CN106026219B - 电池控制ic、电池组及其认证方法 - Google Patents

电池控制ic、电池组及其认证方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及电池控制IC、电池组及其认证方法。能够限制非正规电池组的使用。电池控制IC(200)包括认证电路(208)和充电/放电控制电路(210)。充电/放电控制电路(210)控制电池(22)的充电和放电。认证电路(208)进行用于与主机设备进行认证的处理。认证电路(208)被配置成进行与按公用密钥方式的第一认证相关联的处理。充电/放电控制电路(210)被配置成当第一认证成立时，进行允许放电操作的控制。

Description

电池控制IC、电池组及其认证方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2015年3月31日提交的日本专利申请No.2015-070690的优先权，该申请的公开内容通过引用整体包含于此。
技术领域
本发明涉及电池控制IC、电池组及其认证方法。
背景技术
可再充电的二次电池用作诸如膝上型计算机和电动工具之类电子设备的电源。这样的二次电池内置在可拆卸地安装在电子设备上的许多电池组(battery pack)中。例如，日本专利No.3833679公开一种对电池组充电的技术。此外，USP 6,975,092的说明书公开一种对智能电池充电的技术。
发明内容
近年来，随着如上所述的电子设备的普及，非正规(伪造)的电池组已流通。把这种非正规电池组用于电子设备可能导致过电流或过热，从而导致在电子设备中发生故障。
根据下面的说明和附图，本发明要解决的其它问题及新特征将是明显的。
本发明的第一方面是一种电池组认证方法，包括：在电池组和主机设备之间进行按公用密钥方式的第一认证；和当第一认证成立时，进行使电池组能够进行放电操作的控制。
即使当按照第一方面的设备被方法、系统或者使计算机实现所述设备或所述设备的一部分处理的程序替换时，作为本发明的一个方面，它仍然有效。
按照第一方面，能够限制非正规电池组的使用。
附图说明
根据结合附图进行的一些实施例的以下说明，上述和其它方面、优点和特征将更加明显，在附图中：
图1是表示按照第一实施例的电池认证系统的示图；
图2是表示图1中所示的电池控制IC的细节的示图；
图3是表示图1中所示的电池认证系统中的电池组的认证处理的序列图；
图4是实现图1中所示的电池认证系统中的第一认证处理和放电操作的功能方框图；
图5是表示在主机设备和电池组之间进行的第一认证处理的细节的序列图；
图6是实现图1中所示的电池认证系统中的第二认证处理和充电操作的功能方框图；以及
图7是表示在主机设备和电池组之间进行的第二认证处理的细节的序列图。
具体实施方式
下面参考附图，说明实施例。为了说明的清楚起见，下面的说明和附图被酌情节略或简化。注意在附图中，相同的元件用相同的附图标记表示，并根据需要省略重复的说明。
在以下的实施例中，根据需要，为了方便起见，参考几个部分或几个实施例进行了说明，不过，所述几个部分或几个实施例彼此关联，并且除非另有说明，否则它们彼此成其中之一是其它部分或实施例的一部分或全部的变形例、应用例、详细说明、补充说明等的关系。此外，在以下的实施例中，当提及要素的数目等(包括项目数、数值、数量、范围等)时，所述数目不限于该特定数目，可以大于或小于提及的数目，其中明确指出所述数目应是特别提及的数目或者理论上显然所述数目应限于该特别提及的数目的情况除外。
此外，在以下的实施例中，实施例的构成要素(包括操作步骤等)不一定是必不可少的，其中明确指出特定要素是必不可少的或者理论上显然特定要素是必不可少的情况除外。类似地，在以下的实施例中，当提及构成要素的形状、位置关系等时，它们包括实质相似或类似的形状等，其中明确指示或者理论上显然上面所述不成立的情况除外。这也适用于上述值等(包括项目数、数值、数量、范围等)。
附图中例示成用于进行各种处理的功能块的各个要素可在硬件方面用CPU(中央处理器)、存储器和其它电路，在软件方面用载入存储器的程序等实现。因而，本领域的技术人员明白可用各种形式实现这些功能块，包括(但不限于)纯硬件、纯软件以及硬件与软件的组合。
可利用任意种类的非临时性计算机可读介质保存上述程序，并提供给计算机。非临时性计算机可读介质包括任意种类的有形存储介质。非临时性计算机可读介质的例子包括磁存储介质(比如软盘、磁带、硬盘驱动器等)，磁光存储介质(例如，磁光盘)，CD-ROM(只读存储器)，CD-R，CD-R/W以及半导体存储器(比如掩模型ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦PROM)、闪速ROM、RAM(随机存取存储器)等)。可以利用任意种类的临时性计算机可读介质，把程序提供给计算机。临时性计算机可读介质的例子包括电信号、光信号和电磁波。临时性计算机可读介质可经由有线通信线路(比如电线和光纤)或者无线通信线路，把程序提供给计算机。
<比较例及其例子>
在说明本发明的实施例之前，说明与本发明的实施例比较的比较例。
为了限制非正规电池组的使用，当电池组被安装在电子设备上时，通过利用例如SHA-1(安全散列算法1)方式，按公共密钥方式进行电池组认证。当认证成立并验证电池组是正规产品时，允许电池组的使用(充电和放电)。
认证方法的例子是质询-响应方式。在质询-响应方式中，例如，在内置于电子设备中的内置控制器和内置于电池组中的控制IC之间交换数据。具体地，电子设备向电池组传送随机数据(质询数据、随机数)。收到随机数据的电池组利用保持在电池组中的认证密钥(这种情况下，公用密钥)，根据所述随机数据生成签名数据(响应数据)，并把生成的签名数据传送给电子设备。
电子设备通过利用保持在电子设备中的认证密钥(这种情况下，公用密钥)，按照和电池组相同的方式进行数据生成处理，并比较生成的数据和接收的签名数据。当生成的数据匹配接收的签名数据时，电子设备判定电池组是正规产品。换句话说，在这种情况下，认证成立，从而允许电池组的使用。
同时，利用SHA-1的公用密钥认证方式的安全级别低于后面说明的公开密钥认证方式的安全级别，这会导致公用密钥认证方式的认证的突破。因而，在利用公用密钥认证方式的认证中，存在非正规产品的认证成立的可能性。这种情况下，非正规电池组的使用会被允许。
另一方面，存在一种当电池被安装在电子设备上时，通过利用例如ECC(椭圆曲线密码学)方式，按公开密钥认证方式进行电池的认证的方法。公开密钥认证方式的安全级别高于公用密钥认证方式的安全级别，以致公开密钥认证方式的认证的突破受到抑制。例如，使用如上所述的质询-响应方式作为认证方法。
同时，公开密钥认证方式的使用会导致认证所需的时间增大。为了降低成本，例如，通常使用是低成本、低性能控制器的低端控制器来作为内置于电子设备中的控制器。然而，利用这种低端控制器的认证会导致认证所需的时间进一步增大。本申请的发明人发现了上述问题。
在本发明的实施例中，可利用如下所述的结构解决上述问题。换句话说，与利用公开密钥方式进行认证的情况相比，能够缩短认证所需的时间。此外，与利用公用密钥方式进行认证的情况相比，能够提高安全级别。
注意，用语“低端控制器”指的是算术处理性能低的控制器。例如，“低端控制器”是包含具有约1MIPS(每秒百万条指令)/MHz或更低的处理性能的CPU的控制器。例如，低端控制器包含具有约8比特或16比特的性能的CPU。实际上，低端控制器的处理性能随周边功能的有无而变化，从而“1MIPS/MHz”仅仅是粗略的估计。因而，处理性能大于1MIPS/MHz的控制器可能用作低端控制器，而处理性能稍微低于1MIPS/MHz的控制器可能不用作低端控制器。
<第一实施例>
下面参考附图，说明本发明的实施例。
(电池认证系统1)
图1是表示按照第一实施例的电池认证系统1的示图。如图1中所示，电池认证系统1包括主机设备10和电池组20。主机设备10是诸如膝上型计算机之类的电子设备。电池组20可拆卸地安装在主机设备10上。
当电池组20被安装在主机设备10上时，主机设备10的正极端子TMp1被连接到电池组20的正极端子TMp2，主机设备10的负极端子TMn1被连接到电池组20的负极端子TMn2。主机设备10(后面说明的内置控制器100)和电池组20(后面说明的电池控制IC 200)可通过总线BUS1相互连接，以致它们能够相互通信。总线BUS1优选是SMBus(系统管理总线)。当电池组20被安装在主机设备10上时，主机设备10的通信端子TMd1和电池组20的通信端子TMd2相互连接。
(主机设备10)
主机设备10由诸如AC电源之类的外部电源供电。具体地，当电源插头14被连接到AC电源的插座时，AC适配器12把AC电转换成DC电。DC电被提供给主机设备10。主机设备10可用从外部电源供给的电力，对电池组20充电。另一方面，当电源插头14未被连接到AC电源的插座，从而不从外部电源向主机设备10供电时，主机设备10被供给来自电池组20的放电电流，从而可被供电。
(内置控制器100)
主机设备10包括内置控制器100。内置控制器100是进行主机设备10的电源的管理以及电池组的认证的嵌入式控制器(EC)。内置控制器100可被配置成微计算机、半导体集成电路或者半导体器件。
内置控制器100包括CPU 102、存储器104和总线接口106(总线IF)。CPU 102是执行保存在存储器104中的程序并进行用于电源的管理和电池组20的认证的控制的中央处理电路。总线接口106优选是SMBus接口(IF)，并进行为内置控制器100经总线BUS1与电池组20(后面说明的电池控制IC 200)通信所需的处理。
此外，如后所述，内置控制器100进行用于执行关于电池组20是否是正规产品的认证的处理。内置控制器100通过总线BUS1与电池组20(后面说明的电池控制IC 200)通信，并对电池组20进行认证处理。内置控制器100包含用于进行认证处理的认证软件库。这种情况下，认证软件库与两种认证方式(即，公用密钥方式和公开密钥方式)兼容。在第一实施例中，SHA256方式用作公用密钥认证方式，而ECC方式用作公开密钥认证方式。然而，要使用的认证方式不限于这些方式。
内置控制器100包括辅助电源108。当主机设备10未由外部电源供电，并且关于电池组20是否是正规产品的认证未完成时，内置控制器100由辅助电源108供电，从而进行认证处理等。尽管辅助电源108被并入内置控制器100中，不过可从内置控制器100之外向内置控制器100供电。
(电池组20)
电池组20包括电池22和配线基板24。电池22是可再充电二次电池或类似物。控制电池22的电池控制IC 200、电阻器元件R1、放电开关26和充电开关28安装在配线基板24上。在第一实施例中，电池控制IC 200、放电开关26和充电开关28是分别在不同的半导体芯片上形成的，不过未必需要在不同的芯片上形成。
放电开关26包括二极管D1和晶体管T1，比如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。放电开关26由电池控制IC 200控制接通或断开。当放电开关26被接通时，来自电池22的放电电流被提供给主机设备10。从而，电池22被放电。即，放电开关26是用于开启和关闭电池22的放电的电路。
充电开关28包括二极管D2和诸如MOSFET之类的晶体管T2。充电开关28由电池控制IC 200控制接通或断开。当充电开关28被接通时，来自主机设备10的充电电流被提供给电池22。从而，电池22被充电。即，充电开关28是用于开启和关闭电池22的充电的电路。
(电池控制IC 200)
图2是表示图1中所示的电池控制IC 200的细节的示图。为了便于说明，图2还图解说明在电池控制IC 200的周边的组件。例如，电池控制IC 200是电量计集成电路(FIGC)。电池控制IC 200包括CPU 202、存储器204、总线接口206(总线IF)、认证电路208、充电/放电控制电路210、电池电压检测电路212和电流积分电路214。
CPU 202控制电池控制IC 200中的其它组件的操作。存储器204例如是诸如闪存之类的存储器件。存储器204保存使CPU 202工作的程序。存储器204还可保存指示电池22的状态(例如，电池22的余量、温度等)的数据。
CPU 202是执行保存在存储器204中的程序并监视和控制电池22的中央处理电路。此外，CPU 202执行保存在存储器204中的程序，并进行用于电池组20的认证的控制。具体地，如后所述，CPU 202控制认证电路208，以进行电池组20的认证。此外，CPU 202控制充电/放电控制电路210，以启动(释放)电池22的功能。
总线接口206优选是SMBus接口。总线接口206进行为电池控制IC 200经总线BUS1与主机设备10(内置控制器100)通信所需的处理。
认证电路208是用于认证电池组20是否是正规产品的认证硬件。认证电路208按照CPU 202的控制，与主机设备10(内置控制器100)进行用于电池组20的认证的操作。这种情况下，认证电路208与两种认证方式(即，公用密钥方式和公开密钥方式)兼容。在第一实施例中，如上所述，SHA256方式用作公用密钥认证方式，而ECC方式用作公开密钥认证方式。然而，使用的认证方式不限于这些方式。即，在第一实施例中，构成一个认证电路208来进行与按公用密钥方式和公开密钥方式的认证相关联的处理。这消除了分别为公用密钥方式和公开密钥方式设置认证电路的需要。从而，能够减小电池控制IC 200的安装空间。
充电/放电控制电路210是控制电池22的充电和放电的电路。充电/放电控制电路210起控制放电开关26和充电开关28的FFT控制电路的作用。充电/放电控制电路210按照CPU 202的控制，分别控制放电开关26和充电开关28接通或断开。具体地，充电/放电控制电路210利用控制信号Sg1控制放电开关26接通或断开，充电/放电控制电路210利用控制信号Sg2控制充电开关28接通或断开。
更具体地，充电/放电控制电路210通过把提供给晶体管T1(MOSFET等)的栅极的控制信号Sg1例如从低电平设定为高电平，控制放电开关26接通。这允许来自电池22的放电电流经二极管D2和晶体管T1，被提供给主机设备10。充电/放电控制电路210通过把提供给晶体管T2(MOSFET等)的栅极的控制信号Sg2例如从低电平设定为高电平，控制充电开关28接通。这允许来自主机设备10的充电电流经二极管D1和晶体管T2被提供给电池22。
电池电压检测电路212测量构成电池22的电池单元B1-B4的电压。电压测量结果被转换成数字信号，数字信号被传送给CPU 202。CPU 202把电压测量结果保存在存储器204中。
电流积分电路214测量电阻器元件R1两端之间的电位差，从而测量电池22的充电/放电电流值。电流测量结果被转换成数字信号，数字信号被传送给CPU 202。CPU 202把电流测量结果保存在存储器204中。
(电池认证系统1的认证处理)
图3是表示图1中所示的电池认证系统1中的电池组20的认证处理的序列图。如图3中所示，在第一实施例中，作为第一阶段(步骤S10)，在主机设备10和电池组20之间进行按照公用密钥方式的第一认证处理。当在第一认证处理中认证成立时，在电池组20中进行放电操作(步骤S12)。
在第一认证处理结束之后，作为第二阶段(步骤S20)，在主机设备10和电池组20之间进行按照公开密钥方式的第二认证处理。当在第二认证处理中认证成立时，在电池组20中进行充电操作(步骤S22)。按照这种方式，在第一实施例中，进行两阶段认证处理。第一认证处理和第二认证处理将在下面详细说明。与按公用密钥方式的认证处理相比，按公开密钥方式的认证处理需要更长的时间。换句话说，步骤S10中的处理时间小于步骤S20中的处理时间。
在第一认证处理中，假定主机设备10未由外部电源供电，主机设备10的电源被关闭。电池组20通过S12的处理进行放电操作，从而启动向主机设备10的供电。在S10的第一认证处理中，内置控制器100由内置辅助电源108供电，从而进行第一认证处理。另一方面，在S20的第二认证处理中，内置控制器100可从辅助电源108供电，从而进行第二认证处理，或者可从电池组20供给放电电流的电力，从而进行第二认证处理。
(第一认证处理和放电操作)
图4是用于实现图1中所示的电池认证系统1中的第一认证处理和放电操作的功能方框图。图4图解说明内置控制器100和电池控制IC 200每一个中的功能块。
在内置控制器100中执行第一认证程序120。通过使CPU 102执行保存在存储器104中的程序，可实现第一认证程序120。第一认证程序120包括随机数据生成单元122、公用密钥方式认证单元124和第一认证完成命令生成单元126。这些单元的操作将在后面参考图5说明。内置控制器100通过第一认证程序120，进行按照公用密钥方式的第一认证处理。
电池控制IC 200的CPU 202执行放电控制程序220。通过使CPU 202执行保存在存储器204中的程序，可以实现放电控制程序220。放电控制程序220包括第一认证开始命令接收单元222、第一认证操作指令单元224、签名数据传送单元226、第一认证完成命令接收单元228和放电操作指令单元230。这些单元的操作将在后面参考图5说明。CPU 202借助放电控制程序220，指令认证电路208按公用密钥方式进行第一认证处理。此外，当第一认证处理完成时，CPU 202指令充电/放电控制电路210进行放电操作。
这种情况下，如图4中所示，在按公用密钥方式进行的第一认证处理中，主机设备10(内置控制器100)和电池组20(电池控制IC 200)包括关于为主机设备10和电池组20所共有的公用密钥Kc的密钥信息。在第一认证处理中，主机设备10和电池组20(电池控制IC200)利用公用密钥Kc进行第一认证处理。
图5是表示在主机设备10和电池组20之间进行的第一认证处理(步骤S10)的细节的序列图。第一认证处理开始于主机设备10中。具体地，当电池组20被安装在主机设备10上时，主机设备10开始第一认证处理。
主机设备10的随机数据生成单元122生成随机数据(随机数、质询代码)m(步骤S102)。随机数据生成单元122把包括生成的随机数据m的第一认证开始命令传送给电池组20的电池控制IC 200(步骤S104)。电池控制IC 200的第一认证开始命令接收单元222接收第一认证开始命令，并把第一认证开始命令输出给第一认证操作指令单元224。此时，第一认证操作指令单元224把随机数据m传送给认证电路208，并指令认证电路208进行第一认证处理。
在电池组20中，认证电路208通过利用公用密钥Kc，根据随机数据m生成签名数据s(步骤S106)。签名数据s是按诸如SHA256方式之类的公用密钥方式生成的。即，认证电路208被配置成按公用密钥方式进行第一认证处理。认证电路208把生成的签名数据s传送给电池控制IC 200的签名数据传送单元226。签名数据传送单元226把从认证电路208获得的签名数据s传送给主机设备10的内置控制器100(步骤S108)。
内置控制器100的公用密钥方式认证单元124验证从电池组20接收的签名数据s(步骤S110)。具体地，公用密钥方式认证单元124通过利用公用密钥Kc，验证从电池组20接收的签名数据s。更具体地，公用密钥方式认证单元124从随机数据生成单元122获得与在S102中生成的随机数据m相同的随机数据m。公用密钥方式认证单元124通过利用公用密钥Kc，根据从随机数据生成单元122获得的随机数据m，生成签名数据。此外，公用密钥方式认证单元124比较公用密钥方式认证单元124生成的签名数据与来自电池组20的签名数据s。当作为所述比较的结果，公用密钥方式认证单元124生成的签名数据匹配签名数据s时，即，当来自电池控制IC 200的签名数据s是正规数据时，公用密钥方式认证单元124判定第一认证成立(认证OK)。另一方面，当数据不匹配时，即，当来自电池控制IC 200的签名数据s是非正规数据时，公用密钥方式认证单元124判定第一认证不成立(认证NG)。
当判定第一认证不成立(认证NG)(步骤S112中的“NG”)时，主机设备10判定安装在主机设备10上的电池组20是非正规产品(错误1)(步骤S114)。这种情况下，电池组20的使用被禁止。因而，电池组20的放电被禁止。具体地，此时，主机设备10不传送指示允许电池组20放电的任何命令。于是，电池控制IC 200不控制放电开关26接通，以致电池组20不进行放电操作。因而，来自电池22的放电电流不被提供给主机设备10。
另一方面，当判定第一认证成立(认证OK)(步骤S112中的“OK”)时，内置控制器100的第一认证完成命令生成单元126生成第一认证完成命令(步骤S116)。第一认证完成命令是用于指令电池组20的电池控制IC 200允许电池22的放电的命令。此外，第一认证完成命令生成单元126把第一认证完成命令传送给电池组20的电池控制IC 200(步骤S118)。
当收到第一认证完成命令时，电池组20进行放电操作(步骤S12)。具体地，第一认证完成命令接收单元228从内置控制器100接收第一认证完成命令，并把第一认证完成命令输出给放电操作指令单元230。此时，放电操作指令单元230指令充电/放电控制电路210进行放电操作。当从放电操作指令单元230(电池控制IC 200)收到进行放电操作的指令时，充电/放电控制电路210进行用于接通放电开关26的处理。例如，充电/放电控制电路210可通过把控制信号Sg1设定为高电平，接通放电开关26。即，充电/放电控制电路210被配置成当第一认证成立时，进行启动放电操作的控制。因而，电池组20进行放电操作。电池组20的放电操作使放电电流可被供给主机设备10。结果，主机设备10的电源能够被开启。
(第二认证处理和充电操作)
图6是用于实现图1中所示的电池认证系统1中的第二认证处理和充电操作的功能方框图。和图4一样，图6图解说明内置控制器100和电池控制IC 200每一个中的功能块。
在内置控制器100中执行第二认证程序140。通过使CPU 102执行保存在存储器104中的程序，可以实现第二认证程序140。第二认证程序140包括随机数据生成单元142、公开密钥方式认证单元144和第二认证完成命令生成单元146。这些单元的操作将在后面参考图7说明。内置控制器100通过第二认证程序140，按公开密钥方式进行第二认证处理。
充电控制程序240由电池控制IC 200的CPU 202执行。通过使CPU 202执行保存在存储器204中的程序，可以实现充电控制程序240。充电控制程序240包括第二认证开始命令接收单元242、第二认证操作指令单元244、签名数据传送单元246、第二认证完成命令接收单元248和充电操作指令单元250。这些单元的操作将在后面参考图7说明。CPU 202通过充电控制程序240，指令认证电路208按公开密钥方式进行第二认证处理。此外，当第二认证处理完成时，CPU 202指令充电/放电控制电路210进行充电操作。
这种情况下，如图6中所示，在按公开密钥方式进行的第二认证处理中，主机设备10(内置控制器100)和电池组20(电池控制IC 200)包括不同的密钥信息。具体地，内置控制器100包括关于公开密钥Kp的密钥信息，而电池控制IC 200包括关于与公开密钥Kp对应的秘密密钥Ks的密钥信息。在第二认证处理中，电池组200利用秘密密钥Ks进行第二认证处理，而主机设备10利用公开密钥Kp进行第二认证处理。
图7是表示在主机设备10和电池组20之间进行的第二认证处理(步骤S20)的细节的序列图。在完成第一认证处理之后(即，在第一认证成立之后)，在主机设备10中开始第二认证处理。与第一认证处理的步骤类似的步骤的描述被酌情简化。
随机数据生成单元142生成随机数据m(步骤S202)。随机数据生成单元142把包括生成的随机数据m的第二认证开始命令传送给电池控制IC 200(步骤S204)。电池控制IC200的第二认证开始命令接收单元242接收第二认证开始命令，并把第二认证开始命令传送给第二认证操作指令单元244。此时，第二认证操作指令单元244把随机数据m传送给认证电路208，并指令认证电路208进行第二认证处理。
认证电路208按公开密钥方式生成签名数据(步骤S206)。具体地，认证电路208利用秘密密钥Ks，根据随机数据m，生成签名数据s和e。签名数据s和e是按诸如ECC方式之类的公开密钥方式生成的。即，认证电路208被配置成按公开密钥方式，进行第二认证处理。
这种情况下，一些操作为按SHA256方式的签名数据生成处理和按ECC方式的签名数据生成处理所共有。于是，进行步骤S106中的签名数据生成处理的认证电路208也可进行步骤S206中的签名数据生成处理。换句话说，在电池控制IC 200中，一个认证电路208可进行两种认证处理，即，第一认证和第二认证。这消除了为这两种认证处理分别设置认证电路的需要。因而，能够减小电池控制IC 200的安装空间。
认证电路208把生成的签名数据s和e传送给签名数据传送单元246。签名数据传送单元246把从认证电路208获得的签名数据s和e传送给内置控制器100(步骤S208)。
公开密钥方式认证单元144验证从电池组20接收的签名数据s和e(步骤S210)。具体地，公开密钥方式认证单元144从随机数据生成单元142，获得与在S202中生成的随机数据m相同的随机数据m。此外，公开密钥方式认证单元144通过利用公开密钥Kp和从随机数据生成单元142获得的随机数据m，验证签名数据s和e。当作为所述验证的结果，来自电池控制IC 200的签名数据s和e是正规数据时，公开密钥方式认证单元144判定第二认证成立(认证OK)。另一方面，当作为所述验证的结果，签名数据s和e是非正规数据时，公开密钥方式认证单元144判定第二认证不成立(认证NG)。
当判定第二认证不成立(认证NG)(步骤S212中的“NG”)时，主机设备10判定安装在主机设备10上的电池组20是非正规产品(错误2)(步骤S214)。这种情况下，关于电池组20的使用，只允许电池组20的放电，禁止电池组20的充电。具体地，此时，主机设备10不传送指示允许对电池组20充电的任何命令。于是，电池控制IC 200不控制充电开关28接通，以致电池组20不进行充电操作。因而，来自主机设备10的充电电流不被提供给电池22。
另一方面，当判定第二认证成立(认证OK)(步骤S212中的“OK”)时，第二认证完成命令生成单元146生成第二认证完成命令(步骤S216)。第二认证完成命令是用于指令电池控制IC 200允许电池22的充电的命令。此外，第二认证完成命令生成单元146把第二认证完成命令传送给电池控制IC 200(步骤S218)。
当收到第二认证完成命令时，电池组20进行充电操作(步骤S22)。具体地，第二认证完成命令接收单元248从内置控制器100接收第二认证完成命令，并把第二认证完成命令输出给充电操作指令单元250。此时，充电操作指令单元250指令充电/放电控制电路210进行充电操作。当从充电操作指令单元250收到进行充电操作的指令时，充电/放电控制电路210进行接通充电开关28的处理。充电/放电控制电路210例如可通过把控制信号Sg2设定为高电平，接通充电开关28。即，充电/放电控制电路210被配置成当第二认证成立时，进行允许充电操作的控制。因而，电池组20进行充电操作。电池组20的充电操作允许电池组20从主机设备10被供给充电电流。从而，电池组20的电池22能够被充电。
实际上，当电源插头14被连接到AC电源的插座，从而主机设备10由外部电源供电时，从主机设备10向电池组20供给充电电流。因而，如果在步骤S22，未从外部电源向主机设备10供电，那么电池组20不被供给充电电流，但是按可充电状态待机。当主机设备10由外部电源供电时，电池组20被供给充电电流。
<比较例和第一实施例之间的比较>
当如上面说明的比较例中那样，只利用公开密钥方式作为认证方式进行认证时，会发生以下问题。即，当未从外部电源向主机设备供电时，主机设备必须由电池组供电，以致主机设备的电源被开启。然而，在利用公开密钥方式的认证方式中，在电池组被连接到主机设备，从而主机设备由电池组供电之前，需要较长的时间。特别地，当采用低端控制器作为内置控制器100时，需要约30秒的较长时间。
另一方面，如上所述，第一实施例提供一种其中当按公用密钥方式的认证成立时，允许电池组20的放电的结构。这种情况下，按公用密钥方式的认证处理需要约0.5秒的较短时间。从而，和比较例中不同，在第一实施例中，在电池组被连接到主机设备从而主机设备由电池组供电之前所需的时间能够被缩短。此外，即使当采用低端控制器作为内置控制器100时，在电池组被连接到主机设备从而主机设备由电池组供电之前所需的时间也能够被缩短。于是，低端控制器可被采用为内置控制器100，从而导致内置控制器100的成本的降低。
如上在比较例中所述，当按公用密钥方式的认证处理允许充电时，认证时间较短，但是安全级别低于公开密钥方式的安全级别。当电池组是非正规产品时，不存在电池组的放电的不利影响，因为仅仅从(非正规)电池组向主机设备供给放电电流。另一方面，非正规电池组的充电可能引起过电流或过热，这会导致在电子设备中发生故障。因而，可取的是为允许充电的认证提供更高的安全级别。第一实施例提供一种其中当利用安全级别比公用密钥方式高的公开密钥方式的认证成立时，允许电池组的充电的结构。因而，在第一实施例中，关于充电的许可的安全级别可被增强，这有助于防备非正规产品(伪造产品)的预防措施的改进。
第一实施例还提供一种其中在第一认证成立之后进行第二认证处理的结构。换句话说，在第一实施例中，在第二认证处理之前进行第一认证处理。对未从外部电源供电的主机设备10来说，必须首先从电池组20供电，即，放电电流。换句话说，比电池组20的充电操作优先级更高地进行电池组20的放电操作。因而，在第一实施例中，能够迅速使具有较高优先级的放电功能进入可用状态。
<变形例>
本发明不限于上面说明的实施例，可以按照各种方式修改，而不脱离本发明的范围。例如，在半导体器件(比如按照上述实施例的内置控制器100和电池控制IC 200)中，半导体基板、半导体层、扩散层(扩散区)等的导电类型(p型或n型)可被反转。因而，当n型和p型的导电类型之一被定义为第一导电类型，另一个导电类型被定义为第二导电类型时，第一导电类型可以是p型，第二导电类型可以是n型。相反，第一导电类型可以是n型，第二导电类型可以是p型。
在上面说明的实施例中，作为电池组认证方法，在第一认证和第二认证中使用质询-响应方式。然而，认证方法不限于这种方式。可以使用任何其它方法，只要它能够认证电池组即可。
在本发明的实施例中，SHA256方式用作公用密钥认证方式，不过，公用密钥认证方式不限于SHA256方式。在本发明的实施例中，ECC方式用作公开密钥认证方式，不过，公开密钥认证方式不限于ECC方式。注意当一些操作为公用密钥认证方式和公开密钥认证方式所共有时，一个认证电路可以进行两种认证处理(公用密钥认证方式和公开密钥认证方式)。这使得能够减小电池控制IC的安装空间，和其中为公用密钥认证方式和公开密钥认证方式分别设置认证电路的情况不同。
此外，在本发明的实施例中，公用密钥认证方式用于第一认证，公开密钥认证方式用于第二认证。然而，使用的认证方式不限于这些认证方式。任何认证方式可以用于第一认证，只要该认证方式的处理速度高于用于第二认证的认证方式的处理速度，即使该认证方式的安全级别低于用于第二认证的认证方式的安全级别。换句话说，任何认证方式可用于第二认证，只要该认证方式的安全级别高于用于第一认证的认证方式的安全级别，即使该认证方式的处理速度低于用于第一认证的认证方式的处理速度。
主机设备10不限于诸如膝上型计算机之类的电子设备。可包含控制器(比如内置控制器100)的任意电子设备可用作主机设备10。例如，主机设备10可以是电动工具，比如电钻、电动摩托车或者不间断电源(UPS)。
按照上面说明的实施例，在电池控制IC 200中，CPU 202控制认证电路208和充电/放电控制电路210。然而，电池控制IC 200的结构不限于此。在电池控制IC 200中，CPU 202不是必不可少的组件。另一方面，由于主机设备10的内置控制器100通过软件进行认证处理，因此当电池控制IC 200和内置控制器100相互通信时，CPU 202的使用使得能够更有效地控制各个电路。
上面基于实施例详细说明了本发明人作出的发明。然而，本发明不限于上述实施例，可按照各种方式修改，而不脱离本发明的范围。
尽管利用几个实施例说明了本发明，不过本领域的技术人员会认识到可用在附加权利要求的精神和范围内的各种修改，实践本发明，本发明不限于上面说明的例子。
此外，权利要求的范围不由上述实施例限定。
此外，注意申请人的意图是包含所有权利要求要素的等同物，即使之后在审查期间被修改。

Claims (15)

1.一种电池组认证方法，包括：
在电池组和主机设备之间进行第一认证；
当第一认证成立时，进行使电池组能够进行放电操作的控制；
在电池组和主机设备之间进行第二认证；和
当第二认证成立时，进行使电池组能够进行充电操作的另一控制，
其中第二认证的安全级别高于第一认证的安全级别，和
其中第一认证的处理时间短于第二认证的处理时间。
2.按照权利要求1所述的电池组认证方法，其中电池组中的与第一认证和第二认证相关联的处理由认证电路进行。
3.按照权利要求1所述的电池组认证方法，其中按公用密钥方式进行第一认证。
4.按照权利要求1所述的电池组认证方法，其中按公开密钥方式进行第二认证。
5.按照权利要求1所述的电池组认证方法，其中第二认证的处理速度小于第一认证的处理速度。
6.按照权利要求1所述的电池组认证方法，其中以比电池组的充电操作高的优先级进行电池组的放电操作。
7.按照权利要求1所述的电池组认证方法，其中在进行第二认证前，第一认证成立。
8.一种电池控制IC，包括：
控制电池的充电和放电的充电/放电控制电路；和
进行用于与主机设备进行认证的处理的认证电路，
其中认证电路被配置成进行与第一认证相关联的处理，
其中充电/放电控制电路被配置成当第一认证成立时，进行允许放电操作的控制，
其中认证电路被配置成进行与第二认证相关联的处理，
其中充电/放电控制电路被配置成当在第一认证之后第二认证成立时，进行允许充电操作的另一控制，
其中第二认证的安全级别高于第一认证的安全级别，和
其中第一认证的处理时间短于第二认证的处理时间。
9.按照权利要求8所述的电池控制IC，其中
在电池控制IC中设置一个认证电路，和
其中所述一个认证电路进行电池组中的与第一认证和第二认证相关联的处理。
10.按照权利要求8所述的电池控制IC，还包括控制充电/放电控制电路和认证电路的操作的中央处理器CPU。
11.按照权利要求8所述的电池控制IC，其中按公用密钥方式进行第一认证。
12.按照权利要求8所述的电池控制IC，其中按公开密钥方式进行第二认证。
13.一种电池组，包括：
电池；
接通和关闭电池的放电的放电开关；
接通和关闭电池的充电的充电开关；和
控制电池的控制IC，其中
所述控制IC包括：
控制放电开关和充电开关的充电/放电控制电路；和
进行用于与主机设备进行认证的处理的认证电路，
其中认证电路被配置成进行与第一认证相关联的处理，
其中充电/放电控制电路被配置成当第一认证成立时，控制放电开关接通，
其中认证电路被配置成进行与第二认证相关联的处理，
其中充电/放电控制电路被配置成当在第一认证之后第二认证成立时，控制充电开关接通，
其中第二认证的安全级别高于第一认证的安全级别，和
其中第一认证的处理时间短于第二认证的处理时间。
14.按照权利要求13所述的电池组，其中按公用密钥方式进行第一认证。
15.按照权利要求13所述的电池组，其中按公开密钥方式进行第二认证。
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