JP2015204743A - 携帯型無線充電装置およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】モバイル電子機器へ通常のケーブルによる充電及び無線充電の両方を提供する携帯型無線充電装置及びシステムを提供する。【解決手段】電池４００と、モバイル機器６００の受信機６１０が近くにあるかどうかを検出し、及び無線充電を実現するために電磁パルスを発するように構成されたコイル２００と、電池から直流を得て、直流を交流パルスに変換し、交流パルスをコイルに送るように構成された無線充電変調器３００と、電池の使用量を管理する電力制御回路５００を含む。電力制御回路は、電力管理部５１０及び検出部５３０を有する。電力管理部は電池の充電状況を、所定の充電電圧へ上げるように構成され、検出部は、第一モバイル機器の無線充電が完了したかどうか判断するために、電池及びモバイル機器にある充電式電池６２０の充電状況それぞれを絶えず監視する。【選択図】図６

Description

本出願は、米国特許法35条第119（e）により、2013年4月15日に出願された米国仮出願第61/811921の利益を主張し、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、概して、無線充電システムに関するものであり、特に、モバイル電子機器へ通常のケーブルによる充電及び無線充電の両方を提供する携帯型機器またはシステムに関するものである。

モバイル電話は、家族との連絡を保ち、ビジネスでの使用、及び、緊急時における電話利用を含め、様々な目的に使用される。ビジネスや個人的な使用のためなどあらゆる目的のために、複数の携帯電話を所持する人もいる。さらに最近では、スマートフォンが、急速に、従来の携帯電話に取って代わり登場した。簡単に言うと、スマートフォンとは、基本的な携帯電話よりも多くのタスクを実行するために、より高度な計算能力と接続性を装備した携帯電話である。より具体的には、典型的なスマートフォンは、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、メディアプレーヤ、デジタルカメラ、GPSナビゲーションユニットなどの他の一般的な民生機器と携帯電話の機能を組み合わせたものである。現代のスマートフォンは、タッチスクリーンコンピュータ、ウェブブラウザ、及び複数のアプリケーションソフトウェア（以下「アプリ」）を含み、より多くの特徴を有している。

スマートフォンユーザの最も重要な関心事の一つは、電池寿命である。上述したように、現代のスマートフォンは、まさにミニコンピュータのように実行することができる。しかしながら、ほとんどの時間を電力コードを用いることで使用することが可能である既存のコンピュータとは異なり、スマートフォンユーザは、通常、それと電話器内にある唯一の電力源である電池とを備える電話器を所持している。それゆえ、電池は十分に長くはもたず、ユーザが頻繁に充電しなければならない場合、スマートフォンは携帯性を失う可能性がある。そのため、ユーザにとっては不便かもしれない。

スマートフォン、及びタブレットのような他のモバイル機器における電池問題を解決するために、最近、人々はモバイル機器が電池切れしないように、電力バンクを活用している。通常、USBケーブルは、モバイル機器を充電するのに必要であり、ユーザがUSBケーブルを持ってくるのを忘れた場合、モバイル機器を充電することができない。メーカーの中には、その場所から移動できないようになっているUSBケーブルを備えた電力バンクを製造するものもあるが、電力バンクの見た目の美しさは、その統合性と丈夫さと同様に犠牲となる場合がある。

電話器は、ケーブルを介して充電ドックに接続することなく、電話機を文字通り無線で充電できるように内蔵のコンポーネントを有するスマートフォンもある。ただし、すべての無線電力バンクは、壁にある110V一定の電力供給に差し込まれる必要があり、人々は、いまだに、どこでも、いつでも彼らが必要とするときに、彼らのモバイル機器を無線で充電することができない。壁にある電力供給に差し込まれる必要がある無線電力バンクは、人々が外出先でそれを使用することができないため、「携帯可能」とはみなされていない。

米国特許番号8,432,129の Leeその他（以下、「Lee」）は、モバイル端末の位置に関係なく、充電効率を最適化することができる無線充電システムを開示している。より具体的には、無線充電システムは、充電パッドに含まれる第一コイルと、モバイル端末に含まれる第二コイルの間の電磁誘導を利用し、モバイル端末を無線で充電している。充電パッドは、充電パッド上のモバイル端末の位置を検出できる。充電パッドは、モバイル端末の検出された位置に対応するように第一コイルを移動させ、さらに、第一コイルへ電力を供給し、電池を充電する。しかし、図１に示すように、無線充電システムの電力源は、依然として、壁に差し込まれている電力コードからである。ソケットが利用できない場合、ユーザにとっては未だに不便かもしれない。したがって、上述の問題を解決するため、新らしく改良された携帯型無線電力バンクの必要性が残っている。

本発明の目的は、モバイル機器を無線で充電する携帯型電力バンクを提供することであり、その携帯型電力バンクは、モバイル機器を充電中、壁にある電力源に接続する必要がない。

本発明の別の目的は、従来のケーブル充電器よりさらに効率的に、そして無線でモバイル機器を充電するための携帯型電力バンクを提供することである。

本発明のさらなる目的は、同時に一つ以上のモバイル機器を充電することができる携帯用電力バンクを提供することである。

一実施形態では、モバイル機器を無線で充電するための携帯型無線充電装置は、無線充電面、本体ケース、電池レベルインジケータ、電力制御ボタン、および1つまたは複数のUSBポートを含んでもよい。使用時、ユーザは受信機を有する携帯電話のようなモバイル機器を無線充電面上に単に置くだけで、携帯電話は数秒以内に充電することができる。

携帯型無線充電装置は、上部カバー、コイル、無線充電変調器、電池、および電力制御回路を含んでもよい。上部カバーは、無線充電面の下に配置され、本体ケース内にあるすべてのコンポーネントを覆うために用いられる。コイルは、無線充電を実現するために、電磁パルスを発するように構成されており、無線充電変調器は、電池から直流を得て、直流を交流パルスに変換し、交流パルスをコイルに送るように構成されている。一実施形態では、電池は電力バンクの中央電力源であり、電池は通常3.7Vの充電式リチウムイオン電池であってもよいが、それに限定されるものではない。電池は、通常のケーブルによる充電用の1つまたは複数のUSBポートを含む電力制御回路へ電力を供給する。電力制御回路は、外部電力源から電池を充電するための電池充電ポートを含んでもよい。

例示的な実施形態において、電力制御回路は、電池の使用量を管理するように構成された電力管理部を含んでもよい。より正確には、電力管理部は、電池電圧を3.7Vからモバイル機器を充電するのに十分な所定のレベルに、若干上げるように構成されている。たとえば、iPhoneを充電するためには、電池電圧が5V付近まで上げなければならない。

図1は、モバイル端末の位置に関係なく、充電効率を最適化することができる無線充電システムを開示する先行技術である。

図2は、本発明における携帯型電力バンクを示す概略図である。

図3は、本発明における携帯型電力バンクの分解図を示す。

図4は、本発明における携帯型電力バンクのコンポーネント間の接続の概略図を示す。

図5は、本発明におけるモバイル機器を充電している携帯型電力バンクを示す概略図である。

図6は、図4に示す無線充電のブロック図を示す。

図7は、本発明におけるデュアル充電を実行している携帯型電力バンクを示す概略図である。

以下の詳細な説明は、本発明の態様に従って提供される現段階における装置例の説明として意図されるものであり、本発明が作成または利用することができる唯一の形態を表すものではない。これは、同一または同等の機能およびコンポーネントは、本発明の精神および範囲内に包含されることが意図され、異なる実施形態によって達成され得ることを、理解されるべきである。

特に定義しない限り、本明細書で用いるすべての技術用語および科学用語は、一般的に、本発明が属する技術分野の当業者に理解されるものと同じ意味を有する。記載されているものと類似または同等である任意の方法、装置及び材料を、本発明の実施または試験に用いることができるが、以下では、その例示の方法、装置および材料を記載する。

言及されるすべての刊行物は、例えば、本明細書に記載の発明に関連して用いられ、刊行物に記載されている設計および方法論を記述および開示する目的で参照により組み込まれる。上記、下記および本文を通して、記載され、検討された刊行物は、本出願の出願日前の、それらの開示内容についてのみ提供される。本明細書中のいずれにおいても、本発明者らは、先行発明によるそのような開示内容に先行する権利がないということを自認しているものと解釈されるべきではない。

典型的な無線充電システムは、内部にコイルを含む充電装置に電力を供給し、モバイル端末に含まれている受信機で発生する誘導電流を使用して、あるいは、充電装置にあるコイルで発生する磁場を利用して電池を充電する。図2、図5及び図6に示すように、携帯型電力バンク100は、モバイル機器を無線で充電するために使用され、無線充電面110、本体ケース120、電池レベルインジケータ130、電力制御ボタン140、および１つまたは複数のUSBポートを含んでもよい。使用時、ユーザは受信機610を有する携帯電話600のようなモバイル機器を無線充電面110上に単に置くだけで、携帯電話600は数秒以内に充電することができる。携帯電話600の充電時に、携帯型電力バンク100は、壁にある任意の電力供給に接続されず、または、差し込まれていないことに留意されたい。

図3及び図4を参照すると、携帯型電力バンク100は、上部カバー112、コイル200、無線充電変調器300と電池400、及び電力制御回路500を含んでいてもよい。上部カバー112は、無線充電面110の下に配置され、本体ケース120内にあるすべてのコンポーネントを覆うために用いられる。コイル200は、無線充電を実現するために、電磁パルスを発するように構成されており、一方、無線充電変調器300は、電池400から直流を得て、直流を交流パルスに変換し、交流パルスをコイル200に送るように構成されている。電池400は、本発明の携帯型電力バンク100の中央電力源であり、一実施形態では、電池400は、通常3.7Vの充電式リチウムイオン電池であってもよいが、それに限定されるものではない。また、電池400は、通常のケーブルによる充電用の１つまたは複数のUSBポート150を含む電力制御回路500へ電力を供給する。電力制御回路500は、外部電力源から、電池400を充電するための電池充電ポート160を含んでもよい。一実施形態では、電池充電ポート160は、マイクロUSBポートであってもよい。

上述したように、電池の寿命は、スマートフォンユーザの間で最も重要な関心事の一つであり、携帯型電力バンク100はそのためのものである。図6に示すように、例示的な実施形態では、電力制御回路500は、電池400の使用量を管理するように構成された電力管理部510を含んでもよい。より具体的には、電力管理部510は、モバイル機器の最小充電電圧を検出できるように構成され、電池電圧を、3.7Vから、モバイル機器を充電することができる充電電圧まで上げる。例えば、携帯型電力バンク100が、最小充電電圧が5VであるiPhoneを充電するために使用した例については、電力管理部510は、3.7Vから5Vに電池電圧を上げる。

壁の電力ソケットに接続しなければならない従来の無線充電器と比較すると、携帯型電力バンク100は、ユーザの所望の場所へどこでも、電力ソケットが入手可能かについて心配する必要なく、持ち運びが可能である。さらに、本発明における電力バンク100は、(モバイル機器への)充電と、電池の使用量の両方において、効率がよい。従来の無線充電器が、より高い電圧(たとえば110V）から、充電電圧(iPhone用では5V）へ、電力を変換するのに対して、電力管理部510は、単に、電池電圧を、例えば3.7Vから5Vへ充電電圧を上げることにより効率がよい。

温度は、電池寿命と効率にとって重要な要因である。高温は、電池寿命および効率に悪影響を及ぼす可能性がある。さらなる実施形態では、図6に示すように、電池寿命と効率を高めるため、電力制御回路500は温度制御部520を含んでもよく、それにより、電力バンク100がモバイル機器を充電している間に、熱放射を制御し、低減できる。電力制御回路500は、充電されているモバイル機器600の充電式電池620の充電状況と、電池400を絶えず監視するように構成されている検出部530をさらに含んでもよい。検出部300が、モバイル機器600が充分に充電されたと判断した場合、無線充電機能は、電池電力を節約するために、数秒以内に終了することになる。

電池を効率的に使用されるので、本発明における携帯型電力バンク100は、同時に、一つ以上のモバイル機器を充電するのに用いられることに留意されたい。図7に示すように、一つの機器600は、他の機器700が充電ケーブル710を介して充電している間、無線充電面110上で無線で充電することができる。それは、無線で充電が可能である一部のモバイル機器用として設計されている。

無線充電変調器300は、電力制御回路500に並列に接続され、電池400から電力を得て、直流を交流パルスに変換している。コイル200は、受信機610が近くに存在するかどうかを検出するために本体ケース120の内側に配置されており、無線充電変調器300にペアリングされ、そこから交流パルスを受け取り、電磁信号を発する。既に受信機が内蔵されている特定のモデルのスマートフォン、または（受信コイルとレギュレータICを含む）充電バックパックが付属されている任意のスマートフォンについては、電力バンク100に隣接して置かれた場合、それらについても充電できることに留意されたい。

通常の電力バンクまたは、他の携帯型電力リソースと比べて、本携帯型電力バンク100は、持ち運びが容易であり、USBケーブルは必ずしも必要ではない。さらに、その外観は、より整合性を有しているので、製造が容易である。本電力バンク100の可能な実装としては、電池400、電力制御回路500、及びUSBポート150を、変調器300及びコイル200とは分けてもよい。またはそれら全てを1つのケースにまとめて置いてもよい。どちらの実装においても、充電能力の点で同一である。

上記のように、記載と図によって本発明を説明したが、これらは本発明の例示であり、限定するものと考えるべきではないことが理解されるべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると考えられるべきでなく、任意の等価物を含むものである。

Claims (14)

1. 携帯型無線充電装置であって、
   電池と、
   第一モバイル機器の受信機が近くにあるかどうかを検出し、無線充電を実現するために電磁パルスを発するように構成されたコイルと、
   前記電池から直流を得て、直流から交流に変換し、交流パルスを前記コイルに送るように構成された無線充電変調器と、
   前記電池の使用量を管理する電力制御回路とを備え、
   前記電力制御回路は電力管理部及び検出部を有し、前記電力管理部は前記電池の電池レベルを、所定のレベルに上げるように構成され、
   前記検出部は、前記第一モバイル機器の無線充電が完了したかどうかを判断するために、
   前記電池及び前記第一モバイル機器の第一電池の電池レベルをそれぞれ絶えず監視することを特徴とする携帯型無線充電装置。
2. 前記電力制御回路は、さらに温度制御部を含み、それにより、前記第一モバイル機器が無線で充電されている間、熱放射を制御し、低減できることを特徴とする、請求項１に記載の携帯型無線充電装置。
3. 前記電力制御回路は、通常のケーブル充電用に１つまたは複数のUSBポートを含むことを特徴とする、請求項１に記載の携帯型無線充電装置。
4. 前記電力制御回路は、通常のケーブル充電用に１つまたは複数のUSBポートを含むことを特徴とする、請求項２に記載の携帯型無線充電装置。
5. 前記第一モバイル機器が無線で充電されている間、第二モバイル機器が、前記USBポートの一つに差し込まれたケーブルを介して充電されることを特徴とする、請求項３に記載の携帯型無線充電装置。
6. 前記第一モバイル機器が無線で充電されている間、第二モバイル機器が、前記USBポートの一つに差し込まれたケーブルを介して充電されることを特徴とする、請求項４に記載の携帯型無線充電装置。
7. 前記携帯型無線充電装置は、無線充電面、本体ケース、電池レベルインジケータ、及び電力制御ボタンをさらに備え、前記本体ケースは、前記コイル、前記無線充電変調器、前記電池及び前記電力制御回路を収容するために用いられることを特徴とする、請求項１に記載の携帯型無線充電装置。
8. 無線充電システムであって、電力バンク及び第一モバイル装置を備え、
   前記電力バンクは、
   電池と、
   無線充電を実現するための電磁パルスを発するコイルと、
   前記電池から直流を得て、直流から交流パルスに変換し、交流パルスを前記コイルに送るように構成された無線充電変調器と、
   前記電池の使用量を管理する電力制御回路と、を有し、
   前記第一モバイル装置は、受信機と第一電池を含み、
   前記電力制御回路は、前記電池の電池レベルを所定の充電レベルへ上げるように構成され、
   前記コイルは、前記第一モバイル装置の受信機が近くにあるかどうかを検出するように構成され、前記電力制御回路は、前記電池及び前記第一モバイル機器の前記第一電池の電池レベルをそれぞれ絶えず監視し、前記第一モバイル機器の無線充電が完了したかどうかを判断する検出部を有することを特徴とする無線充電システム。
9. 前記電力制御回路は、温度制御部をさらに含み、それにより、前記第一モバイル機器が無線で充電されている間、熱放射を制御し、低減できることを特徴とする、請求項８に記載の無線充電システム。
10. 前記電力制御回路は、通常のケーブル充電用に１つまたは複数のUSBポートを含むことを特徴とする、請求項８に記載の携帯型無線充電装置。
11. 前記電力制御回路は、通常のケーブル充電用に１つまたは複数のUSBポートを含むことを特徴とする、請求項９に記載の携帯型無線充電装置。
12. 前記第一モバイル機器が無線で充電されている間、第二モバイル機器が、前記USBポートの一つに差し込まれたケーブルを介して充電されることを特徴とする、請求項10に記載の携帯型無線充電装置。
13. 前記第一モバイル機器が無線で充電されている間、第二モバイル機器が、前記USBポートの一つに差し込まれたケーブルを介して充電されることを特徴とする、請求項11に記載の携帯型無線充電装置。
14. 前記電力バンクは、無線充電面、本体ケース、電池レベルインジケータ、及び電力制御ボタンをさらに備え、前記本体ケースは、前記コイル、前記無線充電変調器、前記電池及び前記電力制御回路を、収容するために用いられることを特徴とする、請求項８に記載の携帯型無線充電システム。