バッテリパックにおける乱数発生器
装置、方法およびコンピュータプログラム製品が、バッテリ管理のために提供される。一つの実装において、通信の方法が提供される。該方法は、バッテリパックがデバイスに連結される場合を決定することを可能にすることを含み、該バッテリパックは、バッテリ管理システムを含む。該方法はまた、該バッテリ管理システムにおいて乱数を生成することを含み、該バッテリ管理システムは、バッテリ監視回路網、プロッセサ、メモリおよび乱数発生器を含む。該方法は、認証を提供するために該乱数を用いることと、認証が成功した場合、該バッテリパックと該デバイスとの通信を可能にすることとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して電気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの現代の可搬型デバイス（例えば、ラップトップコンピュータ、携帯電話機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、メディアプレーヤ、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、ゲーム機など）は、バッテリパックを含む。従来のバッテリパックの一つの特定タイプは、１つ以上の集積回路（「ＩＣ」）チップに連結された１つ以上の電池セルを含む。そのチップは、一般にコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）および回路網を含み、特に、電池セルの管理および保護を提供する。
【０００３】
一部の従来のバッテリパックは、リチウムイオン（「Ｌｉ−ｉｏｎ」）電池セルを含み、その電池セルは、本質的にシリンダ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）内に詰められた揮発性の（ｖｏｌａｔｉｌｅ）化学反応である。電気的エネルギーは各セル内に格納され、電池セルがその仕様外の条件にさらされる場合、セルは過熱し、発火または爆発し得る。これら揮発性のセルによって構成される従来のバッテリパックは、一般にフェイルセーフ回路網を含み、その回路網は、不安全な状態（例えば、充電または放電の過電流、短絡など）を検出し、電池セルおよび／またはデバイスに対する損傷を防止し、エンドユーザを保護するための是正措置を取る。
【０００４】
一部の従来のバッテリパックは、接続されたデバイスと通信し得る。例えば、バッテリパックは、バッテリ充電（または容量）レベルのデータを、デバイスまたはチャージャに伝達し得る。デバイス／チャージャは、受信されたバッテリ充電情報を用いて、例えば、バッテリレベルの表示を、デバイス／チャージャのユーザに提示し得る。一部の従来のデバイス／チャージャは、特定のバッテリパックのタイプ（例えば、特定の製造者のバッテリパック）に対して設計される。そのデバイス／チャージャは、特定のバッテリパックのタイプに対して設計され、例えば、デバイスのセキュリティを増強し、バッテリパックとデバイス／チャージャとの間の適切な通信（例えば、正しい充電レベル情報の通信）を保証し、そしてデバイス／チャージャの適切な動作（例えば、デバイスに提供される電力の適切な調整）のために設計され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
一つの実装において、装置、方法およびコンピュータプログラム製品が、バッテリ管理のために提供される。一般に、一つの局面において、通信の方法が提供される。その方法は、バッテリパックがデバイスに連結される場合を決定することを可能にすることを含み、そのバッテリパックは、バッテリ管理システムを含んでいる。その方法はまた、バッテリ管理システムにおいて乱数を生成することを含み、このバッテリ管理システムは、バッテリ監視回路網、プロセッサ、メモリおよび乱数発生器を含む。その方法は、認証を提供するために乱数を用いることと、認証が成功した場合、バッテリパックとデバイスとの間の通信を可能にすることとを含む。
【０００６】
この方法の実装は、以下の１つ以上の機能を含み得る。認証は、デバイスが認可されたデバイスであるか否かを決定することをさらに含み得る。この認証は、１つ以上のステップを実行することをさらに含み得、そのステップは、バッテリパックがデバイスとの使用に対して認可されているか否かを、デバイスが決定することを可能にするために必要とされる。認証は、乱数を第１の暗号化キーを用いて暗号化することと、暗号化された乱数をデバイスに送信することとをさらに含み得る。この認証は、暗号化された乱数をデバイスから受信することと、受信された暗号化された乱数を、第２の暗号化キーを用いて暗号解読することとをさらに含み得る。認証は、生成された乱数を、第２の暗号化キーを用いて暗号解読された乱数と比較することをさらに含み得る。
【０００７】
この方法は、認証が失敗した場合、バッテリパックとデバイスとの間の通信を制限することをさらに含み得る。通信を制限することは、通信を防止することを含み得る。バッテリパックとデバイスとの間の通信は、バッテリ充電データをデバイスに提供することを含み得る。
【０００８】
この認証は、暗号化された乱数をデバイスから受信することをさらに含み得、その乱数は、第１の暗号化キーを用いて暗号化されている。その受信された乱数は、その第１の暗号化キーを用いて暗号解読される。この暗号解読された乱数は、第２の暗号化キーを用いて暗号化される。第２の暗号化キーによって暗号化された乱数は、デバイスに送信される。
【０００９】
一般に、一つの局面において、バッテリパックが提供される。このバッテリパックは、１つ以上の電池セル、組み込まれたプロセッサを含むバッテリ管理システム、および乱数発生器を含む通信エンジンを含んでいる。
【００１０】
実装は、以下の１つ以上の利点を含み得る。バッテリ管理システムは、セキュア認証をバッテリパックとデバイス／チャージャとの間で可能にするために提供される。バッテリパック内のバッテリ管理システムは、乱数発生器を含み得る。この乱数発生器は、１つ以上の乱数を、認証プロセスを容易にするために生成し得る。その認証プロセスを用いて、バッテリパックは、接続されたデバイス／チャージャを認証するか、またはデバイス／チャージャによって認証され得る。バッテリ管理システムはまた、乱数を暗号化および暗号解読するためのキーを含み得る。暗号化および暗号解読の機能は両方とも、デバイス／チャージャを認証するためだけでなく、デバイス／チャージャによって認証されるためにも用いられ得る。
【００１１】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において述べられる。本発明のその他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、そして特許請求の範囲から明らかになる。本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において述べられる。本発明のその他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、そして特許請求の範囲から明らかになる。
【００１２】
様々な図面における同様な参照記号は、同様な要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（詳細な説明）
ワンチップバッテリ管理システムに関する論及がなされ、そこにおいて、マイクロコントローラ、不揮発性メモリおよびその他の回路構成要素が単一の集積回路内に組み込まれる。あるいは、提案される方法およびシステムは、マルチチップソリューションにおいて実現され得る。開示される方法およびシステムは、当業者によって理解されるように、これらのアーキテクチャおよびその他のアーキテクチャにおいて実装され得る。
【００１４】
（バッテリ管理システムを含むバッテリパック）
ここで図１Ａを参照すると、アプリケーション５０における使用のための、バッテリパック１００が示される。バッテリパック１００は、デバイス１０２またはチャージャ１０４のいずれかに連結され得る。チャージャ１０４に連結される場合に、バッテリパック１００の端子（すなわち、正極、負極、および随意に通信端子）は、媒体１０６によってチャージャ１０４の対応する端子（すなわち、正極、負極、および通信端子）に連結され、バッテリパック１００と関連づけられたセルの充電に備える。媒体１０６は、ワイヤ、リード、ピンの形態、または電気的接続の他の手段であり得る。
【００１５】
同様に、デバイス１０２に連結される場合に、バッテリパック１００の端子（すなわち、正極、負極、および通信端子）は、媒体１０８によってデバイス１０２の対応する端子（すなわち、正極、負極、および通信端子）に連結され、デバイス１０２の動作に備える。媒体１０８は、ワイヤ、リード、ピンの形態、または電気的接続の他の手段であり得る。一部の実装において、バッテリパック１００はまた、それぞれの通信ポートにおいてデバイス１０２およびチャージャ１０４に連結される。通信ポートは、デバイス１０２／チャージャ１０４とバッテリパック１００との間で情報（例えば、指令および制御）の伝達を可能にする。交換され得る情報の一例は、バッテリ充電レベル（すなわち、容量）を含む。
【００１６】
ここで図１Ｂを参照すると、より詳細な概略図がバッテリパック１００に対して提供される。バッテリパック１００は、１つ以上の電池セル１２０、ディスクリートトランジスタ１１０、１１２、分流抵抗器１１４、およびバッテリ管理システム１３０を含む。以下で論じられるように、バッテリ管理システム１３０は、複数の構成要素を含み、単一のパッケージ内に組み込まれ（例えば、単一の集積回路に組み込まれ）得る。あるいは、バッテリ管理システム１３０構成要素は、別々にパッケージされ得る。ディスクリートトランジスタ１１０、１１２は、バッテリ管理システム１３０と分離され、別個のパッケージに含まれ得る（すなわち、２チップまたは３チップソリューション）か、またはバッテリ管理システム１３０の構成要素とともにパッケージされ得る。
【００１７】
ディスクリートトランジスタ１１０、１１２は、電池セル１２０を外部のバッテリパック端子（外部のバッテリパック正極端子１５０および負極端子１４０）から切り離すために用いられる。示される実装において、２つのディスクリートトランジスタが示され、それらはＦＥＴの形態であり得る。他のトランジスタ技術が用いられ得るけれども、ＦＥＴは、製法（ｐｒｏｃｅｓｓ）、性能（例えば、オン抵抗）、コスト、サイズなどに関して利点をもたらす。示される実装において、２つのトランジスタが提供され、別個の充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２を表す。充電トランジスタ１１０は、電池セル１２０の安全な充電を可能にするために用いられる。放電トランジスタ１１２は、電池セル１２０の安全な放電を可能にするために用いられる。充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２は、直列に連結される。一つの実装において、２つのＮＦＥＴトランジスタが用いられ、直列構成においてドレインとドレインが連結される。あるいは、２つのＰＦＥＴトランジスタが用いられ、ソースとソースが連結され得る。ＰＦＥＴソリューションにおいて、示されていない追加のダイオードが、バッテリ管理システム１３０に対して電力を提供するために（すなわち、Ｖｆｅｔ供給のために）必要とされ得る。
【００１８】
示される実装において、充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２は、ハイサイド（ｈｉｇｈ−ｓｉｄｅ）構成で連結される（すなわち、直列トランジスタは、ローサイド（ｌｏｗ−ｓｉｄｅ）構成とは対照的に、電池セルの高電位側（ｈｉｇｈ ｓｉｄｅ）に連結される）。示されるハイサイド構成において、充電トランジスタ１１０の一つの端子（ＮＦＥＴ実装のソース）が、電池セル１２０−１の正極端子に連結される。放電トランジスタ１１２の１つの端子（同じく、ＮＦＥＴ実装のソース）が、外部のバッテリパック正極端子１５０に連結される。充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２のそれぞれの第２の端子は、互いに連結される（ＮＦＥＴ実装において、ドレインドレイン接合を形成する）。充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２のゲートは、それぞれ入力ＯＣおよび入力ＯＤにおいてバッテリ管理システム１３０に連結される。同様に、トランジスタ１１０、１１２間の接合は、バッテリ管理システム入力（またはＶＦＥＴとして本明細書中で時に参照される）においてバッテリ管理システム１３０に連結される。バッテリ管理システム入力は、バッテリ管理システム１３０に動作電力を提供する。
【００１９】
示される実装において、２つのトランジスタは、両方向の電流フローをブロックし得ることを要求される。より具体的には、それらのＦＥＴは、寄生ダイオード（それぞれ１１０−１と１１２−１とにラベル付けられる）を含み、従って単一のＦＥＴでは、両方向の電流フローを抑止することを可能にできない。２つのＦＥＴが直列（ソースとソースまたはドレインとドレインのいずれか）で用いられる場合に、電池セル内への電流フロー、そして電池セルからの電流フローは抑止され得る。同様に、２つのトランジスタが用いられる場合に、選択的な制御が行われ得、電流フローは、所与の時間において一方向のみ可能となる（すなわち、充電は可能であるけれども、放電は、電池セルが十分に充電されるまで可能ではない）。
【００２０】
電池セル１２０は、再充電可能な電池であり、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）またはリチウムポリマー（「Ｌｉ−ｐｏｌｙｍｅｒ」）の形態であり得る。その他のバッテリ技術のタイプが可能である。複数のセルが提供され、その電池セル１２０は直列に連結される。示される２セルの実装において、電池セル１２０−１の最上部の正極端子は、バッテリ管理システム１３０（例えば、バッテリ電圧レベルの検出を可能にするため）と、ディスクリートトランジスタの１つ（すなわち、充電トランジスタ１１０）とに連結される。最上部の電池セル１２０−１の負極端子は、最下部の電池セル１２０−２の正極端子と、入力１７０においてバッテリ管理システム１３０とに連結される。直列の最下部の電池セル１２０−２の負極端子は、バッテリ管理システム１３０（例えば、バッテリ電圧レベルの検出を可能にするため）と、分流抵抗器１１４の１つの端子とに連結される。２電池セルの実装が示されるけれども、その他の数の電池セルが、バッテリパック１００に含まれ得、そのバッテリパックは、単一電池セル構成またはその他の複数セル構成を含む。分流抵抗器１１４の第２の端子は、ローカル接地（バッテリ管理システムのローカル接地）と、バッテリ管理システム１３０（分流抵抗器１１４を介する電流フローの測定を可能にするため）と、バッテリパック１００の外部のバッテリパック負極端子１４０とに連結される。
【００２１】
バッテリ管理システム１３０は、スーパーバイザエレクトロニクス（誤操作の場合にバッテリを保護するため）、監視エレクトロニクス（残存バッテリ容量を推定するため）、コントローラ（例えば、マイクロコントローラ。システム制御と、バッテリパック１００に連結されたデバイスとの通信と、そしてメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）との通信とのためのコントローラ）を含む。上で論じられたように、特定のバッテリ技術は、不適切に用いられる場合、危険な状態を引き起こし得る。例えば、リチウムイオンバッテリおよびリチウムポリマーバッテリは、過充電またはあまりにも急速に放電される場合、過熱し、爆発または自然発火し得る。さらに、リチウムイオンおよびリチウムポリマーバッテリは、あまりにもたくさん放電された場合、それらの充電能力のかなりの量を失い得る。バッテリ管理システム１３０は、スーパーバイザエレクトロニクスを含み、誤動作のないことを保証する。
【００２２】
バッテリ管理システム１３０の一部分である監視エレクトロニクスは、残存バッテリ容量を推定するために用いられ得る。バッテリ容量情報は、通信ポート端子１６０を介して、バッテリ管理システム１３０と、接続されたデバイス／チャージャとの間で通信され得る。以下においてさらに詳しく論じられるように、バッテリ管理システム１３０はまた、バッテリパック１００とデバイス／チャージャとの間の通信のための、認証機能を含み得る。
【００２３】
（バッテリ管理システム）
図２は、バッテリパック１００において用いられる、例示的なバッテリ管理システム１３０のブロック図を示す。バッテリ管理システム１３０は、概してプロセッサ２０２（例えば、ＲＩＳＣアーキテクチャに基づく、低電力、ＣＭＯＳ８ビットマイクロコントローラ）、バッテリ保護回路２０４、電流フローコントローラ２０６、電圧調整器２０８、電力スーパーバイザ２１０、充電検出器２１２、クロック発生器２１４、ポート２１６、メモリ２１８、電圧基準２２０、ウォッチドッグタイマ２２２、および通信エンジン２２４を含む。プロセッサ２０２、ポート２１６、バッテリ保護回路２０４、電圧基準２２０、および通信エンジン２２４は、それぞれデータバス２２６に連結される。
【００２４】
バッテリ管理システム１３０の実用的な実装は、その他の構成要素およびサブシステムを含み得、それらは、明瞭にする目的のために図２から削除されている。例えば、バッテリ管理システム１３０は、バッテリ監視のための回路網（例えば、アナログデジタル変換器）、セルバランシング（ｃｅｌｌ ｂａｌａｎｃｉｎｇ）回路網（例えば、セルバランシングＦＥＴ。セルの電圧を平衡させるための回路網）、通信デバイス（外部デバイスと通信するためのデバイス）、雑音抑制回路網、起動タイマ、およびその他の監視または制御回路網、を含み得る。
【００２５】
メモリ２１８は、命令によってプログラムされ得、その命令は、プロセッサ２０２によって実行され得、様々なタスク（例えば、セルバランシング、バッテリ保護、充電レベルを決定するための電流測定、そして通信および認証タスク）を実行する。
【００２６】
一部の実装において、電流フローコントローラ２０６は、いくつかの出力（ＯＣ、ＯＤ）を有し、それらの出力は、外部デバイスに連結される。それらの外部デバイスは、電池セルと、デバイスまたはチャージャとの間の電流フローを制御するために、電流フローコントローラ２０６によって構成され得る。電流フローコントローラ２０６は、様々な回路およびロジック（例えば、演算増幅器、制御レジスタおよび状態レジスタ、トランジスタ、コンデンサ、ダイオード、インバータ、ゲートなど）を含み、出力（例えば、ＯＣおよびＯＤ）において電圧を発生させる。一部の実装において、ＯＣ出力は、高い電圧出力であり、充電ＦＥＴ（例えば、充電トランジスタ１１０）のゲートに連結される。ＯＣ出力は、完全または部分的に充電ＦＥＴを有効または無効にして、充電イベントの間の電流フローを制御する。ＯＤ出力は、高い電圧出力であり、放電ＦＥＴ（例えば、放電トランジスタ１１２）のゲートに連結される。ＯＤ出力は、完全または部分的に放電ＦＥＴを有効または無効にして、放電イベントの間の電流フローを制御する。図１Ｂは、電流フローコントローラ２０６からの制御電圧に応答して電流フローを制御するための、ＦＥＴデバイスの例示的な構成をハイサイド実装において示す。
【００２７】
電流フローコントローラ２０６は、インターフェース２４０を介して、バッテリ保護回路２０４に連結される。バッテリ保護回路２０４は、回路網（例えば、差動増幅器）を含み、電池セルの電圧および充電／放電電流を監視することにより、障害状態を検出し、そして動作（例えば、充電、放電および事前充電ＦＥＴを無効または部分的に無効にすること）を始動して、バッテリパック１００を損傷から保護する。障害状態の例としては、放電の間の大きな電圧低下、放電の間の短絡ならびに充電および放電の間の過電流、を含むが、これらに限定されない。一部の実装において、電流感知抵抗器（Ｒｓｅｎｓｅ、すなわち、分流抵抗器１１４）は、バッテリ保護回路２０４のＰＰＩ入力とＮＮＩ入力とにまたがって連結され得る。このＰＰＩは、電流感知抵抗器からのフィルタリングされていない正極の入力であり、ＮＮＩは、電流感知抵抗器からのフィルタリングされていない負極の入力である。図１Ｂに記載されるように、電流感知抵抗器は、電池セルとバッテリ管理システム１３０とに連結され得る。
【００２８】
通信エンジン２２４は、データバス２２６と通信ポート端子１６０とに連結される。通信エンジン２２４は、データ通信をバッテリパック１００と、連結されたデバイス（例えば、図１Ａのデバイス１０２またはチャージャ１０４）との間で提供する。例えば、通信エンジン２２４は、バッテリ状態データ（例えば、充電レベルデータ）をデバイスに提供し得る。バッテリ充電レベルデータは、デバイスによって用いられ得、例えば、充電表示において残存する充電レベルを示すことに用いられる（例えば、携帯電話機上のバッテリレベル指示器）。
【００２９】
一つの実装において、通信エンジン２２４は、セキュア認証をバッテリパックと、接続されたデバイスとの間で提供するように構成される。例えば、通信エンジン２２４は、接続されたデバイスが容認または認可されたデバイス（すなわち、「友好的な（ｆｒｉｅｎｄｌｙ）」デバイス）であるか否かを決定する。非友好的な（ｕｎｆｒｉｅｎｄｌｙ）デバイスは、例えば、バッテリパックの機能をリバースエンジニアリングしたデバイスであり得る。さらに、通信エンジン２２４は、バッテリパックを認証するためのデータフローを、プロセッサに対して提供するように用いられ得る。
【００３０】
例えば、デバイスは、特定のバッテリパックタイプとともに機能するように設計され得る。認証プロセスは、デバイスが適切なバッテリパックを使用している（すなわち、適切なバッテリタイプがデバイスに接続されている）ことを保証するために用いられ得る。認証が失敗する場合、バッテリパックは、制限された通信をデバイスに対して提供し得、デバイスの機能性を低減させる。例えば、デバイスは、バッテリ充電データを受信し表示することができないことがあり得る。一つの実装において、無認可のデバイスまたはバッテリパックは、バッテリパックとデバイスとの間のブロックされた通信、または放電トランジスタの無効（結果的にいかなる電流もデバイスに伝達されないこと）を結果としてもたらされ得る。
【００３１】
通信エンジン２２４は、乱数発生器（「ＲＮＧ」）２２８を含む。ＲＮＧ２２８は、１つ以上の乱数を生成するように構成され、通信エンジン２２４の認証機能をサポートする。ＲＮＧ２２８は、物理的性質（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）または１つ以上の数学的なアルゴリズムを用い得て、数列を生成する。その数列のパターンは、容易に識別可能ではない。
【００３２】
一つの実装において、ＲＮＧは、通信エンジン２２４内に含まれない。ＲＮＧは、バッテリ管理システム１３０内の別個の構成要素であり得る。ＲＮＧは、通信エンジン２２４に、例えば、データバス２２６を介して連結され得る。
【００３３】
（乱数発生器の通信方式）
ここで図３Ａを参照すると、方法３００（バッテリパックと、接続されたデバイスとの間の通信を提供する方法）のための流れ図が提供される。方法３００は、バッテリパックをデバイスに接続すること（ステップ３０２）を含む。例えば、バッテリパック（例えば、バッテリパック１００）の正極、負極、および通信端子は、デバイス（例えば、デバイス１０２）の対応する端子に、媒体（例えば、媒体１０８）を用いて連結され得る。
【００３４】
バッテリパックをデバイスと接続した後に、認証手順が起こり、バッテリパック、接続されたデバイス、または両方を認証する（ステップ３０２）。認証ステップは、図３Ｂに関して以下でさらに詳しく論じられる。認証プロセスが成功した場合、バッテリパックとデバイスとの間の通信は、有効にされる。例えば、認証が成功した場合、バッテリパックの通信エンジン（例えば、通信エンジン２２４）は、バッテリ充電データをデバイスに提供し得る。
【００３５】
（認証プロセス）
ここで図３Ｂを参照すると、例示的な一方向の認証プロセス３０４のための流れ図が、デバイスを認証するバッテリパックに対して提供される。認証プロセス３０４は、乱数の生成（ステップ３５０）から開始し得る。例えば、バッテリパックをデバイスに接続した後に通信エンジンによって認証プロセスが始動される場合に、バッテリパック内のＲＮＧ（例えば、ＲＮＧ２２８）は、乱数を生成し得る。
【００３６】
１つの特定の認証スキームにおいて、生成される乱数は、それから第１の暗号化キーを用いて暗号化される（ステップ３５２）。暗号化キーは、暗号化するデータまたはそのキーを用いて暗号化された暗号解読するデータの変換を規定する。キーは、バッテリパックに対して一意であり、デバイスに対して既知であり得る。適切なキーが、原データを回復するために用いられなければならない。一つの実装において、通信エンジンは、１つ以上の暗号化キーを含み、暗号化および暗号解読機能の両方を提供するように構成される。
【００３７】
あるいは、通信エンジンは、バッテリパック内のプロセッサ（例えば、プロセッサ２０２）をコールし得、必要とされている暗号化（および／または暗号解読）機能を提供する。プロセッサは、他のバッテリパックの構成要素、例えばメモリ（例えば、メモリ２１８）と協働して作業し得、暗号化／暗号解読機能を提供する。例えば、メモリ２１８は、暗号化キーを格納し得る。そのキーは、暗号化プロセスおよび暗号解読プロセスを実行するために用いられ得る。
【００３８】
暗号化された乱数は、ついでデバイスに送信される（ステップ３５４）。例えば、通信エンジンは、バッテリパックの通信ポートへの接続（例えば、通信ポート１６０）を用いて、暗号化された乱数を送り得る。
【００３９】
バッテリパックからの受信の後に、デバイスは、暗号化された乱数を暗号解読する（ステップ３５６）。一つの実装において、デバイスは、バッテリパックが乱数を暗号化するために用いたキー（例えば、対称キー）と同じ第１の暗号化キーを用いて、受信された乱数を暗号解読する。暗号化された乱数を暗号解読した後に、デバイスはついで、随意に、第２の暗号化キーによって乱数を再び暗号化する（ステップ３５８）。第２の異なる暗号化キーが用いられ得、そのキーは、デバイスに対して一意であり、バッテリパックによって既知である。一つの実装において、バッテリパックおよびデバイスは、第１のキーおよび第２のキーをそれぞれ含んでいる。あるいは、一つの実装において、第１および第２のキーは、対称キーではない。従って、バッテリパックは、暗号化キー１および暗号解読キー２を含み、デバイスは、暗号化キー２および暗号解読キー１を含む。デバイスは、第２の暗号化キーによって暗号化された乱数をバッテリパックに送信する（ステップ３６０）。バッテリパックから送られた暗号化された乱数の伝送と同様に、デバイスは、暗号化された乱数をバッテリパックの通信ポートに送信し得る。
【００４０】
バッテリパックは、暗号化された乱数を暗号解読する（ステップ３６２）。ここでまた、バッテリパックは、デバイスによって用いられた同じ第２の暗号化キーを含まなければならない（または、キーにアクセスし得る）。例えば、通信デバイスは、第２の暗号化キーを含み、乱数を暗号解読し得る。あるいは、暗号化プロセスと同様に、通信デバイスは、乱数の解読を補助または実行するためにプロセッサをコールし得る。
【００４１】
暗号解読されると、乱数は、通信デバイスのＲＮＧによって元々生成された乱数と比較される（ステップ３６４）。例えば、通信デバイスは、生成された乱数を、認証プロセスを実行するために保持し得る。ＲＮＧが生成した乱数が暗号解読された乱数と一致する場合、認証は成功する（ステップ３６６）。認証が成功した場合、バッテリパックは、デバイスを友好的と検証している（例えば、デバイスは、バッテリパックとの使用に対して認可されたデバイスである）。図３Ａに関して上で論じられたように、バッテリパックと、接続されたデバイスとの間の通信は、有効にされ得る。
【００４２】
しかし、ＲＮＧが生成した乱数が、暗号解読された乱数と一致しない場合、認証は失敗する（ステップ３６８）。例えば、デバイスが適切な暗号化キーを有しない場合、バッテリパックから受信された乱数を暗号解読する試みは、不適切な数字を結果としてもたらし得る。別の例において、デバイスは、暗号化された乱数の置き換えを生成することによって、認証プロセスをバイパスすることを試み得るが、置き換え数字は、ＲＮＧの生成した乱数と一致しない。別の例において、デバイスが認可されたデバイスタイプでない場合、デバイスは、受信された暗号化された乱数に対していかに応答するかを知らない。その結果、応答が例えば、所定の期間内にデバイスから受信されない場合にも、認可プロセスは失敗し得る。
【００４３】
一つの実装において、図３Ｂにおける認証プロセス３０４に対する追加または代替として、デバイスによってバッテリパックを認証するための、同様な一方向の認証プロセスが実行され得る。この実装において、上述された動作が反転され、以下で記述されるようなミラー認証プロセスが実行される（例えば、デバイス内のＲＮＧが乱数を生成し、その乱数は、バッテリパックがデバイスに対して受け入れ可能であることを認証するために用いられ得る）。
【００４４】
一つの実装において、相互（ｔｗｏ−ｗａｙ）認証が必要とされる。相互認証プロセスにおいて、デバイス上に配置されたＲＮＧによって最初に乱数が生成されることを除いて、プロセス３０４に対するミラー認証プロセスが行われる。デバイスはそれから、最初の暗号化された乱数をバッテリパックの通信エンジンに送る。バッテリパックは、受信された乱数を暗号解読し、それから第２の暗号化キーを用いて数字を再び暗号化する。暗号化された乱数はそれから、デバイスに送られる。デバイスはそれから、元々生成された乱数をバッテリパックから受信された乱数と比較する。ミラー認証プロセスは、デバイスが、バッテリパックは友好的である（すなわち、バッテリパックは容認されたバッテリパックタイプである）ことを検証することを可能にする。一つの実装において、両方向における成功した認証は、バッテリパックとデバイスとの間の通信に対して必要である。
【００４５】
上で開示された認証プロセス３０４は、バッテリパックによって生成された乱数を利用する、単なる一つの可能性のある認証スキームである。その他の可能性のある認証技術が、バッテリパックと、連結されたデバイスとの間の通信を可能にするために用いられ得る。
【００４６】
本発明の実施形態の多くが記述されてきた。それにもかかわらず、様々な改変が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることは理解される。従って、その他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】図１Ａは、バッテリパックを含むアプリケーションの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、バッテリパックの概略図である。
【図２】図２は、乱数発生器を含むバッテリ管理システムのブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、バッテリ管理システムにおける、通信を提供するためのプロセスである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、バッテリ管理システムにおける、認証のための例示的な一方向の認証プロセスである。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、概して電気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの現代の可搬型デバイス（例えば、ラップトップコンピュータ、携帯電話機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、メディアプレーヤ、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、ゲーム機など）は、バッテリパックを含む。従来のバッテリパックの一つの特定タイプは、１つ以上の集積回路（「ＩＣ」）チップに連結された１つ以上の電池セルを含む。そのチップは、一般にコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）および回路網を含み、特に、電池セルの管理および保護を提供する。
【０００３】
一部の従来のバッテリパックは、リチウムイオン（「Ｌｉ−ｉｏｎ」）電池セルを含み、その電池セルは、本質的にシリンダ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）内に詰められた揮発性の（ｖｏｌａｔｉｌｅ）化学反応である。電気的エネルギーは各セル内に格納され、電池セルがその仕様外の条件にさらされる場合、セルは過熱し、発火または爆発し得る。これら揮発性のセルによって構成される従来のバッテリパックは、一般にフェイルセーフ回路網を含み、その回路網は、不安全な状態（例えば、充電または放電の過電流、短絡など）を検出し、電池セルおよび／またはデバイスに対する損傷を防止し、エンドユーザを保護するための是正措置を取る。
【０００４】
一部の従来のバッテリパックは、接続されたデバイスと通信し得る。例えば、バッテリパックは、バッテリ充電（または容量）レベルのデータを、デバイスまたはチャージャに伝達し得る。デバイス／チャージャは、受信されたバッテリ充電情報を用いて、例えば、バッテリレベルの表示を、デバイス／チャージャのユーザに提示し得る。一部の従来のデバイス／チャージャは、特定のバッテリパックのタイプ（例えば、特定の製造者のバッテリパック）に対して設計される。そのデバイス／チャージャは、特定のバッテリパックのタイプに対して設計され、例えば、デバイスのセキュリティを増強し、バッテリパックとデバイス／チャージャとの間の適切な通信（例えば、正しい充電レベル情報の通信）を保証し、そしてデバイス／チャージャの適切な動作（例えば、デバイスに提供される電力の適切な調整）のために設計され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（概要）
一つの実装において、装置、方法およびコンピュータプログラム製品が、バッテリ管理のために提供される。一般に、一つの局面において、通信の方法が提供される。その方法は、バッテリパックがデバイスに連結される場合を決定することを可能にすることを含み、そのバッテリパックは、バッテリ管理システムを含んでいる。その方法はまた、バッテリ管理システムにおいて乱数を生成することを含み、このバッテリ管理システムは、バッテリ監視回路網、プロセッサ、メモリおよび乱数発生器を含む。その方法は、認証を提供するために乱数を用いることと、認証が成功した場合、バッテリパックとデバイスとの間の通信を可能にすることとを含む。
【０００６】
この方法の実装は、以下の１つ以上の機能を含み得る。認証は、デバイスが認可されたデバイスであるか否かを決定することをさらに含み得る。この認証は、１つ以上のステップを実行することをさらに含み得、そのステップは、バッテリパックがデバイスとの使用に対して認可されているか否かを、デバイスが決定することを可能にするために必要とされる。認証は、乱数を第１の暗号化キーを用いて暗号化することと、暗号化された乱数をデバイスに送信することとをさらに含み得る。この認証は、暗号化された乱数をデバイスから受信することと、受信された暗号化された乱数を、第２の暗号化キーを用いて暗号解読することとをさらに含み得る。認証は、生成された乱数を、第２の暗号化キーを用いて暗号解読された乱数と比較することをさらに含み得る。
【０００７】
この方法は、認証が失敗した場合、バッテリパックとデバイスとの間の通信を制限することをさらに含み得る。通信を制限することは、通信を防止することを含み得る。バッテリパックとデバイスとの間の通信は、バッテリ充電データをデバイスに提供することを含み得る。
【０００８】
この認証は、暗号化された乱数をデバイスから受信することをさらに含み得、その乱数は、第１の暗号化キーを用いて暗号化されている。その受信された乱数は、その第１の暗号化キーを用いて暗号解読される。この暗号解読された乱数は、第２の暗号化キーを用いて暗号化される。第２の暗号化キーによって暗号化された乱数は、デバイスに送信される。
【０００９】
一般に、一つの局面において、バッテリパックが提供される。このバッテリパックは、１つ以上の電池セル、組み込まれたプロセッサを含むバッテリ管理システム、および乱数発生器を含む通信エンジンを含んでいる。
【００１０】
実装は、以下の１つ以上の利点を含み得る。バッテリ管理システムは、セキュア認証をバッテリパックとデバイス／チャージャとの間で可能にするために提供される。バッテリパック内のバッテリ管理システムは、乱数発生器を含み得る。この乱数発生器は、１つ以上の乱数を、認証プロセスを容易にするために生成し得る。その認証プロセスを用いて、バッテリパックは、接続されたデバイス／チャージャを認証するか、またはデバイス／チャージャによって認証され得る。バッテリ管理システムはまた、乱数を暗号化および暗号解読するためのキーを含み得る。暗号化および暗号解読の機能は両方とも、デバイス／チャージャを認証するためだけでなく、デバイス／チャージャによって認証されるためにも用いられ得る。
【００１１】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において述べられる。本発明のその他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、そして特許請求の範囲から明らかになる。本発明の１つ以上の実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明において述べられる。本発明のその他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、そして特許請求の範囲から明らかになる。
【００１２】
様々な図面における同様な参照記号は、同様な要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（詳細な説明）
ワンチップバッテリ管理システムに関する論及がなされ、そこにおいて、マイクロコントローラ、不揮発性メモリおよびその他の回路構成要素が単一の集積回路内に組み込まれる。あるいは、提案される方法およびシステムは、マルチチップソリューションにおいて実現され得る。開示される方法およびシステムは、当業者によって理解されるように、これらのアーキテクチャおよびその他のアーキテクチャにおいて実装され得る。
【００１４】
（バッテリ管理システムを含むバッテリパック）
ここで図１Ａを参照すると、アプリケーション５０における使用のための、バッテリパック１００が示される。バッテリパック１００は、デバイス１０２またはチャージャ１０４のいずれかに連結され得る。チャージャ１０４に連結される場合に、バッテリパック１００の端子（すなわち、正極、負極、および随意に通信端子）は、媒体１０６によってチャージャ１０４の対応する端子（すなわち、正極、負極、および通信端子）に連結され、バッテリパック１００と関連づけられたセルの充電に備える。媒体１０６は、ワイヤ、リード、ピンの形態、または電気的接続の他の手段であり得る。
【００１５】
同様に、デバイス１０２に連結される場合に、バッテリパック１００の端子（すなわち、正極、負極、および通信端子）は、媒体１０８によってデバイス１０２の対応する端子（すなわち、正極、負極、および通信端子）に連結され、デバイス１０２の動作に備える。媒体１０８は、ワイヤ、リード、ピンの形態、または電気的接続の他の手段であり得る。一部の実装において、バッテリパック１００はまた、それぞれの通信ポートにおいてデバイス１０２およびチャージャ１０４に連結される。通信ポートは、デバイス１０２／チャージャ１０４とバッテリパック１００との間で情報（例えば、指令および制御）の伝達を可能にする。交換され得る情報の一例は、バッテリ充電レベル（すなわち、容量）を含む。
【００１６】
ここで図１Ｂを参照すると、より詳細な概略図がバッテリパック１００に対して提供される。バッテリパック１００は、１つ以上の電池セル１２０、ディスクリートトランジスタ１１０、１１２、分流抵抗器１１４、およびバッテリ管理システム１３０を含む。以下で論じられるように、バッテリ管理システム１３０は、複数の構成要素を含み、単一のパッケージ内に組み込まれ（例えば、単一の集積回路に組み込まれ）得る。あるいは、バッテリ管理システム１３０構成要素は、別々にパッケージされ得る。ディスクリートトランジスタ１１０、１１２は、バッテリ管理システム１３０と分離され、別個のパッケージに含まれ得る（すなわち、２チップまたは３チップソリューション）か、またはバッテリ管理システム１３０の構成要素とともにパッケージされ得る。
【００１７】
ディスクリートトランジスタ１１０、１１２は、電池セル１２０を外部のバッテリパック端子（外部のバッテリパック正極端子１５０および負極端子１４０）から切り離すために用いられる。示される実装において、２つのディスクリートトランジスタが示され、それらはＦＥＴの形態であり得る。他のトランジスタ技術が用いられ得るけれども、ＦＥＴは、製法（ｐｒｏｃｅｓｓ）、性能（例えば、オン抵抗）、コスト、サイズなどに関して利点をもたらす。示される実装において、２つのトランジスタが提供され、別個の充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２を表す。充電トランジスタ１１０は、電池セル１２０の安全な充電を可能にするために用いられる。放電トランジスタ１１２は、電池セル１２０の安全な放電を可能にするために用いられる。充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２は、直列に連結される。一つの実装において、２つのＮＦＥＴトランジスタが用いられ、直列構成においてドレインとドレインが連結される。あるいは、２つのＰＦＥＴトランジスタが用いられ、ソースとソースが連結され得る。ＰＦＥＴソリューションにおいて、示されていない追加のダイオードが、バッテリ管理システム１３０に対して電力を提供するために（すなわち、Ｖｆｅｔ供給のために）必要とされ得る。
【００１８】
示される実装において、充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２は、ハイサイド（ｈｉｇｈ−ｓｉｄｅ）構成で連結される（すなわち、直列トランジスタは、ローサイド（ｌｏｗ−ｓｉｄｅ）構成とは対照的に、電池セルの高電位側（ｈｉｇｈ ｓｉｄｅ）に連結される）。示されるハイサイド構成において、充電トランジスタ１１０の一つの端子（ＮＦＥＴ実装のソース）が、電池セル１２０−１の正極端子に連結される。放電トランジスタ１１２の１つの端子（同じく、ＮＦＥＴ実装のソース）が、外部のバッテリパック正極端子１５０に連結される。充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２のそれぞれの第２の端子は、互いに連結される（ＮＦＥＴ実装において、ドレインドレイン接合を形成する）。充電トランジスタ１１０および放電トランジスタ１１２のゲートは、それぞれ入力ＯＣおよび入力ＯＤにおいてバッテリ管理システム１３０に連結される。同様に、トランジスタ１１０、１１２間の接合は、バッテリ管理システム入力（またはＶＦＥＴとして本明細書中で時に参照される）においてバッテリ管理システム１３０に連結される。バッテリ管理システム入力は、バッテリ管理システム１３０に動作電力を提供する。
【００１９】
示される実装において、２つのトランジスタは、両方向の電流フローをブロックし得ることを要求される。より具体的には、それらのＦＥＴは、寄生ダイオード（それぞれ１１０−１と１１２−１とにラベル付けられる）を含み、従って単一のＦＥＴでは、両方向の電流フローを抑止することを可能にできない。２つのＦＥＴが直列（ソースとソースまたはドレインとドレインのいずれか）で用いられる場合に、電池セル内への電流フロー、そして電池セルからの電流フローは抑止され得る。同様に、２つのトランジスタが用いられる場合に、選択的な制御が行われ得、電流フローは、所与の時間において一方向のみ可能となる（すなわち、充電は可能であるけれども、放電は、電池セルが十分に充電されるまで可能ではない）。
【００２０】
電池セル１２０は、再充電可能な電池であり、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）またはリチウムポリマー（「Ｌｉ−ｐｏｌｙｍｅｒ」）の形態であり得る。その他のバッテリ技術のタイプが可能である。複数のセルが提供され、その電池セル１２０は直列に連結される。示される２セルの実装において、電池セル１２０−１の最上部の正極端子は、バッテリ管理システム１３０（例えば、バッテリ電圧レベルの検出を可能にするため）と、ディスクリートトランジスタの１つ（すなわち、充電トランジスタ１１０）とに連結される。最上部の電池セル１２０−１の負極端子は、最下部の電池セル１２０−２の正極端子と、入力１７０においてバッテリ管理システム１３０とに連結される。直列の最下部の電池セル１２０−２の負極端子は、バッテリ管理システム１３０（例えば、バッテリ電圧レベルの検出を可能にするため）と、分流抵抗器１１４の１つの端子とに連結される。２電池セルの実装が示されるけれども、その他の数の電池セルが、バッテリパック１００に含まれ得、そのバッテリパックは、単一電池セル構成またはその他の複数セル構成を含む。分流抵抗器１１４の第２の端子は、ローカル接地（バッテリ管理システムのローカル接地）と、バッテリ管理システム１３０（分流抵抗器１１４を介する電流フローの測定を可能にするため）と、バッテリパック１００の外部のバッテリパック負極端子１４０とに連結される。
【００２１】
バッテリ管理システム１３０は、スーパーバイザエレクトロニクス（誤操作の場合にバッテリを保護するため）、監視エレクトロニクス（残存バッテリ容量を推定するため）、コントローラ（例えば、マイクロコントローラ。システム制御と、バッテリパック１００に連結されたデバイスとの通信と、そしてメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）との通信とのためのコントローラ）を含む。上で論じられたように、特定のバッテリ技術は、不適切に用いられる場合、危険な状態を引き起こし得る。例えば、リチウムイオンバッテリおよびリチウムポリマーバッテリは、過充電またはあまりにも急速に放電される場合、過熱し、爆発または自然発火し得る。さらに、リチウムイオンおよびリチウムポリマーバッテリは、あまりにもたくさん放電された場合、それらの充電能力のかなりの量を失い得る。バッテリ管理システム１３０は、スーパーバイザエレクトロニクスを含み、誤動作のないことを保証する。
【００２２】
バッテリ管理システム１３０の一部分である監視エレクトロニクスは、残存バッテリ容量を推定するために用いられ得る。バッテリ容量情報は、通信ポート端子１６０を介して、バッテリ管理システム１３０と、接続されたデバイス／チャージャとの間で通信され得る。以下においてさらに詳しく論じられるように、バッテリ管理システム１３０はまた、バッテリパック１００とデバイス／チャージャとの間の通信のための、認証機能を含み得る。
【００２３】
（バッテリ管理システム）
図２は、バッテリパック１００において用いられる、例示的なバッテリ管理システム１３０のブロック図を示す。バッテリ管理システム１３０は、概してプロセッサ２０２（例えば、ＲＩＳＣアーキテクチャに基づく、低電力、ＣＭＯＳ８ビットマイクロコントローラ）、バッテリ保護回路２０４、電流フローコントローラ２０６、電圧調整器２０８、電力スーパーバイザ２１０、充電検出器２１２、クロック発生器２１４、ポート２１６、メモリ２１８、電圧基準２２０、ウォッチドッグタイマ２２２、および通信エンジン２２４を含む。プロセッサ２０２、ポート２１６、バッテリ保護回路２０４、電圧基準２２０、および通信エンジン２２４は、それぞれデータバス２２６に連結される。
【００２４】
バッテリ管理システム１３０の実用的な実装は、その他の構成要素およびサブシステムを含み得、それらは、明瞭にする目的のために図２から削除されている。例えば、バッテリ管理システム１３０は、バッテリ監視のための回路網（例えば、アナログデジタル変換器）、セルバランシング（ｃｅｌｌ ｂａｌａｎｃｉｎｇ）回路網（例えば、セルバランシングＦＥＴ。セルの電圧を平衡させるための回路網）、通信デバイス（外部デバイスと通信するためのデバイス）、雑音抑制回路網、起動タイマ、およびその他の監視または制御回路網、を含み得る。
【００２５】
メモリ２１８は、命令によってプログラムされ得、その命令は、プロセッサ２０２によって実行され得、様々なタスク（例えば、セルバランシング、バッテリ保護、充電レベルを決定するための電流測定、そして通信および認証タスク）を実行する。
【００２６】
一部の実装において、電流フローコントローラ２０６は、いくつかの出力（ＯＣ、ＯＤ）を有し、それらの出力は、外部デバイスに連結される。それらの外部デバイスは、電池セルと、デバイスまたはチャージャとの間の電流フローを制御するために、電流フローコントローラ２０６によって構成され得る。電流フローコントローラ２０６は、様々な回路およびロジック（例えば、演算増幅器、制御レジスタおよび状態レジスタ、トランジスタ、コンデンサ、ダイオード、インバータ、ゲートなど）を含み、出力（例えば、ＯＣおよびＯＤ）において電圧を発生させる。一部の実装において、ＯＣ出力は、高い電圧出力であり、充電ＦＥＴ（例えば、充電トランジスタ１１０）のゲートに連結される。ＯＣ出力は、完全または部分的に充電ＦＥＴを有効または無効にして、充電イベントの間の電流フローを制御する。ＯＤ出力は、高い電圧出力であり、放電ＦＥＴ（例えば、放電トランジスタ１１２）のゲートに連結される。ＯＤ出力は、完全または部分的に放電ＦＥＴを有効または無効にして、放電イベントの間の電流フローを制御する。図１Ｂは、電流フローコントローラ２０６からの制御電圧に応答して電流フローを制御するための、ＦＥＴデバイスの例示的な構成をハイサイド実装において示す。
【００２７】
電流フローコントローラ２０６は、インターフェース２４０を介して、バッテリ保護回路２０４に連結される。バッテリ保護回路２０４は、回路網（例えば、差動増幅器）を含み、電池セルの電圧および充電／放電電流を監視することにより、障害状態を検出し、そして動作（例えば、充電、放電および事前充電ＦＥＴを無効または部分的に無効にすること）を始動して、バッテリパック１００を損傷から保護する。障害状態の例としては、放電の間の大きな電圧低下、放電の間の短絡ならびに充電および放電の間の過電流、を含むが、これらに限定されない。一部の実装において、電流感知抵抗器（Ｒｓｅｎｓｅ、すなわち、分流抵抗器１１４）は、バッテリ保護回路２０４のＰＰＩ入力とＮＮＩ入力とにまたがって連結され得る。このＰＰＩは、電流感知抵抗器からのフィルタリングされていない正極の入力であり、ＮＮＩは、電流感知抵抗器からのフィルタリングされていない負極の入力である。図１Ｂに記載されるように、電流感知抵抗器は、電池セルとバッテリ管理システム１３０とに連結され得る。
【００２８】
通信エンジン２２４は、データバス２２６と通信ポート端子１６０とに連結される。通信エンジン２２４は、データ通信をバッテリパック１００と、連結されたデバイス（例えば、図１Ａのデバイス１０２またはチャージャ１０４）との間で提供する。例えば、通信エンジン２２４は、バッテリ状態データ（例えば、充電レベルデータ）をデバイスに提供し得る。バッテリ充電レベルデータは、デバイスによって用いられ得、例えば、充電表示において残存する充電レベルを示すことに用いられる（例えば、携帯電話機上のバッテリレベル指示器）。
【００２９】
一つの実装において、通信エンジン２２４は、セキュア認証をバッテリパックと、接続されたデバイスとの間で提供するように構成される。例えば、通信エンジン２２４は、接続されたデバイスが容認または認可されたデバイス（すなわち、「友好的な（ｆｒｉｅｎｄｌｙ）」デバイス）であるか否かを決定する。非友好的な（ｕｎｆｒｉｅｎｄｌｙ）デバイスは、例えば、バッテリパックの機能をリバースエンジニアリングしたデバイスであり得る。さらに、通信エンジン２２４は、バッテリパックを認証するためのデータフローを、プロセッサに対して提供するように用いられ得る。
【００３０】
例えば、デバイスは、特定のバッテリパックタイプとともに機能するように設計され得る。認証プロセスは、デバイスが適切なバッテリパックを使用している（すなわち、適切なバッテリタイプがデバイスに接続されている）ことを保証するために用いられ得る。認証が失敗する場合、バッテリパックは、制限された通信をデバイスに対して提供し得、デバイスの機能性を低減させる。例えば、デバイスは、バッテリ充電データを受信し表示することができないことがあり得る。一つの実装において、無認可のデバイスまたはバッテリパックは、バッテリパックとデバイスとの間のブロックされた通信、または放電トランジスタの無効（結果的にいかなる電流もデバイスに伝達されないこと）を結果としてもたらされ得る。
【００３１】
通信エンジン２２４は、乱数発生器（「ＲＮＧ」）２２８を含む。ＲＮＧ２２８は、１つ以上の乱数を生成するように構成され、通信エンジン２２４の認証機能をサポートする。ＲＮＧ２２８は、物理的性質（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）または１つ以上の数学的なアルゴリズムを用い得て、数列を生成する。その数列のパターンは、容易に識別可能ではない。
【００３２】
一つの実装において、ＲＮＧは、通信エンジン２２４内に含まれない。ＲＮＧは、バッテリ管理システム１３０内の別個の構成要素であり得る。ＲＮＧは、通信エンジン２２４に、例えば、データバス２２６を介して連結され得る。
【００３３】
（乱数発生器の通信方式）
ここで図３Ａを参照すると、方法３００（バッテリパックと、接続されたデバイスとの間の通信を提供する方法）のための流れ図が提供される。方法３００は、バッテリパックをデバイスに接続すること（ステップ３０２）を含む。例えば、バッテリパック（例えば、バッテリパック１００）の正極、負極、および通信端子は、デバイス（例えば、デバイス１０２）の対応する端子に、媒体（例えば、媒体１０８）を用いて連結され得る。
【００３４】
バッテリパックをデバイスと接続した後に、認証手順が起こり、バッテリパック、接続されたデバイス、または両方を認証する（ステップ３０２）。認証ステップは、図３Ｂに関して以下でさらに詳しく論じられる。認証プロセスが成功した場合、バッテリパックとデバイスとの間の通信は、有効にされる。例えば、認証が成功した場合、バッテリパックの通信エンジン（例えば、通信エンジン２２４）は、バッテリ充電データをデバイスに提供し得る。
【００３５】
（認証プロセス）
ここで図３Ｂを参照すると、例示的な一方向の認証プロセス３０４のための流れ図が、デバイスを認証するバッテリパックに対して提供される。認証プロセス３０４は、乱数の生成（ステップ３５０）から開始し得る。例えば、バッテリパックをデバイスに接続した後に通信エンジンによって認証プロセスが始動される場合に、バッテリパック内のＲＮＧ（例えば、ＲＮＧ２２８）は、乱数を生成し得る。
【００３６】
１つの特定の認証スキームにおいて、生成される乱数は、それから第１の暗号化キーを用いて暗号化される（ステップ３５２）。暗号化キーは、暗号化するデータまたはそのキーを用いて暗号化された暗号解読するデータの変換を規定する。キーは、バッテリパックに対して一意であり、デバイスに対して既知であり得る。適切なキーが、原データを回復するために用いられなければならない。一つの実装において、通信エンジンは、１つ以上の暗号化キーを含み、暗号化および暗号解読機能の両方を提供するように構成される。
【００３７】
あるいは、通信エンジンは、バッテリパック内のプロセッサ（例えば、プロセッサ２０２）をコールし得、必要とされている暗号化（および／または暗号解読）機能を提供する。プロセッサは、他のバッテリパックの構成要素、例えばメモリ（例えば、メモリ２１８）と協働して作業し得、暗号化／暗号解読機能を提供する。例えば、メモリ２１８は、暗号化キーを格納し得る。そのキーは、暗号化プロセスおよび暗号解読プロセスを実行するために用いられ得る。
【００３８】
暗号化された乱数は、ついでデバイスに送信される（ステップ３５４）。例えば、通信エンジンは、バッテリパックの通信ポートへの接続（例えば、通信ポート１６０）を用いて、暗号化された乱数を送り得る。
【００３９】
バッテリパックからの受信の後に、デバイスは、暗号化された乱数を暗号解読する（ステップ３５６）。一つの実装において、デバイスは、バッテリパックが乱数を暗号化するために用いたキー（例えば、対称キー）と同じ第１の暗号化キーを用いて、受信された乱数を暗号解読する。暗号化された乱数を暗号解読した後に、デバイスはついで、随意に、第２の暗号化キーによって乱数を再び暗号化する（ステップ３５８）。第２の異なる暗号化キーが用いられ得、そのキーは、デバイスに対して一意であり、バッテリパックによって既知である。一つの実装において、バッテリパックおよびデバイスは、第１のキーおよび第２のキーをそれぞれ含んでいる。あるいは、一つの実装において、第１および第２のキーは、対称キーではない。従って、バッテリパックは、暗号化キー１および暗号解読キー２を含み、デバイスは、暗号化キー２および暗号解読キー１を含む。デバイスは、第２の暗号化キーによって暗号化された乱数をバッテリパックに送信する（ステップ３６０）。バッテリパックから送られた暗号化された乱数の伝送と同様に、デバイスは、暗号化された乱数をバッテリパックの通信ポートに送信し得る。
【００４０】
バッテリパックは、暗号化された乱数を暗号解読する（ステップ３６２）。ここでまた、バッテリパックは、デバイスによって用いられた同じ第２の暗号化キーを含まなければならない（または、キーにアクセスし得る）。例えば、通信デバイスは、第２の暗号化キーを含み、乱数を暗号解読し得る。あるいは、暗号化プロセスと同様に、通信デバイスは、乱数の解読を補助または実行するためにプロセッサをコールし得る。
【００４１】
暗号解読されると、乱数は、通信デバイスのＲＮＧによって元々生成された乱数と比較される（ステップ３６４）。例えば、通信デバイスは、生成された乱数を、認証プロセスを実行するために保持し得る。ＲＮＧが生成した乱数が暗号解読された乱数と一致する場合、認証は成功する（ステップ３６６）。認証が成功した場合、バッテリパックは、デバイスを友好的と検証している（例えば、デバイスは、バッテリパックとの使用に対して認可されたデバイスである）。図３Ａに関して上で論じられたように、バッテリパックと、接続されたデバイスとの間の通信は、有効にされ得る。
【００４２】
しかし、ＲＮＧが生成した乱数が、暗号解読された乱数と一致しない場合、認証は失敗する（ステップ３６８）。例えば、デバイスが適切な暗号化キーを有しない場合、バッテリパックから受信された乱数を暗号解読する試みは、不適切な数字を結果としてもたらし得る。別の例において、デバイスは、暗号化された乱数の置き換えを生成することによって、認証プロセスをバイパスすることを試み得るが、置き換え数字は、ＲＮＧの生成した乱数と一致しない。別の例において、デバイスが認可されたデバイスタイプでない場合、デバイスは、受信された暗号化された乱数に対していかに応答するかを知らない。その結果、応答が例えば、所定の期間内にデバイスから受信されない場合にも、認可プロセスは失敗し得る。
【００４３】
一つの実装において、図３Ｂにおける認証プロセス３０４に対する追加または代替として、デバイスによってバッテリパックを認証するための、同様な一方向の認証プロセスが実行され得る。この実装において、上述された動作が反転され、以下で記述されるようなミラー認証プロセスが実行される（例えば、デバイス内のＲＮＧが乱数を生成し、その乱数は、バッテリパックがデバイスに対して受け入れ可能であることを認証するために用いられ得る）。
【００４４】
一つの実装において、相互（ｔｗｏ−ｗａｙ）認証が必要とされる。相互認証プロセスにおいて、デバイス上に配置されたＲＮＧによって最初に乱数が生成されることを除いて、プロセス３０４に対するミラー認証プロセスが行われる。デバイスはそれから、最初の暗号化された乱数をバッテリパックの通信エンジンに送る。バッテリパックは、受信された乱数を暗号解読し、それから第２の暗号化キーを用いて数字を再び暗号化する。暗号化された乱数はそれから、デバイスに送られる。デバイスはそれから、元々生成された乱数をバッテリパックから受信された乱数と比較する。ミラー認証プロセスは、デバイスが、バッテリパックは友好的である（すなわち、バッテリパックは容認されたバッテリパックタイプである）ことを検証することを可能にする。一つの実装において、両方向における成功した認証は、バッテリパックとデバイスとの間の通信に対して必要である。
【００４５】
上で開示された認証プロセス３０４は、バッテリパックによって生成された乱数を利用する、単なる一つの可能性のある認証スキームである。その他の可能性のある認証技術が、バッテリパックと、連結されたデバイスとの間の通信を可能にするために用いられ得る。
【００４６】
本発明の実施形態の多くが記述されてきた。それにもかかわらず、様々な改変が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることは理解される。従って、その他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】図１Ａは、バッテリパックを含むアプリケーションの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、バッテリパックの概略図である。
【図２】図２は、乱数発生器を含むバッテリ管理システムのブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、バッテリ管理システムにおける、通信を提供するためのプロセスである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、バッテリ管理システムにおける、認証のための例示的な一方向の認証プロセスである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信の方法であって、
バッテリパックがデバイスに連結される場合を決定することを可能にすることであって、該バッテリパックはバッテリ管理システムを含む、ことと、
該バッテリ管理システムにおいて乱数を生成することであって、該バッテリ管理システムは、バッテリ監視回路網、プロセッサ、メモリおよび乱数発生器を含む、ことと、
認証を提供するために該乱数を用いることと、
認証が成功した場合、該バッテリパックと該デバイスとの間の通信を可能にすることと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記認証は、前記デバイスが認可されたデバイスであるか否かを決定することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記認証は、１つ以上のステップを実行することをさらに包含し、該ステップは、前記バッテリパックが前記デバイスとの使用のために認可されているか否かを、該デバイスが決定することを可能にするために必要とされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記認証は、
前記乱数を第１の暗号化キーを用いて暗号化することと、
該暗号化された乱数を前記デバイスに送信することと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記認証は、
暗号化された乱数を前記デバイスから受信することと、
該受信された暗号化された乱数を第２の暗号化キーを用いて暗号解読することと
をさらに包含する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記認証は、前記生成された乱数を前記第２の暗号化キーを用いて暗号解読された前記乱数と比較することをさらに包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
認証が失敗した場合、前記バッテリパックと前記デバイスとの間の通信を制限することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
通信を制限することは、通信を防止することを包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記バッテリパックと前記デバイスとの間の通信は、バッテリ充電データを該デバイスに提供することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記認証は、
暗号化された乱数を前記デバイスから受信することであって、該乱数は、第１の暗号化キーを用いて暗号化されている、ことと、
該受信された乱数を該第１の暗号化キーを用いて暗号解読することと、
該暗号解読された乱数を第２の暗号化キーを用いて暗号化することと、
該第２の暗号化キーによって暗号化された該乱数を該デバイスに送信することと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
バッテリパックであって、
１つ以上の電池セルと、
組み込まれたプロセッサを含むバッテリ管理システムと、
乱数発生器を含む通信エンジンと
を備える、バッテリパック。
【請求項１】
通信の方法であって、
バッテリパックがデバイスに連結される場合を決定することを可能にすることであって、該バッテリパックはバッテリ管理システムを含む、ことと、
該バッテリ管理システムにおいて乱数を生成することであって、該バッテリ管理システムは、バッテリ監視回路網、プロセッサ、メモリおよび乱数発生器を含む、ことと、
認証を提供するために該乱数を用いることと、
認証が成功した場合、該バッテリパックと該デバイスとの間の通信を可能にすることと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記認証は、前記デバイスが認可されたデバイスであるか否かを決定することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記認証は、１つ以上のステップを実行することをさらに包含し、該ステップは、前記バッテリパックが前記デバイスとの使用のために認可されているか否かを、該デバイスが決定することを可能にするために必要とされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記認証は、
前記乱数を第１の暗号化キーを用いて暗号化することと、
該暗号化された乱数を前記デバイスに送信することと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記認証は、
暗号化された乱数を前記デバイスから受信することと、
該受信された暗号化された乱数を第２の暗号化キーを用いて暗号解読することと
をさらに包含する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記認証は、前記生成された乱数を前記第２の暗号化キーを用いて暗号解読された前記乱数と比較することをさらに包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
認証が失敗した場合、前記バッテリパックと前記デバイスとの間の通信を制限することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
通信を制限することは、通信を防止することを包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記バッテリパックと前記デバイスとの間の通信は、バッテリ充電データを該デバイスに提供することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記認証は、
暗号化された乱数を前記デバイスから受信することであって、該乱数は、第１の暗号化キーを用いて暗号化されている、ことと、
該受信された乱数を該第１の暗号化キーを用いて暗号解読することと、
該暗号解読された乱数を第２の暗号化キーを用いて暗号化することと、
該第２の暗号化キーによって暗号化された該乱数を該デバイスに送信することと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
バッテリパックであって、
１つ以上の電池セルと、
組み込まれたプロセッサを含むバッテリ管理システムと、
乱数発生器を含む通信エンジンと
を備える、バッテリパック。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【公表番号】特表２００９−５２９７６７（Ｐ２００９−５２９７６７Ａ）
【公表日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５８５４１（Ｐ２００８−５５８５４１）
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６３６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１０６７２０
【国際公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（５９１２２５５２３）アトメル・コーポレイション (57)
【氏名又は名称原語表記】ＡＴＭＥＬ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６３６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１０６７２０
【国際公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（５９１２２５５２３）アトメル・コーポレイション (57)
【氏名又は名称原語表記】ＡＴＭＥＬ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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