专利名称：积层电池、能与其连接的电气设备和积层电池种类判定法的制作方法
技术领域：
本发明涉及内部装有二次电池的积层电池、能与该积层电池连接的电气设备和积层电池的种类判定方法。
背景技术：
积层电池(pack battery)内置能反复充放电的镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池。由于利用积层电池的便携式机器等电气设备有各种种类，故内置的二次电池种类也涉及多方面。特别是，因为二次电池的额定电压是根据所连接的电气设备来决定的，故有必要连接内置对应于电气设备的适当的二次电池的积层电池。因此，正在开发具备信号端子的积层电池，以便能检测出连接在电气设备侧的积层电池的种类。
另一方面，积层电池设计为可以以规定的条件正确地向连接方的电气设备供给电力。另外，通过具备过充电、过放电防止电路等保护电路，来保护积层电池和电气设备主体。然而，在所谓盗版产品等互换积层电池中不设置这种保护电路，并且产生电压变动等，而电气设备主体不但不能正常工作，还存在损坏电气设备主体或积层电池自体的危险。因此，为了检测这些假货的积层电池的使用，以保护电气设备主体，有必要判定电池的真伪。
为了进行这种电池的真伪判定，有在积层电池和使用这些电池的电气设备主体的双方上，除了设置进行充放电的正·负电极端子之外，还附加通信用信号端子的产品。在图1中表示具备电池真伪判定功能的积层电池和电气设备主体的例子。本图所示的电气设备主体1和积层电池2通过信号端子从电气设备主体1向积层电池2发送某些信息。这样，积层电池2将从信号端子接收的信息输入到预先设定的函数，并将其结果返回到电气设备主体1。然后，电气设备主体1对比送出的信息和返回的结果，在电气设备控制部15中判定是否遵循规定的函数。如果判定的结果正确，则判定积层电池2为正规产品，若不正确或没有返回结果，则判定积层电池2为假货，将判定结果显示在显示部16上。
然而，在上述的判定方法中，存在无法充分排除假货的积层电池的问题。这是因为也能在假货积层电池自体设置信号端子、且在信号端子中设定函数的缘故。例如，假货的积层电池的制作者如果通过使用正品的积层电池来监视通信端子中的通信内容，则可以推测出输入值和输出值的关系，就可以在假货的积层电池内部安装进行同样计算的机构。这样，在可以从输入值和输出值推测判别方法的手法中，存在通过在假货的积层电池内具备和正品同样的判别机构，在判别中无法排除的问题；无法可靠地排除质量差的假货积层电池的问题。
专利文献1特许第3341302号公报专利文献2特开2000-200222号公报专利文献3特表平9-500520号公报发明内容本发明是为了解决这种问题而进行的。本发明的主要目的在于，提供一种可以可靠地进行包括电池真伪判定在内的种类判定的积层电池、能与积层电池连接的电气设备和积层电池的种类判定方法。
为了达到上述目的，本发明的方案1的积层电池，其中包括具备正负一对电极且能充电的1个以上的二次电池6；与所述二次电池6的电极连接而露出在外部，并用来向与积层电池2连接的电气设备主体1供给电源的一对充放电端子4；和同样露出在外部并用于判定积层电池2的种类的积层电池信号端子5，其特征在于，包括与所述积层电池信号端子5连接，并用来通过所述积层电池信号端子5接收从电气设备主体1送出的确认信号的积层电池通信部7；根据规定的条件，使随机数产生用的随机数产生部9；和根据所述积层电池通信部7所接收的确认信号和所述随机数产生部9所产生的随机数，生成判定信号，并通过所述积层电池信号端子5，从所述积层电池通信部7向电气设备主体1侧送出判定信号的积层电池控制部8。
另外，方案2的积层电池是方案1所述的积层电池，其特征在于，所述随机数产生部9由时序逻辑电路构成。
此外，方案3的积层电池是方案2所述的积层电池，其特征在于，所述随机数产生部9的时序逻辑电路由计数器电路构成，并且，将所述积层电池控制部8的主时钟信号输入计数器电路中来产生随机数。
再有，方案4的积层电池是方案1～3中任一项所述的积层电池，其特征在于，在每次判定电池种类时，使所述积层电池控制部8发送到电气设备主体1的判定信号改变。
还有，方案5的能与积层电池连接的电气设备，其中包括具备正负一对电极且能充电的1个以上的二次电池6；与所述二次电池6的电极连接而露出在外部，并用于向与积层电池2连接的电气设备供给电源的一对充放电端子4；和同样露出在外部，并用于判定积层电池2的种类的积层电池信号端子5。该电气设备的特征在于，包括与所述积层电池2的一对充放电端子4连接且接受电源供给用的一对电气设备电源端子12；与所述积层电池信号端子5连接，并用于进行电池种类判定的电气设备信号端子13；通过所述电气设备信号端子13，与积层电池2进行通信用的电气设备通信部14；和生成用于判定所连接的积层电池2种类的确认信号，从所述电气设备通信部14通过所述电气设备信号端子13，向积层电池2发送信号，同时，接收在积层电池2中根据将确认信号和基于规定条件所产生的随机数作为输入的函数而生成的判定信号，根据判定信号和确认信号进行积层电池2的判别的电气设备控制部15。
根据本发明的积层电池、能与积层电池连接的电气设备和积层电池的种类判定方法，可以可靠地判定电池的种类，例如，因为可以检测出规格外的假货积层电池，故可以把握连接在电气设备主体侧的积层电池的种类并安全使用。特别是在积层电池的种类判定时通过使用随机数，从而同样机构的再现变为困难，容易的假货积层电池的制作受阻，提高积层电池的真伪判定的精度。结果，排除了不满足条件的规格外电池的使用，可以确保积层电池的安全利用。另外，通过在随机数产生部中利用计数器电路、且在计数器电路的输入中利用主时钟产生部，从而活用现有的部件，即可确保高度的安全性，不但可以避免现有积层电池的结构的复杂化、成本的上升、装置自体的大型化，还可以检测出质量不好的假货积层电池，而可以提高积层电池的可靠性或安全性。
图1是表示现有的积层电池及电气设备主体的框图。
图2是表示本发明的一实施方式的积层电池的外观的立体图。
图3是表示本发明的一实施方式的积层电池和电气设备主体的框图。
图4是作为随机数产生部，表示2bit计数器电路的一例的框图。
图5是作为随机数产生部，表示3bit仿真计数器电路的一例的框图。
图中1—电气设备主体，2—积层电池，3—主体壳体，4—充放电端子，4A-+电源端子，4B--电源端子，5—积层电池信号端子，6—二次电池，7—积层电池通信部，7A—接收部，7B—发送部，8—积层电池控制部，9—随机数产生部，9A—计数器电路，9B—仿真随机数生成电路，10—主时钟产生部，11—触发器，12—电气设备电源端子，13—电气设备信号端子，14—电气设备通信部，14A—接收部，14B—发送部，15—电气设备控制部，16—显示部，17—负载，18—驱动限制部。
具体实施例方式
下面，根据
本发明的实施方式。但是，以下所示的实施方式是表示用来将本发明的技术思想具体化的积层电池、能与积层电池连接的电气设备和积层电池的种类判定方法的示例，本发明并未将积层电池、能与积层电池连接的电气设备和积层电池的种类判定方法限定为以下所述。
另外，本说明书决不是将技术方案范围内表示的部件特定为实施方式的部件。特别是，在实施方式所记载的构成零件的尺寸、材料、形状、其相对配置，除非没有特别的特定记载，就不是将本发明的范围只限定于此的宗旨，而只不过是单纯的说明例。另外，为了明确说明，而将每一个图中表示的部件的大小或位置关系夸大。并且，在以下的说明中，对于相同的名称、符号来说，表示相同或相同材料的部件，可以适当地省略其详细说明。还有，构成本发明的各要素可以是用同一部件来构成多个要素之后，用一个部件兼用多个要素的形态，相反地，也可以是用多个部件分担实现一个部件的功能。
图2中表示本发明的一实施方式的积层电池的外观。在本图所示的积层电池2在主体壳体3内部内置有二次电池或保护电路，在主体壳体3的一端，露出与这些电路群连接用的端子群。端子群包括与电池的正负极连接的充放电端子4；和以积层电池2的种类判定等为目的，在与积层电池2之间交换信号用的积层电池信号端子5。在图2中，从左按顺序并设有+电源端子4A、积层电池信号端子5、-电源端子4B。
(积层电池2)图3中表示本发明的一实施方式的电气设备主体1及积层电池2。本图所示的积层电池2包括二次电池6、与二次电池6的端子连接的充放电端子4、积层电池信号端子5、与积层电池信号端子5连接的积层电池通信部7、与积层电池通信部7连接的积层电池控制部8、向积层电池控制部8输入随机数用的随机数产生部9和主时钟产生部10。并且，该积层电池2作为充放电端子4还具备+电源端子4A和-电源端子4B。另外，虽然省略图示，但在积层电池侧或电气设备侧可以适当追加实现过充电保护功能、过放电保护功能、过电流保护功能的电路。
二次电池6可以利用能反复充放电的镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池等。另外，虽然在图3中只示出一个二次电池6，但是，当然可以串联或并联两个以上的二次电池。
积层电池通信部7与积层电池控制部8连接，通过积层电池信号端子5，与后述的电气设备通信部14进行通信。积层电池通信部7具备接收部7A和发送部7B。接收部7A从电气设备通信部14的发送部14B接收确认信号，并发送到积层电池控制部8。并且，发送部7B向电气设备通信部14的接收部14A发送积层电池控制部8所生成的判定信号。
另外，在图3的例子中，积层电池通信部7和后述的电气设备通信部14都是将接收部和发送部作为不同的部件，但也可以将这些合成一体、具有接收功能的通信部。还有，电气设备主体1和积层电池2，除了一对电源端子以外，还设置一个或多个用于判定积层电池2种类的信号端子。如图3所示，在将接收部和发送部做成不同部件时，可以设置两个信号端子，但是，从减少接点数目，减少成本和减少接触不良等问题的观点来说，最好是合并为一个信号端子。
积层电池控制部8运算以接收部7A所接收的确认信号和随机数产生部9所生成的随机数为输入的规定函数之后，将判定信号发送到发送部7B。函数可以根据内置于积层电池2的二次电池6的种类、个数或额定值、型号等来变更。由此，变更确认信号的值，可以正确地识别连接在电气设备主体1侧的积层电池2的种类。在此，函数的输入值不只是从电气设备主体1发送到积层电池2的确认信号，通过也将随机数作为输入，从而即使在相同值的确认信号从电气设备主体1发送到积层电池2时，从积层电池2返回到电气设备主体1的判定信号也会随着随机数而变动。因此，即使第三者检测出从电气设备主体发送到积层电池的确认信号，也很难推测出以何种方法生成确认信号，积层电池的仿造变为极其困难，甚至可以达到使用正品的积层电池的质量维持和安全性确保。
产生随机数的随机数产生部9，可以利用在规定的定时内根据规定的函数生成随机数的部件；或利用操作从电干扰源生成随机数的部件等。例如，将每次根据从时钟等获得的信息、利用规定的函数而获得的固有值作为随机数。具体地，包括以对存储的数据给予规定变化的形态来连接并按照供给的时钟移位数据的多个寄存器，具有从规定的寄存器依次输出随机数的移位寄存器。在此，作为随机数产生部9使用的是时序逻辑电路。时序逻辑电路是包含存储电路的开关电路，以使输出不仅依存于目前的输入状态还依存于过去的输入条件。因为时序逻辑电路的输出依存于过去的输入履历而变化，故如果输入某种信号，则其值根据其时间而变动，可以作为随机数来利用。另外，在本说明书中，可以利用仿真随机数。例如，从某一个初始值出发，从其平方的中央取出必要的位数，依次反复生成仿真随机数。在本说明书中，也包含这种仿真随机数而叫做「随机数」。
时序逻辑电路，例如由计数器电路构成。作为计数器电路可以利用由产生规定时钟的时钟产生部输入的时钟来进行计数器工作，将该计数器值作为规定比特数的二进制输出的二进制计数器。时序逻辑电路，在其他例中可以由利用了移位寄存器的仿真随机数生成电路构成。在此，计数器用时钟产生部不设专用的部件，而可以利用内置于积层电池2的主时钟产生部10。一般地，电子计算机，作为控制动作的同步的定时用或传送系统的时间轴，利用的是以规定时间间隔产生的脉冲，并备有产生这种脉冲用的主时钟产生部10。通过将这种已经存在的主时钟产生部10作为时序逻辑电路的输入来利用，从而没有必要单独准备时序逻辑电路用的信号产生源，可以实现降低成本、电路设计的简化甚至小型化。
主时钟产生部10将时钟信号输出到作为随机数产生部9的仿真随机数生成电路。仿真随机数生成电路生成主时钟产生部10以时钟信号作为移位时钟，以规定位数的比特系列作为一个周期的仿真随机数系列。随机数产生部9由来自保持规定的初始值存储部的初始值的预置寄存器、移位寄存器、运算出移位寄存器的输出值的“异或”的异或门构成。如果将从初始值存储部送来的初始值置位在预置寄存器中，则根据来自之后立即送来的格式的选通脉冲信号，其初始值写入移位寄存器。然后，和来自主时钟产生部10的时钟信号同步，存储在移位寄存器的值向左方向进行位数移位，同时，来自异或门的输出值反馈到移位寄存器的LSB(第0位)而被存储。由此，在移位寄存器的MSB中，每一个字节生成1比特新的随机数，作为仿真随机数系列传送到异或门。
图4中表示2比特的计数器电路9A的一例。该图所示的计数器电路9A由两个D型触发器11构成。触发器11具有两个稳定状态，根据触发输入在状态间快速迁移。产生与从时钟输入所输入的时钟同步的输出。作为一方的触发器11的时钟输入，输入主时钟信号，将D输出作为另一方触发器11的时钟输入。根据该构成，可以获得2比特的输出，在主时钟信号的每一个定时内，取得00、01、10、11顺序的四种值。
此外，图5中表示3比特的仿真计数器电路9B的一例。该图所示的仿真计数器电路9B由三个D型触发器11构成。由此，可以输出取得3比特、七种值的仿真随机数。
另外，这些积层电池控制部8或随机数产生部9等部件可以利用门阵列(FPGA、ASIC)等硬件或软件、或者这些的混合存在来实现。另外，没有必要各构成要素都和图3所示的构成相同，本发明包括其功能实质性相同的部件和一个要素具有图3所示构成的多个要素功能的部件。
这样，在利用随机数进行积层电池2的种类判定时，由于对从电气设备主体1向积层电池2送出的确认信号，不一义地决定积层电池2返回到电气设备主体1的判定信号，故解读变为困难，安全性变高。即，每一次进行积层电池2的种类判定操作时，通过使相对确认信号的判定信号变化，从而可以使其运算算法的特定变得困难。假设从电气设备主体发送到积层电池的值和返回的值每次都相同，则第三者在制作假货的积层电池时，存储一种从积层电池对电气设备主体返回的判定信号，在判定时通过返回其值，而可以制作出被判断为正品的假货积层电池。然而，通过利用包含随机数作为输入的函数，使判定信号无规则，搅乱真伪判定的基准，可以避免品质差的假货积层电池通过真伪判定，结果，可以确保积层电池的可靠性、安全性。
另一方面，电气设备主体1侧可以正确地判定其确认信号是否为正确的值。这是因为在电气设备主体1侧预先明确积层电池控制部8中运算的函数或计算方法、作为随机数取得的值的范围的缘故，可以判定从积层电池2返回的确认信号随着随机数的值可以变为那样的值，或无论随机数取任何值也不能变为那样的值。因此，利用这个判定可以进行种类判定。
在积层电池连接时进行该种类判定。但是，连接时不只进行一次判定，而是在连接时反复进行三次判定，或可以在积层电池使用中定期地进行通信并进行判定。通过进行多次的判定，种类判定变为更可靠，即使假货积层电池偶发性地返回正确的判定信号，但若在多次判定中即使一次判定错误，则也可以判断不是正品，可以可靠地检测出假货积层电池。
另外，本说明书中，所谓电池的判别或判定以包含判定所连接积层电池种类的种类判定和判别所连接的积层电池是否正品的真伪判定的含义来使用。
(电气设备主体1)另一方面，电气设备主体1包括与积层电池2的充放电端子4连接且接受电源供给用的一对电气设备电源端子12；与积层电池信号端子5连接并进行电池种类判定用的电气设备信号端子13；通过电气设备信号端子13，与积层电池2进行通信用的电气设备通信部14；生成用来判定所连接积层电池2的种类的确认信号，并通过电气设备信号端子13从电气设备通信部14发送到积层电池2，同时，接收积层电池2所生成的判定信号，根据判定信号和确认信号进行积层电池2的判别的电气设备控制部15；和用来显示电气设备控制部15所进行的判别结果的显示部16。
电气设备主体1可以利用例如充电积层电池2的充电器、移动电话、PDA、手提式终端机等便携式电子机器。电气设备主体1和积层电池2形成为能连接的形状。在电气设备主体1和积层电池2连接的状态下，电气设备的电源端子和积层电池2的充放电端子4成为电连接的状态。由此，电气设备主体1从积层电池2接受电力供给。或者在电气设备主体1为充电器时，充电积层电池2。
电气设备通信部14与电气设备控制部15连接，通过电气设备信号端子13与积层电池2进行通信。电气设备通信部14也具备接收部14A和发送部14B。发送部14B将电气设备控制部15所生成的确认信号发送到积层电池2侧的接收部7A。并且，接收部14A接收积层电池控制部8所运算出的判定信号并发送到电气设备通信部14。
电气设备控制部15在生成确认信号的同时，对比所接收的判定信号和确认信号，来判定积层电池2的种类。确认信号是向积层电池2请求进行积层电池2的种类判定的触发，可以是任意的信号。另外，判定信号判定是否与确认信号正确对应。如上所述，判定是根据确认信号是否为可取得的值来进行的。如果确认信号为正确时，也可以进一步进行积层电池2的种类判定。通过根据积层电池2的种类，变更积层电池控制部8所运算的函数，从而可以根据确认信号来特定积层电池的种类。
可以在显示部16上显示判定结果。显示部16可以利用设在电气设备主体1上的液晶显示器等。例如，显示「连接了正确的积层电池XXX」等信息并通知给用户。或者也可以不将进行积层电池的种类判定通知给用户。
另外，在积层电池不是正品时，在显示部16上显示「积层电池可能不是正品。如果继续使用，可能发生异常现象。」等信息。此外，这种情况下，也可以限制积层电池的使用。例如，有如下方法通过使积层电池的使用时间缩短为通常的1/2，或将最大电流变为额定值的80％，禁止使用特定的功能或切断电气设备主体1侧的电源线开关，来切断向负载17的电源供给。这些限制是通过由电气设备控制部15控制驱动限制部18来进行的。驱动限制部18可以利用进行电流控制的功率MOSFET。这样，通过限制使用不是正品的积层电池，而可以防止使用规格外电池所引起的事故，提高安全性并保护使用者。另外，通过促使使用正品，而可以期待促进正规的积层电池的销售。
以上的积层电池和电气设备主体如下所述地进行电池的种类判定。
(1)电气设备主体1在电气设备控制部15中生成确认信号，由电气设备主体1的发送部14B发送到积层电池2。
(2)积层电池2用积层电池2的接收部7A接收由电气设备主体1发送的确认信号。
(3)在积层电池控制部8中运算以所接收的确认信号和随机数产生部9所产生的随机数作为输入的函数的函数值。
(4)将上述的函数值作为判定信号，由积层电池2的发送部7B发送到电气设备主体1。
(5)电气设备主体1用电气设备主体1的接收部14A接收积层电池2所发送的判定信号。
(6)电气设备主体1在电气设备控制部15中判定最初发送的确认信号与由积层电池2接收的判定信号的对应是否正确。
(7)在显示部16上显示判定结果。
(工业上的可利用性)本发明的积层电池、能与积层电池连接的电气设备和积层电池的种类判定方法可以应用在移动电话或充电器、MD播放器等介质再生装置的积层电池。
权利要求
1.一种积层电池(2)，其中包括具备正负一对电极且能充电的1个以上的二次电池(6)；与所述二次电池(6)的电极连接而露出在外部，并用来向与积层电池(2)连接的电气设备主体(1)供给电源的一对充放电端子(4)；和同样露出在外部并用于判定积层电池(2)的种类的积层电池信号端子(5)，其特征在于，包括与所述积层电池信号端子(5)连接，并用来通过所述积层电池信号端子(5)接收从电气设备主体(1)送出的确认信号的积层电池通信部(7)；根据规定的条件，使随机数产生用的随机数产生部(9)；和积层电池控制部(8)，其根据所述积层电池通信部(7)所接收的确认信号和所述随机数产生部(9)所产生的随机数，生成判定信号，并通过所述积层电池信号端子(5)，从所述积层电池通信部(7)向电气设备主体(1)侧送出判定信号。
2.根据权利要求1所述的积层电池，其特征在于，所述随机数产生部(9)由时序逻辑电路构成。
3.根据权利要求2所述的积层电池，其特征在于，所述随机数产生部(9)的时序逻辑电路由计数器电路构成，另外，将所述积层电池控制部的主时钟信号输入计数器电路，以产生随机数。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的积层电池，其特征在于，所述积层电池控制部在每一次判定电池种类时，改变发送到电气设备主体(1)的判定信号。
5.一种电气设备，其能与积层电池(2)连接，所述积层电池(2)包括具备正负一对电极且能充电的1个以上的二次电池(6)；与所述二次电池(6)的电极连接而露出在外部，并用来向与积层电池(2)连接的电气设备主体(1)供给电源的一对充放电端子(4)；和同样露出在外部并用于判定积层电池(2)的种类的积层电池信号端子(5)，其特征在于，包括与所述积层电池(2)的一对充放电端子(4)连接，并用于接受电源供给的一对电气设备电源端子(12)；与所述积层电池信号端子(5)连接，并用于进行电池种类判定的电气设备信号端子(13)；通过所述电气设备信号端子(13)，与积层电池(2)进行通信的电气设备通信部(14)；和电气设备控制部(15)，其生成用于判定所连接的积层电池(2)的种类的确认信号，通过所述电气设备信号端子(13)从所述电气设备通信部(14)向积层电池(2)发送的同时，接收积层电池(2)中根据以确认信号机及基于规定条件所产生的随机数作为输入的函数而生成的判定信号，根据判定信号和确认信号，进行积层电池(2)辨别。
全文摘要
本发明提供一种可靠地进行包括电池的真伪判定在内的种类判定的积层电池。积层电池包括二次电池(6)、与二次电池(6)的电极连接并露出在外部的一对充放电端子(4)、同样露出在外部且用于判定积层电池(2)的种类的积层电池信号端子(5)。还包括与积层电池信号端子(5)连接，并通过积层电池信号端子(5)接收从电气设备主体(1)送出的确认信号用的积层电池通信部(7)；根据规定的条件产生随机数用的随机数产生部(9)；根据积层电池通信部(7)所接收的确认信号和随机数产生部(9)所产生的随机数，生成判定信号，并通过积层电池信号端子(5)从积层电池通信部(7)发送到电气设备主体(1)侧的积层电池控制部(8)。
文档编号H01M2/10GK1595704SQ200410075260
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年9月12日
发明者山口昌男, 酒井敦 申请人:三洋电机株式会社