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公開番号2021166436
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211014
出願番号2020068933
出願日20200407
発明の名称システム、プログラム、管理方法、及び飛行体
出願人ソフトバンク株式会社
代理人龍華国際特許業務法人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210917BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパックに交互に放電させるように複数のバッテリーパックを管理する。
【解決手段】システム10は、並列に接続された複数のバッテリーパック200を管理する管理部を備える。管理部は、複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパックに交互に放電させるように複数のバッテリーパックを制御する。複数のバッテリーパックは、左右対称に配置された、複数の左側のバッテリーパックと、複数の右側のバッテリーパックとを含む。管理部は、複数の左側のバッテリーパック及び複数の右側のバッテリーパックのそれぞれの少なくとも1つずつに、左右対称に、順番に放電させるように複数のバッテリーパックを管理する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
並列に接続された複数のバッテリーパックを管理する管理部
を備え、
前記管理部は、前記複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、前記複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、前記複数のバッテリーパックに交互に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する、
システム。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記複数のバッテリーパックは、左右対称に配置された、複数の左側のバッテリーパックと、複数の右側のバッテリーパックとを含み、
前記管理部は、前記複数の左側のバッテリーパック及び前記複数の右側のバッテリーパックのそれぞれの少なくとも1つずつに、左右対称に、順番に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記管理部は、前記複数の左側のバッテリーパック及び前記複数の右側のバッテリーパックの、前記複数のバッテリーパックに含まれるセルの種類に応じた数ずつに、左右対称に、順番に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する、請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
前記複数の左側のバッテリーパックは、左右対称に配置されており、
前記複数の右側のバッテリーパックは、左右対称に配置されており、
前記管理部は、前記複数の左側のバッテリーパック及び前記複数の右側のバッテリーパックのそれぞれの2つ以上ずつに左右対称に順番に放電させる場合、前記複数の左側のバッテリーパック内、及び前記複数の右側のバッテリーパック内においても左右対称に順番に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する、請求項2に記載のシステム。
【請求項5】
前記管理部は、前記複数のバッテリーパックの残容量に基づいて、前記複数のバッテリーパックの充電の順番を管理する、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項6】
前記管理部は、前記複数のバッテリーパックのうち、残容量が少ないバッテリーパックから順番に充電を行うように管理する、請求項5に記載のシステム。
【請求項7】
前記複数のバッテリーパックは、地上に向けてビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の翼部に配置される、請求項1から6のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項8】
前記複数のバッテリーパックをさらに備える、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項9】
コンピュータを、
並列に接続された複数のバッテリーパックを管理する管理部であって、前記複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、前記複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、前記複数のバッテリーパックに交互に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する管理部
として機能させるためのプログラム。
【請求項10】
コンピュータによって実行される、並列に接続された複数のバッテリーパックの管理方法であって、
前記複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、前記複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、前記複数のバッテリーパックに交互に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する段階
を備える管理方法。
【請求項11】
翼部と、
前記翼部に配置され、並列に接続された複数のバッテリーパックと、
前記複数のバッテリーパックを管理する管理部であって、前記複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、前記複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、前記複数のバッテリーパックに交互に放電させるように前記複数のバッテリーパックを管理する管理部と、
前記複数のバッテリーパックによって放電された電力を用いて、地上に向けてビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する通信制御部と
を備える飛行体。
【請求項12】
太陽光発電を実行する発電部
を備え、
前記管理部は、前記複数のバッテリーパックの残容量に基づいて、前記発電部によって発電された電力による、前記複数のバッテリーパックの充電の順番及び充電量の少なくともいずれかを管理する、請求項11に記載の飛行体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、システム、プログラム、管理方法、及び飛行体に関する。
続きを表示(約 8,000 文字)【背景技術】
【0002】
HAPS(High Altitude Platform Station)のように、比較的低い放電レートでバッテリの電力を放電して、各種動作を実行する装置が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開2020−043494号公報
【発明の概要】
【0003】
本発明の第1の態様によれば、システムが提供される。システムは、並列に接続された複数のバッテリーパックを管理する管理部を備えてよい。管理部は、複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパックに交互に放電させるように複数のバッテリーパックを管理してよい。
【0004】
上記複数のバッテリーパックは、左右対称に配置された、複数の左側のバッテリーパックと、複数の右側のバッテリーパックとを含んでよく、上記管理部は、上記複数の左側のバッテリーパック及び上記複数の右側のバッテリーパックのそれぞれの少なくとも1つずつに、左右対称に、順番に放電させるように上記複数のバッテリーパックを管理してよい。上記管理部は、上記複数の左側のバッテリーパック及び上記複数の右側のバッテリーパックの、上記複数のバッテリーパックに含まれるセルの種類に応じた数ずつに、左右対称に、順番に放電させるように上記複数のバッテリーパックを管理してよい。上記複数の左側のバッテリーパックは、左右対称に配置されていてよく、上記複数の右側のバッテリーパックは、左右対称に配置されていてよく、上記管理部は、上記複数の左側のバッテリーパック及び上記複数の右側のバッテリーパックのそれぞれの2つ以上ずつに左右対称に順番に放電させる場合、上記複数の左側のバッテリーパック内、及び上記複数の右側のバッテリーパック内においても左右対称に順番に放電させるように上記複数のバッテリーパックを管理してよい。上記管理部は、上記複数のバッテリーパックの残容量に基づいて、上記複数のバッテリーパックの充電の順番を管理してよい。上記管理部は、上記複数のバッテリーパックのうち、残容量が少ない上記バッテリーパックから順番に充電を行うように管理してよい。上記複数のバッテリーパックは、地上に向けてビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体の翼部に配置されてよい。上記システムは、上記複数のバッテリーパックをさらに備えてよい。
【0005】
本発明の第2の態様によれば、コンピュータを、並列に接続された複数のバッテリーパックを管理する管理部であって、複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパックに交互に放電させるように複数のバッテリーパックを管理する管理部として機能させるためのプログラムが提供される。
【0006】
本発明の第3の態様によれば、コンピュータによって実行される、並列に接続された複数のバッテリーパックの管理方法が提供される。管理方法は、複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパックに交互に放電させるように複数のバッテリーパックを管理する段階を備えてよい。
【0007】
本発明の第4の態様によれば、飛行体が提供される。飛行体は、翼部と、翼部に配置され、並列に接続された複数のバッテリーパックとを備えてよい。飛行体は、複数のバッテリーパックを管理する管理部であって、複数のバッテリーパックのすべてが放電する場合と比較して、複数のバッテリーパックのそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパックに交互に放電させるように複数のバッテリーパックを管理する管理部を備えてよい。飛行体は、複数のバッテリーパックによって放電された電力を用いて、地上に向けてビームを照射することにより形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する通信制御部を備えてよい。飛行体は、太陽光発電を実行する発電部を備えてよく、管理部は、複数のバッテリーパックの残容量に基づいて、発電部によって発電された電力による、複数のバッテリーパックの充電の順番及び充電量の少なくともいずれかを管理してよい。
【0008】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
システム10の一例を概略的に示す。
システム10の一例を概略的に示す。
システム10における放電時の電流の流れの一例を概略的に示す。
システム10における充電時の電流の流れの一例を概略的に示す。
システム10における充電時の電流の流れの一例を概略的に示す。
HAPS500の一例を概略的に示す。
管理部100として機能するコンピュータ1200のハードウェア構成の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0011】
図1は、システム10の一例を概略的に示す。システム10は、管理部100を備える。管理部100は、並列に接続された複数のバッテリーパック200を管理する。システム10は、複数のバッテリーパック200を備えてもよい。図1に示す例において、複数のバッテリーパック200のそれぞれは、バス400に接続されている。バス400には、複数のバッテリーパック200によって放電された電気を利用する任意の対象が接続され得る。
【0012】
バッテリーパック200は、複数のセル202を有する。バッテリーパック200の電池の種類は、任意の種類であってよい。バッテリーパック200は、例えば、負極にリチウムを用いた電池である。バッテリーパック200は、例えば、リチウムイオン電池である。
【0013】
システム10は、複数の発電部300を備えてもよい。複数の発電部300は、発電した電力をバッテリーパック200に供給する。発電部300による発電手法は、例えば太陽光発電等、任意の発電手法であってよい。図1に示す例において、複数の発電部300は、バス400に接続されている。
【0014】
特にリチウム金属負極を用いた電池は、放電レートが低いと劣化が早いという特性がある。その解決策の一つとして、パック内のセルを交互に使用することによって、セル当たりの放電レートを高める技術が提案されている。しかしながら、パック内でのセルの切り替えには、切り替え用の部品が必要になり、パックの重量増及びコスト高の原因となってしまう。
【0015】
本実施形態に係る管理部100は、複数のバッテリーパック200のすべてが同時に放電する場合と比較して、複数のバッテリーパック200のそれぞれの放電レートが高くなるように、複数のバッテリーパック200に交互に放電させるように複数のバッテリーパック200を管理する。
【0016】
図2は、システム10の一例を概略的に示す。図2に示す例において、複数のバッテリーパック200のそれぞれは、コンタクタ210を介してバス400に接続されている。また、複数のソーラーセル310が、MPPT(Maximum Power Point Tracking)320を介してバス400に接続されている。ソーラーセル310は、発電部300の一例であってよい。
【0017】
図2に示す例において、複数のバッテリーパック200は、左右対称に配置された、4つの左側のバッテリーパックと、4つの右側のバッテリーパックとを含む。バッテリーパック200を区別して説明する場合、左側から右側に向かって、第1のバッテリーパック200、第2のバッテリーパック200、第3のバッテリーパック200、第4のバッテリーパック200、第5のバッテリーパック200、第6のバッテリーパック200、第7のバッテリーパック200、第8のバッテリーパック200と記載する場合がある。
【0018】
コンタクタ210を区別して説明する場合、左側から右側に向かって、第1のコンタクタ210、第2のコンタクタ210、第3のコンタクタ210、第4のコンタクタ210、第5のコンタクタ210、第6のコンタクタ210、第7のコンタクタ210、第8のコンタクタ210と記載する場合がある。
【0019】
管理部100は、複数の左側のバッテリーパック200及び複数の右側のバッテリーパック200のそれぞれの少なくとも1つずつに、左右対称に、順番に放電させるように複数のバッテリーパック200を管理してよい。管理部100は、複数の左側のバッテリーパック200及び複数の右側のバッテリーパック200のそれぞれの少なくとも1つずつに、左右対称に、順番に放電させるように複数のコンタクタ210を制御してよい。
【0020】
図3は、システム10における放電時の電流の流れの一例を概略的に示す。管理部100は、例えば、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200、の順番に放電させるように複数のコンタクタ210を制御する。
【0021】
図3は、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200に放電をさせている状況を例示している。管理部100は、第2のコンタクタ210から第7のコンタクタ210は開放せず、第1のコンタクタ210及び第8のコンタクタ210を開放するように制御することによって、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200に放電させてよい。
【0022】
このように、8つのバッテリーパック200のうち、2つずつのバッテリーパック200に交互に放電させることによって、8つのバッテリーパック200のすべてが放電する場合と比較して、バッテリーパック200の放電レートを4倍にすることができる。放電レートを高めることによって、高めない場合と比較して、バッテリーパック200の寿命を長くすることができる。
【0023】
管理部100は、予め定められた時間毎に、放電させるバッテリーパック200を切り替えるように管理してよい。例えば、管理部100は、まず、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200に放電を開始させ、予め定められた時間が経過したタイミングで、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を開始させ、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を開始させてから、予め定められた時間が経過したタイミングで、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200による放電を開始させ、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200による放電を開始させてから、予め定められた時間が経過したタイミングで、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200による放電を開始させ、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200による放電を開始させてから、予め定められた時間が経過したタイミングで、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200による放電を開始させ、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200による放電を停止させる。管理部100は、このような制御を繰り返してよい。
【0024】
管理部100は、予め定められた電力量毎に、放電させるバッテリーパック200を切り替えるように管理してもよい。例えば、管理部100は、まず、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200に放電を開始させ、予め定められた電力量放電したタイミングで、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を開始させ、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200によって、予め定められた電力量が放電されたタイミングで、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200による放電を開始させ、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200によって、予め定められた電力量が放電されたタイミングで、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200による放電を開始させ、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200によって、予め定められた電力量が放電されたタイミングで、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200による放電を開始させ、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200による放電を停止させる。管理部100は、このような制御を繰り返してよい。
【0025】
管理部100は、バッテリーパック200の残容量に応じて、放電させるバッテリーパック200を切り替えるように管理してもよい。例えば、管理部100は、まず、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200に放電を開始させ、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200の少なくともいずれかの残容量が予め定められた閾値より低くなるか、枯渇するかしたタイミングで、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を開始させ、第1のバッテリーパック200及び第8のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200の少なくともいずれかの残容量が予め定められた閾値より低くなるか、枯渇するかしたタイミングで、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200による放電を開始させ、第2のバッテリーパック200及び第7のバッテリーパック200による放電を停止させる。次に、管理部100は、第3のバッテリーパック200及び第6のバッテリーパック200の少なくともいずれかの残容量が予め定められた閾値より低くなるか、枯渇するかしたタイミングで、第4のバッテリーパック200及び第5のバッテリーパック200による放電を開始させ、第3のバッテリーパック200及び第4のバッテリーパック200による放電を停止させる。
【0026】
管理部100は、複数の左側のバッテリーパック200及び複数の右側のバッテリーパック200のそれぞれについて、予め定められた数のバッテリーパック200に同時に放電させるように制御してもよい。例えば、管理部100は、まず、第1のバッテリーパック200、第4のバッテリーパック200、第5のバッテリーパック200、及び第8のバッテリーパック200に放電をさせ、次に、第2のバッテリーパック200、第3のバッテリーパック200、第6のバッテリーパック200、及び第7のバッテリーパック200に放電をさせる。
【0027】
このように、管理部100は、複数の左側のバッテリーパック200及び複数の右側のバッテリーパック200のそれぞれの2つ以上ずつに左右対称に順番に放電させる場合、複数の左側のバッテリーパック200内、及び複数の右側のバッテリーパック200内においても左右対称に順番に放電させるように複数のバッテリーパックを管理してよい。これにより、放電のバランスをとることができる。
【0028】
管理部100は、複数の左側のバッテリーパック200及び複数の右側のバッテリーパック200の、複数のバッテリーパック200に含まれるセル202の種類に応じた数ずつ、左右対称に、順番に放電させるように複数のバッテリーパック200を管理してもよい。管理部100は、例えば、セル202の種類毎に、放電させるバッテリーパック200の数が登録された登録情報を参照することによって、セル202の種類に応じたバッテリーパック200の数を判定する。管理部100は、例えば、システム10の利用者等によって予め設定された登録情報を格納する。システム10の利用者等は、例えば、セル202の種類毎に実験を行って、放電レートが0.5Cから1.0Cとなるように、セル202の種類毎の放電させるバッテリーパック200の数を登録情報に登録し得る。上述したように、放電レートが低すぎると劣化が早まるが、放電レートが高すぎると、電圧ドロップが発生することによって、容量が低減してしまう。それに対して、管理部100が、複数のバッテリーパック200に含まれるセル202の種類に応じた数ずつ、放電させるように管理することによって、バッテリーパック200の劣化と、容量の低減との両方を抑制することができる。
【0029】
図4は、システム10における充電時の電流の流れの一例を概略的に示す。管理部100は、図4に例示するように、すべてのバッテリーパック200に対して同時に充電をするよう制御してよい。管理部100は、例えば、複数のソーラーセル310による発電が開始された場合に、すべてのコンタクタ210を開放することによって、すべてのバッテリーパック200に対して同時に電力が供給されるように制御する。
【0030】
図5は、システム10における充電時の電流の流れの一例を概略的に示す。管理部100は、複数のバッテリーパック200を同時に充電しなくてもよい。例えば、管理部100は、複数のバッテリーパック200を順番に充電するように制御する。
(【0031】以降は省略されています)

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