CN102810179A - 再生电源的智能卡 - Google Patents

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Abstract

再生电源的智能卡，一种智能卡包含：一能量转换装置，将能量转换成电源；一储能元件，储存能量转换装置所提供的电源并输出一电压；以及一稳压单元，将储能元件所输出的该电压调整成智能卡的一负载的一工作电压，并将所调整的工作电压输出至负载。本发明的智能卡可汲取其外部的能量来转换成电源，并储存所转换的电源，以提供源源不绝的电源或短暂所需的电源于智能卡的负载，而可大大地延长智能卡的使用寿命。

Description

再生电源的智能卡
技术领域
本发明有关于一种智能卡，特别有关于一种可再生电源的智能卡。
背景技术
为了让人们有舒适便利的生活，设计了许多轻巧多功能的物品，例如智能卡，将多种卡片功能结合于其中。智能卡又称晶片卡或IC(Integrated Circuit)卡。
IC卡以功能来分类可分为记忆卡和智能卡。记忆卡具备储存资料的功能，没有逻辑运算的功能，例如电话IC卡。智能卡具备储存资料及逻辑运算的功能，例如具有动态密码功能的智能卡。
智能卡以资料传输方式来分类可分为接触式智能卡和非接触式智能卡。接触式智能卡系其上晶片必须接触读卡机的读写头，此方式有较高的安全性及正确性，例如健保卡。非接触式智能卡运用RFID(Radio Frequency Identification，射频辨识)的原理，具有通讯速度快及使用寿命时间长的优点，但安全性略低于接触式智能卡，例如悠游卡。为了兼具智能卡的功能、安全性及正确性等各项特点，可将接触式及非接触式的IC晶片结合在一张卡片中。
本身无电源装置的智能卡，例如悠游卡，此等智能卡的资料储存、更新或逻辑运算所需的电源需藉由外部特定设备来提供电源，当使用者想得知智能卡的使用情况，需到特定设备操作，对于使用者而言相当不方便。
针对上述的问题，如美国专利公开第US 200937928号及第US 201002025号等专利案所揭露的内容，提出一种具有动态密码产生功能的智能卡内建有电源装置，如图1为习知智能卡的系统方块图所示。
在图1中，智能卡10的电源装置22供电于智能卡10的负载(包含动态密码控制器12、动态密码产生器14、显示控制器16、按键18及显示器20)。电源装置22系使用不可充电的可挠性锂电池(Flexible Lithium Battery)。
使用不可充电的电源装置22的智能卡10在电源装置22的电源耗尽时，该智能卡10便无法使用。再者，使用可挠性锂电池的电源装置22系受温度效应的影响，当智能卡10所处的环境温度越低，可挠性锂电池的蓄电量就降低，电源装置22就越快耗尽电源，使得智能卡10的使用寿命变短，使用者必须重新更换新的智能卡。
发明内容
本发明提供一种再生电源的智能卡，可汲取智能卡外部的能量来转换成电源，并储存所转换的电源，以提供源源不绝的电源或短暂所需的电源于智能卡的负载，而可大大地延长智能卡的使用寿命。
本发明系提供第一种智能卡，其包含：
一能量转换装置，将能量转换成电源；
一储能元件，储存该能量转换装置所提供的电源并输出一电压；以及
一稳压单元，将该储能元件所输出的该电压调整成该智能卡的一负载的一工作电压，并将所调整的该工作电压输出至该负载。
根据本发明的第一种智能卡，其中，该能量转换装置包含：
一天线，接收一射频；
一滤波及阻抗匹配器，对该天线所接收的该射频进行滤波及阻抗匹配以产生一交流电源；以及
一整流器，将该滤波及阻抗匹配器所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
根据本发明的第一种智能卡，其中，该能量转换装置系一太阳能装置。
根据本发明的第一种智能卡，其中，该能量转换装置包含：
一振动/压电装置，利用振动或按压该振动/压电装置以产生一交流电源；以及
一整流器，将该振动/压电装置所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
根据本发明的第一种智能卡，其中，该储能元件系一超电容及一电容的其中一者。
根据本发明的第一种智能卡，进一步包含：
一电池；以及
一电源选择单元，选择由该电池及该稳压单元的其中之一来提供电源至该负载。
根据本发明的第一种智能卡，其中，该电源选择单元包含：
一第一二极管，由该稳压单元经该第一二极管提供电源至该负载；以及
一第二二极管，由该电池经该第二二极管提供电源至该负载；
其中，比较该第一二极管与该第二二极管的正端的电压，将电压较高的二极管导通。
根据本发明的第一种智能卡，进一步包含一充电电池，该稳压单元提供电源对该充电电池充电，而该充电电池提供电源至该负载。
根据本发明的第一种智能卡，该稳压单元包含：
一开关，电连接至该储能元件；
一充电控制电路，根据该储能元件的储电状态以控制该开关的导通；以及
一充电集成电路，电连接至该开关；
其中，当该开关导通时，该充电集成电路控制该储能元件的经由该开关所输出的电压及电流以对该充电电池充电。
本发明系提供第二种智能卡，其包含：
多个能量转换装置，将能量转换成电源；
一电源选择单元，选择输出电压较高的能量转换装置提供电源；
一储能元件，储存该电源选择单元所选择的能量转换装置所提供的电源并输出一电压；以及
一稳压单元，将该储能元件所输出的该电压调整成该智能卡的一负载的一工作电压，并将所调整的该工作电压输出至该负载。
根据本发明的第二种智能卡，其中，该等能量转换装置包含：
一天线，接收一射频；
一滤波及阻抗匹配器，对该天线所接收的该射频进行滤波及阻抗匹配以产生一交流电源；以及
一整流器，将该滤波及阻抗匹配器所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
根据本发明的第二种智能卡，其中，该等能量转换装置中的一系一太阳能装置。
根据本发明的第二种智能卡，其中，该等能量转换装置包含：
一振动/压电装置，利用振动或按压该振动/压电装置以产生一交流电源；以及
一整流器，将该振动/压电装置所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
根据本发明的第二种智能卡，其中，该储能元件系一超电容及一电容的其中一者。
根据本发明的第二种智能卡，其中，该电源选择单元包含：
一第一二极管及一第二二极管，由不同的能量转换装置经该第一二极管或该第二二极管提供电源于该储能元件；
其中，比较该第一二极管与该第二二极管的正端的电压高低，将电压较高的二极管导通。
附图说明
图1为公知智能卡的系统方块图；
图2为本发明的第一实施例的再生电源的智能卡的系统方块图；
图3为本发明的第二实施例的再生电源的智能卡的系统方块图；
图4为本发明的第三实施例的再生电源的智能卡的系统方块图；
图5为本发明的第四实施例的再生电源的智能卡的系统方块图；以及
图6为本发明的第五实施例的再生电源的智能卡的系统方块图。
主要附图标记说明
10智能卡
12动态密码控制器
14动态密码产生器
16显示控制器
18按键
20显示器
22电源装置
30天线
32滤波及阻抗匹配器
34整流器
36储能元件
38稳压单元
40负载
42太阳能装置
44储能元件
46稳压单元
48振动/压电装置
50整流器
52储能元件
54稳压单元
56负载
58电池
62二极管
64二极管
66开关
68充电控制电路
70充电集成电路
72开关
74充电控制电路
76充电集成电路
78开关
80充电控制电路
82充电集成电路
84充电电池
100天线
102滤波及阻抗匹配器
104整流器
106太阳能装置
108振动/压电装置
110整流器
112二极管
114二极管
116储能元件
118稳压单元
具体实施方式
本发明的智能卡包含有一能量转换装置、一储能元件、一稳压单元及负载(以上述图1的负载为例)。能量转换装置将能量(如射频、太阳能或振动/按压的外力等)转换成电源。储能元件储存能量转换装置所提供的电源并输出一电压至稳压单元。稳压单元将该储能元件所输出的电压调整成智能卡的负载的一工作电压，并将所调整的工作电压输出至负载。其中，储能元件系一超电容或一电容。
以下以不同实施例来详细说明本发明的具有再生电源的智能卡的结构与技术。
图2为本发明的第一实施例的再生电源的智能卡的系统方块图。本实施例应用于智能卡本身无电池的情况。在图2中，一天线30、一滤波及阻抗匹配器32及一整流器34系为第一能量转换装置的组成构件。天线30、滤波及阻抗匹配器32、整流器34、储能元件36及稳压单元38系构成用以提供电源至负载40(以上述图1的负载为例)的第一供电路径。
天线30接收一射频并传送至滤波及阻抗匹配器32。滤波及阻抗匹配器32对天线所接收的射频进行滤波及阻抗匹配以产生一交流电源，并将该交流电源传送至整流器34。整流器34将滤波及阻抗匹配器32所产生的交流电源整流成直流电源并提供至储能元件36，亦即整流器34对储能元件36充电。储能元件36用以储存整流器34所提供的直流电源，而储能元件36所储存的电能释放于稳压单元38。稳压单元38将储能元件36的放电电压(亦即储能元件36所释放的电能)调整成负载40的工作电压，并将所调整的工作电压输出至负载40。
一太阳能装置42系作为第二能量转换装置，一储能元件44系作为储能元件。太阳能装置42、储能元件44及稳压单元46系构成用以提供电源至负载40的第二供电路径。
太阳能装置42接收太阳光以产生一直流电源，并将直流电源提供至储能元件44，亦即太阳能装置42对储能元件44充电。储能元件44用以储存太阳能装置42所提供的直流电源，而储能元件44所储存的电能释放于稳压单元46。稳压单元46将储能元件44的放电电压(亦即储能元件44所释放的电能)调整成负载40的工作电压，并将所调整的工作电压输出至负载40。
一振动/压电装置48及一整流器50系为第三能量转换装置的组成构件，一储能元件52系作为储能元件。振动/压电装置48、整流器50、储能元件52及稳压单元54系构成用以提供电源至负载40的第三供电路径。
振动/压电装置48利用振动或按压该振动/压电装置48以产生交流电源，并将该交流电源传送至整流器50。整流器50将振动/压电装置48所产生的交流电源整流成直流电源并提供至储能元件52，亦即整流器50对储能元件52充电。储能元件52用以储存整流器50所提供的直流电源，而储能元件52所储存的电能释放于稳压单元54。稳压单元54将储能元件52的放电电压(亦即储能元件52所释放的电能)调整成负载40的工作电压，并将所调整的工作电压输出至负载40。
在本实施例中，具有再生电源的智能卡可由上述用以提供电源至负载40的三个供电路径的电路组态来提供电源给智能卡的负载40，或可由任一或任两个供电路径的电路组态来提供电源给智能卡的负载40。智能卡的负载40在获得再生电源(如射频、太阳能或振动等所转换的电源)后可以使智能卡依其所设计的功能操作。
图3为本发明的第二实施例的再生电源的智能卡的系统方块图。本实施例应用于智能卡本身具有电池的情况，而该电池系不可充电的电池。图3中的组件的元件编号与图2的组件的元件编号相同者，具有相同的元件名称与功能，在此省略其说明。图3的电路组态与图2的电路组态的差异在于图3增加一电池58，图3的负载56与及动态密码产生器14构成图2的负载40。
在第二实施例中，智能卡的电池58提供电源给图1中的智能卡的动态密码产生器14，而利用第一实施例中的三个供电路径的电路组态来提供电源给图1中的智能卡的其他负载(即第二实施例的负载56)。其中，三个供电路径的电路组态提供电源给负载56的方式与第一实施例相同，在此省略三个供电路径的电路组态提供电源给负载56的说明。
第二实施例的电路组态相较于第一实施例的电路组态，第二实施例的电池的电源仅提供给动态密码产生器14，而第二实施例的三个供电路径的电路组态提供电源给智能卡的负载56。如此第二实施例可增加电池58供应电源的时间，亦即增加智能卡的使用寿命。
图4为本发明的第三实施例的再生电源的智能卡的系统方块图。本实施例应用于智能卡本身具有电池的情况，而该电池系不可充电的电池。图4中的组件的元件编号与图2的组件的元件编号相同者，具有相同的元件名称与功能，在此省略其说明。图4的电路组态与图2的电路组态的差异在于图4增加一电池58及构成一电源选择单元的二极管62及64。其中，电源选择单元选择由电池58或稳压单元38、46及54来提供电源给负载40。
在第三实施例中，二极管62的正端电连接至稳压单元38、46及54的稳压输出端，二极管64的正端电连接至电池58的电源供应端，二极管62及二极管64的负端共同电连接至负载40。稳压单元38、46及54经由二极管62提供电源给负载40，电池58经由二极管64提供电源至负载40。
其中，比较在二极管62与二极管64的正端的电压，若二极管62的正端的电压高于二极管64的正端的电压时，则二极管62导通，亦即由稳压单元38、46及54供电给负载40，若二极管64的正端的电压高于二极管62的正端的电压时，则二极管64导通，亦即由电池58供电给负载40。智能卡的负载40在获得再生电源(如射频、太阳能或振动等所转换的电源)或内建电源(即电池58)后可以使智能卡依其所设计的功能操作。
图5为本发明的第四实施例的再生电源的智能卡的系统方块图。本实施例应用于智能卡本身具有电池的情况，而该电池系可重复充电的电池。图5中的组件的元件编号与图2的组件的元件编号相同者，具有相同的元件名称与功能，在此省略其说明。图5的电路组态与图2的电路组态的差异在于图5的稳压单元与负载40之间增加一充电电池84，而稳压单元包含一开关、一充电控制电路及一充电集成电路。
在图5中，第一稳压单元包含开关66、充电控制电路68及充电集成电路70，第二稳压单元包含开关72、充电控制电路74及充电集成电路76，第三稳压单元包含开关78、充电控制电路80及充电集成电路82。
天线30、滤波及阻抗匹配器32、整流器34、储能元件36、开关66、充电控制电路68及充电集成电路70系构成用以对充电电池84充电的第一供电路径。太阳能装置42、储能元件44、开关72、充电控制电路74及充电集成电路76系构成用以对充电电池84充电的第二供电路径。振动/压电装置48、整流器50、储能元件52、开关78、充电控制电路80及充电集成电路82系构成用以对充电电池84充电的第三供电路径。
在第四实施例中，具有再生电源的智能卡可由上述用以对充电电池84充电的三个供电路径的电路组态来对充电电池84充电，或可由任一或任两个供电路径的电路组态来对充电电池84充电。充电电池84在获得再生电源(如射频、太阳能或振动等所转换的电源)进行充电后，充电电池84提供电源给智能卡的负载40，可以使智能卡依其所设计的功能操作。
开关66电连接至储能元件36，当开关66导通时，储能元件36所储存的电源会经由开关66传送至充电集成电路70。充电控制电路68用以控制开关66的导通与断开，当充电控制电路68判断储能元件36的放电电压达到可对充电电池84充电的电压时，充电控制电路68控制开关66导通，反的，充电控制电路68控制关开66断开。充电集成电路70电连接至开关66，当开关66导通时，充电集成电路70控制由储能元件36所输出的电压及电流的大小以对充电电池84充电。
同样地，开关72电连接至储能元件44，当开关72导通时，储能元件44所储存的电源会经由开关72传送至充电集成电路76。充电控制电路74用以控制开关72的导通与断开，当充电控制电路74判断储能元件44的放电电压达到可对充电电池84充电的电压时，充电控制电路74控制开关72导通，反的，充电控制电路74控制开关72断开。充电集成电路76电连接至开关72，当开关72导通时，充电集成电路76控制由储能元件44所输出的电压及电流的大小以对充电电池84充电。
开关78电连接至储能元件52，当开关78导通时，储能元件52所储存的电源会经由开关78传送至充电集成电路82。充电控制电路80用以控制开关78的导通与断开，当充电控制电路80判断储能元件52的放电电压达到可对充电电池84充电的电压时，充电控制电路80控制开关78导通，反的，充电控制电路80控制开关78断开。充电集成电路82电连接至开关78，当开关78导通时，充电集成电路82控制由储能元件52所输出的电压及电流的大小以对充电电池84充电。
在第四实施例中，充电电池84可随时藉由再生电源(如射频、太阳能或振动等所转换的电源)进行充电，而可提供持续性的电源给智能卡的负载40，并不会有因智能卡的负载40的用电而耗尽充电电池84的电能的问题。
图6为本发明的第五实施例的再生电源的智能卡的系统方块图。本实施例应用于智能卡本身无电池的情况。在图6中，天线100、滤波及阻抗匹配器102及整流器104系为第一能量转换装置的组成构件，太阳能装置106系作为第二能量转换装置，振动/压电装置108及一整流器110系为第三能量转换装置的组成构件。
二极管112及114构成电源选择单元。二极管112的正端电连接至整流器104的输出端，二极管114的正端电连接至太阳能装置106的电源供应端及整流器110的输出端，而二极管112及二极管114的负端共同电连接至储能元件116。整流器104所整流的直流电源经由二极管112对储能元件116充电，太阳能装置106所产生的直流电源及整流器110所整流的直流电源经由二极管114对储能元件116充电。
其中，比较在二极管112与二极管114的正端的电压，若二极管112的正端的电压高于二极管114的正端的电压，则二极管112导通，亦即由整流器104所整流的直流电源对储能元件116充电，若二极管114的正端的电压高于二极管112的正端的电压，则二极管114导通，亦即由太阳能装置106所产生的直流电源及整流器110所整流的直流电源对储能元件116充电。在另一实施例中，二极管114的正端可单独电连接至第二能量转换装置(即太阳能装置106)或第三能量转换装置(其中的整流器110)。
储能元件116用以储存整流器104所整流的直流电源或太阳能装置106所产生的直流电源及整流器110所整流的直流电源，而储能元件116所储存的电能释放于稳压单元118(即储能元件116进行充电)。稳压单元118将储能元件116的放电电压(亦即储能元件116进行放电)调整成负载40的工作电压，并将所调整的工作电压输出至负载40(以上述图1的负载为例)。智能卡的负载40在获得再生电源(如射频、太阳能或振动等所转换的电源)后可以使智能卡依其所设计的功能操作。
在第五实施例中，对于不需要提供持续性电源给负载的智能卡而言，当智能卡的负载需要电源时，储能元件116可随时藉由再生电源(如射频、太阳能或振动等所转换的电源)进行充电，而充电后的储能元件116经由稳压单元118提供所需的电源给智能卡的负载40。
本发明提供一种再生电源的智能卡，其优点是智能卡内建再生电源的电路组态可汲取智能卡外部的能量来转换成电源，并储存所转换的电源，以提供源源不绝的电源或短暂所需的电源于智能卡的负载，而可大大地延长智能卡的使用寿命。
虽然本发明已参照较佳具体例及举例性附图叙述如上，惟其应不被视为系限制性者。本领域技术人员对其形态及具体例的内容做各种修改、省略及变化，均不离开本发明的权利要求书所主张的范围。

Claims (15)

1.一种智能卡，其包含：
一能量转换装置，将能量转换成电源；
一储能元件，储存该能量转换装置所提供的电源并输出一电压；以及
一稳压单元，将该储能元件所输出的该电压调整成该智能卡的一负载的一工作电压，并将所调整的该工作电压输出至该负载。
2.如权利要求1的所述的智能卡，其中，该能量转换装置包含：
一天线，接收一射频；
一滤波及阻抗匹配器，对该天线所接收的该射频进行滤波及阻抗匹配以产生一交流电源；以及
一整流器，将该滤波及阻抗匹配器所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
3.如权利要求1的所述的智能卡，其中，该能量转换装置系一太阳能装置。
4.如权利要求1的所述的智能卡，其中，该能量转换装置包含：
一振动/压电装置，利用振动或按压该振动/压电装置以产生一交流电源；以及
一整流器，将该振动/压电装置所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
5.如权利要求1的所述的智能卡，其中，该储能元件为一超电容及一电容的其中一者。
6.如权利要求1的所述的智能卡，进一步包含：
一电池；以及
一电源选择单元，选择由该电池及该稳压单元的其中之一来提供电源至该负载。
7.如权利要求6的所述的智能卡，其中，该电源选择单元包含：
一第一二极管，由该稳压单元经该第一二极管提供电源至该负载；以及
一第二二极管，由该电池经该第二二极管提供电源至该负载；其中，比较该第一二极管与该第二二极管的正端的电压，将电压较高的二极管导通。
8.如权利要求1的所述的智能卡，进一步包含一充电电池，该稳压单元提供电源对该充电电池充电，而该充电电池提供电源至该负载。
9.如权利要求8的所述的智能卡，该稳压单元包含：
一开关，电连接至该储能元件；
一充电控制电路，根据该储能元件的储电状态以控制该开关的导通；以及
一充电集成电路，电连接至该开关；
其中，当该开关导通时，该充电集成电路控制该储能元件的经由该开关所输出的电压及电流以对该充电电池充电。
10.一种智能卡，其包含：
多个能量转换装置，将能量转换成电源；
一电源选择单元，选择由输出电压较高的能量转换装置提供电源；
一储能元件，储存该电源选择单元所选择的能量转换装置所提供的电源并输出一电压；以及
一稳压单元，将该储能元件所输出的该电压调整成该智能卡的一负载的一工作电压，并将所调整的该工作电压输出至该负载。
11.如权利要求10的所述的智能卡，其中，该等能量转换装置包含：
一天线，接收一射频；
一滤波及阻抗匹配器，对该天线所接收的该射频进行滤波及阻抗匹配以产生一交流电源；以及
一整流器，将该滤波及阻抗匹配器所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能装置。
12.如权利要求10的所述的智能卡，其中，该等能量转换装置中的一系一太阳能装置。
13.如权利要求10的所述的智能卡，其中，该等能量转换装置包含：
一振动/压电装置，利用振动或按压该振动/压电装置以产生一交流电源；以及
一整流器，将该振动/压电装置所产生的该交流电源整流成一直流电源并提供至该储能元件。
14.如权利要求10的所述的智能卡，其中，该储能元件系一超电容及一电容的其中一者。
15.如权利要求10的所述的智能卡，其中，该电源选择单元包含：
一第一二极管及一第二二极管，由不同的能量转换装置经该第一二极管或该第二二极管提供电源于该储能元件；
其中，比较该第一二极管与该第二二极管的正端的电压，将电压较高的二极管导通。
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