JP5510262B2 - 電池認証装置および電池認証方法 - Google Patents

電池認証装置および電池認証方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電池パック内の電池モジュールが正規品であるか否かを認証する電池認証装置および電池認証方法に関するものである。
従来の電池パックの認証技術として、例えば特許文献1に示されるように、電池パック内の電池モジュール(電池セル)から供給される電力によって動作可能となる電子機器において、電池モジュールが正規のものか否かを判断した後に、電池パックの充電を行うようにしたものが知られている。
即ち、特許文献1では、電池パックには、電圧源となる1つの電池モジュールと、この電池モジュールを特定するための識別子を予め保持するパック側認証部とが設けられている。また、電子機器には、正規の電池モジュールを示す識別子を予め保持する認証情報処理部が設けられている。そして、認証情報処理部は、パック側認証部から受付けた識別子と、認証情報処理部が保持している識別子とが一致しているか否かを判断し、両識別子が一致していると、電池モジュールが正規の電池モジュールであると判断し、電池パックの充電を行うようにしている。
特開2006−339070号公報
しかしながら、上記特許文献1では、電池パックにおいては1つの電池モジュールが設けられるものとなっており、電池パックが複数の電池モジュールから形成される場合では、複数の電池モジュールのうち、いずれのものが非正規であるかを特定することが困難となる。即ち、特許文献1の技術を用いて、電池パックにおける複数の電池モジュールに対して正規品か否かの判断を行うためには、複数の電池モジュールのそれぞれに対して予め識別子を設けると共に、各電池モジュールに対応する認証情報処理部を設ける必要が発生する。このような対応をすると、電池モジュールの単体状態において、互いに識別子の異なるものを複数準備する必要があり、電池モジュールの生産およびそれに係る識別管理等が極めて煩雑になると共に、認証情報処理部も複数の電池モジュールに合わせて増設する必要がある。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数の電池モジュールから成る電池パックにおいて、単体状態での各電池モジュールに予め識別子を持たせることなく、電池モジュールの正規品、非正規品の判別を可能とする電池認証装置および電池認証方法を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
請求項1に記載の発明では、電気機器に対して電力を供給する複数の電池モジュール(111)と、
複数の電池モジュール(111)に接続されて、複数の電池モジュール(111)が正規品であるか否かの監視を行う監視部(120)とを備え、車両に搭載される電池認証装置において、
監視部(120)は、それぞれの電池モジュール(111)を識別するための識別情報を予め保有しており、複数の電池モジュール(111)が正規品として監視部(120)に接続された初期段階に、電池モジュール(111)との接続状態を確認した後に、それぞれの電池モジュール(111)に対してユニークな識別情報を付与し、それ以降、車両のイグニッションスイッチがオンされたとき、あるいは複数の電池モジュール(111)に対する充電要求があるときに、予め保有する識別情報と付与した識別情報とを照合することで、複数の電池モジュール(111)に対して正規品であるか否かの監視を行うと共に、少なくとも1つの電池モジュール(111)が正規品でないと判定すると、使用者に対する警告を行うことを特徴としている。
この発明によれば、複数の電池モジュール(111)が正規品として監視部(120)に接続された初期段階に、監視部(120)によって電池モジュール(111)との接続状態が確認され、ユニークな識別情報がそれぞれの電池モジュール(111)に付与されるようにしているので、単体状態におけるそれぞれの電池モジュール(111)に対して識別情報を予め持たせる必要がない。つまり、電池モジュール(111)については、単体状態において識別情報を持たない1種類の電池モジュール(111)を複数準備すれば良いことになる。よって、ユニークな識別情報を予め各電池モジュール(111)に持たせる場合では、互いに識別情報の異なる電池モジュール(111)を複数設定する必要が生じ、識別管理が極めて煩雑となるが、請求項1に記載の発明ではそのような煩雑さを解消することができる。
そして、複数の電池モジュール(111)が正規品として監視部(120)と接続された初期段階に、監視部(120)によって電池モジュール(111)との接続状態が確認され、ユニークな識別情報がそれぞれの電池モジュール(111)に付与される。識別情報が付与された後に、監視部(120)は予め保有している識別情報と各電池モジュール(111)に付与した識別情報とを照合することによって、複数の電池モジュール(111)が正規品であるか否かを監視することが可能となる。
例えば、監視部(120)は、予め保有する識別情報と各電池モジュール(111)に付与した識別情報とを照合して両者が一致すれば、その電池モジュール(111)は正規品であると判定できる。また、初期段階以降に、仮に使用者によって少なくとも1つの電池モジュール(111)が交換された場合に、交換された電池モジュールは、監視部(120)から付与される識別情報を持たないものとなるため、予め保有する識別情報との照合が不可能となり、監視部(120)は交換された電池モジュールが正規品でないことを発見することができる。
また、例えば、複数の電池モジュール(111)によって電気機器が作動される状況に無い場合、あるいは複数の電池モジュール(111)が充電される状況にない場合には、電池モジュール(111)自身の作動を伴わないことから、実用上は電池モジュール(111)が正規品か否かを監視する必要性は低いことになる。つまり、車両のイグニッションスイッチがオンされたとき、あるいは複数の電池モジュール(111)に対する充電要求があるときに、複数の電池モジュール(111)に対する監視を行うことで、必要最小限の監視にとどめて、実用上の不都合が発生しないようにすることができる。
また、電池モジュール(111)が正規品でないと判定すると、使用者に対する警告を行うことによって、使用者に対して、電池モジュール(111)が正規品でないことを即座に認識させることができ、正規品への交換を促すことができる。
請求項2に記載の発明では、監視部(120)は、初期段階に、それぞれの電池モジュール(111)に対して識別情報を、1つずつ順に付与することを特徴としている。
この発明によれば、それぞれの電池モジュール(111)に1つずつ順にユニークな識別情報を付与させることで、対象とする電池モジュール(111)と与えるべき識別情報とを1対1で対応させることができ、各電池モジュール(111)に対する確実な識別情報の付与が可能となる。
請求項3に記載の発明では識別情報は、車両を特定する車両情報を含むことを特徴としている。
仮に、初期段階の後に、異なる車両間で少なくとも1つの電池モジュール(111)が交換された場合であると、交換された後の識別情報が同一となる可能性もあり、電池モジュール(111)が交換されたにもかかわらず、正しい識別ができなくなる可能性がある。しかしながら、請求項3に記載の発明によれば、識別情報に車両情報を含むようにしているので、上記のような異なる車両間での電池モジュール(111)の交換があったとしても、車両情報によって正しい識別が可能となる。
請求項4に記載の発明では、監視部(120)は、複数の電池モジュール(111)に対する監視を行うときに、少なくとも1つの電池モジュール(111)が正規品でないと判定すると、電気機器に対する電力供給を禁止することを特徴としている。
この発明によれば、監視部(120)によって少なくとも1つの電池モジュール(111)が正規品でないと判定されると、非正規品は、本来の正規品の品質を確保できない可能性があり、また、他の正規品への悪影響を及ぼす可能性があるため、電池モジュール(111)による電気機器への電力供給を禁止することで、電池モジュール(111)および電気機器の不具合の発生を防止することができる。
請求項5請求項8に記載の発明は、電池認証方法に関するものであり、その技術的意義は上記請求項1〜請求項4に記載の電池認証装置と本質的に同じである。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態における電池認証装置を示す模式図である。 各電池モジュールに対してID登録をする際の制御要領を示すフローチャートである。 監視ユニットが行う電池モジュールの監視要領を示すフローチャートである。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態の電池認証装置100について、以下、図1を用いて説明する。図1は電池認証装置100を示す模式図である。電池認証装置100は、電池パック110と監視ユニット120とを備えている。電池認証装置100は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されて使用される。
電池パック110は、例えば、上記ハイブリッド自動車や電気自動車における電気機器としての走行用モータに電力を供給する電池であり、複数の電池モジュール111が電気的に直列に接続されて形成されている。各電池モジュール111は、更に電池セル111aと記憶部111bとを備えている。電池セル111aと記憶部111bは、例えば電池ケース111cに収容されて、電池モジュール111を形成している。
電池セル111aは、金属あるいはラミネートフィルム等から形成される容器内に、プラス側電極部とマイナス側電極部とが電解質と共に収容されて形成された電池であり、例えばリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、有機ラジカル電池等が使用される。電池セル111aは、1つの電池モジュール111に対して、1つあるいは複数設けられている。
記憶部111bは、各電池モジュール111に対して1つずつ設けられ、後述する監視ユニット120から付与される識別情報(ユニークID)および車両情報を記憶するようになっている。
監視ユニット120は、各電池モジュール111が正規品であるか否かを監視する監視部であり、通信線130によって、各電池モジュール111の記憶部111bと接続されている。監視ユニット120は、通信線130によって、各電池モジュール111(記憶部111b)との通信が可能となっている。
ここで、各電池モジュール111が正規品であるという意味は、例えば、その電池モジュール111が、車両の製造者と電池の製造者との両方によって、その車両への使用に適したものとして指定された純正品であることを意味することがある。あるいは、その電池モジュール111が、保障期間、使用回数制限内にあって機能的に有効な有効品であることを意味することがある。あるいは、その電池モジュール111が、正規の流通経路を経て入手され、正規の手順を経て車両に装着される正規入手品であることを意味することがある。よって、正規品とは、上記純正品と、有効品と、正規入手品との少なくともひとつ、または2つ以上の条件を満たしたものを意味する上位概念として使用される。
監視ユニット120は、各電池モジュール111に対応するユニークな識別情報を複数予め保有している。複数のユニークな識別情報は、各電池モジュール111を識別するための例えば、ユニークID(例えば、ID1、ID2、ID3・・・等)であり、電池モジュール111の設定される設定数に等しい種類を有するユニークIDとして準備されている。また、監視ユニット120は、車両における各種機器を制御する車両ECU200と接続されており、監視ユニット120は、車両ECU200を介してその車両の車両情報Xを得ることができるようになっている。車両情報Xは、例えば、その車両におけるキーの認証情報、車両の型式、車両完成年月等の情報である。
次に、上記構成に基づく電池認証装置100(監視ユニット120)の作動について、図2、図3を加えて説明する。監視ユニット120は、各電池モジュール111に対する、ID登録と、各電池モジュール111が正規品であるか否の監視を行う。
まず、監視ユニット120が行うID登録について図2を用いて説明する。このID登録は、車両製造メーカにおいて車両に電池パック110(電池モジュール111)と監視ユニット120とが組付けされた後に実施される。即ち、車両の組立てラインにおいては、電池パック110として、電池メーカから納入された純正(本発明の正規品に対応)の電池パック110が、監視ユニット120と共に車両に搭載され、電池パック110と監視ユニット120とが接続される。この段階は、本発明の初期段階に対応する。
そして、上記のように正規品の電池パック110と監視ユニット120とが組付けされた後に、例えば、車両組立てラインの完成チェック工程において、イグニッションスイッチが投入されると、監視ユニット120は、各電池モジュール111との間で通信を行い、各電池モジュール111が正しく監視ユニット120自身に接続されたか否かの接続状態を確認する。そして、監視ユニット120によって、図2に示すように、ID登録が実行される。即ち、監視ユニット120は、ステップS100で、監視ユニット120と各電池モジュール111との間の通信許可を禁止し、一旦通信状態を切断する。そして、ステップS110で、上記通信を許可し、ステップS120で、n値を1と設定する。
次に、ステップS130で、監視ユニット120が予め保有するn番目(1番目)のユニークIDn(ID1)を通信できるようにセットする。そして、ステップS140で、n番目(1番目)の電池モジュール111に対する通信を許可する。そして、ステップS150でn番目(1番目)の電池モジュール111の記憶部111bに、n番目(1番目)のユニークIDn(ID1)を付与する(図1中、監視ユニット120から1つめの電池パック111に向かう破線矢印)。このとき、監視部120は、ユニークIDnの付与に併せて車両情報Xも記憶部111bに付与する。すると、記憶部111bは、付与されたユニークIDnおよび車両情報Xを記憶する。
次に、ステップS160で、n値が電池モジュール111の設定数になったか否かを判定し、否と判定するとステッS170で、n値に1を加えて新しいn値に置き換え、再び、ステップS130、S140、S150、S160を実行する。2回目においては、nは2となり、監視ユニット120は、2番目の電池モジュール111の記憶部111bに2番目のユニークID2、および車両情報Xを付与する(図1中、監視ユニット120から2つめの電池パック111に向かう破線矢印)。2番目の記憶部111bは、ユニークID2および車両情報Xを記憶する。以下、監視ユニット120は、n値が電池モジュール111の設定数になるまで、ステップS170、S130、S140、S150、S160を繰り返し、各電池モジュール111の記憶部111bに対して1つずつ順番にユニークIDnと車両情報Xを記憶させていく。
そして、電池認証装置100において上記のようにユニークIDと車両情報Xとが各記憶部111bに記憶された後に、使用者によって市場にて車両が使用されると、監視ユニット120は、図3に示すように、各電池モジュール111の監視を行う。
即ち、ステップS200で、監視ユニット120は、車両のイグニッションスイッチがオンされたか否か、あるは電池パック110に対する充電要求があるか否かを判定し、肯定判定すると、ステップS210で、各電池モジュール111のユニークIDと車両情報Xを照合する。具体的には、監視ユニット120が予め保有している各電池モジュール111に対応するユニークIDと、車両ECU200から得た車両情報Xとに対して、各電池モジュール111に付与したユニークIDと車両情報Xとを電池モジュール111毎に照合する。
そして、ステップS220で、監視ユニット120が保有するユニークIDおよび車両情報Xと、付与したユニークIDおよび車両情報Xとの間において、不一致となるものがあるか判定する。ここで不一致のものがあると監視ユニット120は、ステップS230で、使用者への警告を行う。警告は、例えば、車両のスピードメータを備える表示部へその旨を示すランプを点灯させる、あるいは、車両の運転状況、各種機器の作動状況を示すモニター部に異常表示を示す、あるいは、異常を示すブザーや音声を発生することで行われる。
上記ステップS220の照合においてユニークIDおよび車両情報Xが不一致となる理由としては、例えば、使用者が車両を使用するなかで、電池モジュール111に何らかの不都合があったときに、この電池モジュール111が、使用者自身によって、あるいは純正品を扱わない整備工場において、非正規品の電池モジュールに交換されてしまった場合が挙げられる。予めユニークIDおよび車両情報Xが付与された正規の電池モジュール111が使用されるなかで非正規品の電池モジュールに交換されると、交換された非正規品の電池モジュールには初期段階におけるユニークIDおよび車両情報Xの付与が当然なされていないので、ステップS220の照合時に「不一致」として検出されることになるのである。電池モジュール111において非正規品が発見されて警告が出されると、使用者は、例えば車両の販売店に赴き、正規品の電池モジュール111に交換してもらうようにする。電池モジュール111が正規品に交換されれば、専用ツール等により販売店の整備士によってその電池モジュール111には、付与すべきユニークIDおよび車両情報Xが付与される。
一方、ステップS220で、照合の結果一致していると判定されれば、ステップS240で、監視ユニット120は、電池モジュール111(電池パック110)から電気機器への電力供給を許可し、電気機器が作動されるようにする。あるいは、電池パック110に対する充電要求がある場合であれば、監視ユニット120は、電池パック110に対する充電を許可する。
以上のように、本実施形態では、監視ユニット120は、それぞれの電池モジュール111を識別するためのユニークID(識別情報)を予め保有しており、複数の電池モジュール111が正規品として監視ユニット120に接続された初期段階に、監視ユニット120によって電池モジュール111との接続状態が確認され、ユニークIDがそれぞれの電池モジュール111に付与されるようにしているので、単体状態におけるそれぞれの電池モジュール111に対してユニークIDを予め持たせる必要がない。つまり、電池モジュール111については、単体状態においてユニークIDを持たない1種類の電池モジュール111を複数準備すれば良いことになる。よって、ユニークIDを予め各電池モジュール111に持たせる場合では、互いにユニークIDの異なる電池モジュール111を複数設定する必要が生じ、識別管理が極めて煩雑となるが、本実施形態ではそのような煩雑さを解消することができる。
そして、各電池モジュール111にユニークIDが付与された後に、監視ユニット120は予め保有しているユニークIDと各電池モジュール111に付与したユニークIDとを照合することによって、複数の電池モジュール111が正規品であるか否かを監視することが可能となる。
例えば、監視ユニット120は、予め保有するユニークIDと各電池モジュール111に付与したユニークIDとを照合して両者が一致すれば、その電池モジュール111は正規品であると判定できる。また、上記で説明したように初期段階以降に、仮に使用者によって少なくとも1つの電池モジュール111が交換された場合に、交換された電池モジュールは、監視ユニット120から付与されるユニークIDを持たないものとなるため、予め保有するユニークIDとの照合が不可能となり、監視ユニット120は交換された電池モジュールが正規品でないことを発見することができるのである。
また、監視ユニット120は、初期段階において、それぞれの電池モジュール111に対してユニークIDを、1つずつ順に付与するようにしているので、対象とする電池モジュール111と与えるべきユニークIDとを1対1で対応させることができ、各電池モジュール111に対する確実なユニークIDの付与が可能となる。
また、仮に、初期段階の後に、異なる車両間で少なくとも1つの電池モジュール111が交換された場合であると、交換された後のユニークIDが同一となる可能性もあり、電池モジュール111が交換されたにもかかわらず、正しい識別ができなくなる可能性がある。しかしながら、本実施形態では、各電池モジュール111に記憶させるユニークIDに併せて、車両情報Xも記憶させるようにしているので、上記のような異なる車両間での電池モジュール111の交換があったとしても、車両情報Xによって正しい識別が可能となる。
ここで、複数の電池モジュール111によって電気機器が作動される状況に無い場合、あるいは複数の電池モジュール111が充電される状況にない場合には、電池モジュール111自身の作動を伴わないことから、実用上は電池モジュール111が正規品か否かを監視する必要性は低いことになる。このことにより、本実施形態では、監視ユニット120は、複数の電池モジュール111によって走行用モータ等の電気機器が作動される場合、あるいは、複数の電池モジュール111が充電される場合に、複数の電池モジュール111に対する監視を行うようにしている。よって、必要最小限の監視にとどめて、実用上の不都合が発生しないようにすることができる。
また、監視ユニット120は、複数の電池モジュール111に対する監視を行うなかで、少なくとも1つの電池モジュール111が正規品でないと判定すると、電気機器に対する電力供給を禁止するようにしている。監視ユニット120によって少なくとも1つの電池モジュール111が正規品でないと判定されると、非正規品は、本来の正規品の品質を確保できない可能性があり、また、他の正規品への悪影響を及ぼす可能性があるため、電池モジュール111による電気機器への電力供給を禁止することで、電池モジュール111および電気機器の不具合の発生を防止することができる。
また、監視ユニット120は、複数の電池モジュール111に対する監視を行い、少なくとも1つの電池モジュール111が正規品でないと判定すると、使用者に対する警告を行うようにしている。これにより、使用者に対して、電池モジュール111が正規品でないことを即座に認識させることができ、正規品への交換を促すことができる。そして、例えば車両の販売店において、正規品への交換がなされ、交換された電池モジュール111に対して初期段階と同様に付与すべきユニークIDおよび車両情報Xが付与されれば、監視ユニット120による監視を再開することができ、再び信頼性ある電池モジュール111の使用が可能となる。
(その他の実施形態)
上記第1実施形態では、電池認証装置100は、車両に搭載されて、例えば走行用モータの電力供給源に使用されるものとして説明したが、車両用に限らず、例えば、施設や住宅における電気機器を作動させるための施設用蓄電池に適用しても良い。
また、各電池モジュール111に対して、識別情報(ユニークID)に加えて、車両情報Xも併せて記憶させるようにしたが、車両情報Xは必要に応じて記憶させるようにしても良い。
また、監視ユニット120は、イグニッションスイッチが投入されたとき、あるいは電池パック110に対する充電要求が有った場合に、各電池モジュール111の監視を行うようにしたが、イグニッションスイッチが投入されたのち、常時、監視を行うようにしても良い。
100 電池認証装置
110 電池パック
111 電池モジュール
120 監視ユニット(監視部)

Claims (8)

  1. 電気機器に対して電力を供給する複数の電池モジュール(111)と、
    複数の前記電池モジュール(111)に接続されて、複数の前記電池モジュール(111)が正規品であるか否かの監視を行う監視部(120)とを備え、車両に搭載される電池認証装置において、
    前記監視部(120)は、それぞれの前記電池モジュール(111)を識別するための識別情報を予め保有しており、複数の前記電池モジュール(111)が正規品として前記監視部(120)に接続された初期段階に、前記電池モジュール(111)との接続状態を確認した後に、それぞれの前記電池モジュール(111)に対してユニークな前記識別情報を付与し、
    それ以降、前記車両のイグニッションスイッチがオンされたとき、あるいは複数の前記電池モジュール(111)に対する充電要求があるときに、予め保有する前記識別情報と付与した前記識別情報とを照合することで、複数の前記電池モジュール(111)に対して正規品であるか否かの監視を行うと共に、
    少なくとも1つの前記電池モジュール(111)が正規品でないと判定すると、使用者に対する警告を行うことを特徴とする電池認証装置。
  2. 前記監視部(120)は、前記初期段階に、それぞれの前記電池モジュール(111)に対して前記識別情報を、1つずつ順に付与することを特徴とする請求項1に記載の電池認証装置。
  3. 前記識別情報は、前記車両を特定する車両情報を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池認証装置。
  4. 前記監視部(120)は、複数の前記電池モジュール(111)に対する前記監視を行うときに、少なくとも1つの前記電池モジュール(111)が正規品でないと判定すると、前記電気機器に対する電力供給を禁止することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の電池認証装置。
  5. 車両に搭載される電気機器に対して電力を供給する複数の電池モジュール(111)が、正規品であるか否かの監視を行う電池認証方法において、
    予めそれぞれの前記電池モジュール(111)を識別するための識別情報を保有しておき、
    複数の前記電池モジュール(111)が正規品として準備された初期段階に、前記電池モジュール(111)との接続状態を確認した後に、それぞれの前記電池モジュール(111)に対してユニークな前記識別情報を付与し、
    それ以降、前記車両のイグニッションスイッチがオンされたときに、あるいは複数の前記電池モジュール(111)に対する充電要求があるときに、予め保有する前記識別情報と付与した前記識別情報とを照合することで、複数の前記電池モジュール(111)に対して正規品であるか否かの監視を行うと共に、
    少なくとも1つの前記電池モジュール(111)が正規品でないと判定すると、使用者に対する警告を行うことを特徴とする電池認証方法。
  6. 前記初期段階に、それぞれの前記電池モジュール(111)に対して前記識別情報を、1つずつ順に付与することを特徴とする請求項5に記載の電池認証方法。
  7. 前記識別情報に、前記車両を特定する車両情報を含むようにしたことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の電池認証方法。
  8. 複数の前記電池モジュール(111)に対する前記監視を行うときに、少なくとも1つの前記電池モジュール(111)が正規品でないと判定されると、前記電気機器に対する電力供給を禁止することを特徴とする請求項5請求項7のいずれか1つに記載の電池認証方法。
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