JP2005249582A - Battery driver system attesting battery - Google Patents
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Abstract
Description
電池で駆動する機器に於いて、適合した電池かどうかを判定して、不適合な電池を排除する電池駆動機器システムに関する。 The present invention relates to a battery-driven device system that determines whether or not a battery is compatible in a battery-driven device and eliminates the non-compliant battery.
従来、電池駆動機器システムでは安全面や性能維持を目的に純正電池パックを推奨する場合が多い。しかしながら純正以外の電池パックがサードパーティから発売される場合も多く、中には粗悪品で安全面に不安のある電池が安い価格で大量に流通する事も珍しくない。そこで、機器の製造販売メーカーは認証システムとして、暗号化したIDを組み込んだICやマイクロコンピュータを電池パックに内蔵して対策をとっている。例えば、ICに暗号化されたロジック回路を組み込み、そのロジックを機器本体が認識しないと機器が駆動しないようにした機器がある。また本体から電池パックのマイクロコンピュータに暗号文を入力した時、純正の電池パックに内蔵されたマイクロコンピュータがその暗号文を解読して、返答文を機器本体に返す方法がある。この方法を使った電池駆動機器システムでは、純正外の認可されていない電池パックは暗号文を解読できないので機器本体に返答できない。その場合は、機器が動作しないようにして、純正でない電池パックを排除している。
しかし、今日では認可されていないサードパーティの電池パックでも、純正の電池パックの暗号を解読してまねて、電池パックに内蔵したICやマイクロコンピュータに組み込むケースが増加している。中には電池の安全性に問題のある商品も数多くある。そこで複製がつくれないように、まねのできない認証システムにする事が課題である。 However, even with third-party battery packs that are not approved today, there are an increasing number of cases where the code of a genuine battery pack is decrypted and incorporated into an IC or microcomputer built in the battery pack. There are many products that have problems with battery safety. Therefore, it is a challenge to make an authentication system that can not be imitated so that it cannot be duplicated.
本発明は、電池で駆動する機器システムにおいて、電池特性を取得する取得手段と電池特性を解析する解析手段と警告手段を有する。そして、取得手段で得た電池特性と解析手段が解析する電池特性の解析結果が一致しない場合、不適合電池とする。その結果をディスプレーに表示したり、警告音を発したり、機器の動作を停止する等の警告手段で警告する。電池の化学特性を認証に使用するので、認証システムを複製するのを困難にする特徴がある。 The present invention includes an acquisition unit that acquires battery characteristics, an analysis unit that analyzes battery characteristics, and a warning unit in an apparatus system that is driven by a battery. If the battery characteristics obtained by the acquisition means and the analysis results of the battery characteristics analyzed by the analysis means do not match, it is determined as a non-conforming battery. The result is displayed on the display, a warning sound is generated, or warning is performed by warning means such as stopping the operation of the device. Since the chemical characteristics of the battery are used for authentication, there is a feature that makes it difficult to replicate the authentication system.
また本発明は、取得手段が電池電圧を取得し、また電池に出入りする電池電流を検出して積算し、実際に電池に出入りしたクーロン量を取得する手段である。そして、解析手段は、電池電圧を理論電池残容量に変換して理論電池残容量変化量を算出する手段を含み、取得手段で電流量を積算して取得する実電池残容量から求める実電池残容量変化量と比較する。理論電池容量変化量と実電池容量変化量の相関性が不自然であると不適合電池として、警告手段で警告する。同じメーカーが同じ材料を使用して製造する以外、理論電池容量変化量と実電池容量変化量の関係を同じになるようにまねるのは非常に困難なので、高度な認証システムになる特徴がある。また、残容量算出用のハードウェアとソフトウェアの大部分を利用できるので、認証用の別のICを組み込む必要がなくコストを抑える特徴がある。 Further, the present invention is a means for obtaining the battery voltage by the obtaining means, detecting and accumulating the battery current entering and leaving the battery, and obtaining the amount of coulomb actually entering and leaving the battery. The analysis means includes means for converting the battery voltage into the theoretical battery remaining capacity to calculate the theoretical battery remaining capacity change amount, and the actual battery remaining capacity obtained from the actual battery remaining capacity obtained by integrating the current amount by the obtaining means. Compare with capacity change. If the correlation between the theoretical battery capacity change amount and the actual battery capacity change amount is unnatural, a warning is given by the warning means as an incompatible battery. Except for the same manufacturer using the same material, it is very difficult to imitate the relationship between the theoretical battery capacity change amount and the actual battery capacity change amount. In addition, since most of the remaining capacity calculation hardware and software can be used, there is a feature that it is not necessary to install another IC for authentication and the cost is reduced.
また本発明は、電池パックと機器が着脱できるようになっている場合に適用する。すなわち取得手段の一部、あるいは全てを電池に内蔵し、解析手段の一部、あるいは全てを機器に内蔵する。すなわち、電池パック側と機器側に電池特性を取得して解析するファームウェアを分散する。そして取得手段の全てと解析手段の全てが合体して始めて正しい電池特性を取得して正しい解析ができるようにする。ファームウェアが正しく動作するためには電池パックに割り振ったファームウェアを複製し、しかも機器側のファームウェアと整合させるプロトコルになるように電池パックを作成する必要があるので、複製の作成を極めて困難にする特徴がある。 Moreover, this invention is applied when a battery pack and an apparatus can be attached or detached. That is, part or all of the acquisition means is built in the battery, and part or all of the analysis means is built in the device. That is, firmware for acquiring and analyzing battery characteristics is distributed to the battery pack side and the device side. Only when all of the acquisition means and all of the analysis means are combined, correct battery characteristics are acquired so that correct analysis can be performed. In order for the firmware to operate correctly, the firmware assigned to the battery pack must be duplicated, and the battery pack must be created so that the protocol matches the firmware on the device side. There is.
本発明では、電池で駆動する機器において、電池特性を取得する取得手段3と電池特性を解析する解析手段4の二つの手段で得たデータが一致した時だけ、正当な電池1であると判定する。従って、機器システム2を正常に駆動するためには、電池特性を取得するハードと解析するソフトがほぼ完全に一致するような電池1や電池パック8を供給する必要がある。すると、認可を受けていない電池製造者は、電池や電池パックを供給する事が極めて困難になるので強力な認証システムとして効果を発揮する。
In the present invention, in a device driven by a battery, it is determined that the battery is a
また電池開放電圧を残容量に変換して求める理論残容量変化量と、電流積算して求める実電池残容量変化量の比は電池劣化度αになる。電池劣化度αは使用電池電圧範囲ではほとんど変化しない。しかし、電池開放電圧を残容量に変換する変換式が必然的に異なる他の電池では、電池劣化度αは使用電池電圧範囲で不自然に変化するので、容易に不適合電池であると判定できる。しかも、適合電池にするためには、電池材料の成分を一致させる必要があるので、認定されていないサードパーティが複製電池を製造するのは極めて困難になる効果は大きい。 The ratio of the theoretical remaining capacity change obtained by converting the battery open voltage to the remaining capacity and the actual battery remaining capacity change obtained by integrating the current is the battery deterioration degree α. The battery deterioration degree α hardly changes in the battery voltage range used. However, in other batteries in which the conversion formula for converting the battery open voltage to the remaining capacity is inevitably different, the battery deterioration degree α changes unnaturally within the battery voltage range to be used, so that it can be easily determined as a non-conforming battery. Moreover, in order to make the battery compatible, it is necessary to match the components of the battery material, so that it is very difficult for an uncertified third party to manufacture a replicated battery.
さらに本発明は、電池パックと機器本体が着脱できるようになっている場合に、機器本体と電池パックに分けて内蔵したファームウェアすなわち、電池パック8に分散された取得手段3のハードと解析手段11のソフトを複製すると共に、機器7の解析手段9と通信するプロトコルを一致させないと使用できないので、認可を受けないで複製電池パックを作る事が2重に困難になる効果がある。
Further, according to the present invention, when the battery pack and the apparatus main body can be attached and detached, the firmware of the acquisition means 3 and the analysis means 11 distributed in the
本発明の実施の形態1を、図1の図面を用いて詳細に説明する。図1で示すように、電池1で駆動する機器システム2は、電池特性を取得する取得手段3と電池特性を解析する解析手段4と警告手段5を有する。電池特性は電池電圧、電池に出入りする電流、電池インピーダンス、電池温度、電池劣化度などが代表例で、いずれも従来の機器システム2では取得して利用されている特性である。また取得手段3も同様に従来から提案されている。また解析手段4には、取得した電池特性を解析して充電や放電をコントロールする事や、電池残容量を算出する事等が従来から実施されている代表例として上げられる。そして警告手段5としては、図1ではディスプレーへの表示を示しているが、その他にもブザーを鳴らす、充電や放電をストップする、機器本体の動作を停止する等が従来からある代表的な警告手段例である。そして、本発明では、取得手段3で取得した電池特性データと解析手段4が解析した結果が一致しない時に、警告手段5が機器システム2の動作を停止する等の警告を行なう。例えば、取得手段3が電池電圧と電流を取得して電池インピーダンスを算出した値と、解析手段にあらかじめ保存されている純正電池の電池インピーダンスとかけ離れている場合は一致しないとしてディスプレー5に不適合電池などの表示をして警告する。さらには取得手段3や解析手段4や警告手段5として、上記例で説明した従来使用されている手段に限らないで、あらたな手段を使用しても本発明の趣旨は変わらない。
次に実施の形態2では、適合電池と不適合電池を判定する電池特性として電池劣化度αを採用している。図2にその構成を図3では動作フローチャートを示し詳細に説明する。図3のフローチャートでは電流積算方法と電圧方法の併用で電池残容量を算出する電池残容量算出方法に基づいて電池劣化度αを算出する。すなわち、電池劣化度αを、電流積算方法で取得する実電池残容量変化量と、電池に流れる電流が微小な時に電池電圧を残容量に変換して求める理論電池残容量変化量の比から算出するアルゴリズムのフローチャートである。この方法は本発明者が以前出願した特願2002−162356で詳しく説明している。 Next, in the second embodiment, the battery deterioration degree α is adopted as the battery characteristic for determining the compatible battery and the non-compliant battery. 2 will be described in detail with reference to FIG. In the flowchart of FIG. 3, the battery deterioration level α is calculated based on a battery remaining capacity calculation method that calculates the remaining battery capacity by using both the current integration method and the voltage method. That is, the battery deterioration degree α is calculated from the ratio of the actual battery remaining capacity change obtained by the current integration method and the theoretical battery remaining capacity change obtained by converting the battery voltage to the remaining capacity when the current flowing through the battery is very small. It is a flowchart of the algorithm to do. This method is described in detail in Japanese Patent Application No. 2002-162356 filed previously by the present inventor.
先ず機器システム2の電源をオンする(S1)。すると取得手段3と解析手段4がオンする(S2)。次に取得手段3が検出抵抗6に発生する電圧を検出して流れる電流を取得する(S3)。次に解析手段4が電池に出入りする電流が最小値以下であるかどうかを判定する(S4)。電流が最小値以下である場合、電池1の電池開放電圧を取得手段3であるICを用いて検出する(S5)。電池開放電圧を電池残容量に変換する(S6)。電池に流れる電流が一定値を越えると取得手段3が電流積算する(S7)。こうして取得手段3を使用して、電流積算から求める実電池容量変化量ΔCreal(S8)と、解析手段4を使用して、電池電圧を電池残容量に変換して求める理論電池容量変化量ΔC(S9)の比から電池劣化度αを算出する(S10)。ところで、電池1を使用したり充電したりすると電池電圧は変化するが、この電池劣化度αは電池電圧範囲が変わってもほぼ同じになる。それは、電池1の特性をあらかじめ測定解析して、電池開放電圧を残容量に変換する変換式を解析手段4に組み込んでいるからである。しかし、電池材料成分が違った場合や製造方法が異なると、算出する電池劣化度αは電池電圧範囲で異なってくる。このように電池劣化度αが不自然な変化をすると(S11)、不適合電池として、警告手段で警告する(S12)。電池劣化度αに不自然な変化がなければ適合電池として使用を継続する(S13)。また、本実施例では電池特性として電池劣化度αを観察したが、取得手段3と解析手段4が他の電池特性の比較をして、適合電池であるか不適合電池であるかの判定をしても本発明の趣旨は変わらない。
First, the power source of the
次に実施の形態3を図4のブロック図を使って詳細に説明する。駆動機器システム2の機器7と電池パック8は着脱できるようになっている。機器7のマイクロコンピュータ8には解析手段9を内蔵し、電池パック8のマイクロコンピュータ10には解析手段11を内蔵する。解析手段9と解析手段11は一つになって初めて解析のプログラムが完結するようになっている。この事を図3のフローチャートで説明すると、(S9)、(S10)、(S11)は解析手段9に内蔵し、(S4)を解析手段11に内蔵する。(S4)の電流最小値以下かどうかの判定次第で、電池電圧を取得するか電流を積算するかの大きな違いが出てくる。この(S4)が正確にプログラミングされていないと解析結果が不自然になり、不適合電池パックとして警告する事ができる。すなわち適合する電池パック8を製造する場合には、マイクロコンピュータ8とマイクロコンピュータ10を接続する通信プロトコルを複製するだけでなく、解析手段11のプログラムも完全に複製しないと機器に適合する電池パックにならない。従って複製電池パックを無断で製造する事を2重に困難にする事ができる。
Next, the third embodiment will be described in detail with reference to the block diagram of FIG. The
1は電池
2は機器システム
3は取得手段
4は解析手段
5は警告手段
8は機器側のマイクロコンピュータ
9は電池パック側のマイクロコンピュータ
(S1)〜(S13)はフローチャートのステップ番号
1 is a
Claims (3)
The battery is stored in a battery pack so that the battery pack can be attached to and detached from the device, and part or all of the acquisition means is built in the battery pack, and part or all of the analysis means is incorporated. The battery-powered equipment system according to claim 1 built in the equipment.
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Cited By (3)
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