自動エネルギー遮断装置を備えた非接触インテリジェント・カードを使用するエネルギー・メータ用前払いシステム
本発明は、前払いシステムを含み、完全に被覆されて外部と接触しない一体構造のメータの利用と、電力供給を制御し、非接触スマート・カードを使用してメータから関連情報を得るより効率的な方法とに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、電気エネルギー・メータ用の前払いシステムに関するものであり、更に詳細には、電気エネルギー供給を制御し、非接触インテリジェント・カードを使用することによってメータから顕著な情報を得るより効率的なシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
エネルギー供給会社は、サービスが消費顧客によって消費されたあとで、従来からのやり方でサービス供給に対して集金するために、読み取りと手間の掛かる請求書作成を行ってきた。最近、公共サービス、例えば、光、水道又はガスの供給に関して従来の集金システムの不便のいくつかを克服する形のような最新式の前払いシステムが提案されてきた。
【０００３】
ある種の前払いシステムでは、電気（水道又はガス）の供給を中央ステーションから直接購入し、購入量に関する情報がその供給が消費される顧客サイトに送信されるように設計されていた。顧客の消費地点（地方、事業所、家庭等）に測定装置が設置されて、それは、前払い通信の情報を受信し、それは、また購入量を中央ステーションに確認もする。典型的には、電力測定装置は、オフィスや家の外部に設置され、前払い情報を読む端末がメータと一緒に設置されるか、あるいは、ケーブル又は電力供給ケーブルによって、内部に位置するメータに接続される。このタイプの前払いシステムに付随する欠点は、それの設置が困難で、高価につくということである。この典型的な前払いシステムに付随する別の問題は、それが消費情報、どのようにクレジットが使用されたか、どこの又はどのメータがそのクレジットを使用しているか、およびメータに対して為された改ざんに関する情報について双方向通信を提供しないことである。
【０００４】
別の種類の良く知られた前払いシステムもまた、予め決められた販売地点から電力供給サービスを直接購入することをベースとし、供給の購入量の情報が磁気カードや接触型のインテリジェント・カードに記録されるようになっている。この特別な前払いシステムは、カード読み取り装置や磁気キーを含む電子式メータの使用を必要とし、また電気エネルギー供給を管理する付加的な一連の制御装置を必要とする。
【０００５】
上述のタイプの前払いシステムの例として、１９６０年１２月１６日付でＪｅｓｓ Ｒ．Ｂａｔｅｒｍａｎおよび共同発明人に付与された「インテリジェント電力サービス用メータ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｕｔｉｌｉｔｙ ｍｅｔｅｒ）」と題する米国特許第４，２４０，０３０号に開示されたものがある。これは、エネルギー供給を制御するために挿入型の磁気カードを使用するインテリジェント・メータについて述べている。１９８０年１２月１６日付の「前払い計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第４，６２９，８７４号は、エネルギー供給を制御するクレジットを決定するためにインテリジェント・カードおよび追加的な要素を使用するシステムについて述べている。１９８８年３月１５日付でＪｏｓｅｐｈ Ｗ．Ｓｌｏａｎに付与された「符号化購入カードを使用する前払い計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｅｎｃｏｄｅｄ ｐｕｒｃｈａｓｅ ｃａｒｄｓ）」と題する米国特許第４，７３１，５７５号は、集金オフィスから消費者に購入情報を転送するために符号化磁気リボン・カードを使用するシステムを開示している。１９８９年１月３日付でＣＩＣ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に付与された「前払い式商用システム（Ｐｒｅ−ｐａｉｄ ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第４，７９５，８９２号は、電力、水道、ガス等を供給する販売カードによって駆動される前払いを利用するシステムを含む。１９８９年２月７日付でＵｔｉｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に付与された「インテリジェント・ユーティリティ・システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第４，８０３，６３２号は、一種の外部データ・プロセッサ・メータについて述べており、それは、スクリーンを有し、情報を受け入れおよび回復するためにリーダ機器を使用し、またプロパティ内部に位置するＬＣＤに含まれるカード支払いリーダ装置を使用する。１９９０年３月１３日付でＳｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社（英国）に付与された「商用計測システム（Ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題する米国特許第４，９０８，７６９号は、電子キーおよび電子キーを差し込むスロットを含む前払い式測定システムを開示している。１９９２年９月８日付でＣＩＣ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に付与された「多数の場所からの符号化購入カードを使用する前払い計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｅｎｃｏｄｅｄ ｐｕｒｃｈａｓｅ ｃａｒｄｓ ｆｒｏｍ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ）」と題する米国特許第５，１４６，０４７号は、磁気リボン・カードを使用した公共サービス提供の前払いシステムに関する。１９９７年９月１６日付でＳｉｅｍｅｎｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ社に付与された「遠隔制御可能なスイッチを有するモジュール式電力メータ構成（Ｍｏｄｕｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｈａｖｉｎｇ ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｓｗｉｔｃｈ）」と題する米国特許第５，６６８，５３８号は、インテリジェント・カード、メモリ・カード等を挿入するスロットを有する前払いモジュールを含むメータ構成について述べている。２００３年３月４日付でＤａｖｉｄ Ｍ．Ｙｅｅおよび共同発明人に付与された「双方向スマート・カード通信を備えた前払いエネルギー計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｗｏ−ｗａｙ ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）」と題する米国特許第６，５２９，８８３号は、顧客情報をサービス供給業者に送るために双方向データ通信を提供するインテリジェント・カードを使用する前払いエネルギー測定システムについて述べている。
【０００６】
しかし、この種の磁気カード・リーダや接触式インテリジェント・カードを使用する前払いメータに付随する欠点は、リーダが露出されて前払いカードを受け取るようになっている点にあり、そのため、使用者による損傷（故意又は無意識に）に対して脆弱となり、あるいは、塩分を含む雰囲気や高い湿度のせいで脆弱となる。別の問題は、カード・リーダをケーブルでメータに接続する場合に発生する。すなわち、ケーブルもまた損傷を蒙る可能性がある。同様に、リーダがメータに組み込まれた場合に、メータは、重要な物理的変化を受けて、それの容積が増大し、その一部が雰囲気に曝されることによって損傷に対して脆弱となり、それらがＳ型又はＡ型コネクタのような市場に既存するコネクタとの互換性を失うこととは別に問題となる。
【０００７】
電気エネルギー供給を制御する更に別のタイプの前払いシステムは、クレジットが終了したときに供給を遮断する方法を採用するものである。そのようなシステムの一例は、１９９９年９月２８日付でＡｎｄｒｅａｓ Ｊ．Ｓｙｎｅｓｉｏｕおよび共同発明人に付与された「公共計測システム（Ｃｏｍｍｕｎａｌ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第５，９５９，５４９号に開示されている。これは、先払いされた電力を複数の顧客に供給し、エネルギーの供給と遮断とが遠隔地から実行される測定システムについて述べている。このタイプの電気エネルギー供給制御前払いシステムの欠点は、高価であることのほかに、パワー・ステーションとの間で情報を送受信する機器（例えば、ＭＯＤＥＭ）を必要とすることである。このシステムに付随する別の問題は、メータの改ざんについての情報を提供しない点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術の欠点を考慮しながら、本発明の１つの目的は、顧客サイトに組み込まれた電子式メータにおける電気エネルギーの供給を効率的に制御する前払いシステムを提供することである。
【０００９】
本発明の別の１つの目的は、密閉されたメータと非接触インテリジェント・カードとを使用するエネルギー前払い測定システムを提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の１つの目的は、エネルギー供給を遮断する自動装置を採用したエネルギー前払い測定システムを提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の１つの目的は、非接触式インテリジェント・カードを使用して、供給業者に対して消費に関する情報や、クレジットがどのように使用されたか、どこ又はどのメータがクレジットを使用しているか、およびメータに対して為された不法行為や改ざんに関する情報を供給できるエネルギー測定の前払いシステムを提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の１つの目的は、非接触のカード・リーダ・システムを使用する電気エネルギー供給前払い方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の概要）
本発明は、一体構造に統合され、完全に被覆されて外部との接触を持たないメータの使用に関連し、それは、電気エネルギーの供給を制御し、非接触インテリジェント・カードを使用してメータから優れた情報を得るより効率的な方法および前払いシステムを採用する。
【００１４】
本発明の明細書の前払いシステムは、エネルギー供給停止機能を備えた前払い制御用非接触カードを含み、それは、また前払いカードの検出および承認を行うほか、前払いシステムの制御およびメータへのエネルギー供給も行う。好適な形態で、エネルギー供給停止機能を備えた前払い制御用非接触カードは、非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素、マイクロコントローラ、ＡＣ電圧源のゼロ交差検出器、供給停止要素のコントローラおよび前記制御カードの供給元を含む。本発明の前払いシステムは、常に非接触前払いカードを検索するわけではない。これは、そのようなことをほんの数回だけでも行えば大きなエネルギーが消費されるためである。従って、前払いカードの検索は、毎分数秒間だけ行われる。
【００１５】
非接触インテリジェント・カードと、非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを備えた電気エネルギーの電子式メータとを使用する電気エネルギー前払い方法は、メータと非接触インテリジェント・カードとの間で無線周波数によって情報交換する工程、インテリジェント前払いカードおよび非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを、２つ以上のデジタル署名およびメータのシリアル番号とによって相互に認証する工程、インテリジェント・カードのクレジットを電子式メータのメモリに引き落とす（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）および記録する工程およびメータの状態に関して生成される情報を前払い非接触インテリジェント・カードに記録する工程を管理する。
【００１６】
本発明に固有と考えられる特徴点を、特別な重要性を持たせて、添付の特許請求の範囲に提示する。とにかく、発明それ自身は、その動作方法とともにそれの構成の理由からそれの他の目的および利点と併せて添付した図面を参照しながら読むことによって特定の態様についての以下の説明から完全に理解されよう。図面において、類似の符号は、同一要素を指す。
【００１７】
（発明の詳細な説明）
ここで使用される用語「非接触カード」は、カードとリーダ・ライタ・モジュールとの間で通電的要素なし（例えば、カード内に挿入された集積回路とリーダ・ライタ・モジュールとの間にオーミック・コンタクトがない）でのコマンドの交換を意味する。ここで、カードに挿入された集積回路を機能させる電力は、リーダ・ライタ・モジュールによって生成されるコマンドによって取り出され、それらの集積回路への通信および電力は、この結合によって与えられる。従って、非接触カードは、数ミリメートルから数センチメートル一定でない距離をリーダ・ライタ・モジュールから離されてもそれらの間でデータ送信が行われる。
【００１８】
用語「インテリジェント・カード」は、そのサイズがプラスティックのクレジット・カード大であり、集積回路（マイクロプロセッサ、メモリ又は専用回路）を備え、いくつかのアプリケーションで使用できる処理能力を有するリーダを備え、高い安全性を備えたカードを指す。
【００１９】
用語「デジタル署名」又は「デジタル・キー」は、データ列を意味し、同じデータ列で符号化コマンドを解読できる。
【００２０】
用語「改ざん（ｔａｍｐｅｒｉｎｇ）」は、本発明で使用される場合、メータのユーザによって消費された電気エネルギーの消費登録を変更するために為されるすべての活動を指す。
【００２１】
用語「切断（Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）」は、ユーザへの電気エネルギー供給を遮断することなく電気エネルギー・メータを不活性化する行為を意味し、それによってメータが不活性化されている間のユーザのエネルギー消費をメータが記録できないようにする。用語「反転（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）」は、接続ソケット中のメータの機械的な位置を交換して、実際に消費されるものよりも少なく計測する、あるいは、割引する行為を意味する。用語「誘導（Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）」は、ここでは、メータの外部に設置された最小電気抵抗のブリッジを意味し、それは、ユーザによって消費される電流の一部がメータのセンサを通過しないようにして、ユーザによって消費される真の量よりも少ない電流が感知されるようにするために為される。これらのブリッジは、広く「ブリッジ」のように広く知られている。
【００２２】
「衝突防止（Ａｎｔｉｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」という用語は、複数のカード同士の調停であり、カードのシリアル番号に依存して１つだけが選ばれる。これは、ＩＳＯ１４４４３−３Ａ ＩＳＯ１４４４３−４Ａに規定されている。
【００２３】
本発明は、非接触のデータ通信によって電気エネルギーを測定する前払いシステムおよび方法を提供する。ここで電子式メータは、一体構造として完全に統合化され、完全に被覆され、外部環境と何ら接触しない。好適な形態に従えば、エネルギー測定の前払いシステムおよび方法は、既存の電力ラインや付加的なＭＯＤＥＭを介した送受信機器を使用せずに、エネルギー供給会社のほかユーザのメータへのデータ通信を許容する統合化された電子式メータを提供することによって投資コストを削減する。更にまた本発明の好適な形態に従えば、非接触のデータ通信は、電子式メータに統合化された非接触のインテリジェント・リーダ・ライタの前払いモジュールを介して提供され、インテリジェント・カードがメータに対して直接的に購入量のデータを転送し、またメータの改ざんとともに、メータの動作変数に関する情報を受信および記録する。それらのデータは、非接触のインテリジェント・カードが再チャージされるときに、エネルギー供給のデータベースに転送される。エネルギーの前払いシステムは、非接触のインテリジェント・カードを使用することによって、消費の前にサービス供給の支払いを可能にする。前記非接触インテリジェント・カードは、販売地点端末で再ロードされるか、あるいは、エネルギー供給業者のパワー・ステーションで直接再ロードされる。
【００２４】
本発明で、顧客は、発電所から電力ラインを経由して直接に所有者のメータに電力を受け取るが、メータをどの通信端末にも、あるいは、電力供給を制御するリンクとして機能する外部機器（例えば、赤外接続、直接ケーブル接続、ＲＦ接続又はＡＣラインを介した通信）にも接続する必要がない。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の好適な形態に従うエネルギー測定用前払いシステムの簡略図である。図１に示されるように、エネルギー測定用前払いシステムは、中央ステーションおよび／又は供給業者の集金オフィスに位置する販売地点端末２０を含むことが望ましい。販売地点端末２０は、インテリジェント・カードのリーダ・ライタ・モジュール２３を備えており、それは、従来のタイプの非接触カードでもよいし、あるいは、特別に開発されたものでよい。販売地点端末２０は、サーバ２１を介してそれ自身を顧客への請求書に関する情報および供給業者のデータベース２２に記録された情報を維持管理する集金システムに接続する通信インタフェース２７を有する。インタフェース２７において使用される通信方法は、例えば、インターネット、イントラネット又は専用リンクを使用するＭＯＤＥＭを介したものでよい。データベース２２は、ユーザが購入した前払い量ｋＷｈのほか、エネルギー・サービス会社の立場で行動を取るために、また解析のためにユーザによって為された改ざんも記録する。ｋＷｈは、メータの寿命の間測定される。
【００２６】
販売地点端末２０とサーバ２１との間のデータ送信・受信を認証するほか、安全な通信を提供するために、エネルギー測定用前払いシステムは、一対のセキュリティ・モジュール２４および２５を含むが、それらは、図１に示されるように、販売地点のほか、サーバにも組み込まれる。セキュリティ・モジュール２４および２５は、好ましくは、サーバ２１と販売地点端末２０との間のデータ送信に対して暗号化および解読の機能を提供する。それは、例えば、デジタル・キーを使用することによって、そのようなデジタル・キーの使用を通してのみデータが解読できるようにすることで、データが販売地点端末からサーバに向かって、あるいは、その逆の方向に送信されるときに、このデータ送信が妨害されたときでも、もし解読キーが入手できなければそのデータが解読できないようにする。販売地点端末２０と前払いインテリジェント・カード１５との間で送信されるデータは、インテリジェント・カード１５に書き込まれたデジタル・キーを使用してセキュリティ・モジュール２４によって暗号化される。セキュリティ・モジュール２４は、非接触インテリジェント・カード１５およびインテリジェント・カードのリーダ・ライタ・モジュール２３によって行われる取引についてもデータの安全性を確保する。好ましくは、非接触インテリジェント・カード１５および電子式メータ１８でもそれぞれ対応するマイクロコントローラ又は集積回路（ＩＣ）に暗号化／解読のモジュールが含まれて、前払いシステムが暗号化情報の前記交換機能を実行する特別な用途に備える。特定の好適な形態で、電子式メータの暗号化モジュールは、エネルギー供給遮断機能を備えた前払い制御の非接触カードのマイクロコントローラの場所に位置するか、あるいは、非接触インテリジェント・カードのリーダ内に位置する。
【００２７】
電気エネルギー供給サービスの採用又は更改の時点で、エネルギー供給会社は、本発明の前払いシステムを備えた電子式メータをユーザの家１９に設置し、販売地点２０において前払いされた一定量ｋＷｈを予めロードした再利用可能な前払い非接触インテリジェント・カード１５を引き渡す。好適な形態で、前払い非接触インテリジェント・カード１５は、マイクロコントローラのメモリに記録された情報で個人専用のものとなる。それらの情報には、メータ番号、契約番号、最後にロードした日付、セキュリティ・キー［例えば、デジタル署名のほか、Ｍｉｆａｒｅ（登録商標）暗号化システムに指定されたものによって、（例えば、好適な形態では、Ａキーを使用して前払いされた一定量のｋＷｈを引き落としさせ、またＢを使用して一定量の前払いされたｋＷｈをカードのセクタにロードしたり引き落としさせたりするように］、あるいは、三重の暗号化システムＤＥＳ等）、前払いされたｋＷｈ量のデータ、前払いされたｋＷｈ量が含まれ、それらは、引き落としによってメータに転送される。特定の好適な形態で、前払い非接触カードのマイクロコントローラのメモリは、メータの寿命の間にユーザが消費したエネルギーおよびメータ改ざんに関して電子式メータによって生成された情報を受入れおよび記録することができる。
【００２８】
エネルギー供給を開始させるために、ユーザは、非接触前払いインテリジェント・カード１５を非接触電子式メータのリーダ・ライタ１８近くに置く。電子式メータの前記リーダ・ライタは、前払いカード１５の認証を行って、購入された前払いｋＷｈ量のすべて又は一部を引き落としさせる。メータ１８に引き落としする量をカード１５中の購入された前払いｋＷｈ量のすべてにするか、あるいは、一部にするかの判断は、引き落としによってメータに転送すべき前払いｋＷｈの量に関してカードに記録されている値又は前記引き落とし値に対してクレジットが小さい場合に依存する。本発明で、用語「引き落としによって転送すべき前払いｋＷｈの量」は、ユーザによって又はエネルギー供給会社によって予め定義された量である。例えば、この数字が５０であるとすると、カードを前払いメータの近くに置いたときに、カードに残っている前払いｋＷｈ量が５０よりも少ない場合には、前払いｋＷｈの量すべてがカードから引き落としされるのを除いて、５０として５０ｋＷｈがカードからメータに引き落としされる。前払いｋＷｈ量の引き落としと同時又は事後に、メータの非接触リーダ・ライタは、カード中のメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーおよびメータ改ざんに関して電子式メータが生成するすべての情報をロードする。電子式メータ１８は、前払いされた電気エネルギーの供給残量に関する情報を連続的にそれのスクリーンに表示して、ユーザが適当な時点で販売地点端末２０に出かけ、非接触インテリジェント・カード１５に再ロードできるように便宜を図る。販売地点端末２０は、供給業者のプログラムの指示に従って、電力測定の前払いシステムに固有な前払いインテリジェント・カード１５との間でデータの受入れ、読出しおよび書込みを行う。既に述べたように、カードは、販売地点２０で再ロードすることができるが、またカードによって収集された電子式メータに関するデータを引き落としして、それをデータベース２２に送って、エネルギー供給業者が更新出来るようにすることもできる。販売地点端末２０は、量をペソ（又は、国に依存した任意の他の通貨）単位のほか、キロワット／時でも受け入れることができ、この取引をサービス供給業者のサーバ２１に送り返して、データベース２２に記録させることもできる。しかし、この情報は、それが前払いインテリジェント・カード１５に記録されたものであるため、ユーザがメータ１８中の前払いされた量をｋＷｈで引き落としするのであればそれは、ｋＷｈ形式になる。従って、メータのスクリーンは、この前払い情報をｋＷｈ形式で表示する。
【００２９】
図２は、本発明の好適な形態に従って使用するのに適した、電気エネルギー供給を制御しそれに関連する情報を得る非接触前払いシステムを採用した電子式メータの機能を示す簡略図である。前払い方式の電子式エネルギー・メータ１８は、電気エネルギー測定カード９、エネルギー供給停止カードを備えた前払い制御用非接触カード３、エネルギー供給遮断装置１およびアンテナ１４を含む。
【００３０】
電気エネルギー測定カード９は、ユーザによって消費された電気エネルギーを登録するエネルギー測定モジュール１０、メータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーおよびメータ改ざん（例えば、切断、反転および誘導の存在等）に関して測定モジュール１０で生成される情報のほか、前払い制御非接触カード３から引き落としされる前払い電気エネルギーの情報を記録するフラッシュ・メモリを有し、エネルギー測定モジュール１０の動作を制御するマイクロコントローラ１１、マイクロコントローラによって制御され、変数のなかでもユーザによって前払いされた利用可能なエネルギーの情報、引き落としできるときに非接触カード１５から引き落としされる前払いされたｋＷｈ量の情報および前払いされたｋＷｈ量の引き落としを開始させるためにユーザに対してカードをメータ近くに置くよう指示する特別な情報を表示する液晶ディスプレイ１３および測定モジュール１０およびエネルギー測定カード９のマイクロコントローラ１１に対する独立した供給源１２を含む。エネルギー源は、電気エネルギーが供給されたときに作動し、供給障害の場合は、エネルギー取引すべての情報をバックアップするのに十分な時間としてせいぜい１秒間だけ作動する。
【００３１】
エネルギー供給遮断カードを備えた前払い制御非接触カード３は、前払いシステムおよびメータへのエネルギー供給を制御するとともに、前払いカード１５を検出および承認することを任された主要モジュールである。好適な形態で、非接触前払い制御およびエネルギー遮断カード３は、無線周波数発生器も含む非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素８、マイクロコントローラ７、ＡＣ電圧源のゼロ交差検出器６、供給遮断要素のコントローラ５および前記制御カード３の供給源４を含む。エネルギー遮断カード３備えた前払い制御非接触カード３は、非接触前払いカード１５を常時検索するわけではない。それは、まれに実行されるそのような操作によってあまりに大きいエネルギーが消費されるからである。従って、前払いカード１５の検索は、毎分数秒間だけ行われる。
【００３２】
本発明の非接触前払いカード・システム用リーダ・ライタ要素は、最初に、マイクロコントローラ７を用いて、電子式メータ１８のマイクロコントローラ１１に対して前払いインテリジェント・カード１５の情報を提供する。次に、非接触カードのリーダ・ライタ要素８は、メータ１８のマイクロコントローラ１１の情報をこのマイクロコントローラ７を介してインテリジェント・カード１５に提供する。非接触インテリジェント・カード１５と電子式メータ１８との間の情報交換は、送信を行う無線周波数帯に感度を有する、（メータおよび前払いカードのプリント回路アンテナと非接触前払いカードに挿入されたもの、それぞれ１４および１７を通して行われる。好ましくは、カードのリーダ・ライタ要素８は、非接触前払いカードの存在を検出し、非接触前払いカードのコマンドを解釈し、無線周波数のパワー・コマンドを生成および送信する集積回路である。前記アンテナ１４は、また基準ＩＳＯ １４４４３−３Ａに規定された無線周波数送信プロトコル、更に基準ＩＳＯ １４４４３−４Ａに規定されたもの、あるいは、そのような目的のために適した任意のその他の無線周波数データ送信プロトコルに従って送信される変化する無線周波数のパワー・コマンドを捕捉する。
【００３３】
非接触カードのリーダ・ライタ要素８は、メータ１８へのアンテナ１４を通して無線周波数のパワー・コマンドを送信する。アンテナ１４によって感知される変化する無線周波数パワー・コマンドは、非接触前払いインテリジェント・カード１５の存在によって生じる。非接触カードのリーダ・ライタ要素８が前払いカードの存在を検出すると、それは、非接触カードの前記リーダ・ライタ８の暗号化および解読を用いたカード１５の認証および承認の前に、非接触前払いカード１５の前払いされた量を読み出してマイクロコントローラ７に送信する。これは、非接触カードのリーダ・ライタ８の暗号化／解読モジュールが、例えば、メータ番号、契約番号、カードを最後にロードした日付、セキュリティ・キー、前払いされたｋＷｈデータの日付および量、引き落としによってメータに転送される前払いｋＷｈ量等のカード１５の前払いカード１６用に特別に使用されるマイクロコントローラ又はＩＣのメモリに記録された情報をデジタル署名によって認証および承認することを意味する。この情報が認証および承認されない場合、リーダは、カード１５の量又は前払い情報を電子式メータ１８に引き落とししない。
【００３４】
非接触前払いカード１５の認証および承認が済むと、電気エネルギー供給の前払い量データは、前払い制御回路３を通して非接触インテリジェント・カード１５から電気エネルギー測定カード９に引き落としされる。電気エネルギー測定カード９は、ユーザがそれを消費するにつれてエネルギー量を減算する役目を持つ。一般に、前払いされたｋＷｈの量又は数量についての情報は、電気エネルギー測定カード９のマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリに記録され、このマイクロコントローラ１１は、ユーザが１ｋＷｈを消費するごとに前記エネルギー測定モジュールによって送られてくる消費情報に基づいて電気エネルギー供給の前払い量の減算を制御する。
【００３５】
別のやり方では、非接触インテリジェント前払いカード１５に記録されるメータ履歴データに関連する情報もこの測定カード９のマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリに記録される。従って、電子式メータ１８とインテリジェント・カード１５との間の情報交換は、シリアル・インタフェースを介して測定カードのマイクロコントローラおよび前払い制御カード３のマイクロコントローラ７によって特別に行われる。言い換えると、マイクロコントローラ１１は、そのフラッシュ・メモリに情報を記録する要素であり、一方、マイクロコントローラ７は、カード１５の存在を検出し、シリアル・インタフェースを介してマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリに記録されているデータを読み、更に、前払いカードのリーダ・ライタ８を介して前払いカード１５のデータを読んで、１つのシステムから他のものへ情報を転送する媒介として働く。
【００３６】
本発明の代替的形態で、非接触インテリジェント・カードによる電気エネルギー・メータ用前払いシステムは、ユーザ１９に対して電気エネルギーの供給を自動的に遮断する機能を含む。特に図２を参照すると、前払い制御カードは、電気エネルギーのゼロ交差検出器６と、コントローラ供給遮断装置５とを含み、後者は、エネルギー供給遮断／再開装置１を管理する。本発明の好適な態様で、前払い制御カード３のマイクロコントローラ７は、ユーザが消費できる電気エネルギーがいくら残っているかをわかっている。それは、この情報を電気エネルギー測定カード９から読むからである。従って、マイクロコントローラ７は、ユーザ１９に対して電気エネルギーの供給を制御したり遮断したりする。
【００３７】
典型的には、ユーザ１９に対する電気エネルギーの遮断は、メータ１８の電気エネルギー測定カード９に記録されている利用可能なエネルギー量がゼロに等しい場合に発生する。マイクロコントローラ７によって読み出された、電気エネルギー測定カード９に記録された利用可能量がゼロよりも大きくなると、電気エネルギー供給が再開される。前払いカード３のマイクロコントローラ７は、常時、エネルギー測定カード９からユーザに関する利用可能な電気エネルギー量を読む。
【００３８】
エネルギー供給の遮断および再開は、供給遮断および障害警報のコントローラ装置５によって与えられる。ここで、供給遮断／再開装置１は、好適な形態においてリレーでよい。エネルギー供給は、リレーおよび障害警報コントローラ５によって遮断できる。前記コントローラ５は、マイクロコントローラ７が遮断又は再開コマンドを通してそれを要求するときにリレー１を閉じる機能と、開く機能とを有する。コントローラ５は、固体装置２を用いてリレーの開閉を行う。更に、リレーおよび障害警報コントローラ５は、エネルギー障害が発生したときにマイクロコントローラ７に忠告を与える。これは、ゼロ交差検出器６によって電気エネルギー障害に気づきそれに応じて必要な予防措置を講じるため、電気供給のどんな障害のときでも情報が失われることはない。これらの装置は、すべて供給源４から供給を受ける。
【００３９】
マイクロコントローラ７が電気エネルギー測定カードに記録されている利用可能なエネルギー量がゼロに等しいことを読み取ったときは、マイクロコントローラ７は、リレーおよびエネルギー障害制御５のそれに対する遮断コマンドを送信する。リレーおよびエネルギー障害制御５は、３つの入力ポートと２つの出力ポートを有するマイクロコントローラ（図示されていない）を含む。マイクロコントローラの１つの入力ポートは、エネルギーの遮断又は供給リレー１を閉じるべきであることを指示するために使用される。マイクロコントローラの別の１つの入力ポートは、それに対してそれがエネルギーの遮断又は供給リレー１を開くべきであることを指示するために使用される。他方、マイクロコントローラの最後の入力ポートは、ゼロ交差ＡＣラインを示し（それは、回路のアース又はゼロ・ボルトによって示す）、ゼロとの交差を示すコマンドは、ＡＣ供給を交差する極性も示す。言い換えると、この最後の入力ポートは、位相が中性（すなわち、前払いモジュール・カード３のアース）に対して正になった時点を示すか、あるいは、その逆の場合（位相が中性に対して負になった場合）を示す。この機能は、電気エネルギーのゼロ交差検出器６（これは、演算増幅器と電圧分割器とで実現されるヒステリシスを有するレベル検出器回路である）によって与えられ、ゼロ交差は、２つの目的で利用される。すなわち、１つは、エネルギー障害の制御のリレー５（図示されていない）のマイクロコントローラがゼロ交差を検出しなかったときであり、その場合、電気エネルギーの供給が中断されたものと推定され、エネルギー供給遮断機能を備えた前払い制御非接触カード３で電気エネルギーの供給欠如が発生する。その瞬間に、それは、それの出力の１つからコマンドを送り出して、マイクロコントローラ７に対してそれ自身の良好な動作のために、そしてそれが実行できる取引データを失うことのないように都合のよい情報を維持すべきであることを指示する。第２の目的は、リレー１の開閉機能である。このリレーを閉じるためには、その駆動端子間に直流（ＤＣ）コマンドを受信しなければならず、また開くためにもＤＣコマンドを受信しなければならないが、それを閉じるコマンドとは、逆のやり方であり、従って、ゼロ交差およびＡＣの電源供給の極性を検出して、それを駆動するときに位相の極性が中性に対して負である場合には、固体装置２２を作動させることによってリレーを開くことができ、また位相が中性に対して正である場合には、固体装置２を作動させることによってそれを閉じることができる。逆に、マイクロコントローラ７が利用可能なエネルギー量がゼロよりも大きいことを読み取ったとき、このマイクロコントローラ７は、リレーおよび障害警報制御のマイクロコントローラに供給コマンドを送信して、それが正のライン・サイクルの間、エネルギーのゼロ交差検出器６の固体装置２を作動させる。理解されるべきことは、供給遮断およびエネルギー障害警報コントローラ装置５が小さいカードに組み込まれるか、あるいは、非接触前払いおよびエネルギー供給遮断カード３のマイクロコントローラ７の付加的機能と同様なものでよいことである。
【００４０】
前述したように、インテリジェント・カード１５は、再利用可能で個々のメータに固有なもの、すなわち、１つの特定のメータ専用として使用されるべきである。インテリジェント・カードは、非接触前払いカード中のマイクロコントローラ又は特別な目的の回路１６とアンテナ１７とを含む。カードの個人情報は、マイクロコントローラ１６の内部メモリに記録される。好ましくは、インテリジェント・カードは、従来のクレジット・カードの大きさとすることができ、必須ではないが、標準ＩＳＯ １４４４３−１、１４４４３−２、１４４４３−３、１４４４３−４中に存在する。同様に、本発明の電力メータの電気エネルギー供給の前払いシステムに非接触前払いインテリジェント・カードを使用することは、３つの主な機能を有する。１）エネルギーの電子式メータに統合すべき前払いされたｋＷｈ量を引き落としすること、２）リーダを採用したり、複雑で高価なシステムを組み込んだりすることなしに、メータの全寿命の間に消費されたエネルギーのデータ、切断、反転および誘導の存在などのメータ改ざんに関するデータを受信すること、３）メータの障害および機械的消耗を回避することの３つである。
【００４１】
動作時に、本発明の非接触インテリジェント・カードによる電気エネルギーの前払いシステムは、エネルギー供給遮断機能を備えた非接触前払い制御非接触カードを通してメータにロードされる。それは、前払いカードの検出および承認の動作を実行し、それと同時に、図３および３Ａのフロー図に従って前払いシステムおよびメータへのエネルギー供給を制御する。特別な方法で、非接触前払い制御およびエネルギー供給停止カード３のマイクロコントローラ７およびそれは、本発明の前払いシステムを制御するとともに、メータ１８、前払いカード１５およびエネルギー測定カード９間の前払いに関する通信を制御し、システムのマイクロコントローラの残りの部分から独立して動作する。
【００４２】
制御および通信機能を起動する前に、マイクロコントローラ７は、それがマイクロコントローラ１１との通信を行う通信用シリアル・ポートを初期化し、また非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ８を、それが例えば標準ＩＳＯ １４４４３−４Ａに従って動作するように構成する。一旦ポートが初期化され、リーダ・ライタが構成されると、マイクロコントローラ７は、電気エネルギー測定カード９に記録されているデータ、例えば、顧客のシリアル番号、メータの寿命の間に記録されたｋＷｈ、切断数、反転数、誘導および誘導の存在している間に累積したエネルギー（メータのシリアル番号は、変更されることがないため、プログラムのこの部分でのみ読み出される）を読み出す。データ読出しのあと、マイクロコントローラ７の内部テンポライザ（ｔｅｍｐｏｒｉｚｅｒ）が初期化されて、それは、７０ミリ秒ごとに割り込みを発生し、このマイクロコントローラ７が特別なタスクを実行するようにする。次に、マイクロコントローラ７は、不活性状態にセットされる。これは、タスクの実行をすべて停止して、最大エネルギーを節約するように「スリープ」状態に入ることを意味する。このことは、標準に合致するようにエネルギーを節約し、エネルギー供給業者に対して一時的でも不必要な損失を与えないようにするために非常に重要なことである。マイクロコントローラ７が不活性な状態から脱出するためには、テンポライザの割り込み又はエネルギー供給障害の割り込みが必要である。従って、エネルギー供給遮断機能を備えた前払い制御非接触カード３のマイクロコントローラ７は、割り込みを待っており、大半の時間、マイクロコントローラは、この状態にある。
【００４３】
このように、テンポライザが割り込みコマンドを発生すると（ブロック９０）、マイクロコントローラ７は、不活性状態を脱して、メータの残り、累積ｋＷｈ、切断、割り込み、誘導および反転の個数を読み出す（ブロック１００）。逆のケースでは、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約する（ブロック８０）。
【００４４】
マイクロコントローラ７がエネルギー測定カード９に記録されているデータを読み出す操作を実行すると（ブロック１００）、これは、ユーザの前払い残量に関してリレーの状態を検証および変更する。ブロック１００で得られた情報に基づいて、マイクロコントローラ７は、供給のこの前払いされた残量が０よりも大きいことを検証し（ブロック１１０）、もしそのクレジットがゼロより大きくなければ、それは、リレー１が開いているか否かを検証する（ブロック１２０）。ブロック１２０のリレー１の状態についての検証結果が不定的であった場合は、マイクロコントローラ７は、供給遮断および障害警報装置５のコントローラに対してコマンドを送り、後者は、メータ１８への電気エネルギー供給を遮断するためにリレー１を開く操作を実行する（ブロック１３０）。ブロック１３０でリレー１を開いたあと、マイクロコントローラ７は、メータ１８のＬＣＤに表示された情報を読む（ブロック１６０）。また、ブロック１２０で得られた結果が満足できるものであった場合、すなわち、リレー１が開いていれば、マイクロコントローラ７は、メータ１８のスクリーンに表示された情報を読む（ブロック１６０）。
【００４５】
逆に、ブロック１１０で読み出された残りがゼロよりも大きければ、マイクロコントローラ７は、リレー１が閉じているか否かを検証する（ブロック１４０）。ブロック１４０のリレー１の状態を検証した結果が不定的であれば、マイクロコントローラ７は、供給遮断および障害警報装置５のコントローラに対してコマンドを送信し、後者は、メータ１８への電気エネルギー供給を許可するためにリレー１を閉じる操作を実行する（ブロック１５０）。ブロック１５０でリレー１を閉じたあと、マイクロコントローラ７は、メータ１８のスクリーンに表示された情報を読む（ブロック１６０）。とにかく、ブロック１４０で得られた結果が肯定的であった場合、すなわち、リレー１が閉じていれば、マイクロコントローラ７は、メータ１８のスクリーンに表示された情報を読む（ブロック１６０）。
【００４６】
ブロック１１０から１６０で説明したリレー１の状態検証の直後に、マイクロコントローラ７は、エネルギー測定モジュール１０のマイクロコントローラを介して、メータにスクリーンが表示されていることを検証する（ブロック１７０）。ブロック１７０で表示されているスクリーンが、「前払い」のものであれば、マイクロコントローラ７は、非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素８の無線周波数発生器がオンであるか否かを検証し（ブロック１８０）、次に前払いカードの検索を開始する。ブロック１８０の決定が否定的であれば、無線周波数をターン・オンするコマンドが生成され（ブロック１９０）、次にマイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンドの待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。ブロック１８０が肯定的な結果の場合、すなわち、無線周波数がターン・オンされている場合は、近隣にある非接触インテリジェント・カード１５の存在を検出するためにアンテナ１４を通して無線周波数コマンドの放射が開始される（ブロック２２０）。
【００４７】
ブロック１７０で表示されているスクリーンが「ｋＷｈ、反転、切断、誘導」に対応するものであった場合、マイクロコントローラ７は、無線周波数の放射がターン・オフされているかどうかを再度検証する（ブロック２００）。無線周波数放射がターン・オフされている場合、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込み待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。無線周波数放射の状態を検証した結果が否定的であった場合、すなわち、無線周波数放射がターン・オンされていた場合は、マイクロコントローラ７は、無線周波数放射をターン・オフ又は不活性化し（ブロック２１０）、次にマイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。
【００４８】
マイクロコントローラ７がエネルギー測定カード９中に記録されているデータを読み出し、リレー１の状態を検証および変更し、メータにＬＣＤが表示されているか否かチェックして無線周波数放射を活性化／非活性化したあとで、非接触インテリジェン前払いカード１５の存在の検出に進んで、前払い引き落としの取引を行う。
【００４９】
既述したように、マイクロコントローラが無線周波数のターン・オンを確認したときは、マイクロコントローラは、アンテナ１４を介して無線周波数コマンドを放射して、標準ＩＳＯ １４４４３−３Ａに従ってカード１５の検索コール操作を実行する（ブロック２２０）。ブロック２２０のカードの検索コールが実行されたあと、マイクロコントローラ７は、検出フィールドにインテリジェント・カード１５が存在するか否かを検証する（ブロック２３０）。ブロック２３０で検出フィールド内にインテリジェント・カードがあれば、検出フィールドに２つ以上のインテリジェント・カードが存在するか否かを決定する衝突防止が実行される（ブロック２４０）（２つ以上のインテリジェント・カード１５が存在する場合、ＩＳＯ １４４４３−３Ａ規格に従って１つが停止される）。このブロック２３０で検出フィールドにインテリジェント・カード１５が１つもない場合には、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻り、割り込みコマンドを待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。
【００５０】
フィールド内にカードが検出されると、システムは、無線周波数によるデータ送信プロトコル（例えば、標準ＩＳＯ １４４４３−３Ａに規定され、更に標準ＩＳＯ １４４４３−４Ａにも規定された）に従ってそのカードを選ぶ（ブロック２５０）。ブロック２５０でカードを選んだあと、マイクロコントローラ７は、前払いされたｋＷｈ量の引き落としのデジタル署名およびメータのシリアル番号によってカードを認証する（ブロック２６０）。マイクロコントローラは、次にインテリジェント・カードがメータに対応しているか否かを検証し（ブロック２７０）、カードがこのメータに対応していない場合、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で説明したルーチンを再開する。しかし、カードがこのメータに対応していた場合、それは、カードの残りを読み出す（ブロック２８０）。この時点で、マイクロコントローラ７は、前払いインテリジェント・カードがクレジットを有するか否かを検証し（ブロック２９０）、ブロック２９０の決定が否定的な場合、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で説明したルーチンを再開する。ブロック２９０の検証結果が肯定的であると判断された場合、マイクロコントローラは、非接触前払い制御カードによって、エネルギー測定カード９のマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリ中にインテリジェント・カード１５のクレジットを引き落としすることを許可する（ブロック３００）。１回の引き落としですべての前払いクレジットを引き落とししないことも可能である。引き落としするクレジットは、カード中に「引き落としによって転送すべき前払いｋＷｈ量」という変数で記録された量に依存する。ブロック３００でクレジットを引き落としした直後に、システムは、メータ中の残りのクレジットを読み出し（ブロック３１０）、カード１５から引き落としされたクレジットをメータに残っているクレジットに加える（ブロック３２０）。ブロック３２０で実行された操作の結果の新しい前払いクレジット値は、マイクロコントローラ１１によってエネルギー・メータのフラッシュ・メモリに送られる（ブロック３３０）。新しいクレジット値を受信したあと、あるいは、それと同時に、マイクロコントローラ１１は、インテリジェント・カード１５に対して測定モジュール１０において生成されたメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーおよびメータ改ざん（例えば、切断、反転、誘導の存在等）に関する情報を送信する（ブロック３４０）。インテリジェント・カード１５に情報を送信したあとで、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で説明したルーチンを再開する。
【００５１】
本発明の特別な実現形態について例示および説明してきたが、発明の精神および範囲から外れることなくその他の広範な変更および修正を為し得ることは、当業者にとって明らかである。従って、添付の特許請求の範囲で、本発明の範囲に含まれる任意の変更および修正を保護することが追及される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の好適な態様に従うエネルギーの前払い測定システムを示す簡略図。
【図２】本発明の好適な態様に従う電子式メータに組み込まれた前払いシステムの簡略化ブロックで示した機能図。
【図３】図１および２のエネルギー前払い測定システムの動作を説明するのに有用なフロー図。
【図３Ａ】図１および２のエネルギー前払い測定システムの動作を説明するのに有用なフロー図。
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、電気エネルギー・メータ用の前払いシステムに関するものであり、更に詳細には、電気エネルギー供給を制御し、非接触インテリジェント・カードを使用することによってメータから顕著な情報を得るより効率的なシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
エネルギー供給会社は、サービスが消費顧客によって消費されたあとで、従来からのやり方でサービス供給に対して集金するために、読み取りと手間の掛かる請求書作成を行ってきた。最近、公共サービス、例えば、光、水道又はガスの供給に関して従来の集金システムの不便のいくつかを克服する形のような最新式の前払いシステムが提案されてきた。
【０００３】
ある種の前払いシステムでは、電気（水道又はガス）の供給を中央ステーションから直接購入し、購入量に関する情報がその供給が消費される顧客サイトに送信されるように設計されていた。顧客の消費地点（地方、事業所、家庭等）に測定装置が設置されて、それは、前払い通信の情報を受信し、それは、また購入量を中央ステーションに確認もする。典型的には、電力測定装置は、オフィスや家の外部に設置され、前払い情報を読む端末がメータと一緒に設置されるか、あるいは、ケーブル又は電力供給ケーブルによって、内部に位置するメータに接続される。このタイプの前払いシステムに付随する欠点は、それの設置が困難で、高価につくということである。この典型的な前払いシステムに付随する別の問題は、それが消費情報、どのようにクレジットが使用されたか、どこの又はどのメータがそのクレジットを使用しているか、およびメータに対して為された改ざんに関する情報について双方向通信を提供しないことである。
【０００４】
別の種類の良く知られた前払いシステムもまた、予め決められた販売地点から電力供給サービスを直接購入することをベースとし、供給の購入量の情報が磁気カードや接触型のインテリジェント・カードに記録されるようになっている。この特別な前払いシステムは、カード読み取り装置や磁気キーを含む電子式メータの使用を必要とし、また電気エネルギー供給を管理する付加的な一連の制御装置を必要とする。
【０００５】
上述のタイプの前払いシステムの例として、１９６０年１２月１６日付でＪｅｓｓ Ｒ．Ｂａｔｅｒｍａｎおよび共同発明人に付与された「インテリジェント電力サービス用メータ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｕｔｉｌｉｔｙ ｍｅｔｅｒ）」と題する米国特許第４，２４０，０３０号に開示されたものがある。これは、エネルギー供給を制御するために挿入型の磁気カードを使用するインテリジェント・メータについて述べている。１９８０年１２月１６日付の「前払い計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第４，６２９，８７４号は、エネルギー供給を制御するクレジットを決定するためにインテリジェント・カードおよび追加的な要素を使用するシステムについて述べている。１９８８年３月１５日付でＪｏｓｅｐｈ Ｗ．Ｓｌｏａｎに付与された「符号化購入カードを使用する前払い計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｅｎｃｏｄｅｄ ｐｕｒｃｈａｓｅ ｃａｒｄｓ）」と題する米国特許第４，７３１，５７５号は、集金オフィスから消費者に購入情報を転送するために符号化磁気リボン・カードを使用するシステムを開示している。１９８９年１月３日付でＣＩＣ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に付与された「前払い式商用システム（Ｐｒｅ−ｐａｉｄ ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第４，７９５，８９２号は、電力、水道、ガス等を供給する販売カードによって駆動される前払いを利用するシステムを含む。１９８９年２月７日付でＵｔｉｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に付与された「インテリジェント・ユーティリティ・システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第４，８０３，６３２号は、一種の外部データ・プロセッサ・メータについて述べており、それは、スクリーンを有し、情報を受け入れおよび回復するためにリーダ機器を使用し、またプロパティ内部に位置するＬＣＤに含まれるカード支払いリーダ装置を使用する。１９９０年３月１３日付でＳｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社（英国）に付与された「商用計測システム（Ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題する米国特許第４，９０８，７６９号は、電子キーおよび電子キーを差し込むスロットを含む前払い式測定システムを開示している。１９９２年９月８日付でＣＩＣ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に付与された「多数の場所からの符号化購入カードを使用する前払い計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｅｎｃｏｄｅｄ ｐｕｒｃｈａｓｅ ｃａｒｄｓ ｆｒｏｍ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ）」と題する米国特許第５，１４６，０４７号は、磁気リボン・カードを使用した公共サービス提供の前払いシステムに関する。１９９７年９月１６日付でＳｉｅｍｅｎｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ社に付与された「遠隔制御可能なスイッチを有するモジュール式電力メータ構成（Ｍｏｄｕｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｍｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｈａｖｉｎｇ ｒｅｍｏｔｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｓｗｉｔｃｈ）」と題する米国特許第５，６６８，５３８号は、インテリジェント・カード、メモリ・カード等を挿入するスロットを有する前払いモジュールを含むメータ構成について述べている。２００３年３月４日付でＤａｖｉｄ Ｍ．Ｙｅｅおよび共同発明人に付与された「双方向スマート・カード通信を備えた前払いエネルギー計測システム（Ｐｒｅｐａｙｍｅｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｗｏ−ｗａｙ ｓｍａｒｔ ｃａｒｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）」と題する米国特許第６，５２９，８８３号は、顧客情報をサービス供給業者に送るために双方向データ通信を提供するインテリジェント・カードを使用する前払いエネルギー測定システムについて述べている。
【０００６】
しかし、この種の磁気カード・リーダや接触式インテリジェント・カードを使用する前払いメータに付随する欠点は、リーダが露出されて前払いカードを受け取るようになっている点にあり、そのため、使用者による損傷（故意又は無意識に）に対して脆弱となり、あるいは、塩分を含む雰囲気や高い湿度のせいで脆弱となる。別の問題は、カード・リーダをケーブルでメータに接続する場合に発生する。すなわち、ケーブルもまた損傷を蒙る可能性がある。同様に、リーダがメータに組み込まれた場合に、メータは、重要な物理的変化を受けて、それの容積が増大し、その一部が雰囲気に曝されることによって損傷に対して脆弱となり、それらがＳ型又はＡ型コネクタのような市場に既存するコネクタとの互換性を失うこととは別に問題となる。
【０００７】
電気エネルギー供給を制御する更に別のタイプの前払いシステムは、クレジットが終了したときに供給を遮断する方法を採用するものである。そのようなシステムの一例は、１９９９年９月２８日付でＡｎｄｒｅａｓ Ｊ．Ｓｙｎｅｓｉｏｕおよび共同発明人に付与された「公共計測システム（Ｃｏｍｍｕｎａｌ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）」と題する米国特許第５，９５９，５４９号に開示されている。これは、先払いされた電力を複数の顧客に供給し、エネルギーの供給と遮断とが遠隔地から実行される測定システムについて述べている。このタイプの電気エネルギー供給制御前払いシステムの欠点は、高価であることのほかに、パワー・ステーションとの間で情報を送受信する機器（例えば、ＭＯＤＥＭ）を必要とすることである。このシステムに付随する別の問題は、メータの改ざんについての情報を提供しない点である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術の欠点を考慮しながら、本発明の１つの目的は、顧客サイトに組み込まれた電子式メータにおける電気エネルギーの供給を効率的に制御する前払いシステムを提供することである。
【０００９】
本発明の別の１つの目的は、密閉されたメータと非接触インテリジェント・カードとを使用するエネルギー前払い測定システムを提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の１つの目的は、エネルギー供給を遮断する自動装置を採用したエネルギー前払い測定システムを提供することである。
【００１１】
本発明の更に別の１つの目的は、非接触式インテリジェント・カードを使用して、供給業者に対して消費に関する情報や、クレジットがどのように使用されたか、どこ又はどのメータがクレジットを使用しているか、およびメータに対して為された不法行為や改ざんに関する情報を供給できるエネルギー測定の前払いシステムを提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の１つの目的は、非接触のカード・リーダ・システムを使用する電気エネルギー供給前払い方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の概要）
本発明は、一体構造に統合され、完全に被覆されて外部との接触を持たないメータの使用に関連し、それは、電気エネルギーの供給を制御し、非接触インテリジェント・カードを使用してメータから優れた情報を得るより効率的な方法および前払いシステムを採用する。
【００１４】
本発明の明細書の前払いシステムは、エネルギー供給停止機能を備えた前払い制御用非接触カードを含み、それは、また前払いカードの検出および承認を行うほか、前払いシステムの制御およびメータへのエネルギー供給も行う。好適な形態で、エネルギー供給停止機能を備えた前払い制御用非接触カードは、非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素、マイクロコントローラ、ＡＣ電圧源のゼロ交差検出器、供給停止要素のコントローラおよび前記制御カードの供給元を含む。本発明の前払いシステムは、常に非接触前払いカードを検索するわけではない。これは、そのようなことをほんの数回だけでも行えば大きなエネルギーが消費されるためである。従って、前払いカードの検索は、毎分数秒間だけ行われる。
【００１５】
非接触インテリジェント・カードと、非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを備えた電気エネルギーの電子式メータとを使用する電気エネルギー前払い方法は、メータと非接触インテリジェント・カードとの間で無線周波数によって情報交換する工程、インテリジェント前払いカードおよび非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを、２つ以上のデジタル署名およびメータのシリアル番号とによって相互に認証する工程、インテリジェント・カードのクレジットを電子式メータのメモリに引き落とす（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）および記録する工程およびメータの状態に関して生成される情報を前払い非接触インテリジェント・カードに記録する工程を管理する。
【００１６】
本発明に固有と考えられる特徴点を、特別な重要性を持たせて、添付の特許請求の範囲に提示する。とにかく、発明それ自身は、その動作方法とともにそれの構成の理由からそれの他の目的および利点と併せて添付した図面を参照しながら読むことによって特定の態様についての以下の説明から完全に理解されよう。図面において、類似の符号は、同一要素を指す。
【００１７】
（発明の詳細な説明）
ここで使用される用語「非接触カード」は、カードとリーダ・ライタ・モジュールとの間で通電的要素なし（例えば、カード内に挿入された集積回路とリーダ・ライタ・モジュールとの間にオーミック・コンタクトがない）でのコマンドの交換を意味する。ここで、カードに挿入された集積回路を機能させる電力は、リーダ・ライタ・モジュールによって生成されるコマンドによって取り出され、それらの集積回路への通信および電力は、この結合によって与えられる。従って、非接触カードは、数ミリメートルから数センチメートル一定でない距離をリーダ・ライタ・モジュールから離されてもそれらの間でデータ送信が行われる。
【００１８】
用語「インテリジェント・カード」は、そのサイズがプラスティックのクレジット・カード大であり、集積回路（マイクロプロセッサ、メモリ又は専用回路）を備え、いくつかのアプリケーションで使用できる処理能力を有するリーダを備え、高い安全性を備えたカードを指す。
【００１９】
用語「デジタル署名」又は「デジタル・キー」は、データ列を意味し、同じデータ列で符号化コマンドを解読できる。
【００２０】
用語「改ざん（ｔａｍｐｅｒｉｎｇ）」は、本発明で使用される場合、メータのユーザによって消費された電気エネルギーの消費登録を変更するために為されるすべての活動を指す。
【００２１】
用語「切断（Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）」は、ユーザへの電気エネルギー供給を遮断することなく電気エネルギー・メータを不活性化する行為を意味し、それによってメータが不活性化されている間のユーザのエネルギー消費をメータが記録できないようにする。用語「反転（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）」は、接続ソケット中のメータの機械的な位置を交換して、実際に消費されるものよりも少なく計測する、あるいは、割引する行為を意味する。用語「誘導（Ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）」は、ここでは、メータの外部に設置された最小電気抵抗のブリッジを意味し、それは、ユーザによって消費される電流の一部がメータのセンサを通過しないようにして、ユーザによって消費される真の量よりも少ない電流が感知されるようにするために為される。これらのブリッジは、広く「ブリッジ」のように広く知られている。
【００２２】
「衝突防止（Ａｎｔｉｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）」という用語は、複数のカード同士の調停であり、カードのシリアル番号に依存して１つだけが選ばれる。これは、ＩＳＯ１４４４３−３Ａ ＩＳＯ１４４４３−４Ａに規定されている。
【００２３】
本発明は、非接触のデータ通信によって電気エネルギーを測定する前払いシステムおよび方法を提供する。ここで電子式メータは、一体構造として完全に統合化され、完全に被覆され、外部環境と何ら接触しない。好適な形態に従えば、エネルギー測定の前払いシステムおよび方法は、既存の電力ラインや付加的なＭＯＤＥＭを介した送受信機器を使用せずに、エネルギー供給会社のほかユーザのメータへのデータ通信を許容する統合化された電子式メータを提供することによって投資コストを削減する。更にまた本発明の好適な形態に従えば、非接触のデータ通信は、電子式メータに統合化された非接触のインテリジェント・リーダ・ライタの前払いモジュールを介して提供され、インテリジェント・カードがメータに対して直接的に購入量のデータを転送し、またメータの改ざんとともに、メータの動作変数に関する情報を受信および記録する。それらのデータは、非接触のインテリジェント・カードが再チャージされるときに、エネルギー供給のデータベースに転送される。エネルギーの前払いシステムは、非接触のインテリジェント・カードを使用することによって、消費の前にサービス供給の支払いを可能にする。前記非接触インテリジェント・カードは、販売地点端末で再ロードされるか、あるいは、エネルギー供給業者のパワー・ステーションで直接再ロードされる。
【００２４】
本発明で、顧客は、発電所から電力ラインを経由して直接に所有者のメータに電力を受け取るが、メータをどの通信端末にも、あるいは、電力供給を制御するリンクとして機能する外部機器（例えば、赤外接続、直接ケーブル接続、ＲＦ接続又はＡＣラインを介した通信）にも接続する必要がない。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明の好適な形態に従うエネルギー測定用前払いシステムの簡略図である。図１に示されるように、エネルギー測定用前払いシステムは、中央ステーションおよび／又は供給業者の集金オフィスに位置する販売地点端末２０を含むことが望ましい。販売地点端末２０は、インテリジェント・カードのリーダ・ライタ・モジュール２３を備えており、それは、従来のタイプの非接触カードでもよいし、あるいは、特別に開発されたものでよい。販売地点端末２０は、サーバ２１を介してそれ自身を顧客への請求書に関する情報および供給業者のデータベース２２に記録された情報を維持管理する集金システムに接続する通信インタフェース２７を有する。インタフェース２７において使用される通信方法は、例えば、インターネット、イントラネット又は専用リンクを使用するＭＯＤＥＭを介したものでよい。データベース２２は、ユーザが購入した前払い量ｋＷｈのほか、エネルギー・サービス会社の立場で行動を取るために、また解析のためにユーザによって為された改ざんも記録する。ｋＷｈは、メータの寿命の間測定される。
【００２６】
販売地点端末２０とサーバ２１との間のデータ送信・受信を認証するほか、安全な通信を提供するために、エネルギー測定用前払いシステムは、一対のセキュリティ・モジュール２４および２５を含むが、それらは、図１に示されるように、販売地点のほか、サーバにも組み込まれる。セキュリティ・モジュール２４および２５は、好ましくは、サーバ２１と販売地点端末２０との間のデータ送信に対して暗号化および解読の機能を提供する。それは、例えば、デジタル・キーを使用することによって、そのようなデジタル・キーの使用を通してのみデータが解読できるようにすることで、データが販売地点端末からサーバに向かって、あるいは、その逆の方向に送信されるときに、このデータ送信が妨害されたときでも、もし解読キーが入手できなければそのデータが解読できないようにする。販売地点端末２０と前払いインテリジェント・カード１５との間で送信されるデータは、インテリジェント・カード１５に書き込まれたデジタル・キーを使用してセキュリティ・モジュール２４によって暗号化される。セキュリティ・モジュール２４は、非接触インテリジェント・カード１５およびインテリジェント・カードのリーダ・ライタ・モジュール２３によって行われる取引についてもデータの安全性を確保する。好ましくは、非接触インテリジェント・カード１５および電子式メータ１８でもそれぞれ対応するマイクロコントローラ又は集積回路（ＩＣ）に暗号化／解読のモジュールが含まれて、前払いシステムが暗号化情報の前記交換機能を実行する特別な用途に備える。特定の好適な形態で、電子式メータの暗号化モジュールは、エネルギー供給遮断機能を備えた前払い制御の非接触カードのマイクロコントローラの場所に位置するか、あるいは、非接触インテリジェント・カードのリーダ内に位置する。
【００２７】
電気エネルギー供給サービスの採用又は更改の時点で、エネルギー供給会社は、本発明の前払いシステムを備えた電子式メータをユーザの家１９に設置し、販売地点２０において前払いされた一定量ｋＷｈを予めロードした再利用可能な前払い非接触インテリジェント・カード１５を引き渡す。好適な形態で、前払い非接触インテリジェント・カード１５は、マイクロコントローラのメモリに記録された情報で個人専用のものとなる。それらの情報には、メータ番号、契約番号、最後にロードした日付、セキュリティ・キー［例えば、デジタル署名のほか、Ｍｉｆａｒｅ（登録商標）暗号化システムに指定されたものによって、（例えば、好適な形態では、Ａキーを使用して前払いされた一定量のｋＷｈを引き落としさせ、またＢを使用して一定量の前払いされたｋＷｈをカードのセクタにロードしたり引き落としさせたりするように］、あるいは、三重の暗号化システムＤＥＳ等）、前払いされたｋＷｈ量のデータ、前払いされたｋＷｈ量が含まれ、それらは、引き落としによってメータに転送される。特定の好適な形態で、前払い非接触カードのマイクロコントローラのメモリは、メータの寿命の間にユーザが消費したエネルギーおよびメータ改ざんに関して電子式メータによって生成された情報を受入れおよび記録することができる。
【００２８】
エネルギー供給を開始させるために、ユーザは、非接触前払いインテリジェント・カード１５を非接触電子式メータのリーダ・ライタ１８近くに置く。電子式メータの前記リーダ・ライタは、前払いカード１５の認証を行って、購入された前払いｋＷｈ量のすべて又は一部を引き落としさせる。メータ１８に引き落としする量をカード１５中の購入された前払いｋＷｈ量のすべてにするか、あるいは、一部にするかの判断は、引き落としによってメータに転送すべき前払いｋＷｈの量に関してカードに記録されている値又は前記引き落とし値に対してクレジットが小さい場合に依存する。本発明で、用語「引き落としによって転送すべき前払いｋＷｈの量」は、ユーザによって又はエネルギー供給会社によって予め定義された量である。例えば、この数字が５０であるとすると、カードを前払いメータの近くに置いたときに、カードに残っている前払いｋＷｈ量が５０よりも少ない場合には、前払いｋＷｈの量すべてがカードから引き落としされるのを除いて、５０として５０ｋＷｈがカードからメータに引き落としされる。前払いｋＷｈ量の引き落としと同時又は事後に、メータの非接触リーダ・ライタは、カード中のメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーおよびメータ改ざんに関して電子式メータが生成するすべての情報をロードする。電子式メータ１８は、前払いされた電気エネルギーの供給残量に関する情報を連続的にそれのスクリーンに表示して、ユーザが適当な時点で販売地点端末２０に出かけ、非接触インテリジェント・カード１５に再ロードできるように便宜を図る。販売地点端末２０は、供給業者のプログラムの指示に従って、電力測定の前払いシステムに固有な前払いインテリジェント・カード１５との間でデータの受入れ、読出しおよび書込みを行う。既に述べたように、カードは、販売地点２０で再ロードすることができるが、またカードによって収集された電子式メータに関するデータを引き落としして、それをデータベース２２に送って、エネルギー供給業者が更新出来るようにすることもできる。販売地点端末２０は、量をペソ（又は、国に依存した任意の他の通貨）単位のほか、キロワット／時でも受け入れることができ、この取引をサービス供給業者のサーバ２１に送り返して、データベース２２に記録させることもできる。しかし、この情報は、それが前払いインテリジェント・カード１５に記録されたものであるため、ユーザがメータ１８中の前払いされた量をｋＷｈで引き落としするのであればそれは、ｋＷｈ形式になる。従って、メータのスクリーンは、この前払い情報をｋＷｈ形式で表示する。
【００２９】
図２は、本発明の好適な形態に従って使用するのに適した、電気エネルギー供給を制御しそれに関連する情報を得る非接触前払いシステムを採用した電子式メータの機能を示す簡略図である。前払い方式の電子式エネルギー・メータ１８は、電気エネルギー測定カード９、エネルギー供給停止カードを備えた前払い制御用非接触カード３、エネルギー供給遮断装置１およびアンテナ１４を含む。
【００３０】
電気エネルギー測定カード９は、ユーザによって消費された電気エネルギーを登録するエネルギー測定モジュール１０、メータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーおよびメータ改ざん（例えば、切断、反転および誘導の存在等）に関して測定モジュール１０で生成される情報のほか、前払い制御非接触カード３から引き落としされる前払い電気エネルギーの情報を記録するフラッシュ・メモリを有し、エネルギー測定モジュール１０の動作を制御するマイクロコントローラ１１、マイクロコントローラによって制御され、変数のなかでもユーザによって前払いされた利用可能なエネルギーの情報、引き落としできるときに非接触カード１５から引き落としされる前払いされたｋＷｈ量の情報および前払いされたｋＷｈ量の引き落としを開始させるためにユーザに対してカードをメータ近くに置くよう指示する特別な情報を表示する液晶ディスプレイ１３および測定モジュール１０およびエネルギー測定カード９のマイクロコントローラ１１に対する独立した供給源１２を含む。エネルギー源は、電気エネルギーが供給されたときに作動し、供給障害の場合は、エネルギー取引すべての情報をバックアップするのに十分な時間としてせいぜい１秒間だけ作動する。
【００３１】
エネルギー供給遮断カードを備えた前払い制御非接触カード３は、前払いシステムおよびメータへのエネルギー供給を制御するとともに、前払いカード１５を検出および承認することを任された主要モジュールである。好適な形態で、非接触前払い制御およびエネルギー遮断カード３は、無線周波数発生器も含む非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素８、マイクロコントローラ７、ＡＣ電圧源のゼロ交差検出器６、供給遮断要素のコントローラ５および前記制御カード３の供給源４を含む。エネルギー遮断カード３備えた前払い制御非接触カード３は、非接触前払いカード１５を常時検索するわけではない。それは、まれに実行されるそのような操作によってあまりに大きいエネルギーが消費されるからである。従って、前払いカード１５の検索は、毎分数秒間だけ行われる。
【００３２】
本発明の非接触前払いカード・システム用リーダ・ライタ要素は、最初に、マイクロコントローラ７を用いて、電子式メータ１８のマイクロコントローラ１１に対して前払いインテリジェント・カード１５の情報を提供する。次に、非接触カードのリーダ・ライタ要素８は、メータ１８のマイクロコントローラ１１の情報をこのマイクロコントローラ７を介してインテリジェント・カード１５に提供する。非接触インテリジェント・カード１５と電子式メータ１８との間の情報交換は、送信を行う無線周波数帯に感度を有する、（メータおよび前払いカードのプリント回路アンテナと非接触前払いカードに挿入されたもの、それぞれ１４および１７を通して行われる。好ましくは、カードのリーダ・ライタ要素８は、非接触前払いカードの存在を検出し、非接触前払いカードのコマンドを解釈し、無線周波数のパワー・コマンドを生成および送信する集積回路である。前記アンテナ１４は、また基準ＩＳＯ １４４４３−３Ａに規定された無線周波数送信プロトコル、更に基準ＩＳＯ １４４４３−４Ａに規定されたもの、あるいは、そのような目的のために適した任意のその他の無線周波数データ送信プロトコルに従って送信される変化する無線周波数のパワー・コマンドを捕捉する。
【００３３】
非接触カードのリーダ・ライタ要素８は、メータ１８へのアンテナ１４を通して無線周波数のパワー・コマンドを送信する。アンテナ１４によって感知される変化する無線周波数パワー・コマンドは、非接触前払いインテリジェント・カード１５の存在によって生じる。非接触カードのリーダ・ライタ要素８が前払いカードの存在を検出すると、それは、非接触カードの前記リーダ・ライタ８の暗号化および解読を用いたカード１５の認証および承認の前に、非接触前払いカード１５の前払いされた量を読み出してマイクロコントローラ７に送信する。これは、非接触カードのリーダ・ライタ８の暗号化／解読モジュールが、例えば、メータ番号、契約番号、カードを最後にロードした日付、セキュリティ・キー、前払いされたｋＷｈデータの日付および量、引き落としによってメータに転送される前払いｋＷｈ量等のカード１５の前払いカード１６用に特別に使用されるマイクロコントローラ又はＩＣのメモリに記録された情報をデジタル署名によって認証および承認することを意味する。この情報が認証および承認されない場合、リーダは、カード１５の量又は前払い情報を電子式メータ１８に引き落とししない。
【００３４】
非接触前払いカード１５の認証および承認が済むと、電気エネルギー供給の前払い量データは、前払い制御回路３を通して非接触インテリジェント・カード１５から電気エネルギー測定カード９に引き落としされる。電気エネルギー測定カード９は、ユーザがそれを消費するにつれてエネルギー量を減算する役目を持つ。一般に、前払いされたｋＷｈの量又は数量についての情報は、電気エネルギー測定カード９のマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリに記録され、このマイクロコントローラ１１は、ユーザが１ｋＷｈを消費するごとに前記エネルギー測定モジュールによって送られてくる消費情報に基づいて電気エネルギー供給の前払い量の減算を制御する。
【００３５】
別のやり方では、非接触インテリジェント前払いカード１５に記録されるメータ履歴データに関連する情報もこの測定カード９のマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリに記録される。従って、電子式メータ１８とインテリジェント・カード１５との間の情報交換は、シリアル・インタフェースを介して測定カードのマイクロコントローラおよび前払い制御カード３のマイクロコントローラ７によって特別に行われる。言い換えると、マイクロコントローラ１１は、そのフラッシュ・メモリに情報を記録する要素であり、一方、マイクロコントローラ７は、カード１５の存在を検出し、シリアル・インタフェースを介してマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリに記録されているデータを読み、更に、前払いカードのリーダ・ライタ８を介して前払いカード１５のデータを読んで、１つのシステムから他のものへ情報を転送する媒介として働く。
【００３６】
本発明の代替的形態で、非接触インテリジェント・カードによる電気エネルギー・メータ用前払いシステムは、ユーザ１９に対して電気エネルギーの供給を自動的に遮断する機能を含む。特に図２を参照すると、前払い制御カードは、電気エネルギーのゼロ交差検出器６と、コントローラ供給遮断装置５とを含み、後者は、エネルギー供給遮断／再開装置１を管理する。本発明の好適な態様で、前払い制御カード３のマイクロコントローラ７は、ユーザが消費できる電気エネルギーがいくら残っているかをわかっている。それは、この情報を電気エネルギー測定カード９から読むからである。従って、マイクロコントローラ７は、ユーザ１９に対して電気エネルギーの供給を制御したり遮断したりする。
【００３７】
典型的には、ユーザ１９に対する電気エネルギーの遮断は、メータ１８の電気エネルギー測定カード９に記録されている利用可能なエネルギー量がゼロに等しい場合に発生する。マイクロコントローラ７によって読み出された、電気エネルギー測定カード９に記録された利用可能量がゼロよりも大きくなると、電気エネルギー供給が再開される。前払いカード３のマイクロコントローラ７は、常時、エネルギー測定カード９からユーザに関する利用可能な電気エネルギー量を読む。
【００３８】
エネルギー供給の遮断および再開は、供給遮断および障害警報のコントローラ装置５によって与えられる。ここで、供給遮断／再開装置１は、好適な形態においてリレーでよい。エネルギー供給は、リレーおよび障害警報コントローラ５によって遮断できる。前記コントローラ５は、マイクロコントローラ７が遮断又は再開コマンドを通してそれを要求するときにリレー１を閉じる機能と、開く機能とを有する。コントローラ５は、固体装置２を用いてリレーの開閉を行う。更に、リレーおよび障害警報コントローラ５は、エネルギー障害が発生したときにマイクロコントローラ７に忠告を与える。これは、ゼロ交差検出器６によって電気エネルギー障害に気づきそれに応じて必要な予防措置を講じるため、電気供給のどんな障害のときでも情報が失われることはない。これらの装置は、すべて供給源４から供給を受ける。
【００３９】
マイクロコントローラ７が電気エネルギー測定カードに記録されている利用可能なエネルギー量がゼロに等しいことを読み取ったときは、マイクロコントローラ７は、リレーおよびエネルギー障害制御５のそれに対する遮断コマンドを送信する。リレーおよびエネルギー障害制御５は、３つの入力ポートと２つの出力ポートを有するマイクロコントローラ（図示されていない）を含む。マイクロコントローラの１つの入力ポートは、エネルギーの遮断又は供給リレー１を閉じるべきであることを指示するために使用される。マイクロコントローラの別の１つの入力ポートは、それに対してそれがエネルギーの遮断又は供給リレー１を開くべきであることを指示するために使用される。他方、マイクロコントローラの最後の入力ポートは、ゼロ交差ＡＣラインを示し（それは、回路のアース又はゼロ・ボルトによって示す）、ゼロとの交差を示すコマンドは、ＡＣ供給を交差する極性も示す。言い換えると、この最後の入力ポートは、位相が中性（すなわち、前払いモジュール・カード３のアース）に対して正になった時点を示すか、あるいは、その逆の場合（位相が中性に対して負になった場合）を示す。この機能は、電気エネルギーのゼロ交差検出器６（これは、演算増幅器と電圧分割器とで実現されるヒステリシスを有するレベル検出器回路である）によって与えられ、ゼロ交差は、２つの目的で利用される。すなわち、１つは、エネルギー障害の制御のリレー５（図示されていない）のマイクロコントローラがゼロ交差を検出しなかったときであり、その場合、電気エネルギーの供給が中断されたものと推定され、エネルギー供給遮断機能を備えた前払い制御非接触カード３で電気エネルギーの供給欠如が発生する。その瞬間に、それは、それの出力の１つからコマンドを送り出して、マイクロコントローラ７に対してそれ自身の良好な動作のために、そしてそれが実行できる取引データを失うことのないように都合のよい情報を維持すべきであることを指示する。第２の目的は、リレー１の開閉機能である。このリレーを閉じるためには、その駆動端子間に直流（ＤＣ）コマンドを受信しなければならず、また開くためにもＤＣコマンドを受信しなければならないが、それを閉じるコマンドとは、逆のやり方であり、従って、ゼロ交差およびＡＣの電源供給の極性を検出して、それを駆動するときに位相の極性が中性に対して負である場合には、固体装置２２を作動させることによってリレーを開くことができ、また位相が中性に対して正である場合には、固体装置２を作動させることによってそれを閉じることができる。逆に、マイクロコントローラ７が利用可能なエネルギー量がゼロよりも大きいことを読み取ったとき、このマイクロコントローラ７は、リレーおよび障害警報制御のマイクロコントローラに供給コマンドを送信して、それが正のライン・サイクルの間、エネルギーのゼロ交差検出器６の固体装置２を作動させる。理解されるべきことは、供給遮断およびエネルギー障害警報コントローラ装置５が小さいカードに組み込まれるか、あるいは、非接触前払いおよびエネルギー供給遮断カード３のマイクロコントローラ７の付加的機能と同様なものでよいことである。
【００４０】
前述したように、インテリジェント・カード１５は、再利用可能で個々のメータに固有なもの、すなわち、１つの特定のメータ専用として使用されるべきである。インテリジェント・カードは、非接触前払いカード中のマイクロコントローラ又は特別な目的の回路１６とアンテナ１７とを含む。カードの個人情報は、マイクロコントローラ１６の内部メモリに記録される。好ましくは、インテリジェント・カードは、従来のクレジット・カードの大きさとすることができ、必須ではないが、標準ＩＳＯ １４４４３−１、１４４４３−２、１４４４３−３、１４４４３−４中に存在する。同様に、本発明の電力メータの電気エネルギー供給の前払いシステムに非接触前払いインテリジェント・カードを使用することは、３つの主な機能を有する。１）エネルギーの電子式メータに統合すべき前払いされたｋＷｈ量を引き落としすること、２）リーダを採用したり、複雑で高価なシステムを組み込んだりすることなしに、メータの全寿命の間に消費されたエネルギーのデータ、切断、反転および誘導の存在などのメータ改ざんに関するデータを受信すること、３）メータの障害および機械的消耗を回避することの３つである。
【００４１】
動作時に、本発明の非接触インテリジェント・カードによる電気エネルギーの前払いシステムは、エネルギー供給遮断機能を備えた非接触前払い制御非接触カードを通してメータにロードされる。それは、前払いカードの検出および承認の動作を実行し、それと同時に、図３および３Ａのフロー図に従って前払いシステムおよびメータへのエネルギー供給を制御する。特別な方法で、非接触前払い制御およびエネルギー供給停止カード３のマイクロコントローラ７およびそれは、本発明の前払いシステムを制御するとともに、メータ１８、前払いカード１５およびエネルギー測定カード９間の前払いに関する通信を制御し、システムのマイクロコントローラの残りの部分から独立して動作する。
【００４２】
制御および通信機能を起動する前に、マイクロコントローラ７は、それがマイクロコントローラ１１との通信を行う通信用シリアル・ポートを初期化し、また非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ８を、それが例えば標準ＩＳＯ １４４４３−４Ａに従って動作するように構成する。一旦ポートが初期化され、リーダ・ライタが構成されると、マイクロコントローラ７は、電気エネルギー測定カード９に記録されているデータ、例えば、顧客のシリアル番号、メータの寿命の間に記録されたｋＷｈ、切断数、反転数、誘導および誘導の存在している間に累積したエネルギー（メータのシリアル番号は、変更されることがないため、プログラムのこの部分でのみ読み出される）を読み出す。データ読出しのあと、マイクロコントローラ７の内部テンポライザ（ｔｅｍｐｏｒｉｚｅｒ）が初期化されて、それは、７０ミリ秒ごとに割り込みを発生し、このマイクロコントローラ７が特別なタスクを実行するようにする。次に、マイクロコントローラ７は、不活性状態にセットされる。これは、タスクの実行をすべて停止して、最大エネルギーを節約するように「スリープ」状態に入ることを意味する。このことは、標準に合致するようにエネルギーを節約し、エネルギー供給業者に対して一時的でも不必要な損失を与えないようにするために非常に重要なことである。マイクロコントローラ７が不活性な状態から脱出するためには、テンポライザの割り込み又はエネルギー供給障害の割り込みが必要である。従って、エネルギー供給遮断機能を備えた前払い制御非接触カード３のマイクロコントローラ７は、割り込みを待っており、大半の時間、マイクロコントローラは、この状態にある。
【００４３】
このように、テンポライザが割り込みコマンドを発生すると（ブロック９０）、マイクロコントローラ７は、不活性状態を脱して、メータの残り、累積ｋＷｈ、切断、割り込み、誘導および反転の個数を読み出す（ブロック１００）。逆のケースでは、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約する（ブロック８０）。
【００４４】
マイクロコントローラ７がエネルギー測定カード９に記録されているデータを読み出す操作を実行すると（ブロック１００）、これは、ユーザの前払い残量に関してリレーの状態を検証および変更する。ブロック１００で得られた情報に基づいて、マイクロコントローラ７は、供給のこの前払いされた残量が０よりも大きいことを検証し（ブロック１１０）、もしそのクレジットがゼロより大きくなければ、それは、リレー１が開いているか否かを検証する（ブロック１２０）。ブロック１２０のリレー１の状態についての検証結果が不定的であった場合は、マイクロコントローラ７は、供給遮断および障害警報装置５のコントローラに対してコマンドを送り、後者は、メータ１８への電気エネルギー供給を遮断するためにリレー１を開く操作を実行する（ブロック１３０）。ブロック１３０でリレー１を開いたあと、マイクロコントローラ７は、メータ１８のＬＣＤに表示された情報を読む（ブロック１６０）。また、ブロック１２０で得られた結果が満足できるものであった場合、すなわち、リレー１が開いていれば、マイクロコントローラ７は、メータ１８のスクリーンに表示された情報を読む（ブロック１６０）。
【００４５】
逆に、ブロック１１０で読み出された残りがゼロよりも大きければ、マイクロコントローラ７は、リレー１が閉じているか否かを検証する（ブロック１４０）。ブロック１４０のリレー１の状態を検証した結果が不定的であれば、マイクロコントローラ７は、供給遮断および障害警報装置５のコントローラに対してコマンドを送信し、後者は、メータ１８への電気エネルギー供給を許可するためにリレー１を閉じる操作を実行する（ブロック１５０）。ブロック１５０でリレー１を閉じたあと、マイクロコントローラ７は、メータ１８のスクリーンに表示された情報を読む（ブロック１６０）。とにかく、ブロック１４０で得られた結果が肯定的であった場合、すなわち、リレー１が閉じていれば、マイクロコントローラ７は、メータ１８のスクリーンに表示された情報を読む（ブロック１６０）。
【００４６】
ブロック１１０から１６０で説明したリレー１の状態検証の直後に、マイクロコントローラ７は、エネルギー測定モジュール１０のマイクロコントローラを介して、メータにスクリーンが表示されていることを検証する（ブロック１７０）。ブロック１７０で表示されているスクリーンが、「前払い」のものであれば、マイクロコントローラ７は、非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素８の無線周波数発生器がオンであるか否かを検証し（ブロック１８０）、次に前払いカードの検索を開始する。ブロック１８０の決定が否定的であれば、無線周波数をターン・オンするコマンドが生成され（ブロック１９０）、次にマイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンドの待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。ブロック１８０が肯定的な結果の場合、すなわち、無線周波数がターン・オンされている場合は、近隣にある非接触インテリジェント・カード１５の存在を検出するためにアンテナ１４を通して無線周波数コマンドの放射が開始される（ブロック２２０）。
【００４７】
ブロック１７０で表示されているスクリーンが「ｋＷｈ、反転、切断、誘導」に対応するものであった場合、マイクロコントローラ７は、無線周波数の放射がターン・オフされているかどうかを再度検証する（ブロック２００）。無線周波数放射がターン・オフされている場合、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込み待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。無線周波数放射の状態を検証した結果が否定的であった場合、すなわち、無線周波数放射がターン・オンされていた場合は、マイクロコントローラ７は、無線周波数放射をターン・オフ又は不活性化し（ブロック２１０）、次にマイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。
【００４８】
マイクロコントローラ７がエネルギー測定カード９中に記録されているデータを読み出し、リレー１の状態を検証および変更し、メータにＬＣＤが表示されているか否かチェックして無線周波数放射を活性化／非活性化したあとで、非接触インテリジェン前払いカード１５の存在の検出に進んで、前払い引き落としの取引を行う。
【００４９】
既述したように、マイクロコントローラが無線周波数のターン・オンを確認したときは、マイクロコントローラは、アンテナ１４を介して無線周波数コマンドを放射して、標準ＩＳＯ １４４４３−３Ａに従ってカード１５の検索コール操作を実行する（ブロック２２０）。ブロック２２０のカードの検索コールが実行されたあと、マイクロコントローラ７は、検出フィールドにインテリジェント・カード１５が存在するか否かを検証する（ブロック２３０）。ブロック２３０で検出フィールド内にインテリジェント・カードがあれば、検出フィールドに２つ以上のインテリジェント・カードが存在するか否かを決定する衝突防止が実行される（ブロック２４０）（２つ以上のインテリジェント・カード１５が存在する場合、ＩＳＯ １４４４３−３Ａ規格に従って１つが停止される）。このブロック２３０で検出フィールドにインテリジェント・カード１５が１つもない場合には、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻り、割り込みコマンドを待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で述べたルーチンを再開する。
【００５０】
フィールド内にカードが検出されると、システムは、無線周波数によるデータ送信プロトコル（例えば、標準ＩＳＯ １４４４３−３Ａに規定され、更に標準ＩＳＯ １４４４３−４Ａにも規定された）に従ってそのカードを選ぶ（ブロック２５０）。ブロック２５０でカードを選んだあと、マイクロコントローラ７は、前払いされたｋＷｈ量の引き落としのデジタル署名およびメータのシリアル番号によってカードを認証する（ブロック２６０）。マイクロコントローラは、次にインテリジェント・カードがメータに対応しているか否かを検証し（ブロック２７０）、カードがこのメータに対応していない場合、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で説明したルーチンを再開する。しかし、カードがこのメータに対応していた場合、それは、カードの残りを読み出す（ブロック２８０）。この時点で、マイクロコントローラ７は、前払いインテリジェント・カードがクレジットを有するか否かを検証し（ブロック２９０）、ブロック２９０の決定が否定的な場合、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で説明したルーチンを再開する。ブロック２９０の検証結果が肯定的であると判断された場合、マイクロコントローラは、非接触前払い制御カードによって、エネルギー測定カード９のマイクロコントローラ１１のフラッシュ・メモリ中にインテリジェント・カード１５のクレジットを引き落としすることを許可する（ブロック３００）。１回の引き落としですべての前払いクレジットを引き落とししないことも可能である。引き落としするクレジットは、カード中に「引き落としによって転送すべき前払いｋＷｈ量」という変数で記録された量に依存する。ブロック３００でクレジットを引き落としした直後に、システムは、メータ中の残りのクレジットを読み出し（ブロック３１０）、カード１５から引き落としされたクレジットをメータに残っているクレジットに加える（ブロック３２０）。ブロック３２０で実行された操作の結果の新しい前払いクレジット値は、マイクロコントローラ１１によってエネルギー・メータのフラッシュ・メモリに送られる（ブロック３３０）。新しいクレジット値を受信したあと、あるいは、それと同時に、マイクロコントローラ１１は、インテリジェント・カード１５に対して測定モジュール１０において生成されたメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーおよびメータ改ざん（例えば、切断、反転、誘導の存在等）に関する情報を送信する（ブロック３４０）。インテリジェント・カード１５に情報を送信したあとで、マイクロコントローラ７は、不活性状態に戻って、割り込みコマンド待機中の最大エネルギーを節約し（ブロック８０）、ブロック９０から１８０で説明したルーチンを再開する。
【００５１】
本発明の特別な実現形態について例示および説明してきたが、発明の精神および範囲から外れることなくその他の広範な変更および修正を為し得ることは、当業者にとって明らかである。従って、添付の特許請求の範囲で、本発明の範囲に含まれる任意の変更および修正を保護することが追及される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の好適な態様に従うエネルギーの前払い測定システムを示す簡略図。
【図２】本発明の好適な態様に従う電子式メータに組み込まれた前払いシステムの簡略化ブロックで示した機能図。
【図３】図１および２のエネルギー前払い測定システムの動作を説明するのに有用なフロー図。
【図３Ａ】図１および２のエネルギー前払い測定システムの動作を説明するのに有用なフロー図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触インテリジェント・カードと、非接触インテリジェント・カード用の内部リーダ・ライタを備えた電子式電気エネルギー・メータとを使用する電気エネルギー前払い方法であって、
メータと非接触インテリジェント・カードとの間で無線周波数を用いて情報交換を行う工程と、
２つ以上のデジタル署名とメータのシリアル番号とによって、前払いインテリジェント・カードと非接触インテリジェント・カード用の内部リーダ・ライタとを相互に認証する工程と、
インテリジェント前払いカードの前払いされたｋＷｈ量を電子式メータのメモリに引き落としおよび記録する工程と、
メータの状態に関して生成された情報を非接触前払いインテリジェント・カードに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、メータと非接触インテリジェント・カードとの間で情報を交換する前記工程が、
非接触前払い制御カードを使用して、メータから無線周波数コマンドを放射する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドで非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドで２つ以上の非接触前払いインテリジェント・カードが存在するか否かを決定する工程と、
予め規定された無線周波数によるデータ送信プロトコルに従って、非接触前払いインテリジェント・カードを選ぶ工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項３】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、インテリジェント・カードと非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタとを認証する前記工程が、
非接触前払いインテリジェント・カードが電気エネルギー・メータに対応するか否かを検証する工程と、
非接触前払いインテリジェント・カードが前払いされたｋＷｈ量のゼロより大きいクレジットを有するか否かを決定する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項４】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、前払いインテリジェント・カードの前払いされたｋＷｈ量を電子式メータに引き落としする工程が一部又はすべての引き落としのいずれかであることを特徴とする前記方法。
【請求項５】
請求項４記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、前払いされたｋＷｈ量の一部又はすべてのいずれを引き落としするかが非接触前払いインテリジェント・カードに記録された予め定められた量に依存することを特徴とする前記方法。
【請求項６】
請求項１および４記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、前払いインテリジェント・カードの前払いされたｋＷｈ量を電子式メータに引き落としする前記工程が、
メータ中に残存するクレジットを読み出す工程と、
インテリジェント・カードから引き落としされた一部又はすべてのクレジットをメータ中の残存量に加える工程と、
前払いされたクレジットの新しい値をメータに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項７】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、非接触前払いインテリジェント・カードに記録される情報がメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギー、メータによって得られたデータ（例えば、パワー・ファクタ、ラインの品質［等々］）および切断、反転、誘導の存在および同様な行為などのメータ改ざんを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項８】
請求項１から７の任意の項記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、電子式メータの非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタがスクリーンに表示される情報に従って活性化されることによってエネルギー供給業者へのエネルギーを節約することを特徴とする前記方法。
【請求項９】
自動供給遮断装置を使用して非接触前払い電子式メータへの電気エネルギー供給を自動的に制御する方法であって、
電子式メータのメモリの前払いされたクレジットを読み出す工程と、
前払いされたクレジットが０よりも大きいか否かを検証する工程と、
自動供給遮断装置の状態を検証して、それが開いているか閉じているかを判断する工程と、
読み出された前払いされたクレジットに基づいて、自動電気エネルギー供給遮断装置を開閉させるコマンドを発生させる工程と、を含み、
ここまでで、クレジットが０より大きい場合に自動供給遮断装置を閉じてメータへの電気エネルギー供給を許可するコマンドを生成し、また残りが０よりも大きくない場合に自動供給遮断装置を開いてユーザへの電気エネルギー供給を遮断させるコマンドを生成することを特徴とする前記方法。
【請求項１０】
請求項９記載の非接触前払い電子式メータの電気エネルギー供給を制御する方法であって、更に、前記自動供給遮断装置がリレーであることを特徴とする前記方法。
【請求項１１】
非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを備えた前払い電子式メータの使用に関する情報を得る方法であって、
前記メータのメモリにメータの状態に関して生成された情報を記録する工程と、
メータに記録された前記情報をインテリジェント前払い非接触カードに送信する工程と、
ユーザが前払いされたｋＷｈをこの再利用可能なカードにリチャージするたびに、前記非接触インテリジェント・カードに記録された情報を販売地点を通してデータベースに引き落としして、エネルギー供給業者が解析できるようにする工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを備えた前払い電子式メータの使用に関する情報を得る方法であって、更に、得られる情報がメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギー、メータのクレジットおよび切断、割り込み、誘導、誘導およびの使用中に累積したエネルギーおよび反転の数などのメータ改ざんを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタと非接触インテリジェント・カードを使用した自動供給遮断装置とを有する電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、
電子式メータのメモリ中のクレジットを読み出す工程と、
クレジットが０より大きいか否かを検証する工程と、
自動供給遮断装置の状態を検証して、それが開いているか閉じているかを判断する工程と、
読み出された前払いクレジットに基づいて、自動供給遮断装置を開閉するコマンドを生成する工程であって、ここでクレジットが０より大きい場合に自動供給遮断装置を閉じてメータへの電気エネルギー供給を許容するコマンドを生成し、またクレジットが０より大きくない場合に供給遮断の自動装置を開いてユーザへのエネルギー供給を電気的に保留するコマンドを生成する前記工程と、
非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出する工程と、
メータと非接触インテリジェント・カードとの間で無線周波数によって情報交換する工程と、
インテリジェント前払いカードと非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタとを２つ以上のデジタル署名とメータのシリアル番号とによって相互に認証する工程と、
インテリジェント前払いカードから前払いされたｋＷｈ量を電子式メータのメモリに引き落としおよび記録する工程と、
メータの状態に関して生成される情報を非接触前払いインテリジェント・カードに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、メータと非接触インテリジェント・カードとの間で情報交換する前記工程が
非接触前払い制御カードを使用してメータから無線周波数コマンドを放射する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドで非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドに２つ以上の非接触前払いインテリジェント・カードが存在するか否かを判断する工程と、
予め規定された無線周波数によるデータ送信プロトコルに従って、その非接触前払いインテリジェント・カードを選ぶ工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、インテリジェント前払いカードと非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタとを認証する前記工程が
非接触前払いインテリジェント・カードが電気エネルギー・メータに対応しているか否かを検証する工程と、
非接触前払いインテリジェント・カードがクレジットを有するか否かを判断する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、前払いインテリジェント・カードから電子式メータへ前払いされたｋＷｈ量を引き落としする前記工程が一部又はすべての引き落としのいずれかであることを特徴とする前記方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、前払いされたｋＷｈ量の一部又はすべてのいずれを引き落としするかが非接触インテリジェント前払いカードに記録された予め定められた量に依存することを特徴とする前記方法。
【請求項１８】
請求項１３および１６記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、電子式メータの前払いインテリジェント・カードの前払いされたｋＷｈ量を引き落としする前記工程が
メータに残存するクレジットを読み出す工程と、
インテリジェント・カードから引き落としされたすべて又は一部の残りをメータに残存量に加える工程と、
前払いされたクレジットの新しい値をメータに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１９】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、非接触前払いインテリジェント・カードに記録される情報がメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーと、切断、反転、誘導の存在、誘導の利用中に累積したエネルギーおよび類似の行為などのメータ改ざんとを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２０】
請求項１３から１９のいずれか記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、電子式メータの非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタがスクリーンに表示される情報に従って駆動されて、エネルギー供給分配会社へのエネルギーを節約することを特徴とする前記方法。
【請求項２１】
ユーザによって消費された電気エネルギーを登録する測定モジュール、メータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーに関して測定モジュールで生成される情報およびメータ改ざんを記録するフラッシュ・メモリを有しエネルギー測定モジュールの動作を制御するマイクロコントローラ、メータの状態に関する情報を表示する液晶ディスプレイおよび前記エネルギー測定モジュールおよび前記マイクロコントローラ用の独立した供給源を含む電気エネルギー測定カードを含むタイプの電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、
電気エネルギー前払いおよび供給制御システムが
ａ）非接触前払い制御およびエネルギー供給遮断カードであって、そのような制御カードが
ｉ）非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出し、非接触前払いインテリジェント・カードのコマンドを解釈し、無線周波数パワー・コマンドを送信する非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素と、
ｉｉ）前払いカードのリーダ・ライタとメータのエネルギー測定モジュールのマイクロコントローラとの間で情報交換するマイクロコントローラであって、エネルギー測定カード中のユーザが利用可能な電気エネルギー量を読み出す前記マイクロコントローラと、
ｉｉｉ）電気供給障害の間に情報が失われるのを避けるために、エネルギー障害が表示されたときにマイクロコントローラに対してコマンドを送信する電気エネルギーのゼロ交差検出器と、
ｉｖ）マイクロコントローラが要求するときに、カットさせるコマンド又は開くコマンドによって前記遮断装置を開閉する供給遮断装置のコントローラと、
ｖ）前記前払い制御カードの供給源であって、電気エネルギー供給があったときにエネルギー源が作動し、供給障害があったときは、すべてのエネルギー取引に関する情報をバックアップするのに十分な時間、せいぜい１秒間作動する前記供給源と、
を含む前記非接触前払い制御およびエネルギー供給遮断カードと、
ｂ）エネルギー供給遮断装置と、
ｃ）コマンド送信／受信要素と、
を含むことを特徴とする前記システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、非接触カードのリーダ・ライタが前払いカードの信憑性を認証および承認し、転送されたデータを符号化し、引き落とし前に前記非接触前払いカードの前払いカードの特別使用のプリント回路又はマイクロコントローラのメモリに記録された情報の認証および承認を行う暗号化／解読モジュールを含むことを特徴とする前記システム。
【請求項２３】
請求項２２記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、非接触リーダ・ライタを認証および承認する情報がメータ番号、契約番号、カードに最後にロードした日付、セキュリティ・キー、前払いされたｋＷｈ量のデータおよび／又は引き落としによってメータに転送すべき前払いされたｋＷｈ量であることを特徴とする前記システム。
【請求項２４】
請求項２１記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、非接触前払い制御カードから引き落としされた電気エネルギーの前払いされた量のデータが測定モジュールのマイクロコントローラのフラッシュ・メモリに記録されることを特徴とする前記システム。
【請求項２５】
請求項２１記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、メータの液晶ディスプレイがユーザによって前払いされた利用可能なエネルギーの情報を表示するほか、引き落としできるときは、非接触前払いカードから前払いされたｋＷｈ量およびユーザに対してカードをメータの近くに置いて前払いされたｋＷｈ量の引き落としを開始させるように指示する特別な情報を含むことを特徴とする前記システム。
【請求項１】
非接触インテリジェント・カードと、非接触インテリジェント・カード用の内部リーダ・ライタを備えた電子式電気エネルギー・メータとを使用する電気エネルギー前払い方法であって、
メータと非接触インテリジェント・カードとの間で無線周波数を用いて情報交換を行う工程と、
２つ以上のデジタル署名とメータのシリアル番号とによって、前払いインテリジェント・カードと非接触インテリジェント・カード用の内部リーダ・ライタとを相互に認証する工程と、
インテリジェント前払いカードの前払いされたｋＷｈ量を電子式メータのメモリに引き落としおよび記録する工程と、
メータの状態に関して生成された情報を非接触前払いインテリジェント・カードに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、メータと非接触インテリジェント・カードとの間で情報を交換する前記工程が、
非接触前払い制御カードを使用して、メータから無線周波数コマンドを放射する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドで非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドで２つ以上の非接触前払いインテリジェント・カードが存在するか否かを決定する工程と、
予め規定された無線周波数によるデータ送信プロトコルに従って、非接触前払いインテリジェント・カードを選ぶ工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項３】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、インテリジェント・カードと非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタとを認証する前記工程が、
非接触前払いインテリジェント・カードが電気エネルギー・メータに対応するか否かを検証する工程と、
非接触前払いインテリジェント・カードが前払いされたｋＷｈ量のゼロより大きいクレジットを有するか否かを決定する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項４】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、前払いインテリジェント・カードの前払いされたｋＷｈ量を電子式メータに引き落としする工程が一部又はすべての引き落としのいずれかであることを特徴とする前記方法。
【請求項５】
請求項４記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、前払いされたｋＷｈ量の一部又はすべてのいずれを引き落としするかが非接触前払いインテリジェント・カードに記録された予め定められた量に依存することを特徴とする前記方法。
【請求項６】
請求項１および４記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、前払いインテリジェント・カードの前払いされたｋＷｈ量を電子式メータに引き落としする前記工程が、
メータ中に残存するクレジットを読み出す工程と、
インテリジェント・カードから引き落としされた一部又はすべてのクレジットをメータ中の残存量に加える工程と、
前払いされたクレジットの新しい値をメータに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項７】
請求項１記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、非接触前払いインテリジェント・カードに記録される情報がメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギー、メータによって得られたデータ（例えば、パワー・ファクタ、ラインの品質［等々］）および切断、反転、誘導の存在および同様な行為などのメータ改ざんを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項８】
請求項１から７の任意の項記載の電気エネルギー前払い方法であって、更に、電子式メータの非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタがスクリーンに表示される情報に従って活性化されることによってエネルギー供給業者へのエネルギーを節約することを特徴とする前記方法。
【請求項９】
自動供給遮断装置を使用して非接触前払い電子式メータへの電気エネルギー供給を自動的に制御する方法であって、
電子式メータのメモリの前払いされたクレジットを読み出す工程と、
前払いされたクレジットが０よりも大きいか否かを検証する工程と、
自動供給遮断装置の状態を検証して、それが開いているか閉じているかを判断する工程と、
読み出された前払いされたクレジットに基づいて、自動電気エネルギー供給遮断装置を開閉させるコマンドを発生させる工程と、を含み、
ここまでで、クレジットが０より大きい場合に自動供給遮断装置を閉じてメータへの電気エネルギー供給を許可するコマンドを生成し、また残りが０よりも大きくない場合に自動供給遮断装置を開いてユーザへの電気エネルギー供給を遮断させるコマンドを生成することを特徴とする前記方法。
【請求項１０】
請求項９記載の非接触前払い電子式メータの電気エネルギー供給を制御する方法であって、更に、前記自動供給遮断装置がリレーであることを特徴とする前記方法。
【請求項１１】
非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを備えた前払い電子式メータの使用に関する情報を得る方法であって、
前記メータのメモリにメータの状態に関して生成された情報を記録する工程と、
メータに記録された前記情報をインテリジェント前払い非接触カードに送信する工程と、
ユーザが前払いされたｋＷｈをこの再利用可能なカードにリチャージするたびに、前記非接触インテリジェント・カードに記録された情報を販売地点を通してデータベースに引き落としして、エネルギー供給業者が解析できるようにする工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタを備えた前払い電子式メータの使用に関する情報を得る方法であって、更に、得られる情報がメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギー、メータのクレジットおよび切断、割り込み、誘導、誘導およびの使用中に累積したエネルギーおよび反転の数などのメータ改ざんを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１３】
非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタと非接触インテリジェント・カードを使用した自動供給遮断装置とを有する電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、
電子式メータのメモリ中のクレジットを読み出す工程と、
クレジットが０より大きいか否かを検証する工程と、
自動供給遮断装置の状態を検証して、それが開いているか閉じているかを判断する工程と、
読み出された前払いクレジットに基づいて、自動供給遮断装置を開閉するコマンドを生成する工程であって、ここでクレジットが０より大きい場合に自動供給遮断装置を閉じてメータへの電気エネルギー供給を許容するコマンドを生成し、またクレジットが０より大きくない場合に供給遮断の自動装置を開いてユーザへのエネルギー供給を電気的に保留するコマンドを生成する前記工程と、
非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出する工程と、
メータと非接触インテリジェント・カードとの間で無線周波数によって情報交換する工程と、
インテリジェント前払いカードと非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタとを２つ以上のデジタル署名とメータのシリアル番号とによって相互に認証する工程と、
インテリジェント前払いカードから前払いされたｋＷｈ量を電子式メータのメモリに引き落としおよび記録する工程と、
メータの状態に関して生成される情報を非接触前払いインテリジェント・カードに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、メータと非接触インテリジェント・カードとの間で情報交換する前記工程が
非接触前払い制御カードを使用してメータから無線周波数コマンドを放射する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドで非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出する工程と、
電気エネルギー・メータの検出フィールドに２つ以上の非接触前払いインテリジェント・カードが存在するか否かを判断する工程と、
予め規定された無線周波数によるデータ送信プロトコルに従って、その非接触前払いインテリジェント・カードを選ぶ工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、インテリジェント前払いカードと非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタとを認証する前記工程が
非接触前払いインテリジェント・カードが電気エネルギー・メータに対応しているか否かを検証する工程と、
非接触前払いインテリジェント・カードがクレジットを有するか否かを判断する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、前払いインテリジェント・カードから電子式メータへ前払いされたｋＷｈ量を引き落としする前記工程が一部又はすべての引き落としのいずれかであることを特徴とする前記方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、前払いされたｋＷｈ量の一部又はすべてのいずれを引き落としするかが非接触インテリジェント前払いカードに記録された予め定められた量に依存することを特徴とする前記方法。
【請求項１８】
請求項１３および１６記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、電子式メータの前払いインテリジェント・カードの前払いされたｋＷｈ量を引き落としする前記工程が
メータに残存するクレジットを読み出す工程と、
インテリジェント・カードから引き落としされたすべて又は一部の残りをメータに残存量に加える工程と、
前払いされたクレジットの新しい値をメータに記録する工程と、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１９】
請求項１３記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、非接触前払いインテリジェント・カードに記録される情報がメータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーと、切断、反転、誘導の存在、誘導の利用中に累積したエネルギーおよび類似の行為などのメータ改ざんとを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２０】
請求項１３から１９のいずれか記載の電子式メータの電気エネルギー供給に関する前払いおよび制御方法であって、更に、電子式メータの非接触インテリジェント・カードの内部リーダ・ライタがスクリーンに表示される情報に従って駆動されて、エネルギー供給分配会社へのエネルギーを節約することを特徴とする前記方法。
【請求項２１】
ユーザによって消費された電気エネルギーを登録する測定モジュール、メータの寿命の間にユーザによって消費されたエネルギーに関して測定モジュールで生成される情報およびメータ改ざんを記録するフラッシュ・メモリを有しエネルギー測定モジュールの動作を制御するマイクロコントローラ、メータの状態に関する情報を表示する液晶ディスプレイおよび前記エネルギー測定モジュールおよび前記マイクロコントローラ用の独立した供給源を含む電気エネルギー測定カードを含むタイプの電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、
電気エネルギー前払いおよび供給制御システムが
ａ）非接触前払い制御およびエネルギー供給遮断カードであって、そのような制御カードが
ｉ）非接触前払いインテリジェント・カードの存在を検出し、非接触前払いインテリジェント・カードのコマンドを解釈し、無線周波数パワー・コマンドを送信する非接触インテリジェント・カードのリーダ・ライタ要素と、
ｉｉ）前払いカードのリーダ・ライタとメータのエネルギー測定モジュールのマイクロコントローラとの間で情報交換するマイクロコントローラであって、エネルギー測定カード中のユーザが利用可能な電気エネルギー量を読み出す前記マイクロコントローラと、
ｉｉｉ）電気供給障害の間に情報が失われるのを避けるために、エネルギー障害が表示されたときにマイクロコントローラに対してコマンドを送信する電気エネルギーのゼロ交差検出器と、
ｉｖ）マイクロコントローラが要求するときに、カットさせるコマンド又は開くコマンドによって前記遮断装置を開閉する供給遮断装置のコントローラと、
ｖ）前記前払い制御カードの供給源であって、電気エネルギー供給があったときにエネルギー源が作動し、供給障害があったときは、すべてのエネルギー取引に関する情報をバックアップするのに十分な時間、せいぜい１秒間作動する前記供給源と、
を含む前記非接触前払い制御およびエネルギー供給遮断カードと、
ｂ）エネルギー供給遮断装置と、
ｃ）コマンド送信／受信要素と、
を含むことを特徴とする前記システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、非接触カードのリーダ・ライタが前払いカードの信憑性を認証および承認し、転送されたデータを符号化し、引き落とし前に前記非接触前払いカードの前払いカードの特別使用のプリント回路又はマイクロコントローラのメモリに記録された情報の認証および承認を行う暗号化／解読モジュールを含むことを特徴とする前記システム。
【請求項２３】
請求項２２記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、非接触リーダ・ライタを認証および承認する情報がメータ番号、契約番号、カードに最後にロードした日付、セキュリティ・キー、前払いされたｋＷｈ量のデータおよび／又は引き落としによってメータに転送すべき前払いされたｋＷｈ量であることを特徴とする前記システム。
【請求項２４】
請求項２１記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、非接触前払い制御カードから引き落としされた電気エネルギーの前払いされた量のデータが測定モジュールのマイクロコントローラのフラッシュ・メモリに記録されることを特徴とする前記システム。
【請求項２５】
請求項２１記載の電子式メータ用として非接触インテリジェント・カードを使用する電気エネルギー供給の前払いおよび制御システムであって、更に、メータの液晶ディスプレイがユーザによって前払いされた利用可能なエネルギーの情報を表示するほか、引き落としできるときは、非接触前払いカードから前払いされたｋＷｈ量およびユーザに対してカードをメータの近くに置いて前払いされたｋＷｈ量の引き落としを開始させるように指示する特別な情報を含むことを特徴とする前記システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００８−５１６３５４（Ｐ２００８−５１６３５４Ａ）
【公表日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３６６３１（Ｐ２００７−５３６６３１）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＭＸ２００５／００００８８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４１２７６
【国際公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願人】（５０７１１９６９６）イウサ エス．エー． デ シー．ブイ． (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＭＸ２００５／００００８８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４１２７６
【国際公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【出願人】（５０７１１９６９６）イウサ エス．エー． デ シー．ブイ． (1)
【Ｆターム（参考）】
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