(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023044706
(43)【公開日】2023-03-31
(54)【発明の名称】マルチコプタ
(51)【国際特許分類】
B64D 27/24 20060101AFI20230324BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20230324BHJP
B64C 27/08 20230101ALI20230324BHJP
B64D 27/04 20060101ALI20230324BHJP
B64D 31/06 20060101ALI20230324BHJP
F02D 29/00 20060101ALI20230324BHJP
G05D 1/10 20060101ALI20230324BHJP
B60K 6/46 20071001ALN20230324BHJP
B60W 10/06 20060101ALN20230324BHJP
B60W 20/00 20160101ALN20230324BHJP
【ＦＩ】
B64D27/24
B64C39/02
B64C27/08
B64D27/04
B64D31/06
F02D29/00 A
G05D1/10
B60K6/46 ZHV
B60W10/06 900
B60W20/00 900
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021152737
(22)【出願日】2021-09-20
(71)【出願人】
【識別番号】000116574
【氏名又は名称】愛三工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 衛
(72)【発明者】
【氏名】梶間 弘和
【テーマコード（参考）】
3D202
3G093
5H301
【Ｆターム（参考）】
3D202AA07
3D202BB08
3D202DD00
3D202DD01
3D202DD22
3D202DD24
3D202DD45
3G093AA16
3G093BA04
3G093DA04
3G093DA06
3G093EA01
3G093EA05
3G093EA09
3G093EA12
3G093FA04
5H301AA06
5H301CC04
5H301CC07
5H301DD06
5H301GG09
5H301QQ04
(57)【要約】
【課題】空冷式のエンジンに熱害が生じる前にエンジンの温度上昇を抑制すること。
【解決手段】マルチコプタ１は、複数のロータ２５と、各ロータ２５を回転駆動するモータ２４、モータ２４へ供給する電力を充放電可能に構成されるバッテリ３１、電力を発電するジェネレータ４２、ジェネレータ４２を駆動する空冷式のエンジン４１、マルチコプタの飛行１を制御するためにモータ２４への通電、エンジン４１の運転及びバッテリ３１の充放電を制御するメインコントローラ３３及びエンジン４１の出力を調節するスロットル装置５７手段を備える。メインコントローラ３３は、エンジン４１を高負荷で運転させている状態で、エンジン４１の温度が許容温度より高くなる場合に、エンジン４１の出力を低減させるようにスロットル装置５７を制御する出力低減制御を実行する。
【選択図】 図２
【解決手段】マルチコプタ１は、複数のロータ２５と、各ロータ２５を回転駆動するモータ２４、モータ２４へ供給する電力を充放電可能に構成されるバッテリ３１、電力を発電するジェネレータ４２、ジェネレータ４２を駆動する空冷式のエンジン４１、マルチコプタの飛行１を制御するためにモータ２４への通電、エンジン４１の運転及びバッテリ３１の充放電を制御するメインコントローラ３３及びエンジン４１の出力を調節するスロットル装置５７手段を備える。メインコントローラ３３は、エンジン４１を高負荷で運転させている状態で、エンジン４１の温度が許容温度より高くなる場合に、エンジン４１の出力を低減させるようにスロットル装置５７を制御する出力低減制御を実行する。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のロータと、
前記各ロータを回転駆動するためのモータと、
前記モータへ供給する電力を充放電可能に構成されるバッテリと
を備え、前記各ロータを前記モータで回転させることにより飛行するマルチコプタにおいて、
電力を発電するための発電機と、
前記発電機を駆動するための空冷式のエンジンと、
前記マルチコプタの飛行を制御するために前記モータへの通電、前記エンジンの運転及び前記バッテリの充放電を制御する制御手段と、
前記エンジンの出力を調節するための出力調節手段と
を備え、前記制御手段は、前記エンジンを高負荷で運転させている状態において、前記エンジンの温度が所定の許容温度より高くなる場合に、前記エンジンの出力を低減させるように前記出力調節手段を制御する出力低減制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記各ロータを回転駆動するためのモータと、
前記モータへ供給する電力を充放電可能に構成されるバッテリと
を備え、前記各ロータを前記モータで回転させることにより飛行するマルチコプタにおいて、
電力を発電するための発電機と、
前記発電機を駆動するための空冷式のエンジンと、
前記マルチコプタの飛行を制御するために前記モータへの通電、前記エンジンの運転及び前記バッテリの充放電を制御する制御手段と、
前記エンジンの出力を調節するための出力調節手段と
を備え、前記制御手段は、前記エンジンを高負荷で運転させている状態において、前記エンジンの温度が所定の許容温度より高くなる場合に、前記エンジンの出力を低減させるように前記出力調節手段を制御する出力低減制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
【請求項2】
請求項１に記載のマルチコプタにおいて、
前記各ロータ、前記モータ、前記エンジン及び前記発電機を搭載する機体と、
前記機体と大気との対気速度を検出するための対気速度検出手段と、
外気の温度を検出するための外気温度検出手段と
を更に備え、
前記制御手段は、検出される前記対気速度が遅くなるほど及び検出される前記外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、前記エンジンの温度が前記許容温度より高くなる場合と判断して前記出力低減制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記各ロータ、前記モータ、前記エンジン及び前記発電機を搭載する機体と、
前記機体と大気との対気速度を検出するための対気速度検出手段と、
外気の温度を検出するための外気温度検出手段と
を更に備え、
前記制御手段は、検出される前記対気速度が遅くなるほど及び検出される前記外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、前記エンジンの温度が前記許容温度より高くなる場合と判断して前記出力低減制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のマルチコプタにおいて、
前記制御手段は、前記出力低減制御を実行しているときに、前記モータの出力を増加させる要求が生じた場合、前記バッテリに残る蓄電量を前記モータへの通電に補填する通電補填制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記制御手段は、前記出力低減制御を実行しているときに、前記モータの出力を増加させる要求が生じた場合、前記バッテリに残る蓄電量を前記モータへの通電に補填する通電補填制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
【請求項4】
請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチコプタにおいて、
前記出力調節手段は、前記エンジンに燃料を供給するための燃料供給手段と、前記エンジンに供給される前記燃料と前記エンジンに吸入される吸気との混合気に点火するための点火手段とを含み、
前記制御手段は、前記出力低減制御を実行するために、前記燃料供給手段から前記エンジンへの前記燃料の供給をカットする燃料カット制御、又は、前記点火手段による前記混合気の点火をカットする点火カット制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記出力調節手段は、前記エンジンに燃料を供給するための燃料供給手段と、前記エンジンに供給される前記燃料と前記エンジンに吸入される吸気との混合気に点火するための点火手段とを含み、
前記制御手段は、前記出力低減制御を実行するために、前記燃料供給手段から前記エンジンへの前記燃料の供給をカットする燃料カット制御、又は、前記点火手段による前記混合気の点火をカットする点火カット制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
【請求項5】
請求項４に記載のマルチコプタにおいて、
前記制御手段は、検出される前記対気速度が遅くなるほど及び検出される前記外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、前記燃料カット制御の実行頻度を増加させる
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記制御手段は、検出される前記対気速度が遅くなるほど及び検出される前記外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、前記燃料カット制御の実行頻度を増加させる
ことを特徴とするマルチコプタ。
【請求項6】
請求項４又は５に記載のマルチコプタにおいて、
前記制御手段は、前記出力低減制御を実行しているときに、前記モータの出力を増加させる要求が生じた場合、前記バッテリに残る蓄電量を前記モータへの通電に補填する通電補填制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記制御手段は、前記出力低減制御を実行しているときに、前記モータの出力を増加させる要求が生じた場合、前記バッテリに残る蓄電量を前記モータへの通電に補填する通電補填制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれかに記載のマルチコプタにおいて、
前記制御手段は、前記エンジンを高負荷で運転させている状態において、その運転時間が所定の許容時間を超えたと判断したとき、前記エンジンの温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
前記制御手段は、前記エンジンを高負荷で運転させている状態において、その運転時間が所定の許容時間を超えたと判断したとき、前記エンジンの温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行する
ことを特徴とするマルチコプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この明細書に開示される技術は、複数のロータと、各ロータを回転駆動するモータと、モータへ電力を供給するバッテリとを備え、各ロータをモータで回転させることにより飛行するマルチコプタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されるマルチコプタが知られている。このマルチコプタは、複数のロータ、複数のモータ及びバッテリの他に、電力を発電する発電機と、発電機を駆動するエンジンと、マルチコプタを制御する制御部とを備える。そして、制御部は、マルチコプタを飛行させるために、発電機で発電された電力を各モータへ供給したり、その電力をバッテリに充電したりするようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１３８５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献１に記載されたマルチコプタでは、その航続距離や滞空時間を延ばすために軽量化が求められ、発電用のエンジンについては軽量化が求められている。そのため、エンジンの冷却については、付属設備の不要な空冷式を採用することが望ましい。ところが、マルチコプタが、例えば、飛行速度が低い条件でエンジンが高負荷運転を継続した場合、空冷式のエンジンでは、冷却が不十分となり、その温度が上昇し、高温による耐熱性悪化（材料強度低下等）などの熱害が生じるおそれがある。
【0005】
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、空冷式のエンジンに熱害が生じる前に、エンジンの温度上昇を抑制することを可能としたマルチコプタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、複数のロータと、各ロータを回転駆動するためのモータと、モータへ供給する電力を充放電可能に構成されるバッテリとを備え、各ロータをモータで回転させることにより飛行するマルチコプタにおいて、電力を発電するための発電機と、発電機を駆動するための空冷式のエンジンと、マルチコプタの飛行を制御するためにモータへの通電、エンジンの運転及びバッテリの充放電を制御する制御手段と、エンジンの出力を調節するための出力調節手段とを備え、制御手段は、エンジンを高負荷で運転させている状態において、エンジンの温度が所定の許容温度より高くなる場合に、エンジンの出力を低減させるように出力調節手段を制御する出力低減制御を実行することを趣旨とする。
【0007】
上記技術の構成によれば、例えば、マルチコプタの飛行速度が低い条件で、エンジンの高負荷運転を継続した場合、空冷式のエンジンでは、冷却が不十分となり、その温度が上昇し、高温による熱害が生じるおそれがある。しかし、制御手段は、エンジンを高負荷で運転させている状態において、エンジンの温度が所定の許容温度より高くなる場合に、エンジンの出力を低減させるように出力調節手段を制御する出力低減制御を実行する。従って、空冷式のエンジンに熱害が生じる前にエンジンの出力が低減される。
【0008】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、各ロータ、モータ、エンジン及び発電機を搭載する機体と、機体と大気との対気速度を検出するための対気速度検出手段と、外気の温度を検出するための外気温度検出手段とを更に備え、制御手段は、検出される対気速度が遅くなるほど及び検出される外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、エンジンの温度が許容温度より高くなる場合と判断して出力低減制御を実行することを趣旨とする。
【0009】
上記技術の構成によれば、マルチコプタの飛行時に、対気速度が遅くなるほど、又は、外気の温度が高くなるほど、エンジンの空冷条件は悪くなる。しかし、制御手段は、検出される対気速度が遅くなるほど及び検出される外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、エンジンの温度が許容温度より高くなる場合と判断して出力低減制御を実行する。従って、マルチコプタの飛行条件によりエンジンの温度が所定の許容温度より高くなる場合も、エンジンの出力を低減させることで、空冷式のエンジンに熱害が生じる前にエンジンの出力が低減される。
【0010】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項１又は２に記載の技術において、制御手段は、出力低減制御を実行しているときに、モータの出力を増加させる要求が生じた場合、バッテリに残る蓄電量をモータへの通電に補填する通電補填制御を実行することを趣旨とする。
【0011】
上記技術の構成によれば、請求項１又は２に記載の技術の作用に加え、制御手段は、出力低減制御を実行しているときに、モータの出力を増加させる要求が生じた場合、例えば、マルチコプタを上昇させる要求が生じた場合、バッテリに残る蓄電量をモータへの通電に補填するための通電補填制御を実行する。従って、出力低減制御を実行することで、エンジンの出力が減少し、発電機の発電量が不足しても、通電補填制御によってバッテリに残る蓄電量がモータへの通電に補填され、発電機の発電量の不足が補われる。
【0012】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の技術は、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術において、出力調節手段は、エンジンに燃料を供給するための燃料供給手段と、エンジンに供給される燃料とエンジンに吸入される吸気との混合気に点火するための点火手段とを含み、制御手段は、出力低減制御を実行するために、燃料供給手段からエンジンへの燃料の供給をカットする燃料カット制御、又は、点火手段による混合気の点火をカットする点火カット制御を実行することを趣旨とする。
【0013】
上記技術の構成によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術の作用に加え、制御手段は、出力低減制御を実行するために、燃料供給手段からエンジンへの燃料の供給をカットする燃料カット制御、又は、点火手段による混合気の点火をカットする点火カット制御を実行する。従って、燃料カット制御が実行されることで、燃料の燃焼回数が削減されてエンジンの出力が低減される。また、点火カット制御が実行されることで、エンジンに供給された燃料が燃焼することなく気化し、その気化潜熱によりエンジンが冷却される。
【0014】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の技術は、請求項４に記載の技術において、制御手段は、検出される対気速度が遅くなるほど及び検出される外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、燃料カット制御の実行頻度を増加させることを趣旨とする。
【0015】
上記技術の構成によれば、マルチコプタの飛行中には、対気速度が遅くなるほど、又は、外気の温度が高くなるほど、エンジンの空冷条件は悪くなる。しかし、制御手段は、検出される対気速度が遅くなるほど及び検出される外気の温度が高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、燃料カット制御の実行頻度を増加させる。従って、マルチコプタの飛行条件（対気速度、外気の温度）によってエンジンの空冷条件が厳しくなるほど燃料の燃焼回数が多く削減され、エンジンの出力がより多く低減される。
【0016】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の技術は、請求項４又は５に記載の技術において、制御手段は、出力低減制御を実行しているときに、モータの出力を増加させる要求が生じた場合、バッテリに残る蓄電量をモータへの通電に補填する通電補填制御を実行することを趣旨とする。
【0017】
上記技術の構成によれば、請求項４又は５に記載の技術の作用に加え、制御手段は、出力低減制御を実行しているときに、モータの出力を増加させる要求が生じた場合、例えば、マルチコプタを上昇飛行させる場合、バッテリに残る蓄電量をモータへの通電に補填するための通電補填制御を実行する。従って、出力低減制御を実行することで、エンジンの出力が減少し、発電機の発電量が不足しても、通電補填制御によって、バッテリに残る蓄電量がモータへの通電に補填され、発電機の発電量の不足が補われる。
【0018】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の技術は、請求項１乃至６のいずれかに記載の技術において、制御手段は、エンジンを高負荷で運転させている状態において、その運転時間が所定の許容時間を超えたと判断したとき、エンジンの温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行することを趣旨とする。
【0019】
上記技術の構成によれば、請求項１乃至７のいずれかに記載の技術の作用に加え、制御手段は、エンジンを高負荷で運転させている状態において、その運転時間が所定の許容時間を超えたと判断したとき、エンジンの温度が所定の許容温度より高くなったとして、エンジンの出力を低減させるように出力低減制御を実行する。従って、エンジンを高負荷で運転させた時間を計測することで、エンジンの温度を直接検出することなく出力低減制御を実行することが可能となる。
【発明の効果】
【0020】
請求項１に記載の技術によれば、空冷式のエンジンに熱害が生じる前に、エンジンの温度上昇を抑制することができる。
【0021】
請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の技術と効果に加え、マルチコプタの飛行条件によりエンジンの温度が所定の許容温度より高くなる場合も、空冷式のエンジンに熱害が生じる前に、エンジンの温度上昇を抑制することができる。
【0022】
請求項３に記載の技術によれば、請求項１又は２に記載の技術の効果に加え、モータの出力を要求通りに増加させることができ、マルチコプタを要求通りに安定して飛行をさせることができる。
【0023】
請求項４に記載の技術によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の技術と同等の効果を得ることができる。
【0024】
請求項５に記載の技術によれば、請求項４に記載の技術の効果に加え、マルチコプタの飛行中における対気速度及び外気の温度によりエンジンの空冷条件が厳しくなっても、エンジンの温度上昇を抑制することができる。
【0025】
請求項６に記載の技術によれば、請求項４又は５に記載の技術の効果に加え、モータの出力を要求通りに増加させることができ、マルチコプタを要求通りに安定して飛行をさせることができる。
【0026】
請求項７に記載の技術によれば、請求項１乃至６のいずれかに記載の技術の効果に加え、出力低減制御を実行するための構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】第１実施形態に係り、マルチコプタの外観を示す斜視図。
【図2】第１実施形態に係り、マルチコプタの構成を示すブロック図。
【図3】第１実施形態に係り、発電用エンジンシステムとその関連機器の一部を示す概略構成図。
【図4】第１実施形態に係り、第１のエンジン出力制御の内容を示すフローチャート。
【図5】第１実施形態に係り、許容温度超え時間に応じた閉じ補正値を求めるために参照される補正値マップ。
【図6】第１実施形態に係り、許容温度超え時間とジェネレータの発電量との関係を示すグラフ。
【図7】第１実施形態に係り、許容温度超え時間と吸気量との関係を示すグラフ。
【図8】第１実施形態に係り、第１のエンジン出力制御に関する各種パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図9】第２実施形態に係り、第２のエンジン出力制御の内容を示すフローチャート。
【図10】第２実施形態に係り、外気温度に応じた外気温度補正係数を求めるために参照される外気温度補正係数マップ。
【図11】第２実施形態に係り、対気速度に応じた対気速度補正係数を求めるために参照される対気速度補正係数マップ。
【図12】第３実施形態に係り、マルチコプタ飛行制御の内容を示すフローチャート。
【図13】第３実施形態に係り、マルチコプタ飛行制御の内容を示すフローチャート。
【図14】第３実施形態に係り、目標スロットル開度に応じたジェネレータの発電量を求めるために参照される発電量マップ。
【図15】第３実施形態に係り、第１又は第２のエンジン出力制御とマルチコプタ飛行制御に関する各種パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図16】第４実施形態に係り、第３のエンジン出力制御の内容を示すフローチャート。
【図17】第４実施形態に係り、第３のエンジン出力制御に関する各種パラメータの変化を示すタイムチャート。
【図18】第５実施形態に係り、第４のエンジン出力制御の内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、マルチコプタを具体化したいくつかの実施形態について説明する。
【0029】
＜第１実施形態＞
【0030】
先ず、第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0031】
［マルチコプタの構成等について］
図１に、この実施形態のマルチコプタ１の外観を斜視図により示す。図２に、マルチコプタ１の構成をブロック図により示す。以下に、マルチコプタ１の構成等について、図１、図２を参照して詳細に説明する。
図１に、この実施形態のマルチコプタ１の外観を斜視図により示す。図２に、マルチコプタ１の構成をブロック図により示す。以下に、マルチコプタ１の構成等について、図１、図２を参照して詳細に説明する。
【0032】
マルチコプタは、ヘリコプターの一種であり、３つ以上のロータを搭載した回転翼機のことである。この実施形態のマルチコプタ１は、機体１１と、エンジン発電ユニット１２とを備える。機体１１は、先端が二股に分かれた複数（この実施形態では４本）のアーム２１と、複数のアーム２１を放射状に片持ち支持するアームベース２２と、アームベース２２を支持する機体ベース２３と、各アーム２１の先端に設けられた複数（この実施形態では８個）のモータ２４と、各モータ２４により回転駆動される複数（この実施形態では８個）のロータ２５とを含む。このマルチコプタ１は、複数のロータ２５を対応する各モータ２４により同時に回転させることで飛行するようになっている。
【0033】
アームベース２２は、機体ベース２３の上に設けられる。アームベース２２の中には、バッテリ３１、燃料タンク３２、メインコントローラ３３、フライトコントローラ３４、パワーコントロールユニット３５、エレクトリックスピードコントローラ３６などが設けられる。また、アームベース２２には、外部を撮像または録画する撮像部３７が設けられる。撮像部３７は、カメラ及び録画メモリ等を含む。
【0034】
機体ベース２３の下側には、エンジン発電ユニット１２が懸架される。エンジン発電ユニット１２は、後述する発電用エンジンシステム１５（エンジン４１を含む）と、エンジン４１により駆動されて発電する発電機（ジェネレータ）４２とを含む。
【0035】
各モータ２４は、エレクトリックスピードコントローラ３６（インバータ（不図示）を含む）とパワーコントロールユニット３５を介してジェネレータ４２に電気的に接続される。この接続により、ジェネレータ４２で発電された電力が、パワーコントロールユニット３５とエレクトリックスピードコントローラ３６を介してモータ２４に供給されるようになっている。
【0036】
バッテリ３１は、電力を充放電可能な二次電池により構成される。バッテリ３１は、パワーコントロールユニット３５を介してジェネレータ４２に電気的に接続され、ジェネレータ４２で発電された電力を充電するようになっている。バッテリ３１は、パワーコントロールユニット３５とエレクトリックスピードコントローラ３６を介して各モータ２４に電気的に接続され、バッテリ３１から放電する電力を各モータ２４に供給するようになっている。バッテリ３１には、バッテリ３１の電流、電圧及び温度をそれぞれ検出する各種センサ（図示略）が設けられ、これらセンサがその検出結果に関する電気信号をメインコントローラ３３へ送るようになっている。
【0037】
燃料タンク３２には、燃料（例えば、ガソリン）が貯留される。この燃料は、エンジン４１を駆動するために使用される。燃料タンク３２に設けられたレベルセンサ（図示略）は、燃料残量に関する電気信号をメインコントローラ３３へ送るようになっている。
【0038】
メインコントローラ３３は、小型のコンピュータとして構成され、マルチコプタ１に関する全ての動作を制御するようになっている。メインコントローラ３３は、風向取得部４５、回転制御部４６、風力取得部４７、機械制御部４８及びエンジン制御部５０を備える。ここで、例えば、エンジン制御部５０は、ジェネレータ４２での発電を制御するためにエンジン４１の動作を制御するようになっている。エンジン制御部５０等を含むメインコントローラ３３は、マルチコプタ１の飛行を制御するために各モータ２４への通電、エンジン４１の運転及びバッテリ３１の充放電を制御するこの開示技術における制御手段の一例に相当する。
【0039】
フライトコントローラ３４は、マルチコプタ１の飛行を制御する装置である。このフライトコントローラ３４は、マルチコプタ１の飛行に関する推力をメインコントローラ３３とエレクトリックスピードコントローラ３６へ指令する電気信号を送る一方で、メインコントローラ３３からバッテリ３１の充電状態に関する電気信号を受け取るようになっている。フライトコントローラ３４は、後述するリモコン３０から操縦者の操作指令に関する電気信号を受け取り、後述する各種センサ２８から検出結果に関する電気信号を受け取るようになっている。
【0040】
パワーコントロールユニット３５は、各モータ２４へ供給される電力を制御する装置である。このパワーコントロールユニット３５は、ジェネレータ４２で発電された電力を受給したり、バッテリ３１との間で電力の供給及び受給を行ったり、エレクトリックスピードコントローラ３６へ電力を供給したりするようになっている。パワーコントロールユニット３５は、メインコントローラ３３から充放電の切替指令に関する電気信号を受け取るようになっている。
【0041】
エレクトリックスピードコントローラ３６は、各モータ２４の回転数を制御する装置である。このエレクトリックスピードコントローラ３６は、パワーコントロールユニット３５を介して供給される電力を駆動電力として各モータ２４に供給するようになっている。エレクトリックスピードコントローラ３６は、フライトコントローラ３４から推力指令に関する電気信号を受け取るようになっている。
【0042】
エンジン発電ユニット１２は、エンジン４１を含む発電用エンジンシステム１５の一部及びジェネレータ４２などを備える。エンジン４１は、ジェネレータ４２の駆動源であって、この実施形態では、レシプロタイプの小型ガソリンエンジンより構成される。すなわち、エンジン４１は、各モータ２４又はバッテリ３１へ供給される電力をジェネレータ４２で発電するために、ジェネレータ４２を駆動するようになっている。また、後述する発電用エンジンシステム１５を構成する各種部品５７，６０，６２は、メインコントローラ３３のエンジン制御部５０から、発電を目的としたエンジン制御指令に関する電気信号を受け取るようになっている。
【0043】
この実施形態で、マルチコプタ１は、各種センサ２８とリモコン３０を備える。各種センサ２８は、マルチコプタ１の高度、姿勢、緯度や経度、加速度及び障害物などをそれぞれ検出するためのセンサを含む。リモコン３０は、マルチコプタ１の操縦者が持つ操作器であり、操縦者により操作されるジョイスティックからの操作に関する電気信号をマルチコプタ１へ送信したり、マルチコプタ１からの動作に関する電気信号を受信したりする送受信機などの機器を含む。
【0044】
この本実施形態のマルチコプタ１では、各モータ２４とバッテリ３１とエンジン４１によりシリーズ式のハイブリッドシステムが構成される。すなわち、このマルチコプタ１では、エンジン４１がジェネレータ４２による発電のみに使用され、各モータ２４が各ロータ２５を回転駆動するために使用され、バッテリ３１がジェネレータ４２で発電された電力を充放電するために使用される。このようにして、マルチコプタ１は、エンジン４１の動力によりジェネレータ４２を動作させて発電し、発電した電力で各モータ２４を動作させて各ロータ２５を回転させることで飛行するようになっている。また、このマルチコプタ１は、エンジン４１の動力によってジェネレータ４２で発電された電力のうち、各モータ２４へ供給されて余った余剰電力を、バッテリ３１に一旦蓄え、必要に応じてバッテリ３１から各モータ２４へ供給するようになっている。
【0045】
上記のように構成したマルチコプタ１は、各モータ２４に電力を供給し、複数のロータ２５をそれぞれ回転させることで各種飛行を実現するようになっている。すなわち、マルチコプタ１は、各ロータ２５の回転数を制御することで、各ロータ２５により発生する揚力をマルチコプタ１に作用する重力とバランスさせてホバリング飛行を実現する。マルチコプタ１は、各ロータ２５により発生する揚力をマルチコプタ１に作用する重力よりも大きくすることで、上昇飛行を実現し、各ロータ２５により発生する揚力をマルチコプタ１に作用する重力よりも小さくすることで、下降飛行を実現する。また、マルチコプタ１は、各ロータ２５の回転数を制御し、各ロータ２５により発生する揚力に不均衡を生じさせることで前進・後進・左右移動飛行を実現する。更に、マルチコプタ１は、相対回転する各ロータ２５の回転数に差を設けることで、旋回（回転）飛行を実現する。
【0046】
ここで、メインコントローラ３３は、パワーコントロールユニット３５へ充放電の切替指令に関する電気信号を送ることで、ジェネレータ４２で発電された電力の各モータ２４への供給とバッテリ３１への充電を制御すると共に、バッテリ３１に充電された電力の各モータ２４への放電を制御するようになっている。
【0047】
［発電用エンジンシステムについて］
次に、発電用エンジンシステム１５について説明する。図３に、この実施形態の発電用エンジンシステム１５とその関連機器の一部を概略構成図により示す。以下に、発電用エンジンシステム１５の構成について、図３を参照して詳細に説明する。
次に、発電用エンジンシステム１５について説明する。図３に、この実施形態の発電用エンジンシステム１５とその関連機器の一部を概略構成図により示す。以下に、発電用エンジンシステム１５の構成について、図３を参照して詳細に説明する。
【0048】
この発電用エンジンシステム（以下、単に「エンジンシステム」と言う。）１５は、単気筒で構成されるエンジン４１を備える。この実施形態では、マルチコプタ１の軽量化のために、空冷式のエンジン４１が採用される。エンジン４１は、４サイクルのレシプロエンジンであり、燃焼室を含む１つの気筒５２及びクランクシャフト５３の他、周知の構成要素を含む。エンジン４１には、気筒５２に吸気を導入するためにエンジン４１へ吸気が流れる吸気通路５４と、気筒５２から排気を導出するための排気通路５５とが設けられる。吸気通路５４の入口には、エアクリーナ５６が設けられる。吸気通路５４の途中には、サージタンク５４ａが設けられ、そのサージタンク５４ａの上流側にはスロットル装置５７が設けられる。スロットル装置５７は、吸気通路５４を流れる吸気量を調節するために開閉動作する。スロットル装置５７は、ポペット式弁より構成され、弁座に対し往復駆動する弁体（図示略）と、その弁体を開度可変に駆動するためのステップモータ５８とを含む。この実施形態のエンジンシステム１５には、弁体の開度（スロットル開度）を検出するためのスロットルセンサが設けられていない。スロットル装置５７は、弁体で流路を開閉することにより、吸気通路５４を流れる吸気量を調節するようになっている。スロットル装置５７は、この開示技術における出力調節手段の一例に相当する。一方、排気通路５５には、排気を浄化するための触媒５９が設けられる。
【0049】
吸気通路５４には、同通路５４に燃料を噴射するための１つのインジェクタ６０が設けられる。インジェクタ６０は、前述した燃料タンク３２から供給される燃料（ガソリン）を噴射するように構成される。燃料タンク３２及びインジェクタ６０は、この開示技術において、エンジン４１に燃料を供給するための燃料供給手段の一例を構成する。また、燃料供給手段は、この開示技術の出力調節手段の一例に相当する。この実施形態のエンジン４１は、一連の吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程を含むエンジンサイクルをもって動作する。吸気通路５４では、エンジンサイクルの吸気行程で導入された吸気と、インジェクタ６０から吸気通路５４に噴射された燃料とにより可燃性の混合気が形成される。
【0050】
エンジン４１には、気筒５２に対応して１つの点火プラグ６１とイグニションコイル６２が設けられる。点火プラグ６１は、イグニションコイル６２から出力される点火信号を受けてスパーク動作する。両部品６１，６２は、この開示技術において、エンジン４１の気筒５２に供給される燃料と吸気との混合気に点火するための点火手段の一例を構成する。また、点火手段は、この開示技術の出力調節手段の一例に相当する。気筒５２において、混合気は、エンジンサイクルの圧縮行程で点火プラグ６１のスパーク動作により爆発・燃焼し、その爆発行程が経過する。燃焼後の排気は、排気行程で気筒５２から排気通路５５へ排出される。排気は、触媒５９を流れて浄化され、外部へ排出される。これら一連のエンジンサイクルを７２０℃Ａのクランク角をもって周期的に繰り返すことで、エンジン４１のクランクシャフト５３が回転し、エンジン４１に出力が得られる。
【0051】
エンジン４１に対応して設けられる各種センサ等７１，７２，７３，７４は、エンジン４１の運転状態を検出するための手段を構成する。エンジン４１に設けられたエンジン温センサ７１は、エンジン４１のシリンダブロック４１ａの温度をエンジン温度ＴＨＥとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン４１に設けられた回転数センサ７２は、クランクシャフト５３の回転数をエンジン回転数ＮＥとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットル装置５７より下流のサージタンク５４ａに設けられた吸気圧センサ７３は、サージタンク５４ａ（吸気通路５４）における吸気圧力ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ５６に設けられた外気温センサ７４は、吸気通路５４へ吸入される外気の温度（外気温度）ＴＨＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。外気温センサ７４は、この開示技術における外気温度検出手段の一例に相当する。機体１１に設けられた対気速度センサ７５は、機体１１と大気との対気速度ＦＳＰＤを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。対気速度センサ７５は、この開示技術における対気速度検出手段の一例に相当する。
【0052】
このエンジンシステム１５は、エンジン４１の運転を制御するための前述したエンジン制御部５０を含む。エンジン制御部５０には、各種センサ等７１～７５がそれぞれ接続される。また、エンジン制御部５０には、スロットル装置５７のステップモータ５８、各インジェクタ６０及びイグニションコイル６２がそれぞれ接続される。周知のようにエンジン制御部５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を含む。
【0053】
この実施形態で、エンジン制御部５０は、エンジン４１を運転するために、各種センサ等７１～７５からの電気信号に基いてスロットル装置５７（ステップモータ５８）、各インジェクタ６０及びイグニションコイル６２をそれぞれ制御するようになっている。
【0054】
この実施形態では、マルチコプタ１の軽量化のために空冷式のエンジン４１が採用される。そのため、マルチコプタ１が、例えば、飛行速度が低い条件で高負荷運転を継続した場合、空冷式のエンジン４１では、冷却が不十分となり、その温度が上昇し、高温による耐熱性悪化（材料強度低下等）による熱害が生じるおそれがある。そこで、この実施形態では、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）は、この種の熱害に対処するために、次のような第１のエンジン出力制御を実行するようになっている。
【0055】
[第１のエンジン出力制御について]
次に、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）が実行する第１のエンジン出力制御について説明する。図４に、第１のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。
次に、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）が実行する第１のエンジン出力制御について説明する。図４に、第１のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。
【0056】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、メインコントローラ３３は、各種センサ７１～７５等の検出値に基づき、エンジン温度ＴＨＥ、外気温度ＴＨＡ、対気速度ＦＳＰＤ、電池残量ＳＯＣ％及び運転モードを取り込む。ここで、運転モードは、エンジン４１の運転に関するモードを意味し、「ハイモード運転」と「ロウモード運転」を含む。ハイモード運転は、マルチコプタ１の飛行とバッテリ３１への充電に必要な発電量又はマルチコプタ１を急上昇させるために必要な発電量を得るためにエンジン４１を高負荷で運転させるモードである。メインコントローラ３３は、エンジン４１を高負荷で運転させるために、例えば、スロットル装置５７を全開に制御するようになっている。ロウモード運転は、マルチコプタ１の飛行のみに必要な発電量得るためにエンジン４１を中低負荷で運転させるモードである。メインコントローラ３３は、エンジン４１を中低負荷で運転させるために、例えば、スロットル装置５７を中低開度に制御するようになっている。
【0057】
次に、ステップ１１０で、メインコントローラ３３は、現在の運転モードがハイモード運転か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ１８０へ移行する。
【0058】
ステップ１８０では、メインコントローラ３３は、マルチコプタ１の飛行モードに応じた目標スロットル開度ＴＨＲstepを求める。メインコントローラ３３は、例えば、マルチコプタ１が低速飛行モード又はアイドル飛行モードであるかに応じて目標スロットル開度ＴＨＲstepを求める。その後、メインコントローラ３３は、処理をステップ１７０へ移行ずる。
【0059】
一方、ステップ１２０では、メインコントローラ３３は、ハイモード運転をした時間（ハイモード運転時間）ＣＨＦを取り込む。メインコントローラ３３は、エンジン４１がハイモード運転へ移行したとき、このハイモード運転時間ＣＨＦのカウントを開始するようになっている。
【0060】
次に、ステップ１３０で、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦが所定の許容時間Ａ１を超えたか否かを判断する。ここで、許容時間Ａ１は、エンジン４１がハイモード運転へ移行して温度が上昇し、その温度が許容可能な上限温度に達するまでの予測時間を意味する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１４０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を１９０へ移行する。
【0061】
ステップ１９０では、メインコントローラ３３は、目標スロットル開度ＴＨＲstepを、全開に相当する「２３６」に設定した後、処理をステップ１７０へ移行する。「２３６」は、ステップモータ５８を制御するための指令値でありステップ数で示す。
【0062】
一方、ステップ１４０では、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦから許容時間Ａ１を減算することにより、エンジン４１が許容温度を超えたと考えられる時間（許容温度超え時間）ＣＥＴを算出する。
【0063】
次に、ステップ１５０では、メインコントローラ３３は、許容温度超え時間ＣＥＴに応じてスロットル装置５７の開度（スロットル開度）を補正するための閉じ補正値ＴＨＲＣＬを求める。メインコントローラ３３は、例えば、図５に示すような閉じ補正値マップを参照することにより、許容温度超え時間ＣＥＴに応じた閉じ補正値ＴＨＲＣＬ（ステップモータ５８のステップ数で示す）を求めることができる。図５のマップでは、許容温度超え時間ＣＥＴが「０」から増えるに連れて閉じ補正値ＴＨＲＣＬが曲線的に増え、一定値となるように設定される。
【0064】
次に、ステップ１６０では、メインコントローラ３３は、「２３６」から閉じ補正値ＴＨＲＣＬを減算することにより、目標スロットル開度ＴＨＲstepを算出する。この目標スロットル開度ＴＨＲstepは、エンジン４１の温度が許容温度を超えた分だけエンジン４１の温度を低減させるためにエンジン４１の出力を低減させる開度である。
【0065】
そして、ステップ１６０、ステップ１８０又はステップ１９０から移行してステップ１７０では、メインコントローラ３３は、スロットル装置５７を目標スロットル開度ＴＨＲstepに制御した後、処理をステップ１００へ戻す。
【0066】
ここで、メインコントローラ３３が、スロットル装置５７を、閉じ補正値ＴＨＲＣＬにより補正した目標スロットル開度ＴＨＲstepに制御することにより、ジェネレータ４２の発電量は、図６に太線で示すように、許容温度超え時間ＣＥＴに応じて変化する。すなわち、図６に太線で示すように、ジェネレータ４２の発電量は、許容温度超え時間ＣＥＴが増えるに連れてハイ発電量Ｗhiから直線的に減少し、一定値となる。また、図６において、破線で示すロウ発電量Ｗlowは、マルチコプタ１の飛行に必要な発電量の最大値を示す。図６は、許容温度超え時間ＣＥＴとジェネレータ４２の発電量との関係を示すグラフである。
【0067】
また、メインコントローラ３３が、スロットル装置５７を、閉じ補正値ＴＨＲＣＬにより補正した目標スロットル開度ＴＨＲstepに制御することにより、エンジン４１の吸気量は、図７に太線で示すように、許容温度超え時間ＣＥＴが増えるに連れて最大値から直線的に減少、一定値となる。図７は、許容温度超え時間ＣＥＴと吸気量との関係を示すグラフである。
【0068】
上記した第１のエンジン出力制御によれば、メインコントローラ３３は、エンジン４１を高負荷で運転（ハイモード運転）させている状態において、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなった場合に、エンジン４１の出力を低減させるようにスロットル装置５７（出力調節手段）を制御する出力低減制御を実行するようになっている。具体的には、メインコントローラ３３は、エンジン４１を高負荷で運転（ハイモード運転）させている状態において、そのハイモード運転時間ＣＨＦが所定の許容時間Ａ１を超えたと判断したとき、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行するようになっている。この実施形態では、出力低減制御として、メインコントローラ３３は、スロットル装置５７のスロットル開度を、全開から必要量だけ減少させるようになっている。
【0069】
[マルチコプタの作用及び効果]
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、マルチコプタ１の飛行速度が低い条件で、エンジン４１のハイモード運転（高負荷運転）を継続した場合、空冷式のエンジン４１では、冷却が不十分となり、その温度が上昇し、高温による熱害が生じるおそれがある。しかし、メインコントローラ３３（制御手段）は、エンジン４１をハイモード運転させている状態において、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなる場合に、エンジン４１の出力を低減させるように出力低減制御を実行する。ここでは、メインコントローラ３３は、エンジン４１をハイモード運転させている状態において、そのハイモード運転時間ＣＨＦが所定の許容時間Ａ１を超えたと判断したとき、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行する。従って、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前にエンジン４１の出力が低減される。このため、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前に、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。また、エンジン４１をハイモード運転させた時間を計測することで、エンジン４１の温度を直接検出することなく出力低減制御を実行することが可能となる。このため、出力低減制御を実行するための構成を簡略化することができる。
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、マルチコプタ１の飛行速度が低い条件で、エンジン４１のハイモード運転（高負荷運転）を継続した場合、空冷式のエンジン４１では、冷却が不十分となり、その温度が上昇し、高温による熱害が生じるおそれがある。しかし、メインコントローラ３３（制御手段）は、エンジン４１をハイモード運転させている状態において、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなる場合に、エンジン４１の出力を低減させるように出力低減制御を実行する。ここでは、メインコントローラ３３は、エンジン４１をハイモード運転させている状態において、そのハイモード運転時間ＣＨＦが所定の許容時間Ａ１を超えたと判断したとき、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行する。従って、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前にエンジン４１の出力が低減される。このため、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前に、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。また、エンジン４１をハイモード運転させた時間を計測することで、エンジン４１の温度を直接検出することなく出力低減制御を実行することが可能となる。このため、出力低減制御を実行するための構成を簡略化することができる。
【0070】
図８に、第１のエンジン出力制御に関する各種パラメータの変化をタイムチャートにより示す。図８において、（ａ）はエンジン４１の運転モードの変化を示し、（ｂ）はスロットル開度の変化を示し、（ｃ）はエンジン出力（≒発電量）の変化を示し、（ｄ）はバッテリ充放電の変化を示し、（ｅ）はハイモード運転時間ＣＨＦの変化を示し、（ｆ）はエンジン温度ＴＨＥ（≒油温）の変化を示す。
【0071】
図８において、時刻ｔ０から（ａ）の運転モードがハイモード運転（高負荷運転）となるときに、時刻ｔ１で、（ｆ）のハイモード運転時間ＣＨＦが許容時間Ａ１を超えると、すなわち、エンジン温度ＴＨＥが許容温度ＴＡＬを超えると、（ｂ）のスロットル開度が全開から減少し始め、（ｃ）のエンジン出力が「ｍａｘ出力」から減少し始め、（ｄ）のバッテリ充放電が「ｍａｘ充電」から減少し始める。ここで、時刻ｔ０以降は、（ａ）に示すように、運転モードはハイモード運転となるが、時刻ｔ０～時刻ｔ１の間は、エンジン出力が「ｍａｘ出力」となり、ジェネレータ４２で発電された電力がマルチコプタ１の飛行のためと、バッテリ３１への充電のために使われる第１のハイモード運転Ｈ１となり、時刻ｔ１以降は、エンジン出力が「ｍａｘ出力」から低減し、ジェネレータ４２で発電された電力がマルチコプタ１の飛行のために使われ、バッテリ３１への充電が抑制される第２のハイモード運転Ｈ２となる。この結果、（ｆ）のエンジン温度ＴＨＥは、２点鎖線で示すようには増加することがなく、実線で示すように許容温度ＴＡＬに維持され、エンジン４１の温度上昇を抑制できることがわかる。なお、時刻ｔ２以降は、出力抑制安定モードで運転することにより、（ｂ）のスロットル開度、（ｃ）のエンジン出力及び（ｄ）のバッテリ充放電は一定値となる。
【0072】
更に、この実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、発電用エンジンシステム１５のエンジン４１によりジェネレータ４２が駆動されて発電し、その発電した電力がマルチコプタ１を飛行させるために各モータ２４へ供給される。また、その発電した電力がバッテリ３１へ充電されて充電量が補充される。従って、エンジン４１が停止してジェネレータ４２を駆動できなくなっても、バッテリ３１に充電された電力を各モータ２４へ供給することで、マルチコプタ１の飛行が可能となる。このため、ジェネレータ４２で発電した電力をバッテリ３１に充電補充できる分だけマルチコプタ１の航続距離及び滞空時間を延ばすことができる。また、出力低減制御によりエンジン４１での燃料消費量を抑制できることから、その分だけマルチコプタ１の航続距離及び滞空時間を延ばすことができる。
【0073】
＜第２実施形態＞
【0074】
次に、第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【0075】
この実施形態では、第２のエンジン出力制御の点で第１実施形態の第１のエンジン出力制御と構成が異なる。
【0076】
[第２のエンジン出力制御について]
次に、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）が実行する第２のエンジン出力制御について説明する。図９に、第２のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。このフローチャートでは、ステップ１３０の代わりにステップ１３５が設けられ、ステップ１４０の代わりにステップ１４５が設けられ、ステップ１２０とステップ１３５との間にステップ２００からステップ２２０が設けられる点で図４のフローチャートと構成が異なる。
次に、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）が実行する第２のエンジン出力制御について説明する。図９に、第２のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。このフローチャートでは、ステップ１３０の代わりにステップ１３５が設けられ、ステップ１４０の代わりにステップ１４５が設けられ、ステップ１２０とステップ１３５との間にステップ２００からステップ２２０が設けられる点で図４のフローチャートと構成が異なる。
【0077】
処理がこのルーチンへ移行すると、メインコントローラ３３は、ステップ１００～ステップ１２０の処理を実行した後、ステップ２００で、外気温度ＴＨＡに応じた外気温度補正係数Ｋthaを求める。メインコントローラ３３は、例えば、図１０に示すような外気温度補正係数マップを参照することにより、外気温度ＴＨＡに応じた外気温度補正係数Ｋthaを求めることができる。図１０のマップでは、外気温度ＴＨＡが高くなるほど、外気温度補正係数Ｋthaが最大値ＫＴmax（＞１.０）から最小値ＫＴmin（＜１.０）の間で小さくなると共に、外気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１（例えば、２５℃）となるとき、外気温度補正係数Ｋthaが「１.０」となるように設定される。従って、外気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ１より高くなるほど、外気温度補正係数Ｋthaが「１.０」より小さくなる。
【0078】
次に、ステップ２１０で、メインコントローラ３３は、対気速度ＦＳＰＤに応じた対気速度補正係数Ｋfspdを求める。メインコントローラ３３は、例えば、図１１に示すような対気速度補正係数マップを参照することにより、対気速度ＦＳＰＤに応じた対気速度補正係数Ｋfspdを求めることができる。図１１のマップでは、対気速度ＦＳＰＤが速くなるほど、対気速度補正係数Ｋfspdが最小値ＫＦmin（＜１.０）から最大値ＫＦmax（＞１.０）の間で大きくなると共に、対気速度ＦＳＰＤが所定速度Ｆ１となるときに対気速度補正係数Ｋfspdが「１.０」となるように設定される。従って、対気速度ＦＳＰＤが所定速度Ｆ１より遅くなるほど、対気速度補正係数Ｋfspdが「１.０」より小さくなる。
【0079】
次に、ステップ２２０で、メインコントローラ３３は、許容時間Ａ１に、外気温度補正係数Ｋthaと対気速度補正係数Ｋfspdを乗算することにより、出力抑制判定時間ＫＡを算出する。従って、外気温度ＴＨＡが高くなるほど外気温度補正係数Ｋthaが「１.０」より小さくなることから、出力抑制判定時間ＫＡは許容時間Ａ１より短くなる。また、対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど対気速度補正係数Ｋfspdが「１.０」より小さくなることから、出力抑制判定時間ＫＡは許容時間Ａ１より短くなる。出力抑制判定時間ＫＡは、許容時間Ａ１を外気温度ＴＨＡと対気速度ＦＳＰＤで補正した補正後の時間である。
【0080】
次に、ステップ１３５で、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦが出力抑制判定時間ＫＡを超えたか否かを判断する。ここで、出力抑制判定時間ＫＡは、エンジン４１の温度が上昇することで出力を抑制すべきか否かを判定する時間であって、エンジン４１の温度の高さに相関する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１４５へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を１９０へ移行する。従って、出力抑制判定時間ＫＡが許容時間Ａ１より短くなるほど、ハイモード運転時間ＣＨＦが出力抑制判定時間ＫＡより長くなることから、メインコントローラ３３は、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなったと判断してエンジン４１の出力を低減させるための出力低減制御を実行することになる。
【0081】
ステップ１４５では、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦから出力抑制判定時間ＫＡを減算することにより、許容温度超え時間ＣＥＴを算出する。その後、メインコントローラ３３は、ステップ１５０以降の処理を実行する。
【0082】
上記した第２のエンジン出力制御によれば、メインコントローラ３３は、第１のエンジン出力制御と異なり、検出される対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど及び検出される外気温度ＴＨＡが高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、エンジン４１の温度が許容温度より高くる場合と判断して出力低減制御を実行するようになっている。
【0083】
[マルチコプタの作用及び効果]
以上説明したこの実施形態の構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、マルチコプタ１の飛行時に、対気速度が遅くなるほど、又は、外気の温度が高くなるほど、エンジン４１の空冷条件は悪くなる。しかし、メインコントローラ３３は（制御手段）は、検出される対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど及び検出される外気温度ＴＨＡが高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、エンジン４１の温度が許容温度ＴＡＬより高くなる場合と判断して出力低減制御を実行する。従って、マルチコプタ１の飛行条件によりエンジン４１の温度が所定の許容温度ＴＡＬより高くなる場合も、エンジン４１の出力を低減させることで、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前にエンジン４１の出力が低減される。このため、マルチコプタ１の飛行条件によりエンジン４１の温度が所定の許容温度ＴＡＬより高くなる場合も、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前に、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
以上説明したこの実施形態の構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、マルチコプタ１の飛行時に、対気速度が遅くなるほど、又は、外気の温度が高くなるほど、エンジン４１の空冷条件は悪くなる。しかし、メインコントローラ３３は（制御手段）は、検出される対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど及び検出される外気温度ＴＨＡが高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、エンジン４１の温度が許容温度ＴＡＬより高くなる場合と判断して出力低減制御を実行する。従って、マルチコプタ１の飛行条件によりエンジン４１の温度が所定の許容温度ＴＡＬより高くなる場合も、エンジン４１の出力を低減させることで、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前にエンジン４１の出力が低減される。このため、マルチコプタ１の飛行条件によりエンジン４１の温度が所定の許容温度ＴＡＬより高くなる場合も、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前に、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
【0084】
＜第３実施形態＞
【0085】
次に、第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0086】
この実施形態では、マルチコプタ１の飛行とそれに関連した各モータ２４への電力供給に関するマルチコプタ飛行制御について説明する。このマルチコプタ飛行制御は、前記各実施形態で説明した第１のエンジン出力制御又は第２のエンジン出力制御の実行を前提として実行される。
【0087】
【0088】
処理がこのルーチンへ移行すると、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）は、ステップ３００で、マルチコプタ１に上昇要求が有るか否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３１０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３９０へ移行する。
【0089】
ステップ３９０では、メインコントローラ３３は、上昇要求が無いことから、マルチコプタ１の飛行とバッテリ３１の充電の両方を実施する要求が有るか否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ４４０へ移行する。
【0090】
一方、ステップ３１０では、メインコントローラ３３は、上昇要求が有ることから、上昇フラグＸＲＩＳを「１」に設定する。
【0091】
次に、ステップ３１０又はステップ３９０から移行してステップ３２０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１のハイモード運転を実行する。例えば、メインコントローラ３３は、目標スロットル開度ＴＨＲstepを全開に設定し、スロットル装置５７をその目標スロットル開度ＴＨＲstepに制御することによりハイモード運転を実行する。
【0092】
次に、ステップ３３０で、メインコントローラ３３は、目標スロットル開度ＴＨＲstepに基づき、ジェネレータ４２の発電量ＷＥを求める。メインコントローラ３３は、例えば、図１４に示すような発電量マップを参照することにより、目標スロットル開度ＴＨＲstepに応じた発電量ＷＥを求めることができる。このマップでは、目標スロットル開度ＴＨＲstepが大きくなるほど発電量ＷＥが曲線的に増加するように設定される。
【0093】
次に、ステップ３４０で、メインコントローラ３３は、上昇フラグＸＲＩＳが「１」か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は、上昇要求が有ることから処理をステップ３５０へ移行する。メインコントローラ３３は、この判断結果が否定となる場合は、上昇要求が無いことから処理をステップ４００へ移行する。
【0094】
ステップ４００では、メインコントローラ３３は、発電量ＷＥから所定の低発電量ＷＥlowを減算することにより、充電可能発電量ＷＥＢinを算出する。
【0095】
次に、ステップ４１０で、メインコントローラ３３は、マルチコプタ１を低発電量ＷＥlowで飛行すると共にバッテリ３１に充電可能発電量ＷＥＢinを充電し、処理をステップ３００へ戻す。
【0096】
一方、ステップ３５０では、メインコントローラ３３は、発電量ＷＥが所定の高発電量ＷＥhi以上か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は、エンジン４１の出力抑制が無いことから処理をステップ３６０へ移行する。メインコントローラ３３は、この判断結果が否定となる場合は、エンジン４１の出力抑制中であることから処理をステップ４２０へ移行する。
【0097】
ステップ４２０では、メインコントローラ３３は、高発電量ＷＥhiから発電量ＷＥを減算することにより、バッテリ３１のアシスト放電量ＷＥＢoutを算出する。
【0098】
次に、ステップ４３０で、メインコントローラ３３は、バッテリ３１への充電を停止し、バッテリ上昇アシスト制御を実行する。ここで、バッテリ上昇アシスト制御は、発電量ＷＥとアシスト放電量ＷＥＢoutとの両方を各モータ２４に供給することでマルチコプタ１の上昇飛行を実行することである。その後、メインコントローラ３３は、処理をステップ３７０へ移行する。
【0099】
一方、ステップ３６０では、メインコントローラ３３は、バッテリ３１への充電を停止し、ジェネレータ４２で発電される発電量ＷＥの全てである高発電量ＷＥhiでマルチコプタ１の上昇飛行を実行する。すなわち、メインコントローラ３３は、ジェネレータ４２で発電される発電量ＷＥの全てを各モータ２４へ供給することによりマルチコプタ１を上昇飛行させる。
【0100】
次に、ステップ３６０又はステップ４３０から移行してステップ３７０では、メインコントローラ３３は、マルチコプタ１の上昇飛行が完了したか否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ３００へ戻す。
【0101】
ステップ３８０では、メインコントローラ３３は、マルチコプタの上昇要求を解除し、上昇フラグＸＲＩＳを「０」に設定した後、処理をステップ３００へ戻す。
【0102】
一方、ステップ３９０から移行してステップ４４０では、メインコントローラ３３は、マルチコプタ１の飛行の要求が有るか否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ４５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ４７０へ移行する。
【0103】
ステップ４５０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１のロウモード運転を実行する。例えば、メインコントローラ３３は、目標スロットル開度ＴＨＲstepを中低開度に設定し、スロットル装置５７をその目標スロットル開度ＴＨＲstepに制御することによりロウモード運転を実行する。
【0104】
次に、ステップ４６０で、メインコントローラ３３は、マルチコプタ１を低発電量ＷＥlowで飛行させ、処理をステップ３００へ戻す。
【0105】
一方、ステップ４７０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１のアイドル要求が有るか否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ４８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ４９０へ移行する。
【0106】
ステップ４８０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１をアイドル運転させた後、処理をステップ３００へ戻す。メインコントローラ３３は、スロットル装置５７を所定のアイドル開度に制御することで、エンジン４１をアイドル運転させることができる。
【0107】
一方、ステップ４９０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１を停止させた後、処理をステップ３００へ戻す。
【0108】
上記したマルチコプタ飛行制御によれば、メインコントローラ３３（制御手段）は、出力低減制御を実行しているときに、各モータ２４の出力を増加させる要求が生じた場合、例えば、マルチコプタ１を上昇飛行させる必要が生じた場合、バッテリ３１に残る蓄電量であるアシスト放電量ＷＥＢoutを各モータ２４への通電に補填する通電補填制御を実行するようになっている。
【0109】
[マルチコプタの作用及び効果]
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、第１実施形態又は第２実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、メインコントローラ３３（制御手段）は、出力低減制御を実行しているときに、各モータ２４の出力を増加させる要求が生じた場合、例えば、マルチコプタ１を上昇させる要求が生じた場合、バッテリ３１に残る蓄電量を各モータ２４への通電に補填するための通電補填制御を実行する。従って、出力低減制御を実行することで、エンジン４１の出力が減少し、ジェネレータ４２の発電量が不足しても、通電補填制御によってバッテリ３１に残る蓄電量が各モータ２４への通電に補填され、ジェネレータ４２の発電量の不足が補われる。このため、各モータ２４の出力を要求通りに増加させることができ、マルチコプタ１を要求通りに安定して飛行をさせることができる。
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、第１実施形態又は第２実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を有する。すなわち、メインコントローラ３３（制御手段）は、出力低減制御を実行しているときに、各モータ２４の出力を増加させる要求が生じた場合、例えば、マルチコプタ１を上昇させる要求が生じた場合、バッテリ３１に残る蓄電量を各モータ２４への通電に補填するための通電補填制御を実行する。従って、出力低減制御を実行することで、エンジン４１の出力が減少し、ジェネレータ４２の発電量が不足しても、通電補填制御によってバッテリ３１に残る蓄電量が各モータ２４への通電に補填され、ジェネレータ４２の発電量の不足が補われる。このため、各モータ２４の出力を要求通りに増加させることができ、マルチコプタ１を要求通りに安定して飛行をさせることができる。
【0110】
図１５に、第１又は第２のエンジン出力制御とマルチコプタ飛行制御に関する各種パラメータの変化をタイムチャートにより示す。図１５において、（ａ）はマルチコプタ１に対する急上昇要求の有無を示し、（ｂ）はエンジン４１の運転モードの変化を示し、（ｃ）はスロットル開度の変化を示し、（ｄ）はエンジン出力（≒発電量）の変化を示し、（ｅ）はバッテリ充放電の変化を示し、（ｆ）はハイモード運転時間ＣＨＦの変化を示し、（ｇ）はエンジン温度ＴＨＥ（≒油温）の変化を示す。
【0111】
図１５において、時刻ｔ０から（ｂ）の運転モードがハイモード運転（高負荷運転）となるときに、時刻ｔ３で、（ｆ）のハイモード運転時間ＣＨＦが許容時間Ａ１を超えると、すなわち、（ｇ）のエンジン温度ＴＨＥが許容温度ＴＡＬを超えると、（ｃ）のスロットル開度が全開から減少し始め、（ｄ）のエンジン出力が「ｍａｘ出力」から減少し始め、（ｅ）のバッテリ充放電が「ｍａｘ充電」から減少し始める。ここで、時刻ｔ０以降は、（ｂ）に示すように、運転モードはハイモード運転となるが、時刻ｔ０～時刻ｔ３の間は、エンジン出力が「ｍａｘ出力」となり、ジェネレータ４２で発電された電力がマルチコプタ１の飛行のためと、バッテリ３１への充電のために使われる第１のハイモード運転Ｈ１となり、時刻ｔ３以降は、エンジン出力が「ｍａｘ出力」から低減し、ジェネレータ４２で発電された電力がマルチコプタ１の飛行のために使われ、バッテリ３１への充電が抑制される第２のハイモード運転Ｈ２となる。この結果、（ｇ）のエンジン温度ＴＨＥは、２点鎖線で示すようには増加することがなく、実線で示すように許容温度ＴＡＬに維持され、エンジン４１の温度上昇を抑制できることがわかる。ここで、ハイモード運転（第１のハイモード運転Ｈ１）中の時刻ｔ１～ｔ２の間に、（ａ）の急上昇要求が入ると、（ｅ）のバッテリ充放電は、充電も放電も「０」となる。また、ハイモード運転（第２のハイモード運転Ｈ２）中の時刻ｔ４～ｔ５の間に、（ａ）の急上昇要求が入ると、（ｅ）のバッテリ充放電は、充電が「０」となり、ハッチングで示す所定量が放電されて各モータ２４へ供給されることになる。なお、時刻ｔ６以降は、出力抑制安定モードで運転することにより、（ｃ）のスロットル開度、（ｄ）のエンジン出力及び（ｅ）のバッテリ充放電は一定値となる。
【0112】
＜第４実施形態＞
【0113】
次に、第４実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0114】
この実施形態では、第３のエンジン出力制御の点で前記各実施形態の第１又は第２のエンジン出力制御と構成が異なる。
【0115】
[第３のエンジン出力制御について]
次に、メインコントローラ３３が実行する第３のエンジン出力制御について説明する。図１６に、第３のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。
次に、メインコントローラ３３が実行する第３のエンジン出力制御について説明する。図１６に、第３のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。
【0116】
処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ５００で、メインコントローラ３３は、各種センサ７１～７５等の検出値に基づき、エンジン温度ＴＨＥ、外気温度ＴＨＡ、対気速度ＦＳＰＤ、電池残量ＳＯＣ％及び運転モードを取り込む。
【0117】
次に、ステップ５１０で、メインコントローラ３３は、現在の運転モードがハイモード運転か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５２０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理をステップ５９０へ移行する。
【0118】
ステップ５９０では、メインコントローラ３３は、マルチコプタ１の飛行モードに応じた目標スロットル開度ＴＨＲstepを求める。メインコントローラ３３は、例えば、マルチコプタ１が低速飛行モード又はアイドル飛行モードであるかに応じて目標スロットル開度ＴＨＲstepを求める。その後、メインコントローラ３３は、処理をステップ５００へ戻す。
【0119】
一方、ステップ５２０では、メインコントローラ３３は、目標スロットル開度ＴＨＲstepを、全開に相当する「２３６」に設定する。
【0120】
次に、ステップ５３０では、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦを取り込む。
【0121】
次に、ステップ５４０で、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦが所定の許容時間Ａ１を超えたか否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５５０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を６００へ移行する。
【0122】
ステップ６００では、メインコントローラ３３は、エンジン４１につき燃料カットをしない燃料カット無し制御を実行し、処理をステップ５００へ戻す。ここで、燃料カットは、インジェクタ６０からエンジン４１への燃料の噴射（供給）をカットすることを意味する。
【0123】
一方、ステップ５５０では、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦから許容時間Ａ１を減算することにより、許容温度超え時間ＣＥＴを算出する。
【0124】
次に、ステップ５６０で、メインコントローラ３３は、許容温度超え時間ＣＥＴが所定の許容時間Ａ１と第１の所定値ｂ１との加算結果以上か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５７０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を６１０へ移行する。
【0125】
ステップ６１０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１が２０回転する毎に１回の燃料カット制御を実行することで、エンジン４１の出力を５％低減し、処理をステップ５００へ戻す。
【0126】
一方、ステップ５７０では、メインコントローラ３３は、許容温度超え時間ＣＥＴが所定の許容時間Ａ１と第２の所定値ｃ１（＞ｂ１）との加算結果以上か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５８０へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を６２０へ移行する。
【0127】
ステップ６２０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１が１０回転する毎に１回の燃料カット制御を実行することで、エンジン４１の出力を１０％低減し、処理をステップ５００へ戻す。
【0128】
一方、ステップ５８０では、メインコントローラ３３は、エンジン４１が７回転する毎に１回の燃料カット制御を実行することで、エンジン４１の出力を１５％低減し、処理をステップ５００へ戻す。
【0129】
上記した第３のエンジン出力制御によれば、メインコントローラ３３（制御手段）は、出力低減制御を実行するために、前記各実施形態とは異なり、インジェクタ６０からエンジン４１への燃料の噴射（供給）をカットする燃料カット制御を実行するようになっている。ここで、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦから許容時間Ａ１を減算することで得られる許容温度超え時間ＣＥＴが長くなるほど、燃料カット制御の実行頻度を増加させるようになっている。
【0130】
[マルチコプタの作用及び効果]
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、前記各実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、メインコントローラ３３（制御手段）は、出力低減制御を実行するために、インジェクタ６０（燃料供給手段）からエンジン４１への燃料の噴射をカットする燃料カット制御を実行する。従って、燃料の燃焼回数が削減されてエンジン４１の出力が低減される。このため、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前に、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、前記各実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、メインコントローラ３３（制御手段）は、出力低減制御を実行するために、インジェクタ６０（燃料供給手段）からエンジン４１への燃料の噴射をカットする燃料カット制御を実行する。従って、燃料の燃焼回数が削減されてエンジン４１の出力が低減される。このため、空冷式のエンジン４１に熱害が生じる前に、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
【0131】
また、この実施形態の構成によれば、メインコントローラ３３は、許容温度超え時間ＣＥＴが長くなるほど、燃料カット制御の実行頻度を増加させる。従って、マルチコプタ１の飛行条件によってエンジン４１の空冷条件が厳しくなるほど燃料の燃焼回数が多く削減され、エンジン４１の出力がより多く低減される。このため、マルチコプタ１の飛行条件によりエンジン４１の空冷条件が厳しくなっても、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
【0132】
図１７に、第３のエンジン出力制御に関する各種パラメータの変化をタイムチャートにより示す。図１７において、（ａ）はエンジン４１のクランク角の変化（７２０℃Ａを１エンジンサイクルとする）と、それに付随した噴射ＩＪ及び噴射カットＩＪＣのタイミングを示す。図１７において、（ｂ）はスロットル開度の変化とハイモード運転時間ＣＨＦの変化を示し、（ｃ）はエンジン温度ＴＨＥ（≒油温）の変化を示し、（ｄ）は燃料カットの有無を示し、（ｅ）はバッテリ充放電の変化を示し、（ｆ）はエンジン出力（≒発電量）の変化を示す。
【0133】
図１７において、時刻ｔ０に（ｂ）のスロットル開度が全開（運転モードがハイモード運転（高負荷運転））となるときに、時刻ｔ１で、（ｂ）のハイモード運転時間ＣＨＦが許容時間Ａ１を超えると、（ｄ）の燃料カットがエンジン４１の２０回転毎に１回行われる。これにより、（ｅ）のバッテリ充放電がフル充電から「５％」減少し、（ｆ）のエンジン出力が最大出力に対し「５％」減少する。その後、時刻ｔ２で、（ｂ）のハイモード運転時間ＣＨＦが許容時間Ａ１＋所定値ｂ１を超えると、（ｄ）の燃料カットがエンジン４１の１０回転毎に１回行われる。これにより、（ｅ）のバッテリ充放電がフル充電から「１０％」減少し、（ｆ）のエンジン出力が最大出力に対し「１０％」減少する。その後、時刻ｔ３で、（ｂ）のハイモード運転時間ＣＨＦが許容時間Ａ１＋所定値ｃ１を超えると、（ｄ）の燃料カットがエンジン４１の７回転毎に１回行われる。これにより、（ｅ）のバッテリ充放電がフル充電から「１５％」減少し、（ｆ）のエンジン出力が最大出力に対し「１５％」減少する。このように、ハイモード運転時間ＣＨＦの経過に伴い、燃料カット制御の実行頻度を増加させることで、バッテリ３１への充電が減少するものの、エンジン４１の出力が低減することから、（ｃ）のエンジン温度ＴＨＥは、２点鎖線で示すようには増加することがなく、実線で示すように少しの増減を伴いながら許容温度ＴＡＬ未満で維持され、エンジン４１の温度上昇を抑制できることがわかる。
【0134】
＜第５実施形態＞
【0135】
次に、第５実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0136】
この実施形態では、第４のエンジン出力制御の点で第４実施形態の第３のエンジン出力制御と構成が異なる。
【0137】
[第４のエンジン出力制御について]
次に、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）が実行する第４のエンジン出力制御について説明する。図１８に、第４のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。このフローチャートでは、ステップ５４０の代わりにステップ５４５が設けられ、ステップ５５０の代わりにステップ５５５が設けられ、ステップ５６０の代わりにステップ５６５が設けられ、ステップ５７０の代わりにステップ５７５が設けられる。また、ステップ５３０とステップ５４５との間にステップ７００からステップ７２０が設けられる点で図１６のフローチャートと構成が異なる。
次に、メインコントローラ３３（エンジン制御部５０を含む）が実行する第４のエンジン出力制御について説明する。図１８に、第４のエンジン出力制御の内容をフローチャートにより示す。このフローチャートでは、ステップ５４０の代わりにステップ５４５が設けられ、ステップ５５０の代わりにステップ５５５が設けられ、ステップ５６０の代わりにステップ５６５が設けられ、ステップ５７０の代わりにステップ５７５が設けられる。また、ステップ５３０とステップ５４５との間にステップ７００からステップ７２０が設けられる点で図１６のフローチャートと構成が異なる。
【0138】
処理がこのルーチンへ移行すると、メインコントローラ３３は、ステップ５００～ステップ５３０の処理を実行した後、ステップ７００で、外気温度ＴＨＡに応じた外気温度補正係数Ｋthaを求める。メインコントローラ３３は、例えば、図１０に示すような外気温度補正係数マップを参照することにより、外気温度ＴＨＡに応じた外気温度補正係数Ｋthaを求めることができる。
【0139】
次に、ステップ７１０で、メインコントローラ３３は、対気速度ＦＳＰＤに応じた対気速度補正係数Ｋfspdを求める。メインコントローラ３３は、例えば、図１１に示すような対気速度補正係数マップを参照することにより、対気速度ＦＳＰＤに応じた対気速度補正係数Ｋfspdを求めることができる。
【0140】
次に、ステップ７２０で、メインコントローラ３３は、許容時間Ａ１に、外気温度補正係数Ｋthaと対気速度補正係数Ｋfspdを乗算することにより、出力抑制判定時間ＫＡを算出する。従って、外気温度ＴＨＡが高くなるほど外気温度補正係数Ｋthaが「１.０」より小さくなることから、出力抑制判定時間ＫＡが許容時間Ａ１より短くなる。対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど対気速度補正係数Ｋfspdが「１.０」より小さくなることから、出力抑制判定時間ＫＡが許容時間Ａ１より短くなる。
【0141】
次に、ステップ５４５で、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦが出力抑制判定時間ＫＡを超えたか否かを判断する。ここで、出力抑制判定時間ＫＡは、エンジン４１の温度が上昇することで出力を抑制すべきか否かを判定する時間を意味する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ５５５へ移行し、この判断結果が否定となる場合は処理を６００へ移行する。従って、出力抑制判定時間ＫＡが許容時間Ａ１より短くなるほど、ハイモード運転時間ＣＨＦが出力抑制判定時間ＫＡより長いことから、メインコントローラ３３は、エンジン４１の出力を低減させるための出力低減制御を実行することになる。
【0142】
ステップ５５５では、メインコントローラ３３は、ハイモード運転時間ＣＨＦから出力抑制判定時間ＫＡを減算することにより、許容温度超え時間ＣＥＴを算出する。
【0143】
次に、ステップ５６５で、メインコントローラ３３は、許容温度超え時間ＣＥＴが出力抑制判定時間ＫＡと第１の所定値ｂ１との加算結果以上か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は、対気速度ＦＳＰＤが遅くなったり、外気温度ＴＨＡが高くなったりしたものとして処理をステップ５７５へ移行する。また、メインコントローラ３３は、この判断結果が否定となる場合は処理を６１０へ移行する。
【0144】
ステップ５７５では、メインコントローラ３３は、許容温度超え時間ＣＥＴが出力抑制判定時間ＫＡと第２の所定値ｃ１（＞ｂ１）との加算結果以上か否かを判断する。メインコントローラ３３は、この判断結果が肯定となる場合は、対気速度ＦＳＰＤが遅くなったり、外気温度ＴＨＡが高くなったりしたものとして処理をステップ５８０へ移行する。また、メインコントローラ３３は、この判断結果が否定となる場合は処理を６２０へ移行する。
【0145】
上記した第４のエンジン出力制御によれば、メインコントローラ３３は、第３のエンジン出力制御と異なり、検出される対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど及び検出される外気温度ＴＨＡが高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、燃料カット制御の実行頻度を増加させる、すなわち、エンジン４１の２０回転毎に１回、エンジン４１の１０回転毎に１回、エンジン４１の７回転毎に１回と増加させるようになっている。
【0146】
[マルチコプタの作用及び効果]
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、第４実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、マルチコプタ１の飛行中には、対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど、又は、外気温度ＴＨＡが高くなるほど、エンジン４１の空冷条件は悪くなる。しかし、メインコントローラ３３は、検出される対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど及び検出される外気温度ＴＨＡが高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、燃料カット制御の実行頻度を増加させる。従って、マルチコプタ１の飛行条件、すなわち対気速度ＦＳＰＤ及び外気温度ＴＨＡによってエンジン４１の空冷条件が厳しくなるほど燃料の燃焼回数が多く削減され、エンジン４１の出力が低減される。このため、マルチコプタ１の飛行中における対気速度ＦＳＰＤ及び外気温度ＴＨＡによりエンジン４１の空冷条件が厳しくなっても、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
以上説明したこの実施形態のマルチコプタ１の構成によれば、第４実施形態と異なり次のような作用及び効果が得られる。すなわち、マルチコプタ１の飛行中には、対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど、又は、外気温度ＴＨＡが高くなるほど、エンジン４１の空冷条件は悪くなる。しかし、メインコントローラ３３は、検出される対気速度ＦＳＰＤが遅くなるほど及び検出される外気温度ＴＨＡが高くなるほど、のうち少なくとも一方が成立する場合に、燃料カット制御の実行頻度を増加させる。従って、マルチコプタ１の飛行条件、すなわち対気速度ＦＳＰＤ及び外気温度ＴＨＡによってエンジン４１の空冷条件が厳しくなるほど燃料の燃焼回数が多く削減され、エンジン４１の出力が低減される。このため、マルチコプタ１の飛行中における対気速度ＦＳＰＤ及び外気温度ＴＨＡによりエンジン４１の空冷条件が厳しくなっても、エンジン４１の温度上昇を抑制することができる。
【0147】
［別の実施形態について］
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
【0148】
（１）前記第４及び第５の実施形態では、出力低減制御を実行するために、インジェクタ６０からエンジン４１への燃料の噴射（供給）をカットする燃料カット制御を実行するように構成したが、出力低減制御を実行するために、点火プラグ６１による混合気の点火をカットする点火カット制御を実行するように構成することもできる。このように点火カット制御を実行した場合、点火カット時にエンジンに供給された燃料の気化潜熱によりエンジン４１を冷却することができる。
【0149】
（２）前記第３実施形態では、第１のエンジン出力制御又は第２のエンジン出力制御の実行を前提としてマルチコプタ飛行制御を実行する場合について説明した。これに対し、第３のエンジン出力制御又は第４のエンジン出力制御の実行を前提として第３実施形態で説明したマルチコプタ飛行制御を実行することもできる。この場合も、マルチコプタ飛行制御に関し、第３実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。
【0150】
（３）前記各実施形態では、エンジン４１を高負荷で運転させている状態において、その運転時間が所定の許容時間を超えたと判断したとき、エンジン４１の温度が所定の許容温度より高くなったとして出力低減制御を実行するように構成した。これに対し、エンジン温センサ７１で検出されるエンジン温度ＴＨＥが所定の許容温度より高くなったときに出力低減制御を実行するように構成することもできる。
【0151】
（４）前記第３実施形態では、メインコントローラ３３が、出力低減制御を実行しているときに、各モータ２４の出力を増加させる要求が生じた場合、バッテリ３１に残る蓄電量であるアシスト放電量ＷＥＢoutを各モータ２４への通電に補填する通電補填制御を実行するように構成した。これに対し、バッテリの充電量を検出するための充電量検出手段を更に設け、メインコントローラが、通電補填制御を、バッテリに残る蓄電量が所定量以上となる状態で実行するように構成することもできる。この場合、バッテリに残る蓄電量が所定量未満となる状態でバッテリの電力がモータへ供給されることがない。このため、バッテリ寿命が短くなることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【0152】
この開示技術は、発電機とバッテリを備え、エンジンを発電機の駆動源として使用したマルチコプタに適用することができる。
【符号の説明】
【0153】
１ マルチコプタ
１１ 機体
１５ 発電用エンジンシステム
２４ モータ
２５ ロータ
３１ バッテリ
３２ 燃料タンク（燃料供給手段）
３３ メインコントローラ(制御手段)
４１ エンジン
４２ ジェネレータ（発電機）
５０ エンジン制御部（制御手段）
５７ スロットル装置（出力調節手段）
６０ インジェクタ（燃料供給手段）
６１ 点火プラグ（点火手段）
６２ イグニションコイル（点火手段）
７４ 外気温センサ（外気温度検出手段）
７５ 対気速度センサ（対気速度検出手段）
ＴＨＡ 外気温度
ＦＳＰＤ 対気速度
ＣＨＦ ハイモード運転時間
Ａ１ 許容時間
ＴＡＬ 許容温度
１１ 機体
１５ 発電用エンジンシステム
２４ モータ
２５ ロータ
３１ バッテリ
３２ 燃料タンク（燃料供給手段）
３３ メインコントローラ(制御手段)
４１ エンジン
４２ ジェネレータ（発電機）
５０ エンジン制御部（制御手段）
５７ スロットル装置（出力調節手段）
６０ インジェクタ（燃料供給手段）
６１ 点火プラグ（点火手段）
６２ イグニションコイル（点火手段）
７４ 外気温センサ（外気温度検出手段）
７５ 対気速度センサ（対気速度検出手段）
ＴＨＡ 外気温度
ＦＳＰＤ 対気速度
ＣＨＦ ハイモード運転時間
Ａ１ 許容時間
ＴＡＬ 許容温度
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】