WO2026014112A1 - 偽装検知装置 - Google Patents

偽装検知装置

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WO2026014112A1
WO2026014112A1 PCT/JP2025/019972 JP2025019972W WO2026014112A1 WO 2026014112 A1 WO2026014112 A1 WO 2026014112A1 JP 2025019972 W JP2025019972 W JP 2025019972W WO 2026014112 A1 WO2026014112 A1 WO 2026014112A1
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WO
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sensor
value
counterfeit
detection
determination unit
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PCT/JP2025/019972
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English (en)
French (fr)
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弘実 礒川
孝志 中澤
潤 鈴木
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Astemo Ltd
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Astemo Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a counterfeit detection device.
  • Patent Document 1 discloses technology for estimating the state of charge of a battery electrically coupled to at least one of a load and a power source.
  • a voltage sensor continuously or periodically detects the battery voltage.
  • a processor receives the detected battery voltage.
  • the processor determines an average battery voltage by averaging the detected battery voltage over a predetermined time period.
  • the processor determines a current operating state of the battery based on the detected battery voltage.
  • the processor determines a current charge state of the battery based on the current operating state of the battery and the average battery voltage.
  • the processor transmits the current charge state of the battery to an output device.
  • the object of the present invention is to provide a counterfeit detection device that can detect whether or not a sensor's detection value is counterfeit.
  • the counterfeit detection device of the present invention which solves the above problems, is characterized by comprising a sensor that collects information and outputs detection values, a sensor value receiving unit that receives the detection values output by the sensor, and a counterfeit determination unit that determines whether the sensor detection values are counterfeit or not based on the sensor detection values received by the sensor value receiving unit.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the camouflage detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the deception determination unit in FIG. 1 .
  • 4 is a flowchart showing the operation of the counterfeit detection device of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of a camouflage detection device according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the camouflage determination unit in FIG. 4 .
  • 10 is a flowchart showing the operation of the counterfeit detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of a camouflage detection device according to a third embodiment.
  • a first embodiment will be described below. First, a situation in which the counterfeit detection device of this embodiment is applied will be described.
  • a vehicle 30 such as an electric vehicle as shown in FIG. 1
  • battery management is performed. In the management of a battery configured with a lithium-ion battery, the battery voltage is monitored and the circuit is cut off before the battery reaches a state of overcharge or overdischarge. In the battery management, the available battery output is calculated and output control and a warning about the need for charging are displayed. In the battery management, the battery is cooled according to the battery temperature so that the battery is used at an appropriate temperature.
  • the values detected by sensors are important. Therefore, sensor failures are detected when managing a battery.
  • a vehicle 30 such as the battery pack 20A of the vehicle 30 shown in Figure 1, which is equipped with a pack sensor processing unit 210A as a management device and a sensor processing unit 203A as a managed device, the part that transmits the sensor detection values and the communication path for the detection values may be subject to cyberattacks.
  • the vehicle 30 is equipped with the counterfeit detection device 1A.
  • the vehicle 30 is, for example, a BEV (Battery Electric Vehicle) that does not have an internal combustion engine and is powered only by a battery.
  • the vehicle 30 is, for example, an HEV (Hybrid Electric Vehicle) that is equipped with a battery and an internal combustion engine.
  • the vehicle 30 is, for example, an electric vehicle such as a PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) that is equipped with a battery and an internal combustion engine and can be connected to an external power source.
  • PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle
  • the counterfeit detection device 1A comprises a control device 10A and a battery pack 20A.
  • the battery pack 20A comprises a pack sensor processing unit 210A and multiple battery modules 201A.
  • the battery module 201A comprises a sensor processing unit 203A and multiple battery cells 202.
  • the battery cells 202 are composed of, for example, lithium ion batteries.
  • the control device 10A, pack sensor processing unit 210A, and sensor processing unit 203A are configured as a computer such as an ECU (Electronic Control Unit).
  • the ECU comprises a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), and RAM (Random Access Memory).
  • the ECU's CPU executes computer programs stored in the ECU's ROM and RAM to perform the processing described below.
  • the sensor processing unit (managed device) 203A includes a cell voltage sensor 204, a fault determination unit 205, and a sensor value transmission unit 206.
  • the cell voltage sensor 204 collects information related to the voltages of the multiple battery cells 202 in the battery module 201A and outputs multiple detected values. Note that hereafter, a sensor refers to something that collects information and outputs detected values, and is not limited to something that detects the voltage of the battery cells 202.
  • the information includes voltage, current, temperature, etc.
  • the fault determination unit 205 determines whether or not there is a fault in the cell voltage sensor 204 and the battery cell 202 based on the detected voltage value of the cell voltage sensor 204. The fault determination unit 205 may also determine whether or not there is a fault in the temperature sensor and battery cell 202 based on the detected value of a temperature sensor (not shown) for the battery cell 202.
  • the sensor value transmission unit 206 transmits the detected value output by the cell voltage sensor 204 and the determination result of the fault determination unit 205 as to whether or not there is a fault to the pack sensor processing unit 210A. Because the sensor value transmission unit 206 and the communication path between the sensor value transmission unit 206 and the pack sensor processing unit 210A may be subject to cyber attacks, countermeasures have been taken in this embodiment.
  • the pack sensor processing unit (management device) 210A includes a pack voltage sensor 211, a sensor value receiving unit 212, a fault determination unit 213, and a sensor value transmitting unit 214.
  • the pack sensor processing unit 210A is connected to the sensor processing unit 203A.
  • the pack voltage sensor 211 collects information related to the overall voltage of the battery pack 20A and outputs the overall voltage value of the battery pack 20A as a detected value.
  • the sensor value receiving unit 212 receives the detected value of the cell voltage sensor 204 transmitted from the sensor value transmitting unit 206 of the sensor processing unit 203A and the result of the determination of the presence or absence of a fault by the fault determination unit 205.
  • the failure determination unit 213 determines whether or not there is a failure in the pack voltage sensor 211 and the battery pack 20A based on the detected voltage value of the pack voltage sensor 211 received by the sensor value receiving unit 212. For the battery pack 20A, the failure determination unit 213 may also determine whether or not there is a failure in the temperature sensor and the battery pack 20A based on the detected value of a temperature sensor (not shown).
  • sensors such as the pack voltage sensor 211 collect information about the battery equipment and output detected values.
  • the fault determination unit 213 determines whether or not there is a fault in the sensor or battery equipment based on the sensor detected values received by the sensor value receiving unit 212.
  • the battery equipment includes not only the battery cell 202 and the lithium ion battery that makes up the battery cell 202, but also the lines connected to the battery cell 202 and all of the equipment related to the battery cell 202.
  • the sensor value transmission unit 214 transmits the detection value output by the pack voltage sensor 211 to the control device 10A.
  • the sensor value transmission unit 214 transmits the detection value of the cell voltage sensor 204 received by the sensor value receiving unit 212 and the result of the determination of the presence or absence of a malfunction by the malfunction determination unit 205 to the control device 10A.
  • the sensor value transmission unit 214 transmits the result of the determination of the presence or absence of a malfunction by the malfunction determination unit 213 to the control device 10A.
  • the pack sensor processing unit 210A as a management device and the sensor processing unit 203A as a managed device described above have similar functions.
  • the control device 10A includes a sensor value receiving unit 101, a battery control unit 102, a fault determination unit 103, a spoofing determination unit 104A, and a sensor value history data storage unit 105.
  • the sensor value receiving unit 101 receives the detected value of the pack voltage sensor 211 transmitted from the sensor value transmitting unit 214 of the pack sensor processing unit 210A.
  • the sensor value receiving unit 101 receives the detected value of the cell voltage sensor 204 transmitted from the sensor value transmitting unit 214 of the pack sensor processing unit 210A and the determination result of the fault determination unit 205 as to whether or not there is a fault.
  • the sensor value receiving unit 101 receives the determination result of the fault determination unit 213 as to whether or not there is a fault transmitted from the sensor value transmitting unit 214 of the pack sensor processing unit 210A.
  • the battery control unit 102 controls the battery pack 20A based on information indicated by each of the sensor values received by the sensor value receiving unit 101. Specifically, the battery control unit 102 monitors the voltages of the battery pack 20A, battery module 201A, and battery cells 202, and cuts off the circuit before they reach an overcharge or overdischarge state. The battery control unit 102 calculates the available output of the battery pack 20A, battery module 201A, and battery cells 202, and displays a warning about the need for output control and charging. The battery control unit 102 cools the battery pack 20A, etc. according to the temperature of the battery pack 20A, etc., so that the battery pack 20A, battery module 201A, and battery cells 202 are used at an appropriate temperature.
  • the fault determination unit 103 determines whether or not there is a fault in the cell voltage sensor 204, pack voltage sensor 211, battery cell 202, battery module 201A, and battery pack 20A based on the detection values of the cell voltage sensor 204 of the sensor processing unit 203A and the pack voltage sensor 211 of the pack sensor processing unit 210A received by the sensor value receiving unit 101.
  • the fault determination unit 103 determines whether or not there is a fault in the cell voltage sensor 204, pack voltage sensor 211, battery cell 202, battery module 201A, and battery pack 20A based on the fault determination results of the fault determination units 205 and 213 received by the sensor value receiving unit 101.
  • the spoofing determination unit 104A determines whether or not sensor detection values have been spoofed based on the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 received by the sensor value receiving unit 101. Details will be described later.
  • the sensor value history data storage unit 105 stores data recording the history of detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 received by the sensor value receiving unit 101 as a log.
  • the control device 10A sends and receives data to a server 40 external to the vehicle 30.
  • the control device 10A sends information to the server 40 about which sensor detection values have been falsified.
  • the control device 10A also receives information from the server 40 about which sensor detection values are likely to be falsified.
  • the control device 10A also receives information from the server 40 for updating thresholds used to determine whether or not sensor detection values have been falsified, as described below.
  • the server 40 is intended to be a processing device that can send and receive information to and from communication devices such as the control device 10A via communication lines, etc., and does not refer to hardware such as so-called personal computers and embedded information devices.
  • the fake determination unit 104A includes a detection value acquisition unit 111, a detection value storage unit 112, a standard deviation determination unit 113, a Fourier transform result determination unit 114, a steady-state determination unit 115, a correlation coefficient determination unit 116, a display unit 117, and a communication unit 118.
  • the detection value acquisition unit 111 acquires detection values from sensors such as the pack voltage sensor 211 received by the sensor value receiving unit 101.
  • the detection value storage unit 112 temporarily stores the detection values from sensors such as the pack voltage sensor 211 acquired by the detection value acquisition unit 111 for calculation processing.
  • the standard deviation determination unit 113 calculates the standard deviation of the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211. When the calculated standard deviation is outside a predetermined range, the standard deviation determination unit 113 determines that the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 have been falsified. In other words, in this embodiment, the falsification determination unit 104A determines that the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 have been falsified when the standard deviation of the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 is outside a predetermined range.
  • the standard deviation determination unit 113 of the falsification determination unit 104A determines that the sensor detection values are falsified when the standard deviation of the detection values of a sensor such as the pack voltage sensor 211 falls below a predetermined lower threshold. Also, for example, the standard deviation determination unit 113 of the falsification determination unit 104A determines that the sensor detection values are falsified when the standard deviation of the detection values of a sensor such as the pack voltage sensor 211 exceeds a predetermined upper threshold.
  • the falsification determination unit 104A determines whether or not a sensor's detection value is falsified based on the standard deviation of the detection value of a sensor such as the pack voltage sensor 211 using the standard deviation determination unit 113. However, in addition to the standard deviation, the falsification determination unit 104A may also determine whether or not a sensor's detection value is falsified based on the variance in the sensor's detection value. Furthermore, the falsification determination unit 104A may determine that a sensor's detection value is falsified when the variance expressed by something other than the standard deviation of the sensor's detection value is outside a predetermined range.
  • Variation expressed in terms other than standard deviation can include variance, range, mean difference, and mean absolute deviation. Variation may also be the variation in the time-series voltage values of the same pack voltage sensor 211, etc. Variation may also be the variation in the cell voltages of multiple battery cells 202 measured by the cell voltage sensor 204.
  • the Fourier transform result determination unit 114 of the falsification determination unit 104A determines whether or not the sensor detection value has been falsified based on the Fourier transform value of the detection value of a sensor such as the pack voltage sensor 211. Specifically, the Fourier transform result determination unit 114 determines that the sensor detection value has been falsified when the Fourier transform value of the detection value of a sensor such as the pack voltage sensor 211 does not contain a value of a specific frequency component.
  • the steady-state determination unit 115 determines that sensor detection values are being falsified when the detection values of a sensor such as the pack voltage sensor 211 are always the same. Furthermore, the steady-state determination unit 115 determines that sensor detection values are being falsified when the rate of change of the detection values of a sensor such as the pack voltage sensor 211 is always the same.
  • the correlation coefficient determination unit 116 of the falsification determination unit 104A determines whether or not the sensor's detection values are falsified based on the correlation between the detection values of the cell voltage sensor 204 for the multiple battery cells 202. Specifically, the correlation coefficient determination unit 116 determines that the sensor's detection values are falsified when the correlation coefficient between the voltage values of the cell voltage sensor 204 for the multiple battery cells 202 falls below a predetermined lower threshold.
  • the correlation coefficient When the correlation coefficient is below the lower threshold, it means, for example, that in a situation where the voltages of the multiple battery cells 202 decrease uniformly due to discharging, the voltages of the multiple battery cells 202 do not decrease uniformly. Also, when the correlation coefficient is below the lower threshold, it means that in a situation where the voltages of the multiple battery cells 202 increase uniformly due to charging, the voltages of the multiple battery cells 202 do not increase uniformly.
  • the correlation coefficient is, for example, Pearson's product-moment correlation coefficient.
  • the correlation coefficient may also be Spearman's rank correlation coefficient or Kendall's rank correlation coefficient.
  • the correlation conditions may also be rules for each measurement object, such as the voltage values of the battery cells 202, as described above.
  • the correlation conditions may also be determined by learning for each measurement object, such as the voltage values of the battery cells 202.
  • the display unit 117 displays to the user information regarding whether or not the sensor detection values have been falsified, as determined by the standard deviation determination unit 113, the Fourier transform result determination unit 114, the steady-state determination unit 115, and the correlation coefficient determination unit 116.
  • the display unit 117 displays the information regarding whether or not the sensor detection values have been falsified, for example, on a warning light or a navigation system display.
  • the communication unit 118 transmits the information regarding whether or not the sensor detection values have been falsified to the server 40.
  • the detection value acquisition unit 111 of the counterfeit determination unit 104A acquires the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 (S101).
  • the detection value storage unit 112 of the counterfeit determination unit 104A temporarily stores the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 for calculation processing (S102).
  • the standard deviation determination unit 113 of the fraud determination unit 104A calculates the standard deviation of the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 (S103).
  • the standard deviation determination unit 113 determines whether the standard deviation of the detection values of sensors such as the pack voltage sensor 211 is within a predetermined range (S104). For example, the standard deviation determination unit 113 determines whether the standard deviation is greater than or equal to a lower threshold and less than or equal to an upper threshold.
  • the standard deviation determination unit 113 determines that the sensor detection values are falsified (S111). In other words, if the variation in the sensor detection values is excessively small or excessively large, it is determined that the sensor detection values are falsified.
  • the falsification determination unit 104A proceeds to S105.
  • Fluctuations in the standard deviation and other aspects of the sensor detection values vary depending on the environment and state of the vehicle 30 in which it is used. Therefore, the lower and upper thresholds for the variances in the standard deviation and other aspects may be changed depending on the environment and state of the vehicle 30 in which it is used. This allows for a more accurate determination of whether or not spoofing has occurred. Furthermore, it is possible to determine whether or not spoofing has occurred even in environments where the temperature, air pressure, road surface conditions, etc., vary greatly.
  • the Fourier transform result determination unit 114 of the counterfeit determination unit 104A performs a Fourier transform on the detection value of a sensor such as the pack voltage sensor 211 (S105).
  • the Fourier transform result determination unit 114 determines whether the value obtained by Fourier transforming the sensor detection value contains a value of a specific frequency component that should be present (S106).
  • the Fourier transform result determination unit 114 determines that the sensor detection value has been counterfeited when the value obtained by Fourier transforming the sensor detection value does not contain a value of a specific frequency component that should be present (S111). In other words, if the sensor detection value does not contain a frequency component that should be present, it is determined that the sensor detection value has been counterfeited. If the value obtained by Fourier transforming the sensor detection value contains a value of a specific frequency component that should be present, the counterfeit determination unit 104A proceeds to S107.
  • the steady-state determination unit 115 of the spoofing determination unit 104A determines whether the detected value of a sensor such as the pack voltage sensor 211 is always the same and whether the rate of change of the detected value of the sensor is always the same (S107). If the detected value of the sensor is always the same or the rate of change of the detected value of the sensor is always the same, the steady-state determination unit 115 determines that the detected value of the sensor is spoofed (S111). In other words, if the detected value of the sensor or the rate of change of the detected value of the sensor is so steady that it is actually impossible, it is determined that the detected value of the sensor is spoofed. If the detected value of the sensor is not always the same and the rate of change of the detected value of the sensor is not always the same, the spoofing determination unit 104A proceeds to S108.
  • the correlation coefficient determination unit 116 of the fake determination unit 104A calculates the correlation coefficient of the detection values of the cell voltage sensor 204 for multiple battery cells 202 (S108).
  • the correlation coefficient determination unit 116 determines whether the correlation coefficient is equal to or greater than a lower threshold (S109). If the correlation coefficient is equal to or greater than the lower threshold, the correlation coefficient determination unit 116 determines that the sensor detection values are not faked (S110).
  • the fake determination unit 104A terminates processing. If the correlation coefficient is below the lower threshold, the correlation coefficient determination unit 116 determines that the sensor detection values are faked (S111). In other words, for example, if the detected voltage value of a certain battery cell 202 increases or decreases in a direction different from that of the other battery cells 202, it is determined that the sensor detection values are faked.
  • the display unit 117 displays information about the falsification of sensor detection values, for example, on a warning light, a navigation system display, etc., to the user aboard the vehicle 30 (S112).
  • the communication unit 118 transmits information about the falsification of sensor detection values to the server 40 (S113).
  • measures such as checking the state of the battery cells 202 of the vehicle 30 may be implemented, for example, at the timing of a vehicle inspection.
  • the falsification determination unit 104A determines whether or not the sensor's detection value is falsified based on the variation in the sensor's detection value, making it possible to determine whether or not the sensor's detection value is falsified even in the case of clever falsification. In addition, in this embodiment, the falsification determination unit 104A determines whether or not the sensor's detection value is falsified based on the correlation between multiple sensor detection values, making it possible to determine whether or not the sensor's detection value is falsified even in the case of clever falsification.
  • determining whether a sensor or other device is malfunctioning it is possible to determine whether the battery cell 202 or cell voltage sensor 204 is malfunctioning, for example, by determining whether the voltage value of the battery cell 202 is outside the normal range. However, if the detected value of the cell voltage sensor 204 is spoofed to a value that is within the normal range, this method of determining whether a malfunction exists will determine that there is no malfunction, and will not be able to detect that the sensor's detected value has been spoofed.
  • the cell voltage sensor 204 or the pack voltage sensor 211 is faulty based on the difference between the overall voltage value of the battery pack 20A and the sum of the voltage values of the battery cells 202.
  • this method of determining faults will determine that there is no fault, and will not be able to detect that the sensor detection value has been falsified.
  • a failure in the communication path can be determined by applying error correction codes such as parity checks, checksums, and CRCs (Cyclic Redundancy Checks) to the communication path for sensor detection values.
  • error correction codes such as parity checks, checksums, and CRCs (Cyclic Redundancy Checks)
  • CRCs Cyclic Redundancy Checks
  • both the failure determination units 103, 213, 205 and the falsification determination unit 104A can detect the falsification.
  • the presence or absence of counterfeiting is determined based on the variation in the sensor's detected values. Therefore, if the variation is abnormal, it is possible to detect the presence of counterfeiting.
  • the presence or absence of fakery is determined based on the correlation between multiple detection values from the sensor. Therefore, random values that do not satisfy the correlation can be detected as fake. In this embodiment, clever fakery can be detected without expensive processing or dedicated hardware.
  • the falsification determination unit 104A determines that the sensor detection value is falsified when the variation in the sensor detection value is outside a predetermined range. Therefore, if the variation in the sensor detection value is within an impossible range, it can be determined that the sensor detection value is falsified.
  • the variance in the sensor detection values can be quantitatively analyzed to determine whether the sensor detection values are being falsified.
  • the presence or absence of falsified sensor detection values is determined based on the value obtained by Fourier transforming the sensor detection values. Therefore, when the sensor detection values are periodic values, it is easy to determine whether or not the sensor detection values are falsified.
  • the sensor detection value if the value obtained by Fourier transforming the sensor detection value does not contain a value for a specific frequency component, it is determined that the sensor detection value has been falsified. Therefore, if the sensor detection value does not contain a value for a specific frequency component that should actually be present, it can be determined that the sensor detection value has been falsified.
  • the counterfeit detection device 1A includes multiple sensor processing units (managed devices) 203A each equipped with a cell voltage sensor 204, and a pack sensor processing unit (management device) 210A connected to the sensor processing unit 203A and receiving the detection values of the cell voltage sensors 204. Therefore, even in a vehicle 30 in which the communication path between the pack sensor processing unit (management device) 210A and the sensor processing unit (managed device) 203A is easily targeted by cyber attacks to falsify sensor detection values, it is possible to determine whether sensor detection values are being falsified.
  • sensors such as the pack voltage sensor 211 collect information on battery devices such as the battery pack 20A and output detected values.
  • the failure determination units 103, 213, etc. determine whether or not there is a failure in either the sensor or the battery device based on the detected values of the sensors.
  • the spoofing determination unit 104A determines whether or not there is spoofing of the detected values of the sensors based on the detected values of the sensors that have collected information on the battery device. Therefore, it is possible to determine whether or not there is a failure in either the sensor or the battery device while also determining whether or not there is spoofing of the detected values of the sensors.
  • the cell voltage sensor 204 outputs the voltage value of the battery cell 202.
  • the failure determination units 103, 205, 213 determine whether or not either the cell voltage sensor 204 or the battery cell 202 has a failure based on the voltage value of the cell voltage sensor 204.
  • the spoofing determination unit 104A determines whether or not the detected value of the cell voltage sensor 204 has been spoofed based on the voltage value of the battery cell 202 of the cell voltage sensor 204. Therefore, while determining whether or not either the cell voltage sensor 204 or the battery cell 202 has a failure, it is also possible to determine whether or not the detected value of the cell voltage sensor 204 has been spoofed.
  • the spoofing determination unit 104A determines that the detected value of the cell voltage sensor 204 has been spoofed when the correlation coefficient between each of the voltage values of the multiple battery cells 202 of the cell voltage sensor 204 falls below a predetermined lower threshold. Therefore, even if the voltage value of the battery cell 202 is spoofed by calculating it as a random value, if the correlation is not satisfied, it can be detected as spoofed. This makes it possible to deal with even clever spoofing.
  • a counterfeit detection device 1B of this embodiment includes a control device 10B and a battery pack 20B instead of the control device 10A and the battery pack 20A of the first embodiment.
  • the battery pack 20B includes a battery module 201B and a pack sensor processing unit 210B instead of the battery module 201A and the pack sensor processing unit 210A of the first embodiment.
  • the battery module 201B includes a sensor processing unit 203B instead of the sensor processing unit 203A of the first embodiment.
  • the sensor processing unit 203B includes a usage time information transmission unit 207 in addition to the components of the sensor processing unit 203A.
  • the usage time information transmission unit 207 transmits information regarding the time the battery cell 202 and the cell voltage sensor 204 have been used to the pack sensor processing unit 210B.
  • the pack sensor processing unit 210B includes a usage time information transmission unit 215.
  • the usage time information transmission unit 215 transmits information regarding the usage time of the battery cell 202 and cell voltage sensor 204, and the usage time of the battery pack 20B and pack voltage sensor 211, transmitted from the usage time information transmission unit 207 of the sensor processing unit 203B, to the control device 10B.
  • the control device 10B includes a spoofing determination unit 104B in place of the spoofing determination unit 104A of the control device 10A.
  • the spoofing determination unit 104B receives information regarding the usage time of the battery cell 202, cell voltage sensor 204, battery pack 20B, and pack voltage sensor 211, transmitted from the usage time information transmission unit 215 of the pack sensor processing unit 210B.
  • the fake determination unit 104B includes the components of the fake determination unit 104A, as well as a usage time information acquisition unit 119 and a usage time correction unit 120.
  • the usage time information acquisition unit 119 acquires information regarding the usage time of the battery cell 202, cell voltage sensor 204, battery pack 20B, and pack voltage sensor 211, transmitted from the usage time information transmission unit 215 of the pack sensor processing unit 210B.
  • the usage time correction unit 120 corrects the upper and lower thresholds used in the standard deviation determination unit 113 based on the information regarding the usage time of the battery cell 202, cell voltage sensor 204, battery pack 20B, and pack voltage sensor 211, acquired by the usage time information acquisition unit 119.
  • the usage time information acquisition unit 119 acquires information regarding the usage time of the battery cell 202, cell voltage sensor 204, battery pack 20B, and pack voltage sensor 211 (S203).
  • the usage time correction unit 120 corrects the upper and lower thresholds used in the standard deviation determination unit 113 based on the information regarding the usage time of the battery cell 202, cell voltage sensor 204, battery pack 20B, and pack voltage sensor 211 (S204).
  • the usage time correction unit 120 of the spoofing determination unit 104B sets the lower and upper thresholds to larger values the longer the battery cell 202, cell voltage sensor 204, battery pack 20B, and pack voltage sensor 211 have been used. From S204 onwards, processing similar to S103 to S113 in the first embodiment is performed in S205 to S215. In other words, the standard deviation determination unit 113 of the spoofing determination unit 104B determines that the sensor detection value is spoofed when the variation in the sensor detection value is below the corrected lower threshold or above the corrected upper threshold.
  • the upper and lower thresholds for the variation may be corrected by referring to the variation in the past time series of detected values from the cell voltage sensor 204, etc. If the battery cell 202 and cell voltage sensor 204, etc., are replaced with unused items, the usage time or the above thresholds, etc. may be reset to their initial values.
  • the usage time correction unit 120 sets the lower and upper thresholds to be larger the longer either the sensor or the battery device is used. Spoofing that takes into account the variation in sensor detection values is difficult. This is because it is difficult for a cyber attacker to know the lower and upper thresholds for the allowable variation, including past variation in sensor detection values. Therefore, this embodiment can further counter clever spoofing.
  • a spoofing detection device 1C of this embodiment includes a control device 10C instead of the control device 10B of the second embodiment.
  • the control device 10C includes a spoofing determination unit 104C instead of the spoofing determination unit 104B of the second embodiment.
  • the spoofing detection device 1C also includes a travel distance sensor 301, a speed sensor 302, an accelerator sensor 303, and a brake sensor 304.
  • the mileage sensor 301 outputs the mileage of the vehicle 30 as a detected value.
  • the speed sensor 302 outputs the speed of the vehicle 30 as a detected value.
  • the accelerator sensor 303 outputs the acceleration amount (amount of depression of the accelerator pedal) of the vehicle 30 as a detected value.
  • the brake sensor 304 outputs the braking amount (amount of depression of the brake pedal) of the vehicle 30 as a detected value.
  • the detected values of the mileage sensor 301, speed sensor 302, accelerator sensor 303, and brake sensor 304 are sent to the fake determination unit 104C.
  • the fake determination unit 104C determines whether or not the detection values of the mileage sensor 301, etc., are faked. For example, when the variation in the standard deviation or other such values of the detection values of the mileage sensor 301 is not within a predetermined range, the fake determination unit 104C determines that the detection values of the mileage sensor 301 are faked. Furthermore, based on the correlation between the detection values of the mileage sensor 301 and the detection values of the speed sensor 302, accelerator sensor 303, and brake sensor 304, the fake determination unit 104C determines that the detection values of the mileage sensor 301 are faked.
  • the falsification determination unit 104C can determine that there is falsification of any of the detection values of the mileage sensor 301, speed sensor 302, accelerator sensor 303, and brake sensor 304.
  • the falsification determination unit 104C may determine that falsification has occurred in any of the detected values of the mileage sensor 301, speed sensor 302, accelerator sensor 303, brake sensor 304, cell voltage sensor 204, and pack voltage sensor 211.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and includes various modifications.
  • the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those including all of the described configurations.
  • the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits, or they may all be realized in software.

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Abstract

偽装検知装置は、情報を収集し、検出値を出力するセンサと、センサが出力した検出値を受信するセンサ値受信部と、センサ値受信部が受信したセンサの検出値に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する偽装判定部とを備えたことを特徴とする。

Description

偽装検知装置
　本発明は、偽装検知装置に関する。
　電気自動車のバッテリの充電状態を推定する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、負荷及び電源の少なくとも１つに電気的に結合されたバッテリの充電状態を推定する技術が開示されている。特許文献１の技術では、電圧センサによって、バッテリの電圧が継続的又は周期的に検出される。プロセッサによって、バッテリの検出電圧が受信される。
　プロセッサによって、バッテリの検出電圧を所定の時間期間で平均することにより、バッテリの平均電圧が判定される。プロセッサによって、バッテリの検出電圧に基づいて、バッテリの現在の動作状態が判定される。プロセッサによって、バッテリの現在の動作状態及びバッテリの平均電圧に基づいて、バッテリの現在の充電状態が判定される。プロセッサによって、バッテリの現在の充電状態が出力デバイスに送信される。
特表２０２０－５２９０２１号公報
　ところで、近年、盗難を目的としたサイバー攻撃が問題となっている。サイバー攻撃の攻撃者は、一つ以上のバッテリセルを抜き取る。また、サイバー攻撃の攻撃者は、一つ以上のバッテリセルを中古のバッテリセル又は故障したバッテリセルに置き換える。この場合、バッテリセル又はバッテリセルの電圧センサに対する故障検知機能によりバッテリセルの抜き取り及び置き換えが検知されないように、サイバー攻撃が行われることが予想される。例えば、電圧センサの機能及び電圧センサによる検出値を転送する通信路の機能が攻撃され、電圧センサの検出値が偽装（偽造、改ざん）されることが予想される。しかし、上記のような技術では、このようなセンサの検出値の偽装に対応していない。
　本発明の目的は、センサの検出値の偽装の有無を検知することが可能な偽装検知装置を提供することである。
　上記課題を解決するための本発明の偽装検知装置は、情報を収集し、検出値を出力するセンサと、センサが出力した検出値を受信するセンサ値受信部と、センサ値受信部が受信したセンサの検出値に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する偽装判定部とを備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、センサの検出値の偽装の有無を検知することが可能となる。
　本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
第１実施形態の偽装検知装置の機能ブロック図。 図１の偽装判定部の機能ブロック図。 第１実施形態の偽装検知装置の動作を示すフローチャート。 第２実施形態の偽装検知装置の機能ブロック図。 図４の偽装判定部の機能ブロック図。 第２実施形態の偽装検知装置の動作を示すフローチャート。 第３実施形態の偽装検知装置の機能ブロック図。
　以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
[第１実施形態]
　以下、第１実施形態について説明する。まず、本実施形態の偽装検知装置が適用される状況について説明する。図１に示すような電気自動車等の車両３０においては、バッテリの管理が行われる。リチウムイオン電池から構成されるバッテリの管理では、バッテリの電圧を監視して、過充電及び過放電等の状態になる前に回路が遮断される。また、バッテリの管理では、利用可能なバッテリ出力が計算され、出力制御及び充電の必要性についての警告の表示が行われる。また、バッテリの管理では、バッテリが適切な温度で使用されるように、バッテリの温度に応じてバッテリの冷却が行われる。
　バッテリの管理においては、センサによるバッテリの電圧及び温度等の検出値が重要となる。そのため、バッテリの管理においては、センサの故障が検知される。また、上記のように、センサの検出値の通信路での改ざんによる偽装への対策が課題となる。また、センサの検出値を転送する部位での検出値の置換による偽装への対策が課題となる。図１に示す車両３０のバッテリパック２０Ａのように、管理機器としてのパックセンサ処理部２１０Ａと、被管理機器としてのセンサ処理部２０３Ａとを備えた車両３０では、センサの検出値を送信する部位及び検出値の通信路がサイバー攻撃の対象となる可能性がある。
　以下、電気自動車等の車両３０に搭載された偽装検知装置１Ａについて説明する。図１に示すように、車両３０は、偽装検知装置１Ａを備える。車両３０は、例えば、内燃機関を有さず、バッテリのみを動力とするＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）である。車両３０は、例えば、バッテリと内燃機関とを備えたＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）である。車両３０は、例えば、バッテリと内燃機関とを備え、外部電源との接続が可能なＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等の電気自動車である。
　偽装検知装置１Ａは、制御装置１０Ａ及びバッテリパック２０Ａを備える。バッテリパック２０Ａは、パックセンサ処理部２１０Ａ及び複数のバッテリモジュール２０１Ａを備える。バッテリモジュール２０１Ａは、センサ処理部２０３Ａ及び複数のバッテリセル２０２を備える。バッテリセル２０２は、例えば、リチウムイオン電池から構成されている。制御装置１０Ａ、パックセンサ処理部２１０Ａ及びセンサ処理部２０３Ａは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のコンピュータとして構成されている。ＥＣＵは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。ＥＣＵのＲＯＭ及びＲＡＭに記憶されたコンピュータプログラムを情ＥＣＵのＣＰＵが実行することで、後述する処理を実行する。
　センサ処理部（被管理機器）２０３Ａは、セル電圧センサ２０４、故障判定部２０５及びセンサ値送信部２０６を備える。セル電圧センサ２０４は、バッテリモジュール２０１Ａの複数のバッテリセル２０２の電圧に関する情報を収集し、複数の検出値のそれぞれを出力する。なお、以下、センサとは、情報を収集し、検出値を出力するものを意味し、バッテリセル２０２の電圧を検出するものに限定されない。情報には、電圧、電流及び温度等が含まれる。
　故障判定部２０５は、セル電圧センサ２０４の電圧値の検出値に基づいて、セル電圧センサ２０４及びバッテリセル２０２の故障の有無を判定する。故障判定部２０５は、バッテリセル２０２について、不図示の温度センサの検出値に基づいて、温度センサ及びバッテリセル２０２の故障の有無を判定してもよい。センサ値送信部２０６は、セル電圧センサ２０４により出力された検出値及び故障判定部２０５による故障の有無の判定結果をパックセンサ処理部２１０Ａに送信する。センサ値送信部２０６と、センサ値送信部２０６とパックセンサ処理部２１０Ａとの通信路とが、サイバー攻撃の対象となる可能性があるため、本実施形態では、その対策がなされている。
　パックセンサ処理部（管理機器）２１０Ａは、パック電圧センサ２１１、センサ値受信部２１２、故障判定部２１３及びセンサ値送信部２１４を備える。パックセンサ処理部２１０Ａは、センサ処理部２０３Ａと接続されている。パック電圧センサ２１１は、バッテリパック２０Ａの全体としての電圧に関する情報を収集し、バッテリパック２０Ａの全体としての電圧値を検出値として出力する。
　センサ値受信部２１２は、センサ処理部２０３Ａのセンサ値送信部２０６から送信されたセル電圧センサ２０４の検出値及び故障判定部２０５による故障の有無の判定結果を受信する。
　故障判定部２１３は、センサ値受信部２１２が受信したパック電圧センサ２１１の電圧値の検出値に基づいて、パック電圧センサ２１１及びバッテリパック２０Ａの故障の有無を判定する。故障判定部２１３は、バッテリパック２０Ａについて、不図示の温度センサの検出値に基づいて、温度センサ及びバッテリパック２０Ａの故障の有無を判定してもよい。
　パックセンサ処理部２１０Ａでは、パック電圧センサ２１１等のセンサは、バッテリ機器の情報を収集し、検出値を出力する。故障判定部２１３は、センサ値受信部２１２が受信したセンサの検出値に基づいて、センサ及びバッテリ機器の故障の有無を判定する。バッテリ機器とは、バッテリセル２０２及びバッテリセル２０２を構成するリチウムイオン電池のみならず、バッテリセル２０２に接続された回線及びバッテリセル２０２に関連する機器の全てを含む。
　センサ値送信部２１４は、パック電圧センサ２１１により出力された検出値を制御装置１０Ａに送信する。センサ値送信部２１４は、センサ値受信部２１２により受信されたセル電圧センサ２０４の検出値及び故障判定部２０５による故障の有無の判定結果を制御装置１０Ａに送信する。センサ値送信部２１４は、故障判定部２１３による故障の有無の判定結果を制御装置１０Ａに送信する。以上、説明した管理機器としてのパックセンサ処理部２１０Ａと、被管理機器としてのセンサ処理部２０３Ａとは、同様の機能を有する。
　制御装置１０Ａは、センサ値受信部１０１、バッテリ制御部１０２、故障判定部１０３、偽装判定部１０４Ａ及びセンサ値履歴データ保存部１０５を備える。センサ値受信部１０１は、パックセンサ処理部２１０Ａのセンサ値送信部２１４から送信されたパック電圧センサ２１１の検出値を受信する。センサ値受信部１０１は、パックセンサ処理部２１０Ａのセンサ値送信部２１４から送信されたセル電圧センサ２０４の検出値及び故障判定部２０５による故障の有無の判定結果を受信する。センサ値受信部１０１は、パックセンサ処理部２１０Ａのセンサ値送信部２１４から送信された故障判定部２１３による故障の有無の判定結果を受信する。
　バッテリ制御部１０２は、センサ値受信部１０１が受信したセンサ値等のそれぞれが示す情報に基づいて、バッテリパック２０Ａを制御する。具体的には、バッテリ制御部１０２は、バッテリパック２０Ａ、バッテリモジュール２０１Ａ及びバッテリセル２０２の電圧を監視して、過充電及び過放電の状態になる前に回路を遮断する。バッテリ制御部１０２は、利用可能なバッテリパック２０Ａ、バッテリモジュール２０１Ａ及びバッテリセル２０２の出力を計算し、出力制御及び充電の必要性についての警告の表示を行う。バッテリ制御部１０２は、バッテリパック２０Ａ、バッテリモジュール２０１Ａ及びバッテリセル２０２が適切な温度で使用されるように、バッテリパック２０Ａ等をバッテリパック２０Ａ等の温度に応じて冷却する。
　故障判定部１０３は、センサ値受信部１０１が受信したセンサ処理部２０３Ａのセル電圧センサ２０４及びパックセンサ処理部２１０Ａのパック電圧センサ２１１の検出値に基づいて、セル電圧センサ２０４、パック電圧センサ２１１、バッテリセル２０２、バッテリモジュール２０１Ａ及びバッテリパック２０Ａの故障の有無を判定する。故障判定部１０３は、センサ値受信部１０１が受信した故障判定部２０５及び故障判定部２１３による故障の有無の判定結果に基づいて、セル電圧センサ２０４、パック電圧センサ２１１、バッテリセル２０２、バッテリモジュール２０１Ａ及びバッテリパック２０Ａの故障の有無を判定する。
　偽装判定部１０４Ａは、センサ値受信部１０１が受信したパック電圧センサ２１１等のセンサの検出値に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する。詳細については、後述する。センサ値履歴データ保存部１０５は、センサ値受信部１０１が受信したパック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の履歴が記録されたデータをログとして保存する。
　制御装置１０Ａは、車両３０の外部のサーバ４０とデータの送受信を行う。制御装置１０Ａは、サーバ４０に、どのようなセンサの検出値の偽装が行われたかについての情報を送信する。また、制御装置１０Ａは、サーバ４０から、どのようなセンサの検出値の偽装が行われる可能性があるかについての情報を受信する。また、制御装置１０Ａは、サーバ４０から、後述するセンサの検出値の偽装の有無の判定に用いられる閾値を更新するための情報を受信する。なお、サーバ４０は、通信回線等を通じて制御装置１０Ａ等の通信装置と情報を送受信できる処理装置を意図しており、いわゆるパーソナルコンピュータ及び組み込み情報機器などのハードウェアの形態を指すものではない。
　図２に示すように、偽装判定部１０４Ａは、検出値取得部１１１、検出値保存部１１２、標準偏差判定部１１３、フーリエ変換結果判定部１１４、定常判定部１１５、相関係数判定部１１６、表示部１１７及び通信部１１８を備える。検出値取得部１１１は、センサ値受信部１０１により受信されたパック電圧センサ２１１等のセンサの検出値を取得する。検出値保存部１１２は、検出値取得部１１１が取得したパック電圧センサ２１１等のセンサの検出値を演算処理のために一時的に保存する。
　標準偏差判定部１１３は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差を算出する。標準偏差判定部１１３は、算出された標準偏差が予め定められた範囲から外れているときに、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の偽装が有ると判定する。つまり、本実施形態では、偽装判定部１０４Ａは、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差が、予め定められた範囲から外れているときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。
　予め定められた範囲について、例えば、偽装判定部１０４Ａの標準偏差判定部１１３は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差が、予め定められた下限閾値を下回るときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。また、例えば、偽装判定部１０４Ａの標準偏差判定部１１３は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差が、予め定められた上限閾値を上回るときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。
　本実施形態では、偽装判定部１０４Ａは標準偏差判定部１１３により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する。しかし、標準偏差以外にも、偽装判定部１０４Ａは、センサの検出値のばらつきに基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定してもよい。さらに、偽装判定部１０４Ａは、センサの検出値の標準偏差以外で表現されるばらつきが、予め定められた範囲から外れているときに、センサの検出値の偽装が有ると判定してもよい。
　標準偏差以外で表現されるばらつきには、分散、範囲、平均差及び平均絶対偏差等が考えられる。また、ばらつきは、同じパック電圧センサ２１１等の時系列の電圧値のばらつきでもよい。また、ばらつきは、セル電圧センサ２０４による複数のバッテリセル２０２のそれぞれのセル電圧のばらつきでもよい。
　偽装判定部１０４Ａのフーリエ変換結果判定部１１４は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値をフーリエ変換した値に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する。具体的には、フーリエ変換結果判定部１１４は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値をフーリエ変換した値における特定の周波数成分の値が無いときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。
　定常判定部１１５は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値が常に同じであるときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。また、定常判定部１１５は、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の変化率が常に同じであるときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。
　偽装判定部１０４Ａの相関係数判定部１１６は、セル電圧センサ２０４の複数のバッテリセル２０２についての検出値の相関に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する。具体的には、相関係数判定部１１６は、セル電圧センサ２０４の複数のバッテリセル２０２の電圧値のそれぞれにおける相関係数が予め定められた下限閾値を下回るときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。
　相関係数が下限閾値を下回るときとは、例えば、複数のバッテリセル２０２のそれぞれの電圧が放電により一様に減少する状況において、バッテリセル２０２のそれぞれの電圧が一様に減少しない状態を意味する。また、相関係数が下限閾値を下回るときとは、複数のバッテリセル２０２のそれぞれの電圧が充電により一様に増加する状況において、バッテリセル２０２のそれぞれの電圧が一様に増加しない状態を意味する。相関係数は、例えば、ピアソンの積率相関係数である。また、相関係数は、スピアマンの順位相関係数及びケンドールの順位相関係数でもよい。また、相関の条件は、上記のようなバッテリセル２０２の電圧値等の測定対象ごとの規則としてもよい。また、相関の条件は、バッテリセル２０２の電圧値等の測定対象ごとに学習することで決定されてもよい。
　表示部１１７は、標準偏差判定部１１３、フーリエ変換結果判定部１１４、定常判定部１１５及び相関係数判定部１１６により判定されたセンサの検出値の偽装の有無についての情報をユーザに表示する。表示部１１７は、例えば、警告灯及びナビゲーションシステムのディスプレイ等に、センサの検出値の偽装の有無についての情報を表示する。通信部１１８は、センサの検出値の偽装の有無についての情報をサーバ４０に送信する。
　以下、本実施形態の偽装検知装置１Ａの動作について説明する。図３に示すように、偽装判定部１０４Ａの検出値取得部１１１により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値が取得される（Ｓ１０１）。偽装判定部１０４Ａの検出値保存部１１２により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値が演算処理のために一時的に保存される（Ｓ１０２）。
　偽装判定部１０４Ａの標準偏差判定部１１３により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差が算出される（Ｓ１０３）。標準偏差判定部１１３により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値の標準偏差が予め定められた範囲内であるかが判定される（Ｓ１０４）。例えば、標準偏差判定部１１３により、標準偏差が下限閾値以上及び上限閾値以下であるかが判定される。
　標準偏差が下限閾値を下回るとき又は上限閾値を上回るときは、標準偏差判定部１１３は、センサの検出値に偽装が有ると判定する（Ｓ１１１）。つまり、センサの検出値のばらつきが、過度に小さい又は過度に大きい場合には、センサの検出値に偽装が有ると判定される。標準偏差が下限閾値以上及び上限閾値以下であるときは、偽装判定部１０４ＡはＳ１０５に進む。
　なお、センサの検出値の標準偏差等のばらつきは、車両３０の使用環境及び状態により変化する。そのため、標準偏差等のばらつきの下限閾値及び上限閾値は、車両３０の使用環境及び状態により変化させてもよい。これにより、偽装の有無の判定をより正確に行うことができる。また、温度、気圧及び路面状態等が大きく変化する環境においても、偽装の有無の判定を行うことができる。
　偽装判定部１０４Ａのフーリエ変換結果判定部１１４により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値のフーリエ変換が行われる（Ｓ１０５）。フーリエ変換結果判定部１１４は、センサの検出値をフーリエ変換した値における有るべき特定の周波数成分の値が有るか否かを判定する（Ｓ１０６）。フーリエ変換結果判定部１１４は、センサの検出値をフーリエ変換した値における有るべき特定の周波数成分の値が無いときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する（Ｓ１１１）。つまり、センサの検出値に本来有るべき周波数成分が無い場合には、センサの検出値に偽装が有ると判定される。センサの検出値をフーリエ変換した値における有るべき特定の周波数成分の値が有るときは、偽装判定部１０４ＡはＳ１０７に進む。
　偽装判定部１０４Ａの定常判定部１１５により、パック電圧センサ２１１等のセンサの検出値が常に同じであるか否か及びセンサの検出値の変化率が常に同じであるか否かが判定される（Ｓ１０７）。センサの検出値が常に同じであるとき又はセンサの検出値の変化率が常に同じであるときは、定常判定部１１５は、センサの検出値に偽装が有ると判定する（Ｓ１１１）。つまり、センサの検出値又はセンサの検出値の変化率が本来有り得ないほど定常であるときには、センサの検出値に偽装が有ると判定される。センサの検出値が常に同じではなく、センサの検出値の変化率が常に同じではないときは、偽装判定部１０４ＡはＳ１０８に進む。
　偽装判定部１０４Ａの相関係数判定部１１６により、セル電圧センサ２０４の複数のバッテリセル２０２についての検出値の相関係数が算出される（Ｓ１０８）。相関係数判定部１１６により、相関係数が下限閾値以上であるか否かが判定される（Ｓ１０９）。相関係数が下限閾値以上であるときは、相関係数判定部１１６は、センサの検出値に偽装が無いと判定する（Ｓ１１０）。偽装判定部１０４Ａは、処理を終了する。相関係数が下限閾値を下回るときは、相関係数判定部１１６は、センサの検出値に偽装が有ると判定する（Ｓ１１１）。つまり、例えば、あるバッテリセル２０２の電圧の検出値が他のバッテリセル２０２とは異なる方向に増減しているような場合には、センサの検出値に偽装が有ると判定される。
　表示部１１７は、例えば、車両３０に搭乗しているユーザに向けて、警告灯及びナビゲーションシステムのディスプレイ等に、センサの検出値の偽装が有ることについての情報を表示する（Ｓ１１２）。通信部１１８は、センサの検出値の偽装が有ることについての情報をサーバ４０に送信する（Ｓ１１３）。この場合、例えば、自動車継続検査等のタイミングで、車両３０のバッテリセル２０２の状態を確認する等の対策が実施されてもよい。
　本実施形態では、偽装判定部１０４Ａは、センサの検出値のばらつきに基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定するため、巧妙な偽装に対してもセンサの検出値の偽装の有無を判定することができる。また、本実施形態では、偽装判定部１０４Ａは、センサの複数の検出値の相関に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定するため、巧妙な偽装に対してもセンサの検出値の偽装の有無を判定することができる。
　センサ等の故障の判定においては、例えば、バッテリセル２０２の電圧値が正常範囲を逸脱しているか否かにより、バッテリセル２０２又はセル電圧センサ２０４が故障しているか否かを判定してもよい。しかし、セル電圧センサ２０４の検出値が正常範囲内に収まる値に偽装されてしまうと、このような故障の判定方法では故障が無いと判定されてしまい、センサの検出値の偽装が有ることについても検知することができない。
　また、例えば、バッテリパック２０Ａの全体の電圧値と、バッテリセル２０２の電圧値の総和との差分により、セル電圧センサ２０４又はパック電圧センサ２１１が故障しているか否を判定してもよい。しかし、バッテリパック２０Ａの全体の電圧値に合致する検出値になるように、バッテリセル２０２のそれぞれの電圧値を計算して偽装されてしまうと、このような故障の判定方法では故障が無いと判定されてしまい、センサの検出値の偽装が有ることについても検知することができない。
　また、例えば、センサの検出値の通信路に対してパリティチェック、チェックサム及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等の誤り訂正符号付与により、通信路の故障を判定してもよい。しかし、誤り訂正符号が偽装され、偽装された誤り訂正符号が付与されてしまうと、このような故障の判定方法では故障が無いと判定されてしまい、センサの検出値の偽装が有ることについても検知することができない。メッセージ認証及び暗号化による改ざん検知は、導入のコストが高い。デバイス間の認証は、導入のコストが高い。
　一方、本実施形態では、単純なセンサの検出値の偽装、例えば、検出値を一定値とする偽装及びランダムな値とする偽装であれば、故障判定部１０３，２１３，２０５及び偽装判定部１０４Ａのいずれでも偽装を検知することができる。
　また、例えば、バッテリパック２０Ａの全体の電圧値に合致する検出値になるようにバッテリセル２０２のそれぞれの電圧値を計算して偽装されたとしても、本実施形態では、センサの検出値のばらつきに基づいて偽装の有無が判定される。そのため、ばらつきが異常であれば、偽装が有ることを検知することができる。
　また、バッテリパック２０Ａの全体の電圧値に合致する検出値になるようにバッテリセル２０２のそれぞれの電圧値をランダムな値として計算して偽装されたとしても、本実施形態では、センサの複数の検出値の相関に基づいて偽装の有無が判定される。そのため、相関を満たさないランダムな値は、偽装として検知することができる。本実施形態では、コストの高い処理及び専用のハードウェアが無くとも、巧妙な偽装を検知することができる。
　本実施形態では、偽装判定部１０４Ａは、センサの検出値のばらつきが予め定められた範囲から外れているときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。このため、センサの検出値のばらつきが有り得ない範囲である場合に、センサの検出値の偽装が有ると判定することができる。
　本実施形態では、センサの検出値のばらつきが、予め定められた下限閾値を下回るときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。このため、センサの検出値のばらつきが過度に小さい場合に、センサの検出値の偽装が有ると判定することができる。
　本実施形態では、センサの検出値のばらつきが、予め定められた上限閾値を上回るときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。このため、センサの検出値のばらつきが過度に大きい場合に、センサの検出値の偽装が有ると判定することができる。
　本実施形態では、センサの検出値の標準偏差が、予め定められた範囲から外れているときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。このため、センサの検出値のばらつきを定量的に分析して、センサの検出値の偽装の有無を判定することができる。
　本実施形態では、センサの検出値をフーリエ変換した値に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する。このため、センサの検出値が周期的な値であるときに、センサの検出値の偽装の有無を判定し易い。
　本実施形態では、センサの検出値をフーリエ変換した値における特定の周波数成分の値が無いときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。このため、センサの検出値に本来有るべき特定の周波数成分の値が無い場合に、センサの検出値の偽装が有ると判定することができる。
　本実施形態では、偽装検知装置１Ａは、セル電圧センサ２０４を備えた複数のセンサ処理部（被管理機器）２０３Ａと、センサ処理部２０３Ａに接続され、セル電圧センサ２０４の検出値を受信するパックセンサ処理部（管理機器）２１０Ａとを備える。このため、パックセンサ処理部（管理機器）２１０Ａと、センサ処理部（被管理機器）２０３Ａとの通信路がサイバー攻撃によるセンサの検出値の偽装の標的とされ易い車両３０においても、センサの検出値の偽装の有無を判定することができる。
　本実施形態では、パック電圧センサ２１１等のセンサは、バッテリパック２０Ａ等のバッテリ機器の情報を収集し、検出値を出力する。故障判定部１０３，２１３等は、センサの検出値に基づいて、センサ及びバッテリ機器のいずれかの故障の有無を判定する。偽装判定部１０４Ａは、バッテリ機器の情報を収集したセンサの検出値に基づいて、センサの検出値の偽装の有無を判定する。このため、センサ及びバッテリ機器のいずれかの故障の有無を判定しつつ、センサの検出値の偽装の有無についても判定することができる。
　本実施形態では、セル電圧センサ２０４は、バッテリセル２０２の電圧値を出力する。故障判定部１０３，２０５，２１３は、セル電圧センサ２０４の電圧値に基づいて、セル電圧センサ２０４及びバッテリセル２０２のいずれかの故障の有無を判定する。偽装判定部１０４Ａは、セル電圧センサ２０４のバッテリセル２０２の電圧値に基づいて、セル電圧センサ２０４の検出値の偽装の有無を判定する。このため、セル電圧センサ２０４及びバッテリセル２０２のいずれかの故障の有無を判定しつつ、セル電圧センサ２０４の検出値の偽装の有無についても判定することができる。
　本実施形態では、偽装判定部１０４Ａは、セル電圧センサ２０４の複数のバッテリセル２０２の電圧値のそれぞれにおける相関係数が予め定められた下限閾値を下回るときに、セル電圧センサ２０４の検出値の偽装が有ると判定する。このため、例えば、バッテリセル２０２の電圧値をランダムな値として計算して偽装されたとしても、相関を満たさなければ、偽装で有ると検知することができる。このため、巧妙な偽装にも対応することができる。
[第２実施形態]
　以下、第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態の偽装検知装置１Ｂは、第１実施形態の制御装置１０Ａ及びバッテリパック２０Ａに替えて、制御装置１０Ｂ及びバッテリパック２０Ｂを備える。バッテリパック２０Ｂは、第１実施形態のバッテリモジュール２０１Ａ及びパックセンサ処理部２１０Ａに替えて、バッテリモジュール２０１Ｂ及びパックセンサ処理部２１０Ｂを備える。バッテリモジュール２０１Ｂは、第１実施形態のセンサ処理部２０３Ａに替えて、センサ処理部２０３Ｂを備える。センサ処理部２０３Ｂは、センサ処理部２０３Ａの各構成要素に加えて、使用時間情報送信部２０７を備える。使用時間情報送信部２０７は、バッテリセル２０２及びセル電圧センサ２０４が使用された時間に関する情報をパックセンサ処理部２１０Ｂに送信する。
　パックセンサ処理部２１０Ｂは、パックセンサ処理部２１０Ａの各構成要素に加えて、使用時間情報送信部２１５を備える。使用時間情報送信部２１５は、センサ処理部２０３Ｂの使用時間情報送信部２０７から送信されたバッテリセル２０２及びセル電圧センサ２０４が使用された時間と、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１が使用された時間とに関する情報を制御装置１０Ｂに送信する。制御装置１０Ｂは、制御装置１０Ａの偽装判定部１０４Ａに替えて偽装判定部１０４Ｂを備える。偽装判定部１０４Ｂは、パックセンサ処理部２１０Ｂの使用時間情報送信部２１５から送信されたバッテリセル２０２、セル電圧センサ２０４、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１の使用された時間に関する情報を受信する。
　図５に示すように、偽装判定部１０４Ｂは、偽装判定部１０４Ａの各構成要素に加えて、使用時間情報取得部１１９及び使用時間補正部１２０を備える。使用時間情報取得部１１９は、パックセンサ処理部２１０Ｂの使用時間情報送信部２１５から送信されたバッテリセル２０２、セル電圧センサ２０４、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１の使用された時間に関する情報を取得する。使用時間補正部１２０は、使用時間情報取得部１１９が取得したバッテリセル２０２、セル電圧センサ２０４、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１の使用された時間に関する情報に基づいて、標準偏差判定部１１３で使用される上限閾値及び下限閾値を補正する。
　以下、本実施形態の偽装検知装置１Ｂの動作について説明する。図６に示すように、第１実施形態のＳ１０１及びＳ１０２と同様の処理が、Ｓ２０１及びＳ２０２で行われる。使用時間情報取得部１１９により、バッテリセル２０２、セル電圧センサ２０４、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１の使用された時間に関する情報が取得される（Ｓ２０３）。使用時間補正部１２０により、バッテリセル２０２、セル電圧センサ２０４、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１の使用された時間に関する情報に基づいて、標準偏差判定部１１３で使用される上限閾値及び下限閾値が補正される（Ｓ２０４）。
　偽装判定部１０４Ｂの使用時間補正部１２０は、バッテリセル２０２、セル電圧センサ２０４、バッテリパック２０Ｂ及びパック電圧センサ２１１の使用された時間が長いほど、下限閾値及び上限閾値を大きく設定する。Ｓ２０４以降は、第１実施形態のＳ１０３～Ｓ１１３と同様の処理が、Ｓ２０５～Ｓ２１５で行われる。つまり、偽装判定部１０４Ｂの標準偏差判定部１１３は、センサの検出値のばらつきが、補正された下限閾値を下回るとき又は補正された上限閾値を上回るときに、センサの検出値の偽装が有ると判定する。
　なお、本実施形態では、セル電圧センサ２０４等の過去の時系列の検出値のばらつきを参照しつつ、標準偏差等のばらつきの上限閾値及び下限閾値を補正してもよい。もし、バッテリセル２０２及びセル電圧センサ２０４等が未使用品に入れ替えられた場合には、使用時間又は上記の閾値等を初期値にリセットしてもよい。
　センサの検出値のばらつきは、センサによって異なると考えられる。センサが未使用であれば、検出値のばらつきが小さく、使用時間が長くなるにつれて検出値のばらつきが大きくなることが考えられる。そこで、本実施形態では、使用時間補正部１２０により、センサ及びバッテリ機器のいずれかの使用時間が長いほど、下限閾値及び上限閾値が大きく設定される。センサの検出値のばらつきも考慮した偽装は難しい。過去のセンサの検出値のばらつきも含め、許容するばらつきの下限閾値及び上限閾値をサイバー攻撃の攻撃者が知ることは難しいからである。したがって、本実施形態によれば、巧妙な偽装にさらに対応することができる。
[第３実施形態]
　以下、第３実施形態について説明する。図７に示すように、本実施形態の偽装検知装置１Ｃは、第２実施形態の制御装置１０Ｂに替えて、制御装置１０Ｃを備える。制御装置１０Ｃは、第２実施形態の偽装判定部１０４Ｂに替えて偽装判定部１０４Ｃを備える。また、偽装検知装置１Ｃは、走行距離センサ３０１、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４を備える。
　走行距離センサ３０１は、車両３０の走行距離を検出値として出力する。速度センサ３０２は、車両３０の速度を検出値として出力する。アクセルセンサ３０３は、車両３０のアクセル量（アクセルペダルの踏量）を検出値として出力する。ブレーキセンサ３０４は、車両３０のブレーキ量（ブレーキペダルの踏量）を検出値として出力する。走行距離センサ３０１、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４の検出値は、偽装判定部１０４Ｃに送信される。
　偽装判定部１０４Ｃは、上記第２実施形態と同様に、走行距離センサ３０１等の検出値の偽装の有無を判定する。例えば、走行距離センサ３０１の検出値の標準偏差等のばらつきが予め定められた範囲ではないときに、偽装判定部１０４Ｃは、走行距離センサ３０１の検出値の偽装が有ると判定する。また、走行距離センサ３０１の検出値と、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４の検出値との相関に基づいて、偽装判定部１０４Ｃは、走行距離センサ３０１の検出値の偽装が有ると判定する。
　走行距離センサ３０１の検出値と、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４の検出値との相関については、例えば、速度センサ３０２により検出された速度が速く、アクセルセンサ３０３により検出されたアクセル量が大きく、ブレーキセンサ３０４により検出されたブレーキ量が小さい場合に、走行距離センサ３０１により検出される走行距離の増加量が少ないときは、偽装判定部１０４Ｃは、走行距離センサ３０１、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４の検出値のいずれかの偽装が有ると判定することができる。
　また、走行距離センサ３０１、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４の検出値と、セル電圧センサ２０４及びパック電圧センサ２１１の検出値との相関により、偽装判定部１０４Ｃは、走行距離センサ３０１、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３、ブレーキセンサ３０４、セル電圧センサ２０４及びパック電圧センサ２１１の検出値のいずれかの偽装が有ると判定してもよい。
　本実施形態によれば、セル電圧センサ２０４及びパック電圧センサ２１１の検出値の偽装以外にも、走行距離センサ３０１、速度センサ３０２、アクセルセンサ３０３及びブレーキセンサ３０４の検出値の偽装の有無を判定することができる。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよいし、すべてをソフトウェアで実現してもよい。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　偽装検知装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　制御装置
２０Ａ，２０Ｂ　バッテリパック
３０　車両
４０　サーバ
１０１　センサ値受信部
１０２　バッテリ制御部
１０３　故障判定部
１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ　偽装判定部
１０５　センサ値履歴データ保存部
１１１　検出値取得部
１１２　検出値保存部
１１３　標準偏差判定部
１１４　フーリエ変換結果判定部
１１５　定常判定部
１１６　相関係数判定部
１１７　表示部
１１８　通信部
１１９　使用時間情報取得部
１２０　使用時間補正部
２０１Ａ，２０１Ｂ　バッテリモジュール
２０２　バッテリセル
２０３Ａ，２０３Ｂ　センサ処理部（被管理機器）
２０４　セル電圧センサ
２０５　故障判定部
２０６　センサ値送信部
２０７　使用時間情報送信部
２１０Ａ，２１０Ｂ　パックセンサ処理部（管理機器）
２１１　パック電圧センサ
２１２　センサ値受信部
２１３　故障判定部
２１４　センサ値送信部
２１５　使用時間情報送信部
３０１　走行距離センサ
３０２　速度センサ
３０３　アクセルセンサ
３０４　ブレーキセンサ

Claims (14)

  1. 　情報を収集し、検出値を出力するセンサと、
    　前記センサが出力した前記検出値を受信するセンサ値受信部と、
    　前記センサ値受信部が受信した前記センサの前記検出値に基づいて、前記センサの前記検出値の偽装の有無を判定する偽装判定部と、
    を備えた偽装検知装置。
  2. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値のばらつきに基づいて、前記センサの前記検出値の前記偽装の有無を判定する、請求項１に記載の偽装検知装置。
  3. 　前記センサは、複数の前記検出値を出力し、
    　前記センサ値受信部は、前記センサが出力した複数の前記検出値を受信し、
    　前記偽装判定部は、前記センサ値受信部が受信した前記センサの複数の前記検出値の相関に基づいて、前記センサの前記検出値の前記偽装の有無を判定する、請求項１に記載の偽装検知装置。
  4. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値のばらつきが、予め定められた範囲から外れているときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項２に記載の偽装検知装置。
  5. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値のばらつきが、予め定められた下限閾値を下回るときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項４に記載の偽装検知装置。
  6. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値のばらつきが、予め定められた上限閾値を上回るときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項４に記載の偽装検知装置。
  7. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値の標準偏差が、予め定められた範囲から外れているときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項４に記載の偽装検知装置。
  8. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値をフーリエ変換した値に基づいて、前記センサの前記検出値の前記偽装の有無を判定する、請求項１に記載の偽装検知装置。
  9. 　前記偽装判定部は、前記センサの前記検出値をフーリエ変換した値における特定の周波数成分の値が無いときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項８に記載の偽装検知装置。
  10. 　前記センサを備えた複数の被管理機器と、
    　前記被管理機器に接続され、前記センサの前記検出値を受信する管理機器と、
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載の偽装検知装置。
  11. 　前記センサは、バッテリ機器の情報を収集し、前記検出値を出力し、
    　前記センサ値受信部が受信した前記センサの前記検出値に基づいて、前記センサ及び前記バッテリ機器のいずれかの故障の有無を判定する故障判定部をさらに備え、
    　前記偽装判定部は、前記バッテリ機器の情報を収集した前記センサの前記検出値に基づいて、前記センサの前記検出値の偽装の有無を判定する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の偽装検知装置。
  12. 　前記センサは、バッテリ機器の情報を収集し、前記検出値を出力し、
    　前記センサ及び前記バッテリ機器のいずれかの使用時間を送信する使用時間情報送信部をさらに備え、
    　前記偽装判定部は、
    　前記使用時間情報送信部が送信した前記センサ及び前記バッテリ機器のいずれかの使用時間が長いほど、下限閾値及び上限閾値を大きく設定し、
    　前記センサの前記検出値のばらつきが、前記下限閾値を下回るとき及び前記上限閾値を上回るときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項２に記載の偽装検知装置。
  13. 　前記センサは、バッテリセルの電圧値を出力し、
    　前記センサ値受信部は、前記センサが出力した前記バッテリセルの前記電圧値を受信し、
    　前記センサ値受信部が受信した前記センサの前記バッテリセルの前記電圧値に基づいて、前記センサ及び前記バッテリセルのいずれかの故障の有無を判定する故障判定部をさらに備え、
    　前記偽装判定部は、前記センサ値受信部が受信した前記センサの前記バッテリセルの前記電圧値に基づいて、前記センサの前記検出値の偽装の有無を判定する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の偽装検知装置。
  14. 　前記センサは、複数のバッテリセルのそれぞれの電圧値を出力し、
    　前記センサ値受信部は、前記センサが出力した複数の前記バッテリセルの前記電圧値を受信し、
    　前記センサ値受信部が受信した前記センサの複数の前記バッテリセルの前記電圧値のそれぞれに基づいて、前記センサ及び前記バッテリセルのいずれかの故障の有無を判定する故障判定部をさらに備え、
    　前記偽装判定部は、前記センサ値受信部が受信した前記センサの複数の前記バッテリセルの前記電圧値のそれぞれにおける相関係数が予め定められた下限閾値を下回るときに、前記センサの前記検出値の前記偽装が有ると判定する、請求項３に記載の偽装検知装置。
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