(57)【要約】【課題】十分な充電を短時間で行える非接触タグ用の電子回路及び非接触タグを提供する。【解決手段】本発明の非接触タグ用の電子回路は、リーダライタとのデータ交信するための送受信素子を有し、送受信素子はアンテナコイルＬを含む共振回路１３と、アンテナコイルＬで受信された入力電圧を整流し整流電圧を生成する整流回路１５と、二次電池Ｂと、二次電池Ｂへの充放電を行う充放電回路１７と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダライタとのデータ交信するための送受信素子を有し、前記送受信素子はアンテナコイルを含む非接触タグ用の電子回路であって、
前記アンテナコイルを前記リーダライタに近接させて発生させた誘導起電力を整流した整流電圧を生成する整流手段と、
二次電池と、
前記整流電圧に応じて充電され、前記二次電池に対して放電を行う充放電手段と、
を備えることを特徴とする非接触タグ用の電子回路。
【請求項２】
前記充放電手段は、
前記整流電圧に応じて電荷を蓄積するキャパシタと、
前記キャパシタが前記二次電池へ放電電圧を供給し、前記二次電池を充電するための時定数である抵抗器と、
前記キャパシタに充電された電荷が前記二次電池側以外へ流れるのを防止するためのダイオードと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の非接触タグ用の電子回路。
【請求項３】
前記キャパシタは、電気二重層コンデンサ又は内部抵抗が前記二次電池より十分に小さく静電容量の大きいコンデンサとして機能する素子であることを特徴とする請求項２に記載の非接触タグ用の電子回路。
【請求項４】
前記ダイオードを第１ダイオード、前記キャパシタを第１キャパシタとしてそれぞれ定義すると共に、
前記充放電手段は、
前記第１ダイオードに直列に接続された第２ダイオードと、
これら第１ダイオード及び第２ダイオードの間に、前記第１キャパシタと並列となるように接続された第２キャパシタと、
を更に備え、
前記第２キャパシタの容量を前記第１キャパシタの容量より小さくしたことを特徴とする請求項２に記載の非接触タグ用の電子回路。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の非接触タグ用の電子回路を用いたことを特徴とする非接触タグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非接触式カードやＲＦＩＤ等の非接触タグ用の電子回路及び非接触タグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の非接触タグ用電子回路は、リーダライタとの交信データを受けるアンテナを備えている。この従来例として特許文献１の「ＲＦＩＤ（ＲＡＤＩＯ    ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ）およびＩＣカード」がある。従来例の特許文献１では、アンテナで受信する信号を整流して電源を構成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５００９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、メモリや表示器を搭載したい場合、数秒程度で充電可能な二次電池の使用が考えられる。充電時間は電池容量の１：１電流での高速充電では次のように計算される。二次電池容量＝３ｖ、１ｍＡ／ｈ、充電電流＝１ｍＡの条件では、
充電時間≒１ｍＡ／ｈ÷１ｍＡ＝１時間
となり、十分な充電を行うためには、非常に時間がかかってしまうという欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術が有する解決すべき課題に着目してなされたものであって、十分な充電を短時間で行える非接触タグ用電子回路及び非接触タグを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、以下の手段を採用する。
（１）リーダライタとのデータ交信するための送受信素子を有し、前記送受信素子はアンテナコイルを含む非接触タグ用の電子回路であって、前記アンテナコイルを前記リーダライタに近接させて発生させた誘導起電力を整流した整流電圧を生成する整流手段と、二次電池と、前記整流電圧に応じて充電され、前記二次電池に対して放電を行う充放電手段と、を備えることを特徴とする非接触タグ用の電子回路。
【０００７】
（２）前記充放電手段は、前記整流電圧を生成するダイオードと、前記キャパシタが前記二次電池へ放電電圧を供給し、前記二次電池を充電するための時定数である抵抗器と、前記キャパシタに充電された電荷が前記二次電池側以外へ流れるのを防止するためのダイオードと、を備えることを特徴とする（１）に記載の非接触タグ用の電子回路。
【０００８】
（３）前記キャパシタは、電気二重層コンデンサ又は内部抵抗が前記二次電池より十分に小さく静電容量の大きいコンデンサとして機能する素子であることを特徴とする（２）に記載の非接触タグ用の電子回路。
（４）前記ダイオードを第１ダイオード、前記キャパシタを第１キャパシタとしてそれぞれ定義すると共に、前記充放電手段は、前記第１ダイオードに直列に接続された第２ダイオードと、これら第１ダイオード及び第２ダイオードの間に、前記第１キャパシタと並列となるように接続された第２キャパシタと、を更に備え、前記第２キャパシタの容量を前記第１キャパシタの容量より小さくしたことを特徴とする（２）に記載の非接触タグ用の電子回路。
【０００９】
（５）（１）〜（４）のいずれか一つに記載の非接触タグ用の電子回路を用いたことを特徴とする非接触タグ。
本発明では、既存のアンテナコイルをリーダライタに近接させて誘導起電力を発生させて、この誘導起電力を整流した整流電圧に応じて充放電手段が充電される。その後、充放電手段が放電して二次電池は充電される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態の構成）
本発明の第１実施形態に係る非接触タグ用の電子回路を図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の非接触タグ用の電子回路は、リーダライタとのデータ交信するための送受信素子を有し、送受信素子はアンテナコイルＬを含む共振手段としての共振回路１３と、アンテナコイルＬをリーダライタに近接させて発生させた誘導起電力を整流し整流電圧Ｖｄｄを生成する整流手段としての整流回路１５と、二次電池Ｂと、整流電圧Ｖｄｄに応じて充電され二次電池Ｂに放電を行う充放電手段としての充放電回路１７と、を備える。二次電池Ｂは、ペーパー状で内部抵抗ｒｂを有する。
【００１２】
本実施形態の非接触タグ用の電子回路は、ＲＦＩＤタグやＲＦＩＤカードに適用されるので、更に、整流電圧Ｖｄｄの低下検出回路を含むＲＦＩＤ制御回路１９及び電気泳動表示器２１を備えている。電気泳動表示器２１の書き込み電圧は、３Ｖ（内部昇圧）であり、電流は１０μＡで、表示保持時間が数分程度である。
【００１３】
図２を参照して、充放電回路１７は、整流回路１５のダイオードＤを介した整流電圧Ｖｄｄに応じて電荷を蓄積し充電される電気二重層コンデンサのキャパシタＣと、このキャパシタＣが二次電池Ｂへ放電電圧を供給し、二次電池Ｂを充電するための時定数である抵抗器Ｒと、を備える。キャパシタＣは内部抵抗ｒｃ（３０Ω）を有する。
（第１実施形態の動作）
次に、上記実施の形態の動作を図１〜図３を用いて説明する。
【００１４】
本実施形態の非接触タグ用の電子回路の共振手段としての共振回路１３のアンテナコイルＬで受信された入力電圧の誘導起電力は、整流回路１５で、整流され整流電圧Ｖｄｄが生成される。
図２及び図３を参照して、充放電回路１７のダイオードＤは、整流電圧Ｖｄｄ（例えば、５Ｖ）をキャパシタＣに印加させ、逆流が防止されるように作用する。このとき、内部抵抗ｒｃ（３０Ω）に電流が流れることにより、キャパシタＣに電荷が蓄積され、充電される。そのため、整流電圧Ｖｄｄに応じてキャパシタＣは時刻ｔ１（約５秒）まで充電される。
【００１５】
図２の入力すなわち整流電圧Ｖｄｄがなくなると、キャパシタＣの蓄積電荷は、時刻ｔ１からｔ２までの間は、内部抵抗ｒｃ、抵抗器Ｒ、内部抵抗ｒｂを介して二次電池Ｂへ放電電圧を供給し、二次電池Ｂは充電される。
図２を参照して、キャパシタＣの充放電の簡易計算を行う。ここでダイオードの順方向電圧Ｖｆは無視している。
【００１６】
充電  ０Ｖから５Ｖまで充電される電荷Ｑは：
０．０５Ｆ×５Ｖ＝０．２５（Ｑ）
０．２５（Ｑ）をｔ１（５秒）で充電すると電流Ｉは、
０．２５（Ｑ）÷５ｓｅｃ＝５０ｍＡ
放電  ５Ｖから３．３Ｖまで放電するのに必要な電荷Ｑは：
電荷Ｑ＝０．０５Ｆ×（５Ｖ−３．３Ｖ）＝０．０８５（クーロン）
０．０８５（）を１５分で放電するための電流Ｉは：
電流Ｉ＝０．０８５（クーロン）÷９００ｓｅｃ＝９４．４μＡ
９４．４μＡにするための電流制限抵抗値Ｒは：
電流制限抵抗値Ｒ＝（５Ｖ−３．３Ｖ）÷９４．４μＡ＝１８ＫΩ
因みに、電流Ｉが平均電流のため、電流制限抵抗値Ｒの実際の抵抗値は、半分の９ＫΩとなる。
【００１７】
なお、図３（ａ）に示すようにキャパシタＣからの充放電を４回程度繰り替えして、図３（ｂ）の二次電池Ｂの充電が行われる。
（第２実施形態の構成）
本発明の第２実施形態に係る非接触タグ用の電子回路の充放電回路１７−１を図４を参照しながら説明する。
【００１８】
図４の充放電回路１７−１は、第１ダイオードＤ１と、第１ダイオードＤ１に直列に接続された第２ダイオードＤ２と、内部抵抗ｒｃ１を有する電気二重層コンデンサの第１キャパシタＣ１と、第１キャパシタＣ１に並列に接続された、内部抵抗ｒｃ２を有する電気二重層コンデンサの第２キャパシタＣ２と、を更に備える。第２キャパシタＣ２の容量は、第１キャパシタＣ１の容量より小さい。また、第２キャパシタＣ２の容量は、第１実施形態におけるキャパシタＣの容量より小さい。
【００１９】
容量の小さい第２キャパシタＣ２が二次電池Ｂと第１キャパシタＣ１との間に並列接続されているので、前記リーダライタに近接させて発生させた誘導起電力の供給時間が短くて第１キャパシタＣ１に十分な充電ができない場合でも、第２キャパシタＣ２に電荷が蓄えられ、この電荷を二次電池Ｂに放電して、二次電池Ｂを充電できる。
【００２０】
ただし、第２実施形態の充放電回数は、第１実施形態のものより多くする必要がある。これは、第２キャパシタＣ２の容量が小さく、充電の量が小さいため、１回当たりの二次電池Ｂへの放電の量も小さいからである。
（第２実施形態の動作）
図４を参照して、入力に整流電圧Ｖｄｄが印加されると、ダイオードＤ１、第１キャパシタＣ１の内部抵抗ｒｃ１を通って第１キャパシタＣ１と、ダイオードＤ２、第２キャパシタＣ２の内部抵抗ｒｃ２を通って第２キャパシタＣ２と、がそれぞれ充電される。内部抵抗ｒｃ１が内部抵抗ｒｃ２より大きいので、第１キャパシタＣ１の方が第２キャパシタＣ２より充電の際の電荷蓄積時間は、大きくなる。
【００２１】
第２キャパシタＣ２の蓄積電荷の方が第１キャパシタＣ１より速く、抵抗器Ｒ及び内部抵抗ｒｂを通して二次電池Ｂへ放電し、これにより、二次電池Ｂが充電される。
（第１及び第２実施形態の効果）
以上説明したように、第１及び第２実施形態の非接触タグ用の電子回路によれば、アンテナコイルＬをリーダライタに近接させて発生させた誘導起電力に基づいた充放電回路１７，１７−１を備えているので、二次電池Ｂの十分な充電を短時間で行えることが可能になる。特に、第２実施形態によれば、容量の小さい第２キャパシタを追加した構成としているため、第１実施形態の場合よりも誘導起電力の供給時間が短い使用形態にも対応できるという利点もある。
（変形例）
上記第１及び第２の実施の形態では、キャパシタＣ、Ｃ１、Ｃ２として電気二重層コンデンサを適用した場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、これら電気二重層コンデンサに代えて、内部抵抗が二次電池Ｂより十分に小さく静電容量の大きいコンデンサとして機能する素子を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る非接触タグ用の電子回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の充放電回路１７及び二次電池Ｂの構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）図１の非接触タグ用の電子回路の充放電回路１７のキャパシタＣの充放電特性図である。（ｂ）図１の非接触タグ用の電子回路の二次電池Ｂの充電特性図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る非接触タグ用の電子回路の充放電回路１７−１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１３  共振回路  １５  整流回路  １７    充放電回路  １７−１  充放電回路  Ｂ  二次電池  Ｃ  電気二重層コンデンサのキャパシタ  Ｃ１  第１キャパシタＣ２  第２キャパシタ  Ｄ１  第１ダイオード  Ｄ２  ダイオード  Ｒ  時定数の抵抗器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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