JP2015101198A - 移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】質量増大を抑制しつつ地上走行及び飛行の双方に適した出力が得られる移動体を提供する。【解決手段】地上走行用の車輪２と、飛行用の回転羽根３と、回転羽根３と接続されて、回転羽根３を回転駆動可能なエンジン４と、回転羽根３及びエンジン４と接続されて、回転羽根３を回転駆動可能、且つ、エンジン４及び回転羽根３の少なくとも一方の回転により発電可能な第一電動発電機５と、車輪２と接続されて、車輪２を回転駆動可能、且つ、車輪２の回転により発電可能な第二電動発電機６と、第一電動発電機５及び第二電動発電機６に電気を供給可能、且つ、第一電動発電機５及び第二電動発電機６により発電された電気を貯蓄可能な電池７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪及び回転羽根の回転駆動により地上走行及び飛行を可能とする移動体に関する。

地上走行及び飛行可能な移動体として特許文献１に開示されたものがある。特許文献１には、エンジンやモータやタービンの動力を備えた輸送車において、この動力を利用した油圧装置により輸送車を空中に浮きあがらせて、その後、動力をプロペラやジェットエンジンに切り替えて推進力を発生させる飛行体が開示されている。

特開２００５−３２４７６９号公報 特開２０１３−１４７２３３号公報 特開２０１０−１３７８４４号公報

ところで、このような移動体では、地上走行用の動力源と飛行用の動力源とを別の独立したものにすると、移動体の質量が増大するため走行性や飛行性等の運動性能が著しく低下する。そこで、移動体の質量増大を抑制するために、地上走行用の動力源と飛行用の動力源とを同一のものにすることが考えられる。

しかしながら、地上走行と飛行とでは要求される出力（トルク及び回転数）が異なり、飛行に要求される出力は、地上走行に要求される出力よりも遥かに大きなものとなる。このため、地上走行用の動力源と飛行用の動力源とを同一のものにすると、地上走行及び飛行の双方に適した出力が得られなくなり、移動体の運動性能は地上走行又は飛行の何れか一方にしか適さないものとなる。例えば、動力源を地上走行に適した出力のものにすると、飛行する場合は、動力源の出力不足により飛行そのものが困難になる。一方、動力源を飛行に適した出力のものにすると、地上走行する場合は、動力源が部分負荷となって効率が悪くなる。

なお、特許文献１に、輸送車の動力源としてエンジンやモータやタービンが記載されており、推進力を発生するための動力源としてプロペラやジェットエンジンが記載されていることに鑑みると、特許文献１に記載の飛行体において、輸送車の動力源と推進力を発生するための動力源とは別の独立したものであると思われる。一方、特許文献１の図１では、輸送車のエンジン（１３）とプロペラ（１８）とが連結されているように見えるが、輸送車のエンジン（１３）は地上走行に適したものであるため、飛行するための出力が不足するものと思われる。このため、何れの場合であっても、上記の問題は解決されない。

また、特許文献２には、エンジンで発電機を発電させてバッテリーに充電するレンジエクステンダ型の電気自動車が開示されており、特許文献３には、内燃機関と電動発電機とを備えたハイブリッド型のダクテッドファン無人航空機が開示されている。しかしながら、何れの文献にも、地上走行と飛行の双方を行うことは開示されていない。つまり、特許文献２に開示されたものは、地上走行のみを行う自動車に適用されるものであり、特許文献３に開示されたものは、飛行のみを行う航空機に適用されるものである。このため、両文献に開示された技術を単に組み合わせても、移動体の質量増大を抑制しつつ地上走行及び飛行の双方に適した出力を得ることはできない。

そこで、本発明は、質量増大を抑制しつつ地上走行及び飛行の双方に適した出力が得られる移動体を提供することを目的とする。

本発明に係る移動体は、地上走行及び飛行可能な移動体であって、地上走行用の車輪と、飛行用の回転羽根と、回転羽根と接続されて、回転羽根を回転駆動可能なエンジンと、回転羽根及びエンジンと接続されて、回転羽根を回転駆動可能、且つ、回転羽根及びエンジンの少なくとも一方の回転により発電可能な第一電動発電機と、車輪と接続されて、車輪を回転駆動可能、且つ、車輪の回転により発電可能な第二電動発電機と、第一電動発電機及び第二電動発電機に電気を供給可能、且つ、第一電動発電機及び第二電動発電機により発電された電気を貯蓄可能な電池と、を備える。

本発明の一側面に係る移動体によれば、エンジン及び第一電動発電機が回転羽根を回転駆動することで飛行が可能となり、第二電動発電機が車輪を回転駆動することで地上走行が可能となる。このように、高出力が得られるエンジンにより回転羽根を回転駆動するとともに、エンジンよりも低出力で質量増大の抑制が図れる第二電動発電機により車輪を回転駆動するため、地上走行及び飛行の双方に適した出力を得ることができる。

更に、エンジンは、回転羽根を回転駆動する動力源としてだけでなく、車輪を回転駆動する第二電動発電機に電気を供給する電池の充電のための動力源としても利用でき、また、電池は、第二電動発電機を駆動するための電気の供給源としてだけでなく、回転羽根を回転駆動する第一電動発電機を駆動するための電気の供給源としても利用できる。このように、移動体全体の動力構成が、地上走行側と飛行側とで互いに補い合う構成となるため、移動体の質量増大を抑制することができる。

しかも、飛行を行っている場合にエンジンが故障しても、電池から電気の供給を受ける第一電動発電機により回転羽根を回転駆動することができるため、質量の増大を伴わずに飛行用の動力源の冗長性も確保することができる。つまり、質量の増大を伴わずに非常時の動力源を確保することができる。

加えて、第一電動発電機と電池とが電気的に接続されるとともに、電池と第二電動発電機とが電気的に接続されるため、エンジン及び第一電動発電機を回転羽根の近くに配置しつつ、電池及び第二電動発電機を最適な位置に配置することができる。これにより、移動体全体における配置の自由度を高めることができる。

本発明の一側面として、地上走行を行う場合に、第二電動発電機により車輪を回転駆動し、電池の蓄電量が閾値を下回るとエンジンの駆動により第一電動発電機を発電させて電池を充電し、離陸を行う場合に、エンジン及び第一電動発電機により回転羽根を回転駆動してもよい。このように、地上走行を行う場合は、第二電動発電機により車輪を回転駆動するため、車輪を効率的に回転駆動することができ、しかも、電池の蓄電量が閾値を下回るとエンジンの駆動により第一電動発電機を発電させて電池を充電するため、長時間走行を可能とすることができる。一方、離陸を行う場合は、エンジン及び第一電動発電機により回転羽根を回転駆動するため、移動体を離陸させて飛行させることができる。

本発明の一側面として、離陸を行う場合に、第二電動発電機により車輪を回転駆動してもよい。静止した移動体を前進させるためには、動いている移動体を前進させる場合に比べて、大きな推進力が必要となる。このため、回転羽根の回転駆動のみで静止した移動体を前進させるためには、移動している移動体を前進させる場合に比べて、大きな径の回転羽根が必要となる。そこで、離陸を行う場合は、エンジン及び第一電動発電機による回転羽根の回転駆動に加えて第二電動発電機による車輪の回転駆動を行うことで、静止した移動体を前進させるために必要な推進力を第二電動発電機による車輪の回転駆動で賄うことができる。これにより、回転羽根を小径化することができる。

本発明の一側面として、離陸を行う場合に、車輪の空転を検出した場合又は支持荷重の低下を検出したことにより離陸を検出した場合は、第二電動発電機による車輪の回転駆動を停止してもよい。離陸すると車輪の回転駆動は不要になるため、離陸を行う場合に空中にいることを車輪の空転又は支持荷重の低下により検出した場合は、第二電動発電機による車輪の回転駆動を停止することで、不要な車輪の回転駆動を自動的に停止することができる。これにより、不要な車輪の回転駆動により電池の蓄電量が減っていくのを防止することができる。

本発明の一側面として、エンジンの定格出力は、回転羽根の回転駆動のみにより移動体の巡航飛行を可能とする出力としてもよい。このように、エンジンの定格出力を巡航飛行可能な出力とすることで、飛行を適切に行わせることができるとともに、飛行における燃費効率を向上させることができる。

本発明の一側面として、飛行を行う場合の動作モードとして、エンジン及び第一電動発電機により回転羽根を回転駆動して飛行する加速上昇飛行モードと、エンジンにより回転羽根を回転駆動して飛行する巡航飛行モードと、回転羽根の回転により第一電動発電機を発電させて飛行する減速下降飛行モードと、を含めてもよい。このように、加速上昇飛行モード、巡航飛行モード及び減速下降飛行モードにより飛行を行うことで、移動体の飛行状態に応じて適切な出力を得ることができる。例えば、離陸後に加速上昇飛行モードとすると、エンジン及び第一電動発電機による回転羽根の回転駆動により高い推進力が得られるため、移動体を上昇させることができる。また、例えば、巡航する場合に巡航飛行モードとすると、エンジンを定格回転することで移動体の燃費効率を向上させることができる。また、例えば、下降する場合に減速下降飛行モードとすると、空中での下降中に第一電動発電機とエンジンとにより電池を充電することができるため、着陸後の走行に備えることができる。

本発明の一側面として、加速上昇飛行モード及び巡航飛行モードでは、エンジンを定格回転させてもよい。このように、加速上昇飛行モード及び巡航飛行モードではエンジンを定格回転させることで、加速上昇飛行モード及び巡航飛行モードで飛行する際の燃費を向上させることができる。なお、加速上昇飛行モードでは、例えば、第一電動発電機による回転羽根の回転駆動力を調整することで、移動体の加速度を調整することができる。

本発明の一側面として、飛行を行う場合の動作モードとして、エンジンが故障した場合に第一電動発電機により回転羽根を回転駆動するエンジン故障モードを有してもよい。このように、エンジン故障モードを含むことで、飛行中にエンジンが故障しても、電池から供給される電気を動力源とする第一電動発電機により回転羽根が回転駆動されるため、飛行を継続することができる。

本発明によれば、質量増大を抑制しつつ地上走行及び飛行の双方に適した出力を得ることができる。

本実施形態に係る移動体を示す概略斜視図である。 移動体の動力構成を示す図である。 移動体の機能構成を示すブロック図である。 走行用操作部及び飛行用操作部の一例を示す概略断面図である。 スロットルレバーの一例を示す概略平面図である。 地上走行モードに含まれる各動作モードを説明するための図であり、（ａ）は、通常走行モード、（ｂ）は、充電モード、（ｃ）は、回生モード、を示している。 飛行モードに含まれる各動作モードを説明するための図であり、（ａ）は、離陸モード、（ｂ）は、加速上昇飛行モード、（ｃ）は、巡航飛行モード、を示している。 飛行モードに含まれる各動作モードを説明するための図であり、（ａ）は、減速下降飛行モード、（ｂ）は、エンジン故障モード、（ｃ）は、着陸モード、を示している。 走行モードの制御内容を示すフローチャートである。 飛行モードの制御内容を示すフローチャートである。 飛行モードの離陸制御を示すフローチャートである。 飛行モードの飛行制御を示すフローチャートである。 飛行モードの非常時制御を示すフローチャートである。 比較例１の移動体の動力構成を示す図である。 比較例２の移動体の動力構成を示す図である。 比較例３の移動体の動力構成を示す図である。 比較例４の移動体の動力構成を示す図である。 スロットルレバーの他の例を示す概略平面図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る移動体を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る移動体を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る移動体１は、地上走行と飛行との双方を可能とする地上走行及び飛行可能な移動体である。移動体１は、地上走行を行うための車輪２と、飛行を行うための回転羽根３と、を備えている。車輪２は、路面との摩擦により回転駆動力を路面に伝達して移動体１を地上走行させるものである。回転羽根３は、回転することにより推進力を得るものであり、例えば、プロペラやファンと呼ばれるものがある。なお、図１では図示しないが、移動体１には、車輪２及び回転羽根３の回転により得られる推進力により揚力を発生させる翼が取り付けられていてもよい。

図２は、移動体の動力構成を示す図である。図２に示すように、移動体１の動力源は、エンジン４と、第一電動発電機５と、第二電動発電機６と、電池７と、により構成されている。

エンジン４は、回転駆動力を出力する原動機又は回転羽根と一体の動力源である。エンジン４は、回転羽根３と接続されており、回転羽根３を回転駆動することが可能となっている。エンジン４の定格出力は、回転羽根３の回転駆動のみにより移動体１の巡航飛行を可能とする出力となっている。このため、エンジン４は、移動体１の飛行に適した動力源となる。巡航飛行とは、エンジン４の効率（燃費効率）が最も高くなる巡航速度での飛行、つまり、エンジン４を定格回転させた飛行をいう。定格回転させるとは、定格回転速度（定格回転数）で回転させることをいう。

エンジン４としては、回転駆動力を出力できるものであれば如何なるエンジンを用いてもよく、例えば、ガスタービンエンジンやレシプロエンジンを用いることができる。なお、移動体１を飛行させるためには高出力が必要とされるところ、ガスタービンエンジンの方がレシプロエンジンよりも出力密度が高いことから、エンジン４としてガスタービンエンジンを用いることができる。

エンジン４と回転羽根３との間には、エンジン４の回転速度に対して回転羽根３の回転速度を下げる減衰機８が接続されている。つまり、エンジン４と回転羽根３とは、減衰機８を介して間接的に接続されている。減衰機８の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、遊星歯車機構又は遊星歯車機構を含む機構により構成することができる。減衰機８に遊星歯車機構を用いる場合は、例えば、エンジン４の回転出力軸を太陽歯車（sun gear）に接続し、回転羽根３の回転軸を内歯車（outer gear）に接続すればよい。なお、エンジン４の回転速度に対して回転羽根３の回転速度を下げる必要がない場合は、エンジン４と回転羽根３との間に減衰機８を接続することなく、エンジン４と回転羽根３とを直接的に接続してもよい。但し、減衰機８は必須ではないため、移動体１は減衰機８のない構成であってもよい。同様に、図２以外の図面でも減衰機を図示しているが、これらの図面においても減衰機がなくてもよい。

第一電動発電機５は、発電機及び電動機の双方の機能を備えるモータジェネレータである。第一電動発電機５は、回転羽根３及びエンジン４と機械的に接続されており、第一電動発電機５と回転羽根３及びエンジン４との間で回転駆動力を伝達することが可能となっている。また、第一電動発電機５は、電線を介して電池７と電気的に接続されており、第一電動発電機５と電池７との間で電気の送受が可能となっている。なお、第一電動発電機５としては、公知の様々な電動発電機を用いることができる。

第一電動発電機５は、回転羽根３を回転駆動可能な電動機としての機能を備えている。第一電動発電機５が回転羽根３を回転駆動するために必要な電気は、電池７から供給される。電動機として機能する第一電動発電機５の定格出力は、移動体１を離陸及び上昇させるために必要な出力から、エンジン４の定格出力を差し引いた値となっている。また、電動機として機能する第一電動発電機５の最高出力は、第一電動発電機５のみの回転駆動力により移動体１の飛行を継続させることができる値となっている。

第一電動発電機５の回転駆動力は、エンジン４の回転駆動力に合成されて、回転羽根３に伝達される。第一電動発電機５の回転駆動力とエンジン４の回転駆動力とを合成する構造は、特に限定されるものではなく、公知の様々な構造とすることができる。例えば、減衰機８に遊星歯車機構を用いる場合は、エンジン４の回転出力軸を太陽歯車（sun gear）に接続し、第一電動発電機５の回転出力軸を遊星キャリア（planetary carrier）に接続し、回転羽根３の回転軸を内歯車（outer gear）に接続する。これにより、第一電動発電機５の回転駆動力とエンジン４の回転駆動力とを合成することができる。

また、第一電動発電機５は、回転羽根３及びエンジン４の少なくとも一方の回転により発電可能な発電機としての機能を備えている。回転羽根３及びエンジン４の少なくとも一方とは、回転羽根３のみ、エンジン４のみ、回転羽根３及びエンジン４の双方、の三態様を含む意味である。発電機として機能する第一電動発電機５は、発電した電気を電池７に充電する。ここで、エンジン４は、第一電動発電機５と機械的に接続されているため、第一電動発電機５を回転駆動することが可能となっている。このため、エンジン４は、電池７を充電するために第一電動発電機５を発電させる動力源にもなる。

第二電動発電機６は、第一電動発電機５と同様に、発電機及び電動機の双方の機能を備えるモータジェネレータである。第二電動発電機６は、車輪２と機械的に接続されており、第二電動発電機６と車輪２との間で回転駆動力を伝達することが可能となっている。また、第二電動発電機６は、第一電動発電機５と同様に、電線を介して電池７と電気的に接続されており、第二電動発電機６と電池７との間で電気の送受が可能となっている。なお、第二電動発電機６としては、公知の様々な電動発電機を用いることができる。また、第二電動発電機６は、車輪２とは別の位置に配置されるものとしてもよく、インホイールモータのように車輪２の中に配置されるものとしてもよい。

第二電動発電機６は、車輪２を回転駆動可能な電動機としての機能を備えている。第二電動発電機６が車輪２を回転駆動するために必要な電気は、電池７から供給される。電動機として機能する第二電動発電機６の出力は、第二電動発電機６のみの回転駆動力で移動体１を地上走行させることができる値となっている。

また、第二電動発電機６は、車輪２の回転により発電可能な発電機としての機能を備えている。発電機として機能する第二電動発電機６は、発電した電気を電池７に充電する。

そして、エンジン４及び第一電動発電機５と回転羽根３との間には、エンジン４及び第一電動発電機５から回転羽根３への回転駆動力を阻止する出力切替機構９（図３参照）が配置されている。出力切替機構９は、エンジン４及び第一電動発電機５の回転駆動力を回転羽根３に伝達する状態と、エンジン４及び第一電動発電機５の回転駆動力を回転羽根３に伝達しない状態と、を切り替えることが可能となっている。出力切替機構９としては、如何なる機構を用いてもよく、例えば、エンジン４及び第一電動発電機５と回転羽根３との間に、エンジン４及び第一電動発電機５側と回転羽根３側との間で接離可能なクラッチ機構を用いることで、出力切替機構９を構成することができる。

電池７は、充電可能な電池である。電池７は、電線を介して第一電動発電機５及び第二電動発電機６と電気的に接続されている。そして、電池７は、第一電動発電機５及び第二電動発電機６に電気を供給可能、且つ、第一電動発電機５及び第二電動発電機６により発電された電気を貯蓄可能となっている。このため、電池７は、第一電動発電機５を駆動する電気を供給する動力源となり、また、第二電動発電機６を駆動する電気を供給する動力源となる。電気を供給可能とは、電線により電気的に接続されて当該電線により送電可能な状態にあることをいう。

図３は、移動体の機能構成を示すブロック図である。図３に示すように、移動体１は、エンジン４、第一電動発電機５、第二電動発電機６及び出力切替機構９を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を備えている。また、移動体１は、走行用操作部１１と、飛行用操作部１２と、モード選択部１３と、蓄電量検出部１４と、空中／地上検出部１５と、エンジン故障検出部１６と、高度計１７と、スケジュール記録部１８と、現在位置検出部１９と、を備えている。

走行用操作部１１は、移動体を地上走行させるために第二電動発電機により車輪を回転駆動させる操作部である。走行用操作部１１は、操縦者の操作量に応じて、車輪２の要求回転駆動力を検出する。車輪２の要求回転駆動力とは、操縦者が走行用操作部１１の操作により要求する車輪２の回転駆動力である。そして、走行用操作部１１は、検出した車輪２の要求回転駆動力をＥＣＵ１０に送信する。走行用操作部１１としては、車輪２の要求回転駆動力を検出することができれば如何なるものを用いてもよいが、例えば、図４に示すように、車両に取り付けられるアクセルペダルとすることができる。

飛行用操作部１２は、移動体を飛行させるためにエンジン及び第一電動発電機の少なくとも一方により回転羽根を回転駆動させる操作部である。飛行用操作部１２は、操縦者の操作量に応じて、回転羽根３の要求回転駆動力を検出する。回転羽根３の要求回転駆動力とは、操縦者が飛行用操作部１２の操作により要求する回転羽根３の回転駆動力である。そして、飛行用操作部１２は、検出した回転羽根３の要求回転駆動力をＥＣＵ１０に送信する。飛行用操作部１２としては、回転羽根３の要求回転駆動力を検出することができれば如何なるものを用いてもよいが、例えば、図４に示すように、飛行機に取り付けられるスロットルレバーとすることができる。飛行用操作部１２としてスロットルレバーを用いる場合は、例えば、図５に示すように、回転羽根３の要求回転駆動力が最小となるＩＤＬＥ位置から回転羽根３の要求回転駆動力が最大となるＭＡＸ位置まで、回転羽根３の要求回転駆動力を任意に調整するものとすることができ、また、ＩＤＬＥ位置とＭＡＸ位置との間に、移動体１を巡航飛行させるための巡航領域Ｃを設けるものとすることができる。この場合、飛行用操作部１２が巡航領域Ｃにあるときは、飛行用操作部１２は、回転羽根３の要求回転駆動力とともに巡航飛行を示す巡航飛行信号をＥＣＵ１０に送信し、又は、巡航飛行を示す巡航飛行信号のみをＥＣＵ１０に送信する。

モード選択部１３は、移動体１を地上走行させるのか移動体１を飛行させるのかを選択するものである。この選択は、例えば、移動体１の操縦者が操作するスイッチに基づいて行ってもよく、走行用操作部１１及び飛行用操作部１２の操作の検出により行ってもよい。そして、モード選択部１３は、地上走行を選択すると、地上走行を選択したことを示す地上走行選択信号をＥＣＵ１０に送信し、飛行を選択すると、飛行を選択したことを示す飛行選択信号をＥＣＵ１０に送信する。

蓄電量検出部１４は、電池７の蓄電量を検出するものである。そして、蓄電量検出部１４は、電池７の蓄電量が閾値を下回ったことを検出すると、電池７の充電が必要であることを示す要充電信号をＥＣＵ１０に送信する。電池７の蓄電量の閾値は、例えば、第二電動発電機６を駆動するための十分な充電量を確保し、かつ、電池７の短寿命化を抑制できる値とすることができる。この場合、電池７の蓄電量の閾値を、電池７の最大充電量の６割〜７割程度とすることができる。

空中／地上検出部１５は、移動体１が空中にいるのか地上にいるのかを検出するものである。

空中／地上検出部１５は、車輪２の空転又は回転を検出すること、又は、移動体１の支持荷重の低下又は増加を検出することにより、移動体１が空中にいるのか地上にいるのかを判断する。

空中／地上検出部１５は、第二電動発電機６により車輪２を回転駆動している場合に車輪２が空転したことを検出すると、移動体１が離陸して空中にいると判断し、第二電動発電機６により車輪２を回転駆動していない場合に車輪２が回転したことを検出すると、移動体１が着陸して地上にいると判断する。車輪２が空転すると、第二電動発電機６の負荷が小さくなるとともに、車輪２の回転数が増加する。このため、車輪２の空転の検出は、例えば、第二電動発電機６の負荷や車輪２の回転数を検出することにより行うことができる。車輪２が回転の検出は、車輪２の回転数を検出することにより行うことができる。そして、空中／地上検出部１５は、車輪２の空転を検出すると、車輪２が空転したことを示す車輪空転信号をＥＣＵ１０に送信し、車輪２の回転を検出すると、車輪２が回転したことを示す車輪回転信号をＥＣＵ１０に送信する。

また、空中／地上検出部１５は、移動体１の支持荷重の低下を検出すると、移動体が離陸して空中にいると判断し、移動体１の支持荷重の増加を検出すると、移動体１が着陸して地上にいると判断する。移動体１の支持荷重の低下又は増加の判断は、例えば、移動体１の支持荷重を検出する荷重センサの検出結果に基づき行うことができる。そして、空中／地上検出部１５は、移動体１の支持荷重の低下を検出すると、移動体１の支持荷重が低下したことを示す支持荷重低下信号をＥＣＵ１０に送信し、移動体１の支持荷重の増加を検出すると、移動体１の支持荷重が増加したことを示す支持荷重増加信号をＥＣＵ１０に送信する。

なお、空中／地上検出部１５は、車輪２の空転又は回転の検出のみを行ってもよく、移動体１の支持荷重の低下又は増加の検出のみを行ってもよく、これら双方を行ってもよい。

エンジン故障検出部１６は、移動体１が飛行している際に、エンジン４に故障を検出するものである。エンジン４の故障は、周知の様々な方法により検出することができ、例えば、回転羽根３の回転数や各種制御状態を監視することにより検出することができるそして、エンジン故障検出部１６は、エンジン４の故障を検出すると、エンジン４が故障したことを示すエンジン故障信号をＥＣＵ１０に送信する。

高度計１７は、移動体１の高度を検出するものである。高度計１７としては、例えば、気圧を計測することにより高度を検出する気圧高度計や、地上に向けて電波を発射してから反射波を受信するまでの時間を計測する電波高度計を用いることができる。そして、高度計１７は、検出した高度をＥＣＵ１０に送信する。

スケジュール記録部１８は、移動体１が飛行する場合に、移動体１の飛行スケジュールを記録するものである。スケジュール記録部１８は、移動体１の飛行スケジュールとして、巡航高度、下降開始地点などを記録する。

現在位置検出部１９は、移動体１の現在位置を検出するものである。現在位置検出部１９としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いることができる。そして、現在位置検出部１９は、検出した現在位置をＥＣＵ１０に送信する。

ＥＣＵ１０は、走行用操作部１１、飛行用操作部１２、モード選択部１３、蓄電量検出部１４、空中／地上検出部１５及びエンジン故障検出部１６から送信された信号に基づいて、エンジン４、第一電動発電機５、第二電動発電機６及び出力切替機構９を制御する制御部である。ＥＣＵ１０は、主にＣＰＵ等の演算装置とメモリ等の記憶装置とにより構成されており、予め記憶された様々なプログラムに従って各種制御を行うものである。

ＥＣＵ１０が行う制御には、地上走行を行う場合の動作モードである地上走行モードと、飛行を行う場合の動作モードである飛行モードと、の二つの動作モードがある。ＥＣＵ１０は、モード選択部１３から地上走行選択信号が送信されると地上走行モードを起動し、モード選択部１３から飛行選択信号が送信されると飛行モードを起動する。なお、動作モードは、制御モードともいう。

地上走行モードでは、移動体１を地上走行に適した状態にする。例えば、エンジン４又は第一電動発電機５により回転羽根３が回転駆動されないように、出力切替機構９を駆動制御してエンジン４及び第一電動発電機５の回転駆動力が回転羽根３に伝達されない状態にしておく。このとき、飛行用操作部１２の誤作動を防止するために、飛行用操作部１２の機能を停止させておくことができる。

図６は、地上走行モードに含まれる各動作モードを説明するための図であり、（ａ）は通常走行モード、（ｂ）は充電モード、（ｃ）は回生モード、をそれぞれ示している。図６に示すように、地上走行モードには、通常走行モードと、充電モードと、回生モードと、の三つの動作モードがある。

通常走行モードは、走行用操作部１１の操作に基づいて移動体１を走行させるモードである。図６（ａ）に示すように、通常走行モードでは、第二電動発電機６を電動機として機能させて、第二電動発電機６を回転駆動させる。つまり、通常走行モードでは、走行用操作部１１の操作量、すなわち、走行用操作部１１から送信される車輪２の要求回転駆動力に基づいて、第二電動発電機６を駆動制御して第二電動発電機６により車輪２を回転駆動する。このとき、例えば、走行用操作部１１の操作量が多いほど、第二電動発電機６による車輪２の回転駆動力を大きくし、走行用操作部１１の操作量が少ないほど、第二電動発電機６による車輪２の回転駆動力を小さくすることができる。なお、第二電動発電機６は、電池７から電気の供給を受けて駆動する。これにより、移動体１は地上走行を行う。

充電モードは、電池７を充電するモードである。充電モードは、通常走行モードを実行している際に蓄電量検出部１４により電池７の蓄電量が閾値を下回ったことを検出すると（蓄電量検出部１４から要充電信号が送信されると）起動される。図６（ｂ）に示すように、充電モードでは、第一電動発電機５を発電機として機能させる。そして、エンジン４を駆動させることにより、第一電動発電機５を発電させて、電池７を充電する。このとき、出力切替機構９が、エンジン４及び第一電動発電機５の回転駆動力を回転羽根３に伝達する状態になっている場合は、出力切替機構９を駆動制御してエンジン４の回転駆動力を回転羽根３に伝達しない状態にする。

回生モードは、移動体１の回生制動により電池７を充電するモードである。回生モードは、通常走行モードを実行している際に、移動体１を減速させる際に起動される。図６（ｃ）に示すように、回生モードでは、第二電動発電機６を発電機として機能させる。そして、第二電動発電機６の回転抵抗により車輪２の回転を低下させるとともに、車輪２の回転により第二電動発電機６を発電させ、この発電した電気を電池７に充電する。

飛行モードでは、移動体１を飛行に適した状態にする。例えば、エンジン４及び第一電動発電機５により回転羽根３が回転駆動されるように、出力切替機構９を駆動制御してエンジン４及び第一電動発電機５の回転駆動力が回転羽根３に伝達される状態にしておく。

図７及び図８は、飛行モードにおける各モードを説明するための図であり、図７（ａ）は離陸モード、図７（ｂ）は加速上昇飛行モード、図７（ｃ）は巡航飛行モード、図８（ａ）は減速下降飛行モード、図８（ｂ）はエンジン故障モード、図８（ｃ）は着陸モード、をそれぞれ示している。

離陸モードは、移動体１を飛行させるために地上から離陸させるモードである。図７（ａ）に示すように、離陸モードでは、エンジン４により回転羽根３を回転駆動する。また、離陸モードでは、第一電動発電機５を電動機として機能させて、第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動する。また、離陸モードでは、第二電動発電機６を電動機として機能させて、第二電動発電機６により車輪２を回転駆動する。つまり、離陸モードでは、飛行用操作部１２の操作量、すなわち、飛行用操作部１２から送信される回転羽根３の要求回転駆動力に基づいて、エンジン４と第一電動発電機５との回転駆動力が分配されるように、エンジン４を駆動制御して回転羽根３を回転駆動させるとともに、第一電動発電機５を駆動制御して回転羽根３を回転駆動させる。なお、第一電動発電機５は、電池７から電気の供給を受けて駆動する。このとき、燃費効率を向上させるために、エンジン４及び第一電動発電機５を定格回転させることができる。また、離陸モードでは、走行用操作部１１の操作量、すなわち、走行用操作部１１から送信される車輪２の要求回転駆動力に基づいて、第二電動発電機６を駆動制御して車輪２を回転駆動させる。なお、第二電動発電機６は、電池７から電気の供給を受けて駆動する。このとき、地上走行における推進力を高めるために、第二電動発電機６を定格回転速度以上、例えば、最高回転速度で回転させることができる。なお、離陸モードでは、飛行用操作部１２の操作量、すなわち、飛行用操作部１２から送信される回転羽根３の要求回転駆動力に拘わらず、エンジン４及び第一電動発電機５を定格回転させるものとしてもよい。また、離陸モードでは、走行用操作部１１の操作量、すなわち、走行用操作部１１から送信される車輪２の要求回転駆動力に拘わらず、第二電動発電機６を最高回転速度で回転させるものとしてもよい。これにより、移動体１は、車輪２の回転により前進し始め、車輪２の回転と回転羽根３の回転とにより加速して離陸する。

また、離陸モードでは、空中／地上検出部１５が車輪２の空転又は支持荷重の低下を検出すると、移動体１が離陸したと判断して、第二電動発電機６の駆動を停止して第二電動発電機６による車輪２の回転駆動を停止する。なお、車輪空転検出部として機能する空中／地上検出部１５から車輪空転信号が送信されたことを検出することにより、車輪２の空転を検出することができる。また、支持荷重検出部として機能する空中／地上検出部１５から支持荷重低下信号が送信されたことを検出することにより、支持荷重の低下を検出することができる。なお、車輪２の回転駆動を停止した場合は、その旨を移動体１の操縦者に報知することができる。報知の形態としては、音声アナウンスや、ランプの点灯や、ディスプレイへの表示などがある。また、移動体１が離陸すると、車輪２を回転駆動させる必要はないため、移動体１が着陸するまでの間、飛行用操作部１２の誤作動を防止するために飛行用操作部１２の機能を停止させておくことができる。

加速上昇飛行モードは、移動体１の飛行速度（又は推進力）を上げることにより、移動体１が離陸した後に移動体１を上昇させるモードである。図７（ｂ）に示すように、加速上昇飛行モードでは、エンジン４により回転羽根３を回転駆動する。また、飛行加速上昇モードでは、第一電動発電機５を電動機として機能させて、第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動する。つまり、加速上昇飛行モードでは、飛行用操作部１２の操作量、すなわち、飛行用操作部１２から送信される回転羽根３の要求回転駆動力に基づいて、エンジン４と第一電動発電機５との回転駆動力が分配されるように、エンジン４を駆動制御して回転羽根３を回転駆動させるとともに、第一電動発電機５を駆動制御して回転羽根３を回転駆動させる。このとき、燃費効率を向上させるために、エンジン４及び第一電動発電機５を定格回転させることができる。なお、加速上昇飛行モードでは、飛行用操作部１２の操作量、すなわち、飛行用操作部１２から送信される回転羽根３の要求回転駆動力に拘わらず、エンジン４及び第一電動発電機５を定格回転させるものとしてもよい。

巡航飛行モードは、移動体を巡航速度で飛行させるモードである。図７（ｃ）に示すように、巡航飛行モードでは、エンジン４により回転羽根３を回転駆動する。つまり、巡航飛行モードでは、飛行用操作部１２から巡航飛行信号が送信されると、第一電動発電機５の駆動制御を行うことなく、エンジン４のみを駆動制御して回転羽根３を回転駆動させる。このとき、エンジン４を定格回転させる。なお、飛行用操作部１２から巡航飛行信号が送信されず、回転羽根３の要求回転駆動力のみが送信される場合であっても、エンジン４を定格回転させるものとしてもよい。

減速下降飛行モードは、移動体１の飛行速度（又は推進力）を下げることにより、移動体１を下降させるモードである。図８（ａ）に示すように、減速下降飛行モードでは、エンジン４の駆動を停止して、第一電動発電機５を発電機として機能させる。そして、第一電動発電機５の回転抵抗により回転羽根３の回転を低下させるとともに、回転羽根３の回転により第一電動発電機５を発電させ、この発電した電気を電池７に充電する。

離陸モード、加速上昇飛行モード、巡航飛行モード及び減速下降飛行モードは、手動又は自動の何れで切り替えてもよく、例えば、走行用操作部１１及び飛行用操作部１２の操作量に基づいて切り替えることもできる。例えば、飛行用操作部１２が図５に示すようなスロットルレバーである場合を考える。この場合、飛行用操作部１２がＭＡＸ位置に移動され、且つ、走行用操作部１１が全開にされると、離陸モードになったと判断し、飛行モードを離陸モードに切り替える。その後、空中／地上検出部１５が車輪２の空転又は支持荷重の低下を検出して第二電動発電機６による車輪２の回転駆動を停止すると、又は、走行用操作部１１の操作が解除されると、加速上昇飛行モードになったと判断し、飛行モードを離陸モードから加速上昇飛行モードに切り替える。その後、飛行用操作部１２が巡航領域Ｃに移動されると、巡航飛行モードになったと判断し、飛行モードを加速上昇飛行モードから巡航飛行モードに切り替える。その後、飛行用操作部１２が巡航領域ＣよりもＩＤＬＥ位置側又はＩＤＬＥ位置に移動されると、減速下降飛行モードになったと判断し、飛行モードを巡航飛行モードから減速下降飛行モードに切り替える。

エンジン故障モードは、エンジン４が故障した場合に起動する非常用のモードである。エンジン故障モードでは、図８（ｂ）に示すように、エンジン４の回転駆動が得られないことから、第一電動発電機５を電動機として機能させて、第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動する。つまり、エンジン故障モードでは、飛行用操作部１２の操作量、すなわち、飛行用操作部１２から送信される回転羽根３の要求回転駆動力に拘わらず、第一電動発電機５を駆動制御して回転羽根３を回転駆動させる。このとき、第一電動発電機５のみの回転駆動力により移動体１の飛行を継続させるために、第一電動発電機５を定格回転速度以上、更には、最高回転速度で回転させることができる。なお、電池７を１００％使い切ることで、少しでも長く飛行することができる。

着陸モードは、地上に着陸した移動体１を停止させるモードである。移動体１が地上に着陸すると、地上との摩擦により車輪２が回転し、移動体１の支持荷重が増大する。そこで、着陸モードでは、図８（ｃ）に示すように、車輪２を制動して移動体１の速度を下げる。車輪２の制動には、公知の様々なブレーキ機構を用いることができる。更に、着陸モードでは、第二電動発電機６を発電機として機能させる。そして、第二電動発電機６の回転抵抗により車輪２の回転を低下させるとともに、車輪２の回転により第二電動発電機６を発電させ、この発電した電気を電池７に充電する。なお、着陸モードでは、エンジン４により第一電動発電機５を発電させることにより電池７を追加充電してもよい。

次に、図９〜１３を参照して、移動体１の動作について説明する。なお、以下に説明する移動体１の動作は、ＥＣＵ１０の制御により行われる。

図９は、走行モードの制御内容を示すフローチャートである。図９に示すように、走行モードでは、まず、通常走行モードが実行され、第二電動発電機６により車輪２が回転駆動される（ステップＳ１）。これにより、移動体１は、車輪２が回転することにより地上走行を行う。

次に、ＥＣＵ１０は、移動体１を減速させるか否かを判断する（ステップＳ２）。移動体１を減速させるか否かの判断は、操縦者の操作、例えば、飛行用操作部１２の操作により行うが、航行スケジュールに基づいてＥＣＵ１０が自動的に判断してもよい。そして、ＥＣＵ１０は、移動体１を減速させないと判断した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ４に進む。一方、ＥＣＵ１０は、移動体１を減速させると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、第二電動発電機６の機能を発電機に切り替えるとともに、車輪２の回転により第二電動発電機６を発電させて電池７を充電する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ４に進む。

次に、ＥＣＵ１０は、電池７の蓄電量が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４）。電池７の蓄電量が閾値以下であるとの判断は、蓄電量検出部１４から送信される要充電信号の検出に基づいて行う。そして、ＥＣＵ１０は、電池７の蓄電量が閾値以下でないと判断した場合は（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ６に進む。一方、ＥＣＵ１０は、電池７の蓄電量が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、第一電動発電機５の機能を発電機に切り替えるとともに、エンジン４の回転駆動により第一電動発電機５を発電させて電池７を充電する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ６に進む。

次に、ＥＣＵ１０は、走行終了であるか否かを判断する（ステップＳ６）。走行終了であるか否かの判断は、モード選択部１３から送信される飛行選択信号の検出や、移動体１の主電源がＯＦＦされたことの検出等に基づき行う。そして、ＥＣＵ１０は、走行終了でないと判断した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って再度上記のステップを繰り返す。一方、ＥＣＵ１０は、走行終了であると判断した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、走行モードを終了する。

図１０は、飛行モードの制御内容を示すフローチャートである。図１０に示すように、飛行モードにおいて、ＥＣＵ１０は、まず離陸制御を行い（ステップＳ２０）、次に飛行制御を行う（ステップＳ２０）。

図１１は、飛行モードの離陸制御を示すフローチャートである。図１１に示すように、離陸制御において、ＥＣＵ１０は、まず、離陸モードを起動して、エンジン４及び第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動し、且つ、第二電動発電機６により車輪２を回転駆動する（ステップＳ２１）。

次に、ＥＣＵ１０は、空中にいることを検出したか否か、つまり、離陸を検出したか否かを判定する（ステップＳ２２）。空中にいるか否かの検出（離陸の検出）は、車輪２の空転又は支持荷重の低下の検出により行うことができる。車輪２の空転は、空中／地上検出部１５から車輪空転信号が送信されたか否かに基づいて判断する。支持荷重の低下は、空中／地上検出部１５から支持荷重低下信号が送信されたか否かに基づいて判断する。そして、ＥＣＵ１０は、空中にいない（地上にいる）と判定した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、再度ステップＳ２２を行う。つまり、ＥＣＵ１０は、移動体１が離陸するまで、ステップＳ２１の状態を維持する。一方、ＥＣＵ１０は、空中にいると判定した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、第二電動発電機６による車輪２の回転駆動を停止する（ステップＳ２３）。そして、ＥＣＵ１０は、離陸制御を終了し、飛行モードを離陸モードから加速上昇飛行モードに切り替える。

図１２は、飛行モードの飛行制御を示すフローチャートである。図１２に示すように、飛行制御において、ＥＣＵ１０は、まず、加速上昇飛行モードを起動して、エンジン４及び第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動する（ステップＳ３１）。

次に、ＥＣＵ１０は、巡航高度に上昇したか否かを判定する（ステップＳ３２）。巡航高度に上昇したか否かの判断は、高度計１７から送信された高度と、スケジュール記録部１８に記録された巡航高度との対比により行うことができる。なお、高度計１７から送信された高度と比較する巡航高度は、スケジュール記録部１８に記録された巡航高度に限定されるものではなく、例えば、操縦者が設定した巡航高度としてもよい。そして、ＥＣＵ１０は、巡航高度に上昇していないと判定した場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、再度ステップＳ３２を行う。つまり、ＥＣＵ１０は、巡航高度に上昇するまでステップＳ３１の状態を維持する。一方、ＥＣＵ１０は、巡航高度に上昇したと判定した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、飛行モードを加速上昇飛行モードから巡航飛行モードに切り替えて、エンジン４により回転羽根３を回転駆動してエンジン４が定格回転する巡航飛行を行う（ステップＳ３３）。

次に、ＥＣＵ１０は、下降開始地点に到着したか否かを判定する（ステップＳ３４）。下降開始地点に到着したか否かの判断は、現在位置検出部１９から送信された現在位置と、スケジュール記録部１８に記録された下降開始地点との対比により行うことができる。この場合、現在位置検出部１９から送信された現在位置が、スケジュール記録部１８に記録された下降開始地点と一致する場合だけでなく、現在位置検出部１９から送信された現在位置が、スケジュール記録部１８に記録された下降開始地点の所定距離内である場合にも下降開始地点に到着したと判定する。なお、現在位置検出部１９から送信された現在位置と対比する下降開始地点は、スケジュール記録部１８に記録された下降開始地点に限定されるものではなく、例えば、操縦者が設定した下降開始地点としてもよい。そして、ＥＣＵ１０は、下降開始地点に到着していないと判定した場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、再度ステップＳ３４を行う。つまり、ＥＣＵ１０は、下降開始地点に到着するまで、ステップＳ３３の状態を維持する。そして、ＥＣＵ１０は、下降開始地点に到着したと判定した場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、飛行モードを巡航飛行モードから減速下降飛行モードに切り替えて、エンジン４を停止する。また、ＥＣＵ１０は、第一電動発電機５の機能を発電機に切り替えるとともに、回転羽根３の回転により第一電動発電機５を発電させて電池７を充電する（ステップＳ３５）。このとき、ＥＣＵ１０は、ステップＳ３５と併せて、又はステップＳ３５に代えて、エンジン４により第一電動発電機５を発電させることにより電池７を追加充電することができる。

次に、ＥＣＵ１０は、地上にいることを検出したか否かを判定する（ステップＳ３６）。地上にいるか否かの検出は、車輪２の回転又は支持荷重の増加の検出により行うことができる。車輪２の回転は、空中／地上検出部１５から車輪回転信号が送信されたか否かに基づいて判断する。支持荷重の増加は、空中／地上検出部１５から支持荷重増加信号が送信されたか否かに基づいて判断する。そして、ＥＣＵ１０は、地上にいない（空中にいる）と判定した場合（ステップＳ３６：ＮＯ）、再度ステップＳ３６２を行う。つまり、ＥＣＵ１０は、移動体１が着陸するまで、ステップＳ３５の状態を維持する。一方、ＥＣＵ１０は、地上にいると判定した場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、飛行モードを減速下降飛行モードから着陸モードに切り替えて、車輪２を制動させながら、第二電動発電機６の機能を発電機に切り替えるとともに、車輪２の回転により第二電動発電機６を発電させて電池７を充電する（ステップＳ３７）。

そして、移動体１が完全に停止すると、ＥＣＵ１０は、飛行モードを終了して、走行モードに切り替える。

図１３は、飛行モードの非常時制御を示すフローチャートである。図１３に示すように、ＥＣＵ１０は、まず、エンジンを故障したか否かを判定する（ステップＳ４１）。エンジンが故障したか否かの判断は、エンジン故障検出部１６からエンジン故障信号が送信されたか否かに基づいて行うことができる。そして、ＥＣＵ１０は、エンジンの故障を検出していない場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、再度ステップＳ４１を繰り返す。つまり、非常時制御は、飛行モードにより移動体１を飛行させているときに、エンジンの故障を検出した場合に開始される。

ＥＣＵ１０は、エンジンの故障を検出した場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、飛行モードをエンジン故障モードに切り替え、第一電動発電機５の機能を電動機に切り替えて、第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動する。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン４及び第一電動発電機５が回転羽根３を回転駆動することで飛行が可能となり、第二電動発電機６が車輪２を回転駆動することで地上走行が可能となる。このように、高出力が得られるエンジン４により回転羽根３を回転駆動するとともに、エンジン４よりも低出力で質量増大の抑制が図れる第二電動発電機６により車輪２を回転駆動するため、地上走行及び飛行の双方に適した出力を得ることができる。

更に、エンジン４は、回転羽根３を回転駆動する動力源としてだけでなく、車輪２を回転駆動する第二電動発電機６に電気を供給する電池７の充電のための動力源としても利用でき、また、電池７は、第二電動発電機６を駆動するための電気の供給源としてだけでなく、回転羽根３を回転駆動する第一電動発電機５を駆動するための電気の供給源としても利用できる。このように、移動体１全体の動力構成が、地上走行側と飛行側とで互いに補い合う構成となるため、移動体１の質量増大を抑制することができる。

しかも、飛行を行っている場合にエンジン４が故障しても、電池７から電気の供給を受ける第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動することができるため、質量の増大を伴わずに飛行用の動力源の冗長性も確保することができる。つまり、質量の増大を伴わずに非常時の動力源を確保することができる。

加えて、第一電動発電機５と電池７とが電気的に接続されるとともに、電池７と第二電動発電機６とが電気的に接続されるため、エンジン４及び第一電動発電機５を回転羽根３の近くに配置しつつ、電池７及び第二電動発電機６を最適な位置に配置することができる。これにより、移動体１全体における配置の自由度を高めることができ、無駄な動力分配シャフトが不要になる。

また、地上走行を行う場合は、第二電動発電機６により車輪２を回転駆動するため、車輪２を効率的に回転駆動することができ、しかも、電池７の蓄電量が閾値を下回ると、エンジン４の駆動により第一電動発電機５を発電させて電池７を充電するため、長時間走行を可能とすることができる。一方、離陸を行う場合は、エンジン４及び第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動するため、移動体１を離陸させて飛行させることができる。

また、静止した移動体１を前進させるためには、動いている移動体１を前進させる場合に比べて、大きな推進力が必要となる。このため、回転羽根３の回転駆動のみで静止した移動体１を前進させるためには、移動している移動体１を前進させる場合に比べて、大きな径の回転羽根３が必要となる。そこで、離陸を行う場合は、エンジン４及び第一電動発電機５による回転羽根３の回転駆動に加えて第二電動発電機６による車輪２の回転駆動を行うことで、静止した移動体１を前進させるために必要な推進力を第二電動発電機６による車輪２の回転駆動で賄うことができる。これにより、回転羽根３を小径化することができる。

また、離陸すると車輪２の回転駆動は不要になるため、離陸を行う場合に車輪２の空転又は支持荷重の低下を検出した場合は、第二電動発電機６による車輪２の回転駆動を停止することで、不要な車輪２の回転駆動を自動的に停止することができる。これにより、不要な車輪２の回転駆動により電池７の蓄電量が減っていくのを防止することができる。

また、エンジン４の定格出力を巡航飛行可能な出力とすることで、飛行を適切に行わせることができるとともに、飛行における燃費効率を向上させることができる。

また、加速上昇飛行モード、巡航飛行モード及び減速下降飛行モードにより飛行を行うことで、移動体１の飛行状態に応じて適切な出力を得ることができる。例えば、離陸後に加速上昇飛行モードとすると、エンジン４及び第一電動発電機５による回転羽根３の回転駆動により高い推進力が得られるため、移動体１を上昇させることができる。また、巡航する場合に巡航飛行モードとすることで、エンジン４を定格回転することで移動体１の燃費効率を向上させることができる。また、下降する場合に減速下降飛行モードとすると、第一電動発電機５の発電により電池７が充電されるため、着陸後の走行に備えることができる。つまり、飛行している移動体１の位置エネルギを吸収して、その後の地上走行に使うことができる。

また、加速上昇飛行モード及び巡航飛行モードではエンジン４を定格回転させることで、加速上昇飛行モード及び巡航飛行モードで飛行する際の燃費を向上させることができる。なお、加速上昇飛行モードでは、例えば、第一電動発電機５による回転羽根３の回転駆動力を調整することで、移動体１の加速度を調整することができる。

また、エンジン故障モードを含むことで、飛行中にエンジン４が故障しても、電池７から供給される電気を動力源とする第一電動発電機５により回転羽根３が回転駆動されるため、飛行を継続することができる。このとき、電池７を１００％使い切ることで、少しでも長く飛行することができる。

また、走行用操作部１１及び飛行用操作部１２を備えることで、地上走行と飛行とを容易に行えることができる。例えば、走行用操作部１１を操作することで、第二電動発電機６により車輪２が回転駆動されるため、移動体１を走行させることができる。また、飛行用操作部１２を操作することで、エンジン４及び第一電動発電機５の少なくとも一方により回転羽根３が回転駆動されるため、移動体１を飛行させることができる。また、走行用操作部１１及び飛行用操作部１２の双方を操作することで、エンジン４及び第一電動発電機５により回転羽根３が回転駆動され、且つ、第二電動発電機６により車輪２が回転駆動されるため、移動体１を離陸させることができる。

また、エンジン４として出力密度の高いガスタービンエンジンを用いることで、次のような効果が得られる。すなわち、エンジン４を飛行に適した出力を容易に得ることができる。また、エンジン４から高回転の出力が得られるため、第一電動発電機５を小型化することができる。また、エンジン４の質量増大を抑制することができる。また、エンジン４の始動性が良くなるとともに、エンジン４を始動させるためのスタータージェネレータ及びその駆動系が不要となる。また、エンジン４から回転羽根３までを単軸構成とすることができるため、オイル漏れやベアリングなどの故障原因を削減することができる。また、エンジン４を停止しても回転羽根３が回転するため、飛行している移動体１の位置エネルギを吸収して、その後の地上走行に使うことができる。

ここで、図１４〜図１７を参照して、比較例との比較により本実施形態の効果を説明する。

（比較例１）
図１４は、比較例１の移動体の動力構成を示す図である。図１４に示すように、比較例１の移動体５１は、地上走行に適したエンジン５２で車輪２と回転羽根３とを直接回転駆動する地上走行用エンジン直結型であり、地上走行に適したエンジン５２に車輪２と回転羽根３とが接続されている。

（１）このように構成される比較例１の移動体５１は、車輪２及び回転羽根３を回転駆動するエンジン５２が地上走行に適したものであるため、地上走行に適した出力及び回転数が得られるものの、飛行に適した出力及び回転数が得られない。これに対し、本実施形態の移動体１は、車輪２を回転駆動する第一電動発電機５は地上走行に適したものであり、回転羽根３を回転駆動するエンジン４は飛行に適したものであるため、地上走行及び飛行のそれぞれに適した出力及び回転数が得られる。

（２）また、比較例１の移動体５１は、車輪２はエンジン５２により回転駆動されるため、エンジン５２と車輪２との間にも減衰機を配置する必要がある。これに対し、本実施形態の移動体１は、車輪２は第二電動発電機６により回転駆動されるため、第二電動発電機６と車輪２との間に減衰機を配置する必要がない。

（３）また、比較例１の移動体５１は、エンジン５２が車輪２及び回転羽根３の双方と機械的に接続されるため、配置の自由度が小さく、これらを接続するための軸構造が複雑になる。これに対し、本実施形態の移動体１は、エンジン４と電池７と第二電動発電機６とは電線を介して電気的に接続されているため、配置の自由度が高く、これらを接続するための軸構造が単純になる。つまり、エンジン４及び第一電動発電機５と回転羽根３との間のみを軸構造で接続すればよいため、比較例１の移動体５１と比べて単純な軸構造で済む。

（４）また、比較例１の移動体５１は、定格回転により飛行させることができないため、特にエンジン５２をガスタービンエンジンとした場合に燃費効率の向上が望めない。これに対し、本実施形態の移動体１は、定格回転により飛行させることができるため、特にエンジン４をガスタービンエンジンとした場合に燃費効率の向上が望める。

（比較例２）
図１５は、比較例２の移動体の動力構成を示す図である。図１５に示すように、比較例２の移動体６１は、飛行に適したエンジン６２で車輪２と回転羽根３とを直接回転駆動する飛行用エンジン直結型であり、飛行に適したエンジン６２に車輪２と回転羽根３とが接続されている。

（１）このように構成される比較例２の移動体６１は、車輪２及び回転羽根３を回転駆動するエンジン６２が飛行に適したものであるため、飛行に適した出力及び回転数が得られるものの、地上走行に適した出力及び回転数が得られない。これに対し、本実施形態の移動体１は、車輪２を回転駆動する第一電動発電機５は地上走行に適したものであり、回転羽根３を回転駆動するエンジン４は飛行に適したものであるため、地上走行及び飛行のそれぞれに適した出力及び回転数が得られる。

（２）また、比較例２の移動体６１は、車輪２はエンジン６２により回転駆動されるため、エンジン６２と車輪２との間にも減衰機を配置する必要がある。これに対し、本実施形態の移動体１は、車輪２は第二電動発電機６により回転駆動されるため、第二電動発電機６と車輪２との間に減衰機を配置する必要がない。

（３）また、比較例２の移動体６１は、エンジン６２が車輪２及び回転羽根３の双方と機械的に接続されるため、配置の自由度が小さく、これらを接続するための軸構造が複雑になる。これに対し、本実施形態の移動体１は、エンジン４と電池７と第二電動発電機６とは電線を介して電気的に接続されているため、配置の自由度が高く、これらを接続するための軸構造が単純になる。つまり、エンジン４及び第一電動発電機５と回転羽根３との間のみを軸構造で接続すればよいため、比較例２の移動体６１と比べて単純な軸構造で済む。

（４）また、比較例２の移動体６１は、定格回転により飛行させることができないため、特にエンジン６２をガスタービンエンジンとした場合に燃費効率の向上が望めない。これに対し、本実施形態の移動体１は、定格回転により飛行させることができるため、特にエンジン４をガスタービンエンジンとした場合に燃費効率の向上が望める。

（比較例３）
図１６は、比較例３の移動体の動力構成を示す図である。図１６に示すように、比較例３の移動体７１は、地上走行に適したエンジン７２をパラレルハイブリッド構造として回転羽根３を電動化した地上走行用エンジンパラレルハイブリッド型である。つまり、移動体７１は、車輪２に地上走行に適したエンジン７２と電動発電機７３とが接続され、回転羽根３に電動発電機７４が接続され、電動発電機７３と電動発電機７４とに電池７５が接続されている。

（１）このように構成される比較例３の移動体７１は、地上走行に適した出力が得られるものの、回転羽根３を回転駆動する電動発電機７４の動力源となる電気を電池７から供給するとともに、電池７は地上走行に適したエンジン７２が電動発電機７３を発電することにより充電されるため、飛行走行に適した出力が得られない。これに対し、本実施形態の移動体１は、車輪２を回転駆動する第一電動発電機５は地上走行に適したものであり、回転羽根３を回転駆動するエンジン４は飛行に適したものであるため、地上走行及び飛行のそれぞれに適した出力が得られる。

（２）また、比較例３の移動体７１は、地上走行に適したエンジン７２は飛行に適したエンジンに比べて低回転出力であるため、効率的に電動発電機７３を発電させるためには、エンジン７２を大型化するか、エンジン７２の回転出力を減衰機で高回転化する必要がある。この場合、質量増大の抑制の観点からエンジン７２の大型化が現実的でないことから、エンジン７２と電動発電機７３との間に減衰機を配置する必要がある。これに対し、本実施形態の移動体１は、飛行に適したエンジン４は、地上走行に適したエンジンよりも高回転出力であるため、エンジン４と第一電動発電機５との間に回転数を上げるための減衰機を設けなくても、効率的に第一電動発電機５を発電させることができる。

（比較例４）
図１７は、比較例４の移動体の動力構成を示す図である。図１７に示すように、比較例４の移動体８１は、車輪２及び回転羽根３を電動化するとともに電動発電機とエンジンのレンジエクステンダ機能を備えたオールシリーズハイブリッド型である。つまり、移動体８１は、車輪２及び回転羽根３にそれぞれ電動発電機８２及び電動発電機８３が接続され、電動発電機８２及び電動発電機８３に接続された電池８４に、エンジン８５が接続された電動発電機８６が接続されている。

（１）このように構成される比較例４の移動体８１は、電動発電機８２、電動発電機８３及び電動発電機８６の三つの電動発電機が必要になるため、質量が増大する。これに対し、本実施形態の移動体１は、第一電動発電機５及び第二電動発電機６の二つの電動発電機で済むため、移動体８１に比べて大幅な質量増大の抑制が図れる。

以上説明したように、本実施形態は、比較例１〜４の何れと比較しても優れた効果を奏することが分かる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、各動力源の駆動制御として具体的なモードを説明したが、各動力源の接続関係に基づいて取り得るその他のモードを排除するものではなく、各動力源の接続関係に基づいて取り得る他のモードで駆動制御してもよい。例えば、巡航飛行モードにおいて、エンジンの回転駆動により第一電動発電機を発電させるモードや、減速下降飛行モードにおいて、エンジンの駆動を停止せずにエンジンの出力を落とすモードで駆動制御してもよい。

また、上記実施形態では、走行モード及び飛行モードにおける各モードの遷移順序を説明したが、これらのモードの順序は特に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。例えば、飛行モードでは、離陸モード、加速上昇飛行モード、巡航飛行モードと順に駆動制御した後、下降開始地点に到着するまでの間に、減速下降飛行モード、巡航飛行モード、加速上昇飛行モード等のモードを適宜挿入してもよい。

また、上記実施形態では、離陸モードは、車輪２及び回転羽根３の双方を回転駆動するものとして説明したが、車輪２を回転駆動させずに回転羽根３のみを回転駆動させるものとしてもよい。

また、上記実施形態では、離陸モードは、走行用操作部１１及び飛行用操作部１２の双方を操作することにより車輪２及び回転羽根３の双方を回転駆動するものとして説明したが、飛行用操作部１２のみを操作することにより車輪２及び回転羽根３の双方を回転駆動するものとしてもよい。例えば、図１８に示すように、飛行用操作部１２であるスロットルレバーに、移動体１を離陸させるための離陸領域Ｔを設ける。飛行用操作部１２が離陸領域Ｔに移動されると、飛行用操作部１２は、離陸操作を行ったことを示す離陸信号をＥＣＵ１０に送信する。そして、ＥＣＵ１０は、この離陸信号を受信すると、エンジン４及び第一電動発電機５により回転羽根３を回転駆動させるとともに、第二電動発電機６により車輪２を回転駆動させるものとしてもよい。

また、走行用操作部と飛行用操作部とを別物とせずに、一つの操作部により地上走行と飛行とを行わせるものとしてもよく、更に複数の操作部により地上走行と飛行とを行わせるものとしてもよい。

また、上記実施形態では、移動体１の各種動作をＥＣＵ１０の制御により行うものとして説明したが、一部を操縦者等の手動操作により行うものとしてもよい。

また、上記実施形態では、移動体１に揚力を発生させるために、移動体１に翼を取り付けるものとして説明したが、エンジン４により移動体１に揚力を発生させることができれば、このような翼を取り付ける必要はない。

１…移動体、２…車輪、３…回転羽根、４…エンジン、５…第一電動発電機、６…第二電動発電機、７…電池、８…減衰機、９…出力切替機構、１０…ＥＣＵ、１１…走行用操作部、１２…飛行用操作部、１３…モード選択部、１４…蓄電量検出部、１５…空中／地上検出部、１６…エンジン故障検出部、１７…高度計、１８…スケジュール記録部、１９…現在位置検出部、５１…移動体、５２…エンジン、６１…移動体、６２…エンジン、７１…移動体、７２…エンジン、７３…電動発電機、７４…電動発電機、７５…電池、８１…移動体、８２…電動発電機、８３…電動発電機、８４…電池、８５…エンジン、８６…電動発電機。

Claims (8)

1. 地上走行及び飛行可能な移動体であって、
   地上走行用の車輪と、
   飛行用の回転羽根と、
   前記回転羽根と接続されて、前記回転羽根を回転駆動可能なエンジンと、
   前記回転羽根及び前記エンジンと接続されて、前記回転羽根を回転駆動可能、且つ、前記回転羽根及び前記エンジンの少なくとも一方の回転により発電可能な第一電動発電機と、
   前記車輪と接続されて、前記車輪を回転駆動可能、且つ、前記車輪の回転により発電可能な第二電動発電機と、
   前記第一電動発電機及び前記第二電動発電機に電気を供給可能、且つ、前記第一電動発電機及び前記第二電動発電機により発電された電気を貯蓄可能な電池と、
   を備える、
   移動体。
2. 地上走行を行う場合に、前記第二電動発電機により前記車輪を回転駆動し、前記電池の蓄電量が閾値を下回ると前記エンジンの駆動により前記第一電動発電機を発電させて前記電池を充電し、
   離陸を行う場合に、前記エンジン及び前記第一電動発電機により前記回転羽根を回転駆動する、
   請求項１に記載の移動体。
3. 離陸を行う場合に、前記第二電動発電機により前記車輪を回転駆動する、
   請求項２に記載の移動体。
4. 離陸を行う場合に、前記車輪の空転を検出した場合又は支持荷重の低下を検出したことにより離陸を検出した場合は、前記第二電動発電機による前記車輪の回転駆動を停止する、
   請求項３に記載の移動体。
5. 前記エンジンの定格出力は、前記回転羽根の回転駆動のみにより前記移動体の巡航飛行を可能とする出力である、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の移動体。
6. 飛行を行う場合の動作モードとして、
   前記エンジン及び前記第一電動発電機により前記回転羽根を回転駆動して飛行する加速上昇飛行モードと、
   前記エンジンにより前記回転羽根を回転駆動して飛行する巡航飛行モードと、
   前記回転羽根の回転により前記第一電動発電機を発電させて飛行する減速下降飛行モードと、を含む、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の移動体。
7. 前記加速上昇飛行モード及び前記巡航飛行モードでは、前記エンジンを定格回転させる、
   請求項６に記載の移動体。
8. 飛行を行う場合の動作モードとして、
   前記エンジンが故障した場合に前記第一電動発電機により前記回転羽根を回転駆動するエンジン故障モードを含む、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の移動体。
   

Images