JP2015100268A - 移動端末の無線充電のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は移動端末の無線充電のための方法を提供すること。【解決手段】本発明によれば、移動端末の無線充電のための方法が提供され、少なくとも一つ以上の充電可能な移動端末を探索し、探索された少なくとも一つ以上の移動端末から電力状態情報を受信し、受信した電力状態情報に基づいて移動端末を電力供給端末と電力受給端末のうちいずれか一つとして決定した後、上記決定に従って電力充電のための動作を遂行することによって、充電が必要な場合、容易に充電が可能にすることができる。【選択図】図２

Description

本発明は移動端末に関し、特に、他の移動端末から無線充電を受けるか、他の移動端末に無線充電を提供するための方法及びそのための移動通信端末に関する。

携帯電話またはＰＤＡ(Personal Digital Assistants)などのような移動端末機は、その特性上、再充電が可能なバッテリーで駆動され、このようなバッテリーを充電するためには別途の充電装置を用いて移動端末機のバッテリーに電気エネルギーを供給する。一般的に充電装置とバッテリーには外部に各々別途の接触端子が構成されており、これを相互接触させることによって充電装置とバッテリーを電気的に接続する。

しかしながら、このような接触式充電方式は、接触端子が外部に突出されているので、異質物により汚染され易く、このような理由でバッテリー充電が正しく遂行されない問題点が発生する。また接触端子が湿気に露出される場合にも充電が正しく遂行されない。

このような問題点を解決するために、最近では無線充電または無接点充電技術が開発されて近年多くの電子機器に活用されている。

このような無線充電技術は、無線電力送受信を用いたもので、例えば、携帯電話を別の充電コネクターに接続せず、充電パッドに乗せるだけで、バッテリーを自動で充電することができる充電システムである。一般的に無線電動歯ブラシ又は無線カミソリなどで知られている。また、このような無線充電技術は、電子製品を無線で充電することにより防水機能を高めることができ、有線充電器を必要としないので電子機器の携帯性を高めることができる。将来の電気自動車時代にも関連技術が大きく発展すると予想される。

このような無線充電技術は、コイルを用いる電磁誘導方式と、共振を使用する方式と、電気エネルギーをマイクロ波に変換させ転送する電波放射(ＲＦ／Micro Wave Radiation)方式などに大別される。

従来では、電磁誘導を用いた方式が主流をなしているが、最近では、国内外でマイクロ波を用いて数十メートル距離内で無線で電力を送信する実験に成功している。したがって、近い将来には、すべての電子機器をいつどこでも無線で充電することができるものと予想される。

電磁誘導方式による電力送信方法は、１次コイルと２次コイルとの間で電力を送信する方式である。コイルに対する磁石の移動を通して誘導電流が発生する属性を用いて、送信端は磁場を発生させ、受信端は磁石として機能することによりエネルギーを生成する。このような現象は、電磁誘導現象と呼ばれ、これを用いた電力送信方法は、優秀なエネルギー送信効率を有する。

電磁誘導方式は、最も広く実用化されている方式であり、多様な機器に応用されている。従来の無線充電という無接点充電技術は、電磁誘導方式が大部分であり、ニッケルバッテリーを使用する電気カミソリ、電動歯ブラシなどのような様々な機器に適用されてきた。

次に、共振（Resonance）を用いる方式がある。２００５年マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）のＳｏｌｊａｃｉｃ教授がCoupled Mode Theoryで共振方式電力送信原理を用いて充電装置から数メートルも離れている場合においても電気が無線で転送されるシステムを発表した。ＭＩＴチームの無線充電システムは、共鳴という音叉が共振する場合に音叉の近くのワイングラスが同一の振動数で共振するという物理概念を使用する。研究チームは、音を共鳴させる代わりに電気エネルギーを有する電磁波を共鳴に用いた。共振周波数を有する機器が存在する場合のみに直接転送され、使用されない部分が空気の中に拡散する代わりに電磁場に再吸収されるので、他の電磁波とは異なり周辺の機械又は身体には影響を及ぼさない。

最後に、電波放射（ＲＦ／micro wave radiation）方式がある。電波放射方式は、電力エネルギーを無線送信に有利なマイクロ波に変換させることによりエネルギーを転送する新たな電力送信方式である。電力送信は、ラジオ、無線電話などのように無線通信方式で使用される信号の代わりに電気エネルギーを送信することを目的とするものである。すなわち、通常の通信は搬送波信号に載せられる信号を送信し、他方、無線電力送信は搬送波のみを送信する。

上記の無線充電技術は、無線電動歯ブラシ又は無線カミソリに適用されている。また、 携帯電話を充電コネクターに接続せず充電パッドに乗せるだけで、バッテリーを自動で充電することができる充電システムも挙げることができる。このような無線充電技術は、電子機器を無線で充電することにより防水機能を高めることができ、有線充電器を必要としないので電子機器の携帯性を向上させることができ、注目を浴びている。
上述した無線充電技術が適用される無線充電システムは、電力供給スタンドを備え、電力供給スタンドから端末に電力を供給する形態で構成される。したがって、電力供給スタンドが提供される場所のみで無線充電が可能であるという短所を有する。

特開２００５−１５１６０９号公報 特開２００６−２８７５５５号公報 特開２００８−２０６３２７号公報 特表２００６−５１７７７８号公報 特開２００９−２５１８９５号公報

本発明の目的は、移動端末の無線充電のための方法及びそのための移動端末を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、移動端末の無線充電のための方法を提供する。上記方法は、充電可能な少なくとも一つ以上の移動端末を探索するステップと、探索された少なくとも一つ以上の移動端末から電力状態情報を受信するステップと、受信した電力状態情報に基づいて上記移動端末を電力供給端末と電力受給端末のうちいずれか一つとして決定するステップと、上記決定に従って電力充電のための動作を遂行するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、無線充電のための移動端末を提供する。上記移動端末は、無線通信部と、無線で電力を送受信する無線充電モジュールと、上記無線通信部を通して、少なくとも一つ以上の充電可能な移動端末を探索し、探索された少なくとも一つ以上の移動端末から電力状態情報を受信し、上記受信した電力状態情報に基づいて前記移動端末を電力供給端末と電力受給端末のうちいずれか一つとして決定し、上記決定に従って電力充電のための動作を遂行するように上記無線充電モジュールを制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明による移動端末は、他の移動端末に無線充電を提供するか、他の移動端末から無線充電を受けることができる効果がある。

本発明によれば、無線で電力を供給又は受給することができる移動端末が相互の残余電力量に基づいて電力供給端末及び電力受給端末を決定し、それに従って、電力充電が実行されるようにすることにより、必要な場合に容易に充電を行うことができるようにする。また、このような無線充電のために２つの電子機器間で様々なシナリオのメッセージ交換過程を提供することができる。

さらに、電力を供給するスタンドがなくても移動端末間で無線充電を実行することができ、移動端末の電力状態に従って無線で電力を供給するか又は受給することができる。

本発明の一実施形態による無線充電のための移動端末の構成図である。 本発明の一実施形態による無線充電のための移動端末の無線充電動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付した図面を参照して詳しく説明する。また、以降の説明では、具体的な特定事項を示しているが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるべく提供しただけであって、このような特定事項なしでも本発明が実施できることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明である。そして、本発明を説明するに際し、関連公知機能あるいは構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要に曖昧にするおそれがあると判定される場合は、その詳細な説明を省略する。

本発明は、充電を要請する移動端末、例えば、移動端末の周辺に位置した、無線で電力を供給することができる端末が移動端末の要請に従って一連の過程を経た後、無線で電力を供給するようにすることにより、移動端末の充電を、効率的に実行することができるようにする。このような無線充電において、電力を提供する電力供給端末はマスター（Master）として機能し、電力を受ける電力受給端末は、スレーブ（Slave）として機能する。

本発明によれば、移動端末が、移動端末の周辺に位置した無線で電力を供給することができる他の移動端末を探索し、自身の電力状態及びこの探索された移動端末の電力状態に従って電力を供給するか又は受給するかを決定し、該決定の結果に従って対応する移動端末に電力を供給するか又は対応する移動端末から電力を受給する。

本発明が適用される移動端末の構成の一例を図１に示す。本発明の実施形態においては移動端末を例として説明するが、例えば、携帯電話、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ノート型パソコン、個人コンピュータ、携帯端末、又は様々な家電機器などの電子機器であってもよい。

図１は、本発明の一実施形態による無線充電のための移動端末の構成図である。

図１の移動端末１００は、他の移動端末に無線充電を供給するか受給することができる。

図１を参照すると、移動端末１００は、制御部１０、電力供給／受給判定部２０、メモリ部３０、無線充電モジュール４０、及び無線通信部５０を含む。

制御部１０は、移動端末１００の全動作を制御し、本発明による移動端末に含まれている各構成部の動作を制御する。

特に、制御部１０は、移動端末が相互充電可能な距離内に位置する場合、相互間の情報を確認するためにＩＤなどの識別情報を交換して電源供給及び充電が可能な移動端末であるか否かを確認する。

この時、制御部１０は、無線通信部５０を介して相互のＩＤなどを交換して無線で電源を供給するか、受給できる機能を有する移動端末であるかを確認する探索過程を遂行することができる。この時に、任意の移動端末が無線で電力を供給するか又は受給することができる端末であるとしても、製造社又は規約により定められる無線充電に適合した端末であるか否かを確認する認証過程を追加で実行することもある。

制御部１０は、移動端末１００と探索された移動端末のうち、無線充電時に、無線で電力を供給する電力供給端末と、無線で電力を受給する電力受給端末を決定するために無線通信部５０を通して探索された移動端末との間で電力状態情報を交換する。このような電力状態情報は、各移動端末の残余電力量、提供可能な電力量、充電必要基準値、余剰電力基準値に対する情報を含む。

探索された移動端末から受信された電力状態情報は、電力供給及び受給判定部２０に転送され、電力供給及び受給判定部２０は、状態情報に基づいて電力供給端末及び電力受給端末を決定する。本発明の多様な実施形態において、電力供給端末及び電力受給端末の決定は、周辺の移動端末を探索した任意の移動端末により実行されてもよく、又は他の移動端末により探索された移動端末により実行されてもよい。

また、電力供給及び受給判定部２０は、移動端末の提供可能な電力量と探索された移動端末の提供可能な電力量を比較して、提供可能な電力量がより多くの移動端末を電力供給端末として決定し、提供可能な電力量が少ない移動端末を電力受給端末として決定する。

電力供給及び受給判定部２０は、各移動端末の残余電力量、提供可能な電力量、充電必要基準値、余剰電力基準値のような電力状態情報を考慮して電力占有率がより高い移動端末を電力供給端末として決定し、電力占有率が少ない移動端末を電力受給端末として決定することができる。この時、電力占有率とは、該当移動端末が安定して動作するために必要な電力量と、残余電力量または提供可能な電力量の相関関係を示す。

本発明の他の実施形態では、電力受給を至急必要とする移動端末が自身の緊急状況を最初ＩＤ交換のときに含めて相互間に保有している電力量に関係なく電源を受けることができるようにすることもできる。

電力供給及び受給判定部２０は、移動端末間の無線充電を遂行するために該当移動端末が電力を供給するための電力供給端末であるかまたは電力を受給するための電力受給端末であるかを判定する。

言い換えれば、電力供給及び受給判定部２０は、電力供給端末であるかまたは電力受給端末であるかを判定し、判定した内容を制御部１０に転送し、制御部１０は判定した内容に従って無線充電モジュール４０を電力供給モードで動作させるか、電力受給モードで動作させるかを決定する。電力供給または電力受給のための移動端末を判定するために、電力供給及び受給判定部２０は、各移動端末に定められた電力量を基準で決定する。

具体的に、電力供給及び受給判定部２０は、電力量が相対的に多い移動端末を電力供給端末であると判定し、電力量が相対的に少ない移動端末を電力受給端末であると判定する。

また、電力供給及び受給判定部２０は、相手移動端末から相手移動端末が電力供給の至急な端末であることを示す通知情報を受信する場合、電力量に関係なく相手移動端末を電源受給端末であると判定することもできる。

電力供給及び受給判定部２０は、本発明の実施形態によって制御部１０に含まれてもよく、または制御部１０の探索過程及び認証過程を電力供給及び受給判定部２０が遂行してもよい。

メモリ部３０は、制御部１０の処理及び制御のためのプログラム、参照データ、更新可能な各種保管用データ、外部から受信したデータ、ユーザ入力に従って生成されたデータなどを格納し、制御部１２のワーキングメモリ(working memory）として提供される。

メモリ部３０は、本発明に従って移動端末１００の電力情報を格納する。本発明の一実施形態に従って電力情報は充電必要基準値、余剰電力基準値、残余電力量を含む。残余電力量はリアルタイムでまたは周期的にチェックされる移動端末１００の残りの電力量である。充電必要基準値は充電が必要であるか否かを判定する基準となる電力値であり、余剰電力基準値は他の移動端末に電力を提供することができるか否かを判定する基準となる電力値である。充電必要基準値と余剰電力基準値は各移動端末ごとに異なり得る。

無線通信部５０は、制御部１０の制御の下で近距離無線通信を通して、無線充電過程で必要とされる各種情報及びメッセージを送受信する通信部であり、例えば、ブルートゥース（登録商標）、ＲＦＩＤ通信装置などであり得る。本発明の一実施形態で無線通信部５０はＲＦＩＤ通信装置であると仮定し、従って、無線通信部５０はＲＦＩＤリーダ及びＲＦＩＤタグを含み得る。

無線充電モジュール４０は、無線で電力を供給するか又は受給するモジュール４０として、例えば、電磁誘導方式、共振方式、及び電波放射方式のうちのいずれか１つに従って構成されるか又は他の無線電力提供方式に従って構成され得る。

本発明の一実施形態では無線充電モジュール４０が共振方式に従って構成されるものと仮定する。この場合に、無線充電モジュール４０は、充電バッテリー４１、整流器４２、発振器４３、コイル（共振器）４４、及び周波数制御器４５を含む。

充電バッテリー４１は、無線で供給される電力が格納されるバッテリーであり、充電バッテリー４１に格納される電力は、発振器４３を介して他の移動端末に提供されることができる。言い換えれば、充電バッテリー４１に格納される電力は、発振器４３により所定の発振周波数で発振されるように変換され、これは、発振周波数と一致する共振周波数を有するアンテナ、すなわち、コイル（共振器）４４を通して他の移動端末に無線で提供される。発振周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚのＲＦＩＤ周波数であり得る。最適の共振周波数が外部条件により変わり得るので、周波数変換器４５は、無線充電効率を高めるために制御部１０又は発振器４３の制御の下にコイル（共振器）４４の共振周波数を変換させる。また、コイル（共振器）４４は、他の移動端末から無線で提供される電力を受信し、受信した電力は、整流器４２を通して充電バッテリー４１に格納される。

図２は本発明の一実施形態による無線充電のための移動端末の無線充電動作を示すフローチャートである。

本発明の実施形態では第１の端末とその周辺に位置した第２の端末を例として説明する。

図２を参照すると、ステップ２００において、制御部１０は無線充電のための探索動作を遂行する。具体的には、制御部１０は無線通信部５０を介して周辺に位置した第２の端末に探索要請メッセージをブロードキャストする。この時、探索要請メッセージには第１の端末の識別ＩＤが含まれる。識別ＩＤは移動端末が無線で電力充電及び提供が可能な移動端末であることを示す移動端末の識別子である。探索要請メッセージは、本発明の実施形態によって電力受給が必要であると判定される時に、または他の移動端末器への電力供給が可能であると判定される時に送信されることができる。

第２の端末から自身の識別ＩＤを含む探索要請応答メッセージが受信されると、ステップ２１０で制御部１０は無線充電モードを設定する。

具体的に、制御部１０はモード転換要請メッセージを第２の端末に送信する。このようなモード転換要請メッセージは、無線で電力を送受信するために二つの機器間に無線充電モジュール４０に設定されなければならない設定変数を含むことができる。本発明の一実施形態では、無線充電モジュール４０が共振方式で実現され、モード転換要請メッセージは、充電帯域、周波数などの設定変数を含むことができる。このような設定変数は後で無線充電が決定された時に無線充電モジュール４０に設定される。

上述した実施形態において、無線で電力を送受信する時に必要な第１の端末の設定変数がモード転換要請メッセージに含まれて第２の端末に転送される場合を例に挙げたが、他の実施形態では第２の端末の設定変数がモード転換応答メッセージに含まれて第１の端末に転送されるように構成してもよい。

第２の端末からモード転換要請応答メッセージが受信されると、ステップ２２０で制御部１０は第１の端末と第２の端末間の認証動作を遂行する。

すなわち、モード転換要請応答メッセージが受信されると、制御部１０は認証情報を含む認証要請メッセージを第２の端末に送信する。認証要請メッセージに含まれた認証情報を用いる認証過程を通して認証が完了すると、第２の端末は認証要請応答メッセージを第１の端末に送信して認証手順を終了する。

本例示は、もっとも簡素な手順で構成され、セキュリティレベルに従って追加の過程が要請されることもある。例えば、第２の端末の認証情報が認証要請応答メッセージに含まれるように構成することによって、第１の端末でも認証過程を実行するように構成してもよい。

認証過程の完了の後に、ステップ２３０において、制御部１０は第１の端末と第２の端末が電力供給端末または電力受給端末であるかを判定し、第１の端末が電力供給端末であり、第２の端末が電力受給端末であればステップ２４０遂行し、第１の端末が電力受給端末であり、第２の端末が電力供給端末であればステップ２５０を遂行する。

具体的に制御部１０は、第２の端末から、第２の端末の電力状態に関連した電力状態情報を含む状態情報メッセージが受信されると、自身の残余電力量、余剰電力基準値、充電必要基準値、及び受信された状態情報メッセージに含まれる情報に基づいて、第１の端末及び第２の端末のうち、電力供給装置及び電力受給装置を決定する。電力状態情報は、第１の端末の残余電力量、充電必要基準値、及び余剰電力基準値を含み、要請される電力量、提供可能な電力量などを追加で含むことができる。

言い換えれば、制御部１０は各端末の提供可能な電力量を比較して、提供可能な電力量がより多くの端末を電力供給装置であると決定し、提供可能な電力量が少ない端末を電力受給装置であると決定する。制御部１０は電力供給装置として決定された端末で提供可能な電力量を計算して決定した後、決定内容を含む電力情報確認メッセージを第２の端末に送信する。

このような電力供給装置及び電力受給装置の決定及び提供可能な電力量の決定は、第２の端末により決定されるように構成することもできる。この場合に、第２の端末は、電力状態情報メッセージを第１の端末に送信することにより電力状態情報を第１の端末に要請し、第１の端末は、自身の電力状態情報を含む状態情報応答メッセージを送信することにより、第２の端末が、収集された情報に基づいて電力供給装置及び電力受給装置の決定、及び提供可能な電力量の決定を実行する。そして決定された内容は第１端末に通報される。

第１端末の残余電力量が第２端末の余剰電力基準値より大きいと、制御部１０は第１端末を電力供給端末として決定する。

ステップ２３０からステップ２４０に進行した制御部１０は、自身の電力を電力受給端末である第２の端末に送信する。

すなわち、送信された設定変数を用いて二つの端末が各自の無線充電モジュール４０を設定し、双方の移動端末のうちのいずれか１つの端末は、充電開始メッセージを送信する。また、無線で電力を送受信する過程において、１つの端末は、電力提供を進行することを案内するための充電情報メッセージを送信し、これを受信した移動端末は、充電情報確認メッセージを応答として送信する。充電情報メッセージ及び充電情報確認メッセージは、全充電情報をユーザに表示するために使用されることができ、電力送信が不意に中止される場合には、ユーザが電力の中断を判定することができるようにする。

これによって、第２の端末から充電開始メッセージが受信されると、制御部１０は第２の端末に無線で電力を提供し、第２の端末から受けた電力量などの充電情報を含む充電情報メッセージが受信されると、これに対する応答メッセージを第２の端末に送信して充電が完了するまでこのようなメッセージ送受信を反復する。

ステップ２５０において、制御部１０は充電が完了したか否かを判定し、充電が完了すると、ステップ２８０に進み、そうでないとステップ２４０に進行して継続的に電力受給端末である第２の端末に電力を送信する。

ステップ２３０からステップ２６０に進行した制御部１０は、電力供給端末である第２の端末から電力を受信してバッテリーを充電する。

具体的に、制御部１０は第２の端末に充電開始メッセージを送信し、コイル(共振器)４４から電力を受信して整流器４２を介してＡＣ電力をＤＣ電力に変換させ充電バッテリー４１に充電させる。

ステップ２７０において、制御部１０は充電が完了したか否かを判定し、充電が完了するとステップ２８０に進み、そうでないとステップ２６０に進行して継続的に電力供給端末である第２の端末から無線で電力を受信してバッテリーを充電する。

充電が完了すると、ステップ２８０において、制御部１０は充電完了動作を遂行する。すなわち、第１の端末が電力供給端末である場合、制御部１０は最初決定された電力供給量を送信してから電力送信完了メッセージを第２の端末に送信する。また、第１の端末が電力受給端末である場合、第２の端末から電力送信完了メッセージが受信されると、制御部１０は最終電力受信報告を含む電力送信完了確認メッセージを第２の端末に送信する。例えば、整流器４２でロードモジュレーションなどのような回路構造をさらに含み、充電が完了するとき、充電中である時の電源状態のインピーダンスを所定の規則に従って変化を与え、これに対する信号を電源供給装置に送信することができる。

このように本発明において、無線で電力を供給または受給することが可能な移動端末は相互の残余電力量に基づいて電力供給装置及び電力受給装置を決定し、それによって電力充電が可能にすることにより、必要時、容易に充電をすることができるようにする。このような無線充電のために二つの移動端末間に多様なシナリオのメッセージ交換過程が提供されることができる。

本発明は、電力を供給する別途のスタンドがなくても移動端末間に無線充電が可能であり、移動端末の電力状態に従って電力を無線で供給するか受給することができる。

上記の通りに本発明の一実施形態にともなう移動端末の無線充電のための装置及び方法の構成及び動作が遂行されることができる。以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能である。

１０ 制御部
２０ 電力供給／受給判定部
３０ メモリ部
４０ 無線充電モジュール
４１ 充電バッテリー
４２ 整流器
４３ 発振器
４４ コイル（共振器）
４５ 周波数制御器
５０ 無線通信部
１００ 移動端末

Claims (1)

1. 移動端末間で無線充電を行うための方法であって、
   充電可能な少なくとも一つ以上の移動端末を検出するステップと、
   検出された少なくとも一つ以上の移動端末から電力状態情報を受信するステップと、
   前記受信した電力状態情報に基づいて前記移動端末を、電力供給端末と電力受給端末とのうちいずれか一つとして決定するステップと、
   電力を送受信する時に必要な、充電帯域および周波数を含む設定変数を含み、当該設定変数に応じて前記電力供給端末で電力供給のための設定変更が行われ、当該設定変数に応じて前記電力受給端末で電力受給のための設定変更が行われるメッセージを送信するステップと、
   前記決定に従って電力充電のための動作を遂行するステップと、を含むことを特徴とする無線充電方法。

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