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公開番号2021103915
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2019233995
出願日20191225
発明の名称RFIDタグ
出願人京セラ株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210618BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】各機能部への適した電力供給を容易に実現できる充電構成を備えたRFIDタグを提供する。
【解決手段】RFIDタグ(1)は、RFID用IC(26)と、環境からエネルギーを受けて発電する発電部(31、32)と、電力を蓄積する第1蓄電部(21)及び第2蓄電部(22)と、電力で動作する第1機能部(26、27、33)及び第2機能部(29)と、発電部が発電した電力を用いて第1蓄電部の充電と第2蓄電部の充電とを個別に制御できる充電制御部(23)とを備え、第1機能部(26、27、33)は第1蓄電部(21)の電力で動作し、第2機能部(29)は第2蓄電部(22)の電力で動作する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
RFID用ICと、
環境からエネルギーを受けて発電する発電部と、
電力を蓄積する第1蓄電部及び第2蓄電部と、
電力で動作する第1機能部及び第2機能部と、
前記発電部が発電した電力を用いて前記第1蓄電部の充電と前記第2蓄電部の充電とを個別に制御できる充電制御部と、
を備え、
前記第1機能部は前記第1蓄電部の電力で動作し、前記第2機能部は前記第2蓄電部の電力で動作する、
RFIDタグ。
続きを表示(約 950 文字)【請求項2】
前記第1蓄電部の蓄電容量は前記第2蓄電部の蓄電容量よりも小さく、
前記第2機能部の動作期間は前記第1機能部の動作期間よりも短い、
請求項1記載のRFIDタグ。
【請求項3】
前記第2機能部の消費電力は前記第1機能部の消費電力よりも大きい、
請求項2記載のRFIDタグ。
【請求項4】
前記充電制御部は、
前記第1蓄電部の充電を前記第2蓄電部の充電よりも優先する、
請求項1又は請求項2記載のRFIDタグ。
【請求項5】
前記充電制御部は、
前記第1蓄電部の電圧が第1電圧に達したら前記第1蓄電部の充電を停止し、
前記第1蓄電部の電圧が前記第1電圧よりも低い第2電圧に低下したら前記第1蓄電部の充電を再開し、
前記第1蓄電部の充電が停止される第1期間に前記第2蓄電部を充電し、
前記第1蓄電部の充電の再開中に前記第2蓄電部の充電を停止又は前記第1期間よりも充電量を低減する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
【請求項6】
前記第2蓄電部の充電量が閾値以下であるか検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき前記第2機能部の動作可否の情報を前記RFID用ICに書き込む第1制御部と、
を更に備える請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
【請求項7】
前記第2蓄電部は、複数の蓄電器を含み、
前記充電制御部は、前記複数の蓄電器の充電制御を個別に行える、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
【請求項8】
前記第1機能部は、画面に表示を行う表示器を含み、
前記第2機能部は、点灯可能な発光器を含む、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のRFIDタグ。
【請求項9】
前記第1蓄電部の充電残量が閾値以下のときに、前記第2蓄電部の電力を前記第1蓄電部又は前記第1機能部へ供給する第2制御部を更に備える、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のRFIDタグ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、電力で動作する第1機能部及び第2機能部と発電部とを備えたRFID(radio frequency identifier)タグに関する。
続きを表示(約 6,100 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、表示器と二次電池とを備えたRFIDタグが示されている。このRFIDタグにおいては、二次電池へ充放電を行う充放電回路が、2つのキャパシタを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2004−303174号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
機能部と発電部とを備えるRFIDタグにおいては、機能部の数が増え、総消費電力が大きくなると、電力不足が生じたときに、各機能部の所望の動作が得られなくなる。一方、電力不足を補うために発電電力を蓄積する大容量の蓄電部を追加すると、RFIDタグが発電可能となってから蓄電部に電力が溜まるまでに長い時間を要する。この場合、速やかな起動を要求される機能部について、その要求に応じることが困難になるという課題が生じる。
【0005】
本開示は、各機能部への適した電力供給を容易に実現できる充電構成を備えたRFIDタグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のRFIDタグは、
RFID用ICと、
環境からエネルギーを受けて発電する発電部と、
電力を蓄積する第1蓄電部及び第2蓄電部と、
電力で動作する第1機能部及び第2機能部と、
前記発電部が発電した電力を用いて前記第1蓄電部の充電と前記第2蓄電部の充電とを個別に制御できる充電制御部と、
を備え、
前記第1機能部は前記第1蓄電部の電力で動作し、前記第2機能部は前記第2蓄電部の電力で動作する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、第1機能部と第2機能部とへそれぞれ適した電力供給を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本開示の実施形態1に係るRFIDタグを示す分解斜視図である。
実施形態1に係るRFIDタグの回路構成を示す図である。
図2の回路構成のうち充電制御に関する構成の詳細を示す回路図である。
充電制御の一例を示すタイミングチャートである。
制御部が実行する応答処理の手順の一例を示すフローチャートである。
本開示の実施形態2に係るRFIDタグにおける充電制御に関する構成を示す回路図である。
実施形態2の充電制御の一例を示すタイミングチャートである。
実施形態3に係るRFIDタグの回路構成を示す図である。
実施形態3の電源電圧監視処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0010】
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るRFIDタグを示す分解斜視図である。図2は、実施形態1に係るRFIDタグの回路構成を示す図である。
【0011】
実施形態1のRFIDタグ1は、図1に示すように、筐体10と、回路基板20と、発電部31、32と、表示器33と、発光器29と、蓋体40とを備える。筐体10は、一方が開放された凹状の形態を有し、回路基板20と表示器33とを重ねかつ表示器33の左右に2つの発電部31、32を並べて収容できる。表示器33はシート配線33hを介して回路基板20に接続される。回路基板20は、複数の集積回路、複数の電気素子、RFID通信用のアンテナ導体とを有する。発電部31、32は、外部から光を受けて発電する光発電パネルであるが、熱又は振動など様々な環境エネルギーを吸収して発電を行う構成であってもよい。
【0012】
RFIDタグ1は、さらに、図2に示すように、発電部31、32の発電電力を蓄積する第1蓄電部21及び第2蓄電部22と、第1蓄電部21及び第2蓄電部22の充電制御を行う充電制御部23と、充電された電力を用いて各部の電源電圧を生成する電源IC(Integrated Circuit)24、25と、RFID用IC26と、表示器33及び発光器29の制御を行う制御部27と、第2蓄電部22の充電状態を検出するための第1比較器28と、を備える。第1蓄電部21、第2蓄電部22、充電制御部23、電源IC24、25、RFID用IC26、第1比較器28、発光器29及び制御部27は、回路基板20に搭載される。第1比較器28は、本開示に係る検出部の一例に相当する。
【0013】
表示器33は、例えば液晶表示器であり、画面に表示を行う。表示内容は、特に限定されないが、例えばRFIDタグ1により管理される物品の管理情報などを含む。表示器33の表示は、RFIDタグ1の動作中に常時行うことが要求され、表示器33の動作期間は長い。表示器33は、外光を利用して表示を行う反射型の液晶表示器であり、消費電力が小さい。
【0014】
発光器29は、例えば発光ダイオードであり、点灯表示を行う。点灯表示の用途は、特に限定されないが、例えば複数のRFIDタグ1の中から特定のものだけを抽出する場合に、特定のRFIDタグ1の発光器29のみ点灯、点滅又は消灯させるように使用されてもよい。発光器29は臨時の要求に応じて駆動される構成としてもよく、その動作期間は、表示器33の動作期間と比較して短い。発光器29の消費電力は、表示器33の消費電力と比べて大きい。比較される消費電力は、標準的な駆動時の消費電力としてもよい。
【0015】
RFID用IC26は、例えばUHF(Ultra High Frequency)帯の電波を使用し、アンテナ導体を介してリーダライタと無線通信を行う。RFID用IC26は、リーダライタから情報を読み書きが可能な記憶部、並びに、個体識別情報を記憶した記憶部を有する。リーダライタは、RFIDタグ1が管理する物品の管理情報を記憶部から読み出し、更新した管理情報を記憶部へ書き込むことができる。さらに、リーダライタは、表示器33の表示内容を示す情報、並びに、発光器29を駆動するコマンドを記憶部に書き込める構成としてもよい。
【0016】
制御部27は、RFID用IC26と通信を行って、RFID用IC26の記憶部の情報を読み書きできる。さらに、制御部27は、表示器33の表示制御と、発光器29の駆動制御とを行う。
【0017】
第1蓄電部21及び第2蓄電部22は、発電部31、32が発電した電力を蓄積できる。第1蓄電部21及び第2蓄電部22は、充電量に応じて電圧が変化するコンデンサであってもよい。第1蓄電部21の蓄電容量(例えば静電容量50μF〜500μF)は、第2蓄電部22の蓄電容量(例えば静電容量0.7mF〜2mF)よりも小さい。
【0018】
電源IC24は、第1蓄電部21に蓄積された電力から電源電圧を生成し、生成された電源電圧を制御部27、RFID用IC26及び表示器33へ供給する。電源IC25は、第2蓄電部22に蓄積された電力から電源電圧を生成し、生成された電源電圧を発光器29へ供給する。生成される電源電圧は、1種類であってもよいし、複数種類であってもよい。
【0019】
第1比較器28は、第2蓄電部22の電圧と基準電圧Vrefとを比較し、発光器29の駆動の可否情報を示す信号を、制御部27へ送る。基準電圧Vrefは、発光器29を駆動できる最低限の電圧に設定されていてもよい。
【0020】
充電制御部23は、発電部31、32が発電した電力で動作し、発電された電力を第1蓄電部21及び第2蓄電部22に送る。充電制御部23は、第1蓄電部21と第2蓄電部22との充電状況に応じて、第1蓄電部21の充電を第2蓄電部22の充電よりも優先させる。例えば、両方とも要充電の充電状態であるとき、充電制御部23は、第1蓄電部21の充電電流と第2蓄電部22の充電電流との割合を、例えば1:0など、第1蓄電部21の方を大きくする。上記の割合は、5:1など、第2蓄電部22に少量の充電が行われる割合としてもよい。また、充電制御部23は、第1蓄電部21が満充電に達して充電を停止した期間に、第2蓄電部22を充電し、第1蓄電部21の電力が消費されて充電再開になったら、第2蓄電部22の充電を停止又は第1蓄電部21の充電停止期間よりも充電量を低減する。
【0021】
続いて、第1蓄電部21の充電を第2蓄電部22の充電よりも優先する充電制御の具体例について説明する。ただし、次の充電制御は一例にすぎず、充電制御部23による充電制御は次の例に限られるものでない。
【0022】
図3は、図2の回路構成のうち充電制御に関する構成の詳細を示す回路図である。
【0023】
充電制御部23は、電力入力線L1又は電力出力線L2、L3と第1蓄電部21及び第2蓄電部22との接続を切り替えるスイッチSW1〜SW4と、スイッチSW1〜SW4を切り替えるスイッチ制御部23Aとを備える。電力入力線L1は、発電部31、32の発電電力を伝送する。電力出力線L2は、第1蓄電部21から電源IC24へ電力を伝送する。電力出力線L2に伝送される電力は、電源IC24を介して、制御部27、RFID用IC26及び表示器33へ送られる。電力出力線L3は、第2蓄電部22から電源IC25へ電力を伝送する。電力出力線L3に伝送される電力は、電源IC25を介して発光器29へ送られる。スイッチSW1、SW3は、電力入力線L1と第1蓄電部21、電力入力線L1と第2蓄電部22をそれぞれ接続又は切断する。スイッチSW2は、第1蓄電部21と電力出力線L2とを接続又は切断する。スイッチSW4は、第2蓄電部22と電力出力線L3とを接続又は切断する。
【0024】
スイッチ制御部23Aは、第1蓄電部21及び第2蓄電部22の充電状態を示す信号を入力し、この信号に基づいてスイッチSW1〜SW2を制御する。充電状態を示す信号は、第1蓄電部21の電圧と第2蓄電部22の電圧であってよいが、充電率が分かれば電圧に限定されない。以下、第1蓄電部21の電圧を第1蓄電電圧と呼び、第2蓄電部22の電圧を第2蓄電電圧と呼ぶ。電圧に基づく制御の代わりに、充電率に基づく制御が採用された場合には、第1蓄電電圧及び第2蓄電電圧の電圧を充電率と読み替えればよい。
【0025】
図4は、充電制御の一例を示すタイミングチャートである。
【0026】
スイッチ制御部23Aは、第1蓄電電圧が電源供給開始電圧V0以上でスイッチSW2をオンして第1蓄電部21からの放電を開始する。スイッチSW2をオンした後、スイッチ制御部23Aは、第1蓄電電圧が電源供給開始電圧V0よりも低い放電終了電圧を下回ったらスイッチSW2をオフして第1蓄電部21の放電を停止してもよい。スイッチ制御部23Aは、第1蓄電電圧が充電再開電圧V1以下のとき、並びに、第1蓄電電圧が充電再開電圧V1以下から充電終了電圧V2に達するまで、スイッチSW1をオンして第1蓄電部21を充電する。スイッチ制御部23Aは、第1蓄電電圧が充電終了電圧V2に達してから充電再開電圧V1に低下するまで、スイッチSW1をオフして第1蓄電部21の充電を停止する。充電終了電圧V2は、第1蓄電部21の満充電を示す電圧であり、充電再開電圧V1は、電源供給開始電圧V0と充電終了電圧V2との間に設定される。充電終了電圧V2は、本開示の第1電圧の一例に相当する。充電再開電圧V1は、本開示の第2電圧の一例に相当する。
【0027】
上記のスイッチSW1、SW2の制御によれば、発電部31、32が規定量以上の発電を行っている場合、速やかに第1蓄電電圧が電源供給開始電圧V0を超え、第1蓄電部21から放電が開始される。よって、制御部27、RFID用IC26及び表示器33へ速やかに電力が供給される。その後、第1蓄電電圧は上昇し、第1蓄電部21が満充電に達すると、第1蓄電部21への充電の停止と再開が繰り返されて、第1蓄電電圧は充電終了電圧V2と充電再開電圧V1との間を遷移する。
【0028】
スイッチ制御部23Aは、同様に、第2蓄電電圧が電源供給開始電圧Vb0以上でスイッチSW4をオンして第2蓄電部22の放電を可能とする。図4には示さないが、スイッチ制御部23Aは、第2蓄電電圧が電源供給開始電圧Vb0よりも低い放電最低電圧を下回ったらスイッチSW4をオフして第2蓄電部22の放電を停止してもよい。さらに、スイッチ制御部23Aは、第2蓄電電圧が電源供給開始電圧Vb0よりも高い充電終了電圧に達したら、スイッチSW4をオフして第2蓄電部22への充電を停止してもよい。充電終了電圧は、第2蓄電部22が満充電のときの電圧に相当する。電源供給開始電圧Vb0が、満充電の電圧に相当する充電終了電圧に設定されていてもよい。
【0029】
スイッチ制御部23Aは、第2蓄電電圧が充電終了電圧以下のとき、第1蓄電部21の充電停止中(本開示の第1期間に相当)にスイッチSW3をオンして第2蓄電部22を充電する。また、スイッチ制御部23Aは、第2蓄電電圧が充電終了電圧以下であっても、第1蓄電部21の充電中(充電の再開中)には、スイッチSW3をオフして第2蓄電部22の充電を行わない。
【0030】
上記のスイッチSW3、SW4の制御によれば、発電部31、32が規定量以上の発電を行っている場合、第1蓄電部21が満充電となった後、第1蓄電部21の充電の停止と再開とが繰り返される間、第1蓄電部21の充電停止の期間に、発電電力を用いて第2蓄電部22を充電する。そして、充電が進んで、第2蓄電電圧が電源供給開始電圧Vb0を超えたら、第2蓄電部22には大きな電力の蓄積が遂行される。充電の優先度が低いことで第2蓄電部22の充電時間は長くなるが、大きな電力が蓄積されることで発光器29の駆動が可能となる。さらに、第2蓄電部22の電力出力線L3と、第1蓄電部21の電力出力線L2とは切り離されているので、発光器29が大電力を消費して電源電圧が降下しても、第1蓄電部21に電圧降下の影響が及ぶことがなく、制御部27及び表示器33の動作が停止してしまうことがない。
(【0031】以降は省略されています)

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