JP2014203719A - 車載バッテリー管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーモジュールに格納されたバッテリーセルの各々が不正に改竄・偽造・改造されたものでないことを検証可能な車載バッテリー管理システムを提供する。【解決手段】複数のバッテリーセルにより構成された充放電が可能なバッテリーモジュールとバッテリーの認証を行う認証部を備えた車載バッテリー管理システムにおいて、各バッテリーセルは、ＲＦＩＤタグの耐タンパー性を向上させるために蓄電池とＲＦＩＤタグを一体として構成し、認証部は、デジタル認証のためにバッテリーセルの装着側で各ＲＦＩＤタグにアクセスするＲＦＩＤタグ・アクセス装置と、アナログ認証のために前記バッテリーセルの内部インピーダンスを計測するインピーダンス計測装置を有し、これらの値を組み合わせてバッテリーセルの真正性を検証する。【選択図】図１

Description

本発明は、車載バッテリーを維持管理するシステムに関する。

世界的な環境保護意識の高まりのなかで、電気自動車の普及が予想されている。ここで言う電気自動車とは、電気モータのみを走行動力源とする自動車、および電気モータと内燃機関とを走行動力源とするハイブリッド自動車の双方を意味する。

これら電気自動車には、大きな電力容量を確保するために多数のバッテリーセルで構成されたバッテリーモジュールを搭載することから、電気自動車の部品価格構成に占めるバッテリーモジュールのコストは非常に大きくなる。

このことから、電気自動車の適正な資産価値を確保する、もしくは中古市場における電気自動車の適正な流通を保障するために、電気自動車のバッテリーモジュールに対して純正部品の使用を保証し、模造品を検出して排除することが望ましいと考えられる。

また、車両の性能に関しても同様に、純正部品以外に、性能を落とすかあるいは適正な機能を果たさないダミーの部品であるような模造品を使用することは、車両運転者の安全性および交通機関としての信頼性に関しても大きな問題となることが予想され、このような模造品を排除することが望ましい。

従来から、電気自動車のバッテリーに関しては、適切な認証を行って純正品と模造品を識別する技術が提案されている。例えば特許文献１には個々のバッテリーセルにマイクロコンピュータを一体化してセルの真正性を検証する技術が記載されている。

また、特許文献２には、バッテリーセットと認証コードを保持したＩＣチップを一体化し、このＩＣチップから読み取ったＩＤコードを、外部サーバに無線で問い合わせることによりバッテリーセットの真正性を検証する技術が記載されている。

特開２０１１−６５７５２号公報 特開２０１２−１２８５４８号公報

これら特許文献１と特許文献２の差異は、正規のバッテリー関連部品である旨の識別コードデータベースを車両内に持つか、車両外のサーバに持つかの違いであり、認証システムの仕組みとしての本質的な差異は無い。

したがって、これら二つの先行技術は共通の脆弱性を持っている。それは、バッテリーと一体化されたマイクロコンピュータもしくはＩＣチップからの識別信号を読み取る装置が、バッテリー関連部品の形状、もしくはバッテリー機能に起因するアナログ特性値など部品自体の物理特性を検査することなしに、単に入力されたデジタルの電気信号だけでもって部品の真正性を判断するようになっていることによる。

この仕組みが内包する脆弱性は、同じ電気信号を発信するまったく別の電子回路をダミー部品に取り付けることによってあたかも正規部品であるような偽造ができてしまうことである。これは、正規部品からの外部に対する信号出力を監視し、それを記録して再生する攻撃方法であることから「リプレイ攻撃」と呼ばれる。

これら外部からの攻撃に対する脆弱性ばかりではなく、その他にも検討されていない以下のような課題がある。
（１）バッテリー部品と一体化し認証コードを保持するための電子部品として、マイクロコンピュータやＩＣチップを使用すると比較的コスト高となる。
（２）マイクロコンピュータを内蔵した場合、これと通信する信号線がバッテリーセルの電源端子とは別系統になるので、個々のセルに接続される配線が煩雑となってコスト高になり、かつ接続端子数の増加によって電気接続の信頼性が低下する可能性がある。
（３）ＩＣチップをバッテリー部品の表面に配するため、攻撃者から目視しやすくなり、耐タンパー性の障害となりやすい。また、ＩＤリーダを個々の電池部品の形状に合致させて必要個数分そろえるのはコスト高となる。

なお耐タンパー性とは、本来、ハードウェアやソフトウェアが備える内部構造や記憶しているデータなどの解析の困難さのことである。しかし以下では、認証を受ける部材（ここではバッテリー）と認証用の仕組み（ここではＩＣチップ）との切離しの困難さ、もしくは一つを意図的に摘出した場合にもう一方の破壊が余儀なくされるなどして経済的価値が劣化する尺度も含めて表現している。
（４）正規のＩＤコードを確認するデータベースを車両外部のサーバに設けた場合、このデータベースと情報をやり取りするために無線通信機などの機能が必要になりコスト高になる。また、このサーバが攻撃された場合や、もしくは成り済まされた場合に純正品でない部品が登録可能になったり、あるいは純正品であっても認証否決で車両性能が低下させられるなどの脆弱性が発生する恐れがある。
（５）バッテリーの認証を与えるために設けたマイクロコンピュータやＩＣチップといった部材が、バッテリーそのものをエネルギー源にして動作する能動部品であるため、バッテリーの自己放電特性を悪化させる要因となる。

本発明は、上記のようなセキュリティーに関する課題、もしくは実装時の課題を解決するためになされたものである。

本発明に係る車載バッテリー管理システムは、
複数のバッテリーセルにより構成された充放電が可能なバッテリーモジュールとバッテリーの被装着側で認証を行う認証部を備えた車載バッテリー管理システムであって、各バッテリーセルは、バッテリーセルの認証コードを保持するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）の耐タンパー性を向上させるために蓄電池とＲＦＩＤタグを一体として構成し、認証部は、デジタル認証のためにバッテリーセルの装着側で各ＲＦＩＤタグにアクセスするＲＦＩＤタグ・アクセス装置と、アナログ認証のために前記バッテリーセルの内部インピーダンスを計測するインピーダンス計測装置を有し、これらの値を組み合わせてバッテリーセルの真正性を検証する。

また、ＲＦＩＤタグにアクセスするアンテナは、バッテリーセルの電源端子を共用化して用いる。

本発明に係る車載バッテリー管理システムによれば、ＲＦＩＤタグに保持した認証コードによるデジタル認証と、バッテリーセルの内部インピーダンス計測による物理的（アナログ的）な認証を組み合わせることによりバッテリーセルの真正性を検証することができる。

これによって前述したような「リプレイ攻撃」による脆弱性を回避し電気自動車のバッテリーに関するセキュリティー性能を向上させることができる。

実施形態１に係るバッテリーモジュール１００の構成図である。 実施形態２に係るバッテリーセル１０１の一単位を示す内部構造図である。 実施形態２に係るＲＦＩＤタグの出力（応答）信号を示す電圧グラフ図である。 実施形態２に係るバッテリーモジュール１００のバッテリーセル認証部１４１の内部構成の一例を詳細に示したブロック図である。 実施形態２に係るバッテリーモジュール１００のバッテリーセル認証部１４１の処理フローの一例を示す図である。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明を用いたバッテリーモジュールの実施例の一つを図示する。バッテリーモジュール１００には、複数個のバッテリーセル１０１，１１１，１２１，１３１が搭載されて構成される。図１では４個のバッテリーセルが搭載されているものとして説明されているが、搭載されるバッテリーセルの個数は、実システムにおけるバッテリーモジュールの仕様およびバッテリーセルの性能により、必要に応じて増減して柔軟に変更し得るものとする。

この図１では、バッテリーセル１０１，１１１，１２１，１３１の各々に、蓄電池１０４とＲＦＩＤタグ１０５が一体化されている。各々のＲＦＩＤタグには、バッテリーセル１０１，１１１，１２１，１３１が純正部品である旨を証明するＩＤコードが記憶されており、バッテリーモジュール１００のバッテリーセル認証部１４１によって、各々のＲＦＩＤタグから読み出されたＩＤコードによりその純正部品としての真正性が検査される。

ＲＦＩＤタグを応用した認証の確からしさは、その偽造困難性に依拠しているが、この特性のみで万能というわけではなく、別の脆弱性に注意しなければならない。その脆弱性を以下に詳述する。

ＲＦＩＤタグ応用における外部攻撃の困難性は、ＲＦＩＤタグに用いられるＲＦＩＤチップが書換え機能を持たないＲＯＭ（Read Only Memory）タイプであるならば、半導体製造設備を利用できる者にしか偽造ができないことから、困難性は高いことになる。しかし、これは、ＲＦＩＤチップそのものの偽造が困難というだけであって、ＲＦＩＤチップから読み取るタグ信号の偽造が困難ということを意味するわけではない。

タグ信号を読み取る装置が、ＲＦＩＤチップを内蔵した被認証物そのものの物理形状あるいは特性を検査することなしに、単にＲＦＩＤチップからの応答電波の信号だけでもってＲＦＩＤタグの真正性を確認するようになっているならば、同じ電波を発信する全く別の電子回路をタグとして取り付けることによって、ＲＦＩＤタグ全体の偽造は可能である。

また、小型化と低価格化を追求しているＲＦＩＤタグのチップの製造には高度な技術が要求されるが、例えば１０センチ四方の電子基盤上に部品を載せて同じ応答機能のものを作るのであれば、低機能タグほど機能が単純であるがゆえに簡単な回路で実現でき、しかも偽のタグでは、外部から電磁結合による電源供給を受ける必要もないため、回路はより簡単なものになることから、攻撃者の電子回路作成スキルが高度なものでなくとも可能である。

従来、ＲＦＩＤタグを偽造防止に使う場合には、人の目視によるタグの物理形状の確認と組み合わせることが暗黙の内に想定されている。例えば、紙幣に偽造防止目的でＲＦＩＤタグを取り付けるという構想では、紙幣に数センチ角の電子回路基盤が付けられていたり、配線が紙幣から外に伸びていれば、その時点で誰でもそれが異常であると見破ることができる。また、自動販売機（紙幣読み取り装置）等における偽造紙幣防止の場合でも、単にＲＦＩＤタグからの応答電波を調べるだけでなく、紙幣全体およびタグ周辺の物理的性質の検査も併用することで、紙幣の真正性を確認することになる。つまり、紙幣においてＲＦＩＤタグの使用が偽造防止になるというのは、従来の様々な紙幣の偽造防止技術に、新たにもう一つの技術を追加するということでしかない。

同様の理由から、前述の特許文献１や特許文献２に記載されている技術のように、バッテリーセルについてもＲＦＩＤタグによる認証確認だけで正規品／非正規品を区別するだけではなく、他の特性による確認も重要である。しかし、バッテリーセルは、バッテリーモジュールの筐体の中に格納され利用に供されるものであることから、自動車の整備士以外ではなかなか目視確認することは難しい。

そこで、目視可能な物理形状に代わる被認証物の特性値として、本発明ではバッテリーセルの内部インピーダンス（交流インピーダンス）に着目する。この内部インピーダンスが本来のバッテリー特性から導出された値に近いか否かというアナログ認証と、ＲＦＩＤタグのＩＤコードによるデジタル認証を組み合わせることで、より確実な真正性検証を実現する。

このアナログ認証の判定に用いる閾値、およびデジタル認証のＩＤコードからなる認証情報は、予め認証手続きによりセキュリティーが確保された外部ツールから、暗号技術を用いたかつ／または技術的に安全性が保証された手段で、セキュアにバッテリーモジュールの制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４５管轄下のＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などで実現される認証情報記憶部１５３に転送しておくこととする。

バッテリーセル認証部１４１は、インピーダンス計測部１４２とＲＦＩＤリーダ／ライタ部１４３とで構成される。インピーダンス計測部１４２は、アナログフロントエンド部１４０を通じて各バッテリーセル１０１，１１１，１２１，１３１の内部インピーダンスを計測し、計測されたデータを前述のアナログ認証のため制御ＣＰＵ１４５に送る。ＲＦＩＤリーダ／ライタ部１４３は、同様にアナログフロントエンド部１４０で分岐したバッテリーセル１０１，１１１，１２１，１３１の近くに設けられたＲＦＩＤタグ結合用アンテナ１０６を通じて各バッテリーセルのＲＦＩＤタグ１０５と通信を行い、デジタル認証のため受信したＩＤコードを制御ＣＰＵ１４５に送る。

制御ＣＰＵ１４５では、インピーダンス計測部１４２とＲＦＩＤリーダ／ライタ部１４３から送られてくる二つの値が前述の記憶値と照合される。すなわち、インピーダンス計測部１４２から送られてくるバッテリーセルの内部インピーダンスの値が、予め記憶した所定値と所定誤差の範囲で一致するかを調べるアナログ認証と、ＲＦＩＤタグから受信したＩＤコードが記憶値と一致するか検証するデジタル認証とにより、これら２つの認証で照合が成功した場合には、各バッテリーセルが真正な物であるとして、充放電制御部１４６を通じてバッテリー保護回路１４７に充放電許可を与える。

一方、どちらかの認証が照合に失敗した場合は、いずれかのバッテリーセルが真正なものではないと判断して、充放電制御部１４６を通じてバッテリー保護回路１４７に充放電禁止信号を伝達するか、あるいは認証出力端子１５２を経由してバッテリーモジュールの認証が否決された旨の信号を出力し、外部の機器に警告を与える。

制御ＣＰＵ１４５では、バッテリー電圧監視部１４４を通じてバッテリーセルの充放電電圧を適切に管理する処理を行っているが、ソフトウェアの追加により上記のバッテリーセルの認証機能が実装可能である。

＜実施の形態２＞
図２は、本発明の他の実施例におけるバッテリーセルの構成を示した図である。この例ではバッテリーセル１０１の中にＲＦＩＤタグ１０５を格納している。ＲＦＩＤタグ１０５とアナログフロントエンド部１４０との通信は専用線によるアンテナ１０６を用いることなく、従来の電源端子（＋）１０２・電源端子（−）１０３を通じて電源搬送波通信により行う。すなわち、バッテリーセル１０１中にＲＦＩＤタグ用結合アンテナ１０６１を実装して、電源端子からは蓄電池１０４の直流電圧に重畳した搬送波を注入し、ＲＦＩＤタグ１０５が負荷変調によりＩＤコードをこの搬送波に乗せる。アナログフロントエンド部１４０は、外部で電源端子をモニタして、電源搬送波通信により搬送波に載せられているＩＤコードの受信を行うことになる。

この実施例では、電源端子（１０２，１０３）がＲＦＩＤアンテナ１０６１の端子を共用するため、バッテリーセル周辺の配線が簡略化され、電気的接続箇所の低減による信頼性向上とのコスト低下の面でメリットが生じる。

またＲＦＩＤタグ用結合アンテナ１０６１をバッテリーセル１０１の中に設けるため、ＲＦＩＤタグ１０５を、バッテリーセル１０１の深部に格納することができることから、ＲＦＩＤタグの耐タンパー性を向上させる効果がある。すなわち、ＲＦＩＤタグ１０５を単体で取り出そうとした場合、蓄電池を破壊し、バッテリーセル１０１の中からＲＦＩＤタグ１０５を分離することが必要となり経済的な滅失効果で解析者の意欲を削ぐことができる。また蓄電池の破壊を躊躇させることで、結果的にバッテリーセル１０１の深部に格納したＲＦＩＤタグの機密性が向上することになる。

図２の右側には、ＲＦＩＤタグ１０５とＲＦＩＤタグ用結合アンテナ１０６１の合成高周波等価回路２０１と、蓄電池１０４の高周波等価回路２０２を示す。この図に示すように、ＲＦＩＤタグの通信に用いる高周波領域では、ＲＦＩＤタグ１０５とＲＦＩＤタグ用結合アンテナ１０６１による負荷変調分が蓄電池の高周波抵抗分とで抵抗分割する形になるので、変調度（搬送波の最大振幅と最小振幅の比）は低下する。

図３に、この実施例でＲＦＩＤタグ１０５と通信した場合の通信波形３０１（電源端子１０２〜１０３間の搬送波の包絡線波形）を示す。前述したようにＲＦＩＤタグ１０５とＲＦＩＤタグ用結合アンテナ１０６１による負荷変調分と蓄電池の高周波抵抗分とで、デジタル信号情報を含む波形包絡線は、バイアス振幅３０２だけ持ち上がった形になる。また、負荷変調の波形ダイナミックレンジ３０３は、ＲＦＩＤタグ１０５が応答したデジタル信号成分になる。

本実施例においては、実施例１で示したインピーダンス計測部１４２の機能は、次の２点に拡張されることになる。
（１）アナログ認証で用いるバッテリーセル１０１の内部インピーダンスを計測する（実施例１の通り）
（２）ＲＦＩＤタグの負荷変調出力信号３０３の読み取り閾値３０２、すなわちＲＦＩＤタグ１０５から出力されるデジタル信号の“１”／“０”の閾値を、内部インピーダンスの計測値から計算で求める。

蓄電池の内部インピーダンスは、バッテリーセルの経年変化、すなわち充電履歴や充電度で変動するものであり、ＲＦＩＤタグの信号レベル変化に追従するための上記（２）の機能は重要である。

図４に本実施例２のバッテリーセル認証部１４１を詳細に図示したブロック図を、図５にバッテリーセル認証部１４１を操作して認証動作を行う処理フローを示す。図５は、制御ＣＰＵ１４５で実行されるソフトウェアとして実装された処理手段による処理の手順を表したフローチャートである。ソフトウェアとして実装された処理手段としては、全体制御手段４３０、交流インピーダンス計測手段４３１、ＲＦＩＤタグ・アクセス手段４３２がある。

以下、図４のブロック図の解説と図５のフローチャートの解説を併記して対応が取れるように詳述する。

まず、図５の処理フローにおける、内部インピーダンス計測モードに切り換える処理（Ｓ５０１）に相当する動作として、制御ＣＰＵ１４５の全体制御手段４３０により切換信号４０１がポート・バスインターフェース４２０を通じて出力され、切換スイッチ４０１ａ，４０１ｂに作用することによって、インピーダンス計測部１４２をアクティブにする。この時、切換スイッチ４０１ａ，４０１ｂにより、排他的にＲＦＩＤリーダ／ライタ部１４３はインアクティブとなる。

次に、交流定電流をバッテリーに印加処理（Ｓ５０２）に相当する動作として、交流インピーダンス計測手段４３１の動作に遷移し、インピーダンス計測用発信回路４０２に作用して交流の定電流源４０３を駆動する。交流の定電流源４０３は、ダンパ抵抗４０４を通じてバッテリーセル１０１に接続されており、バッテリーセル１０１を流れる高周波電流は電流検出回路４０５によってモニタされ、フィードバック信号として再び定電流源４０３に戻る。これによって定電流源４０３は定電流動作を実現している。

こうしてバッテリーセル１０１に印加した交流電流について、バッテリー端子間の交流差動電圧を計測する処理（Ｓ５０３）として、バッテリーセル１０１端子間の電圧を、アナログフロントエンド部１４０中の差動増幅器４０６で検出する。

検出した電圧値に対し、Ａ／Ｄ変換器（Analog Digital Converter）でデジタル化してバッテリー内部インピーダンスを計算する処理（Ｓ５０４）が行われる。このため、バッテリー端子間の交流差動電圧の信号は、検波回路４０７、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０８の各手段を経て、その振幅成分の大きさがＡ／Ｄ変換器４０９でデジタル数値化され、制御ＣＰＵ１４５の交流インピーダンス計測手段４３１に送られる。そして交流インピーダンス計測手段４３１では、定電流源４０３で印加した高周波電流の設定値とＡ／Ｄ変換器４０９から送られてきた観測された電源端子間電圧とから、バッテリーセル１０１（，１１１）の内部インピーダンスを計算する。

この内部インピーダンスの値は、続く判定処理Ｓ５０５で、図１の認証情報記憶部１５３に記憶されているバッテリーセルの内部インピーダンスの規定範囲と比較され、計算した内部インピーダンスの値が規定範囲外であるならば、正規のバッテリーセルと物理特性が異なる機器が接続されていると推定されるため、外部警告信号出力の処理（Ｓ５１３）に飛ぶ。これは、図１の認証出力端子１５２からバッテリーモジュール１００外部の機器に対して警告信号を発信することを意味する。

一方、計算した内部インピーダンスの値が規定範囲内であった場合、内部インピーダンスよりＲＦＩＤの受信用信号閾値を計算する処理（Ｓ５０６）に進み、直前に計測したバッテリーセルの内部インピーダンスの値によりＲＦＩＤ出力信号の‘１’／‘０’の判定閾値（図３の信号レベル３０２に相当）を計算し、電圧比較回路４１３の判定閾値４１５として設定することで、電圧比較回路に該信号閾値を設定する処理（Ｓ５０７）を行う。

次に、全体制御手段４３０の統括機能により、ＲＦＩＤタグ・アクセス手段４３２の処理に遷移し、全体制御手段４３０に制御された切換信号４０１の働きにより切換スイッチ４０１ａ，４０１ｂを切り換えて、ＲＦＩＤリーダ／ライタ部１４３をアクティブにすることで、バッテリーセル認証部１４１の動作をＲＦＩＤタグ読み書きモードに切り換える処理（Ｓ５０８）を行う。これにより、インピーダンス計測部１４２はインアクティブとなる。

ＲＦＩＤタグ・アクセス手段４３２は、ポート・バスインターフェース４２０を通じて送信符号化回路４１０を駆動し、続く振幅変調回路４１１、増幅回路４１２を経て、バッテリーセルの電源端子を経由してＲＦＩＤタグ１０５に送信信号を供給することで、ＲＦＩＤタグ・アクセス用搬送波送信の処理（Ｓ５０９）を行う。

ＲＦＩＤタグ１０５は、読み出し専用（いわゆるＲＯＭ）のＩＤコードを内部に保持してこれを返信するばかりではなく、外部から与えた情報も内部のＥＥＰＲＯＭに書き込み記憶することができる。

本実施例では、外部からＲＦＩＤタグ１０５に与えて内部のＥＥＰＲＯＭに記憶させる情報として、前述のバッテリーセルの内部インピーダンス履歴（内部インピーダンス計測回数が軽減される効果がある），蓄電池の充電放電回数、蓄電池の端子電圧履歴（充電最大値・放電最小値）などの記憶を想定している。バッテリーセルの個々の特性値を、その内部のＲＦＩＤに記憶させて部品交換等の管理することは、自動車部品の扱い方として取り回しがよく、利便性を向上させる作用がある。送信符号化回路４１０を経由して変調された搬送波を供給する意図は、このような意味で上記の送信情報をＲＦＩＤタグに与える必要があるためである。

また、複数のＲＦＩＤタグを対象に一括して読み書きする場合、すなわちアンチ・コリジョン（衝突防止）方式のＲＦＩＤタグを用いる場合は、複数のＲＦＩＤタグのグループからＲＦＩＤリーダ／ライタ部１４３がアクセスする唯一のＲＦＩＤタグをコマンドで指定する動作が必要であり、その場合にも送信情報の送出が必要となる。なお、このコマンドの送出は、ビット・コリージョン方式の衝突防止に必要な動作であり、スロット・マーカ方式およびタイム・スロット方式では不要となる。

送信された搬送波に対するＲＦＩＤタグ１０５の応答信号は、アナログフロントエンド部１４０の差動増幅器４０６で捕捉され、検波回路４０７、ＬＰＦ４０８（高調波成分除去）を経て、電圧比較回路４１３により‘１’／‘０’の二値化（デジタル化）が実行される。そして受信復号化回路４１４では、元のデジタルデータに復号化して、制御ＣＰＵ１４５に転送するＲＦＩＤタグ・コード受信の処理（Ｓ５１０）が行われる。これによってＲＦＩＤタグ１０５中に保持されたデジタル認証要のＩＤコードを得ることができる。

続く判定処理Ｓ５１１では、図１の認証情報記憶部１５３に予め記憶しておいた認証コードとＲＦＩＤタグが返したＩＤコードの一致が判定され、一致しなければＳ５１３の外部警告信号出力の処理に飛ぶ。また、ＲＦＩＤタグが返したＩＤコードが認証コードと一致していれば、バッテリーモジュール内でのセキュリティーは確保されていると推定されるので、続くバッテリー充放電許可の処理（Ｓ５１２）に進み。認証作業を終了する
認証作業が終了し、認証結果が正常の場合、前述したように制御ＣＰＵ１４５は、図１の充放電制御部１４６を通じてバッテリー保護回路１４７に充放電許可動作を指示し、バッテリーモジュール１００として正規の機能が果たされることになる。

図４のバッテリーセル１０１，１１１で示すように、複数個のバッテリーセルを直列化して、上記の認証処理を一括して実施することができる。

この時には、前述のようにアンチ・コリジョン（衝突防止）方式のＲＦＩＤタグを用い、その高周波等価回路としては、図２に示したＲＦＩＤタグの高周波等価回路２０１とセル蓄電池の高周波等価回路２０２を複数組直列接続したものとなるが、内部インピーダンスの一括計測と、この計測結果に基づく信号を二値化する際の閾値の電圧レベル（図３の３０２に相当）の決定、およびＲＦＩＤタグとの通信は、図４、図５により詳述した処理およびハードウェア回路と同様の処理・ハードウェア回路によって実現することができる。

このように本発明によれば、安価なＲＦＩＤタグをバッテリーセルに内蔵することによって、耐タンパー性を確保しながらより確実な認証システムを構築することができる。また、ＲＦＩＤの特性を用いることで一括して複数セルの認証コードおよび情報が読み書きすることができ、更に受動素子を用いて動作するためバッテリーの自己放電特性を悪化させることが無い。

そして、外部のサーバなどと無線でやり取りすることなく、車両個々にクローズしてバッテリーセルの認証動作を行うことが可能であるため、より一層セキュアである。

またバッテリーセル各々の特性値を該当するセル内のＲＦＩＤに書き込んで交換等メンテナンスすることができるので、自動車部品としての取り回しが簡便である、などの利点を備えている。

以上のように、本発明の種々の実施例に拠れば、以下の様な利点が達成される。
（１）バッテリー部品と一体化させる、認証コードを保持するための電子部品としてＲＦＩＤタグを用いることで、安価に製造することが可能である。
（２）ＲＦＩＤタグとの通信は、元から存在するバッテリーの電源端子を用いて電源搬送波通信にて行うことで、各バッテリーセルに引き入れる配線が簡単になり、コストが低減できると共に、電気接点の増加による信頼性の低下が抑えられる。
（３）ＲＦＩＤタグを、バッテリーの奥深くに格納することで、耐タンパー性を向上させることができる。またＲＦＩＤタグ単体で取り出すためにはバッテリーを破壊せざるを得ないため、その経済的滅失効果により攻撃者にリバースエンジニアリングを思いとどまらせる効果もある。

また、ＲＦＩＤタグに同時読み書き可能な、いわゆるアンチ・コリジョン（衝突防止）方式のＲＦＩＤを用いることにより、複数のＲＦＩＤタグを同時に（すなわち複数のバッテリーセルの直列接続状態で）読み書き可能であり、リーダ／ライタを複数台備えなければならないなどの構成の煩雑さやコスト高を抑えることができる。
（４）正規のＩＤコードを確認するデータベースを車両内部に設けることで、外部サーバとの情報のやり取りに起因する脆弱性を回避できる。
（５）ＲＦＩＤタグは、外部から注入された搬送波をエネルギー源として、負荷変調で情報を伝達する受動部品であるため、バッテリーそのもののエネルギーをほとんど消費しないので、バッテリーの自己放電特性を悪化させる心配が少ない。

以上、本発明によれば、セキュリティー性能を向上した車載バッテリー管理システムが構築可能である。また、これに対する付加コストもＲＦＩＤタグと若干の高周波回路およびマイクロコンピュータのソフトウェアで実現可能であり、電気自動車世代の製品価値を保障するシステムとして容易かつ安価に実装可能である。

１００：バッテリーモジュール
１０１，１１１，１２１，１３１：バッテリーセル
１０４：蓄電池
１０５：ＲＦＩＤタグ
１０６：ＲＦＩＤタグ用結合アンテナ
１４０：アナログフロントエンド部
１４１：バッテリーセル認証部
１４２：セルの内部インピーダンス計測部
１４３：ＲＦＩＤリーダ／ライタ部
１４４：バッテリー電圧監視部
１４５：制御ＣＰＵ
１４６：充放電制御部
１４７：バッテリー保護回路
１５０：電源端子（＋）
１５１：電源端子（−）
１５２：認証出力端子
４０１ａ・４０１ｂ：切換スイッチ
４０２：インピーダンス計測用発信回路
４０３：定電流源
４０４：ダンパ抵抗
４０５：電流検出回路
４０６：作動増幅器
４０７：検波回路
４０８：ローパスフィルタ
４０９：Ａ／Ｄ変換器
４１０：送信符号化回路
４１１：振幅変調回路
４１２：増幅回路
４１３：電圧比較回路
４１４：受信復号化回路
４２０：ポート・バスインターフェース
４３０：全体制御手段
４３１：交流インピーダンス計測手段
４３２：ＲＦＩＤタグ・アクセス手段

Claims (6)

1. 複数のバッテリーセルにより構成された充放電が可能なバッテリーモジュールとバッテリーの認証を行う認証部とを備えた車載バッテリー管理システムにおいて、
   前記バッテリーセルは蓄電池とＲＦＩＤタグを一体として構成した電池セルであり、
   前記認証部は、前記バッテリーセルの装着側で各ＲＦＩＤタグにアクセスするＲＦＩＤタグ・アクセス装置と、前記バッテリーセルの内部インピーダンスを計測するインピーダンス計測装置を有することを特徴とする
   車載バッテリー管理システム。
2. 請求項１に記載の車載バッテリー管理システムにおいて、
   前記バッテリーセルは前記蓄電池の電源端子と、前記ＲＦＩＤタグに対する読み出し書き込み端子を共用し、
   前記認証部は前記ＲＦＩＤタグとの通信に電源搬送波通信を用いる
   ことを特徴とする請求項１記載の車載バッテリー管理システム。
3. 請求項２に記載の車載バッテリー管理システムにおいて、
   前記ＲＦＩＤタグ・アクセス装置は、前記ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、前記インピーダンス計測装置によりデジタル信号の通信電圧閾値を決定する
   ことを特徴とする車載バッテリー管理システム。
4. 請求項２に記載の車載バッテリー管理システムにおいて、
   前記ＲＦＩＤタグは複数同時アクセス可能なアンチ・コリジョン（衝突防止）方式のＲＦＩＤタグであって、
   前記ＲＦＩＤタグ・アクセス装置は、直列接続された前記バッテリーセルの個々のＲＦＩＤタグを一括して読み書きする
   ことを特徴とする車載バッテリー管理システム。
5. 請求項１に記載の車載バッテリー管理システムにおいて、
   認証情報を記憶した記憶部を有し、
   前記インピーダンス計測装置が計測した、バッテリーセルの内部インピーダンスが前記記憶部に記憶された所定値から逸脱するか、もしくは前記ＲＦＩＤタグ・アクセス装置が読み出したＲＦＩＤタグの出力コードが、前記記憶部に記憶された値と異なることを検出した場合は、装着されているバッテリーセルが不正であることを外部に警告する信号を出力する、またはバッテリーの充放電を禁止する
   ことを特徴とする車載バッテリー管理システム。
6. 請求項１または５に記載の車載バッテリー管理システムにおいて、
   前記ＲＦＩＤタグに、該バッテリーセルの内部インピーダンスの計測履歴、充放電回数、端子電圧値履歴の少なくとも一つの情報を、前記ＲＦＩＤタグ・アクセス装置によって書き込むことを特徴とする車載バッテリー管理システム。