CN110533131A - 一种智能ic卡集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能IC卡集成系统，包括：若干个放置IC卡的承载单元，各承载单元堆叠放置，每个承载单元均设置有对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块；能量传输网络，用于连接各承载单元的询卡能量传输模块，为各承载单元提供电力；数据传输网络，用于连接各承载单元的询卡数据传输模块，为读卡器与各承载单元之间提供数据传输通道；询卡控制模块，用于控制所述能量传输网络和数据传输网络，选择各承载单元的能量传输通道和数据传输通道的通、断。使卡器能够通过本系统完成对多张IC卡Ci的识别和读写，解决使用者IC卡Ci携带不便和使用繁琐问题。

Description

一种智能IC卡集成系统

技术领域

本发明涉及IC卡管理领域，具体是涉及一种多IC卡集成系统。

背景技术

IC卡(Integrated Circuit Card，集成电路卡)，也称智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微电路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式。IC卡与读写器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。根据通讯接口把IC卡分成接触式IC卡、非接触式IC和双界面卡(同时具备接触式与非接触式通讯接口)。

IC卡由于其固有的信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用，例如二代身份证，银行的电子钱包，电信的手机SIM卡，公共交通的公交卡、地铁卡，用于收取停车费的停车卡等，都在人们日常生活中扮演重要角色。

不过虽然目前采用刷卡技术进行识别、确认和数据交换，给生活、安保、管理、支付带来极大的利好。但是却带来一个现实问题就是IC卡越来越多，越来越杂，导致携带和使用都很不方便。人们出行时需要携带大量的卡片，并且在需要使用时，将相应的IC卡取出再刷卡，使用非常不方便。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种可以将多张叠放在一起的IC卡集成系统，在刷卡时智能识别相应的卡片，使用携带方便。

技术方案：本发明所述智能IC卡集成系统，包括：

若干个放置IC卡的承载单元，各承载单元堆叠放置，每个承载单元均设置有对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块；

能量传输网络，用于连接各承载单元的询卡能量传输模块，为各承载单元提供电力；

数据传输网络，用于连接各承载单元的询卡数据传输模块，为读卡器与各承载单元之间提供数据传输通道；

询卡控制模块，用于控制所述能量传输网络和数据传输网络，选择各承载单元的能量传输通道和数据传输通道的通、断。

本发明可以将多张叠放在一起的IC卡轻松刷卡，不需要一张一张找对应的IC卡，并且也不会出现卡的散乱。询卡控制模块选择各承载单元的能量传输通道和数据传输通道的通、断，同一时间只有相对应的承载单元的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块与能量传输网络和数据传输网络接通，数据传输网络将该承载单元内IC卡的数据发送给读卡器，使读卡器能够通过本发明的集成系统完成对多张IC卡Ci的识别和读写，减少使用者IC卡Ci携带不便和使用繁琐问题。

本发明进一步优选地技术方案为，该集成系统还包括读卡数据储存模块，所述读卡数据储存模块通过所述能量传输网络供电，并通过所述询卡控制模块与每个承载单元的询卡数据传输模块连通，各询卡数据传输模块将读写数据写入读卡数据储存模块，或按时序分配依次独立与读卡数据储存模块接通实时进行读写数据的传输。

由于每张IC工作都要消耗一定的电能，如果几张IC卡同时工作，无线传输电能不能得到满足，读卡操作将失败。还有几张IC卡不论是被寻问还是应答更存在问题，被询问时信号弱、应答时相互干扰都不能进行正常数据传输。读卡器读写数据通过读卡数据储存模块进行缓存或者按时序分配使数据与每张IC卡进行传输，实现对每一张卡都能得到识别和读写，并且配合询卡控制模块确保读卡器与IC卡一对一地进行数据交换，既避免了IC卡之间的相互干扰，同时避免了多张IC卡同时通电得不到足够的电能、不能得到读卡询问信息的问题。

作为优选地，所述承载单元包括一容纳IC卡的放置盒，以及一个或两个与IC卡的Ci耦合的第一耦合电感。

优选地，所述第一耦合电感为一个，所述承载单元的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块均为该第一耦合电感，所述能量传输网络和数据传输网络具有同一个第二耦合电感，所述第二耦合电感与读卡器耦合，与读卡器进行能量传输和数据交换，并在所述询卡控制模块的控制下，与任一第一耦合电感建立磁耦合。

优选地，所述第一耦合电感为一个，作为询卡数据传输模块，所述数据传输网络具有一第二耦合电感，所述第二耦合电感与读卡器耦合，与读卡器进行数据交换，并在所述询卡控制模块的控制下，与任一第一耦合电感建立磁耦合

所述承载单元的询卡能量传输模块为一供电电路，所述能量传输网络与供电电路连通，所述能量传输网络通过电源适配器或电池为供电电路供应能量。

优选地，所述第一耦合电感为两个，两第一耦合电感分别作为询卡能量传输模块和询卡数据传输模块，所述能量传输网络和数据传输网络各具有一第二耦合电感，两第二耦合电感与读卡器耦合，并在所述询卡控制模块的控制下，与同一承载单元的两第一耦合电感同时建立磁耦合。

优选地，每个所述承载单元均具有驱动电路，各承载单元的对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块通过所述驱动电路驱动工作，所述询卡控制模块通过控制各驱动电路来控制各承载单元。

优选地，所述询卡控制模块直接连接各承载单元的对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块，驱动各承载单元工作。

本发明可以通过耦合电感进行无线供电，消除更换电池问题，也可以采用电池供电。本系统的耦合电感与读卡器耦合电感构成类似变压器系统，且耦合电感的匝数和导磁率直接影响电能传输效率，同样的也影响数据的传输。在系统设计时充分针对IC卡功耗特点，确保电压、电流满足需求，使读卡便捷，不需独立设计与本技术产品配套的IC读卡设备。读卡器与本系统通过耦合电感进行电能、数据传输，耦合电感既是电能耦合也是信号耦合的网络，这种构造可以减少硬件数量和成本，也给产品小型化、薄型化提供依据。采用电能耦合与信号耦合分开独立设计可以达到目的，这与采用何种硬件架构相关，其前提就是低成本、易生产、尺寸小、厚度薄。

优选地，各所述第一耦合电感和第二耦合电感均采用导磁材料制成。上述系统是耦合电感与IC卡间接读卡的，由于耦合电感之间要进行独立工作，所以耦合电感互相之间都要采用隔离技术。采用金属屏蔽罩是一种最简单的隔离技术，但只有耦合电能足够大时才能采用，因为其容易形成电涡流造成能量损失，所以采用磁隔离是很好的选择，本发明采用导磁材料既能很好的进行磁隔离，耦合效率又将得到提高，一举两得。

优选地，所述询卡控制模块为机械控制器或模拟控制器，询卡控制模块分别连通能量传输网络与各承载单元的询卡能量传输模块，以及询卡数据传输模块与各承载单元的询卡数据传输模块，控制各通路的通断。对于询卡控制模块，它是IC卡独立询问和应答的硬件基础，其基本实现方法有多种，每一种方法都有其优势和缺点，所以选择那一种主要由硬件、成本、尺寸等条件确定，如果尺寸容许，采用机械型器件将有很大利好。再有可以通过询卡控制模块将数据传输网络直接切换给对应询卡数据传输模块，这种方案最简单、成本最低、生产难度最小，所以可以根据实际有选择地采用。

附图说明

图1为本发明实施例1的集成系统的结构框图；

图2为本发明实施例2的集成系统的结构框图；

图3为本发明实施例3的集成系统的结构框图；

图4为本发明实施例4的集成系统的结构框图。

1-无线能量传输线路、2-无线数据传输线路、3-读卡数据储存模块、4-询卡控制模块、5-询卡能量无线传输线路、6-询卡数据传输线路、7-第一耦合电感、8-第二耦合电感、9-供电单元。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种智能IC卡集成系统，包括若干个放置IC卡的承载单元，IC卡放置在承载单元的放置盒内，每个承载单元均具设置有第一耦合电感7，第一耦合电感7给相应的IC卡Ci无线供电，并与IC卡Ci进行数据传输。

还包括第二耦合电感8、无线能量传输线路1、无线数据传输线路2、读卡数据储存模块3、询卡控制模块4、询卡能量无线传输线路5、询卡数据传输线路6，使读卡器能够通过本技术产品完成对多张IC卡Ci的识别和读写，减少使用者IC卡Ci携带不便和使用繁琐问题。

本系统通过无线能量传输线路1进行无线供电，消除更换电池问题，无线能量传输线路1由读卡器或电池作为供电单元9。第二耦合电感8与读卡器耦合线圈构成类似变压器系统，且第二耦合电感8匝数和导磁率直接影响电能传输效率，也影响无线数据传输线路2的传输。在系统设计时充分针对IC卡功耗特点，确保电压、电流满足需求。

采用第二耦合电感8产生数据信号并通过无线数据传输线路2进行传输，读卡器与本集成系统通过无线数据传输线路2进行数据传输，使读卡便捷，不需独立设计与本技术产品配套的IC读卡设备。第二耦合电感8既是电能耦合也是信号耦合的网络，这种构造可以减少硬件数量和成本，也给产品小型化、薄型化提供依据。采用电能耦合与信号耦合分开独立设计也可以达到目的，这与采用何种硬件架构相关，其前提就是低成本、易生产、尺寸小、厚度薄。

读卡器读写数据通过读卡数据储存模块3进行缓存或者按时序分配使数据与每张IC卡进行传输，实现对每一张卡都能得到识别和读写。如果不采用此项技术，在读卡器工作时，多张IC卡要么得不到足够的电能、要么得不到读卡询问信息、要么同时工作导致相互干扰使读卡器无法获取信息，总之，读卡器与IC卡只有一对一地才能稳定工作。利用数据储存、调用或分时分配可以充分利用仅有的电能，最大限度减低信号干扰。

读卡数据储存模块3与询卡控制模块4的配合使用，使功耗达到最低，也是信号能够精准传输得以实现。每张IC工作都要消耗一定的电能，如果几张IC卡同时工作，无线传输电能不能得到满足，读卡操作将失败。还有几张IC卡不论是被寻问还是应答更存在问题，被询问时信号弱、应答时相互干扰都不能进行正常数据传输。

询卡控制模块4是IC卡独立询问和应答的硬件基础，询卡控制模块4可以为机械控制器或模拟控制器，选择哪一种主要由硬件、成本、尺寸等条件确定。如果尺寸容许，采用机械型器件将有很大利好，如图1所示。而询卡控制模块4将无线数据传输线路2直接切换给对应的第一耦合电感7，这种方案最简单、成本最低、生产难度最小，所以可以根据实际有选择地采用。

本实施例中，每个所述承载单元均具有驱动电路，各承载单元的对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块通过驱动电路驱动，询卡控制模块通过控制各驱动电路来控制各承载单元。

由于本系统是通过第一耦合电感7与IC卡间接读卡的，由于第一耦合电感7之间以及与第二耦合电感8之间要进行独立工作，所以第一耦合电感7和第二耦合电感8互相之间都要采用隔离技术。采用金属屏蔽罩是一种最简单的隔离技术，单只有耦合电能足够大时才能采用，因为其容易形成电涡流造成能量损失，所以采用磁隔离是很好的选择，同时采用导磁材料时耦合效率也将得到提高，一举两得。

本实施例优点是能量消耗小，驱动IC卡数量多，缺点是对硬件要求高，技术难度，成本高。

实施例2：本实施例与实施例1不同之处仅在于，询卡控制模块4各连接第一耦合电感7的询卡能量无线传输线路5单独接入模拟控制器的输入口，各连接第一耦合电感7的询卡数据传输线路6统一接入模拟控制器的输入口。本实施例的优点是驱动IC卡数量较多，功耗较小，是一种折中方案

实施例3：本实施例与实施例2不同之处仅在于，各连接第一耦合电感7的询卡能量无线传输线路5统一接入模拟控制器的输入口，各连接第一耦合电感7的询卡数据传输线路6单独接入模拟控制器的输入口。本实施例的优势在于能量利用率得到提高，缺点是时间延迟长，驱动IC的数量受读卡器功率影响较大。

实施例4：本实施例与实施例1～3不同之处在于，取消了各承载单元独立的驱动电路，询卡控制模块4直接连接各承载单元的对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块，驱动各承载单元工作。本实施例优势在于硬件难度小，生产难度很低，成本最低，缺点是抗干扰能力差，驱动IC卡数量少。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种智能IC卡集成系统，其特征在于，包括：

若干个放置IC卡的承载单元，各承载单元堆叠放置，每个承载单元均设置有对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块；

能量传输网络，用于连接各承载单元的询卡能量传输模块，为各承载单元提供电力；

数据传输网络，用于连接各承载单元的询卡数据传输模块，为读卡器与各承载单元之间提供数据传输通道；

询卡控制模块，用于控制所述能量传输网络和数据传输网络，选择各承载单元的能量传输通道和数据传输通道的通、断。

2.根据权利要求1所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，该集成系统还包括读卡数据储存模块，所述读卡数据储存模块通过所述能量传输网络供电，并通过所述询卡控制模块与每个承载单元的询卡数据传输模块连通，各询卡数据传输模块将读写数据写入读卡数据储存模块，或按时序分配依次独立与读卡数据储存模块接通实时进行读写数据的传输。

3.根据权利要求1所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，所述承载单元包括一容纳IC卡的放置盒，以及一个或两个与IC卡的Ci耦合的第一耦合电感。

4.根据权利要求3所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，所述第一耦合电感为一个，所述承载单元的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块均为该第一耦合电感，所述能量传输网络和数据传输网络具有同一个第二耦合电感，所述第二耦合电感与读卡器耦合，与读卡器进行能量传输和数据交换，并在所述询卡控制模块的控制下，与任一第一耦合电感建立磁耦合。

5.根据权利要求3所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，所述第一耦合电感为一个，作为询卡数据传输模块，所述数据传输网络具有一第二耦合电感，所述第二耦合电感与读卡器耦合，与读卡器进行数据交换，并在所述询卡控制模块的控制下，与任一第一耦合电感建立磁耦合；

所述承载单元的询卡能量传输模块为一供电电路，所述能量传输网络与供电电路连通，所述能量传输网络通过电源适配器或电池为供电电路供应能量。

6.根据权利要求3所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，所述第一耦合电感为两个，两第一耦合电感分别作为询卡能量传输模块和询卡数据传输模块，所述能量传输网络和数据传输网络各具有一第二耦合电感，两第二耦合电感与读卡器耦合，并在所述询卡控制模块的控制下，与同一承载单元的两第一耦合电感同时建立磁耦合。

7.根据权利要求4～6任意一项所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，各所述第一耦合电感和第二耦合电感均采用导磁材料制成。

8.根据权利要求1所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，所述询卡控制模块为机械控制器或模拟控制器，询卡控制模块分别连通能量传输网络与各承载单元的询卡能量传输模块，以及询卡数据传输模块与各承载单元的询卡数据传输模块，控制各通路的通断。

9.根据权利要求1所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，每个所述承载单元均具有驱动电路，各承载单元的对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块通过所述驱动电路驱动工作，所述询卡控制模块通过控制各驱动电路来控制各承载单元。

10.根据权利要求1所述的智能IC卡集成系统，其特征在于，所述询卡控制模块直接连接各承载单元的对应的询卡能量传输模块和询卡数据传输模块，驱动各承载单元工作。