(57)【要約】【課題】認証専用の接続端子を備えることなく被認証装置の認証を行うことができると共に、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる認証装置、被認証装置、及び電池認証システムを提供する。【解決手段】通信部２８により認証処理以外の通信を行わせるときは、切替スイッチ２３によって接続端子２０３と通信部２８とを接続させ、通信部２８によって、接続端子２０２，２０３を用いて通信を行わせる。また、認証用ＩＣ２２により電池パック３の認証処理を行わせるときは、切替スイッチ２３によって接続端子２０３と認証用ＩＣ２２とを接続させ、認証用ＩＣ２２によって接続端子２０３を介して通信を行わせることにより認証処理を行わせると共に、通信部２８により接続端子２０２へ、偽装用の信号を出力させるようにした。【選択図】図１
2008197706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
認証の対象となる被認証装置の認証を行う認証装置であって、
前記被認証装置と接続するための複数の接続端子と、
前記複数の接続端子のうち少なくとも一つの第１接続端子に接続された切替スイッチと、
前記被認証装置との間で、前記複数の接続端子のうち前記第１接続端子をのぞく残余の第２接続端子と、前記切替スイッチ及び当該切替スイッチにそれぞれ接続された前記第１接続端子とを介して通信を行う通信部と、
前記被認証装置との間で前記切替スイッチ及び前記第１接続端子を介して通信を行うことにより、前記被認証装置の認証処理を行う認証処理部と、
前記通信部により前記通信を行わせるときは、前記切替スイッチによって前記第１接続端子と前記通信部とを接続させ、前記認証処理部により前記認証処理を行わせるときは、前記切替スイッチによって前記第１接続端子と前記認証処理部とを接続させると共に、前記通信部により前記第２接続端子へ、偽装用の信号を出力させる切替処理部と
を備えることを特徴とする認証装置。
【請求項２】
前記第１接続端子、前記切替スイッチ、及び前記第２接続端子はそれぞれ一つであり、
前記通信部は、前記切替スイッチと前記第１接続端子とを介して前記被認証装置へデータ信号を送信すると共に前記第２接続端子を介して前記被認証装置へクロック信号を送信することにより、同期式の通信を実行し、
前記切替処理部は、前記偽装用の信号として、前記通信部により前記クロック信号を出力させること
を特徴とする請求項１記載の認証装置。
【請求項３】
前記認証処理部は、
前記認証に用いられる所定の認証用データを、前記切替スイッチと前記第１接続端子とを介して前記被認証装置へ送信する送信部と、
前記被認証装置から送信された返信データを、前記第１接続端子と前記切替スイッチとを介して受信する受信部と、
前記認証のための暗号鍵を予め記憶する暗号鍵記憶部と、
前記認証用データを、予め設定された暗号方式によって、前記暗号鍵記憶部により記憶されている暗号鍵を用いて暗号化することにより暗号化データを生成する暗号化部と、
前記暗号化部により生成された暗号化データと前記受信部により受信された返信データとを比較し、当該暗号化データと当該返信データとが一致した場合、認証が成功した旨の信号を出力し、当該暗号化データと当該返信データとが一致しなかった場合、認証が失敗した旨の信号を出力する認証部とを備えること
を特徴とする請求項１又は２記載の認証装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の認証装置によって認証される被認証装置であって、
前記第１接続端子に接続するための第１被認証側接続端子と、
前記第２接続端子に接続するための第２被認証側接続端子と、
前記第１被認証側接続端子及び前記第２被認証側接続端子を介して前記通信部と通信を行う被認証側通信部と、
前記第１被認証側接続端子を介して前記認証装置との間で通信を行うことにより、前記認証処理部による認証処理に応答する認証応答処理部とを備えること
を特徴とする被認証装置。
【請求項５】
前記被認証装置は、二次電池をさらに備えた電池パックであり、
前記被認証側通信部は、前記二次電池に関する信号を、前記第１被認証側接続端子及び前記第２被認証側接続端子を介して前記通信部へ送信すること
を特徴とする請求項４記載の被認証装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の認証装置と、
請求項５に記載の被認証装置とを備え、
前記認証装置は、前記二次電池に接続するための充電用接続端子と、
前記通信部によって前記第１及び第２接続端子を介して前記電池パックから受信された信号に応じて、前記充電用接続端子を介して前記二次電池を充電する充電部とをさらに備える充電装置であること
を特徴とする電池認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証の対象となる被認証装置、認証を行う認証装置、及び電池パックの認証を行う電池認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、充電可能な二次電池を内蔵した電池パックを用いて駆動される携帯型のパーソナルコンピュータや、携帯電話器等の電池駆動機器が広く普及し、このような電池駆動機器で用いられる電池パックも数多く市販されている。しかし、このような電池パックを不正または許可なく製造する業者が数多く存在し、このような業者によって製造された電池パックは、その品質が劣悪であることが多い。そのため、不正に製造された電池パックであるか否かを見極め、そのような電池パックが充電された場合に二次電池が破損したり、災害が発生したりすることを防止することが課題となっている。
【０００３】
そこで、電池パックを充電する充電装置に、いわゆるチャレンジ＆レスポンス認証として知られている認証方式によって、電池パックが正規のものであるか否かを認証する認証機能を備え、正規のものではない電池パックが使用されることを防止する技術が知られている。また、このような認証機能を有する認証用の集積回路が半導体メーカから市販されており、上述の充電装置のような認証装置や、上述の電池パックのような認証の対象となる被認証装置の製造メーカは、半導体メーカから認証用の集積回路を購入し、充電装置のような認証装置や電池パックのような被認証装置に組み込むことで、機器に認証機能を備えることが可能となっている。
【０００４】
図５は、上述のような認証装置に組み込まれて用いられる認証回路１０１と、被認証装置に組み込まれて用いられる被認証回路１０２の構成の概略を示す概念図である。図５に示す認証回路１０１、及び被認証回路１０２は、例えば半導体メーカによって製造された認証用の集積回路で、いわゆるチャレンジ＆レスポンス認証を行う認証回路である。認証回路１０１と被認証回路１０２とには、同一の暗号鍵１０３がそれぞれ記憶されている。そして、認証回路１０１は、乱数１０４を生成し、チャレンジとして被認証回路１０２へ送信する。
【０００５】
次に、認証回路１０１から被認証回路１０２へチャレンジとして送信された乱数１０４が、被認証回路１０２によって、暗号鍵１０３を用いて暗号化され、レスポンスとして認証回路１０１へ送信される。一方、認証回路１０１では、乱数１０４が暗号鍵１０３を用いて被認証回路１０２と同一の暗号化方式によって、暗号化されることで照合データ１０５が生成される。そして、この照合データ１０５と被認証回路１０２から送信されたレスポンスとが比較され、一致すれば認証成功、不一致であれば認証失敗と判定することで、認証処理が実行されるようになっている。
【０００６】
そのため、認証回路１０１を備えた認証装置と、被認証回路１０２を備えた被認証装置とは、互いに上述のチャレンジとレスポンスとを送受信するためのインターフェイス回路を備えている。図６は、背景技術に係る充電装置１１１と電池パック１１２とからなる認証システム１１０の構成の一例を示すブロック図である。図６に示す充電装置１１１は、認証回路１０１、ＭＰＵ（Microprocessing Unit）１１３、充電回路１１４、抵抗１１５，１１６、及び接続端子１２１，１２２，１２３，１２４，１２５を備えている。図６に示す電池パック１１２は、被認証回路１０２、二次電池１３１、制御回路１３２、スイッチング素子１３３、及び接続端子１４１，１４２，１４３，１４４，１４５を備えている。
【０００７】
また、充電装置１１１に電池パック１１２が取り付けられると、接続端子１２１，１２２，１２３，１２４，１２５と接続端子１４１，１４２，１４３，１４４，１４５とが接続されるようになっている。
【０００８】
充電装置１１１と電池パック１１２との間の通信方式は、電池の規格団体であるＳＢＳ−ＩＦ（Smart Battery System Implementers Forum）によって、同期クロックＳＣＬとデータ信号ＳＤＡとを用いる二線式の通信方式であるＳＭＢｕｓ（System Management Bus）（登録商標）が規格化されており、ＭＰＵ１１３と制御回路１３２とは、このような二線式の通信方式によって、接続端子１２２，１４２、及び接続端子１２３，１４３を介して通信可能にされている。
【０００９】
そして、制御回路１３２によって、図略の電圧検出回路や図略の電流検出回路によって検出された二次電池１３１の端子電圧や充電電流が、制御回路１３２によって接続端子１２２，１４２、及び接続端子１２３，１４３を介してＭＰＵ１１３へ送信され、ＭＰＵ１１３によって、制御回路１３２から送信された二次電池１３１の端子電圧や充放電電流に応じて充電回路１１４の出力電流が調節されて、適宜二次電池１３１が充電されるようになっている。
【００１０】
また、認証回路１０１、及び被認証回路１０２は、偽造を防止するために暗号化方式が秘密にされているのはもちろんのこと、認証方式の解析を困難にするために、チャレンジのビット長や認証回路１０１と被認証回路１０２との間の通信プロトコルも秘密にされている場合が少なくない。このように、チャレンジのビット長や認証回路１０１と被認証回路１０２との間の通信プロトコルが秘密にされている場合、このような認証回路１０１や被認証回路１０２を機器に組み込んで使用する機器メーカも、認証回路１０１と被認証回路１０２との間の通信プロトコル等を知ることができない。
【００１１】
そのため、機器メーカは、認証回路１０１と被認証回路１０２とを直接接続して、認証回路１０１と被認証回路１０２との間でチャレンジやレスポンスの送受信を可能にするべく、暗号認証専用の接続端子１２４，１４４を設けている。このように、暗号認証専用の接続端子１２４，１４４を設けることで、機器メーカが認証回路１０１と被認証回路１０２との間の通信プロトコルを知らなくても、認証回路１０１と被認証回路１０２とが接続端子１２４，１４４を介して直接通信を行うことで、認証回路１０１によって、電池パック１１２の認証を行うことが可能となる。そして、ＭＰＵ１１３は、認証回路１０１により得られた認証結果のみを認証回路１０１から受信することで、電池パック１１２の認証を行うことができるようになっている。
【００１２】
しかしながら、認証装置である充電装置１１１と被認証装置である電池パック１１２とに、暗号認証専用の接続端子をそれぞれ設けた場合には、接続端子数の増加によりコストが増大するのみならず、市場において小型化の要求が強い電池パック１１２のような被認証装置に暗号認証専用の接続端子１４４を設けると、小型化の妨げとなってしまうという、不都合があった。
【００１３】
そこで、ＭＰＵ１１３と制御回路１３２との間の通信に用いられる接続端子を、認証回路１０１と被認証回路１０２との間の通信に共用することで、暗号認証専用の接続端子を削減することが考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１６２９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述のように、充電装置１１１と電池パック１１２との間の通信は、二線式の通信方式であるＳＭＢｕｓ（登録商標）によって行われるため、ＭＰＵ１１３と制御回路１３２との間の二線式通信に用いられる接続端子のうち一方、例えば接続端子１２３，１４３を、認証回路１０１と被認証回路１０２との間の通信に共用した場合、ＭＰＵ１１３と制御回路１３２との間で通信を行うときは、接続端子１２２，１４２、及び接続端子１２３，１４３の両方に信号が流れる一方、認証回路１０１と被認証回路１０２との間で認証が行われるときは、接続端子１２４，１４４にしか信号が流れない。そのため、被認証回路１０２を偽造しようとしている第三者は、接続端子１２２，１４２、及び接続端子１２３，１４３の両方に信号が流れるか、接続端子１２２，１４２、及び接続端子１２３，１４３のうちいずれか一方にしか信号が流れないかによって、認証回路１０１と被認証回路１０２との間で送受信されている認証用の信号を特定することが容易となるので、認証用の信号を解析することが容易となる結果、電池パック１１２を偽造することが容易となるという、不都合があった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、認証回路を備える認証装置と被認証回路を備える被認証装置とに認証専用の接続端子を備えることなく被認証装置の認証を行うことができると共に、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる認証装置、被認証装置、及び電池認証システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る認証装置は、認証の対象となる被認証装置の認証を行う認証装置であって、前記被認証装置と接続するための複数の接続端子と、前記複数の接続端子のうち少なくとも一つの第１接続端子に接続された切替スイッチと、前記被認証装置との間で、前記複数の接続端子のうち前記第１接続端子をのぞく残余の第２接続端子と、前記切替スイッチ及び当該切替スイッチにそれぞれ接続された前記第１接続端子とを介して通信を行う通信部と、前記被認証装置との間で前記切替スイッチ及び前記第１接続端子を介して通信を行うことにより、前記被認証装置の認証処理を行う認証処理部と、前記通信部により前記通信を行わせるときは、前記切替スイッチによって前記第１接続端子と前記通信部とを接続させ、前記認証処理部により前記認証処理を行わせるときは、前記切替スイッチによって前記第１接続端子と前記認証処理部とを接続させると共に、前記通信部により前記第２接続端子へ、偽装用の信号を出力させる切替処理部とを備える。
【００１７】
この構成によれば、通信部により、被認証装置との間で認証処理とは異なる通信処理が行われるときは、切替スイッチによって第１接続端子と通信部とが接続され、通信部によって、第１及び第２接続端子を介して被認証装置と通信が行われる。また、認証処理部により、認証処理のための通信が行われるときは、切替スイッチによって第１接続端子と認証処理部とが接続され、認証処理部によって、第１接続端子を介して被認証装置と認証処理のための通信が行われると共に、通信部から第２接続端子へ偽装用の信号が出力される。この場合、認証処理とは異なる通信処理に用いられる第１接続端子を介して認証処理のための通信が行われるので、認証装置に認証専用の接続端子を備える必要がない。また、認証処理の際に、認証処理のための通信に使用されない第２接続端子には、通信部から偽装用の信号が出力されるので、第２接続端子に信号が流れているか否かによって、認証用の信号であるか否かを区別することが困難となり、認証用の信号を解析することが困難となる結果、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる。
【００１８】
また、前記第１接続端子、前記切替スイッチ、及び前記第２接続端子はそれぞれ一つであり、前記通信部は、前記切替スイッチと前記第１接続端子とを介して前記被認証装置へデータ信号を送信すると共に前記第２接続端子を介して前記被認証装置へクロック信号を送信することにより、同期式の通信を実行し、前記切替処理部は、前記偽装用の信号として、前記通信部により前記クロック信号を出力させることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、通信部によって、認証処理とは異なる通信が行われるときは、第１接続端子を介して被認証装置へデータ信号が送信され、第２接続端子を介して被認証装置へクロック信号が送信されて、同期式の通信が実行される。また、認証処理が行われるときは、通信部によって、偽装用の信号として、認証処理とは異なる通信が行われる際と同じクロック信号が第２接続端子へ出力されるので、第２接続端子に流れる信号によって、第１接続端子に流れる信号が認証用の信号であるか否かを区別することが困難となり、認証用の信号を解析することが困難となる結果、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる。また、同期式の通信に用いられるクロック信号は、単純な周期信号であるから、認証処理のための通信が行われるときと、認証処理以外の通信処理が行われるときとで、同じ信号を生成することが容易である。
【００２０】
また、前記認証処理部は、前記認証に用いられる所定の認証用データを、前記切替スイッチと前記第１接続端子とを介して前記被認証装置へ送信する送信部と、前記被認証装置から送信された返信データを、前記第１接続端子と前記切替スイッチとを介して受信する受信部と、前記認証のための暗号鍵を予め記憶する暗号鍵記憶部と、前記認証用データを、予め設定された暗号方式によって、前記暗号鍵記憶部により記憶されている暗号鍵を用いて暗号化することにより暗号化データを生成する暗号化部と、前記暗号化部により生成された暗号化データと前記受信部により受信された返信データとを比較し、当該暗号化データと当該返信データとが一致した場合、認証が成功した旨の信号を出力し、当該暗号化データと当該返信データとが一致しなかった場合、認証が失敗した旨の信号を出力する認証部とを備えることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、認証処理部によって認証処理が行われる際に、認証処理のための通信に使用されない第２接続端子に通信部から偽装用の信号が出力されるのと並行して、送信部によって認証用データが第１接続端子を介して被認証装置へ送信され、受信部によって第１接続端子を介して被認証装置から送信された返信データが受信されるので、第２接続端子に信号が流れているか否かによって、認証用データ及び返信データを認証用の信号以外の信号と区別することが困難となり、認証用データ及び返信データを解析することが困難となる結果、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる。
【００２２】
また、本発明に係る被認証装置は、上述の認証装置によって認証される被認証装置であって、前記第１接続端子に接続するための第１被認証側接続端子と、前記第２接続端子に接続するための第２被認証側接続端子と、前記第１被認証側接続端子及び前記第２被認証側接続端子を介して前記通信部と通信を行う被認証側通信部と、前記第１被認証側接続端子を介して前記認証装置との間で通信を行うことにより、前記認証処理部による認証処理に応答する認証応答処理部とを備える。
【００２３】
この構成によれば、被認証側通信部によって、上述の認証装置における通信部と、第１被認証側接続端子及び第２被認証側接続端子を介して通信が行われ、認証応答処理部が、第１被認証側接続端子を介して認証処理部による認証処理に応答することにより、認証処理部による認証処理が行われるので、被認証装置に認証専用の接続端子を備える必要がない。また、認証処理の際に、認証処理のための通信に使用されない第２接続端子、及び第２接続端子に接続された第２被認証側接続端子に、通信部から偽装用の信号が出力されるので、第２被認証側接続端子に信号が流れているか否かによって、第１被認証側接続端子に流れる信号が認証用の信号であるか否かを区別することが困難となり、認証用の信号を解析することが困難となる結果、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる。
【００２４】
また、前記被認証装置は、二次電池をさらに備えた電池パックであり、前記被認証側通信部は、前記二次電池に関する信号を、前記第１被認証側接続端子及び前記第２被認証側接続端子を介して前記通信部へ送信することが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、二次電池を備えた電池パックに認証専用の接続端子を備えることなく、電池パックの偽造が容易となるおそれを低減することができる。また、被認証側通信部によって、二次電池に関する信号を、第１被認証側接続端子及び第２被認証側接続端子を介して通信部へ送信することができる。
【００２６】
また、本発明に係る電池認証システムは、上述の認証装置と、上述の被認証装置とを備え、前記認証装置は、前記二次電池に接続するための充電用接続端子と、前記通信部によって前記第１及び第２接続端子を介して前記電池パックから受信された信号に応じて、前記充電用接続端子を介して前記二次電池を充電する充電部とをさらに備える充電装置である。
【００２７】
この構成によれば、通信部によって前記第１及び第２接続端子を介して電池パックの二次電池に関する情報を示す信号を取得し、この信号に応じて充電部によって、二次電池を充電することができる。また、被認証装置である電池パックと認証装置である充電装置とに認証専用の接続端子を備えることなく認証用の信号を解析することが困難となるので、電池パックの偽造が容易となるおそれを低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
このような構成の認証装置、被認証装置、及び電池認証システムは、通信部により、被認証装置との間で認証処理とは異なる通信処理が行われるときは、切替スイッチによって第１接続端子と通信部とが接続され、通信部によって、第１及び第２接続端子を介して被認証装置と通信が行われる。また、認証処理部により、認証処理のための通信が行われるときは、切替スイッチによって第１接続端子と認証処理部とが接続され、認証処理部によって、第１接続端子を介して被認証装置と認証処理のための通信が行われると共に、通信部から第２接続端子へ偽装用の信号が出力される。この場合、認証処理とは異なる通信処理に用いられる第１接続端子を介して認証処理のための通信が行われるので、認証装置に認証専用の接続端子を備える必要がない。また、認証処理の際に、認証処理のための通信に使用されない第２接続端子には、通信部から偽装用の信号が出力されるので、第２接続端子に信号が流れているか否かによって、認証用の信号であるか否かを区別することが困難となり、認証用の信号を解析することが困難となる結果、被認証装置の偽造が容易となるおそれを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る認証装置と被認証装置とを用いた電池認証システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池認証システム１は、認証装置の一例である充電装置２と、被認証装置の一例である電池パック３とを備えて構成されている。
【００３０】
充電装置２は、制御ＩＣ（Integrated Circuit）２１、認証用ＩＣ２２（認証処理部）、切替スイッチ２３、充電回路２４（充電部）、抵抗２５，２６、接続端子２０１（充電用接続端子）、接続端子２０２（第２接続端子）、接続端子２０３（第１接続端子）、及び接続端子２０４を備えている。また、制御ＩＣ２１は、制御部２７と通信部２８とを備えている。電池パック３は、二次電池３１、被認証用ＩＣ３２（認証応答処理部）、制御ＩＣ３３、切替スイッチ３４、スイッチング素子３８、接続端子３０１、接続端子３０２（第２被認証側接続端子）、接続端子３０３（第１被認証側接続端子）、及び接続端子３０４を備えている。また、制御ＩＣ３３は、制御部３５、通信部３６（被認証側通信部）、電圧検出回路３７、を備えている。
【００３１】
そして、充電装置２と電池パック３とが組み合わされると、接続端子２０１，２０２，２０３，２０４と接続端子３０１，３０２，３０３，３０４とがそれぞれ接続されるようになっている。
【００３２】
まず、充電装置２において、切替スイッチ２３は、例えば、半導体アナログスイッチ、マルチプレクサ、フォトＭＯＳリレー、トランジスタやリレースイッチ等のスイッチング素子を用いて構成されており、制御部２７からの制御信号に応じて接続端子２０３を、通信部２８及び認証用ＩＣ２２のうちいずれか一方に選択的に接続する。抵抗２５は、接続端子２０２のプルアップ抵抗であり、抵抗２６は、接続端子２０３のプルアップ抵抗である。
【００３３】
通信部２８は、例えばＳＭＢｕｓ（登録商標）の規格に準拠した二線式の通信インターフェイス回路である。そして、通信部２８は、同期用のクロック信号ＳＣＬを、接続端子２０２，３０２を介して通信部３６へ送信すると共に、制御部２７からの信号をシリアル信号に変換してデータ信号ＳＤＡとして切替スイッチ２３、接続端子２０３，３０３、及び切替スイッチ３４を介して通信部３６へ送信したり、通信部３６から送信されたデータ信号ＳＤＡを切替スイッチ３４、接続端子３０３，２０３、及び切替スイッチ２３を介して受信し、制御部２７で処理可能な信号形式に変換して制御部２７へ送信したりする。
【００３４】
充電回路２４は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＤＣコンバータなどから成り、図略の電源回路から供給された電源電圧を、制御部２７からの制御信号に応じた電圧値、電流値、及びパルス幅に変換し、接続端子２０１，３０１、及び接続端子２０４，３０４を介して電池パック３へ供給する。
【００３５】
図２は、認証用ＩＣ２２及び被認証用ＩＣ３２の構成の一例を示すブロック図である。まず、認証用ＩＣ２２の構成について説明する。認証用ＩＣ２２は、例えば、乱数を認証用データＤ１として生成し、送信部２２２へ出力する乱数生成回路２２１と、乱数生成回路２２１からの認証用データＤ１（チャレンジ）をデータ信号ＳＤＡとして、切替スイッチ２３と接続端子２０３とを介して電池パック３へ送信する送信部２２２と、電池パック３から送信された返信データＤ３（レスポンス）を、接続端子２０３と切替スイッチ２３とを介して受信する受信部２２３と、認証のための暗号鍵を予め記憶する例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）を用いて構成された暗号鍵記憶部２２４と、認証用データＤ１を、予め設定された暗号方式によって暗号鍵記憶部２２４により記憶されている暗号鍵を用いて暗号化することにより、暗号化データＤ２を生成する暗号化部２２５と、例えば比較器により構成され、暗号化データＤ２と受信部２２３により受信された返信データＤ３とを比較し、暗号化データＤ２と返信データＤ３とが一致した場合、認証が成功した旨の認証結果信号Ｄ４を出力し、暗号化データＤ２と返信データＤ３とが一致しなかった場合、認証が失敗した旨の認証結果信号Ｄ４を出力する認証部２２６とを備えている。
【００３６】
図１に戻って制御部２７は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、切替処理部２７１、及び充電制御部２７２として機能する。
【００３７】
切替処理部２７１は、通信部２８により通信を行わせるときは、切替スイッチ２３によって接続端子２０３と通信部２８とを接続させ、認証用ＩＣ２２により認証処理を行わせるときは、切替スイッチ２３によって接続端子２０３と認証用ＩＣ２２とを接続させると共に、通信部２８により同期用のクロック信号ＳＣＬを、接続端子２０２を介して電池パック３へ送信させる。
【００３８】
充電制御部２７２は、通信部２８によって電池パック３から受信された信号に基づいて、充電回路２４の出力電圧、電流等を制御する。
【００３９】
次に、電池パック３において、接続端子３０１は、スイッチング素子３８を介して二次電池３１の正極に接続されている。また、接続端子３０４は、二次電池３１の負極に接続され、グラウンド端子として用いられている。
【００４０】
電圧検出回路３７は、例えばＡ／Ｄコンバータを用いて構成されており、二次電池３１の端子電圧を検出し、デジタル信号に変換して制御部３５へ出力する。
【００４１】
通信部３６は、通信部２８と同様、例えばＳＭＢｕｓ（登録商標）の規格に準拠した二線式の通信インターフェイス回路である。そして、通信部３６は、通信部２８から接続端子２０２，３０２を介して受信された同期用のクロック信号ＳＣＬと同期して、通信部２８から接続端子２０３，３０３、及び切替スイッチ３４を介して受信したデータ信号ＳＤＡを受信し、制御部３５で処理可能な信号形式に変換して制御部３５へ出力する。また、通信部３６は、制御部３５から出力された信号をシリアル信号に変換してデータ信号ＳＤＡとして、クロック信号ＳＣＬと同期して切替スイッチ３４及び接続端子３０３，２０３を介して充電装置２へ出力する。
【００４２】
図２に戻って被認証用ＩＣ３２は、例えば、受信部３２１、暗号鍵記憶部３２２、暗号化部３２３、及び送信部３２４を備えている。受信部３２１は、充電装置２から送信された認証用データＤ１を、接続端子２０３，３０３、及び切替スイッチ３４を介して受信し、暗号化部３２３へ出力する通信インターフェイス回路である。
【００４３】
暗号鍵記憶部３２２は、例えばＥＥＰＲＯＭを用いて構成された不揮発性の記憶回路で、暗号鍵記憶部２２４に記憶されている暗号鍵と同じ暗号鍵が、予め記憶されている。暗号化部３２３は、暗号化部２２５と同じ暗号化方式を用いて、受信部３２１により受信された認証用データＤ１を、暗号鍵記憶部３２２により記憶されている暗号鍵を用いて暗号化することにより返信データＤ３を生成し、送信部３２４へ出力する。
【００４４】
送信部３２４は、返信データＤ３を、切替スイッチ３４及び接続端子３０３，２０３を介して充電装置２へ、データ信号ＳＤＡとして送信する。
【００４５】
上述のように、送信部２２２と受信部３２１との間、及び送信部３２４と受信部２２３との間は、切替スイッチ２３，３４と接続端子２０３，３０３とによって直接接続されるので、認証用ＩＣ２２及び被認証用ＩＣ３２を製造するメーカは、充電装置２や電池パック３を製造する機器メーカに送信部２２２と受信部３２１との間、及び送信部３２４と受信部２２３との間で用いられる通信方式を秘密にして、認証用ＩＣ２２及び被認証用ＩＣ３２で用いられる暗号方式の解析の困難性を向上させることができる結果、電池パック３の偽造の困難性を向上させることができる。
【００４６】
なお、認証処理部及び認証応答処理部は、必ずしも認証用ＩＣ２２や被認証用ＩＣ３２のように集積回路化されているものに限られず、例えばプリント配線基板上に構成された回路モジュール等であってもよい。
【００４７】
図１に戻って制御部３５は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、切替制御部３５１、及び充放電制御部３５２として機能する。
【００４８】
切替制御部３５１は、被認証用ＩＣ３２により認証処理を行わせるとき、例えば通信部３６によって、充電装置２から認証処理を実行する旨の信号が受信されたとき、切替スイッチ３４によって、接続端子３０３と被認証用ＩＣ３２とを接続させる。また、切替制御部３５１は、通信部３６により通信を行わせるとき、例えば被認証用ＩＣ３２から、返信データＤ３の送信が終了した旨の信号を受信したときは、切替スイッチ３４によって接続端子３０３と通信部３６とを接続させる。
【００４９】
充放電制御部３５２は、電圧検出回路３７により検出された二次電池３１の端子電圧を示す情報を、通信部３６によって充電装置２へ送信させる。また、充放電制御部３５２は、例えば、図略の電流センサによって検出された二次電池３１の充電電流や、図略の温度センサにより検出された二次電池３１の温度を示す情報を、さらに通信部３６によって充電装置２へ送信させるようにしてもよい。あるいは、充放電制御部３５２は、充電回路２４に出力を要求する電圧、電流、あるいはパルス幅等の指示情報を、通信部３６によって充電装置２へ送信させるようにしてもよい。また、充放電制御部３５２は、電圧検出回路３７や、図略の電流センサや温度センサによって検出された電圧、電流、温度等の情報に基づき、過電圧、過電流、過度の温度上昇等を検出した場合、スイッチング素子３８をオフさせて、二次電池３１を過電圧、過電流、過度の温度上昇等から保護するようになっている。
【００５０】
次に、上述のように構成された電池認証システム１の動作について説明する。図３は、電池認証システム１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、切替処理部２７１からの制御信号に応じて、通信部２８によって、電池パック３における通信部３６へ、認証処理を行う旨の信号が送信される。そして、通信部３６により認証処理を行う旨の信号が受信されると、切替制御部３５１によって、切替スイッチ３４が被認証用ＩＣ３２側へ切り替えられる（ステップＳ１）。
【００５１】
次に、切替処理部２７１によって、充電装置２の切替スイッチ２３が認証用ＩＣ２２側へ切り替えられる（ステップＳ２）。これにより、認証用ＩＣ２２と被認証用ＩＣ３２とが、切替スイッチ２３、接続端子２０３，３０３、及び切替スイッチ３４を介して接続され、認証用ＩＣ２２と被認証用ＩＣ３２との間で認証処理を実行可能にされる。
【００５２】
次に、切替処理部２７１によって、例えば通信部２８からダミーのデータを送信させる等の方法により、通信部２８から接続端子２０２を介して電池パック３へ、偽装用のクロック信号ＳＣＬが送信される（ステップＳ３）。そして、認証用ＩＣ２２から接続端子２０３，３０３を介して被認証用ＩＣ３２へ認証用データＤ１が送信され、被認証用ＩＣ３２から接続端子３０３，２０３を介して認証用ＩＣ２２へ返信データＤ３が返信されることで、認証処理が実行される（ステップＳ４）。
【００５３】
具体的には、認証用ＩＣ２２において、乱数生成回路２２１によって、乱数が認証用データＤ１として生成されて送信部２２２へ出力され、送信部２２２によって、認証用データＤ１（チャレンジ）がデータ信号ＳＤＡとして、切替スイッチ２３と接続端子２０３，３０３と切替スイッチ３４とを介して被認証用ＩＣ３２へ送信される。
【００５４】
そうすると、被認証用ＩＣ３２において、認証用データＤ１が受信部３２１により受信されて暗号化部３２３へ出力される。そして、暗号化部３２３によって、認証用データＤ１が、暗号鍵記憶部３２２により記憶されている暗号鍵を用いて、暗号化部２２５と同じ暗号化方式により暗号化されることにより返信データＤ３が生成される。そして、送信部３２４によって、返信データＤ３が、切替スイッチ３４、接続端子３０３，２０３、及び切替スイッチ２３を介して認証用ＩＣ２２の受信部２２３へ送信される。
【００５５】
また、認証用ＩＣ２２では、乱数生成回路２２１によって生成された認証用データＤ１が、暗号化部２２５によって、予め設定された暗号方式によって暗号鍵記憶部２２４により記憶されている暗号鍵を用いて暗号化されて、暗号化データＤ２が生成される。そして、認証部２２６によって、暗号化データＤ２と受信部２２３により受信された返信データＤ３とが比較され、暗号化データＤ２と返信データＤ３とが一致した場合、認証が成功した旨の認証結果信号Ｄ４が制御部２７へ出力され、暗号化データＤ２と返信データＤ３とが一致しなかった場合、認証が失敗した旨の認証結果信号Ｄ４が制御部２７へ出力される。
【００５６】
この場合、認証用ＩＣ２２から接続端子２０３，３０３を介して被認証用ＩＣ３２へ認証用データＤ１が送信されている間、及び被認証用ＩＣ３２から接続端子３０３，２０３を介して認証用ＩＣ２２へ返信データＤ３が送信されている間、認証用ＩＣ２２と被認証用ＩＣ３２との間の通信に用いられていない接続端子２０２，３０２には、通信部２８と通信部３６との間で二線式通信が実行されているときと同じクロック信号ＳＣＬが出力されているので、電池パック３を偽造しようとしている第三者が、接続端子２０２，３０２、及び接続端子２０３，３０３の両方に信号が流れるか否かによって、認証用ＩＣ２２と被認証用ＩＣ３２との間で送受信されている認証用の信号である認証用データＤ１及び返信データＤ３を特定することができない結果、認証に用いられている暗号の解析が困難となり、電池パック３の偽造が容易になるおそれを低減することができる。
【００５７】
また、上述の構成によれば、充電装置２、及び電池パック３に、暗号認証専用の接続端子を備えることなく被認証装置の認証を行うことができるので、コストの増大を低減しつつ、電池パック３の偽造が容易になるおそれを低減することができる。
【００５８】
次に、被認証用ＩＣ３２による返信データＤ３の送信が終了すると、例えば被認証用ＩＣ３２から、返信データＤ３の送信が終了した旨の信号が切替制御部３５１へ送信され、切替制御部３５１によって、電池パック３の切替スイッチ３４が通信部３６側へ切り替えられる（ステップＳ５）。
【００５９】
次に、切替処理部２７１によって、認証用ＩＣ２２から出力された認証結果信号Ｄ４が確認され（ステップＳ６）、認証結果信号Ｄ４が認証失敗を示す場合（ステップＳ６でＮＯ）、通信部２８によるクロック信号ＳＣＬの送信が停止され（ステップＳ７）、処理を終了する。一方、ステップＳ６において、認証結果信号Ｄ４が認証成功を示す場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、通信部２８によるクロック信号ＳＣＬの送信が停止され（ステップＳ８）、切替処理部２７１によって、充電装置２の切替スイッチ２３が通信部２８側へ切り替えられて通信部２８と通信部３６とが二線式通信を実行可能にされる（ステップＳ９）。
【００６０】
そして、充放電制御部３５２によって、電圧検出回路３７により検出された二次電池３１の端子電圧を示す情報や、図略の電流センサによって検出された二次電池３１の充電電流、図略の温度センサにより検出された二次電池３１の温度を示す情報等、二次電池３１に関する情報を示す信号が、通信部３６へ出力され、通信部３６から通信部２８へ送信される。さらに充電制御部２７２によって、通信部２８により電池パック３から受信された二次電池３１の端子電圧、充電電流、温度等の情報に基づき充電回路２４の出力電圧、電流等が制御され、二次電池３１が充電され（ステップＳ１０）、処理を終了する。
【００６１】
なお、充放電制御部３５２は、二次電池３１を充電するための充電電圧や充電電流、充電パルス幅等を指示する指示信号を、二次電池に関する信号として充電装置２へ送信し、充電制御部２７２は、充放電制御部３５２から送信された指示信号に応じた充電電圧や充電電流、充電パルス幅等を、充電回路２４から出力させるようにしてもよい。
【００６２】
また、充電装置２は、二線式のシリアル通信を行うための接続端子２０２，２０３を備え、接続端子２０３が第１接続端子の一例に相当し、接続端子２０２が第２接続端子の一例に相当する例を示したが、第１，第２接続端子はそれぞれ複数であってもよい。図４は、第１，第２接続端子がそれぞれ複数設けられた場合の、制御部２７ａ，３５ａ、及び認証用ＩＣ２２ａ，３２ａの接続方法の一例を示す説明図である。
【００６３】
図４に示すように、制御部２７ａと制御部３５ａとは、例えば８ビットのパラレルバスを介して通信を行うものであり、認証用ＩＣ２２ａと被認証用ＩＣ３２ａとは、例えば４ビットのパラレルバスを介して通信を行うものであってもよい。この場合、制御部２７ａが備えるバスインターフェイス回路２７３が通信部の一例に相当し、制御部３５ａが備えるバスインターフェイス回路３５３が被認証側通信部の一例に相当している。
【００６４】
そして、８ビットバスのうち例えば４ビットが、複数の切替スイッチ２３−１，２３−２，２３−３，２３−４をそれぞれ介して第１接続端子の一例に相当する接続端子２０３−１、２０３−２、２０３−３、２０３−４に接続され、残余の４ビットが第２接続端子の一例に相当する接続端子２０２−１、２０２−２、２０２−３、２０２−４に接続され、切替処理部２７１からの制御信号に応じて切替スイッチ２３−１，２３−２，２３−３，２３−４が切り替えられることで、制御部２７ａ及び認証用ＩＣ２２ａのうち、いずれか一方が接続端子２０２−１、２０２−２、２０２−３、２０２−４を介して電池パック３ａに接続される構成としてもよい。
【００６５】
この場合、切替処理部２７１は、認証用ＩＣ２２ａにより電池パック３の認証処理を行わせるときは、切替スイッチ２３−１，２３−２，２３−３，２３−４によって接続端子２０３−１、２０３−２、２０３−３、２０３−４と認証用ＩＣ２２ａとを接続させると共に、例えばバスインターフェイス回路２７３によって予め設定された、あるいはランダムなデータの書き込み動作を行わせることにより、接続端子２０２−１、２０２−２、２０２−３、２０２−４に偽装用の信号を送信させるようにすればよい。
【００６６】
同様に、電池パック３ａは、接続端子２０２−１、２０２−２、２０２−３、２０２−４、及び接続端子２０３−１、２０３−２、２０３−３、２０３−４にそれぞれ接続するための接続端子３０２−１、３０２−２、３０２−３、３０２−４、及び接続端子３０３−１、３０３−２、３０３−３、３０３−４を備え、切替スイッチ３４−１，３４−２，３４−３，３４−４によって、制御部３５ａ及び被認証用ＩＣ３２ａのうちいずれかを接続端子３０３−１、３０３−２、３０３−３、３０３−４に接続させるようにしてもよい。
【００６７】
また、認証装置は、認証機能を有する機器であればよく、充電装置２に限られない。被認証装置もまた、認証の対象となる機器であればよく、電池パック３に限られず、例えばメモリカードや各種のアダプタ装置であってもよい。認証装置は、例えば充電装置２を内蔵した携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話等であってもよく、二次電池の充電機能を有さない電子機器であって、例えばメモリカードやその他種々のアダプタ装置の認証を行う機器であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、各種電池搭載装置の電源として用いられる電池パックやメモリカード等の各種アダプタ機器であって認証の対象となる被認証装置、及びこのような被認証装置の認証を行う充電装置、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両等の認証装置、及びこのような認証装置と被認証装置とからなる認証システムとして好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る認証装置と被認証装置とを用いた電池認証システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す認証用ＩＣ及び被認証用ＩＣの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す電池認証システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す電池認証システムの変形例を説明するための説明図である。
【図５】背景技術に係る認証装置に組み込まれて用いられる認証回路と、被認証装置に組み込まれて用いられる被認証回路の構成の概略を示す概念図である。
【図６】背景技術に係る充電装置と電池パックとからなる認証システムの構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  電池認証システム
２  充電装置
３，３ａ  電池パック
２２，２２ａ  認証用ＩＣ
２３，３４  切替スイッチ
２４  充電回路
２７，２７ａ，３５，３５ａ  制御部
２８，３６  通信部
３１  二次電池
３２，３２ａ  被認証用ＩＣ
３７  電圧検出回路
２０１，２０２，２０３，２０４，３０１，３０２，３０３，３０４  接続端子
２２１  乱数生成回路
２２２，３２４  送信部
２２３，３２１  受信部
２２４  暗号鍵記憶部
２２５，３２３  暗号化部
２２６  認証部
２７１  切替処理部
２７２  充電制御部
２７３，３５３  バスインターフェイス回路
３２２  暗号鍵記憶部
３５１  切替制御部
３５２  充放電制御部
Ｄ１  認証用データ
Ｄ２  暗号化データ
Ｄ３  返信データ
Ｄ４  認証結果信号
ＳＤＡ  データ信号
ＳＣＬ  クロック信号
【図１】
2008197706.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008197706.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008197706.tif 000007
【図６】
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