CN102792554A

CN102792554A - 移动终端的无线充电方法及相应的移动终端

Info

Publication number: CN102792554A
Application number: CN2011800135658A
Authority: CN
Inventors: 郑熙远; 朴浚皓; 元银泰; 高浚豪
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: US20130002191A1; WO2011112064A2; JP2013523072A; EP2546956A2; WO2011112064A3; CN102792554B; EP2546956A4; EP2546956B1; JP6000131B2; US9246350B2; JP2015100268A; KR20110103368A

Abstract

本发明涉及移动终端的无线充电的方法以及用于该方法的移动终端。本发明的方法包括：搜索至少一个可再充电的移动终端；从所述至少一个可再充电的移动终端接收能量信息；基于接收到的能量信息将所述移动终端判断为能量提供终端或能量接收终端；以及基于所述判断执行所需的充电操作，其中当需要时容易地执行充电。

Description

移动终端的无线充电方法及相应的移动终端

技术领域

本发明涉及移动终端，尤其涉及从另一个移动终端接收无线充电或者向另一个移动终端提供无线充电的方法，以及相应的移动终端。

背景技术

诸如移动电话机、PDA（个人数字助理）等移动终端由于其特性而使用可充电电池来驱动，并且通过使用分开的充电设备提供的电能来对移动终端的电池充电。一般来说，在充电设备和电池的外部设置有分开的接触端子，并且充电设备和电池通过它们之间的接触彼此电连接。

然而，由于在这种接触类型的充电方案中接触端子向外突出，所以接触端子容易被外来物污染，并因此不能正确进行电池充电。此外，在接触端子暴露于水汽的情况下，也不能正确进行电池充电。

近来，开发出无线充电或非接触式充电技术，并用于电子装置以解决上述问题。

这种无线充电技术采用无线能量发送/接收，并且符合例如如果电池置于充电垫上则自动对电池充电而不需要将移动电话机连接到分开的充电连接器的系统。该无线充电技术一般已知被用于无线电动牙刷或无线电动剃须刀。因此，由于电子产品通过该无线充电技术来无线充电，所以可以提高防水功能，并且由于不需要提供有线充电设备而可以提高电子装置的便携性。因此，与该无线充电技术相关的技术预期在未来的电动汽车年代会取得重大进展。

该无线充电技术大体上包括使用线圈的电磁感应方案、使用谐振的谐振方案以及将电能转换为微波并且然后发送该微波的RF/微波辐射方案。

目前认为电磁感应方案是主流，但是基于近来在国内外通过使用微波向距离几十米远的目的地无线发送能量的成功实验，预期在不远的将来所有电子产品都可以随时随地不需要有线就可以充电的日子将会到来。

通过电磁感应传输能量的方法符合在第一线圈和第二线圈之间传输能量的方案。当磁体靠近线圈时，产生感生电流。发送侧通过使用该感生电流产生磁场，接收侧根据磁场的变化通过感生电流产生能量。该现象被称为磁感应，并且使用磁感应的能量传输方法具有高的能量传输效率。

通过电磁感应的能量传输方法是最为商业化的，并且被应用于各种装置。该电磁感应方案构成了现有技术中与无线充电相关的非接触式充电技术的大主体，并且该技术最初被应用于使用镍电池的电动剃须刀、电动牙刷等产品。

其次，还有使用谐振的方案。对于谐振方案，MIT的Soljacic教授提出一种系统，其中即使当要被充电的装置与充电装置分开几米远时，也使用基于耦合模式理论的谐振方案的能量传输原理来无线传输电力。一MIT小组的无线充电系统采用了谐振趋向于当音叉以特定的频率振荡时，接近该音叉的酒杯将以相同的频率振荡的物理概念。该研究小组使包含电能的电磁波共振来代替使声音共振。仅当具有共振频率的装置存在时，共振的电能才被直接传递，并且未被利用的那部分电能被重新吸收到电磁场中，而不是在空气中传播，所以认为该电能不像其它电磁波那样影响周围的机器或人。

最后，还有一种RF/微波辐射方案。RF/微波辐射方案是一种全新概念的能量传输方法，该方法将功率能量转换为适合于无线传输的微波，并且然后发送转换后的能量。该方案发送功率能量而不是在诸如收音机、无线电话等无线通信技术中使用的信号的概念。尽管正常的通信对应于将信号加载在载波信号上，然后发送该载波信号，但是无线能量传输对应于只发送载波。

该无线充电技术被应用于无线电动牙刷或无线电动剃须刀。作为选择，该无线充电技术也被应用于充电系统，在该充电系统中，如果将移动电话机置于充电垫上，该移动电话机就被自动充电而不需要分开的充电连接器。因此，该无线充电技术受到关注，因为它可以无线地充电电子产品并由此提高防水功能，并且它不需要有线充电装置并由此增加了电子装置的便携性。

发明内容

技术问题

采用该无线充电技术的无线充电系统包括立板（stand board），用于电源的该立板被配置为向终端提供能量。因此，存在如下缺点：只有在用于提供能量的电源立板存在的情况下，才可以无线充电。

技术方案

因此，本发明提供一种用于移动终端的无线充电的方法以及针对该方法的移动终端。

根据本发明的一方面，提供一种移动终端无线充电的方法，该方法包括：搜索一个或多个可再充电的移动终端；从所找到的一个或多个移动终端接收能量状态信息；基于接收到的能量状态信息将移动终端判断为能量提供终端和能量接收终端中的一个；以及根据所述判断执行充电操作。

根据本发明的另一方面，提供一种用于无线充电的移动终端，该移动终端包括：无线通信单元；无线充电模块，用于无线发送和接收能量；以及控制器，用于进行控制以使得所述无线充电模块通过所述无线通信模块搜索一个或多个可再充电的移动终端，从所述一个或多个移动终端接收能量状态信息，基于接收到的能量状态信息将移动终端判断为能量提供终端和能量接收终端中的一个，并且根据所述判断执行充电操作。

有益效果

根据本发明的移动终端具有向另一个移动终端提供无线充电或者从另一个移动终端接收无线充电的效果。

另外，本发明通过基于能够无线提供或接收能量的移动终端的剩余能量数判断能量提供终端和能量接收终端并相应地进行充电，从而使它们在需要时容易被充电。

另外，在两个用于无线充电的电子装置之间可以存在各种情况的消息交换处理。

另外，根据本发明，该移动终端可以被无线充电而不需要用于提供能量的分开的立板，并且该移动终端可以根据它们的能量状态无线提供或接收能量。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的用于无线充电的移动终端的配置图，和

图2是示出根据本发明一实施例的用于无线充电的移动终端的无线充电操作的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图关于本发明的示例性实施例描述包括在本发明中的设备和操作方法。在以下描述中出现的特定内容，如具体配置的装置，仅被提供用于帮助一般地理解本发明，并且在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以对其进行各种变化和修改，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。另外，在本发明的以下描述中，将省略对所并入的已知的功能和配置的详细描述，以避免使本发明的主题不清楚。

根据本发明，通过使位于移动终端周围并且能够无线提供能量的终端在一系列处理之后根据该移动终端的请求向该移动终端无线提供能量，可以有效地对需要充电的该移动终端进行充电。

此时，用于提供能量的能量提供终端在无线充电中作为主装置（master），而用于接收能量的能量接收终端在无线充电中作为从装置（slave）。

根据本发明，该移动终端搜索能够无线提供能量的另一个邻近的移动终端，根据该移动终端的能量状态和所找到的另一个移动终端的能量状态判断该移动终端是提供能量还是接收能量，并且根据该判断向对应的移动终端提供能量或者从对应的移动终端接收能量。

在图1中示出了采用本发明的移动终端的配置例子。尽管本发明的实施例作为例子描述了移动终端，但是也可以采用诸如移动电话机、PDA、笔记本电脑、个人计算机、便携式终端以及各种消费类电子产品等电子装置。

图1是根据本发明一实施例的用于无线充电的移动终端的配置图。

图1的移动终端100可以向另一个移动终端提供无线充电或者从另一个移动终端接收无线充电。

图1的移动终端100包括控制器10、能量提供和接收判断器20、存储器单元30、无线充电模块40和无线通信单元50。

控制器10控制移动终端100的一般操作，并且根据本发明的实施例控制包括在该移动终端中的每个部件的操作。

具体来说，当多个移动终端位于这些移动终端可被再充电的距离之内时，控制器10在这些移动终端之间交换标识信息，如用于识别信息的ID，并且识别这些移动终端是否是能够提供能量并且能够被再充电的移动终端。

此时，控制器10通过无线通信单元50相互交换ID等，并且执行用于识别该移动终端是否是具有无线提供能量功能或无线接收能量功能的移动终端的搜索处理。此时，即使预定的移动终端可以无线提供和接收能量，也可以附加执行用于识别该移动终端是否是适合于由制造商或标准定义的无线充电的移动终端的认证处理。控制器10与通过无线通信单元50找到的移动终端交换能量状态信息，以从移动终端100和所找到的移动终端中判断在无线充电中用于无线提供能量的能量提供终端和用于无线接收能量的能量接收终端。

这种能量状态信息包含与剩余能量数、可提供的能量数、充电要求基准值和过剩能量基准值有关的信息。

从所找到的移动终端接收到的能量状态信息被传送到能量提供和接收判断器20，并且能量提供和接收判断器20基于该能量状态信息判断能量提供终端和能量接收终端。根据本发明的各种实施例，可以由已经搜索邻近的移动终端的移动终端来判断，或者由另一个移动终端找到的移动终端来判断能量提供终端和能量接收终端。

此外，能量提供和接收判断器20比较该移动终端的可提供的能量数和所找到的移动终端的可提供的能量数，以将具有较大的可提供的能量数的移动终端判断为能量提供终端，并且将具有较小的可提供的能量数的移动终端判断为能量接收终端。

此外，能量提供和接收判断器20通过考虑每个移动终端的能量状态信息（诸如剩余能量数、可提供的能量数、充电要求基准值和过剩能量基准值），将具有较高能量占用率的移动终端判断为能量提供终端，并且将具有较低能量占用率的移动终端判断为能量接收终端。此时，能量占用率是指对应的移动终端稳定运行所需的能量数与剩余能量数或可提供的能量数之间的相互关系。

在本发明的另一个实施例中，急需能量接收的移动终端可以通过在初始ID交换中将其紧急状态插入来接收能量而不管移动终端所拥有的能量数。

能量提供和接收判断器20判断对应的移动终端是用于提供能量的能量提供终端还是用于接收能量的能量接收终端，以在移动终端之间进行无线充电。

换句话说，能量提供和接收判断器20判断移动终端是能量提供终端还是能量接收终端，并且将与该判断有关的信息传送给控制器10，控制器10基于与该判断有关的信息判断是以能量提供模式还是以能量接收模式操作无线充电模块40。为了判断用于能量提供或用于能量接收的移动终端，能量提供和接收判断器20基于每个移动终端中设置的能量数执行该判断。

具体来说，能量提供和接收判断器20将具有相对较大能量数的移动终端判断为能量提供终端，并且将具有相对较小能量数的移动终端判断为能量接收终端。

此外，当一个移动终端从对方移动终端接收到用于通知对方移动终端是急需能量提供的移动终端的通知信息时，能量提供和接收判断器20可以将该对方移动终端判断为能量接收终端而不管能量数。

根据本发明的实施例，能量提供和接收判断器20可以包括在控制器10中，或者控制器10的搜索处理和认证处理可以由能量提供和接收判断器20来执行。

存储器单元30存储控制器10的处理和控制所用的程序、基准数据、可更新的各种存储数据、从外部接收的数据、根据用户的输入产生的数据等，并且被提供作为控制器10的工作存储器。此外，根据本发明，存储器单元30存储移动终端100的能量信息。根据本发明的一个实施例，该能量信息包含充电要求基准值、过剩能量基准值和剩余能量数。剩余能量数是指实时或定期检查的移动终端100的残留能量数。充电要求基准值是作为用于判断是否需要充电的基准的能量值，过剩能量基准值是作为用于判断该移动终端是否可以向另一个移动终端提供能量的基准的能量值。充电要求基准值和过剩能量基准值可以针对每个移动终端而不同。

无线通信单元50是用于在控制器10的控制下通过近场通信发送和接收无线充电处理中所需的各种信息和消息，并且可以包括例如蓝牙（Bluetooth）模块、RFID通信设备等。在本发明的一个实施例中，可以假定无线通信单元50是RFID通信设备，并且相应地无线通信单元50可以包括RFID读取器和RFID标签。

无线充电模块40是用于无线提供或接收能量的模块，并且可以例如由电磁感应方案、谐振方案和RF/微波辐射方案中的一个配置而成，或者根据其它无线能量提供方案来配置。

假定在本发明的一个实施例中无线充电模块40是根据谐振方案配置的。因此，无线充电模块40包括充电电池单元41、整流器42、振荡器43、线圈（谐振器）44和频率控制器45。

充电电池单元41是存储无线提供的能量的电池，并且存储在充电电池单元41中的能量可通过振荡器43提供给另一个移动终端。

换句话说，存储在充电电池单元41中的能量被转换，以由振荡器43以预定的振荡频率振荡，并且转换后的能量通过具有与该振荡频率相同的谐振频率的天线，即线圈（谐振器）44，无线提供给另一个移动终端。该振荡频率可以例如是13.56MHz的RFID频率。由于最佳谐振频率可以根据外部条件而变化，所以频率转换器45根据控制器10的控制来转换线圈（谐振器）44的谐振频率以增加效率。此外，线圈（谐振器）44可以接收从另一个移动终端无线提供的能量，并且接收到的能量经由整流器42存储在充电电池单元41中。

将以第一终端和与第一终端邻近的第二终端为例描述本发明的该实施例。

参考图2，在步骤200中，控制器10执行用于无线充电的搜索操作。具体来说，控制器10通过无线通信单元50向位于周围的第二终端广播搜索请求消息。此时，该搜索请求消息包含第一终端的标识ID。该标识ID是指表示该移动终端是能够被无线充电并且能够无线提供能量的移动终端的移动终端标识符。此外，当判断出需要能量接收或者需要向另一个移动终端提供能量时可以发送该搜索请求消息。

当从第二终端接收到包含它自己的标识ID的搜索请求响应消息时，在步骤210中，控制器10设置无线充电模式。

具体来说，控制器10向第二终端发送模式切换请求消息，并且该模式切换请求消息可以包含将在两个装置之间被设置到无线充电模块40的设置参数，以无线发送和接收能量。在本发明的另一个实施例中，当无线充电模块40以谐振方案实施时，该设置参数可以包括充电频带、频率等。当将来确定实际的无线充电时，该设置参数被设置给无线充电模块40。尽管本实施例作为例子描述了需要无线发送能量的第一终端的设置信息包含在模式切换请求消息中，然后被发送到第二终端，但是本发明的另一个实施例可以配置为使得第二终端的设置信息包括在模式切换响应消息中，然后被发送到第一终端。

当从第二终端接收到模式切换请求响应消息时，在步骤220中，控制器10在第一终端和第二终端之间进行认证操作。

也就是说，当接收到模式切换请求响应消息时，控制器10向第二终端发送包含认证信息的认证请求消息。当使用包含在认证请求消息中的认证信息通过认证处理完成认证时，第二终端向第一终端发送认证请求响应消息，并且终止认证程序。

本发明的该实施例以最简单的过程配置而成，并且根据安全等级可能要求附加的处理。例如，第一终端可被配置为通过将第二终端的认证信息包括在认证请求响应消息中来执行认证处理。

在完成认证程序之后，在步骤230中，控制器10判断第一终端和第二终端是能量提供终端还是能量接收终端。当第一终端是能量提供终端并且第二终端是能量接收终端时，进行步骤240。当第一终端是能量接收终端并且第二终端是能量提供终端时，进行步骤260。

具体来说，当控制器10从第二终端接收到与第二终端的能量状态相关联的能量状态信息的状态信息消息时，控制器10基于第一终端的剩余能量数、过剩能量基准值和充电要求基准值以及包含在接收到的状态信息消息中的信息从第一终端和第二终端判断能量提供终端和能量接收终端。该能量状态信息包含第一终端的剩余能量数、充电要求基准值和过剩能量基准值，并且可以进一步包含需要的能量数、可提供的能量数等。

换句话说，控制器10比较每个终端的可提供的能量数以将具有较大的可提供的能量数的终端判断为能量提供设备，并且将具有较小的可提供的能量数的终端判断为能量接收设备。此外，控制器10计算并判断被判断为能量提供设备的终端的可提供的能量数，然后发送包含该判断的内容的能量信息标识消息。

能量提供设备和能量接收设备的判断以及可提供的能量数的判断可被配置为由第二终端来判断。在此情况下，第二终端向第一终端发送能量状态信息消息，并且从第一终端请求能量状态信息，而第一终端将其自己的能量状态信息插入到状态信息响应消息中，并且发送该状态信息响应消息，使得第二终端基于收集到的信息判断能量提供设备、能量接收设备、可提供的能量数等。然后，将判断内容通知给第一终端。

当第一终端的剩余能量数大于第二终端的过剩能量基准值时，控制器10将第一终端判断为能量供应终端。

已经从步骤230进行到步骤240的控制器10将其自己的能量发送给作为能量接收终端的第二终端。

也就是说，这两个终端中的每一个使用被发送的设置参数设置其自己的无线充电模块40，并且这两个移动终端中的一个发送充电开始消息。此外，在无线发送和接收能量的处理中，一个终端发送用于引导能量提供进程的充电信息消息，接收到该充电信息消息的移动终端响应于该充电信息消息发送充电信息标识信息。该充电信息消息和充电信息标识消息可被用于向用户通知总的充电信息，并且当能量发送意外停止时，帮助判断是否停止能量发送。

因此，当从第二终端接收到充电开始消息时，控制器10向第二终端无线提供能量。当从第二终端提供的充电信息消息包含能量数等充电信息时，控制器20向第二终端发送响应消息，并且重复发送和接收这种消息，直到充电完成。

在步骤250中，控制器10判断充电是否完成，并且当充电完成时前进到步骤280。否则，控制器10前进到步骤240，并且继续向作为能量接收终端的第二终端发送能量。

从步骤230进行到步骤260的控制器10从对应于能量提供终端的第二终端接收能量以对电池充电。

具体来说，控制器10向第二终端发送充电开始消息并从线圈（谐振器）44接收能量，并且通过整流器42将AC能量转换为DC能量，然后将其充电到充电电池41中。

在步骤270中，控制器10判断充电是否完成，并且当充电完成时前进到步骤280。否则，控制器10前进到步骤260，并且连续地从作为能量提供终端的第二终端无线接收能量以对该电池充电。

当充电完成时，在步骤280中，控制器10进行充电完成操作。也就是说，当第一终端是能量提供终端时，在发送最初判断出的能量提供数之后，控制器10向第二终端发送能量发送完成消息。此外，在第一终端是能量接收终端的情况下，如果从第二终端接收到能量发送完成消息，则控制器10向第二终端发送包含最终能量接收报告的能量发送完成标识消息。例如，整流器42进一步包括诸如负载调制等电路结构，并且当充电完成时根据预定的规则改变充电状态的阻抗，从而可以将改变后的阻抗的信号发送给能量提供设备。

如上所述，本发明通过基于能够无线提供或接收能量的移动终端的剩余能量数判断能量提供设备和能量接收设备并相应地执行充电，从而使它们在需要时容易被充电。另外，在两个用于无线充电的电子终端之间可能需要各种情况的消息交换处理。

根据本发明，可以在移动终端之间执行无线充电而不需要分开的立板，并且可以根据移动终端的能量状态无线提供或接收能量。

可以按上述来实施根据本发明实施例的用于无线充电移动终端的设备和方法的配置和操作。尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但是在不偏离本发明的范围的情况下可以对其进行各种修改。

Claims

1.一种移动终端的无线充电的方法，该方法包括：

搜索一个或多个可再充电的移动终端；

从所找到的一个或多个移动终端接收能量状态信息；

基于接收到的能量状态信息将移动终端判断为能量提供终端和能量接收终端中的一个；以及

根据所述判断执行充电操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述判断执行充电操作包括：当所述移动终端被判断为能量提供终端时，向所找到的一个或多个移动终端提供能量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述判断执行充电操作包括：当所述移动终端被判断为能量接收终端时，从所找到的一个或多个移动终端接收能量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量状态信息包含与表示当前剩余的能量数的剩余能量数、表示需要充电的能量基准值的充电要求基准值以及表示可以向另一个移动终端提供能量的能量基准值的过剩能量基准值有关的信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于接收到的能量状态信息将所述移动终端判断为能量提供终端和能量接收终端中的一个包括：当基于所述能量状态信息计算出的所述移动终端的可提供的能量数大于所找到的一个或多个移动终端的可提供的能量数时，将所述移动终端判断为能量提供终端，而当基于所述能量状态信息计算出的所述移动终端的可提供的能量数小于所找到的一个或多个移动终端的可提供的能量数时，将所述移动终端判断为能量接收终端。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，基于接收到的能量状态信息将所述移动终端判断为能量提供终端和能量接收终端中的一个进一步包括：将所述移动终端和所找到的一个或多个移动终端当中请求紧急能量接收的移动终端判断为能量接收终端。

7.一种用于无线充电的移动终端，包括：

无线通信单元；

无线充电模块，用于无线发送和接收能量；以及

控制器，用于进行控制使得所述无线充电模块通过所述无线通信模块搜索一个或多个可再充电的移动终端，从所找到的一个或多个移动终端接收能量状态信息，基于接收到的能量状态信息将所述移动终端判断为能量提供终端和能量接收终端中的一个，并且根据所述判断执行充电操作。

8.根据权利要求7所述的移动终端，其中，当所述移动终端被判断为能量提供终端时，所述控制器向所找到的一个或多个移动终端提供能量。

9.根据权利要求7所述的移动终端，其中，当所述移动终端被判断为能量接收终端时，所述控制器从所找到的一个或多个移动终端接收能量。

10.根据权利要求7所述的移动终端，其中，所述能量状态信息包含与表示当前剩余的能量数的剩余能量数、表示需要充电的能量基准值的充电要求基准值以及表示可以向另一个移动终端提供能量的能量基准值的过剩能量基准值有关的信息。

11.根据权利要求10所述的移动终端，其中，所述控制器在基于所述能量状态信息计算出的所述移动终端的可提供的能量数大于所找到的一个或多个移动终端的可提供的能量数时，将所述移动终端判断为能量提供终端，而在基于所述能量状态信息计算出的所述移动终端的可提供的能量数小于所找到的一个或多个移动终端的可提供的能量数时，将所述移动终端判断为能量接收终端。

12.根据权利要求10所述的移动终端，其中，所述控制器将所述移动终端和所找到的一个或多个移动终端当中请求紧急能量接收的移动终端判断为能量接收终端。