JP7328081B2 - 自動車用多機能カード及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用多機能カード及びその使用方法に関するものである。

近年、機械的な鍵を使用することなく、自動車のドアやトランクの施錠及び開錠、エンジンの始動等が可能な自動車が普及している。このようなタイプの自動車に用いられる自動車キーは、自動車メーカー各社によって様々な名称が用いられているが、スマートキー（又はインテリジェントキー）と一般的に総称されている。例えば、最新型のスマートキーは、キーをポケットやカバンに入れたままでも、キー携帯者が車両に近づく又はドアノブに触れるだけでドアを解錠することができる。また、そのようなスマートキーは、キー携帯者が鍵穴にキーを挿入することなくエンジンスタートボタンを押すだけでエンジンを始動できる機能も備えていることが多い。様々な形状のスマートキーが採用されているが、一部の車種でカード型スマートキーが採用されている。カード型スマートキーには一次電池が使用されているのが現状であり、定期的な電池交換が必要となる。

一方、有料道路の料金所では電子料金収受システム（ＥＴＣ）が採用されている。ＥＴＣとは、有料道路の料金所に設置されるＥＴＣ路側器と自動車に装備されるＥＴＣ用車載器との間の無線通信により、料金決済が自動で行われるシステムである。ＥＴＣ用車載器には対応のＥＴＣ用カードが挿入されることでＥＴＣ決済が可能となる。ＥＴＣ用車載器に挿入されたＥＴＣ用カードは常に充電可能状態にある。ＥＴＣ用カードは決済機能を有するため、盗難防止の観点から常に車内に保管することは避けるべきである。しかし、ドライバーが降車時にＥＴＣ用カードを車外に持ち出すのを忘れることが多く、その場合、ＥＴＣ用カードが盗難に遭う恐れがある。

ところで、近年、電池内蔵スマートカードが実用化されつつある。一次電池を内蔵したスマートカードの例としては、ワンタイムパスワード表示機能付きクレジットカードが挙げられる。二次電池を内蔵したスマートカードの例としては、無線通信ＩＣ、指紋解析用ＡＳＩＣ及び指紋センサを備えた、指紋認証・無線通信機能付きカードが挙げられる。スマートカード用電池には、厚さが０．４５ｍｍ未満であること、高容量かつ低抵抗であること、耐曲げ性を有すること、プロセス温度に耐えうることといった特性が一般的に求められる。かかる用途向けの二次電池ないし二次電池搭載カードが開発されている。

例えば、特許文献１（特許６４９６４３５号公報）には、コバルト酸リチウムＬｉＣｏＯ_２（ＬＣＯ）等のリチウム複合酸化物焼結体板である正極板と、カーボンを含む負極層と、正極板と負極層との間に介在されるセパレータと、正極板、負極層、及びセパレータに含浸される電解液とを備えた、電池内蔵カード用リチウムイオン二次電池が開示されている。このリチウムイオン二次電池は、正極板の厚さが７０～１２０μｍであり、負極層の厚さが９０～１７０μｍであり、リチウムイオン二次電池が各辺の長さが２０～５５ｍｍの矩形平板状であり、リチウム二次電池の厚さが３５０～５００μｍであり、リチウム二次電池のエネルギー密度が２００～３００ｍＷｈ／ｃｍ^３である。また、特許文献２（ＷＯ２０１８／２１２０３８）には、リチウムイオン二次電池に負極として組み込まれた場合に優れた高速充放電性能をもたらすことが可能なチタン酸リチウムＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２（ＬＴＯ）焼結体板が開示されている。この文献には、正極としてＬＣＯ焼結体板を、負極としてＬＴＯ焼結体板をそれぞれ用いたリチウムイオン二次電池も開示されている。特許文献１及び２に開示されるような電池内蔵カード用リチウムイオン二次電池を含む各種仕様のチップ型セラミックス二次電池が「ＥｎｅｒＣｅｒａ（エナセラ）」（登録商標）という名称で日本碍子株式会社から既に市販されている。

特許６４９６４３５号公報 ＷＯ２０１８／２１２０３８

前述したとおり、カード型スマートキーは一次電池を用いたものが主流であり、定期的な電池交換が必要となる。また、使用されている一次電池はコイン型電池であるため厚さが３ｍｍ程度と厚くなり、カード型スマートキーもそれに応じて厚いものとなっている。二次電池の使用も検討されているが充電方法に課題がある。例えば、利便性の高い充電方式としてＱｉ充電（ワイヤレス充電）等が検討されているものの、給電が不安定である。また、専用充電器での充電も検討されているが、そのような充電方式は手間がかかる。

一方で、ＥＴＣ用カードは常にＥＴＣ用車載器に挿入された状態で使用されるが、前述したとおり、ドライバーが降車時にＥＴＣ用カードを車外に持ち出すのを忘れることが多く、その場合、ＥＴＣ用カードが盗難に遭う恐れがある。

本発明者らは、今般、カード基材内に埋設可能なリチウムイオン二次電池を用いて、充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えた自動車用多機能カードを構成することで、ＥＴＣカードの車内放置による盗難のリスクを無くしながら、カード内二次電池の充電の手間を無くすことができるとの知見を得た。

したがって、本発明の目的は、ＥＴＣカードの車内放置による盗難のリスクを無くしながら、カード内二次電池の充電の手間を無くすことが可能な、自動車用多機能カードを提供することにある。

本発明の一態様によれば、
カード基材と、
前記カード基材内に埋設されるリチウムイオン二次電池と、
前記カード基材内に埋設され、前記リチウムイオン二次電池と電気的に接続される電子料金収受システム（ＥＴＣ）用ＩＣチップと、
前記カード基材内に埋設され、前記リチウムイオン二次電池と電気的に接続される自動車用スマートキー用ＩＣチップと、
を備え、それにより充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えた、自動車用多機能カードが提供される。

本発明の他の一態様によれば、前記自動車用多機能カードを使用する方法であって、
乗車直前に、前記自動車用多機能カードの前記自動車用スマートキー機能を作動させて自動車を開錠する工程と、
乗車中に、前記自動車用多機能カードを前記自動車内のＥＴＣ用車載器にセットして、ＥＴＣ決済を可能にしながら前記ＥＴＣ用車載器の充電機能を用いて前記リチウムイオン二次電池を充電する工程と、
降車時に、前記自動車用多機能カードを前記ＥＴＣ用車載器から取り外し、前記自動車の外に持ち出す工程と、
を含む、自動車用多機能カードを使用する方法が提供される。

本発明による自動車用多機能カードの概念図である。

自動車用多機能カード及びその使用方法
図１に概念的に示されるように、本発明による自動車用多機能カード１０は、カード基材１２と、リチウムイオン二次電池１４と、電子料金収受システム（ＥＴＣ）用ＩＣチップ１６と、自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８とを備える。リチウムイオン二次電池１４、ＥＴＣ用ＩＣチップ１６と、自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８はいずれもカード基材１２内に埋設される。ＥＴＣ用ＩＣチップ１６及び自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８はいずれもリチウムイオン二次電池１４と電気的に接続される。このように構成することで、自動車用多機能カード１０は、充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えたものとなっている。このように、カード基材１２内に埋設可能なリチウムイオン二次電池１４を用いて、充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えた自動車用多機能カード１０を構成することで、ＥＴＣカードの車内放置による盗難のリスクを無くしながら、カード内二次電池の充電の手間を無くすことができる。

前述したとおり、カード型スマートキーは一次電池を用いたものが主流であり、定期的な電池交換が必要となる。また、使用されている一次電池はコイン型電池であるため厚さが３ｍｍ程度と厚くなり、カード型スマートキーもそれに応じて厚いものとなっている。二次電池の使用も検討されているが充電方法に課題がある。例えば、利便性の高い充電方式としてＱｉ充電（ワイヤレス充電）等が検討されているものの、給電が不安定である。また、専用充電器での充電も検討されているが、そのような充電方式は手間がかかる。一方で、ＥＴＣ用カードは常にＥＴＣ用車載器に挿入された状態で使用されるが、前述したとおり、ドライバーが降車時にＥＴＣ用カードを車外に持ち出すのを忘れることが多く、その場合、ＥＴＣ用カードが盗難に遭う恐れがある。ＥＴＣ用カードは決済機能を有するので、盗難に遭ったドライバーは金銭的な損失を被ることとなる。

この点、本発明による自動車用多機能カード１０は、充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えているので、以下のような手順で好都合に使用することができる。
ｉ）まず、乗車直前に、自動車用多機能カード１０の自動車用スマートキー機能を作動させて自動車を開錠する。これは前述したような現行のスマートキーの使い方と基本的に同じである。
ｉｉ）次に、乗車中に、自動車用多機能カード１０を自動車内のＥＴＣ用車載器にセットして、ＥＴＣ決済を可能にしながらＥＴＣ用車載器の充電機能を用いてリチウムイオン二次電池１４を充電する。これは現行のＥＴＣ用カードの使い方と基本的に同じではあるが、ＥＴＣ用カード（ここでは自動車用多機能カード１０）がＥＴＣ用車載器にセットされた状態を利用して自動車用多機能カード１０（具体的にはその中のリチウムイオン二次電池１４）の充電を行える点で有利である。したがって、専用充電器を別途用意して充電を行う必要がない。また、ＥＴＣ用車載器の充電機能を用いるため、Ｑｉ充電（ワイヤレス充電）のような給電が不安定な充電方式と比較して、より安定的な充電が可能となる。
ｉｉｉ）最後に、降車時に、自動車用多機能カード１０をＥＴＣ用車載器から取り外し、自動車の外に持ち出す。自動車用多機能カード１０はスマートキー機能を有するため、降車時には、ドライバーは自動車用多機能カード１０を（ＥＴＣカードとしてよりもむしろ）自動車キーとして扱うことになり、その結果、忘れずに車外に持ち出すことができる。つまり、自動車キーはそれが無いとドアを開錠できないことから、ドライバーが降車時に持ち出すことは必定であり、それ故、自動車キーでもある自動車用多機能カードをドライバーが降車時に車内放置することは通常はあり得ないといえる。こうして、ＥＴＣ用カードが車内放置されて盗難に遭うリスクを無くすことができる。

上記ｉ）～ｉｉｉ）の手順及びそれらの利点から明らかなように、本発明による自動車用多機能カード１０によれば、ＥＴＣカードの車内放置による盗難のリスクを無くしながら、カード内二次電池の充電の手間を無くすことができる。

自動車用多機能カード１０の厚さは０．５０～１．０ｍｍであるのが好ましく、より好ましくは０．６８～０．８４ｍｍである。自動車用多機能カード１０をこのように薄くすることで、ＥＴＣ用車載器に搭載される通常のカードリーダーに挿入可能となり、安定的に充電可能になる。また、通常のクレジットカード等と同様に、カード入れや財布に入れて携帯できるので管理もしやすい。

カード基材１２は、その中にリチウムイオン二次電池１４、電子料金収受システム（ＥＴＣ）用ＩＣチップ１６、及び自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８を埋設可能な材質及び厚さを有するものであれば、所望の剛性、柔軟性及び耐久性をもたらす材料で構成されればよく、特に限定されない。したがって、カード基材１２を構成する好ましい材料は、樹脂、金属、又は樹脂と金属の組合せでありうる。一般的なカードは樹脂基材が用いられることが多いが、表面に金属を施したメタルカードとすることで一般的なカードとの差別化を図ることもできる。

リチウムイオン二次電池１４は、カード基材１２内に埋設される。特許文献１に開示されるように、電池内蔵カード用リチウムイオン二次電池が既に知られており、そのような公知のリチウムイオン二次電池を用いることができる。好ましいリチウムイオン二次電池１４は、リチウム複合酸化物焼結体板である正極板と、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）焼結体板で構成されるか又はカーボンを含む負極層と、正極板と負極層との間に介在されるセパレータと、正極板、負極層、及びセパレータに含浸される電解液とを備えた、カードに内蔵可能な薄型二次電池である。正極板を構成するリチウム複合酸化物がコバルト酸リチウム（ＬＣＯ）であるのが好ましい。より好ましくは、負極層がチタン酸リチウム（ＬＴＯ）焼結体板で構成される。ＬＴＯ焼結体板を負極として用いることで、優れた高速充放電性能を実現することができ（特許文献２を参照）、短時間の運転でも充電が可能となり、常にスマートキーが使用可能となる。すなわち、短時間の運転の場合、自動車用多機能カード１０をＥＴＣ用車載器に挿入されている時間が短いことになるため（降車時に自動車用多機能カード１０は引き抜かれる）、ＥＴＣ用車載器による充電時間が短くなるが、そのように短い充電時間でも十分な充電を行うことができる。

上述したような構成を有するリチウムイオン二次電池１４の例として、日本碍子株式会社製のチップ型セラミックス二次電池「ＥｎｅｒＣｅｒａ（エナセラ）」（登録商標）が挙げられる。特に、「ＥｎｅｒＣｅｒａ（エナセラ）」（登録商標）の製品群には、パウチ型の「ＥｎｅｒＣｅｒａ Ｐｏｕｃｈ」と称される製品群があり、この製品群が電池内蔵カードに特に適した仕様（例えば厚さ４００～４５０μｍという超薄型形状、及びホットラミネート加工（例えば１００℃以上）でカードに実装できる耐熱性）を有する点でより好ましい。このようなチップ型セラミックス二次電池を用いることで、短時間の運転でも充電が可能となり、常にスマートキーが使用可能となる。例えば、「ＥｎｅｒＣｅｒａ Ｐｏｕｃｈ」製品群には高速充電タイプのもの（品番ＥＴ２７１７０４Ｐ－Ｈ）があり、これは１０分で８０％充電できる性能を有するため、上記用途に特に適している。

ＥＴＣ用ＩＣチップ１６は、カード基材１２内に埋設され、リチウムイオン二次電池１４と電気的に接続される。ＥＴＣ用ＩＣチップ１６とリチウムイオン二次電池１４との電気的接続は直接的なものであってもよいし、他のＩＣ又はデバイスを介した間接的なものであってもよい。いずれにしても、ＥＴＣ用ＩＣチップ１６への電力供給がリチウムイオン二次電池１４から行われる。ＥＴＣ用ＩＣチップ１６は、現行のＥＴＣカードで採用されているＩＣチップを使用すればよく、特に限定されない。

自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８は、カード基材１２内に埋設され、リチウムイオン二次電池１４と電気的に接続される。自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８とリチウムイオン二次電池１４との電気的接続は直接的なものであってもよいし、他のＩＣ又はデバイスを介した間接的なものであってもよい。いずれにしても、自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８への電力供給がリチウムイオン二次電池１４から行われる。自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８は、現行の自動車用スマートキーで採用されているＩＣチップを使用すればよく、特に限定されない。自動車用スマートキー用ＩＣチップ１８は、キーをポケットやカバンに入れたままでも、キー携帯者が車両に近づく又はドアノブに触れるだけでドアを解錠することができ、かつ、キー携帯者が鍵穴にキーを挿入することなくエンジンスタートボタンを押すだけでエンジンを始動できる機能を呈するものが好ましい。

自動車用多機能カード１０は、充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えているが、少なくとも１つの追加機能をさらに備えていてもよい。そのような追加機能の例としては、クレジットカード機能、ＩＤカード機能、健康管理デバイス機能、トラッキング機能（位置情報追跡機能）が挙げられる。健康管理デバイス機能の例としては、心拍数等の生体情報をセンシングないしモニタリングする機能が挙げられる。トラッキング機能（位置情報追跡機能）の例としては、人や物の位置を追跡する機能が挙げられる。健康管理デバイス機能やトラッキング機能等の追加機能はスマートフォンと連携させてもよい。このように更なる多機能化を図ることにより、ユーザーの保有するカードの枚数を増やすことなく利便性を向上することができる。

１０ 自動車用多機能カード
１２ カード基材
１４ リチウムイオン二次電池
１６ ＥＴＣ用ＩＣチップ
１８ 自動車用スマートキー用ＩＣチップ

Claims (8)

1. カード基材と、
   前記カード基材内に埋設されるリチウムイオン二次電池と、
   前記カード基材内に埋設され、前記リチウムイオン二次電池と電気的に接続される電子料金収受システム（ＥＴＣ）用ＩＣチップと、
   前記カード基材内に埋設され、前記リチウムイオン二次電池と電気的に接続される自動車用スマートキー用ＩＣチップと、
   を備え、それによりＥＴＣ用車載器にセットされた状態を利用した充電機能、ＥＴＣ機能及び自動車用スマートキー機能を兼ね備えた、自動車用多機能カード。
2. 前記自動車用多機能カードの厚さが０．５０～１．０ｍｍである、請求項１に記載の自動車用多機能カード。
3. 前記リチウムイオン二次電池が、リチウム複合酸化物焼結体板である正極板と、チタン酸リチウム焼結体板で構成されるか又はカーボンを含む負極層と、前記正極板と前記負極層との間に介在されるセパレータと、前記正極板、前記負極層、及び前記セパレータに含浸される電解液とを備えた、カードに内蔵可能な薄型二次電池である、請求項１又は２に記載の自動車用多機能カード。
4. 前記正極板を構成する前記リチウム複合酸化物がコバルト酸リチウムである、請求項３に記載の自動車用多機能カード。
5. 前記負極層がチタン酸リチウム焼結体板で構成される、請求項３又は４に記載の自動車用多機能カード。
6. 前記リチウムイオン二次電池が、チップ型セラミックス二次電池「ＥｎｅｒＣｅｒａ（エナセラ）」（登録商標）である、請求項１～５のいずれか一項に記載の自動車用多機能カード。
7. クレジットカード機能、ＩＤカード機能、健康管理デバイス機能、トラッキング機能（位置情報追跡機能）からなる群から選択される少なくとも１つの追加機能をさらに備えた、請求項１～６のいずれか一項に記載の自動車用多機能カード。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の自動車用多機能カードを使用する方法であって、
   乗車直前に、前記自動車用多機能カードの前記自動車用スマートキー機能を作動させて自動車を開錠する工程と、
   乗車中に、前記自動車用多機能カードを前記自動車内のＥＴＣ用車載器にセットして、ＥＴＣ決済を可能にしながら前記ＥＴＣ用車載器の充電機能を用いて前記リチウムイオン二次電池を充電する工程と、
   降車時に、前記自動車用多機能カードを前記ＥＴＣ用車載器から取り外し、前記自動車の外に持ち出す工程と、
   を含む、自動車用多機能カードを使用する方法。

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