WO2024090215A1 - 電池認証システム - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a battery authentication system that performs individual authentication of batteries.
- Patent Document 1 describes a charging system that authenticates an electric vehicle equipped with a secondary battery.
- the charging system of Patent Document 1 performs authentication by comparing the charging state of the secondary battery acquired through wired communication with the charging state of the secondary battery acquired through wireless communication.
- Patent Document 1 individual authentication is performed using the current charging state of the secondary battery, so if there are multiple batteries with the same charging state, accurate individual authentication cannot be performed. Furthermore, while the configuration of Patent Document 1 can recognize the current charging state of the secondary battery, it cannot recognize the deterioration state of the secondary battery.
- the present disclosure aims to improve the reliability of individual authentication of secondary batteries in a battery authentication system, and to make it possible to recognize the deterioration state of the secondary battery during individual authentication.
- a battery authentication system includes a data acquisition unit, a data standardization unit, a code generation unit, a degradation state calculation unit, a degradation state integration unit, and a degradation state provision unit.
- the data acquisition unit acquires battery data including a signal value indicating the state of the secondary battery and a physical value indicating the physical quantity of the secondary battery as time-series data, and describes the data based on a predetermined rule.
- the data standardization unit performs standardization by rewriting signal values described according to different rules based on a common rule for signal values, and rewriting physical values described according to different rules based on a common rule for physical values.
- the code generation unit generates an identification code for identifying the secondary battery based on the standardized signal value.
- the degradation state calculation unit calculates the degradation state of the secondary battery based on the standardized physical value.
- the degradation state integration unit integrates the identification code and the degradation calculation result of the secondary battery to generate an identification code with the calculation result. When a request for the degradation calculation result is made using the identification code, the degradation state provision unit compares the identification code with the identification code with the calculation result, and provides the degradation calculation result included in the identification code with the calculation result in response to the request for the degradation calculation result.
- FIG. 1 is a configuration diagram showing a battery authentication system according to a first embodiment.
- FIG. 11 is a diagram showing a specific example of battery data.
- 2 is a block diagram showing each function of the battery authentication system according to the first embodiment;
- FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing by the battery authentication system.
- FIG. 13 is a diagram showing a specific example of separation of battery data.
- FIG. 1 shows a specific example of standardization of physical values and signal values.
- FIG. 11 is a diagram showing a specific example of generation of an identification code.
- FIG. 13 shows an example of recombination of physical values and signal values.
- FIG. 11 is a diagram showing a specific example of a deterioration calculation of a secondary battery.
- FIG. 11 is a diagram showing a specific example of a deterioration calculation of a secondary battery.
- FIG. 13 is a diagram showing a specific example of data combination of a calculation result and an identification code.
- FIG. 13 is a configuration diagram showing a battery authentication system according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a block diagram showing each function of a battery authentication system according to a second embodiment.
- FIG. 13 is a diagram for explaining a complex impedance Z according to the third embodiment.
- 13A and 13B are diagrams illustrating specific examples of impedances obtained at different frequencies in the third embodiment.
- FIG. 13 is a diagram showing a specific example of standardization of impedance data according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a diagram showing a specific example of generation of an identification code according to the third embodiment.
- FIG. 13 is a configuration diagram showing a modified example of the battery authentication system.
- the battery authentication system of the first embodiment includes a vehicle 100, a cloud server 200, and a user terminal 300.
- the vehicle 100, the cloud server 200, and the user terminal 300 are connected via a communication network 400.
- the communication network 400 may be, for example, a wide area network such as the Internet.
- the vehicle 100 is an electrically powered mobile object that moves using a secondary battery 101 as a power source.
- the vehicle 100 is equipped with the secondary battery 101, a sensor unit 102, a vehicle-side control unit 103, a vehicle-side memory unit 104, and a vehicle-side transmission/reception unit 105.
- the secondary battery 101 constitutes a battery module in which multiple chargeable and dischargeable battery cells are connected in series.
- Each battery cell is, for example, a lithium-ion secondary battery.
- the battery module may also include a configuration in which each battery cell is connected in parallel.
- the vehicle 100 is an electric vehicle that uses a secondary battery 101 as a power source to drive a traction motor (not shown), and is an electric device that operates using the secondary battery 101 as a power source.
- Vehicle 100 includes multiple types of vehicles. Multiple types of vehicles include vehicles of different models, and also include multiple vehicles of the same model that have different serial numbers.
- the vehicle 100 in this embodiment can be a vehicle identified by, for example, vehicle number A_0001.
- the vehicle number is a unique ID number assigned to each vehicle 100, and vehicle number A_0001 means vehicle number 0001 of vehicle type A.
- vehicle number A_0001 is also unique information of the secondary battery 101, and can also be called the ID number of the secondary battery 101.
- the vehicle 100 may be of a battery-replaceable type in which the secondary battery 101 is replaceable. If the vehicle 100 is of a battery-replaceable type, the secondary battery 101 can be distributed independently in a state separated from the vehicle 100.
- the sensor unit 102 is provided to measure the physical values of the secondary battery 101.
- the physical values of the secondary battery 101 include at least the current value and temperature of the secondary battery 101.
- the sensor unit 102 includes at least a current sensor that measures the current value of the secondary battery 101, and a temperature sensor that measures the temperature of the secondary battery 101.
- the physical values of the secondary battery 101 may include the voltage value of the secondary battery 101, and the sensor unit 102 may include a voltage sensor that measures the voltage value of the secondary battery 101.
- the sensor unit 102 detects the current value and temperature periodically.
- the sensor unit 102 outputs a detection signal to a data acquisition unit 103a described below.
- the vehicle-side control unit 103 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc., and its peripheral circuits.
- the vehicle-side control unit 103 performs various calculations and processing based on a control program stored in the ROM, and controls the operation of various controlled devices.
- the vehicle-side control unit 103 functions as a data acquisition unit 103a that acquires battery data of the secondary battery 101.
- the vehicle-side memory unit 104 is a non-volatile storage medium that can be written to and read from. Battery data including physical values is stored in the vehicle-side memory unit 104.
- the vehicle-side transmitting/receiving unit 105 includes a transmitting unit that transmits data to the outside and a receiving unit that receives data from the outside.
- the vehicle-side transmitting/receiving unit 105 is capable of communicating with the cloud server 200 via the communication network 400.
- FIG 2 shows a specific example of battery data. As shown in Figure 2, the battery data includes physical values and signal values. Figure 2 shows the battery data used in vehicle model A.
- the physical values are values that indicate the physical quantities of the secondary battery 101, and are values whose absolute values (i.e., numerical magnitudes) have meaning.
- the physical values include at least the SOC of the secondary battery 101, the current value of the secondary battery 101, and the temperature of the secondary battery 101.
- the current value is a value measured by a current sensor
- the temperature is a value measured by a temperature sensor.
- SOC State of Charge
- the SOC of the secondary battery 101 can be obtained by any method, and in this embodiment, the SOC is obtained by a current integration method.
- the vehicle-side control unit 103 integrates the current value of the secondary battery 101 acquired by a current sensor, and calculates the SOC of the secondary battery 101 based on the integrated current value.
- the physical values are described according to different rules for each vehicle model (or each type of secondary battery 101).
- the definition of the LSB (Least Significant Byte) of the physical value is different for each vehicle model.
- the LSB is the least significant byte of the string that represents the physical value.
- the SOC is defined as 0.1% LSB, the current value as 1A LSB and -100 offset, and the temperature as 0.5°C LSB.
- LSB of the SOC is 0.1%, then for example an SOC represented as "440" means “44.0%”. If the LSB of the current value is 1A with an offset of -100A, then for example a current value represented as "100” means “0A”. If the LSB of the temperature is 0.5°C, then for example a temperature represented as "66” means "33°C".
- the signal value is a value that indicates the state of the secondary battery 101, and the absolute value has no meaning.
- the signal value is a value defined to identify the state of the secondary battery 101.
- the state of the secondary battery 101 includes the charge and discharge state of the secondary battery 101.
- the signal value is data that indicates the usage history of the battery (charge state and discharge state).
- the secondary battery 101 is used as a power source for driving the vehicle 100, and therefore the state of the vehicle 100 related to the state of the secondary battery 101 is used as the signal value.
- the states of the vehicle 100 defined as signal values include at least a running state, a stopped state, and a charging state.
- the running state is a state in which the power switch of the vehicle 100 is on and the vehicle 100 is capable of running.
- the stopped state is a state in which the power switch of the vehicle 100 is off and the vehicle 100 is unable to run. In the stopped state, the secondary battery 101 is not charged or discharged.
- the charging state is a state in which the secondary battery 101 is being charged and the charging port of the vehicle 100 is connected to a charging device (not shown). It is sufficient for the signal value to be able to identify whether the vehicle 100 is in a running state, a stopped state, or a charging state.
- Signal values like physical values, are described according to different rules for each vehicle model (or each type of secondary battery 101).
- the stopped state is defined as signal value "0"
- the running state as signal value "1”
- the charging state as signal value "2”.
- the battery data is time-series data acquired at multiple times.
- the battery data is composed of multiple physical values and multiple signal values acquired at different times.
- the battery data can also be considered usage history data of the secondary battery 101. Time-series changes in the battery data differ for each vehicle 100. For this reason, the time-series data of the battery data is information specific to the vehicle 100 and the secondary battery 101.
- the data acquisition unit 103a acquires battery data at predetermined time intervals.
- Figure 2 shows an example in which the data acquisition unit 103a acquires battery data every 10 minutes for 24 hours.
- the time for which the data acquisition unit 103a acquires battery data can be set arbitrarily, but it is desirable that it is a period during which changes appear in the time series data of the battery data.
- the time for which the data acquisition unit 103a acquires battery data is desirably a period during which the usage state of the vehicle 100 (i.e., the usage state of the secondary battery 101) is likely to change.
- the time for which the battery data is acquired is desirably several hours or more, and more desirably 24 hours or more.
- the time series data of the battery data acquired by the data acquisition unit 103a is accumulated and stored in the vehicle-side memory unit 104.
- the cloud server 200 includes a cloud-side control unit 201, a cloud-side storage unit 202, and a cloud-side transmission/reception unit 203.
- the cloud-side control unit 201 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc., and its peripheral circuits.
- the cloud-side control unit 201 performs various calculations and processing based on the control program stored in the ROM, and controls the operation of various controlled devices.
- the cloud-side control unit 201 functions as a data separation unit 201a, a data standardization unit 201b, a code generation unit 201c, a deterioration state calculation unit 201d, a deterioration state integration unit 201e, a code provision unit 201f, and a deterioration state provision unit 201g.
- the data separation unit 201a separates the battery data into a physical value and a signal value.
- the data standardization unit 201b standardizes the physical value and the signal value.
- the code generation unit 201c generates an identification code.
- the deterioration state calculation unit 201d calculates the deterioration state of the secondary battery 101.
- the deterioration state integration unit 201e integrates the identification code and the deterioration calculation result of the secondary battery 101.
- the code provision unit 201f provides the identification code to the user terminal 300.
- the deterioration state provision unit 201g provides the deterioration calculation result of the secondary battery 101 to the user terminal 300.
- SOH State of Health
- SOH is the ratio of the current fully charged capacity of the secondary battery 101 to the initial fully charged capacity of the secondary battery 101, expressed as a percentage.
- the cloud-side storage unit 202 is a non-volatile storage medium that can be written to and read from.
- the cloud-side storage unit 202 stores an identification code with a calculation result that combines the identification code of the secondary battery 101 and the calculation result of the deterioration state of the secondary battery 101.
- the identification code is identification information for identifying the vehicle 100 or the secondary battery 101.
- the cloud-side transmission/reception unit 203 includes a transmission unit that transmits data to the outside and a reception unit that receives data from the outside.
- the cloud-side transmission/reception unit 203 is capable of communicating with the vehicle 100 and the user terminal 300 via the communication network 400.
- the user terminal 300 is a communication device used by a user who performs individual authentication of the secondary battery 101.
- the user who uses the user terminal 300 is a person who is interested in the deterioration state of the secondary battery 101, and may be, for example, a used car dealer, a collector, or the owner of the vehicle 100.
- the user terminal 300 comprises a terminal-side control unit 301, a terminal-side transmission/reception unit 302, and a display unit 303.
- a smartphone or a tablet terminal may be used as the user terminal 300.
- the terminal-side control unit 301 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc., and its peripheral circuits.
- the terminal-side control unit 301 performs various calculations and processing based on a control program stored in the ROM, and controls the operation of various controlled devices.
- the terminal-side control unit 301 functions as a degradation state acquisition unit 301a that acquires the degradation state of the secondary battery 101.
- the terminal-side transmitting/receiving unit 302 includes a transmitting unit that transmits data to the outside and a receiving unit that receives data from the outside.
- the terminal-side transmitting/receiving unit 302 is capable of communicating with the user terminal 300 via the communication network 400.
- Figure 3 shows the functions of the vehicle 100, cloud server 200, and user terminal 300 as a block diagram.
- Figure 4 is a flowchart showing the operation of the battery authentication system of this embodiment. Each process shown in the flowchart of Figure 4 is basically executed under the control of the vehicle-side control unit 103, cloud-side control unit 201, and terminal-side control unit 301.
- battery data of the secondary battery 101 is acquired in S100.
- the battery data is acquired by the data acquisition unit 103a using the sensor unit 102, and the acquired battery data is stored in the vehicle-side memory unit 104.
- the vehicle 100 in S101 it is determined whether it is time to transmit battery data from the vehicle 100 to the cloud server 200. As a result, if it is determined that it is not time to transmit battery data, battery data acquisition in S100 is repeated until the transmission timing arrives. On the other hand, if it is determined that it is time to transmit battery data, the battery data is transmitted from the vehicle 100 to the cloud server 200 in S102.
- the battery data is time-series data for, for example, 24 hours.
- the battery data is transmitted to the cloud server linked to a vehicle number, for example, A_0001.
- the cloud server 200 that has received the battery data from the vehicle 100 separates the battery data in S200.
- the battery data is separated by the data separation unit 201a.
- the battery data is separated into time series data of physical values and time series data of signal values.
- data standardization is performed in S201.
- Data standardization is performed by the data standardization unit 201b.
- battery data is described according to rules defined for each vehicle model (or each battery type).
- Standardization means rewriting battery data that has been described according to different rules according to unified common rules.
- Figure 6 shows the physical values and signal values before and after standardization.
- the physical values of vehicle model A are defined as follows: SOC with an LSB of 0.1%, current with an LSB of 1A and an offset of -100A, and temperature with an LSB of 0.5°C.
- the common rules used for standardization use numerical values expressed in normal decimal notation for physical values. Therefore, when standardizing the physical values of vehicle model A, the numerical value of SOC is multiplied by 0.1, 100 is subtracted from the numerical value of current, and the numerical value of temperature is multiplied by 0.5. For example, SOC 440 (%), current 100 (A), and temperature 66 (°C) before standardization are converted to SOC 44.0 (%), current 0 (A), and temperature 33 (°C) by standardization.
- the signal values for vehicle model A are defined as “0” for the stopped state, "1” for the running state, and “2” for the charging state.
- the common rules used for standardization define the running state as “0", the charging state as “1”, and the stopped state as "2". Therefore, when standardizing the signal values for vehicle model A, "0" is converted to “2", “1” is converted to "0", and "2" is converted to "1".
- an identification code is generated in S202.
- the identification code is generated by the code generation unit 201c.
- the identification code is generated using time series data of the signal value.
- the time series data of the signal value may be used as histogram data represented by a frequency distribution.
- the identification code is linked to the vehicle number A_0001.
- the signal value time series data is unique information that differs for each individual vehicle 100.
- the signal value time series data is unique information for the vehicle 100 identified by vehicle number A_0001. Therefore, the identification code generated using the signal value time series data is also unique information for the vehicle 100.
- the identification code is constructed by symbolizing the time series data of the signal value.
- the identification code displays information by combining areas of high and low optical reflectance, making it mechanically readable, and can be, for example, a one-dimensional code or a two-dimensional code. In this embodiment, a one-dimensional code is used as the identification code.
- the identification code may be generated using the time series data of the signal values as is, or the time series data of the signal values may be processed and the identification code may be generated using the processed time series data of the signal values.
- the identification code may be an address indicating the location where the identification code with the calculation result is stored in the cloud-side storage unit 202.
- the cloud server 200 performs data recombination in S203, and calculates the degradation state of the secondary battery 101 in S204.
- the data recombination and the degradation state calculation are performed by the degradation state calculation unit 201d.
- the degradation state calculation unit 201d combines the standardized physical value and the signal value. Then, as shown in FIG. 9, the degradation state calculation unit 201d calculates the SOH, which indicates the degradation state of the secondary battery 101, using the standardized physical value and the degradation state calculation formula.
- the SOH is calculated as a function of the SOC, current value, and temperature. In calculating the SOH, the SOC, current value, and temperature may be used as histogram data that represents the respective time series data in frequency distribution. In the example shown in FIG. 9, the degradation calculation result is SOH 80%. Note that in addition to the physical value, the signal value may be used in calculating the SOH.
- the cloud server 200 integrates the identification code of the secondary battery 101 with the deterioration calculation result.
- the integration of the identification code and the deterioration calculation result is performed by the deterioration state integration unit 201e.
- an identification code generated based on the time series data of the signal value and the SOH indicating the degradation state of the secondary battery 101 are integrated to generate an identification code with a calculation result.
- the identification code with the calculation result is stored in a specified area of the cloud-side storage unit 202.
- the cloud-side storage unit 202 accumulates identification codes with calculation results for multiple different vehicles 100, forming a database of identification codes with calculation results.
- the cloud server 200 transmits and provides the identification code to the user terminal 300.
- the identification code is provided by the code providing unit 201f.
- Each identification code is linked to a corresponding vehicle number (e.g., A_0001).
- the identification code can be transmitted from the cloud server 200 to the user terminal 300 by, for example, email.
- the user terminal 300 that has received the identification code determines in S300 whether or not to acquire the deterioration state of the secondary battery 101.
- the determination of whether or not to acquire the deterioration state of the secondary battery 101 can be made by determining whether or not a user (e.g., a used car dealer) has performed an operation on the user terminal 300 to acquire the deterioration state of the secondary battery 101.
- a request for the deterioration state of the secondary battery 101 is made to the cloud server 200.
- the request for the deterioration state of the secondary battery 101 is made by the deterioration state acquisition unit 301a.
- an identification code corresponding to the vehicle number (e.g., A_0001) for which the deterioration state of the secondary battery 101 is being requested is transmitted from the user terminal 300 to the cloud server 200.
- the cloud server 200 which has received the identification code from the user terminal 300, performs individual authentication by comparing the identification code with the identification code with the calculation result stored in the cloud-side storage unit 202 in S207.
- the cloud server 200 determines whether the identification code transmitted from the user terminal 300 in S208 has been authenticated. If authentication has been confirmed in S208, the cloud server 200 transmits the deterioration calculation result (e.g., SOH 80%) of the secondary battery 101 contained in the identification code with the calculation result to the user terminal 300 in S209 and provides it to the user terminal 300.
- the deterioration calculation result is provided by the deterioration state providing unit 201g.
- the user terminal 300 acquires the deterioration calculation result of the secondary battery 101 transmitted in S302 from the cloud server 200.
- the deterioration calculation result of the secondary battery 101 is acquired by the deterioration state acquisition unit 301a.
- the deterioration calculation result of the secondary battery 101 is displayed on the display unit 303, so that the user can recognize the deterioration calculation result of the secondary battery 101.
- an identification code is generated based on time series data of signal values included in the battery data.
- the identification code is information unique to the vehicle 100 or the secondary battery 101, and by using the identification code to perform individual authentication, reliable individual authentication can be performed, improving the reliability of individual authentication.
- the cloud server 200 when the cloud server 200 is authenticated by individual authentication using the identification code, it transmits the deterioration calculation result (SOH) of the secondary battery 101 linked to the identification code to the user terminal 300. This allows the user to recognize the deterioration state of the secondary battery 101.
- SOH deterioration calculation result
- the cloud server 200 calculates the deterioration state of the secondary battery 101, so that data can be efficiently shared when the deterioration state of the secondary battery 101 is used by different business types, such as the owner of the vehicle 100, a used car dealer, or a collector.
- the user can grasp the state of health (SOH) of the secondary battery 101 and accurately grasp the residual value of the secondary battery 101 based on the state of health of the secondary battery 101.
- SOH state of health
- the charge capacity of the secondary battery 101 can be accurately determined, and the driving distance of the vehicle 100 can be accurately calculated.
- the cloud server 200 can remotely manage the deterioration state of the secondary battery 101 in use. Furthermore, the cloud server 200 can send a maintenance notification as necessary based on the deterioration state of the secondary battery 101.
- the cloud server 200 is aware of the deterioration state of the secondary batteries 101, in cases where the secondary batteries 101 are distributed independently, such as in battery-exchangeable vehicles 100, it is possible to combine multiple secondary batteries 101 with the same deterioration state. This allows for efficient use of the secondary batteries 101.
- the identification code of this embodiment can be used for authentication when connecting the vehicle 100 to the VPP. This makes it possible to ensure the reliability of the vehicle 100 when connecting the vehicle 100 to the VPP.
- the separation and standardization of battery data was performed by the cloud server 200, but in this second embodiment, the separation of battery data is performed by the vehicle 100, and the standardization of battery data is distributed between the vehicle 100 and the cloud server 200.
- the vehicle-side control unit 103 is provided with a data separation unit 103b and a data standardization unit 103c.
- the cloud-side control unit 201 does not have a data separation unit 201a, but has a data standardization unit 201b.
- the data separator 103b of the vehicle-side control unit 103 performs data separation to separate the physical values and signal values contained in the battery data.
- the physical values separated from the battery data are transmitted from the vehicle 100 to the cloud server 200.
- standardization of signal values is performed by the data standardization unit 103c of the vehicle 100
- standardization of physical values is performed by the data standardization unit 201b of the cloud server 200. Because confidential information is used in the standardization of physical values, it is performed by the cloud server 200, where security can be easily ensured.
- the data standardization unit 103c of the vehicle 100 functions as a signal value standardization unit that standardizes signal values
- the data standardization unit 201b of the cloud server 200 functions as a physical value standardization unit that standardizes physical values.
- the signal value standardized in the vehicle 100 is transmitted from the vehicle 100 to the cloud server 200.
- the cloud server 200 combines the signal value standardized in the vehicle 100 with the physical value standardized in the cloud server 200. Subsequent processing is performed in the same manner as in the first embodiment.
- the vehicle 100 separates the battery data and standardizes the signal values. This makes it possible to distribute some of the processing that was performed by the cloud server 200 in the first embodiment to the vehicle 100, thereby reducing the processing load on the cloud server 200.
- the data acquisition unit 103a in this third embodiment includes an impedance acquisition unit that acquires the impedance of the secondary battery 101.
- the impedance of the secondary battery 101 is a physical quantity that changes depending on the degree of deterioration of the secondary battery 101.
- the data acquisition unit 103a applies a plurality of different frequencies to the secondary battery 101 and acquires the impedance of the secondary battery 101 by an AC impedance method.
- the data acquisition unit 103a includes a current application unit that applies AC currents at a plurality of frequencies to the secondary battery 101.
- the impedance acquisition of the secondary battery 101 by the data acquisition unit 103a can be performed at any timing within the acquisition time (e.g., 24 hours) for the physical values and signal values.
- the data acquisition unit 103a acquires the current value of the AC current applied to the secondary battery 101, and acquires the response voltage when the AC current is applied to the secondary battery 10. Therefore, the impedance is a complex impedance that is calculated by measuring the response voltage corresponding to the AC current applied to the secondary battery 10, and then dividing the response voltage by the AC current as a complex number having absolute value and phase information.
- R is the real part of complex impedance Z, which is a resistance component.
- X is the imaginary part of complex impedance Z, which is a reactance component.
- ⁇ is the phase between the real part and the imaginary part.
- the data acquisition unit 103a calculates the complex impedance Z of the secondary battery 101 for each of multiple frequencies using a discrete Fourier transform.
- FIG. 14 shows a specific example of impedance data including the impedance of the secondary battery 101 acquired at multiple different frequencies.
- the impedance data includes multiple different frequencies and combinations of the real and imaginary parts of the impedance acquired for each frequency.
- the impedance data differs depending on the load history of the secondary battery 101, and is therefore information specific to the vehicle 100 or the secondary battery 101.
- the impedance is described according to different rules for each vehicle model (or each type of secondary battery 101).
- the definition of the LSB of the impedance is different for each vehicle model.
- the LSB of the real part is defined as ⁇ 106 ⁇
- the LSB of the imaginary part is defined as ⁇ 106 ⁇ with an offset of 10-4 ⁇ .
- the impedance of the secondary battery 101 acquired by the data acquisition unit 103a is transmitted from the vehicle 100 to the cloud server 200, similar to the battery data, and is standardized by the data standardization unit 201b.
- the data standardization unit 201b battery data described according to different rules is rewritten according to unified common rules.
- the code generation unit 201c of the third embodiment generates an identification code using the impedance of the standardized secondary battery 101.
- FIG. 16 shows an example of generating an identification code using a combination of frequency, the real part of impedance, and the imaginary part of impedance.
- the identification code may be generated using any of a combination of frequency and the real part of impedance, a combination of frequency and the imaginary part of impedance, and a combination of the real part of impedance and the imaginary part of impedance.
- the degradation state calculation unit 201d of the third embodiment may calculate the degradation state of the secondary battery 101 using standardized physical values, or may calculate the degradation state of the secondary battery 101 using standardized impedance of the secondary battery 101.
- the impedance of the secondary battery 101 is measured at a plurality of different frequencies, and an identification code is generated using impedance data including the frequency, the real part of the impedance, and the imaginary part of the impedance.
- an identification code generated from the impedance data reliable individual authentication can be performed, as in the case of using an identification code generated from the signal value of the battery data in the first embodiment, and the reliability of individual authentication can be improved.
- the present disclosure is applied to a vehicle 100 that operates using a secondary battery 101 as a power source, but the present disclosure is not limited to this and can be applied to any electrically-powered device that operates using a secondary battery 101 as a power source and that requires knowledge of the deterioration state of the secondary battery 101.
- the electrically-powered device of the present disclosure can be used in air mobility, electric submarines, electric equipment, etc.
- the vehicle 100 is configured to transmit battery data directly to the cloud server 200, but battery data may also be transmitted from another vehicle 100 to the cloud server 200 via another facility.
- battery data can be transmitted from the vehicle 100 to the cloud server 200 via a charging facility 500.
- the vehicle 100 when the vehicle 100 starts charging the secondary battery 101 at the charging facility 500, the vehicle 100 transmits battery data to the charging facility 500, and the charging facility 500 further transmits the battery data to the cloud server 200.
- the vehicle number of the vehicle 100 and the calculation results of the deterioration state of the secondary battery 101 may be managed in a distributed manner by multiple devices using blockchain technology. This makes it possible to guarantee the authenticity of the deterioration state of the secondary battery 101.
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Abstract
二次電池(101)の状態を示すシグナル値および二次電池の物理量を示す物理値を含む電池データを時系列データとして取得するデータ取得部(103a)と、シグナル値および物理値の標準化を行うデータ標準化部(201b)と、標準化されたシグナル値に基づいて二次電池を識別するための識別コードを生成するコード生成部(201c)と、標準化された物理値に基づいて二次電池の劣化状態を演算する劣化状態演算部(201d)と、識別コードと二次電池の劣化演算結果を統合して演算結果付き識別コードを生成する劣化状態統合部(201e)と、識別コードを用いた劣化演算結果の要求が行われた場合に、識別コードと演算結果付き識別コードとを照合し、劣化演算結果を提供する劣化状態提供部(201g)とを備える。
Description
本出願は、2022年10月25日に出願された日本特許出願番号2022-170611号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、電池の個体認証を行う電池認証システムに関する。
特許文献1には、二次電池を備える電動車両の認証を行う充電システムが記載されている。特許文献1の充電システムは、充電スタンドで電動車両の二次電池を充電する際に、有線通信によって取得した二次電池の充電状態と、無線通信によって取得した二次電池の充電状態とを比較することによって認証を行う。
しかしながら、特許文献1の構成では、現在の二次電池の充電状態を用いて個体認証を行うため、同一の充電状態の電池が複数存在する場合には、正確な個体認証を行うことができない。また、特許文献1の構成では、現在の二次電池の充電状態を認識することができるものの、二次電池の劣化状態を認識することができない。
本開示は上記点に鑑み、電池認証システムにおいて、二次電池を個体認証する際の信頼度を向上させ、さらに個体認証の際に二次電池の劣化状態を認識可能とすることを目的とする。
本開示の一態様に係る電池認証システムは、データ取得部と、データ標準化部と、コード生成部と、劣化状態演算部と、劣化状態統合部と、劣化状態提供部と、を備える。
データ取得部は、二次電池の状態を示すシグナル値および二次電池の物理量を示す物理値を含む電池データを時系列データとして取得し、所定のルールに基づいて記述する。データ標準化部は、異なるルールで記述されたシグナル値をシグナル値の共通ルールに基づいて記述し直し、異なるルールで記述された物理値を物理値の共通ルールに基づいて記述し直す標準化を行う。コード生成部は、標準化されたシグナル値に基づいて二次電池を識別するための識別コードを生成する。劣化状態演算部は、標準化された物理値に基づいて二次電池の劣化状態を演算する。劣化状態統合部は、識別コードと二次電池の劣化演算結果を統合して演算結果付き識別コードを生成する。劣化状態提供部は、識別コードを用いた劣化演算結果の要求が行われた場合に、識別コードと演算結果付き識別コードとを照合し、劣化演算結果の要求に対して演算結果付き識別コードに含まれる劣化演算結果を提供する。
これにより、二次電池を個体認証する際の信頼度を向上させ、さらに個体認証の際に二次電池の劣化状態を認識可能とすることができる。
以下に、図面を参照しながら本開示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合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくと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)
以下、本開示の第1実施形態について図面を用いて説明する。
以下、本開示の第1実施形態について図面を用いて説明する。
図1に示すように、本第1実施形態の電池認証システムは、車両100、クラウドサーバ200、ユーザ端末300を備えている。車両100、クラウドサーバ200、ユーザ端末300は、通信ネットワーク400で接続されている。通信ネットワーク400は、例えばインターネット等の広域ネットワークを用いることができる。
車両100は、二次電池101を電源として移動する電動式移動体である。車両100は、二次電池101、センサ部102、車両側制御部103、車両側記憶部104、車両側送受信部105を備えている。
二次電池101は、充放電可能な複数の電池セルが直列に接続された電池モジュールを構成している。個々の電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池である。なお、電池モジュールは、各電池セルが並列接続される構成も含まれる。
車両100は、二次電池101を電源として図示しない走行用モータを駆動する電動車両であり、二次電池101を電源として作動する電動装置である。
車両100には、複数種類の車両が含まれている。複数種類の車両には、車種が異なる車両が含まれており、さらに同一車種においても製造番号が異なる複数の車両が含まれている。
本実施形態の車両100は、例えば車両番号A_0001で特定される車両とすることができる。車両番号は、個々の車両100に付与された固有のID番号であり、車両番号A_0001は、車種Aの0001番の車両を意味している。車両100と二次電池101が一対一の関係である場合は、車両番号A_0001は二次電池101の固有情報でもあり、二次電池101のID番号ということもできる。
車両100は、二次電池101が交換可能な電池交換式としてもよい。車両100が電池交換式である場合には、二次電池101は車両100から分離した状態で独立して流通することが可能となる。
センサ部102は、二次電池101の物理値を測定するために設けられている。二次電池101の物理値には、少なくとも二次電池101の電流値と温度が含まれている。センサ部102には、少なくとも二次電池101の電流値を測定する電流センサと、二次電池101の温度を測定する温度センサが含まれている。二次電池101の物理値に二次電池101の電圧値を含め、センサ部102に二次電池101の電圧値を測定する電圧センサを含めてもよい。センサ部102による電流値および温度の検出は定期的に行われる。センサ部102は、後述のデータ取得部103aに検出信号を出力する。
車両側制御部103は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。車両側制御部103は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、各種制御対象機器の作動を制御する。車両側制御部103は、二次電池101の電池データを取得するデータ取得部103aとして機能する。
車両側記憶部104は、書き込みおよび読み出しが可能な不揮発性の記憶媒体である。車両側記憶部104には、物理値を含む電池データが格納される。
車両側送受信部105は、外部にデータを送信する送信部と外部からデータを受信する受信部を含んでいる。車両側送受信部105は、通信ネットワーク400を介してクラウドサーバ200と通信可能となっている。
図2は、電池データの具体例を示している。図2に示すように、電池データには、物理値とシグナル値が含まれている。図2は、車種Aで用いられる電池データを示している。
物理値は、二次電池101の物理量を示す値であり、絶対値(つまり、数値の大きさ)に意味がある値である。物理値には、少なくとも二次電池101のSOC、二次電池101の電流値、二次電池101の温度が含まれている。電流値は電流センサで測定される値であり、温度は温度センサで測定される値である。
SOC(State Of Charge)は、二次電池101の充電率であり、二次電池101の満充電容量に対する残容量の比を百分率で表したものである。二次電池101のSOCは、任意の方法によって取得することができ、本実施形態では電流積算法によってSOCを取得している。具体的には、車両側制御部103は、電流センサで取得された二次電池101の電流値を積算し、電流値の積算値に基づいて二次電池101のSOCを算出する。
物理値は、車種ごと(若しくは二次電池101の種別ごと)に異なるルールにしたがって記述されている。図2に示す例では、物理値のLSB(Least Significant Byte)の定義を車種ごとに異ならせている。LSBは物理値を表す文字列の最下位バイトである。図2に示す車種Aの例では、SOCはLSBが0.1%、電流値はLSBが1Aでオフセットが-100、温度はLSBが0.5℃と定義されている。
SOCのLSBを0.1%とした場合、例えば「440」で表されるSOCは「44.0%」を意味する。電流値のLSBを1Aでオフセット-100Aとした場合、例えば「100」で表される電流値は「0A」を意味する。温度のLSBを0.5℃とした場合、例えば「66」で表される温度は「33℃」を意味する。
シグナル値は、二次電池101の状態を示す値であり、絶対値に意味を持たない値である。シグナル値は、二次電池101の状態を識別するために定義された値となっている。二次電池101の状態には、二次電池101の充放電状態が含まれている。つまり、シグナル値は電池の使用履歴(充電状態や放電状態)を示すデータである。本実施形態では、二次電池101は車両100の走行用電源として用いられているため、二次電池101の状態に関連する車両100の状態をシグナル値としている。
シグナル値として定義される車両100の状態には、少なくとも走行状態、停止状態、充電状態が含まれている。走行状態は、車両100のパワースイッチがオンになっている状態であり、車両100が走行可能な状態である。停止状態は、車両100のパワースイッチがオフになっている状態であり、車両100が走行不能な状態である。停止状態では、二次電池101の充放電は行われない。充電状態は、二次電池101が充電されている状態であり、車両100の充電口が図示しない充電装置に接続されている状態である。シグナル値は、車両100が走行状態、停止状態、充電状態のいずれの状態であるかを識別できればよい。
シグナル値は、物理値と同様、車種ごと(若しくは二次電池101の種別ごと)に異なるルールにしたがって記述されている。図2に示す車種Aの例では、停止状態をシグナル値「0」、走行状態をシグナル値「1」、充電状態をシグナル値「2」と定義している。
図2に示すように、電池データは複数時刻で取得された時系列データとなっている。つまり、電池データは異なる時点で取得された複数の物理値および複数のシグナル値から構成されている。電池データは、二次電池101の使用履歴データということもできる。電池データの時系列な変化は車両100ごとに異なっている。このため、電池データの時系列データは、車両100の固有情報であり、二次電池101の固有情報である。
データ取得部103aは、電池データを所定時間ごとに取得する。図2は、データ取得部103aが電池データを10分ごとに24時間分取得した例を示している。
データ取得部103aによる電池データの取得時間は任意に設定できるが、電池データの時系列データに変化が現れる期間であることが望ましい。データ取得部103aによる電池データの取得時間は、車両100の使用状態(つまり、二次電池101の使用状態)が変化する可能性が高い期間であることが望ましい。電池データの取得時間は、数時間以上であることが望ましく、24時間以上であることがより望ましい。車両側記憶部104には、データ取得部103aが取得した電池データの時系列データが蓄積して保存される。
図1に戻り、クラウドサーバ200は、クラウド側制御部201、クラウド側記憶部202、クラウド側送受信部203を備えている。
クラウド側制御部201は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。クラウド側制御部201は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、各種制御対象機器の作動を制御する。
クラウド側制御部201は、データ分離部201a、データ標準化部201b、コード生成部201c、劣化状態演算部201d、劣化状態統合部201e、コード提供部201f、劣化状態提供部201gとして機能する。データ分離部201aは、電池データを物理値とシグナル値に分離する。データ標準化部201bは、物理値およびシグナル値を標準化する。コード生成部201cは、識別コードを生成する。劣化状態演算部201dは、二次電池101の劣化状態を演算する。劣化状態統合部201eは、識別コードと二次電池101の劣化演算結果を統合する。コード提供部201fは、識別コードをユーザ端末300に提供する。劣化状態提供部201gは、二次電池101の劣化演算結果をユーザ端末300に提供する。これらの詳細については後述する。
本実施形態では、二次電池101の劣化状態としてSOH(State of Health)を用いている。SOHは、初期の二次電池101の満電池容量に対する現在の二次電池101の満充電容量の比を百分率で表したものである。
クラウド側記憶部202は、書き込みおよび読み出しが可能な不揮発性の記憶媒体である。クラウド側記憶部202には、二次電池101の識別コードと二次電池101の劣化状態の演算結果が統合された演算結果付き識別コードが格納されている。識別コードは、車両100あるいは二次電池101を識別するための識別情報である。
クラウド側送受信部203は、外部にデータを送信する送信部と外部からデータを受信する受信部を含んでいる。クラウド側送受信部203は、通信ネットワーク400を介して車両100およびユーザ端末300と通信可能となっている。
ユーザ端末300は、二次電池101の個体認証を行うユーザが使用する通信機器である。ユーザ端末300を使用するユーザは、二次電池101の劣化状態に関心を持っている者であり、例えば中古車業者、回収業者、車両100の所有者等とすることができる。ユーザ端末300は、端末側制御部301、端末側送受信部302、表示部303を備えている。ユーザ端末300としては、例えばスマートフォンやタブレット端末等を用いることができる。
端末側制御部301は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。端末側制御部301は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、各種制御対象機器の作動を制御する。端末側制御部301は、二次電池101の劣化状態を取得する劣化状態取得部301aとして機能する。
端末側送受信部302は、外部にデータを送信する送信部と外部からデータを受信する受信部を含んでいる。端末側送受信部302は、通信ネットワーク400を介してユーザ端末300と通信可能となっている。
次に、本実施形態の認証システムにおける車両100、クラウドサーバ200、ユーザ端末300での各処理の流れについて説明する。図3は、車両100、クラウドサーバ200、ユーザ端末300の各機能をブロック図として表している。図4は、本実施形態の電池認証システムの作動を示すフローチャートである。図4のフローチャートに示す各処理は、基本的に車両側制御部103、クラウド側制御部201、端末側制御部301による制御によって実行される。
まず、車両100では、S100で二次電池101の電池データを取得する。電池データの取得は、データ取得部103aがセンサ部102を用いて行い、取得した電池データは車両側記憶部104に記憶される。
次に、車両100では、S101で電池データを車両100からクラウドサーバ200に送信するタイミングであるか否かを判定する。この結果、電池データの送信タイミングでないと判定された場合には、送信タイミングが到来するまで、S100の電池データ取得を繰り返し行う。一方、電池データの送信タイミングであると判定された場合には、S102で電池データを車両100からクラウドサーバ200に送信する。電池データは、例えば24時間分の時系列データとする。電池データは、例えばA_0001といった車両番号と紐づけられた状態でクラウドサーバに送信される。
次に、車両100から電池データを受け取ったクラウドサーバ200では、S200で電池データを分離する。電池データの分離は、データ分離部201aによって行われる。図5に示すように、データ分離部201aによるデータ分離では、電池データが物理値の時系列データとシグナル値の時系列データに分離される。
次に、クラウドサーバ200では、S201でデータ標準化を行う。データ標準化は、データ標準化部201bによって行われる。上述したように、電池データは、車種ごと(または電池種別ごと)に規定されたルールにしたがって記述されている。標準化は、異なるルールで記述された電池データを統一された共通ルールにしたがって記述し直すことを意味している。
図6は、標準化する前後の物理値とシグナル値を示している。上述したように、車種Aの物理値では、SOCはLSBが0.1%、電流値はLSBが1Aでオフセット-100A、温度はLSBが0.5℃と定義されている。標準化に用いる共通ルールでは、物理値を通常の10進数で表される数値を用いる。このため、車種Aの物理値を標準化する場合には、SOCの数値に0.1を乗算し、電流値の数値から100を減算し、温度の数値に0.5を乗算する。例えば、標準化前のSOC440(%)、電流値100(A)、温度66(℃)は、標準化によってSOC44.0(%)、電流値0(A)、温度33(℃)に変換される。
また、上述したように、車種Aのシグナル値は、停止状態を「0」、走行状態を「1」、充電状態を「2」と定義されている。標準化に用いる共通ルールでは、走行状態を「0」、充電状態を「1」、停止状態を「2」と定義している。このため、車種Aのシグナル値を標準化する場合には、「0」を「2」に変換し、「1」を「0」に変換し、「2」を「1」に変換する。
次に、クラウドサーバ200では、S202で識別コード生成を行う。識別コード生成は、コード生成部201cによって行われる。図7に示すように、コード生成部201cによる識別コード生成では、シグナル値の時系列データを用いて識別コードを生成する。シグナル値の時系列データは、度数分布で表したヒストグラムデータとして用いてもよい。識別コードは、車両番号A_0001と紐づけされている。
シグナル値の時系列データは、個々の車両100ごとに異なる固有情報である。本実施形態のシグナル値の時系列データは、車両番号A_0001で特定される車両100の固有情報である。このため、シグナル値の時系列データを用いて生成された識別コードも車両100の固有情報となっている。
識別コードは、シグナル値の時系列データがシンボル化されて構成されている。識別コードは、光学的反射率の高い部分と低い部分との組み合わせで情報を表示して機械的に読取可能にしたものであり、例えば1次元コードあるいは2次元コードを用いることができる。本実施形態では、識別コードとして1次元コードを用いている。
コード生成部201cによる識別コード生成では、シグナル値の時系列データをそのまま用いて識別コードを生成してもよく、シグナル値の時系列データを加工し、加工されたシグナル値の時系列データを用いて識別コードを生成してもよい。あるいは、識別コードは、クラウド側記憶部202における演算結果付き識別コードが格納されている場所を示すアドレスでもよい。
次に、クラウドサーバ200では、S203でデータ再結合を行い、S204で二次電池101の劣化状態演算を行う。データ再結合および劣化状態演算は、劣化状態演算部201dによって行われる。
図8に示すように、劣化状態演算部201dは、標準化された物理値およびシグナル値を結合する。続いて図9に示すように、劣化状態演算部201dは、標準化された物理値と劣化状態演算式を用いて、二次電池101の劣化状態を示すSOHを演算する。本実施形態では、SOHをSOC、電流値、温度の関数として算出している。SOHの演算において、SOC、電流値、温度は、それぞれの時系列データを度数分布で表したヒストグラムデータとして用いてもよい。図9に示す例では、劣化演算結果がSOH80%となっている。なお、SOHの演算には、物理値に加えてシグナル値を用いてもよい。
次に、クラウドサーバ200では、S205で二次電池101の識別コードと劣化演算結果を統合する。識別コードと劣化演算結果の統合は、劣化状態統合部201eによって行われる。
図10に示すように、シグナル値の時系列データに基づいて生成された識別コードと、二次電池101の劣化状態を示すSOHが統合され、演算結果付き識別コードが生成される。演算結果付き識別コードは、クラウド側記憶部202の所定領域に格納される。クラウド側記憶部202には、複数の異なる車両100の演算結果付き識別コードが蓄積されており、演算結果付き識別コードのデータベースを構成している。
次に、クラウドサーバ200は、S206で識別コードをユーザ端末300に送信して提供する。識別コードの提供は、コード提供部201fによって行われる。個々の識別コードには、それぞれ対応する車両番号(例えばA_0001)が紐づけられた状態となっている。クラウドサーバ200からユーザ端末300への識別コードの送信は、例えば電子メールを用いて行うことができる。
次に、識別コードを受信したユーザ端末300は、S300で二次電池101の劣化状態を取得するか否かを判定する。二次電池101の劣化状態を取得するか否かの判定は、ユーザ端末300でユーザ(例えば中古車業者)による二次電池101の劣化状態を取得する旨の操作が行われたか否かを判定すればよい。
S300で二次電池101の劣化状態を取得すると判定された場合には、S301でクラウドサーバ200に対して二次電池101の劣化状態を要求する。二次電池101の劣化状態の要求は、劣化状態取得部301aによって行われる。S301では、ユーザ端末300からクラウドサーバ200に対し、二次電池101の劣化状態を要求する車両番号(例えばA_0001)に対応する識別コードが送信される。
次に、ユーザ端末300から識別コードを受信したクラウドサーバ200は、S207で識別コードとクラウド側記憶部202に記憶されている演算結果付き識別コードを照合して個体認証を行う。
次に、クラウドサーバ200は、S208でユーザ端末300から送信された識別コードが認証されたか否かを判定する。クラウドサーバ200は、S208で認証された場合には、S209で演算結果付き識別コードに含まれている二次電池101の劣化演算結果(例えばSOH80%)をユーザ端末300に送信して提供する。劣化演算結果の提供は、劣化状態提供部201gによって行われる。
次に、ユーザ端末300は、S302でクラウドサーバ200から送信された二次電池101の劣化演算結果を取得する。二次電池101の劣化演算結果の取得は、劣化状態取得部301aによって行われる。
ユーザ端末300では、表示部303に二次電池101の劣化演算結果を表示することで、ユーザが二次電池101の劣化演算結果を認識可能にすることができる。
ユーザ端末300では、表示部303に二次電池101の劣化演算結果を表示することで、ユーザが二次電池101の劣化演算結果を認識可能にすることができる。
以上説明した本実施形態では、電池データに含まれるシグナル値の時系列データに基づいて識別コードを生成している。識別コードは車両100あるいは二次電池101の固有情報であり、識別コードを用いて個体認証を行うことで、確実な個体認証を行うことができ、個体認証の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態では、クラウドサーバ200は識別コードを用いた個体認証で認証された場合に、識別コードに紐づけられた二次電池101の劣化演算結果(SOH)をユーザ端末300に送信する。これにより、ユーザは二次電池101の劣化状態を認識可能となる。
また、本実施形態では、クラウドサーバ200で二次電池101の劣化状態を演算することで、車両100の所有者、中古車業者、回収業者など異なる業態で二次電池101の劣化状態を利用する際に、データの共有を効率的に行うことができる。
また、本実施形態では、ユーザが二次電池101の劣化状態(SOH)を把握し、二次電池101の劣化状態に基づいて二次電池101の残存価値を正確に把握できるようになる。これにより、例えば中古車業者であれば車両100の価格査定を効率的に行うことができ、回収業者であれば二次電池101の二次利用でのリサイクル方針決定を効率的に行うことができる。
また、二次電池101の劣化状態を把握できることで、二次電池101の充電容量を正確に求めることができ、車両100の走行可能距離を正確に算出することが可能となる。
また、クラウドサーバ200で二次電池101の電池データを収集して劣化状態を演算することで、クラウドサーバ200では使用中の二次電池101の劣化状態を遠隔管理することができる。さらに、クラウドサーバ200では、二次電池101の劣化状態に基づいて、必要に応じてメンテナンスの通知を行うことができる。
また、クラウドサーバ200が二次電池101の劣化状態を把握していることから、例えば電池交換式の車両100のように二次電池101が独立して流通する場合には、劣化状態が揃った複数の二次電池101を組み合わせることが可能となる。これにより、二次電池101の効率的な使用が可能となる。
また、例えば車両100をVPP(バーチャルパワープラント)における電力系統の需給調整に利用する場合には、本実施形態の識別コードをVPPに車両100を接続する際の認証に用いることができる。これにより、VPPに車両100を接続する際の車両100の信頼性を担保することができる。
(第2実施形態)
次に、本開示の第2実施形態について説明する。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に、本開示の第2実施形態について説明する。以下、上記第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
上記第1実施形態では、電池データの分離および標準化をクラウドサーバ200で行ったが、本第2実施形態では、電池データの分離を車両100で行い、電池データの標準化を車両100とクラウドサーバ200で分散して行っている。
図11に示すように、本第2実施形態では、車両側制御部103にデータ分離部103bおよびデータ標準化部103cが設けられている。また、クラウド側制御部201には、データ分離部201aが設けられておらず、データ標準化部201bが設けられている。
図12に示すように、本第2実施形態では、車両側制御部103のデータ分離部103bが電池データに含まれる物理値とシグナル値を分離するデータ分離を行う。電池データから分離された物理値は、車両100からクラウドサーバ200に送信される。
本第2実施形態では、シグナル値の標準化は車両100のデータ標準化部103cで行われ、物理値の標準化はクラウドサーバ200のデータ標準化部201bで行われる。物理値の標準化は機密情報が用いられることから、セキュリティを確保しやすいクラウドサーバ200で行われる。つまり、車両100のデータ標準化部103cはシグナル値を標準化するシグナル値標準化部として機能し、クラウドサーバ200のデータ標準化部201bは物理値を標準化する物理値標準化部として機能する。
車両100で標準化されたシグナル値は、車両100からクラウドサーバ200に送信される。クラウドサーバ200は、車両100で標準化が行われたシグナル値と、クラウドサーバ200で標準化が行われた物理値を結合する。その後の処理は上記第1実施形態と同様の流れで行われる。
以上説明した本第2実施形態では、車両100で電池データの分離とシグナル値の標準化を行っている。これにより、上記第1実施形態でクラウドサーバ200が行っていた処理の一部を車両100に分散させることができ、クラウドサーバ200の処理負担を軽減することができる。
(第3実施形態)
次に、本開示の第3実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
次に、本開示の第3実施形態について説明する。以下、上記各実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本第3実施形態のデータ取得部103aは、二次電池101のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部を含んでいる。二次電池101のインピーダンスは、二次電池101の劣化度に応じて変化する物理量である。
データ取得部103aは、複数の異なる周波数を二次電池101に印加し、交流インピーダンス法によって二次電池101のインピーダンスを取得する。データ取得部103aは、複数の周波数で交流電流を二次電池101に印加する電流印加部を含んでいる。データ取得部103aによる二次電池101のインピーダンス取得は、物理値およびシグナル値の取得時間(例えば24時間)の中で任意のタイミングで行うことができる。
データ取得部103aは、二次電池101に印加される交流電流の電流値を取得し、交流電流が二次電池10に印加されたときの応答電圧を取得する。したがって、インピーダンスは、二次電池10に印加される交流電流に対応する応答電圧が測定された後、絶対値と位相の情報を持った複素数として応答電圧を交流電流で割る割り算を行うことによって算出される複素インピーダンスである。
図13に示すように、複素インピーダンスZはZ=R+jXと表される。Rは複素インピーダンスZの実数部であり、抵抗成分である。Xは複素インピーダンスZの虚数部であり、リアクタンス成分である。θは実数部と虚数部との位相である。例えば、データ取得部103aは、離散フーリエ変換を用いて、複数の周波数毎の二次電池101の複素インピーダンスZを算出する。
図14は、複数の異なる周波数で取得した二次電池101のインピーダンスを含んだインピーダンスデータの具体例を示している。インピーダンスデータには、複数の異なる周波数と、周波数ごとに取得したインピーダンスの実数部および虚数部の組み合わせが含まれている。インピーダンスデータは、二次電池101の負荷履歴によって異なるため、車両100あるいは二次電池101の固有情報となる。
インピーダンスは、車種ごと(若しくは二次電池101の種別ごと)に異なるルールにしたがって記述されている。図14に示す例では、インピーダンスのLSBの定義を車種ごとに異ならせている。図14に示す車種Aの例では、実数部はLSBが×106Ω、虚数部はLSBが×106Ωでオフセットが10-4Ωと定義されている。
データ取得部103aで取得された二次電池101のインピーダンスは、電池データと同様、車両100からクラウドサーバ200に送信され、データ標準化部201bで標準化される。データ標準化部201bによる標準化では、異なるルールで記述された電池データを統一された共通ルールにしたがって記述し直すことが行われる。
図15に示すように、車種Aのインピーダンスの実数部および虚数部を標準化する場合には、実数部の数値に10-6を乗算し、虚数部の数値に10-6を乗算してから10-4を減算する。例えば、標準化前の実数部761.26、虚数部83.315は、標準化によって実数部0.000761(Ω)、虚数部-1.7E-05(Ω)に変換される。
図16に示すように、本第3実施形態のコード生成部201cは、標準化された二次電池101のインピーダンスを用いて識別コードを生成する。図16は、周波数とインピーダンスの実数部とインピーダンスの虚数部の組み合わせを用いて識別コードを生成する例を示している。識別コードの生成は、周波数とインピーダンスの実数部の組み合わせ、周波数とインピーダンスの虚数部の組み合わせ、インピーダンスの実数部とインピーダンスの虚数部の組み合わせのいずれかを用いてもよい。
本第3実施形態の劣化状態演算部201dは、標準化された物理値を用いて二次電池101の劣化状態を演算してもよく、あるいは標準化された二次電池101のインピーダンスを用いて二次電池101の劣化状態を演算してもよい。
以上説明した本第3実施形態では、複数の異なる周波数で二次電池101のインピーダンスを測定し、周波数、インピーダンスの実数部、インピーダンスの虚数部を含むインピーダンスデータを用いて識別コードを生成している。このように、インピーダンスデータから生成した識別コードを用いて個体認証を行うことで、上記第1実施形態で電池データのシグナル値から生成した識別コードを用いた場合と同様、確実な個体認証を行うことができ、個体認証の信頼性を向上させることができる。
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
例えば、上記各実施形態では、二次電池101を電源として作動する車両100に本開示を適用したが、これに限らず、本開示は二次電池101を電源として作動し、二次電池101の劣化状態を把握する要求がある電動装置であれば適用可能である。例えば、本開示の電動装置として、空モビリティ、電動潜水艦、電動設備などに用いることができる。
また、上記各実施形態では、車両100からクラウドサーバ200に直接電池データを送信するように構成したが、他の車両100から他の設備を介してクラウドサーバ200に電池データを送信するようしてもよい。例えば、図17に示すように車両100から充電設備500を介してクラウドサーバ200に電池データを送信することができる。この場合、車両100が充電設備500で二次電池101の充電を開始した際に、車両100から充電設備500に電池データを送信し、さらに充電設備500からクラウドサーバ200に電池データの送信を行えばよい。
また、上記各実施形態の構成において、車両100の車両番号と二次電池101の劣化状態の演算結果を、ブロックチェーン技術を用いて複数の機器で分散管理するようにしてもよい。これにより、二次電池101の劣化状態の真正性を担保することができる。
また、上記各実施形態では、本開示を二次電池101が固定された電池固定式の車両100に適用した例について説明したが、本開示を二次電池101が交換可能な電池交換式の車両100に適用してもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (4)
- 二次電池(101)の状態を示すシグナル値および前記二次電池の物理量を示す物理値を含む電池データを時系列データとして取得し、所定のルールに基づいて記述するデータ取得部(103a)と、
異なるルールで記述された前記シグナル値を前記シグナル値の共通ルールに基づいて記述し直し、異なるルールで記述された前記物理値を前記物理値の共通ルールに基づいて記述し直す標準化を行うデータ標準化部(103c、201b)と、
標準化された前記シグナル値に基づいて前記二次電池を識別するための識別コードを生成するコード生成部(201c)と、
標準化された前記物理値に基づいて前記二次電池の劣化状態を演算する劣化状態演算部(201d)と、
前記識別コードと前記二次電池の劣化演算結果を統合して演算結果付き識別コードを生成する劣化状態統合部(201e)と、
前記識別コードを用いた劣化演算結果の要求が行われた場合に、前記識別コードと前記演算結果付き識別コードとを照合し、前記劣化演算結果の要求に対して前記演算結果付き識別コードに含まれる前記劣化演算結果を提供する劣化状態提供部(201g)と、
を備える電池認証システム。 - 異なる周波数で二次電池(101)のインピーダンスを取得し、所定のルールに基づいて記述するデータ取得部(103a)と、
異なるルールで記述された前記インピーダンスを共通ルールに基づいて記述し直す標準化を行うデータ標準化部(201b)と、
標準化された前記インピーダンスに基づいて前記二次電池を識別するための識別コードを生成するコード生成部(201c)と、
前記二次電池の劣化状態を演算する劣化状態演算部(201d)と、
前記識別コードと前記二次電池の劣化演算結果を統合して演算結果付き識別コードを生成する劣化状態統合部(201e)と、
前記識別コードを用いた劣化演算結果の要求が行われた場合に、前記識別コードと前記演算結果付き識別コードとを照合し、前記劣化演算結果の要求に対して前記演算結果付き識別コードに含まれる前記劣化演算結果を提供する劣化状態提供部(201g)と、
を備える電池認証システム。 - 前記二次電池を電源として作動する電動装置(100)と、前記電動装置から前記電池データを受信するクラウドサーバ(200)と、ユーザが使用するユーザ端末(300)とを備え、前記電動装置、前記クラウドサーバおよび前記ユーザ端末は、通信ネットワーク(400)で通信可能に接続されており、
前記データ取得部は前記電動装置に設けられ、
前記データ標準化部、前記コード生成部、前記劣化状態演算部、前記劣化状態統合部および前記劣化状態提供部は、前記クラウドサーバに設けられている
請求項1または2に記載の電池認証システム。 - 前記電池データに含まれる前記物理値と前記シグナル値を分離するデータ分離部(103b)を備え、
前記データ標準化部には、前記物理値を標準化する物理値標準化部(201b)と、前記シグナル値を標準化するシグナル値標準化部(103c)が含まれており、
前記データ分離部および前記シグナル値標準化部は前記電動装置に設けられ、前記物理値標準化部は前記クラウドサーバに設けられている
請求項3に記載の電池認証システム。
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