JP2021164172A - 無人航空機の充電装置、及び、充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電された電力によって飛行する無人航空機を、停電が発生しても長時間に亘って活用できること。【解決手段】第１の蓄電装置２８から供給される電力によって飛行するドローン１３を充電する充電装置１０であって、第２の蓄電装置３２と、第２の蓄電装置３２から供給される電力によって第１の蓄電装置２８を充電する第２の充電部３４と、を備える、ドローン１３の充電装置１０。【選択図】図４

Description

無人航空機の充電装置、及び、充電システムに関する。

近年、ドローンなどの無人航空機の活用が多岐に亘って検討されている。例えばドローンによって地上の情報を収集すること、ドローンによって農薬を散布すること、ドローンによって荷物を配送すること（例えば、特許文献１参照）などが検討されている。

特許文献１に記載のドローンはバッテリパックが着脱可能に装着されるものであり、バッテリパックから供給される電力によって飛行する。特許文献１にはドローンが着陸するドッキングステーションが記載されている。ドッキングステーションにドローンが着陸すると、ドローンに装着されているバッテリパックが充電済みの別のバッテリパックと交換される。

米国特許第９３８７９２８号明細書

従来は停電時に長時間に亘ってドローンを活用する上で改善の余地があった。
本明細書では、充電された電力によって飛行する無人航空機を、停電が発生しても長時間に亘って活用できる技術を開示する。

第１の蓄電装置から供給される電力によって飛行する無人航空機を充電する充電装置は、第２の蓄電装置と、前記第２の蓄電装置から供給される電力によって前記第１の蓄電装置を充電する充電部と、を備える。

充電された電力によって飛行する無人航空機を、停電が発生しても長時間に亘って活用できる。

実施形態１に係る充電システムの模式図 ドローン及び着陸台の斜視図 ドローンの電気的構成を示すブロック図 ケーブルテレビの中継装置の電気的構成を示すブロック図 管理コンピュータの電気的構成を示すブロック図 第２の蓄電装置の電気的構成を示すブロック図 ドローンの充電の流れを示すシーケンスチャート

（本実施形態の概要）
（１）第１の蓄電装置から供給される電力によって飛行する無人航空機を充電する充電装置は、第２の蓄電装置と、前記第２の蓄電装置から供給される電力によって前記第１の蓄電装置を充電する充電部と、を備える。

前述した特許文献１に記載の技術は商用電源から供給される電力によってバッテリパックを充電するものであると推測される。商用電源から供給される電力によってバッテリパックを充電する場合は、停電が発生するとバッテリパックを充電できなくなる。このため、停電時に長時間に亘ってドローンを活用する上で改善の余地があった。

本発明の一局面によれば、上記の充電装置は、第２の蓄電装置を備えており、第２の蓄電装置から供給される電力によって無人航空機の第１の蓄電装置を充電するので、停電が発生しても無人航空機を充電できる。このため、停電が発生しても無人航空機を長時間に亘って活用できる。
例えば地震や火災などの災害が発生した場合、無人航空機によって被災地の情報をある程度長い時間に亘って収集することが望まれる。しかしながら、災害が発生するとそれによって停電が発生する可能性がある。商用電源から供給される電力によって無人航空機の第１の蓄電装置を充電する場合は、停電が発生すると第１の蓄電装置を充電できなくなる。上記の充電装置によると、停電が発生しても無人航空機の第１の蓄電装置を充電できるので、災害時に無人航空機によって長時間に亘って情報収集する場合に特に有用である。

（２）前記第２の蓄電装置は、停電時に前記無人航空機以外の電気負荷に電力を供給するバックアップ用の蓄電装置を兼ねていてもよい。

複数の充電装置を広域に亘って分散設置すれば、停電時に無人航空機を長時間に亘って、且つ、広域に亘って活用するインフラストラクチャ（以下、インフラと略す）を構築できる。しかしながら、複数の充電装置を新たに設置するためには多くの費用が必要となる上、設置場所の確保も必要になるため、インフラの構築が円滑に進まない可能性がある。

停電時に負荷に電力を供給する蓄電装置は既に多く設置されている。例えばケーブルテレビの通信網は複数の中継装置（電気負荷に相当）が広域に亘って分散設置されている。これらの中継装置には停電時に電力を供給するためのバックアップ用の蓄電装置を備えているものがある。本発明の一局面によれば、そのようなバックアップ用の蓄電装置を第２の蓄電装置として用いれば、新たに複数の充電装置を設置する場合に比べて設置のための費用を抑制できる上、設置場所を確保する手間も低減される。このため、インフラの構築が円滑に進む可能性が高くなる。

（３）無人航空機の充電装置は、前記無人航空機が着陸する着陸台を備え、前記着陸台は地上から所定の高さ以上の位置に設置されていてもよい。

充電装置を地上に設置すると、無人航空機が離着陸するときに充電装置の近くに人がいる可能性があるため安全上望ましくない。
本発明の一局面によれば、上記の充電装置は、充電装置が地上から所定の高さ以上の位置に設置されるので、無人航空機が離着陸するときに近くに人がいる可能性が低くなる。このため地上に設置する場合に比べて安全性が向上する。

（４）前記充電部は前記第１の蓄電装置を非接触充電してもよい。

無人航空機の第１の蓄電装置に人手で充電ケーブルを接続して充電する場合は充電ケーブルを着脱する作業員が必要となる。本発明の一局面によれば、上記の充電装置は、無人航空機の第１の蓄電装置を非接触充電するので、作業員が充電ケーブルを着脱しなくてよい。これにより充電を省力化できる。
着陸台が地上から所定の高さ以上の位置に設置されている場合は、第１の蓄電装置を非接触充電すると次のような効果もある。
着陸台が高い位置に設置されている場合は作業員が無人航空機に充電ケーブルを接続することが困難であるが、非接触充電では充電ケーブルを接続しなくてよいので、着陸台が高い位置に設置されている場合に特に有用である。
着陸台を高い位置に設置した場合、非接触充電では接触式充電に比べてより確実に充電できるという利点もある。具体的には、着陸台に無人航空機が着陸すると充電コネクタが自動で嵌合するようにすれば、接触式充電であっても人手を介さずに無人航空機を充電できる。しかしながら、着陸台を高い位置に設置すると風などによって着陸台が揺れる可能性がある。着陸台が揺れると充電コネクタが嵌合しない可能性がある。これに対し、非接触充電では接触式充電に比べて着陸台に対する無人航空機の位置ずれの許容度が大きいので、接触式充電に比べてより確実に充電できる。

（５）無人航空機の充電装置は、制御部と、外部のコンピュータと通信する第１の通信部と、を備え、前記制御部は、前記充電部によって前記第１の蓄電装置に充電された電気量を表す電気量情報を、前記第１の通信部を介して前記外部のコンピュータに送信してもよい。

本発明の一局面によれば、上記の充電装置は、第１の蓄電装置に充電された電気量を外部のコンピュータによって管理できる。

（６）無人航空機の充電装置は、制御部と、外部のコンピュータと通信する第１の通信部と、を備え、前記制御部は、前記第２の蓄電装置の充電状態を、前記第１の通信部を介して前記外部のコンピュータに送信してもよい。

本発明の一局面によれば、上記の充電装置は、例えば外部のコンピュータが無人航空機から現在位置と第１の蓄電装置の充電状態とを受信する。外部のコンピュータが、各充電装置から第２の蓄電装置の充電状態を受信することにより、無人航空機の第１の蓄電装置を満充電可能な電力量がある充電装置を無人航空機に指示することが可能になる。
あるいは、残りの飛行距離を考慮すると満充電にしなくてもよいケースや、充電にあてることのできる時間に制約があるケースも考えられる。その場合は、例えば残りの飛行距離を飛行するために必要な電力量あるいは充電にあてることのできる時間の範囲で充電可能な電力量を無人航空機が判断して外部のコンピュータに通知する。外部のコンピュータは、無人航空機から通知された電力量がある充電装置を無人航空機に指示することが可能になる。
ただし、現在の無人航空機の位置と充電装置の位置とが離れていると、充電装置まで飛行する間に第１の蓄電装置の電力が無駄に消費される。上記の充電装置によると、外部のコンピュータが、第１の蓄電装置を満充電可能な電力量がある充電装置あるいは無人航空機から通知された電力量がある充電装置の中から無人航空機の現在位置に最も近い充電装置を指示することにより、充電装置まで飛行する間の第１の蓄電装置の充電状態の低下を抑制できる。これにより無駄な電力消費を抑制できる。

（７）前記制御部は、当該充電装置の位置情報を、前記第１の通信部を介して前記外部のコンピュータに送信してもよい。

無人航空機の第１の蓄電装置を満充電可能な電力量がある充電装置を無人航空機に指示する場合、その充電装置の位置情報を無人航空機に通知することが望ましい。予め外部のコンピュータに各充電装置の位置情報が登録されていれば位置情報を無人航空機に通知することが可能であるが、そうでない場合は位置情報を通知できない。
本発明の一局面によれば、充電装置の制御部は、当該充電装置の位置情報を、第１の通信部を介して外部のコンピュータに送信する。外部のコンピュータは、予め各充電装置の位置情報が登録されていなくても、無人航空機の第１の蓄電装置を満充電可能な電力量がある充電装置の位置情報を無人航空機に通知できる。

（８）無人航空機の充電装置は、制御部と、前記無人航空機と無線通信する第２の通信部と、を備え、前記制御部は、複数の前記無人航空機の飛行を整理するための飛行整理情報を、前記第２の通信部を介して前記無人航空機に送信してもよい。

複数の無人航空機が飛行すると混乱する可能性があるため、地上の車両を交通整理するのと同様に、飛行する複数の無人航空機を交通整理することが望まれる。その場合、停電が発生していない場合は専用のコンピュータが無線で指示を送信することによって交通整理することが考えられるが、停電が発生するとそのコンピュータが停止し、混乱が生じる可能性がある。
本発明の一局面によれば、上記の充電装置は第２の蓄電装置を備えているので、停電時でも制御部が動作できる。このため、充電装置が飛行整理情報を送信することにより、停電時に混乱が生じる可能性を低減できる。

（９）前記無人航空機は輸送用航空機であってもよい。

本発明の一局面によれば、無人航空機は輸送用航空機であるので、災害などによって停電が発生した場合に、長時間に亘って支援物資や医療品などを輸送できる。

（１０）無人航空機の充電システムであって、（５）に記載の充電装置と、前記充電装置と通信する第３の通信部を有するコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、前記無人航空機に対応付けられている請求先に、前記第３の通信部を介して前記充電装置から受信した前記電気量情報に応じた充電料金を請求する、充電システム。

本発明の一局面によれば、上記の充電システムは、充電した電気量に応じた充電料金を請求できる。

（１１）無人航空機の充電システムであって、（６）又は（７）に記載の充電装置と、前記充電装置と通信する第３の通信部、及び、前記無人航空機と通信する第４の通信部を有するコンピュータと、を備え、前記コンピュータは、前記第４の通信部を介して前記無人航空機から受信した前記無人航空機の現在位置及び前記第１の蓄電装置の充電状態と、前記第３の通信部を介して前記充電装置から受信した前記第２の蓄電装置の充電状態とに基づいて、前記第１の蓄電装置を充電する前記充電装置を前記無人航空機に指示する、充電システム。

本発明の一局面によれば、上記の充電システムは、無人航空機の第１の蓄電装置の充電状態と、各充電装置の第２の蓄電装置の充電状態とに基づくことにより、無人航空機の第１の蓄電装置を満充電可能な電力量がある充電装置を無人航空機に指示できる。
ただし、無人航空機の現在位置と充電装置の位置とが遠く離れていると、充電装置まで飛行する間に第１の蓄電装置の電力が無駄に消費される。本発明の一局面によれば、上記の充電システムは、第１の蓄電装置を満充電可能な電力量がある充電装置の中から無人航空機の現在位置に最も近い充電装置を指示する。充電装置まで飛行する間の第１の蓄電装置の充電状態の低下を抑制できる。これにより無駄な電力消費を抑制できる。

本明細書によって開示される発明は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図７によって説明する。以降の説明では同一の構成部材には一部を除いて図面の符号を省略している場合がある。

（１）充電システム
図１を参照して、実施形態１に係るドローン（無人航空機の一例）の充電システム１について説明する。充電システム１は広域に亘って分散配置されている複数の充電装置１０、及び、充電料金を管理する管理コンピュータ１１を備えている。実施形態１ではケーブルテレビの中継装置１２が充電装置１０を兼ねている。具体的には、ケーブルテレビの通信網は信号を増幅するために複数の中継装置１２を備えている。各中継装置１２はそれぞれ停電に備えてバックアップ用の蓄電装置（第２の蓄電装置という）を備えている。本実施形態ではその第２の蓄電装置を用いてドローン１３を充電する。

図１に示すように、中継装置１２は電柱１４の上や街灯の上などの地上から上方に所定の高さ以上離間した位置に設置される。所定の高さは地上にいる人の手が届かない高さであることが望ましく、例えば３ｍ以上であることが望ましい。図１に示すように各中継装置１２はドローン１３が着陸する平板状の着陸台１５を備えている。

（１−１）ドローンの構成
図２を参照して、ドローン１３の構成について説明する。ドローン１３はマルチコプターであり、より具体的には４つのプロペラ１８を有するクアッドコプターである。ドローン１３は機体部分を構成するドローン本体１６、ドローン本体１６から４方向に放射状に延びる４本のアーム１７、各アーム１７の先端部に設けられている電気モータ２１（図３参照）、各電気モータ２１に駆動されて回転するプロペラ１８などを備えている。

図３を参照して、ドローン１３の電気的構成について説明する。ドローン１３は制御部２０、電気モータ２１、各種センサ２２、ＧＰＳ受信機２３、撮像カメラ２４、フライトコントローラ２５、第５の通信部２６、第６の通信部２７、第１の蓄電装置２８、受電装置２９などを備えている。

各種センサ２２はドローン１３を制御するためのものであり、具体的にはジャイロセンサ、加速度センサ、気圧センサなどである。
ＧＰＳ受信機２３はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）から発信される電波を受信してドローン１３の現在位置（緯度、経度）を検出する。現在位置はＧＰＳ以外の測位衛星から発信される電波に基づいて検出されてもよい。ドローン１３の現在位置はＧＰＳ受信機２３を用いる方法以外の方法で取得してもよい。例えば携帯電話やＷｉ−ｆｉ（登録商標）などの無線通信の電波には基地局の位置情報が含まれていることが多い。このため、それらの電波に含まれる位置情報からドローン１３のおおよその位置を検出してもよい。

撮像カメラ２４は上空から地上などを撮像するためのものである。撮像カメラ２４は複数の受光素子が二次元配列されたエリアセンサを備えており、エリアセンサが下を向く姿勢でドローン１３に固定されている。
フライトコントローラ２５はＡＳＩＣやマイクロコンピュータなどで構成されている。フライトコントローラ２５は各種センサ２２の検出結果に基づいてドローン１３の自律飛行を制御する。
第５の通信部２６はドローン１３が充電装置１０と無線通信するためのものである。
第６の通信部２７はドローン１３が管理コンピュータ１１と無線通信するためのものである。第６の通信部２７は携帯電話などの移動体通信網を介して管理コンピュータ１１と通信してもよい。

第１の蓄電装置２８はドローン１３の各部に電力を供給するものである。第１の蓄電装置２８の構成については後述する。
受電装置２９は第１の蓄電装置２８を非接触充電するためのものである。受電装置２９は受電コイルを有している。受電装置２９と後述する充電装置１０の第２の充電部３４とは、第１の蓄電装置２８を非接触充電する非接触充電装置を構成している。

制御部２０は、ＣＰＵやＲＡＭが１チップ化されたマイクロコンピュータ２０Ａ、ＲＯＭ２０Ｂなどを備えている。ＲＯＭ２０Ｂには各種のプログラムやドローン１３を一意に識別するための識別情報などが記憶されている。マイクロコンピュータ２０ＡはＲＯＭ２０Ｂに記憶されているプログラムを実行することによってドローン１３の各部を制御する。

（１−２）中継装置の電気的構成
図４に示すように、ケーブルテレビの中継装置１２は、増幅器３１（無人航空機以外の電気負荷の一例）、第２の蓄電装置３２、第１の充電部３３、第２の充電部３４（充電部の一例）、第１の通信部３５、第２の通信部３６、ＧＰＳ受信機３８、及び、制御部３７を備えている。第２の蓄電装置３２、第１の充電部３３、第２の充電部３４、第１の通信部３５、第２の通信部３６、及び、制御部３７は実施形態１に係る充電装置１０を構成している。

増幅器３１はケーブルテレビの信号を増幅する装置である。増幅器３１は商用電源に接続されており、商用電源から供給される電力によって動作する。増幅器３１は第２の蓄電装置３２にも接続されており、停電時には第２の蓄電装置３２から供給される電力によって動作する。
第２の蓄電装置３２は停電時に増幅器３１に電力を供給するとともに、停電時にドローン１３の第１の蓄電装置２８を充電する。第２の蓄電装置３２の構成については後述する。

第１の充電部３３は商用電源に接続されており、商用電源から供給される電力によって第２の蓄電装置３２を充電する。第１の充電部３３は商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換する整流回路などを備えている。
第２の充電部３４は停電時に第２の蓄電装置３２から供給される電力によってドローン１３の第１の蓄電装置２８を非接触充電するものである。第２の充電部３４は送電コイルを備えている。第２の蓄電装置３２から送電コイルに電力が供給されると電磁誘導や電磁結合によってドローン１３の受電コイルに電力が誘起される。

第１の通信部３５は充電装置１０が管理コンピュータ１１と通信するためのものである。第１の通信部３５は有線通信するものであってもよいし、無線通信するものであってもよい。第１の通信部３５は携帯電話などの移動体通信網を介して管理コンピュータ１１と通信してもよい。
第２の通信部３６は充電装置１０がドローン１３と無線通信するためのものである。

ＧＰＳ受信機３８はＧＰＳから発信される電波を受信して中継装置１２の位置（緯度、経度）を検出する。中継装置１２の位置はＧＰＳ以外の測位衛星から発信される電波に基づいて検出されてもよい。中継装置１２は必ずしもＧＰＳ受信機３８を備えていなくてもよい。例えば他の機器で検出した中継装置１２の位置を後述する制御部３７のＲＯＭ３７に記憶させておいてもよい。あるいは、携帯電話やＷｉ−ｆｉ（登録商標）などの無線通信の電波に含まれている位置情報から中継装置１２のおおよその位置を検出してもよい。

制御部３７は、ＣＰＵやＲＡＭなどが１チップ化されたマイクロコンピュータ３７Ａ、ＲＯＭ３７Ｂなどを備えている。マイクロコンピュータ３７ＡはＲＯＭに記憶されているプログラムを実行して充電装置１０の各部を制御する。制御部３７はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）によって構成されてもよい。

（１−３）管理コンピュータの電気的構成
図５に示すように、管理コンピュータ１１はＣＰＵ４０、ＲＡＭ４１、第３の通信部４２、第４の通信部４３、記憶部４４などを備えている。
ＣＰＵ４０は記憶部４４に記憶されている各種のプログラムを実行することによって管理コンピュータ１１の各部を制御する。ＲＡＭ４１はＣＰＵ４０が各種のプログラムを実行するための主記憶装置として用いられる。

第３の通信部４２は管理コンピュータ１１が充電装置１０と通信するためのものである。
第４の通信部４３は管理コンピュータ１１がドローン１３と無線通信するためのものである。
記憶部４４は電源が供給されなくてもデータを保持する記憶装置である。記憶部４４には各種のプログラムやデータベースなどが記憶されている。データベースは、ドローン１３の識別情報とドローン１３に充電した電気量情報とが対応付けられて登録される電気量テーブル、ドローン１３の識別情報と充電料金の請求先（例えば電子メールアドレス）とが対応付けられて登録される請求先テーブルなどを有している。

（１−４）第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置の構成
第１の蓄電装置２８の構成と第２の蓄電装置３２の構成とは実質的に同一であるのでここでは第２の蓄電装置３２を例に説明する。
図６に示すように、第２の蓄電装置３２は複数の蓄電素子５１からなる組電池５２と、蓄電素子５１を管理するＢＭＳ５３（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とを備えている。

蓄電素子５１は非水電解質二次電池であり、具体的には例えばリチウムイオン二次電池である。蓄電素子５１はリチウムイオン二次電池以外の二次電池であってもよい。
ＢＭＳ５３は電流センサ５４、電圧センサ５５及び管理部５６を備えている。電流センサ５４は組電池５２と直列に接続されており、組電池５２の充放電電流の電流値［Ａ］を計測して管理部５６に出力する。電圧センサ５５は各蓄電素子５１の端子電圧［Ｖ］を計測して管理部５６に出力する。

管理部５６はＣＰＵ５６ＡやＲＡＭ５６Ｂなどが１チップ化されたマイクロコンピュータ５６Ｃ、ＲＯＭ５６Ｄなどを備えている。ＲＯＭ５６Ｄには第２の蓄電装置３２を管理するための各種のプログラムやデータが記憶されている。マイクロコンピュータ５６ＣはＲＯＭ５６Ｄに記憶されているプログラムを実行することにより、以下に説明する推定処理などの各種の処理を実行する。

推定処理は第２の蓄電装置３２の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を推定する処理である。ＳＯＣを推定する方法としては電流積算法やＯＣＶ法などが知られている。電流積算法は、電流センサ５４によって組電池５２の充放電電流を所定の時間間隔で計測し、計測した電流値を初期値に加減することによってＳＯＣを推定する方法である。ＯＣＶ法は組電池５２の開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）からＳＯＣを推定する方法である。ＳＯＣとＯＣＶとには比較的精度の良い相関関係があるので、電圧センサ５５によってＯＣＶを計測し、計測したＯＣＶに対応するＳＯＣをＳＯＣ−ＯＣＶカーブから特定することによってＳＯＣを推定できる。管理部５６は電流積算法によってＳＯＣを推定してもよいし、ＯＣＶ法によってＳＯＣを推定してもよい。

（２）ドローンを用いた情報収集
ここではドローン１３を用いた情報収集として、地震や火災などの災害が発生したときにドローン１３を用いて地上を上方から撮像（静止画撮影あるいは動画撮影）する場合を例に説明する。

地震や火災などの災害が発生した場合、管理コンピュータ１１のオペレータは管理コンピュータ１１を操作して各ドローン１３に情報収集を指示する。具体的には例えば、オペレータは各ドローン１３にそれぞれ飛行区域を指定して情報収集を指示する。情報収集を指示されたドローン１３は指定された飛行区域の上空を飛行しながら撮像カメラ２４で地上を撮像し、第６の通信部２７（管理コンピュータ１１と無線通信するための通信部）を介してその画像を管理コンピュータ１１に送信する。

ドローン１３は画像を管理コンピュータ１１に送信するのではなく、第５の通信部２６（充電装置１０と無線通信するための通信部）を介して充電装置１０に送信してもよい。充電装置１０はその画像を管理コンピュータ１１に転送してもよい。あるいは、ドローン１３は画像を管理コンピュータ１１や充電装置１０に送信するのではなく、記憶装置に記憶し、帰還後にその記憶装置から画像が読み出される構成であってもよい。

（３）ドローンの充電
図７を参照して、飛行中のドローン１３の充電について説明する。ドローン１３の制御部２０は飛行中に所定の時間間隔で第１の蓄電装置２８からＳＯＣを取得するとともに、ＧＰＳ受信機２３によってドローン１３の現在位置を検出し、取得したＳＯＣと検出した現在位置とを管理コンピュータ１１に送信する（Ｓ１０１）。
充電装置１０の制御部３７も一定時間間隔で第２の蓄電装置３２からＳＯＣを取得するとともに、ＧＰＳ受信機３８によって中継装置１２の現在位置を検出し、取得したＳＯＣと検出した位置情報とを管理コンピュータ１１に送信する（Ｓ１０２）。

管理コンピュータ１１は、ドローン１３から送信されたＳＯＣが所定値以下である場合は、各充電装置１０から受信したＳＯＣに基づいて、ドローン１３を満充電可能な電力量がある第２の蓄電装置３２を有する充電装置１０を抽出する。管理コンピュータ１１は抽出した充電装置１０の中からドローン１３の現在位置に最も近い充電装置１０を判断し、ドローン１３にその充電装置１０を通知して充電を指示する（Ｓ１０３）。
ドローン１３を満充電可能な電力量がある第２の蓄電装置３２を有する充電装置１０が存在しない場合は、管理コンピュータ１１は第２の蓄電装置３２のＳＯＣが一定値以上の充電装置１０のうちドローン１３の現在位置に最も近い充電装置１０を通知してもよい。

ドローン１３は管理コンピュータ１１から充電が指示されると、管理コンピュータ１１から通知された充電装置１０まで飛行し、当該充電装置１０の着陸台１５に着陸する（Ｓ１０４）。ドローン１３が着陸台１５に着陸するとドローン１３から第５の通信部２６を介して充電装置１０に識別情報が送信される（Ｓ１０５）。充電装置１０はドローン１３から識別情報を受信するとドローン１３の充電を開始する（Ｓ１０６）。

ドローン１３は第１の蓄電装置２８が所定のＳＯＣまで充電されると満充電されたと判断し、情報収集を継続するために再び離陸する（Ｓ１０７）。ドローン１３が離陸するとドローン１３と充電装置１０との無線通信が切断される（Ｓ１０８）。充電装置１０はドローン１３との無線通信が切断されるとドローン１３が離陸したと判断し、非接触充電を終了する（Ｓ１０９）。

充電装置１０は、非接触充電を終了すると、ドローン１３から受信した識別情報と、充電した電気量を表す電気量情報とを管理コンピュータ１１に送信する（Ｓ１１０）。管理コンピュータ１１は識別情報と電気量情報とを受信すると、それらを対応付けて電気量テーブルに登録する（Ｓ１１１）。
ここでは無線通信が切断されるとドローン１３が離陸したと判断する場合を例に説明した。これに対し、着陸台１５にドローン１３の有無を検出するセンサを設け、そのセンサの検出結果からドローン１３の着陸及び離陸を判断してもよい。

（４）充電料金の請求
管理コンピュータ１１は、週１回や月１回などの所定のタイミングで、ドローン１３ごとに電気量テーブルから充電料金を集計し、集計した充電料金を表す請求情報を、当該ドローン１３の識別情報に対応付けられている請求先に電子メールなどで送信する。これにより、電気量情報に応じた充電料金が請求される。

（５）実施形態の効果
実施形態１に係る充電装置１０によると、第２の蓄電装置３２を備えており、第２の蓄電装置３２から供給される電力によってドローン１３の第１の蓄電装置２８を充電するので、停電が発生してもドローン１３を充電できる。このため、停電が発生してもドローン１３を長時間に亘って活用できる。災害が発生すると停電が発生する可能性があるので、充電装置１０は災害時にドローン１３によって長時間に亘って情報収集する場合に特に有用である。

充電装置１０によると、停電時にケーブルテレビの増幅器３１に電力を供給する第２の蓄電装置３２が、ドローン１３を充電するための蓄電装置を兼ねている。このため、複数の充電装置１０を新たに設置する場合に比べて設置のための費用を抑制できる上、設置場所を確保する手間も低減される。このため、インフラの構築が円滑に進む可能性が高くなる。

充電装置１０によると、着陸台１５は地上から所定の高さ以上の位置に設置されているので、ドローン１３が離着陸するときに近くに人がいる可能性が低くなる。このため地上に設置する場合に比べて安全性が向上する。

充電装置１０によると、ドローン１３の第１の蓄電装置２８を非接触充電するので、作業員が充電ケーブルを着脱しなくてよい。これにより充電を省力化できる。
着陸台１５が地上から所定の高さ以上の位置に設置されている場合は、第１の蓄電装置２８を非接触充電すると次のような効果もある。
着陸台１５が高い位置に設置されている場合は作業員がドローン１３に充電ケーブルを接続することが困難であるが、非接触充電では充電ケーブルを接続しなくてよいので、着陸台が高い位置に設置されている場合に特に有用である。
着陸台１５を高い位置に設置した場合、非接触充電では接触式充電に比べてより確実に充電できるという利点もある。具体的には、着陸台１５にドローン１３が着陸すると充電コネクタが自動で嵌合するようにすれば、接触式充電であっても人手を介さずにドローン１３を充電できる。しかしながら、着陸台１５を高い位置に設置すると風などによって着陸台１５が揺れる可能性がある。着陸台１５が揺れると充電コネクタが嵌合しない可能性がある。これに対し、非接触充電では接触式充電に比べて着陸台１５に対するドローン１３の位置ずれの許容度が大きいので、接触式充電に比べてより確実に充電できる。

充電装置１０によると、第２の充電部３４によってドローン１３の第１の蓄電装置２８に充電した電気量を表す電気量情報を、第１の通信部３５を介して管理コンピュータ１１に送信するので、第１の蓄電装置２８に充電した電気量を管理コンピュータ１１によって管理できる。

充電装置１０によると、管理コンピュータ１１は、ドローン１３の第１の蓄電装置２８のＳＯＣと、各充電装置１０の第２の蓄電装置３２のＳＯＣとに基づくことにより、ドローン１３の第１の蓄電装置２８を満充電可能な電力量がある充電装置１０をドローン１３に指示できる。
ただし、現在のドローン１３の位置と充電装置１０の位置とが離れていると、充電装置１０まで飛行する間に第１の蓄電装置２８の電力が無駄に消費される。充電装置１０によると、管理コンピュータ１１が、第１の蓄電装置２８を満充電可能な電力量がある充電装置１０の中からドローン１３の現在位置に最も近い充電装置１０を指示することにより、充電装置１０まで飛行する間の第１の蓄電装置２８のＳＯＣの低下を抑制できる。これにより無駄な電力消費を抑制できる。

実施形態１に係る充電システム１によると、充電した電気量に応じた充電料金を請求できる。

充電システム１によると、ドローン１３の第１の蓄電装置２８のＳＯＣと、各充電装置１０から受信した第２の蓄電装置３２のＳＯＣとに基づくことにより、ドローン１３の第１の蓄電装置２８を満充電可能な電力量がある充電装置１０をドローン１３に指示できる。
ただし、現在のドローン１３の位置と充電装置１０の位置とが離れていると、充電装置１０まで飛行する間に第１の蓄電装置２８の電力が無駄に消費される。充電システム１によると、第１の蓄電装置２８を満充電可能な電力量がある充電装置１０の中からドローン１３の現在位置に最も近い充電装置１０を指示することにより、充電装置１０まで飛行する間の第１の蓄電装置２８のＳＯＣの低下を抑制できる。これにより無駄な電力消費を抑制できる。

＜その他の実施形態＞
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができる。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。また、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。

（１）上記実施形態では無人航空機としてドローン１３を例に説明したが、無人航空機はドローン１３に限られない。例えば無人航空機は無人ヘリコプターであってもよい。

（２）上記実施形態では第１の蓄電装置２８を非接触充電する場合を例に説明したが、第１の蓄電装置２８は必ずしも非接触充電されなくてもよい。例えば人手を介さずに自動で充電コネクタを嵌合できる機構を備えている場合は接触式で充電してもよい。

（３）上記実施形態ではケーブルテレビの中継装置１２が充電装置１０を兼ねている場合を例に説明したが、充電装置１０はケーブルテレビの中継装置１２とは独立して構成されてもよい。
上記実施形態ではケーブルテレビの中継装置１２が充電装置１０を兼ねている場合を例に説明したが、ケーブルテレビの中継装置１２以外の装置が充電装置１０を兼ねてもよい。例えば携帯電話などの移動体通信網の基地局は一般にバックアップ用の蓄電装置を備えているので、移動体通信網の基地局が充電装置１０を兼ねてもよい。

（４）上記実施形態では着陸台１５が地上から所定の高さ以上の位置に設置されている場合を例に説明したが、着陸台１５は地上に設置されていてもよい。その場合は周囲をフェンスで囲むなどによって人が近づけないようにすることが望ましい。

（５）充電装置１０は、停電時に、複数のドローン１３の飛行を整理するための飛行整理情報を、第２の通信部３６（ドローン１３と無線通信するための通信部）を介してドローン１３に送信してもよい。複数のドローン１３が飛行すると混乱する可能性があるため、地上の車両を交通整理するのと同様に、飛行する複数のドローン１３を交通整理することが望まれる。その場合、停電が発生していない場合は専用のコンピュータ（例えば管理コンピュータ１１）が無線で指示を送信することによって交通整理することが考えられるが、停電が発生するとそのコンピュータが停止する可能性がある。充電装置１０は第２の蓄電装置３２を備えているので、停電時でも制御部３７が動作できる。このため、停電時に充電装置１０が飛行整理情報を送信することにより、停電時に混乱が生じる可能性を低減できる。

（６）上記実施形態ではドローン１３を用いた情報収集として地上を撮像する場合を例に説明したが、どのような情報を収集するかは適宜に決定できる。例えば情報収集は温度の計測であってもよい。
上記実施形態ではドローン１３の活用の一例として災害時にドローン１３によって情報収集する場合を例に説明したが、ドローン１３の活用はこれに限られるものではなく、任意の目的に活用可能である。例えば、ドローン１３は災害時に支援物資や医療品などの輸送に用いられてもよい。これにより災害時に長時間に亘って支援物資や医療品などを輸送できる。
無人航空機がドローン１３以外である場合も同様であり、任意の目的に活用可能である。例えば、無人航空機が無人の輸送用航空機（例えば輸送用の無人ヘリコプター）である場合、無人航空機は災害時に支援物資や医療品などの輸送に用いられてもよい。

（７）上記実施形態では停電時に充電装置１０によってドローン１３を充電する場合を例に説明したが、ドローン１３の充電は停電時に限定されるものではなく、通常時（非停電時）に充電装置１０によってドローン１３を充電してもよい。

（８）上記実施形態ではドローン１３が当該ドローン１３の第１の充電装置１０のＳＯＣを管理コンピュータ１１に送信し、管理コンピュータ１１が、ドローン１３の第１の蓄電装置２８を満充電可能な電力量がある充電装置１０をドローン１３に指示する場合を例に説明した。これに対し、ドローン１３の残りの飛行距離を考慮すると満充電にしなくてもよいケースや、充電にあてることのできる時間に制約があるケースも考えられる。その場合は、例えば残りの飛行距離を飛行するために必要な電力量あるいは充電にあてることのできる時間の範囲で充電可能な電力量をドローン１３が判断して管理コンピュータ１１に通知してもよい。管理コンピュータ１１は、ドローン１３から通知された電力量がある充電装置１０をドローン１３に指示してもよい。

（９）上記実施形態では蓄電素子５１としてリチウムイオン二次電池を例に説明したが、蓄電素子５１は電気化学反応を伴うキャパシタであってもよい。

１…充電システム（無人航空機の充電システムの一例）
１０…充電装置
１１…管理コンピュータ（コンピュータ、外部のコンピュータの一例）
１３…ドローン（無人航空機の一例）
１５…着陸台
２８…第１の蓄電装置
３１…増幅器（無人航空機以外の電気負荷の一例）
３２…第２の蓄電装置
３４…第２の充電部（充電部の一例）
３５…第１の通信部
３６…第２の通信部
３７…制御部
４２…第３の通信部
４３…第４の通信部

Claims (11)

1. 第１の蓄電装置から供給される電力によって飛行する無人航空機を充電する充電装置であって、
   第２の蓄電装置と、
   前記第２の蓄電装置から供給される電力によって前記第１の蓄電装置を充電する充電部と、
   を備える、無人航空機の充電装置。
2. 請求項１に記載の無人航空機の充電装置であって、
   前記第２の蓄電装置は、停電時に前記無人航空機以外の電気負荷に電力を供給するバックアップ用の蓄電装置を兼ねている、無人航空機の充電装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の無人航空機の充電装置であって、
   前記無人航空機が着陸する着陸台を備え、
   前記着陸台は地上から所定の高さ以上の位置に設置されている、無人航空機の充電装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無人航空機の充電装置であって、
   前記充電部は前記第１の蓄電装置を非接触充電する、無人航空機の充電装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無人航空機の充電装置であって、
   制御部と、
   外部のコンピュータと通信する第１の通信部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記充電部によって前記第１の蓄電装置に充電された電気量を表す電気量情報を、前記第１の通信部を介して前記外部のコンピュータに送信する、無人航空機の充電装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無人航空機の充電装置であって、
   制御部と、
   外部のコンピュータと通信する第１の通信部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第２の蓄電装置の充電状態を、前記第１の通信部を介して前記外部のコンピュータに送信する、無人航空機の充電装置。
7. 請求項６に記載の無人航空機の充電装置であって、
   前記制御部は、当該充電装置の位置情報を、前記第１の通信部を介して前記外部のコンピュータに送信する、無人航空機の充電装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の無人航空機の充電装置であって、
   制御部と、
   前記無人航空機と無線通信する第２の通信部と、
   を備え、
   前記制御部は、複数の前記無人航空機の飛行を整理するための飛行整理情報を、前記第２の通信部を介して前記無人航空機に送信する、無人航空機の充電装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の無人航空機の充電装置であって、
   前記無人航空機は輸送用航空機である、無人航空機の充電装置。
10. 無人航空機の充電システムであって、
    請求項５に記載の充電装置と、
    前記充電装置と通信する第３の通信部を有するコンピュータと、
    を備え、
    前記コンピュータは、前記無人航空機に対応付けられている請求先に、前記第３の通信部を介して前記充電装置から受信した前記電気量情報に応じた充電料金を請求する、充電システム。
11. 無人航空機の充電システムであって、
    請求項６又は請求項７に記載の充電装置と、
    前記充電装置と通信する第３の通信部、及び、前記無人航空機と通信する第４の通信部を有するコンピュータと、
    を備え、
    前記コンピュータは、前記第４の通信部を介して前記無人航空機から受信した前記無人航空機の現在位置及び前記第１の蓄電装置の充電状態と、前記第３の通信部を介して前記充電装置から受信した前記第２の蓄電装置の充電状態とに基づいて、前記第１の蓄電装置を充電する前記充電装置を前記無人航空機に指示する、充電システム。

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