(57)【要約】【課題】電池駆動する機器システムにおいて、認定されていない電池や電池パックを使用する事は、機器が正常な動作をしないばかりか、安全性の面でも好ましくないので、認証システムを導入している。しかし今日では認可されていないサードパーティの電池パックでも、純正の電池パックの認証システムを解読してまねて、電池パックに組み込むケースが増加している。そこで複製がつくれないように、まねのできない認証システムにする事が課題である。【解決手段】あらかじめ認定した電池特性データを機器に保存しておき、機器システム駆動時に電池特性を取得解析して、保存した認定電池特性と比較する。その解析結果が不自然であれば、不適合電池として警告表示や機器の動作を停止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池で駆動する機器において、電池特性を取得する取得手段と該電池特性を解析する解析手段と警告手段を有し、該取得手段が取得した該電池特性と該解析手段が解析する該電池特性の解析結果が一致しない場合、不適合電池として警告手段で警告する電池駆動機器システム。
【請求項２】
該取得手段が電池電圧を取得する手段、あるいは該電池に出入りする電池電流を取得し積算する積算手段であり、該解析手段は該取得手段が取得した該電池電圧を電池残容量に変換する変換手段を有し、該機器を駆動して該電池容量を消費した時、該変換手段で変換する理論電池残容量変化量と該積算手段が積算した実電池残容量変化量を比較解析する請求項１の電池駆動機器システム。
【請求項３】
該電池を電池パックに収納し、該電池パックは該機器と着脱できるようにすると共に、該取得手段の一部、あるいは全てを該電池パックに内蔵し、該解析手段の一部、あるいは全てを該機器に内蔵する請求項１の電池駆動機器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電池で駆動する機器に於いて、適合した電池かどうかを判定して、不適合な電池を排除する電池駆動機器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池駆動機器システムでは安全面や性能維持を目的に純正電池パックを推奨する場合が多い。しかしながら純正以外の電池パックがサードパーティから発売される場合も多く、中には粗悪品で安全面に不安のある電池が安い価格で大量に流通する事も珍しくない。そこで、機器の製造販売メーカーは認証システムとして、暗号化したＩＤを組み込んだＩＣやマイクロコンピュータを電池パックに内蔵して対策をとっている。例えば、ＩＣに暗号化されたロジック回路を組み込み、そのロジックを機器本体が認識しないと機器が駆動しないようにした機器がある。また本体から電池パックのマイクロコンピュータに暗号文を入力した時、純正の電池パックに内蔵されたマイクロコンピュータがその暗号文を解読して、返答文を機器本体に返す方法がある。この方法を使った電池駆動機器システムでは、純正外の認可されていない電池パックは暗号文を解読できないので機器本体に返答できない。その場合は、機器が動作しないようにして、純正でない電池パックを排除している。
【特許文献１】特願２００２−１６２３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、今日では認可されていないサードパーティの電池パックでも、純正の電池パックの暗号を解読してまねて、電池パックに内蔵したＩＣやマイクロコンピュータに組み込むケースが増加している。中には電池の安全性に問題のある商品も数多くある。そこで複製がつくれないように、まねのできない認証システムにする事が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、電池で駆動する機器システムにおいて、電池特性を取得する取得手段と電池特性を解析する解析手段と警告手段を有する。そして、取得手段で得た電池特性と解析手段が解析する電池特性の解析結果が一致しない場合、不適合電池とする。その結果をディスプレーに表示したり、警告音を発したり、機器の動作を停止する等の警告手段で警告する。電池の化学特性を認証に使用するので、認証システムを複製するのを困難にする特徴がある。
【０００５】
また本発明は、取得手段が電池電圧を取得し、また電池に出入りする電池電流を検出して積算し、実際に電池に出入りしたクーロン量を取得する手段である。そして、解析手段は、電池電圧を理論電池残容量に変換して理論電池残容量変化量を算出する手段を含み、取得手段で電流量を積算して取得する実電池残容量から求める実電池残容量変化量と比較する。理論電池容量変化量と実電池容量変化量の相関性が不自然であると不適合電池として、警告手段で警告する。同じメーカーが同じ材料を使用して製造する以外、理論電池容量変化量と実電池容量変化量の関係を同じになるようにまねるのは非常に困難なので、高度な認証システムになる特徴がある。また、残容量算出用のハードウェアとソフトウェアの大部分を利用できるので、認証用の別のＩＣを組み込む必要がなくコストを抑える特徴がある。
【０００６】
また本発明は、電池パックと機器が着脱できるようになっている場合に適用する。すなわち取得手段の一部、あるいは全てを電池に内蔵し、解析手段の一部、あるいは全てを機器に内蔵する。すなわち、電池パック側と機器側に電池特性を取得して解析するファームウェアを分散する。そして取得手段の全てと解析手段の全てが合体して始めて正しい電池特性を取得して正しい解析ができるようにする。ファームウェアが正しく動作するためには電池パックに割り振ったファームウェアを複製し、しかも機器側のファームウェアと整合させるプロトコルになるように電池パックを作成する必要があるので、複製の作成を極めて困難にする特徴がある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、電池で駆動する機器において、電池特性を取得する取得手段３と電池特性を解析する解析手段４の二つの手段で得たデータが一致した時だけ、正当な電池１であると判定する。従って、機器システム２を正常に駆動するためには、電池特性を取得するハードと解析するソフトがほぼ完全に一致するような電池１や電池パック８を供給する必要がある。すると、認可を受けていない電池製造者は、電池や電池パックを供給する事が極めて困難になるので強力な認証システムとして効果を発揮する。
【０００８】
また電池開放電圧を残容量に変換して求める理論残容量変化量と、電流積算して求める実電池残容量変化量の比は電池劣化度αになる。電池劣化度αは使用電池電圧範囲ではほとんど変化しない。しかし、電池開放電圧を残容量に変換する変換式が必然的に異なる他の電池では、電池劣化度αは使用電池電圧範囲で不自然に変化するので、容易に不適合電池であると判定できる。しかも、適合電池にするためには、電池材料の成分を一致させる必要があるので、認定されていないサードパーティが複製電池を製造するのは極めて困難になる効果は大きい。
【０００９】
さらに本発明は、電池パックと機器本体が着脱できるようになっている場合に、機器本体と電池パックに分けて内蔵したファームウェアすなわち、電池パック８に分散された取得手段３のハードと解析手段11のソフトを複製すると共に、機器７の解析手段９と通信するプロトコルを一致させないと使用できないので、認可を受けないで複製電池パックを作る事が２重に困難になる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態１を、図１の図面を用いて詳細に説明する。図１で示すように、電池１で駆動する機器システム２は、電池特性を取得する取得手段３と電池特性を解析する解析手段４と警告手段５を有する。電池特性は電池電圧、電池に出入りする電流、電池インピーダンス、電池温度、電池劣化度などが代表例で、いずれも従来の機器システム２では取得して利用されている特性である。また取得手段３も同様に従来から提案されている。また解析手段４には、取得した電池特性を解析して充電や放電をコントロールする事や、電池残容量を算出する事等が従来から実施されている代表例として上げられる。そして警告手段５としては、図１ではディスプレーへの表示を示しているが、その他にもブザーを鳴らす、充電や放電をストップする、機器本体の動作を停止する等が従来からある代表的な警告手段例である。そして、本発明では、取得手段３で取得した電池特性データと解析手段４が解析した結果が一致しない時に、警告手段５が機器システム２の動作を停止する等の警告を行なう。例えば、取得手段３が電池電圧と電流を取得して電池インピーダンスを算出した値と、解析手段にあらかじめ保存されている純正電池の電池インピーダンスとかけ離れている場合は一致しないとしてディスプレー５に不適合電池などの表示をして警告する。さらには取得手段３や解析手段４や警告手段５として、上記例で説明した従来使用されている手段に限らないで、あらたな手段を使用しても本発明の趣旨は変わらない。
【００１１】
次に実施の形態２では、適合電池と不適合電池を判定する電池特性として電池劣化度αを採用している。図２にその構成を図３では動作フローチャートを示し詳細に説明する。図３のフローチャートでは電流積算方法と電圧方法の併用で電池残容量を算出する電池残容量算出方法に基づいて電池劣化度αを算出する。すなわち、電池劣化度αを、電流積算方法で取得する実電池残容量変化量と、電池に流れる電流が微小な時に電池電圧を残容量に変換して求める理論電池残容量変化量の比から算出するアルゴリズムのフローチャートである。この方法は本発明者が以前出願した特願２００２−１６２３５６で詳しく説明している。
【００１２】
先ず機器システム２の電源をオンする（Ｓ１）。すると取得手段３と解析手段４がオンする（Ｓ２）。次に取得手段３が検出抵抗６に発生する電圧を検出して流れる電流を取得する（Ｓ３）。次に解析手段４が電池に出入りする電流が最小値以下であるかどうかを判定する（Ｓ４）。電流が最小値以下である場合、電池１の電池開放電圧を取得手段３であるＩＣを用いて検出する（Ｓ５）。電池開放電圧を電池残容量に変換する（Ｓ６）。電池に流れる電流が一定値を越えると取得手段３が電流積算する（Ｓ７）。こうして取得手段３を使用して、電流積算から求める実電池容量変化量ΔＣｒｅａｌ（Ｓ８）と、解析手段４を使用して、電池電圧を電池残容量に変換して求める理論電池容量変化量ΔＣ（Ｓ９）の比から電池劣化度αを算出する（Ｓ１０）。ところで、電池１を使用したり充電したりすると電池電圧は変化するが、この電池劣化度αは電池電圧範囲が変わってもほぼ同じになる。それは、電池１の特性をあらかじめ測定解析して、電池開放電圧を残容量に変換する変換式を解析手段４に組み込んでいるからである。しかし、電池材料成分が違った場合や製造方法が異なると、算出する電池劣化度αは電池電圧範囲で異なってくる。このように電池劣化度αが不自然な変化をすると（Ｓ１１）、不適合電池として、警告手段で警告する（Ｓ１２）。電池劣化度αに不自然な変化がなければ適合電池として使用を継続する（Ｓ１３）。また、本実施例では電池特性として電池劣化度αを観察したが、取得手段３と解析手段４が他の電池特性の比較をして、適合電池であるか不適合電池であるかの判定をしても本発明の趣旨は変わらない。
【００１３】
次に実施の形態３を図４のブロック図を使って詳細に説明する。駆動機器システム２の機器７と電池パック８は着脱できるようになっている。機器７のマイクロコンピュータ８には解析手段９を内蔵し、電池パック８のマイクロコンピュータ10には解析手段11を内蔵する。解析手段９と解析手段11は一つになって初めて解析のプログラムが完結するようになっている。この事を図３のフローチャートで説明すると、（Ｓ９）、（Ｓ10）、（Ｓ11）は解析手段９に内蔵し、（Ｓ４）を解析手段11に内蔵する。（Ｓ４）の電流最小値以下かどうかの判定次第で、電池電圧を取得するか電流を積算するかの大きな違いが出てくる。この（Ｓ４）が正確にプログラミングされていないと解析結果が不自然になり、不適合電池パックとして警告する事ができる。すなわち適合する電池パック８を製造する場合には、マイクロコンピュータ８とマイクロコンピュータ10を接続する通信プロトコルを複製するだけでなく、解析手段11のプログラムも完全に複製しないと機器に適合する電池パックにならない。従って複製電池パックを無断で製造する事を２重に困難にする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１のブロック図である。
【図２】実施の形態２のブロック図である。
【図３】実施の形態２のフローチャートである。
【図４】実施の形態３のブロック図である。
【符号の説明】
【００１５】
１は電池
２は機器システム
３は取得手段
４は解析手段
５は警告手段
８は機器側のマイクロコンピュータ
９は電池パック側のマイクロコンピュータ
（Ｓ１）〜（Ｓ13）はフローチャートのステップ番号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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