特許 7610856 ドローンのバッテリー監視システムおよびモジュール

(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】

(24)【登録日】2024-12-25

(45)【発行日】2025-01-09

(54)【発明の名称】ドローンのバッテリー監視システムおよびモジュール

(51)【国際特許分類】

   B64U 50/30 20230101AFI20241226BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20241226BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20241226BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20241226BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241226BHJP

   H01M 50/202 20210101ALI20241226BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20241226BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

B64U50/30

B64C27/08

B64C39/02

B64D47/08

H01M10/48 301

H01M50/202 401D

H01M50/249

H01M50/284

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022170719

(22)【出願日】2022-10-25

(65)【公開番号】P2024062697

(43)【公開日】2024-05-10

【審査請求日】2023-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】518160274

【氏名又は名称】株式会社ｅロボティクス

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】板羽 昌之

(72)【発明者】

【氏名】郡 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】皆川 好則

(72)【発明者】

【氏名】高橋 澄雄

【審査官】志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１６０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０４５８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１４０４２２７２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８４０４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６４Ｄ ２７／３０

Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｂ６４Ｕ ５０／３０

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドローンのバッテリー監視システムであって、
ドローンに搭載された撮像手段と、
ドローンに搭載されたバッテリーと、
前記バッテリーの温度を検出する温度センサと、
第１の入力端子から前記撮像手段により撮像された画像信号を受け取り、第２の入力端子から前記温度センサにより検出された検出信号を受け取り、前記第２の入力端子で受け取った検出信号に基づきバッテリーの温度を表す文字情報を生成し、生成した文字情報を前記第１の入力端子で受け取った画像信号に合成し、合成した画像信号を出力端子から出力するコントローラと、
前記出力端子から出力された画像信号をアンテナを介してドローンの外部の通信機能を備えた端末に無線で送信する送信手段と、
を有するバッテリー監視システム。

【請求項2】

前記コントローラは、温度センサにより検出されたバッテリーの温度が閾値以上であるとき、バッテリー異常を表すバッテリー情報を生成し、生成したバッテリー異常を表すバッテリー情報を第１の入力端子で受け取った画像信号に合成する、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項3】

前記コントローラは、
前記検出信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記文字情報を格納するメモリとを含み、
前記コントローラは、前記検出信号に基づき前記メモリから文字情報を読出し、読み出した文字情報を前記画像信号に合成する、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項4】

前記画像信号は、１秒間に複数フレームから構成される動画像であり、前記コントローラは、各フレームにリアルタイムで前記文字情報を合成する、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項5】

前記コントローラはさらに、前記文字情報の合成の有無を指示するための合成指示信号を受け取る第３の入力端子を含み、前記コントローラは、前記合成指示信号が合成を指示するとき、前記文字情報を前記画像信号に合成し、前記合成指示信号が合成を指示しないとき、前記文字情報を前記画像信号に合成しない、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項6】

前記バッテリーは、積層された薄板状の複数のセルおよび温度センサを封止する可撓性のフィルムを有する、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項7】

前記バッテリーは、積層された薄板状の複数のセルを含み、
少なくとも１つの温度センサが隣接するセルの境界に配置される、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項8】

前記通信機能を備えた端末は、前記送信手段から送信された画像信号を受信する受信手段と、当該受信手段で受信した前記文字情報が合成された画像信号を表示する表示手段とを含む、請求項１に記載のバッテリー監視システム。

【請求項9】

ドローンのバッテリー監視システムであって、
ドローンに搭載された撮像手段と、
ドローンに搭載されたバッテリーと、
前記バッテリーの圧力を検出する圧力センサと、
第１の入力端子から前記撮像手段により撮像された画像信号を受け取り、第２の入力端子から前記圧力センサにより検出された検出信号を受け取り、前記第２の入力端子で受け取った検出信号に基づきバッテリーの圧力を表す文字情報を生成し、生成した文字情報を前記第１の入力端子で受け取った画像信号に合成し、合成した画像信号を出力端子から出力するコントローラと、
前記出力端子から出力された画像信号をアンテナを介してドローンの外部の通信機能を備えた端末に無線で送信する送信手段と、
を有するバッテリー監視システム。

【請求項10】

前記画像信号は、１秒間に複数フレームから構成される動画像であり、前記コントローラは、各フレームにリアルタイムで前記文字情報を合成する、請求項９に記載のバッテリー監視システム。

【請求項11】

前記バッテリーは、積層された薄板状の複数のセルを含み、
少なくとも１つの圧力センサが隣接するセルの境界に配置される、請求項９に記載のバッテリー監視システム。

【請求項12】

ドローンのバッテリー監視システムであって、
ドローンに搭載された撮像手段と、
ドローンに搭載されたバッテリーと、
前記バッテリーの温度を検出する温度センサと、
前記バッテリーの圧力を検出する圧力センサと、
第１の入力端子から前記撮像手段により撮像された画像信号を受け取り、第２の入力端子から前記温度センサにより検出された第１の検出信号を受け取り、第３の入力端子から前記圧力センサにより検出された第２の検出信号を受け取り、前記第２の入力端子で受け取った第１の検出信号に基づきバッテリーの温度を表す第１の文字情報を生成し、前記第３の入力端子で受け取った第２の検出信号に基づきバッテリーの圧力を表す第２の文字情報を生成し、生成した第１および第２の文字情報を前記第１の入力端子で受け取った画像信号に合成し、合成した画像信号を出力端子から出力するコントローラと、
前記出力端子から出力された画像信号をアンテナを介してドローンの外部の通信機能を備えた端末に送信する送信手段と、
を有するバッテリー監視システム。

【請求項13】

前記コントローラはさらに、前記第１および第２の文字情報の合成の有無を指示するための合成指示信号を受け取る第４の入力端子を含み、前記コントローラは、前記合成指示信号に基づき、前記第１の文字情報を合成するか、前記第２の文字情報を合成するか、前記第１および第２の文字情報を合成するか、あるいは前記第１および第２の文字情報を合成しないかのいずれかを実行する、請求項１２に記載のバッテリー監視システム。

【請求項14】

前記バッテリーは、積層された薄板状の複数のセルを含み、
少なくとも１つの温度センサが隣接するセルの一方の側に配置され、少なくとも１つの圧力センサが他方の側に配置される、請求項１２に記載のバッテリー監視システム。

【請求項15】

前記通信機能を備えた端末は、前記送信手段から送信された画像信号を受信する受信手段と、当該受信手段で受信した前記第１および第２の文字情報が合成された画像信号を表示する表示手段とを含む、請求項１２に記載のバッテリー監視システム。

【請求項16】

撮像手段、バッテリーおよびアンテナを介して外部の通信機能を備えた端末に画像信号を無線で送信する送信手段を備えたドローンに搭載可能なモジュールであって、
前記撮像手段からの画像信号を受け取る第１の入力端子と、
前記バッテリーの温度を検出する温度センサまたは前記バッテリーの圧力を検出するための圧力センサからの検出信号を受け取る第２の入力端子と、
前記第２の入力端子で受け取った検出信号に基づきバッテリーの温度またはバッテリーの圧力を表す文字情報を生成し、生成した文字情報を前記第１の入力端子で受け取った画像信号に合成し、合成した画像信号を出力端子から出力するコントローラと、
前記文字情報が合成された画像信号を前記送信手段に出力する出力部と、
を含むモジュール。

【請求項17】

前記モジュールはさらに、前記バッテリーの圧力を検出する圧力センサまたは前記バッテリーの温度を検出する温度センサからの検出信号を受け取る第３の入力端子を含み、
前記コントローラは、前記第３の入力端子で受け取った検出信号に基づきバッテリーの圧力またはバッテリーの温度を表す文字情報を生成し、生成した文字情報を前記第１の入力端子で受け取った画像信号に合成する、請求項１６に記載のモジュール。

【請求項18】

前記モジュールは、回路基板であり、当該回路基板の出力端子は、フライトコントローラ用基板の入力端子に接続される、請求項１６に記載のモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔操作または自動操縦が可能な無人航空機または無人飛行機（以下、ドローンという）に関し、特に、ドローンに搭載されるバッテリーの監視に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ドローンは、構造物（例えば、鉄塔や電線など）の点検、商品の配達、農薬や肥料の散布、偵察などに利用されている。ドローンは、一般に、バッテリー、モータ、プロペラ、受信機、フライトコントローラなどの構成部品を含む。バッテリーは、ドローンの動力源として各部に電力を供給し、フライトコントローラは、受信機で受信された送信機からの指示（電波）に基づきモータを介してプロペラを駆動し、機体の姿勢や速度を制御する。ドローンに搭載されるバッテリーは、重量が増加するとドローンの航続力が低下するため、小型、軽量であることが望まれる。

【0003】

例えば、特許文献１は、バッテリーの自動交換が可能なドローンを開示する。また、特許文献２は、衝撃が加わってもバッテリーからの電源供給を継続することが可能なドローンを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２２－９７３７３公報

【文献】特許７１０９８３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１に、一般的なドローンシステムを示す。ドローンシステム１０は、電動型のドローン２０と、ドローン２０を遠隔操作可能なユーザー端末３０とを含む。ユーザーは、ユーザー端末３０を介してドローン２０に無線信号で指示を与え、例えばドローン２０を目的地まで飛行させる。

【0006】

図２は、ドローン２０に搭載された撮像機能に関する構成を示すブロック図である。ドローン２０には、カメラ４０、フライトコントローラ５０、画像送信機（ＶＴＸ）６０、アンテナ７０、バッテリー８０が搭載される。カメラ４０は、ドローン２０の飛行中に撮像した目標物を撮像し、撮像した画像信号を、フライトコントローラ５０の入力端子ＣＡＭに出力する。フライトコントローラ５０は、内部にＯＳＤ機能５２を含み、ＯＳＤ機能５２は、ドローン２０のフライト情報（例えば、高度、緯度、経度、飛行時間、バッテリー残量）を画像信号に合成し、合成した画像信号をＶＴＸ端子から送信機６０に出力する。送信機６０は、受け取った画像信号をアンテナ７０からユーザー端末３０へ送信する。

【0007】

ユーザー端末３０は、図３（Ａ）に示すように、ディスプレイ３２に、カメラ４０で撮像されたリアルタイムの画像３４と合成されたフライト情報３６とを表示する。

【0008】

ドローン２０に搭載されるバッテリー８０は、小型、軽量である反面、短時間で高い電力ＰＷＲを出力することが要求されることから、一般に、リチウム系バッテリー（例えば、リチウムポリマーやリチウムイオンなど）を使用している。

【0009】

このような特性を備えたバッテリー８０は、動作環境（例えば、急に大きな電量を出力するときなど）や経年劣化等が原因で発火、破裂、爆発などの異常を生じることがある。このため、図３（Ｂ）に示すように、バッテリー８０を不燃性または難燃性の材料から構成されたケース８２内に収容させ、バッテリーの発火等を防止することが検討されている。同図は、ケース８２内に、シート状の３つのバッテリーセルを積層して配置させた断面構造を示している。

【0010】

しかしながら、ケース８２には一定の発火抑制の効果をあるものの、バッテリーの発火を完全に抑制することは難しく、また、ケース８２を用いることでバッテリー全体の重量が大きくなると、ドローンの航続力が低下してしまう。それ故、ケース８２に代わる別な方法で、バッテリー８０の発火や爆発を抑制することが望まれる。

【0011】

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ドローンに搭載されたバッテリーを監視するバッテリー監視システムおよびモジュール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】

【0012】

本発明に係るドローンのバッテリー監視システムは、ドローンに搭載された撮像手段と、ドローンに搭載されたバッテリーと、前記バッテリーの温度を検出する温度センサと、前記撮像手段により撮像された画像信号に、前記温度センサにより検出されたバッテリーの温度に応じたバッテリー情報を合成する合成手段と、前記合成手段によって合成された画像信号を外部に無線で送信する送信手段とを有する。

【0013】

ある態様では、前記バッテリー情報は、バッテリーの温度である。ある態様では、前記合成手段は、温度センサにより検出されたバッテリーの温度が閾値以上であるとき、バッテリー異常を表すバッテリー情報を生成する。ある態様では、前記合成手段は、前記撮像手段からの画像信号を入力する第１の入力端子と、前記温度センサからの検出信号を入力する第２の入力端子と、前記第２の入力端子から入力された検出信号に基づきバッテリー情報を生成する電子デバイスと、前記第１の入力端子から入力された画像信号に前記電子デバイスで生成されたバッテリー情報を合成するＯＳＤと、前記ＯＳＤで合成された画像信号を前記送信手段に出力する出力端子とを含む。ある態様では、前記合成手段は、前記第１および第２の入力端子、前記出力端子、前記電子デバイス、前記ＯＳＤを搭載する回路基板を含む。ある態様では、前記電子デバイスは、前記検出信号に基づきバッテリー情報を生成するためのテキスト情報またはグラフィック情報を格納するメモリを含む。ある態様では、前記合成手段はさらに、前記バッテリー情報の合成の有無を指示するための信号を入力する第３の入力端子を含む。ある態様では、前記温度センサは、前記バッテリーに内蔵される。ある態様では、前記バッテリーは、積層された薄板状の複数のセルを含み、少なくとも１つの温度センサが隣接するセル間に配置される。ある態様では、バッテリー監視システムはさらに、前記送信手段から送信された画像信号を受信する受信手段と、当該受信手段で受信した画像信号を表示する表示手段とを含む。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ドローンに搭載されたバッテリーの温度を検出し、検出されたバッテリーの温度に応じたバッテリー情報を画像信号に合成し、合成した画像信号を無線で送信するようにしたので、撮像された画像に表されたバッテリー情報をリアルタイムで監視することができ、バッテリーの発火や爆発等の異常を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一般的なドローンシステムの概略構成を示す図である。

【図2】従来のドローンの撮像機能に関する構成を示すブロック図である。

【図3】従来のドローンに搭載されるバッテリーの構成を示す概略断面図である。

【図4】本発明の実施例に係るドローンシステムの概略構成を示す図である。

【図5】本発明の第１の実施例に係るドローンのバッテリー監視システムの構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第１の実施例によるバッテリー監視システムの動作フローである。

【図7】本発明の第１の実施例によるバッテリー温度の表示例である。

【図8】本発明の第１の実施例による別のバッテリー情報の生成例とその表示例である。

【図9】本発明の第１の実施例に係るバッテリー監視システムの具体的な構成例を示す図である。

【図10】本発明の第１の実施例に係る温度センサを内蔵するバッテリーの構成例を示す図である。

【図11】本発明の第２の実施例に係るバッテリー監視システムの構成を示すブロック図である。

【図12】本発明の第２の実施例に係る温度センサおよび圧力センサを内蔵するバッテリーの構成例を示す図である。

【図13】本発明の第２の実施例に係るバッテリー温度と圧力を含むバッテリー情報の表示例である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明のバッテリー監視システムは、電動型のドローンに搭載される。ドローンの形態（プロペラの数、形状、大きさ、重量など）は特に限定されず、大型のドローンまたは小型のマイクロドローンのいずれであってもよい。本発明のドローンは、動力源としてバッテリーを搭載し、かつカメラで撮像された画像をリアルタイムで無線送信する機能を備えている。撮像画像は、カラー映像または白黒映像のいずれであってもよく、カメラの解像度やサイズ等も特に限定されない。本発明のドローンは、カメラで撮像された画像信号に、バッテリーの温度などを表すバッテリー情報を合成する機能を備えている。

【0017】

以下の説明で参照される図面は、発明の理解を容易にするために誇張して記載されており、実際の製品や部品等のサイズや形状をそのまま表したものではないことに留意すべきである。

【実施例】

【0018】

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図４は、本発明の実施例に係るドローンシステムの概略構成を示す図である。本実施例のドローンシステム１００は、電動型のドローン２００と、ドローン２００を遠隔操作可能なユーザー端末３００とを含んで構成される。ユーザー端末３００は、ドローン２００と無線信号の送受を直接行うものであってもよいし、ネットワークＮＷを介して無線信号の送受を行うものであってもよい。

【0019】

ドローン２００は、本体部２０２と、本端部２０２に接続された複数の支持部材２０４と、支持部材２０４の端部に接続された複数のプロペラ２０６とを含む。プロペラ２０６は、図示しないモータによって駆動され、モータは、バッテリーからの電力によって駆動される。本体部２０２の内部には、カメラ、電子部品等を実装する回路基板、バッテリー等が収容される。

【0020】

図５は、本発明の第１の実施例に係るバッテリー監視システムの概略構成を示すブロック図である。本実施例のバッテリー監視システム１００Ａは、ドローンシステム１００に含まれる機能の１つであり、ドローン２００とユーザー端末３００とを含む。ドローン２００は、撮像カメラ２１０、バッテリー２３０の温度を検出する温度センサ２２０、コントローラ２４０および通信部２５０を含んで構成される。

【0021】

撮像カメラ２１０は、ドローン２００の飛行中に周囲の目標物の撮像が可能であり、撮像した画像信号をコントローラ２４０に提供する。画像信号は、例えば、３０フレーム／秒または６０フレーム／秒から構成される動画像であり、カラー映像または白黒映像のいずれであってもよい。撮像カメラ２１０から出力される画像信号は、アナログ画像信号またはデジタル画像信号のいずれであってもよい。アナログ画像信号の場合、コントローラ２４０は、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、デジタル画像信号についてバッテリー情報の合成等の処理を行う。

【0022】

バッテリー２３０は、ドローン２００の動力源であり、本体部２０２内に収容される。バッテリー２３０は、特に限定されないが、例えば、リチウム系二次電池（リチウムポリマーやリチウムイオン）から構成される。また、バッテリー２３０のサイズ、形状、数などは任意である。例えば、ある態様では、バッテリー２３０は、薄板状またはシート状のセルを複数積層して構成され、複数のセルを電気的に直列に接続することで所望の出力電圧を得る。

【0023】

温度センサ２２０は、バッテリー２３０の温度を検出できるものであればその構成は特に限定されないが、例えば、熱電対によって構成される。ある態様では、例えば、温度センサ２２０は、バッテリー２３０に一体に取り付けられ、あるいはバッテリー２３０に内蔵される。バッテリー２３０が複数のセルを積層して構成されるとき、温度センサ２２０は、複数のセルの少なくとも１つの境界に配置されそこで温度を検出する。温度センサ２２０の検出信号は、コントローラ２４０に提供される。コントローラ２４０は、検出信号をデジタル信号に変換し、バッテリー情報の生成等の必要な処理を行う。

【0024】

コントローラ２４０は、バッテリー監視システム１００Ａの全体の動作を制御するものであり、ハードウエアおよび／またはソフトウエアを用いて構成される。コントローラ２４０は、温度センサ２２０で検出されたバッテリーの温度に応じたバッテリー情報を生成し、生成したバッテリー情報を撮像カメラ２１０で撮像された画像信号に合成する機能を備える。

【0025】

コントローラ２４０は、例えば、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、信号処理回路などを用いて構成される。Ａ／Ｄコンバータは、温度センサ２２０からの検出信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル信号をマイクロコントローラに提供する。また、撮像カメラ２１０からの画像信号がアナログ信号であるとき、これをデジタル信号に変換する。メモリには、バッテリー監視システムに必要なデータやプログラムが格納される。例えば、メモリには、温度センサによって検出されたバッテリー温度を生成するための文字情報やグラフィック情報や、このような情報を画像信号に合成するための位置情報などが格納される。コントローラ２４０は、温度センサ２２０から検出信号を受け取ると、検出されたバッテリー温度に対応する文字情報またはグラフィック情報をメモリから読み出し、画像信号に合成すべきバッテリー情報を生成する。さらにコントローラ２４０は、生成したバッテリー情報を、撮像カメラ２１０からの画像信号に合成し、合成した画像信号を通信部２５０に出力する。

【0026】

通信部２５０は、コントローラ２４０から出力された画像信号を受け取り、これをユーザー端末３００に無線通信により送信する。通信部２５０は、画像信号を圧縮または変調して送信してもよいし、アナログ信号またはデジタル信号のいずれで送信してもよい。アナログ信号で送信する場合には、バッテリー情報が合成されたデジタル画像信号をアナログ画像信号に変換する。また、通信部２５０は、ユーザー端末３００に画像信号を直接送信してもよいし、中継局またはネットワーク回線網などを介してユーザー端末３００に画像信号を送信するようにしてもよい。

【0027】

ユーザー端末３００は、特に限定されないが、例えば、スマートフォンのような多機能型通信端末、モバイル用通信端末、ノート型またはラップトップ型の通信機能を備えたコンピュータなどを用いて構成される。

【0028】

ユーザー端末３００は、例えば、入力部３１０、出力部３２０、通信部３３０、記憶部３４０および制御部３５０を含んで構成される。入力部３１０は、ユーザーからの指示を受け取り、これを制御部３５０に提供する。出力部３２０は、ディスプレイ等の表示部やスピーカ等の音声出力部を含むことができる。通信部３３０は、ドローン２００の通信部２５０との間で信号の送受信を行う。記憶部３４０は、ドローン２００の制御に必要なプログラムやデータを格納する。制御部３５０は、入力部３１０から入力された指示や記憶部３４０に格納されたプログラム等に基づき通信部３３０を介してドローン２００を遠隔制御したり、通信部３３０から受信した画像信号を出力部（表示部）３２０に表示させる。

【0029】

次に、本実施例のバッテリー監視システム１００Ａの動作について図６のフローを参照して説明する。温度センサ２２０は、飛行中のドローン２００のバッテリー２３０の温度を検出し（Ｓ１００）、これをコントローラ２４０に提供する。コントローラ２４０は、温度センサ２２０からの検出信号をＡ／Ｄ変換し（Ｓ１１０）、当該検出信号に基づきバッテリー２３０の温度を表すバッテリー情報を生成し（Ｓ１２０）、次いで、撮像カメラ２１０で撮像された画像信号にバッテリー情報を合成し（Ｓ１３０）、合成された画像信号を通信部２５０に提供する。通信部２５０は、合成された画像信号をユーザー端末３００に無線送信する（Ｓ１４０）。

【0030】

ユーザー端末３００は、通信部３３０を介して合成された画像信号を受信し、受け取った画像信号について必要な処理を施し、ディスプレイ等の表示部にバッテリー情報を含む撮像画像を表示させる（Ｓ１５０）。図７は、ユーザー端末３００における撮像画像の表示例である。ディスプレイ３２０Ａには、撮像カメラ２１０で撮像された画像３２２がリアルタイムで表示され、そこにはさらにバッテリーの温度を表すバッテリー情報３２４が表示される。また、画像３２２には、従来と同様にドローン２００のフライト情報３２６も表示される。

【0031】

ユーザーは、ディスプレイ３２０Ａに表示されたバッテリー情報３２４をリアルタイムで確認することができ、バッテリー温度に異常があると判断した場合には、入力部３１０からドローン２００の飛行を停止させるための指示を与え、この指示が通信部３３０を介してドローン２００の通信部２５０に送信され、ドローン２００のフライトコントローラは飛行停止のための制御を行う（Ｓ１６０）。

【0032】

リチウム系バッテリーは、短時間に高い電力を出力することができる利点がある反面、動作環境や経年変化等によって発火または爆発などの異常を引き起こすおそれがある。発火または爆発などの異常が発生する前兆として、バッテリーの温度が上昇したり、バッテリーの体積（容積）が膨張することが知られている。本実施例によれば、撮像された画像からバッテリーの温度をリアルタイムで確認し、バッテリー温度が一定温度を超えたとき、バッテリーに異常が発生することを予測し、ドローンの飛行を停止させることでバッテリーの発火または爆発等を事前に回避することができる。

【0033】

次に、本実施例のバッテリー監視システムの別の動作例について図８のフローを参照して説明する。図６および図７に示す例では、画像信号に合成されるバッテリー情報は、バッテリーの温度を表したが、本例では、図８に示すように、コントローラ２４０は、温度センサ２２０によるバッテリーの検出温度が閾値以上か否かを判定し（Ｓ２００）、閾値以上の場合には、バッテリー情報としてバッテリーの異常または警告を生成する（Ｓ２１０）。バッテリーの異常または警告とは、例えば、注意を喚起するようにバッテリー温度を通常の色と異なる色で表示にしたり（例えば、通常の温度が緑色であるのを赤色で表示する）、バッテリーの異常を示す警告のような文字やグラフィックを生成したり、あるいはバッテリー温度の表示を点滅させたりする。図８（Ｂ）に、バッテリーの異常を表すバッテリー情報３２４Ａの表示例を示す。このような警告等を表示することで、ユーザーは、バッテリーの異常に容易に気が付くことができる。他方、検出温度が閾値未満であれば（Ｓ２００）、図６、図７のときと同様に、バッテリー温度を表すバッテリー情報を生成する（Ｓ２２０）。

【0034】

次に、本実施例のバッテリー監視システムのより好ましい構成例を図９に示す。バッテリー監視システム４００に関し、ドローン２００は、撮像カメラ４１０、温度センサ４２０、温度計測用モジュール（基板）４３０、フライトコントローラ４４０、送信機４５０、アンテナ４６０を含んで構成される。言い換えると、本実施例のドローン４００は、図２に示す従来のドローン２０において、撮像カメラ４０とフライトコントローラ５０との間に温度計測用モジュール４３０を設けている。

【0035】

温度計測用モジュール４３０は、例えば、複数の電子デバイスを実装した回路基板であり、撮像カメラ４１０からの画像信号を受け取るための入力端子ＩＮ１、温度センサ４２０からの検出信号を受け取るための入力端子ＩＮ２、フライトコントローラ４４０へ画像信号を出力するための出力端子ＯＵＴを含む。さらに回路基板上には、ＯＳＤ(On Screen Display)４３２、センサＩ／Ｆ４３４、ＲＯＭ／ＲＡＭ４３６、ＣＰＵ４３８などが実装される。

【0036】

ＯＳＤ４３２は、入力端子ＩＮ１から入力された撮像カメラ４１０の画像信号を受け取り、当該画像信号に、ＣＰＵ４３８によって生成されたバッテリー情報ＢＴを合成し、合成した画像信号を出力端子ＯＵＴに提供する。ＯＳＤ４３２は、特に限定されないが、例えば、画像信号を構成するフレームを格納するフレームメモリと、ＣＰＵ４３８によって生成されたバッテリー情報ＢＴおよびアドレス情報を受け取る書込み回路とを含み、書込み回路は、アドレス情報に従い各フレームにバッテリー情報ＢＴを順次書き込む。こうして、ＯＳＤ４３２は、バッテリー情報が書き込まれたフレームを順次、出力端子ＯＵＴに供給する。センサＩ／Ｆ４３４は、入力端子ＩＮ２から入力された温度センサ４２０の検出信号を受け取り、当該検出信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル変換された検出信号をＣＰＵ４３８に提供する。ＲＯＭ／ＲＡＭは、バッテリー監視に関するプログラムやバッテリー情報ＢＴを生成するためのテキストやグラフィックデータ、温度センサの検出信号を校正するキャリブレーションデータ、バッテリー情報ＢＴを画像信号に合成するための合成位置情報（ＯＳＤ４３２へのアドレス情報）などを格納する。

【0037】

ＣＰＵ４３８は、ＲＯＭ／ＲＡＭ４３６に格納されたプログラムを実行することでバッテリー監視の動作を制御する。ＣＰＵ４３８は、センサＩ／Ｆ４３４からの検出信号を受け取ると、キャリブレーションデータに基づき当該検出信号を校正してバッテリー温度を算出し、バッテリー温度を表すバッテリー情報ＢＴを生成する。さらにＣＰＵ４３８は、生成したバッテリー情報ＢＴと合成位置情報をＯＳＤ４３２に提供する。合成位置情報は、例えば、バッテリー情報をＢＴを合成するためのフレーム内の水平位置および垂直位置を指定する。合成位置情報は、バッテリー情報を表示したときに撮像された画像の邪魔にならないような位置に予め設定される。ＯＳＤ４３２は、ＣＰＵ４３８からの合成位置情報（アドレス情報）に従い、画像信号にバッテリー情報ＢＴを合成し、合成した画像信号を出力端子ＯＵＴに出力する。

【0038】

温度計測用モジュール４３０の出力端子ＯＵＴから出力された画像信号は、フライトコントローラ４４０の入力端子ＣＡＭに提供され、画像信号はさらに、内蔵ＯＳＤ４３２によってフライト情報が合成され、合成された画像信号が出力端子ＶＴＸから送信機４５０へ提供され、アンテナ４６０を介してユーザー端末へ送信される。

【0039】

温度計測用モジュール４３０はさらに、オプションとして、デジタル入力１を受け取る入力端子ＩＮ３、デジタル入力２を受け取る入力端子ＩＮ４、電源４７０からの電源電圧を受け取る入力端子ＩＮ５、電圧変換モジュール４８０を含むことができる。

【0040】

入力端子ＩＮ３、ＩＮ４から受け取られたデジタル入力１、デジタル入力２は、ＣＰＵ４３８に提供される。デジタル入力１、デジタル入力２から入力される信号は任意であるが、例えば、デジタル入力１は、後述する第２の実施例の圧力センサの検出信号であることができる。この場合、ＣＰＵ４３８は、圧力センサの検出信号に応じたバッテリー情報ＢＴを生成し、生成したバッテリー情報ＢＴをＯＳＤ４３２に提供する。これにより、画像信号に、バッテリーの圧力に関するバッテリー情報ＢＴが合成される。また、デジタル入力２は、画像信号へのバッテリー情報ＢＴの合成のオン／オフの指示であってもよい。例えば、デジタル入力２からの２ビットの合成指示信号が入力され、合成指示信号が「１１」であれば、温度センサの検出温度と圧力センサの検出圧力の双方を含むバッテリー情報ＢＴを画像信号に合成させ、「１０」であれば、温度センサの検出温度のみを含むバッテリー情報ＢＴを画像信号に合成させ、「０１」であれば、圧力センサの検出圧力のみを含むバッテリー情報ＢＴを画像信号に合成させ、「００」であれば、画像信号へのバッテリー情報ＢＴの合成を停止させる。

【0041】

また、温度計測用基板４３０は、必要に応じて入力端子ＩＮ３に接続された入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）４８２、入力端子ＩＮ４に接続された入力インターフェース（Ｉ／Ｆ）４８４を備えるようにしてもよい。入力Ｉ／Ｆ４８２、４８４は、例えば、入力されたデジタル信号からパルス波形を生成したり、デジタル信号の電圧変換などを行い、ＣＰＵ４３８にとって適切な信号を提供する。

【0042】

なお、デジタル入力１、デジタル入力２をアナログ入力１、アナログ入力２に代えてもよい。この場合、回路基板上には、アナログ入力１、アナログ入力２から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータを実装するようにしてもよい。このＡ／Ｄコンバータは、センサＩ／Ｆ４３４のＡ／Ｄコンバータによって共有されるものであってもよい。

【0043】

入力端子ＩＮ５から受け取られた電源電圧は、電圧変換モジュール４８０によって温度計測用モジュール４３０の動作電圧に変換される。例えば、温度計測用モジュール４３０の動作電圧（供給電圧）がフライトコントローラ４４０の動作電圧とが同じであれば、電圧変換モジュール４８０は必ずしも必要ではないが、温度計測用モジュール４３０の動作電圧がフライトコントローラ４４０の動作電圧と異なる場合には、電圧変換モジュール４８０によって温度計測用おジュール４３０の動作電圧が生成される。電圧変換モジュール４８０を設けることで、フライトコントローラ４４０の動作電圧を考慮することなく、ドローン４００に温度計測用モジュール４３０を搭載することができ、温度計測用モジュール４３０に汎用性を持たせることができる。

【0044】

次に、本実施例の温度センサ内蔵のバッテリーについて説明する。図１０（Ａ）は、１つのバッテリーに１つの温度センサが取り付けられた状態を正面側から見た斜視図、図１０（Ｂ）は、積層された３つのセルと温度センサとの関係を示す側面図である。

【0045】

１つのバッテリーセル５００の形状や大きさは任意であるが、例えば、１つのバッテリーセル５００は、数センチ角の矩形状の外観を有し、その厚さは約６～７ｍｍである。１つのバッテリーセル５００の側面には、一対の正側端子５１０と負側端子５２０が設けられる。１つのバッテリーセル５００の出力電圧は、例えば、約３．７Ｖである。３つのバッテリーセル５００を積層する場合、３つのバッテリーセルの電圧端子が直列に接続され、出力電圧は、約１１．１Ｖとなる。勿論、バッテリーセルの数は３つに限らず、４つ以上であってもよいし、２つ以下であってもよい。積層されたバッテリーセルは、例えば、絶縁フィルムや耐熱フィルムなどの極軽量フィルムによって内部が真空状態になるように包囲されるようにしてもよいし、あるいは、接着剤や両面テープなどを用いてバッテリーセルが固定されるようにしてもよい。

【0046】

図１０（Ａ）に示すように、バッテリーセル５００の平坦な主面５３０には、薄いシート状の温度センサ５４０が貼り付けられる。温度センサ５４０の大きさは、主面５３０よりも小さく、その厚さは、約０．５ｍｍ程度である。温度センサ５４０は、例えば、熱電対から構成され、その端部には、検出した温度を出力する出力線５５０が設けられる。温度センサ５４０は、例えば、両面テープや接着剤などを用いて主面５３０に貼り付けるようにしてもよいし、隣接するバッテリーセル間の主面５３０の間に一定の圧力で挟持されるようにしてもよい。

【0047】

図１０（Ｂ）に示すように、３つのバッテリーセル５００が積層されたとき、隣接するバッテリーセル間の少なくとも１つの境界に少なくとも１つの温度センサ５４０が取り付けられる。図に示す例では、隣接するバッテリーセル間のそれぞれの２か所の境界に２つの温度センサ５４０が取り付けられる。複数の温度センサ５４０を取り付けた場合、ＣＰＵ４３８は、複数の温度センサ５４０で検出された温度の中から最も高い温度をバッテリー全体の温度と判定し、判定したバッテリーの温度を表すバッテリー情報ＢＴを生成する。

【0048】

バッテリー５００は、必ずしも複数のセルから構成されることに限定されず、例えば、図１０（Ｃ）に示すように、バッテリー５００は、１つのセルから構成され、そのセルの表面に１つの温度センサ５４０を貼り付けたものであってもよい。また、１つのセルまたは複数のセルを含むバッテリー５００は、例えば、図１０（Ｄ）に示すように、可撓性のフィルム５５０によって全体が封止されるようにしてもよい。可撓性のフィルム５５０の材料は特に限定されないが、例えば、絶縁性、耐熱性のある材料から構成される。但し、本実施例の温度センサを内蔵するバッテリー５００は、バッテリーの発火抑制のための不燃性または難燃性のケースを必要としないため、従来の図３（Ｂ）に示すようなバッテリーと比べて、軽量化、小型化を図ることが可能である。さらに、バッテリー５００の形状は、必ずしも薄板状に限らず、他の形状（例えば、円筒状や角錐状など）であってもよい。さらにバッテリーの表面は、必ずしも平坦でなくてもよく、例えば、温度センサ５４０を取り付けるための凹部が形成されるようにしてもよい。

【0049】

次に、本発明の第２の実施例ついて説明する。図１１は、第２の実施例に係るバッテリー監視システム１００Ｂのドローン側の構成を示す図である。第２の実施例では、ドローン２００Ａは、第１の実施例に係る図５のドローン２００の構成に加えて圧力センサ２６０をさらに含んでいる。圧力センサ２６０以外の構成は、第１の実施例と同様である。

【0050】

図１２（Ａ）は、１つのバッテリーセルに１つの圧力センサが取り付けられた状態を正面側から見た斜視図、図１２（Ｂ）は、積層された３つのセルと圧力センサおよび温度センサとの関係を示す側面図である。なお、図１０と同一構成については同一番号を附してある。

【0051】

図１２（Ａ）に示すように、バッテリーセル５００の平坦な主面５３０には、薄いシート状の圧力センサ５６０が貼り付けられる。圧力センサ５６０の大きさは、主面５３０よりも小さく、その厚さは、約０．５ｍｍ程度である。圧力センサ５６０は、例えば、ピエゾ素子のような圧電素子を含んで構成され、その端部には、検出した圧力を出力する出力線５７０が設けられる。圧力センサ５６０は、例えば、両面テープや接着剤などを用いて貼り付けるようにしてもよいし、隣接するバッテリーセル間の主面５３０で挟持するようにしてもよい。

【0052】

図１２（Ｂ）に示すように、３つのバッテリーセル５００が積層されたとき、中央のバッテリーセルの一方の側に圧力センサ５６０が取り付けられ、他方の側に温度センサ５４０が取り付けられる。また、左側のバッテリーセル５００の側面にもう１つの圧力センサ５６０が取り付けられる。バッテリーセル５００は、発火または爆発する前兆として、その主面５３０が凸状に膨張するとき、この膨張が圧力センサ５６０を押圧し、これが圧力として検出される。圧力センサ５６０は、膨張に応じた圧力を検出し、これをコントローラ２４０に提供する。

【0053】

なお、バッテリー５００は、必ずしも複数のセルではなく、１つのセルから構成され、そのセルの表面に１つの圧力センサ５６０を取り付ける構成であってもよい。また、図１０（Ｄ）に示した温度センサのときと同様に、圧力センサ５６０を内蔵したバッテリー５００を可撓性のフィルムによって全体が封止されるようにしてもよい。

【0054】

コントローラ２４０は、圧力センサ２３０からの検出信号に基づきバッテリー２３０の圧力に応じたバッテリー情報を生成する。コントローラ２４０は、例えば、バッテリーの圧力を「低」、「中」、「高」のような複数の圧力レベルを表すテキストやグラフィックに変換したり、あるいは、バッテリーの圧力が閾値未満であれば「正常」、閾値以上であれば「異常」のようなテキストやグラフィックを生成する。そして、コントローラ２４０は、第１の実施例のときと同様に、生成したバッテリー情報ＢＴを撮像カメラ２１０からの画像信号に合成する。

【0055】

本実施例では、バッテリー情報ＢＴは、温度センサ２２０によって検出されたバッテリーの温度と、圧力センサ２６０によって検出されたバッテリーの圧力の双方を含む。ある態様では、コントローラ２４０は、バッテリー温度とバッテリー圧力が識別できるように両者の合成する位置を異ならせるようにしてもよい。

【0056】

図１３に本実施例のバッテリー情報の表示例を示す。ユーザー端末のディスプレイ３２０Ａには、撮像カメラ２１０で撮像された画像３２２が表示され、そこにはさらにバッテリーの温度３２４Ａとバッテリーの圧力３２４Ｂとを含むバッテリー情報ＢＴが表示される。また、画像３２２には、フライト情報３２６も表示される。

【0057】

上記したようにリチウム系バッテリーは、発火または爆発などの異常を引き起こす前兆として、バッテリーの温度が上昇したり、バッテリーの体積（または容積）が膨張することが知られている。本実施例によれば、撮像された画像からバッテリーの圧力をリアルタイムで確認することができ、バッテリーの圧力が閾値を超えたとき、バッテリーに異常が発生することを予測し、ドローンの飛行を停止させることで、バッテリーの発火または爆発を未然に防止することができる。

【0058】

なお、第２の実施例を図９に示す温度計測用モジュール（回路基板）４３０に適用する場合、圧力センサ５６０の検出信号は、例えば、デジタル入力１としてＣＰＵ４３８に入力されるようにしてもよいし（この場合は、圧力センサの検出信号は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号）、あるいは、温度センサ２２０と同様にアナログ信号として入力し、これをＡ／Ｄ変換した後にＣＰＵ４３８に入力されるようにしてもよい。ＣＰＵ４３８は、バッテリーの温度を合成する合成位置情報とバッテリーの圧力を合成する合成位置情報をＯＳＤ４３２に提供し、ＯＳＤ４３２は、合成位置情報（アドレス情報）に従いバッテリーの温度とバッテリーの圧力を表すバッテリー情報を画像信号に合成する。

【0059】

また、第２の実施例では、バッテリー監視システムがバッテリーの温度とバッテリーの圧力の双方を監視する例を示したが、これに限らず、バッテリー監視システムは、バッテリーの圧力のみを監視するものであってもよい。この場合、撮像画像には、バッテリーの温度を含まない、バッテリーの圧力に応じたバッテリー情報が合成される。そして、ユーザーは、撮像画像を介してバッテリーの圧力をリアルタイムで確認しながら、バッテリーの圧力上昇による異常を察知したとき、バッテリーの発火または爆発前にドローンの飛行を停止させることができる。

【0060】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0061】

１００：ドローンシステム
１００Ａ、１００Ｂ、４００：バッテリー監視システム
２００、２００Ａ：ドローン
３００：ユーザー端末
３２０Ａ：ディスプレイ
３２２：撮像画像
３２４、３２４Ａ、３２４Ｂ：バッテリー情報
３２６：フライト情報
４３０：温度計測用基板
４３２：ＯＳＤ
４３４：センサＩ／Ｆ
４３６：ＲＯＭ／ＲＡＭ
４３８：ＣＰＵ
ＩＮ１、ＩＮ２、ＩＮ３、ＩＮ４、ＩＮ５：入力端子
ＯＵＴ：出力端子
５００：バッテリーセル
５３０：主面
５４０：温度センサ
５６０：圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】