TW201635178A - 電池控制積體電路、電池組及其認證方法 - Google Patents

Abstract

本發明可限制非正規之電池組之使用。 本發明之電池控制積體電路200包含認證電路208及充放電控制電路210。充放電控制電路210係控制電池22之放電及充電。認證電路208係進行用於與主機器件之間進行認證之處理。此處，認證電路208係構成為以共通金鑰方式進行與第1認證相關之處理。又，充放電控制電路210係構成為以於第1認證成立時可進行放電動作之方式進行控制。

Description

電池控制積體電路、電池組及其認證方法

本發明係關於電池控制積體電路、電池組及其認證方法。

作為筆記型電腦或電動工具等電子機器之電源，使用可充電之二次電池。該二次電池大多內置於可與電子機器裝卸之電池組。例如，於專利文獻1中，揭示有將電池組充電之技術。又，於專利文獻2中，揭示有將智慧電池充電之技術。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利申請第3833679號公報

[專利文獻2]美國專利第6975092號說明書

近年來，伴隨上述之電子機器之普及，電池組之非正規品(偽造品)變得流通。若對電子機器使用此種非正規電池組，則有發生過電流或過熱因而使得電子機器發生故障之虞。

其他課題與新穎之特徵將自本說明書之描述及添加圖式加以闡明。

根據一實施形態，電池組之認證方法包含如下步驟：於電池組與主機器件之間，以共通金鑰方式進行第1認證；及以於上述第1認證成立時，上述電池組可進行放電動作之方式進行控制。

另，作為本發明之態樣，將上述實施形態之裝置替換為方法或系統而表述者、使電腦執行該裝置或該裝置之一部分之處理之程式、具備該裝置之攝像裝置等亦有效。

根據上述一實施形態，可限制使用非正規之電池組。

1‧‧‧電池認證系統

10‧‧‧主機器件

14‧‧‧電源插頭

20‧‧‧電池組

22‧‧‧電池

24‧‧‧配線基板

26‧‧‧放電開關

28‧‧‧充電開關

100‧‧‧內置控制器

102‧‧‧CPU

104‧‧‧記憶體

106‧‧‧匯流排介面(IF)

108‧‧‧輔助電源

120‧‧‧第1認證程式

122‧‧‧隨機資料生成部

124‧‧‧共通金鑰方式認證部

126‧‧‧第1認證結束指令生成部

140‧‧‧第2認證程式

142‧‧‧隨機資料生成部

144‧‧‧公開金鑰方式認證部

146‧‧‧第2認證結束指令生成部

200‧‧‧電池控制積體電路

202‧‧‧CPU

204‧‧‧記憶體

206‧‧‧匯流排介面(IF)

208‧‧‧認證電路

210‧‧‧充放電控制電路

212‧‧‧電池電壓檢測電路

214‧‧‧電流累計電路

220‧‧‧放電控制程式

222‧‧‧第1認證開始指令接收部

224‧‧‧第1認證動作指示部

226‧‧‧署名資料發送部

228‧‧‧第1認證結束指令接收部

230‧‧‧放電動作指示部

240‧‧‧充電控制程式

242‧‧‧第2認證開始指令接收部

244‧‧‧第2認證動作指示部

246‧‧‧署名資料發送部

248‧‧‧第2認證結束指令接收部

250‧‧‧充電動作指示部

B1‧‧‧電池單元

B2‧‧‧電池單元

B3‧‧‧電池單元

B4‧‧‧電池單元

BUS1‧‧‧匯流排

D1‧‧‧二極體

D2‧‧‧二極體

Kc‧‧‧共通金鑰

m‧‧‧隨機資料

R1‧‧‧測定電阻元件

s‧‧‧署名資料

Sg1‧‧‧控制信號

Sg2‧‧‧控制信號

S10‧‧‧步驟

S12‧‧‧步驟

S20‧‧‧步驟

S22‧‧‧步驟

S102‧‧‧步驟

S104‧‧‧步驟

S106‧‧‧步驟

S108‧‧‧步驟

S110‧‧‧步驟

S112‧‧‧步驟

S114‧‧‧步驟

S116‧‧‧步驟

S118‧‧‧步驟

S202‧‧‧步驟

S204‧‧‧步驟

S206‧‧‧步驟

S208‧‧‧步驟

S210‧‧‧步驟

S212‧‧‧步驟

S214‧‧‧步驟

S216‧‧‧步驟

S218‧‧‧步驟

T1‧‧‧電晶體

T2‧‧‧電晶體

TMp1‧‧‧正端子

TMp2‧‧‧正端子

TMd1‧‧‧通信端子

TMd2‧‧‧通信端子

TMn1‧‧‧負端子

TMn2‧‧‧負端子

圖1係表示實施形態1之電池認證系統之圖。

圖2係表示圖1所示之電池控制積體電路之細節之圖。

圖3係表示圖1所示電池認證系統之電池組之認證處理之時序圖。

圖4係實現圖1所示之電池組認證系統之第1認證處理及放電動作之功能方塊圖。

圖5係表示主機器件與電池組之間進行之第1認證處理之細節之時序圖。

圖6係實現圖1所示之電池組認證系統之第2認證處理及放電動作之功能方塊圖。

圖7係表示主機器件與電池組之間進行之第2認證處理之細節之時序圖。

以下，針對實施形態，一面參照圖式一面進行說明。為了說明之明確化，以下之記述及圖式經適當省略及簡略化。另，於各圖式中，對相同要件附加相同之符號，並視需要省略重複之說明。

在以下之實施形態中為方便起見，於必要時分割成複數個部分 或實施形態進行說明，除了特別明示之情形外，該等部分並非相互無關者，而存在一者為另一者之一部分或全部之變化例、詳細、補充說明等之關係。又，在以下之實施形態中，言及要件之數量等(包含個數、數值、量、範圍等)之情形時，除特別明示之情形及原理上明確限定於特定之數量之情形等外，並非限定於該特定之數，可為特定之數以上或以下。

又，在以下之實施形態中，其構成要件(包含要件步驟等)除特別明示之情形及認為原理上必須明確之情形等外，未必一定為必須。同樣的，在以下之實施形態中，言及構成要件等之形狀、位置關係等時，除特別明示之情形及認為原理上明確地等同之情形等外，包含實質上與該形狀等近似或類似者等。此點對於上述數量等(包含個數、數值、量、範圍等)亦相同。

又，作為進行各種處理而發揮功能之方塊而記載於圖式之各要件，硬體上可由CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)、記憶體、及其他電路構成，軟體上藉由裝載於記憶體之程式等而實現。因此，同業人士當認為該等之功能方塊可僅由硬體、僅由軟體、或由該等之組合之各種形式實現，而非限定於任一者。

又，上述程式可使用各種類型之非暫時性電腦可讀媒體(non-transitory computer readable medium)而儲存，並供給至電腦。非暫時性電腦可讀媒體包含具有各種類型之實體之記錄媒體(tangible storage medium)。非暫時性電腦可讀媒體包含磁性記錄媒體(例如軟磁碟、磁帶、硬碟驅動器)、光磁性記錄媒體(例如光磁碟片)、CD-ROM((Read Only Memory：唯讀記憶體)CD-R、CD-R/W、半導體記憶體(例如、遮罩ROM、PROM(Programmable ROM：可程式化唯讀記憶體)、EPROM(Erasable PROM：可抹除可程式化唯讀記憶體)、快閃ROM、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體))。又，程式亦可藉 由各種類型之暫時性電腦可讀媒體(transitory computer readable medium)而供給至電腦。暫時性電腦可讀媒體之例包含電信號、光信號、及電磁波。暫時性電腦可讀媒體可經由電線及光纖維等有線通信途徑或無線通信途徑將程式供給至電腦。

<比較例及其課題>

於說明本實施形態之前，對本實施形態之比較例進行說明。

由於要限制非正規之電池組之使用，於將電池組安裝於電子機器時，例如藉由使用SHA-1(Secure Hash Algorithm 1：保全散列運算法1)方式之共通金鑰方式而進行電池組之認證。且，若認證成立，電池組經驗證為正規品，則允許使用電池組(充放電)。

作為認證之方法，例如有詰問/回應方式。詰問/回應方式係以例如內置於電子機器之內置控制器與內置於電池組之控制積體電路進行資料交換。具體而言，自電子機器對電池組發送隨機資料(詰問資料，亂數)。接收到隨機資料之電池組使用自身保有之認證金鑰(此處為共通金鑰)，自隨機資料生成署名資料(響應資料)，並發送至電子機器。

電子機器使用自身保有之認證金鑰(此處為共通金鑰)進行相同之生成處理，並將生成之資料與接收到之署名資料進行比較。而且，於兩者為一致時，判定電池組為正規品。即，此時認證成立。於該情形時，允許使用電池組。

另一方面，使用SHA-1之共通金鑰認證方式與後述之公開金鑰認證方式相比，安全強度較低，認證易被破解。因此，使用共通金鑰認證方式之認證，有即使為非正規品但認證亦成立之虞。於該情形時，會變成允許使用非正規品之電池組。

相對於此，於將電池安裝於電子機器時，有藉由例如使用ECC(Elliptic Curve Cryptography：橢圓曲線密碼)方式之公開金鑰認 證方式而進行電池之認證之方法。由於公開金鑰認證方式與共通金鑰認證方式相比安全強度較高，故可抑制認證被破解。作為認證方法，有例如上述之詰問/回應方式。

另一方面，若使用公開金鑰認證方式，則有認證所需之時間變長之虞。又，因成本削減等，電子機器之內置控制器較多為價格及性能較低之低階控制器。若使用此種低階控制器進行認證，有認證所需之時間更加變長之虞。此種問題點係由本發明者等指出。

於本實施形態中，可藉由以下說明之構成而解決上述之課題。即，認證時間可較使用公開金鑰方式進行認證之情形更為縮短。又，安全強度可較使用共通金鑰方式進行認證之情形更為提高。

另，「低階控制器」係指運算處理性能較低之控制器。「低階控制器」係指搭載有例如1 MIPS(Million Instructions Per Second)/MHz以下左右之處理性能之CPU之控制器。又，例如，低階控制器搭載有8位元或16位元左右之性能之CPU。另，實際上，低階控制器之處理性能會因周邊功能之有無等而不同，「1 MIPS/MHz」之數值僅為指標。因此，會有即使若干超過該數值之情形但仍為低階控制器之情形，相反的，亦有雖若干低於該數值但仍非低階控制器之情形。

<實施形態1>

以下，一面參照圖式一面對本實施形態進行說明。

(電池認證系統1)

圖1係表示實施形態1之電池認證系統1之圖。如圖1所示，電池認證系統1包含主機器件10及電池組20。主機器件10係例如筆記型電腦等電子機器。電池組20係構成為可裝卸於主機器件10。

若電池組20安裝於主機器件10，則主機器件10之正端子TMp1與電池組20之正端子TMp2連接，主機器件10之負端子TMn1與電池組20之負端子TMn2連接。又，主機器件10(後述之內置控制器100)及電池 組20(後述之電池控制積體電路200)可經由匯流排BUS1可互相通信地連接。匯流排BUS1較佳為SMBus(System Management Bus：系統管理匯流排)。若將電池組20安裝於主機器件10，則主機器件10之通信端子TMd1與電池組20之通信端子TMd2連接。

(主機器件10)

主機器件10係自AC電源等外部電源被供給電源。具體而言，若電源插頭14連接到AC電源插座，則將AC電源藉由AC轉接器12轉換為DC電源。該DC電源被供給至主機器件10。主機器件10可藉由自外部電源供給之電源而對電池組20充電。另一方面，於電源插頭14未連接到AC電源插座，主機器件10未自外部電源被供給電源之情形時，主機器件10可藉由自電池組20供給放電電流而被供給電源。

(內置控制器100)

主機器件10具有內置控制器100。內置控制器100係進行主機器件10之電源之管理及電池組之認證之嵌入式控制器(EC：Embedded Controller)。內置控制器100可構成為微電腦、半導體積體電路或半導體裝置。

內置控制器100包含CPU102、記憶體104及匯流排介面106(匯流排IF)。CPU102係執行儲存於記憶體104之程式、且進行用於電源之管理及電池組20之認證之控制之中央運算處理電路。匯流排介面106係較佳為SMBus介面(IF)，且進行用於供內置控制器100經由匯流排BUS1而與電池組20(後述之電池控制積體電路200)進行通信所需之處理。

進而，如後述般，內置控制器100進行用於認證電池組20是否為正規品之處理。而且，內置控制器100經由匯流排BUS1而與電池組20(後述之電池控制積體電路200)進行通信，而進行電池組20之認證處理。內置控制器100搭載有用於進行認證處理之認證用軟體庫。此 處，該認證用軟體庫對應於共通金鑰方式及公開金鑰方式兩者之認證方式。雖於本實施形態中，作為共通金鑰認證方式使用SHA256方式，作為公開金鑰認證方式使用ECC方式，但並非限定於此。

又，內置控制器100具有輔助電源108。於主機器件10未自外部電源被供給電源、且電池組20是否為正規品之認證未結束之階段，內置控制器100藉由自輔助電源108供給電源，而進行認證處理等處理。另，雖輔助電源108係設為內置於內置控制器100，但亦可設為自內置控制器100之外側供給電源至內置控制器100。

(電池組20)

電池組20具有電池22及配線基板24。電池22係可充電之二次電池等。於配線基板24上搭載有控制電池22之電池控制積體電路200、電阻元件R1、放電開關26及充電開關28。於本實施形態中，電池控制積體電路200、放電開關26及充電開關28係分別形成於不同之半導體晶片。但並非一定為不同之半導體晶片。

放電開關26具有二極體D1及MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金氧場效電晶體)等電晶體T1。放電開關26藉由電池控制積體電路200之控制而成為接通狀態或斷開狀態。若放電開關26成為接通狀態，則將來自電池22之放電電流供給至主機器件10。以此方式，電池22放電。即，放電開關26係用於接通斷開電池22之放電之電路。

充電開關28包含二極體D2及MOSFET等電晶體T2。充電開關28藉由電池控制積體電路200之控制而成為接通狀態或斷開狀態。若充電開關28成為接通狀態，則將主機器件10之充電電流供給至電池22。以此方式，將電池22充電。即，充電開關28係用於接通/斷開電池22之充電之電路。

(電池控制積體電路200)

圖2係表示圖1所示之電池控制積體電路200之細節之圖。為了說明，亦於圖2顯示有電池控制積體電路200之周圍之構成要件。電池控制積體電路200係例如電池監視積體電路(FGIC：Fuel Gauge Integrated Circuit)。電池控制積體電路200包含CPU202、記憶體204、匯流排介面206(匯流排IF)、認證電路208、充放電控制電路210、電池電壓檢測電路212及電流累計電路214。

CPU202係控制電池控制積體電路200之內部其他構成要件之動作。記憶體204係例如快閃記憶體等記憶裝置。記憶體204儲存用於使CPU202動作之程式。進而，記憶體204可儲存表示電池22之狀態(例如電池22之剩餘量、溫度等)之資料。

CPU202係執行儲存於記憶體204之程式、並進行電池22之監視及控制之中央運算處理電路。進而，CPU202執行儲存於記憶體204之程式，並進行用於進行電池組20之認證之控制。具體而言，如後述般，CPU202係為了進行電池組20之認證而控制認證電路208。又，CPU202係為了將電池22之功能設為有效(開放)而控制充放電控制電路210。

匯流排介面206較佳為SMBus介面。匯流排介面206係進行用於供電池控制積體電路200經由匯流排BUSI而與主機器件10(內置控制器100)進行通信所需之處理。

認證電路208係用於認證電池組20是否為正規品之認證用硬體。認證電路208藉由CPU202之控制而於與主機器件10(內置控制器100)之間進行用於認證電池組20之動作。此處，認證電路208支援共通金鑰方式及公開金鑰方式兩者之認證方式。於本實施形態中，如上述般，作為共通金鑰認證方式而使用SHA256方式，作為公開金鑰認證方式而使用ECC方式，但並非限定於此。即，於本實施形態中，以1個認證電路208利用共通金鑰方式及公開金鑰方式兩者之認證方式進行認 證之相關處理之方式而構成。藉此，無須分別對共通金鑰方式及公開金鑰方式設置個別之認證電路。因此，可謀求電池控制積體電路200之節省空間化。

充放電控制電路210係控制電池22之充電及放電之電路。充放電控制電路210具有作為控制放電開關26及充電開關28之FET控制電路之功能。充放電控制電路210係以藉由CPU202之控制而將放電開關26及充電開關28各者設為接通狀態或斷開狀態之方式進行控制。具體而言，充放電控制電路210使用控制信號Sg1而控制將放電開關26設為接通狀態或斷開狀態。又，充放電控制電路210藉由控制信號Sg2而控制將充電開關28設為接通狀態或斷開狀態。

更具體而言，充放電控制電路210藉由將被供給至電晶體T1(MOSFET等)之閘極之控制信號Sg1自例如低位準設為高位準，而將放電開關26控制為接通狀態。藉此，可將來自電池22之放電電流經由二極體D2及電晶體T1而供給至主機器件10。又，充放電控制電路210藉由將被供給至電晶體T2(MOSFET等)之閘極之控制信號Sg2自例如低位準設為高位準，而將充電開關28控制為接通狀態。藉此，可將來自主機器件10之充電電流經由二極體D1及電晶體T2而供給至電池22。

電池電壓檢測電路212係測定構成電池22之電池單元B1~B4各者之電壓。該電壓測定結果經轉換成數位信號後被傳遞至CPU202。CPU202將電壓測定結果記憶於記憶體204。

電流累計電路214藉由測定電阻元件R1之兩端之電位差，而測定電池22之充放電電流值。該電壓測定結果經數位信號轉換後傳遞至CPU202。CPU202將電壓測定結果記憶至記憶體204。

(電池認證系統1之認證處理)

圖3係表示圖1所示電池認證系統1之電池組20之認證處理之時序 圖。如圖3所示，於實施形態1中，首先，作為第1階段，於主機器件10與電池組20之間以共通金鑰方式進行第1認證處理(步驟S10)。於第1認證處理中之認證成立之情形時，進行電池組20中之放電動作(步驟S12)。

第1認證處理結束後，作為第2階段，於主機器件10與電池組20之間以公開金鑰方式進行第2認證處理(步驟S20)。於第2認證處理中之認證成立之情形時，進行電池組20中之充電動作(步驟S22)。如此，於本實施形態中進行2階段之認證處理。關於第1認證處理及第2認證處理，於以下進行詳細敘述。此處，公開金鑰方式之認證處理與共通金鑰方式之認證處理相比較花時間。換而言之，S10之處理時間較S20之處理時間更短。

另，於該第1認證處理中，主機器件10未自外部電源被供給電源，主機器件10之電源設為斷開狀態。而且，藉由利用S12之處理而使電池組20進行放電動作，而供給主機器件10之電源。另，於S10之第1認證處理中，內置控制器100藉由自內置之輔助電源108供給電源而進行第1認證處理。另一方面，關於S20之第2認證處理，內置控制器100既可藉由自輔助電源108供給電源而進行第2認證處理，亦可藉由自電池組20供給之放電電流之電源而進行第2認證處理。

(第1認證處理及放電動作)

圖4係實現圖1所示之電池組認證系統1之第1認證處理及放電動作之功能方塊圖。圖4中記載有內置控制器100及電池控制積體電路200各者之功能方塊。

於內置控制器100中執行第1認證程式120。第1認證程式120可藉由CPU102執行儲存於記憶體104之程式而實現。第1認證程式120包含隨機資料生成部122、共通金鑰方式認證部124及第1認證結束指令生成部126。關於該等之動作，使用圖5於後進行敘述。內置控制器100 係藉由第1認證程式120以共通金鑰方式進行第1認證處理。

又，藉由電池控制積體電路200之CPU202執行放電控制程式220。放電控制程式220係可藉由CPU202執行儲存於記憶體204之程式而實現。放電控制程式220包含第1認證開始指令接收部222、第1認證動作指示部224、署名資料發送部226、第1認證結束指令接收部228及放電動作指示部230。關於該等之動作，使用圖5予以後述。CPU202係藉由放電控制程式220對認證電路208指示以共通金鑰方式進行第1認證處理。又，CPU202係於第1認證結束時，對充放電控制電路210指示進行放電動作。

此處，如圖4所示，以共通金鑰方式進行之第1認證處理中，主機器件10(內置控制器100)及電池組20(電池控制積體電路200)具有與互為共同之共通金鑰Kc相關之金鑰資訊。於第1認證處理中，主機器件10及電池組20(電池控制積體電路200)使用該共通金鑰Kc進行第1認證處理。

圖5係表示主機器件10與電池組20之間進行之第1認證處理(步驟S10)之細節之時序圖。第1認證處理係於主機器件10中開始。具體而言，主機器件10係於電池組20被安裝於主機器件10時開始第1認證處理。

主機器件10之隨機資料生成部122係生成隨機資料(亂數、詰問碼)m(步驟S102)。而且，隨機資料生成部122係將包含生成之隨機資料m之第1認證開始指令發送至電池組20之電池控制積體電路200(步驟S104)。電池控制積體電路200之第1認證開始指令接收部222接收該第1認證開始指令，並將其輸出至第1認證動作指示部224。此時，第1認證動作指示部224將隨機資料m發送至認證電路208，而對認證電路208指示進行第1認證處理。

於電池組20中，認證電路208使用共通金鑰Kc自隨機資料m生成 署名資料s(步驟S106)。該署名資料s之生成係例如以SHA256方式等之共通金鑰方式進行。即，認證電路208係以共通金鑰方式進行第1認證處理之方式構成。認證電路208將生成之署名資料s發送至電池控制積體電路200之署名資料發送部226。署名資料發送部226將自認證電路208取得之署名資料s發送至主機器件10之內置控制器100(步驟S108)。

內置控制器100之共通金鑰方式認證部124係進行自電池組20接收到之署名資料s之驗證(步驟S110)。具體而言，共通金鑰方式認證部124使用共通金鑰Kc，驗證自電池組20接收到之署名資料s。更具體而言，共通金鑰方式認證部124係自隨機資料生成部122取得與S102中生成者相同之隨機資料m。共通金鑰方式認證部124使用共通金鑰Kc，根據自隨機資料生成部122取得之隨機資料m而生成署名資料。而且，共通金鑰方式認證部124將自身所生成之署名資料與來自電池組20之署名資料s進行比對。接著，共通金鑰方式認證部124於對照之結果為兩者一致之情形時，即，來自電池控制積體電路200之署名資料s為正規之情形時，判定第1認證成立(認證OK)。另一方面，共通金鑰方式認證部124於對照之結果為兩者並非一致之情形時，即，來自電池控制積體電路200之署名資料s非正規者之情形時，判定第1認證不成立(認證NG)。

於判定第1認證不成立(認證NG)之情形時(步驟S112之「NG」)，主機器件10判定所安裝之電池組20為非正規品(錯誤1)(步驟S114)。於該情形時，禁止使用電池組20。因此，禁止電池組20之放電。具體而言，此時，主機器件10一概不對電池組20發送表示允許放電之指令。因此，因電池控制積體電路200不將放電開關26控制為接通狀態，故電池組20不進行放電動作。因此，來自電池22之放電電流不被供給至主機器件10。

另一方面，於判定第1認證成立(認證OK)之情形時(步驟S112之「OK」)，內置控制器100之第1認證結束指令生成部126生成第1認證結束指令(步驟S116)。該第1認證結束指令係用於對電池組20之電池控制積體電路200指示允許將電池22放電之旨意之指令。接著，第1認證結束指令生成部126對電池組20之電池控制積體電路200發送第1認證結束指令(步驟S118)。

若接收到第1認證結束指令，則電池組20進行放電動作(步驟S12)。具體而言，第1認證結束指令接收部228自內置控制器100接收第1認證結束指令，並輸出至放電動作指示部230。此時，放電動作指示部230指示充放電控制電路210進行放電動作。若充放電控制電路210自放電動作指示部230(電池控制積體電路200)接收到進行放電動作之旨意之指示，則進行將放電開關26設為接通狀態之處理。例如，充放電控制電路210亦可藉由將控制信號Sg1設為高位準，而將放電開關26設為接通狀態。即，充放電控制電路210係構成為以第1認證成立時可進行放電動作之方式進行控制。藉此，電池組20進行放電動作。藉由該電池組20之放電動作，可將放電電流供給至主機器件10。藉此可將主機器件10之電源設為接通。

(第2認證處理及充電動作)

圖6係實現圖1所示之電池組認證系統1之第2認證處理及充電動作之功能方塊圖。與圖4相同，圖6中記載有內置控制器100及電池控制積體電路200各者之功能方塊。

於內置控制器100中，執行第2認證程式140。第2認證程式140可藉由CPU執行儲存於記憶體104之程式而實現。第2認證程式140包含隨機資料生成部142、公開金鑰方式認證部144及第2認證結束指令生成部146。關於該等之動作，使用圖7予以後述。內置控制器100藉由第2認證程式140以公開金鑰方式進行第2認證處理。

又，藉由電池控制積體電路200之CPU202而執行充電控制程式240。充電控制程式240可藉由CPU202執行儲存於記憶體204之程式而實現。充電控制程式240包含第2認證開始指令接收部242、第2認證動作指示部244、署名資料發送部246、第2認證結束指令接收部248及充電動作指示部250。關於該等之動作，使用圖7予以後述。CPU202藉由充電控制程式240指示認證電路208以公開金鑰方式進行第2認證處理。又，CPU202於第2認證結束時，指示充放電控制電路210進行充電動作。

此處，如圖6所示，以公開金鑰方式進行之第2認證處理中，主機器件10(內置控制器100)及電池組20(電池控制積體電路200)具有互相不同之金鑰資訊。具體而言，內置控制器100具有公開金鑰Kp之金鑰資訊。另一方面，電池控制積體電路200具有對應於公開金鑰Kp之私密金鑰Ks之金鑰資訊。於第2認證處理中，電池組20使用私密金鑰Ks進行第2認證處理，主機器件10使用公開金鑰Kp進行第2認證處理。

圖7係表示主機器件10與電池組20之間進行之第2認證處理(步驟S20)之細節之時序圖。第2認證處理係於第1認證處理結束後(即第1認證成立後)，於主機器件10中開始進行。另，針對與第1認證處理相同之處理，適當簡略化說明。

隨機資料生成部142生成隨機資料m(步驟S202)。而且。隨機資料生成部142將包含生成之隨機資料m之第2認證開始指令發送至電池控制積體電路200(步驟S204)。電池控制積體電路200之第2認證開始指令接收部242接收該第2認證開始指令，並將其輸出至第2認證動作指示部244。此時，第2認證動作指示244將隨機資料m發送至認證電路208，並指示認證電路208進行第2認證處理。

認證電路208係以公開金鑰方式生成署名資料(步驟S206)。具體 而言，認證電路208使用私密金鑰Ks根據隨機資料m生成署名資料s、e。該署名資料s、e之生成係以例如ECC方式等公開金鑰方式進行。即，認證電路208係構成為以公開金鑰方式進行第2認證處理。

此處，於SHA256方式之署名資料之生成處理與ECC方式之署名資料生成處理中，運算之一部分互為共同。因此，進行步驟S16之署名資料生成處理之認證電路208亦可進行步驟S206之署名資料之生成處理。換而言之，可於電池控制積體電路200中，可由1個認證電路208進行第1認證及第2認證之2個認證處理。藉此，無須分別對2個認證處理個別設置認證電路。因此，可謀求電池控制積體電路200之節省空間化。

認證電路208係將生成之署名資料s、e發送至署名資料發送部246。署名資料發送部246將自認證電路208取得之署名資料s、e發送至內置控制器100(步驟S208)。

公開金鑰方式認證部144驗證自電池組20接收到之署名資料s、e(步驟S210)。具體而言，公開金鑰方式認證部144取得自隨機資料生成部142於S202中生成者相同之隨機資料m。接著，公開金鑰方式認證部144使用自公開金鑰Kp及隨機資料生成部142取得之隨機資料m，驗證署名資料s、e。驗證結果為，若來自電池控制積體電路200之署名資料s、e為正規之情形時，公開金鑰方式認證部144判定第2認證成立(認證OK)。另一方面，驗證結果為，若署名資料s、e非為正規之情形時，公開金鑰方式認證部144判定第2認證不成立(認證NG)。

於判定第2認證不成立(認證NG)之情形時(步驟S212之「NG」)，主機器件10判定所安裝之電池組20為非正規品(錯誤2)(步驟S214)。於該情形時，針對電池組20之使用，僅允許放電，而禁止充電。具體而言，此時，主機器件10一概不對電池組20發送表示允許充電之指令。因此，因電池控制積體電路200不將充電開關28控制為接通狀態，故 電池組20不進行充電動作。因此，來自主機器件10之充電電流不被供給至電池22。

另一方面，於判定第2認證成立(認證OK)之情形時(步驟S212之「OK」)，第2認證結束指令生成部146生成第2認證結束指令(步驟S216)。該第2認證結束指令係用於對電池控制積體電路200指示允許將電池22充電之旨意之指令。且，第2認證結束指令生成部146對電池控制積體電路200發送第2認證結束指令(步驟S218)。

若接收到第2認證結束指令，則電池組20進行充電動作(步驟S22)。具體而言，第2認證結束指令接收部248自內置控制器100接收第2認證結束指令，並將其輸出至充電動作指示部250。此時，充電動作指示部250指示充放電控制電路210進行充電動作。若充放電控制電路210自充電動作指示部250接收到進行充電動作之旨意之指示，則進行將充電開關28設為接通狀態之處理。例如，充放電控制電路210亦可藉由將控制信號Sg2設為高位準，而將充電開關28設為接通狀態。即，充放電控制電路210係構成為以於第2認證成立時可進行充電動作之方式進行控制。藉此，電池組20進行充電動作。藉由該電池組20之充電動作，電池組20可自主機器件10被供給充電電流。藉此可對電池組20之電池22充電。

另，實際自主機器件10供給充電電流至電池組20，係於電源插頭14連接於AC電源之插座，主機器件10自外部電源接收電源之供給之時。因此，於S22之階段中主機器件10未自外部電源接收到電源供給之情形時，電池組20未被供給充電電流，而以可充電之狀態待機。而當主機器件10自外部電源接收到電源之供給時，電池組20被供給充電電流。

<比較例與實施形態1之對比>

若如上述之比較例般僅使用公開金鑰方式之認證方式進行認 證，則有產生以下之問題之虞。亦即，於主機器件未自外部電源被供給電源之情形時，為了將主機器件之電源設為接通，有必要接收自電池組之電源之供給。但，於公開金鑰方式之認證方式中，自電池組連接於主機器件起至主機器件自電池組被供給電源為止需要較長時間。尤其，對內置控制器100採用低階控制器之情形時，需要約30秒左右之較長時間。

另一方面，如上述般，於本實施形態中，構成為於共通金鑰方式之認證成立之情形時允許電池組20放電。此處，共通金鑰方式之認證處理之時間較短，約0.5秒左右。因此，於本實施形態中，與比較例相比較，可縮短自電池組連接於主機器件起至主機器件自電池組被供給電源為止之時間。又，由於內置控制器100採用低階控制器之情形時亦可縮短時間，故而，可對內置控制器100採用低階控制器，而削減內置控制器100之成本。

又，於比較例中，如上所述，若藉由共通金鑰方式之認證處理允許充電，則認證時間雖短，但安全強度較公開金鑰方式為低。於電池組為非正規品之情形時，就放電而言，由於僅是自(非正規品之)電池組將放電電流供給至主機器件，故認為不太有問題。另一方面，就充電而言，若對非正規品之電池組充電，則有發生過電流或過熱而使得電子機器發生故障之虞。因此，關於用於允許充電之認證，較佳為提高安全強度。於本實施形態中，係構成為於使用安全強度較共通金鑰方式為高之公開金鑰方式之認證成立之情形時，允許對電池組充電。因此，於本實施形態中，可提高對於允許充電之安全強度，而增進防止非正規品(偽造品)之對策。

又，本實施形態係構成為於第1認證成立後進行第2認證處理。換而言之，本實施形態係構成為於第2認證處理之前進行第1認證處理。對於未自外部電源被供給電源之主機器件10，首先供給電源，即 有必要自電池組20供給放電電流。換而言之，電池組20之放電動作之優先順序高於充電動作。因此，於本實施形態中，可將優先順序較高之放電功能設為可較先使用之狀態。

<變化例>

本實施形態並非限定於上述實施形態者，於不脫離其主旨之範圍內可進行適當變更。例如，上述之實施形態之內置控制器100及電池控制積體電路200等半導體裝置中，亦可設為使半導體基板、半導體層、擴散層(擴散區域)等之導電型(p型或n型)反轉之構成。因此，於將n型、及p型之一者之導電型設為第1導電型、將另一導電型設為第2導電型之情形時，既可將第1導電型設為p型、將第2導電型設為n型，亦可相反地將第1導電型設為n型、將第2導電型設為p型。

又，於上述之本實施形態中，作為電池組之認證方法。雖於第1認證及第2認證中使用詰問/回應方式，但並非限定於此。只要為可認證電池組之方法，亦可為其他方法。

又，於本實施形態中，使用SHA256作為共通金鑰認證方式，但並非限定於此。相同地，於本實施形態中，雖使用ECC作為公開金鑰認證方式，但並非限定於此，另，於共通金鑰認證方式及公開金鑰認證方式中運算之一部分為共同之情形時，可以1個認證電路進行2個認證(共通金鑰認證方式及公開金鑰認證方式)。於此種情形時，相較於對共通金鑰認證方式及公開金鑰認證方式個別設置認證電路之情形，可謀求電池控制積體電路之節省空間化。

進而，於本實施形態中，作為第1認證使用共通金鑰認證方式，作為第2認證使用公開金鑰認證方式，但並非限定於此。只要是第1認證之認證方式與第2認證之認證方式相比安全強度雖較低但處理速度較快者即可。反相言之，只要是第2認證之認證方式與第1認證之認證方式相比處理速度雖較慢但安全強度較高者即可。

又，主機器件10並非限定於筆記型電腦等電子機器，可設為可將內置控制器100等控制器內置之任意電子機器。例如，主機機器10即可為電鑽等電動工具，亦可為電動自行車，亦可為UPS(Uninterruptible Power Supply；不斷電電源供應器)。

又，於上述實施形態中，雖於電池控制積體電路200中由CPU202控制認證電路208及充放電控制電路210，但並非限定於此。於電池控制積體電路200中，CPU200並非為必須之構成要件。另一方面，由於主機器件10之內置控制器100係以軟體進行認證處理，故而於電池控制積體電路200與內置控制器100進行通信時，由CPU202控制各電路更有效率。

以上基於實施形態對由本發明之發明者完成之發明進行具體說明，但本發明並非限定於已述之實施形態，當得於不脫離其主旨範圍內進行各種變更。

20‧‧‧電池組

22‧‧‧電池

24‧‧‧配線基板

26‧‧‧放電開關

28‧‧‧充電開關

200‧‧‧電池控制積體電路

202‧‧‧CPU

204‧‧‧記憶體

206‧‧‧匯流排介面(IF)

208‧‧‧認證電路

210‧‧‧充放電控制電路

212‧‧‧電池電壓檢測電路

214‧‧‧電流累計電路

B1‧‧‧電池單元

B2‧‧‧電池單元

B3‧‧‧電池單元

B4‧‧‧電池單元

D1‧‧‧二極體

D2‧‧‧二極體

R1‧‧‧測定電阻元件

Sg1‧‧‧控制信號

Sg2‧‧‧控制信號

T1‧‧‧電晶體

T2‧‧‧電晶體

TMd2‧‧‧通信端子

TMn2‧‧‧負端子

TMp2‧‧‧正端子

Claims (11)

1. 一種電池組認證方法，其包含如下步驟：(a)於電池組與主機器件之間，以共通金鑰方式進行第1認證；及(b)以於上述第1認證成立時，上述電池組可進行放電動作之方式進行控制。
2. 如請求項1之電池組之認證方法，其進而包含如下步驟：(c)於上述電池組與上述主機器件之間，以公開金鑰方式進行第2認證；及(d)以於上述第2認證成立時，上述電池組可進行充電動作之方式進行控制。
3. 如請求項2之電池組之認證方法，其中上述步驟(c)係於上述第1認證成立後進行。
4. 如請求項2之電池組之認證方法，其中上述電池組之與上述第1認證相關之處理及與上述第2認證相關之處理係由相同之認證電路進行。
5. 一種電池控制積體電路，其包含：控制電池之放電及充電之充放電控制電路；及用於進行與主機器件之間實施認證之處理之認證電路；且上述認證電路構成為以共通金鑰方式進行與第1認證相關之處理；上述充放電控制電路係構成為以於上述第1認證成立時可進行放電動作之方式進行控制。
6. 如請求項5之電池控制積體電路，其中上述認證電路構成為以公開金鑰方式進行與第2認證相關之處 理；上述充放電控制電路係構成為以於上述第2認證成立時可進行充電動作之方式進行控制。
7. 如請求項6之電池控制積體電路，其中上述認證電路係構成為於上述第1認證成立後進行與上述第2認證相關之處理。
8. 如請求項6之電池控制積體電路，其中：上述認證電路係對上述電池控制積體電路設置有1個；上述1個認證電路進行上述電池組之與上述第1認證相關之處理及與上述第2認證相關之處理。
9. 如請求項5之電池控制積體電路，其進而包含：控制上述充放電控制電路及上述認證電路之動作之CPU。
10. 一種電池組，其包含：電池；用於接通/斷開上述電池之放電之放電開關；用於接通/斷開上述電池之充電之充電開關；及控制上述電池之控制積體電路；且上述控制積體電路包含：充放電控制電路，其控制上述放電開關及上述充電開關；認證電路，其係用於進行與主機器件之間實施認證之處理；且上述認證電路係構成為以共通金鑰方式進行與第1認證相關之處理；上述充放電控制電路係構成為於上述第1認證成立時將上述放電開關控制為接通狀態。
11. 如請求項10之電池組，其中： 上述認證電路係構成為以公開金鑰方式進行與第2認證相關之處理；上述充放電控制電路係構成為於上述第2認證成立時將上述充電開關控制為接通狀態。