JPH10302028A

JPH10302028A - 非接触ｉｃカード

Info

Publication number: JPH10302028A
Application number: JP9112202A
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: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: JP3358493B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池切れ時にも使用可能な非接触ＩＣカード
を提供する事を目的とする。【解決課題】電池を内蔵し、さらにキャリア信号を整
流して電圧を生成する電源手段、および電池の電圧値と
電源手段により生成された電圧の値とを比較する電源切
替手段を有する非接触ＩＣカードであって、電池に電源
供給能力が有るときは、電池から電源供給が行うことで
長距離通信が可能とし、万一電池切れになった場合、非
接触ＩＣカードを質問器に近づけ、電源手段から電圧供
給され、非接触ＩＣカードの機能を持ち続ける作用を有
する利用範囲の広い非接触ＩＣカードを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、各種ＩＤ確認
や、金融取引に用いられ、電波等を用いてリーダライタ
と通信する非接触ＩＣカード、詳しくは自身の動作に必
要な電力を電磁誘導結合方式による受給と、内蔵した電
池からの供給とを選択して得る非接触ＩＣカードに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】非接触ＩＣカードは、記憶容量の多さと
高度なセキュリティ機能を有するというＩＣカードの特
徴に加え、カード自身をリーダライタのスロットに挿入
する手間が不要となる利便性の面から、近年では公共交
通機関の定期券、スキー場のリフト券だけでなく、ドア
入退室カードあるいは電子マネーとして、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リーダライタとの間で情
報の授受を行うものであり、制御回路やメモリの動作に
必要となる電力を、カードに内蔵された電池、もしくは
質問器から送出された電波が生じせしめるコイルの相互
誘導作用に伴う誘起電流を整流することによって得るも
のである。

【０００３】図４は電池からの電力供給により作動する
公知の非接触ＩＣカードの構成を示すブロック図であ
る。非接触ＩＣカード部の主要回路部１３は、リセット
回路５、復調回路６、変調回路７およびメモリ１２を有
し、これら各回路を制御すると共に、質問器から送出さ
れた信号の内容に応じてメモリ１２への読み出し、書き
込み動作を行う制御回路１１を具備したものである。ア
ンテナと同調回路から構成される送受信手段１は、質問
器（図示せず）から送信された電波信号を受信し、ダイ
オード回路２はこの受信された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、受信された信号の
レベルと検知回路自身に予め定められたレベルとを比較
する。受信信号のレベルが高い場合には、スイッチ手段
８をオン状態とする。このとき、電池１０から電力主要
回路部１３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予め定められたレ
ベル以下の場合には、非接触ＩＣカードは動作せず、再
度質問器からの信号の受信状態を検知するスリープ状態
となる。

【０００４】このようにスイッチ手段８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
た時のみ回路素子に電力が供給される構成を採用してい
る。このため、質問器からキャリア信号が送出されない
状態、すなわち非接触ＩＣカードが質問器との間で情報
の授受を行わない間は、キャリア検知手段のみの消費電
力となり、省電力化を図る構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の非接触ＩＣカー
ドは、カードに内蔵した電池を電源とする方式であり、
この電池からカードの動作に必要な電力を供給される。
これに対して、コイルに生じた誘起電流を用いる方式で
は、整流された誘起電流を蓄えることで電源電圧を発生
させ、動作に使用するものであり、電力は端末側から供
給される。このため、非接触ＩＣカードが質問器から遠
ざかるにつれてコイルに生ずる誘導起電力は減少するこ
ととなり、通信時にはカードを質問器へ近接させて使用
する必要がある。

【０００６】後者の方式では、質問器とカードとの距離
が離れるほど誘起電流の値が減少してしまい、動作に必
要となるための電力を確保することが困難になるに対
し、前者の方式では電池から電力の供給が成されるた
め、長距離の通信が可能となる。

【０００７】一般に非接触ＩＣカードの使い勝手は、質
問器とカードとの通信可能な距離に影響される。カード
と端末との間の通信距離を長くすることにより、カード
を質問器に近接させる度合いが少なくなり、使い勝手は
向上する。電池による電力供給を行う前者の方式を用い
た非接触ＩＣカードでは、上記した後者の方式に比べて
長い通信距離を確保できるために、高い使い勝手を得る
ことができる。

【０００８】しかしながら、動作には電池を必須とする
ため、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、非接触ＩＣカードが動作不能な状態に陥
る等の不具合が発生する。上述したように、カードがス
リープ状態にあるときには、質問器からの信号を検知す
るキャリア検知手段のみが機能する省電力化を図る構成
が採用されているが、微少ながらも電力消費が継続した
状態にある。従って、使用期間が長期になるにつれて、
電池切れの発生する確率が高くなる。通常、非接触ＩＣ
カードは内蔵した電池の残容量を表示する手段を具備し
ておらず、カード使用者側から判断すると、電池切れは
突然生じることとなる。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。

【０００９】さらに、電池切れが発生した場合に、手元
に代換え用の電池がないと、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
とは非常に困難を伴うものであった。

【００１０】本願発明は、通信の長距離化という使い勝
手を維持したままで、電池切れにより生ずる課題を解決
する手段を提供する事を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の非接触ＩＣカードは、質問器からのキャリ
ア信号を受信し、質問器への送信データを送信する送受
信手段と、キャリア信号を検知するキャリア検知手段
と、少なくとも前記キャリア信号を復調する復調回路、
送信データを変調する変調回路、データを保持するメモ
リ、および各回路ブロックを制御する制御回路を有する
主要回路部と、キャリア信号を検知したときに内蔵する
電池の電圧を主要回路部に供給するスイッチ手段とを備
え、さらに前記キャリア信号を整流し、電圧を生成する
電源手段、前記電源手段の出力と前記スイッチ手段の出
力とが入力され、前記電池の電圧値と電源手段により生
成された電圧の値とを比較する電源切替手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】上記構成によれば、電池に電源供給能力が
有るときは、電池から電源供給が行われ、長距離通信が
可能となり、万一電池切れになったときでも、非接触Ｉ
Ｃカードを質問器に近づけることにより、質問器からの
誘導起電力により電源を供給され、非接触ＩＣカードの
機能を持ち続ける作用を有する。

【００１３】また、本願発明の非接触ＩＣカードは、前
記キャリア検知手段がキャリア信号のレベルと予め定め
られたレベルとを比較し、前記キャリア信号のレベルが
高い場合に、前記スイッチ手段をオン状態とする段階
と、スイッチ手段がオン状態にあるとき、前記電池の電
圧値と電源手段により生成された電圧の値とを比較し、
前記電池の電圧値が高い場合に、前記電源切替手段が前
記電池の電圧を前記主要回路部へ出力する段階とを有す
るものである。

【００１４】また、受信信号による電源手段の電圧と電
池電圧を比較し、受信電圧が高いときは電池からの電源
供給を絶ち、低いときは電池から電源を供給すること
で、非接触ＩＣカード全体としての消費電力の低減し、
電池の長寿命化を計るものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本願発
明の一実施形態について説明し、本願発明の理解に供す
る。尚、上記従来例における非接触ＩＣカードと同様の
機能を有する構成要素については、同一番号を付してお
り、その詳細な説明は省略する。

【００１６】本実施形態に係わる非接触ＩＣカードは、
図１におけるブロック図に示すように、質問器（図示せ
ず）からのキャリア信号を受信するとともに、質問器か
らの情報に対しカードにおいて処理した結果を返送する
送受信手段１、受信した信号を整流するダイオードブリ
ッジ２、このダイオードブリッジ２で整流された信号レ
ベルを比較するキャリア検知手段３、比較結果に応じて
前記主要回路部１３に電池１０からの電力を供給するス
イッチ手段８を備えたものであり、さらにダイオードブ
リッジ２において整流された直流電流を蓄え、主要回路
部１３に供給する電圧に変換し電圧出力する電源手段
４、この出力電圧と前記スイッチ回路経て供給される電
池からの出力電圧とを比較し、比較結果に応じて主要回
路部１３への電力供給元を切り替える電源切替手段９を
有するものである。

【００１７】また主要回路部１３は、電源切替手段９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５、
受信した信号を復調する復調回路６、送信データを変調
する変調回路７、データを保持するメモリ１２、および
各回路ブロックを制御する制御回路１１から構成され
る。

【００１８】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、各構成要素の機能につ
いて詳細に説明する。質問器からの信号は、アンテナ等
で構成される送受信手段１で受信され、ダイオードブリ
ッジ２において全波整流もしくは半波整流される。整流
された信号は、キャリア検知手段３に入力され、この信
号のレベルと検知手段に予め設定されたレベルとを比較
される。従来例と同様に、入力される信号のレベルが高
い場合には、スイッチ手段８がオン状態とされ、電池１
０の電圧が主要回路部１３に向けて供給される。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
５が働き、非接触ＩＣカードは初期化される。

【００１９】電源切替手段９は、スイッチ回路を経て供
給される電池１０の電圧の値と、電源手段４から供給さ
れる電圧の値とを比較する。電池１０から入力される電
圧が高い場合には、電池を内蔵した公知の非接触ＩＣカ
ードと同様に、電池１０から主要回路部１３に電力が供
給されることとなり、通信の長距離化が可能となる。

【００２０】逆に、電池１０の放電電圧が低下し、電源
手段４から入力される電圧の値が高くなった場合、電源
手段４から主要回路１３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、例えば電池の容量低下等が
生じた状態においても、非接触ＩＣカードを質問器へ近
づけることで、電源手段４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。

【００２１】一方、整流された信号は、復調回路６にも
供給され、データとして復調される。制御回路１１にお
いて、受信したデータを解析する。引き続いて、制御回
路１１はこのデータに従って、メモリ１２からデータの
読み出しや、メモリ１２へのデータの書き込む処理を行
う。さらに、制御回路１１は質問器への返信データを作
成し、これを変調回路７に入力する。変調回路７では、
返信データを変調し、送受信手段１からデータを質問器
に向けて送信する。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カードの通信が実行される。

【００２２】電源手段４の出力電圧は、非接触ＩＣカー
ドと質問器との距離により変化する。質問器と非接触Ｉ
Ｃカードが非常に近接した状態に有るとき、電源手段４
の出力電圧は上昇する。出力電圧が電池１０の放電電圧
よりも高くなると、この電圧が電源切替手段９を介して
主要回路部１３に流入することとなり、主要回路部１３
の素子が破壊されることが考えられる。これを防止する
ために、電源手段４は、電源切替手段９へ出力する電圧
の制御を行う。

【００２３】また、電源手段４から供給される電圧が、
非接触ＩＣカードを駆動するために必要な電圧値に達し
ている場合、電池１０からの電力供給に優先して主要回
路部１３に供給される構成としてもよい。非接触ＩＣカ
ードが質問器に近接した状態では、電源手段４の出力電
圧が高くなり、電源切替手段９により電池１０から電源
手段４に切り替えられる。この構成により、内蔵した電
池の有効活用をはかることなり、消費電力の抑制を促進
するものである。さらに、電力が多くされるメモリへの
書き込みや、電源手段４および電池１０からの電力供給
が切り替えられる過渡的な状態であっても、電源手段４
の出力電圧が低下すると同時に、電池１０より電力が供
給されるため、メモリへの書き込み等の重要な処理を行
う際の信頼性を高めるものとなる。

【００２４】本願発明の非接触ＩＣカードに係わるキャ
リア検知手段３、スイッチ手段８および電源切替手段９
は、主要回路部を構成するチップ上に構成され、マイク
ロコンピュータの制御により実現することができる。

【００２５】これに対し、非接触ＩＣカード内に構成さ
れる回路部品の小型化およびコストの低減化を実現する
ために、上記キャリア検知手段３、スイッチ手段８およ
び電源切替手段９を簡便な回路構成によっても具現でき
る。以下、回路構成の一例を示した図２を参照して、説
明する。

【００２６】この図２において、キャリア検知手段３は
低消費電力のコンパレータ２３で、スイッチ手段８はＦ
ＥＴ２１で、電源切替手段９はダイオード２８でそれぞ
れ構成されている。コンパレータ２３は、ダイオードブ
リッジ２において整流された信号の電圧と電池１０から
の電圧が入力され、両者の比較を行う。抵抗２２の値を
調整することで、コンパレータ２３が反転する電圧レベ
ルが設定され、非接触ＩＣカードが動作する信号のレベ
ルが定められる。スイッチ手段８を構成するＦＥＴ２１
はコンパレータからの出力でオン状態となり、主要回路
部１３に対して、電池電圧を供給する。電源切替手段９
をダイオードで構成した場合は、電池1１０の電圧か
ら、ダイオード２８の順方向電圧分を差し引いた値が、
切り替えの設定電圧となる。

【００２７】図３は、本願発明の非接触ＩＣカードにお
ける信号レベル比較のフローチャートである。受信した
信号はキャリア検知手段３で予め設定したレベルと比較
する。受信した信号のレベルが設定したレベルよりも大
きければ、スイッチ手段８をオン状態とされ、次のステ
ップに移行する。逆に小さければ、スイッチ手段８はオ
フ状態のままとなり、非接触ＩＣカードは再度スリープ
状態となる。これにより、質問器から呼びかけが有った
ときのみ、電圧が供給されることになる。

【００２８】次に、非接触ＩＣカードは動作用電源の決
定を行う。このステップにおいて、上記受信した信号を
整流して得られた直流電圧と、電源手段４の出力電圧と
を比較する。電池１０の放電電圧が高ければ、電源切替
手段９が電池１０側に供給経路が切り替えられ、主要回
路部１３に電池１０から電圧が供給される。一方、電源
手段４からの出力電圧が高ければ、電源切替手段９は電
源手段４側に上記供給経路が切り替えられ、電池１０か
らの電圧供給は停止し、電源手段４からの電圧で非接触
ＩＣカードは動作する。

【００２９】以上の説明は、非接触ＩＣカードにおいて
送受信手段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。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本願発明の非接触ＩＣカー
ドは、電池を搭載しており、質問器から離れても通信を
可能とし、使い勝手がよい。また電池方式の欠点であ
る、電池切れに対しては、非接触ＩＣカードを質問器に
近づける事により、電池切れ状態でも使用可能となる。
さらに、非接触ＩＣカードを質問器に近い状態で使用す
れば、電池を使用しないため、省電力がいっそうすすみ
電池寿命も延びるという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態による非接触ＩＣカードの
構成を示すブロック図

【図２】本願発明の非接触ＩＣカードの具体回路構成図

【図３】本願発明の非接触ＩＣカードにおける動作を示
すフローチャート図

【図４】公知の非接触ＩＣカードの回路構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１送受信手段２ダイオードブリッジ３キャリア検知手段４電源手段８スイッチ手段９電源切替手段１０電池１３主要回路部２１ＦＥＴ２８ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】質問器からのキャリア信号を受信し、質
問器への送信データを送信する送受信手段と、キャリア
信号を検知するキャリア検知手段と、少なくとも前記キ
ャリア信号を復調する復調回路、送信データを変調する
変調回路、データを保持するメモリ、および各回路ブロ
ックを制御する制御回路を有する主要回路部と、キャリ
ア信号を検知したときに内蔵する電池の電圧を主要回路
部に供給するスイッチ手段とを備えた非接触ＩＣカード
であって、さらに前記キャリア信号を整流し、電圧を生成する電源
手段、前記電源手段の出力と前記スイッチ手段の出力と
が入力され、前記電池の電圧値と電源手段により生成さ
れた電圧の値とを比較する電源切替手段を備えたことを
特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項２】質問器からのキャリア信号を検知するキ
ャリア検知手段と、データを保持するメモリ、復調回
路、変調回路、制御回路を備えた主要回路部と、内蔵す
る電池から前記主要回路部への出力状態を切り替えるス
イッチ手段と、前記キャリア信号を整流し、電圧を生成
する電源手段と、前記電源手段の出力と前記スイッチ手
段の出力とを入力とし、主要回路部へ電圧出力する電源
切替手段を備えた非接触ＩＣカードであって、前記キャリア検知手段がキャリア信号のレベルと予め定
められたレベルとを比較し、前記キャリア信号のレベル
が高い場合に、前記スイッチ手段をオン状態とし、電池
電圧を電源切替手段に供給する段階と、前記スイッチ手段がオン状態にあるとき、前記電池の電
圧値と電源手段により生成された電圧の値とを比較し、
前記電池の電圧値が高い場合に、前記電源切替手段が前
記電池の電圧を前記主要回路部へ出力する段階とを備え
た非接触ＩＣカード。