专利名称：充电电池防伪系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充电电池防伪系统，特别是移动通信终端的充电电池防伪系统。
背景技术：
冒充正规的生产厂家生产的充电电池一般称为假电池或假冒电池。使用假电池会出现电池寿命短、电池烧毁，甚至电池爆炸等现象，给用户、电池生产厂家，电器生产厂家及社会带来重大的损失。如何识别假的充电电池，防止使用假电池是一个重要的研究开发课题。目前充电电池防伪系统主要有两种一是美国专利US4593409公开的电池防伪系统，它是在电池上加一套无线信息发送装置，该装置发出一个特定信号，专门的无线接收设备接收这个特定信号并对此信息进行判定来鉴别电池的真伪。这种系统的缺点是需要专门的无线发射接收电路和设备，造成电路系统太大，成本较高，且较易仿造；另一种是美国专利US5608306公开的电池防伪系统，该系统是在电池里产生一串随机码，同时把此随机码送到移动终端，然后分别在电池和移动终端中通过同样的方式对该数据进行运算，之后在移动终端中将两者的运算结果进行比较来完成识别电池真伪的功能。此种系统的缺点是在电池里和移动终端中需要有同样的两套电路，造成系统结构规模增大，成本增加。
发明的内容本发明的技术解决问题是提供一种既能识别假冒电池，又能避免假冒电池对移动终端造成的损坏的解决方案，且系统规模小，结构简单，成本低，功耗低。
本发明的技术解决方案是充电电池防伪系统，其特点在于它由装在电池中的信号发送部分和装在移动终端中的信号处理部分组成，信号发送部分向信号处理部分发送识别码，通过信号处理部分对此识别码的验证结果来确定电池的真伪。如果电池是真的，移动终端将开始正常工作，否则，移动终端将自动关机。这样就防止了由于使用假冒电池而对移动终端及其使用者可能造成的不良后果。
信号发送部分被设计用来存储电池的ID码，并在检测到移动终端开机时，将ID码加扰、调制发送到信号处理部分，实现身份检验，它包括数据扰码器，不仅可以改变数据组成，降低传输中出错的概率，同时在不确定的初始状态下对数据进行扰码，掩盖数据，起到一定的保密作用；ROM存储器，用来保存同步头、电池生产信息及生产信息的编码；信号调制器，用来加大数字信号输出的驱动能力，在信号发送控制器的控制下，选择输出同步头或连接加扰器的输出；放电侦测，用来检测当电池接入负载并有电流输出时，电池保护电路的电压变化，并将此信息通知控制器开始工作；信号发送控制器，用来控制各模块的工作状态；时钟整形，用来对输入的时钟进行整形；计数器，用于上述模块的状态控制。
信号处理部分被设计用来接收信号发送部分发送的数据包并对其进行处理，从中得出信息来判断电池的真伪。如果电池是伪造品，输出信号启动移动终端的关机程序。它包括信号处理控制器，与各个模块相连，用于进行状态控制；信号解调器，把数据放大、整形，并识别出同步信号，使控制器知道何时开始对数据的处理及识别；数据解扰器，把加扰后的数据正确的解出来，然后对收到的识别码进行运算；运算单元，通过某种运算方式对电池的生产信息及该信息的编码进行运算，得出结果以验证身份；结果判别，将运算结果和保存在ROM存储器中的正确结果比较，如果结果一致输出高电平，如果不一致输出低电平；时钟分频，用来对移动终端的时钟进行分频，产生识别过程需要的时钟；计数器，用于上述模块的状态控制。
本发明与现有技术相比具有如下优点电路系统简单、规模小，对现有的系统不要求大规模改动，易于实现。
图1为本发明的系统示意图及其信号发送部分和信号处理部分分别在电池和移动终端的位置；图2为本发明的信号发送部分电路原理框图；图3为本发明信号发送部分中数据加扰器电路原理图；图4为本发明信号发送部分中信号调制器电路原理图；图5为本发明信号发送部分中放电侦测电路原理图；图6为本发明信号发送部分的工作流程图；图7为本发明信号处理部分电路原理框图；图8为本发明信号处理部分中信号解调器电路原理图；图9为本发明信号处理部分中数据解扰器电路原理图；图10为本发明信号处理部分中运算单元电路原理图；图11为本发明信号处理部分中结果判别单元电路原理图；图12为本发明信号处理部分的流程图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明由装在电池中的信号发送部分1和装在移动终端中的信号处理部分2组成，信号发送部分1向信号处理部分2发送识别码ID，其发送方式采用串行数据方式和单工通信方式；信号处理部分2接收来自信号发送部分1的识别码ID，并对此信息进行解密、验证，从而判断电池的真伪。为了防止数据在传输过程中产生误码造成错误识别，识别码要被连续发送多次，在这几次发送过程中，只要有一次数据没有出错经处理得出正确的结果，系统便认为识别成功。为了保证信号发送和处理两部分工作在同一频率，信号处理部分对移动终端的时钟分频获识别过程所需的时钟传送到信号发送分。
如图2所示，信号发送部分1被设计用来存储电池的ID码，并在检测到移动终端开机时，将ID码加扰、调制发送到信号处理部分，实现身份检验，它主要由ROM存储器11、数据加扰器12、信号调制器13、放电侦测14、信号发送控制器15、时钟整形16、计数器17组成，信号发送控制器15控制上述各模块的工作状态，例如计数器17复位、ROM存储器11数据输出、信号调制器13输出选择等；此外，当电池接入负载时，信号发送控制器15收到侦测电路14的输出的信号开始工作。ROM存储器11中保存的数据包括三部分同步头、电池生产信息及生产信息的编码。信号处理部分需要知道从何时开始进对信号的识别，所以需要在发送电池的ID前发送特定的同步头信号通知数据处理部分开始数据处理。电池的生产信息可包括电池的产地、生产日期、序列号等，如表1所示。生产信息的编码是按一定运算规律对生产信息进行运算的结果，原则是不同的原码与其编码经过信号处理部分的运算单元的运算后，得到的应是预知的统一的结果，这样才能根据电池单方面的信息判断电池的真伪。编码方式如下假设电池的生产信息为各4bit的两段二进制数据AB，预定的结果是各4bit的两段二进制数据EF，那生产信息的编码也是各4bit的两段二进制数据CD。其中C＝EB，D＝EFA。
表1
从通信角度讲，在数据送出前要进行数据扰码有助于减小数据传送出现误码的机率，同时在不同的初始状态下进行扰码，使每次发送的数据都不一样，可起到一定的保密作用。如图3所示，数据加扰器12主要由九个D触发器和一个选择器组成，采用九个触发器有以下几点原因偶数个寄存器可能产生前后对称的输出，降低保密性；参考M序列发生器的原理，九个寄存器只要在第五个寄存器后的一路反馈便可产生最大周期的序列。需要指出，当识别过程开始后，只要在有时钟的情况下，扰码器一直在工作而不清零，这样保证了每次用到它时有不同的初始状态。在同步头信号发出后，开始输出扰码结果。为了保存扰码初始值以便对解扰器22进行初始化，先向扰码器输入九个‘0’，然后电池的ID码被输入到扰码器中。
如图4所示，信号调制器13由多路转换器MUX21、运算放大器A1构成，其作用是加大数字信号的驱动能力。在信号发送控制器15的控制下，MUX21选择连接从加扰器12输出的数据还是输出同步头，运算放大器A1组成的电压跟随器加大信号的驱动能力。
如图5所示，放电侦测电路14由比较器C1组成，其作用是当电池接入负载并有电流输出时，电池保护电路的VM脚电压升高，并与电源VSS电压值比较，当电池开始放电时VM电压大于VSS时，放电侦测器14输出高电平，产生开始信号START通知信号发送控制器15开始工作。
时钟整形16用BUFFER实现。
计数器17控制各个模块当前应处的状态，计数器包括两部分一个表示数据发送次数的计数器STATE，一个表示每次发送过程中模块工作步骤的计数器STEP。数据发送完一次，STATE加一；达到预定值时停止发送。STEP每个时钟周期加一。
如图6所示，信号发送部分1的工作流程为当移动终端开机时(电池开始放电)，放电检测模块检测到电池保护电路VM脚的电压高于电源电压VSS而产生高电平，使信号发送控制器开始工作，复位计数器。等系统稳定后，把数据经加扰、调制后向终端发送。数据每发送完一次，表示数据发送次数的计数器STATE加一。当计数器的值达到一预定值后，表示数据已发送多次，信号发送部分1控制器停止工作，否则数据将被继续发送，如果移动终端判断电池为假而自动关机，VM电平变低，等于VSS，信号发送电路也将停止工作。
当等待结束后，信号调制器13在信号发送控制器15的控制下向信号处理部分2发送同步信号；随后，电池的ID码被输入到扰码器12中，同时输出扰码器的最后一个触发器的九个值，然后输出扰码结果。
另外，等待时间要大于信号处理部分2完成一次数据接收、运算并做出判断所需的时间。因为当信号处理部分2错过真正的同步头而检测到伪同步头时，判定结果无疑是错的。如果数据是连续发送的或间隔距离小于运算、判断时间，接受方对错误数据判定完毕准备下次接收时，真正的同步头也已经错过了，这样将永远的不到正确的数据。
如图7所示，信号处理部分2被设计用来接收信号发送部分1发送的同步头、初始码、扰码数据并对其进行处理，从中得出信息来判断电池的真伪。如果电池是伪造品，输出信号启动移动终端的关机程序，它包括信号解调器21、数据解扰器22、运算单元23、结果判别单元24、信号处理控制器25、时钟分频26和计数器27组成，信号处理控制器25与各个模块相连，用于进行状态控制，移动终端开机时，信号处理控制器25开始工作，当信号解调器21检测出同步头后，控制数据解扰器22、运算23、结果判断24的工作状态；同时，信号处理控制器25在每次识别结束后接收结果判断模块的输出，如果是高电平，识别将停止如果是低电平，识别将继续，直到超过预定的时间，此时认为识别不成功，发出信号启动移动终端关机程序。
信号解调器21要识别出用于协调信号发送部分1和信号处理部分2的同步信号，使信号处理控制器25知道何时开始对数据的处理及识别。如图8所示，信号经过整形放大后串行输入同步检测部分，经8BIT串/并转换后与ROM存储器11中存储的同步头进行比较，如果一致，发出同步确认信号通知信号处理控制器25将信号输出到数据解扰器22。
数据解扰器22要对收到的识别码进行运算，必须先把加扰后的数据正确的解出来，在信号处理控制器25控制下，数据解扰器22完成此功能。如图9所示，数据解扰器22和数据加扰器12基本相同，在接收到同步信号后，解扰器22被清零，接受九个数据，这样使加、解扰时有相同的初始状态；初始值读入后，将解扰的结果输出。
运算单元23是对电池的生产信息及该信息的编码进行运算，得出的结果用于验证身份。如图10所示，U1、U2是8BIT串/并转换器，ENR是读入允许，ENS是输出允许，U3-U6是4bit半加器，为了对身份进行验证，运算结果必须是已知且统一的，这就要求对不同电池识别码进行运算后得到的结果应该是一个统一的值。在本运算单元中，遵循上面提到的编码方式产生的识别码都能得到预知的、统一的计算结果。
结果判别单元24是将运算结果和保存在ROM中的正确结果比较，如果结果一致输出高电平，如果不一致输出低电平，如图11所示，ROM存储器11中保存的是电池生产信息及其编码经运算后的正确结果，与运算结果并行比较来判断电池的真伪，如果结果正确，输出高电平。
时钟分频电路26对移动终端的时钟进行分频，获得识别过程所需的时钟。
计数器27控制各个上述模块当前应处的状态，它包括两部分一个表示读取比较结果次数的计数器STATE，一个表示每次数据处理过程中模块工作步骤的计数器STEP。每读取一次比较结果，STATE加一；如果达到预定值时还没有正确的处理结果，移动终端将被关闭。STEP每个时钟周期加一。
如图12所示，信号处理部分2的流程如下当移动终端开机时，信号处理控制器25开始工作，此时放大后的数据输入到同步检测电路，信号解调器21识别出同步头后，信号处理控制器25将信号输入数据解扰器进行解扰，然后对解扰后的数据进行运算并判断结果是否正确，如果结果正确，识别过程结束；如果结果不正确，首先检查对数据的运算是否已达到预定次数，如果没有，识别继续进行，否则，电池被认为是假冒产品而启动移动终端的关机程序。
权利要求
1.充电电池防伪系统，其特征在于它由装在电池中的信号发送部分和装在移动终端中的信号处理部分组成，信号发送部分向信号处理部分发送识别码，通过信号处理部分对此识别码的验证结果来确定电池的真伪。
2.根据权利要求1所述的充电电池防伪系统，其特征在于信号发送部分被设计用来存储电池的ID码，并在检测到移动终端开机时，将ID码加扰、调制发送到信号处理部分，实现身份检验，它包括数据扰码器，不仅可以改变数据组成，降低传输中出错的概率，同时在不确定的初始状态下对数据进行扰码，掩盖数据，起到一定的保密作用；ROM存储器，用来保存同步头、电池生产信息及生产信息的编码；信号调制器，用来加大数字信号输出的驱动能力，在信号发送控制器的控制下，选择输出同步头或连接加扰器的输出；放电侦测，用来检测当电池接入负载并有电流输出时，电池保护电路的电压变化，并将此信息通知控制器开始工作；信号发送控制器，用来控制各模块的工作状态；时钟整形，用来对输入的时钟进行整形；计数器，用于上述模块的状态控制。
3.根据权利要求1所述的充电电池防伪系统，其特征在于信号处理部分被设计用来接收信号发送部分发送的数据包并对其进行处理，从中得出信息来判断电池的真伪，如果电池是伪造品，输出信号启动移动终端的关机程序，它包括信号处理控制器，与各个模块相连，用于进行状态控制；信号解调器，把数据放大、整形，并识别出同步信号，使控制器知道何时开始对数据的处理及识别；数据解扰器，把加扰后的数据正确的解出来，然后对收到的识别码进行运算；运算单元，通过对电池的生产信息及该信息的编码的运算，得出结果以验证身份；结果判别，将运算结果和保存在ROM存储器中的正确结果比较，判别出电池的真伪；时钟分频，用来对移动终端的时钟进行分频，产生识别过程需要的时钟；计数器，用于上述模块的状态控制。
4.根据权利要求1所述的充电电池防伪系统，其特征在于信号发送部分和信号处理部分采用单工通信方式。
5.根据权利要求1所述的充电电池防伪系统，其特征在于信号发送部分向信号处理部分发送识别码采用串行方式。
6.根据权利要求1所述的充电电池防伪系统，其特征在于整个识别过程所需要的时钟由信号处理部分对移动终端的时钟分频获得。
7.根据权利要求2所述的充电电池防伪系统，其特征在于电池生产信息的编码必须是电池生产信息与一固定算子通过一种可逆算法而得出的的运算结果。
8.根据权利要求2或7所述的充电电池防伪系统，其特征在于改变编码时使用的固定算子可实现电池种类、厂家、销售地区的区分。
9.根据权利要求3所述的充电电池防伪系统，其特征在于通过编码算法的逆运算得出固定算子用于身份验证。
10.根据权利要求2所述的充电电池防伪系统，其特征在于为了防止误码造成错误识别，识别码被有限次循环发送。
全文摘要
充电电池防伪系统由装在电池中的信号发送部分和装在移动终端中的信号处理部分组成，信号发送部分向信号处理部分发送识别码，通过信号处理部分对此识别码进行验证的结果来确定电池真伪。如果电池是真的，移动终端将开始正常工作，否则，移动终端将自动关机。这样就防止了由于使用假冒电池而对移动终端及其使用者可能造成的不良后果。本发明既能识别假冒电池，又能避免假冒电池对移动终端造成的损坏的解决方案，且系统规模小，结构简单，成本低，功耗低。
文档编号H04B1/40GK1510777SQ0215790
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者许佐海, 吴南健, 旷章曲, 王瑞, 寿国梁, 陈杰, 杨军 申请人:北京六合万通微电子技术有限公司