CN104899633A

CN104899633A - 一种卡片式key设备

Info

Publication number: CN104899633A
Application number: CN201510340017.6A
Authority: CN
Inventors: 苗欣; 邱柏云
Original assignee: HANGZHOU SHENGYUAN CHIP TECHNIQUE CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU SHENGYUAN CHIP TECHNIQUE CO Ltd
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2015-09-09

Abstract

一种卡片式KEY设备，包括一卡片式本体，所述卡片式本体上集成有电源管理、接口通讯、安全模块、人机交互，所述电源管理由依次连接的用于给KEY设备充电的NFC充电模块、管理电池充放电及低电量报警的电源管理模块、纸电池组成，所述接口通讯包括与智能设备通讯连接的蓝牙模块和用于与PC机连接的7816接口，所述7816接口与电源管理模块连接，所述人机交互包括采用OLED屏幕的显示信息的显示模块和按键确认用的触摸按键。本发明具备体积小、携带方便、充电方便、环保、个性化强、安全性高等优点。

Description

一种卡片式KEY设备

技术领域

本发明涉及一种卡片式KEY设备。

背景技术

随着智能移动设备的飞速发展，基于智能手机的金融活动也已经普及到人们的日常生活中。然而安全性、易用性、便携性在目前都没有得到很好的保证。由于很多智能手机等智能设备没有办法和PC一样提供常用的USB接口和对外供电，因此无法使用PC上通用的USBKEY等设备。OTP类设备虽然可以在移动金融中使用，但其多采用挑战/应答模式，在使用过程中比较复杂，不方便。而市面上的一些蓝牙KEY、音频KEY方案，其产品大小和一般USBKEY类似，并不适合随身携带，也无法随时充电。

正是由于类似设备都无法保证易用性，很多支付类应用以用户体验为优先，都只需要密码就可以实现支付，小额支付甚至不需要密码就可以实现，非常不安全。而网商平台往往只是采用被盗赔偿的方式来弥补这一问题。因此绝大多数人们在大额消费等操作的时候仍然无法信任移动智能终端，而转到PC端的安全环境下操作。另一方面，KEY产品作为使用周期在3-5年的产品，虽然使用了比较环保的锂电池，但锂电池在其生产流程和废弃物中有一些流程和物质会对环境造成污染，伴随产品换代更新，对环境的影响仍然会逐渐积累。另外，随着时代的进步，人们对产品个性化的需求也越来越高，之前受到热捧的个性化银行卡业务就是一个很好的例子，而目前的KEY产品显然无法达到这一要求。现有以下几种KEY设备。

1、USBKEY：USBKEY是目前最常用的KEY方案，主要特点是使用USB作为通讯接口，有USBOTG功能并且对外驱动能力足够的的智能终端也可以通过USB转接线来使用，如图1所示。其存在的缺点：对智能终端的适用性极差，智能终端必须拥有USBOTG功能，并且对外驱动能力足够的情况下才能使用USBKEY。而目前市场上能够满足这2个要求的智能终端非常少。

2、OTP：OTP全称叫One-time Password，也称动态口令，从技术来分有三种形式，时间同步、事件同步、挑战/应答，目前使用比较多的是挑战/应答模式。图2是OTP挑战/应答模式在应用中的示意图。其存在的缺点：OTP产品本质上是用用户输入来代替了终端和安全设备之间的连接。OTP类产品使用非常不方便，需要用户在使用过程中多次在OTP和终端上输入，整个交易流程耗费的时间远大于其他方案。

3、音频KEY：音频KEY是在USBKEY基础上，利用智能终端一般都有的音频口作为数据传输的通讯接口，来满足智能终端上安全需求，如图3所示。其存在的缺点：音频口并不是专门设计用来交互数据的，本身用于传输数字时速度和精度都没有很好的保证，因此在数据交互的过程中需要更加严格的校准，整体数据交互的效率较低。

4、蓝牙KEY：蓝牙KEY是在USBKEY基础上，增加了蓝牙通讯模块，解决了智能终端和PC平台的使用需求，在功能上已经能够满足，其应用如图4所示。其存在的缺点：产品本身在功能性上满足了使用需求，然而以蓝牙作为连接方式就必须面对蓝牙的高功耗问题，在蓝牙应用中无法从设备获得电力的补充，因此需要经常插USB连接充电，一旦不及时充电，可能在需要使用时发生电量不足无法使用的尴尬情况。

上述方案还共同存在的以下缺点：

1、便携性，以上四种方案都存在便携性的问题，即使是最小的USBKEY，也没法满足便携性要求，原因在于实现方案为了增加电池和液晶或段码显示，产品都达到了10mm左右的厚度。大多数类似U盘造型的USBKEY都更加适合放在包里，无法放在钱包里，而放在衣服口袋里则容易丢失或换衣服以后被遗忘。

2、充电不方便，音频KEY和蓝牙KEY在非USB工作模式下，都无法从终端获得电力支持，因此都需要及时充电，来保证在需要使用时拥有足够的电量，而目前方案都使用有线充电的方式，这种方式需要在有插座和线的情况下才能执行，并不能随时充电。

3、环保问题，虽然目前各方案使用的锂电池相对传统电池环保性有了很大的提升，但是其生产过程和废弃物中仍然有部分物质会对环境造成污染，因此仍然需要严格管控电池的生产和废弃物回收工作。

4、缺乏个性化，由于目前各发行方都只将这类设备作为工具，并且目前方案不适合随身携带，外观规格又收到屏幕和电池的制约，因此目前的产品都是毫无个性，外观设计高度同质化的设备。

发明内容

本发明提供了一种体积小、携带方便、充电方便、环保、个性化强、安全性高的卡片式KEY设备。

本发明采用的技术方案是：

一种卡片式KEY设备，其特征在于：包括一卡片式本体，所述卡片式本体上集成有电源管理、接口通讯、安全模块、人机交互，所述电源管理由依次连接的用于给KEY设备充电的NFC充电模块、管理电池充放电及低电量报警的电源管理模块、纸电池组成，所述接口通讯包括与智能设备通讯连接的蓝牙模块和用于与PC机连接的7816接口，所述7816接口与电源管理模块连接，所述人机交互包括采用OLED屏幕的显示信息的显示模块和按键确认用的触摸按键。本发明将所有模块集成在一张卡片上，成品尺寸和厚度和银行卡一致，体积极小，可以方便的放在皮夹里，使得携带方便；使用蓝牙模块通讯，不需要和设备进行硬件连接；使用纸电池，安全环保，减小传统设备中最站体积的电池部分；支持NFC无线充电，利用NFC进行充电，可以由支持NFC的手机对本发明的KEY设备直接充电，针对纸电池容量比较小的问题，通过NFC充电模块实现随时充电来解决；拥有标准的7816接口，可以通过7816转USB转接器，实现传统USBKEY的功能，在PC等设备上使用；使用OLED屏，以最小的厚度嵌在卡上，在保证显示和功耗的情况下，不增加设备厚度，保持设备易用性，OLED本身的可柔性弯曲的特点以及纸电池可弯曲可折叠的特性保证了本发明在使用中即使受力弯曲仍然能够正常使用；由于电池、屏幕都可以很简单的裁剪或改变形状，因此本发明可以进行非常丰富的个性化设计。

进一步，所述安全模块由安全算法和安全存储组成，支持低功耗模式。安全算法是固化在本发明内部的符合国家和国际标准的安全算法，用于加解密计算等操作。安全存储是一块安全存储区域，用于存放敏感数据，无法通过外部访问，本身有多种自毁触发，防止数据泄露，提高数据安全性。

进一步，所述蓝牙模块是采用蓝牙4.0以上的标准，功耗只有蓝牙3.0设备的10%，建立连接速度也较3.0更快。

进一步，所述纸电池是一厚度只有0.33mm、输出电压为1.5-3V、输出功率为15ma、电量为3mah/cm²的纸电池，在-70℃到150℃下都能正常工作，并且对环境无害，可以作为一般家庭废物处理。

进一步，所述纸电池的尺寸在4cm*5.4cm以上，使得电量在60mah以上。

进一步，所述7816接口是通过外接的7816转USB转接器与PC机连接。

本发明的有益效果：

1、便携性，本发明只有一张银行卡的大小（也可以根据客户要求进行个性化定制），可以和银行卡、身份证一样放在钱包里或随身携带，不容易丢失；

2、随时充电，本发明可以利用手机NFC功能进行无线充电，不需要寻找充电器或者插头，彻底杜绝续航方面的烦恼；而NFC手机目前年出货量达到4亿只以上，主流品牌机型大多已经支持NFC功能，并且其覆盖率仍然在高速上升；

3、通用性，本发明只需外接一个小巧的7816-USB转换器就可以满足多平台使用需求；

4、低功耗，本发明采用最新的蓝牙4.0以上标准、更低功耗的安全模块、OLED显示等低功耗的技术；

5、抗弯曲，使用弯曲性能很好的纸电池和OLED屏，保证本发明在受力弯曲后仍然可以恢复和正常使用；

6、环保性，本发明将传统设备里的锂电池替换为更加环保和安全的纸电池，KEY产品作为一个使用周期在3-5年的产品，每年的更新需求较大，这个改动可以有效的减少环境负担；

7、个性化，由于主要决定产品外观规格的OLED显示、纸电池都可以很容易的裁剪或定制制成各种形状，而KEY本身图案也可以进行定制，因此产品的最终形态可以进行非常丰富的个性化设计。

附图说明

图1是现有USBKEY的应用示意图。

图2是现有OTP的应用示意图。

图3是现有音频KEY的应用示意图。

图4是现有蓝牙KEY的应用示意图。

图5是本发明的结构示意图。

图6是本发明的应用示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

参照图5、图6，一种卡片式KEY设备，包括一卡片式本体1，所述卡片式本体1上集成有电源管理10、接口通讯11、安全模块12、人机交互13，所述电源管理10由依次连接的用于给KEY设备充电的NFC充电模块100、管理电池充放电及低电量报警的电源管理模块101、纸电池102组成，所述接口通讯11包括与智能设备通讯连接的蓝牙模块110和用于与PC机连接的7816接口111，所述7816接口111与电源管理模块101连接，所述人机交互13包括采用OLED屏幕的显示信息的显示模块130和按键确认用的触摸按键131。本发明将所有模块集成在一张卡片上，成品尺寸和厚度和银行卡一致，体积极小，可以方便的放在皮夹里，使得携带方便；使用蓝牙模块110通讯，不需要和设备进行硬件连接；使用纸电池102，安全环保，减小传统设备中最站体积的电池部分；支持NFC无线充电，利用NFC进行充电，可以由支持NFC的手机对本发明的KEY设备直接充电，针对纸电池容量比较小的问题，通过NFC充电模块100实现随时充电来解决；拥有标准的7816接口111，可以通过7816转USB转接器，实现传统USBKEY的功能，在PC等设备上使用；使用OLED屏，以最小的厚度嵌在卡上，在保证显示和功耗的情况下，不增加设备厚度，保持设备易用性，OLED本身的可柔性弯曲的特点以及纸电池可弯曲可折叠的特性保证了本发明在使用中即使受力弯曲仍然能够正常使用；由于电池、屏幕都可以很简单的裁剪或改变形状，因此本发明可以进行非常丰富的个性化设计。

本实施例所述安全模块12由安全算法120和安全存储121组成，支持低功耗模式。安全算法120是固化在本发明内部的符合国家和国际标准的安全算法，用于加解密计算等操作。安全存储121是一块安全存储区域，用于存放敏感数据，无法通过外部访问，本身有多种自毁触发，防止数据泄露，提高数据安全性。

本实施例所述蓝牙模块110是采用蓝牙4.0以上的标准，功耗只有蓝牙3.0设备的10%，建立连接速度也较3.0更快。

本实施例所述纸电池102是一厚度只有0.33mm、输出电压为1.5-3V、输出功率为15ma、电量为3mah/cm²的纸电池，在-70℃到150℃下都能正常工作，并且对环境无害，可以作为一般家庭废物处理。所述纸电池的尺寸在4cm*5.4cm以上，使得电量在60mah以上。纸电池102的电量特性为2-3mah/ cm²，一般银行卡大小为8.5cm*5.4cm，即使只有一半面积的纸电池，也可以达到46-70mah的电量，可以保证本发明在典型输出功率10ma下连续工作4-7个小时，而实际待机功耗可以降低到ua级，按照80ua的待机功耗计算，一次充电的待机时间可以达到1个月左右，完全可以满足日常需求。同时，纸电池102的环保特性也远优于目前主流的锂电池，纸电池完全可以作为家庭垃圾处理。

本实施例所述7816接口111是通过外接的7816-USB转接器400与PC机连接。

本发明的各组成部分有以下特性：

1、OLED屏幕有以下特性：

A1：超薄：OLED屏幕很薄，可以达到0.01mm；

B1：柔性：OLED柔性屏幕可以在一定范围内承受弯曲；

C1：低功耗：OLED屏方案相对LCD屏有更低的整体功耗。

2、纸电池有以下特性：

A2：超薄：纸电池厚度只有0.33mm以下；

B2：可弯曲性：纸电池可以任意折叠，弯曲；

3、选用的功能芯片有以下特性：

A3：超薄：通过选用WCSP封装，芯片厚度可以达到0.4mm以下；

B3：极小封装：使用WCSP封装使芯片尺寸做到极小，极大的减少芯片受到卡片扭曲时的影响；

C3：低功耗：选用低功耗的芯片，例如蓝牙4.0芯片、低功耗安全芯片等。

4、NFC充电模块有以下特性：

D1：无线充电：通过有NFC功能的手机可以进行无线充电；

5、7816接口有以下特性：

E1：是一个完全符合ISO-7816标准的接口；

E2：可以通过7816-USB转换器连接PC或充电。

本发明通过对以上各部分特性的组合和利用，得到以下特点：

A：银行卡尺寸：

通过A1、A2、A3保证本发明厚度可以做到0.8mm以内，和银行卡（0.83mm）类似，小于身份证（1.08mm）。本发明尺寸可以按照银行卡的8.5cm*5.4cm*0.83mm制作，方便存放在钱包里，符合人们的使用习惯；

B：可弯曲性：

通过B1、B2、B3保证本发明内部没有大面积的刚性器件，可以在一定范围内承受弯曲。本发明可以和银行卡、身份证一样承受一定的弯曲，防止日常生活中受力损坏。

C：整体方案低功耗：

通过C1、C3，保证本发明整体功耗很低，能够克服电池输出能力弱（F1）的问题，能够有效提升电池电量低（F2）条件下的续航时间。

D：随时充电：

通过无线充电（D1），保证本发明在有NFC设备的情况下可以随时随地通过有NFC功能的智能终端进行充电，能够有效克服电池电量低的问题；

同时，电池电量低反而弥补了NFC充电速度慢的缺点，让用户体验的充电时间变短，提高用户体验。

E：快速充电：通过一个7816-USB转换器，可以对本发明充电，虽然实际充电速度和一般充电器相似，但因为电池电量低，所以充电所需的时间很短，能产生很好的用户体验。按照一般充电器输出5V，500ma，70%的充电效率计算，从0电量到充满本发明（按照2V，70mah计算）也只要5分钟。

本发明在智能终端上使用，如图6所示，智能终端能够通过开启NFC功能，对发明进行NFC无线充电。日常生活中，将本发明和智能终端放在一起，例如将本发明插在手机壳里，或者将本发明（或存放发明的钱包）和手机放在同一个口袋中，打开NFC功能就能充电，非常方便。智能终端和本发明之间采用蓝牙通讯方式，无需物理连接。在首次使用配置完成后，用户在后续使用时只需要打开智能终端的蓝牙功能就可以完成连接。交易数据的加密、签名等操作都在本发明中完成后将结果传给智能终端。为了防止交易被篡改，本发明提供OLED显示，将交易的真实信息输出给用户，保证用户金融活动的安全。当智能终端被攻击时，终端应用被挟持后可能出现显示金额和实际交易金额不一致的情况，用户通过查看显示的信息就可以知道真实的交易金额，从而避免损失。为确保交易的安全性，当需要使用USB Key内私钥进行签名时，就会启动按键等待操作。在有效时限内(用户可以自行设定时限长短)按下按键后签名才能成功，否则签名操作失败。

本发明有一个标准的7816接口111，通过一个外接的7816-USB转换器400，可以将本发明转换成一个普通的USBKEY设备，本发明有蓝牙模块110，可以通过蓝牙设备300进行交互，因此KEY的发行方只要发本发明以及一个7816-USB转换器400就可以满足用户在智能设备、PC等多平台的使用需求。

Claims

1.一种卡片式KEY设备，其特征在于：包括一卡片式本体，所述卡片式本体上集成有电源管理、接口通讯、安全模块、人机交互，所述电源管理由依次连接的用于给KEY设备充电的NFC充电模块、管理电池充放电及低电量报警的电源管理模块、纸电池组成，所述接口通讯包括与智能设备通讯连接的蓝牙模块和用于与PC机连接的7816接口，所述7816接口与电源管理模块连接，所述人机交互包括采用OLED屏幕的显示信息的显示模块和按键确认用的触摸按键。

2.如权利要求1所述的一种卡片式KEY设备，其特征在于：所述安全模块由安全算法和安全存储组成，支持低功耗模式。

3.如权利要求1所述的一种卡片式KEY设备，其特征在于：所述蓝牙模块是采用蓝牙4.0以上的标准。

4.如权利要求1所述的一种卡片式KEY设备，其特征在于：所述纸电池是一厚度只有0.33mm、输出电压为1.5-3V、输出功率为15ma、电量为3mah/cm²的纸电池。

5.如权利要求4所述的一种卡片式KEY设备，其特征在于：所述纸电池的尺寸在4cm*5.4cm以上，使得电量在60mah以上。

6.如权利要求1~5之一所述的一种卡片式KEY设备，其特征在于：所述7816接口是通过外接的7816转USB转接器与PC机连接。