JP2011065752A - データ処理システム、電気自動車及びメンテナンスサービスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車ようのバッテリに対する不正品の出回りの阻止に資する。
【解決手段】複数個のバッテリセルが実装された電気自動車用のバッテリモジュールにマイクロコンピュータを用いて個々のバッテリセルとバッテリモジュールそれ自体の認証を階層的に行うデータ処理システムを採用する。このデータ処理システムのマイクロコンピュータにはバッテリの電圧履歴や充電履歴を不揮発性記憶回路に蓄積させ、この履歴情報を自動車のＩＤと一緒に電子制御ユニットを介してメンテナンス装置やデータサーバで吸い上げ可能にする自動車を構成し、更にはメンテナンスサービスシステムを構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車（電気モータのみを走行動力源とする自動車、及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）に搭載されるバッテリモジュール（充電電池モジュール）に対する認証、その認証結果に従った電気自動車の運用制御、当該バッテリモジュールに対する管理情報の取得、そして、取得した管理情報を用いるメンテナンスサービスに関し、例えばプラグインタイプの電気自動車及びそのメンテナンスシステムに適用して有効な技術に関する。

プラグインタイプの電気自動車は大きな電力容量を確保するために多数のバッテリモジュールを搭載することが必要とされ、電気自動車に占めるバッテリモジュールのコストは非常に大きくなる。これを考慮すれば、電気自動車のバッテリモジュールに対しても模造品を排除することが望ましいと考えられる。従来から、消耗品に対する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ＰＣとバッテリパックの相互認証に認証用のマイクロコンピュータを用いる技術が記載される。これにより、装着されたバッテリパックが純正か否かを判別する。

ＷＯ／２００７／１３２５１８号国際公開パンフレット

しかしながら、電気自動車に搭載されるバッテリに対してはＰＣ等の小さなバッテリパックのような消耗品に対する単なる純正品と模造品の識別と同じような手法では充分でないことが本発明者によって明らかにされた。即ち、電気自動車のバッテリは、複数のバッテリモジュールから成り、個々のバッテリモジュールも複数のバッテリセルから構成されるため、電気自動車のバッテリを単一のバッテリとして扱って純正又は模造を判定するのは現実に即していない。一部のバッテリモジュールの特性が劣化すれば、当該一部のバッテリモジュールだけ交換可能にされる。また、模造の手法は、バッテリモジュール単位の模造だけではなく、正規のバッテリモジュールのモジュールケースに模造のバッテリセルを搭載することも考えられる。したがって、電気自動車用のバッテリ認証をマイクロコンピュータで行う場合にも、認証の単位、認証の範囲を最適化しなければ有効な認証を行うことができない。電気自動車に搭載されるバッテリセルやバッテリモジュールにおいて、粗悪な模倣品が出回ると異常充電等による発火事故等が発生する事が懸念され、さらに、非正規のバッテリが出回ることにより、バッテリメーカも金銭的損失を被り、電気自動車の普及を疎外する要因ともなる。

電気自動車のバッテリに対する認証は当該バッテリの素性に対する管理の一側面であり、バッテリの管理という側面からすれば素性の正しいバッテリに対して単なる電圧や寿命の管理では充分ではないという点が更に本発明者によって明らかにされた。即ち、バッテリの特性を指標する充電回数等の情報が改竄されると、バッテリが価格に占める割合の大きな電気自動車の中古車価格に対する信頼性が揺るがされる虞がある。例えば、自動車に搭載されるバッテリセルやバッテリモジュール、またはバッテリマネジメントユニットにおいて充電履歴等メンテナンス情報を改竄し、中古のバッテリセルや自動車を新品または新古品であるかのように販売する不正が生じる事が懸念される。

本発明の目的は、電気自動車用のバッテリに対する不正品の出回りの阻止に資することができるデータ処理装置、更には電気自動車を提供することにある。

本発明の別の目的は、電気自動車用バッテリの充電履歴などの改竄に対して有効な措置を講ずることが容易な電気自動車、更にはメンテナンスサービスシステムを提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、複数個のバッテリセルが実装された電気自動車用のバッテリモジュールにマイクロコンピュータを用いて個々のバッテリセルとバッテリモジュールそれ自体の認証を階層的に行うデータ処理システムを採用する。

このデータ処理システムのマイクロコンピュータにはバッテリの電圧履歴や充電履歴を不揮発性記憶回路に蓄積させ、この履歴情報を自動車のＩＤと一緒に電子制御ユニットを介してメンテナンス装置やデータサーバで吸い上げ可能にする自動車を構成し、更にはメンテナンスサービスシステムを構築する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、本発明に係るデータ処理システムにより電気自動車用のバッテリに対する不正品の出回りの阻止に資することができる。

また、本発明に係る自動車、更にはメンテナンスサービスシステムにより、電気自動車用バッテリの充電履歴などの改竄に対して有効な措置を講ずることが容易になる。

図１は本発明に係る電気自動車に搭載されるバッテリモジュールを例示する説明図である。 図２は認証用マイクロコンピュータを例示するブロック図である。 図３は本発明に係る電気自動車とそのメンテナンスサービスシステムの一例を示すブロック図である。 図４はバッテリ認証の処理手順を例示するフローチャートである。 図５はメンテナンス情報を吸い上げを例示するフローチャートである。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るデータ処理システムは、モジュールケースに複数個のバッテリセル（１００）が実装された電気自動車用のバッテリモジュール（１０）に搭載される。前記モジュールケース（１０A）は、夫々のバッテリセルに接続された第１のマイクロコンピュータ（１１３）と、前記第１のマイクロコンピュータを前記モジュールケースの外部とインタフェースさせるインタフェース端子（１１４）とを有する。前記バッテリセルは前記第１のマイクロコンピュータから出力される信号に対する応答信号を出力する電子回路（１０１）を有する。前記第１のマイクロコンピュータは、前記インタフェース端子からバッテリ認証の指示を受けると、夫々のバッテリセルの前記電子回路に応答信号を出力させ、何れかのバッテリセルの応答信号が不当であるときは外部に対してその旨を通知し、全てのバッテリセルの応答信号が正当であるときは、自らが正当であることを外部に示すための応答を前記インタフェース端子から外部に通知する。

第１のマイクロコンピュータを用いて個々のバッテリセルとバッテリモジュールそれ自体の認証を階層的に行うから、バッテリモジュール単位の模造だけではなく、正規のバッテリモジュールのモジュールケースに模造のバッテリセルを搭載する場合にも対処でき、バッテリに対する不正品の出回りの阻止に資することができる。

〔２〕項１のデータ処理システムにおいて、前記電子回路は第２のマイクロコンピュータ（１０１）である。前記第１のマイクロコンピュータは、前記インタフェース端子からバッテリ認証の指示を受けると、夫々の第２のマイクロコンピュータを用いたバッテリセルの認証を行い、何れかのバッテリセルの認証結果が不当であるときは外部に対してその旨を通知し、全てのバッテリセルの認証結果が正当であるときは、自らが正当であることを外部に示すための認証用応答を前記外部インタフェース端子から外部に通知する。

バッテリセルもマイクロコンピュータを搭載することにより個々のバッテリセルに対しても高度な認証を容易に行うことが可能になる。

〔３〕項２のデータ処理システムにおいて、夫々のバッテリセルの出力電圧及びバッテリモジュールの電圧端子の電圧を監視するバッテリ監視回路（１１０，１１１）を有する。前記第１のマイクロコンピュータは前記バッテリ監視回路が監視する電圧の履歴を記憶する不揮発性記憶回路（１２１）を有する。

バッテリセル及びバッテリモジュールそれ自体の出力電圧の履歴を保持することが可能になる。

〔４〕項３のデータ処理システムにおいて、前記第１のマイクロコンピュータは、バッテリモジュールに対する充電の履歴を前記不揮発性記憶回路に格納する。

バッテリモジュールに対する充電の履歴を保持することが可能になる。

〔５〕項４のデータ処理システムにおいて、前記充電の履歴は、充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電圧端子に印加された電圧及びその印加時間である。

この充電履歴を用いることにより、充電電圧や充電時間に応じてバッテリモジュールに与えられるストレスの解析も可能になる。

〔６〕項５のデータ処理システムにおいて、前記第１のマイクロコンピュータは、前記インタフェース端子からの指示に応答して前記不揮発性記憶回路に格納された、前記電圧の履歴と前記充電の履歴を前記インタフェース端子から外部に出力する。

電圧の履歴と前記充電の履歴を用いた処理を外部に委託することが可能になり、第１のマイクロコンピュータの処理能力以上の解析も可能になる。

〔７〕項６のデータ処理システムにおいて、前記第１のマイクロコンピュータはＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証済みのマイクロコンピュータである。認証処理の信頼性を高めることが容易になる。

〔８〕項７のデータ処理システムにおいて、前記第２のマイクロコンピュータはＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証済みのマイクロコンピュータである。認証処理の信頼性を高めることが容易になる。

〔９〕本発明の別の実施の形態に係る電気自動車（１）は、複数個のバッテリセル（１００）と共にデータ処理システムがモジュールケース（１０A）に実装されたバッテリモジュール（１０）を複数個搭載し、夫々のバッテリモジュールに接続された電子制御ユニット（１３）を有する。前記バッテリモジュールは、夫々のバッテリセルに接続された第１のマイクロコンピュータと、前記第１のマイクロコンピュータをモジュールケースの外部とインタフェースさせるインタフェース端子（１１４）とを有する。前記バッテリセルは前記第１のマイクロコンピュータから出力される信号に対する応答信号を出力する電子回路（１０１）を有する。前記第１のマイクロコンピュータは、前記電子制御ユニットからバッテリ認証の指示を受けると、夫々のバッテリセルの前記電子回路に応答信号を出力させ、何れかのバッテリセルの応答信号が不当であるときはその旨を前記電子制御ユニットに応答し、全てのバッテリセルの応答信号が正当であるときは、自らが正当であることを前記電子制御ユニットに応答する。前記電子制御ユニットは全てのバッテリモジュールの前記第１のマイクロコンピュータから返される応答が正当であることを条件に電気モータの始動を許可する。

第１のマイクロコンピュータを用いて個々のバッテリセルとバッテリモジュールそれ自体の認証を階層的に行うから、バッテリモジュール単位の模造だけではなく、正規のバッテリモジュールのモジュールケースに模造のバッテリセルを搭載する場合にも対処でき、バッテリに対する不正品の出回りの阻止に資することができる。

〔１０〕項９の電気自動車において、前記電子制御ユニットに接続された通信ユニット（１４）を有する。前記バッテリモジュールは、夫々のバッテリセルの出力電圧及びバッテリモジュールの電圧端子の電圧を受けて電圧を監視するバッテリ監視回路（１１０、１１１）を有する。前記第１のマイクロコンピュータは前記バッテリ監視回路が監視する電圧の履歴を記憶する不揮発性記憶回路（１２１）を有する。

バッテリセル及びバッテリモジュールそれ自体の出力電圧の履歴を保持することが可能になる。

〔１１〕項１０の電気自動車において、前記第１のマイクロコンピュータは、バッテリモジュールに対する充電の履歴を前記不揮発性記憶回路に格納する。

バッテリモジュールに対する充電の履歴を保持することが可能になる。

〔１２〕項１１の電気自動車において、前記充電の履歴は、充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電圧端子に印加された電圧及びその印加時間である。

この充電履歴を用いることにより、充電電圧や充電時間に応じてバッテリモジュールに与えられるストレスの解析も可能になる。

〔１３〕項１２の電気自動車において、前記電子制御ユニットは、前記通信ユニットから受取った指示に応答して前記不揮発性記憶回路が記憶する前記電圧の履歴と前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に前記通信ユニットから送信させる。

前記電圧の履歴と前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に電気自動車の外部で保持して利用することが可能になる。

〔１４〕本発明の更に別の実施の形態に係るメンテナンスサービスシステムは、プラグインタイプの電気自動車のメンテナンスを支援するためのメンテナンス装置（２０）と、前記電気自動車の性能情報を管理するデータサーバ（３０）と、を有するシステムである。前記電気自動車は、複数個のバッテリセルが実装された複数個のバッテリモジュール（１０）と、夫々のバッテリモジュールに接続された電子制御ユニット（１３）と、前記電子制御ユニットに接続された通信ユニット（１４）とを有する。前記バッテリモジュールは、第１のマイクロコンピュータ（１１３）と、夫々のバッテリセルの出力電圧及びバッテリモジュールの電圧端子の電圧を監視するバッテリ監視回路（１１０，１１１）と、を有し、前記第１のマイクロコンピュータは前記バッテリ監視回路が監視する電圧の履歴を記憶する不揮発性記憶回路（１２１）を有する。前記電子制御ユニットは、前記通信ユニットが前記メンテナンス装置から受取った指示に応答して前記不揮発性記憶回路が記憶する前記電圧の履歴を自動車のＩＤ情報と共に前記通信ユニットから前記メンテナンス装置に送信させる。

前記電圧の履歴を自動車のＩＤ情報に関連つけてメンテナンス装置で利用することが可能になり、例えば前記電圧の履歴に対する高度解析も可能になるから、電気自動車のディーラは当該ＩＤの電気自動車に対してバッテリの状態などに対して詳細且つきめ細かなメンテナンスサービスを行うことが容易になる。

〔１５〕項１４のメンテナンスサービスシステムにおいて、前記第１のマイクロコンピュータは、バッテリモジュールに対する充電の履歴を前記不揮発性記憶回路に格納する。前記電子制御ユニットは、前記通信ユニットが前記メンテナンス装置から受取った指示に応答して前記不揮発性記憶回路が記憶する前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に前記通信ユニットから前記メンテナンス装置に送信させる。

前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報に関連つけてメンテナンス装置で利用することが可能になり、例えば前記充電の履歴に基づいてバッテリ劣化に対する高度解析も可能になるから、電気自動車のディーラは当該ＩＤの電気自動車に対してバッテリの状態などに対して詳細且つきめ細かなメンテナンスサービスを行うことが容易になる。

更にＩＤ情報に基づく履歴の照会に応ずることにより、電気自動車内部でバッテリ回数等の改竄が行われていたとしても、それを容易に見破ることが可能になる。

〔１６〕項１５のメンテナンスサービスシステムにおいて、前記充電の履歴は、充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電圧端子に印加された電圧及び印加時間である。

充電によってバッテリが受けるストレスの解析に有用となる。

〔１７〕項１６のメンテナンスサービスシステムにおいて、前記電気自動車は充電プラグから電力供給ケーブル（４０２）を介して供給される電力で前記バッテリモジュールの充電を行う充電器（１６）を有する。前記充電器は前記電力供給ケーブルを用いて外部と電力線搬送通信が可能にされると共に、前記前記電子制御ユニットとインタフェース可能にされる。前記電子制御ユニットは、電力線搬送通信によって前記充電器が前記データサーバから受取った指示に応答して、前記不揮発性記憶回路が記憶する前記電圧の履歴を自動車のＩＤ情報と共に電力線搬送通信によって前記充電器から前記データサーバに送信させる。

充電器経由でデータサーバに電圧の履歴を蓄積して、これを利用することが可能になる。

〔１８〕項１７のメンテナンスサービスシステムにおいて、前記電子制御ユニットは、電力線搬送通信によって前記充電器が前記データサーバから受取った指示に応答して、前記不揮発性記憶回路が記憶する前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に電力線搬送通信によって前記充電器から前記データサーバに送信させる。

充電器経由でデータサーバに充電の履歴を蓄積して、これを利用することが可能になる。

〔１９〕項１８のメンテナンスサービスシステムにおいて、前記データサーバは複数の充電スタンド（４０）に接続され、前記充電スタンドは、充電プラグによって結合された前記充電器と電力線搬送通信を行う。定期的に行われる充電動作毎に前記電圧の履歴や充電の履歴をデータサーバに蓄積する頻度を増やすことが容易になる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

図１には本発明に係る電気自動車に搭載されるバッテリモジュールが例示される。バッテリモジュール１０は例えば、モジュールケース１０Ａに実装された複数個のバッテリセル１００を有し、バッテリセル１００の電圧は正負の電源端子１１６，１１５から取り出し可能にされる。バッテリセル１００は正負の電源端子１０３，１０４に接続された電池要素１０５及び電子回路の一例である認証用マイクロコンピュータ１０１を備える。モジュールケース１０Ａには、電圧監視やバッテリ認証のためのデータ処理システムとして、例えば、夫々のバッテリセル１００の認証用マイクロコンピュータ１０１にバス１０７を経由して接続された第１のマイクロコンピュータの一例である認証用マイクロコンピュータ１１３、認証用マイクロコンピュータ１１３をモジュールケース１０Ａの外部とインタフェースさせるインタフェース端子１１４、アナログフロントエンド部１１０、バッテリ監視部１１１、及び電源端子１１５と１１６の間に接続されたバッテリ保護用ＩＣ１１２を備える。

認証用マイクロコンピュータ１１３は、インタフェース端子１１４に外部からバッテリ認証の指示を受けると、夫々のバッテリセル１００の認証用マイクロコンピュータ１０１を用いてバッテリセルの認証を行い、何れかのバッテリセル１００の認証結果が不当であるときは外部に対してその旨を通知し、全てのバッテリセル１００の認証結果が正当であるときは、自らのバッテリモジュール自体が正当であることを外部に示すための認証用応答を前記インタフェース端子１１４から外部に出力する。

認証用マイクロコンピュータ１１３は、図２に例示されるように、中央処理装置（ＣＰＵ）１２０、ＳＲＡＭ等の揮発性メモリ（揮発性記憶回路）及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ（不揮発性記憶回路）を総称するメモリ１２１、暗号化回路１２２、暗号を復号する復号回路１２３、乱数発生回路１２４、インタフェース回路（ＭＩＦ）１２５、及びインタフェース回路（ＮＩＦ）１２６を備え、１個の半導体基板に形成される。ＣＰＵ１２０はメモリ１２１が保有するプログラムを実行して認証処理やデータ転送等のデータ処理を行う。メモリ１２１、特にその不揮発性メモリは、バッテリモジュール１０に関する後述の電圧履歴や充電履歴などの情報を格納するのに用いられる。例えば利乱数発生回路１２４は認証処理に用いるチャレンジコードとして乱数を発生し、認証処理に用いる暗号鍵はＣＰＵ１２０がその動作プログラムにしたがって生成する。インタフェース回路（ＭＩＦ）１２５は例えばバス１０７に接続され、インタフェース回路（ＮＩＦ）１２６はバッテリ監視部１１１に接続される。特に図示はしないが、バッテリセル１００の認証用マイクロコンピュータ１０１も認証用マイクロコンピュータ１１３と同様に構成される。

認証用マイクロコンピュータ１１３によるバッテリセル１００の認証は以下のように行うことが可能である。マイクロコンピュータ１１３と１０１は暗号鍵を共有し、マイクロコンピュータ１１３がチャレンジコード（乱数発生回路を用いて生成した文字列）を生成し、マイクロコンピュータ１０１に送信する。チャレンジコードを受信したマイクロコンピュータ１０１は、自身の暗号化回路を用いて当該チャレンジコードを暗号化し、暗号化したチャレンジコードをマイクロコンピュータ１１３に送信する。マイクロコンピュータ１１３はその暗号化されたチャレンジコードを、暗号鍵を用いて解読し、送信したチャレンジコードと一致するか否かを判定し、一致であればマイクロコンピュータ１１３はマイクロコンピュータ１０１、すなわちバッテリセル１００を正規であると判別する。この認証は全てのバッテリセル１００に対して行われ、その結果は、バッテリセルのＩＤ（バッテリセルＩＤ）と共にメモリ１２１に格納される。

外部からのバッテリモジュール１０に対する認証は以下のように行われる。外部の認証用マイクロコンピュータとマイクロコンピュータ１１３は暗号鍵を共有し、外部の認証用マイクロコンピュータがチャレンジコード（乱数発生回路を用いて生成した文字列）を生成し、外部インタフェース１１４を介してマイクロコンピュータ１１３に送信する。チャレンジコードを受信したマイクロコンピュータ１１３は、自身の暗号化回路を用いて当該チャレンジコードを暗号化し、暗号化したチャレンジコードを認証用応答として外部のマイクロコンピュータに送信する。外部のマイクロコンピュータはその暗号化されたチャレンジコードを、暗号鍵を用いて解読し、送信したチャレンジコードと一致するか否かを判定し、一致であればマイクロコンピュータ１１３、すなわちバッテリモジュール１０を正規であると判別する。

バッテリモジュール１０に関しては、認証用マイクロコンピュータ１１３を用いて個々のバッテリセル１００とバッテリモジュール１０それ自体の認証を階層的に行うから、バッテリモジュール１０単位の模造だけではなく、正規のバッテリモジュール１０のモジュールケース１０Ａに模造のバッテリセル１００を搭載する場合にも対処でき、電気自動車のバッテリに対する不正品の出回りの阻止に資することができる。バッテリセル１０もマイクロコンピュータを搭載するから、個々のバッテリセルに対してもバッテリモジュールに対するのと同様の高度な認証処理を容易に実現することができる。

前記アナログフロントエンド部１１０は、個々のバッテリセル１００の端子１０３と１０４の間の電圧（セル端子間電圧）、バッテリモジュール１０の電源端子１１６と１１５の間の電圧（モジュール端子間電圧）を入力してディジタル値（電圧データ）に変換する。バッテリ監視部１１１は電圧データを入力して、セル端子間電圧及びモジュール端子間電圧が規定電圧になっているかを監視し、監視結果をマイクロコンピュータ１１３に与える。マイクロコンピュータ１１３はその監視結果に応じて、電圧低下を警告するための処理を実行する。また、マイクロコンピュータ１１３は前記バッテリ監視部１１１が監視するセル端子間電圧及びモジュール端子間電圧の履歴をバッテリセルＩＤ（バッテリセルのＩＤ情報）に対応させてメモリ１２１の不揮発性記憶回路に逐次格納する処理を行う。要するに、バッテリモジュール１０はバッテリセル１００及びバッテリモジュール１それ自体の出力電圧の履歴を保持することが可能になる。更に、マイクロコンピュータ１１３は、バッテリモジュール１０に対する充電の履歴をメモリ１２１の前記不揮発性記憶回路に格納する。充電の履歴は、例えば充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電源端子１１５，１１６の間に印加された電圧（モジュール端子間電圧）、バッテリセルの端子１０３と１０４の間に印加された電圧（さえる端子間電圧）、及びその印加時間である。充電が行われたことはバッテリ監視部１１１がモジュール端子間電圧が上昇されたことによって検出する。セル端子間電圧はバッテリセルＩＤ(バッテリセルのＩＤ情報)に対応させ、モジュール端子間電圧はバッテリモジュールＩＤ(バッテリモジュールのＩＤ情報)に対応させて不揮発性記憶回路に格納する。この充電履歴を用いることにより、充電電圧や充電時間に応じてバッテリモジュールに与えられるストレスの解析も可能になる。充電電圧が高電圧である程、充電時間が長い程、バッテリモジュールに与えられるストレスが大きくなり、同じ充電回数であっても寿命が短くなる。電圧履歴及び充電履歴の保持はマイクロコンピュータ１１３が代表してその不揮発性記憶回路に行ってもよいし、夫々のマイクロコンピュータ１０１が自分の電圧履歴及び充電履歴の情報を保持するようにしてもよいし、双方による保持を採用してもよい。また、不揮発性記憶回路に格納する電圧履歴及び充電履歴の情報の生成はマイクロコンピュータ１１３が行う場合に限定されず、データ処理能力などの関係で例えば後述する電子制御ユニット１３のマイクロコンピュータ１３１などの外部のマイクロコンピュータで行ってもよい。電圧履歴及び充電履歴の情報を格納する場所は、マイクロコンピュータ１３１に全ての電圧履歴及び充電履歴の情報を格納し、マイクロコンピュータ１１３に対応するバッテリモジュールの電圧履歴及び充電履歴の情報を格納し、マイクロコンピュータ１０１に対応するバッテリセルの電圧履歴及び充電履歴の情報を格納することも可能である。下位側マイクロコンピュータによる電圧履歴及び充電履歴の情報の保持は上位側マイクロコンピュータによる情報保持に代えることも可能である。尚、バッテリ監視部１１１は各バッテリモジュールに各々設けてもよいし、複数のバッテリモジュールを１つのバッテリ監視部で監視する構成にしてもよい。後述する図５の説明では、マイクロコンピュータ１３１、１１３，１０１が夫々必要な電圧履歴及び充電履歴の情報を保持するものとした。

マイクロコンピュータ１１３は、前記インタフェース端子からの指示に応答して前記不揮発性記憶回路に格納された、前記電圧の履歴と前記充電の履歴を前記インタフェース端子から外部に出力する。したがって、電圧の履歴と前記充電の履歴を用いた処理を外部に委託することが可能になり、マイクロコンピュータ１１３の処理能力以上の解析も可能になる。

前記認証用マイクロコンピュータ１１３，１０１にはＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証済みのマイクロコンピュータを用いることによって認証処理の信頼性を高めることが容易になるが、本発明において認証用マイクロコンピュータ１１３，１０１にそのようなマイクロコンピュータを用いることは必須ではなく、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証を受けていないマイクロコンピュータを用いて良いことは当然である。

図３には本発明に係る電気自動車とそのメンテナンスサービスシステムの一例が示される。同図に示される電気自動車１は前述のバッテリモジュール１０を複数個搭載し、搭載したバッテリモジュール１０の充電電圧で電気モータ（図示せず）を駆動して走行する。その駆動系については本発明の要旨ではないから詳細な説明は省略する。

電気自動車１は複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）を有し、パワートレインやボディなどに対するコンピュータ制御が採用される。図３では電子制御ユニット１３が代表的に図示される。図示された電子制御ユニット１３は、特に制限されないが、バッテリマネージメントユニットとして機能され、夫々のバッテリモジュール１０の認証用マイクロコンピュータ１１３とＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して接続されると共に、通信モデム１４、バッテリに関する警告灯１５、及び充電器１６に接続される。充電器１６は充電プラグから電力供給ケーブル４０２を介して供給される電力で前記バッテリモジュール１０の充電を行う。前記充電器１６は前記電力供給ケーブル４０２を用いて外部と電力線搬送通信が可能にされる。４０３は電力線搬送通信による通信信号を模式的に示すものである。

電子制御ユニット１３は、特に制限されないが、電子制御ユニット１３全体の制御を行うホストマイクロプロセッサ（ＨＭＣＵ）１３２、ホストマイクロプロセッサ１３２が実行するプログラムを保有するＲＯＭ１３４、ホストマイクロプロセッサ１３２のワーク領域などに利用されるＲＡＭ１３３、通信モデム１４や警告灯１５等に接続される外部インタフェースコントローラ（Ｉ／Ｆ）１３５、及び認証用マイクロコンピュータ１３１を有する。認証用マイクロコンピュータ１０１は、特に図示はしないが、図２と同様に構成される。この認証用マイクロコンピュータ１３１は通信モデム１４を介して外部とインタフェースされ、充電器１６による電力線搬送通信を介して外部とインタフェースされ、また、認証用マイクロコンピュータ１１３に接続されて、前記バッテリ認証、前記電圧履歴及び前記充電履歴の取得、そして取得した電圧履歴及び前記充電履歴の後述するホスト転送制御を行う。

電気自動車１に対するメンテナンスサービスシステムは、電気自動車１のメンテナンスを支援するためのメンテナンス装置２０と、このメンテナンス装置２０が例えばＬＡＮ（Local Area Network）又はＷＡＮ（Wide Area Network）にて接続され前記電気自動車の性能情報等を管理するデータサーバ３０と、前記データサーバ３０に接続された充電スタンド４０から構成される。

メンテナンス装置２０は自動車メーカや自動車ディーラが保有し、メンテナンスデータ処理部２１、ローカルデータサーバ２２及び通信モデム２３を有する。メンテナンス装置２０は1個しか図示されていないが実際には多数存在する。同様に自動車も多数存在し、夫々の自動車１は認証用マイクロコンピュータ１３１の不揮発性記憶装置に自動車のＩＤ（identification）情報を保有している。通信モデム２２は自動車1の通信モデム１４と無線通信を行う。充電器１６はバス１６０を介して認証用マイクロコンピュータ１３１にインタフェースされる。

充電スタンド４０は電力ケーブル４０２で接続された自動車の充電器１６の電力を供給すると共に、マイクロコンピュータ４０１を用いて電力線搬送通信によって充電器１６と信号インタフェースされる。マイクロコンピュータ４０１はデータサーバ３０と通信可能にされる。

データサーバ３０は多数のメンテナンス装置２０及び充電スタンド４０に対するホストサーバとして機能する。

自動車１の電子制御ユニット１３は、通信モデム１４が前記メンテナンス装置２０からメンテナンス情報を吸い上げる指示を受けると、この指示に応答して認証用マイクロコンピュータ１３１の前記不揮発性記憶回路が保持する前記電圧の履歴及び充電の履歴を当該自動車のＩＤ情報と共に通信モデム１４からメンテナンス装置２０に送信させる。電圧の履歴及び充電の履歴を自動車のＩＤ情報に関連つけてメンテナンス装置２０で利用することが可能になり、例えば前記電圧の履歴に対する高度解析も可能になるから、電気自動車のディーラは当該ＩＤの電気自動車に対してバッテリの状態などに対して詳細且つきめ細かなメンテナンスサービスを行うことが容易になる。更に、メンテナンス装置２０からＩＤ情報に基づく履歴の照会に応ずることにより、電気自動車1の内部でバッテリ回数等の改竄が行われていたとしても、それを容易に見破ることが可能になる。メンテナンス装置２０に吸い上げられたＩＤ情報と履歴情報はデータサーバ３０蓄積される。

また、充電器１６が電力ケーブル４０２で充電スタンド４０に接続されたとき、自動車１の電子制御ユニット１３は、データサーバ３０から充電スタンド４０のマイクロコンピュータ４０１を介してメンテナンス情報を充電器１６経由で吸い上げる指示を受けると、受取った指示に応答して、認証用マイクロコンピュータ１３１の不揮発性記憶回路が保持する前記電圧の履歴及び充電の履歴を当該自動車のＩＤ情報と共に電力線搬送通信によって充電器１６からマイクロコンピュータ４０１に与える。マイクロコンピュータ４０１に与えられた履歴情報はデータサーバに送信される。データサーバに蓄積されたメンテナンス情報は必要に応じてメンテナンス装置２０がダウンロードして、上述と同様のメンテナンスに用いることができる。

図４にはバッテリ認証の処理手順が示される。この処理は電子制御ユニット１３のマイクロコンピュータ１３１による処理、バッテリモジュール１０のマイクロコンピュータ１１３による処理、バッテリセル１００のマイク利コンピュータ１０１による処理に大別される。このバッテリ認証処理は自動車の始動時に行なわれる。

電気自動車がパワーオンされると、警告灯１５が点灯され、電気自動車は運転不可能な状態にされ（Ｓ１）、全てのバッテリモジュールの認証完了フラグが０に初期化される（Ｓ２）。この後、最初のバッテリモジュールの全ての認証完了フラグが０に初期化され（Ｍ１）、チャレンジコードが生成され（Ｍ２）、最初のバッテリセルに送信される（Ｍ３）。バッテリセルは暗号鍵を用いて当該チャレンジコードを暗号化してバッテリモジュールに返す（Ｃ１）。バッテリモジュールは返された暗号化チャレンジコードを暗号鍵によって復号し（Ｍ４）、復号チャレンジコードがステップＭ３で送信したチャレンジコードに一致するかを判別し（Ｍ５）、不一致であれば処理を終了し、一致であれば当該バッテリセルの認証完了フラグを1にセットする（Ｍ６）。全てのバッテリセルに対する認証を完了するまで上記処理を繰り返す（Ｍ７）。一つのバッテリモジュールの認証処理が完了したときはその旨、電子制御ユニット１３のマイクロコンピュータ１３１に通知する。通知を受けたマイクロコンピュータ１３１は当該バッテリモジュールのマイクロコンピュータ１１３に対するチャレンジコードを生成し（Ｓ３）、これを受けたマイクロコンピュータ１１３は暗号鍵を用いて当該チャレンジコードを暗号化し、その結果をマイクロコンピュータ１３１に返す（Ｍ８）。マイクロコンピュータ１３１は返された暗号化チャレンジコードを暗号鍵によって復号し（Ｓ５）、復号チャレンジコードがステップＭ４で送信したチャレンジコードに一致するかを判別し（Ｓ６）、不一致であれば処理を終了し、一致であれば当該バッテモジュールの認証完了フラグを1にセットする（Ｓ７）。全てのバッテリモジュールに対する認証を完了するまで上記処理を繰り返す（Ｍ８）。全てのバッテリモジュール及びバッテリセルに対する認証処理が完了したとき（全ての認証結果が正当）、電子制御ユニット１３のマイクロコンピュータ１３１は、警告灯１５が消灯し、電気自動車の運転を可能な状態にする（Ｓ９）。尚、チャレンジコードの不一致が生じたときは、電気自動車は例えば運転不可能な状態に維持される。

これにより、充電／放電を繰り返したことにより寿命となったバッテリセルやバッテリモジュールを車検や修理時等に交換する場合と、充電スタンド等で放電したバッテリモジュールを外して充電済みのバッテリモジュールと交換してしまう場合が想定される、いずれの場合でも模倣品のバッテリモジュールやバッテリセルに交換された場合は認証が成立せず、自動車が始動できない仕組みを実現することができる。

図５にはメンテナンス情報を吸い上げる処理手順の一例が示される。メンテナンス装置２０（又はメンテナンス装置２０を介してデータサーバ３０）が定期的にメンテナンス情報の吸い上げを電気自動車１の電子制御ユニット１３に要求すると（ＲＥＱ）、制御ユニット１３のマイクロコンピュータ１３１は現在充電中か否かを判別し（Ｓ１０）、充電中でなければ、バッテモジュールＩＤと充電履歴及び電圧履歴情報の転送要求をし（Ｓ１３）、これを受けるバッテリモジュールは充電履歴及び電圧履歴情報を暗号化してマイクロコンピュータ１３１に返す（Ｍ１０）。充電履歴及び電圧履歴情報はバッテリセルＩＤと一対一対応される情報がバッテリモジュールＩＤに対応付けられて、メンテナンス装置２０（又はメンテナンス装置２０を介してデータサーバ３０）に転送されて（Ｓ１４）蓄積される（Ｄ１０）。尚、バッテリセルのマイクロコンピュータ１０１も当該バッテリセルの充電履歴及び電圧履歴情報をその不揮発性記憶回路にバッテリセルＩＤと対応させて保持する場合には、バッテリセルＩＤと充電履歴及び電圧履歴情報の転送要求をし（Ｓ１１）、これを受けるバッテリセルが充電履歴及び電圧履歴情報を暗号化してマイクロコンピュータ１３１に返すようにしてもよい（Ｃ１０）。この場合、充電履歴及び電圧履歴情報がバッテリセルＩＤと対応付けられて、メンテナンス装置２０（又はメンテナンス装置２０を介してデータサーバ３０）に転送されて（Ｓ１２）蓄積される（Ｄ１０）。

ステップＳ１０において充電中と判別されたときは、充電完了を待ち（Ｓ１５）、特に制限されないが、マイクロコンピュータ１３１が今回の受電分の充電履歴データを生成し（Ｓ１６）、生成した電圧履歴及び充電履歴の情報をマイクロコンピュータ１３１の不揮発性記憶回路に格納し（Ｓ１７）、更にバッテリモジュール毎にマイクロコンピュータ１１３の不揮発性記憶回路に対応する履歴情報を格納させ（Ｍ１１）、更にバッテリセル毎にマイクロコンピュータ１０１の不揮発性記憶回路に対応する履歴情報を格納させる（Ｃ１１）。そして、再度ステップＳ１０に戻って最新の履歴情報をメンテナンス装置２０（又はメンテナンス装置２０を介してデータサーバ３０）に転送するための処理を行なう。

以上説明した電気自動車及びサービスネットワークシステムによれば以下の作用効果を得ることができる。

自動車側からバッテリセルまたはバッテリモジュールの認証を行い、認証可能なバッテリ以外は自動車が動作しないように設定、あるいは警告灯でユーザーに通知することにより、ユーザーが粗悪な模倣品バッテリセルやバッテリモジュールを使用して生じる異常充電による発火事故を防止出来る。さらに、非正規のバッテリの出回りによる、バッテリメーカの金銭的損失を防止できる。

バッテリセルやバッテリモジュール、またはバッテリマネジメントユニットの充電履歴等メンテナンス情報を改竄して、バッテリセルやバッテリモジュール、または自動車が新品あるいは新古品であるかのように販売する不正が懸念されるが、セキュアマイコンを採用することで同情報の書換えが困難になるため不正が防止できる。

バッテリセルやバッテリモジュール、バッテリマネジメントユニットのマイクロコンピュータの不揮発性記憶回路に記録したＩＤ番号や充電履歴等メンテナンス情報をもとに、メンテナンスや交換時期のお知らせなどのための、サービスデータとして役立てることが可能となる。

ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証済みのマイクロコンピュータを利用した認証システムでは、マイクロコンピュータＬＳＩを解析しない限りセキュリティを破ることが困難な点により、物理アタック、情報リークアタック、誤動作アタックに強いセキュリティの強固な認証システムを構成することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、マイクロコンピュータによる認証処理には相互認証を採用してもよい。バッテリマネジメントユニットのマイクロコンピュータにクレジットカードの子カード機能を搭載しておくことにより、現金やプリペイドカードまたはクレジットカードを持参せずに自動車を充電スタンドに乗り付けるだけで充電料金や充電スタンドで購入した物品の支払いが可能になる。支払いの際は、充電器にパスワードを入力することにより電気自動車(１)の所有者であることが認証される。

ＰＬＣによる有線接続のシステムでは自動車の盗難防止機能を付加することも可能である。充電器に盗難車のＩＤデータを保管しておき、盗難された自動車が充電の為に充電器と接続して相互認証し、バッテリマネジメントユニットに保存されているＩＤデータと盗難車のＩＤが一致した際は充電を拒否する、あるいは盗難車が充電を行おうとした充電スタンドの位置情報を自動車メーカまたはディーラのデータサーバに送信する等の処置を行うことが可能である。

１ 電気自動車
１０ バッテリモジュール
１０Ａ モジュールケース
１００ バッテリセル
１５，１６ 電源端子
１０３，１０４ 電源端子
１０５ 電池要素
１０１ 認証用マイクロコンピュータ
１１３ 認証用マイクロコンピュータ
１１４ インタフェース端子
１１０ アナログフロントエンド部
１１１ バッテリ監視部
１２０ 中央処理装置（ＣＰＵ）
１２１ メモリ
１２２ 暗号化回路
１２３ 復号回路
１２４ 乱数発生回路
１２５，１２６ インタフェース回路
１３ 電子制御ユニット
１４ 通信モデム
１５ 警告灯
１６ 充電器
４０２ 電力供給ケーブル
１３２ ホストマイクロプロセッサ（ＨＭＣＵ）
１３４ ＲＯＭ１
１３３ ＲＡＭ
１３５ 外部インタフェースコントローラ（Ｉ／Ｆ）
１３１ 認証用マイクロコンピュータ
２０ メンテナンス装置
３０ データサーバ
４０ 充電スタンド

Claims (19)

1. モジュールケースに複数個のバッテリセルが実装された電気自動車用のバッテリモジュールに搭載されたデータ処理システムであって、
   前記モジュールケースは、夫々のバッテリセルに接続された第１のマイクロコンピュータと、前記第１のマイクロコンピュータを前記モジュールケースの外部とインタフェースさせるインタフェース端子とを有し、
   前記バッテリセルは前記第１のマイクロコンピュータから出力される信号に対する応答信号を出力する電子回路を有し、
   前記第１のマイクロコンピュータは、前記インタフェース端子からバッテリ認証の指示を受けると、夫々のバッテリセルの前記電子回路に応答信号を出力させ、何れかのバッテリセルの応答信号が不当であるときは外部に対してその旨を通知し、全てのバッテリセルの応答信号が正当であるときは、自らが正当であることを外部に示すための応答を前記インタフェース端子から外部に通知する、データ処理システム。
2. 前記電子回路は第２のマイクロコンピュータであり、
   前記第１のマイクロコンピュータは、前記インタフェース端子からバッテリ認証の指示を受けると、夫々の第２のマイクロコンピュータを用いたバッテリセルの認証を行い、何れかのバッテリセルの認証結果が不当であるときは外部に対してその旨を通知し、全てのバッテリセルの認証結果が正当であるときは、自らが正当であることを外部に示すための認証用応答を前記外部インタフェース端子から外部に通知する、請求項１記載のデータ処理システム。
3. 夫々のバッテリセルの出力電圧及びバッテリモジュールの電圧端子の電圧を監視するバッテリ監視回路を有し、
   前記第１のマイクロコンピュータは前記バッテリ監視回路が監視する電圧の履歴を記憶する不揮発性記憶回路を有する、請求項２記載のデータ処理システム。
4. 前記第１のマイクロコンピュータは、バッテリモジュールに対する充電の履歴を前記不揮発性記憶回路に格納する、請求項３記載のデータ処理システム。
5. 前記充電の履歴は、充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電圧端子に印加された電圧及びその印加時間である、請求項４記載のデータ処理システム。
6. 前記第１のマイクロコンピュータは、前記インタフェース端子からの指示に応答して前記不揮発性記憶回路に格納された、前記電圧の履歴と前記充電の履歴を前記インタフェース端子から外部に出力する、請求項５記載のデータ処理システム。
7. 前記第１のマイクロコンピュータはＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証済みのマイクロコンピュータである、請求項６記載のデータ処理システム。
8. 前記第２のマイクロコンピュータはＩＳＯ／ＩＥＣ１５４０８の評価・認証機関によって認証済みのマイクロコンピュータである、請求項７記載のデータ処理システム。
9. 複数個のバッテリセルと共にデータ処理システムがモジュールケースに実装されたバッテリモジュールを複数個搭載した電気自動車であって、
   夫々のバッテリモジュールに接続された電子制御ユニットを有し、
   前記バッテリモジュールは、夫々のバッテリセルに接続された第１のマイクロコンピュータと、前記第１のマイクロコンピュータをモジュールケースの外部とインタフェースさせるインタフェース端子とを有し、
   前記バッテリセルは前記第１のマイクロコンピュータから出力される信号に対する応答信号を出力する電子回路を有し、
   前記第１のマイクロコンピュータは、前記電子制御ユニットからバッテリ認証の指示を受けると、夫々のバッテリセルの前記電子回路に応答信号を出力させ、何れかのバッテリセルの応答信号が不当であるときはその旨を前記電子制御ユニットに応答し、全てのバッテリセルの応答信号が正当であるときは、自らが正当であることを前記電子制御ユニットに応答し、
   前記電子制御ユニットは全てのバッテリモジュールの前記第１のマイクロコンピュータから返される応答が正当であることを条件に電気モータの始動を許可する、電気自動車。
10. 前記電子制御ユニットに接続された通信ユニットを有し、
    前記バッテリモジュールは、夫々のバッテリセルの出力電圧及びバッテリモジュールの電圧端子の電圧を受けて電圧を監視するバッテリ監視回路を有し、
    前記第１のマイクロコンピュータは前記バッテリ監視回路が監視する電圧の履歴を記憶する不揮発性記憶回路を有する、請求項９記載の電気自動車。
11. 前記第１のマイクロコンピュータは、バッテリモジュールに対する充電の履歴を前記不揮発性記憶回路に格納する、請求項１０記載の電気自動車。
12. 前記充電の履歴は、充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電圧端子に印加された電圧及びその印加時間である、請求項１１記載の電気自動車。
13. 前記電子制御ユニットは、前記通信ユニットから受取った指示に応答して前記不揮発性記憶回路が記憶する前記電圧の履歴と前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に前記通信ユニットから送信させる、請求項１２記載の電気自動車。
14. プラグインタイプの電気自動車のメンテナンスを支援するためのメンテナンス装置と、前記電気自動車の性能情報を管理するデータサーバと、を有するメンテナンスサービスシステムであって、
    前記電気自動車は、複数個のバッテリセルが実装された複数個のバッテリモジュールと、夫々のバッテリモジュールに接続された電子制御ユニットと、前記電子制御ユニットに接続された通信ユニットとを有し、
    前記バッテリモジュールは、第１のマイクロコンピュータと、夫々のバッテリセルの出力電圧及びバッテリモジュールの電圧端子の電圧を監視するバッテリ監視回路と、を有し、
    前記第１のマイクロコンピュータは前記バッテリ監視回路が監視する電圧の履歴を記憶する不揮発性記憶回路を有し、
    前記電子制御ユニットは、前記通信ユニットが前記メンテナンス装置から受取った指示に応答して前記不揮発性記憶回路が記憶する前記電圧の履歴を自動車のＩＤ情報と共に前記通信ユニットから前記メンテナンス装置に送信させる、メンテナンスサービスシステム。
15. 前記第１のマイクロコンピュータは、バッテリモジュールに対する充電の履歴を前記不揮発性記憶回路に格納し、
    前記電子制御ユニットは、前記通信ユニットが前記メンテナンス装置から受取った指示に応答して前記不揮発性記憶回路が記憶する前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に前記通信ユニットから前記メンテナンス装置に送信させる、請求項１４記載のメンテナンスサービスシステム。
16. 前記充電の履歴は、充電動作毎の、バッテリモジュールの前記電圧端子に印加された電圧及び印加時間である、請求項１５記載のメンテナンスサービスシステム。
17. 前記電気自動車は充電プラグから電力供給ケーブルを介して供給される電力で前記バッテリモジュールの充電を行う充電器を有し、
    前記充電器は前記電力供給ケーブルを用いて外部と電力線搬送通信が可能にされると共に、前記前記電子制御ユニットとインタフェース可能にされ、
    前記電子制御ユニットは、電力線搬送通信によって前記充電器が前記データサーバから受取った指示に応答して、前記不揮発性記憶回路が記憶する前記電圧の履歴を自動車のＩＤ情報と共に電力線搬送通信によって前記充電器から前記データサーバに送信させる、請求項１６記載のメンテナンスサービスシステム。
18. 前記電子制御ユニットは、電力線搬送通信によって前記充電器が前記データサーバから受取った指示に応答して、前記不揮発性記憶回路が記憶する前記充電の履歴を自動車のＩＤ情報と共に電力線搬送通信によって前記充電器から前記データサーバに送信させる、請求項１７記載のメンテナンスサービスシステム。
19. 前記データサーバは複数の充電スタンドに接続され、前記充電スタンドは、充電プラグによって結合された前記充電器と電力線搬送通信を行う、請求項１８記載のメンテナンスサービスシステム。

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