JP6662679B2

JP6662679B2 - 飛行体及び非接触充電システム

Info

Publication number: JP6662679B2
Application number: JP2016067284A
Authority: JP
Inventors: 健一川北; 浩太郎那須; 大澤　康彦; 康彦大澤; 雄樹草地; 佐藤　一; 一佐藤; 赤間　弘; 弘赤間; 堀江　英明; 英明堀江
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP2017178018A

Description

本発明は、電磁誘導方式によるワイヤレス電力伝送方式により給電される二次電池セルと、受電コイルと、充電用電力を二次電池セルに供給する充電回路とを有する二次電池モジュールを備える飛行体及び非接触充電システムに関する。

無人飛行機に代表される、リモコンからの指令により、あるいは予め定められた目標位置への経路を自ら辿る小型飛行体は周知である。このような飛行体のうち、比較的小型の飛行体においては、飛行するためにプロペラ等を駆動する必要があり、その駆動に用いるために用いる電池等の電源を飛行体に内蔵することが好ましい（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−３７９３７号公報

しかしながら、上述した従来の飛行体では、電源である電池は既存の二次電池を用いており、使用した二次電池を充電するには二次電池を取り外して専用の充電器で充電する方法が一般的であり、飛行体が充電用回路を備える場合であっても専用のケーブルを用いて給電装置と飛行体とを接続する必要があるという課題があった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、充電操作が容易であり、簡易な構成でありながら、給電効率を高めることの可能な飛行体及び非接触充電システムの提供を、その目的の一つとしている。

本発明は、駆動用電力により駆動する駆動部が生じさせる揚力を用いて飛行する飛行体に適用される。そして、この飛行体に、駆動部を有する飛行体本体と、この飛行体本体に着脱可能に取り付けられた脚部とを設け、脚部が、飛行体が地面に配置された状態で地面と略並行となる位置に配置された、駆動用電力を供給する二次電池モジュールを備え、二次電池モジュールが、正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して積層されてなる二次電池セルと、飛行体の外部に設置され、電磁誘導方式によるワイヤレス電力伝送方式により電力を伝送する給電装置が有する送電コイルで発生した磁界によって誘導電流を生じる受電コイルと、受電コイルで生じた誘導電流を二次電池セルに供給する充電回路とを有し、送電コイルで発生する磁束が正極集電体又は負極集電体の有する面を貫通する位置に、正極集電体又は負極集電体の少なくとも一方を配置し、かつ、受電コイルの中心部を磁束が通過する位置に受電コイルを配置してなり、正極集電体及び負極集電体が樹脂集電体であることにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。

本発明は、正極集電体及び負極集電体が樹脂集電体であるので、受電コイルからの磁束が正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方を貫通しても、磁束に与える影響を抑制することができる。そのため、電磁誘導方式による給電効率に優れる。

ここで、二次電池モジュールは、脚部の地面に近い側に配置することが好ましい。また、受電コイルが無端状に形成され、電池セルを取り囲む位置に配置されていることが好ましい。あるいは、受電コイルが平板状に形成され、電池セルと送電コイルとの間に配置されることが好ましい。

また、本発明は、上述の飛行体及び給電装置を有してなることを特徴とする非接触充電システムにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。

本発明によれば、充電操作が容易であり、簡易な構成でありながら、給電効率を高めることの可能な飛行体及び非接触充電システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態である無人飛行機を示す斜視図である。第１実施形態の無人飛行機に適用される二次電池モジュールとコネクタとを示す一部破断斜視図である。第１実施形態の二次電池モジュールを示す断面図である。第１実施形態の無人飛行機における二次電池モジュールの充電手法を示す図である。本発明の第２実施形態である無人飛行機を示す斜視図である。

（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態である無人飛行機について説明する。図１は、本発明の第１実施形態である無人飛行機を示す斜視図、図２は第１実施形態の無人飛行機に適用される二次電池モジュールとコネクタとを示す一部破断斜視図、図３は第１実施形態の二次電池モジュールを示す断面図である。

まず、図１を参照して、本実施形態の飛行体の一例である無人飛行機について説明する。図１に示すように、本実施形態の無人飛行機Ｄは、飛行性能を有する無人飛行機本体部２０と、この無人飛行機本体部２０の下部に着脱自在に取り付けられた脚部２１とを備える。

無人飛行機本体部２０は、無人飛行機Ｄの全体を制御する制御部が内部に備えられた外形略直方体状の基部２２と、この基部２２から四方に延出する４本の支持腕部２３と、それぞれの支持腕部２３の先端部に設けられたプロペラ部２４とを備える。

プロペラ部２４は、無人飛行機Ｄに揚力を生じさせるプロペラ２４ａと、駆動用電力によりこのプロペラ２４ａを回転駆動する図略のモーターとを備えている。制御部は、無人飛行機Ｄに備えられた４つのプロペラ２４ａで生じる揚力を独立に制御し、これにより、無人飛行機Ｄを所定の方向及び速度で飛行させる。これらプロペラ２４ａ及びモーターが、無人飛行機Ｄに揚力を生じさせる駆動部となる。

一方、脚部２１は、無人飛行機本体部２０の基部２２の図１において下面に着脱自在に取り付けられる図略の取付部と、この取付部から下方にかつ四方に延出する４本の支持脚２５と、この４本の支持脚２５のうち２本の支持脚２５の先端部を連結する外形矩形板状の支持部２６と、この４本の支持脚２５の先端部付近に取付脚２７ａを介して連結された、外形略平板状の搭載部２７とを備える。そして、この搭載部２７には、本実施形態の二次電池モジュールＣが設けられている。二次電池モジュールＣは、図４に示すように、無人飛行機Ｄが地面（又は地面に設置された充電台Ｐの上面）に配置された状態で、この地面と略並行となる位置に配置されている。

本実施形態の二次電池モジュールＣは、図２及び図３に示すように、外形略矩形板状の積層型電池モジュール１２と、この積層型電池モジュール１２を取り囲む位置に配置された受電コイル１０と、受電コイル１０が受電した充電用電力を積層型電池モジュール１２に供給する図略の充電回路とを備える。

積層型電池モジュール１２は、外形略平板状のリチウム二次単電池１が、隣り合うリチウム二次単電池１の正極集電体７の上面と負極集電体８の下面とが隣接するように直列に積層されて形成されている。

ここで、本発明においてリチウム二次単電池１とは、正極電極活物質と電解液とを含む正極電極組成物層を正極集電体の表面に形成した正極と、負極電極活物質と電解液とを含む負極電極組成物層を負極集電体の表面に形成した負極とを有し、正極電極組成物と負極電極組成物とがセパレータを介して積層された構造を有し、電池容器、端子配置及び電子制御装置等を備えていない電池である（参考：日本工業規格JIS C8715-2「産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム」）。なお、リチウム二次単電池１は単電池と略する場合がある。
本発明に用いる二次電池モジュールとしては、リチウム二次単電池１をそのまま用いることもできる。

二次電池セルの一態様である単電池１は、図３に詳細を示すように、略平板状の樹脂集電体である正極集電体７の表面に正極電極活物質と電解液とを含む略平板状の正極電極組成物層５が形成された正極２と、同様に略平板状の樹脂集電体である負極集電体８の表面に負極電極活物質と電解液とを含む略平板状の負極電極組成物層６が形成された負極３とが、同様に略平板状のセパレータ４を介して積層されて構成され、全体として略平板状に形成されている。これにより、正極集電体７及び負極集電体８を図中上面及び下面にそれぞれ有する単電池１が構成される。

正極集電体７及び負極集電体８は、単電池１の端部に形成されたシール部材９により所定間隔をもって対向するように位置決めされている。また、セパレータ４の端部がこのシール部材９内に埋め込まれることで、このセパレータ４が支持されるとともに、セパレータ４と正極集電体７及び負極集電体８との位置関係が定められている。

正極集電体７とセパレータ４との間の間隔、及び、負極集電体８とセパレータ４との間の間隔は単電池１の容量に応じて調整され、これら正極集電体７、負極集電体８及びセパレータ４の位置関係は必要な間隔が得られるように定められている。

本実施形態の二次電池モジュールＣにおける積層型電池モジュール１２に設けられた正極集電体７及び負極集電体８は、図３にもっともよく示すように、送電コイル１１が発生する磁束Ｆが、これら正極集電体７及び負極集電体８の有する面、より詳細には、正極集電体７の図中上面及び負極集電体８の図中下面を貫通する方向に配置されている。

積層型電池モジュール１２の周囲には、図２及び図３に示すように、この積層型電池モジュール１２を取り囲む位置に受電コイル１０が設けられている。本実施形態では、積層型電池モジュール１２が外形略矩形状に形成されており、これに対応して、受電コイル１０も、積層型電池モジュール１２が収納される中空部を有する、外形略矩形枠状に形成されている。

受電コイル１０は、給電装置が有する送電コイルで発生した磁界によって誘導電流を生じるコイルであり、給電装置から電磁誘導方式によるワイヤレス電力伝送方式により伝送される、いわゆる非接触給電により充電用電力を受電するコイルである。より詳細には、受電コイル１０は、送電コイル１１が発生する磁束Ｆ（図３参照）に応じた電磁誘導によりこの受電コイル１０に誘導電流を生じさせることで所定電圧の充電用電力を生じさせ、この充電用電力により単電池１を充電させるものである。このため、受電コイル１０は、図３にもっともよく示すように、後述する給電装置が有する送電コイル１１が発生する磁束Ｆがその中心部を通過する位置に設けられている。好ましくは、この受電コイル１０を含む二次電池モジュールＣ及び後述する送電コイル１１を含む給電装置である充電台Ｐからなる非接触充電システムは、ワイヤレスパワーコンソーシアム（Wireless Power Consortium :WPC）が策定した、非接触（ワイヤレス）給電の国際標準規格であるＱｉ（チー）規格に準じたものとされる。Ｑｉ規格そのものは周知であるので、詳細は説明を割愛するが、少なくとも５Ｗの充電用電力を受電コイル１０に生じさせることができるように、その寸法、材質等が選定されている。

また、Ｑｉ規格では送電コイル１１と受電コイル１０との間で認証等を行うための通信を行っており、好ましくは本実施形態の二次電池モジュールＣは、この通信を行うためのＩＣチップ等の充電回路を備える。但し、このＩＣチップ等については、図１〜図３において図示を省略している。また、Ｑｉ規格では、送電コイル１１と受電コイル１０との間の位置決めのために、永久磁石等の磁性体を送電コイル１１、受電コイル１０の中央部、すなわち、受電コイル１０については単電池１の位置に配置することがあり、磁性体は必要に応じて図３において単電池１の上方に設けられる。

積層型電池モジュール１２の図２において上部及び下部には、それぞれ電極端子１３、１４が設けられている。より詳細には、積層型電池モジュール１２の最上層に位置する単電池１の正極集電体７の上面には、導電体からなる導電部１３ａが形成されており、導電部１３ａの一端部（図２において右奥部）は積層型電池モジュール１２の側方まで延びて接続部１３ｂとされ、この接続部１３ｂの先端部はコネクタ１５に接続されている。そして、これら導電部１３ａ及び接続部１３ｂにより電極端子１３が構成されている。

また、積層型電池モジュール１２の最下層に位置する単電池１の負極集電体８の下面にも、詳細な図示は省略するが、電極端子１３と同様の構成を有する電極端子１４が設けられ、この電極端子１４の接続部１４ｂの先端部はコネクタ１６に接続されている。

そして、電極端子１３、１４がコネクタ１５、１６及びこのコネクタ１５、１６から延びる導線１７、１８により受電コイル１０に電気的に接続され、これにより、受電コイル１０に生じた充電用電力が積層型電池モジュール１２に供給される。一方、図示を省略するが、積層型電池モジュール１２と無人飛行機Ｄの基部２２に設けられた制御部とは電気的に接続され、これにより、プロペラ部２４のモーターを駆動するための駆動用電力が積層型電池モジュール１２から供給される。

また、図２に示すように、コネクタ１５、１６を含めて本実施形態の二次電池モジュールは容器１９内に収納されている。

正極電極活物質は正極活物質粒子を含んでなり、正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ_２及びＬｉＭｎ₂Ｏ₄並びにこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ₂及びＶ₂Ｏ₅）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ₂及びＴｉＳ₂）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン及びポリカルバゾール）等が挙げられる。これらは２種以上を併用してもよい。正極活物質粒子としては、容量及び出力特性等の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物が、好ましく用いられる。

また、負極電極活物質は負極活物質粒子を含んでなり、負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）、炭素繊維、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリキノリン等）、スズ、シリコン、及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）並びにリチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂等）等が挙げられる。これらの負極活物質は、１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

単電池１においては、正極活物質粒子及び負極活物質粒子は、耐久性等の観点から、表面の少なくとも一部が被覆用樹脂及び導電助剤を含む被覆剤で被覆されてなる被覆活物質粒子であることが好ましい。活物質粒子の周囲が被覆剤で被覆されていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができ、更に飛行体の駆動時に生じる振動等による劣化を抑制することができる。なお、正極活物質粒子及び負極活物質粒子の表面に被覆剤が付着している状態は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭともいう）等を用いて得られた被覆活物質粒子の拡大観察画像を観察することで確認することができる。

被覆用樹脂としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂及びポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。

導電助剤としては、導電性を有する材料から選択される。

導電性を有する材料としては、金属［アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅及びチタン等］、導電性カーボン［グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、バルカン（登録商標）、ケッチェンブラック（登録商標）、ブラックパール（登録商標）、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック、カーボンナノチューブ（単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等）、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、ハードカーボン及びフラーレン等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。

これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、更に好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤とは、粒子系セラミック材料や樹脂材料等の非導電性材料の周りに導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をメッキ等でコーティングしたものでもよい。

導電助剤の形状に特に制限はなく、球状、不定形状、繊維状、単一粒子状、凝集体及びこれらの組み合わせ等の形状を有するものを用いることができ、なかでも、導電性等の観点から、一次粒子径が５〜５０ｎｍの微粒子の凝集体であることが好ましい。導電助剤の形状は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭともいう）等を用いて得られた導電助剤の拡大観察画像を観察し視野にある粒子を計測することで得ることができる。

導電助剤としては、導電性繊維を用いることも可能である。導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。

被覆活物質粒子は、例えば、活物質粒子を万能混合機に入れて３０〜５００ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂及び必要により用いる導電助剤を含む樹脂溶液を１〜９０分かけて滴下混合し、更に必要により用いる導電助剤を混合し、撹拌したまま５０〜２００℃に昇温し、０．００７〜０．０４ＭＰａまで減圧した後に１０〜１５０分保持することにより得ることができる。被覆活物質粒子が得られたことは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭともいう）等を用いて得られた被覆活物質粒子の拡大観察画像を観察することで確認することができる。

電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。

電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆及びＬｉＣｌＯ₄等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂及びＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃等の有機酸のリチウム塩等が挙げられ、これらの電解質は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはＬｉＰＦ₆である。

非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。

非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、更に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(ＰＣ)、又はエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。

本発明において正極活物質層及び負極活物質層は、イオン抵抗を低減できる等の観点から、それぞれ前記の被覆活物質粒子と繊維状導電性物質を含むことが好ましい。繊維状導電性物質としては、前記の導電性繊維と同じものを用いることができ、なかでも炭素繊維が好ましい。

セパレータ４としては、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）等の炭化水素系樹脂及びポリオレフィン（ポリエチレン及びポリプロピレン等）製の多孔性フィルム、多孔性フィルムの多層フィルム（例えば、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体等）、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布からなる微多孔質フィルム並びにそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用セパレータ等を用いることができる。

樹脂集電体である正極集電体７、負極集電体８は、導電性高分子材料から構成された樹脂集電体であっても、導電性を付与した非導電性高分子材料から構成された樹脂集電体であってもよい。

樹脂集電体を構成する高分子材料のうち、導電性高分子材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、及びポリオキサジアゾール等が挙げられる。

導電性を有さない高分子材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。

電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、更に好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。

また、樹脂集電体は、導電性高分子材料から構成された樹脂集電体の導電性を向上させる目的、あるいは、非導電性高分子材料から構成された樹脂集電体に導電性を付与する目的から、導電性フィラーを含んでいると好ましい。導電性フィラーは、導電性を有する材料から得られるフィラーから選択される。導電性を有する材料としては、好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケル及びステンレス（ＳＵＳ）等の合金材などから得られるフィラー等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、ニッケル、より好ましくはカーボン材料から得られるフィラーである。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。

樹脂集電体は、特開２０１２−１５０９０５号公報及び国際公開番号ＷＯ２０１５／００５１１６号等に記載の公知の方法で得ることができ、具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを５〜２０部分散させた後、熱プレス機で圧延したものが挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。

シール部材９を構成する材料としては、正極、負極集電体７、８との接着性を有し、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料、特に熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。

受電コイル１０は導線を所定回数巻回することで、単電池１が収納される中空部を有する、外形略矩形枠状に形成されている。導線を構成する材質は、コイルを構成する導線に通常用いられるものから適宜選択されればよく、銅線が好適に適用される。導線には各々の導線を絶縁するために、ポリウレタン、ポリエステル等により被覆される。巻回された導線は、必要に応じて樹脂等により被覆され、一体化されてもよい。

受電コイル１０を構成する導線の直径、形状、更には巻数等は、後述する送電コイル１１が発生する磁束に応じた電磁誘導によりこの受電コイル１０に所定電圧の充電用電力が生じるものに設定されており、好ましくは、上述のＱｉ規格に準じたものとされる。

電極端子１３、１４は金属等の導電体から形成される。電極端子１３、１４を形成する金属の材質等に特段の限定はなく、一例として、アルミニウム、銅、ニッケル又はチタン等が好適に採用される。電極端子１３、１４を製造する工程も、周知のものから任意に選択可能であり、一例として、プレス加工等により所定形状に切断、折曲された電極端子１３、１４を、導電性接着剤等を用いて正極集電体７及び負極集電体８の上面及び下面にそれぞれ貼付するような手法が挙げられる。

また、二次電池モジュールＣを収納する容器１９を形成する材質に特段の限定はないが、この容器１９をラミネートフィルムのように金属箔を備える素材から構成すると、送電コイル１１からの磁束により渦電流を生じてしまうので、金属箔を用いずとも密閉性を担保することの可能な材質、例えば高分子材料等により容器１９を構成することが好ましい。

以上の構成の単電池１は、正極集電体７及び負極集電体８のそれぞれの表面に、正極電極活物質と電解液とを含む正極電極組成物５、及び負極電極活物質と電解液とを含む負極電極組成物６を形成して正極２及び負極３を形成する。正極２及び負極３を形成する手法は任意であり、正極集電体７及び負極集電体８のそれぞれの表面に正極電極組成物５及び負極電極組成物６を塗布する、正極集電体７及び負極集電体８のそれぞれの表面に、ノズル等を介して正極電極組成物５及び負極電極組成物６を載置した後に所定厚になるようにヘラ等で均す、など、種々の手法が挙げられる。その後、セパレータ４を介して正極２及び負極３を積層し、正極集電体７及び負極集電体８の端部、更にセパレータ４の端部をシール部材９により封止することで単電池１を製造することができる。

そして、上述した工程により製造された単電池１を、隣り合う単電池１の正極集電体７の上面と負極集電体８の下面とが隣接するように直列に積層し、さらに、電極端子１３、１４を、導電性接着剤等を用いて正極集電体７及び負極集電体８の上面及び下面にそれぞれ貼付することで積層型電池モジュール１２を製造することができる。

一方、以上の構成の受電コイル１０は、コイル巻線機等により導線を所定の形状にかつ所定の巻数だけ巻回し、必要に応じて樹脂等により被覆して導線を含めて一体化することで製造することができる。

そして、受電コイル１０の中空部に積層型電池モジュール１２を配置し、電極端子１３、１４をコネクタ１５、１６に接続して単電池１と受電コイル１０とを電気的に接続することで、本実施形態の二次電池モジュールＣを製造することができる。

以上のような構成の本実施形態の無人飛行機Ｄに搭載された二次電池モジュールＣを充電する工程について、図４を参照して説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、無人飛行機Ｄの脚部２１を、送電コイル１１（図４（ｂ）参照）が上面に設けられた、給電装置である充電台Ｐの上面に載置する。次いで、図４（ｂ）に示すように、充電台Ｐの送電コイル１１に所定の電力を供給することで、この送電コイル１１により磁束Ｆを生じさせると、磁束Ｆとの電磁誘導により、無人飛行機Ｄの搭載部２７に搭載された二次電池モジュールＣの受電コイル１０に所定の充電用電力が発生する。この受電コイル１０に生じた充電用電力は、充電回路を介して二次電池モジュールＣの積層型電池モジュール１２に供給されて、この積層型電池モジュール１２の充電動作が行われる。

この後、図４（ｃ）に示すように搭載部２７に荷物Ｂ等を搭載し、図４（ｄ）に示すように脚部２１に無人飛行機Ｄの本体部２０を取り付ければ、積層型電池モジュール１２からの電力により無人飛行機Ｄを駆動、制御、飛行させることができる。

この際、送電コイル１１からの磁束Ｆは、図３に示すように積層型電池モジュール１２を厚さ方向に貫く方向に発生するが、本実施形態の二次電池モジュールＣでは、積層型電池モジュール１２を構成する正極集電体７、負極集電体８が樹脂集電体であるので、磁束Ｆにより積層型電池モジュール１２に生じる渦電流が抑制されるものと考えられる。しかも、本実施形態の二次電池モジュールＣでは、磁束をシールドするために必要とされていた磁性体等の付加的構成を設ける必要が無い。従って、本実施形態によれば、充電操作が容易であり、簡易な構成でありながら、給電効率を高めることの可能な飛行体である無人飛行機Ｄを提供することができる。

また、本実施形態の無人飛行機Ｄでは、二次電池モジュールＣを脚部２１の下部に設けられた搭載部２７に設けているので、例えば本体部２０に駆動用電池を設ける構成に比較して重心の位置を下げることができ、これにより、無人飛行機Ｄの飛行時の安定性を向上させることができる、という優れた効果を奏する。

さらに、本実施形態では、電極端子１３、１４の接続部１３ｂ、１４ｂが積層型電池モジュール１２から側方に延びて形成されているので、図２に示すように、送電コイル１１と接続部１３ｂ、１４ｂとの間の距離を離すことができ、これにより、送電コイル１１からの磁束が積層型電池モジュール１２への充電用電力供給に及ぼす影響を減少させることができる。

（第２実施形態）
次に、図５は本発明の第２実施形態である無人飛行機を示す斜視図である。

本実施形態の二次電池モジュールＣと上述の第１実施形態の二次電池モジュールＣとの相違点は、受電コイル１０の構成にある。より詳細には、本実施形態では、図５に示すように、受電コイル１０が平板状に形成され、積層型電池モジュール１２と、図５において図示を省略する送電コイル１１との間に配置されている。また、本実施形態においても、受電コイル１０は、給電装置が有する送電コイル１１が発生する磁束Ｆがその中心部を通過する位置に設けられている。

従って、本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例）
なお、本発明の二次電池モジュールＣは、その具体的な構成が上述の各実施形態に限定されず、種々の変形例が可能である。一例として、受電コイル１０の形状、寸法等は上述の各実施形態（特に図示例）に限定されず、電池セルとの相対的な位置関係が既に説明した関係を満たすならば、特段の限定はない。

Ｃ二次電池モジュール
Ｄ無人飛行機
１単電池
２正極
３負極
４セパレータ
５正極電極組成物
６負極電極組成物
７正極集電体
８負極集電体
９シール部材
１０受電コイル
１１送電コイル
１２積層型電池モジュール
２０無人飛行機本体部
２１脚部

Claims

駆動用電力により駆動する駆動部が生じさせる揚力により飛行する飛行体であって、
前記駆動部を有する飛行体本体と、この飛行体本体に着脱可能に取り付けられた脚部とを有し、
前記脚部は、前記飛行体が地面に配置された状態で前記地面と略並行となる位置に配置された、前記駆動用電力を供給する二次電池モジュールを備え、
前記二次電池モジュールは、
正極集電体の表面に正極活物質層が形成された正極と負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極とがセパレータを介して積層されてなる二次電池セルと、
前記飛行体の外部に設置され、電磁誘導方式によるワイヤレス電力伝送方式により電力を伝送する給電装置が有する送電コイルで発生した磁界によって誘導電流を生じる受電コイルと、
前記受電コイルで生じた誘導電流を前記二次電池セルに供給する充電回路と
を有し、
前記送電コイルで発生する磁束が前記正極集電体又は前記負極集電体の有する面を貫通する位置に、正極集電体又は負極集電体の少なくとも一方を配置し、かつ、前記受電コイルの中心部を前記磁束が通過する位置に前記受電コイルを配置してなり、
前記正極集電体及び前記負極集電体が樹脂集電体であることを特徴とする飛行体。
請求項１に記載の飛行体において、
前記飛行体が地面に配置された状態で、前記二次電池モジュールは前記脚部の前記地面に近い側に配置されていることを特徴とする飛行体。
請求項１又は２に記載の飛行体において、
前記受電コイルは無端状に形成され、前記電池セルを取り囲む位置に配置されていることを特徴とする飛行体。
請求項１又は２に記載の飛行体において、
前記受電コイルは平板状に形成され、前記電池セルと前記送電コイルとの間に配置されることを特徴とする飛行体。
請求項１〜４のいずれかに記載の飛行体及び給電装置を備えることを特徴とする非接触充電システム。