2013年 春期 応用情報技術者試験 問7

ワイヤレス充電ステーション

G社は、携帯機器用のワイヤレス充電ステーション（以下、ステーションという）で稼働する組込みソフトウェアを開発している。

ワイヤレス充電とは、コネクタなどを介さずに充電する機能である。G社が開発しているのは、ステーションに内蔵された送電コイルに電流を流すことによって、携帯機器に内蔵された受電コイルに電流が発生し、携帯機器が充電されるというものである。

【ステーションの概要】

ステーションの主要部分は、送電コイルに流す電流を制御する送電回路部と、携帯機器との通信を行う近距離無線通信部である。近距離無線通信部は、充電テーブル上に携帯機器が置かれているかどうかを調べ、携帯機器が置かれている場合は、その充電状況を確認する。一度に充電できる携帯機器は1台である。

ステーションの外観を図1に、ステーションの動作状態と、各状態に応じて表示部に表示される内容を表1に示す。

表1 ステーションの動作状態と表示内容
動作状態表示内容動作状態の説明
待機状態"STANDBY"充電テーブル上に携帯機器が置かれるまで待機している状態である。定期的に携帯機器との通信を試みる。
充電動作状態残り充電時間1)携帯機器を充電している状態である。定期的に携帯機器と通信を行い、充電状況を確認する。
充電停止状態"FULL"充電テーブル上に置かれた携帯機器が満充電となり、充電を停止している状態である。定期的に携帯機器と通信を行う。
異常検出状態"ERROR"異常発熱、充電効率の低下などの異常を検出し、充電動作を停止している状態である。
注1) 表示形式は"hh:mm"とする。

【携帯機器との通信】

待機状態では、充電テーブル上に携帯機器が置かれているかどうかを調べるために、近距離無線通信部で携帯機器との通信を約1秒周期で試みる。通信に成功すると、携帯機器の情報を取得して、ステーション内のRAMに携帯機器情報として記録する。

携帯機器情報の構成項目を表2に示す。

表2 携帯機器情報の構成項目
構成項目名説明
機器ID携帯機器を一意に識別することができるIDである。充電テーブル上の携帯機器が認識できない場合は、ゼロが設定される。
ステータス携帯機器が満充電か否かを示す。
電池残量割合携帯機器の電池残量を、満充電時を100%とした場合の割合で示す。
受電電力携帯機器が受電している電力をミリW単位で示す。

【残り充電時間の表示】

充電動作状態では、携帯機器情報の電池残量割合の推移から、満充電になるまでの概算残り充電時間を表示部に表示する。残り充電時間は、携帯機器の電池残量の増分が充電時間に比例するとして算出する。推移情報が不十分で残り充電時間を算出できない場合は"--:--"を表示する。

【ステーションの組込みソフトウェア】

開発する組込みソフトウェアのタスク一覧を、表3に示す。

表3 組込みソフトウェアのタスク一覧
タスク名処理概要優先度
メインステーションの動作全体を制御する。a
通信携帯機器との近距離無線通信を試みる。その結果を携帯機器情報としてRAMに記録し、終了する。3
安全監視500ミリ秒ごとに起動し、充電テーブルに取り付けたcセンサの値を読み込む。その結果、充電テーブルの異常発熱を検知した場合は、異常検出状態タスクを起動する。b
異常検出状態d関数を呼び出した後に、表示部に"ERROR"を表示し、無限ループに入る。1

タスクの優先度は1～4の4段階で、値が小さいほど優先度が高い。また、それぞれのタスクは異なる優先度をもつ。主電源スイッチを入れると、メインタスクと安全監視タスクが起動される。

組込みソフトウェアで使用する送電制御関数を、表4に示す。

表4 送電制御関数
関数名処理概要
Start_Power送電回路に電流を流し、送電を開始する。
Stop_Power送電回路の電流を遮断し、送電を停止する。
Get_Watt送電回路で送電している電力値をミリW単位で算出し、戻り値として返す。

メインタスク処理の流れ図を図2に示す。

【安全設計】

充電テーブル上に携帯機器の他に金属異物があると、金属異物に電流が流れて熱を帯び、発火などの危険性がある。異常発熱の検出は安全監視タスクが行うが、充電テーブル上に金属異物があっても、充電テーブルと接していない場合は発熱を検出できない。そこで、図2中の②異常検出において、送電効率が規定値より低い状態が規定時間以上続いた場合も、異常として検出することにする。送電効率は、次の式で算出する。

送電効率（%） = 受電電力÷送電電力×100

出典：平成25年度 春期 応用情報技術者試験 午後問題 問7