特開 2024-141161 制御装置及び飛行体

(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】P2024141161

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】制御装置及び飛行体

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241003BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20241003BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20241003BHJP

   B64C 27/24 20060101ALI20241003BHJP

   B64D 27/24 20240101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 S

H02J7/00 P

H02J7/34 C

H02H7/18

B64C27/24

B64D27/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052652

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】内田 健太

【テーマコード（参考）】

5G053

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G053AA01

5G053BA01

5G053CA04

5G503AA07

5G503BA02

5G503BB01

5G503DA08

5G503FA06

5G503FA17

(57)【要約】

【解決手段】飛行体１２の電力システム２８は、ＶＴＯＬモータ５４とクルーズモータ５６とを含む電気負荷３８、４４に電力を供給し得る。制御装置１０は、取得部８６と、発電電力Ｐ１と回生電力Ｐ２、Ｐ３との和から消費電力Ｐ４～Ｐ７を減じた余剰電力Ｐ８が、最大入力可能電力より大きくなる状態である電力余剰状態が生じ得るか否かを判定する判定部８８と、電力余剰状態が生じ得ると判定部が判定した場合に、クルーズモータにおける運転効率を低下させることにより消費電力を増加させる消費電力増加制御を実行し得る制御部９０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体に上方向の推力を発生させるＶＴＯＬロータを駆動するＶＴＯＬモータと、前記飛行体に水平方向の推力を発生させるクルーズロータを駆動するクルーズモータとを含む電気負荷に電力を供給し得る電力システムが備えられた前記飛行体を制御する制御装置であって、
前記電力システムは、エンジンの駆動によって発電する発電機と、前記発電機から出力される電力を前記電気負荷に供給し得る電力供給回路と、前記電力供給回路に接続されたバッテリと、を備え、
前記発電機が発電する電力である発電電力を示す情報と、前記ＶＴＯＬモータから前記電力供給回路に供給されることが見込まれる電力である回生電力を示す情報と、前記バッテリに対して入力可能な電力の最大値である最大入力可能電力を示す情報と、前記電気負荷によって消費されることが見込まれる電力である消費電力を示す情報とを取得する取得部と、
前記発電電力と前記回生電力との和から前記消費電力を減じた余剰電力が、前記最大入力可能電力より大きくなる状態である電力余剰状態が生じ得るか否かを判定する判定部と、
前記電力余剰状態が生じ得ると前記判定部が判定した場合に、前記クルーズモータにおける運転効率を低下させることにより前記消費電力を増加させる消費電力増加制御を実行し得る制御部と、
を備える、制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記回生電力は、前記ＶＴＯＬモータの駆動を停止させる時に前記ＶＴＯＬモータから前記電力供給回路に供給されることが見込まれる電力である、制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の制御装置であって、
前記電気負荷は、前記ＶＴＯＬモータを複数有し、
前記制御装置は、
複数の前記ＶＴＯＬモータを１つずつ順次停止させる順次停止制御を行う場合に想定される前記飛行体の飛行状態を演算する飛行状態演算部と、
前記飛行状態演算部により演算された前記飛行状態が予め決定された許容範囲内にあるか否かを判定する飛行状態判定部と、
を備え、
前記制御部は、前記飛行状態が前記許容範囲内にあると前記飛行状態判定部が判定した場合に、前記順次停止制御を実行し、前記飛行状態が前記許容範囲内にないと前記飛行状態判定部が判定した場合に、複数の前記ＶＴＯＬモータの駆動を同時に停止させる同時停止制御を実行する、制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載の制御装置であって、
前記制御部は、前記同時停止制御を実行する場合に、前記消費電力増加制御を実施し得る、制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記判定部は、前記消費電力増加制御のみを実行した場合に前記電力余剰状態が解消され得るか否かを判定し、
前記制御部は、前記消費電力増加制御のみでは前記電力余剰状態が解消され得ないと前記判定部が判定した場合に、複数の前記ＶＴＯＬモータの少なくともいずれか１つの電力損失を増加させることにより前記回生電力を低下させる回生電力低下制御を実行し得る、制御装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置を備える、飛行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置及び飛行体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する電動化技術に関する研究開発が行われている。

【0003】

飛行体の電力システムは、内燃機関によって駆動される発電機と、バッテリと、ＶＴＯＬロータを駆動するＶＴＯＬモータと、クルーズロータを駆動するクルーズモータと、を有する（例えば、特許文献１参照）。ＶＴＯＬロータは、飛行体に上方向の推力を発生させる。クルーズロータは、飛行体に水平方向の推力を発生させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第１０１３１４２６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

飛行体の電力制御を良好に行い得る制御装置及び飛行体が求められている。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、飛行体に上方向の推力を発生させるＶＴＯＬロータを駆動するＶＴＯＬモータと、前記飛行体に水平方向の推力を発生させるクルーズロータを駆動するクルーズモータとを含む電気負荷に電力を供給し得る電力システムが備えられた前記飛行体を制御する制御装置であって、前記電力システムは、エンジンの駆動によって発電する発電機と、前記発電機から出力される電力を前記電気負荷に供給し得る電力供給回路と、前記電力供給回路に接続されたバッテリと、を備え、前記発電機が発電する電力である発電電力を示す情報と、前記ＶＴＯＬモータから前記電力供給回路に供給されることが見込まれる電力である回生電力を示す情報と、前記バッテリに対して入力可能な電力の最大値である最大入力可能電力を示す情報と、前記電気負荷によって消費されることが見込まれる電力である消費電力を示す情報とを取得する取得部と、前記発電電力と前記回生電力との和から前記消費電力を減じた余剰電力が、前記最大入力可能電力より大きくなる状態である電力余剰状態が生じ得るか否かを判定する判定部と、前記電力余剰状態が生じ得ると前記判定部が判定した場合に、前記クルーズモータにおける運転効率を低下させることにより前記消費電力を増加させる消費電力増加制御を実行し得る制御部と、を備える、制御装置である。

【0008】

本発明の他の態様は、上述した制御装置を備える、飛行体である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、飛行体の電力制御を良好に行い得る制御装置及び飛行体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、飛行体の模式図である。

【図2】図２は、電力システムの構成を示す図である。

【図3】図３は、制御装置を示すブロック図である。

【図4】図４は、飛行体の制御を示すフローチャートである。

【図5】図５は、同時停止制御を説明するためのフローチャートである。

【図6】図６は、同時停止制御の際の電力の流れを示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態に係る制御装置１０及び飛行体１２について図面を用いて以下に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る飛行体１２は、例えば電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ－Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）であるが、これに限定されない。飛行体１２は、例えばハイブリッド航空機である。

【0012】

飛行体１２は、機体１４と、前翼１６と、後翼１８と、左ブーム２０と、右ブーム２２と、８つのＶＴＯＬロータ２４と、２つのクルーズロータ２６と、電力システム２８とを有する。機体１４は、前後方向に延在している。

【0013】

前翼１６は、機体１４の重心Ｇよりも前方に取り付けられる。後翼１８は、機体１４の重心Ｇよりも後方に取り付けられる。左ブーム２０及び右ブーム２２の各々は、機体１４の前後方向に沿って延在している。左ブーム２０は、機体１４の重心Ｇよりも左方向において、前翼１６と後翼１８とを繋ぐ。右ブーム２２は、機体１４の重心Ｇよりも右方向において、前翼１６と後翼１８とを繋ぐ。

【0014】

ＶＴＯＬロータ２４は、飛行体１２に上方向（鉛直上方）の推力を発生させる。ＶＴＯＬロータ２４は、垂直離陸から巡航への移行時、巡航時、巡航から垂直着陸への移行時等において使用される。

【0015】

８つのＶＴＯＬロータ２４は、機体１４の重心Ｇに対して点対称に配置されている。換言すれば、８つのＶＴＯＬロータ２４は、機体１４の左右方向の中心線Ａに対して線対称に配置されている。なお、８つのＶＴＯＬロータ２４は、機体１４の重心Ｇに対して点対称に配置されなくてもよい。ＶＴＯＬロータ２４の数及び位置等は、適宜設定可能である。

【0016】

８つのＶＴＯＬロータ２４は、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ、第２ＶＴＯＬロータ２４ｂ、第３ＶＴＯＬロータ２４ｃ、第４ＶＴＯＬロータ２４ｄ、第５ＶＴＯＬロータ２４ｅ、第６ＶＴＯＬロータ２４ｆ、第７ＶＴＯＬロータ２４ｇ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈである。左ブーム２０には、前方から順に、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ、第３ＶＴＯＬロータ２４ｃ、第５ＶＴＯＬロータ２４ｅ及び第７ＶＴＯＬロータ２４ｇが配置されている。右ブーム２２には、前方から順に、第２ＶＴＯＬロータ２４ｂ、第４ＶＴＯＬロータ２４ｄ、第６ＶＴＯＬロータ２４ｆ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈが配置されている。

【0017】

クルーズロータ２６は、飛行体１２に水平方向の推力を発生させる。クルーズロータ２６は、垂直離陸から巡航への移行時、巡航時、巡航から垂直着陸への移行時等において使用される。クルーズロータ２６は、機体１４の後端部に設けられている。

【0018】

２つのクルーズロータ２６は、第１クルーズロータ２６ａと、第２クルーズロータ２６ｂとである。第１クルーズロータ２６ａと第２クルーズロータ２６ｂとは、機体１４の左右方向に並設されている。第１クルーズロータ２６ａと第２クルーズロータ２６ｂとは、機体１４の左右方向の中心線Ａに対して線対称に配置されている。

【0019】

電力システム２８は、機体１４の内部に設けられる。図２に示すように、電力システム２８は、第１推進システム３０と、第２推進システム３２とを備える。第１推進システム３０は、発電モジュール３４と、第１電力供給回路３６と、第１電気負荷３８と、第１電力機器４０と、第２電力供給回路４２と、第２電気負荷４４と、第２電力機器４６とを有する。

【0020】

発電モジュール３４は、エンジン４８と、発電機５０と、パワーコントロールユニット５２とを含む。以下、パワーコントロールユニット５２を「ＰＣＵ５２」と称呼する。エンジン４８は、例えば、ガスタービンエンジンであるがこれに限定されない。発電機５０は、エンジン４８に連結されている。発電機５０は、エンジン４８の駆動によって発電する。ＰＣＵ５２は、発電機５０から入力された三相交流の電力を直流の電力に変換して出力する。

【0021】

第１電力供給回路３６は、発電モジュール３４と第１電気負荷３８とを接続する。第１電力供給回路３６は、発電機５０が発電した電力を第１電気負荷３８に供給し得る。第１電気負荷３８は、２つのＶＴＯＬモータ５４と、１つのクルーズモータ５６とを有する。なお、第１電気負荷３８は、キャビンの空調装置等を含んでもよい。

【0022】

ＶＴＯＬモータ５４は、ＶＴＯＬロータ２４を回転させる。ＶＴＯＬモータ５４は、三相モータである。１つのＶＴＯＬロータ２４には、１つのＶＴＯＬモータ５４が接続される。第１推進システム３０の第１電気負荷３８において、２つのＶＴＯＬモータ５４のうちの一方は第１ＶＴＯＬロータ２４ａに接続された第１ＶＴＯＬモータ５４ａであり、他方は第８ＶＴＯＬロータ２４ｈに接続された第８ＶＴＯＬモータ５４ｈである。

【0023】

クルーズモータ５６は、クルーズロータ２６を回転させる。クルーズモータ５６は、三相モータである。１つのクルーズロータ２６には、２つのクルーズモータ５６が接続される。なお、１つのクルーズロータ２６には、クルーズモータ５６が１つのみ接続されてもよい。換言すれば、クルーズモータ５６は、左右のクルーズロータ２６に１つずつの合計２つであってもよい。第１推進システム３０の第１電気負荷３８において、クルーズモータ５６は、第１クルーズロータ２６ａに接続された第１クルーズモータ５６ａである。

【0024】

第１電力機器４０は、第１電力供給回路３６に設けられる。第１電力機器４０は、３つのパワードライブユニット５８と、１つのバッテリ６０とを含む。以下、パワードライブユニット５８をＰＤＵ５８と称呼する。

【0025】

３つのＰＤＵ５８は、２つのＶＴＯＬモータ５４と１つのクルーズモータ５６とにそれぞれ接続される。３つのＰＤＵ５８は、互いに並列に接続される。ＰＤＵ５８は、複数のスイッチング素子を含む。スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が挙げられる。ＰＤＵ５８は、直流電力と交流電力との変換を行い得る電気回路が備えられた電力変換装置である。すなわち、ＰＤＵ５８は、直流電力を交流電力に変換する機能と、交流電力を直流電力に変換する機能とを有する。

【0026】

第１ＶＴＯＬモータ５４ａに接続されたＰＤＵ５８は、第１ＶＴＯＬモータ５４ａの駆動時に、第１電力供給回路３６を介して供給される直流の電力を三相交流の電力に変換して第１ＶＴＯＬモータ５４ａに出力する。第８ＶＴＯＬモータ５４ｈに接続されたＰＤＵ５８は、第８ＶＴＯＬモータ５４ｈの駆動時に、第１電力供給回路３６を介して供給される直流の電力を三相交流の電力に変換して第８ＶＴＯＬモータ５４ｈに出力する。また、第１ＶＴＯＬモータ５４ａに接続されたＰＤＵ５８は、第１ＶＴＯＬモータ５４ａの回生時に、第１ＶＴＯＬモータ５４ａからの三相交流の電力を直流の電力に変換して第１電力供給回路３６に供給する。第８ＶＴＯＬモータ５４ｈに接続されたＰＤＵ５８は、第８ＶＴＯＬモータ５４ｈの回生時に、第８ＶＴＯＬモータ５４ｈからの三相交流の電力を直流の電力に変換して第１電力供給回路３６に供給する。第１クルーズモータ５６ａに接続されたＰＤＵ５８は、第１クルーズモータ５６ａの駆動時に、第１電力供給回路３６を介して供給される直流の電力を三相交流の電力に変換して第１クルーズモータ５６ａに出力する。

【0027】

バッテリ６０は、３つのＰＤＵ５８に対して並列に接続される。バッテリ６０は、第１電力供給回路３６を介して供給される電力を蓄える。また、バッテリ６０は、必要に応じて第１電力供給回路３６に電力を供給する。

【0028】

第２電力供給回路４２は、発電モジュール３４と第２電気負荷４４とを接続する。第２電力供給回路４２は、発電機５０が発電した電力を第２電気負荷４４に供給し得る。第２電力供給回路４２は、第１電力供給回路３６に接続されている。第２電気負荷４４は、第１電気負荷３８と同様に構成される。そのため、第２電気負荷４４の詳細な構成の説明については省略する。

【0029】

なお、第１推進システム３０の第２電気負荷４４において、２つのＶＴＯＬモータ５４のうちの一方は第４ＶＴＯＬロータ２４ｄに接続された第４ＶＴＯＬモータ５４ｄであり、他方は第５ＶＴＯＬロータ２４ｅに接続された第５ＶＴＯＬモータ５４ｅである。また、第１推進システム３０の第２電気負荷４４において、クルーズモータ５６は、第２クルーズロータ２６ｂに接続された第２クルーズモータ５６ｂである。

【0030】

第２電力機器４６は、第２電力供給回路４２に設けられる。第２電力機器４６は、第１電力機器４０と同様に構成される。そのため、第２電力機器４６の詳細な構成の説明については省略する。

【0031】

第２推進システム３２は、第１推進システム３０と同様に構成される。そのため、第２推進システム３２の詳細な構成の説明については省略する。

【0032】

なお、第２推進システム３２の第１電気負荷３８において、２つのＶＴＯＬモータ５４のうちの一方は第２ＶＴＯＬロータ２４ｂに接続された第２ＶＴＯＬモータ５４ｂであり、他方は第７ＶＴＯＬロータ２４ｇに接続された第７ＶＴＯＬモータ５４ｇである。また、第２推進システム３２の第１電気負荷３８において、クルーズモータ５６は、第１クルーズロータ２６ａに接続された第１クルーズモータ５６ａである。

【0033】

第２推進システム３２の第２電気負荷４４において、２つのＶＴＯＬモータ５４のうちの一方は第３ＶＴＯＬロータ２４ｃに接続された第３ＶＴＯＬモータ５４ｃであり、他方は第６ＶＴＯＬロータ２４ｆに接続された第６ＶＴＯＬモータ５４ｆである。また、第２推進システム３２の第２電気負荷４４において、クルーズモータ５６は、第２クルーズロータ２６ｂに接続された第２クルーズモータ５６ｂである。

【0034】

第１電気負荷３８及び第２電気負荷４４におけるＶＴＯＬロータ２４とクルーズロータ２６との組み合わせは、適宜設定可能である。また、発電モジュール３４は、第１電力供給回路３６と第２電力供給回路４２とに別々に設けられてもよい。この場合、電力システム２８は、４つの発電モジュール３４を備える。

【0035】

図示を省略しているが、電力システム２８は、上述した構成要素以外に、例えば、スイッチ、抵抗、コイル、コンデンサ、各種センサ類、ヒューズ、リレー、ブレーカ、プリチャージ回路、ＤＣ－ＤＣコンバータ等を備える。

【0036】

図３に示すように、飛行体１２は、飛行体１２の駆動を制御する制御装置１０を備える。制御装置１０は、演算部７０と、記憶部７２と、操作部７４と、表示部７６とを備える。演算部７０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって構成される。すなわち、演算部７０は、処理回路（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）によって構成される。

【0037】

演算部７０は、算出部７８と、スラスト指令値生成部８０と、飛行状態演算部８２と、飛行状態判定部８４と、取得部８６と、判定部８８と、制御部９０とを有する。算出部７８と、スラスト指令値生成部８０と、飛行状態演算部８２と、飛行状態判定部８４と、取得部８６と、判定部８８と、制御部９０とは、記憶部７２に記憶されているプログラムが演算部７０によって実行されることによって実現され得る。なお、算出部７８と、スラスト指令値生成部８０と、飛行状態演算部８２と、飛行状態判定部８４と、取得部８６と、判定部８８と、制御部９０とのうちの少なくとも一部が、制御装置１０とは別個の制御装置に備えられていてもよい。

【0038】

なお、算出部７８、スラスト指令値生成部８０、飛行状態演算部８２、飛行状態判定部８４、取得部８６、判定部８８、制御部９０の少なくとも一部が、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって実現されるようにしてもよい。また、算出部７８、スラスト指令値生成部８０、飛行状態演算部８２、飛行状態判定部８４、取得部８６、判定部８８、制御部９０の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されるようにしてもよい。

【0039】

記憶部７２は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとによって構成される。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられる。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用され、処理又は演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられる。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用され、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶部７２の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていてもよい。

【0040】

操作部７４は、例えば、飛行体１２の図示しないコックピットに設けられる。操作部７４は、パイロットによって操作される。操作部７４としては、操縦桿、スイッチ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0041】

表示部７６には、不図示の表示素子が備えられている。表示素子としては、例えば、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等が用いられる。このような表示素子が備えられた不図示のタッチパネルによって、操作部７４と表示部７６とが構成されるようにしてもよい。

【0042】

算出部７８は、飛行体１２の飛行指令値等を算出する。スラスト指令値生成部８０は、飛行指令値に基づいて各ＶＴＯＬロータ２４に対するスラスト指令値と各クルーズロータ２６に対するスラスト指令値を生成する。飛行状態演算部８２は、飛行体１２の飛行状態を演算する。飛行状態判定部８４は、飛行状態演算部８２で演算された飛行状態が予め決定された許容範囲内にあるか否かを判定する。取得部８６は、種々の情報を取得する。判定部８８は、所定の電力状態であるか否かを判定する。制御部９０は、ＰＤＵ５８の動作を制御する。

【0043】

次に、本実施形態に係る制御装置１０による飛行体１２の制御について図４～図６を用いて説明する。ここでは、垂直離陸状態から巡航状態に移行する際の飛行体１２の制御について説明する。垂直離陸状態においては、例えば、８つのＶＴＯＬロータ２４が駆動し且つ２つのクルーズロータ２６の駆動が停止している。ここでは、垂直離陸状態から巡航状態に移行する際に、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈの駆動を適宜停止させると共に２つのクルーズロータ２６を駆動させる場合を例に説明する。

【0044】

なお、駆動停止の対象となるＶＴＯＬロータ２４は、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈに限定されない。飛行体１２の重心Ｇに対して点対称に位置する一組のＶＴＯＬロータ２４を停止させると、飛行体１２の姿勢のバランスが崩れ難いため好適である。

【0045】

図４のステップＳ１において、算出部７８は、操作部７４に入力された情報に基づいて飛行体１２の飛行状態を示す飛行指令値を算出する。飛行指令値は、飛行体１２の姿勢を示す姿勢指令値である。なお、飛行指令値は、姿勢指令値に限定されず、飛行体１２の速度を示す指令値であってもよいし、飛行体１２の加速度を示す指令値であってもよい。この後、ステップＳ２に遷移する。

【0046】

ステップＳ２において、スラスト指令値生成部８０は、飛行指令値に基づいて各ＶＴＯＬロータ２４に対するスラスト指令値と各クルーズロータ２６に対するスラスト指令値とを生成する。ここでは、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈを停止させるため、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈの各々のスラスト指令値が０になる。この後、ステップＳ３に遷移する。

【0047】

ステップＳ３において、飛行状態演算部８２は、順次停止制御を行う場合に想定される飛行体１２の飛行状態を演算する。ここで、順次停止制御とは、複数のＶＴＯＬロータ２４の駆動を１つずつ順番に停止させる制御をいう。つまり、ステップＳ３では、飛行状態演算部８２は、第１ＶＴＯＬロータ２４ａの駆動を停止させた後で第８ＶＴＯＬロータ２４ｈの駆動を停止させる場合に想定される飛行体１２の姿勢を演算する。

【0048】

なお、ステップＳ３では、飛行状態演算部８２は、駆動停止の対象とならないＶＴＯＬロータ２４の回転数を調整した場合に想定される飛行体１２の飛行状態を演算してもよい。つまり、飛行状態演算部８２は、例えば、第１ＶＴＯＬロータ２４ａの駆動を停止させると共に第２ＶＴＯＬロータ２４ｂの回転数を減少させた場合に想定される飛行体１２の姿勢を演算してもよい。また、飛行状態演算部８２は、例えば、第８ＶＴＯＬロータ２４ｈの駆動を停止させると共に第７ＶＴＯＬロータ２４ｇの回転数を減少させた場合に想定される飛行体１２の姿勢を演算してもよい。この後、ステップＳ４に遷移する。

【0049】

ステップＳ４において、飛行状態判定部８４は、飛行状態演算部８２で演算された飛行状態が予め決定された許容範囲内にあるか否かを判定する。すなわち、飛行状態判定部８４は、順次停止制御を行う場合に想定される飛行状態が予め決定された許容範囲内にあるか否かを判定する。例えば、飛行状態判定部８４は、第１ＶＴＯＬロータ２４ａの駆動を停止させた後で第８ＶＴＯＬロータ２４ｈの駆動を停止させる場合に想定される飛行体１２の姿勢が許容範囲内にあるか否かを判定する。飛行状態が予め決定された許容範囲内にない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ５に遷移する。飛行状態が予め決定された許容範囲内にある場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ６に遷移する。

【0050】

ステップＳ５において、制御部９０は、同時停止制御を実行する。ここで、同時停止制御とは、複数のＶＴＯＬロータ２４の駆動を同時に停止させる制御をいう。つまり、ステップＳ５の同時停止制御は、例えば、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈの駆動を同時に停止させる制御である。この場合、図５のステップＳ７に遷移する。

【0051】

ステップＳ７において、取得部８６は、発電電力情報、回生電力情報、バッテリ情報、消費電力情報を取得する。図６に示すように、発電電力情報は、第１推進システム３０において、発電機５０が発電する電力である発電電力Ｐ１を示す情報である。

【0052】

回生電力情報は、第１推進システム３０において、ＶＴＯＬロータ２４に最大の回生トルクが発生するようにＶＴＯＬモータ５４を制御した場合にＶＴＯＬモータ５４から第１電力供給回路３６に供給されることが見込まれる電力である回生電力を示す情報である。すなわち、回生電力情報は、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈに最大の回生トルクが発生するように第１ＶＴＯＬモータ５４ａ及び第８ＶＴＯＬモータ５４ｈを制御した場合に、第１ＶＴＯＬモータ５４ａから第１電力供給回路３６に供給されることが見込まれる回生電力Ｐ２と第８ＶＴＯＬモータ５４ｈから第１電力供給回路３６に供給されることが見込まれる回生電力Ｐ３とを合計した回生電力を示す情報である。

【0053】

バッテリ情報は、第１推進システム３０において、バッテリ６０に対して入力可能な電力の最大値である最大入力可能電力を示す情報である。最大入力可能電力として、充電可能電力容量と瞬間充電可能電力とが考慮され得る。充電可能電力容量は、バッテリ６０の満充電容量から残容量を差し引いた電力容量である。より具体的には、最大入力可能電力は、第１推進システム３０の各バッテリ６０の充電可能電力容量を合計した電力容量である。取得部８６は、各バッテリ６０からの出力信号に基づいて充電可能電力容量を取得する。

【0054】

瞬間充電可能電力は、単位時間当たりにバッテリ６０に入力できる電力の最大値である。瞬間充電可能電力は、バッテリ６０の性能によって予め決定される数値であって記憶部７２に記憶されている。取得部８６は、記憶部７２に記憶されている瞬間充電可能電力を取得する。

【0055】

消費電力情報は、第１推進システム３０において、第１電気負荷３８及び第２電気負荷４４によって消費されることが見込まれる電力である消費電力を示す情報である。消費電力は、複数の消費電力Ｐ４～Ｐ７を含む。消費電力Ｐ４は、第１推進システム３０の第１クルーズモータ５６ａを最適効率で駆動させた場合に消費されることが見込まれる消費電力である。消費電力Ｐ５は、第４ＶＴＯＬモータ５４ｄを最適効率で駆動させた場合に消費されることが見込まれる消費電力である。消費電力Ｐ６は、第５ＶＴＯＬモータ５４ｅを最適効率で駆動させた場合に消費されることが見込まれる消費電力である。消費電力Ｐ７は、第１推進システム３０の第２クルーズモータ５６ｂを最適効率で駆動させた場合に消費されることが見込まれる消費電力である。ステップＳ７の後、ステップＳ８に遷移する。

【0056】

ＶＴＯＬモータ５４の動作効率は、モータ電流の電流位相と出力トルクとの関係を示したグラフ等から求めることができる。クルーズモータ５６の動作効率についても同様である。モータの動作効率に関する制御は、例えば、特許第４５６１６１６号公報に記載の方法を用いることができる。

【0057】

ステップＳ８において、判定部８８は、電力余剰状態であるか否かを判定する。ここで、電力余剰状態とは、発電電力Ｐ１と回生電力Ｐ２、Ｐ３との和から消費電力Ｐ４～Ｐ７を減じた余剰電力Ｐ８が最大入力可能電力よりも大きくなる状態である。電力余剰状態ではないと判定部８８が判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ９に遷移する。電力余剰状態であると判定部８８が判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、ステップＳ１０に遷移する。

【0058】

ステップＳ９において、制御部９０は、通常停止制御を実行する。つまり、制御部９０は、第１ＶＴＯＬロータ２４ａに発生させる回生トルクが最大になるように第１ＶＴＯＬモータ５４ａを制御すると共に第８ＶＴＯＬロータ２４ｈに発生させる回生トルクが最大になるように第８ＶＴＯＬモータ５４ｈを制御する。これにより、第１ＶＴＯＬロータ２４ａ及び第８ＶＴＯＬロータ２４ｈを効率よく同時に停止させることができる。なお、第１ＶＴＯＬモータ５４ａから発生した回生電力Ｐ２と第８ＶＴＯＬモータ５４ｈから発生した回生電力Ｐ３とのうちの余剰電力は、バッテリ６０に充電される。この後、図５の処理が完了すると共に図４の処理が完了する。

【0059】

ステップＳ１０において、算出部７８は、消費電力増加制御を実行した場合に想定される余剰電力Ｐ８を算出する。ここで、消費電力増加制御とは、クルーズモータ５６の運転効率を低下させることにより消費電力を増加させる制御である。換言すれば、消費電力増加制御では、第１推進システム３０において、第１クルーズモータ５６ａの運転効率を低下させて消費電力Ｐ４を増加させると共に第２クルーズモータ５６ｂの運転効率を低下させて消費電力Ｐ７を増加させる。すなわち、消費電力増加制御では、制御部９０は、ＰＤＵ５８の動作を制御することにより第１クルーズモータ５６ａ及び第２クルーズモータ５６ｂの運転効率を低下させる。なお、消費電力増加制御では、第１推進システム３０において、第１クルーズモータ５６ａ及び第２クルーズモータ５６ｂのいずれか一方のみの運転効率を低下させてもよい。この後、ステップＳ１１に遷移する。

【0060】

ステップＳ１１において、判定部８８は、消費電力増加制御のみによって電力余剰状態が解消され得るか否かを判定する。すなわち、判定部８８は、算出部７８が算出した余剰電力Ｐ８が最大入力可能電力よりも大きい場合には、消費電力増加制御のみによっては電力余剰状態が解消され得ないと判定し、算出部７８が算出した余剰電力Ｐ８が最大入力可能電力以下である場合には、消費電力増加制御のみによって電力余剰状態が解消され得ると判定する。消費電力増加制御のみによって電力余剰状態が解消され得ると判定部８８が判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に遷移する。消費電力増加制御のみによっては電力余剰状態が解消され得ないと判定部８８が判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１３に遷移する。

【0061】

ステップＳ１２において、制御部９０は、消費電力増加制御を実行する。これにより、余剰電力Ｐ８が抑えられるため、最大入力可能電力よりも大きな電力がバッテリ６０に入力されることを抑制できる。また、第１クルーズモータ５６ａ及び第２クルーズモータ５６ｂには、消費電力増加制御を実行しなかった場合と比較して多くの熱が発生する。そのため、第１クルーズロータ２６ａ及び第２クルーズロータ２６ｂを効率よく暖機することができる。この後、図５の処理が完了すると共に図４の処理が完了する。

【0062】

ステップＳ１３において、制御部９０は、消費電力増加制御と回生電力低下制御とを実行する。ここで、回生電力低下制御とは、ＶＴＯＬモータ５４の電力損失を増加させることにより回生電力を低下させる制御である。換言すれば、回生電力低下制御は、第１ＶＴＯＬモータ５４ａから第１電力供給回路３６に供給される回生電力Ｐ２と第８ＶＴＯＬモータ５４ｈから第１電力供給回路３６に供給される回生電力Ｐ３とを低下させる。すなわち、制御部９０は、ＰＤＵ５８の動作を適宜制御することにより第１ＶＴＯＬモータ５４ａ及び第８ＶＴＯＬモータ５４ｈの電力損失を増加させる。回生電力低下制御では、第１ＶＴＯＬモータ５４ａ及び第８ＶＴＯＬモータ５４ｈのいずれか一方のみの回生電力を低下させてもよい。

【0063】

ステップＳ１３の処理によれば、回生電力Ｐ２、Ｐ３を低下させることにより余剰電力Ｐ８の発生が抑えられるため、最大入力可能電力よりも大きな電力がバッテリ６０に入力されることを抑制できる。

【0064】

ステップＳ１３では、必要に応じて、第４ＶＴＯＬモータ５４ｄ及び第５ＶＴＯＬモータ５４ｅの少なくともいずれかの運転効率を低下させることにより消費電力Ｐ５、Ｐ６を増加させてもよい。この後、図５の処理が完了すると共に図４の処理が完了する。

【0065】

図４のステップＳ６において、制御部９０は、順次停止制御を実行する。すなわち、制御部９０は、ＰＤＵ５８の動作を制御して第１ＶＴＯＬモータ５４ａの駆動を停止させた後で、ＰＤＵ５８を制御して第８ＶＴＯＬモータ５４ｈの駆動を停止させる。この場合、同時停止制御とは異なり、回生電力Ｐ２、Ｐ３が同時に生じないため、最大入力可能電力よりも大きい電力がバッテリ６０に入力されることを抑制できる。この後、図４の処理が完了する。

【0066】

本実施形態において、駆動を停止させるＶＴＯＬモータ５４の数は、１つ又は３つ以上であってもよい。また、複数のＶＴＯＬモータ５４の駆動を停止させる場合、駆動を停止させるＶＴＯＬモータ５４の組み合わせは適宜設定できる。さらに、本実施形態では、複数のＶＴＯＬロータ２４を停止させる例に限定されず、複数のＶＴＯＬロータ２４を減速させる場合にも適用できる。

【0067】

本実施形態によれば、電力余剰状態が生じ得る場合に消費電力増加制御を実行するため、バッテリ６０に最大入力可能電力よりも大きな電力が入力されることを抑制できる。また、消費電力増加制御は、クルーズモータ５６の運転効率を低下させることにより消費電力を増加させるため、クルーズモータ５６から発生した熱によってクルーズロータ２６を暖機できる。このように、本実施形態によれば、航空機の電力制御を良好に行い得る。

【0068】

上述した開示に関し、さらに以下の付記を開示する。

【0069】

（付記１）
制御装置（１０）は、飛行体（１２）に上方向の推力を発生させるＶＴＯＬロータ（２４）を駆動するＶＴＯＬモータ（５４）と、前記飛行体に水平方向の推力を発生させるクルーズロータ（２６）を駆動するクルーズモータ（５６）とを含む電気負荷（３８、４４）に電力を供給し得る電力システム（２８）が備えられた前記飛行体を制御する制御装置であって、前記電力システムは、エンジン（４８）の駆動によって発電する発電機（５０）と、前記発電機から出力される電力を前記電気負荷に供給し得る電力供給回路（３６、４２）と、前記電力供給回路に接続されたバッテリ（６０）と、を備え、前記発電機が発電する電力である発電電力（Ｐ１）を示す情報と、前記ＶＴＯＬモータから前記電力供給回路に供給されることが見込まれる電力である回生電力（Ｐ２、Ｐ３）を示す情報と、前記バッテリに対して入力可能な電力の最大値である最大入力可能電力を示す情報と、前記電気負荷によって消費されることが見込まれる電力である消費電力（Ｐ４～Ｐ７）を示す情報とを取得する取得部（８６）と、前記発電電力と前記回生電力との和から前記消費電力を減じた余剰電力（Ｐ８）が、前記最大入力可能電力より大きくなる状態である電力余剰状態が生じ得るか否かを判定する判定部（８８）と、前記電力余剰状態が生じ得ると前記判定部が判定した場合に、前記クルーズモータにおける運転効率を低下させることにより前記消費電力を増加させる消費電力増加制御を実行し得る制御部（９０）と、を備える。

【0070】

このような構成によれば、電力余剰状態が生じ得る場合に消費電力増加制御を実行し得るため、バッテリに最大入力可能電力よりも大きな電力が入力されることを抑制できる。また、消費電力増加制御では、クルーズモータの運転効率を低下させることにより消費電力を増加させるため、クルーズモータから発生した熱によってクルーズロータを暖機できる。このように、航空機の電力制御を良好に行い得る。

【0071】

（付記２）
付記１に記載の制御装置において、前記回生電力は、前記ＶＴＯＬモータの駆動を停止させる時に前記ＶＴＯＬモータから前記電力供給回路に供給されることが見込まれる電力であってもよい。

【0072】

このような構成によれば、バッテリに最大入力可能電力よりも大きな電力が入力されることを抑制しつつＶＴＯＬモータの駆動を停止させることができる。

【0073】

（付記３）
付記２に記載の制御装置において、前記電気負荷は、前記ＶＴＯＬモータを複数有し、前記制御装置は、複数の前記ＶＴＯＬモータを１つずつ順次停止させる順次停止制御を行う場合に想定される前記飛行体の飛行状態を演算する飛行状態演算部（８２）と、前記飛行状態演算部により演算された前記飛行状態が予め決定された許容範囲内にあるか否かを判定する飛行状態判定部（８４）と、を備え、前記制御部は、前記飛行状態が前記許容範囲内にあると前記飛行状態判定部が判定した場合に、前記順次停止制御を実行し、前記飛行状態が前記許容範囲内にないと前記飛行状態判定部が判定した場合に、複数の前記ＶＴＯＬモータの駆動を同時に停止させる同時停止制御を実行してもよい。

【0074】

このような構成によれば、飛行状態が許容範囲内にある場合に順次停止制御を実行できる。これにより、ＶＴＯＬモータ及びクルーズモータの運転効率を低下させることなく、複数のＶＴＯＬモータの駆動を停止させることができる。そのため、電力の無駄が比較的少なくできる。また、飛行状態が許容範囲内にない場合に同時停止制御を実行できる。これにより、飛行状態を許容範囲内に維持しつつ複数のＶＴＯＬモータを確実に停止させることができる。

【0075】

（付記４）
付記３に記載の制御装置において、前記制御部は、前記同時停止制御を実行する場合に、前記消費電力増加制御を実施してもよい。

【0076】

このような構成によれば、バッテリに最大入力可能電力よりも大きな電力が入力されることを抑制しつつ複数のＶＴＯＬモータの駆動を停止させることができる。

【0077】

（付記５）
付記１に記載の制御装置において、前記判定部は、前記消費電力増加制御のみを実行した場合に前記電力余剰状態が解消され得るか否かを判定し、前記制御部は、前記消費電力増加制御のみでは前記電力余剰状態が解消され得ないと前記判定部が判定した場合に、複数の前記ＶＴＯＬモータの少なくともいずれか１つの電力損失を増加させることにより前記回生電力を低下させる回生電力低下制御を実行してもよい。

【0078】

このような構成によれば、バッテリに最大入力可能電力よりも大きな電力が入力されることを一層抑制できる。

【0079】

（付記６）
飛行体（１２）は、付記１～５のいずれか１つに記載の制御装置を備える。

【0080】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々
の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0081】

１０…制御装置 １２…飛行体
２４…ＶＴＯＬロータ ２６…クルーズロータ
２８…電力システム ４８…エンジン
５０…発電機 ５４…ＶＴＯＬモータ
５６…クルーズモータ ６０…バッテリ
７０…演算部 ８２…飛行状態演算部
８４…飛行状態判定部 ８６…取得部
８８…判定部 ９０…制御部
Ｐ１…発電電力 Ｐ２…回生電力
Ｐ３…回生電力 Ｐ４～Ｐ７…消費電力
Ｐ８…余剰電力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】