WO2020144779A1

WO2020144779A1 - 携帯端末装置及び携帯端末装置による無線送電方法

Info

Publication number: WO2020144779A1
Application number: PCT/JP2019/000405
Authority: WO
Inventors: 保夫矢作; 城杉　孝敏; 秋山　仁
Original assignee: マクセル株式会社
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-16
Also published as: JP7082214B2; JPWO2020144779A1; US20220060061A1; CN113287245A

Abstract

携帯端末装置は、携帯端末装置からの制御に応じて動作する少なくとも１つ以上の従属携帯端末装置から、従属携帯端末装置に対する給電要求信号を受信する機器間通信機と、従属携帯端末装置に対して送電する送電制御回路と、バッテリと、機器間通信機及び送電制御回路の動作を制御する制御装置と、を備え、機器間通信機が給電要求信号を受信すると、制御装置はバッテリ残量を検出し、バッテリ残量の検出結果に応じて送電制御回路及び機器間通信機に対して無線給電のための電磁波を出力させるための制御を行う。

Description

携帯端末装置及び携帯端末装置による無線送電方法

　本発明は、携帯端末装置及び携帯端末装置による無線送電方法に関する。

　携帯端末装置への無線給電技術として、以下の技術が知られている。特許文献１は、マイクロ波エネルギーを経て電子電気デバイスに無線充電及び／又は主電力を供給するための無線電力送信システムを開示している。また、特許文献２は、無線電力の複数の受信機への送達を最適化するのに有益である送信機アセンブリを用いて、パルス無線電力を最適に送達するシステム及び方法を開示している。

特開２０１７－１３９９５４号公報特表２０１６－５１２６７７号公報

　特許文献１における無線給電装置から携帯端末装置への無線給電には、無線給電装置からの無線給電に限られ、無線給電装置から給電可能な距離以上に離れた携帯端末装置が無線給電を必要としている場合には、携帯端末装置に対して給電ができないことになる。また、特許文献１における無線給電装置から携帯端末装置への無線給電には、少なくとも一つの周波数の電磁波が用いられる。多数の携帯端末装置に給電が必要な場合には、特許文献２のように、送信位相、周波数、タイミング、振幅、方向のうち少なくとも１つを変更することでそれぞれの携帯端末装置に給電を行う。

　しかしながら、一つの無線給電装置が使用できる、例えば周波数帯域の数は限られており、この数を上回る数の携帯端末装置に対する給電が要求される場合には、給電されない携帯端末装置が存在するという問題がある。無線給電専用の装置の数を増やすことによりこれに対処する場合には、無線給電装置のコストが嵩むという問題がある。特に近年、スマートフォンとそれに従属して動作する少なくとも一つのウエアラブル端末とを同一ユーザが使用することがあり、各携帯端末装置が同一の無線給電装置に対して給電要求をすると、無線給電装置の周波数帯域等のリソースが不足するという懸念がある。

　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、携帯端末装置に対して無線給電をする際に、無線給電装置のリソースが特定ユーザに占有される時間をなるべく少なくし、リソースを複数人で共用しやすくすることである。

　本発明の一例を挙げるならば、本発明は携帯端末装置であって、前記携帯端末装置からの制御に応じて動作する少なくとも１つ以上の従属携帯端末装置から、当該従属携帯端末装置に対する給電要求信号を受信する機器間通信機と、前記従属携帯端末装置に対して送電する送電制御回路と、バッテリと、前記機器間通信機及び送電制御回路の動作を制御する制御装置と、を備え、前記機器間通信機が前記給電要求信号を受信すると、前記制御装置は前記バッテリに充電されているバッテリ残量を検出し、前記バッテリ残量の検出結果に応じて前記送電制御回路及び前記機器間通信機に対して無線給電のための電磁波を出力させるための制御を行う、ことを特徴とする。

　本発明によれば、携帯端末装置に対して無線給電をする際に、無線給電装置のリソースが特定ユーザに占有される時間をなるべく少なくし、リソースを複数人で共用しやすくなる。上記した以外の目的・構成・効果については以下の説明で明らかにされる。

無線給電システムの概要を示す図主携帯端末装置（Ａ０）の機能ブロック図従属携帯端末装置（Ａ１）の概略構成図Ａ１における給電要求から充電までの処理の流れを示すフローチャートＡ０における給電要求から送電までの処理の流れを示すフローチャートＡ１からＡ０に対して給電要求及び充電を行うシーケンスを示す図送電可能量を送電するシーケンスを示す図Ａ０が実行する無線給電装置探索処理を示すフローチャート第２実施形態における給電態様を示す図第２実施形態における給電態様を示す図第２実施形態における給電要求及び充電のシーケンスを示す図第２実施形態における給電要求及び充電のシーケンスを示す図第３実施形態に係る給電態様を示す図給電を要求するグループＢの従属携帯端末装置Ｂ１の処理を示すフローチャート給電を要求するグループＢの主携帯端末装置Ｂ０の処理を示すフローチャート給電を要求されたグループＡの主携帯端末装置Ａ０の処理を示すフローチャートグループＡ，Ｂ間の給電要求、応答処理のシーケンスを示す図グループ間無線給電の各ケースにおける電力の流れを示す図第３実施形態における給電態様を示す図第３実施形態における給電態様を示す図第３実施形態における給電態様を示す図第４実施形態における各グループ及び無線給電装置の給電関係の概要を示す図第４実施形態における給電シーケンスを示す図

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。全図を通じて同一の構成、工程には同一の符号を付し、重複説明を省略する。以下、本発明に係る携帯端末装置、及びそれによる無線送電方法に関する実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
　図１は無線給電システム１の概要を示す図である。無線給電システム１は、携帯端末装置のグループＡを構成する主携帯端末装置（以下「Ａ０」）と、Ａ０との間で機器間通信を行う少なくとも１つ以上の従属携帯端末装置（以下「Ａ１、Ａ２」）とが１つのグループＡを形成し、Ａ０からＡ１、Ａ２に対して電磁波（無線給電電波）４１、４２を送信し、Ａ１、Ａ２に給電（送電）するシステムである。

　Ａ０は、例えばスマートフォンやタブレット端末である。またＡ１は、例えばワイヤレスイヤフォンであり、Ａ２はスマートウォッチである。従属携帯端末装置の他例として、スマートグラス等のウェアラブルデバイスでもよく、Ａ０をマスターとし、Ａ０からの制御信号を機器間通信３１、３２で受信し、動作するデバイスであればその種類を問わない。

　機器間通信３１、３２の通信方式は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）でもよい。更に、グループ関係の有無は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介してＡ０とＡ１、Ａ２其々との間でペアリングがされているか否かで判断してもよい。

　専用無線給電装置５１は、無線給電による電力供給が可能である。また、無線基地局５２は、移動体通信システム、例えば第５世代移動体通信システム（５Ｇ）の無線基地局であり、専用無線給電装置５１と同等の無線給電による電力供給が可能なものとする。Ａ０は、専用無線給電装置５１の他、無線基地局５２など、少なくとも１つ以上の給電先から電磁波６１、６２を受信し、電力供給を受ける。又はＡＣアダプタ１１５（図２参照）から電力供給を受けて充電してもよい。

　グループＡは、Ａ０がグループＡ内の制御を担い、Ａ１やＡ２はＡ０を通して通信するスター構造をとる。

　図２は、Ａ０の機能ブロック図である。Ａ０は、第１通信機１０１、第２通信機１０２及び機器間通信機である第３通信機１０３と、ＲＯＭ１０５ａ、ＲＡＭ１０５ｂ、センサ１０６、カメラ１０７、マイク１０８、スピーカ１０９、ディスプレイ１１０、ＬＥＤ１１１、受電制御回路１１２、送電制御回路１１３を備え、これら各要素が制御装置１０４に接続される。

　第１通信機１０１、第２通信機１０２、第３通信機１０３の其々は、第１アンテナ１０１ａ、第２アンテナ１０２ａ、第３アンテナ１０３ａの其々と、第１アンテナスイッチ（ＳＷ）１０１ｂ、第２アンテナＳＷ１０２ｂ、第３アンテナＳＷ１０３ｂの其々と、第１無線用ＩＣ１０１ｃ、第２無線用ＩＣ１０２ｃ、第３無線用ＩＣ１０３ｃの其々とを備える。

　第１通信機１０１はミリ波帯の無線通信に用いられる。第２通信機１０２はマイクロ波帯の無線通信に用いられる。第３通信機１０３はマイクロ波帯の無線通信あるいはミリ波帯の無線通信に用いられる。第１通信機１０１及び第２通信機１０２は無線通信の中でも、例えば第５世代移動体通信システム（５Ｇ）といった移動体通信システムの基地局との無線通信を行うものである。従って、専用無線給電装置５１は移動体通信システム通信機に相当する。また、第１通信機１０１及び第２通信機１０２は、その内部のアンテナスイッチを切り替えることにより、電磁波を用いた電力の受電もしくは送電を行う。よって、第１通信機１０１および第２通信機１０２は、電磁波（無線給電電波）を受信する外部通信機に相当する。第３通信機１０３は無線通信の中でもＷｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＷｉＧｉｇ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信を行うものであり、複数あってもよい。よって、第３通信機１０３は、無線通信機として機能する。

　第１通信機１０１、第２通信機１０２、第３通信機１０３の３つのハードウェアを用いて構成してもよい。また第２通信機１０２と第３通信機１０３のハードウェアを共通化し、制御ロジックを変えて動作させてもよい。この場合、Ａ０は、第１通信機１０１及び第２通信機１０２の二つの通信機をハードウェアとして備え、制御ロジックとしては三つの通信機を用いて動作する。

　Ａ０は更にバッテリ１１４を備える。受電制御回路１１２はバッテリ１１４に充電する。また、受電制御回路１１２は、ＡＣアダプタ１１５から商用電源を介して受電する。

　送電制御回路１１３はバッテリ１１４から電力を取り出し、第１通信機１０１又は第２通信機１０２から電磁波（電波）を送信し、Ａ１に対して電力を供給する。

　制御装置１０４は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)を用いＲＯＭ１０５ａに記憶された制御プログラムをＲＡＭ１０５ｂにロードして実行することにより、下記機能要素を構成する。

　制御装置１０４は、他の携帯端末装置との通信を制御する通信制御部１０４ａ、Ａ０の電力を制御する電力制御部１０４ｂ、通信制御部１０４ａによる通信周波数等の情報に基づき第１アンテナＳＷ１０１ｂ、第２アンテナＳＷ１０２ｂ、及び第３アンテナＳＷ１０３ｂを制御するアンテナ制御部１０４ｃ、周囲にある専用無線給電装置５１あるいは給電機能を有する携帯端末装置を探索する無線給電装置探索部１０４ｄ、周囲にある専用無線給電装置５１あるいは給電機能を有する携帯端末装置の位置情報を取得するとともに他の携帯端末装置に送信する端末位置情報取得部１０４ｅ、Ａ０自体が属するグループＡ内の無線端末のバッテリ容量や機能などの装置情報をはじめ、残存電力量、位置情報、使用周波数情報など、その時々の情報やグループ外の通信を行った無線端末に関する同様の情報を管理する端末グループ情報管理部１０４ｆ、及び主携帯端末装置Ａ０の全体の制御を行う制御管理部１０４ｇを備える。

　図３は、Ａ１の概略構成図である。Ａ１は、受電機能を有するが送電機能は有しない携帯端末装置である。なお、後述する第２実施形態以降では、Ａ１も送電機能を有する。

　Ａ１の基本的な構成はＡ０と同じであるが、送電制御回路１１３を持たない点で異なる。従って、Ａ１は周囲にある専用無線給電装置５１やＡ０から電力を受け取るのみであり、Ａ０に対して電力を供給することはできない。

　図４から図６を参照して、グループＡを構成するＡ１の電力が不足し、Ａ０から給電される処理について説明する。図４はＡ１における給電要求から充電までの処理の流れを示すフローチャートである。図５はＡ０における給電要求から送電までの処理の流れを示すフローチャートである。図６はＡ１からＡ０に対して給電要求及び充電を行うシーケンスを示す図である。

　Ａ１は制御装置２０４の端末グループ情報管理部２０４ｅに基づき、グループＡ内の制御を担うＡ０に対して給電要求通知、Ａ１の位置情報、必要電力量Ｐ_Ａ１を送信し（Ｓ４０１）、Ａ０が受信する（Ｓ５０１）。

　Ａ０の端末グループ情報管理部１０４ｆは、Ａ１の位置情報、必要電力量Ｐ_Ａ１を、ＲＡＭ１０６ｂに格納する。

　次にＡ０は、給電要求通知の受信通知をＡ１に対して送信し（Ｓ５０２）、Ａ１が受信する（Ｓ４０２）。

　更にＡ０は、Ａ１に対して待機命令を送信し（Ｓ５０３）、Ａ１は受信して（Ｓ４０３）、待機状態に遷移する（Ｓ４０４）。

　Ａ０の電力制御部１０４ｂは、バッテリ残量ＰＢを確認し（Ｓ５０４）、先にＡ１から受信した必要電力量Ｐ_Ａ１の無線給電が可能かどうかを判定する。本例では、ＰＢとＰ_Ａ１との差がＡ０の動作に必要な電力量（給電許容下限値）Ｐｔｈよりも高いかどうかを判定する（Ｓ５０５）。

　給電許容下限値Ｐｔｈは、Ａ０の動作保証電力量であってもよいし、それ以上の値であってもよい。

　Ａ１に供給した後のＡ０の電力残量ＰＢ-Ｐ_Ａ１が給電許容下限値Ｐｔｈよりも高ければ（Ｓ５０５／Ｙｅｓ）、Ａ１への無線給電が可能と判断し、給電可能通知をＡ１に対して送信し（Ｓ５０６）、Ａ１が受信する（Ｓ４０５／Ｙｅｓ）。

　次にＡ０は給電開始通知をＡ１に対して送信し（Ｓ５０７）、Ａ１が受信する（Ｓ４０６）。

　Ａ０は送電を開始し（Ｓ５０８）、Ａ１が受電を開始する（Ｓ４０７）。

　Ａ１の電力制御部２０４ｂは給電中にバッテリ端子電圧ＶＢを定期的に読み取り（Ｓ４０８）、バッテリ端子電圧ＶＢが必要な電圧値（充電判定閾値）Ｖｔｈを超えたかどうかを判定する（Ｓ４０９）。充電判定閾値Ｖｔｈを超えたら（Ｓ４０９／Ｙｅｓ）充電完了と判断し（Ｓ４１０）、充電完了通知をＡ０に対して送信（Ｓ４１１）する。

　Ａ０がＡ１から充電完了通知を受信すると（Ｓ５０９）、Ａ０はＡ１に対する送電を終了し（Ｓ５１０）、充電プロセスを完了する（Ｓ４１２）。

　一方、ステップＳ５０５において、Ａ１に供給した後のＡ０の電力残量ＰＢ-Ｐ_Ａ１が給電許容下限値Ｐｔｈ以下であれば（Ｓ５０５／Ｎｏ）、Ａ１からの要求電力の全量を送電する処理はできないので、下記に示す送電可能量の送電処理又は無線給電装置探索処理からなる代替処理を実行する（Ｓ５２１）。

＜送電可能量の送電処理＞
　図４～図６で示した処理では、送電元であるＡ０の送電可能電力量をＡ１が受電した段階で、Ａ１は送電元であるＡ０に対して完了通知を送信している。

　しかし、常にＡ０のバッテリ１１４の残量がＡ１からの要求電力を充たすとは限らない。そこで代替処理として、送電可能量だけを送電してもよい。

　図７は送電可能量を送電するシーケンスを示す図である。図７に示すように、Ａ１の要求電力の全量は送電できなくとも、送電可能電力を演算し、Ａ０からの送電が完了すると充電プロセスを完了させてもよい。その場合、図５のステップＳ５０５で否定と判定されると、送電元であるＡ０が算出した送電可能電力、例えば、電力制御部１０４ｂは、（バッテリ残量ＰＢ―Ａ１の要求電力量Ｐ＿Ａ１）を演算する。（バッテリ残量ＰＢ―Ａ１の要求電力量Ｐ＿Ａ１）の値が給電許容下限値Ｐｔｈを超えると、ステップＳ５０６において送電可能電力をＡ１に送電に通知し、送電開始通知を送信（Ｓ５０７）する。そして制御装置１０４は送電制御回路１１３に送電指示信号を出力し、送電を開始する（Ｓ５０８）。給電許容下限値Ｐｔｈは、本実施形態では、端末Ａ０の動作に必要な電力量である。

　電力制御部１０４ｂは、送電可能電力相当の送電が完了すると送電完了通知をＡ１に送信する。そして充電プロセスを完了する。

＜無線給電装置探索処理＞
　Ａ０がＡ１への無線給電が可能かどうかを判定するプロセス（Ｓ５０５）において、ＰＢ-Ｐ_Ａ１が給電許容下限値Ｐｔｈよりも低い場合には、Ａ０はＡ１を待機させたまま、別の無線給電装置を探してもよい（Ｓ５２１）。

　図８は、Ａ０が実行する無線給電装置探索処理を示すフローチャートである。

　Ａ０の無線給電装置探索部１０４ｄは、ペアリング可能な無線給電装置（専用無線給電装置）を探索する（Ｓ８０１）。例えば通信制御部１０４ａによって第３通信機１０３のＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のアドホックモードを働かせて無線給電装置の探索を無線通信により行う。もしくは通信制御部１０４ａによって第１通信機１０１又は第２通信機１０２を用いて５Ｇなどの移動体通信システム経由で無線給電装置の探索を行ってもよい。無線給電装置探索部１０４ｄが無線給電装置を発見できた場合（Ｓ８０１／Ｙｅｓ）は、発見した無線給電装置に対して給電要求を送信する（Ｓ８０２）。

　一方、無線給電装置探索部１０４ｄが無線給電装置を探索できなかった場合（Ｓ８０１／Ｎｏ）は、無線基地局に給電要求を送信する（Ｓ８０７）。

　アンテナ制御部１０４ｃは、無線基地局もしくは無線給電装置との無線給電で用いられる周波数を確認し、第１通信機１０１又は第２通信機１０２を選択し、第１アンテナスイッチ１０１ｂ又は第２アンテナスイッチ１０２ｂを受電制御回路側に設定する（Ｓ８０３）。

　電力制御部１０４ｂは、無線基地局又は発見された無線給電装置とのペアリングが完了すると第１アンテナ１０１ａ又は第２アンテナ１０２ａから電磁波を受信し、受電制御回路１１２が受電する。受電した電力はバッテリ１１４に充電する（Ｓ８０４）。

　電力制御部１０４ｂは、バッテリ１１４の残量を監視し、充電が完了したと判断すると（Ｓ８０５／Ｙｅｓ）、充電完了通知を無線基地局又は無線給電装置に送信し、受電を終了する（Ｓ８０６）。充電が完了するまでは（Ｓ８０５／Ｎｏ）、電磁波の受信を継続する。

　５Ｇなどの移動体通信システム経由での受電は課金されることが想定されるため、課金を最小にするために下記の処理を行ってもよい。即ち、バッテリ残量が予め定められた受電開始閾値以下の場合にのみ受電を開始し、受電停止閾値に到達すると受電を停止してもよい。

　受電開始閾値は、給電許容下限値Ｐｔｈと同等又はそれよりも大きな値であってもよいが、受電停止閾値よりは小さい値である。また受電停止閾値は、バッテリ１１４の充電容量、すなわち、フル充電した場合の値よりも小さい値、例えば最大蓄電量の８０％の値であってもよい。これにより、課金の恐れがある５Ｇ経由の給電をなるべく少なくすることができる。

　一方、無線給電装置は例えば自宅にある場合は受電しても課金対象とならないので、必ずしも受電開始閾値や受電停止閾値を設けなくてもよい。

　本実施形態によれば、Ａ１に給電が必要になると、Ａ０に給電要求を行い、Ａ０からＡ１に給電する。Ａ０とＡ１とは機器間通信を行っているので、Ａ１の受電に際して無線給電装置との通信が不要となり、無線給電装置からの給電に用いる周波数帯域を占有することがなくなる。

　例えば、スマートフォン、ワイヤレスイヤフォン、スマートウォッチといったウェアラブルデバイスを一人のユーザが複数所有する場合、各デバイスが５Ｇ基地局（移動体無線基地局に相当）や無線給電装置との間で個々に通信を行うとデバイスの数だけ周波数帯が必要となるが、本実施形態によれば、個人の所有する携帯端末装置がグループを形成し、その内部で無線電力伝送を行うことができることで有限な周波数帯を一人のユーザが複数占有することを抑止し、複数ユーザに対して無線給電装置や５Ｇ基地局から無線電力伝送がしやすくなる。

　上記実施形態では、Ａ０は、Ａ１からの給電要求に応じた処理の一部として無線給電装置探索処理を実行したが、Ａ０のバッテリ１１４の残量に応じて給電要求の有無に関係なく、無線給電装置探索処理を実行してもよい。

　例えば、電力制御部１０４ｂがＡ０のバッテリ１１４の残量を監視し、バッテリ残量が受電開始を判断するための閾値（受電開始閾値）以下となったことを検知すると、無線給電装置探索処理を実行してもよい。

　これにより、例えば外出中はフル充電ではなく必要十分な量の電池残量を主携帯端末装置ＡＯに給電し、自宅ではフル充電をすることができる。

＜第２実施形態＞
　第２実施形態は、Ａ０のバッテリ残量ではＡ１の要求電力を充たせない場合に、グループＡを形成する他のＡ０のバッテリ残量を用いて最終的にＡ１に給電する態様である。

　図９Ａ、図９Ｂは、第２実施形態における給電態様を示す図である。図１０、図１１は、第２実施形態における給電要求及び充電のシーケンスを示す図である。

　図９Ａは、Ａ２からＡ０に対して無線送電を行い、その後はＡ０からＡ１への無線給電が可能の判定を経て（Ｓ５０５、Ｓ５０６）、Ａ０からＡ１に給電する態様を示す。

　あるいは、図９Ｂに示したように、Ａ０はＡ０に対して、Ａ０の端末グループ情報管理部１０４ｆのメモリに格納されていたＡ１の位置情報を送信し、Ａ２から直接給電してもよい。

　更には、図１０に示したように、Ａ１はＡ０からの給電だけでは不足する分を携帯端末装置Ａ２から受電してもよい。

　この場合、上記ステップＳ５０５において、ＰＢ-Ｐ_Ａ１がＰｔｈより低い場合、Ａ０はグループＡ内の携帯端末装置Ａ２に対してバッテリ残量確認要求とＡ１の位置情報、更にはＡ０からＡ１に対する給電量の不足量を送信する。

　それを受信したＡ０は、電力制御部２０４ｂによりＡ２のバッテリ残量を確認し、Ａ０に通知する。

　Ａ０の電力制御部１０４ｂは、Ａ２から受信したＡ２のバッテリ残量を基にＡ０からＡ１、及びＡ２からＡ１にそれぞれ供給可能な電力量を算出する。そして、Ａ１に対してＡ２への給電量を通知する。

　その後、Ａ０からＡ１に対して給電を開始し、Ａ１からＡ０が必要な電力量給電完了通知を受信、次いでＡ０はＡ１からの給電完了通知をＡ２に送信する。Ａ０からＡ１への送電完了通知をＡ０から受信したＡ２は、Ａ１に対して給電を開始する。

　所定の電力量を受電したＡ１はＡ０に受電完了通知を送信する。Ａ１からの受電完了通知を受信したＡ０はＡ２に完了通知を送信し、それをＡ２が受信すると、Ａ２はＡ１への送電を開始し、完了する。

　以上は、Ａ１がＡ０から受電する場合はＡ１がＡ０に、Ａ１がＡ２から受電する場合はＡ１がＡ２に対して、それぞれの送電可能電力量をＡ１が受電した段階で送電元に対して完了通知を送信している。

　図１０では、Ａ１からＡ０に対して受電完了を通知し、Ａ０からＡ２に対して送電完了通知を送信したが、図１１に示すように、Ａ０からＡ１に対して送電完了を通知し、Ａ２に対してＡ０からの送電完了通知を送信してもよい。

　また、Ａ１に対する送電はＡ０からの送電に続き、Ａ２が送電しているが、この順序は問わない。また、Ａ０とＡ２が同時にＡ１に対して送電してもよい。

　第２実施形態は、グループＡ内の通信ネットワークはＡ０を中心とするスター構造の場合であるが、グループＡ内の通信ネットワークはメッシュ構造、フルコネクト構造などでもよい。

　以上のように、本実施形態によれば、携帯端末装置に対して、無線給電専用の無線給電装置のみならず他の携帯端末装置からも給電が可能となる。また、これにより、無線給電専用の無線給電装置の負荷が給電可能な携帯端末装置に分散され、無線給電専用の無線給電装置の低減が可能となる。

＜第３実施形態＞
　第３実施形態は、携帯端末装置の複数のグループ間で給電する実施形態である。図１２は、第３実施形態に係る給電態様を示す図である。

　図１２では、説明の便宜のため、２つのグループＡ、グループＢの間での通信及び給電を図示する。グループＢの構成は既述グループＡと同様である。各グループＡ，Ｂ内の通信ネットワークはＡ０、Ｂ０を中心とするスター構造である。

　グループＢを構成する携帯端末装置のうち、主携帯端末装置（以下「Ｂ０」と記載する）に制御される従属携帯端末装置(以下「Ｂ１」と記載する)が給電要求をするものの、グループＢ内には電力の余裕がない場合、グループＢ外に電力を求めなければならない。

　図１３は、給電を要求するグループＢの従属携帯端末装置Ｂ１の処理を示すフローチャートである。図１４は、給電を要求するグループＢの主携帯端末装置Ｂ０の処理を示すフローチャートである。図１５は、給電を要求されたグループＡの主携帯端末装置Ａ０の処理を示すフローチャートである。図１６は、グループＡ，Ｂ間の給電要求、応答処理のシーケンス図である。

　Ｂ１は、まず機器間通信によりＢ０に給電要求を出し（Ｓ１３０１）、Ｂ０が受信する（Ｓ１４０１）。ステップＳ１４０２～Ｓ１４２１は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

　Ｂ０及びＢ２には、既にＢ１に供給するだけの電力の余裕がないため（Ｓ１４２２／Ｎｏ）、Ｂ０の無線給電装置探索部１０４ｄが端末グループ情報管理部１０４ｆの情報に基づきグループＢの外部に無線給電装置を探しに行く。この時、例えば通信制御部１０４ａによって第３通信機１０３のＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のアドホックモードを働かせて無線給電装置の探索を無線通信１０ａｂにより行う。

　この探索によりグループＡ内の制御を行うＡ０が見つかると（Ｓ１４２２／Ｙｅｓ）、Ｂ０の端末位置情報取得部１０４ｅとＡ０の端末位置情報取得部１０４ｅとの間で、それぞれのもつ端末グループ情報管理部１０４ｆの情報を交換するとともに、Ｂ０はＡ０に対してＢ１の給電要求及び必要電力量を送信する（Ｓ１４２３、Ｓ１５０１）。

　Ａ０の電力制御部１０４ｂは、送電可能な電力量を計算し、端末位置情報取得部１０４ｅが取得した位置情報を基に端末グループ情報管理部１０４ｆが送電可能かどうかを判定する（Ｓ１５０２、Ｓ１５０３）。

　送電可能であれば（Ｓ１４２４／Ｙｅｓ）、Ａ０は送電可能通知、送電可能電力をＢ０に送信し、Ｂ０が受信する（Ｓ１５０４）。

　Ｂ０はＡ０に対してＢ０及びＢ１の端末ＩＤ、位置情報を再送する（Ｓ１４２５、１５０５）。これにより、双方の相対的な位置関係を把握することが可能となる。

　端末ＩＤは例えば課金情報として利用することが可能となる。端末ＩＤや端末の位置情報については、携帯端末装置の無線通信ネットワークの基地局（図示なし）から入手してもよい。この情報によりＡ０は送電承認依頼通知をＢ０へ送信し（Ｓ１５０６）、Ａ０が受信する（Ｓ１４２６）。

　Ｂ０はＢ１にＡ０からの送電承認通知を送信（Ｓ１４２７）し、Ｂ１が受信する（１３０６）。

　Ｂ０は送電開始承諾通知を送信し（Ｓ１４２８）、ＡＯが受信する（Ｓ１５０７）。送電開始承諾通知を受信したＡ０はＢ１に対して送電を開始する（Ｓ１３０７、Ｓ１５０８）。

　Ｂ１はバッテリ端子電圧ＶＢを読み取り、ＶＢがＢ１の動作に必要な電圧値（充電判定閾値）Ｖｔｈを超えるまで受電する（Ｓ１３０８、Ｓ１３０９）。ＶＢがＶｔｈを超えると（Ｓ１３０９／Ｙｅｓ）、Ｂ１は充電を完了し（Ｓ１３１０）、充電完了通知をＢ０に送信し（Ｓ１３１１）、Ｂ０が受信する（Ｓ１４２９）。Ｂ１から充電完了通知を受信したＢ０は、Ａ０に対してＢ１の充電完了の通知を送信し（Ｓ１４３０）、Ａ０が受信し（Ｓ１５０９）、Ａ０は送電を終了する（Ｓ１５１０）。

　なお、Ｂ０による無線給電装置探索では、グループＡ内の制御を担うＡ０にアクセスし（Ｓ１４２３）、Ａ０はＡ０からの送電可能な電力量をもとに送電可能かどうかを判定している（Ｓ１５０３）。判定方法はこれに限定されるものではなく、Ａ０は、グループＡ内のＡ０以外の送電可能な携帯端末装置であるＡ１、Ａ２から送電可能な電力量の総量で判定してもよい。

　以上はＢ１がＡ０から送電される送電可能電力量をＢ１が受電した段階で送電元に対して完了通知を送信している。送電元の電力事情を鑑みると、送電元であるＡ０が算出した送電可能量を送電した時点でＡ０がＢ１に対する送電を停止してもよい。

　図１７はグループ間無線給電の各ケースにおける電力の流れを示す図である。図１４から図１６で説明したケースは図１７におけるケース２－１に相当する。

　ケース１、ケース３及びケース３－１はＢ０が給電要求を出し、ケース２、ケース２－１、ケース４、ケース４－１、ケース４－２及びケース４－３はＢ１が給電要求を出す場合である。

　また、送電する携帯端末装置はケース１、ケース２及びケース２－１ではＡ０であり、それ以外のケースではＡ１である。通信ネットワークがスター構造である場合は、Ａ１、Ｂ１の通信は必ずＡ０、Ｂ０を介してグループ外と通信することになるが、電力の流れは、必ずしもグループ内の制御を担うＡ０やＢ０を通す必要がない。携帯端末装置を間に介するほど電力の送電効率は低下するため、例えばケース４、ケース４－１、ケース４－２及びケース４－３で比較すると、ケース４－１のＡ１⇒Ｂ１のように直接送電するのが最も効率が良い。

　また、Ｂ０の制御装置１０４の無線給電装置探索部１０４ｄが端末グループ情報管理部１０４ｆの情報に基づきグループ外部に無線給電装置を探しに行く場合には、図１８Ａに示したようなグループＢの外部にある無線給電専用の無線給電装置１８００であってもよい。グループＢの外部にある無線給電専用の無線給電装置１８００の場合には、グループＢ内の制御を担うＢ０が無線給電装置１８００と通信１８０１ｂｓを行い、Ｂ０が送電１８０２ｂｓを受け、Ａ０からグループＡ内の従属携帯端末装置Ａ１に給電を行うこともできる。

　又は図１８Ｂに示すように、通信１８０１ｂｓにおいて、Ｂ０から無線給電装置１８００にＢ１の位置情報、必要電力量を送信し、無線給電装置１８００による給電に関する情報をＡ０を介してＢ１が受信することにより、無線給電装置１８００からＢ１に対して直接給電してもよい。

　更には、Ｂ０の制御装置１０４の電力制御部１０４ｂ、端末位置情報取得部１０４ｅ及び端末グループ情報管理部１０４ｆが、グループＡからの送電ではＢ１の要求電力を十分に満たすことができない（例えば要求電力の２０％以下）と判定した場合には、Ｂ０はグループＡ以外に無線給電装置の探索を行う。例えば、図１９に示したように、Ｂ０はグループＣ内の制御を担う携帯端末装置Ｃ０にアクセスし、グループＣ内に属する携帯端末装置Ｃ１からＢ１に送電してもよい。また、無線給電装置の探索は携帯端末装置の無線通信ネットワークの基地局（図示なし）を介して行ってもよい。

＜第４実施形態＞
　第４実施形態は、複数のグループが無線給電専用の無線給電装置から受電している時にグループ間送電を行う実施形態である。図２０は、第４実施形態における各グループ及び無線給電装置の給電関係の概要を示す図である。図２１は、第４実施形態における給電シーケンスを示す図である。

　図２０に示すように、携帯端末装置のグループＡ、グループＢ及びグループＣと、無線給電専用の無線給電装置１８００があり、グループＡ及びグループＣは無線給電装置１８００を挟んで、グループＢとは反対側にある。

　無線給電装置１８００は、グループＡのＡ０に対して周波数ｆＡで、グループＢの主携帯端末装置Ｂ０に対して周波数ｆＢで送電しているものとする。この状態において、図２１に示すように、Ｃ１が機器間通信１０ｃを使ってＣ０に給電要求を送信する。

　Ｃ１から給電要求を受信したＣ０は、機器間通信１０ｃを使ってＣ１に対して給電要求受信通知、次いで待機命令を送信する。Ｃ０の無線給電装置探索部１０４ｄは、端末グループ情報管理部１０４ｆの情報に基づきグループ外部に無線給電装置を探しに行く。この時、例えば通信制御部１０４ａによって第３通信機のＷｉ－Ｆｉ（登録商標）のアドホックモードを働かせて無線給電装置の探索を行い、近接する無線給電装置１８００を見出す。

　Ｃ０と無線給電装置１８００とは、無線通信１０ｃｓを介して相互に端末グループ情報管理部に格納されている情報を交換する。

　Ｃ０は無線給電装置１８００に対して給電要求を行う。しかし、無線給電装置１８００は、既にＡ０及びＢ０に対してそれぞれ周波数ｆＡ、ｆＢで送電しているため、Ｃ０に対して送電の拒絶を返信する。

　次にＣ０は、制御装置１０４の無線給電装置探索部１０４ｄが端末グループ情報管理部１０４ｆの情報に基づき、Ａ０及びＢ０を見出す。Ａ０、Ｂ０、Ｃ０のそれぞれが備える端末位置情報取得部１０４ｅは、それぞれが備える端末グループ情報管理部１０４ｆの情報を無線通信１０ｃａ、１０ｂを介して、Ｃ０とＡ０、及びＣ０とＢ０との間で、交換する。同時に、Ｃ０は、Ａ０及びＢ０の其々に対してＣ１の給電要求及び必要電力量を送信する。

　Ａ０及びＢ０はそれぞれの制御装置１０４の電力制御部１０４ｂ、端末位置情報取得部１０４ｅ及び端末グループ情報管理部１０４ｆにより、送電可能な電力量を計算し、使用できる周波数を決定して、送電可能かどうかを判定する。送電可能であれば、Ａ０及びＢ０は送電可能通知、送電可能電力量、送電周波数を、他のグループ内の制御を担う携帯端末装置及び無線給電装置１８００に送信する。

　Ａ０からＣ１への送電１８０２ｃａには、グループＡ及びグループＣは無線給電装置１８００を挟んで、グループＢとは反対側に位置しているため、無線給電装置１８００からＢ０への送電１８０２ｂｓで用いている周波数ｆＢを用いれば、この送電１８０２ｂｓとも、無線給電装置１８００からＡ０への送電１８０２aｓ（周波数ｆＡ）と干渉することもないため、携帯端末装置のグループＡ、グループＢ及びグループＣと無線給電専用の無線給電装置１８００が存在するエリアでの周波数利用効率が上がる。

　図２１には、簡単のため、Ａ０が送信したものしか記していない。これを受信したＣ０はＡ０に対してＣ０及びＣ１の端末ＩＤ、位置情報を再送する。これにより、双方の相対的な位置関係を把握することが可能となり、端末ＩＤは課金情報として利用することが可能となる。端末ＩＤや端末の位置情報については、携帯端末装置の無線通信ネットワークの基地局（図示なし）から入手してもよい。この情報によりＡ０は送電承認依頼通知をＣ０へ送信し、Ｃ０はＣ１にＡ０からの送電承認通知を送信し、Ａ０には送電開始承諾通知を送信する。送電開始承諾通知を受信したＡ０は、周波数ｆＢの帯域のアンテナを第１アンテナスイッチ１０１ｂ又は第２アンテナスイッチ１０２ｂにより送電制御回路１１３側に切り替える。また、Ｃ１は周波数ｆＢの帯域のアンテナを第１アンテナスイッチ１０１ｂ又は第２アンテナスイッチ１０２ｂにより受電制御回路１１２側に切り替える。その後、Ａ０からＣ１への送電を開始する。

　送電元であるＡ０が算出した送電可能量を送電した時点でＡ０はＣ１に対する送電を停止し、送電完了通知をＣ０に送信する。Ａ０及びＣ１は周波数ｆＢの帯域のアンテナスイッチを第１無線用ＩＣ１０１ｃ側、又は第２無線用ＩＣ１０２ｃ側に切り替える。

　以上の説明は、グループ間送電を行う際に周波数干渉が発生しない場合について述べた。一方、グループ間送電を行う際に周波数干渉が発生する場合は、異なる制御を行うことができる。例えば、Ａ０の電力制御部１０４ｂ、端末位置情報取得部１０４ｅ及び端末グループ情報管理部１０４ｆは、送電可能な電力量を計算し、使用できる周波数を決定して、送電可能通知、送電可能電力量、送電周波数を、他のグループ内の制御を担う携帯端末装置及び無線給電装置１８００に送信する。この時点で、無線給電装置１８００がＢ０へ送電する電力残量と、Ａ０からＣ１への送電電力量を比較する。比較した結果、無線給電装置１８００がＢ０へ送電する電力残量が、Ａ０からＣ１への送電電力量より多ければ（例えば３０％以上）、Ｂ０は周波数ｆＢをＣ１への送電のために明け渡すように制御することも可能である。このような制御を行うことによって、より充電必要性の高い携帯端末装置又は従属携帯端末装置に無線給電を行うための周波数を確保することが可能となる。

　本実施形態によれば、携帯端末装置に対して、無線給電専用の無線給電装置１８００のみならず他の携帯端末装置からも給電が可能となる。また、これにより、無線給電専用の無線給電装置１８００の負荷が給電可能な携帯端末装置に分散され、無線給電専用の無線給電装置１８００の低減が可能となる。更に、複数グループの位置関係を利用することにより、複数グループの存在するエリアでの周波数利用効率を上げることも可能となる。

　本発明は、上記各実施形態に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲での具体的構成の変更態様は、本発明の技術的範囲に含まれる。

　例えば、上記では簡単のため一つのグループあたり３つの携帯端末装置しか描かれていないが、グループあたりの携帯端末装置数は３つに限られない。一般に、グループＸはグループＸ内の制御を担う携帯端末装置Ｘ０とそれに従う携帯端末装置Ｘi（i=１、２、・・・）とで構成され、グループＸ内はＸ０を中心とするスター構造のネットワークを構成する。もちろんグループは携帯端末装置Ｘ０単独で構成されてもよい。グループＸ内の制御を担う携帯端末装置は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のペアリング機能を用いてユーザが決めてもよいが、近距離にある携帯端末装置間で通信を行い、端末装置のＩＤをはじめ、電池容量、位置情報、残存電力量、受電機能、送電機能、送電効率、受電効率、などの情報を基に決めてもよい。例えば、送電機能と受電機能、多種の通信規格の無線を有し、電池容量が大きな携帯端末装置がグループ内の制御を担う携帯端末装置となるようにしてもよい。

１　　　　　　：無線給電システム
３１　　　　　：機器間通信
３２　　　　　：機器間通信
４１　　　　　：電磁波
４２　　　　　：電磁波
５１　　　　　：無線給電装置
５２　　　　　：５Ｇ基地局
６１　　　　　：電磁波
６２　　　　　：電磁波
Ａ０　　　　　：携帯端末装置
Ａ１　　　　　：従属携帯端末装置
Ａ２　　　　　：携帯端末装置

Claims

　携帯端末装置であって、
　前記携帯端末装置からの制御に応じて動作する少なくとも１つ以上の従属携帯端末装置から、当該従属携帯端末装置に対する給電要求信号を受信する機器間通信機と、
　前記従属携帯端末装置に対して送電する送電制御回路と、
　バッテリと、
　前記機器間通信機及び送電制御回路の動作を制御する制御装置と、を備え、
　前記機器間通信機が前記給電要求信号を受信すると、前記制御装置は前記バッテリに充電されているバッテリ残量を検出し、前記バッテリ残量の検出結果に応じて前記送電制御回路及び前記機器間通信機に対して無線給電のための電磁波を出力させるための制御を行う、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　請求項１記載の携帯端末装置であって、
　前記給電要求信号は、前記従属携帯端末装置が要求する要求電力量を含み、
　前記制御装置は、前記バッテリ残量及び前記要求電力量と、前記従属携帯端末装置に対する送電の可否を判断するための給電許容下限値との比較結果に基づいて、前記従属携帯端末装置への送電可否を判断し、可能と判断した場合に前記送電制御回路に対して送電指示信号を出力する、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　請求項２記載の携帯端末装置であって、
　前記制御装置は、前記バッテリ残量及び前記要求電力量と、前記給電許容下限値との比較結果に基づいて、前記要求電力量を充たす送電が不可能と判断した場合に、前記要求電力量よりも小さい値からなり、前記従属携帯端末装置への送電を許容できる送電可能電力量を演算し、前記送電可能電力量の給電を前記従属携帯端末装置に給電するように制御する、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　請求項３記載の携帯端末装置であって、
　無線給電電波を受信する外部通信機と、
　前記外部通信機を介して受信した電磁波により受電する受電制御回路を更に備え、
　前記制御装置は、前記要求電力量を充たす送電が不可能と判断した場合に、前記外部通信機を介して無線給電を行う無線給電装置を探索し、探索された無線給電装置から電磁波を受電し、前記受電制御回路は受電した電力を前記バッテリに充電し、前記送電制御回路は前記バッテリの電力を前記従属携帯端末装置に対して送電するように制御する、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　請求項４記載の携帯端末装置であって、
専用無線給電装置との通信を行う無線通信機とを備え、
　前記外部通信機は、移動体通信システム通信機を含み、
　前記無線給電装置は、前記無線通信機を介して接続された専用無線給電装置及び前記移動体通信システム通信機を介して接続された移動体無線基地局であり、
　前記制御装置は、前記無線給電装置を探索した結果、前記専用無線給電装置及び前記移動体無線基地局の両方を見つけた場合は、前記専用無線給電装置に対して給電要求通知を送信するように制御する、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　請求項４記載の携帯端末装置であって、
　前記外部通信機は、移動体通信システム通信機であり、
　前記無線給電装置は、前記移動体通信システム通信機を介して接続された移動体無線基地局であり、
　前記制御装置は、前記バッテリの残量が受電を開始すると判断するための受電開始閾値以下であることを検知すると、前記移動体無線基地局に対して給電要求通知を送信し、前記バッテリの残量が受電を停止すると判断するための受電停止閾値以上となったことを検知すると、前記移動体無線基地局に対して充電完了通知を送信する、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　請求項６記載の携帯端末装置であって、
　前記受電停止閾値は、前記バッテリの充電容量の全量よりも小さい値であって、かつ前記受電開始閾値よりも大きな値である、
　ことを特徴とする携帯端末装置。
　携帯端末装置による無線送電方法であって、
　前記携帯端末装置からの制御に応じて動作する少なくとも１つ以上の従属携帯端末装置から、当該従属携帯端末装置に対する給電要求信号を前記携帯端末装置が受信するステップと、
　前記携帯端末装置に備えられたバッテリに充電されているバッテリ残量を前記携帯端末装置が検出するステップと、
　前記バッテリ残量の検出結果に応じて前記従属携帯端末装置に対して送電するための電磁波を前記携帯端末装置が出力するステップと、
　を含むことを特徴とする携帯端末装置による無線送電方法。