-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Traktionsbatterie sowie ein System zur Datenverarbeitung für ein solches Kraftfahrzeug mit einer solchen Traktionsbatterie.
-
In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Automobilen, werden vermehrt elektrische Maschinen bzw. Elektromotoren zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verbaut. Solche Elektromotoren benötigen elektrische Energie, welche in einer sogenannten Traktionsbatterie gespeichert wird.
-
Die Traktionsbatterie kann auch als Antriebsbatterie oder Zyklenbatterie bezeichnet werden und kann als Hochvoltspeicher ausgeführt sein.
-
Die Traktionsbatterie ist ein Akkumulator, der primär dazu bestimmt ist, die für den Vortrieb sorgenden Elektromotoren in Elektrofahrzeugen mit elektrischer Energie zu versorgen. Dazu zählen auch die Puffer-Batterien in Brennstoffzellen-Fahrzeugen und bei Hybridantrieben. Die Traktionsbatterie weist regelmäßig mehrere zusammengeschaltete Elemente (daher „Batterie“) auf und umfasst wenige bis tausende parallel und/oder seriell zusammengeschaltete Akkumulator-Zellen oder Zellblöcke.
-
Es kommen dabei vermehrt Lithium-Ionen-Akkumulatoren bzw. Lithium-Akkumulatoren zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Akkumulatoren auf der Basis von Lithium-Verbindungen in allen drei Phasen der elektrochemischen Zelle. Die reaktiven Materialen - der negativen und der positiven Elektrode und des Elektrolyten - enthalten Lithium-Ionen. Bei der Herstellung solcher Akkumulatoren spielt insbesondere die Rohstoffgewinnung aus Umweltsicht eine große Rolle. Hierbei ist ein Ziel, die Akkumulatoren möglichst zu recyceln, um eine Auswirkung auf die Umwelt gering zu halten.
-
Traktionsbatterien werden derzeit gebraucht gehandelt und können in Kraftfahrzeugen getauscht und nach einer Provisionierung im eingebauten Kraftfahrzeug genutzt werden. Traktionsbatterien werden jedoch auch außerhalb des Kraftfahrzeugs in einer sogenannten Zweitverwendung (engl. second use) verwendet. Dabei kann es sich beispielsweise um den Einsatz in einer Speicherfarm handeln, in der mit gebrauchten Traktionsbatterien Erlöse am Energiemarkt erwirtschaftet werden.
-
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik kann eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin gesehen werden, eine Vorrichtung anzugeben, die geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern.
-
Eine mögliche konkrete Ausgestaltung der Offenbarung kann die Aufgabe lösen, eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die eine Nachverfolgung und Benutzungssteuerung der Traktionsbatterie über deren gesamten Lebenszyklus erlaubt.
-
Danach wird die Aufgabe durch eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug gelöst, die eine auslesbare Speichervorrichtung umfasst. In der Speichervorrichtung ist ein digitales Zertifikat abgespeichert, welches einen Identifikator zur eindeutigen Identifizierung der Traktionsbatterie und digitale Daten zur Prüfung einer Authentizität und Integrität der Traktionsbatterie durch kryptografische Verfahren umfasst.
-
Mit anderen Worten, es wird eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, die einen Speicher zum Speichern digitaler Informationen umfasst. In diesem Speicher wird nun, beispielsweise durch den Hersteller der Traktionsbatterie und/oder des Kraftfahrzeugs, ein digitales Zertifikat zusammen mit einer Kennung bzw. einem Identifikator abgelegt, der eine eindeutige Identifizierung der Traktionsbatterie erlaubt. Weiterhin ist das digitale Zertifikat so ausgestaltet, dass es eine Authentizitäts- und Integritätsprüfung der Traktionsbatterie durch kryptografische Verfahren erlaubt.
-
Unter Integrität kann dabei beispielsweise verstanden werden, dass die in dem Speicher gespeicherten digitalen Daten, insbesondere die Identifikationsnummer(n), nicht verändert wurden. In der Informationssicherheit bezeichnet die Authentizität die Eigenschaft der Echtheit, Überprüfbarkeit und Vertrauenswürdigkeit. Die Überprüfung einer behaupteten Eigenschaft wird als Authentifikation bezeichnet. Durch die Authentifikation des Datenursprungs kann nachgewiesen werden, dass Daten einem angegebenen Sender, hier der Traktionsbatterie, zugeordnet werden können.
-
Dieses Authentifizieren und Prüfen der Integrität der Traktionsbatterie erlaubt eine Steuerung bzw. Limitierung des Einsatzes der Traktionsbatterie, sodass die oben beschriebene Zweitverwendung der Traktionsbatterie weitestgehend vermieden werden kann. Dadurch kann die Traktionsbatterie einer geplanten Weiterverwendung, wie etwa einem „second use“ oder dem Recycling zugeführt werden. Optional kann die Traktionsbatterie nach dem Recyceln bzw. Aufbereiten der Traktionsbatterie wieder im Kraftfahrzeug verbaut werden. Dies ist vorteilhaft, da zum Aufbereiten bzw. Recyceln der Traktionsbatterie weniger Ressourcen benötigt und weniger Emissionen entstehen als bei einer Neuherstellung der Traktionsbatterie.
-
Nachfolgend werden optionale Weiterbildungen der oben beschriebenen Traktionsbatterie im Detail erläutert.
-
Die Traktionsbatterie kann aus mehreren Komponenten aufgebaut sein und kann für mehrere (optional alle) der Komponenten ein besagtes digitales Zertifikat umfassen.
-
Mit anderen Worten, es kann nicht nur ein einziges digitales Zertifikat für die gesamte Traktionsbatterie vorgesehen sein, sondern vielmehr können mehrere digitale Zertifikate vorgesehen sein, die jeweils einer oder mehrerer Komponenten der Traktionsbatterie zugewiesen sind, sodass auch ein Austauschen einzelner Komponenten der Traktionsbatterie nicht zu einer Umgehung des durch das digitale Zertifikat erreichten Schutzes der Traktionsbatterie führt.
-
Optional kann zumindest ein Teil der digitalen Zertifikate einen Herkunftshinweis und/oder Herkunftsnachweis betreffend die jeweils zugehörige Komponente der Traktionsbatterie umfassen. Der Herkunftshinweis kann dabei derart ausgestaltet sein, dass anhand des Herkunftshinweises eine Herstellung der jeweiligen Komponente nachprüfbar ist. Dabei kann der Herkunftshinweis optional dazu ausgelegt sein, eine ökologisch nachhaltige Herstellung der jeweiligen Komponente der Traktionsbatterie zu dokumentieren und/oder nachzuweisen. Der Nachweis kann z.B. Informationen über das Land/Region der Herstellung, die Herstellungsart, die Herstellungsbedingungen, und/oder die Nachhaltigkeit der verwendeten Materialien o.ä. enthalten.
-
Die Traktionsbatterie kann für mehrere der Komponenten jeweils zumindest eine besagte Speichervorrichtung umfassen, in der ein oder mehrere der besagten digitalen Zertifikate abgespeichert sind.
-
Das heißt, analog zu den mehreren digitalen Zertifikaten, können auch mehrere Speichervorrichtungen an der Traktionsbatterie vorgesehen sein. Dies bietet den Vorteil, dass nicht durch den Austausch einer einzelnen Speichervorrichtung der Schutz der Traktionsbatterie durch das digitale bzw. die digitalen Zertifikate umgangen werden kann. Es ist auch eine redundante Speicherung ein und desselben in mehreren Speichervorrichtungen denkbar.
-
Ferner betrifft die Offenbarung ein Kraftfahrzeug mit der oben beschriebenen Traktionsbatterie.
-
Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, beispielsweise ein Automobil, und/oder ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen, und/oder ein Zweirad, wie beispielsweise ein Motorrad, handeln.
-
Neben der Traktionsbatterie kann das Kraftfahrzeug einen zu der Traktionsbatterie verbundenen Elektromotor aufweisen, der als Primär- oder Sekundärantrieb zum Vortrieb bzw. Antreiben des Kraftfahrzeugs geeignet ist.
-
Das Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um das in der Speichervorrichtung der Traktionsbatterie gespeicherte digitale Zertifikat auszulesen und die Authentizität und Integrität der Traktionsbatterie anhand des ausgelesenen Zertifikats zu prüfen.
-
Das heißt, das Kraftfahrzeug kann eine Schnittstelle aufweisen, über die es auf die Speichervorrichtung der Traktionsbatterie zugreifen kann, um das digitale Zertifikat auszulesen. Das Kraftfahrzeug kann die Authentizitäts- und Integritätsprüfung der Traktionsbatterie nun on board, das heißt im Kraftfahrzeug selbst, und/oder durch Ausgeben des ausgelesenen digitalen Zertifikats an ein Backend bzw. an eine kraftfahrzeugexterne Datenverarbeitungsvorrichtung durchführen.
-
Das Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um zum Prüfen der Authentizität und Integrität der Traktionsbatterie anhand des ausgelesenen Zertifikats einen Abgleich mit einer kraftfahrzeugexternen Datenbank durchzuführen.
-
Diese kraftfahrzeugexterne Datenbank kann beispielsweise in dem Backend bzw. in einer Cloud von einem Kraftfahrzeughersteller vorgehalten werden.
-
Dies ermöglicht einem Betreiber der Cloud, also z.B. dem Kraftfahrzeughersteller, die Zertifikate für die Traktionsbatterien seiner Kraftfahrzeugflotte zu verwalten.
-
Das Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um einen Identifikator und/oder eine Position des Kraftfahrzeugs beim Prüfen des ausgelesenen Zertifikats an die kraftfahrzeugexterne Datenbank auszugeben.
-
Das heißt, der jeweilige Betreiber der Datenbank, im obigen Beispiel der Kraftfahrzeughersteller, kann dem Zertifikat bzw. der Traktionsbatterie ein Kraftfahrzeug zuweisen, sodass damit nachvollzogen werden kann, in welchem Kraftfahrzeug eine jeweilige Traktionsbatterie zum Einsatz kommt. Weiterhin kann optional, das heißt zusätzlich oder alternativ zum Kraftfahrzeugidentifikator, eine Position der Traktionsbatterie an den Betreiber der Datenbank übermittelt werden. Auch dies ermöglicht ein besseres Verständnis des Einsatzes der Traktionsbatterien und ermöglicht damit ein Verwalten der digitalen Zertifikate.
-
Das Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um einen Funktionsumfang des Kraftfahrzeugs zumindest einzuschränken, wenn die Prüfung der Authentizität und Integrität der Traktionsbatterie anhand des ausgelesenen Zertifikats fehlschlägt.
-
Mit anderen Worten, wird in dem Kraftfahrzeug eine Traktionsbatterie verbaut, bei der kein digitales Zertifikat vorliegt, das vom Kraftfahrzeug erwartet wird, kann optional der Fahrzeughersteller darüber informiert werden, sodass dieser mit einer Einleitung von Maßnahmen darauf reagieren kann. Optional kann eine Maßnahme ein Einschränken eines Funktionsumfang des Kraftfahrzeus umfassen. Dies kann bei einem automatisierten Kraftfahrzeug beispielsweise bedeuten, dass bestimmte Fahrassistenzfunktionen nicht zur Verfügung gestellt werden. Denkbar wäre aber auch, dass nicht nur der Funktionsumfang eingeschränkt wird, sondern das Kraftfahrzeug an sich nicht mehr funktioniert bzw. betrieben werden kann.
-
Darüber hinaus gilt das oben mit Bezug zur Traktionsbatterie Beschriebene analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
-
Alternativ oder zusätzlich kann die Traktionsbatterie dazu ausgelegt sein, eigenständig die Authentizität und Integrität der Traktionsbatterie anhand des ausgelesenen Zertifikats zu prüfen und einen Abgleich mit einer kraftfahrzeugexternen und insbesondere traktionsbatterieexternen Datenbank durchzuführen. Die Traktionsbatterie kann ausgestaltet sein, um einen Identifikator und/oder eine Position der Traktionsbatterie beim Prüfen des ausgelesenen Zertifikats an die kraftfahrzeugexterne und insbesondere traktionsbatterieexternen Datenbank auszugeben. Optional kann die Traktionsbatterie einen eigenen GPS-Tracker zur Positionsbestimmung und/oder einen eigenen Sender aufweisen, um fahrzeugunabhängig die Position der Traktionsbatterie an die kraftfahrzeugexterne Datenbank ausgeben zu können, ohne auf eine Unterstützung durch das Kraftfahrzeug angewiesen zu sein. Optional kann die Traktionsbatterie dazu ausgelegt sein, eine Funktion der Energiespeicherung zu reduzieren oder einzustellen, wenn seitens der Herstellers eine ungenehmigte „second use“ Verwendung außerhalb des Fahrzeugs festgestellt wurde und entsprechende Anweisungen an die Traktionsbatterie gesendet wurden. Dies kann den Vorteil bieten, dass auch dann eine Kommunikation der Traktionsbatterie mit der kraftfahrzeugexternen und insbesondere traktionsbatterieexternen Datenbank möglich ist, wenn die Traktionsbatterie nicht in einem Kraftfahrzeug verbaut ist oder in einem solchen Kraftfahrzeug verbaut ist, welches keine Möglichkeit zur Kommunikation mit der kraftfahrzeugexterne und insbesondere traktionsbatterieexternen Datenbank bereitstellt.
-
Ferner betrifft die Offenbarung ein System zur Datenverarbeitung, wobei das System zur Datenverarbeitung eine Datenbank zum Verwalten von digitalen Zertifikaten für eine oben beschriebene Traktionsbatterie umfasst, die dort von einem oben beschriebenen Kraftfahrzeug empfangen werden.
-
Das System kann ausgestaltet sein, um ein Steuersignal an das Kraftfahrzeug auszugeben, das zumindest eine Einschränkung des Funktionsumfangs des Kraftfahrzeugs bedingt.
-
Das heißt, die oben beschriebene Einschränkung des Funktionsumfangs kann zentral durch den Betreiber der Datenbank, in dem obigen Beispiel durch den Kraftfahrzeughersteller, gesteuert werden.
-
Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine konkretere Ausgestaltung der Offenbarung bezogen wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei diese nachfolgende Zusammenfassung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.
-
Es wird eine Identifizierung und Markierung von Traktionsbatterien mit einem digitalen Zertifikat und einem Nachhalten in einer Datenbank vorgeschlagen, um die Traktionsbatterie im Kraftfahrzeug und ggf. unabhängig vom Kraftfahrzeug nachverfolgen und lokalisieren zu können. Dies kann bis auf Komponentenebene durchgeführt werden. So kann der Nutzer des Kraftfahrzeugs motiviert werden, die Traktionsbatterie zurück zum Kraftfahrzeughersteller zu bringen, um eine Funktionseinschränkung zu vermeiden. Dieses Vornehmen der Funktionseinschränkung kann beispielsweise remote veranlasst werden. Hierdurch kann eine Zirkularität, das heißt eine Wiederverwendung der Traktionsbatterie im Kraftfahrzeug nach deren Aufbereitung, erreicht bzw. gefördert werden, was erhebliche positive Effekte auf Produktionsressourcen und Emissionen von Traktionsbatterien haben kann. Die Nachverfolgung der Traktionsbatterie unabhängig vom Kraftfahrzeug (ggf. schon vor Beginn des Fahrzeuglebenszyklus und auch danach) kann weitere Vorteile bringen, wie beispielsweise eine Bereitstellung und Analyse von Daten zur Gesamt-Ökobilanz der jeweiligen Traktionsbatterie.
-
Nachfolgend wird eine optionale Ausführungsform der Offenbarung mit Bezug zu 1 im Detail beschrieben.
- 1 zeigt schematisch ein eine offenbarungsgemäße Traktionsbatterie aufweisendes Kraftfahrzeug, welches zu einem offenbarungsgemäßen System zur Datenverarbeitung verbunden ist.
-
In 1 ist ein offenbarungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, aufweisend eine Traktionsbatterie bzw. Antriebsbatterie 2, schematisch dargestellt, wobei das Kraftfahrzeug 1 über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 3 mit einem backend 4 verbunden ist, in welchem eine Datenbank 5 vorgehalten wird.
-
Die Traktionsbatterie 2 des Kraftfahrzeugs 1 ist elektrisch leitend zu einem Elektromotor 6 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden, so dass das Kraftfahrzeug 1 mittels des Elektromotors 6 angetrieben werden kann.
-
Die Traktionsbatterie 1 weist mehrere (nicht dargestellte) Komponenten, beispielsweise einen Zellverbinder, mehrere Zellen zum Speichern elektrischer Energie und/oder Anbauteile, auf. Weiterhin weist die Traktionsbatterie 2 eine Speichervorrichtung 21 auf, in welcher für die mehreren Komponenten der Traktionsbatterie 2 jeweils ein digitales Zertifikat zusammen mit einem eindeutigen Identifikator für die Traktionsbatterie 2 gespeichert ist. Es ist denkbar, dass jeweils ein digitales Zertifikat für die oben genannten mehreren Komponenten in der Speichervorrichtung 21 hinterlegt ist. Weiterhin ist denkbar, zusätzlich oder alternativ, dass für jede der Komponenten oder zumindest für mehrere der Komponenten jeweils eine separate Speichervorrichtung 21 vorgesehen ist, in der für die jeweilige Komponente(n) ein jeweiliges digitales Zertifikat abgespeichert ist.
-
Das Kraftfahrzeug 1 weist eine (nicht dargestellte) Schnittstelle auf, um damit einen Lesezugriff auf die Speichervorrichtung 21 der Traktionsbatterie 2 zu realisieren. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug 1 ist ausgestaltet, um den in der Speichervorrichtung 21 gespeicherten Identifikator sowie das in der Speichervorrichtung 21 gespeicherte digitale Zertifikat auszulesen.
-
Das Kraftfahrzeug 1 weist weiterhin eine (nicht dargestellte) Schnittstelle auf, um über die Kommunikationsverbindung 3 den ausgelesenen Identifikator zusammen mit dem ausgelesenen digitalen Zertifikat an das System zur Datenverarbeitung 4, welches beispielsweise als Cloudkomponente ausgeführt sein kann, auszugeben.
-
Das System zur Datenverarbeitung 4 empfängt den vom Kraftfahrzeug 1 aus der Speichervorrichtung 21 der Traktionsbatterie 2 ausgelesenen Identifikator zusammen mit dem ausgelesenen digitalen Zertifikat und prüft anhand von in dem empfangenen digitalen Zertifikat enthaltenen Daten eine Integrität und Authentizität der Traktionsbatterie 2. Mit anderen Worten, das ausgelesene und vom Kraftfahrzeug 1 über die Kommunikationsverbindung 3 an das System zur Datenverarbeitung 4 übertragene digitale Zertifikat umfasst Daten, die eine Integritäts- und Authentizitätsprüfung der Traktionsbatterie 2 mittels des Systems zur Datenverarbeitung 4 erlauben.
-
Weiterhin identifiziert das System zur Datenverarbeitung 4 mittels eines Datenbankabgleichs und dem von dem Kraftfahrzeug 1 ausgelesenen und erhaltenen Identifikator, um welche Traktionsbatterie 2 es sich vorliegend handelt. Weiterhin übertragt das Kraftfahrzeug 1 einen Identifikator, der es erlaubt, das Kraftfahrzeug 1 eindeutig zu identifizieren, optional zusammen mit einer Position des Kraftfahrzeugs 1 zum Zeitpunkt des Auslesens und/oder Übertragens der Daten an das System zur Datenverarbeitung 4.
-
Das System zur Datenverarbeitung 4 speichert die vom Kraftfahrzeug 1 empfangenen Daten sowie ein Ergebnis der Integritäts- und Authentizitätsprüfung des digitalen Zertifikats in der Datenbank 5 ab. Somit kann mittels des Systems zur Datenverarbeitung 4 und der darin vorgehaltenen Datenbank 5 eine Zertifikatsverwaltung realisiert werden.
-
Weiterhin steuert das System zur Datenverarbeitung 4 einen zur Verfügung stehenden Funktionsumfang des Kraftfahrzeugs 1 anhand des Ergebnisses der Integritäts- und Authentizitätsprüfung des digitalen Zertifikats sowie anhand der empfangenen Identifikatoren des Kraftfahrzeugs 1 und der Traktionsbatterie 2.
-
Dabei ist beispielsweise denkbar, dass die Überprüfung des digitalen Zertifikats positiv ausfällt, und so der komplette Funktionsumfang es Kraftfahrzeugs 1 freigegeben werden kann. Dies ist als Fall 1 in 1 dargestellt.
-
Darunter ist ein weiterer beispielhafter Fall 2 dargestellt, bei dem beispielsweise bezüglich einer ersten Komponente der Traktionsbatterie 2 gar kein digitales Zertifikat ausgelesen werden kann und für eine zweite Komponente der Traktionsbatterie 2 zwar ein digitales Zertifikat ausgelesen werden kann, aber das Ergebnis der Überprüfung dieses ausgelesenen Zertifikats negativ ausfällt (Fall 3). Hier kann es zu einer Einschränkung des Funktionsumfangs des Kraftfahrzeugs 1 mittels eines von dem System zur Datenverarbeitung über den Kommunikationskanal 3 an das Kraftfahrzeug 1 ausgegeben Steuersignal kommen.
-
In dem weiter darunter dargestellten Fall 4 ist denkbar, dass von dem Kraftfahrzeug 1 weder ein Identifikator für die Traktionsbatterie 2 noch ein digitales Zertifikat empfangen werden kann. Auch hier ist eine entsprechende Einschränkung des Funktionsumfangs des Kraftfahrzeugs 1 denkbar.
-
In dem letzten dargestellten Fall 5 ist denkbar, dass zwar sowohl ein Identifikator als auch ein digitales Zertifikat vom Kraftfahrzeug 1 empfangen werden kann, jedoch entweder der Identifikator oder das digitale Zertifikat oder beides zu einem negativen Ergebnis der Überprüfung führen. Auch hier kann es zu einer entsprechenden Einschränkung des Funktionsumfangs des Kraftfahrzeugs 1 kommen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Traktionsbatterie
- 21
- Speichervorrichtung
- 3
- Kommunikationskanal
- 4
- System zur Datenverarbeitung
- 5
- Datenbank
- 6
- Elektromotor
