１３が点灯する。

[ロック制御回路を含むライト点灯回路]
次に、一実施形態に係るロック機構付きライト点灯回路について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るロック機構付きライト点灯回路を示す。ロック機構付きライト点灯回路３３は、図２で示したライト点灯回路３１と基本的に同じであるが。これに加え、所定の場合に自転車１０をロックするロック機構を有する。

一実施形態に係るロック機構付きライト点灯回路３３は、図２と同様に、ダイナモコイル３０１、整流回路３０３、定電圧回路３０５、ＣＰＵ３０７、照度確認用光電素子３０９、定電流回路３１１、発光ダイオード３１３に加え、発電機短絡回路４００及び平坦化回路３１５を有する。

ライト点灯回路３３は、ダイナモコイル３０１から整流回路３０３と安定化回路とを介して供給される電圧により発光ダイオード３１３を点灯する。発電機短絡回路４００は、ダイナモコイル３０１と整流回路３０３との間に設けられる。平坦化回路３１５は、整流回路３０３と定電圧回路３０５との間に設けられる。

本実施形態に係る発電機短絡回路４００は、トライアック４０１とフォトカプラ４０２とを有する。フォトカプラ４０２は、入力された電気信号を光に変換し、その光で受光素子を導通させることにより信号を伝達する。フォトカプラ４０２内には入力回路としての発光ダイオード４０２ａ、及び出力回路としてのフォトトライアック４０２ｂが設けられている。出力回路は、フォトトライアック４０２ｂの替わりに、フォトトランジスタ、フォトダイオード、サイリスタを用いてもよい。

発電機短絡回路４００では、入力回路の発光ダイオード４０２ａが導通して発光すると、出力回路のフォトトライアック４０２ｂはこれを受光し、制御用のトライアック４０１のゲートにトリガー用の電圧を加える。

トライアック４０１は、ゲートに電圧が加えられ、電流が流されると導通する。これにより、ダイナモコイル３０１の入力側と出力側とを短絡させることができる。このようにして、ダイナモコイル３０１を短絡させると、ダイナモコイル３０１からの電力が整流回路３０３側に供給されないため、本実施形態に係るライト点灯回路３３は動作不能になる。これにより、自転車１０がロックされたことになる。発電機短絡回路４００は、ダイナモコイル３０１を短絡可能な短絡手段の一例である。

平坦化回路３１５は、整流回路３０３と定電圧回路３０５との間に並列に設けられたコンデンサである。整流回路３０３で整流した後の直流電圧の波形は脈流であるため、平坦化回路３１５のコンデンサに電荷を蓄えることにより、直流電圧の波形を平坦にする。
（ロック動作）
次に、本実施形態に係るロック機構付きライト点灯回路３３の動作について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係るロック／照明制御処理を示したフローチャートである。図５は、一実施形態に係るロック機構による電圧値と自転車走行を説明するための図である。

利用者が自転車１０に乗ろうとするとき、まず、自転車１０のロックを解除する作業を行う。その際、利用者は携帯電話５０を自転車のハブ（ＲＦＩＤタグ４０）にかざす（ステップＳ１００）。そうすると、ＲＦＩＤタグ４０は、赤外線通信等の無線通信により携帯電話５０から入力キー情報を受信する。入力キー情報は、自転車１０のロック解除のために入力される鍵情報である。

ＣＰＵ（制御手段に相当）は、自転車１０の固有情報をＲＦＩＤタグ４０から取得するか予め保持し、該固有情報とＲＦＩＤタグ４０から取得した入力キー情報とを比較する。ＣＰＵ３０７は、比較の結果に応じて発電機短絡回路４００を導通してダイナモコイル３０１を短絡させて自転車１０をロックする。そのため、ＣＰＵ３０７は、比較の結果に応じて使用可能フラグを立てる。すなわち、固有情報と入力キー情報とが一致した場合、ＣＰＵ３０７は使用可能フラグに「１」（照合ＯＫ）を保持し、固有情報と入力キー情報とが異なる場合、ＣＰＵ３０７は使用可能フラグにデフォルト値（１以外の値、例えば０）を保持する。

携帯電話５０をかざした後、利用者が自転車１０を漕ぐと（ステップＳ１０２）、タイヤの回転に従いダイナモコイル３０１に誘導起電力が発生し、ダイナモコイル３０１からの発電電圧が上昇する（ステップＳ１０４）。発電電圧が所定電圧以上になると、定電圧回路３０５が起動し（ステップＳ１０６）、その後、定電圧回路３０５のコンデンサが電荷で満たされたとき、ＣＰＵ３０７に所定の電圧が供給され、ＣＰＵ３０７が起動する（ステップＳ１０８）。次に、ＣＰＵ３０７は、キー情報をＲＦＩＤタグ４０から取得する（ステップＳ１１０）。ＣＰＵ３０７が、照合元となる自転車１０の固有情報を保持していない場合には、固有情報もＲＦＩＤタグ４０から取得する。

図５を参照してロック機構による電圧値と自転車走行状態との関係を説明する。図５の横軸は時間、縦軸は電圧を示す。時間ｔ０で自転車を漕ぎ始め、これに応じて時間ｔ０〜ｔ１にてダイナモコイル３０１が発電して、発電電圧が上昇し、電源ラインに電流が流れる。時間ｔ１で定電圧回路３０５のコンデンサに電荷が蓄積され始め、時間ｔ２で定電圧回路３０５のコンデンサ内の電荷量が所定量以上になると、ＣＰＵ３０７に電圧がかかり、ＣＰＵ３０７が稼働状態となる（ＣＰＵ ＯＮ）。

図４に戻り、ステップＳ１１２にて、ＣＰＵ３０７は、使用可能フラグが「１」であるかを判定する。使用可能フラグが「１」の場合（照合ＯＫ）、固有情報と入力キー情報とは一致しているため、自転車１０をロックする必要はない。この場合、ＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａはオフとなり、信号線（出力ポート）に電流は流れない。よって、フォトトライアック４０２はオフとなり、ダイナモコイル３０１は短絡しないため、通常通り、自転車１０の走行が可能である。また、この場合、ＣＰＵ３０７は、周辺照度（太陽光の照度）が点灯規定値より小さいかを判定し（ステップＳ１１４）、点灯規定値より小さい場合、発光ダイオード３１３の点灯を制御する（ステップＳ１１６）。点灯規定値以上の場合、ＣＰＵ３０７は、発光ダイオード３１３を点灯させる必要はないのでそのままステップＳ１１８に進む。

次に、ＣＰＵ３０７は、自転車１０が１ｋｍ進んだかを判定し（ステップＳ１１８）、自転車１０が１ｋｍ進んだ毎にメモリに進んだ距離を記録し（ステップＳ１２０）、ステップＳ１１４に戻る。

一方、ステップＳ１１２にて使用可能フラグが「１」でない場合（照合ＮＧ）、固有情報と入力キー情報とは異なるため、自転車１０をロックする必要がある。よって、ステップＳ１２２に進み、トライアック４０１を導通させる。つまり、ＣＰＵ３０７は、トランジスタで構成されたスイッチ３０７ａをオンとし、信号線（出力ポート）に電流を流し、フォトトライアック４０２の発光ダイオード４０２ａをオンにする。これにより、フォトトライアック４０２ｂが導通し、トライアック４０１のゲートにトリガー用の電圧が加えられる。この結果、トライアック４０１が導通し（ステップＳ１２２）、トライアック４０１の電源線側と信号線側の両方に電流が流れる。このようにして、ダイナモコイル３０１を短絡させると、ペダルを漕いでも、電源線に電流が流れないロック状態となって自転車１０の走行が不可能になる（ステップＳ１２４）。

以上のように、発電機短絡回路４００の駆動電圧は、ダイナモコイル３０１により生成された電力によって供給される電圧である。また、キー情報が一致しなかった場合、ＣＰＵ３０７は、スイッチ３０７ａからオン信号を出力する。これにより、発電機短絡回路４００のトライアック４０１が導通することで、ダイナモコイル３０１を短絡させる。この結果、ダイナモコイル３０１は発電機として機能しなくなるため、図５の時間ｔ２から、ＣＰＵ３０７へ供給される電圧は降下し始め、時間ｔ３で「０」となり、ＣＰＵ３０７の動作はオフになる。

ＣＰＵ３０７が稼働しなくなると、ＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａもオフになり、オフ信号が発光ダイオード４０２ａに入力される。これにより、発光ダイオード４０２ａは発光しなくなり、フォトトライアック４０２ｂは電気的に切断され、その結果、トライアック４０１も電気的に切断され、ダイナモコイル３０１の短絡状態が解消され、通常状態に戻る。よって、自転車１０を漕いでいれば、再びダイナモコイル３０１が発電し、電圧が上昇する。図５の時間４は、ダイナモコイル３０１が短絡状態から通常状態に戻り、自転車１０を漕いでいるため、発電電圧が上昇し始める点である。時間ｔ５で再び発電電圧が所定電圧以上となり、定電圧回路３０５のコンデンサに電荷が蓄積され始め、時間ｔ６で定電圧回路３０５のコンデンサ内の電荷量が所定量以上になると、再びＣＰＵ３０７に電圧が供給され、ＣＰＵ３０７が稼働可能になる。この時点でキー情報が一致しなかった場合、ＣＰＵ３０７は、再びスイッチ３０７ａからオン信号を出力する。これにより、再び発電機短絡回路４００が導通し、ダイナモコイル３０１が短絡する。この結果、ダイナモコイル３０１は発電機として機能しなくなるため、図５の時間ｔ６から、ＣＰＵ３０７へ供給される電圧は再び降下し始め、ＣＰＵ３０７の動作はオフになるという動作を繰り返す。動かそうとするとロックし、止まるとロックが解除され、また、動かそうとするとロックするロック機構の仕組みについて説明した。

以上に説明したように、本実施形態に係るロック／照明制御処理によれば、少なくとも発電機を短絡可能な短絡手段と、外部から取得したキー情報に基づく認証に失敗した場合、発電機を短絡させるように短絡手段を制御する制御手段とを有する。

かかる構成によれば、キー照合に失敗した場合、ダイナモコイル３０１を短絡させることにより自転車１０をロックさせることができ、バッテリーレスのロック機構を構築することができる。また、本実施形態に係るロック機構はインナー回路になっており、簡単に取り外すことはできないため、セキュリティが高いロック機構を提供することができる。

また、ペダルを漕ぐ→ダイナモコイル３０１が回転し、電圧が上昇する→ＣＰＵ３０７が稼働する→キー照合に失敗したときＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａがオンする→ダイナモコイル３０１が短絡し、発電が止まる→電圧が下降する→ＣＰＵ３０７が停止する→ＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａがオフする→ダイナモコイル３０１の短絡が解消し、発電が再開される、のサイクルを繰り返す。この結果、自転車１０を漕いでも、ダイナモコイル３０１が短絡している間、自転車１０が動かなくなる状態が繰り返され、自転車１０の走行が困難になる。以上の動作により、本実施形態のロック機構によって、自転車１０を電気的にロックすることができる。自転車に概ね備わっているライト点灯回路３３及び発電機に短絡手段を付加した構成であるため、本システムを容易に構築でき、コストの点でも有利である。

［変形例１］
図６は、本発明の一実施形態に係るロック機構付きライト点灯回路３３の変形例１である。変形例１に係るロック機構は、発電機短絡回路４００内の構成のみ異なり、他の回路構成は同じである。よって、ここでは、発電機短絡回路４００のみ説明し、他の回路構成の説明は省略する。

変形例１に係る発電機短絡回路４００は、フォトカプラ４０２（発光ダイオード４０２ａ、フォトトライアック４０２ｂ）及びトライアック４０１の替わりに、トランジスタ４０２ｃ、コイル４０２ｄ及びリードスイッチ４０２ｅを備える。リードスイッチ４０２ｅは、２本の強磁性体リードがある接点間隔を持って相対し、ガラス管の中に封入されている。ガラス管の中には接点の活性化を防ぐために窒素ガスが封入されている。リードスイッチ４０２ｅのリードの軸方向に外部から磁界を加えるとリードが磁化され、相対した自由端が互いに吸収し合い接触して回路を閉ざすことができる。また、磁界を消去すればリードの弾性により回路を開くことができる。

前述の通り、キー情報が自転車の固有情報と一致しなかった場合、ＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａがオンし、信号線に接続されているトランジスタ４０２ｃに電流が流れる。これにより、コイル４０２ｄに電流が流れ、磁界が発生する。これにより、リードスイッチ４０２ｅのリードの軸方向に磁界が加えられ、リードが磁化され、相対した自由端が接触してリードスイッチ４０２ｅがオン状態になる。これにより、ダイナモコイル３０１を短絡させて、自転車１０をロックすることができる。

キー情報が自転車の固有情報と一致した場合、ＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａはオフとなり、信号線に接続されているトランジスタ４０２ｃには電流は流れない。よって、コイル４０２ｄに電流は流れず、磁界も発生しない。磁界が消去すればリードスイッチ４０２ｅの弾性により回路は開く。これにより、ダイナモコイル３０１は短絡状態から通常状態に戻り、自転車１０のロックが解除される。

なお、リードスイッチ４０２ｅ及びトライアック４０１は、交流双方向スイッチ素子の一例である。

［変形例２］
図７は、本発明の一実施形態に係るロック機構付きライト点灯回路３３の変形例２である。変形例２に係るロック回路は、図３のライト点灯回路に更に電圧検知のコンパレータ３２０が接続されている。よって、ここでは、コンパレータ３２０の機能のみ説明し、他の回路構成の説明は省略する。

変形例２に係るコンパレータ３２０は、ヒステリシス付きコンパレータであり、発電機の回転数を計数する可能な交流検知回路として機能する。なお、コンパレータ３２０は、交流電圧検知回路の一例であり、他の例としては、ゼロクロス回路が挙げられる。

回路の電圧が上がり、ＣＰＵ３０７がオンし、コンパレータ３２０の素子がオンすると、ＣＰＵ３０７は、コンパレータ３２０の出力状態を検出する。電圧を検知している場合には、ＣＰＵ３０７は、スイッチ３０７ａをオンし、トライアック４０１をオンする。これにより、トライアック４０１に電流が流れ、ダイナモコイル３０１の入力側と出力側とが短絡し、自転車１０はロックされ、移動できなくなる。これにより、動かそうとするとロックし、止まるとロックが解除され、また、動かそうとするとロックすることになる。

［ロックシステムの動作］
次に、本発明の一実施形態に係るロックシステムの動作について説明する。最初に、図８を参照しながら、本実施形態に係る自転車ロック処理について説明する。図８は、一実施形態に係る自転車のロック処理を示したフローチャートである。
（ロック処理）
まず、携帯電話５０は、自転車管理アプリケーションを起動する（ステップＳ２００）。具体的には、携帯電話５０の利用者は、携帯電話５０の画面に表示された自転車管理アプリ用のアイコンをクリックし、アプリケーションを起動する。そして、自転車管理アプリケーションを利用可能とするために、利用者は、ユーザＩＤ、パスワードＰＷを入力する。これらの入力情報により認証がＯＫの場合、本アプリケーションの利用が可能になる。

認証がＯＫの場合、携帯電話５０の画面に「自転車にかざしてください」と表示される（ステップＳ２０２）。利用者は、携帯電話５０を、ロックを解除したい自転車のハブにかざす（ステップＳ２０４）。

ＲＦＩＤタグ４０は、ポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）を開始する（ステップＳ３０２）。ポーリングは、ＲＦＩＤタグ４０が携帯電話５０等の機器と複数で連携動作する際に、送信要求がないか一つ一つ相手の機器に聞いて回る方式である。

ポーリングにより、自転車のハブに携帯電話５０がかざされたことを検出した場合、ＲＦＩＤタグ４０は、リードモードをオンし、携帯電話５０の端末ＩＤを読み込む（ステップＳ３０４）。次に、自転車ＩＤを取得し（ステップＳ３０６）、自転車情報を読み込む（ステップＳ３０８）。自転車情報は、例えば、ＲＦＩＤタグ４０のフラッシュメモリテーブルに記憶されている。フラッシュメモリテーブルの一例を図１２に示す。図１２では、フラッシュメモリテーブルに格納された自転車情報の一例として、自転車ＩＤ９００、暗号化キー９０２、パスワード９０４、携帯電話（ＩＤ１）９０６ａ、携帯電話（ＩＤ２）９０６ｂ、携帯電話（ＩＤ３）９０６ｃ、携帯電話（ＩＤ４）９０６ｄ、発電機回転数９０８、解除回数９１０、パスワード変更数９１２、持ち主愛称９１４、最終ＧＰＳ位置９１６及び使用可能フラグ９１８が記憶されている。

最終ＧＰＳ位置９１６には、ロックした場所を記憶しておく。これにより、自転車１０が盗まれた場所を予測することができる。また、ロックした場所と違う位置で開錠しようとしたとき、誰かに自転車が動かされた可能性があるとの注意を表示することができる。持ち主愛称９１４は、ロック解除時に、自分の愛車の名前等を表示することにより、利用者にちょっとした快感、自転車１０への愛着を与えることができる。発電機回転数９０８は、自転車の走行距離、平均速度等を算出する際に利用できる。

なお、自転車管理アプリケーションは、携帯電話５０の電源をオンすると、使用可能状態になる。また、携帯電話５０はバッテリーを１又は複数持っている場合がある。その場合、携帯電話５０を、自転車にかざして認証する場合、バッテリーの状態を表示する。これにより。バッテリーの寿命を予測したり、使用可能時間を予測したりすることができる。回転スイッチがオンされると自転車管理アプリケーションが起動される。携帯電話５０がかざされない、又は、携帯電話５０による認証に失敗した場合、回転スイッチは動かず、未認証であることを示すＬＥＤ等の警告が表示される。使用可能フラグ９１８は、キー情報が自転車の固有情報と一致した場合開錠可能を示す「１」に設定され、それ以外の場合、デフォルト値（１以外の値）に設定される。

携帯電話５０で起動するアプリケーション（以下、単に携帯電話５０ともいう）は、サーバ６０に接続可能かを判定する（ステップＳ３１０）。サーバ６０に接続可能な場合、携帯電話５０は、ロック解除判定処理を行う（ステップＳ３１２）。ロック解除判定処理は、図１０に詳細に示されており、後述する。ステップＳ３１０にてサーバ６０に接続不可能な場合、携帯電話５０は、ＲＦＩＤタグ４０からフラッシュメモリテーブルの自転車情報を取得し（ステップＳ４０２）、フラッシュメモリテーブルの自転車情報中に携帯電話５０のＩＤがあるかを判定する（ステップＳ４０４）。携帯電話ＩＤがない場合、登録処理を行う（ステップＳ４０６）。登録処理は、図９に詳細に示されており、後述する。ステップＳ４０４にて携帯電話ＩＤがある場合、携帯電話５０は、自携帯電話ＩＤとフラッシュテーブル内の携帯電話ＩＤとが一致するか判定する（ステップＳ４０８）。一致する場合、図１０のロック解除判定処理に示した「Ａ」の処理に進む。一致しない場合、携帯電話５０は、「携帯電話ＩＤが一致しません。サーバに接続しないとこの自転車は使えません」との警告を画面に表示する（ステップＳ４１０）。
（登録処理）
次に、図８にて自転車情報に携帯電話ＩＤがない場合（ステップＳ４０４）の登録処理（ステップＳ４０６）について、図９を参照しながら詳細に説明する。図９の登録処理では、初めに、接続されたサーバ６０にて自転車が未登録かを判定する（ステップＳ７０２）。未登録の場合、携帯電話５０に通知され、携帯電話５０に「この自転車は未登録です」と表示され（ステップＳ５０２）、更に「登録しますか？」と表示される（ステップＳ５０４）。登録しない場合、携帯電話５０に「登録しないとこの自転車は使えません」と表示される（ステップＳ５０６）。一方、登録する場合、携帯電話５０に「携帯電話ＩＤを自転車情報に登録します。自転車にかざしてください」と表示される（ステップＳ５０８）。

携帯電話５０が自転車のハブにかざされると（ステップＳ５１０）、ＲＦＩＤタグ４０は、ライトモードをオンし、携帯電話ＩＤを書き込む（ステップＳ６０２）。次に、携帯電話５０に「携帯電話ＩＤを認証します。自転車にかざしてください」と表示される（ステップＳ５１２）。ＲＦＩＤタグ４０は、ライトモードをオンし、携帯電話ＩＤの書き込みを認証する（ステップＳ６０４）。これにより、フラッシュテーブルの自転車情報中に携帯電話ＩＤが保存され、また、ロック解除のための照合キー情報として自転車の固有情報が書き込まれる（ステップＳ６０６）。これにより、携帯電話５０で実行される登録処理は終了する。
（ロック解除判定処理）
次に、図８にてサーバ６０への接続が可能である場合（ステップＳ３１０）のロック解除判定処理（ステップＳ３１２）について、図１０を参照しながら詳細に説明する。図１０のロック解除判定処理では、初めに、サーバ６０に接続されている状態で、携帯電話５０は、自転車ＩＤをサーバ６０に送信し（ステップＳ８０２）、サーバ６０にて自転車ＩＤを照合する（ステップＳ１００２）。照合の結果、自転車ＩＤが未登録かを判定し（ステップＳ１００４）、自転車ＩＤが未登録と判定された場合、サーバ６０は、その結果を携帯電話５０に送信する。携帯電話５０には、「この自転車は未登録です。登録しますか？」と表示される（ステップＳ８０４）。

なお、新品のバッテリーを接続した場合、携帯電話等の機器の電源をオンすると、使用可能状態になるまで、携帯電話５０をかざすと未認証、新品であることを検知し、登録するかしないかを携帯電話５０上に表示する。また、携帯電話５０本体は、未認証であることを、ＬＥＤを点滅する等により通知する。登録された場合、携帯電話５０の本体とバッテリーの両方のＩＤを本体とバッテリーの両者に登録する。また、前記本体とバッテリーの両方のＩＤは、携帯電話５０経由でメーカに登録される。

一方、自転車を登録する場合（ステップＳ８０６）、携帯電話５０は登録することをサーバ６０に通知する。この通知を受けて、サーバ６０は、自転車ＩＤを登録する（ステップＳ１００６）。このようにして、自転車ＩＤが登録済みの場合（ステップＳ１００４）及び自転車ＩＤが登録された場合（ステップＳ１００６）、サーバ６０からその旨通知される。

携帯電話５０は、サーバ６０に登録された携帯電話ＩＤと、取得した携帯電話ＩＤとが一致するかを判定する（ステップＳ１００８）。一致する場合、ＲＦＩＤタグ４０は、機器（ここでは自転車）本体のロック解除を要求する（ステップＳ９０２）。ＲＦＩＤタグ４０は、ライトモードをオンし（ステップＳ９０４）、書き込み認証し（ステップＳ９０６）、フラッシュテーブルの自転車情報中の使用可能フラグを「１」に設定した後（ステップＳ９０８）、書き込みを終了する（ステップＳ９１０）。これにより、携帯電話５０で実行されるロック解除判定処理を終了する。

一方、ステップＳ１００８にて、サーバ６０に登録された携帯電話ＩＤと、取得した携帯電話ＩＤとが一致しないと判定された場合、携帯電話５０には、「この自転車は既に別機器に利用登録されています」と表示される（ステップＳ１０１０）。

自転車が盗難された場合、又は自転車に他人のバッテリーが付けられた場合、電源オン時から未承認を示すＬＥＤが点灯する。これに対して、利用者は臨時許可又は永久許可を定めることができる。携帯電話５０をかざすと、「他で登録されているバッテリーの表示」がなされる。利用者は、強制登録するか、登録を中止するかを決定する。強制登録の場合、携帯電話５０経由でメーカに登録される。

携帯電話５０は、利用可能な自転車かをメーカサーバに問い合わせ（ステップＳ１０１２）、利用不可能な自転車の場合、「不正な自転車です」と表示される（ステップＳ１０１４）。利用可能な自転車の場合、再登録するか、又は臨時登録するかが判定される（ステップＳ１０１６）。利用者の指示により再登録すると判定された場合、自転車ＩＤの再登録が行われ（ステップＳ１０１８）、次いで、ステップＳ９０２からのロック解除処理に進む。利用者の指示により臨時登録すると判定された場合、自転車ＩＤの臨時登録が行われ（ステップＳ１０２０）、次いで、「Ａ」で示されるステップＳ９０２からのロック解除処理に進む。ステップＳ９０２〜ステップＳ９１０の処理は既に説明したため、ここでは省略する。なお、図８のステップＳ４０８で携帯電話ＩＤとテーブル内の携帯電話ＩＤとが一致した場合にも、図１０の「Ａ」で示されるステップＳ９０２からのロック解除処理に進む。

［ロックシステムの動作：簡易モード］
最後に、本発明の一実施形態に係るロックシステムの簡易モードの動作について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、一実施形態に係る自転車のロック処理（簡易モード）を示したフローチャートである。

まず、携帯電話５０は、自転車管理アプリケーション（簡易モード）を起動する（ステップＳ１０１２）。次に、携帯電話５０に「アプリ暗証番号を入力してください」と表示される（ステップＳ１０１４）。携帯電話５０は、利用者の操作により入力された暗証番号を認識する（ステップＳ１０１６）。携帯電話５０は、自転車情報をプルダウンから選択する（ステップＳ１０１８）。次に、携帯電話５０に「自転車の暗証番号を入力してください」と表示される（ステップＳ１０２０）。携帯電話５０は、利用者の操作により入力された自転車の暗証番号をメモリに格納する（ステップＳ１０２２）。

次に、携帯電話５０は、自転車の暗証番号の桁数が合っているかを判定する（ステップＳ１０２４）。桁数が合っていない場合、ステップＳ１０２０、Ｓ１０２２の処理を繰り返す。桁数が合っている場合、携帯電話５０は、前回のパスワードと同じかを判定する（ステップＳ１０２６）。前回のパスワードと異なる場合、携帯電話５０に「前回のパスワードと異なりますが、続行しますか？」と表示される（ステップＳ１０２８）。続行しないと判定された場合、本アプリケーションを終了する。ステップＳ１０２６にて前回のパスワードと同じと判定された場合、又はステップＳ１０２８にて続行すると判定された場合、携帯電話５０に「認証する自転車にかざしてください」と表示される（ステップＳ１０３０）。

携帯端末５０を自転車のハブにかざすと（ステップＳ１０３２）、ポーリングが開始されているため（ステップＳ１１０２）、ＲＦＩＤタグ４０のリードモードがオンし（ステップＳ１１０４）、無線通信により携帯電話５０から自転車ＩＤを取得し（ステップＳ１１０６）、フラッシュテーブル中の自転車情報中から、取得した自転車ＩＤの自転車情報を読み込む（ステップＳ１１０８）。

携帯電話５０は、ＲＦＩＤタグ４０が読み込んだ自転車情報を取得し、暗号化キーを用いて暗号を解読する（ステップＳ１１０９）。解読結果、携帯電話５０は、パスワードが入力したパスワード情報と一致するかを判定する（ステップＳ１１１０）。一致しないと判定された場合、携帯電話５０に「パスワードが一致しません。再トライしますか？」と表示される（ステップＳ１０３４）。再トライする場合、ステップＳ１０２０の処理に戻る。再トライしない場合、自転車管理アプリケーションの処理を終了する。

ステップＳ１１１０にてパスワードが一致すると判定された場合、フラッシュテーブルの自転車情報中の使用可能フラグを「１」にセットした後（ステップＳ１１１２）、ＲＦＩＤタグ４０のライトモードをオンし（ステップＳ１１１４）、無線通信により書き込み認証する（ステップＳ１１１６）。携帯電話５０は、自転車情報を書き込み（ステップＳ１１１８）、書き込み終了後（ステップＳ１１２０）、自転車管理アプリケーションの処理を終了する。

なお、ロック解除のためのキー情報としては、携帯電話ＩＤ、パスワード、自転車ＩＤ、暗礁番号等を適宜用いることができる。

以上に説明したように、本実施形態に係るロックシステムによれば、ＲＦＩＤタグ４０により読み込まれた携帯電話５０からのキー情報が予め登録されている番号と一致する場合、使用可能フラグが「１」にセットされるため、自転車のロックが解除される。一方、携帯電話５０からのキー情報が予め登録されている番号と一致しない場合、使用可能フラグが１以外のデフォルト値となるため、ＣＰＵ３０７のスイッチ３０７ａはオンとなり、発電機短絡回路４００が導通し、ダイナモコイル３０１を短絡させる。これにより、ペダルを漕いでも、電源線に所望の電圧が供給されないロック状態となって自転車１０の走行が不可能になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明のロック機構及びロックシステムの好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明のロック機構及びロックシステムの技術的範囲はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明のロック機構及びロックシステムの技術的範囲に属する。また、上記実施形態及び変形例が複数存在する場合、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

１：ロックシステム、１０：自転車、２０：発電機、３０、３３：ライト点灯回路、４０：ＲＦＩＤタグ、５０：携帯電話、６０：サーバ、３０１：ダイナモコイル、３０３：整流回路、３０５：定電圧回路、３０７：ＣＰＵ，３０７ａ：スイッチ、３０９：照度確認用光電素子、３１１：定電流回路、３１３：発光ダイオード、３１５：平滑化回路、３２０：コンパレータ、４００：発電機短絡回路、４０１：トライアック、４０２：フォトカプラ、４０２ａ：発光ダイオード、４０２ｂ：フォトトライアック、４０２ｃ：トランジスタ、４０２ｄ：コイル、４０２ｅ：リードスイッチ

特開平１１−１３４５６３号公報

Claims (10)

1. 発電機を搭載し、該発電機から電力を取得する機器に付けられたロック機構であって、
   ロック解除のための鍵情報を外部から無線通信によって取得する無線タグと、
   前記発電機を短絡可能な短絡手段と、
   前記機器の固有情報を取得し、該固有情報と前記無線タグにより取得した鍵情報とを比較し、該比較の結果に応じて前記短絡手段により前記発電機を短絡させることで前記機器のロックを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするロック機構。
2. 前記短絡手段を駆動させる電圧は、前記発電機により生成された電力によって供給される電圧であることを特徴とする請求項１に記載のロック機構。
3. 前記制御手段は、前記比較の結果、前記機器の固有情報と前記取得した鍵情報とが異なる場合、前記短絡手段を導通させて前記発電機を短絡させることを特徴とする請求項１又は２に記載のロック機構。
4. 前記発電機から供給される交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路から出力された電圧を安定化させる安定化回路と、前記発電機から該整流回路と該安定化回路とを介して供給される電圧によりライトを点灯するライト点灯回路を更に有し、
   前記短絡手段は、前記発電機と前記整流回路との間に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のロック機構。
5. 前記制御手段は、前記発電機から前記整流回路と前記安定化回路とを介して供給される電圧により稼働することを特徴とする請求項４に記載のロック機構。
6. 前記制御手段は、前記発電機から供給される電圧により前記短絡手段の交流双方向スイッチ素子を導通させて前記発電機を短絡させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のロック機構。
7. 前記ライト点灯回路は、前記発電機の回転数を計数することが可能な交流検知回路を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のロック機構。
8. 発電機を搭載し、該発電機から電力を取得する自転車のロックを、無線通信可能な電子機器を用いて管理するロックシステムであって、
   前記電子機器は、
   ロック解除のための鍵情報を無線通信によって送信し、
   前記自転車は、
   前記電子機器から送信された鍵情報を無線通信によって取得する無線タグと、
   前記発電機を短絡可能な短絡手段と、
   前記自転車の固有情報を取得し、前記無線タグにより取得した鍵情報との比較結果に応じて、前記短絡手段により前記発電機を短絡させることで前記機器のロックを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするロックシステム。
9. 前記無線タグは、前記無線タグにより取得した鍵情報と前記自転車の固有情報とをサーバに送信することで該サーバから前記比較の結果を取得し、
   前記発電機は、前記自転車のタイヤ又はペダルの回転に応じて電力を発生し、
   前記制御手段は、前記サーバから取得した前記比較の結果、前記機器の固有情報と前記取得した鍵情報とが異なる場合、前記発電機からの電力によって供給される電圧を駆動電圧として前記短絡手段に供給し、該短絡手段を導通させて前記発電機を短絡させることを特徴とする請求項８に記載のロックシステム。
10. 発電機を搭載し、該発電機から電力を取得する機器に付けられたロック機構であって、
    前記発電機を短絡可能な短絡手段と、
    外部から取得した鍵情報に基づき前記機器をロックすると判定した場合、前記発電機を短絡させるように前記短絡手段を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とするロック機構。

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