JP5637641B2

JP5637641B2 - 無線電力充電方法及び装置

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Publication number: JP5637641B2
Application number: JP2012558068A
Authority: JP
Inventors: ユン−テ・ウォン; スン−フン・パク; ジョン−ホ・パク; ジュン−ホ・コ; ヘー−ウォン・ジュン; ノー−ギョン・カン
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: EP2545634A4; KR20110103297A; CN102792555A; JP2013523070A; EP2545634A2; CN102792555B; EP2545634B1; US9444282B2; US20110221390A1; WO2011112010A2; WO2011112010A3

Description

本発明は、一般的に、電力充電方法及び装置に関し、特に、無線で電力を充電する方法及び装置に関する。

無線充電技術は、電力転送のために何のコネクターなしに無線で電力を需給するのに使用される。無線充電技術は、例えば、コイルを用いる電磁誘導方式と、電気エネルギーをマイクロ波に変換することにより電力を転送する無線電力送信方式と、共振を使用する方式となどに分類される。従来では、電磁誘導方式電力充電技術が主流をなしていたが、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。

電磁誘導方式は、コイルの周辺に磁石を移動させる場合に電流が誘導されることにより電気が発生するという属性を用いて１次コイルと２次コイルとの間の電力を送信する。すなわち、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る。電磁誘導方式が優秀なエネルギー送信効率を有するので、最も広く実用化され、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。

共振（Resonance）方式は、電磁波の共振特性を使用する。このような共振電磁波が、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。共振方式は、２００５年マサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）研究チームにより試演された。

ＲＦ／マイクロ波放射（RF/microwave radiation）方式は、電力エネルギーを無線送信で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、ラジオ受信機、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ものである。すなわち、通常の通信は搬送波信号に乗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。

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、充電コネクターを携帯電話に接続せず、バッテリーを充電パッドに乗せ、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を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高めることができる。

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電力を端末に供給する。したがって、電力供給スタンドが提供される位置のみで無線充電が可能であるという短所を有する。

本発明の目的は、少なくとも上述した問題点及び／又は不都合に取り組み、少なくとも以下の便宜を提供することにある。すなわち、本発明の目的は、電力を供給するスタンドがなくても電子機器を無線で充電することができる無線充電方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、電子機器の電力状態に従って電力を無線で需給することができる無線充電方法及び装置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、電子機器の無線充電方法を提供する。上記無線充電方法は、充電可能な少なくとも１つの電子機器を探索するステップと、上記探索された少なくとも１つの電子機器から状態情報を受信するステップと、上記電子機器が上記受信した状態情報に基づいて電力供給電子機器であるか又は電力需要電子機器であるかを決定するステップと、上記電子機器が上記電力需要電子機器であると決定される場合に、上記探索された少なくとも１つの電子機器から電力の供給を受信するステップとを有することを特徴とする。

本発明の実施形態による無線充電方法は、電子機器が電力供給電子機器であると判定される場合に、上記探索された少なくとも１つの電子機器に電力を供給するステップをさらに含む。

本発明によれば、無線で電力の供給又は受信を行うことができる電子機器が相互の残余電力量に基づいて電力供給電子機器及び電力需要電子機器として決定され、それに従って、電力充電が実行され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、様々なシナリオのメッセージ交換過程は、無線充電のために２つの電子機器間で提供されることができる。

さらに、電力を供給するスタンドがなくても電子機器間で無線充電が実行されることができ、電子機器の電力状態に従って無線で電力を供給するか又は受信することができる。

本発明の他の目的、効果、及び顕著な特徴は、添付図面が併用される本発明の実施形態を開示する後述の詳細な説明から、当業者にとって一層明らかになる。

本発明の一実施形態による電子機器の構成を示す図である。本発明の実施形態による２つの電子機器間のメッセージ送受信過程を示す図である。本発明の実施形態による２つの電子機器間のメッセージ送受信過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。本発明の実施形態による電子機器の動作過程を示す図である。

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断される場合は、その詳細な説明を省略する。

本発明は、充電を要請する電子機器、例えば、携帯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、携帯端末の要請に従って一連の過程で携帯端末に無線で電力を供給することにより、携帯端末の充電を効率的に実行することができる。このような無線充電において、電力を提供する電力供給装置は、マスター（Master）として機能し、電力を受信する電力需要装置は、スレーブ（Slave）として機能する。

本発明によれば、電子機器は、電子機器の周辺に位置した充電可能な電子機器を探索し、自身の電力状態及びこの探索された電子機器の電力状態に従って電力を供給するか又は受信するかを決定し、該決定の結果に従って対応する電子機器に電力を供給するか又は対応する電子機器から電力を受信する。

本発明が適用される電子機器の構成の一例を図１に示す。電子機器は、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であってもよい。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に従って電子機器１００に備えられる無線充電装置は、制御部１０と、電力供給／需要判定部２０と、メモリ部３０と、無線充電モジュール４０と、無線通信部５０とを含む。

制御部１０は、電子機器１００の全動作を制御し、本発明による無線充電装置に含まれている各構成部の動作を制御する。

メモリ部３０は、制御部１０を通した処理及び制御のためのプログラムと、参照データと、更新可能な各種保管用データと、外部から受信されたデータと、ユーザの入力に従って生成されたデータとを格納し、このようなデータを制御部１０のワーキングメモリ（working memory）に提供する。メモリ部３０は、電子機器１００の電力情報を格納する。電力情報は、充電必要基準値、余剰電力基準値、及び残余電力量を含む。残余電力量は、リアルタイムで又は周期的にチェックされる電子機器１００の残余電力量である。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値である。余剰電力基準値は、対応する電子機器が他の電子機器に電力を提供することができるか否かを判定する基準値である。充電必要基準値及び余剰電力基準値は、各電子機器ごとに異なり得る。

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し、例えば、ブルートゥース（登録商標）モジュール又は無線周波数識別（ＲＦＩＤ）通信装置であり得る。無線通信部５０がＲＦＩＤ通信装置である場合、無線通信部５０が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信し、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ることができる。ここでは、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。

無線で供給される電力が充電バッテリー４１に格納される。充電バッテリー４１に格納される電力は、発振器４３を通して他の電子機器に提供することができる。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を通して他の電子機器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、周波数制御器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、他の電子機器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。

任意の電子機器が無線で充電可能な距離内に位置する場合に、制御部１０は、無線通信部５０を通してＩＤなどを交換することにより無線で電力を供給するか、又は電子機器が無線で電力を供給するか又は受信することができる機器であるか否かを確認する発見過程を実行する。この時に、任意の電子機器が無線で電力を供給するか又は受信することができるとしても、製造社又は規約により定められる無線充電に適合した機器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、無線充電の間に電子機器１００及び探索された電子機器から無線で電力を供給する電力供給装置と無線で電力を受信する電力需要装置とを決定するために、状態情報を無線通信部５０を通して探索された電子機器と交換する。状態情報は、各電子機器の残余電力量、提供可能な電力量、充電必要基準値、及び余剰電力基準値を含む。

探索された電子機器から受信した状態情報は、電力供給／需要判定部２０に転送され、電力供給／需要判定部２０は、状態情報に基づいて電力供給装置及び電力需要装置を決定する。本発明において、電力供給装置及び電力需要装置の決定は、周辺の電子機器を探索した任意の電子機器により実行されてもよく、又は他の電子機器により探索された電子機器により実行されてもよい。

電力供給装置及び電力需要装置を決定する基準は、様々にあり得る。例えば、電子機器により提供されることができる電力量と探索された電子機器により提供されることができる電力量とを比較し、提供可能な電力量が相対的に多い電子機器を電力供給装置として決定することができ、提供可能な電力量が相対的に少ない電子機器を電力需要装置として決定することができる。また、各電子機器の残余電力量、提供可能な電力量、充電必要基準値、及び余剰電力基準値を考慮して、相対的に高い電力占有率を有する電子機器を電力供給装置として決定し、相対的に低い電力占有率を有する電子機器を電力需要装置として決定することができる。

電力占有率は、安定して動作するために、対応する電子機器に必要とされる電力量と、残余電力量又は提供可能な電力量との間の相関関係を示す。他の例において、任意の電子機器の残余電力量が無限である場合に、対応する電子機器は、電力供給装置として決定することができる。残余電力量が無限である電子機器は、有線で電力を受信する電子機器である。さらに、機器間で最初にＩＤを交換する時に電力を緊急に要請する機器が自身の緊急（emergence）状況を含むことにより各機器で保有している電力量に関係なく電力を受信することができる。

電力供給／需要判定部２０は、決定の内容を制御部１０に転送し、制御部１０は、決定の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又は電力需要モードで動作させるかを決定する。

本発明の実施形態において、電力供給／需要判定部２０は、制御部１０に含まれることができ、制御部１０の発見過程及び認証過程を実行することができる。

図２及び図３は、本発明の実施形態による、２つの電子機器間のメッセージ送信及び受信過程を示す図である。図２及び図３に示す第１の端末６０及び第２の端末７０が図１に示すような電力充電装置を備える電子機器であり、２つの端末が無線通信が可能な範囲又は無線充電が可能な距離に位置すると仮定する。

図２を参照すると、第１の端末６０は、ステップ１０１及びステップ１０３において、周辺に位置した無線充電が可能な電子機器を発見するための発見過程を実行する。すなわち、第１の端末６０は、ステップ１０１において、無線通信部５０を介して探索要請メッセージ（Charger_Search_Req）をブロードキャストする。この時に、探索要請メッセージは、第１の端末６０の識別ＩＤを含む。識別ＩＤは、第１の端末６０が無線で電力の充電及び供給を行うことができる電子機器であることを示す第１の端末６０の固有の識別子である。探索要請メッセージは、電力受信が必要であると判定される時に、又は他の電子機器への電力供給が可能であると判定される時に送信することができる。

探索要請メッセージを受信した第２の端末７０は、第１の端末６０が隣接して位置していることを認識し、ステップ１０３において、自身の識別ＩＤを含む探索要請応答メッセージ（Charger_Search_Ack）を第１の端末６０に送信する。

その後、第１の端末６０及び第２の端末７０は、ステップ１０５及びステップ１０７において、無線充電モード設定過程を実行する。すなわち、第１の端末６０は、探索要請応答メッセージを受信すると、充電モードを設定し、ステップ１０５において、モード転換要請メッセージ（Mode_Transfer_Req）を第２の端末７０に送信する。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無線充電モジュール４０に設定しなければならない設定変数を含むことができる。ここでは、無線充電モジュール４０は共振方式で実現される、したがって、充電帯域及び周波数のような設定変数を含むことができる。このような設定変数は、無線充電が後で決定される時に無線充電モジュール４０に設定される。

モード転換要請メッセージを受信した第２の端末７０は無線充電モードを設定し、ステップ１０７において、モード転換応答メッセージ（Mode_Transfer_Ack）を第１の端末６０に送信する。

上述した実施形態において、電力を無線で送受信する時に必要とされる第１の端末６０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７０に転送される。しかしながら、他の実施形態において、第２の端末７０の設定変数は、モード転換応答メッセージに含まれて第１の端末６０に転送されてもよい。

モード転換要請応答メッセージを受信する場合に、第１の端末６０及び第２の端末７０は、ステップ１０９及びステップ１１１においてデバイス認証過程を実行する。すなわち、モード転換要請応答メッセージを受信する時に、ステップ１０９において、第１の端末６０は、認証情報を含む認証要請メッセージ（Device_Authen_Req）を第２の端末７０に送信する。ステップ１１１において、認証が認証要請メッセージに含まれる認証情報を用いる認証過程を通して完了する場合に、第２の端末７０は、認証要請応答メッセージ（Device_Authen_Ack）を第１の端末６０に送信することにより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７０の認証情報が認証要請応答メッセージに含まれるので、第１の端末６０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、第１の端末６０及び第２の端末７０は、ステップ１１３及びステップ１１５においてマスター／スレーブ決定過程を実行する。電力供給装置として決定される電子機器はマスターとして機能し、電力需要装置として決定される電子機器はスレーブとして機能する。すなわち、第１の端末は、第１の端末６０の電力状態に関連した状態情報を含む状態情報メッセージ（Power_Info_Req）を第２の端末７０に送信する。状態情報は、第１の端末６０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。状態情報メッセージを受信した第２の端末７０は、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６０及び第２の端末７０から電力供給装置及び電力需要装置を決定する。例えば、第２の端末７０は、各端末の提供可能な電力量を比較し、提供可能な電力量がさらに多い端末を電力供給装置として決定し、提供可能な電力量がさらに少ない端末を電力需要装置として決定する。また、第２の端末７０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決定する。

第２の端末は、ステップ１１５において、決定の内容を含む電力情報確認メッセージ（Power_Info_Ack）を第１の端末６０に送信する。

このような電力供給装置及び電力需要装置の決定と、提供可能な電力量の決定とは、第１の端末６０により実行されてもよい。この場合に、第１の端末６０は、電力状態情報メッセージを第２の端末７０に送信することにより電力状態情報を第２の端末７０から要請し、第２の端末７０は、第２の端末７０の電力状態情報を含む状態情報応答メッセージを送信し、第１の端末６０は、収集された情報に基づいて電力供給装置及び電力需要装置の決定及び提供可能な電力量の決定を実行する。

図２の実施形態において、第２の端末７０が電力供給端末として決定され、第１の端末６０が電力需要端末として決定されると仮定する。言い換えれば、第２の端末７０の残余電力量が第２の端末７０の余剰電力基準値より大きいか又は同一であり、第１の端末６０の残余電力量より小さい。この時に、第１の端末６０の残余電力量が第１の端末６０の充電が必要な値より小さいと仮定する。

電力供給装置及び電力需要装置の決定、及び報告が完了する場合に、ステップ１１７乃至ステップ１２５において、電力送信過程を実行する。すなわち、ステップ１０５及びステップ１０７において、２つの端末６０及び７０は、送信された設定変数を用いて自身の無線充電モジュール４０を設定し、電子機器のうちのいずれか１つは、充電開始メッセージ（Charging_Start_Msg）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つの電子機器は、電力提供項目を案内するための充電情報メッセージ（Charging_Information_Msg）を送信し、もう１つの電子機器は、充電情報確認メッセージ（Charging_Information_Ack）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するることができ、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。

従って、ステップ１１７において、第２の端末７０は、充電開始メッセージを第１の端末６０に送信し、無線で電力を提供する。また、ステップ１１９において、第１の端末６０は、提供された電力量などのような充電情報を含む充電情報メッセージを第２の端末７０に送信する。第２の端末７０は、ステップ１２１において、これに対する応答メッセージを第１の端末６０に送信する。このような過程は、充電が完了するまで反復される（ステップ１２３及びステップ１２５）。

充電が完了する場合に、ステップ１２７及びステップ１２９と同様に電力送信完了過程が実行される。すなわち、第２の端末７０は、最初に決定された電力供給量を送信した後に、ステップ１２７において、電力送信完了メッセージ（Charging_Complete_Msg）を送信し、このメッセージを受信した第１の端末６０は、ステップ１２９において最終電力受信報告を含む電力送信完了確認メッセージ（Charging_Complete_Ack）を第２の端末７０に送信する。

本発明の実施形態において、デバイス認証は、探索過程で実行されてもよい。また、充電モード設定過程は、発見過程、認証過程、及びマスター／スレーブ決定過程が完了した後に実行されてもよい。図３は、上述した本発明の実施形態を示す図である。また、図３において、第２の端末７０が電力供給装置として決定されると仮定する。

図３において、ステップ２０１乃至ステップ２０７は、上述したステップ１０１乃至ステップ１０７と同一である。しかしながら、認証過程がステップ２０５及びステップ２０７で完了する場合に、第１の端末６０及び第２の端末７０は、ステップ１１３及びステップ１１５と同様のステップ２０９及びステップ２１１を実行することによりマスター／スレーブを決定する。電力供給装置及び電力需要装置がステップ２０９及びステップ２１１を通して決定される場合に、第１の端末６０及び第２の端末７０は、ステップ２１３及びステップ２１５において、モード転換要請メッセージ及びモード転換応答メッセージの送受信を通して設定変数を収集することにより充電モードを設定する。

このように、電力供給装置及び電力需要装置が決定された後に、第２の端末７０は、ステップ２１７において充電開始メッセージを第１の端末６０に送信する。第２の端末７０は、ステップ２１９において、無線で電力を供給するので充電情報メッセージを第１の端末６０に送信する。この時に、充電情報メッセージは、提供された電力量に関する情報を含むことができる。ステップ２２１において、充電情報メッセージを受信した第１の端末６０は、充電情報応答メッセージを第２の端末７０に送信する。このような過程は、充電が完了するまで反復される（ステップ２２３及びステップ２２５）。

第２の端末７０は、最初に決定された電力供給量を送信した後に、ステップ２２７において、電力送信完了メッセージを送信する。このような完了メッセージを受信した第１の端末６０は、ステップ２２９において、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７０に送信する。

図２及び図３は、本発明の実施形態による基本的な無線充電過程を示す。電子機器の電力状態又は構成に従って様々なシナリオが存在し得る。

例えば、電力受信を要請する電子機器が電力を提供する電子機器を探すためには、まず探索過程が実行されてもよく、電力供給が可能な電子機器が電力を必要とする電子機器を探すためには、まず探索過程が実行されてもよい。本発明において、電力受信を要請する電子機器がまず探索過程を開始することをアクティブ電力需要と呼び、電力供給が可能な電子機器がまず探索過程を開始することをパッシブ電力需要と呼ぶ。アクティブ電力需要は、電力受信を要請する電子機器がある程度の残余電力を有する場合に適合である。しかしながら、残余電力がまったくない電子機器の場合には、周辺機器の能動的な探索が難しいためにパッシブ電力供給を受信することが望ましい。

また、無線通信部５０がＲＦＩＤのようなウェークアップ回路（wakeup circuit）で構成される場合、及びそうでない場合を区分して動作シナリオを構成してもよい。無線通信部５０がウェークアップ回路を有する場合には、スリープ状態での電子機器は、他の電子機器の接近により目覚めることができ、したがって、電子機器が探索メッセージを受信するためには、継続して受信待機状態を保持するか又は周期的に受信待機状態を設定する必要がない。

電子機器の動作は、アクティブ電力需要、パッシブ電力需要、及び無線通信部５０がウェークアップ回路に備えられるか否かに従って４つの場合に区分することができ、各場合における動作過程は、多少異なり得る。

（１番目の場合）ウェークアップ回路が備えられ、アクティブ電力需要
（２番目の場合）ウェークアップ回路が存在せず、アクティブ電力需要
（３番目の場合）ウェークアップ回路が備えられ、パッシブ電力需要
（４番目の場合）ウェークアップ回路が存在し、パッシブ電力需要

図４Ａ乃至図９は、上述した４つの場合に従う電子機器の動作過程を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂは、１番目の場合に従う電力需要装置に対応する電子機器の動作過程を示す図であり、図５Ａ及び図５Ｂは、１番目の場合に従う電力供給装置に対応する電子機器の動作過程を示す図である。図６は、２番目の場合に従う電力供給装置に対応する電子機器の動作過程を示す図であり、図７は、３番目の場合に従う電力供給装置に対応する電子機器の動作過程を示す図である。図８は、３番目の場合に従う電力需要装置に対応する電子機器の動作過程を示す図である。図９は、４番目の場合に従う電力需要装置に対応する電子機器の動作過程を示す図である。

図４Ａ乃至図９に示す実施形態において、本発明の一実施形態に従う電力供給装置及び電力需要装置を決定する基準として提供可能な電力量を使用する。

まず、図４Ａ乃至図５Ｂを参照して、１番目の場合に従う動作過程について説明する。図４Ａ乃至図５Ｂにおいて、現在の電力状態が充電が必要な状態である電子機器が、電力を供給することができる周辺電子機器を探索し電力を要請する。この時に、探索を試みる電子機器及び探索される電子機器の無線通信部５０は、ＲＦＩＤシステムのようなウェークアップ回路が備えられると仮定する。説明の便宜のために、探索を試みる電子機器が第１の電子機器であり、探索される電子機器が第２の電子機器であると仮定する。

図４Ａを参照すると、第１の電子機器は、ステップ３０１において、現在の電力量をリアルタイムで又は周期的に確認し、残余電力量が充電必要基準値より大きいか又は同一である場合に、第１の電子機器は、ステップ３０３に進み所定の時間の間待機する。ステップ３０１において、確認の結果として残余電力量が充電必要基準値より小さい場合に、第１の電子機器は、充電が必要であることを判定し、ステップ３０５に進み、探索要請メッセージを含むウェークアップ信号を周期的に送信する。また、ステップ３０７及びステップ３０９において、第１の電子機器は、所定の時間の間に探索要請応答メッセージの受信を待機する。

従って、第１の電子機器の周辺にウェークアップ信号の有効距離内に位置した第２の電子機器は、第１の電子機器のウェークアップ信号を受信し、ウェークアップ回路は、アクティブ状態に遷移する。ウェークアップ信号が受信される時に第２の電子機器がスリープ状態に滞在するとしても、このような動作は、正常に実行される。アクティブ状態が開始される場合に、図５Ａに示すように、第２の電子機器は、ステップ４０１において、探索要請メッセージを第１の電子機器に送信し、第１の電子機器は、ステップ３０７において、探索要請応答メッセージを受信する。ステップ３０７において、探索要請応答メッセージが受信されない場合に、第１の電子機器はステップ３０９に進み、所定の時間の間待機し、ステップ３０５に進み探索要請メッセージを再送信する。

探索要請応答メッセージを受信した第１の電子機器は、ステップ３１１に進み、認証要請メッセージを第２の電子機器に送信する。したがって、図５Ａのステップ４０３において、認証要請メッセージを受信した第２の電子機器はステップ４０５に進み、認証過程を実行する。ステップ４０５において認証過程を実行する結果として認証が正常に完了する場合に、第２の電子機器はステップ４０９に進み、認証要請応答メッセージを送信する。認証が正常に完了しない場合には、第２の電子機器はステップ４０７に進み、認証失敗メッセージを送信する。

ステップ４０９において、第２の電子機器が認証要請応答メッセージを送信するので、第１の電子機器は、ステップ３１３において認証要請応答メッセージを受信し、ステップ３１５に進み、状態情報メッセージを第２の電子機器に送信する。この時に、状態情報メッセージは、第１の電子機器の残余電力量、充電必要基準値、及び要請される電力量を含む。ステップ３１３において認証要請応答メッセージが受信されない場合に、第１の電子機器は、ステップ３０９に進み所定の時間の間待機し、ステップ３０５に進み探索要請メッセージを再送信する。

ステップ４１１において、第１の電子機器の状態情報メッセージを受信した第２の電子機器はステップ４１３に進み、自身の残余電力量が余剰電力基準値より大きいか又は同一であるかを確認することにより電力供給が可能であるか否かを判定する。また、第２の電子機器は、受信された状態情報メッセージに含まれる第１の電子機器の電力状態情報を参照して第１の電子機器が電力受信を要請するか否かを確認する。

第２の電子機器が電力を供給することができ、確認の結果として第１の電子機器が電力受信を必要とする場合に、第２の電子機器を電力供給装置として決定し、第１の電子機器を電力需要装置として決定した後に、第２の電子機器の供給可能な電力量を計算してステップ４１５に進む。第２の電子機器が電力受信を必要とし、確認の結果として第１の電子機器が電力を供給することができる場合に、第２の電子機器を電力需要装置として決定し、第１の電子機器を電力供給装置として決定した後に、第１の電子機器の提供可能な電力量を計算してステップ４１５に進む。第１の電子機器及び第２の電子機器がすべて電力を供給することができる場合に、相対的に多い電力量を有する機器を電力供給装置として決定し、相対的に少ない電力量を有する機器を電力需要装置として決定する。第１の電子機器及び第２の電子機器がすべて電力受信を必要とする場合に、提供可能な電力量は計算されず、電力提供が不可能であると判定する。

１番目の場合に従うと、第１の電子機器が充電を必要とし、無線充電動作が開始されるので、ステップ４１３において、第１の電子機器は電力需要装置として決定され、第２の電子機器は電力供給装置として決定される。また、第２の電子機器が提供することができる電力量が計算される。

その後に、第２の電子機器がステップ４１５に進み、電力供給が不可能である場合に、第２の電子機器は、電力送信失敗メッセージを第１の電子機器に送信し、アクティブ状態を終了する。しかしながら、電力供給が可能である場合に、第２の電子機器はステップ４１９に進み、ステップ４１３で決定された内容を含む状態情報応答メッセージを第１の電子機器に送信する。

したがって、第１の電子機器は、ステップ３１７において状態情報応答メッセージを受信し、ステップ３１９に進み、モード転換要請メッセージを第２の電子機器に送信する。

ステップ４２１においてモード転換要請メッセージが受信される場合に、第２の電子機器は、ステップ４２３に進み、モード転換要請メッセージに含まれた充電関連設定変数を確認し、したがって、無線充電モジュール４０の設定変数値を設定する。ステップ４２５において、第２の電子機器は、モード転換応答メッセージを第１の電子機器に送信し、ステップ４２７において現在のモードを充電モードに転換する。その後、第２の電子機器は、図５Ｂのステップ４２９で充電開始メッセージを送信する。

第１の電子機器は、ステップ３２１においてモード転換応答メッセージを受信し、ステップ３２３において充電開始メッセージを受信する。その後、第１の電子機器がステップ３２５及びステップ３２７において無線で電力を送受信する間に、第２の電子機器は、ステップ４３１において無線で電力を送受信する。

すなわち、第２の電子機器は、無線で電力を提供しつつ、ステップ４３１において充電情報メッセージを第１の電子機器に送信し、図４Ｂのステップ３２５−１において充電情報メッセージが所定の時間内に受信される場合に、ステップ３２７−１において、第１の電子機器は、受信された充電情報メッセージに応じて充電情報応答メッセージを送信する。したがって、第２の電子機器は、充電情報応答メッセージを受信し、このような動作は、無線充電が完了するまで反復される。この過程において、充電情報メッセージが所定の時間内に受信されない場合に、ステップ３３３において、第１の電子機器は、充電が中断されるものと判定する。

無線充電が完了する場合に、第２の電子機器は、図５Ｂのステップ４３３において電力送信完了メッセージを第１の電子機器に送信し、第１の電子機器は、ステップ３２９において、電力送信完了メッセージを受信する。また、第１の電子機器は、ステップ３３１において充電完了応答メッセージを送信し、第２の電子機器は、ステップ４３５において充電完了応答メッセージを受信し、アクティブ状態を終了する。

図６を参照して、２番目の場合に従う動作過程について説明する。図６において、図４Ａ乃至図５Ｂに示す実施形態と同様に、現在の電力状態が充電が必要な状態である電子機器が、電力を供給することができる周辺電子機器を探索し電力を要請する。しかしながら、２番目の場合は、探索される特定の電子機器の無線通信部５０がウェークアップ回路を備えないために、特定の電子機器が常に又は周期的に探索要請メッセージの受信を待機するアクティブ状態を保持しなければならないという点で１番目の場合とは異なる。したがって、特定の電子機器は、無線充電モジュール４０の状態を周期的に又はイベントによりスリープ状態からアクティブ状態に遷移する。イベントは、ユーザの入力又は特定の電子機器の動作のような様々な感知情報により発生し得る。特定の電子機器が電力にかかわらない場合には、アクティブ状態を保持してもよい。

したがって、各電子機器の動作過程において探索を試みる電子機器、例えば第３の電子機器の動作過程は、図４Ａ及び図４Ｂに示すものと同一であるが、探索される電子機器、例えば、第４の電子機器は、図６に示すように動作する。

図６を参照すると、ステップ５０１において探索要請メッセージが第３の電子機器から受信される場合に、第４の電子機器は、ステップ５０３において現在の状態期間がアクティブ状態期間であるか否かを確認する。現在の状態期間がアクティブ状態期間である場合に、第４の電子機器は、図５Ａのステップ４０１に進み、図５Ａ及び図５Ｂに示す動作過程と同様の方式で動作する。

特に、２番目の場合に従う実施形態において、第３の電子機器が充電を必要とし、したがって、無線充電動作が開始されるので、ステップ４１３において、第３の電子機器は電力需要装置として決定され、第４の電子機器は電力供給装置として決定される。第４の電子機器により提供されることができる電力量が計算される。

３番目の場合において、現在電力を他の機器に供給することができる電子機器、例えば、第５の電子機器が電力を要請する周辺機器を探索し、この電力を探索された機器に提供する。この時に、電力を受信する電子機器がウェークアップ回路を備えると仮定する。説明の便宜のために、第５の電子機器の探索過程に従って探索される電子機器を第６の電子機器であると仮定する。

第５の電子機器の無線充電モジュールは、周期的に又はイベントによりスリープ状態からアクティブ状態に遷移する。第５の電子機器が電力にかかわらない装置である場合に、常にアクティブ状態を保持することもある。第５の電子機器は、図７のステップ６０１において電力受信を要請する電子機器が周辺に存在するか否かを判定するために探索要請メッセージを送信する。この時に、探索要請メッセージはウェークアップ信号に含まれて送信される。

したがって、第５の電子機器の周辺に位置した第６の電子機器は、図８のステップ７０１において第５の電子機器が送信したウェークアップ信号に反応し、現在の状態をスリープ状態からアクティブ状態に遷移する。その後に、第６の電子機器は、ステップ７０３において充電が必要な状態であるか否かを判定し、充電が必要でない場合には、ステップ７０５において探索失敗メッセージを第５の電子機器に送信する。充電が必要な状態である場合に、第６の電子機器はステップ７０７に進み、探索要請応答メッセージを第５の電子機器に送信する。また、第６の電子機器は図４Ａのステップ３１１に進み、認証要請メッセージを第５の電子機器に送信する。その後に、第６の電子機器は図４Ｂに示す過程で動作する。

ステップ７０７において、ステップ６０３での探索要請応答メッセージを受信する場合に、第５の電子機器は、図７のステップ６０７に進み、図４Ａのステップ３１１において認証要請メッセージを受信し、図５Ａのステップ４０５に進み、図５Ａ及び図５Ｂに示すような無線充電動作を実行する。探索要請応答メッセージが所定の時間の間に受信されない場合に、第５の電子機器はステップ６０５に進み、最大探索試み回数を超過したか否かを確認する。探索試み回数が最大回数を超過する場合に、第５の電子機器は動作過程を終了し、それでなければ、第５の電子機器はステップ６０１に進み、探索要請メッセージをさらに送信する。

３番目の場合に従う実施形態において、第５の電子機器が電力を他の機器に提供するために無線充電動作を開始するので、ステップ４１３において、第６の電子機器は電力需要装置として決定され、第５の電子機器は電力供給装置として決定される。第５の電子機器が提供することができる電力量を計算する。

４番目の場合において、現在電力を他の機器に供給することができる電子機器は、電力を要請する周辺機器を探索し、この電力をこの探索された機器に提供する。しかしながら、電力を受信する電子機器がウェークアップ回路を備えないと仮定する。この場合に、周辺の電子機器を探索する機器の動作は、３番目の場合と同様であり、探索された電子機器、例えば、第７の電子機器は図９に示すように動作する。

図９を参照すると、第７の電子機器は、ステップ８０１において残余電力量を確認することにより充電が必要であるか否かを判定する。充電が必要でないと判定される場合に、第７の電子機器は、ステップ８０３に進み、無線充電モジュール４０をスリープ状態で保持し、他方、充電が必要であると判定される場合に、第７の電子機器はステップ８０５に進み、アクティブ状態に遷移する。その後に、第６の電子機器はステップ８０７に進み、探索要請メッセージが受信されるか否かを確認し、探索要請メッセージが受信される場合に、第６の電子機器はステップ８１１に進み、第７の電子機器は、探索要請応答メッセージを対応する電子機器に送信し、図４Ａのステップ３１１に進み認証要請メッセージを送信する。その後に、第６の電子機器は図４Ａ及び図４Ｂに示すような動作過程で無線充電動作を実行する。

４番目の場合に従う実施形態において、第７の電子機器が電力を他の機器から受信するために無線充電動作を開始するので、第７の電子機器は、ステップ４１３において、電力需要装置として決定され、第５の電子機器は電力供給装置として決定される。また、第５の電子機器が提供することができる電力量が計算される。

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。例えば、上述した実施形態では、探索された電子機器が１つである場合を例を挙げて説明したが、２つ以上の電子機器が探索されてもよい。２つ以上の電子機器が探索される場合には、それぞれの電子機器が提供可能な電力量又は電力占有率などを考慮して電力供給装置又は電力需要装置が決定される。したがって、本発明の範囲は、上述の実施形態により定義されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。

１０制御部
２０需要判定部
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
６０第１の端末
７０第２の端末
１００電子機器

Claims

無線充電方法であって、
充電可能な少なくとも１つの他の電子機器を探索するステップと、
前記探索された少なくとも１つの他の電子機器から状態情報を受信するステップと、
電子機器が前記受信した状態情報に基づいて電力供給電子機器であるか又は電力需要電子機器であるかを決定するステップと、
無線で電力を送受信するために設定されるべき設定変数を含むモード転換要請メッセージを送信するステップと、
前記電子機器が前記電力需要電子機器であると決定される場合に、前記探索された少なくとも１つの他の電子機器から電力の供給を受信するステップと、
前記他の電子機器から前記電力の供給を受信するステップ中に、前記他の電子機器から充電情報メッセージが所定の時間内に受信されない場合に、充電が中断されたと判定し、前記他の電子機器から充電情報メッセージが受信される場合に充電情報確認メッセージを応答メッセージとして送信する動作を反復することを特徴とする無線充電方法。
前記電子機器が電力供給電子機器であると決定される場合に、前記電力を前記探索された少なくとも１つの他の電子機器に供給するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の無線充電方法。
前記状態情報は、対応する電子機器の電力状態に関連し、かつ、現在の残りの電力量を示す残余電力量と、充電が必要であるか否かを判定するための電力基準値を示す充電必要基準値と、前記対応する電子機器が前記電力を他の電子機器に供給することができるか否かを判定するための電力基準値を示す余剰電力基準値とを含むことを特徴とする請求項２に記載の無線充電方法。
前記電子機器の状態情報に基づいて計算された前記電子機器の提供可能な電力量が、前記探索された少なくとも１つの他の電子機器の提供可能な電力量より大きいか又は同一である場合に、前記電子機器は電力供給電子機器として決定され、前記電子機器の提供可能な電力量が前記探索された少なくとも１つの他の電子機器の提供可能な電力量より小さい場合に、前記電子機器は電力需要電子機器として決定されることを特徴とする請求項３に記載の無線充電方法。
前記電子機器と前記探索された、少なくとも１つの他の電子機器との中で、無限残余電力量を有する電子機器が電力供給電子機器として決定されることを特徴とする請求項３に記載の無線充電方法。
前記電子機器と前記探索された少なくとも１つの他の電子機器の中で、電力需要を要請した電子機器が電力需要電子機器として決定されることを特徴とする請求項３に記載の無線充電方法。
前記探索するステップは、前記電子機器の残余電力量が前記電子機器の充電必要基準値より小さい時に前記電力を他の機器から無線で受信するために実行されることを特徴とする請求項３に記載の無線充電方法。
前記探索するステップは、前記電子機器の残余電力量が前記電子機器の余剰電力基準値より大きいか又は同一である時に、前記電力を他の機器に無線で供給するために実行されることを特徴とする請求項３に記載の無線充電方法。
電子機器の無線充電装置であって、
無線通信部と、
無線充電モジュールと、
前記無線通信部を通して充電可能な少なくとも１つの他の電子機器を探索し、前記探索された少なくとも１つの他の電子機器から状態情報を受信し、電子機器が前記受信した状態情報に基づいて電力供給電子機器であるか又は電力需要電子機器であるかを決定し、無線で電力を送受信するために設定されるべき設定変数を含むモード転換要請メッセージを送信し、前記電子機器が電力需要電子機器であると決定される場合に、前記無線充電モジュールを介して前記探索された少なくとも１つの他の電子機器から電力の供給を受信し、前記電力の供給を受信する間に、前記他の電子機器から充電情報メッセージが所定の時間内に受信されない場合に、充電が中断されたと判定し、前記他の電子機器から充電情報メッセージが受信される場合に、受信された充電情報メッセージに対し、充電情報確認メッセージを応答メッセージとして送信する動作を反復するように前記無線充電モジュールを制御する制御部とを有することを特徴とする無線充電装置。
前記制御部は、前記電子機器が前記電力供給電子機器であると決定される場合に、前記電力を前記探索された少なくとも１つの他の電子機器に供給するように前記無線充電モジュールを制御することを特徴とする請求項９に記載の無線充電装置。
前記状態情報は、対応する電子機器の電力状態に関連し、現在の残りの電力量を示す残余電力量と、充電が必要であるか否かを判定するための電力基準値を示す充電必要基準値と、前記対応する電子機器が前記電力を他の電子機器に供給することができるか否かを判定するための電力基準値を示す余剰電力基準値を含むことを特徴とする請求項１０に記載の無線充電装置。
前記電子機器の状態情報に基づいて計算した前記電子機器の提供可能な電力量が、前記探索された少なくとも１つの他の電子機器の提供可能な電力量より大きいか又は同一である場合に、前記電子機器は電力供給電子機器として決定され、前記電子機器の提供可能な電力量が前記探索された少なくとも１つの他の電子機器の提供可能な電力量より小さい場合に、前記電子機器は電力需要電子機器として決定されることを特徴とする請求項１１に記載の無線充電装置。
前記電子機器と前記探索された少なくとも１つの他の電子機器との中で無限残余電力量を有する電子機器が電力供給電子機器として決定されることを特徴とする請求項１１に記載の無線充電装置。
前記電子機器と前記探索された少なくとも１つの他の電子機器との中で電力需要を要請した電子機器が電力需要電子機器として決定されることを特徴とする請求項１１に記載の無線充電装置。
前記制御部は、前記電子機器の残余電力量が前記電子機器の充電必要基準値より小さい時に、前記電力を他の機器から無線で受信するために前記探索を実行し、前記電子機器の残余電力量が前記電子機器の余剰電力基準値より大きいか又は同一である時に、前記電力を他の機器に無線で供給するために前記探索を実行することを特徴とする請求項１１に記載の無線充電装置。