特許 6848723 飛行体玩具の充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6848723

(24)【登録日】2021年3月8日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】飛行体玩具の充電システム

(51)【国際特許分類】

   A63H 29/22 20060101AFI20210315BHJP

   A63H 27/133 20060101ALI20210315BHJP

   A63H 27/14 20060101ALI20210315BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20210315BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20210315BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20210315BHJP

   B64D 27/24 20060101ALI20210315BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   A63H29/22 L

   A63H27/133 B

   A63H27/133 A

   A63H27/14 Z

   H02J50/80

   H02J50/12

   H02J7/00 302C

   H02J7/00 301D

   B64D27/24

   B64C39/02

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-125831(P2017-125831)

(22)【出願日】2017年6月28日

(65)【公開番号】特開2019-5424(P2019-5424A)

(43)【公開日】2019年1月17日

【審査請求日】2020年3月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】沖段 和磨

【審査官】 宇佐田 健二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０２６３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０１３８５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／０９９０７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−２０７８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１７７４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６３Ｈ １／００−３７／００

Ｈ０２Ｊ ７／００，５０／１２，５０／８０

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６４Ｄ ２７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体玩具と、前記飛行体玩具の電源を充電する充電ステーションと、を備えた飛行体玩具の充電システムであって、
前記飛行体玩具は、
前記充電ステーションを含む飛行経路に沿って飛行するために前記飛行経路を認識する第１認識装置と、
非接触で電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルから供給される電力によって充電されて前記電源として機能する被充電素子と、を含み、
前記充電ステーションは、
非接触で電力を送電する送電コイルと、
前記飛行体玩具が着陸した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電するための第１送電路と、
前記飛行体玩具が空中停止した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電するための第２送電路と、
前記第１送電路及び前記第２送電路を切り換える切換スイッチと、
前記第１送電路及び前記第２送電路の何れから電力が送電されるのかを前記飛行体玩具が認識できるように、前記第１送電路及び前記第２送電路の何れに切り換えられたのかを認識する第２認識装置と、を含む
ことを特徴とする飛行体玩具の充電システム。

【請求項2】

前記充電ステーションは、前記第２認識装置の認識結果を送信する送信装置を含み、
前記飛行体玩具は、前記送信装置から送信される前記第２認識装置の認識結果を受信する受信装置を含み、
前記飛行体玩具は、前記受信装置の受信結果に基づいて、前記第１送電路及び前記第２送電路の何れから電力が送電されるのかを認識する
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項3】

前記第１送電路には、前記飛行体玩具が着陸した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で所定の大きさの電力を送電することができるように容量値が設定される第１コンデンサを含み、
前記第２送電路には、前記飛行体玩具が空中停止した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で所定の大きさの電力を送電することができるように容量値が設定される第２コンデンサを含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項4】

前記第１コンデンサは、前記飛行体玩具が前記充電ステーションに着地しているときの前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離に応じて容量値を変更可能な可変コンデンサである
ことを特徴とする請求項３に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項5】

前記第２コンデンサは、前記飛行体玩具が前記充電ステーション上で空中停止しているときの前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離に応じて容量値を変更可能な可変コンデンサである
ことを特徴とする請求項３に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項6】

前記第１認識装置は、前記飛行体玩具が所定の高さを飛行しているとき、前記飛行経路に沿って設けられる被認識対象物を認識する
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項7】

前記被認識対象物は、地上に変形自在に設けられる
ことを特徴とする請求項６に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項8】

前記第１送電路には、前記飛行体玩具が着陸した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電するための第１電源部を含み、
前記第２送電路には、前記飛行体玩具が空中停止した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で所定の大きさの電力を送電するための第２電源部を含み、
前記第２電源部の電圧は前記第１電源部の電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項9】

前記被充電素子は、コンデンサである
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体玩具の充電システム。

【請求項10】

前記飛行体玩具は、マルチコプターである
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体玩具の充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体玩具の充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

飛行体玩具は、電源として電池を搭載している（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１５２００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、飛行体玩具におけるバッテリーの残容量が残り少なくなった場合、飛行体玩具を着地させた後、飛行体玩具を電源ケーブルと接続することによってバッテリーを充電するか、又は、飛行体玩具から使用済みのバッテリーを取り外して飛行体玩具に満充電のバッテリーを取り付ける必要があるため、バッテリーの充電や交換のための作業が煩雑となる虞があった。

【0005】

そこで、本発明は、飛行体玩具における被充電素子（バッテリー、コンデンサ等）の残容量が残り少なくなった場合であっても、飛行体玩具の着地に関わらず、被充電素子を簡単に充電することが可能な飛行体玩具の充電システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前述した課題を解決する主たる本発明は、飛行体玩具と、前記飛行体玩具の電源を充電する充電ステーションと、を備えた飛行体玩具の充電システムであって、前記飛行体玩具は、前記充電ステーションを含む飛行経路に沿って飛行するために前記飛行経路を認識する第１認識装置と、非接触で電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルから供給される電力によって充電されて前記電源として機能する被充電素子と、を含み、前記充電ステーションは、非接触で電力を送電する送電コイルと、前記飛行体玩具が着陸した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電するための第１送電路と、前記飛行体玩具が空中停止した状態で前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電するための第２送電路と、前記第１送電路及び前記第２送電路を切り換える切換スイッチと、前記第１送電路及び前記第２送電路の何れから電力が送電されるのかを前記飛行体玩具が認識できるように、前記第１送電路及び前記第２送電路の何れに切り換えられたのかを認識する第２認識装置と、を含む。

【0007】

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、飛行体玩具における被充電素子（バッテリー、コンデンサ等）の残容量が残り少なくなった場合に、被充電素子に非接触で簡単に給電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る飛行体玩具の充電システムの一例を示す構成図である。

【図2】本実施形態に係る充電ステーションと飛行レールの一例を示す拡大図である。

【図3】本実施形態に係る飛行体玩具の充電システムの一例を示す回路図である。

【図4】本実施形態に係る飛行体玩具の一例を示す構成図である。

【図5】本実施形態に係る飛行体玩具の飛行体制御装置の一例を示すハードウェア構成図である。

【図6】本実施形態に係る充電ステーションの一例を示す構成図である。

【図7】本実施形態に係る飛行体玩具の充電ステーションの一例を示すハードウェア構成図である。

【図8】本実施形態に係る飛行体玩具の充電システムの一例を示す動作フローである。

【図9】その他の実施形態に係る飛行体玩具の充電システムの一例を示す構成図である。

【図10】その他の実施形態に係る飛行体玩具の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0011】

＝＝＝飛行体玩具の充電システム１０＝＝＝
図１、図２を参照しつつ、飛行体玩具の充電システム１０（以下、「飛行体玩具システム１０」と称する。）について以下のとおり説明する。図１は、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０の一例を示す構成図である。図２は、本実施形態に係る充電ステーション２００と飛行レール３００の一例を示す拡大図である。

【0012】

図１に示すように、飛行体玩具システム１０は、飛行体玩具１００が充電ステーション２００で非接触給電されるとともに、所定のルートに沿って飛行する玩具である。なお、飛行体玩具システムは、操作者が飛行体玩具１００および充電ステーション２００の電源を入れると、飛行体玩具１００が自動飛行するとともに、充電ステーション２００で飛行体玩具１００が非接触給電されるように動作する。そして、図２に示すように、飛行中の飛行体玩具１００は、例えば、充電ステーション２００と連結される飛行レール３００の赤外線出力部３１０から出力される赤外線信号を取得することにより、飛行レール３００に沿って飛行する。赤外線出力部３１０は、例えば赤外線ＬＥＤなどである。このような飛行体玩具システム１０は、飛行体玩具１００と、充電ステーション２００と、を含んで構成されている。

【0013】

＝＝飛行体玩具１００＝＝
図３、図４、図５を参照しつつ、飛行体玩具１００について以下のとおり説明する。図３は、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０の一例を示す回路図である。図４は、本実施形態に係る飛行体玩具１００の一例を示す構成図である。図５は、本実施形態に係る飛行体玩具１００の飛行体制御装置１７０の一例を示すハードウェア構成図である。

【0014】

飛行体玩具１００は、地上に変形自在に設置されている飛行レール３００に沿って自律飛行するドローン等のマルチコプターである。このような飛行体玩具１００は、図３、図４に示すように、電源１１０と、回転翼１２０と、モータ１３０と、受電装置１４０と、経路認識センサー１５０と、距離センサー１６０、飛行体制御装置１７０と、を含んで構成されている。

【0015】

＜＜電源１１０＞＞
電源１１０（被充電素子）は、例えば、受電装置１４０から供給される電力を蓄積するとともに、少なくとも、モータ１３０、経路認識センサー１５０および飛行体制御装置１７０を動作させることができる電力容量を有する蓄電池又はコンデンサである。

【0016】

＜＜回転翼１２０＞＞
回転翼１２０は、飛行体玩具１００が上昇、下降、前進、後進およびホバリングすることができるように、飛行体玩具１００の所定の位置（例えばマルチコプターの場合、機体における４個の隅）に設けられている。

【0017】

＜＜モータ１３０＞＞
モータ１３０は、複数の回転翼１２０の夫々に対して回転力を伝達する駆動源である。回転翼１２０の回転軸とモータ１３０の回転軸とは、直接的に結合されていてもよいし、減速機構（歯車等）を介して間接的に結合されていてもよい。

【0018】

＜＜受電装置１４０＞＞
受電装置１４０は、充電ステーション２００から供給される電力を、電磁界の共鳴現象を利用して受電する装置である。受電装置１４０は、電源１１０に該電力を供給する。受電装置１４０は、飛行体玩具１００が充電ステーション２００上に着地した状態（以下、「着地状態」と称する。）、又は、飛行体玩具１００が充電ステーション２００上に空中停止した状態（以下、「ホバリング状態」と称する。）で、充電ステーション２００から電力を受電できる。このような受電装置１４０は、例えば、受電コイル１４１と、コンデンサ１４２と、整流回路１４３と、電圧安定化回路１４４と、を含み、飛行体玩具１００の内部に適切に配置されている。

【0019】

受電コイル１４１は、導電コイルから発する磁界に共鳴して交流電力を発生させるコイルである。受電コイル１４１は、固定されたインダクタンス値を有する。受電コイル１４１は、例えば、リッツ線で形成されて表皮効果の影響を軽減し、アルファ巻きコイルである。受電コイル１４１は、例えば、導電線を介してコンデンサ１４２と並列に接続され、整流回路１４３を介して電源１１０に並列に接続されている。受電コイル１４１は、磁界に共鳴するとリッツ線に電流が流れる。なお、受電コイル１４１は、受電装置１４０における共鳴周波数を定めるための一要素である。

【0020】

コンデンサ１４２は、電源１１０及び受電コイル１４１とともに受電装置１４０を形成するコンデンサである。コンデンサ１４２は、導電線を介して受電コイル１４１に接続され、導電線を介して受電コイル１４１とは反対側で整流回路１４３を介して電源１１０に接続されている。なお、コンデンサ１４２は、受電装置１４０における共鳴周波数を定めるための他の一要素である。コンデンサ１４２の静電容量は、送電コイル２２４から受電コイル１４１に送電される電力が最大となるように、予め設定されている。

【0021】

整流回路１４３は、受電コイル１４１及びコンデンサ１４２の両端に並列に接続されている。整流回路１４３は、受電コイル１４１で受電される交流電力を直流電力に変換する。

【0022】

電圧安定化回路１４４は、整流回路１４３の出力側において、受電コイル１４１、コンデンサ１４２、整流回路１４３の両端に並列に接続されている。電圧安定化回路１４４は、整流回路１４３から出力される直流電力が変動しないように、該直流電力を安定化させる。

【0023】

＜＜経路認識センサー１５０＞＞
経路認識センサー１５０は、飛行レール３００から出力される飛行ルートを示す信号（以下、「経路信号」と称する。）を受信する機能を有する、例えば赤外線センサーである。経路認識センサー１５０は、経路信号を後述する飛行体制御装置１７０に出力する。これにより、飛行体制御装置１７０は、経路信号に基づいて、回転翼１２０を制御することにより、飛行体玩具１００を飛行レール３００に沿って飛行させることができる。

【0024】

＜＜距離センサー１６０＞＞
距離センサー１６０は、飛行体玩具と地上との距離を測定する機能を有する。距離センサー１６０は、地上との距離を示す信号（以下、「高度信号」と称する。）を飛行体制御装置に送信する。これにより、飛行体玩具は、地上から一定高度で飛行することができる。

【0025】

＜＜飛行体制御装置１７０＞＞
飛行体制御装置１７０は、飛行体玩具１００を飛行経路に沿って飛行させるとともに、飛行体玩具１００を充電ステーション２００において着地またはホバリングの何れかにより充電させるための制御をする装置である。このような機能を有する飛行体制御装置１７０は、図５に示すように、演算処理部１７１と、記憶部１７２と、入力部１７３と、出力部１７４と、メモリ１７５と、を含んで構成されている。

【0026】

演算処理部１７１は、例えばＣＰＵあるいはＭＰＵなどで構成されている。演算処理部１７１は、メモリ１７５に格納されているプログラムを読み込むことにより、各種機能を実現する。演算処理部１７１は、第１認識部１７１ａと、結果受信部１７１ｂと、第１判定部１７１ｃと、飛行制御部１７１ｄと、充電管理部１７１ｅと、を有している。演算処理部１７１は、記憶部１７２から各種情報を読み出して、上述した各構成要素の処理を実行する。以下、各構成要素の処理について詳細に説明する。

【0027】

第１認識部１７１ａは、充電ステーション２００を認識する機能を有する。例えば、第１認識部１７１ａは、入力部１７３を介して充電ステーション２００から赤外線による信号（以下、「通知信号」と称する。）を受信し、出力部１７４を介して通知信号に基づいて受信したことを知らせる信号（以下、「返答信号」と称する。）を充電ステーション２００に送信する。これにより、飛行体玩具１００と充電ステーション２００との間で通信できる状態が確保される。また、第１認識部１７１ａは、経路認識センサー１５０から飛行ルートを示す経路信号を取得するとともに、飛行制御部１７１ｄに該経路信号を出力する。これにより、飛行体玩具１００は、飛行ルートに沿って飛行することができる。

【0028】

結果受信部１７１ｂ（受信装置）と、充電ステーション２００と通信可能になったときに、充電ステーション２００から、着地状態で充電するのか、ホバリング状態で充電するのか、についての充電ステーション２００の設定状態を示す信号（以下、「認識信号」と称する。）を受信する機能を有する。結果受信部１７１ｂは、該認識信号を後述する第１判定部１７１ｃに送信する。

【0029】

第１判定部１７１ｃは、該認識信号に基づいて、着地状態における充電（以下、「着地充電」と称する。）か、ホバリング状態における充電（以下、「ホバリング充電」と称する。）か、を判定する機能を有する。これにより、充電ステーション２００の送電装置２２０の設定に対応する充電ができる。

【0030】

飛行制御部１７１ｄは、第１判定部１７１ｃにおける判定結果に基づいて、回転翼１２０およびモータ１３０を制御する機能を有する。これにより、充電ステーション２００に着地して充電、又は、充電ステーション２００上でホバリングして充電できる。さらに、飛行制御部１７１ｄは、第１認識部１７１ａから取得する経路信号に基づいて、飛行体玩具１００が飛行レール３００上を飛行するように、回転翼１２０およびモータ１３０を制御する。また、飛行体制御部１７１ｄは、距離センサー１６０から取得する高度信号に基づいて、飛行体玩具１００が飛行レール３００と一定の距離を保つように、回転翼１２０およびモータ１３０を制御する。

【0031】

充電管理部１７１ｅは、充電を開始してから飛行体玩具１００の電力容量を監視し、電源１１０の電力容量が満たされたことを確認したことを契機として、飛行体玩具１００を飛行させるための信号（以下、「飛行信号」と称する。）を飛行制御部１７１ｅに出力する機能を有する。なお、充電管理部１７１ｅは、例えば、電源１００から充電完了を示す信号を取得することにより、電源１１０の電力容量が満たされたことを確認する。これにより、電源１１０の充電が完了したと同時に充電を終えられるため、最短の充電時間で充電できる。

【0032】

また、充電管理部１７１ｅは、上記とは異なる機能として、予め定められたホバリング状態で充電する充電時間および着地状態で充電する充電時間とに基づいて、充電時間を決定する機能を有していてもよい。具体的に述べると、充電管理部１７１ｅは、例えば、着地充電およびホバリング充電における夫々の充電時間が予め記憶されている記憶部１７２から、夫々の充電時間に係る時間情報を取得する。充電管理部１７１ｅは、該時間情報に対応する所定の充電時間が経過した後に、飛行信号を飛行制御部１７１ｄに出力する。これにより、予め定められた充電時間で充電をすればよいため、飛行体玩具１００を充電するための制御を簡素化できる。

【0033】

また、充電管理部１７１ｅは、上記とは異なる機能として、例えば、飛行体玩具１００と充電ステーション２００とが通信可能に接続されたときに、飛行体玩具１００の電力容量を確認し、該電力容量に基づいて、充電時間を決定する機能を有していてもよい。この場合、記憶部１７２には該電力容量に対応する充電時間を示す充電時間情報が記憶され、充電管理部１７１ｅは記憶部１７２から該充電時間情報を取得する。充電管理部１７１ｅは、該充電時間情報に対応する所定の充電時間を経過した後に、飛行信号を飛行制御部１７１ｄに出力する。これにより、着地充電およびホバリング充電の夫々において予め定められる充電時間で充電するよりも、適切な充電時間で飛行体玩具１００を充電することができるため、充電時間を短縮することができる。

【0034】

記憶部１７２は、プログラムや各種情報を記憶する装置である。記憶部１７２は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭあるいはフラッシュメモリなどで構成されている。入力部１７３は、充電ステーション２００からは赤外線通信を用いて各種信号が入力され、経路認識センサー１５０からは所定の信号形式で各種信号が入力されるインターフェイスである。出力部１７４は、充電ステーション２００には赤外線通信を用いて各種信号を出力するインターフェイスである。メモリ１７５は、演算処理部１７１が処理するためのプログラムを格納する装置である。メモリ１７５は、例えば、ハードディスクドライブ、ＳＳＤあるいは光学式記憶装置などで構成されている。

【0035】

＝＝充電ステーション２００＝＝
図３、図６、図７を参照しつつ、充電ステーション２００について以下のとおり説明する。図６は、本実施形態に係る充電ステーション２００の一例を示す構成図である。図７は、本実施形態に係る飛行体玩具１００の充電ステーション２００の一例を示すハードウェア構成図である。

【0036】

充電ステーション２００は、飛行体玩具１００に非接触給電するための装置である。隣り合う充電ステーション２００は、飛行レール３００で連結されている。このような充電ステーション２００は、図６に示すように、切替スイッチ２１０と、送電装置２２０と、充電制御装置２３０と、を含んで構成されている。

【0037】

＜＜切替スイッチ２１０＞＞
切替スイッチ２１０は、後述する第１送電路２２５と第２送電路２２６とを選択的に切り換える手動スイッチである。また、切替スイッチ２１０は、操作者が操作し易いように、充電ステーション２００の露出面に設けられている。切換スイッチは、図２に示すように、第１補助スイッチ２４０および第２補助スイッチ２５０と連動している。具体的に述べると、図２に示すように、切替スイッチ２１０が“Ａ”に設定された場合、第１送電路２２５を形成するように、第１補助スイッチ２４０は第１１接点２４１に接続され、第２補助スイッチ２５０は第２１接点２５１に接続される。一方、切替スイッチ２１０が“Ｂ”に設定された場合、第２送電路２２６を形成するように、第１補助スイッチ２４０は第１２接点２４２に接続され、第２補助スイッチ２５０は第２２接点２５２に接続される。

【0038】

また、切替スイッチ２１０は、第１送電路２２５を形成しているか、第２送電路２２６を形成しているか、を示す接点信号を充電制御装置２３０に出力する。これにより、充電制御装置２３０は、充電ステーション２００が“着地”による充電モードに設定されているか、“ホバリング”による充電モードに設定されているか、を認識できる。

【0039】

＜＜送電装置２２０＞＞
送電装置２２０は、電磁界の共鳴現象を利用して、受電装置１４０に対して非接触給電する装置である。ここで、飛行体玩具１００が充電ステーション２００上に着地している状態における送電装置２２０と受電装置１４０との間の距離と、飛行体玩具１００が充電ステーション２００上でホバリングしている状態における送電装置２２０と受電装置１４０との間の距離は異なる。したがって、送電装置２２０は、夫々の状態に応じて電気的特性を変化させることができるように構成されている。このような送電装置２２０は、直流電源２２１と、高周波電源２２３、送電コイル２２４と、第１送電路２２５と、第２送電路２２６と、を含み、充電ステーション２００の内部に適切に配置されている。

【0040】

直流電源２２１は、直流電力を供給する例えば乾電池である。直流電源２２１の電力容量は、飛行体玩具システム１０の設計において予め定められている。なお、第２送電路２２６には、直流電源２２１と直列に接続される補助直流電源２２２が設けられている。これにより、着地状態およびホバリング状態の夫々に応じて、適当な電力容量の電源が構成される。

【0041】

高周波電源２２３は、例えば、インバータ機能を有し、直流電源２２１の直流電流を送電装置２２０の所望の周波数の交流電流に変換する電源である。高周波電源２２３は、例えば、ハーフブリッジ出力回路を含んで構成されている。

【0042】

送電コイル２２４は、高周波電源２２３から供給される交流電流による導電コイルから発する磁界を受電コイル１４１と共鳴させて、交流電力を受電コイル１４１に伝達するためのコイルである。送電コイル２２４の構造は、受電コイル１４１の構造と同じであるため、その説明を省略する。送電コイル２２４は、導電線を介して、後述する第１コンデンサ２２５ａまたは第２コンデンサ２２６ａと直列に接続されている。なお、送電コイル２２４は、送電装置２２０における共鳴周波数を定めるための一要素である。

【0043】

第１送電路２２５は、飛行体玩具１００が着地状態において、送電装置２２０から受電装置１４０に送電するときに選択される送電路である。第１送電路２２５には、第１コンデンサ２２５ａが接続されている。第１コンデンサ２２５ａは、受電装置１４０の受電共鳴周波数に等しい、着地状態における送電装置２２０の送電共鳴周波数とする静電容量を有する。第１コンデンサ２２５ａの静電容量は、予め設定されている。第１送電路２２５は、図３に示すように、第１補助スイッチ２４０が第１１接点２４１に接続している状態で、且つ、第２補助スイッチ２５０が第１２接点２４２に接続している状態で、形成される。

【0044】

第２送電路２２６は、飛行体玩具１００がホバリング状態において、送電装置２２０から受電装置１４０に給電するときに選択される送電路である。第２送電路２２６には、第２コンデンサ２２６ａが接続されている。第２コンデンサ２２６ａは、受電装置１４０の受電共鳴周波数に等しい、ホバリング状態における送電装置２２０の送電共鳴周波数とする静電容量を有する。第２コンデンサ２２６ａの静電容量は、予め設定されている。さらに、第２送電路２２６には、直流電源２２１と直列接続されるように、補助直流電源２２２が設けられている。ホバリング状態では飛行体玩具１００と充電ステーション２００との距離が長いことから、直流電源２２１の電力を高める必要があるため、補助直流電源２２２は設けられている。図３に示すように、第２送電路２２６は、第１補助スイッチ２４０が第１２接点２４２に接続している状態で、且つ、第２補助スイッチ２５０が第２２接点２５２に接続している状態において、形成される。

【0045】

このように、第１送電路２２５と第２送電路２２６とを切り替え可能な構成を備えることにより、着地状態またはホバリング状態の何れの状態においても、受電共鳴周波数と等しくなるように送電共鳴周波数を設定できるため、送電効率を高く維持できる。

【0046】

＜＜充電制御装置２３０＞＞
充電制御装置２３０は、第３補助スイッチ２６０を制御することで送電コイル２２４に通電を開始し、さらに、着地状態またはホバリング状態の何れで充電するかを飛行体玩具１００に知らせる装置である。このような機能を有する充電制御装置２３０は、図７に示すように、演算処理部２３１と、記憶部２３２と、入力部２３３と、出力部２３４と、メモリ２３５と、を含んで構成されている。

【0047】

演算処理部２３１は、例えばＣＰＵあるいはＭＰＵなどで構成されている。演算処理部２３１は、メモリ２３５に格納されているプログラムを読み込むことにより、各種機能を実現する。演算処理部２３１は、第２認識部２３１ａと、結果送信部２３１ｂと、スイッチ制御部２３１ｃと、第２判定部２３１ｄと、を有している。演算処理部２３１は、記憶部１７２から各種情報を読み出して、上述した各構成要素の処理を実行する。以下、各構成要素の処理について詳細に説明する。

【0048】

第２認識部２３１ａは、切替スイッチ２１０の接点信号に基づいて、着地充電かホバリング充電かを認識する機能を有する。第２認識部２３１ａは、認識結果を示す認識信号を生成する。また、第２認識部２３１ａは、飛行体玩具１００と同期するための通知信号を飛行体玩具１００に出力する。これにより、充電ステーション２００と飛行体玩具１００とを通信可能に接続できる。

【0049】

結果送信部２３１ｂ（送信装置）は、飛行体玩具１００と通信可能になったときに、着地状態で充電するのか、ホバリング状態で充電するのか、についての充電ステーション２００の設定状態を示す認識信号を飛行体玩具１００に送信する機能を有する。

【0050】

スイッチ制御部２３１ｃは、飛行体玩具１００に認識信号を出力したことを契機として、第３補助スイッチ２６０を閉路し、飛行体玩具１００が充電を開始してから所定の時間が経過したときに、第３補助スイッチ２６０を開路する機能を有する。つまり、充電ステーション２００において、飛行体玩具１００に給電可能な状態になるまで送電コイル２２４に通電させず、さらに、飛行体玩具１００に給電が終了した後に送電コイル２２４への通電を停止する。これにより、待機中の余計な電力損失を低減できる。

【0051】

第２判定部２３１ｄは、充電ステーション２００が飛行体玩具１００に充電を開始してから所定の時間が経過したか否かを判定する機能を有する。所定の時間とは、着地充電における充電時間またはホバリング充電における充電時間である。これにより、充電ステーション２００は、着地充電とホバリング充電の夫々の充電時間の差異に応じて適切に充電できる。

【0052】

記憶部２３２、入力部２３３、出力部２３４、メモリ２３５については、飛行体玩具１００における記憶部１７２、入力部１７３、出力部１７４、メモリ１７５と同じハードウェア構成であるため、その説明を省略する。

【0053】

＝＝＝動作フロー＝＝＝
図８を参照しつつ、飛行体玩具システム１０の動作フローについて以下のとおり説明する。図８は、本実施形態に係る飛行体玩具システム１００の動作フローである。

【0054】

以下において、飛行体玩具１００の動作フローを説明した後に、充電ステーション２００の動作フローを説明する。なお、夫々の動作フローでは、飛行体玩具１００および充電ステーション２００が起動状態にあることを前提として説明する。

【0055】

先ず、飛行体玩具１００が所定の充電ステーション２００から飛行を開始する（Ｓ１０）。飛行体制御装置１７０の第１認識部１７１ａは、経路認識センサー１５０から経路信号を取得する（Ｓ１１）。飛行体制御装置１７０の飛行制御部１７１ｄは、経路信号に基づいて、モータ１３０および回転翼１２０を制御することにより、飛行体玩具１００を飛行レール３００に沿って飛行させる。

【0056】

次に、第１認識部１７１ａは、所定の充電ステーション２００に飛行体玩具１００の進行方向において隣り合う充電ステーション２００と通信可能な範囲に飛行体玩具１００が到達したときに、充電ステーション２００から通知信号を受信する。これと同時に、第１認識部１７１ａは、充電ステーション２００に返答信号を送信する（Ｓ１２）。これにより、飛行体玩具１００は、飛行体玩具１００と充電ステーション２００とが通信可能に接続されたことを確認できる。

【0057】

次に、飛行体制御装置１７０の結果受信部１７１ｂは、充電ステーション２００から認識信号を取得する（Ｓ１３）。次に、飛行体制御装置１７０の第１判定部１７１ｃは、結果受信部１７１ｂから認識信号を取得する。そして、該認識信号に基づいて、充電ステーション２００が着地充電に設定されているか、ホバリング充電に設定されているか、を判定する（Ｓ１４）。

【0058】

第１判定部１７１ｃにおいて着地充電に設定されていると判定した場合（Ｓ１４：着地充電）、飛行体制御装置１７０の飛行制御部１７１ｄは、充電ステーション２００に着地をして充電できるように、モータ１３０および回転翼１２０を制御する（Ｓ１５）。また、第１判定部１７１ｃにおいてホバリング充電に設定されていると判定した場合（Ｓ１４：ホバリング充電）、飛行制御部１７１ｄは、充電ステーション２００上でホバリングして充電できるように、モータ１３０および回転翼１２０を制御する（Ｓ１７）。

【0059】

次に、飛行体制御装置１７０の充電管理部１７１ｅは、電源１１０の充電が完了したか否かを判定する。そして、所定の充電時間を経過したと判断したとき、充電管理部１７１ｅは、飛行制御部１７１ｄに飛行信号を出力する（Ｓ１８）。なお、充電管理部１７１ｅは、上述したように、充電を開始してから、着地充電における充電時間またはホバリング充電における所定の充電時間が経過したか否かを判定することにより、飛行信号を出力してもよい。

【0060】

上記のＳ１１〜Ｓ１８を飛行体玩具１００の電源１１０が遮断されるまで繰り返す（Ｓ１９）。

【0061】

次に、充電ステーション２００の直流電源２２１が投入されてからの動作フローについて、以下のとおり説明する。

【0062】

先ず、使用者は、充電ステーション２００の切替スイッチ２１０を着地充電（Ａ）か、ホバリング充電（Ｂ）か、を選択する（Ｓ２０）。充電制御装置２３０の第２認識部２３１ａは、着地充電かホバリング充電かを示す認識信号を生成する（Ｓ２１）。また、第２認識部２３１ａは、常時、飛行体玩具１００との通信状態を構築するための通知信号を送信する。飛行体玩具１００が充電ステーション２００に接近したとき、充電ステーション２００から送信される通知信号を飛行体玩具１００が受信することにより、通信状態が構築される（Ｓ２２）。そして、充電制御装置２３０の結果送信部２３１ｂは、認識信号を飛行体玩具１００に送信する（Ｓ２３）。これにより、飛行体玩具１００は、着地充電かホバリング充電かを認識できる。

【0063】

次に、充電制御装置２３０のスイッチ制御部２３１ｃは、認識信号に基づいて、第３補助スイッチ２６０を切り替える（Ｓ２４）。これにより、充電ステーション２００の送電装置２２０において、第１送電路２２５または第２送電路２２６が形成される。ここで、飛行体玩具１００は、充電ステーション２００に着地、又は、充電ステーション２００上でホバリングしている。充電ステーション２００は、飛行体玩具１００に対して充電を開始する。

【0064】

次に、充電制御装置２３０の第２判定部２３１ｄは、充電を開始してから、着地充電における充電時間またはホバリング充電における充電時間が経過したか否かを判定する（Ｓ２６）。該充電時間が経過した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、充電制御装置２３０のスイッチ制御部２３１ｃは、第３補助スイッチ２６０を開路する（Ｓ２７）。これにより、待機状態における余計な電力損失を低減できる。該充電時間が経過していない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、判定を繰り返す。

【0065】

上記のＳ２０〜Ｓ２７を、夫々の充電ステーション２００が実行する。充電ステーション２００の直流電源２２１が遮断されると処理を終了する（Ｓ２８）。

【0066】

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
図９、図１０を参照しつつ、その他の実施形態に係る飛行体玩具システム２０，３０について、以下のとおり説明する。図９は、その他の実施形態に係る飛行体玩具システム２０の一例を示す構成図である。図１０は、その他の実施形態に係る飛行体玩具２１００の一例を示す構成図である。なお、以下において、飛行体玩具システム１０の構成要素と異なることのみ説明することとし、説明のない構成要素については、飛行体玩具システム１０と同じものとする。

【0067】

上記において、充電ステーション２００における送電装置２２０の第１コンデンサ２２５ａおよび第２コンデンサ２２６ａは予め静電容量が決められている、として記載したが、これに限定されない。図９に示すように、第１コンデンサ１２２５ａおよび第２コンデンサ１２２６ａは、静電容量を可変できる可変コンデンサでもよい。充電ステーション１２００の記憶部１１７２に、飛行体玩具１１００と充電ステーション１２００との距離と、該距離において最も送電効率が良くなる静電容量の値と、の関係を記憶している。この場合、例えば、飛行制御部１１７１ｄが、該静電容量の値に基づいて第１コンデンサ１２２５ａまたは第２コンデンサ１２２６ａを調整する。これにより、充電ステーション１２００と飛行体玩具１１００との間の距離に応じて、第１コンデンサ１２２５ａまたは第２コンデンサ１２２６ａを調整することにより、送電効率が最も高くなるように飛行体玩具システム２０を運用できる。

【0068】

また、図１０に示すように、飛行体玩具２１００は、電源２１１０の電力容量に応じて充電ステーション２００における充電が必要か否かを判定する充電判定部２１７１ｆをさらに備えていてもよい。具体的には、充電判定部２１７１ｆは、飛行体玩具２１００と充電ステーション２２００とが通信できるように接続されたときに、飛行体玩具２１００の電源２１１０の電力容量を確認し、該電力容量が所定の電力容量以上か否かを判定する。そして、所定の電力容量以上か否かにより、充電ステーション２２００を飛行体玩具２１００が通過するべきか否かについて判定する。これにより、余計な充電を回避できる。この場合、飛行制御部２１７１ｄは、充電判定部２１７１ｆにおける所定の電力容量以上か否かについての判定結果に基づいて、モータ１３０および回転翼１２０を制御する。

【0069】

＝＝＝まとめ＝＝＝
以上説明したように、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、飛行体玩具１００と、飛行体玩具１００の電源１１０を充電する充電ステーション２００と、を備えた飛行体充電システムであって、飛行体玩具１００は、充電ステーション２００を含む飛行経路に沿って飛行するために飛行経路を認識する第１認識部１７１ａと、非接触で電力を受電する受電コイル１４１と、受電コイル１４１から供給される電力によって充電されて電源として機能する被充電素子（蓄電池、コンデンサなど）と、を含み、充電ステーション２００は、非接触で電力を送電する送電コイル２２４と、飛行体玩具１００が着陸した状態で送電コイル２２４から受電コイル１４１へ非接触で電力を送電するための第１送電路２２５と、飛行体玩具１００が空中停止した状態（ホバリング状態）で送電コイル２２４から受電コイル１４１へ非接触で電力を送電するための第２送電路２２６と、第１送電路２２５及び第２送電路２２６を切り換える切換スイッチと、第１送電路２２５及び第２送電路２２６の何れから電力が送電されるのかを飛行体玩具１００が認識できるように、第１送電路２２５及び第２送電路２２６の何れに切り換えられたのかを認識する第２認識部２３１ａと、を含む。本実施形態によれば、飛行体玩具１００における電源１１０（バッテリー、コンデンサ等）の残容量が残り少なくなった場合に、電源１１０に非接触で給電することができるため、作業者の操作手間を縮減できる。

【0070】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、充電ステーション２００は、第２認識部２３１ａの認識信号（認識結果）を送信する結果送信部２３１ｂ（送信装置）を含み、飛行体玩具１００は、結果送信部２３１ｂ（送信装置）から送信される第２認識部２３１ａの認識信号（認識結果）を受信する結果受信部１７１ｂ（受信装置）を含み、飛行体玩具１００は、結果受信部１７１ｂ（受信装置）の認識信号（受信結果）に基づいて、第１送電路２２５及び第２送電路２２６の何れから電力が送電されるのかを認識する。本実施形態によれば、飛行体玩具１００は、着地充電かホバリング充電かを認識することができるため、充電ステーション２００において効率良く充電することができる。

【0071】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、第１送電路２２５には、飛行体玩具１００が着地状態で送電コイル２２４から受電コイル１４１へ非接触で所定の大きさの電力を送電することができるように容量値が設定される第１コンデンサ２２５ａを含み、第２送電路２２６には、飛行体玩具１００がホバリング状態で送電コイル２２４から受電コイル１４１へ非接触で所定の大きさの電力を送電することができるように容量値が設定される第２コンデンサ２２６ａを含む。本実施形態によれば、所定の受電装置１４０と共鳴する送電装置２２０における送電共鳴周波数を生成できるため、送電効率を向上させることができる。

【0072】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム２０は、第１コンデンサ１２２５ａは、飛行体玩具１１００が充電ステーション１２００に着地しているときの送電コイル１２２４と受電コイル１４１との間の距離に応じて容量値を変更可能な可変コンデンサである。本実施形態によれば、送電装置２２０と受電装置１４０との間の距離が変更されても、送電効率が最も高くなるように送電共鳴周波数を調整することができる。

【0073】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム２０は、第２コンデンサ１２２６ａは、飛行体玩具１１００が充電ステーション１２００上で空中停止しているときの送電コイル１２２４と受電コイル１１４１との間の距離に応じて容量値を変更可能な可変コンデンサである。本実施形態によれば、送電装置２２０と受電装置１４０との間の距離が変更されても、送電効率が最も高くなるように送電共鳴周波数を調整することができる。

【0074】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、第１認識部１７１ａは、飛行体玩具１００が所定の高さを飛行しているとき、飛行レール３００（飛行経路）に沿って設けられる飛行レール３００（被認識対象物）を認識する。本実施形態によれば、飛行体玩具１００が容易に飛行レール３００に沿って飛行することができる。

【0075】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、飛行レール３００（被認識対象物）は、地上に変形自在に設けられる。飛行レール３００が変形自在に設置されていても、飛行体玩具１００は容易に飛行レール３００に沿って飛行することができる。

【0076】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、第１送電路２２５には、飛行体玩具１００が着地状態で送電コイル２２４から受電コイル１４１へ非接触で電力を送電するための直流電源２２１（第１電池）を含み、第２送電路２２６には、直流電源２２１に加えて、飛行体玩具１００がホバリング状態で送電コイル２２４から受電コイル１４１へ非接触で所定の大きさの電力を送電するための補助直流電源２２２（第２電池）をさらに含む。本実施形態によれば、着地状態とホバリング状態とで直流電源２２１の電源容量を変更することができるため、効率良く充電することができる。

【0077】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、電源１１０（被充電素子）は、コンデンサである。本実施形態によれば、充電時間を短縮できるとともに、飛行体玩具１００を安価に製作できる。

【0078】

又、本実施形態に係る飛行体玩具システム１０は、飛行体玩具１００は、マルチコプターである。本実施形態によれば、外観の印象の良いマルチコプターを用いることで、人の購入意欲を増進させることができる。

【0079】

尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

【符号の説明】

【0080】

１０，２０ 飛行体玩具の充電システム（飛行体玩具システム）
１００ 飛行体玩具
１１０ 電源
１４０ 受電装置
１４１ 受電コイル
１７１ａ 第１認識部
１７１ｂ 結果受信部
２００，１２００ 充電ステーション
２１０ 切替スイッチ
２２０ 送電装置
２２１ 直流電源
２２２ 補助直流電源
２２４，１２２４ 送電コイル
２２５ 第１送電路
２２５ａ，１２２５ａ 第１コンデンサ
２２６ 第２送電路
２２６ａ，１２２６ａ 第２コンデンサ
２３１ａ 第２認識部
２３１ｂ 結果送信部
３００ 飛行レール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】