JPH11345292A

JPH11345292A - 非接触ｉｃカード

Info

Publication number: JPH11345292A
Application number: JP10152460A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Iiyama; 恵市飯山; Shinkichi Asaka; 信吉浅加
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電池を用いた非接触ＩＣカードにおいて、内
蔵する電池を充電可能に構成することにより電池寿命を
長くすることを目的とする。【解決手段】質問器との間でコイルの電磁誘導作用を
利用して通信を行い、前記コイルを用いて電磁誘導作用
により生成した電力で、非接触ＩＣカードの主要回路部
１４に電源を供給し非接触ＩＣカードを動作をさせると
ともに、一方で内蔵する電池８を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種ＩＤ確認や、
金融取引、あるいは自動車のドアロックの制御等に用い
られ、電磁誘導結合方式により電気的接点不要で質問器
と通信を行う非接触ＩＣカードに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型化のため必要な回路をＩＣチ
ップに集積して内蔵し、電磁誘導結合等を利用して電源
の授受や電気的な接点なしでデータの送受信を行う非接
触ＩＣカードなどのデータキャリアが開発されている。
この非接触ＩＣカードは使用する度に本体装置と接触さ
せる必要がなく、接点を持たないために汚れや腐食の心
配が無くさらに自由にデザインできるという利便性を持
ち、この利便性とセキュリティの高さから、個人のＩＤ
カード等として、様々な分野において非常に大きな市場
が期待できる商品である。

【０００３】例えば、非接触ＩＣカードは、記憶容量の
大きさと高度なセキュリティ機能を有するという上記の
特徴に加え、カード自身を質問器（リーダライタとも言
う）のスロットに挿入する手間が不要となる利便性があ
るため、公共交通機関の定期券、スキー場のリフト券と
してだけでなく、ドアを開閉する入退出カードあるいは
電子マネー用カード等として、非常に大きな市場が期待
できる商品である。このような非接触ＩＣカードは、電
波等の媒体を用いて質問器との間で情報の授受を行うも
のである。非接触ＩＣカードの制御回路やメモリ部の動
作に必要な電力は、カードに内蔵された電池から得る
か、もしくは質問器から送出された電波により非接触Ｉ
Ｃカード内に設けられたコイルの電磁誘導作用による誘
起電流を整流する事により得ている。

【０００４】図４は電池からの電力供給により作動する
従来の非接触ＩＣカードの構成を示すブロック図であ
る。非接触ＩＣカードの主要回路部１４はリセット回路
９、復調回路１０、変調回路１１およびメモリ部１３を
有する。主要回路部１４はさらにこれら主要回路部１４
を制御するとともに、質問器（図示せず）から送出され
た信号の内容に応じてメモリ部１３への読み出しや書き
込み動作を行う制御回路１２を具備している。コイルと
同調回路等から構成される送受信手段１は、質問器から
送信された電波信号を受信し、この受信された受信信号
を全波整流または半波整流する。キャリア検知手段３
は、受信信号のレベルとキャリア検知手段３においてあ
らかじめ設定された基準レベルとを比較する。受信信号
のレベルが基準レベルより高い場合には、スイッチ手段
６はオン状態となり、電池８から主要回路部１４に電力
が供給され、非接触ＩＣカードが動作する。一方、受信
した信号のレベルが基準レベル以下の場合には、非接触
ＩＣカードは動作せず、再度出される質問器からの信号
を受信し検知するため、スリープ状態となる。

【０００５】このようなスイッチ手段６を具備した非接
触ＩＣカードでは、質問器からのキャリア信号を検知し
た時のみ主要回路部１４に電力が供給される構成を採用
している。このため、質問器からのキャリア信号が送出
されていない状態、すなわち非接触ＩＣカードと質問器
との間で情報の授受が行われないときは、キャリア検知
手段３のみが電力を消費するように構成し、省電力化を
図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
非接触ＩＣカードは、内蔵した電池を電源とする方式で
あり、この電池から非接触ＩＣカードの動作に必要な電
力が供給される構成となっており、電池の容量が低下し
た状態、いわゆる電池切れが生じた場合には、非接触Ｉ
Ｃカードは動作不能に陥るという課題があった。すなわ
ち上述したように、非接触ＩＣカードがスリープ状態に
ある際は、質問器からの信号を検知するキャリア検知手
段３のみを機能させて省電力化を図る構成が採用されて
いるが、キャリア検知手段において微少ながらも電力を
消費している。従って、使用期間が長期になると、確実
に電池切れが発生する。通常、非接触ＩＣカードは内蔵
した電池の残量を表示する手段を具備しておらず、カー
ド使用者は電池切れを予測できない。このため、重要な
業務での使用や、重要なデータを記録する用途に適用さ
れることは少なかった。

【０００７】また、電池切れが発生した場合に、手元に
交換用の電池が無いとそのカードを継続して使用するこ
とができない。また、電池の入手が可能であったとして
も、その交換にはドライバ等の工具が必要となり、短時
間に電池交換し、再度使用可能な状態にすることは一般
的に非常に困難を伴うものであった。さらに、カードの
使い勝手をよくするためには、例えばクレジットカード
サイズにまで薄くする必要がある。この場合には、電池
交換を考慮に入れた回路構成とすることは非常に困難で
ある。

【０００８】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、長距離通信が可能という使い勝手の良さを維持した
ままで、非接触ＩＣカードの電池切れによるトラブルを
防ぐことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の非接触ＩＣカー
ドは、上述の目的を達成するために、質問器との間でデ
ータを送受信する送受信手段と、質問器からの送受信信
号を処理する主要回路部と、質問器からの送信信号より
電源を生成する電源手段と、内蔵する電池と、前記電池
もしくは前記電源手段から前記主要回路部に電源供給す
る電源切換手段と、質問器からの送信信号より前記電池
を充電する充電手段とを備えたものである。

【００１０】これにより、誘導起電力が小さい時でも電
池からの電力の供給が行われ、長距離通信が可能とな
る。また、電源切換手段により電源手段からの出力電圧
と電池からの出力電圧とを比較し、大きい方を出力する
構成としておくことにより、非接触ＩＣカードを質問器
に近づけ誘導起電力が大きい際には、誘導起電力のみで
非接触ＩＣカードを動作させることが可能となり、また
同時に充電も出来るため、電池切れになる恐れが少な
く、また電池切れになっても動作可能となる。

【００１１】上記の別の形態として、質問器との間でデ
ータを送受信する送受信手段と、質問器からの送受信信
号を処理する主要回路部と、質問器からの送信信号より
電源を生成する電源手段と、内蔵する電池と、質問器か
らの送信信号を受信し検知するキャリア検知手段と、前
記キャリア検知手段からの信号を受け前記主要回路部に
電源供給するスイッチ手段とを備え、前記電源手段と前
記電池との合成電圧を前記スイッチ手段から前記主要回
路部に出力するものである。

【００１２】これによると、電源手段からの出力電圧と
電池からの出力電圧との両方の出力電圧とを同時に利用
することができる。

【００１３】また上記の別の形態として、質問器との間
でデータを送受信する送受信手段と、質問器からの送受
信信号を処理する主要回路部と、質問器からの送信信号
より電源を生成する電源手段と、前記電源手段からの出
力を受ける第２のスイッチ手段と、内蔵する電池と、質
問器からの送信信号を受信し検知するキャリア検知手段
と、前記キャリア検知手段からの信号を受け前記第２の
スイッチ手段と前記電池との合成電圧を前記主要回路部
に電源供給するスイッチ手段とを備え、前記電源手段か
らの出力が規定値を越えた際には、前記主要回路部に前
記第２のスイッチ手段から電源供給するものである。

【００１４】これにより、電池の容量値が極端に減少し
た際にも主要回路部への電源供給を行うことができる。

【００１５】また、充電手段の入力は、送受信手段の出
力とダイオードブリッジ回路との接合点より取り出さ
れ、電源手段、キャリア検知手段および主要回路部の入
力は、前記ダイオードブリッジ回路の出力点から取り出
される構成とすることで、回路部への供給電圧より電池
の充電電圧を高くすることができ、電池の充電効率を高
めることができる。

【００１６】さらに、内蔵した電池の充電を指示するコ
マンドを受領した際に、各回路はスリープモードとな
り、前記電池の充電を行う構成とすることで、電池の充
電効率を高めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図３を用いて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の非接触Ｉ
Ｃカードの回路ブロックを示したもので、図１におい
て、非接触ＩＣカードは質問器（図示せず）からの送信
信号を受信し、かつ質問器から送られてきた情報に対
し、非接触ＩＣカード側で処理した結果を質問器に返送
する送受信手段１を有する。非接触ＩＣカードはさら
に、送受信手段１の出力端に接続され、受信した送信信
号を整流するダイオードブリッジ回路２、送受信手段１
の出力端に接続され、送受信手段１の出力信号レベルを
所定の基準レベルと比較するキャリア検知手段３を有す
る。非接触ＩＣカードはさらに比較結果に応じて電源切
換手段７に電池８からの電力を供給するスイッチ手段
６、ダイオードブリッジ回路２に接続されて、整流され
た直流電力を蓄え、電源切換手段７に供給する電源手段
５、送受信手段１の出力を整流し、電池８を充電する充
電手段４、電源手段５の出力電圧と前記スイッチ手段６
を経て供給される電池８の出力電圧とを比較し、比較結
果に応じて主要回路部１４への電力を供給する電源を切
り換える電源切換手段７を有する。

【００１９】主要回路部１４は、電源切換手段７から供
給される電圧の立ち上がり時に電圧が一定値に達すると
回路をリセットし、初期化するリセット回路９、受信し
た信号を復調する復調回路１０、カードからの送信デー
タを変調する変調回路１１、データを保持するメモリ部
１３等を有し、これらの各回路ブロックは制御回路１２
に接続されている。

【００２０】次に、質問器から送出された信号の非接触
ＩＣカード内での流れに沿って、その動作を詳細に説明
する。質問器からの信号は、コイル等で構成される送受
信手段１で受信され、キャリア検知手段３に入力され、
この信号レベルとキャリア検知手段３にあらかじめ設定
された基準レベルとが比較される。入力された信号のレ
ベルが基準レベルより高い場合には、スイッチ手段６が
オン状態となり、電池８の電圧が主要回路部１４に供給
される。さらに、供給された電圧が一定レベルに達する
と、リセット回路９が働き、非接触ＩＣカードは一旦初
期化される。

【００２１】電源切換手段７は、スイッチ手段６を経て
供給される電池８の電圧値と、電源手段５から供給され
る電圧値とを比較する。電池８から印加される電圧が電
源手段５からの供給電圧より高い場合には、電池８を内
蔵した従来の非接触ＩＣカードと同様に、電池８から主
要回路部１４に電力が供給される。電池８は安定した規
定電圧を出力するので質問器と非接触ＩＣカードとの距
離が比較的離れていても動作可能である。

【００２２】電池８の電圧が低下し、電源手段５から入
力される電圧値が電池８の電圧値より高くなった場合、
電源手段５から主要回路部１４に電力が供給される。こ
れにより電池電圧が低下した状態、たとえば電池８の容
量低下が生じた場合でも、非接触ＩＣカードを質問器に
近づけて強い電波を受けることにより、電源手段５から
供給される電力を利用して、非接触ＩＣカードの使用を
継続することができる。

【００２３】また、送受信手段１の出力をダイオードブ
リッジ回路２で整流し、充電手段４により電池８に電力
を供給し、充電している。送受信手段１の出力が十分に
大きい際には、非接触ＩＣカードの動作をさせながら電
池８を充電することも可能である。また充電する電圧は
高いほうが望ましいため、充電用の電圧は送受信手段１
から直接取り出し、主要回路部１４へは電源効率の良い
ダイオードブリッジ回路２を通して供給している。

【００２４】さらに、主要回路部１４での消費電流が大
きいと、充電量が小さくなるため、充電のみを行う際に
は、質問器から非接触ＩＣカードに主要回路部１４をス
リープ状態にさせるコマンドを発信し、主要回路部１４
の消費電流を小さくした後に電池８の充電をすることに
より、効率的に充電することができる。

【００２５】送受信手段１からの出力信号は、復調回路
１０にも供給され、信号に含まれるデータが復調され
る。制御回路１２において、復調されたデータを解析す
る。制御回路１２はこのデータに従って、メモリ部１３
からのデータの読み出しや、メモリ部１３へのデータの
書き込む処理を行う。さらに制御回路１２では質問器へ
の返信データを変調し、送受信手段１から質問器に向け
て送信する。

【００２６】このような信号の流れを経ることにより、
質問器と非接触ＩＣカードとの通信が実行される。

【００２７】ところで、非接触ＩＣカードが質問器に近
接した状態では電源手段５の出力電圧が高くなる。この
場合には電源切換手段７により電池８から電源手段５に
電源が切り換わる。またこの時は、送受信手段１の出力
から電池８に充電電流が流れている。この構成により、
内蔵した電池８の電圧をより長く保持でき、つまり電池
８の利用できる時間を長くでき、また電池切れ時でも非
接触ＩＣカードを継続して使用することができる。さら
に、電力消費が増加するメモリ部１３への書き込み時で
も、電源手段５の出力電圧が低下すると直ちに電池８か
ら電力が供給されるため、メモリ部１３への書き込み等
の重要な処理を行う際の信頼性が高くなるといった効果
も有する。

【００２８】（実施の形態２）図２は本発明の他の実施
の形態における非接触ＩＣカードのブロック図であり、
図２において、非接触ＩＣカードは質問器（図示せず）
からの送信信号を受信し、かつ質問器から送られてきた
情報に対し、非接触ＩＣカード側で処理した結果を質問
器に返送する送受信手段１を有する。非接触ＩＣカード
はさらに、送受信手段１の出力端に接続され、受信した
送信信号を整流するダイオードブリッジ回路２、送受信
手段１の出力端に接続され、送受信手段１の出力信号レ
ベルを所定の基準レベルと比較するキャリア検知手段３
を有する。非接触ＩＣカードはさらに比較結果に応じて
主要回路部１４に電池８からの電力を供給するスイッチ
手段、ダイオードブリッジ回路２に接続されて、整流さ
れた直流電力を電池８に供給する電源手段５を有する。

【００２９】非接触ＩＣカードの基本的な機能は、実施
の形態１と同じであり、異なる構成をとった電源周りの
み詳細に説明する。

【００３０】実施の形態１と異なる点は、電磁誘導によ
る生成電力が直接主要回路部１４に供給されるのではな
く、一旦電池８の出力と合成された後、主要回路部１４
に供給されることである。このため、電源手段５の供給
電力が非接触ＩＣカードの消費電力より大きい場合には
電池８を充電しながら主要回路部１４に電力を供給でき
る。また、電源手段５の供給電力が非接触ＩＣカードの
消費電流より小さい場合には電源手段５の不足分を電池
８が供給する形となり、電池８の消費電流が非常に少な
くなる。また、非接触ＩＣカードの主要回路部１４の電
流が非常に大きく、電池８の電力だけではまかなえない
ときには電力供給の有効な手段となる。

【００３１】（実施の形態３）図３は本発明の他の実施
の形態における非接触ＩＣカードのブロック図であり、
図３において、非接触ＩＣカードは質問器（図示せず）
からのキャリア信号を受信し、かつ質問器から送られて
きた情報に対し、非接触ＩＣカード側で処理した結果を
質問器に返送する送受信手段１を有する。非接触ＩＣカ
ードはさらに、送受信手段１の出力端に接続され、受信
したキャリア信号を整流するダイオードブリッジ回路
２、送受信手段１の出力端に接続され、送受信手段１の
出力信号レベルを所定の基準レベルと比較するキャリア
検知手段３を有する。非接触ＩＣカードはさらに比較結
果に応じて主要回路部１４に電池８からの電力を供給す
るスイッチ手段６、ダイオードブリッジ回路２に接続さ
れて、整流された直流電力を電池に供給する電源手段
５、電池８に供給する電流値を検知し、一定値以上流れ
る場合は、電源手段５の出力を直接主要回路部１４に接
続する第２のスイッチ手段１５を有する。

【００３２】非接触ＩＣカードの基本的な機能は、実施
の形態１と同じであり、異なる構成をとっている電源周
りのみ詳細に説明する。

【００３３】実施の形態２と異なる点は、充電電流の検
出回路を保有することである。電池８の残存容量が非常
に小さくなった場合、電池８の電圧が低くなり、充電は
するが非接触ＩＣカードとしては動作しないという状態
が起こる可能性がある。この発明はその課題に対処しよ
うとするもので、電池８の電圧が低く充電電流が一定値
を越えると、第２のスイッチ手段１５がオンし、充電電
流値を制限し、主要回路部１４に電源手段５の電流が流
れるようにしている。

【００３４】以上の各実施の形態においては、非接触Ｉ
Ｃカードの送受信手段１を一体のものとして説明した
が、送信回路、受信回路が別々でも同様の効果を得られ
ることは言うまでもない。

【００３５】なお、実施の形態２および３においては、
充電手段としての機能と電源手段としての機能を電源手
段において行っている。実施の形態１においては、各手
段を別々に設けているが、同様にひとつの電源手段で行
っても良いことはいうまでもなく、特許請求の範囲にお
いて、電源手段と充電手段とを別々に記載していても、
これらは別々の装置であるということを意味しているも
のではない。

【００３６】また、実施の形態２および３においては、
スイッチ手段から主要回路部に合成電圧を供給する構成
としていたが、実施の形態１に示す電源切換手段のよう
にどちらかの電圧を択一的に使用しても良いことは言う
までもない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明の非接触ＩＣカード
では、電池を搭載しているため安定した電力が供給され
るので、質問器から離れても通信が可能であり、使い勝
手がよい上に、非接触ＩＣカードを質問器に近づけるこ
とにより、質問器からの電力供給を受け、電池を充電し
ながら非接触ＩＣカードを動作させることが出来、電池
寿命を延ばすとともに、場合によっては電池の充電を行
うことができ、万一電池の電力が消耗した場合でも回路
の動作を可能にできるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における非接触ＩＣカー
ドのブロック図

【図２】本発明の実施の形態２における非接触ＩＣカー
ドのブロック図

【図３】本発明の実施の形態３における非接触ＩＣカー
ドのブロック図

【図４】従来の非接触ＩＣカードのブロック図

【符号の説明】

１送受信手段２ダイオードブリッジ回路３キャリア検知手段４充電手段５電源手段６スイッチ手段７電源切換手段８電池９リセット回路１０復調回路１１変調回路１２制御回路１３メモリ部１４主要回路部１５第２のスイッチ手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質問器との間でデータを送受信する送受
信手段と、質問器からの送受信信号を処理する主要回路
部と、質問器からの送信信号より電源を生成する電源手
段と、内蔵する電池と、質問器からの送信信号より前記
電池を充電する充電手段とを備えたことを特徴とする非
接触ＩＣカード。
【請求項２】質問器との間でデータを送受信する送受
信手段と、質問器からの送受信信号を処理する主要回路
部と、質問器からの送信信号より電源を生成する電源手
段と、内蔵する電池と、前記電池もしくは前記電源手段
から前記主要回路部に電源供給する電源切換手段と、質
問器からの送信信号より前記電池を充電する充電手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカ
ード。
【請求項３】質問器との間でデータを送受信する送受
信手段と、質問器からの送受信信号を処理する主要回路
部と、質問器からの送信信号より電源を生成する電源手
段と、内蔵する電池と、質問器からの送信信号を受信し
検知するキャリア検知手段と、前記キャリア検知手段か
らの信号を受け前記主要回路部に電源供給するスイッチ
手段とを備え、前記電源手段と前記電池との合成電圧を前記スイッチ手
段から前記主要回路部に電源として供給することを特徴
とする非接触ＩＣカード。
【請求項４】質問器との間でデータを送受信する送受
信手段と、質問器からの送受信信号を処理する主要回路
部と、質問器からの送信信号より電源を生成する電源手
段と、前記電源手段からの出力を受ける第２のスイッチ
手段と、内蔵する電池と、質問器からの送信信号を受信
し検知するキャリア検知手段と、前記キャリア検知手段
からの信号を受け前記電源手段と前記電池との合成電圧
を前記主要回路部に電源供給するスイッチ手段とを備
え、前記電源手段からの出力が規定値を越えた際には、前記
主要回路部に前記第２のスイッチ手段から電源供給する
ことを特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項５】主要回路部は、質問器からの送信信号を
復調する復調回路と、前記復調回路により得られたデー
タを処理する制御回路と、前記制御回路からの命令によ
り読み出しや書き込みを行うデータを格納するメモリ部
と、前記制御回路からのデータを変調する変調回路とを
有することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか
に記載の非接触ＩＣカード。
【請求項６】質問器からの送信信号を受信し検知する
キャリア検知手段と、前記キャリア検知手段の出力を受
け電源切換手段に電源供給するスイッチ手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
５記載の非接触ＩＣカード。
【請求項７】質問器からの送信信号を整流するダイオ
ードブリッジ回路を備え、充電手段、電源手段、キャリ
ア検知手段および主要回路部への入力は前記ダイオード
ブリッジ回路によりなされることを特徴とする請求項１
乃至請求項６いずれかに記載の非接触ＩＣカード。
【請求項８】充電手段への入力は、送受信手段の出力
とダイオードブリッジ回路との接合点より取り出され、電源手段、キャリア検知手段および主要回路部への入力
は、前記ダイオードブリッジ回路の出力点から取り出さ
れることを特徴とする請求項７記載の非接触ＩＣカー
ド。
【請求項９】内蔵した電池の充電を指示するコマンド
を受領した際に、各回路はスリープ状態となり、前記電
池の充電のみを行う請求項１乃至請求項８いずれかに記
載の非接触ＩＣカード。