DE102008051110B4

DE102008051110B4 - Battery system for a portable data carrier

Info

Publication number: DE102008051110B4
Application number: DE102008051110.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kluge; Dr. Cinkler Kalman
Original assignee: Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: DE102008051110A1

Abstract

Batteriesystem für einen tragbaren Datenträger, insbesondere kartenförmigen Datenträger wie eine Chipkarte und dergleichen, mit einer ersten Batterie (3), welche als Energiequelle für elektrische Verbraucher dient und einer zweite Batterie (4), welche als Sensoreinheit für die erste Batterie dient (3), gekennzeichnet dadurch, dass die erste Batterie (3) als Energiequelle in einen Verbraucherstromkreis des Datenträgers eingebunden ist, und die zweite Batterie (4) in keinen Verbraucherstromkreis des Datenträgers als Energiequelle eingebunden ist.Battery system for a portable data carrier, in particular card-shaped data carrier such as a chip card and the like, with a first battery (3), which serves as an energy source for electrical consumers and a second battery (4), which serves as a sensor unit for the first battery (3), characterized in that the first battery (3) is integrated as a power source in a load circuit of the data carrier, and the second battery (4) is integrated into any load circuit of the data carrier as an energy source.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem für einen tragbaren Datenträger und ein Verfahren zum Erfassen der Umgebungsbedingungen, denen eine solche Energiequelle ausgesetzt war. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen tragbaren Datenträger mit einem solchen Batteriesystem.The invention relates to a battery system for a portable data carrier and to a method for detecting the environmental conditions to which such an energy source has been exposed. Furthermore, the invention relates to a portable data carrier with such a battery system.

Datenträger im Sinne der vorliegenden Erfindung sind kartenförmige Datenträger, insbesondere Chipkarten, wie beispielsweise Smartcards, die eine Batterie zur Versorgung der elektrischen Komponenten wie Chip, Display und dergleichen umfassen. Tragbare Datenträger im Sinne der Erfindung können auch andersartige Wertdokumente sein, wie beispielsweise Banknoten, Aktien, Anleihen, Urkunden, Gutscheine, Schecks, Lotteriescheine, hochwertige Eintrittskarten, Passe, Ausweise und andere fälschungsgefährdete Dokumente, soweit sie elektrische Komponenten und eine Batterie zu deren Energieversorgung aufweisen.Data carriers in the context of the present invention are card-shaped data carriers, in particular chip cards, such as smart cards, which include a battery for supplying the electrical components such as chip, display and the like. Portable data carriers in the sense of the invention can also be other types of value documents, such as banknotes, stocks, bonds, certificates, vouchers, checks, lottery tickets, high-quality tickets, passports, ID cards and other forgery-prone documents, as far as they have electrical components and a battery for their power supply ,

In der WO 03/046919 A2 wird eine Smartcard mit einem volatilen Speicher und einer wiederaufladbaren Batterie offenbart, welche während der Verwendung der Smartcard durch einen Endkunden eine unter anderem zur Erhaltung der Information des volatilen Speichers ausreichende Spannung kontinuierlich bereitstellt. Typischerweise wird eine solche Chipkarte jedoch vor dem Einsatz beim Endkunden über einen erheblichen Zeitraum bei der die Karte ausgebenden Stelle, beispielsweise bei einem Diensteanbieter, gelagert. Gleichzeitig werden bereits bei der Herstellung der Chipkarte Informationen in dem volatilen Speicher abgelegt, so dass auch während der Lagerung der Chipkarte eine zur Erhaltung der Information des volatilen Speichers geeignete Spannung bereitgestellt werden muss. Die für den späteren Betrieb beim Endkunden vorgesehene wiederaufladbare Batterie ist jedoch zur Bereitstellung einer solchen Spannung über einen langen Zeitraum ungeeignet, da solche wiederaufladbare Batterien typischerweise ein zu hohe Selbstentladung zeigen. Daher ist auf der Chipkarte neben der wiederaufladbaren Batterie eine zweite, nicht-wiederaufladbare Batterie vorgesehen, welche eine ausreichend geringe Selbstentladung zeigt, um während der langen Zeitspanne der Lagerung vor Auslieferung der Chipkarte an den Endkunden eine zur Erhaltung der Information des volatilen Speichers ausreichende Spannung liefern kann. Eine typische Anwendung solcher Chipkarten ist die Erzeugung von Einmal-Passworten (OTP, one-time password), welche die Nutzung von Diensten des Diensteanbieters, der beispielsweise auch die Chipkarte an den Endkunden ausgegeben hat, gestattet. Dieses Konzept zur Überbrückung der Zeitspanne, in der die Chipkarte gelagert wird, funktioniert in Bezug auf die nicht-wiederaufladbare Batterie jedoch nur, wenn die Chipkarte bei geeigneten Bedingungen, insbesondere bei zulässigen Temperaturen, gelagert wird.In the WO 03/046919 A2 discloses a smart card having a volatile memory and a rechargeable battery which continuously provides, during use of the smart card by an end customer, a voltage sufficient to, inter alia, maintain the information of the volatile memory. Typically, however, such a chip card is stored for a considerable period of time at the card issuing agency, for example at a service provider, before being used by the end customer. At the same time, information is already stored in the volatile memory during the production of the chip card, so that a voltage which is suitable for maintaining the information of the volatile memory must also be provided during the storage of the chip card. However, the rechargeable battery intended for later operation at the end customer is unsuitable for providing such a voltage over a long period of time since such rechargeable batteries typically exhibit too high a self-discharge. Therefore, a second, non-rechargeable battery is provided on the smart card adjacent to the rechargeable battery, which exhibits a sufficiently low self-discharge to provide sufficient voltage to maintain the information of the volatile memory during the long period of storage prior to delivery of the smart card to the end customer can. A typical application of such smart cards is the generation of one-time passwords (OTPs), which allows the use of services of the service provider who has for example also issued the smart card to the end customer. However, this concept for bridging the period in which the smart card is stored, with respect to the non-rechargeable battery only works if the smart card is stored under suitable conditions, in particular at allowable temperatures.

Aus der DE 10 2004 033 838 A1 ist ein System zur Erfassung von Betriebsparametern einer Batterie bekannt. Hierzu sind zwei Batterien in Serie geschaltet. Es wird die Spannung einer Batterie bestimmt und es werden mithilfe einer Auswerteeinheit Rückschlüsse auf den Ladezustand der jeweils anderen Batterie gezogen.From the DE 10 2004 033 838 A1 For example, a system for detecting operating parameters of a battery is known. For this purpose, two batteries are connected in series. It determines the voltage of a battery and it will be drawn using an evaluation unit conclusions about the state of charge of the other battery.

Generell ist eine Batterie, ob wiederaufladbar oder nicht-wiederaufladbar, nicht mehr oder nur noch bedingt einsetzbar, wenn sie die notwendige Spannung für den vorgesehenen Betrieb nicht mehr liefern kann. Dies kann ursächlich daran liegen, dass die Batterie stark beansprucht wurde und die gespeicherte Energie verbraucht ist, die Batterie also leer ist, oder auch daran, dass der Innenwiderstand und damit auch die Impedanz der Batterie, beispielsweise auf Grund ungünstiger Lagerbedingungen, übermäßig erhöht ist, obwohl noch ausreichend Energie in der Batterie gespeichert ist. Eine solche Batterie kann beispielsweise von einem entsprechenden Schaltkreis der Chipkarte als defekt erkannt und eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben werden, beispielsweise über ein in der Chipkarte integriertes Anzeigeelement. Im Falle einer nicht-wiederaufladbaren Batterie muss dann in der Regel die gesamte Chipkarte ausgetauscht werden.In general, a battery, whether rechargeable or non-rechargeable, no longer or only conditionally usable, if they can not deliver the necessary voltage for the intended operation. This may be due to the fact that the battery has been heavily used and the stored energy is consumed, the battery is empty, or because the internal resistance and thus the impedance of the battery, for example, due to unfavorable storage conditions, excessively increased, although there is still enough energy stored in the battery. Such a battery can for example be recognized as defective by a corresponding circuit of the chip card and a corresponding error message can be output, for example via a display element integrated in the chip card. In the case of a non-rechargeable battery then usually the entire chip card must be replaced.

Eine solche Chipkarte wird, wie bereits oben erwähnt, typischerweise einem Endkunden zur Verfügung gestellt, und an deren Bereitstellung sind typischerweise mehrere Unternehmen beteiligt, beispielsweise ein Batteriehersteller, ein Kartenhersteller und ein Kartenbetreiber/Diensteanbieter. Im Falle eines notwendigen Austausches einer defekten Batterie oder der gesamten Karte ist es für diese Unternehmen beispielsweise aus Gründen der Gewährleistung oder der Produktweiterentwicklung wichtig, die genauen Gründe für den Batteriedefekt und/oder den notwendigen Kartenaustausch zu kennen. Beispielsweise wäre es wünschenswert zu erkennen, ob die Karte fehlerhaft behandelt wurde und welcher Art die fehlerhafte Behandlung war, beispielsweise ob die Karte falsch gelagert wurde.Such a smart card is typically provided to an end customer, as noted above, and typically involves several companies, such as a battery manufacturer, a card manufacturer, and a card operator / service provider. In the event of a necessary replacement of a defective battery or the entire card, for example, for reasons of warranty or product development, it is important for these companies to know the exact cause of the battery failure and / or the necessary card replacement. For example, it would be desirable to know if the card was mistreated and what kind of faulty handling was involved, for example, if the card was stored incorrectly.

Dazu kann die auszutauschende, defekte Batterie einer Analyse unterzogen werden. Als einfach anzuwendende Analysemethode käme dabei eine Impedanzanalyse, wie sie zur Bestimmung des Gesundheitszustands (SOH, state of health) oder des Ladungszustands (SOC, state of charge) einer Batterie bekannt ist, in Frage.For this purpose, the defective battery to be replaced can be subjected to an analysis. As an easy-to-use analysis method would be an impedance analysis, as it is known to determine the state of health (SOH, state of health) or the state of charge (SOC) of a battery, in question.

Wird eine Chipkarte mit einer integrierten Batterie beispielsweise einer unzulässig hohen Temperatur zu lange ausgesetzt, beispielsweise während der Lagerung vor der Auslieferung an den Endkunden, so erfährt die Batterie typischerweise während dieser Zeit eine erhöhte Selbstentladung. Gleichzeitig erhöht sich durch die unzulässig hohe Temperatur auch die Impedanz der Batterie. Wird eine solche Chipkarte dagegen von dem Endkunden stark benutzt, so entleert sich die Batterie, wobei sich allerdings auch in diesem Fall die Impedanz erhöht. Die Impedanz einer komplett entladenen Batterie steigt im Allgemeinen bis unendlich.If a chip card with an integrated battery, for example, exposed to an excessively high temperature for too long, for example, during storage before delivery to the End customer, the battery typically undergoes an increased self-discharge during this time. At the same time, the unacceptably high temperature increases the impedance of the battery. By contrast, if such a chip card is used heavily by the end customer, the battery is discharged, although the impedance also increases in this case. The impedance of a completely discharged battery generally goes up to infinity.

Da somit sowohl im Fall einer unsachgemäßen Lagerung als auch im Fall einer starken Benutzung der Chipkarte durch den Endkunden die Impedanz der als fehlerhaft erkannten Batterie erhöht ist, können mit Hilfe einer Impedanzanalyse nicht mit ausreichender Sicherheit Rückschlüsse auf die Ursache des Batteriedefekts gezogen werden. Wird der Batteriedefekt reklamiert, so ist daher nicht nachvollziehbar, ob es sich um einen Gewährleistungsfall oder um eine unsachgemäße Behandlung der Chipkarte handelt, insbesondere durch Lagerung bei erhöhter Temperatur.Thus, both in case of improper storage and in the case of heavy use of the smart card by the end customer, the impedance of the detected as defective battery is increased, with the help of an impedance analysis can not be drawn with sufficient certainty on the cause of the battery failure. If the battery defect is complained about, it is therefore not comprehensible whether it is a case of warranty or improper handling of the chip card, in particular by storage at elevated temperature.

Zum Erkennen einer Lagerung bei erhöhter Temperatur wäre es prinzipiell denkbar, einen an sich bekannten Temperaturindikator auf der Batterie oder auf dem Datenträger vorzusehen. Jedoch werden beispielsweise Chipkarten typischerweise mittels Heißlaminierung hergestellt, wodurch ein solcher Temperaturindikator bereits während der Herstellung der Chipkarte aktiviert werden würde.To detect a storage at elevated temperature, it would be conceivable in principle to provide a known temperature indicator on the battery or on the disk. However, for example, smart cards are typically manufactured by means of hot lamination, whereby such a temperature indicator would already be activated during the production of the chip card.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Batteriesystem, einen Datenträger und ein Prüfungsverfahren anzugeben, welche es gestatten, im Falle einer defekten Batterie Rückschlüsse auf die vorangegangene, möglicherweise fehlerhafte Behandlung zu ziehen. Insbesondere soll trotz Heißlaminierung während der Herstellung erkannt werden können, ob die Batterie oder der Datenträger beispielsweise während der Lagerung einer unzulässig hohen Temperatur ausgesetzt war.Object of the present invention is therefore to provide a battery system, a data carrier and a test method, which allow to draw in the case of a defective battery conclusions about the previous, possibly incorrect treatment. In particular, despite hot lamination during manufacture, it should be possible to detect whether the battery or the data carrier was exposed to an inadmissibly high temperature during storage, for example.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Impedanz einer Batterie, welche sich, während die Batterie einer unzulässig hohen Temperatur ausgesetzt ist, erhöht, sich danach, also wenn die Batterie wieder zulässigen Temperaturen ausgesetzt ist, nicht wieder verringert, sondern auf einem erhöhten Wert verbleibt. Damit eignet sich eine Batterie prinzipiell zur Aufzeichnung einer Historie der Temperaturen, denen die Batterie ausgesetzt war, und somit ebenfalls als ein Temperaturindikator, welcher jedoch im Gegensatz zu den bekannten Temperaturindikatoren bei einer Heißlaminierung nicht aktiviert wird, da sich die Impedanz nur bei einer über einen längeren Zeitraum erhöhten Temperatur merklich ändert.The present invention is based on the recognition that the impedance of a battery, which, while the battery is exposed to an inadmissibly high temperature, increases after that, ie when the battery is exposed to permissible temperatures, not reduced again, but at an increased Value remains. Thus, a battery is in principle suitable for recording a history of the temperatures to which the battery was exposed, and thus also as a temperature indicator, which, however, unlike the known temperature indicators in a hot lamination is not activated, since the impedance only in one over a increased temperature significantly over a longer period of time.

Wie oben erwähnt, verändert sich die Impedanz einer Batterie aber auch aus anderen Gründen, beispielsweise auf Grund der Entladung der Batterie, welche die Veränderung der Impedanz wegen einer unzulässig erhöhten Temperatur dann überlagern. Daher kann eine Batterie in Verbindung mit einer Impedanzanalyse in der Regel nicht als Temperaturindikator verwendet werden.As mentioned above, the impedance of a battery but also for other reasons, for example, due to the discharge of the battery, which then overlap the change in impedance due to an inadmissibly elevated temperature. Therefore, a battery in conjunction with impedance analysis typically can not be used as a temperature indicator.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es daher, einer als Energiequelle dienenden Batterie eine weitere Batterie beizuordnen, welche nicht als Energiequelle verwendet wird, sondern als Sensoreinheit für die Energiequelle dient.A basic idea of the present invention is therefore to provide a battery serving as an energy source with another battery which is not used as an energy source but serves as a sensor unit for the energy source.

Das erfindungsgemäße Batteriesystem für einen tragbaren Datenträger, insbesondere kartenförmigen Datenträger wie eine Chipkarte, umfasst daher neben einer ersten Batterie, welche als Energiequelle für elektrische Verbraucher, beispielsweise einen Chip oder ein Display auf dem Datenträger, dient, eine zweite Batterie, welche als Sensoreinheit für die erste Batterie dient. Beispielsweise ist die erste Batterie als Energiequelle in einen Verbraucherstromkreis des Datenträgers eingebunden, während die zweite Batterie nicht in einen solchen Verbraucherstromkreis des Datenträgers eingebunden ist, vor allem nicht als Energiequelle.The battery system according to the invention for a portable data carrier, in particular card-shaped data carrier such as a smart card, therefore, in addition to a first battery, which serves as an energy source for electrical consumers, such as a chip or a display on the disk, a second battery, which serves as a sensor unit for the first battery is used. For example, the first battery is integrated as a power source in a load circuit of the data carrier, while the second battery is not involved in such a load circuit of the data carrier, especially not as an energy source.

Dadurch sind beide Batterien des Batteriesystems denselben Umgebungsbedingungen, insbesondere derselben Temperatur ausgesetzt, und da die zweite Batterie als Sensoreinheit und somit nicht als Energiequelle eingesetzt wird, hängt deren Impedanz nur von den Umgebungsbedingungen, wie der Temperatur, denen das Batteriesystem ausgesetzt war, ab. Somit kann die zweite Batterie als Indikator für die Temperaturen, denen das Batteriesystem und somit auch die erste Batterie ausgesetzt war, dienen. Mit anderen Worten wird somit eine Vergleichseinheit für die erste Batterie geschaffen, wobei anhand der Impedanz der zweiten Batterie erkannt werden kann, welcher Anteil der Impedanz der ersten Batterie beispielsweise auf eine unsachgemäße Lagerung bei erhöhter Temperatur zurückzuführen ist. Das erfindungsgemäße Batteriesystem gestattet es somit, Rückschlüsse auf die vorangegangene, möglicherweise fehlerhafte Behandlung des Batteriesystems oder des Datenträgers, der ein solches Batteriesystem enthält, zu ziehen.As a result, both batteries of the battery system are exposed to the same environmental conditions, in particular the same temperature, and since the second battery is used as a sensor unit and thus not as an energy source, their impedance depends only on the ambient conditions, such as the temperature to which the battery system was exposed. Thus, the second battery can serve as an indicator of the temperatures to which the battery system and thus also the first battery was exposed. In other words, a comparison unit for the first battery is thus created, it being possible to detect on the basis of the impedance of the second battery what proportion of the impedance of the first battery is due, for example, to improper storage at elevated temperature. The battery system according to the invention thus makes it possible to draw conclusions about the previous possibly faulty treatment of the battery system or of the data carrier containing such a battery system.

Die zweite Batterie wird dazu einer Analyse unterworfen, wobei dabei vorzugsweise auch eine Impedanzanalyse zur Bestimmung der Impedanz der zweiten Batterie durchgeführt wird.The second battery is subjected to an analysis, wherein preferably also an impedance analysis for determining the impedance of the second battery is performed.

Die zweite Batterie des Batteriesystems dient vorzugsweise ausschließlich als Sensoreinheit für die erste Batterie. Die zweite Batterie wird dann ausschließlich für die Analysezwecke elektrisch kontaktiert und zu keinem anderen Zeitpunkt elektrisch belastet.The second battery of the battery system preferably serves exclusively as a sensor unit for the first battery. The second battery then becomes electric for analysis only contacted and electrically charged at no other time.

Damit die zweite Batterie eine brauchbare Vergleichseinheit für die erste Batterie darstellt und somit als Sensoreinheit für die erste Batterie verwendet werden kann, weisen die erste und die zweite Batterie vorzugsweise den gleichen Batterietyp auf, d. h. beide verwenden Batterien dieselben elektrochemischen Substanzen. Beide Batterien sind dabei nicht-wiederaufladbar und sind beispielsweise Lithium-, Säure- oder Alkali-Batterien. Dadurch zeigen die erste und die zweite Batterie ein zumindest ähnliches, idealerweise gleiches Verhalten charakteristischer elektrischer Größen der Batterie, wie der Impedanz oder der Selbstentladung, gegenüber Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise der Temperatur. Es kann auch ausreichen, wenn wenigstens bekannt ist, in welcher Weise sich das Verhalten der ersten Batterie von dem Verhalten der zweiten Batterie unterscheidet.In order for the second battery to be a useful comparison unit for the first battery and thus to be used as the sensor unit for the first battery, the first and second batteries preferably have the same type of battery, i. H. both batteries use the same electrochemical substances. Both batteries are non-rechargeable and are for example lithium, acid or alkaline batteries. Thus, the first and second batteries exhibit at least similar, ideally the same behavior of characteristic electrical quantities of the battery, such as impedance or self-discharge, to environmental conditions, such as temperature. It may also be sufficient if at least it is known how the behavior of the first battery differs from that of the second battery.

Das Verhalten der beiden Batterien gegenüber Umgebungsbedingungen kann weiter aneinander angeglichen werden, wenn die erste und die zweite Batterie von ähnlicher oder gleicher Bauart sind. Im einfachsten Fall sind dabei die erste und die zweite Batterie identisch. Jedoch ist es auch ausreichend, wenn die erste und die zweite Batterie nur in Bezug auf solche Größen gleich ausgeführt sind, welche beispielsweise für die Veränderung der Impedanz gegenüber der Umgebungstemperatur relevant sind. Daher müssen beide Batterien beispielsweise nicht notwendigerweise eine identische Speicherkapazität, also einen identischen Energieinhalt, aufweisen.The behavior of the two batteries with respect to ambient conditions can be further adjusted to one another if the first and the second battery are of similar or the same type. In the simplest case, the first and the second battery are identical. However, it is also sufficient if the first and the second battery are designed to be identical only with regard to variables which are relevant, for example, to the change of the impedance with respect to the ambient temperature. Therefore, for example, both batteries need not necessarily have an identical storage capacity, ie an identical energy content.

Vorzugsweise weist die zweite Batterie eine geringere Speicherkapazität für elektrische Energie auf, was den Platz- bzw. Flächenbedarf der zweiten Batterie auf dem Datenträger reduziert. Dabei wird die Größe der zweiten Batterie minimiert, um eine erste Batterie mit möglichst großer Speicherkapazität für elektrische Energieversorgung zu schaffen und/oder um die Größe einer als Energiequelle dienenden Batterie durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer zweiten, als Sensoreinheit dienenden Batterie nur geringfügig zu reduzieren.Preferably, the second battery has a lower storage capacity for electrical energy, which reduces the space requirement of the second battery on the disk. In this case, the size of the second battery is minimized in order to create a first battery with the largest possible storage capacity for electrical energy supply and / or to reduce the size of serving as an energy source battery by the inventive provision of a second, serving as a sensor unit battery only slightly.

Das Beiordnen einer zweiten bauartgleichen Batterie zu einer ersten Batterie hat gegenüber dem Beiordnen eines bekannten Temperaturindikators den Vorteil, dass die charakteristischen elektrischen Größen sich in der ersten und zweiten Batterie in gleicher Weise ändern, das heißt, dass durch die zweite Batterie nur solche Umgebungsbedingungen erfasst werden, die für die Funktion der ersten Batterie tatsächlich relevante Auswirkungen haben. Im Gegensatz zu der Verwendung eines sonstigen Temperaturindikators müssen somit keine Annahmen über die Auswirkung von durch den Temperaturindikator erfassten Umgebungsbedingungen auf die Funktion der Energiequelle getroffen werden.Assigning a second type-identical battery to a first battery has the advantage over the provision of a known temperature indicator that the characteristic electrical variables in the first and second battery change in the same way, that is to say that only such ambient conditions are detected by the second battery that actually have relevant effects on the function of the first battery. Thus, unlike the use of another temperature indicator, there is no need to make assumptions about the effect of environmental conditions detected by the temperature indicator on the function of the energy source.

Die erste und die zweite Batterie des erfindungsgemäßen Batteriesystems sind vorzugsweise zur Verwendung in kartenförmigen Datenträgern, wie beispielsweise Chipkarten, ausgelegt und sind beispielsweise Folienbatterien oder Flachbatterien.The first and the second battery of the battery system according to the invention are preferably designed for use in card-shaped data carriers, such as chip cards, and are, for example, foil batteries or flat batteries.

Die erste und die zweite Batterie des erfindungsgemäßen Batteriesystems können als getrennte, voneinander unabhängige Bauteile ausgebildet sein. Vorzugsweise bilden die erste und die zweite Batterie jedoch ein gemeinsames Bauteil. Dazu sind beide Batterien beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet oder teilen sich ein gemeinsames Bauteil. Letzteres hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Batteriesystem zum einen platzsparend ausgebildet werden kann. Zum anderen ist damit sichergestellt, dass beide Batterien den gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Sind dagegen die erste und die zweite Batterie getrennte, voneinander unabhängige Bauteile, so könnten diese an verschiedenen Stellen einer Chipkarte angebracht werden, wodurch signifikante Temperaturunterschiede zwischen den beiden Batterien auftreten könnten, was folglich die Eignung der zweiten Batterie als Sensoreinheit für die erste Batterie reduzieren würde. Vorzugsweise ist das gemeinsame Bauteil ein elektrochemischer Separator und/oder einer elektrochemische Halbzelle und somit an den elektrochemischen Prozessen der beiden Batterien beteiligt. Dies unterstützt das Bereitstellen einer ersten und zweiten Batterie mit gleicher Bauart und somit mit gleichem Verhalten gegenüber Umgebungsbedingungen zusätzlich.The first and the second battery of the battery system according to the invention may be formed as separate, independent components. Preferably, however, the first and the second battery form a common component. For this purpose, both batteries are arranged for example in a common housing or share a common component. The latter has the advantage that the battery system according to the invention can be designed to save space. On the other hand, this ensures that both batteries are exposed to the same environmental conditions. On the other hand, if the first and second batteries are separate, independent components, they could be applied at different locations on a smart card, which could result in significant temperature differences between the two batteries, thus reducing the suitability of the second battery as the sensor unit for the first battery , Preferably, the common component is an electrochemical separator and / or an electrochemical half cell and thus involved in the electrochemical processes of the two batteries. This helps provide a first and second battery of the same type and thus with the same behavior against environmental conditions in addition.

Auch wenn das erfindungsgemäße Batteriesystem in einem Gehäuse ausgebildet ist, können die erste und die zweite Batterie elektrisch voneinander völlig getrennt aufgebaut werden. In diesem Falle weisen die erste und die zweite Batterie beispielsweise einen gemeinsamen Separator und jeweils einen eigenen Minus- und Pluspol auf, so dass die Batterie insgesamt vier elektrochemische Halbzellen besitzt. Damit wird eine wechselseitige Beeinflussung der ersten und der zweiten Batterie verhindert.Even if the battery system according to the invention is formed in a housing, the first and the second battery can be constructed electrically separated from each other completely. In this case, the first and the second battery, for example, a common separator and each have their own minus and positive pole, so that the battery has a total of four electrochemical half-cells. Thus, a mutual influence of the first and the second battery is prevented.

Vorteilhafterweise weisen jedoch die erste und die zweite Batterie einen gemeinsamen Pol auf, entweder einen gemeinsamen Minuspol oder einen gemeinsamen Pluspol. Dies kann dadurch realisiert werden, dass sich beide Batterien eine elektrochemische Halbzelle teilen. Dadurch kann zum einen die Größe dieser elektrochemischen Halbzelle maximiert werden und somit auch die elektrische Speicherkapazität der ersten Batterie. Andererseits wird damit auch eine zusätzliche Platzersparnis erzielt. Mit anderen Worten wird dadurch die elektrische Speicherkapazität des erfindungsgemäßen Batteriesystems bezogen auf die auf dem Datenträger verbrauchte Fläche bzw. den auf dem Datenträger verbrauchten Raum maximiert. Zusätzlich unterstützt die Verwendung einer gemeinsamen elektrochemischen Halbzelle das Schaffen einer ersten und zweiten Batterie mit gleicher Bauart und somit mit gleichem Verhalten gegenüber Umgebungsbedingungen. Weiterhin wird die Herstellung des Batteriesystems einfacher und kostengünstiger, da anstelle von vier elektrochemischen Halbzellen nur noch drei elektrochemische Halbzellen geschaffen werden müssen und sich somit die Anzahl der Bauteile reduziert.Advantageously, however, the first and the second battery have a common pole, either a common negative pole or a common positive pole. This can be realized by the fact that both batteries share an electrochemical half-cell. As a result, on the one hand, the size of this electrochemical half-cell can be maximized, and thus also the electrical storage capacity of the first battery. On the other hand, this also saves additional space. In other words, thereby the electric Storage capacity of the battery system according to the invention based on the consumed on the disk surface or the space consumed on the disk space maximized. In addition, the use of a common electrochemical half cell facilitates the creation of a first and second battery of the same type and thus with the same environmental performance. Furthermore, the production of the battery system is simpler and less expensive, since instead of four electrochemical half cells only three electrochemical half cells must be created and thus reduces the number of components.

Anstelle oder zusätzlich zu der Analyse der Impedanz der zweiten Batterie können auch andere charakteristische elektrische Größen der zweiten Batterie bestimmt werden, wie beispielsweise die Leerlaufspannung. Dadurch können weitere und/oder genauere Rückschlüsse auf die Umgebungsbedingungen, denen das Batteriesystem ausgesetzt war, gezogen werden.Instead of or in addition to the analysis of the impedance of the second battery, other characteristic electrical quantities of the second battery may be determined, such as the open circuit voltage. As a result, further and / or more accurate conclusions can be drawn about the environmental conditions to which the battery system was exposed.

Mit Hilfe der Erfindung ist es nun erstmals möglich, verschiedene Ursachen für einen Batteriedefekt, das heißt für die erhöhte Impedanz einer Energiequelle, wozu erfindungsgemäß die erste Batterie dient, zu unterscheiden. So ist die Impedanz der zweiten Batterie idealerweise nur dann erhöht, wenn das Batteriesystem oder der Datenträger einer unzulässig hohen Temperatur ausgesetzt war, insbesondere über einen langen Zeitraum beispielsweise bei Lagerung, während eine nur kurzzeitig erhöhte Temperatur, beispielsweise bei der Heißlaminierung, die Impedanz einer Batterie dagegen nicht oder nicht erheblich erhöht und somit weder die Funktionsfähigkeit der ersten Batterie beeinträchtigt noch eine Impedanzerhöhung in der zweiten Batterie verursacht. Andererseits ist die Impedanz der zweiten Batterie dann nicht erhöht, wenn der Defekt bzw. der Ausfall der als Energiequelle verwendeten ersten Batterie auf eine starke Beanspruchung der Energiequelle, beispielsweise auf eine starke Benutzung der Chipkarte, zurückzuführen ist. Im ersten Fall wäre beispielsweise das für die Lagerung verantwortliche Unternehmen, beispielsweise der die Karte ausgebende Diensteanbieter, für den Batteriedefekt verantwortlich und müsste ggf. auch für die entsprechende Gewährleistung sorgen. Im zweiten Fall wäre die Energiequelle für die letztendlich angefallene Benutzung energetisch zu schwach ausgelegt gewesen. In diesem Falle hätte damit möglicherweise der Karten- oder Batteriehersteller für Gewährleistung zu sorgen. In diesem Fall könnte jedoch auch noch genauer überprüft werden, ob die starke Benutzung durch den Endkunden berechtigt war oder nicht. So kann der Endkunde beispielsweise bei Chipkarten, die Einmal-Passworte (OTP) erzeugen, eine Vielzahl solcher Passworte mit Hilfe der Chipkarte erzeugen, ohne jedoch die entsprechenden Dienste des Diensteanbieters tatsächlich zu nutzen. In einem solchen Fall wäre die starke Benutzung der Chipkarte möglicherweise nicht konform mit den mit dem Diensteanbieter vereinbarten Vertragsbedingungen, und der Endkunde hätte möglicherweise dann keinen Anspruch auf Gewährleistung.With the aid of the invention, it is now possible for the first time to differentiate between different causes for a battery defect, that is to say for the increased impedance of an energy source, for which purpose the first battery is used. Thus, the impedance of the second battery is ideally increased only when the battery system or the data carrier was exposed to an inadmissibly high temperature, especially over a long period of time, for example, during storage, while only a short time increased temperature, for example, in the hot lamination, the impedance of a battery on the other hand, it does not increase or does not significantly increase and thus neither impairs the functionality of the first battery nor causes an impedance increase in the second battery. On the other hand, the impedance of the second battery is not increased when the defect or failure of the first battery used as the energy source due to heavy use of the power source, for example, a heavy use of the smart card. In the first case, for example, the company responsible for storage, for example the card issuing service provider, would be responsible for the battery failure and, if necessary, would also have to provide the appropriate guarantee. In the second case, the energy source would have been designed too weakly for the ultimate use. In this case, the card or battery manufacturer might have to provide warranty. In this case, however, it could also be checked in more detail whether the heavy use by the end customer was justified or not. For example, in the case of chip cards which generate one-time passwords (OTPs), the end customer can generate a large number of such passwords with the aid of the chip card, but without actually using the corresponding services of the service provider. In such a case, the heavy use of the smart card may not conform to the terms of the contract with the service provider, and the end customer may not be entitled to any warranty.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further embodiments and advantages of the invention are explained below by way of example with reference to the figures. Show it:

1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batterie; 1 a plan view of a first embodiment of a battery according to the invention;

2 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batterie; 2 a plan view of a second embodiment of a battery according to the invention;

3 einen Querschnitt durch eine Batterie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und 3 a cross section through a battery according to the second embodiment; and

4 eine Draufsicht auf eine Chipkartenbatterie gemäß dem Stand der Technik. 4 a plan view of a chip card battery according to the prior art.

4 zeigt eine Draufsicht auf eine herkömmliche Chipkartenbatterie. Eine solche Chipkartenbatterie ist zum Einbringen in einen kartenförmigen Datenträger, wie beispielsweise eine Chipkarte, ausgelegt und ist dazu in ihrer Bauart flach. Die Batterie in Form einer elektrochemischen Zelle umfasst eine negative elektrochemische Halbzelle (Minuspol), eine positive elektrochemische Halbzelle (Pluspol) 3 und einen Separator 8, wobei in der Draufsicht von 4 die in Blickrichtung hinter dem Separator 8 liegende negative Halbzelle nicht dargestellt ist. Anschlüsse 1 und 2 sind zur elektrischen Kontaktierung nach außen geführt. 4 shows a plan view of a conventional smart card battery. Such a chip card battery is designed for insertion in a card-shaped data carrier, such as a chip card, and is flat in design. The battery in the form of an electrochemical cell comprises a negative electrochemical half cell (negative pole), a positive electrochemical half cell (positive pole) 3 and a separator 8th , wherein in the plan view of 4 in the direction behind the separator 8th lying negative half-cell is not shown. connections 1 and 2 are led to the electrical contact to the outside.

1 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriesystems mit einer positiven Halbzelle 3 der ersten Batterie und einer positiven Halbzelle 4 der zweiten Batterie. Beide Batterien sind auf einem gemeinsamen elektrochemischen Separator 8 angeordnet. Die erste und die zweite Batterie besitzen jeweils eigene, räumlich und elektrochemisch voneinander getrennte positive und negative Halbzellen, wobei die negativen Halbzellen in Deckung zu der jeweiligen positiven Halbzelle 3, 4 auf der gegenüberliegenden Seite des Separators 8 angeordnet sind. Da das Batteriesystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vier elektrochemische Halbzellen aufweist, welche jeweils die Minus- und Pluspole der ersten und zweiten Batterie bilden, weist die Batterie auch vier elektrische Anschlusskontakte 1, 2, 5 und 6 auf. 1 shows a plan view of a first embodiment of the battery system according to the invention with a positive half-cell 3 the first battery and a positive half cell 4 the second battery. Both batteries are on a common electrochemical separator 8th arranged. The first and the second battery each have their own, spatially and electrochemically separated positive and negative half-cells, wherein the negative half-cells coincide with the respective positive half-cell 3 . 4 on the opposite side of the separator 8th are arranged. Since the battery system according to the first embodiment has four electrochemical half-cells, which each form the negative and positive poles of the first and second battery, the battery also has four electrical connection contacts 1 . 2 . 5 and 6 on.

In 2 ist eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des Batteriesystems gezeigt. Dabei besitzen die erste und die zweite Batterie jeweils eine eigene positive elektrochemische Halbzelle 3, 4. In diesem Ausführungsbeispiel teilen sich die erste und die zweite Batterie jedoch nicht nur den Separator 8, sondern auch die negative Halbzelle 7. Dies wird auch aus dem in 3 gezeigten Querschnitt dieses zweiten Ausführungsbeispiels ersichtlich. Durch die gemeinsame Nutzung der negativen elektrochemischen Halbzelle 7 wird der durch die Batterie verbrauchte Raum maximal für die elektrochemischen Halbzellen ausgenutzt und somit die elektrische Speicherkapazität der Chipkartenbatterie pro verbrauchtem Raum bzw. pro verbrauchter Fläche optimiert. Die Chipkartenbatterie besitzt wegen der gemeinsamen Nutzung der negativen elektrochemischen Halbzelle 7 als Minuspol für beide Batterien nur drei elektrische Anschlüsse 1, 2 und 6.In 2 a plan view of a second embodiment of the battery system is shown. The first and the second battery each have their own positive electrochemical half cell 3 . 4 , However, in this embodiment, the first and second batteries do not only divide the separator 8th , but also the negative half cell 7 , This will also come from the in 3 shown cross-section of this second embodiment. By sharing the negative electrochemical half-cell 7 the space consumed by the battery is maximally utilized for the electrochemical half cells and thus the electrical storage capacity of the chip card battery is optimized per used space or per consumed area. The chip card battery has because of the common use of the negative electrochemical half cell 7 as minus pole for both batteries only three electrical connections 1 . 2 and 6 ,

Der in 3 im Querschnitt gezeigte Schichtaufbau des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht grundsätzlich auch dem Schichtaufbau des ersten Ausführungsbeispiels insofern als die negativen Halbzellen der ersten und der zweiten Batterie von den positiven Halbzellen 3, 4 durch einen gemeinsamen Separator 8 baulich und elektrochemisch getrennt sind und sich auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Separators 8 befinden.The in 3 In principle, the layer structure of the second exemplary embodiment shown in cross section also corresponds in principle to the layer structure of the first exemplary embodiment in that the negative half cells of the first and the second battery are of the positive half cells 3 . 4 through a common separator 8th structurally and electrochemically separated and on opposite sides of the separator 8th are located.

In den Ausführungsbeispielen ist jeweils die Größe der zweiten Batterie minimiert, um die Größe und damit die Energiespeicherkapazität der ersten Batterie zu maximieren.In the embodiments, the size of the second battery is minimized to maximize the size and thus the energy storage capacity of the first battery.

Claims

Battery system for a portable data carrier, in particular card-shaped data carrier such as a chip card and the like, with a first battery ( 3 ), which serves as an energy source for electrical consumers and a second battery ( 4 ), which serves as a sensor unit for the first battery ( 3 ), characterized in that the first battery ( 3 ) is integrated as energy source in a load circuit of the data carrier, and the second battery ( 4 ) is integrated in any load circuit of the data carrier as an energy source.

Battery system according to claim 1, characterized in that the first ( 3 ) and the second battery ( 4 ) form a common component.

Battery system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the two batteries ( 3 . 4 ) one negative and one positive pole ( 3 . 4 ) and the two minus and the two positive poles ( 3 . 4 ) form separate components.

Battery system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the two batteries ( 3 . 4 ) one negative and one positive pole ( 3 . 4 ) and the two minus or the two positive poles ( 3 . 4 ) form a common component.

Portable data carrier, in particular card-shaped data carrier such as a chip card and the like, with a battery system according to one of the preceding claims.

A method for detecting the environmental conditions to which an energy source has been subjected, comprising the steps of: - providing a battery system according to one of claims 1 to 4 or a data carrier according to claim 5, wherein the first battery ( 3 ) as an energy source for electrical consumers and the second battery ( 4 ) serves as sensor unit for the first battery, the first battery ( 3 ) is integrated as energy source in a load circuit of the data carrier, and the second battery ( 4 ) is integrated in any load circuit of the data carrier as an energy source; and determining at least one characteristic size of the second battery ( 4 ).

Method according to claim 6, characterized in that the second battery ( 4 ) Can be contacted via electrical connections and the characteristic size is determined by the electrical connections.

The method of claim 6 or 7, characterized in that the characteristic quantity (the impedance of the second battery 4 ) and determining includes performing an impedance analysis.