JP-7855159-B1 - バッテリー装置

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Abstract

【課題】従来のＵＡＶを利用して、飛行距離および安全性などについて十分に信頼性の高い飛行を実現することは、困難であった。【解決手段】モーター装置２０を備えた飛行体１０へ搭載可能であるバッテリー装置であって、第一のバッテリー電気コネクター３１と、第二のバッテリー電気コネクター３２と、を備え、第一のモーター電気コネクター２１が、モーター装置２０へ設けられており、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の何れもが、第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続可能であり、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の一方は、選択されて第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続されるバッテリー装置３０である。【選択図】図４

Inventors

橋爪大貴
橋爪賢治郎

Assignees

株式会社テクノスヤシマ
八洲電業株式会社

Dates

Publication Date: 20260508
Application Date: 20241223

Claims (2)

バッテリー装置とモーター装置を備えた飛行体であって、前記バッテリー装置は、第一のバッテリー電気コネクターと、第二のバッテリー電気コネクターと、を備え、第一のモーター電気コネクターが、前記モーター装置へ設けられており、前記第一のバッテリー電気コネクターおよび前記第二のバッテリー電気コネクターの何れもが、前記第一のモーター電気コネクターと電気的に接続可能であり、前記第一のバッテリー電気コネクターおよび前記第二のバッテリー電気コネクターの一方は、選択されて前記第一のモーター電気コネクターと電気的に接続され、第二のモーター電気コネクターが、前記モーター装置へ設けられており、前記第一のバッテリー電気コネクターおよび前記第二のバッテリー電気コネクターの残りの他方は、前記第二のモーター電気コネクターと電気的に接続可能であることを特徴とする飛行体。
前記第一のバッテリー電気コネクターおよび前記第二のバッテリー電気コネクターの何れもが、前記第二のモーター電気コネクターと電気的に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の飛行体。

Description

本発明は、たとえば、さまざまな民生分野における無人長距離飛行を実用化する飛行体へ搭載するためのバッテリー装置に関する。無人探査ヘリコプターなどのＵＡＶ（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）は、米国などで軍事利用を目的として研究されてきた。近年では、リチウムイオン電池技術が急速に発展してきており、ＬｉＰｏ（ＬｉｔｈｉｕｍＰｏｌｙｍｅｒ）電池などの電池を搭載するＵＡＶが農薬散布作業などの農業利用を目的として実用化されている。そこで、そのような電池を搭載するＵＡＶが、知られている（たとえば、特許文献１参照）。特開２０１４－７６６７６号公報本発明における実施の形態の飛行体の模式的な正面図本発明における実施の形態の飛行体の模式的な平面図本発明における実施の形態のモーター装置およびバッテリー装置の模式的な斜視図本発明における実施の形態のバッテリーユニットの平面図本発明における実施の形態のバッテリーユニットの模式的な斜視図本発明における実施の形態のモーターユニットおよびバッテリーユニットの電気的な回路の説明図（その一）本発明における実施の形態のモーターユニットおよびバッテリーユニットの電気的な回路の説明図（その二）本発明における実施の形態のモーターユニットおよびバッテリーユニットの電気的な回路の説明図（その三）（ａ）本発明における実施の形態の第一のモーター電気コネクターおよび電気コネクター保持具の模式的な断面図（その一）、（ｂ）本発明における実施の形態の第一のモーター電気コネクターおよび電気コネクター保持具の模式的な断面図（その二）図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。以下同様であるが、いくつかの構成要素は図面において示されていないこともあり、透視的にまたは省略的に示されていることもある。本発明における実施の形態のバッテリー装置３０の動作について説明しながら、コントローラーなどにより実現される、本発明に関連した発明のバッテリー装置動作制御方法についても説明する。（１）はじめに、図１から６を参照しながら、本発明における実施の形態のバッテリー装置３０の構成および動作について具体的に説明する。ここに、図１は本発明における実施の形態の飛行体１０の模式的な正面図であり、図２は本発明における実施の形態の飛行体１０の模式的な平面図であり、図３は本発明における実施の形態のモーター装置２０およびバッテリー装置３０の模式的な斜視図であり、図４は本発明における実施の形態のバッテリーユニット３５の平面図であり、図５は本発明における実施の形態のバッテリーユニット３５の模式的な斜視図であり、図６は本発明における実施の形態のモーターユニット２５およびバッテリーユニット３５の電気的な回路の説明図（その一）である。飛行体１０は四基のローター２６を有するマルチローターヘリコプターのようなＵＡＶであり、モーター装置２０は四基のローター２６をそれぞれ駆動する四基のモーターユニット２５を有する。飛行体１０のペイロードは３０キログラムから７０キログラムへ増大しており、およそ３０キロメートルの航続距離が実現可能である。バッテリー装置３０は、四基のモーターユニット２５へ電力をそれぞれ供給する四基のバッテリーユニット３５を有する。上述された飛行体１０の飛行性能向上にともない、大電流化の必要性が生ずるので、およそ３３０００ミリアンペア時の容量、およびいわゆる１４ｓ仕様の５１．８（＝３．７×１４）ボルトの公称電圧がバッテリーユニット３５のバッテリー性能に関して要求される。バッテリー装置３０は、半固体電池のようなバッテリー３６の直列接続により、このような要求を満足するのみならず１５から２０パーセントの軽量化も達成するので、バッテリー装置３０の総重量は僅かにおよそ５０キログラムである。バッテリー装置３０は、モーター装置２０を備えた飛行体１０へ搭載可能であるバッテリー装置であって、第一のバッテリー電気コネクター３１と、第二のバッテリー電気コネクター３２と、を有する。典型的には、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２は、プラグである。第二のバッテリー電気コネクター３２の仕様は、第一のバッテリー電気コネクター３１の仕様と必ずしも全く同一でなくてもよい。たとえば、第一のバッテリー電気コネクター３１はバッテリー放電のための放電端子コネクターであってもよく、第二のバッテリー電気コネクター３２はバッテリー充電のための充電端子コネクターであってもよい。第一のモーター電気コネクター２１が、モーター装置２０へ設けられている。典型的には、第一のモーター電気コネクター２１は、矢印Ａの向きのバッテリー電気コネクター挿入によりバッテリー装置３０からモーター装置２０への電力供給を実現するソケットである。第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の何れもが、第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続可能である。つまり、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の二つが、第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続可能な型式のバッテリー電気コネクターである。第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の一方は、選択されて第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続される。たとえば、第二のバッテリー電気コネクター３２は第一のバッテリー電気コネクター３１の代わりに利用されるべき代替バッテリー電気コネクターとして機能する態様が考えられる。第二のバッテリー電気コネクター３２は第一のバッテリー電気コネクター３１の代わりに利用される、上述された態様において、第一のバッテリー電気コネクター３１が選択されて第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続されるとき、第二のバッテリー電気コネクター３２は第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続されないので、雨水の侵入に起因する緑青の発生などを抑制して第二のバッテリー電気コネクター３２を保護するオイル塗布またはカバー装着などが行われてもよい。すなわち、経年劣化などに起因する第一のバッテリー電気コネクター３１の抵抗値増大のような不具合が認識された場合において、第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続された第一のバッテリー電気コネクター３１が第一のモーター電気コネクター２１から抜取られ、第二のバッテリー電気コネクター３２が代わりに第一のモーター電気コネクター２１へ差込まれる。かくの如きデュアルコネクター仕様の採用にともない、バッテリー装置３０の信頼性、したがって飛行体１０の信頼性は飛躍的に向上する。（２）つぎに、図７を主として参照しながら、本発明における実施の形態のバッテリー装置３０の構成および動作についてより具体的に説明する。ここに、図７は、本発明における実施の形態のモーターユニット２５およびバッテリーユニット３５の電気的な回路の説明図（その二）である。第二のモーター電気コネクター２２が、モーター装置２０へ設けられている。第二のモーター電気コネクター２２の仕様は、第一のモーター電気コネクター２１の仕様と必ずしも全く同一でなくてもよい。たとえば、第二のモーター電気コネクター２２は第一のモーター電気コネクター２１の代わりに利用されるべき代替モーター電気コネクターとして機能する態様が考えられ、第二のモーター電気コネクター２２が第一のモーター電気コネクター２１と併せて利用されるべき併用モーター電気コネクターとして機能する態様も考えられる。第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の残りの他方は、第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続可能である。つまり、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の少なくとも一つが、第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続可能な型式のバッテリー電気コネクターである。第二のモーター電気コネクター２２は第一のモーター電気コネクター２１の代わりに利用される、上述された態様において、第一のバッテリー電気コネクター３１は第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続可能な型式のバッテリー電気コネクターであるが、第二のバッテリー電気コネクター３２は第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続可能な型式のバッテリー電気コネクターでない、廉価な仕様が採用されているのであれば、第一のバッテリー電気コネクター３１が先ず選択されて第一のモーター電気コネクター２１と電気的に接続される利用方法は望ましくない。なぜならば、第一のモーター電気コネクター２１の破損のみならず、第一のバッテリー電気コネクター３１の破損も同時に発生したとき、第二のバッテリー電気コネクター３２を第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続することはできないからである。なお、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の何れもが、第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続可能であってもよい。つまり、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２の二つが、第二のモーター電気コネクター２２と電気的に接続可能な型式のバッテリー電気コネクターであってもよい。（３）つぎに、図８ならびに９（ａ）および９（ｂ）を主として参照しながら、本発明における実施の形態のバッテリー装置３０の構成および動作についてさらにより具体的に説明する。ここに、図８は本発明における実施の形態のモーターユニット２５およびバッテリーユニット３５の電気的な回路の説明図（その三）であり、図９（ａ）および９（ｂ）は本発明における実施の形態の第一のモーター電気コネクター２１および電気コネクター保持具３４の模式的な断面図（その一および二）である。バッテリー３６の直列接続にともない、複数のバッテリー３６の内のいくつかのみが劣化する不具合が発生することがある。複数のバッテリー３６の内の何れのバッテリー３６が劣化したのかを認識するために、バッテリー３６の電圧値を個別的に測定することができる、いわゆるバランス電気コネクター３３が設けられていることが望ましい。もちろん、バランス電気コネクター３３が劣化したバッテリー３６の補充的な充電をさらに行うために利用される態様も、考えられる。劣化したバッテリー３６の補充的な充電動作のみならず、バッテリー３６の電圧値の個別的な測定動作は、バッテリー装置動作制御として行われる。バッテリー装置３０の飛行体１０への搭載にともない、第一のモーター電気コネクター２１および第二のモーター電気コネクター２２、第一のバッテリー電気コネクター３１および第二のバッテリー電気コネクター３２、ならびにバランス電気コネクター３３が飛行風で揺動して周辺の部材と干渉する不具合が発生することがある。このような電気コネクター揺動を抑制するために、たとえば、電気コネクター保持のためにバッテリーユニット３５の上面へ取付けられた車庫型筐体の樹脂ホルダーとして、第一のモーター電気コネクター２１が矢印Ｂの向きで抜差し可能に挿入される電気コネクター保持具３４が設けられていることが望ましい。もちろん、バッテリー装置３０が飛行体１０へ搭載されているか否かにかかわらず、電気コネクター保持具３４が上述された雨水の侵入などを低減するためのいわゆる無理嵌めによる電気コネクターシーリングをさらに行うために利用される態様も、考えられる。なお、本発明に関連した発明のプログラムは、上述された本発明に関連した発明のバッテリー装置動作制御方法の全部または一部のステップ（または工程、動作および作用など）の動作をコンピューターに実行させるためのプログラムであって、コンピューターと協働して動作するプログラムである