NO340198B1

NO340198B1 - Generator for vilkårlige tall i en batteripakke

Info

Publication number: NO340198B1
Application number: NO20084224A
Authority: NO
Inventors: Arne Aas; Gunnar Gangstø; Hideyuki Sato
Original assignee: Atmel Corp; Sony Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2017-03-20
Also published as: US20090243539A1; TWI413290B; TW200746501A; WO2007106720A3; JP2009529767A; US7863858B2; US7554288B2; CN101438219A; WO2007106720A2; KR20080112284A; US20070214293A1; KR101377887B1; CN101438219B; NO20084224L

Description

GENERATOR AV VILKÅRLIGE TALL I EN BATTERIPAKKE

OPPFINNELSENS TEKNISKE OMRÅDE

Denne anordningen er generelt relatert til elektriske innretninger.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Mange portable innretninger (f.eks. laptops, mobiltelefoner, digitalkameraer, video-kameraer, mediaspillere, personlige digitale assistenter ("PDAs"), spillkonsoller, osv.) inkluderer batteripakker. En spesiell type konvensjonell batteripakke inneholder en eller flere battericeller koplet til en eller flere integrerte kretsbrikker ("IC chips"). Brikkene inneholder typisk en kontroller (f.eks. en mikrokontroller) og elektriske kretser og sørger blant annet for battericellestyring og -beskyttelse.

Enkelte konvensjonelle batteripakker inneholder en Litium-ion ("Li-ion") battericelle, som kan beskrives som en flyktig kjemisk reaksjon pakket inn i en sylinder. Potensiell energi er lagret i hver celle, og hvis battericellen blir utsatt for betingelser som ligger utenfor dens spesifikasjoner kan cellen bli overopphetet, ta fyr eller eksplodere. Konvensjonelle batteripakker som er konfigurert med slike flyktige celler inkluderer vanligvis fail-safe kretser for å detektere risikosituasjoner (f.eks. for høy strømstyrke ved lading eller utlading, kortslutning, osv.), og for å utføre korrektive handlinger for å hindre skade på battericellen og/eller innretningen, og for å beskytte endebrukeren.

Enkelte konvensjonelle batteripakker kan kommunisere med en tilkoplet innretning. For eksempel kan batteripakken kommunisere data om batteriets ladningstilstand (eller kapasitet) til innretningen eller laderen. Innretningen/laderen kan benytte den mottatte informasjon om batteriets ladning til å gi en visuell presentasjon av batteri nivået for en bruker av innretningen/laderen. Enkelte konvensjonelle innretninger/ladere er designet for spesielle typer batteripakker (f.eks. batteripakker fra en spesiell fabrikant). Innretningene/laderne kan være designet for den spesielle typen batteripakke for eksempel for å øke sikkerheten av utstyret, for å sikre riktig kommunikasjon mellom batteripakke og innretning/lader (f.eks. korrekt informasjon om ladningstilstand), såvel som riktig funksjon av innretningen/laderen (f.eks. riktig regulering av effekten levert til innretningen).

US 2005057216 Al beskriver en løsning som omfattes av den innledende delen av krav 1.

OPPSUMMERING

I en utførelse, en apparatur, en fremgangsmåte og et datamaskinprogramprodukt er fremlagt for batteristyring. Generelt, i et aspekt, en fremgangsmåte for kommunikasjon. Fremgangsmåten inkluderer å muliggjøre bestemmelse av når en batteripakke er koplet til en innretning, hvor batteripakken inkluderer et batteristyringssystem. Fremgangsmåten inkluderer også generering av et vilkårlig tall i batteristyringssystemet, hvor batteristyringssystemet inkluderer batterimonitoreringskretser, en prosessor, minne og en generator av vilkårlige tall. Fremgangsmåten inkluderer bruk av det vilkårlige tallet for å gjennomføre autentisering, og dersom autentiseringen lykkes, å åpne for kommunikasjon mellom batteripakken og innretningen.

Implementasjoner av fremgangsmåten kan inneholde en eller flere av de følgende egenskaper. Autentiseringen kan videre inkludere en bestemmelse av hvorvidt innretningen er en autorisert innretning. Autentiseringen kan videre inkludere en utfø-relse av ett eller to trinn som er nødvendige for å sette innretningen i stand til å bestemme hvorvidt batteripakken er autorisert for bruk med innretningen. Videre kan autentiseringen inkludere kryptering av det vilkårlige tallet ved hjelp av en første krypteringsnøkkel og overføring av det krypterte vilkårlige tallet til innretningen. Autentiseringen kan videre inkludere mottak av det krypterte vilkårlige tallet fra innretningen og dekryptering av det mottatte krypterte vilkårlige tallet ved hjelp av en andre krypteringsnøkkel. Autentiseringen kan videre inkludere å sammenligne det genererte vilkårlige tallet med det vilkårlige tallet som ble dekryptert ved hjelp av den andre krypteringsnøkkelen.

Fremgangsmåten kan videre inkludere å begrense kommunikasjon mellom batteripakken og innretningen dersom autentiseringen feiler. Å begrense kommunikasjon kan inkludere å forhindre kommunikasjon. Kommunikasjon mellom batteripakken og innretningen kan inkludere å sende data om batteriets ladningstilstand til innretningen.

Autentiseringen kan videre inkludere mottak av et kryptert vilkårlig tall fra innretningen, hvor det vilkårlige tallet er kryptert ved bruk av den første krypteringsnøk-kelen. Det mottatte vilkårlige tallet blir dekryptert ved bruk av den første krypte- ringsnøkkelen. Det dekrypterte vilkårlige tallet blir kryptert ved bruk av den andre krypteringsnøkkelen. Det vilkårlige tallet som er kryptert med den andre krypte-ringsnøkkelen blir overført til innretningen.

Generelt, i et aspekt, er en batteripakke fremlagt. Batteripakken inkluderer en eller flere battericeller, et batteristyringssystem som inkluderer en integrert prosessor, og en kommunikasjonsmotor som inkluderer en generator av vilkårlige tall.

Utførelser kan inkludere en eller flere av de følgende fordeler. Et batteristyringssystem medfølger for å muliggjøre sikker autentisering mellom en batteripakke og en innretning/lader. Et batteristyringssystem i en batteripakke kan inkludere en generator av vilkårlige tall. Generatoren av vilkårlige tall kan generere et eller flere vilkårlige tall for å lette en autentiseringsprosess. Ved bruk av autentiseringsprosessen kan batteripakken autentisere, eller bli autentisert av, den tilkoplede innretning eller lader. Batteristyringssystemet kan også inkludere nøkler for kryptering og dekryptering av vilkårlige tall. Krypterings- og dekrypteringsfunksjonene kan brukes både for å autentisere innretningen/laderen, men også for å bli autentisert av innretningen/laderen.

Detaljene av en eller flere utforminger av oppfinnelsen er fremlagt i de medfølgen-de tegningene og beskrivelsen nedenfor. Andre egenskaper, formål og fordeler av oppfinnelsen vil fremgå av beskrivelsen og tegningene, og fra kravene.

BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. IA er et skjematisk diagram av en anordning som inkluderer en batteripakke.

Fig. IB er et skjematisk diagram av en batteripakke.

Fig. 2 er et blokkdiagram av et batteristyringssystem som inkluderer en generator av vilkårlige tall.

Fig. 3 A er en prosess for kommunikasjon i et batteristyringssystem.

Fig. 3B er et eksempel på en en-veis autentiseringsprosess for autentisering i et batte r i sty r i n g ssyste m.

Like referansesymboler i de forskjellige tegningene angir like elementer.

DETALJERT BESKRIVELSE

Det vil bli referert til et batteristyringssystem med én chip, hvor en mikrokontroller, ikke-flyktig minne og andre kretskomponenter er integrert i en enkelt integrert krets. Alternativt kan de fremlagte fremgangsmåtene og systemene realiseres i en multi-chip løsning. Fremgangsmåtene og systemene som er beskrevet kan imple-menteres i disse og andre arkitekturer slik som en person med vanlig ferdighet i faget ville forstå å gjøre det.

Batteripakke Som Inkluderer Et Batteristyringssystem

Med henvisning til Fig. IA vises en batteripakke 100 til bruk i en anordning 50. Batteripakke 100 kan koples til enten en innretning 102 eller en lader 104. Når den er koplet til laderen 104 er terminalene (dvs. positiv, negativ, og, valgfritt, kommunikasjonsterminaler) på batteripakken 100 koplet via et medium 106 til tilsvarende terminaler (dvs. positiv, negativ, og, valgfritt, kommunikasjonsterminaler) på laderen 104 for å muliggjøre lading av cellen(e) assosiert med batteripakken 100. Medium 106 kan være i form av wires, ledninger, kontaktpinner, eller andre former for elektrisk forbindelse.

På samme måte, når den er koplet til en innretning 102, er terminalene (dvs. positiv, negativ, og, valgfritt, kommunikasjonsterminaler) på batteripakken 100 koplet via et medium 108 til tilsvarende terminaler (dvs. positiv, negativ, og, valgfritt, kommunikasjonsterminaler) på innretningen 102 for å muliggjøre funksjon av innretningen 102. Medium 108 kan være i form av wires, ledninger, kontaktpinner, eller andre former for elektrisk forbindelse. I noen utførelser er batteripakken 100 også koplet til innretningen 102 og laderen 104 ved de respektive kommunika-sjonsportene. Kommunikasjonsporter muliggjør overføring av informasjon (f.eks. kommando og kontroll) mellom innretningen 102/laderen 104 og batteripakken 100. Ett eksempel på informasjon som kan utveksles inkluderer batteriets ladningsnivå (dvs. kapasitet).

I Fig. IB er det angitt et mer detaljert diagram for batteripakke 100. Batteripakke 100 inkluderer en eller flere battericeller 120, diskrete transistorer 110, 112, en shuntmotstand 114 og et batteristyringssystem 130. Batteristyringssystemet 130 inkluderer flere komponenter, som diskutert nedenfor, som kan integreres til en enkelt pakke (dvs. integreres inn i en enkelt integrert krets). Alternativt kan komponentene til batteristyringssystemet 130 pakkes separat. De diskrete transistorene 110, 112 kan være atskilt fra batteristyringssystemet 130 og inkludert i en separat pakke (dvs. en to-chip eller tre-chip løsning), eller de kan pakkes sammen med komponentene til batteristyringssystemet 130.

De diskrete transistorene 110, 112 benyttes til å bryte forbindelsen mellom battericellene 120 og de eksterne batteripakketerminalene (batteripakkens eksterne positive terminal 150 og negative terminal 140). I den viste utførelsen vises to diskrete transistorer som kan være av typen FET. Selv om andre typer transistor teknologier kan benyttes, gir FET-er fordeler når det gjelder prosess, ytelse (f.eks. på-motstand), kostnad, størrelse, osv.

I den viste utførelsen er det to transistorer, og disse representerer de separate ladetransistor 110 og utladingstransistor 112. Ladetransistor 110 benyttes for å gi sikker lading av battericellene 120. Utladingstransistor 112 benyttes for å gi sikker utlading av battericellene 120. Lade- og utladingstransistorene 110, 112 er serie-koplet. I en utførelse benyttes to NFET transistorer og disse er koplet utløp-utløp (drain-drain) i en seriekonfigurasjon. Alternativt kunne to PFET transistorer benyttes og koples kilde-kilde (source-source). I en PFET-løsning kan det være nødven-dig med dioder i tillegg (ikke vist på figuren) for å gi strømforsyning til batteristyringssystemet 130 (dvs. for å mate VFET).

I den viste utførelsen er lade- og utladingstransistoren 110, 112 koplet i en høy-side konfigurasjon (dvs. serietransistorene er koplet til den høye siden av battericellene, i motsetning til en lav-side konfigurasjon). I den viste høy-side konfigura-sjonen er en terminal av ladetransistoren 110 (en kilde i en NFET-utførelse) koplet til den positive terminalen av battericellen 120-1. En terminal av utladingstransistoren 112 (også en kilde i en NFET utførelse) er koplet til batteripakkens eksterne positive terminal 150. De respektive andre terminalene av lade- og utladingstransistorene 110, 112 er koplet til hverandre (så de danner en utløp-utløp forbindelse i en NFET-utførelse). Gate-ene til ladetransistor 110 og utladingstransistor 112 er koplet til batteristyringssystemet 130 ved henholdsvis inngangene OC og OD. Likeledes er forbindelsen mellom transistorene 110, 112 koplet til batteristyringssystemet 130 ved en batteristyringssystem-inngang (som noen ganger her vil bli referert til som VFET). Batteristyringssystem-inngangen gir strømforsyning til batteristyringssystemet 130.

I den viste utførelsen er det nødvendig med to transistorer for å kunne blokkere strømflyten i begge retninger. Mer spesifikt inkluderer FET-er en parasitt-diode

(merket henholdsvis 110-1 og 112-1) og derfor vil det med en enkelt FET ikke være mulig å blokkere strømflyten i begge retninger. Når det benyttes to FET-er i serie (enten kilde-kilde eller utløp-utløp) kan strømflyt både inn i og ut av battericellene blokkeres. Likeledes, når to transistorer benyttes, kan selektiv kontroll utøves så strømflyt i kun en retning av gangen er tillatt (dvs. lading er tillatt, men utlading er ikke, inntil tilstrekkelig ladning er blitt tilført battericellene).

Battericellene 120 er oppladbare batterier og kan være i form av Litium-ion ("Li-ion") eller Litium-polymer ("Li-polymer"). Andre typer batteriteknologier er mulige. Når det er flere celler, er battericellene 120 koplet i serie. I de to viste celleutførel-sene er den øverste positive terminalen av battericellen 120-1 koplet til batteristyringssystemet 130 (f.eks. for å tillate deteksjon av batteriets spenningsnivå) og til en av de diskrete transistorene (dvs. ladetransistor 110). Den negative terminalen av den øverste battericellen 120-1 er koplet til den positive terminalen til den nederste battericellen 120-2 og til batteristyringssystemet 130 ved inngang 170. Den negative terminalen til den nederste battericellen 120-2 i serien er koplet til batteristyringssystemet 130 (f.eks. for å tillate deteksjon av batteriets spenningsnivå) og til en terminal av shuntmotstanden 114. selv om en utførelse med to battericeller er vist, kan andre antall battericeller inkluderes i batteripakken 100, inklusi-ve en enkelt battericelle eller andre konfigurasjoner med multiple celler. Den andre terminalen av shuntmotstanden 114 er koplet til lokal jord (batteristyringssyste-mets lokale jord), batteristyringssystemet 130 (for å muliggjøre måling av strøm-flyten gjennom shuntmotstandenll4) og til den eksterne negative batteripakke-terminalen 140 av batteripakken 100.

Batteristyringssystem 130 inkluderer overvåkningselektronikk for å beskytte batteriet i tilfelle feilfunksjon, monitoreringselektronikk for å estimere batterikapasitet,

en kontroller (f.eks. en mikrokontroller) for systemkontroll og kommunikasjon med innretningen som er koplet til batteripakken, og minne (f.eks. EEPROM, Flash ROM, EPROM, RAM, osv.). Som diskutert ovenfor kan visse batteriteknologier skape farli-ge forhold dersom de blir uriktig brukt. For eksempel, Li-ion og Li-polymer batterier can overopphetes, eksplodere eller selvantenne hvis de blir overoppladet eller utladet for raskt. Videre kan Li-ion og Li-polymer batterier miste en betydelig del av sin ladningskapasitet hvis de blir for dypt utladet. Batteristyringssystem 130 inkluderer overvåkningselektronikk for å sikre feilfri drift.

Monitoreringselektronikk som utgjøren del av batteristyringssystem 130 kan brukes til å estimere gjenværende batterikapasitet. Batterikapasitetsinformasjon kan kommuniseres mellom batteristyringssystem 130 og tilkoplet innretning/lader gjennom en kommunikasjonsport terminal 160. Som diskutert i større detalj nedenfor kan batteristyringssystemet 130 også inkludere autentiseringsegenskaper for kommunikasjon mellom batteripakke 100 og en innretning/lader.

Batteristyringssystem

Fig. 2 viser et blokkdiagram av et eksempel på et batteristyringssystem 130 som er brukt i batteripakken 100. Batteristyringssystemet 130 inkluderer generelt en prosessor 202 (f.eks. en lav-effekt CMOS 8-bit mikrokontroller, basert på en RISC arki-tektur), en batteribeskyttelseskrets 204, en strømflytkontroller 206, en spennings-regulator 208, en effektovervåker 210, en ladningsdetektor 212, en klokkegenera-tor 214, porter 216, et minne 218, en spenningsreferanse 220, en watchdog timer 222, og en kommunikasjonsmotor 224. Hver enkelt av prosessoren 202, portene 216, batteribeskyttelseskretsen 204, spenningsreferansen 220 og kommunikasjonsmotoren 224 er koplet til en databuss 226.

En praktisk realisering av batteristyringssystemet 130 kan inkludere andre komponenter og delsystemer, som er blitt fjernet fra Fig. 2 for klarhets skyld. For eksempel kan batteristyringssystemet 130 inkludere kretser for batterimonitorering (f.eks. analog-til-digital konvertere), cellebalanseringskretser (f.eks. cellebalanserende FET-er) for å balansere cellespenninger, en kommunikasjonsanordning for å kommunisere med en ekstern innretning, kretser for demping av støy, oppvåkningsti-mer og andre kretser for monitorering eller kontroll.

Minnet 218 kan programmeres med instruksjoner som kan eksekveres av prosessoren 202 for å utføre forskjellige oppgaver, slik som cellebalansering, batteribe-skyttelse og strømstyrkemåling for å bestemme ladningsnivå, så vel som kommuni-kasjons- og autentiseringsoppgaver.

I noen utførelser har strømflytkontrolleren 206 flere utganger (f.eks. OC, OD) som er koplet til eksterne innretninger som kan konfigureres av strømflytkontrolleren 206 til å kontrollere strømflyten mellom battericellene og en innretning eller lader. Strømflytkontrolleren 206 inkluderer forskjellige kretser og logikk (f.eks. opera-sjonsforsterkere, kontroll- og statusregistre, transistorer, kondensatorer, dioder, invertere, gate-er, osv.) for å generere spenninger ved utgangene (f.eks. OC og OD). I enkelte utførelser er OC utgangen en høyspenningsutgang som er koplet til gate-en i en lade-FET (f.eks. ladetransistor 110) for fullstendig eller delvis å aktive re eller deaktivere lade-FET-ens kontroll av strømflyten under oppladning. OD-utgangen er en høyspenningsutgang som er koplet til gate-en i en utladings-FET (f.eks. utladingstransistor 112) for fullstendig eller delvis å aktivere eller deaktivere utladings-FET-ens kontroll av strømflyten under utlading. Fig. IB viser et eksempel på en konfigurasjon av FET innretninger i en høy-side-utførelse for kontroll av strømflyt som reaksjon på kontrollspenninger fra strømflytkontrolleren 206.

Strømflytkontrolleren 206 er koplet til batteribeskyttelseskretsen 204 gjennom grensesnittet 240. Batteribeskyttelseskretsen 204 inkluderer kretser (f.eks. en dif-ferens i a Ifo rsterker) for monitorering av spenning og ladestrøm/utladingsstrøm på battericellene for å detektere feilbetingelser, og for å initiere handlinger (f.eks. deaktivere eller delvis deaktivere lade- utladings- og forladings-FET-er) for å beskytte batteripakken 100 fra å bli skadet. Eksempler på feilbetingelser inkluderer, men er ikke begrenset til: kraftig underspenning under utlading, kortslutning under utlading og for høy strømstyrke under lading og utlading. I noen utførelser kan en strømfølermotstand (Rsense/dvs. shunt-motstand 114) være koplet tvers over PPI og NNI inngangene til batteribeskyttelseskretsen 204, hvor PPI er en ufiltrert positiv input fra strømfølermotstanden og NNI er en ufiltrert negativ input fra strøm-følermotstanden. Strømfølermotstanden kan være koplet til battericellene og batteristyringssystem 130, som beskrevet med hensyn til Fig. IB.

Kommunikasjonsmotoren 224 er koplet til databuss 226 og kommunikasjonsport

terminal 160. Kommunikasjonsmotoren 224 sørger for datakommunikasjon mellom batteripakkene 100 og en tilkoplet innretning (f.eks. innretning 102 eller lader 104 i

Fig. IA). For eksempel kan kommunikasjonsmotoren 224 skaffe batteristatusdata til innretningen, for eksempel ladningsnivådata. Batteriets ladningsnivådata kan brukes av innretningen, for eksempel, i et ladnings-display som angir nivået av gjenværende ladning (f.eks. en indikator for batterinivå på en mobiltelefon).

I en utførelse er kommunikasjonsmotoren 224 konfigurert til å sørge for sikker autentisering mellom batteripakken og den tilkoplede innretningen. Foreksempel av-gjør kommunikasjonsmotoren 224 hvorvidt den tilkoplede innretningen er en akseptert eller autorisert innretning (dvs. en "vennlig" innretning), eller ikke. En "uvennlig" innretning, for eksempel, kunne være en innretning brukt til tilbakekon-struksjon ("reverse engineering") av egenskapene til batteripakken. I tillegg kan kommunikasjonsmotoren 224 benyttes til å besørge datastrøm til prosessoren for autentisering av batteripakken.

For eksempel kan en innretning være designet til å fungere med en spesifikk batteripakketype. Autentiseringsprosessen kan benyttes for å sikre at innretningen benytter korrekt batteripakke (dvs. at den korrekte batteri pakketypen er tilkoplet innretningen). Hvis autentiseringen feiler kan batteripakken gi begrenset kommunikasjon til innretningen og derved redusere innretningens funksjonalitet. Innretningen kan for eksempel bli ute av stand til å motta og fremvise batteriladningsdata. I en utførelse kan en ikke-autorisert innretning eller batteripakke resultere i blokkert kommunikasjon mellom batteripakken og innretningen eller deaktivering av utladingstransistoren, hvilket ville resultere i at ingen strøm ville bli levert til innretningen.

Kommunikasjonsmotoren 224 inkluderer en generator av vilkårlige tall "RNG" 228 (Random Number Generator). RNG 228 er konfigurert til å generere ett eller flere vilkårlige tall for å supportere autentiseringsfunksjonene til kommunikasjonsmotoren 224. RNG 228 kan benytte fysiske egenskaper eller en eller flere matematiske algoritmer for å generere en sekvens av tall som ikke har noe tydelig mønster.

I en utførelse er ikke RNG-en inneholdt i kommunikasjonsmotoren 224. RNG-en kan være en atskilt komponent innenfor batteristyringssystemet 130. RNG-en kan være koplet til kommunikasjonsmotoren 224, for eksempel, gjennom databussen 226.

Kommunikasjonsfremgangsmåte Med Generator Av Vilkårlige Tall

Fig. 3A viser et flytdiagram for en fremgangsmåte 300 for å besørge kommunikasjon mellom en batteripakke og en tilkoplet innretning. Fremgangsmåte 300 inkluderer å forbinde batteripakken til innretningen (trinn 302). Foreksempel kan den positive og negative terminalen og kommunikasjonsterminalene på batteripakken koples til de tilsvarende terminalene på innretningen (f.eks. innretning 102) ved hjelp av et medium (f.eks. medium 108).

Etter at batteripakken er koplet til innretningen skjer en autentiseringsprosedyre for å autentisere batteripakken, den tilkoplede innretningen, eller begge deler (trinn 302). Trinnene for autentisering er drøftet i større detalj nedenfor med referanse til Fig. 3B. Hvis autentiseringsprosessen lykkes, blir kommunikasjonen mellom batteripakken og innretningen aktivert. Foreksempel, hvis autentiseringen lykkes, kan kommunikasjonsmotoren (dvs. kommunikasjonsmotor 224) i batteripakken frem-skaffe ladningsdata til innretningen.

Autentiseringsprosess

Fig. 3B viser et flytdiagram for et eksempel på en en-veis autentiseringsprosess 304 for en batteripakke for å autentisere en innretning. Autentiseringsprosessen 304 kan begynne med generering av et vilkårlig tall (trinn 350). For eksempel kan en RNG i batteripakken (f.eks. RNG 228) generere et vilkårlig tall når autentiseringsprosessen blir initiert av kommunikasjonsmotoren etter at batteripakken er blitt koplet til innretningen.

I et spesifikt autentiseringssystem blir så det genererte vilkårlige tallet kryptert ved hjelp av en første krypteringsnøkkel (trinn 352). En krypteringsnøkkel definerer en transformasjon for kryptering av data eller for dekryptering av data som er blitt kryptert ved hjelp av nøkkelen. Nøkkelen kan være unik for batteripakken, men kjent for innretningen. Den korrekte nøkkelen må benyttes for å gjenopprette de opprinnelige dataene. I en utførelse inneholder kommunikasjonsmotoren en eller flere krypteringsnøkler og er konfigurert til å gi både krypterings- og dekrypterings-funksjoner.

Alternativt kan kommunikasjonsmotoren kalle en prosessor (f.eks. prosessor 202) i batteripakken som utfører den nødvendige krypteringsfunksjonen (og/eller dekryp-teringsfunksjonen). Prosessoren kan arbeide sammen med andre komponenter i batteripakken, for eksempel et minne (f.eks. minne 218), for å utføre krypterings/dekrypteringsfunksjonen. For eksempel kan minnet 218 lagre krypteringsnøk-ler som kan brukes for å utføre krypterings- og dekrypteringsprosessene.

Det krypterte vilkårlige tallet blir så overført til innretningen (trinn 354). For eksempel kan kommunikasjonsmotoren sende det krypterte vilkårlige tallet ved bruk av en forbindelse til batteripakkens kommunikasjonsport (f.eks. kommunikasjonsport 160) .

Etter mottak fra batteripakken dekrypterer innretningen det krypterte vilkårlige tallet (trinn 356). I en utførelse benytter innretningen den samme første krypte-ringsnøkkelen for å dekryptere det mottatte vilkårlige tallet som batteripakken brukte for å kryptere det vilkårlige tallet (dvs. en symmetrisk nøkkel). Etter å ha dekryptert det krypterte vilkårlige tallet re-krypterer innretningen det vilkårlige tallet med, valgfritt, et annet vilkårlig tall (trinn 358). Et annet vilkårlig tall kan brukes som er unikt for innretningen, men kjent for batteripakken. I en utførelse inneholder batteripakken og innretningen hver både den første og den andre nøkkelen. Alternativt, i en utførelse, er den første og den andre nøkkelen ikke symmetriske nøkler. I så fall inneholder batteripakken krypteringsnøkkel 1 og dekrypteringsnøk-kel 2, mens innretningen inneholder krypteringsnøkkel 2 og dekrypteringsnøkkel 1. Innretningen oversender det vilkårlige tallet kryptert med den andre krypterings-nøkkelen til batteripakken (trinn 360). Som med overføringen av det krypterte vilkårlige tallet sendt fra batteripakken, kan innretningen overføre det krypterte vilkårlige tallet via batteripakkens kommunikasjonsport.

Batteripakken dekrypterer det krypterte vilkårlige tallet (trinn 362). Igjen må batteripakken inneholde (eller ha tilgang til) den samme andre krypteringsnøkkelen som er brukt av innretningen. For eksempel kan kommunikasjonsinnretningen inneholde den andre krypteringsnøkkelen og dekryptere det vilkårlige tallet. Alternativt kan, som ved krypteringsprosessen, kommunikasjonsinnretningen kalle prosessoren som kan assistere med eller utføre dekrypteringen av det vilkårlige tallet.

Når det vilkårlige tallet har blitt dekryptert, blir det sammenliknet med det vilkårlige tallet som opprinnelig ble generert av RNG-en til kommunikasjonsinnretningen (trinn 364). For eksempel kan kommunikasjonsinnretningen beholde det genererte vilkårlige tallet for å utføre autentiseringsprosessen. Hvis det vilkårlige tallet generert av RNG er lik det dekrypterte vilkårlige tallet, er autentiseringen vellykket (trinn 366). Hvis autentiseringen lykkes, har batteripakken verifisert innretningen som vennlig (dvs. innretningen er en autorisert innretning for bruk med batteripakken). Kommunikasjon mellom batteripakken og den tilkoplede innretningen kan aktiveres som diskutert ovenfor i forbindelse med Fig. 3A.

På den annen side, hvis det vilkårlige tallet generert av RNG ikke er lik det dekrypterte vilkårlige tallet, er autentiseringen mislykket (trinn 368). For eksempel, hvis innretningen ikke har den korrekte krypteringsnøkkelen, kan et forsøk på å dekryptere det vilkårlige tallet mottatt fra batteripakken resultere i et ukorrekt tall. I et annet eksempel kan en innretning forsøke å gå utenom autentiseringsprosessen ved å generere er kryptert vilkårlig erstatningstall, men erstatningstallet vil ikke være lik det genererte vilkårlige tallet fra RNG-en. I et annet eksempel, hvis innretningen ikke er av en autorisert type, vil innretningen ikke vite hvordan den skal svare på det mottatte krypterte vilkårlige tallet. Som en følge av dette kan autori-seringsprosessen også feile hvis en respons ikke er mottatt fra innretningen innen, for eksempel, et forutbestemt tidsintervall.

I en utførelse kan, i tillegg til, eller alternativt til, autentiseringsprosessen 304 vist i

Fig. 3B, en liknende en-veis autentiseringsprosess utføres av en innretning for autentisering av en batteripakke. I denne utførelsen er operasjonene beskrevet ovenfor reversert, og en speilvendt autentiseringsprosess som beskrevet nedenfor blir utført (f.eks. en RNG i innretningen genererer et vilkårlig tall som kan brukes for å autentisere at batteripakken er akseptabel for innretningen).

I en utførelse er det krav om to-veis autentisering. I en to-veis autentiseringsprosess skjer en autentiseringsprosess som er det speilvendte av prosess 304, unntatt at det vilkårlige tallet først blir generert av en RNG i innretningen. Innretningen sender så det initielle krypterte vilkårlige tallet til batteripakkens kommunikasjonsmotor. Batteripakken dekrypterer det mottatte vilkårlige tallet og re-krypterer der-etter tallet ved hjelp av en annen krypteringsnøkkel. Det krypterte vilkårlige tallet blir så sendt til innretningen. Innretningen sammenlikner så det opprinnelig genererte vilkårlige tallet med det vilkårlige tallet mottatt fra batteripakken. Den speilvendte autentiseringsprosessen setter innretningen i stand til å verifisere at batteripakken er vennlig (dvs. at batteripakken er en akseptert batteripakketype). I en utførelse er vellykket autentisering i begge retninger en betingelse for kommunikasjon mellom batteripakken og innretningen.

Autentiseringsprosessen 304 som er fremlagt ovenfor er bare ett mulig autentise-ringsskjema som gjør bruk av et vilkårlig tall generert av batteripakken. Andre mulige autentiseringsteknikker kan benyttes for å muliggjøre kommunikasjon mellom batteripakken og den tilkoplede innretningen.

Et antall utforminger av oppfinnelsen er blitt beskrevet. Ikke desto mindre er det klart at forskjellige modifikasjoner kan gjøres uten at man forlater oppfinnelsens ånd og omfang. Det følger at andre utforminger er innenfor omfanget av de følgen-de kravene.

Claims

1. Fremgangsmåte for kommunikasjon, omfattende: tillate å bestemme når en batteripakke er koblet til en enhet, batteripakken inkluderer et batteristyringssystem; generere et tilfeldig tall på batteristyringssystemet, batteristyringssystemet inkludert batteriovervåkingskretser, en prosessor, minne og en tilfeldig tall generator; bruke det tilfeldige tallet for å tilveiebringe autentisering, ved batteristyringssystemet, til anordningen; og hvis autentiseringen lykkes, slik at kommunikasjonen mellom batteriet og enheten muliggjøres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, autentiseringen videre omfatter: å avgjøre om enheten er en autorisert enhet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, autentiseringen videre omfatter: å utføre ett eller flere trinn som kreves for å tillate utstyret å fastslå om batteripakken er godkjent for bruk med enheten.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, autentiseringen videre omfatter: kryptering av det tilfeldige tallet ved hjelp av en første krypteringsnøk-kel; og å overføre det krypterte tilfeldige tallet til enheten.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, autentiseringen videre omfatter: å motta et kryptert tilfeldig tall fra enheten; og dekryptere det mottatte krypterte tilfeldige tallet ved bruk av en andre krypteringsnøkkel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, autentiseringen videre omfatter: å sammenligne det genererte tilfeldige tallet med det tilfeldige tallet dekryptert ved hjelp av den andre krypteringsnøkkelen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende: om godkjenningen mislykkes, begrense kommunikasjon mellom batteriet og enheten.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor begrensing av kommunikasjon omfatter å hindre kommunikasjon.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kommunikasjonen mellom batteripakken og innretningen innbefatter å tilveiebringe batteriladedata til enheten.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, autentiseringen videre omfatter: å motta et kryptert tilfeldig tall fra enheten, det tilfeldige tallet er kryptert ved hjelp av en første krypteringsnøkkel; dekryptere det mottatte tilfeldige tallet ved hjelp av den første krypte-ringsnøkkelen; kryptering av dekryptert tilfeldige tallet med den andre krypteringsnøk-kelen; og overføring av det tilfeldige tallet kryptert med den andre krypterings-nøkkelen til enheten.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det tilfeldige tallet er basert på fysiske egenskaper.