JPWO2011055723A1 - 車速信号改竄検知装置，車速抑制装置，車速信号改竄検知方法及び車速抑制方法 - Google Patents

Abstract

コンピュータを内蔵したコントロールユニットが、駆動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた車速を算出すると共に、従動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた擬似車速を算出する。そして、コントロールユニットが、車速と擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されているか否かを判定する。また、コントロールユニットが、車速信号が改竄されていると判定したときに、エンジン出力を抑制すべく、他のコントロールユニットに対して改竄検知信号を出力する。

Description

本発明は、車速信号が改竄されたことを検知する車速信号改竄検知装置及び車速信号改竄検知方法、並びに、車速信号が改竄されたときに車速を抑制する車速抑制装置及び車速抑制方法に関する。

現在、日本国内の大型車両では、特開２００３−１４８１９３号公報（特許文献１）に記載されるように、一定以上の車速で走行できなくするスピードリミッタの装着が義務付けられている。スピードリミッタは、車速が目標制限速度に達すると、エンジンへの燃料噴射量を制限して加速を抑える。

特開２００３−１４８１９３号公報

しかしながら、様々な方法により車速信号を改竄すると、実際の車速が目標制限速度を超えても燃料噴射量が制限されず、スピードリミッタを違法解除できてしまう。

そこで、本発明は従来の問題点に鑑み、車速信号が改竄されたか否かを検知する車速信号改竄検知装置及び車速信号改竄検知方法を提供することを目的とする。また、本発明は従来の問題点に鑑み、車速と擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されたことが検知されたときに、車速を抑制する車速抑制装置及び車速抑制方法を提供することを目的とする。

コンピュータを内蔵したコントロールユニットが、駆動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた車速を算出すると共に、従動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた擬似車速を算出する。そして、コントロールユニットが、車速と擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されているか否かを判定する。

また、コンピュータを内蔵した第１のコントロールユニットが、駆動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた車速を算出すると共に、従動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた擬似車速を算出する。そして、第１のコントロールユニットが、車速と擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されていると判定したときに、コンピュータを内蔵した第２のコントロールユニットに対して改竄検知信号を出力する。一方、第２のコントロールユニットが、第１のコントロールユニットからの改竄検知信号を受信したときに、エンジン出力を抑制する。

駆動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた車速が算出されると共に、従動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた擬似車速が算出される。そして、車速と擬似車速との比較に基づいて、車速信号が改竄されているか否かが判定される。このため、車速信号を改竄したことを検知することができる。

また、第１のコントロールユニットにおいて、車速と擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されていると判定されたときに、第２のコントロールユニットに対して改竄検知信号が出力される。一方、第２のコントロールユニットにおいて、改竄検知信号が受信されたときに、エンジン出力が抑制される。このため、車速信号を改竄したときには、エンジン出力制御により加速が緩やかになるので、車速信号の改竄が行われることを抑制できる。

車速信号改竄検知装置及び車速抑制装置を搭載した車両の概要図である。 改竄検知ユニットに組み込まれた各種機能のブロック図である。 車速算出処理のフローチャートである。 擬似車速算出処理のフローチャートである。 改竄検知処理のフローチャートである。 エンジン制御ユニットに組み込まれた機能のブロック図である。 エンジン出力抑制処理のフローチャートである。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。

図１は、車速信号改竄検知装置及び車速抑制装置を搭載した車両の概要を示す。

変速機の出力軸から駆動輪１０までの駆動力伝達系には、駆動輪１０の回転速度に比例したパルス信号（正弦波又は矩形波）を出力する車速センサ１２が取り付けられる。一方、従動輪１４には、その回転速度に比例したパルス信号を出力する車輪速センサ１６が取り付けられる。ここで、車輪速センサ１６としては、ＡＢＳ（Antilock Brake System）の構成要素たる車輪速センサを流用してもよい。

車速センサ１２から出力されるパルス信号（以下「車速パルス信号」という）は、コンピュータを内蔵した改竄検知ユニット１８に入力されると共に、コンピュータを内蔵したエンジン制御ユニット２０に入力される。車輪速センサ１６から出力されるパルス信号（以下「車輪速パルス信号」という）は、改竄検知ユニット１８に入力される。改竄検知ユニット１８とエンジン制御ユニット２０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して相互に接続される。また、改竄検知ユニット１８及びエンジン制御ユニット２０には、車速信号が異常であること（車速信号が改竄されていること）を警告する警告灯、及び、エンジン出力抑制中であることを表示する表示灯が取り付けられた警告表示装置２２が接続される。ここで、警告表示装置２２は、運転席に対面するコンビネーションメーターに組み込むことができる。

なお、改竄検知ユニット１８が、コントロールユニット又は第１のコントロールユニットに該当する一方、エンジン制御ユニット２０が、第２のコントロールユニットに該当する。

改竄検知ユニット１８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、図２に示すように、車速算出部１８Ａ，擬似車速算出部１８Ｂ，改竄判定部１８Ｃ，警告表示部１８Ｄ及び改竄検知信号出力部１８Ｅを夫々具現化する。

車速算出部１８Ａは、車速センサ１２から車速パルス信号を常時入力し、時々刻々と変化する車速Ｖrを算出する。擬似車速算出部１８Ｂは、車輪速センサ１６から車輪速パルス信号を常時入力し、時々刻々と変化する擬似車速Ｖfを算出する。改竄判定部１８Ｃは、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの比較に基づいて、車速信号（車速Ｖr）が改竄されているか否かを判定する。警告表示部１８Ｄは、改竄判定部１８Ｃにより車速信号が改竄されていると判定されたときに、警告表示装置２２の警告灯を点灯させる。改竄検知信号出力部１８Ｅは、改竄判定部１８Ｃにより車速信号が改竄されていると判定されたときに、エンジン制御ユニット２０に対して改竄検知信号を出力する。

図３は、改竄検知ユニット１８の車速算出部１８Ａが、第１の所定時間ごとに繰り返し実行する車速算出処理を示す。

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、車速算出部１８Ａが、車速センサ１２から車速パルス信号を読み込む。

ステップ２では、車速算出部１８Ａが、車速パルス信号に応じた車速Ｖrを算出する。具体的には、車速算出部１８Ａは、連続した２つの車速パルス信号の周期を計測し、その周期から周波数を算出する。そして、車速算出部１８Ａは、車速パルス信号の周波数から車速Ｖrを算出する。なお、車速Ｖrは、任意の時点で参照可能とすべく、例えば、コンピュータの揮発性メモリに書き込んでおくことが望ましい（擬似車速も同様）。

図４は、改竄検知ユニット１８の擬似車速算出部１８Ｂが、第１の所定時間ごとに繰り返し実行する擬似車速算出処理を示す。

ステップ１１では、擬似車速算出部１８Ｂが、車輪速センサ１６から車輪速パルス信号を読み込む。

ステップ１２では、擬似車速算出部１８Ｂが、車輪速パルス信号に応じた擬似車速Ｖfを算出する。具体的には、擬似車速算出部１８Ｂは、連続した２つの車輪速パルス信号の周期を計測し、その周期から周波数を算出する。そして、車輪速算出部１８Ｂは、車輪速パルス信号の周波数から擬似車速Ｖfを算出する。

図５は、改竄検知ユニット１８の改竄判定部１８Ｃ，警告表示部１８Ｄ及び改竄検知信号出力部１８Ｅが協働して、第２の所定時間ごとに繰り返し実行する改竄検知処理を示す。なお、第２の所定時間は、第１の所定時間と同じにしてもよい。

ステップ２１では、改竄判定部１８Ｃが、車速算出部１８Ａにより車速Ｖrが算出できたか否か、即ち、車速信号を改竄することを目的として車速センサ１２が取り外されているか否かを判定する。そして、改竄判定部１８Ｃは、車速Ｖrが算出できたと判定すれば処理をステップ２２へと進める一方（Ｙｅｓ）、車速Ｖrが算出できないと判定すれば処理をステップ２４へと進める（Ｎｏ）。ここで、改竄判定部１８Ｃは、車速Ｖrが０のときには、車速Ｖrが算出できたと判定する（以下同様）。

ステップ２２では、改竄判定部１８Ｃが、擬似車速算出部１８Ｂにより擬似車速Ｖfが算出できたか否か、即ち、車速信号を改竄することを目的として車輪速センサ１４が取り外されているか否かを判定する。そして、改竄判定部１８Ｃは、擬似車速Ｖfが算出できたと判定すれば処理をステップ２３へと進める一方（Ｙｅｓ）、擬似車速Ｖfが算出できないと判定すれば処理をステップ２４へと進める（Ｎｏ）。

ステップ２３では、改竄判定部１８Ｃが、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの差が第１の所定値Ｖs1より大きいか否か（｜Ｖr−Ｖf｜＞Ｖs1）を判定する。ここで、第１の所定値Ｖs1は、車速信号が改竄されているか否かを判定するための閾値であって、例えば、車速Ｖr及び擬似車速Ｖfの算出精度に応じて適宜設定される。そして、改竄判定部１８Ｃは、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの差が第１の所定値Ｖs1より大きいと判定すれば処理をステップ２４へと進める一方（Ｙｅｓ）、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの差が第１の所定値Ｖs1以下であると判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ２４では、警告表示部１８Ｄが、警告表示装置２２の警告灯を点灯させる。

ステップ２５では、改竄検知信号出力部１８Ｅが、エンジン制御ユニット２０に対して改竄検知信号を出力する。

かかる改竄検知ユニット１８によれば、車速センサ１２から出力される車速パルス信号に応じた車速Ｖrが算出されると共に、車輪速センサ１６から出力される車輪速パルス信号に応じた擬似車速Ｖfが算出される。そして、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの比較に基づいて、車速信号が改竄されているか否かが判定される。車速信号が改竄されていると判定されれば、その旨を車両運転者などに警告すべく、警告表示装置２２の警告灯が点灯される。また、車速信号が改竄されていると判定されれば、燃料噴射量の制限などによりエンジン出力を抑制すべく、エンジン制御ユニット２０に対して改竄検知信号が出力される。

さらに、車速Ｖr及び擬似車速Ｖfが算出できないときには、例えば、スピードリミッタを違法解除することを目的として、車速センサ１２及び車輪速センサ１６の少なくとも一方を取り外し、又は、その出力信号を遮断した可能性があると考えられる。このため、車速Ｖr及び擬似車速Ｖfが算出できないときには、車速信号の改竄判定と同様に、警告表示装置２２の警告灯が点灯されると共に、エンジン制御ユニット２０に対して改竄検知信号が出力される。

ここで、車速信号の改竄検知原理について説明する。

車速信号が改竄されていないときには、車速信号Ｖrと擬似車速Ｖfとは略同一の速度を示す。しかし、スピードリミッタ解除のために車速信号が改竄されると、車速Ｖｒと擬似車速Ｖfとの間に乖離が生じる。このため、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの差が第１の所定値Ｖs1より大きくなったときに、車速信号が改竄されていると検知することができる。

一方、エンジン制御ユニット２０は、ＲＯＭなどに記憶された制御プログラムを実行することで、図６に示すように、エンジン出力制御部２０Ａ及び警告表示部２０Ｂを夫々具現化する。

エンジン出力制御部２０Ａは、改竄検知ユニット１８からの改竄検知信号を受信したとき、又は、改竄検知ユニット１８との通信が正常でないとき、エンジン出力を抑制する。警告表示部２０Ｂは、エンジン出力制御部２０Ａによりエンジン出力が抑制されているときに、警告表示装置２２の表示灯を点灯させる。なお、エンジン出力制御部２０Ａは、車速センサ１２から出力された車速パルス信号に基づくスピードリミット処理を併せて実行する。

図７は、エンジン制御ユニット２０のエンジン出力制御部２０Ａ及び警告表示部２０Ｂが協働して、第３の所定時間ごとに繰り返し実行するエンジン出力抑制処理を示す。

ステップ３１では、エンジン出力抑制部２０Ａが、改竄検知信号を受信したか否かを判定する。そして、エンジン出力抑制部２０Ａは、改竄検知信号を受信したと判定すれば処理をステップ３３へと進める一方（Ｙｅｓ）、改竄検知信号を受信していないと判定すれば処理をステップ３２へと進める（Ｎｏ）。

ステップ３２では、エンジン出力制御部２０Ａが、改竄検知ユニット１８との通信が正常であるか否かを判定する。ここで、改竄検知ユニット１８との通信が正常であるか否かは、例えば、改竄検知ユニット１８から所定信号が定期的に送信されているか否かを介して判定することができる。そして、エンジン出力制御部２０Ａは、通信が正常であると判定すれば処理を終了させる一方（Ｙｅｓ）、通信が正常でないと判定すれば処理をステップ３３へと進める（Ｎｏ）。

ステップ３３では、エンジン出力制御部２０Ａが、例えば、エンジンへの燃料噴射量を制限することで、エンジン出力を抑制する。

ステップ３４では、警告表示部２０Ｂが、警告表示装置２２の表示灯を点灯させる。

かかるエンジン制御ユニット２０によれば、改竄検知ユニット１８からの改竄検知信号を受信したときには、エンジン出力が抑制される。このとき、車速信号異常によりエンジン出力抑制中であることを表示すべく、警告表示装置２２の表示灯が点灯される。また、改竄検知ユニット１８から改竄検知信号が出力されないようにすべくこれを取り外すと、改竄検知ユニット１８との通信が正常でなくなるため、エンジン出力が抑制される。このとき、車速信号異常によりエンジン出力抑制中であることを表示すべく、警告表示装置２２の表示灯が点灯される。

そして、車両運転者などは、スピードリミッタを違法解除すべく車速信号を改竄しても、エンジン出力抑制により加速が緩やかになるため、車速信号の改竄はすべきでないと考えるようになる。このため、車速信号の改竄が行われることを抑制できる。

ところで、車速Ｖrと擬似車速Ｖfとの間に乖離が生じる状況として、悪意をもって車速信号を改竄した場合だけでなく、点検整備などで駆動輪１２のみをフリーローラで回転させた場合が考えられる。フリーローラ走行時には、車速信号の改竄が検知されないようにすべく、図５のステップ２３において、擬似車速Ｖfから車速Ｖrを減算した値が第２の所定値Ｖs2より大きくなったとき（Ｖf−Ｖr＞Ｖs2）に、車速信号が改竄されていると判定するようにしてもよい。なお、第２の所定値Ｖs2としては、０以上の値とする。

即ち、フリーローラ走行中には、駆動輪１０が回転する一方、従動輪１４が回転しないため、車速Ｖrは擬似車速Ｖfよりも大きな値を示す。このとき、擬似車速Ｖfから車速Ｖrを減算した値は負となるため、これが第２の所定値Ｖs2より大きくなることはなく、車速信号が改竄されていると判定されない。一方、スピードリミッタの違法解除を目的とした車速信号の改竄は、車速Ｖrを実際より小さくするため、擬似車速Ｖfの方が大きくなり、擬似車速Ｖfから車速Ｖrを減算した値は正となる。従って、車速Ｖr及び擬似車速Ｖfの誤差などを考慮して、第２の所定値Ｖs2を適宜設定すれば、悪意をもって車速信号を改竄したことを検知することができる。

なお、改竄検知ユニット１８及びエンジン制御ユニット２０は、一体型であってもよい。但し、改竄検知ユニット１８とエンジン制御ユニット２０を別体型とすれば、エンジン制御ユニット２０の制御プログラムを多少変更することで、既存の車両に本発明を容易に適用することができる。

１０ 駆動輪
１２ 車速センサ
１４ 従動輪
１６ 車輪速センサ
１８ 改竄検知ユニット
１８Ａ 車速算出部
１８Ｂ 擬似車速算出部
１８Ｃ 改竄判定部
１８Ｄ 警告表示部
１８Ｅ 改竄検知信号出力部
２０ エンジン制御ユニット
２０Ａ エンジン出力抑制部
２０Ｂ 警告表示部
２２ 警告表示装置

Claims (16)

1. 駆動輪の回転速度に比例したパルス信号を出力する車速センサと、
   従動輪の回転速度に比例したパルス信号を出力する車輪速センサと、
   コンピュータを内蔵したコントロールユニットと、
   を含んで構成され、
   前記コントロールユニットは、前記車速センサから出力されたパルス信号に応じた車速を算出すると共に、前記車輪速センサから出力されたパルス信号に応じた擬似車速を算出し、前記車速と前記擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されているか否かを判定することを特徴とする車速信号改竄検知装置。
2. 前記コントロールユニットは、前記車速と前記擬似車速との差が第１の所定値より大きくなったときに、車速信号が改竄されていると判定することを特徴とする請求項１記載の車速信号改竄検知装置。
3. 前記コントロールユニットは、前記擬似車速から前記車速を減算した値が第２の所定値より大きくなったときに、車速信号が改竄されていると判定することを特徴とする請求項１記載の車速信号改竄検知装置。
4. 車速信号が改竄されていることを警告する警告灯を更に備え、
   前記コントロールユニットは、車速信号が改竄されていると判定したときに、前記警告灯を点灯させることを特徴とする請求項１記載の車速信号改竄検知装置。
5. 前記コントロールユニットは、前記車速及び前記擬似車速が算出できないときに、前記警告灯を点灯させることを特徴とする請求項４記載の車速信号改竄検知装置。
6. 前記コントロールユニットは、車速信号が改竄されていると判定したときに、エンジンを電子制御するエンジン制御ユニットに対して改竄検知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の車速信号改竄検知装置。
7. 駆動輪の回転速度に比例したパルス信号を出力する車速センサと、
   従動輪の回転速度に比例したパルス信号を出力する車輪速センサと、
   コンピュータを内蔵した第１のコントロールユニットと、
   コンピュータを内蔵した第２のコントロールユニットと、
   を含んで構成され、
   前記第１のコントロールユニットは、前記車速センサから出力されたパルス信号に応じた車速を算出すると共に、前記車輪速センサから出力されたパルス信号に応じた擬似車速を算出し、前記車速と前記擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されていると判定したときに、前記第２のコントロールユニットに対して改竄検知信号を出力する一方、
   前記第２のコントロールユニットは、前記第１のコントロールユニットからの改竄検知信号を受信したときに、エンジン出力を抑制すること
   を特徴とする車速抑制装置。
8. 前記第１のコントロールユニットは、前記車速と前記擬似車速との差が第１の所定値より大きくなったときに、車速信号が改竄されていると判定することを特徴とする請求項７記載の車速抑制装置。
9. 前記第１のコントロールユニットは、前記擬似車速から前記車速を減算した値が第２の所定値より大きくなったときに、車速信号が改竄されていると判定することを特徴とする請求項７記載の車速抑制装置。
10. 車速信号が改竄されていることを警告する警告灯を更に備え、
    前記第１のコントロールユニットは、車速信号が改竄されていると判定したときに、前記警告灯を点灯させることを特徴とする請求項７記載の車速抑制装置。
11. 前記第１のコントロールユニットは、前記車速及び前記擬似車速が算出できないときに、前記警告灯を点灯させることを特徴とする請求項１０記載の車速抑制装置。
12. 前記第１のコントロールユニットは、前記車速及び前記擬似車速が算出できないときに、前記第２のコントロールユニットに対して改竄検知信号を出力することを特徴とする請求項７記載の車速抑制装置。
13. 前記第２のコントロールユニットは、前記第１のコントロールユニットとの通信が正常でないときに、エンジン出力を抑制することを特徴とする請求項７記載の車速抑制装置。
14. エンジン出力抑制中であることを表示する表示灯を更に備え、
    前記第２のコントロールユニットは、前記エンジン出力を抑制したときに、前記表示灯を点灯させることを特徴とする請求項７記載の車速抑制装置。
15. コンピュータを内蔵したコントロールユニットが、駆動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた車速を算出すると共に、従動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた擬似車速を算出し、前記車速と前記擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されているか否かを判定することを特徴とする車速信号改竄検知方法。
16. コンピュータを内蔵した第１のコントロールユニットが、駆動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた車速を算出すると共に、従動輪の回転速度に比例したパルス信号に応じた擬似車速を算出し、前記車速と前記擬似車速との比較に基づいて車速信号が改竄されていると判定したときに、コンピュータを内蔵した第２のコントロールユニットに対して改竄検知信号を出力する一方、
    前記第２のコントロールユニットが、前記第１のコントロールユニットからの改竄検知信号を受信したときに、エンジン出力を抑制すること
    を特徴とする車速抑制方法。

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