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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Batterievorrichtung und insbesondere
eine Batterievorrichtung mit einer Einrichtung zum Authentifizieren
von Batterien.
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Wiederaufladbare
Batterien haben im Vergleich mit regulären, wegwerfbaren Batterien
einige große
Vorteile. Beispielsweise haben wiederaufladbare Batterien für die meisten
Anwendungen niedrigere Kosten während
ihrer Lebensdauer.
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Jedoch
haben wiederaufladbare Batterien auch einige Nachteile. Beispielsweise
findet jedes Mal dann, wenn eine wiederaufladbare Batterie eingesetzt
oder wiederaufgeladen wird, ein wesentlicher Materialtransport in
der Batterie statt. In der Praxis ist es unmöglich, eine Batterie so zu
entwickeln, dass die Verteilung von beteiligtem Material im Verlauf
der Zeit nicht geändert
werden wird, obwohl eine solche Entwicklung wünschenswert wäre. Eine
größer werdende
Anzahl von Ladezyklen wird in einer ungleichmäßigen Verteilung von Material
innerhalb der Batterie resultieren, und zwar mit einem größer werdenden Risiko
für eine
Fehlfunktion, wie beispielsweise einen internen Kurzschluss der
Batterie, als Ergebnis davon. Es ist von großer Wichtigkeit, das Risiko
für eine Fehlfunktion
einer Batterie zu minimieren, weil jede Fehlfunktion ein potenzielles
Risiko für
Menschen und Material in der Nähe
der Batterie bedeutet.
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Heutzutage
versuchen Batteriehersteller die Risiken dadurch zu minimieren,
dass Überdruckventile,
eine explosionssichere Einkapselung, etc. zur Verfügung gestellt
werden. Eine Art zum Minimieren des Risikos einer Fehlfunktion besteht
im Zulassen von nur einer begrenzten Anzahl von Ladezyklen während der
Lebensdauer einer wiederaufladbaren Batterie. Anders ausgedrückt kann
die Lebensdauer der Batterie durch eine Anzahl von Ladezyklen oder eine
maximale Ladezeit definiert werden. Wenn dieser Typ von Batterie
verwendet wird, wäre
es wertvoll, wenn ebenso Umgebungsfaktoren, wie beispielsweise Wärme, für die Berechnung
der akzeptablen Anzahl von Ladezyklen verwendet werden könnten.
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Das
US-Patent Nr. 5,136,620 von Eaves offenbart eine elektronische Zählvorrichtung
zum Zählen
der bei einer Batterie akkumulierten Ladezyklen. Jedoch besteht
die Zählvorrichtung
aus einer Anzeige, durch welche ein gezählter Wert zum Anwender ausgegeben
wird. Der Anwender muss wissen, was die Zahl in Bezug auf die Batterielebensdauer
bedeutet; es gibt keinen Mechanismus, durch welchen die Anwendungsschaltung
oder die Wiederaufladevorrichtung, an welche die Batterie angeschlossen
ist, diese Information empfängt.
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Bei
einem weiteren Stand der Technik haben Kombinationen von Batterien
und Ladeschaltungen entweder eine einfache Art zum Identifizieren
einer Batterie als Element einer bestimmten Klasse oder Familie
gehabt (US-Patent Nr. 5,184,059 von Patino et al. und US-Patent
Nr. 5,200,686 von Lee), oder einen komplexen Aufbau innerhalb des
Batteriepakets, um sicherzustellen, dass dieses individuelle Batteriepaket
auf die beste Weise behandelt werden wird (US-Patent Nr. 4,553,081
von Koenck, US-Patent Nr. 5,057,083 von Sokira, US-Patent Nr. 4,965,738
von Bauer et al. und US-Patent Nr. 4,289,836 von Lemelson). Jedoch
stellen diese Vorrichtungen keine Signatur für jede Batteriepackung zur
Verfügung,
welche einfach herzustellen und mit einem hohen Maß an Wahrscheinlichkeit
einfach zu erkennen ist, um es für die Ladeeinheit
und/oder die batteriebetriebene Vorrichtung möglich zu machen, eine einzige
individuelle Batterie zu erkennen.
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Ein
weiteres Problem, das bei existierenden wiederaufladbaren Batterien
gefunden wird, resultiert aus der Vermarktung von Batterien, die
durch nicht autorisierte Hersteller durchgeführt wird. Insbesondere wünschen Hersteller
einer tragbaren Einrichtung, die durch wiederaufladbare Batterien
mit Energie versorgt wird, den Markt mit ihren eigenen Batterien
zu versorgen. Dies ist ein Ergebnis von sowohl kommerziellen als
auch technischen Betrachtungen.
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Wenn
ein Kunde eine Batterie von einem nicht autorisierten Hersteller
kauft, kann es ein Sicherheitsrisiko geben, weil die Batterien nicht
kompatibel mit der ursprünglichen
Batterie-Ladeeinheit sind.
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Beispielsweise
offenbart das US-Patent Nr. 4,593,409 von Miller eine Warn- und
Schutzschaltungsanordnung, die zur Verwendung in Zusammenhang mit
einem tragbaren Zweiwege-Transceiver
mit einer entfernbaren Batteriepackung/Antenne geeignet ist, die
eine Batterieumhüllung
enthält,
die eine Antennenstruktur enthält.
Eine Schaltung ist in der Batterieumhüllung bzw. im Batteriegehäuse eingeschlossen,
um Information zu liefern, die bestimmte vorbestimmte Parameter
der Antenne oder der Batterie anzeigt. Diese Information kann durch
den Transceiver verwendet werden, um dem Anwender in dem Fall einen
Alarm zu liefern, in welchem eine ungeeignete Batteriepackung/Antenne
verwendet wird. Jedoch erfordert dies das Vorsehen einer separaten Schaltung,
wodurch die Größe und die
Kosten der Batteriepackung erhöht
werden.
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JP 05 198293 offenbart
ein Verifizierungssystem, durch welches eine Batterieladeeinheit
eine angeschlossene Batterie unter Verwendung einer zuvor gespeicherten
Nummer authentifizieren kann. Jedoch bedeutet das Verwenden einer
im Voraus gespeicherten Nummer, dass diese auf einfache Weise durch
nicht autorisierte Hersteller überwunden
werden kann.
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Ein
zellulares Telefon mit einer Batteriezeitüberwachungseinheit mit einem
Echtzeittakt ist im US-Patent Nr. 5,248,929 von Burke offenbart.
Dieses Patent offenbart ein Verwenden der Batteriezeitüberwachungseinheit,
die einem Anwender eine visuelle Rückkopplung in Bezug auf das
Ausmaß an
Zeit zur Verfügung
stellt, die für
einen Betrieb des zellularen Telefons übrig bleibt, so dass der Anwender
bestimmen kann, wie lange der nächste
Anruf dauern kann, bevor die Batterie entladen ist. Jedoch erfordert
dies eine separate Schaltung innerhalb des zellularen Telefons zum Überwachen
der Batterie. Zusätzlich kann,
weil der Takt in der zellularen Telefonschaltung zur Verfügung gestellt
wird, dann, wenn die Batterie vollständig entladen wird, der Echtzeittakt
seine Fähigkeit
verlieren, die Zeit genau einzuhalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebszustands
einer Anwendungsschaltung zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung
folgendes aufweist:
eine Einrichtung zum Verifizieren der Authentizität einer
Batteriepackung, die an die Anwendungsschaltung angeschlossen worden
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Verifizieren
folgendes aufweist:
eine Einrichtung, die sowohl in der Batteriepackung als
auch in der Anwendungsschaltung vorgesehen ist, zum Speichern einer
vorbestimmten mathematischen Formel;
eine Einrichtung zum Erzeugen
einer Zufallszahl;
eine Einrichtung zum Berechnen eines ersten
Ergebnisses der mathematischen Formel in der Batteriepackung unter
Verwendung der Zufallszahl;
eine Einrichtung zum Berechnen
eines zweiten Ergebnisses der mathematischen Formel in der Anwendungsschaltung
unter Verwendung der Zufallszahl; und
eine Einrichtung zum
Vergleichen des ersten Ergebnisses mit dem zweiten Ergebnis und
zum Ausgeben eines Verifizierungssignals;
wobei die Vorrichtung
weiterhin eine Einrichtung zum Anordnen der Anwendungsschaltung
in einem Nichtbetriebszustand in Reaktion auf die Einrichtung zum Verifizieren
aufweist, wenn das Verifizierungssignal anzeigt, dass das erste
Ergebnis nicht gleich den zweiten Ergebnissen ist.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und zugehörige
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet
bei einem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele,
die in Entsprechung damit aufgebaut sind, genommen in Zusammenhang
mit den beigefügten Zeichnungen
klar werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird nun detaillierter unter
Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
beschrieben werden, die nur anhand eines Beispiels angegeben sind,
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:
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1 eine Konfiguration für eine Batteriepackung
darstellt;
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2 ein Ablaufdiagramm zum
Identifizieren einer Batteriepackung darstellt;
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3A eine Implementierung
einer weiteren Batteriepackung darstellt; und
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3B ein Querschnitt entlang
der Linie 3-3 der 3A ist;
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4 ein weiteres Beispiel
einer Batteriepackung ist;
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5 eine Darstellung eines
weiteren Beispiels einer Batteriepackung ist; und
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6 ein Ablaufdiagramm zum
Implementieren eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der bevorzugten
Erfindung ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Gemäß 1 ist die Überwachungseinheit in
der Ladevorrichtung (beispielsweise einer separaten Ladeeinheit,
die nicht gezeigt ist) oder in der batteriebetriebenen Einrichtung
(beispielsweise einem zellularen Mobilfunktelefon, einer Pagingeinheit
oder einem Video-Camcoder,
nicht gezeigt) vorgesehen. Die Überwachungseinheit
hat die Fähigkeit
zum Identifizieren von individuellen Batterien. Auf ein Erkennen
einer bestimmten individuellen Batterie hin wird die Ladevorrichtung
oder die batteriebetriebene Einrichtung nur ein Wiederaufladen für eine begrenzte
Anzahl von Zyklen akzeptieren. Die Anzahl von verfügbaren Zyklen
basiert auf Tests, die durch den Hersteller oder ein unabhängiges Labor
durchgeführt werden.
Ein Sicherheitsfaktor kann auch in der Nummer für jeden Batterietyp enthalten
sein, welcher Sicherheitsfaktor aus den Testdaten ausgewählt werden
kann. Es wird geglaubt, dass das Einstellen der verfügbaren Zyklen
für die
unterschiedlichen Batterietypen innerhalb der Fachkenntnis des normalen Handwerkers
bzw. innerhalb der Kenntnis normaler Fachleute ist, der bzw. die
im Besitz der vorliegenden Offenbarung ist.
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Die
beispielhafte Implementierung einer solchen Überwachungsschaltung 12 ist
in 1 gezeigt. In jeder
Batteriepackung 10 sind N Widerstände eingebaut, wobei N einen
minimalen Wert von Eins hat. Die Widerstände sind im Bereich von Null bis ∞ Ohm vorgesehen.
Wie es in 1 gezeigt
ist, sind die Widerstände
R1 und R2 zwischen Anschlussstücken
C1, C2 und C3 angeschlossen, die auf der Oberfläche der
Batterieeinheit 10 erreicht werden können. Eines oder mehrere der
Anschlussstücke kann
an mehr als einen Widerstand oder an irgendeinen anderen Teil der
Batterie, wie beispielsweise den "+"-Pol,
angeschlossen sein. Auf diese Weise kann der Wert oder können die
Werte des Widerstands oder der Widerstände als Fingerabdruck der Batterie verwendet
werden, um eine bestimmte individuelle Batterie zu erkennen, und
kann bzw. können
als Schlüssel
zum Zulassen eines Wiederaufladens der bestimmten Batteriepackung
verwendet werden.
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Beispielsweise
sind durch Auswählen
von zwei Widerständen
in der Reihe E-12 3.000 Kombinationen mit unterschiedlichen Widerstandswerten verfügbar. Dies
würde eine
vernünftige
Individualität zur
Verfügung
stellen, um zuzulassen, dass die Ladeschaltung individuelle Batterien
mit wenig Konflikt identifiziert.
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Beim
Auswählen
der Anzahl von Widerständen
N kann eine Anzahl von Faktoren berücksichtigt werden. Diese enthalten,
was praktisch ist, und die benötigte
Wahrscheinlichkeit, dass der Besitzer der batteriebetriebenen Vorrichtung
nicht zwei oder mehrere Batterien mit einer jeweiligen Gruppe von Widerständen bekommt.
Ein bevorzugter Bereich für
den Wert für
jeden Widerstand ist zwischen 0 und 100 kΩ und einer Leerlaufschaltung.
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Die Überwachungsschaltung 12 enthält einen
Analog/Digital-(A/D)-Wandler 14,
der an die Widerstände
und die Anschlusseinheiten oder Anschlussstücke C1,
C2 und C3 der Batterieeinheit
angeschlossen ist. Die Ausgabe des A/D-Wandlers 14 liefert das digitale Äquivalent
des Widerstandswertes zur Zentralverarbeitungseinheit (C PU) 16.
Die CPU 16 ist an eine Speichereinheit 18 zum
Speichern der zu den bestimmten Individuen gehörenden Wiederaufladeinformation
angeschlossen. Die Speichereinheit kann ein nichtflüchtiger
Speicher oder ein flüchtiger
Speicher sein, der entweder durch die Batteriepackung oder von einer
separaten externen Leistungsquelle mit Leistung versorgt wird.
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Die
Speichereinheit 18 ist ein flüchtiger Speicher, der eine
relativ geringe Menge an Strom erfordert, so dass die Batteriepackung
selbst ungeachtet des Ladezustands der Batteriepackung Leistung
zur Speichereinheit zuführen
kann.
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Ein
Referenz-Widerstandswert Rref und ein Referenzstrom
IRef werden dazu verwendet, zuzulassen,
dass die Überwachungseinheit 12 die
Werte von R1 und R2 liest,
um die individuelle Batterie zu identifizieren. Insbesondere läuft ein
Strom Iref durch Rref, R1 und R2 und wird
das Spannungspotenzial über den
Widerständen
durch den A/D-Wandler 14 gemessen.
Das durch Rref erzeugte Potenzial wird in den
A/D-Wandler 14 eingegeben, und zwar zu dem Zwecke eines
Zulassens, dass die Überwachungseinheit 12 die
Werte von R1 und R2 ungeachtet
des Ausmaßes
an Anregung der Batterie liest.
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Eine
Alarmeinrichtung 20 ist an die CPU 16 angeschlossen,
um zuzulassen, dass der Anwender darüber informiert wird, dass die
Batteriepackung das Ende ihrer einsetzbaren Lebensdauer erreicht hat.
Die Alarmeinrichtung 20 kann aus einem Audioalarm, einer
Anzeige, einer LED, einem Vibrationsalarm oder irgendeiner anderen
geeigneten Vorrichtung bestehen.
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2 stellt ein Ablaufdiagramm
zum Beschreiben eines durch die CPU 16 ausgeführten Programms
dar. Insbesondere ist die Batterie in die Wiederaufladevorrichtung
oder die batteriebetriebene Einrichtung eingefügt (Schritt 201).
Die Widerstandswerte von R1 und R2 werden unter Verwendung von Iref gemessen
(Schritt 203), was eine messbare Potenzialdifferenz (einen
Spannungsabfall) über
R1 des in Reihe geschalteten Widerstandspaars
R1, R2 und des Widerstands
Rref, der als Spannungsteilerschaltung wirkt,
erzeugt.
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Bei
einem Schritt 205 wird bestimmt, ob das durch die Widerstände R1 und R2 identifizierte
Individuum eine früher
identifizierte oder bekannte Batterie ist. Wenn es nicht so ist,
wird die Batterie beim Schritt 206 registriert, und ihre
Identität
wird in der Speichereinheit 18 gespeichert, und der Speicher 18 wird
um Eins inkrementiert, um die Anzahl von Ladezyklen zu zählen. Alternativ
dazu kann der Speicher 18 zum Verfolgen der gesamten Ladezeit
verwendet werden, die durch die bestimmte Batteriepackung erfahren wird.
Wenn die individuelle Batterie beim Schritt 205 erkannt
wird, bestimmt ein Schritt 207, ob irgendwelche weiteren
Zyklen für
diese individuelle Batterie verfügbar
sind. Wenn es so ist, wird Eins zu der Zykluszahl in der Speichereinheit 18 addiert,
die zu dieser individuellen Batterie gehört (Schritt 209).
Wenn keine weiteren Zyklen verfügbar
sind, sendet ein Schritt 208 einen Alarm oder führt irgendeine
andere Aktion durch, um den Anwender darüber zu informieren, dass die
Lebensdauer der individuellen Batterie vorüber ist.
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Gemäß 1 speichert der Speicher 18 den Ladezustand
der identifizierten Batteriepackung entweder durch Verfolgen der
Anzahl von Ladezyklen, welche die Batteriepackung erfahren hat,
oder der gesamten Ladezeit. Einrichtungen sind vorgesehen, um den
Ladezustand zum Speicher zu signalisieren. Wie es oben angegeben
ist, kann der Ladezustand durch Zählen der Anzahl von Ladezyklen überwacht werden,
die durch die Batteriepackung erfahren werden, oder durch Verfolgen
der gesamten Ladezeit, die durch die Batteriepackung erfahren wird.
Die Signalgabeeinrichtung 22 kann entweder in der Überwachungsschaltung
der Batteriepackung vorgesehen sein, wie es in 1 gezeigt ist, oder in der Batterieladeschaltung
(nicht gezeigt). Wenn die Signalgabeeinrichtung in der Batterieladeschaltung
vorgesehen ist, kann das Signal entweder durch einen teilweise separaten
Bus oder auf den normalen Entladedrähten übertragen werden. Die Signalgabeeinrichtung 22 signalisiert
eine Änderung
im Ladezustand jedes Mal dann, wenn die Batteriepackung an die Batterieladeschaltung
angeschlossen ist. Alternativ dazu signalisiert die Signalgabeeinrichtung 22 eine Änderung
bezüglich
des Ladezustands als Funktion der Gesamtladung, die der Batteriepackung
bei jeder Ladeperiode zugeteilt wird. Insbesondere wird die gesamte
Ladezeit, für
welche der Strom in die Batterie eingegeben wird, jedes Mal dann überwacht, wenn
die Batteriepackung aufgeladen wird, und diese Gesamtheit wird zum
Speicher 18 gesendet, um mit der zuvor gespeicherten Ladezeit
summiert zu werden. Wenn die gesamte Ladezeit ein vorbestimmtes
Maximum erreicht, wird ein weiteres Wiederaufladen verhindert oder
wird der Anwender gewarnt, wie es hierin beschrieben ist.
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Es
gibt eine Anzahl von Alternativen, um bei dem Schritt 208 durchgeführt zu werden,
um dem Anwender anzuzeigen, dass die nützliche Lebensdauer der Batterie
auf einige wenige übrig
gebliebene Zyklen begrenzt ist oder dass die nützliche Lebensdauer der Batteriepackung
vorüber
ist. Das bedeutet, dass dann, wenn die Batterie für die vorbestimmte Anzahl
von Zyklen entladen worden ist, die für diese Batteriepackung zulässig sind,
oder der gesamten Ladezeit für
die Batteriepackung näher
gekommen worden ist oder diese überschritten
ist, eines einer Anzahl von Dinge passieren kann. Eine Alternative besteht
darin, dass eine Nachricht zum Anwender in einer Anzeige (nicht
gezeigt) geliefert wird, dass sich die Lebensdauer der Batterie
einem Ende nähert
und sie aus Sicherheitsgründen
weggeworfen werden sollte. Diese Nachricht kann durch ein Lichtsignal
auf einer Anzeige, durch einen Klang (einen Summer oder eine Sprache)
oder irgendein anderes Verfahren, das normalerweise für Nachrichten
verwendet wird, gegeben werden. Eine weitere Alternative besteht
im Verweigern eines Annehmens der bestimmten individuellen Batterie
und einem Versorgen des Anwenders mit der Nachricht diesbezüglich, wie
bei der ersten Alternative. Eine dritte Alternative besteht darin,
dass ein Schaltungselement in der Batteriepackung zerstört werden
kann, so dass die individuelle Batterie für eine zukünftige Verwendung nutzlos sein wird.
Wenn es erwünscht
ist, kann eine Nachricht diesbezüglich
zum Anwender geliefert werden.
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Gemäß der dritten
Alternative kann ein Transistor dazu verwendet werden, einen Kurzschluss zwischen
den "+"- und "–"-Anschlüssen der Batterie zu erzeugen,
der eine Sicherung innerhalb der Batteriepackung auslöst. Dieses
Ausführungsbeispiel
ist nachfolgend detaillierter beschrieben.
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Ein
weiteres Beispiel ist in den 3A und 3B gezeigt. Insbesondere
kann, eher als ein Verwenden von Widerständen vom ersten Beispiel, eine
Widerstandstinte in einem individuellen Muster auf der Oberfläche der
Batterie aufgedruckt werden. Kontaktfedern 30 können an
der Außenseite
der Batteriepackung 10 vorgesehen sein, die die Oberfläche der Batteriepackung
bei spezifizierten Stellen berühren. Ein
Widerstand zwischen den Federn wird dazu verwendet werden, das Wiederaufladen
der individuellen Batterien gemäß dem in 2 gezeigten Softwareprogramm
zu identifizieren und zu steuern. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann ein Strichcode oder ein Widerstands-Strichcode dazu verwendet
werden, Batteriepackungsindividuen zu identifizieren.
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Ein
weiteres Beispiel, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, besteht
darin, individuelle Signaturen, wie beispielsweise eine Gruppe von
Magneten, zu haben, die nahe der Oberfläche der Batteriepackung angeordnet
sind. Das Lesen der magnetischen Signatur kann unter Verwendung
von irgendeiner magnetempfindlichen Anordnung, wie beispielsweise
Hallelementen oder eines Felds von solchen Elementen, das die Überwachungsschaltung
mit der erforderlichen Information versorgt, implementiert sein.
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Gemäß einem
weiteren Beispiel können "Smartcards", d. h. die Familie
von kleinen, mehr oder weniger intelligenten Karten mit einem Halbleiterchip,
in einem Kontaktmuster, wie beispielsweise die "SIM"-Karte,
die in zellularen Telefonen von Ericsson verwendet werden, dazu
verwendet werden, individuelle Batteriepackungen zu identifizieren.
Bei diesem Beispiel werden wenigstens zwei Anschlussstücke, von
welchen eines das Leistungsanschlussstück sein kann, an einen Chip
innerhalb der Batteriepackung angeschlossen werden. Der Chip wird
bei der einfachsten Version nur ein Speicher sein, und zwar vorzugsweise
ein nichtflüchtiger
serieller ROM oder ein RAM mit einer Seriennummer innerhalb.
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Ein
weiteres Beispiel ist in 4 gezeigt,
wobei die Batteriepackung 10' eine
Schaltung enthält, die
ein weiteres Laden der Batteriepackung verhindern wird, wenn man
sich einer vorbestimmten Anzahl von Ladezyklen nähert, oder diese erreicht worden
ist, oder man sich einer vorbestimmten gesamten Ladezeit nähert oder
diese erreicht worden ist, oder irgendeine andere derartige Situation
auftritt, dass kein weiteres Laden aus Sicherheitsgründen oder
aus anderen Gründen
empfohlen wird. Wie es in 4 gezeigt
ist, besteht eine solche Schaltung aus einer Ladeerfassungsschaltung 43 zum
Erfassen der Ladung der Batteriepackung 10', einer Zentralverarbeitungseinheit
(CPU) 47, einem Speicher 44 und einer Reservebatterie
oder einem Kondensator 46. Die Ladeerfassungsschaltung 43 kann
als Schmitt-Trigger oder als Analog/Digital-Wandler implementiert sein.
Der Speicher 44 kann entweder ein flüchtiger oder ein nichtflüchtiger
Speicher sein. Die Reservebatterie/Kondensator-Einheit 46 kann
weggelassen werden, wenn der Speicher 44 ein nichtflüchtiger Speicher
ist. Ein Schalter 40 ist zwischen der Ladeerfassungsschaltung 43 und
der Batterie 10' angeschlossen.
Der Schalter 40 kann beispielsweise als FET-Transistor 42 und
Diode 41 vorgesehen sein. Die Diode 41 kann bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel
weggelassen werden. Wenn die CPU 47 bestimmt, dass die
individuelle Batterie ihre Ladekapazität erreicht hat, sendet sie
ein Signal zum Schließen
des Schalters 40, der die Batterie kurzschließt, wodurch
ein weiteres Wiederaufladen verhindert wird.
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Es
wird verstanden, dass die obigen Implementierungen durch Protokollieren
der Entladezustände
anstelle der Ladezustände
der Batterie durchgeführt
werden können.
Es ist innerhalb der Fachkenntnis eines normalen Handwerkers, die
Beispiele unter Verwendung eines Verfahrens und einer Vorrichtung
einer Entladesteuerung zu implementieren, wenn er einmal im Besitz
der vorliegenden Offenbarung ist.
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Wenn
es nötig
wird, die individuellen Batterien zu verfolgen, wie beispielsweise
dann, wenn ein Herstellungsproblem erfordert, dass alle Batteriepackungen
von einer bestimmten Firma geprüft
werden müssen,
wird die Schaltung dazu fähig sein,
diese Batteriepakete aufzuzeigen. Beispielsweise könnte die
durch die Widerstände
zur Verfügung
gestellte Identifikationsnummer dem Anwender auf der Anwendungsanzeige
oder auf einer separaten Batteriepackungsanzeige angezeigt werden.
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Weiterhin
kann es sein, dass Batteriepackungen, die durch Wärme unter
Spannung gesetzt worden sind, nach einer niedrigeren Anzahl von
Wiederaufladezyklen als Batteriepackungen ersetzt werden müssen, die
unter geeigneteren Bedingungen verwendet worden sind. Ein Temperatursensor
kann in der Batteriepackung vorgesehen sein, um zu erfassen, ob
eine solche Spannung erfahren worden ist, und kann so eine Anzeige
zur CPUI liefern. Die CPU kann dann diese Spannung zum Steuern der
Anzahl von verfügbaren
Wiederaufladezyklen berücksichtigen,
die für
die bestimmte individuelle Batterie zulässig sind.
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In 5 ist ein Echtzeittakt innerhalb
der Batteriepackung vorgesehen. Die Schaltung kann dazu verwendet
werden, die Echtzeitdaten zur Anwendung zu kommunizieren, d. h.
beispielsweise zu einem zellularen Telefon. Dies kann dadurch erreicht werden,
dass man einen zusätzlichen
Pin bzw. Anschlussstift an der Batteriepackung und der Anwendung
hat. Wenn die Batteriepackung von einem wiederaufladbaren Typ ist,
ist es möglich,
dass die Batterie vollständig
entladen werden kann. Dies kann dazu führen, dass die Echtzeitschaltung
die Echtzeitinformation verliert. In einem solchen Fall wird es möglich sein,
Datums- und Zeitinformation von der Anwendung einzugeben.
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Das
zellulare Telefon oder andere Anwendungen enthalten einen Mikroprozessor 50 und
eine Anzeige 52 sowie einen Spannungsregler 54,
der eine Konstantspannungsquelle zu den Schaltungselementen zur
Verfügung
stellt. Ein Kristallelement liefert ein 32 kHz-Signal zum Echtzeittakt.
Die in 5 gezeigte Batteriepackung
enthält
einen Echtzeittakt 45, einen Alarm 58, einen 32
kHz-Kristall und eine Arithmetik- und Logikeinheit (ALU) 59.
Ein Mikroprozessor kann anstelle der ALU 59 verwendet werden.
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Die
Anzeige 52 zeigt die Zeit und die Daten an, die von dem
Echtzeittakt 45 von der Datenleitung erhalten werden, die
an den Mikroprozessor 50 in der Anwendungsschaltung angeschlossen
ist. Die Datenleitung ist an einen ersten Anschlussstift bzw. Pin angeschlossen,
der in der Batteriepackung vorgesehen ist, die an einen zweiten
Anschlussstift bzw. Pin angeschlossen ist, der in der Anwendungsschaltung vorgesehen
ist (in 5 durch ° dargestellt).
Der eingebaute Alarm 58, der in der Batteriepackung vorgesehen
ist, wie beispielsweise ein Vibrator oder ein Summer, kann zu einer
vorbestimmten Zeit basierend auf der Echtzeittaktinformation aktiviert
werden. Die vorbestimmte Zeit kann durch Steuerpult 48 an der
Batteriepackung (4)
eingestellt werden, oder das Steuerpult 56, das normalerweise
bei der Batterieladeeinheit oder bei der Anwendung verwendet wird
(5).
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Der
Echtzeittakt kann auch dazu verwendet werden, die batteriebetriebene
Anwendung auf eine vorbestimmte Weise zu aktivieren oder herunterzufahren.
Die Vorbestimmung der Zeit für
ein Herunterfahren kann durch ein Steuerpult an der Batteriepackung
oder das normalerweise bei der Anwendungseinrichtung verwendete
Steuerpult durchgeführt
werden. Der Mikroprozessor 50 bei der Anwendung versetzt
die Anwendungsschaltung in einen Nichtbetriebsmode, d. h. er schließt die Anwendung
bzw. schaltet sie ab, wenn der Echtzeittakt die vorbestimmte Zeit
erreicht.
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Gemäß einem
Beispiel kann der Echtzeittakt dazu verwendet werden, das Wiederaufladen
der Batteriepackung zu steuern. Insbesondere kann der Echtzeittakt
die Basis zum Zählen
der gesamten Ladezeit zur Verfügung
stellen, die durch die Batteriepackung erfahren ist, wie es oben
beschrieben ist.
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Ein
Vorteil, der durch das obige Beispiel erreicht wird, erfolgt durch
Addieren des Taktes zu der Batteriepackung selbst, da der Takt immer
die Leistung bzw. Fähigkeit
haben wird, die Zeit während
eines Ladens richtig beizubehalten, und die Reservebatterie oder
der Kondensator kann eliminiert werden. Dadurch, dass einer oder
mehrere zusätzliche Anschlüsse zwischen
der Batteriepackung und dem Telefon oder der Anwendungseinrichtung
enthalten sind, ist es für
den Mikroprozessor in der Anwendungseinrichtung möglich, mit
der Taktschaltung zu kommunizieren, um sich bezüglich der aktuellen Zeit zu
erkundigen, einen Alarm einzustellen und die Zeit einzustellen.
Die Anschlüsse
würden
auch ermöglichen,
dass der Mikroprozessor durch die Taktschaltung im Falle eines Alarms
aufgeweckt wird.
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Ein
Beispiel der vorliegenden Erfindung ist im Ablaufdiagramm der 6 gezeigt. Gemäß der Erfindung
werden der Speicher und die CPU der Batteriepackung, wie beispielsweise
diejenigen, die in 4 gezeigt
sind, in Zusammenhang mit dem Speicher und der CPU in der Anwendungsschaltung (nicht
gezeigt) verwendet, um es für
die batteriebetriebene Anwendung oder die Batterieladeeinheit möglich zu
machen, eine richtige Batterie von einer Batterie zu unterscheiden,
die durch einen beliebigen anderen hergestellt ist. Um zu verhindern,
dass ein nicht autorisierter Hersteller diese elektronische Schaltung
kopiert, enthält
die Speichereinheit 44 eine mathematische Formel, die auch
der Anwendungsschaltung bekannt ist und die im Speicher davon gespeichert
ist (nicht gezeigt).
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Wenn
die Anwendung in Betrieb genommen wird, liest sie die gespeicherte
mathematische Formel aus dem Anwendungsspeicher aus (Schritt 60). Gleichzeitig
liest die Batteriepackung 10' die
gespeicherte mathematische Formel aus der Batteriespeichereinheit 44 aus.
Eine Zufallszahl wird durch die Anwendungseinrichtung erzeugt (Schritt 62).
Die Zufallszahl wird als die Eingabe zu der in der Batteriepackung
gespeicherten mathematischen Formel sowie derjenigen, die in der
Anwendung gespeichert ist, verwendet. Das erste Ergebnis der mathematischen Formel
wird in der Batteriepackung unter Verwendung der im Schritt 62 erzeugten
Zufallszahl berechnet (Schritt 64). Das zweite Ergebnis
der mathematischen Formel wird in der Anwendung unter Verwendung
der im Schritt 62 erzeugten Zufallszahl berechnet (Schritt 66).
Das Ergebnis von beiden Berechnungen wird zu der Anwendung kommuniziert,
wo sie bei einem Schritt 68 verglichen werden. Wenn das
erste Ergebnis nicht gleich dem zweiten Ergebnis ist, zeigt dies
an, dass die Batteriepackung eine nachgemachte Batteriepackung ist,
und die Anwendung wird in einen Nichtbetriebszustand versetzt (Schritt 70).
Wenn die Anwendung in den Nichtbetriebszustand versetzt wird, kann
der Grund dafür
durch eine Anzeige oder einen Alarm zum Anwender kommuniziert werden. Wenn
das erste Ergebnis dem zweiten Ergebnis gleicht, wird bei einem
Schritt 72 zugelassen, dass die Anwendung arbeitet. Wenn
die Anwendung in den Nichtbetriebszustand platziert wird, kann dieser Grund
dafür durch
eine Anzeige oder einen Alarm zum Anwender kommuniziert werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann
eine Addition von Modular-Zwei zu einer in der Batteriepackung versteckten
Zahl dazu dienen, zu bestimmen, ob die Batteriepackung eine Nachahmung
ist. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
sendet die Ladeeinheit oder die Anwendung eine Nummer in serieller
Form zur Batteriepackung. Die CPU in der Batteriepackung addiert
eine Zahl mit einer Addition von Modular-Zwei und bringt das Ergebnis
zur Überwachungseinheit,
zur Batterieladeeinheit oder zur Anwendung zurück. Nach der neuen Addition
von Modular-Zwei prüft
die Überwachungseinheit,
ob die versteckte Zahl von der Batteriepackung ein Element der akzeptierten
Gruppe von Zahlen ist oder nicht.