(57)【要約】 【課題】上位装置側で二次電池側の現状を即座に把握することができ、従来よりも利便性の良い二次電池充放電装置を用いる飛翔体発射システムを提供する。【解決手段】二次電池充放電装置１０は、充電器１２、監視装置１４及び充電制御装置１１を備える。充電器１２は、二次電池１３を充電する。監視装置１４は、二次電池１３の状態を監視して異常又は故障の有無を判定する。また、監視装置１４内の残容量算出部１４０において、二次電池１３の残容量を算出する。充電制御装置１１は、上位装置からの要求に応答して充電器１２の充電処理、監視装置１４の監視結果、残容量算出結果及び必要残容量算出結果に基づいて二次電池１３の充電制御を実行させる。また、充電制御装置１１内の必要残容量算出部１１４において、要求を満たすために必要な二次電池１３の残容量を算出する。【選択図】図１
2013153574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電し、上位装置からの要求に応じて前記二次電池を放電させることで電力を供給する二次電池充放電装置において、
前記二次電池を充電する充電手段と、
前記二次電池の状態を監視して異常または故障の有無を判定する監視手段と、
前記二次電池残容量を算出する残容量算出手段と、
前記要求を満たすために必要な二次電池の残容量を算出する必要残容量算出手段と、
前記上位装置からの要求に応答して前記充電手段の充電処理、前記監視手段の監視結果、前記残容量算出結果及び必要残容量算出結果に基づいて前記二次電池の充電制御を実行させる充電制御手段とを具備し、
前記充電制御手段は、前記要求があった場合に、前記残容量が必要残容量を超えるか否かを判別し、必要残容量を超えない場合は前記充電手段に必要残容量に達するまで前記二次電池を充電するように指示を送ると共に前記上位装置に充電中を通知し、前記二次電池の残容量が必要残容量を超える場合は前記上位装置へ実行可能を通知することを特徴とする二次電池充放電装置。
【請求項２】
前記充電制御手段は、前記充電手段に前記二次電池を充電するように指示を送る際に、前記必要残容量までの充電完了時間を推定して、前記上位装置に前記充電中を通知する際に推定された充電完了時間を通知することを特徴とする請求項１記載の二次電池充放電装置。
【請求項３】
前記充電制御手段は、前記監視手段からの監視情報から二次電池の異常又は故障の有無を判断し、異常又は故障があれば前記上位装置に実施不可能を通知し、異常又は故障がなければ前記の処理を実行することを特徴とする請求項１記載の二次電池充放電装置。
【請求項４】
前記上位装置が飛翔体を前記二次電池の放電出力によって発射する飛翔体発射装置であって、前記要求に前記飛翔体の発射回数の指定を含むとき、
前記必要残容量算出手段は、前記飛翔体の発射回数に合わせて前記必要残容量を算出することを特徴とする請求項１記載の二次電池充放電装置。
【請求項５】
前記必要残容量算出手段は、前記必要残容量の算出に、前記飛翔体の発射回数と発射回数分の必要残容量とを対応付けたテーブルを用いることを特徴とする請求項４記載の二次電池充放電装置。
【請求項６】
前記テーブルを前記飛翔体発射装置から取得することを特徴とする請求項５記載の二次電池充放電装置。
【請求項７】
発射要求の有無を確認し、発射要求が入力されるまで待機し、発射要求が入力されたら、二次電池に故障または異常が発生していないかを確認し、
故障または異常が発生している場合、実行不可能と返答し、故障または異常が発生していない場合、二次電池の残容量が飛翔体発射の必要残容量を超えるか否かを判別し、
二次電池の残容量が必要残容量を超えない場合は必要残容量に達するまで二次電池を充電するように指示を送ると共に上位装置に充電中を通知し、二次電池の残容量が必要残容量を超える場合は上位装置へ実行可能を通知することを特徴とする充電制御方法。
【請求項８】
飛翔体と、前記飛翔体を飛翔するための動作を行う飛翔体発射手段と、前記飛翔体発射手段を制御する発射制御手段と、システムへ電力を供給する外部電源とを具備する飛翔体発射システムにおいて、
前記飛翔体発射手段に放電を行う二次電池と、
前記二次電池を充電する充電手段と、
前記二次電池の状態を監視して異常または故障の有無を判定する監視手段と、
前記二次電池残容量を算出する残容量算出手段と、
前記要求を満たすために必要な二次電池の残容量を算出する必要残容量算出手段と、
前記上位装置からの要求に応答して前記充電手段の充電処理、前記監視手段の監視結果、前記残容量算出結果及び必要残容量算出結果に基づいて前記二次電池の充電制御を実行させる充電制御手段とを具備し、
前記充電制御手段は、前記要求があった場合に、前記残容量が必要残容量を超えるか否かを判別し、必要残容量を超えない場合には前記充電手段に必要残容量に達するまで前記二次電池を充電するように指示を送ると共に前記上位装置に充電中を通知し、前記二次電池の残容量が必要残容量を超えるときは前記上位装置へ実行可能を通知すること
を特徴とする飛翔体発射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、上位装置からの要求に応じて二次電池の充放電を行う二次電池充放電装置とその充電制御方法及び二次電池充放電装置を用いる飛翔体発射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、飛翔体発射システムにあっては、発射装置の駆動に瞬間的なエネルギーを必要とするため、そのエネルギー源として二次電池がよく使用される。この場合、二次電池の長所を生かすため、被駆動装置の未使用時に予め二次電池を満充電の状態にしておき、使用時に瞬間的に放電させることにより、被駆動装置を動作させる。使用する二次電池には装置が複数回動作できるように余裕のある容量のものを選択する。
【０００３】
ところで、電気自動車のようなモータ駆動用二次電池による電力供給では、二次電池から継続的に放電させているが、上記のように装置駆動のために瞬間的に大きな放電を行うような使い方では、二次電池の充電方法についても要求される技術が異なる。
【０００４】
通常、二次電池の充放電制御は満充電、もしくは完放電の状態になった場合、上位装置に充電完了、放電完了の通知を行う。二次電池が空の状態から満充電まで充電を行うには、かなり長い時間を要するため、緊急に使用することを想定した場合に不都合が生じる。
【０００５】
例えば、上記飛翔体発射システムにおいて、電池残量が空の状態で上位装置から緊急に飛翔体発射を実行させるように要求が出された場合、充放電装置はその時点から充電を開始し満充電になるまで充電完了通知を送らない。そのため、たった１回動作させるにも長時間待機しなければならず、緊急対応という点において非常に利便性が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７７３３２号公報
【特許文献２】特開平１１−２０６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、従来の二次電池充放電装置は、常に二次電池が満充電、または完放電の状態になるまで、上位装置に対し通知を行わないため、緊急対応の場合に不都合が生じる。
【０００８】
そこで、本実施形態は、上記の課題に鑑みてなされたもので、上位装置側の使用要求に主眼を置いて、上位装置側で二次電池側の現状を即座に把握することができ、従来よりも利便性の良い二次電池充放電装置、充電制御方法及びこの二次電池充放電装置を用いる飛翔体発射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】
【０００９】
本実施形態によれば、二次電池充放電装置は、二次電池を充電し、上位装置からの要求に応じて前記二次電池を放電させることで電力を供給する二次電池充放電装置において、充電手段、監視手段、残容量算出手段、必要残容量算出手段及び充電制御手段を具備する。充電手段は、前記二次電池を充電する。監視手段は、前記二次電池の状態を監視して異常または故障の有無を判定する。残容量算出手段は、前記二次電池残容量を算出する。必要残容量算出手段は、前記要求を満たすために必要な二次電池の残容量を算出する。充電制御手段は、前記上位装置からの要求に応答して前記充電手段の充電処理、前記監視手段の監視結果、前記残容量算出結果及び必要残容量算出結果に基づいて前記二次電池の充電制御を実行させる。また、前記充電制御手段は、前記要求があった場合に、前記残容量が必要残容量を超えるか否かを判別し、必要残容量を超えない場合は前記充電手段に必要残容量に達するまで前記二次電池を充電するように指示を送ると共に前記上位装置に充電中を通知し、前記二次電池の残容量が必要残容量を超える場合は前記上位装置へ実行可能を通知する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る二次電池充放電装置を用いる飛翔体発射システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す充電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す飛翔体発射システムへの発射要求に応じて必要となる二次電池の必要残容量テーブル例を示す図である。
【図４】図１に示す監視装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す充電制御装置１１において、飛翔体発射の可否を判定する流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る二次電池充放電装置１０を用いる飛翔体発射システムの構成例を示すブロック図である。図１に示す飛翔体発射システムは、二次電池充放電装置１０、飛翔体発射制御装置２０、飛翔体発射装置３０、飛翔体４０及び外部電源５０を備える。
【００１３】
上記飛翔体発射システムのうち、二次電池充放電装置１０は、充電制御装置１１、充電器１２、二次電池１３及び監視装置１４を備える。上位装置となる飛翔体発射制御装置２０からの発射要求に基づき、必要に応じて内包する二次電池１３の充電を行う。
【００１４】
充電制御装置１１は、飛翔体発射制御装置２０とのインターフェースを司り、飛翔体発射制御装置２０からの発射要求に対し、二次電池１３の残容量状態、故障異常情報に基づいて、実行可能、充電中及び実行不可能のいずれかを飛翔体発射制御装置２０へ返答する。飛翔体発射制御装置２０からの発射要求には、１回発射、２回発射といった飛翔体４０の発射回数の指定も含まれている。具体的には、二次電池１３に発射要求を満たすだけの残容量が存在する場合、実行可能と飛翔体発射制御装置２０へ返答する。また、二次電池１３の故障・異常により二次電池１３から放電できない場合、実行不可能と飛翔体発射制御装置２０へ返答する。また、現状で発射要求を満たすだけの残容量が存在しない場合、充電中と飛翔体発射制御装置２０へ返答すると共に、充電器１２に対して充電指令を行い、発射要求を満たす残容量になるまで二次電池１３の充電を行う。発射要求を満たす残容量まで充電できた場合、実行可能と飛翔体発射制御装置２０へ返答する。
【００１５】
充電器１２は、充電制御装置１１から充電開始指令を受けると、上記外部電源５０から電源供給を受けて二次電池１３へ充電を行う。二次電池１３は、飛翔体発射装置３０へ瞬間的な放電という形でエネルギー供給を行うもので、充電器１２を経由して充電され、発射（放電）要求に従って飛翔体発射装置３０へ放電する。この二次電池１３の近傍には、当該二次電池１３の電圧と温度を計測するための温度計測部１３０と電圧計測部１３１が設置される。ここで得られた計測結果は、監視装置１４へ送信される。
【００１６】
監視装置１４は、電圧計測部１３１及び温度計測部１３０で計測した二次電池１３の電圧情報及び温度情報に基づいて、二次電池１３の残容量を推定すると共に二次電池１３の故障または異常発生の有無を判定する。ここで推定された残容量情報及び判定された故障異常情報を含む判定結果は、充電制御装置１１へ定期的に送信される。
【００１７】
次に、上記充電制御装置１１の構成について、図２を参照して説明する。
【００１８】
図２は、図１に示す充電制御装置１１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、充電制御装置１１は、発射可否判定部１１０、充電指令部１１１、通信部１１２、必要残容量テーブル記憶部１１３及び必要残容量算出部１１４を備える。
【００１９】
発射可否判定部１１０は、上記監視装置１４から送信される二次電池１３の残容量情報及び故障異常情報、加えて後述する必要残容量テーブルを参照して、実行可能、実行不可能及び充電中のいずれかを判定する。
【００２０】
なお、監視装置１４から送信される二次電池１３の残容量情報及び故障異常情報は、送信される二次電池状態情報の中で、常に最新の情報を保持しておく。
【００２１】
充電指令部１１１は、発射可否判定部１１０からの指示により、充電器１２に充電開始及び充電停止を指示する充電指令を送信する。また、充電指令部１１１は、上記充電指令の送信と共に、充電完了時間を推定し、推定した充電完了時間を発射可否判定部１１０へ通知することもできる。
【００２２】
通信部１１２は、飛翔体発射制御装置２０からの発射要求を受け、発射可否判定部１１０に飛翔体発射可否の判定を依頼する。また、通信部１１２は、必要残容量算出部１１４へ飛翔体発射に必要な二次電池残容量の算出を指示する。また、通信部１１２は、飛翔体発射制御装置２０へ発射可否判定部１１０の判定を送信する。
【００２３】
必要残容量テーブル記憶部１１３は、飛翔体４０の発射要求に応じて必要となる二次電池１３の残容量をテーブルという形で保持している。図３に必要残容量テーブル記憶部１１３に保持される必要残容量テーブルの一例を示す。必要残容量テーブル記憶部１１３は、飛翔体発射装置３０の性能から想定される固定テーブルを保持しても良い。また、必要残容量テーブル記憶部１１３は、通信部１１２を経由して、飛翔体発射制御装置２０から提供されるテーブルを保持しても良い。
【００２４】
必要残容量算出部１１４は、飛翔体発射制御装置２０からの発射要求を受けて必要残容量テーブル記憶部１１３に記憶された必要残容量テーブルより発射に必要な二次電池１３の必要残容量を算出する。算出された必要残容量は発射可否判定部１１０に送信される。
【００２５】
次に、監視装置１４の構成について、図４を参照して説明する。
【００２６】
図４は、図１に示す監視装置１４の構成を示すブロック図である。監視装置１４は、残容量推定部１４０、残容量推定テーブル記憶部１４１及び故障異常判定部１４２を備える。
【００２７】
残容量推定部１４０は、二次電池１３の電圧情報及び温度情報を入力し、残容量推定テーブル記憶部１４１に記憶された残容量推定テーブルを参照して、二次電池１３の残容量の推定を実行する。例えば、リチウムイオン電池を二次電池１３として利用する場合、一般的に同じ電池電圧であっても高温のほうが出力容量を大きくすることができる。つまり、二次電池１３の残容量が大きくなる。残容量推定部１４０は、二次電池１３の温度における充放電特性を考慮しつつ、二次電池１３の残容量の推定を実施する。
【００２８】
故障異常判定部１４２は、二次電池１３の電圧情報及び温度情報を入力して故障または異常が発生していないかを判定する。故障異常判定部１４２は、故障・異常を検出した場合、充電制御装置１１に故障異常情報を送信して、充電器１２から二次電池１３への充電、二次電池１３から飛翔体発射装置３０への放電を停止させる。
【００２９】
なお、残容量推定部１４０及び故障異常判定部１４２に入力される二次電池１３の電圧情報及び温度情報は、二次電池１３から送信される情報の中で、常に最新の情報を保持しておく。
【００３０】
次に、充電制御装置１１において、飛翔体発射の可否を判定する流れについて、図５を参照して説明する。
【００３１】
図５は、図１に示す充電制御装置１１において、飛翔体発射の可否を判定する流れを示すフローチャートである。
【００３２】
まず、充電制御装置１１は、飛翔体発射制御装置２０から入力される発射要求の入力まで待機する（ステップＳ１）。通信部１１２を介して発射要求が入力されたら、発射可否判定部１１０は、監視装置１４から送信されてくる判定結果をもとに、二次電池１３に故障または異常が発生していないかを確認する（ステップＳ２）。発射可否判定部１１０は、二次電池１３に故障または異常が発生していない場合は、発射要求に含まれる飛翔体４０の発射回数を取得する（ステップＳ３）。そして、必要残量算出部１１４は、必要残容量テーブル記憶部１１３に記憶される必要残容量テーブルに基づいて飛翔体４０の発射回数から当該発射回数に必要な二次電池１３の残容量を算出し（ステップＳ４）、発射可否判定部１１０は、算出された二次電池１３の残容量が発射に必要な残容量より大きいか否かを比較する（ステップＳ５）。発射可否判定部１１０は、必要な残容量がある場合には、「飛翔体発射動作は実行可能」と飛翔体発射制御装置２０へ返答し（ステップＳ６１）、充電中であれば充電を停止する（ステップＳ７１）。一方、必要な残容量がない場合には、発射可否判定部１１０は、「充電中」と飛翔体発射制御装置２０へ返答し（ステップＳ６２）、二次電池１３の充電を停止している場合は充電を開始する（ステップＳ７２）。故障または異常が発生している場合には、発射可否判定部１１０は、「飛翔体発射動作は実行不可能」と飛翔体発射制御装置２０へ返答する（ステップＳ６３）。
【００３３】
なお、ステップ６２において、発射可否判定部１１０は、「充電中」と飛翔体発射制御装置２０へ返答する際、充電指令部１１１で充電完了時間を推定し、推定した充電完了時間を飛翔体発射制御装置２０へ通知するようにしてもよい。
【００３４】
以上のように、上記実施形態では、飛翔体発射に注目して、上位装置から充電制御装置１１に対し指示するので、上位装置の使用要求に応じた二次電池１３の充電制御を行うことができるようになる。
【００３５】
また、緊急に充電したい場合も従来の充放電装置のように二次電池１３の満充電まで待つ必要がないため、素早く飛翔体発射を実行することが可能となる。
【００３６】
また、充電制御装置１１で充電完了時間を推定し、推定した充電完了時間を上位装置へ通知することにより、飛翔体発射が可能となるまでの時間を把握することができる。飛翔体発射が可能となるまでの時間を把握することにより、二次電池１３の充電完了から飛翔体発射までの流れの効率化を図ることができる。
【００３７】
したがって、上位装置側の使用要求に主眼を置いて、上位装置側で二次電池側の現状を即座に把握することができ、従来よりも利便性の良い二次電池充放電装置１０を用いる飛翔体発射システムを提供することが可能となる。
【００３８】
尚、上記実施形態では、上位装置として飛翔体発射装置に利用される場合について説明したが、上位装置はこれに限定されるものではなく、二次電池の急速放電をエネルギーとして使用する装置で応用可能である。
【００３９】
以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０…二次電池充放電装置、１１…充電制御装置、１１０…発射可否判定部、１１１…充電指令部、１１２…通信部、１１３…必要残容量テーブル記憶部、１１４…必要残容量算出部、１２…充電器、１３…二次電池、１３０…温度計測部、１３１…電圧計測部、１４…監視装置、１４０…残容量推定部、１４１…残容量推定テーブル記憶部、１４２…故障異常判定部、２０…飛翔体発射制御装置、３０…飛翔体発射装置、４０…飛翔体、５０…外部電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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