モバイル端末装置、電力伝送システム、およびコンピュータ可読記憶媒体

本開示は、モバイル端末装置、電力伝送システム、およびコンピュータ可読記憶媒体に関する。

セルラ電話機などのモバイル端末装置は、役に立つ通信ツールである。しかし、スマートフォンなどのセルラ電話機は、比較的多数の機能を有することが可能であり、例えば、様々な機能が比較的長い時間にわたって利用される場合、セルラ電話機に電源を供給するバッテリが予期せずに切れる可能性がある。バッテリが切れると、セルラ電話機の機能は、バッテリが交換されない限り、またはセルラ電話機が電源供給装置に直接に接続されない限り、使用されない可能性がある。

最近、ワイヤレス電力伝送の活発な研究および開発が行われている。ワイヤレス電力伝送は、ときとして、非接触電力伝送とも呼ばれる。例えば、ワイヤレス電力伝送を使用することによって、セルラ電話機などのモバイル端末装置のバッテリを、モバイル端末装置を電源供給装置に物理的に電気的に接続することなしに、充電ユニットに対して、または充電ユニット上に単に置くだけで、充電することが可能であり得る。しかし、バッテリの充電は、モバイル端末装置が充電ユニットの近くに置かれない限り、行われないので、このワイヤレス電力伝送は、モバイル端末装置が動いている間に使用するのに適していない可能性がある。モバイル端末装置の動きは、モバイル端末装置を運ぶユーザ、車両などが移動する際に生じる。

例えば、数mmのオーダの電力伝送距離を有する前述したワイヤレス電力伝送と比べて、電力伝送距離が、例えば、2mに拡大され得る第1のワイヤレス電力伝送システムが提案されている。この第1のワイヤレス電力伝送システムは、効率的な電力伝送を可能にするためにコイルを使用する共鳴の原理に基づく。しかし、電力伝送距離を拡大するためにコイルサイズが大きくされる必要があるので、この第1のワイヤレス電力伝送システムは、モバイル端末装置などのポータブルデバイスに実装するのに適さない可能性がある。さらに、効率的な電力伝送を実現するために、送電端における電力トランスミッタと受電端デバイスにおける電力レシーバとは、互いに対向する向きにされる必要がある可能性があり、このことが、例えば、電力トランスミッタの配置を制限する可能性がある。さらに電力トランスミッタと電力レシーバとを互いに対向する向きにする必要性は、モバイル端末装置が動いている間にこの第1のワイヤレス電力伝送システムにより電力を伝送することを困難にする可能性がある。

他方、電力がマイクロ波によって送受される第2のワイヤレス電力伝送システムが提案されている。前述した第1のワイヤレス電力伝送システムとは異なり、この第2のワイヤレス電力伝送システムは、例えば、電力トランスミッタの配置を制限しない可能性があり、電力レシーバは、モバイル端末装置が動いている間でさえ、電力を受け取ることが可能である。しかし、この第2のワイヤレス電力伝送システムによれば、電力伝送効率は、送電アンテナまたは受電アンテナいずれかのビーム幅が狭められない限り、第1のワイヤレス電力伝送システムの電力伝送効率と比べて相当に低下する可能性がある。しかし、送電アンテナまたは受電アンテナのビーム幅を狭くすることは、モバイル端末装置が動いている間にそれらのマイクロ波を受け取ることをより困難にする可能性がある。

さらに、第1のワイヤレス電力伝送システムおよび第2のワイヤレス電力伝送システムによれば、モバイル端末装置が使用される環境において電力トランスミッタをセットアップする費用は、比較的多数の電力トランスミッタがその環境においてセットアップされるべき場合、相当に高くなり得る。

したがって、モバイル端末装置が動いている間でさえ効率的な電力伝送を実現することが可能なワイヤレス電力伝送技術の需要が存在し得る。

実施形態の一態様が、モバイル端末装置が動いている間でさえ効率的な電力伝送を実現するための技術を提供することが可能である。

実施形態の別の態様によれば、モバイル端末装置が、電波を受け取るように構成された複数のアンテナと、ダイバーシチ技法を使用してその複数のアンテナによって受け取られた電波の電力を受け取るように構成されたレシーバ回路と、モバイル端末装置に結合された充電可能なバッテリを、そのレシーバ回路によって受け取られた電波の電力で充電するように構成された充電ユニットとを含むことが可能である。

実施形態のさらに別の態様によれば、電力伝送システムが、モバイル端末装置と、このモバイル端末装置と通信するように構成された複数の外部デバイスとを含むことが可能であり、モバイル端末装置は、それらの外部デバイスから電波を受け取るように構成された複数のアンテナと、ダイバーシチ技法を使用してその複数のアンテナによって受け取られた電波の電力を受け取るように構成されたレシーバ回路と、モバイル端末装置に結合された充電可能なバッテリを、そのレシーバ回路によって受け取られた電波の電力で充電するように構成された充電ユニットと、その充電可能なバッテリの残存容量が所定の値未満になると、外部デバイスに対する電力伝送要求を、複数のアンテナを介して送信するように構成された制御ユニットとを含み、制御ユニットは、その電力伝送要求に応答して複数のアンテナのうちの1つから電力伝送の開始を知らせる通知が受信されると、充電ユニットを活性化する。

実施形態のさらなる態様によれば、コンピュータによって実行されると、ダイバーシチ技法を使用して複数のアンテナによって受け取られた電波の電力をコンピュータに受け取らせる受電手順と、レシーバ回路によって受け取られた電波の電力を使用して充電ユニットによって、モバイル端末装置に結合された充電可能なバッテリをコンピュータに充電させる充電手順とを含み得る電力伝送プロセスをコンピュータに実行させるプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

以上の概要は、単に例示的であり、限定することは全く意図していない。前述した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、さらなる実施形態、およびさらなる特徴が、添付の図面と併せて読まれた場合に後段の詳細な説明から明白となろう。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、第1の実施形態におけるモバイル端末装置の例を示すブロック図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、第1の実施形態におけるモバイル端末装置の別の例を示すブロック図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、モバイル端末装置の一部分の変形を示すブロック図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、第1の実施形態における電力伝送の例を説明するための図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、残存バッテリ容量に応じて最適化アルゴリズムを変えるプロセスの例を説明するための流れ図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、第2の実施形態における電力伝送システムによって実行されるプロセスの例を説明するための流れ図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、第2の実施形態における電力伝送の例を説明するための図である。

本開示の少なくともいくつかの実施形態によって構成された、第2の実施形態における電力伝送後の状態の例を説明するための図である。

以下の詳細な説明において、本明細書の一部分を形成する添付の図面を参照する。これらの図面において、文脈がそうでないことを規定するのでない限り、同様の符号は、通常、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲において説明される例示的な例または実施形態は、限定することを意図していない。本明細書で提示される主題の趣旨も範囲も逸脱することなく、他の例または実施形態が利用されることが可能であり、さらに他の変更が行われることが可能である。本明細書で全体的に説明され、図に示される本開示の態様は、すべて明示的に企図されると共に、本開示の一部を成す、多種多様な異なる構成で配置されること、置き換えられること、組み合わされること、および設計されることが可能であることが容易に理解され得る。

本開示は、とりわけ、電力伝送と関係する方法、デバイス、システム、および/またはコンピュータ可読記憶媒体に関する。

簡単に述べると、ワイヤレス電力伝送のための技法が、本明細書で全体的に説明される。

第1の実施形態 図1は、第1の実施形態におけるモバイル端末装置の例を示すブロック図である。一例において、図1に示されるモバイル端末装置1が、例えば、セル電話機によって形成されることが可能であるが、モバイル端末装置1は、電波を受け取る複数のアンテナと、ダイバーシチ技法を使用してその複数のアンテナによって受け取られた電波の電力を受け取るレシーバ回路と、そのレシーバ回路によって受け取られた電波の電力で、デバイスに結合された充電可能なバッテリを充電する充電ユニットとを含む任意の適切なデバイスによって形成されてもよい。セル電話機の事例において、スピーカおよびマイクロフォン(ともに図示せず)が、別の相手との電話会話を可能にするように提供されることが可能である。

図1に示されるモバイル端末装置1は、複数のアンテナ11−1から11−N(Nは、1より大きい自然数)と、スイッチング回路12と、電力レシーバ回路13と、信号レシーバ回路14と、充電ユニット15と、制御ユニット16と、信号/電力トランスミッタ回路18と、入力デバイス19と、ディスプレイデバイス20とを含み得る。充電可能なバッテリ21は、充電ユニット15に着脱可能に接続され得る。

アンテナ11−1から11−Nは、適応アレイアンテナを形成することが可能である。整流器(図示せず)が、例えば、電力レシーバ回路13内部に備えられることが可能である。制御ユニット16は、CPU(中央処理装置)などのプロセッサを含み得る。入力デバイス19は、モバイル端末装置1の制御ユニット16に命令またはデータを入力する際にユーザによって操作されるべき複数のキーまたはボタンを含み得る。ディスプレイデバイス20は、制御ユニット16の制御下でユーザにメッセージ、データなどを表示するLCD(液晶ディスプレイ)などを含み得る。ディスプレイデバイス20上に表示されるデータは、バッテリ21に関する残存バッテリ容量(または残存バッテリレベルもしくは残存バッテリ充電量)を示す表示(またはバッテリ残量ゲージ)を含み得る。もちろん、入力デバイス19およびディスプレイデバイス20は、入力デバイス19およびディスプレイデバイス20の機能を一体化して含むタッチスクリーンパネルなどの単一の操作パネルによって形成されてもよい。

例えば、PA(電力増幅器)などの増幅器(図示せず)が、信号/電力トランスミッタ回路18内に備えられることが可能であり、または信号/電力トランスミッタ回路18の出力とスイッチング回路12の間に備えられることが可能である。同様に、LNA(低雑音増幅器)などの増幅器(図示せず)が、スイッチング回路12と信号レシーバ回路14の入力の間に備えられることが可能であり、または信号レシーバ回路14内部に備えられることが可能である。

制御ユニット16は、スイッチング回路12を介してアンテナ11−1から11−Nによって受け取られる電波の電力を受け取るように電力レシーバ回路13を制御し、スイッチング回路12を介してアンテナ11−1から11−Nによって受信される要求および通知を受信するように信号レシーバ回路14を制御し、さらにスイッチング回路12を介してアンテナ11−1から11−Nから電波で要求、通知、および電力を伝送するように信号/電力トランスミッタ回路18を制御する、スイッチング回路12の切り換えを制御する機能を含み得る。また、制御ユニット16は、知られている方法によってバッテリ21の残存バッテリ容量を監視する機能、および充電ユニット15を活性化する、または不活性化する機能を含むことも可能である。この例において、制御ユニット16は、スタンバイモード、受電モード、および送電モードを含め、モバイル端末装置1の動作モードをさらに制御することが可能である。例えば、スタンバイモードにおいて、電話会話、データ通信などが、入力デバイス19からユーザによって指示されることが可能である。受電モードにおいて、電力が外部デバイスから受け取られることが可能である。送電モードにおいて、電力が、外部デバイスに伝送される(transferred)(または伝送される(transmitted))ことが可能である。

電力レシーバ回路13によって受け取られた電波は、後段で説明されるとおり、充電ユニット15を介してバッテリ21を充電するのに使用される信号に変換され得る。信号レシーバ回路14によって受信された電波は、信号レシーバ回路14と一緒に受信システムを形成することが可能な受信信号処理部(図示せず)に供給され得る。受信信号処理部は、受信された電波を復調などの処理にかけることが可能である。信号/電力トランスミッタ回路18が、信号/電力トランスミッタ回路18と一緒に送信システムを形成することが可能な送信信号処理部(図示せず)から送信されるべき信号を受け取ることが可能である。送信信号処理部は、送信されるべき信号を変調などの処理にかけることが可能である。

図2は、第1の実施形態におけるモバイル端末装置の別の例を示すブロック図である。図2において、図1における対応する部分と同一である部分は、同一の参照符号で示され、それらの部分の説明は省略される。

図2で、制御ユニット16が、図1に示されるスイッチング回路12の代わりに振幅および/または位相調整回路31を制御することが可能である。振幅および/または位相調整回路31は、それぞれアンテナ11−1から11−Nを介して受け取られる電波の振幅および/または位相を調整するようにアジャスタ32−1から32−Nを制御することが可能である。アジャスタ32−1から32−Nにおいて振幅および/または位相が調整された電波が、レシーバ回路13および14の入力と信号/電力トランスミッタ回路18の出力とを接続するノードに接続され得るミクサ33に供給されることが可能である。

図1に示される例において、電力を受け取るモバイル端末装置1は、複数のアンテナ11−1から11−Nと、受け取られる電力のレベルに応じてアンテナ11−1から11−Nの切り換えを実行することが可能なスイッチング回路12とを有することが可能である。さらに、スイッチング回路12の下流側の電力レシーバ回路13において、電力レシーバ回路13の整流器が、高周波数電波信号を、充電ユニット15を介してバッテリ21を充電するのに使用されるDC(直流)信号に変換することが可能である。

電波が複数の外部デバイス(例えば、送電側モバイル端末装置111)から伝播するマルチパス環境において、受電側モバイル端末装置1は、受電側モバイル端末装置1のロケーションに依存してゼロポイントに入る可能性があり、このことは、受電側モバイル端末装置1において比較的低い受電レベルをもたらし得る。この状況を回避するために、受電側モバイル端末装置1は、複数のアンテナ11−1から11−Nを備えることが可能であり、さらに個々のアンテナ11−1から11−Nにおける受電レベルが、電力レシーバ回路13を介して制御ユニット16によって監視されることが可能である。制御ユニット16は、最高の受電レベル、または閾値レベルより高い受電レベルを有するアンテナに接続するようにスイッチング回路12を制御することが可能である。このことが、複数の外部デバイス(例えば、送電側モバイル端末装置111)から電波を効率的に受け取ることを可能にし得る。前述したとおり、受電レベルに応じてスイッチング回路12を介してアンテナ11−1から11−Nを選択的に切り換えるためのダイバーシチ技法を使用することによって、受電側モバイル端末装置1に対するマルチポイントツーポイント送電、および受電側モバイル端末装置1によるマルチポイントツーポイント受電を安定して実行することが可能であり得る。図1で使用されるダイバーシチ技法は、いわゆる選択合成であることが可能である。

代替として、アジャスタ32−i(i=1,...,N)が、利得(または振幅)を調整するように各アンテナ11−iに関連して備えられることが可能な、いわゆる等利得合成が、受電側端末装置1における受電レベルを増加させるのに使用されてもよい。アジャスタ32−i(i=1,...,N)が位相を調整する、または偏移させるように各アンテナ11−iに関連して備えられることが可能な、いわゆる同相合成が、受電側端末装置1における受電レベルを増加させるのに使用されてもよい。さらに、アジャスタ32−i(i=1,...,N)が位相と振幅の両方を調整する、または偏移させるように各アンテナ11−iに関連して備えられることが可能な、いわゆる最大比合成が、受電側端末装置1における受電レベルを増加させるのに使用されてもよい。図2で使用されるダイバーシチ技法は、等利得合成、同相合成、および最大比合成のいずれか1つであることが可能である。

図3は、モバイル端末装置の一部分の変形を示すブロック図である。図1および図2で、制御ユニット16は、スイッチング回路12、または振幅および/もしくは位相調整回路31、レシーバ回路13および14、充電ユニット15、信号/電力トランスミッタ回路18、入力デバイス19、ディスプレイデバイス20、およびバッテリ21のそれぞれに別々に接続され得る。

他方、図3で、制御ユニット16は、バス41を介して、スイッチング回路12、または振幅および/もしくは位相調整回路31、レシーバ回路13および14、充電ユニット15、信号/電力トランスミッタ回路18、入力デバイス19、ディスプレイデバイス20、およびバッテリ21のそれぞれに接続され得る。さらに、制御ユニット16は、CPU161と、ストレージユニット162とを含み得る。ストレージユニット162は、データ、およびCPU161によって実行されるべきプログラムを格納することが可能である。ストレージユニット162は、バス41着脱可能に接続され得る。ストレージユニット162は、半導体メモリデバイス、ならびに磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体などのためのドライブなどの任意の適切な非一時的コンピュータ可読記憶媒体によって形成され得る。

ストレージユニット162の中に格納されたプログラムは、CPU161によって実行されると、ダイバーシチ技法を使用してアンテナ11−1から11−Nによって受け取られた電波の電力をCPU161に受け取らせる受電手順と、電力レシーバ回路13によって受け取られた電波の電力を使用して充電ユニット15によってバッテリ21をCPU161に充電させる充電手順とを含み得る電力伝送プロセスをCPU161に実行させるプログラムを含み得る。受電手順は、CPU161に、アンテナ11−1から11−Nを介して搬送周波数fcで電力伝送を受け取らせることが可能であり、さらに電力伝送プロセスは、バッテリ21の残存容量に応じて雑音に対する搬送波の受電レベルを最大化するために受電手順によって使用されるダイバーシチ技法をCPU161に決定させる手順をさらに含み得る。

電力伝送プロセスは、アンテナ11−1から11−Nを介して電力伝送要求を受信したことに応答して、アンテナ11−1から11−Nを介して、電力伝送の開始を知らせる通知を行うことを含め、電力伝送をCPU161に行わせる制御手順をさらに含み得る。

図4は、第1の実施形態における電力伝送の例を説明するための図である。図4で、便宜上、電力伝送システムにおける受電側モバイル端末装置1および送電側モバイル端末装置111−1から111−M(Mは、1より大きい自然数)のそれぞれは、図1または図2に示される構造を有し、さらに送電側モバイル端末装置111−1から111−Mは、受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内に位置するものと想定され得る。

単一の電力トランスミッタから伝送された電波を単一のモバイル端末装置の電力レシーバによって受信することが可能な従来のシステムとは異なり、複数の送電側モバイル端末装置111−1から111−Mが協調して、単一の受電側モバイル端末装置1に電波エネルギーを伝送することが可能である。つまり、受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内の複数のモバイル端末装置111−1から111−Mが、受電側モバイル端末装置1のための電力トランスミッタとして使用されることが可能である。

このため、電波エネルギーを使用する従来のポイントツーポイント(P2P)電力伝送の比較的低い効率と比べて、実施形態によるマルチポイントツーポイント(MP2P)電力伝送、つまり、多対1電力伝送の効率は、大幅に向上することが可能である。単一のモバイル端末装置111−iから伝送される電力は、比較的小さい可能性があるものの、バッテリ21を充電するのに十分な電力が、複数のモバイル端末装置111−1から111−Mから受け取られる電力を足し合わせることによって得られることが可能である。このタイプの電力伝送システムは、すべての方向(つまり、任意の方向)からの電波の受信を基本的に可能にする複数のアンテナ11−1から11−Nによって可能にされ得る。電力伝送は、モバイル端末装置111−1から111−1およびモバイル端末装置1の間の通信のために使用される搬送波の搬送周波数fcを使用して行われることが可能である。

図5は、バッテリの残存バッテリ容量に応じて受電側モバイル端末装置における最適化アルゴリズムを変えるプロセスの例を説明するための流れ図である。図5に示されるプロセスは、受電側モバイル端末装置1の制御ユニット16によって実行され得る。

図5で、ステップS1が、バッテリ21の残存バッテリ容量によって供給され得る電力Prが、ダイバーシチ技法の第1の最適化アルゴリズムA1を実行するのに要求される電力P1より小さいかどうかを判定することが可能である。ステップS1における判定結果が「いいえ」である場合、ステップS2が、第1の最適化アルゴリズムA1を使用して受電を実行することが可能であり、プロセスは、終了する。他方、ステップS1における判定結果が「はい」である場合、ステップS3が、残存バッテリ容量によって供給され得る電力Prが、ダイバーシチ技法の第2の最適化アルゴリズムA2を実行するのに要求される電力P2より小さいかどうかを判定することが可能である。ステップS3における判定結果が「いいえ」である場合、ステップS4が、第2の最適化アルゴリズムA2を使用して受電を実行することが可能であり、プロセスは、終了する。

ステップS3で判定結果が「はい」である場合、ステップS5が、残存バッテリ容量によって供給され得る電力Prが、ダイバーシチ技法の第3の最適化アルゴリズムA3を実行するのに要求される電力P3より小さいかどうかを判定することが可能である。ステップS5における判定結果が「いいえ」である場合、ステップS6が、第3の最適化アルゴリズムA3を使用して受電を実行することが可能であり、プロセスは、終了する。他方、ステップS5における判定結果が「はい」である場合、ステップS7が、その最適化アルゴリズムを使用せずに受電を実行することが可能であり、プロセスは、終了する。

この例において、第1の最適化アルゴリズムA1は、第2の最適化アルゴリズムA2と比べて、より複雑であり、実行するのにより多くの時間と電力を要求することが可能である。さらに、第2の最適化アルゴリズムA2は、第3の最適化アルゴリズムA3と比べて、より複雑であり、実行するのにより多くの時間と電力を要求することが可能である。例えば、第1の最適化アルゴリズムA1、第2の最適化アルゴリズムA2、および第3の最適化アルゴリズムA3は、それぞれ、選択合成、等利得合成(または同相合成)、および最大比合成を使用するダイバーシチ技法に準拠することが可能である。したがって、図5に示されるプロセスによれば、残存バッテリ容量によって供給可能な電力が、より複雑な最適化アルゴリズムを使用して受電を実行するのに不十分である場合、より単純な最適化アルゴリズムを使用して受電が実行されることが可能である。その結果、受電は、バッテリ21の残存バッテリ容量に合った最適化アルゴリズムを使用して行われ得る。

もちろん、受電側モバイル端末装置1によって使用される最適化アルゴリズムは、送電側モバイル端末装置111−1から111−Mから受け取られる電波エネルギーに基づいて進行する充電ユニット15によって実行されるバッテリ21の充電に応じて動的に変わることが可能である。

前述したとおり、マルチポイントツーポイント電力伝送を実行すること、および受電側モバイル端末装置に、この実施形態の場合のとおりダイバーシチ技法を使用して電波エネルギーを受け取るアレイアンテナを備えることとによって、効率的なワイヤレス電力伝送が実現されることが可能である。

次に、この実施形態を、モバイル端末装置の特定の仕様を参照することによって、より詳細に説明する。

電波エネルギーを使用した従来のポイントツーポイント(P2P)電力伝送の効率、つまり、電力トランスミッタと電力レシーバが互いに対向して配置された場合の受け取られる電力対伝送される電力の比は、50%から98%であり得る磁気共鳴などに基づく電力伝送システムの効率より低い可能性がある。この理由で、電波エネルギーを使用する電力伝送は、急速充電または安定した長期給電などの用途に適さないと、従来、考えられてきた可能性がある。

しかし、例えば、図4に示されるとおり、複数の送電側モバイル端末装置111−1から111−Mが存在する環境において、1つのモバイル端末装置当たりの電波エネルギーを使用する電力伝送の効率は、電波エネルギーを使用する従来のポイントツーポイント(P2P)電力伝送の効率と同一であり得るものの、電力伝送は、送電側モバイル端末装置111−1から111−Mの数Mに応じて増加することが可能であり、受電側モバイル端末装置1によって受け取られる電力も、それに相応して増加することが可能である。

詳細には、モバイル端末装置1、およびモバイル端末装置111−1から111−Mのユーザが比較的密集している区域(または地域)内で、送電側モバイル端末装置111−iと受電側モバイル端末装置1の間の距離は、比較的短いことが可能であり、さらに送電側モバイル端末装置111−1から111−Mの数Mは、比較的大きいことが可能である。このため、受電側モバイル端末装置1によって受け取られる電力の増加が見込まれ得る。前述した区域(または地域)の例には、列車、オフィスビル、工場、都市などが含まれ得る。

例えば、送電側モバイル端末装置111が、800MHz帯域で動作し、0.8W(または約29dBm)の最大出力で電力を伝送するものと想定されたい。例えば、送電側モバイル端末装置111のアンテナ利得と受電側モバイル端末装置1のアンテナ利得が共に0dBiであり、送電側モバイル端末装置111と受電側モバイル端末装置1との間の距離が、10mであるものと想定すると、ポイントツーポイント電力伝送の場合、受電側モバイル端末装置1によって受け取られる電力は、−21dBmであることが可能であり、したがって、電力伝送の効率は、約0.9%であることが可能である。エネルギーのほとんどは、送電側モバイル端末装置111の周囲に電波として放射されたものと考えられることが可能であり、わずかなエネルギーしか受電側モバイル端末装置1に到達しないことが可能である。しかし、例えば、10(十)の送電側モバイル端末装置111−1から111−10が、受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内にあり、前述した送電側モバイル端末装置111−iと同一の仕様を有する場合、マルチポイントツーポイント(この例では、10:1)電力伝送で受電側モバイル端末装置1によって受け取られる電力は、約10dB増加することが可能である。このため、前述した仕様を有するM個の送電側モバイル端末装置111−1から111−Mが、受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内に位置している場合、受電側モバイル端末装置1に対する電力伝送は、10log₁₀M dB増加することが可能である。

しかし、実際の環境において、複数の送電側モバイル端末装置111−1から111−Mからの複数の電波は、理想的に同相で受信および合成されない可能性がある。このため、図2または図3に示される受電側モバイル端末装置1においてダイバーシチ技法を使用することによって、個々のアンテナ11−1から11−Mによって受け取られた電波の振幅および/または位相が、受け取られ得る電力を安定させるために、受け取られた電力を合成する際の電波環境に応じて調整されることが可能である。電力伝送は、搬送波の搬送周波数fcで実行されることが可能であるので、電波の振幅および/または位相は、雑音に対する搬送波の受電レベル、つまり、SNR(信号対雑音比)を最大化するように調整されることが可能である。電波の振幅および/または位相のこの調整は、ダイバーシチ技法の最適化アルゴリズムを使用して行われることが可能である。モバイル端末装置のアンテナの数に関連してSNRを向上させることの一例は、例えば、日本国公開特許2010−252497号公報において提案されている。このため、この実施形態による電力伝送システムにおいて、電波は、ダイバーシチ技法を使用して受電側モバイル端末装置1によって安定して受け取られることが可能であり、さらに受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内に位置する送電側モバイル端末装置111−1から111−Mから伝送された電波のエネルギーは、充電ユニット15によって蓄積されたエネルギーを使用してバッテリ21を充電することによって、所定の時間にわたって受電側モバイル端末装置1によって蓄積されることが可能である。

第2の実施形態 図6は、第2の実施形態における電力伝送システムによって実行されるプロセスの例を説明するための流れ図である。図7は、第2の実施形態における電力伝送の例を説明するための図であり、図8は、第2の実施形態における電力伝送後の状態の例を説明するための図である。図7および図8で、便宜上、受電側モバイル端末装置1および送電側モバイル端末装置111−1から111−M(Mは、1より大きい自然数)のそれぞれは、図1または図2に示される構造を有し、さらに送電側モバイル端末装置111−1から111−Mは、受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内に位置するものと想定され得る。さらに、便宜上、モバイル端末装置1およびモバイル端末装置111−1から111−Mのそれぞれのディスプレイデバイス20上にバッテリ残量ゲージ271が表示されるものと想定され得る。

図6で、ステップS11からS17が、送電側モバイル端末装置111−i(i=1,...,M)の制御ユニット16(またはCPU161)によって実行されることが可能であり、さらにステップS21からS28が、受電側モバイル端末装置1の制御ユニット16(またはCPU161)によって実行されることが可能である。

ステップS21で、受電側モバイル端末装置1が、バッテリ21の残存バッテリ容量が、所定の量未満であり、不十分であるかどうかを判定することが可能である。受電側モバイル端末装置1の残存バッテリ容量が、図7の受電側モバイル端末装置1のバッテリ残量ゲージ271によって示されるように低く、ステップS21における判定結果が「はい」である場合、ステップS22で、受電側モバイル端末装置1が、信号/電力トランスミッタ回路18、スイッチング回路12(またはミクサ33およびアジャスタ32−1から32−N)、およびアンテナ11−1から11−Nを介して、受電側モバイル端末装置1から通信可能な距離内の送電側モバイル端末装置111−1から111−Mに電力伝送要求を送信し、電力伝送の開始を知らせる通知を待つことが可能である。

ステップS11で、送電側モバイル端末装置111−iが、アンテナ11−1から11−N、スイッチング回路12(またはアジャスタ32−1から32−Nおよびミクサ33)、および信号レシーバ回路14を介して、受電側モバイル端末装置1から電力伝送要求を受信することが可能である。ステップS12で、送電側モバイル端末装置111−iが、送電側モバイル端末装置111−iにおけるバッテリ21の残存バッテリ容量が所定の量より多いかどうかに基づいて、電力伝送が開始され得るかどうかを判定することが可能である。送電側モバイル端末装置111−iのプロセスは、ステップS12で判定結果が「いいえ」である場合、終了する。他方、送電側モバイル端末装置111−iの残存バッテリ容量が、図7にi=1、2、およびMに関して送電側モバイル端末装置111−iのバッテリ残量ゲージ271によって示されるように高く、ステップS12における判定結果が「はい」である場合、ステップS13で、送電側モバイル端末装置111−iは、送電側モバイル端末装置111−iの動作モードを送電モードに切り換えることが可能である。ステップS14で、送電側モバイル端末装置111−iが送電モードで、信号/電力トランスミッタ回路18、スイッチング回路12(またはミクサ33およびアジャスタ32−1から32−N)、およびアンテナ11−1から11−Nを介して、受電側モバイル端末装置1に電力伝送の開始を知らせる通知を送信することが可能である。ステップS15で、送電側モバイル端末装置111−iが、信号/電力トランスミッタ回路18、スイッチング回路12(またはミクサ33およびアジャスタ32−1から32−N)、およびアンテナ11−1から11−Nを介して、電波エネルギーによって電力を伝送することが可能である。

ステップS23で、受電側モバイル端末装置1が、アンテナ11−1から11−N、スイッチング回路12(またはアジャスタ32−1から32−Nおよびミクサ33)、および信号レシーバ回路14を介して、所定の時間内に送電側モバイル端末装置111−iから電力伝送の開始が通知されたかどうかを判定することが可能である。ステップS23における判定結果が「はい」である場合、ステップS24で、受電側モバイル端末装置1は、受電側モバイル端末装置1の動作モードを、充電ユニット15が活性化される受電モードに切り換えることが可能である。ステップS25で、受電側モバイル端末装置1が、アンテナ11−1から11−N、スイッチング回路12(またはアジャスタ32−1から32−Nおよびミクサ33)、および電力レシーバ回路13を介して、送電側モバイル端末装置111−iから伝送された電力、つまり、電波エネルギーを受け取り、充電回路15を介してバッテリ21を充電することが可能である。

ステップS26で、受電側モバイル端末装置1が、充電ユニット15によるバッテリ21の充電が完了したかどうかを判定することが可能である。バッテリ21の充電の完了は、バッテリ21から供給される電圧に基づいて充電の完了を検出する方法などの、知られている適切な方法によって検出されることが可能である。プロセスは、ステップS26における判定結果が「いいえ」である場合、ステップS25に戻ることが可能である。他方、受電側モバイル端末装置1の残存バッテリ容量が、図8の受電側モバイル端末装置1のバッテリ残量ゲージ271によって示されるように高く、ステップS26における判定結果が「はい」である場合、ステップS27で、受電側モバイル端末装置1は、受電モードを終了することが可能であり、受電側モバイル端末装置1の動作モードを、充電ユニット15が不活性化されるスタンバイモードに切り換えることが可能である。ステップS28で、受電側モバイル端末装置1が、信号/電力トランスミッタ18、スイッチング回路12(またはミクサ33およびアジャスタ32−1から32−N)、およびアンテナ11−1から11−Nを介して、送電側モバイル端末装置111−iに電力伝送終了要求を送信することが可能である。

ステップS16で、送電側モバイル端末装置111−iが送電モードで、アンテナ11−1から11−N、スイッチング回路12(またはアジャスタ32−1から32−Nおよびミクサ33)、および信号レシーバ回路14を介して、受電側モバイル端末装置1からの電力伝送終了要求を受信することが可能である。ステップS17で、送電側モバイル端末装置111−iが、送電モードを終了し、送電側モバイル端末装置111−iの動作モードをスタンバイモードに切り換えることが可能である。送電側モバイル端末装置111−iのプロセスは、ステップS17の後、終了する。受電側モバイル端末装置1に対する電力伝送の結果、送電側モバイル端末装置111−iの残存バッテリ容量は、図8にi=1、2、およびMに関して送電側モバイル端末装置111−iのバッテリ残量ゲージ271によって示されるように、図7に示される元のレベルより低くなる可能性がある。しかし、送電側モバイル端末装置111−1から111−Mの残存バッテリ容量の減少は、Mの値が大きくなるにつれ、より小さくなることが可能である。

他方、ステップS21またはステップS23における判定結果が「いいえ」である場合、受電側モバイル端末装置1のプロセスは、終了する。

モバイル端末装置111−1から111−Mからモバイル端末装置1に電力を伝送することによって、図7および図8に示されるとおり、バッテリ21のエネルギーがモバイル端末装置1とモバイル端末装置111−1から111−Mとのグループの間で共有されることが可能である。モバイル端末装置1の残存バッテリ容量(またはバッテリレベル)が、或るタスクまたは動作を実行するのに不十分になると、モバイル端末装置1は、受電モードに切り換わり、モバイル端末装置1の低バッテリレベルをモバイル端末装置111−1から111−Mに知らせるためにモバイル端末装置1から通信可能な距離内のモバイル端末装置111−1から111−Mに電力伝送要求を送信することが可能である。電力伝送要求を受信すると、十分に高いバッテリレベルを有するモバイル端末装置111−1から111−Mのそれぞれは、モバイル端末装置1に電力を伝送するために送電モードに切り換わることが可能である。他方、低いバッテリレベルを有するモバイル端末装置111−1から111−Mのそれぞれは、そのモバイル端末装置以外の、高いバッテリレベルを有するモバイル端末装置から電力を受け取るために受電モードに切り換わることが可能である。このため、モバイル端末装置1およびモバイル端末装置111−1から111−Mは、モバイル端末装置1のバッテリレベルおよびモバイル端末装置111−1から111−Mのバッテリレベルと関係する情報を、事実上、共有することが可能である。

開示される実施形態は、モバイル端末装置の間でバッテリのエネルギーのワイヤレス共有を実現するための電力伝送のために、セルラ電話機によって使用される搬送波の搬送周波数fcを使用する用途に限定されない。つまり、受電側モバイル端末装置の外部のデバイスは、動かなくても、または固定型であってもよい。例えば、ワイヤレスLANの動かない基地局が、受電側モバイル端末装置に電力を伝送する外部デバイスとして機能してもよい。この場合、受電側モバイル端末装置は、外部デバイスに電力を伝送する機能を備えなくてもよく、基地局は、バッテリを充電する充電ユニットを備えなくてもよい。さらに、受電側モバイル端末装置の位置が検出され得る事例において、受電側モバイル端末装置に電力を伝送する各外部デバイスは、受電側モバイル端末装置における受電レベルの利得の増加に対応して電力伝送の効率を向上させるために、アレイアンテナを備えて、受電側モバイル端末装置の方向にビームを形成してもよい。

もちろん、受電側モバイル端末装置は、送電側モバイル端末装置と、動かない、もしくは固定型の送電側外部デバイスとの混合から伝送された電力を受け取ることが可能である。つまり、受電側モバイル端末装置は、送電側モバイル端末装置、および/または動かない、もしくは固定型の送電側外部デバイスから伝送された電力を受け取ることが可能である。

開示される実施形態によれば、複数の外部デバイスが単一の受電側モバイル端末装置に電力を伝送することが可能であるので、受電側モバイル端末装置によって受け取られる電力は、電力を伝送する外部デバイスの数が増えるにつれて増加することが可能である。さらに、モバイル端末装置または既存の基地局が、受電側モバイル端末装置に電力を伝送する外部デバイスとして使用される場合、ワイヤレス電力伝送のために電力トランスミッタなどの機器を新たに備える必要がない可能性がある。さらに、受電側モバイル端末装置が、複数のアンテナを備えて、ダイバーシチ技法を用いることが可能であるため、電波環境が変化する場合でさえ、電力が安定して受け取られることが可能である。このことは、動いている受電側モバイル端末装置に電力伝送を行うための電力伝送システムに都合がよい。

本開示で「に応じて」または「に応答して」という言葉が述べられることは、特定の特徴および/または特定の構造に応じることに限定されない。特徴は、別の特徴および/または別の構造に応じることも可能であり、さらにその特徴および/またはその構造の内部に配置されることも可能である。さらに、「結合された」または「応える」または「に応答して」または「と通信状態にある」などの言葉または句が本明細書または下記の特許請求の範囲で使用される場合、これらの言葉は、広く解釈されなければならない。例えば、「に結合された」という句は、この句が使用される文脈に合わせて、通信上、電気的に、さらに/または動作上、結合されていることを指すことが可能である。

本明細書で説明したやり方で装置および/またはプロセスを記載し、その後そのように記載された装置(例えば、トランスミッタ、レシーバ、ワイヤレスデバイス、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイスなど)および/または方法を、データ処理システムに統合するためにエンジニアリング方式を使用することは、当技術分野で一般的であることを当業者は認識するであろう。すなわち、本明細書に記載された装置および/または方法の少なくとも一部を、妥当な数の実験によってデータ処理システムに統合することができる。通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算実体、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラムのうちの1つもしくは複数、タッチパッドもしくはスクリーンなどの1つもしくは複数の相互作用装置、ならびに/またはフィードバックループおよびコントロールモータを含むコントロールシステム(例えば、位置検知用および/もしくは速度検知用フィードバック、コンポーネントの移動用および/もしくは数量の調整用コントロールモータ)を含むことを、当業者は理解するであろう。通常のデータ処理システムは、データコンピューティング/通信システムおよび/またはネットワークコンピューティング/通信システムの中に通常見られるコンポーネントなどの、市販の適切なコンポーネントを利用して実装することができる。

本明細書に記載された主題は、様々なコンポーネントまたは要素をしばしば例示しており、これらのコンポーネントまたは要素は、他の様々なコンポーネントまたは要素に包含されるか、または他の様々なコンポーネントまたは要素に接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の2つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の2つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の2つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および/もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに/またはワイヤレスに相互作用可能な、および/もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに/または論理的に相互作用する、および/もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。

本明細書における実質的にすべての複数形および/または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および/または用途に適切なように、複数形から単数形に、および/または単数形から複数形に変換することができる。様々な単数形/複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲(たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部)において使用される用語は、全体を通じて「オープンな(open)」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう(例えば、用語「含む(including)」は、「含むがそれに限定されない(including but not limited to)」と解釈されるべきであり、用語「有する(having)」は、「少なくとも有する(having at least)」と解釈されるべきであり、用語「含む(includes)」は、「含むがそれに限定されない(includes but is not limited to)」と解釈されるべきである、など)。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも1つの(at least one)」および「1つまたは複数の(one or more)」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「1つまたは複数の」または「少なくとも1つの」および「a」または「an」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「a」または「an」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に1つのそのような記載を含む発明に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない(例えば、「a」および/または「an」は、通常、「少なくとも1つの」または「1つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである)。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう(例えば、他の修飾語なしでの「2つの記載(two recitations)」の単なる記載は、通常、少なくとも2つの記載、または2つ以上の記載を意味する)。さらに、「A、BおよびC、などの少なくとも1つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている(例えば、「A、B、およびCの少なくとも1つを有するシステム」は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびBを共に、AおよびCを共に、BおよびCを共に、ならびに/またはA、B、およびCを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない)。「A、B、またはC、などの少なくとも1つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている(例えば、「A、B、またはCの少なくとも1つを有するシステム」は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびBを共に、AおよびCを共に、BおよびCを共に、ならびに/またはA、B、およびCを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない)。2つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および/または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方(one of the terms)、当該用語のいずれか(either of the terms)、または両方の用語(both terms)を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。例えば、句「AまたはB」は、「A」または「B」あるいは「AおよびB」の可能性を含むことが理解されよう。

様々な態様および実施形態が本明細書で開示されてきたが、他の態様および実施形態が当業者には明白となろう。本明細書で開示される様々な態様および実施形態は、例示を目的としており、限定することは意図しておらず、真の範囲および趣旨は、以下の特許請求の範囲によって規定される。