PnC Plug&Charge充電サービスの技術的な動作原理の詳細説明 -1

1．車両と充電ステーション間の信頼構築段階

本人確認：充電ステーションはSECC（供給機器通信コントローラ）証明書を通じて自身の身元を検証し、車両は工場出荷時に設定されたV2Gルート証明書（トラストアンカー）を使用して相互検証を行います。証明書の偽造攻撃を防ぐため、本システムではOCSP（オンライン証明書ステータスプロトコル）を導入しています。最新のISO15118-20規格では、すべての証明書（サブCA証明書およびリーフ証明書を含む）に対してリアルタイムの失効検証が必須となっており、すべての通信リンクが厳格なコンプライアンス監視下に置かれることが保証されています。

この段階では、車両（EV）と充電ステーション（EVSE）はISO 15118プロトコルに基づいて握手を交わします。銃の挿入操作が完了し、デジタル通信リンクが構築された後、両者はトランスポート層セキュリティプロトコル（TLS）の適用バージョンを決定するために交渉を行います。

• TLS 1.2ISO 15118-2規格で使用されています。
• 使用する際はISO 15118-20標準、TLS 1.3採用される。

1. 充電ステーションは、車両の信頼できるID認証を完了するために、供給機器通信コントローラ（SECC）証明書および充電事業者（CPO）中間認証局（Sub CA）証明書を含む証明書チェーンを電気自動車に提示します。
2. 電気自動車は、充電ステーションから提出された証明書チェーン全体を検証するために、事前にインストールされた信頼アンカー（つまり、車両がユーザーに納入される前に事前に設定されたV2Gルート証明書）を使用します。
3. 電気自動車は、証明書の失効状況の検証を受けることになります。ISO 15118-2規格では、SECC証明書は短期有効期間（2～3か月）で設計されており、CPOサブCA証明書の失効状況はオンライン証明書ステータスプロトコル（OCSP）を通じて検証されます。ISO 15118-20規格では、すべての証明書がOCSPを通じて失効状況の検証を受けることが求められています。
4. すべての検証手順が完了すると、電気自動車は充電ステーションの信頼できる身元を確認でき、その後のすべての通信データは暗号化された方法で送信されます。

2．本人確認方法の交渉段階

EIMとPnCの相互排他的なロジック：このプロトコルは、ユーザーに対する「二重認証」を厳しく禁止しています。ユーザーがRFIDまたはアプリ（EIMモード）を介して手動で起動したことが検出された場合、充電ステーションは重複課金のビジネスリスクを回避するために、PnCの起動プロセスを自動的に終了する必要があります。

ISO 15118規格では、2つの課金セッション識別メカニズムが定義されています。

• 1. 外部識別手段（EIM）：無線周波数識別（RFID）カード、クレジットカード、モバイルアプリケーション、QRコードなどを対象としています。
• 2. プラグ＆チャージ：証明書に基づく完全自動化された認証メカニズム。

コア制約:充電ステーションは、利用者に対して二重認証を行ってはならない。利用者が充電ガンを接続する前にRFIDカードなどの外部手段で認証を完了した場合、充電ステーションはプラグアンドプレイ機能の起動を終了させるべきである。そうしないと、契約証明書を通じて車両が繰り返し認証され、二重請求のリスクが生じる可能性がある。

3．車両識別確認段階

システムがプラグアンドプレイ充電モードを選択すると、電気自動車は契約証明書と対応するモバイルサービスプロバイダー（MSP）サブCA証明書を充電ステーションに送信します。上記の証明書は完全な証明書チェーンに統合され、コアとなる本人確認プロセスが正式に開始されます。バックエンドは複数のセキュリティチェックを同期的に実行し、充電セッションの合法性、請求アカウントの有効性を包括的に保証し、車両IDの偽造リスクを防止します。

リプレイ攻撃（ハッカーが認証メッセージを傍受して繰り返し送信する攻撃）を防ぐため、システムは128ビットのランダムなチャレンジコードを生成します。車両は秘密鍵を使用してチャレンジコードに署名する必要があり、充電ステーションは契約証明書の公開鍵を使用して、ミリ秒単位の署名検証をローカルで実行します。この非対称暗号化により、即時認証の一意性と否認防止が保証されます。

1. 証明書チェーン上の課金ポイントの有効性検証

充電ステーションまたはCPOバックエンドシステムは、以下の2つの主要な検証を完了する必要があります。

• 有効性検証：証明書チェーン内のすべての証明書が有効期間内であることを確認してください。
• 真正性の確認：契約証明書からルート証明書までの完全なデジタル署名チェーンの有効性を検証します。

ローカル検証を実装するための前提条件は、充電ステーションが対応するルート証明書を事前に設定していることです。通常はPKIオペレーターが提供するV2GルートCA証明書ですが、場合によってはMSP独自のルートCA証明書を使用することもあります（ただし、その割合は比較的低い）。

2. 証明書失効状況のオンライン確認

検証プロセスの一部はオンラインでのやり取りに依存しており、証明書の失効状況の検証はその中核となるプロセスの1つです。充電ステーションは、証明書に事前に設定されたOCSPレスポンダーに対してクエリを開始し、以下の2種類の証明書が失効していないことを確認します。

• CPOサブCA証明書（ISO 15118-2およびISO 15118-20規格の両方に適用可能）
• 契約証明書（ISO 15118-20規格にのみ適用）

3. 請求アカウントのステータス確認

課金が完了すると、システムはデータ交換から資金受領までのプロセスを自動的に完了します。証明書の有効性を確認した後、CPOはユーザーの請求契約の有効性を確認します。システムは車両ネットワークアカウント識別子（EMAID）からサービスプロバイダーIDを抽出し、CPMSはこのIDに対応するMSPを関連付けて、アカウントが停止またはキャンセルされていないことを確認します。

4. 充電プロセスが開始されました

電気自動車の識別が確認された後、車両と充電ステーションはISO 15118規格のメッセージ交換プロセスに従って充電パラメータとタイミングを交渉し、正式に充電サービスを開始します。

PnC（プラグアンドチャージ）機能のプラグアンドチャージを完了するには、契約証明書を事前に設定、保存、検証し、車両側（EV）と充電ステーション側（EVSE）に内部的に展開されている暗号化されたマテリアルシステムを確認する必要があります。

前述のとおり、TLSプロトコルシステムでは：TLS 1.2:ISO 15118-2に準拠。TLS 1.3:ISO 15118-20に準拠。通信当事者双方が2種類のコアデータを持つ必要がある。身分証明書類そして信頼資料その中で、キーリポジトリにはデバイスの秘密鍵と対応するリーフ証明書が格納されており、これは「本人確認の正当性」を証明するために使用されます。トラストインベントリには信頼できるCA証明書（トラストアンカー）が格納されており、これは相手の証明書の有効性を検証し、「信頼境界」の質問に答えるために使用されます。