DE69533410T2

DE69533410T2 - Wiederaufladbarer Batteriepack mit Identifikationsschaltkreis, Echtzeituhr und Authentifizierungsfähigkeit

Info

Publication number: DE69533410T2
Application number: DE69533410T
Authority: DE
Inventors: Nils Rutger Carl Rydbeck; Hans Magnus Hansson; Bo Peter Holmqvist
Original assignee: Ericsson Inc
Current assignee: Ericsson Inc
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: EP0984540A2; CN1107988C; ZA952123B; HK1022523A1; WO1995025375A1; KR100379587B1; EP0984542A2; CN1214555A; EP0984542B1; JP3703835B2; AU687175B2; EP0984542A3; CN1045697C; MX9504666A; EP0984540A3; DE69533412D1; DE69533412T2; EP0984540B1; KR960702692A; CA2162861A1

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Batteriegerät und insbesondere auf ein Batteriegerät mit einer Vorrichtung zum Identifizieren individueller Batterien, einem Echtzeittakt und einer Vorrichtung zum Authentifizieren von Batterien.
Nachladbare Batterien haben einige große Vorteile, im Vergleich zu regulären wegwerfbaren Batterien. Beispielsweise haben nachladbare Batterien niedrigere Lebenszykluskosten für die meisten Anwendungen.
Jedoch haben nachladbare Batterien auch einige Nachteile. Beispielsweise erfolgt jedes Mal bei Anwendung oder Nachladen einer nachladbaren Batterie ein wesentlicher Transport von Material in der Batterie. Praktisch ist es unmöglich, eine Batterie so zu entwerfen, dass die Verteilung des betroffenen Materials über die Zeit unverändert bleibt, obgleich ein solcher Entwurf wünschenswert wäre. Eine zunehmende Zahl von Ladezyklen führt im Ergebnis zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Materials in der Batterie mit einem ansteigenden Risiko einer Fehlfunktion. beispielsweise einem internen Kurzschluss der Batterie, als Ergebnis hiervon. Es ist von großer Bedeutung, das Risiko einer Fehlfunktion einer Batterie zu minimieren, da jede Fehlfunktion ein potentielles Risiko für Menschen und Material in der Nähe der Batterie bedeutet.
Heute versuchen Batteriehersteller, Risiken durch Bereitstellen von Überdruck-Luftlöchern, explosionssicheren Verkapselungen, etc., zu minimieren. Eine Vorgehensweise zum Minimieren des Risikos einer Fehlfunktion besteht darin, lediglich eine begrenzte Zahl von Ladezyklen während der Lebensdauer einer nachladbaren Batterie zuzulassen. In anderen Worten kann die Lebensdauer der Batterie anhand einer Zahl von Ladezyklen oder einer maximalen Ladezeit definiert werden. Bei Anwendung dieses Typs einer Batterie wäre es wertvoll, wenn Umfeldfaktoren wie beispielsweise Wärme für die Berechnung der akzeptablen Zahl der Ladezyklen verwendet werden könnten.
Das US-Patent Nr. 5,136,620 für Eaves offenbart eine elektronische Zähleinrichtung zum Zählen der Ladezyklen, die bei einer Batterie akkumuliert sind. Jedoch besteht die Zähleinrichtung aus einer Anzeige, durch die ein Zählwert für den Anwender ausgegeben wird. Der Anwender muss wissen, was der Zählwert im Hinblick auf die Batterielebensdauer bedeutet; es gibt keine Mechanismus, durch den die Anwendungsschaltung oder die Nachladeeinrichtung, mit der die Batterie verbunden ist, diese Information erhält.
Andere Kombinationen von Batterien und Ladeschaltungen gemäß dem Stand der Technik haben entweder eine einfache Vorgehensweise zum Identifizieren einer Batterie als Element einer bestimmten Klasse oder Familie (US-Patent Nr. 5,184,059 für Patiino et al und US-Patent Nr. 5,200,686 für Lee), oder eine komplexe Anordnung innerhalb der Batteriesäule zum Gewährleisten, dass dieses Batteriesäulenindividuum auf bestmögliche Weise behandelt wird (US-Patent Nr. 4,553,081 für Koenck, US-Patent Nr. 5,057,083 für Sokira, US-Patent Nr. 4,965,738 für Bauer et al, und US-Patent Nr. 4,289,836 für Lemelson). Jedoch stellen diese Einrichtungen keine Signatur für jede Batteriesäule bereit, die einfach zu erzeugen ist und die mit einem hohen Maß an Wahrscheinlichkeit einfach zu erkennen ist, damit es für das Ladegerät und/oder das energieversorgte Gerät möglich ist, eine einzeln individuelle Batterie zu erkennen.
WO 90/03682 offenbart eine Batterie, die eine Vorrichtung zum Identifizieren der Batterie an ein Ladegerät enthält, so dass das Ladegerät den Ladevorgang der Batterie entsprechend anpassen kann. Jedoch ist nicht irgendeine Vorrichtung zum Vermeiden vorgesehen, dass die Batterie in Übereinstimmung mit den Identifikationsdaten nachgeladen wird.
Ein anderes Problem, das bei existierenden nachladbaren Batterien festgestellt wurde, ergibt sich anhand der Marken der Batterien, die durch nicht autorisierte Hersteller erfolgt. Insbesondere wollen Hersteller portabler Ausrüstungsgegenstände, die mit Energie durch nachladbare Batterien versorgt werden, den Markt mit ihren eigenen Batterien versorgen. Dies ist ein Ergebnis sowohl kommerzieller als auch technischer Betrachtungen. Kauft ein Kunde von einem nicht autorisierten Hersteller, kann ein Sicherheitsrisiko bestehen, da die Batterien nicht kompatibel mit den ursprünglichen Batterieladegerät sind.
Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 4,593,409 für Miller eine Warn- und Produktionsschaltungsanordnung mit der Eignung für die Anwendung im Zusammenhang mit einem Zweiwegportablen Transceiver mit einer entfernbaren Batteriesäule/Antenne, die eine Batteriehülle mit einer Antennenstruktur enthält. Eine Schaltung ist innerhalb der Batteriehülle enthalten, für ein Bereitstellen von Information zum Anzeigen bestimmter vorgegebener Parameter der Antenne oder der Batterie. Diese Information kann durch den Transceiver verwendet werden, um den Anwender mit einer Warnung in dem Fall zu versorgen, dass eine nicht geeignete Batteriesäule/Antenne verwendet wird. Jedoch erfordert dies das Bereitstellen einer getrennten Schaltung, und demnach erhöht sich die Größe und erhöhen sich die Kosten der Batteriesäule.
Ein Zellulartelefon mit einem Batteriezeitmonitor mit einem Echtzeittakt ist in dem US-Patent Nr. 5,248,929 für Burke offenbart. Das Patent offenbart die Anwendung des Batteriezeitmonitors, der einem Anwender mit einer visuellen Rückkopplung im Hinblick auf den für den Betrieb des Zellulartelefons verbleibenden Zeitumfangs versorgt, so dass der Anwender bestimmen kann, wie lange der nächste Anruf dauern kann, bevor die Batterie entladen ist. Jedoch erfordert dies eine getrennte Schaltung in dem Zellulartelefon für das Überwachen der Batterie. Zusätzlich kann aufgrund der Tatsache, dass der Takt in der Zellulartelefonschaltung gebildet ist, wenn die Batterie vollständig entladen wird, der Echtzeittakt seine Fähigkeit zum genauen Halten der Zeit verlieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung überwindet die oben angegebenen Nachteile.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Steuern des Nachladens einer individuellen Batteriesäule 10' geschaffen, enthaltend:
eine Vorrichtung zum Identifizieren einer bestimmten Batteriesäule 10'; und charakterisiert durch
eine Überwachungsvorrichtung zum selektiven Zulassen und Vermeiden des Nachladens der individuellen Batteriesäule 10', ansprechend auf die Vorrichtung zum Identifizieren.
Andere technische Probleme, Merkmale und zugeordnete Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann anhand der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, die in Übereinstimmung mit hiermit konstruiert sind, bei Heranziehen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird nun detailliert unter Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der Einrichtung, die lediglich beispielhaft gegeben wird, beschrieben, unter Bezug auf die angefügte Zeichnung; es zeigen:
1 eine beispielhafte Konfiguration für die Batteriesäule gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Flussdiagramm zum Implementieren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A eine Implementierung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3B einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 nach 3A;
4 eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung eines anderen Merkmals der vorliegenden Erfindung; und
6 ein Flussdiagramm zum Implementieren eines weiteren Merkmals der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind lediglich eine begrenzte Zahl von Ladezyklen während der Lebensdauer einer nachladbaren Batterie zugelassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt, ist die Überwachungseinheit in dem Ladegerät – beispielsweise einem getrennten, nicht gezeigten Lader – vorgesehen oder in dem über die Batterie versorgten Gerät (beispielsweise einem mobilen Zellulartelefon, einer Rufeinrichtung oder einem Video-Aufzeichnungsrecorder, nicht gezeigt). Die Überwachungseinheit hat die Fähigkeit zum Identifizieren individueller Batterien. Bei Erkennen eines bestimmten Batterieindividuums, akzeptiert das Ladegerät oder das Gerät mit Batterieversorgung lediglich das Nachladen während einer begrenzten Zahl von Zyklen. Die Zahl verfügbarer Zyklen basiert auf Tests, die durch den Hersteller oder ein unabhängiges Labor ausgeführt werden. Ein Sicherheitsfaktor kann ebenso in die Zahl für jeden Batterietyp mit einbezogen sein, und der Sicherheitsfaktor kann anhand der Testdaten gewählt sein. Für das Einstellen der verfügbaren Zyklen für die unterschiedlichen Batterietypen wird davon ausgegangen, dass es im Kenntnisbereich des Fachmanns der vorliegenden Offenbarung liegt.
Die beispielhafte Implementierung einer derartigen Überwachungsschaltung 12 ist in 1 gezeigt. In jeder Batteriesäule bzw. jedem Batteriepack bzw. jeder Batterie 10 sind N Widerstände installiert, wobei N einen minimalen Wert von eins aufweist. Die Widerstände sind in dem Bereich von Null bis ∞ Ohm vorgesehen. Wie in 1 gezeigt, sind die Widerstände R1 und R2 zwischen Verbindern C₁, C₂ und C₃ angeschlossen, die an der Oberfläche der Batterieeinheit 10 erreicht werden können. Einer oder mehrere der Verbinder können mit mehr als einen Widerstand oder mit irgendeinem anderen Teil der Batterie, beispielsweise dem "+" Pol, verbunden sein. Auf diese Weise kann der Wert des Widerstands oder können die Werte der Widerstände als ein Fingerabdruck der Batterie verwendet werden, zum Erkennen einer bestimmten individuellen Batterie, und sie können als Schlüssel verwendet werden, um das Nachladen der bestimmten Batteriesäule zuzulassen.
Beispielsweise sind Auswahl zweier Widerstände der E-12 Serie 3000 Kombinationen unterschiedlicher Widerstandswerte verfügbar. Dies würde zu einer vernünftigen Individualisierung führen, um der Ladeschaltung das Identifizieren individueller Batterien mit geringem Konflikt zu ermöglichen.
Bei der Wahl der Zahl der Widerstände N ist eine Zahl von Faktoren zu betrachten. Diese umfassen, was praktisch ist und die erforderliche Wahrscheinlichkeit, dass der Eigentümer des mit der Batterie versorgten Geräts nicht zwei oder mehr Batterien mit jeder Gruppe von Widerständen erhält. Ein bevorzugter Bereich für den Wert für jeden Widerstand liegt zwischen 0 bis 100 KΩ und einem Leerlauf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Überwachungsschaltung 12 einen Analog/Digital (A/D) Umsetzer 14, verbunden mit den Widerständen und den Anschlusseinheiten oder Verbindern C₁, C₂ und C₃ der Batterieeinheit. Der A/D- Umsetzer 14 Ausgang stellt ein digitales Äquivalent des Widerstandswerts an die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 16 bereit. Die CPU 16 ist mit einer Speichereinheit 18 zum Speichern der Nachladeinformation in Zuordnung mit den bestimmten Individuen verbunden. Die Speichereinheit 18 kann ein nicht-flüchtiger Speicher oder ein flüchtiger Speicher sein, der mit Energie entweder durch die Batteriesäule oder von einer getrennten externen Energiequelle versorgt wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Speichereinheit 18 ein flüchtiger Speicher, der einen relativ geringen Umfang an Strom erfordert, so dass die Batteriesäule selbst die Energie zu der Speichereinheit bereitstellen kann, unabhängig von der Ladebedingung der Batteriesäule.
Es wird ein Referenz-Widerstandswert R_ref und ein Referenzstrom I_ref verwendet, damit der Überwachungseinheit 12 das Lesen der Werte von R₁ und R₂ zum Identifizieren der Batterie-Individuums ermöglicht wird. Insbesondere läuft ein Strom I_ref über R_ref, R₁ und R₂, und es wird das Spannungspotential über die Widerstände durch den A/D-Umsetzer 14 gemessen. Das durch R_ref erzeugte Potential wird bei dem A/D-Umsetzer 14 eingegeben, für den Zweck, dass der Überwachungseinheit 12 das Lesen der Werte von R₁ und R₂ ermöglicht wird, unabhängig von dem Erregungsumfang der Batterie.
Es ist eine Alarmvorrichtung 20 mit der CPU 16 verbunden, damit dem Anwender ermöglicht wird, dahingehend informiert zu sein, dass die Batteriesäule das Ende ihrer nützlichen Lebensdauer erreicht hat. Die Alarmvorrichtung 20 kann bestehen aus einem Audioalarm, einer Anzeige, einer LED, einem Vibrationsalarm oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung.
Die 2 zeigt ein Flussdiagramm zum Implementieren der vorliegenden Erfindung, und das Programm wird durch die CPU 16 ausgeführt. Insbesondere wird die Batterie in das Nachladegerät oder das Gerät mit Energieversorgung eingefügt (Schritt 201). Es werden die Widerstandswerte von R₁ und R₂ unter Verwendung von I_ref gemessen (Schritt 203), was eine messbare Potentialdifferenz (Spannungsabfall) über R₁ des reihenverbundenen Widerstandspaars R₁, R₂, und R_ref erzeugt, die als eine Spannungsteilerschaltung wirken.
Bei dem Schritt 205 wird bestimmt, ob das Individuum, das durch die Widerstände R₁ und R₂ identifiziert ist, eine früher identifizierte oder bekannte Batterie ist. Ist dies nicht der Fall, so wird bei dem Schritt 206 die Batterie registriert, und ihre Identität wird in der Speichereinheit 18 gespeichert, und der Speicher 18 wird um eins inkrementiert, zum Zählen der Ladezyklen. Alternativ kann der Speicher 18 zum Verfolgen der gesamten Ladezeit verwendet werden, die durch die bestimmte Batteriesäule erfahren wurde. Wird bei dem Schritt 205 die individuelle Batterie erkannt, so bestimmt der Schritt 207, ob irgendwelche weiteren Zyklen für diese individuelle Batterie verfügbar sind. Ist dies der Fall, so wird einer zu dem Zykluszählwert in der Speichereinheit 18 in Zuordnung mit demjenigen der individuellen Batterie addiert (Schritt 209). Sind keine weiteren Zyklen verfügbar, so sendet der Schritt 208 einen Alarm oder er ergreift irgendeine andere Wirkung, um den Anwender dahingehend zu informieren, dass die Lebensdauer der individuellen Batterie vorüber ist.
Unter Bezug auf die 1 speichert der Speicher 18 den Ladestatus der identifizierten Batteriesäule entweder durch Nachverfolgen der Zahl der Ladezyklen, die die Batteriesäule erfahren hat, oder der gesamten Ladezeit. Es ist eine Vorrichtung zum Signalisieren des Ladestatus an den Speicher vorgesehen. Wie oben angegeben, lässt sich der Ladestatus durch Zählen der Zahl der Ladezyklen überwachen, die die Batteriesäule erfährt, oder durch Nachverfolgen der gesamten Ladezeit, die die Batteriesäule erfährt. Die Signalisierungsvorrichtung 22 kann entweder in der Überwachungsschaltung der Batteriesäule vorgesehen sein, wie in 1 gezeigt, oder in der (nicht gezeigten) Batterieladeschaltung. Ist die Signalisierungsvorrichtung in der Batterieladeschaltung vorgesehen, so kann das Signal entweder durch einen partiell getrennten Bus oder auf den gewöhnlichen Entladedrähten übertragen werden. Die Signalisierungsvorrichtung 22 signalisiert eine Änderung des Ladestatus jedes Mal dann, wenn die Batteriesäule mit der Batterieladeschaltung verbunden ist. Alternativ signalisiert die Signalisierungsvorrichtung 22 eine Änderung des Ladestatus als eine Funktion der Gesamtladung, die an die Batteriesäule bei jeder Ladeperiode abgegeben wird. Insbesondere wird die Gesamtladezeit multipliziert mit der Stromeingabe in die Batterie jedes Mal dann überwacht, wenn die Batteriesäule aufgeladen wird, und diese Gesamtgröße wird zu dem Speicher 18 gesendet, für ein Aufsummieren mit der zuvor gespeicherten Ladezeit. Erreicht die gesamte Ladezeit ein vorgegebenes Maximum, so wird ein weiteres Nachladen gesperrt oder der Anwender wird gewarnt, wie hier beschrieben.
Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen gibt es eine Zahl von Alternativen, die bei dem Schritt 208 ergriffen werden, um dem Anwender anzuzeigen, dass die nützliche Lebensdauer der Batterie auf einige verbleibende Zyklen begrenzt ist oder dass die nützliche Lebensdauer der Batteriesäule abgelaufen ist. D. h., wurde die Batterie gemäß der vorgegebenen Zahl zulässiger Zyklen für diese Batteriesäule entladen oder ist die Gesamtladezeit für diese Batteriesäule angenähert oder wurde sie überschritten, so kann eine Zahl von Dingen passieren. Eine Alternative besteht darin, dass eine Meldung einem Anwender bei einer Anzeige (nicht gezeigt) dahingehend gegeben wird, dass die Lebensdauer der Batterie sich einem Ende nähert und sie aus Sicherheitsgründen weggeworfen werden sollte. Diese Meldung kann durch Lichtsignal an einer Anzeige, durch Klang (Summer oder Sprache) oder irgendein anderes Verfahren erfolgen, das normalerweise für Meldungen verwendet wird. Eine andere Alternative besteht in dem Verweigern, das bestimmte Batterieindividuum irgendwie weiter zu akzeptieren, und dem Anwender die Meldung mit derselben Wirkung wie bei der ersten Alternative zu versorgen. Eine dritte Alternative besteht darin, dass ein Schaltungselement in der Batteriesäule so zerstört werden kann, dass die individuelle Batterie für die künftige Anwendung nutzlos ist. Sofern gewünscht, kann eine Meldung an den Anwender in diesem Zusammenhang abgegeben werden.
Gemäß der dritten Alternative kann ein Transistor eingesetzt werden, zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen dem "+" und "–" Anschlüssen der Batterie was eine Sicherung in der Batteriesäule zerstört. Diese Ausführungsform wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den 3A und 3B gezeigt. Insbesondere kann anstelle der Anwendung der Transistor gemäß der ersten Ausführungsform eine resistive Tinte mit einem individuellen Muster auf einer Oberfläche der Batterie gedruckt sein. Kontaktfedern 30 können an der Außenseite der Batteriesäule 10 vorgesehen sein, die die Oberfläche der Batteriesäule bei bestimmten Punkten berühren. Ein Widerstandswert zwischen den Federn wird zum Identifizieren und Steuern des Nachladens individueller Batterien gemäß dem in 2 gezeigten Software-Programm verwendet. Gemäß der anderen Ausführungsform kann ein Barcode oder ein resistiver Barcode zum Identifizieren individueller Batteriesäulen verwendet werden.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der Figur nicht gezeigt, besteht in der Anwendung individueller Signaturen, beispielsweise einer Gruppe von Magneten, angeordnet in der Nähe der Oberfläche der Batteriesäule. Das Lesen der magnetischen Signatur lässt sich unter Anwendung irgendeiner magneto-sensitiven Anordnung implementieren, beispielsweise von Hall-Elementen oder einem Feld derartiger Elemente, zum Speisen der Überwachungsschaltung mit der erforderlichen Information.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können "Smart Cards" zum Identifizieren individueller Batteriesälulen verwendet werden, d. h. die Familie kleiner mehr oder weniger intelligenter Karten mit einem Halbleiterchip, in einem Kontaktmuster, beispielsweise die "SIM" Karte, die in Zellulartelefonen von Ericsson verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform werden zumindest zwei Verbinder, von denen einer der Energieverbinder sein kann, mit einem Chip innerhalb der Batteriesäule verbunden. Der Chip ist in seiner einfachsten Version lediglich ein Speicher, bevorzugt ein nicht-flüchtiger serieller ROM oder ein RAM mit einer Seriennummer an der Innenseite.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 4 gezeigt, bei der die Batteriesäule 10' eine Schaltung enthält, die ein weiteres Laden der Batteriesäule dann sperrt, wenn eine vorgegebene Zahl von Ladezyklen angenähert wurde oder erreicht wurde, oder wenn eine vorgegebene Gesamtladezeit angenähert wird oder erreicht wurde, oder irgendeine andere Situation so auftritt, dass kein weiteres Laden aufgrund der Sicherheit oder anderer Gründe empfohlen wird. Wie in 4 gezeigt, besteht eine derartige Schaltung aus einer Lade-Detektionsschaltung 43 zum Detektieren des Ladens der Batteriesäule 10', einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 47, einem Speicher 44, einer Sicherungsbatterie oder einem Kondensator 46. Die Lade-Detektionsschaltung 43 kann als ein Schmitt-Trigger oder ein Analog/Digital-Umsetzer implementiert sein. Der Speicher 44 kann entweder ein flüchtiger oder nicht-flüchtiger Speicher sein. Die Sicherungsbatterie/der Kondensator 46 kann dann weggelassen sein, wenn der Speicher 44 ein nicht-flüchtiger Speicher ist. Der Schaltung 40 ist zwischen der Lade-Detektionsschaltung 43 und der Batterie 10' angeschlossen. Der Schalter 40 kann beispielsweise als ein FET-Transistor 42 und eine Diode 41 vorgesehen sein. Die Diode 41 kann gemäß einer alternativen Ausführungsform weggelassen sein. Bestimmt die CPU 47, dass die individuelle Batterie ihre Ladekapazität erreicht hat, so sendet sie ein Signal zum Schließen des Schalters 40, der ein Kurzschließen der Batterie bewirkt und somit ein weiteres Nachladen sperrt.
Es ist zu erkennen, dass die obigen Implementierungen durch Protokollieren der Entladebedingungen anstelle der Ladebedingungen der Batterie ausgeführt werden können. Es liegt im Können des Fachmanns, die vorliegende Erfindung unter Verwendung eines Entladesteuerverfahrens und -geräts zu implementieren, sobald er im Besitz der vorliegenden Offenbarung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es erforderlich, die individuellen Batterien zu verfolgen, beispielsweise dann, wenn ein Herstellungsproblem erfordert, dass sämtliche Batteriesäulen von einer bestimmten Fabrik zu prüfen sind, und der Schaltkreis hat die Fähigkeit zum Herausfinden dieser Batteriesäulen. Beispielsweise könnte die durch die Widerstände bereitgestellte Identifikationsnummer dem Anwender an der Anzeigeeinheit angezeigt werden, oder an einer getrennten Batteriesäulenanzeige.
Ferner kann es gemäß einem anderen Merkmal erforderlich sein, dass durch Wärme beanspruchte Batteriesäulen nach einer geringeren Zahl von Nachladezyklen zu ersetzen sind, als Batterien, die unter günstigeren Bedingungen verwendet wurden. Es kann ein Temperatursensor in der Batteriesäule vorgesehen sein, zum Detektieren, ob eine derartige Beanspruchung erfahren wurde, und er kann dies der CPU anzeigen. Die CPU kann dann diese Beanspruchung zum Steuern der Zahl verfügbarer Nachladezyklen betrachten, die für die bestimmte individuelle Batterie zulässig sind.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in 5 gezeigt, gemäß der ein Echtzeittakt in der Batteriesäule vorgesehen ist. Der Schaltkreis kann zum Kommunizieren der Echtzeitdaten zu der Anwendung verwendet werden, d. h. beispielsweise einem Zellulartelefon. Dies lässt sich dadurch erzielen, dass extra Pin an der Batteriesäule unter Anwendung vorliegt. Ist die Batteriesäule vom nachladbaren Typ, ist es möglich, dass die Batterie vollständig entladen wird. Dies kann bewirken, dass die Echtzeitschaltung die Echtzeitinformation verliert. In einem derartigen Fall ist es möglich, Datum und Zeitinformation von der Anwendung einzugeben.
Das Zellulartelefon oder anderen Anwendungen enthalten einen Mikroprozessor 15 und eine Anzeige 52 sowie einen Spannungsregler 54 zum Bereitstellen einer konstanten Spannungsquelle an die Schaltungselemente. Ein Kristallelement stellt ein 32 kHz Signal für den Echtzeittakt bereit. Die in 5 gezeigte Batteriesäule enthält einen Echtzeittakt 45, einen Alarm 58, ein 32 kHz Kristall, und eine Arithmetik- und Logikeinheit (ALU) 59. Es kann ein Mikroprozessor anstelle der ALU 59 verwendet werden.
Die Anzeige 52 bewirkt die Anzeige der Zeiten des Datums, erhalten von dem Echtzeittakt 45, von der Datenleitung, die mit dem Mikroprozessor 50 in der Anwendungsschaltung verbunden ist. Die Datenleitung ist mit einem ersten Pin verbunden, vorgesehen in der Batteriesäule, die mit einem zweiten Pin verbunden ist, vorgesehen in der Anwendungsschaltung (in 5 durch a° dargestellt). Der eingebaute Alarm 58, vorgesehen in der Batterie und beispielsweise ein Vibrator oder Summer, kann zu einer vorgegebenen Zeit auf der Grundlage der Echtzeittaktinformation aktiviert werden. Die vorgegebene Zeit kann durch eine Steuerkonsole 48 an der Batteriesäule (5) festgelegt sein, oder die Steuerkonsole 56, die normalerweise in dem Batterieladegerät oder in der Anwendung verwendet wird (5).
Der Echtzeittakt kann auch zum Aktivieren oder Abschalten der in der Batterie energie-versorgten Anwendung in einer vorgegebenen Weise verwendet werden. Die Vorgabe der Herunterfahrzeit kann durch eine Steuerkonsole an der Batteriesäule oder die Steuerkonsole erfolgen, die normalerweise mit dem Anwendungsgerät verwendet wird. Der Mikroprozessor 50 in der Anwendung platziert die Anwendungsschaltung in einen Nicht-Betriebs-Modus, d. h., er schaltet die Anwendung aus, wenn der Echtzeittakt die vorgegebene Zeit erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Echtzeittakt zum Steuern des Nachladens der Batteriesäule verwendet werden. Insbesondere kann der Echtzeittakt die Basis zum Zählen der Gesamtladezeit bilden, die durch die Batteriesäule erfahren wird, wie oben beschrieben.
Ein durch die vorliegende Erfindung erreichter Vorteil tritt durch Ergänzen des Takts zu der Batteriesäule selbst auf, da der Takt immer die Energie haben wird, die Zeit korrekt während dem Laden zu halten, und die Sicherungsbatterie oder der Kondensator kann eliminiert werden. Durch Aufnehmen einer oder mehrerer extra Verbindungen zwischen der Batteriesäule und dem Telefon oder dem Anwendungsgerät ist es für den Mikroprozessor in dem Anwendungsgerät möglich, mit der Taktschaltung zum Abfragen der Momentanzeit zu kommunizieren, ferner zum Festlegen eines Alarms und zum Festlegen der Zeit. Die Verbindungen würden es dem Mikroprozessor ebenso ermöglichen, durch die Taktschaltung in dem Fall eines Alarms aufgeweckt zu werden.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist in dem Flussdiagramm nach 6 gezeigt. Gemäß diesem Merkmal werden der Speicher und die CPU der Batteriesäule, beispielsweise die in 4 gezeigten, im Zusammenhang mit dem Speicher und der CPU der Anwendungsschaltung (nicht gezeigt) verwendet, um es der batterie-versorgten Anwendung oder dem Batterieladegerät zu ermöglichen, eine korrekte Batterie von einer Batterie zu unterscheiden, die durch irgendjemand sonst hergestellt ist. Zum Vermeiden, dass nicht autorisierte Hersteller diese Elektronikschaltung kopieren, enthält die Speichereinheit 44 eine mathematische Formel, die ebenso der Anwendungsschaltung bekannt ist und in dem Speicher hiervon (nicht gezeigt) gespeichert ist.
Wird die Anwendung mit Energie versorgt, so findet sie die gespeicherte mathematische Formel von dem Anwendungsspeicher wieder (Schritt 60). Zur selben Zeit gewinnt die Batteriesäule 10' die gespeicherte mathematische Formel von der Batteriespeichereinheit 44 wieder. Es wird durch das Anwendungsgerät eine Zufallszahl erzeugt (Schritt 62). Diese Zufallszahl wird als Eingangsgröße für die mathematische Formel verwendet, gespeichert in der Batteriesäule, sowie für diejenige, die in der Anwendung gespeichert ist. Es wird das erste Ergebnis der mathematischen Formel in der Batteriesäule unter Verwendung der in dem Schritt 62 erzeugten Zufallszahl berechnet (Schritt 64). Es wird das zweite Ergebnis der mathematischen Formel in der Anwendung unter Verwendung der bei dem Schritt 62 erzeugten Zufallszahl berechnet (Schritt 66). Das Ergebnis beider Berechnungen wird zu der Anwendung kommuniziert, wo sie bei dem Schritt 68 verglichen werden. Ist das erste Ergebnis nicht gleich zu dem zweiten Ergebnis, so zeigt dies an, dass die Batteriesäule eine nachgemachte Batteriesäule ist, und die Anwendung wird in dem nicht betriebsbereiten Zustand platziert (Schritt 70). Wird die Anwendung in dem Nicht-Betriebszustand platziert, so kann der Grund hierfür zu dem Anwender über eine Anzeige oder einen Alarm kommuniziert werden. Ist das erste Ergebnis gleich dem zweiten Ergebnis, so wird das Betreiben der Anwendung bei dem Schritt 72 zugelassen. Ist die Anwendung in dem Nicht-Betriebszustand platziert, so kann dieser Grund hierfür zu dem Anwender durch eine Anzeige oder einen Alarm kommuniziert werden.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann eine Modulo 2 Addition zu einer Zahl verborgen in der Batteriesäule dazu dienen, um zu bestimmen, ob die Batteriesäule eine Nachahmung ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sendet das Ladegerät oder eine Anwendung eine Zahl serieller Formen zu der Batteriesäule. Die CPU in der Batteriesäule addiert eine Zahl mit einer Modulo 2 Addition und bewirkt die Rückgabe eines Ergebnis an die Überwachungseinheit, das Batterieladegerät oder die Anwendung. Nach der neuen Modulo 2 Addition prüft die Überwachungseinheit, ob die verborgene Zahl von der Batteriesäule ein Element der akzeptierten Gruppe von Zahlen ist oder nicht.

Claims

Ein Gerät zum Steuern des Nachladens einer individuellen Batteriesäule (10'), enthaltend: eine Vorrichtung zum Identifizieren einer bestimmten Batteriesäule (10'); und gekennzeichnet durch ein Überwachungsvorrichtung zum selektiven Zulassen und Vermeiden des Nachladens der individuellen Batteriesäule (10') ansprechend auf die Vorrichtung zum Identifizieren.
Das Gerät nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Identifizieren enthält: zumindest einen Widerstand mit einem bestimmten Widerstandswert; und wobei die Überwachungsvorrichtung den bestimmten Widerstandswert des zumindest einen Widerstands liest, zum Bestimmen der Identität der Batteriesäule, und Steuerelement das Nachladen zulässt oder vermeidet, abhängig von der Identität und der verbleibenden nützlichen Lebensdauer der identifizierten Batteriesäule.
Das Gerät nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zum Identifizieren enthält: ein individuelles Muster, gedruckt auf einer Oberfläche der Batteriesäule; und wobei die Überwachungsvorrichtung das bestimmte Muster, gedruckt auf die Batteriesäule, liest, um die Identität der Batteriesäule zu bestimmen und selektiv das Nachladen zuzulassen und zu vermeiden, abhängig von der Identität und der verbleibenden nützlichen Lebensdauer der identifizierten Batteriesäule.
Das Gerät nach Anspruch 3, wobei das Muster unter Verwendung von Widerstandstinte gedruckt ist.
Das Gerät nach Anspruch 1, wobei die Überwachungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Bestimmen der verbleibenden nützlichen Lebensdauer der Batteriesäule enthält, abhängig von der Zahl der Ladezyklen, die bei der Batteriesäule ausgeführt sind, identifiziert durch die Vorrichtung zum Identifizieren, und einen Pegel des Entladens der Batteriesäule bei jedem Entladezyklus.
Das Gerät nach Anspruch 5, ferner enthaltend eine Vorrichtung, ansprechend auf die Vorrichtung zum Bestimmen, zum Informieren eines Anwenders dahingehend, dass die nützliche Lebensdauer der Batteriesäule sich einem Ende nähert oder beschritten ist.
Das Gerät nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung zum Informieren eine Einheit enthält, ausgewählt aus einem Lichtsignal, einer Anzeige oder einem Audiosignal.
Das Gerät nach Anspruch 5, ferner enthaltend eine Vorrichtung, ansprechend auf die Vorrichtung zum Bestimmen, zum weiteren Vermeiden der Nachladezyklen der identifizierten Batterie, wenn die nützliche Lebensdauer der Batteriesäule sich einem Ende nähert oder überschritten ist.
Das Gerät nach Anspruch 5, ferner enthaltend: ein Schaltungsvorrichtung, verbunden mit der Batteriesäule, zum Ermöglichen des Nachladens der Batteriesäule; und eine Vorrichtung zum Kurzschließen der Schaltungsvorrichtung zum Vermeiden des Nachladens der Batteriesäule ansprechend auf die Vorrichtung zum Bestimmen.
Das Gerät nach Anspruch 9, ferner enthaltend eine Vorrichtung zum Anzeigen an einen Anwender, dass die nützliche Lebensdauer der Batteriesäule sich einem Ende nähert oder überschritten ist, ansprechend auf ein Kurzschließen der Schaltungsvorrichtung.
Das Gerät nach Anspruch 1, wobei die Überwachungsvorrichtung enthält: eine Speichervorrichtung zum Speichern der Ladestatus der Batteriesäule; eine Vorrichtung zum Signalisieren des Ladestatus an die Speichervorrichtung.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung zum Signalisieren in der Batteriesäule vorgesehen ist.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung zum Signalisieren in einer Ladeschaltung vorgesehen ist.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung zum Signalisieren eine Änderung des Ladestatus jedes Mal dann signalisiert, wenn die Batteriesäule mit einer Ladeschaltung verbunden ist.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung zum Signalisieren eine Änderung des Ladestatus als Funktion einer Gesamtladung signalisiert, die an die Batteriesäule bei jeder Ladeperiode abgegeben wird.
Das Gerät nach Anspruch 15, wobei die Funktion Strom und zeit ist.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Speichervorrichtung einen nicht-flüchtigen Speicher enthält.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Speichervorrichtung einen flüchtigen Speicher enthält, der einen geringen Umfang an Strom erfordert, so dass die Batteriesäule Energie zu der Speichervorrichtung zuführen kann, unabhängig von der Ladebedingung der Batteriesäule.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Speichervorrichtung einen flüchtigen Speicher verbunden mit einer externen Energiequelle enthält.
Das Gerät nach Anspruch 15, wobei die Speichervorrichtung einen flüchtigen Speicher verbunden mit einer externen Energiequelle enthält.
Das Gerät nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung zum Signalisieren eine Änderung des Ladestatus jedes Mal bei Verbinden der Batteriesäule mit einer entladenden Schaltung signalisiert.
Das Gerät nach Anspruch 1, ferner enthaltend: einen in der Batteriesäule vorgesehenen Echtzeittakt; und eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Echtzeittaktinformation von dem Echtzeittakt an eine Anwendungsschaltung, mit der die Batteriesäule verbunden ist.
Das Gerät nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung zum Bereitstellen enthält: eine erste Pin-Vorrichtung, vorgesehen an der Batteriesäule; und eine zweite Pin-Vorrichtung, vorgesehen an der Anwendungsschaltung und angepasst für eine Verbindung mit der ersten Pin-Vorrichtung.
Das Gerät nach Anspruch 22, ferner enthaltend eine Vorrichtung für das Eingeben von Zeit und Datumsinformation bei dem Echtzeittakt.
Das Gerät nach Anspruch 22, ferner enthaltend eine Vorrichtung vorgesehen in der Anwendungsschaltung für das Abschalten der Anwendungsschaltung ansprechend auf den Echtzeittakt.
Das Gerät nach Anspruch 22, wobei die Überwachungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern des Nachladens der Batteriesäule unter Verwendung des Echtzeittakts enthält.
Das Gerät nach Anspruch 22, ferner enthaltend eine Anzeige vorgesehen an der Batteriesäule zum Anzeigen von Zeit und Datumsinformation.
Das Gerät nach Anspruch 22, ferner enthaltend eine Alarmschaltungsvorrichtung, vorgesehen in der Batteriesäule, zum Aussetzen eines Alarms bei einer vorgegebenen Zeit.
Das Gerät nach Anspruch 28, ferner enthaltend eine Steuerkonsole zum Eingeben der vorgegebenen Zeit in die Alarmschaltungsvorrichtung.
Das Gerät nach Anspruch 29, wobei die Steuerkonsole in der Batteriesäule vorgesehen ist.
Das Gerät nach Anspruch 29, wobei die Steuerkonsole in der Anwendungsschaltung vorgesehen ist.
Das Gerät nach Anspruch 28, wobei die Alarmschaltungsvorrichtung ausgewählt ist aus einem Audioalarm, einem Schwingungsalarm und einem visuellen Alarm.
Das Gerät nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine Vorrichtung zum Verifizieren der Authentizität einer Batteriesäule, die mit einer Anwendungsschaltung verbunden wurde; und eine Vorrichtung zum Platzieren der Anwendungsschaltung in einen Nichtbetriebszustand ansprechend auf die Vorrichtung zum Verifizieren.
Das Gerät nach Anspruch 33, wobei die Vorrichtung zum Verifizieren enthält: eine Vorrichtung zum Speichern einer vorgegebenen mathematischen Formel, vorgesehen in der Batteriesäule und der Anwendungsschaltung; eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Zufallszahl; eine Vorrichtung zum Berechnen eines ersten Ergebnisses der mathematischen Formel in der Batteriesäule unter Verwendung der Zufallszahl; eine Vorrichtung zum Berechnen eines zweiten Ergebnisses der mathematischen Formel in der Anwendungsschaltung unter Verwendung der Zufallszahl; eine Vorrichtung zum Vergleichen des ersten Ergebnisses mit dem zweiten Ergebnis und zum Ausgeben eines Verifikationssignals; und wobei die Vorrichtung zum Platzieren die Anwendungsschaltung in dem Nichtbetriebszustand dann platziert, wenn das Verifikationssignal anzeigt, dass das erste Ergebnis nicht gleich zu dem zweiten Ergebnis ist.
Das Gerät nach Anspruch 34, ferner enthaltend eine Vorrichtung zum Anzeigen, dass die Batteriesäule nicht authentisch ist, wenn das Verifikationssignal anzeigt, dass das erste Ergebnis nicht dem zweiten Ergebnis gleicht.
Das Gerät nach Anspruch 35, wobei die Anwendungsschaltung eine Nachladeschaltung ist.