JP2020183210A - Multicopter - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数のロータ(プロペラ)を搭載した回転翼機であるマルチコプタに関する。 The present disclosure relates to a multicopter, which is a rotary wing aircraft equipped with a plurality of rotors (propellers).
特許文献1には、発電ユニットで発電する電力を推力発生ユニットに供給することにより、推力発生ユニットが機体ベースを空中に浮遊し得る推力を発生するエンジン搭載型飛行装置が開示されている。そして、この装置は、発電ユニットや、当該発電ユニットを回転させるために駆動するエンジンを冷却するための冷却ファンを有する。
特許文献1に開示されているエンジン搭載型飛行装置において、冷却ファンの駆動により発生する推力、すなわち、冷却ファンを駆動させることで冷却ファンの前後にて気圧差が生じることにより発生する推力が作用して、装置の位置ずれを生じさせるおそれがある。そのため、装置の位置制御の精度が低下するおそれがある。したがって、特に、定点撮影を行う場合において装置を定点位置に維持できず定点撮影を適切に行うことができないおそれがある。
In the engine-mounted flight apparatus disclosed in
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、推力(例えば、冷却ファンの駆動や排気により発生する推力)が作用する状況下にて位置制御の精度を向上させることができるマルチコプタを提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and to improve the accuracy of position control in a situation where thrust (for example, thrust generated by driving or exhausting a cooling fan) acts. The purpose is to provide a multicopter capable of.
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、発熱部と、前記発熱部を冷却する気流を発生させるために駆動する冷却ファンと、を有するマルチコプタにおいて、前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる回転制御部を有し、前記冷却ファンは、当該冷却ファンの中心軸方向が水平方向となるように配置されており、前記回転制御部は、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが略対向するように、前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる風向対向回転制御を行うこと、を特徴とする。 One embodiment of the present disclosure made to solve the above problems is to use a multicopter having a heat generating portion and a cooling fan for driving to generate an air flow for cooling the heat generating portion, the multicopter or the cooling fan. The rotation control unit has a rotation control unit to be rotated, and the cooling fan is arranged so that the central axis direction of the cooling fan is the horizontal direction. The rotation control unit is a thrust vector generated by driving the cooling fan. Among them, the wind direction facing rotation control for rotating the multicopter or the cooling fan is performed so that the direction of the vector in the horizontal direction and the direction of the vector in the horizontal direction of the wind force vector are substantially opposed to each other.
この態様によれば、冷却ファンの駆動により発生する推力を風力で相殺できるので、冷却ファンの駆動により発生する推力がその作用方向にマルチコプタを推し進め難くなるため、マルチコプタの位置ずれが生じ難くなる。このようにして、冷却ファンの駆動により発生する推力が作用する状況下にて、マルチコプタの位置制御の精度を向上させることができる。 According to this aspect, since the thrust generated by driving the cooling fan can be canceled by the wind power, it becomes difficult for the thrust generated by driving the cooling fan to push the multicopter in the direction of its action, so that the misalignment of the multicopter is less likely to occur. In this way, the accuracy of the position control of the multicopter can be improved under the condition that the thrust generated by the drive of the cooling fan acts.
上記の態様においては、前記発熱部の1つである発電部と、前記発熱部の1つであって前記発電部にて発電を行うために駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動値を制御する駆動制御部と、を有し、風力の値が所定の風力値よりも大きい場合に、前記回転制御部は前記風向対向回転制御を行い、前記風力の値が前記所定の風力値以下である場合に、前記駆動制御部は前記駆動部の駆動値を所定の駆動値未満に制御すること、が好ましい。 In the above aspect, the power generation unit which is one of the heat generating units, the drive unit which is one of the heat generation units and is driven to generate power by the power generation unit, and the drive value of the drive unit are used. It has a drive control unit to control, and when the value of wind power is larger than a predetermined wind power value, the rotation control unit performs the wind direction facing rotation control, and the value of the wind power is equal to or less than the predetermined wind power value. In some cases, it is preferable that the drive control unit controls the drive value of the drive unit to be less than a predetermined drive value.
この態様によれば、外部の状況に応じて適切なマルチコプタの位置制御を選択できるため、マルチコプタの位置制御をより高精度なものとすることができる。 According to this aspect, since an appropriate position control of the multicopter can be selected according to an external situation, the position control of the multicopter can be made more accurate.
上記の態様においては、前記発熱部の1つである発電部と、前記発熱部の1つであって前記発電部にて発電を行うために駆動する駆動部としてのエンジンと、を有し、前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が水平方向となるように配置され、前記エンジンのピストンは、前記クランクシャフトよりも鉛直方向の上側に配置されていること、が好ましい。 In the above aspect, it has a power generation unit which is one of the heat generation units and an engine as a drive unit which is one of the heat generation units and is driven to generate power in the power generation unit. It is preferable that the engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is in the horizontal direction, and the piston of the engine is arranged above the crankshaft in the vertical direction.
この態様によれば、マルチコプタの重心位置を出来るだけ上方側にすることができるので、マルチコプタの飛行姿勢が安定し易くなり、飛行に必要な電力を減らすことができる。 According to this aspect, since the position of the center of gravity of the multicopter can be set to the upper side as much as possible, the flight attitude of the multicopter can be easily stabilized, and the electric power required for the flight can be reduced.
上記の態様においては、前記回転制御部は、前記マルチコプタがホバリング中であるときに、前記風向対向回転制御を行うこと、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the rotation control unit performs the wind direction facing rotation control when the multicopter is hovering.
この態様によれば、ホバリング制御時の位置精度を向上させることができる。 According to this aspect, the position accuracy at the time of hovering control can be improved.
上記の態様においては、外部を撮像または録画する撮像部を有し、前記回転制御部は、前記撮像部により撮像または録画していることを条件として、前記風向対向回転制御を行うこと、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable to have an imaging unit that captures or records the outside, and the rotation control unit performs the wind direction facing rotation control on condition that the imaging unit captures or records the image. ..
この態様によれば、撮像部による定点撮影(定位置での撮像または録画)を行うときのようなマルチコプタの位置制御の精度が求められるときのみ風向対向回転制御を行うので、風向対向回転制御を行う頻度を少なく抑えることができる。そのため、風向対向回転制御を行うことによる電力消費を減らすことができる。 According to this aspect, the wind direction facing rotation control is performed only when the accuracy of the position control of the multicopter is required, such as when the image pickup unit performs fixed point shooting (imaging or recording at a fixed position). The frequency of this can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the power consumption due to the wind direction facing rotation control.
上記の態様においては、前記回転制御部は、前記マルチコプタが移動中であるときに、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、前記マルチコプタの移動方向とが略一致するように、前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる移動方向一致回転制御を行うこと、が好ましい。 In the above aspect, in the rotation control unit, when the multicopter is moving, the direction of the thrust vector generated by the drive of the cooling fan in the horizontal direction and the moving direction of the multicopter are substantially different from each other. It is preferable to perform the movement direction matching rotation control for rotating the multicopter or the cooling fan so as to match.
この態様によれば、冷却ファンの駆動により発生する推力をマルチコプタの移動に有効活用することにより、マルチコプタを所望の位置に移動させることが容易となる。また、マルチコプタの移動に必要な電力を低減できる。 According to this aspect, it becomes easy to move the multicopter to a desired position by effectively utilizing the thrust generated by driving the cooling fan for the movement of the multicopter. In addition, the power required to move the multicopter can be reduced.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、発熱部と、前記発熱部を冷却する気流を発生させるために駆動する冷却ファンと、を有するマルチコプタにおいて、前記冷却ファンは、当該冷却ファンの中心軸方向が鉛直方向となるように配置されており、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち鉛直方向のベクトルが前記マルチコプタを上昇させる方向に作用すること、を特徴とする。 Another embodiment of the present disclosure made to solve the above problems is a multicopter having a heat generating portion and a cooling fan driven to generate an air flow for cooling the heat generating portion, wherein the cooling fan is the same. The cooling fan is arranged so that the central axis direction is the vertical direction, and among the thrust vectors generated by driving the cooling fan, the vertical vector acts in the direction of raising the multicopter. ..
この態様によれば、冷却ファンの駆動により発生する推力が水平方向に作用しないので、マルチコプタの位置制御(特に、水平方向の位置制御)の精度が向上する。また、冷却ファンの駆動により発生する推力が機体を上昇させる方向に作用するので、冷却ファンの駆動により発生する推力をマルチコプタの飛行に有効活用して、飛行に必要な電力を低減できる。 According to this aspect, since the thrust generated by driving the cooling fan does not act in the horizontal direction, the accuracy of the position control of the multicopter (particularly, the position control in the horizontal direction) is improved. Further, since the thrust generated by driving the cooling fan acts in the direction of raising the aircraft, the thrust generated by driving the cooling fan can be effectively utilized for the flight of the multicopter, and the electric power required for the flight can be reduced.
上記の態様においては、前記発熱部の1つである発電部と、前記発熱部の1つであって前記発電部にて発電を行うために駆動する駆動部としてのエンジンと、前記エンジンの振動を制振する制振部と、を有し、前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が鉛直方向となるように配置されており、前記制振部は、前記クランクシャフトの中心軸を中心とする回転方向である鉛直軸回転方向に作用する前記エンジンの振動を制振すること、が好ましい。 In the above aspect, the power generation unit which is one of the heat generating parts, the engine as a drive unit which is one of the heat generating parts and is driven to generate power in the power generation part, and the vibration of the engine. The engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is the vertical direction, and the vibration damping portion is the central axis of the crankshaft. It is preferable to suppress the vibration of the engine acting in the vertical axis rotation direction, which is the rotation direction centered on.
この態様によれば、マルチコプタがエンジンの駆動の影響で回転することを抑制できる。 According to this aspect, it is possible to prevent the multicopter from rotating due to the influence of engine drive.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、発熱部と、前記発熱部を冷却する気流を発生させるために駆動する冷却ファンと、を有するマルチコプタにおいて、前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる回転制御部を有し、前記冷却ファンは、当該冷却ファンの中心軸方向が水平方向となるように配置されており、前記回転制御部は、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと前記マルチコプタの移動方向とが略一致するように前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる移動方向一致回転制御を行うこと、を特徴とする。 Another embodiment of the present disclosure made to solve the above problems is the multicopter or the cooling fan in a multicopter having a heat generating portion and a cooling fan driven to generate an air flow for cooling the heat generating portion. The cooling fan has a rotation control unit for rotating the cooling fan, and the cooling fan is arranged so that the central axis direction of the cooling fan is the horizontal direction. The rotation control unit is a thrust vector generated by driving the cooling fan. Of these, the movement direction matching rotation control for rotating the multicopter or the cooling fan so that the direction of the vector in the horizontal direction and the moving direction of the multicopter substantially coincide with each other is performed.
この態様によれば、冷却ファンの駆動により発生する推力をマルチコプタの移動に有効活用することにより、マルチコプタを所望の位置に移動させることが容易となる。また、マルチコプタの移動に必要な電力を低減できる。 According to this aspect, it becomes easy to move the multicopter to a desired position by effectively utilizing the thrust generated by driving the cooling fan for the movement of the multicopter. In addition, the power required to move the multicopter can be reduced.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、エンジンと、前記エンジンの駆動時に推力を発生させる推力発生部と、を有するマルチコプタにおいて、前記マルチコプタを回転させる回転制御部を有し、前記回転制御部は、前記推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが略対向するように、前記マルチコプタを回転させるエンジン推力風向対向回転制御を行うこと、を特徴とする。 Another embodiment of the present disclosure made to solve the above problems has a rotation control unit for rotating the multicopter in a multicopter having an engine and a thrust generating unit that generates thrust when the engine is driven. In the rotation control unit, the direction of the horizontal vector of the thrust vectors generated when the engine is driven by the thrust generation unit and the direction of the horizontal vector of the wind power vectors are substantially opposite to each other. It is characterized in that the engine thrust wind direction facing rotation control for rotating the multicopter is performed.
この態様によれば、エンジンの駆動時に発生する推力を風力で相殺できるので、エンジンの駆動時に発生する推力がその作用方向にマルチコプタを推し進め難くなるため、マルチコプタの位置ずれが生じ難くなる。このようにして、エンジンの駆動時に発生する推力が作用する状況下にて、マルチコプタの位置制御の精度を向上させることができる。 According to this aspect, since the thrust generated when the engine is driven can be offset by the wind power, it becomes difficult for the thrust generated when the engine is driven to push the multicopter in the direction of its action, so that the position shift of the multicopter is less likely to occur. In this way, the accuracy of the position control of the multicopter can be improved under the condition that the thrust generated when the engine is driven acts.
上記の態様においては、前記エンジンの回転速度を制御するエンジン制御部を有し、風力の値が所定の風力値よりも大きい場合に、前記回転制御部は前記エンジン推力風向対向回転制御を行い、前記風力の値が前記所定の風力値以下である場合に、前記エンジン制御部は前記エンジンの回転速度を所定の回転速度値未満に制御すること、が好ましい。 In the above aspect, the engine control unit that controls the rotation speed of the engine is provided, and when the value of the wind force is larger than the predetermined wind value, the rotation control unit performs the engine thrust wind direction facing rotation control. When the value of the wind force is equal to or less than the predetermined wind value, it is preferable that the engine control unit controls the rotation speed of the engine to be less than the predetermined rotation speed value.
この態様によれば、外部の状況に応じて適切なマルチコプタの位置制御を選択できるため、マルチコプタの位置制御をより高精度なものとすることができる。 According to this aspect, since an appropriate position control of the multicopter can be selected according to an external situation, the position control of the multicopter can be made more accurate.
上記の態様においては、前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が水平方向となるように配置され、前記エンジンのピストンは、前記クランクシャフトよりも鉛直方向の上側に配置されていること、が好ましい。 In the above aspect, the engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is horizontal, and the piston of the engine is arranged above the crankshaft in the vertical direction. , Are preferred.
この態様によれば、マルチコプタの重心位置を出来るだけ上方側にすることができるので、マルチコプタの飛行姿勢が安定し易くなり、飛行に必要な電力を減らすことができる。 According to this aspect, since the position of the center of gravity of the multicopter can be set as upward as possible, the flight attitude of the multicopter can be easily stabilized, and the electric power required for flight can be reduced.
上記の態様においては、外部を撮像または録画する撮像部を有し、前記回転制御部は、前記撮像部により撮像または録画していることを条件として、前記エンジン推力風向対向回転制御を行うこと、が好ましい。 In the above aspect, the rotation control unit has an imaging unit that captures or records the outside, and the rotation control unit performs the engine thrust wind direction facing rotation control on condition that the image pickup or recording is performed by the imaging unit. Is preferable.
この態様によれば、エンジン推力風向対向回転制御を行う頻度を少なく抑えることができる。そのため、エンジン推力風向対向回転制御を行うことによる電力消費を減らすことができる。 According to this aspect, it is possible to reduce the frequency of performing engine thrust wind direction facing rotation control. Therefore, it is possible to reduce the power consumption due to the engine thrust wind direction facing rotation control.
上記の態様においては、前記推力発生部は複数設けられ、各々の前記推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きが一致するようにして、複数の前記推力発生部が配置されていること、が好ましい。 In the above aspect, a plurality of the thrust generating parts are provided, and the directions of the horizontal vectors of the thrust vectors generated at the time of driving the engine at each of the thrust generating parts are the same. It is preferable that the thrust generating portion is arranged.
この態様によれば、推力発生部が複数設けられていても、マルチコプタの位置制御の精度の低下を抑制できる。 According to this aspect, even if a plurality of thrust generating units are provided, it is possible to suppress a decrease in the accuracy of position control of the multicopter.
上記の態様においては、前記回転制御部は、前記マルチコプタが移動中であるときに、前記推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、前記マルチコプタの移動方向とが略一致するように、前記マルチコプタを回転させるエンジン推力移動方向一致回転制御を行うこと、が好ましい。 In the above aspect, the rotation control unit determines the direction of the horizontal vector of the thrust vectors generated when the engine is driven by the thrust generating unit when the multicopter is moving, and the direction of the multicopter. It is preferable to perform engine thrust movement direction matching rotation control for rotating the multicopter so that the movement direction is substantially the same.
この態様によれば、推力発生部にてエンジンの駆動時に発生する推力をマルチコプタの移動に有効活用することにより、マルチコプタを所望の位置に移動させることが容易となる。また、マルチコプタの移動に必要な電力を低減できる。 According to this aspect, it becomes easy to move the multicopter to a desired position by effectively utilizing the thrust generated when the engine is driven by the thrust generating unit for the movement of the multicopter. In addition, the power required to move the multicopter can be reduced.
上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、エンジンと、前記エンジンの駆動時に推力を発生させる推力発生部と、を有するマルチコプタにおいて、前記推力発生部は、当該推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルの方向が鉛直方向となるように配置または制御されていること、を特徴とする。 Another embodiment of the present disclosure made to solve the above problems is in a multicopter having an engine and a thrust generating unit that generates thrust when the engine is driven, the thrust generating unit is attached to the thrust generating unit. It is characterized in that the direction of the thrust vector generated when the engine is driven is arranged or controlled so as to be the vertical direction.
この態様によれば、推力発生部にてエンジンの駆動時に発生する推力が水平方向に作用しないので、マルチコプタの位置制御(特に、水平方向の位置制御)の精度が向上する。また、推力発生部にてエンジンの駆動時に発生する推力を機体を上昇させる方向に作用させれば、推力発生部にてエンジンの駆動時に発生する推力をマルチコプタの飛行に有効活用して、飛行に必要な電力を低減できる。 According to this aspect, since the thrust generated when the engine is driven at the thrust generating portion does not act in the horizontal direction, the accuracy of the position control (particularly, the horizontal position control) of the multicopter is improved. In addition, if the thrust generated when the engine is driven by the thrust generating part acts in the direction of raising the aircraft, the thrust generated when the engine is driven by the thrust generating part can be effectively utilized for the flight of the multicopter for flight. The required power can be reduced.
上記の態様においては、機体ベースと、前記機体ベースと前記エンジンとの間に設けられ、前記エンジンの振動を制振する制振部と、を有し、前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が鉛直方向となるように配置されており、前記制振部は、前記クランクシャフトの中心軸を中心とする回転方向である鉛直軸回転方向に作用する前記エンジンの振動を制振すること、が好ましい。 In the above aspect, the engine has a body base and a vibration damping unit provided between the body base and the engine to suppress the vibration of the engine, and the engine is a crankshaft of the engine. The vibration damping unit is arranged so that the central axis direction is the vertical direction, and the vibration damping unit suppresses the vibration of the engine acting in the vertical axis rotation direction, which is the rotation direction centered on the central axis of the crankshaft. That is preferable.
この態様によれば、マルチコプタがエンジンの駆動の影響で回転することを抑制できる。 According to this aspect, it is possible to prevent the multicopter from rotating due to the influence of engine drive.
上記の態様においては、前記推力発生部の1つであって前記エンジンに接続する排気口と、前記排気口を3次元的に回転させる回転機構と、前記回転機構を制御する機構制御部と、を有すること、が好ましい。 In the above aspect, an exhaust port that is one of the thrust generating units and is connected to the engine, a rotation mechanism that rotates the exhaust port three-dimensionally, and a mechanism control unit that controls the rotation mechanism. It is preferable to have.
この態様によれば、排気口を様々な方向に向けることができるので、排気を推力として活用したり、排気をエンジンなどの暖機に用いたりすることができる。 According to this aspect, since the exhaust port can be directed in various directions, the exhaust can be used as thrust or the exhaust can be used for warming up an engine or the like.
上記の態様においては、前記機構制御部は、前記マルチコプタの高度が所定高度よりも低い状況で前記マルチコプタの下方に熱脆弱体が存在する場合に、前記排気口が下方を除く方向に向くように制御すること、が好ましい。 In the above aspect, the mechanism control unit makes the exhaust port face in a direction other than the lower side when a thermal fragile body is present below the multicopter in a situation where the altitude of the multicopter is lower than a predetermined altitude. It is preferable to control.
この態様によれば、排気の熱による熱脆弱体の火災の発生を抑制できる。 According to this aspect, it is possible to suppress the occurrence of a fire of a thermally fragile body due to the heat of the exhaust gas.
上記の態様においては、発熱部を少なくとも1つ有し、前記機構制御部は、前記発熱部の温度が適正範囲を下回る場合に、前記排気口を前記発熱部に向けるように制御すること、が好ましい。 In the above embodiment, the mechanism control unit has at least one heat generating unit, and controls the exhaust port to face the heat generating unit when the temperature of the heat generating unit falls below an appropriate range. preferable.
この態様によれば、排気の熱によって発熱部の暖機を行って、発熱部の温度を適正範囲内にすることができる。 According to this aspect, the heat generating portion can be warmed up by the heat of the exhaust gas, and the temperature of the heat generating portion can be kept within an appropriate range.
上記の態様においては、前記発熱部を複数有し、前記排気口は、鉛直方向における複数の前記発熱部の間の位置に配置されること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable to have a plurality of the heat generating portions, and the exhaust port is arranged at a position between the plurality of the heat generating portions in the vertical direction.
この態様によれば、発熱部が複数あっても、それぞれ発熱部を排気口から排出される排気の熱により暖機できる。 According to this aspect, even if there are a plurality of heat generating portions, the heat generating portions can be warmed up by the heat of the exhaust gas discharged from the exhaust port.
本開示のマルチコプタによれば、推力(例えば、冷却ファンの駆動や排気により発生する推力)が作用する状況下にて位置制御の精度を向上させることができる。 According to the multicopter of the present disclosure, the accuracy of position control can be improved in a situation where a thrust (for example, a thrust generated by driving or exhausting a cooling fan) acts.
以下、本開示のマルチコプタの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the multicopter of the present disclosure will be described.
〔第1実施形態〕
まず、第1実施形態について説明する。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.
<マルチコプタの概要>
(マルチコプタの構成)
図1に示すように、本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を有する。
<Overview of multicopter>
(Multicopter configuration)
As shown in FIG. 1, the
機体11は、プロペラ(「ロータ」とも言う)21とモータ22と機体本体部23と懸架部材24を備えている。なお、懸架部材24は、本開示の「機体ベース」の一例である。
The
プロペラ21は、複数(例えば、8個)設けられている。そして、この複数のプロペラ21を同時に回転させることにより、マルチコプタ1は飛行する。
A plurality of propellers 21 (for example, eight propellers 21) are provided. Then, by rotating the plurality of
モータ22は、各々のプロペラ21に設けられ、プロペラ21を回転させる。モータ22は、図2に示すように、機体本体部23に設けられるESC36(インバータ(不図示))とパワーコントロールユニット35とを介して、機体本体部23に設けられるバッテリ31やエンジン発電ユニット12に備わるジェネレータ42に電気的に接続されている。これにより、ジェネレータ42にて発電された電力やバッテリ31から放電される電力が、パワーコントロールユニット35とESC36とを介して、モータ22に供給される。
The
機体本体部23は、図1に示すように、懸架部材24の上方に設けられている。この機体本体部23には、図2に示すように、バッテリ31と、燃料タンク32と、制御部33と、FC(フライトコントローラ)34と、パワーコントロールユニット35と、ESC(Electric Speed Controller)36などが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
バッテリ31は、電力を充放電可能な充放電部(二次電池、蓄電池)である。図2に示すように、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と電気的に接続されており、ジェネレータ42で発電された電力を充電する。また、バッテリ31は、パワーコントロールユニット35とESC36とを介して、モータ22と電気的に接続されており、モータ22に供給する電力を放電する。また、バッテリ31において、バッテリ31の電流・電圧やバッテリ31の温度やSOC(State Of Charge、充電率)を検出するセンサが設けられており、該センサはそれらの情報に関する信号を制御部33へ送る。
The
燃料タンク32は、エンジン発電ユニット12に備わるエンジン41を駆動させるために使用する燃料(例えば、ガソリン)を貯留している。また、燃料タンク32に設けられた不図示のレベルセンサは、制御部33へ燃料の残量の情報に関する信号を送る。
The
制御部33は、小型のコンピュータとして構成されており、マルチコプタ1の全体を制御する。例えば、制御部33は、エンジン41の駆動を制御して、ジェネレータ42での発電を制御する。
The control unit 33 is configured as a small computer and controls the
FC34は、マルチコプタ1の飛行の制御を行う装置である。このFC34は、制御部33とESC36へ推力指示の信号を送る一方で、制御部33からSOCの情報に関する信号を受け取る。また、FC34は、後述するコントローラ71から操縦者の操作指示の信号を受け取り、後述する各種センサ72から検出結果の情報に関する信号を受け取る。
The FC34 is a device that controls the flight of the
パワーコントロールユニット35は、モータ22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および受給を行ったり、ESC36へ電力を供給したりする。また、パワーコントロールユニット35は、制御部33から充放電切替指示の信号を受け取る。
The power control unit 35 is a device that controls the electric power supplied to the
ESC36は、モータ22の回転数を制御する装置である。このESC36は、パワーコントロールユニット35から供給される電力を、駆動電力として、モータ22に供給する。また、ESC36は、FC34から推力指示の信号を受け取る。
The
エンジン発電ユニット12は、図1に示すように、懸架部材24の下に設けられている。このエンジン発電ユニット12は、図1〜図3に示すように、エンジン41とジェネレータ(すなわち、発電機)42と冷却ファン43と冷却ダクト44を備えている。なお、エンジン41は本開示の「発熱部」や「駆動部」の一例であり、ジェネレータ42は本開示の「発熱部」や「発電部」の一例である。
As shown in FIG. 1, the engine
エンジン41は、ジェネレータ42の動力源であって、例えば、小型のディーゼルエンジンやレシプロエンジンなどである。すなわち、エンジン41は、モータ22またはバッテリ31へ供給する電力をジェネレータ42で発電するために駆動する。また、エンジン41は、制御部33から、発電電力指示の信号を受け取る。
The
本実施形態では、エンジン41は、当該エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CA方向が機体11の中心軸AA方向(すなわち、エンジン41と懸架部材24との配列方向(図3の上下方向))に対して直交するように配置されている。すなわち、機体11の中心軸AA方向を鉛直方向と定義し、鉛直方向に直交する方向を水平方向と定義するときに、エンジン41は当該エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CA方向が水平方向となるように配置されている。
In the present embodiment, in the
また、本実施形態では、ジェネレータ42は、当該ジェネレータ42のロータ42aの中心軸RA方向が機体11の中心軸AA方向に対して直交するように配置されている。すなわち、ジェネレータ42は、当該ジェネレータ42のロータ42aの中心軸RA方向が水平方向となるように配置されている。
Further, in the present embodiment, the
冷却ファン43は、エンジン41とジェネレータ42を冷却する空冷ファンであり、エンジン41とジェネレータ42を冷却する気流を発生させるために駆動する。この冷却ファン43は、冷却ファン43の駆動により発生する気流を誘導するための管(または、ハウジング(覆い))である冷却ダクト44内に、ジェネレータ42とともに、設けられている。そして、冷却ファン43は、軸部43aと、この軸部43aの外周に設けられた複数の羽部43bを備えている。このような冷却ファン43は、軸部43aがその中心軸(すなわち、冷却ファン43の中心軸FA)を中心に回転して、複数の羽部43bが中心軸FAを中心に回転することにより、中心軸FAの前後において気圧差を発生させて、冷却ダクト44内に気流を発生させる。そして、冷却ファン43は、このように発生させた気流により冷却ダクト44内に配置されるジェネレータ42と、冷却ダクト44内に面したエンジン41とを冷却する。
The cooling
本実施形態では、冷却ファン43は、当該冷却ファン43の中心軸FA方向が機体11の中心軸AA方向に対して直交するように配置されている。すなわち、冷却ファン43は、当該冷却ファン43の中心軸FA方向が水平方向(または、略水平方向)となるように配置されている。さらに言い換えると、本実施形態の冷却ファン43は、当該冷却ファン43の中心軸FA方向がクランクシャフト41aの中心軸CA上、および、ジェネレータ42のロータ42aの中心軸RA上に形成されるように配置されている。
In the present embodiment, the cooling
また、懸架部材24とエンジン41との間の連結部分に、エンジン41の振動を制振するマウントゴム部材51が設けられている。なお、マウントゴム部材51は、本開示の「制振部」の一例である。
Further, a
また、マルチコプタ1は、図2に示すように、コントローラ71と、各種センサ72を有する。
Further, as shown in FIG. 2, the
コントローラ71は、マルチコプタ1の操縦者が持つ操作部であり、例えば、ジョイスティックである。また、各種センサ72は、高度や姿勢や緯度や経度や加速度や障害物などを検出するセンサである。
The
また、本実施形態のマルチコプタ1においては、モータ22とバッテリ31とエンジン41によりシリーズハイブリッドシステムが構成されている。すなわち、マルチコプタ1においては、エンジン41が発電のみに使用され、モータ22がプロペラ21の駆動に使用され、さらに電力を回収するためのバッテリ31を有するシステムが構成されている。このようにして、マルチコプタ1は、エンジン41の駆動によりジェネレータ42にて発電し、発電した電力でモータ22を駆動してプロペラ21を駆動することにより、飛行する。また、マルチコプタ1は、エンジン41の駆動によりジェネレータ42にて発電した際の余剰電力を、バッテリ31に一旦蓄え、必要に応じてモータ22の駆動に用いる。
Further, in the
(マルチコプタの作用)
このような構成のマルチコプタ1は、モータ22に電力を供給し、複数のプロペラ21を回転させることにより飛行する。そして、プロペラ21の回転数を制御し、プロペラ21の回転によって得られる揚力をマルチコプタ1自体の重力とバランスさせることで、マルチコプタ1のホバリング飛行や前進・後進・左右移動飛行を実現させることができる。また、プロペラ21により発生させる揚力を大きくしてマルチコプタ1の上昇飛行を実現させることができ、プロペラ21により発生させる揚力を小さくしてマルチコプタ1の下降飛行を実現させることができる。また、各々のプロペラ21の回転数を制御して、複数のプロペラ21の回転によって発生する揚力に不均衡を生じさせることにより、マルチコプタ1の前進・後進・左右移動飛行を実現することができる。そして、相対回転するプロペラ21の回転数に差を設けることにより、旋回(回転)飛行を実現することができる。
(Action of multicopter)
The
<冷却ファンの駆動により発生する推力の抑制について>
本実施形態では、図3に示すように、冷却ファン43は、当該冷却ファン43の中心軸FA方向が水平方向となるように配置されている。そして、これにより、マルチコプタ1に、図3にて「推力方向」と示すように、冷却ファン43の駆動により発生する推力が、水平方向(詳しくは、気流の方向とは反対の方向)に作用する。ここで、「冷却ファン43の駆動により発生する推力」とは、冷却ファン43において空気が吸込まれることによって冷却ダクト44内に気流が発生するときに、冷却ファン43における中心軸FA方向の前後の気圧差により発生する推力である。
<Suppression of thrust generated by driving a cooling fan>
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the cooling
そして、このようにマルチコプタ1に対して冷却ファン43の駆動により発生する推力が作用すると、マルチコプタ1がホバリングしているときに、冷却ファン43の駆動により発生する推力がその作用方向(本実施形態では水平方向)にマルチコプタ1を推し進めようとする。そのため、マルチコプタ1の位置ずれが生じ易くなり、水平方向のマルチコプタ1の位置制御の精度が低下するおそれがある。
When the thrust generated by driving the cooling
そこで、本実施形態では、図3に示すように、冷却ファン43の駆動により発生する推力の作用方向(すなわち、推力方向)と風向きとが対向するように制御する。詳しくは、本実施形態では、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、マルチコプタ1に吹く風の風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが対向するように制御する。そして、このようにして、冷却ファン43の駆動により発生する推力を風力で相殺して抑制させる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the direction of action of the thrust generated by the drive of the cooling fan 43 (that is, the direction of the thrust) and the direction of the wind are controlled to face each other. Specifically, in the present embodiment, the direction of the thrust vector generated by driving the cooling
そこで、具体的には、本実施形態では、マルチコプタ1は、図2に示すように、風向取得部37と回転制御部38を有する。ここで、風向取得部37は、マルチコプタ1に吹く風の向きを取得する手段であって、例えば、GPSの位置情報や、モータ22に印加される電圧の値などをもとにして検出または推定される風向きを取得する。また、回転制御部38は、機体11の中心軸AAを中心にマルチコプタ1を回転(旋回(回転)飛行)させる制御部である。なお、図2に示す例では、風向取得部37と回転制御部38は、制御部33の一部として設けられているが、これに限定されず、制御部33とは別に設けられていてもよい。
Therefore, specifically, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、マルチコプタ1は、図2に示すように、風力取得部39を有する。この風力取得部39は、マルチコプタ1に吹く風の風力を取得する手段であって、例えば、不図示の風力センサの検出値や、モータ22に印加される電圧の値などをもとにして検出または推定される風力の値を取得する。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、マルチコプタ1は、図2に示すように、エンジン制御部40を有する。このエンジン制御部40は、エンジン41の回転数を制御する制御部である。
Further, in the present embodiment, the
そして、本実施形態では、このような構成のもと図4に示す制御を行う。図4に示すように、マルチコプタ1がホバリングしているとき(ホバリング中)であり(ステップS1:YES)、定点撮影中であれば(ステップS2:YES)、風力取得部39が風力の値を取得する(ステップS3)。なお、「定点撮影中」とは、例えば、機体本体部23に設けられる撮像部61が定点撮影(定位置で外部を撮像または録画)しているときである。
Then, in the present embodiment, the control shown in FIG. 4 is performed under such a configuration. As shown in FIG. 4, when the
そして、風力取得部39が取得した風力の値が所定値Aよりも大きい場合(ステップS4:YES)には、風向取得部37が風向きを取得する(ステップS5)。そして、回転制御部38は、冷却ファン43の駆動により発生する推力の作用方向(推力方向)と風向取得部37が取得した風向きとが対向するように、マルチコプタ1を回転させる制御(風向対向回転制御)を行う(ステップS6)。詳しくは、回転制御部38は、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、が対向するように、マルチコプタ1を回転させる制御を行う。なお、所定値Aは、冷却ファン43の駆動により発生する推力の方が大きく、風では相殺できないことが想定される風力(換言すれば無風に近い風力であり、より具体的には風速が2m/s)の値である。
Then, when the value of the wind power acquired by the wind
一方、風力取得部39が取得した風力値が所定値A以下である場合(ステップS4:NO)には、SOCが所定値B(例えば、70%)よりも大きければ(ステップS7:YES)、エンジン制御部40がエンジン出力をLowモードにする(ステップS8)。このステップS8では、具体的には、エンジン制御部40がエンジン41の回転数を所定の回転数(例えば、5000rpm)未満に制御する。また、回転制御部38は、ステップS6において、SOCが所定値B以下であれば(ステップS7:NO)、そのまま処理を終了する。なお、このとき、エンジン制御部40はエンジン出力をHighモードにしてもよい。
On the other hand, when the wind power value acquired by the wind
<本実施形態の作用効果について>
以上のように本実施形態のマルチコプタ1において、冷却ファン43は、当該冷却ファン43の中心軸FA方向が水平方向となるように配置されている。そして、回転制御部38は、風向対向回転制御、すなわち、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが対向するようにするようにマルチコプタ1を回転させる制御を行う。
<About the action and effect of this embodiment>
As described above, in the
これにより、冷却ファン43の駆動により発生する推力を風力で相殺できるので、マルチコプタ1がホバリングしているときに、冷却ファン43の駆動により発生する推力がその作用方向(水平方向)にマルチコプタ1を推し進め難くなるため、水平方向のマルチコプタ1の位置ずれが生じ難くなる。このようにして、冷却ファン43の駆動により発生する推力が作用する状況下にて、マルチコプタ1の位置制御の精度を向上させることができる。
As a result, the thrust generated by driving the cooling
また、風力取得部39により取得された風力の値が所定値Aよりも大きい場合に、回転制御部38は風向対向回転制御を行う。その一方で、風力取得部39により取得された風力値が所定値A以下である場合に、エンジン制御部40はエンジン41の回転数を所定の回転数未満に制御する。
Further, when the value of the wind power acquired by the wind
このようにして、風が強い場合においては、風向対向回転制御を行って、効果的に冷却ファン43の駆動により発生する推力を風力で相殺できる。一方、風が弱い場合においては、風向対向回転制御を行わないで、エンジン41の出力を低くする。これにより、冷却ファン43の推力を小さくして位置制御の精度を向上させることができる。また、燃料タンク32内の燃料の消費量を減らすことができる。
In this way, when the wind is strong, the wind direction facing rotation control can be performed to effectively cancel the thrust generated by driving the cooling
また、図3に示すように、エンジン41のピストン41bは、クランクシャフト41aよりも鉛直方向の上側、すなわち懸架部材24側に配置されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
これにより、マルチコプタ1の重心位置を出来るだけ上方側にすることができるので、マルチコプタ1の飛行姿勢が安定し易くなり、飛行に必要な電力を減らすことができる。また、飛行姿勢の安定のみならず、飛行姿勢の変更がし易くなる(換言すれば、飛行モードの変更応答性が改善される)。
As a result, the position of the center of gravity of the
また、回転制御部38は、マルチコプタ1がホバリング中であるときに、風向対向回転制御を行う。これにより、ホバリング制御時の位置精度を向上させることができる。
Further, the
また、回転制御部38は、撮像部61により撮像または録画していることを条件として、風向対向回転制御を行う。
Further, the
これにより、撮像部61による定点撮影(定位置での撮像または録画)を行うときのようなマルチコプタ1の位置制御の精度が求められるときのみ風向対向回転制御を行うので、風向対向回転制御を行う頻度を少なく抑えることができる。そのため、風向対向回転制御を行うことによる電力消費を減らすことができる。したがって、バッテリ31の充電残量、すなわち、SOCを維持することができる。
As a result, the wind direction facing rotation control is performed only when the accuracy of the position control of the
また、マウントゴム部材51は、エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CAを中心とする回転方向である水平軸回転方向に作用するエンジン41の振動を制振する。これにより、マルチコプタ1がエンジン41の駆動により回転することを抑制できる。
Further, the
<変形例>
また、変形例として、回転制御部38は、マルチコプタ1が移動中であるときに、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとマルチコプタ1の移動方向とが一致するようにマルチコプタ1を回転させる移動方向一致回転制御を行ってもよい。
<Modification example>
Further, as a modification, in the
このようにして、冷却ファン43の駆動により発生する推力をマルチコプタ1の移動(平行移動、すなわち、前進・後進・左右移動飛行)に有効活用することにより、マルチコプタ1を所望の位置に移動させることが容易となる。そのため、冷却ファン43の駆動により発生する推力が作用する状況下にて、マルチコプタ1の位置制御の精度を向上させることができる。また、マルチコプタ1の移動に必要な電力を低減できる。
In this way, the thrust generated by driving the cooling
〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態について説明するが、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、異なった点を中心に述べる。
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the components equivalent to those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences will be mainly described.
本実施形態では、図5に示すように、エンジン41は、当該エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CA方向が鉛直方向となるように配置されている。また、ジェネレータ42は、当該ジェネレータ42のロータ42aの中心軸RA方向が鉛直方向となるように配置されている。さらに、冷却ファン43は、当該冷却ファン43の中心軸FA方向が鉛直方向となるように配置されている。そして、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち鉛直方向のベクトルが機体11を上昇させる方向に作用する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
このようにして、冷却ファン43の駆動により発生する推力が水平方向に作用しないので、マルチコプタ1がホバリングしているときに、水平方向の位置制御の精度が向上する。また、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち鉛直方向のベクトルが機体11を上昇させる方向に作用するので、マルチコプタ1をホバリングさせた際に定点に位置制御することができる。また、マルチコプタ1を上昇させるときの消費電力を低減できる。このようにして、冷却ファン43の駆動により発生する推力をマルチコプタ1の飛行に有効活用して、飛行に必要な電力を低減できる。
In this way, since the thrust generated by driving the cooling
また、本実施形態では、マウントゴム部材51は、その制振力に指向性を持たせており、エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CAを中心とする回転方向である鉛直軸回転方向に作用するエンジン41の振動を制振する。これにより、マルチコプタ1がエンジン41の駆動の影響(例えば、クランクシャフト41aの回転方向とは反対方向に作用する反トルクの影響)で回転することを抑制できる。
Further, in the present embodiment, the
〔第3実施形態〕
次に、第3実施形態について説明するが、第1,2実施形態と異なる点を中心に述べる。
[Third Embodiment]
Next, the third embodiment will be described, but the points different from those of the first and second embodiments will be mainly described.
エンジン41の駆動時に発生する推力(以下、「エンジン推力」ともいう。)を発生させる推力発生部として、前記の冷却ファン43の他に、例えば、エンジン41に接続する排気口81(図6や図7参照)が考えられる。すなわち、エンジン推力の一例として、排気口81から排出される排気の流れにより発生する推力がある。本実施形態では、このようなエンジン推力が作用する状況下にて、マルチコプタ1の位置制御の精度を向上させる。
In addition to the cooling
そこで、回転制御部38は、エンジン推力のベクトル(以下、「エンジン推力ベクトル」という。)のうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが対向するように、マルチコプタ1を回転させる制御(以下、「エンジン推力風向対向回転制御」という。)を行う。
Therefore, the
これにより、エンジン推力を風力で相殺できるので、マルチコプタ1がホバリングしているときに、エンジン推力がその作用方向(水平方向)にマルチコプタ1を推し進め難くなるため、水平方向のマルチコプタ1の位置ずれが生じ難くなる。このようにして、エンジン推力が作用する状況下にて、マルチコプタ1の位置制御の精度を向上させることができる。
As a result, the engine thrust can be offset by the wind power, so that when the
また、本実施形態において、風力取得部39により取得された風力値が所定値Aよりも大きい場合に、回転制御部38はエンジン推力風向対向回転制御を行う。その一方で、風力取得部39により取得された風力の値が所定値A以下である場合に、エンジン制御部40はエンジン41の回転数を所定の回転数未満に制御する。
Further, in the present embodiment, when the wind power value acquired by the wind
これにより、外部の状況に応じて適切なマルチコプタ1の位置制御を選択できるため、マルチコプタ1の位置制御をより高精度なものとすることができる。
As a result, the appropriate position control of the
また、エンジン41のピストン41bは、クランクシャフト41aよりも鉛直方向の上側、すなわち懸架部材24側に配置されている。
Further, the
また、回転制御部38は、撮像部61により撮像または録画していることを条件として、エンジン推力風向対向回転制御を行う。
Further, the
また、排気口81は複数設けられていてもよい。そして、このとき、各々の排気口81のエンジン推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きが一致するようにして、複数の排気口81が配置されていることが望ましい。
Further, a plurality of
これにより、排気口81が複数設けられていても、マルチコプタ1の位置制御の精度の低下を抑制できる。
As a result, even if a plurality of
<変形例>
また、回転制御部38は、マルチコプタ1が移動中であるときに、エンジン推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、マルチコプタ1の移動方向とが一致するように、マルチコプタ1を回転させるエンジン推力移動方向一致回転制御を行ってもよい。
<Modification example>
Further, the
このようにして、エンジン推力をマルチコプタ1の移動に有効活用することにより、マルチコプタ1を所望の位置に移動させることが容易となる。そのため、エンジン推力が作用する状況下にて、マルチコプタ1の位置制御の精度を向上させることができる。また、マルチコプタ1の移動に必要な電力を低減できる。
By effectively utilizing the engine thrust for the movement of the
また、排気口81は、エンジン推力ベクトルの方向が鉛直方向となるように配置または制御されてもよい。
Further, the
このようにして、エンジン推力が水平方向に作用しないので、マルチコプタ1がホバリングしているときに、水平方向の位置制御の精度が向上する。また、エンジン推力ベクトルが機体11を上昇させる方向に作用するので、マルチコプタ1をホバリングさせた際にて定点に位置制御することができる。また、マルチコプタ1を上昇させるときの消費電力を低減できる。このようにして、エンジン推力をマルチコプタ1の飛行に有効活用して、飛行に必要な電力を低減できる。
In this way, since the engine thrust does not act in the horizontal direction, the accuracy of the horizontal position control is improved when the
また、このとき、エンジン41を当該エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CA方向が鉛直方向となるように配置し、マウントゴム部材51をその制振力に指向性を持たせておいてもよい。そして、マウントゴム部材51により、エンジン41のクランクシャフト41aの中心軸CAを中心とする回転方向である鉛直軸回転方向に作用するエンジン41の振動を制振してもよい。これにより、マルチコプタ1がエンジン41の駆動の影響で回転することを抑制できる。
Further, at this time, the
〔第4実施形態〕
次に、第4実施形態について説明するが、第1〜3実施形態と異なる点を中心に述べる。
[Fourth Embodiment]
Next, the fourth embodiment will be described, but the differences from the first to third embodiments will be mainly described.
本実施形態では、推力が作用する状況下での位置制御の精度向上を図る一方で、従来捨てていた排気エネルギ(すなわち、排気の熱エネルギや流速エネルギ)を活用するため、この排気エネルギを暖機促進や推力増強に使用する。 In the present embodiment, while improving the accuracy of position control under the condition where thrust acts, the exhaust energy is warmed in order to utilize the exhaust energy (that is, the thermal energy of the exhaust and the flow velocity energy) that have been discarded in the past. Used for machine promotion and thrust enhancement.
すなわち、バッテリ31やエンジン41などは、効率的に駆動できる温度範囲が決まっている。そこで、本実施形態では、エンジン41から排出される排気の熱を用いて、バッテリ31やエンジン41などの温度を効率的に駆動できる温度範囲に早く到達させる。これにより、バッテリ31やエンジン41などが低効率で駆動する時間を短縮して、バッテリ31やエンジン41などを効率良く駆動させることができる。
That is, the temperature range in which the
そこで、本実施形態では、マルチコプタ1は、図6や図7に示すように、回転機構82と機構制御部83を有する。回転機構82は、排気口81を3次元的に回転させる機構である。また、機構制御部83は、回転機構82を制御する制御部であり、例えば制御部33の一部として設けられている(図2参照)。また、排気口81は、図6または図7に示すように配置される。図6に示す例では、排気口81は、エンジン41の上方の位置、すなわち、鉛直方向(図6の上下方向)についてバッテリ31とエンジン41との間の位置に配置されている。また、図7に示す例では、排気口81は、エンジン41の側面方向の位置に配置されている。
Therefore, in the present embodiment, the
<第1実施例>
そこで、まず、第1実施例について説明する。本実施例では、図8のフローによる制御が行われる。図8に示すように、マルチコプタ1の始動時において、制御部33は、まず、暖機制御を行う。
<First Example>
Therefore, first, the first embodiment will be described. In this embodiment, control is performed by the flow shown in FIG. As shown in FIG. 8, at the time of starting the
この暖機制御においては、制御部33は、外気温がバッテリ31の充放電限界温度よりも高い場合(ステップS101:YES)には、そのままエンジン41の暖機を行う(ステップS103)。一方、制御部33は、外気温がバッテリ31の充放電限界温度以下である場合(ステップS101:NO)には、バッテリ31の暖機を行った(ステップS102)後、エンジン41の暖機を行う(ステップS103)。ここで、バッテリ31やエンジン41の暖機を行う際には、機構制御部83により排気口81をバッテリ31やエンジン41に向けるように制御してもよい。これにより、バッテリ31やエンジン41は、排気口81から排出される排気の熱により暖機される。
In this warm-up control, when the outside air temperature is higher than the charge / discharge limit temperature of the battery 31 (step S101: YES), the control unit 33 warms up the
次に、制御部33は、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値以上である場合(ステップS104:YES)には、そのまま暖機制御を終了する(ステップS106)。
Next, when the temperature of the
一方、制御部33は、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値未満である場合(ステップS104:NO)には、バッテリ31の暖機を行った(ステップS105)後に、暖機制御を終了する(ステップS106)。
On the other hand, when the temperature of the
ここで、ステップS105においてバッテリ31の暖機を行う際には、機構制御部83により排気口81をバッテリ31に向けるように制御する。このようにして、機構制御部83は、バッテリ31の温度が適正範囲PR1を下回る場合に、排気口81をバッテリ31に向けるように制御する。これにより、バッテリ31は、排気口81から排出される排気の熱により暖機される。なお、「適正範囲PR1」とは、バッテリ31が効率的に駆動できる温度の範囲である。
Here, when the
このようにして、制御部33は、暖機制御を行った後、機構制御部83により排気口81の向きを制御しながらマルチコプタ1の飛行を行う。
In this way, after performing warm-up control, the control unit 33 flies the
具体的には、制御部33は、高度が「0」よりも高い場合、すなわち、マルチコプタ1が飛行中である場合(ステップS107:YES)には、マルチコプタ1の飛行状態がホバリング中であるか否かを判断する(ステップS108)。
Specifically, when the altitude is higher than "0", that is, when the
そして、制御部33は、マルチコプタ1の飛行状態がホバリング中である場合(ステップS108:YES)には、機構制御部83により排気口81を下向きにする(ステップS109)。これにより、排気口81から排出される排気の流れによる推力が上向きに作用するので、マルチコプタ1のホバリングを維持するために必要なエネルギを削減しつつ、ホバリング時の位置制御の精度を向上させることができる。
Then, when the flight state of the
一方、制御部33は、マルチコプタ1の飛行状態がホバリング中でなく降下中である場合(ステップS108:NO、ステップS110:YES)には、機構制御部83により排気口81を下向きにする(ステップS111)。これにより、排気口81から排出される排気の流れによる推力が上向きに作用するので、マルチコプタ1が水平方向にずれることを抑制しつつ、マルチコプタ1の降下を促進することができる。
On the other hand, when the flight state of the
また、制御部33は、マルチコプタ1の飛行状態がホバリング中でも降下中でもない場合(ステップS108:NO、ステップS110:NO)、すなわち、マルチコプタ1の飛行状態が移動中または上昇中である場合には、機構制御部83により排気口81を進行方向と逆の向きにする(ステップS112)。
Further, when the flight state of the
具体的には、制御部33は、マルチコプタ1の飛行状態が移動中である場合には、機構制御部83により排気口81をマルチコプタ1の移動方向と逆向きにする。これにより、排気口81から排出される排気の流れによる推力がマルチコプタ1の移動方向に作用するので、マルチコプタ1の移動が促進される。
Specifically, when the flight state of the
また、制御部33は、マルチコプタ1の飛行状態が上昇中である場合には、機構制御部83により排気口を下向きにする。これにより、排気口81から排出される排気の流れによる推力が上向きに作用するので、マルチコプタ1の上昇が促進される。
Further, when the flight state of the
なお、制御部33は、高度が0である場合、すなわち、マルチコプタ1が飛行中でない場合(ステップS107:NO)には、機構制御部83により排気口81を下向きにする(ステップS113)。
When the altitude of the control unit 33 is 0, that is, when the
そして、その後、マルチコプタ1が停止するまで、制御部33は、機構制御部83による排気口81の向きの制御(ステップS107〜ステップS113)を行う(ステップS114)。
Then, after that, the control unit 33 controls the direction of the
<第2実施例>
次に、第2実施例について説明する。本実施例では、図9のフローによる制御が行われる。図9に示すように、第1実施例と異なる点として、制御部33は、ステップS214においてマルチコプタ1を停止させない場合(ステップS214:NO)には、前回のバッテリ31の温度の確認時からの経過時間が所定時間以上であって(ステップS215:YES)、バッテリ31の温度が適正範囲PR2の下限値未満である場合(ステップS216:NO)には、バッテリ31の暖機を行う(ステップS217)。このようにして、制御部33は、マルチコプタ1の始動時にバッテリ31の暖機を行った(ステップS205)後、一定の条件下で、バッテリ31の再暖機を行う。これにより、マルチコプタ1を寒冷地仕様にすることができる。なお、「適正範囲PR2」は、バッテリ31が効率的に駆動できる温度の範囲である。
<Second Example>
Next, the second embodiment will be described. In this embodiment, control is performed according to the flow shown in FIG. As shown in FIG. 9, the difference from the first embodiment is that when the control unit 33 does not stop the
また、適正範囲PR2は、ステップS204の適正範囲PR1よりも狭く設定されるものとする。これにより、バッテリ31の温度が適正範囲PR1から外れようとする前にバッテリ31の温度を適正範囲PR1内に収まるように修正して、バッテリ31をより効率の良く駆動する温度範囲で使用できる。
Further, the appropriate range PR2 is set to be narrower than the appropriate range PR1 in step S204. As a result, the temperature of the
<第3実施例>
次に、第3実施例について説明する。本実施例では、図10のフローによる制御を行う。図10に示すように、制御部33は、マルチコプタ1の状態がエンジン始動状態(すなわち、エンジン41の始動時)である場合(ステップS301:YES)には、ステップS302〜S308の暖機制御を行う。
<Third Example>
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, control is performed according to the flow shown in FIG. As shown in FIG. 10, when the state of the
このステップS302〜S308の暖機制御として、具体的には、制御部33は、外気温がバッテリ31の充放電限界温度よりも高い場合(ステップS302:YES)には、そのままエンジン41の温度が適正範囲PReの下限値以上であるか否かを判断する(ステップS304)。
As the warm-up control in steps S302 to S308, specifically, when the outside air temperature is higher than the charge / discharge limit temperature of the battery 31 (step S302: YES), the temperature of the
一方、制御部33は、外気温がバッテリ31の充放電限界温度以下である場合(ステップS302:NO)には、バッテリ31の暖機を行った(ステップS303)後、エンジン41の温度が適正範囲PReの下限値以上であるか否かを判断する(ステップS304)。ここで、ステップS303においてバッテリ31の暖機を行う際には、機構制御部83により排気口81をバッテリ31に向けるように制御してもよい。これにより、バッテリ31は、排気口81から排出される排気の熱により暖機される。
On the other hand, when the outside air temperature is equal to or lower than the charge / discharge limit temperature of the battery 31 (step S302: NO), the control unit 33 warms up the battery 31 (step S303), and then the temperature of the
そして、制御部33は、エンジン41の温度が適正範囲PReの下限値以上である場合(ステップS304:YES)には、そのままバッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値以上であるか否かを判断する(ステップS306)。なお、「適正範囲PRe」とは、エンジン41が効率的に駆動できる温度の範囲である。
Then, when the temperature of the
一方、制御部33は、エンジン41の温度が適正範囲PReの下限値未満である場合(ステップS304:NO)には、エンジン41の暖機を行った(ステップS305)後、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値以上であるか否かを判断する(ステップS306)。ここで、ステップS305においてエンジン41の暖機を行う際には、機構制御部83により排気口81をエンジン41に向けるように制御する。このようにして、機構制御部83は、エンジン41の温度が適正範囲PReを下回る場合に、排気口81をエンジン41に向けるように制御する。これにより、エンジン41は、排気口81から排出される排気の熱により暖機される。
On the other hand, when the temperature of the
そして、制御部33は、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値以上である場合(ステップS306:YES)には、そのまま暖機制御を終了する(ステップS308)。一方、制御部33は、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値未満である場合(ステップS306:NO)には、バッテリ31の暖機を行った(ステップS307)後、暖機制御を終了する(ステップS308)。ここで、ステップS307においてバッテリ31の暖機を行う際には、機構制御部83により排気口81をバッテリ31に向けるように制御する。
Then, when the temperature of the
そして、制御部33は、このように暖機制御を行った後、第1,2実施例と同様に機構制御部83により排気口81の向きを制御しながらマルチコプタ1の飛行を行う(ステップS309〜S315)。
Then, after performing the warm-up control in this way, the control unit 33 flies the
その後、制御部33は、マルチコプタ1の状態がエンジン駆動中(すなわち、エンジン41が駆動している状態、再始動も含む)である場合(ステップS316:YES)には、ステップS306の処理に戻る。一方、制御部33は、マルチコプタ1の状態がエンジン駆動中でない場合(ステップS316:NO)には、マルチコプタ1を停止させる場合(ステップS317:YES)にはこの処理ルーチンを終了する一方、マルチコプタ1を停止させない場合(ステップS317:NO)であればステップS316の処理に戻る。
After that, when the state of the
また、ステップS301においてマルチコプタ1の状態がエンジン始動中でない場合(ステップS301:NO)には、制御部33は、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値以上であるか否かを判断する(ステップS318)。そして、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値以上である場合(ステップS318:YES)には、制御部33は、ステップS316の処理へ移行する。一方、バッテリ31の温度が適正範囲PR1の下限値未満である場合(ステップS318:NO)には、制御部33は、エンジン41を始動させて(ステップS319)、バッテリ31の暖機を行った(ステップS320)後、エンジン41を停止させて(ステップS321)、ステップS316の処理へ移行する。
Further, when the state of the
<第4実施例>
次に、第4実施例について説明する。本実施例では、図11のフローによる制御が行われる。なお、この制御は、例えば、マルチコプタ1の発着場所の近くに可燃物(例えば、草)が存在する可能性がある場合、あるいは、マルチコプタ1の発着台の耐熱上限温度が低い場合に行われる。
<Fourth Example>
Next, a fourth embodiment will be described. In this embodiment, control is performed by the flow shown in FIG. This control is performed, for example, when there is a possibility that a combustible material (for example, grass) is present near the landing site of the
図11に示すように、制御部33に対し、マルチコプタ1の周辺環境状況の入力が行われる(ステップS401)。具体的には、ステップS401において、制御部33に対して、例えば、マルチコプタ1の周辺における可燃物の有無に関する入力(すなわち、「可燃物なし」の入力または「可燃物あり」の入力)が行われる。なお、ここでは、例えば、「可燃物なし」の周囲環境状況の値の入力として「1」が入力され、「可燃物あり」の周囲環境状況の値の入力として「2」が入力されるとする。また、可燃物の有無に関する入力は、マルチコプタ1のユーザによる入力であっても、撮像部61による撮影画像における検出に基づく入力であってもよい。
As shown in FIG. 11, the surrounding environment status of the
なお、ステップS401において、制御部33に対して、例えば、マルチコプタ1の発着台の耐熱上限温度に関する入力(すなわち、「耐熱上限温度が所定温度以上である」旨の入力または「耐熱上限温度が所定温度未満である」旨の入力)が行われるとしてもよい。このとき、例えば、「耐熱上限温度が所定温度以上である」旨の周囲環境状況の値の入力として「1」が入力され、「耐熱上限温度が所定温度未満である」旨の周囲環境状況の値の入力として「2」が入力されるとする。 In step S401, for example, an input regarding the heat resistance upper limit temperature of the landing platform of the multicopter 1 (that is, an input indicating that "the heat resistance upper limit temperature is equal to or higher than a predetermined temperature" or "a heat resistance upper limit temperature is predetermined" is input to the control unit 33. It may be input that "it is below the temperature"). At this time, for example, "1" is input as the input of the value of the ambient environment condition that "the heat resistance upper limit temperature is equal to or higher than the predetermined temperature", and the ambient environment condition that "the heat resistance upper limit temperature is less than the predetermined temperature" is input. It is assumed that "2" is input as the value input.
そして、このようにして周辺環境状況の入力が行われた(ステップS401)後、制御部33は、第1,2実施例と同様に暖機制御(ステップS402〜S407)を行う。 Then, after the surrounding environment status is input in this way (step S401), the control unit 33 performs warm-up control (steps S402 to S407) in the same manner as in the first and second embodiments.
このようにして、制御部33は、暖機制御を行った後、機構制御部83により排気口81の向きを制御しながらマルチコプタ1の飛行を行う。
In this way, after performing warm-up control, the control unit 33 flies the
具体的には、制御部33は、第1実施例〜第3実施例と異なる点として、マルチコプタ1の高度が所定高度PA以下である場合(ステップS408:NO)に、ステップS401で入力された周囲環境状況の値に応じて排気口81の向きを制御する。
Specifically, the control unit 33 is different from the first to third embodiments in that the
詳しくは、制御部33は、周囲環境状況の値が「1」である場合(ステップS414:YES)には、排気口81を下向きにする(ステップS415)。一方、制御部33は、周囲環境状況の入力値が「1」でない場合(ステップS414:NO)、すなわち、周囲環境状況の値が「2」である場合には、排気口81を下向き以外の向きにする(ステップS416)。
Specifically, when the value of the ambient environment condition is "1" (step S414: YES), the control unit 33 turns the
このようにして、本実施例では、機構制御部83は、高度が所定高度PAよりも低い状況でマルチコプタ1の下方に熱脆弱体(例えば、可燃物)が存在する場合に、排気口81を下方を除く方向に向けるように制御する。
In this way, in the present embodiment, the
なお、制御部33は、高度が所定高度PAよりも高い場合(ステップS408:YES)には、第1実施例のステップS108〜ステップS112と同様の制御を行う。 When the altitude is higher than the predetermined altitude PA (step S408: YES), the control unit 33 performs the same control as in steps S108 to S112 of the first embodiment.
<本実施形態の作用効果について>
以上のように本実施形態のマルチコプタ1において、推力発生部の1つであってエンジン41に接続する排気口81と、排気口81を3次元的に回転させる回転機構82と、回転機構82を制御する機構制御部83と、を有する。
<About the action and effect of this embodiment>
As described above, in the
これにより、排気口81を様々な方向に向けることができるので、位置制御の精度が求められる状況では位置精度向上制御を実施し、それ以外の状況では排気を推力として活用したり排気の熱を暖機に用いたりすることができる。
As a result, the
また、機構制御部83は、マルチコプタ1の高度が所定高度PAよりも低い状況でマルチコプタ1の下方に熱脆弱体(例えば、可燃物や、耐熱上限温度が所定温度未満である発着台)が存在する場合に、排気口81が下方を除く方向に向くように制御する。
Further, in the
これにより、排気の熱による熱脆弱体の火災の発生を抑制できる。 As a result, it is possible to suppress the occurrence of a fire of a thermally fragile body due to the heat of the exhaust gas.
また、マルチコプタ1は、バッテリ31やエンジン41などの発熱部を少なくとも1つ有する。そして、機構制御部83は、この発熱部の温度が適正範囲PR1,PR2,PReを下回る場合に、排気口81を発熱部に向けるように制御する。
Further, the
これにより、排気の熱によってバッテリ31やエンジン41などの発熱部の暖機を行って、バッテリ31やエンジン41などの発熱部の温度を適正範囲PR1,PR2,PRe内にすることができる。
As a result, the heat generated by the
また、マルチコプタ1は、バッテリ31やエンジン41などの発熱部を複数有する。そして、図6に示すように、排気口81は、鉛直方向について複数の発熱部の間(例えば、バッテリ31とエンジン41)に配置されている。
Further, the
これにより、バッテリ31とエンジン41というように暖機が必要な構成(すなわち、発熱部)が複数あっても、それぞれの発熱部を排気口81から排出される排気の熱により暖機できる。
As a result, even if there are a plurality of configurations (that is, heat generating parts) that require warming up, such as the
〔第5実施形態〕
次に、第5実施形態について説明するが、第1〜4実施形態と異なる点を中心に述べる。
[Fifth Embodiment]
Next, the fifth embodiment will be described, but the differences from the first to fourth embodiments will be mainly described.
本実施形態では、図12と図13に示すように、ジェネレータ42の回転軸42bは、クラッチ91にてエンジン41のクランクシャフト41aと着脱可能になっている。そして、図13に示すように、ジェネレータ42の回転軸42bは、クラッチ91によりエンジン41のクランクシャフト41aと繋がっていないときに、回路92により発電時とは逆の方向に回転できる。これにより、ジェネレータ42の回転軸42bに接続する冷却ファン43が発電時とは逆の方向に回転して風を送るので、この風によりマルチコプタ1は推進力を得ることができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the
そこで、制御部33は、図14のフローによる制御を行う。図14に示すように、制御部33は、SOCが規定値以上であって(ステップS501:YES)、かつ、水平姿勢で水平方向に移動することを指示されている場合(ステップ502:YES)には、図13に示すようにクラッチ91を切る(ステップS503)。すなわち、制御部33は、クラッチ91を切って、ジェネレータ42の回転軸42bとエンジン41のクランクシャフト41aとが繋がっていない状態にする。そして、制御部33は、マルチコプタ1を水平姿勢にして(ステップS504)、ジェネレータ42を回路92により発電時とは逆の方向に回転させて(ステップS505)、水平移動を行う(ステップS506)。
Therefore, the control unit 33 controls according to the flow shown in FIG. As shown in FIG. 14, when the SOC is equal to or higher than the specified value (step S501: YES) and the control unit 33 is instructed to move in the horizontal direction in the horizontal posture (step 502: YES). To disengage the clutch 91 as shown in FIG. 13 (step S503). That is, the control unit 33 disengages the clutch 91 so that the
そして、このとき、回転制御部38は、マルチコプタ1が移動中であるときに、冷却ファン43にて発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、マルチコプタ1の移動方向とが略一致するように、マルチコプタ1を回転させる推力移動方向一致回転制御を行う。これにより、マルチコプタ1の飛行時間が向上する。
At this time, in the
一方、制御部33は、SOCが規定値以上でない場合(ステップS501:NO)、および/または、水平方向に移動することを指示されていない場合(ステップ502:NO)には、図12に示すようにクラッチ91を入れる(ステップS507)。すなわち、制御部33は、クラッチ91を入れて、ジェネレータ42の回転軸42bとエンジン41のクランクシャフト41aとが繋がっている状態にする。そして、制御部33は、マルチコプタ1を傾斜姿勢にして(ステップS508)、水平移動を行う(ステップS509)。
On the other hand, when the SOC is not equal to or higher than the specified value (step S501: NO) and / or when the control unit 33 is not instructed to move in the horizontal direction (step 502: NO), the control unit 33 is shown in FIG. The clutch 91 is engaged (step S507). That is, the control unit 33 engages the clutch 91 so that the
また、変形例として、ステップS501において、制御部33は、エンジン41の温度が所定温度以下であるか否かを判断するとしてもよい。そして、このとき、マルチコプタ1のホバリング制御時であって、エンジン41の温度が所定温度以下である場合に、エンジン41を停止させてもよい。なお、このとき、エンジン41はスタータを備えている。
Further, as a modification, in step S501, the control unit 33 may determine whether or not the temperature of the
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present disclosure in any way, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the gist thereof.
例えば、第1実施形態や第3実施形態にて、回転制御部38は、風向対向回転制御やエンジン推力風向対向回転制御を行うときに、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと風向きとが完全に対向しなくても略対向するようにマルチコプタ1を回転させる制御を行ってもよい。
For example, in the first embodiment and the third embodiment, when the
また、第1実施形態の変形例や第3実施形態の変形例や第5実施形態にて、回転制御部38は、移動方向一致回転制御やエンジン推力移動方向一致回転制御を行うときに、冷却ファン43の駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとマルチコプタ1の移動方向とが完全に一致しなくても略一致するようにマルチコプタ1を回転させる制御を行ってもよい。
Further, in the modified example of the first embodiment, the modified example of the third embodiment, and the fifth embodiment, the
また、第1実施形態にて、回転制御部38は、マルチコプタ1全体ではなく冷却ファン43単体または冷却ファン43を備えるエンジン発電ユニット12を回転させるようにして、風向対向回転制御や移動方向一致回転制御を行ってもよい。
Further, in the first embodiment, the
また、第1実施形態や第2実施形態にて、クランクシャフト41aの中心軸CAと冷却ファン43の中心軸FAは、必ずしも同一軸線上に形成される必要はない。
Further, in the first embodiment and the second embodiment, the central axis CA of the
また、第1実施形態や第3実施形態にて、回転制御部38は、定点撮影中でなくても、ホバリング中であればいつでも風向対向回転制御を行ってもよい。
Further, in the first embodiment and the third embodiment, the
また、第1実施形態にて、エンジン41がスタータを備えており自力での再始動が可能な場合には、ホバリング制御時に、風力が所定値未満、バッテリ31のSOCが所定量以上のうち少なくとも1つの条件が達成された状態では、エンジン41を停止させてもよい。その一方で、風力が所定値以上、及びバッテリのSOCが所定量未満のうち少なくとも1つの条件が達成された状態では、風向対向回転制御を行ってもよい。この場合、エンジン41を停止させることで、冷却ファン43の駆動が停止されるので、推力が発生せず、位置精度をより向上させることができる。
Further, in the first embodiment, when the
また、本開示のマルチコプタは、冷却ファンを有するマルチコプタであれば、エタノール燃料やLPガス、天然ガスなどを燃料としたエンジンや、ディーゼルエンジンなどを搭載したマルチコプタ(ハイブリッドドローン)にも適用できる。また、本開示のマルチコプタは、冷却ファンを有するマルチコプタであれば、ハイブリッドドローンのみならず、エンジンを有さないマルチコプタ(例えば、電気回路冷却のために冷却ファンを持つマルチコプタ)や、あるいは、エンジンのみを有するマルチコプタにも適用できる。 Further, the multicopter of the present disclosure can be applied to an engine using ethanol fuel, LP gas, natural gas or the like as fuel, or a multicopter (hybrid drone) equipped with a diesel engine or the like, as long as it is a multicopter having a cooling fan. Further, the multicopter of the present disclosure is not limited to a hybrid drone if it is a multicopter having a cooling fan, but also a multicopter without an engine (for example, a multicopter having a cooling fan for cooling an electric circuit) or only an engine. It can also be applied to a multicopter having.
また、本開示のマルチコプタは、燃料電池システムが冷却ファンを備えている場合には、燃料電池システムを搭載したマルチコプタ(ハイブリッドドローン)にも適用できる。このとき、燃料電池システムは、燃料と酸化剤により発電する燃料電池と、燃料電池に燃料を供給するために駆動する燃料供給部(燃料噴射弁(インジェクタ)など)と、燃料電池で発電した電力を充放電する充放電部などを有する。そして、燃料電池が「発電部」に相当し、燃料供給部が「駆動部」に相当し、充放電部が「バッテリ」に相当する。 The multicopter of the present disclosure can also be applied to a multicopter (hybrid drone) equipped with a fuel cell system when the fuel cell system is equipped with a cooling fan. At this time, the fuel cell system includes a fuel cell that generates power from fuel and an oxidizing agent, a fuel supply unit (fuel injection valve (injector), etc.) that drives to supply fuel to the fuel cell, and electric power generated by the fuel cell. It has a charge / discharge part for charging / discharging. The fuel cell corresponds to the "power generation unit", the fuel supply unit corresponds to the "drive unit", and the charge / discharge unit corresponds to the "battery".
また、本開示のマルチコプタは、エンジンなどの駆動部を有さない発電部のみ有するマルチコプタについても、冷却ファンを有している場合には適用できる。このとき、発電部として、例えば、太陽光発電部や風力発電部などが考えられる。 Further, the multicopter of the present disclosure can be applied to a multicopter having only a power generation unit having no drive unit such as an engine when it has a cooling fan. At this time, as the power generation unit, for example, a solar power generation unit or a wind power generation unit can be considered.
1 マルチコプタ
11 機体
12 エンジン発電ユニット
21 プロペラ(ロータ)
22 モータ
23 機体本体部
24 懸架部材
31 バッテリ
32 燃料タンク
33 制御部
37 風向取得部
38 回転制御部
39 風力取得部
40 エンジン制御部
41 エンジン
41a クランクシャフト
41b ピストン
42 ジェネレータ(発電機)
42a ロータ
42b 回転軸
43 冷却ファン
43a 軸部
43b 羽部
51 マウントゴム部材
61 撮像部
81 排気口
82 回転機構
83 機構制御部
91 クラッチ
92 回路
CA (クランクシャフトの)中心軸
FA (冷却ファンの)中心軸
RA (ロータの)中心軸
AA (機体の)中心軸
PR1,PR2 (バッテリ温度の)適正範囲
PRe (エンジン温度の)適正範囲
PA 所定高度
1
22
Claims (21)
前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる回転制御部を有し、
前記冷却ファンは、当該冷却ファンの中心軸方向が水平方向となるように配置されており、
前記回転制御部は、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが略対向するように、前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる風向対向回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In a multicopter having a heat generating portion and a cooling fan that drives to generate an air flow that cools the heat generating portion.
It has a rotation control unit that rotates the multicopter or the cooling fan.
The cooling fan is arranged so that the central axis direction of the cooling fan is the horizontal direction.
The rotation control unit is the multicopter or the cooling fan so that the direction of the horizontal vector of the thrust vector generated by driving the cooling fan and the direction of the horizontal vector of the wind vector are substantially opposite to each other. To perform wind direction facing rotation control,
A multicopter featuring.
前記発熱部の1つである発電部と、
前記発熱部の1つであって前記発電部にて発電を行うために駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動値を制御する駆動制御部と、を有し、
風力の値が所定の風力値よりも大きい場合に、前記回転制御部は前記風向対向回転制御を行い、
前記風力の値が前記所定の風力値以下である場合に、前記駆動制御部は前記駆動部の駆動値を所定の駆動値未満に制御すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 1,
The power generation unit, which is one of the heat generation units,
A drive unit that is one of the heat generating units and is driven to generate power in the power generation unit,
It has a drive control unit that controls the drive value of the drive unit.
When the value of the wind force is larger than the predetermined wind value, the rotation control unit performs the wind direction facing rotation control.
When the value of the wind force is equal to or less than the predetermined wind value, the drive control unit controls the drive value of the drive unit to be less than the predetermined drive value.
A multicopter featuring.
前記発熱部の1つである発電部と、
前記発熱部の1つであって前記発電部にて発電を行うために駆動する駆動部としてのエンジンと、を有し、
前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が水平方向となるように配置され、
前記エンジンのピストンは、前記クランクシャフトよりも鉛直方向の上側に配置されていること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 1 or 2,
The power generation unit, which is one of the heat generation units,
It has an engine as a drive unit which is one of the heat generating units and is driven to generate power in the power generation unit.
The engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is horizontal.
The piston of the engine is arranged above the crankshaft in the vertical direction.
A multicopter featuring.
前記回転制御部は、前記マルチコプタがホバリング中であるときに、前記風向対向回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of any one of claims 1 to 3,
The rotation control unit performs the wind direction facing rotation control when the multicopter is hovering.
A multicopter featuring.
外部を撮像または録画する撮像部を有し、
前記回転制御部は、前記撮像部により撮像または録画していることを条件として、前記風向対向回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 4,
It has an imaging unit that captures or records the outside,
The rotation control unit performs the wind direction facing rotation control on condition that the image pickup unit captures or records the image.
A multicopter featuring.
前記回転制御部は、前記マルチコプタが移動中であるときに、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、前記マルチコプタの移動方向とが略一致するように、前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる移動方向一致回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In any one of the multicopters of claims 1 to 5,
The rotation control unit performs the rotation control unit so that the direction of the thrust vector generated by the drive of the cooling fan in the horizontal direction and the moving direction of the multicopter substantially match when the multicopter is moving. Performing movement direction matching rotation control to rotate the multicopter or the cooling fan,
A multicopter featuring.
前記冷却ファンは、当該冷却ファンの中心軸方向が鉛直方向となるように配置されており、
前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち鉛直方向のベクトルが前記マルチコプタを上昇させる方向に作用すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In a multicopter having a heat generating portion and a cooling fan that drives to generate an air flow that cools the heat generating portion.
The cooling fan is arranged so that the central axis direction of the cooling fan is the vertical direction.
Of the thrust vectors generated by driving the cooling fan, the vector in the vertical direction acts in the direction of raising the multicopter.
A multicopter featuring.
前記発熱部の1つである発電部と、
前記発熱部の1つであって前記発電部にて発電を行うために駆動する駆動部としてのエンジンと、
前記エンジンの振動を制振する制振部と、を有し、
前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が鉛直方向となるように配置されており、
前記制振部は、前記クランクシャフトの中心軸を中心とする回転方向である鉛直軸回転方向に作用する前記エンジンの振動を制振すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 7,
The power generation unit, which is one of the heat generation units,
An engine as a drive unit that is one of the heat generating units and is driven to generate power in the power generation unit.
It has a vibration damping unit that suppresses the vibration of the engine.
The engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is the vertical direction.
The vibration damping unit suppresses vibration of the engine acting in the vertical axis rotation direction, which is a rotation direction centered on the central axis of the crankshaft.
A multicopter featuring.
前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる回転制御部を有し、
前記冷却ファンは、当該冷却ファンの中心軸方向が水平方向となるように配置されており、
前記回転制御部は、前記冷却ファンの駆動により発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと前記マルチコプタの移動方向とが略一致するように前記マルチコプタまたは前記冷却ファンを回転させる移動方向一致回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In a multicopter having a heat generating portion and a cooling fan that drives to generate an air flow that cools the heat generating portion.
It has a rotation control unit that rotates the multicopter or the cooling fan.
The cooling fan is arranged so that the central axis direction of the cooling fan is the horizontal direction.
The rotation control unit rotates the multicopter or the cooling fan so that the direction of the vector in the horizontal direction of the thrust vector generated by driving the cooling fan and the moving direction of the multicopter substantially coincide with each other. To control,
A multicopter featuring.
前記マルチコプタを回転させる回転制御部を有し、
前記回転制御部は、前記推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、風力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きとが略対向するように、前記マルチコプタを回転させるエンジン推力風向対向回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In a multicopter having an engine and a thrust generating unit that generates thrust when the engine is driven,
It has a rotation control unit that rotates the multicopter, and has a rotation control unit.
The rotation control unit is such that the direction of the horizontal vector of the thrust vectors generated when the engine is driven by the thrust generating unit and the direction of the horizontal vector of the wind power vectors are substantially opposite to each other. Performing engine thrust wind direction facing rotation control to rotate the multicopter,
A multicopter featuring.
前記エンジンの回転速度を制御するエンジン制御部を有し、
風力の値が所定の風力値よりも大きい場合に、前記回転制御部は前記エンジン推力風向対向回転制御を行い、
前記風力の値が前記所定の風力値以下である場合に、前記エンジン制御部は前記エンジンの回転速度を所定の回転速度値未満に制御すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 10,
It has an engine control unit that controls the rotation speed of the engine.
When the value of the wind force is larger than the predetermined wind value, the rotation control unit performs the engine thrust wind direction facing rotation control.
When the value of the wind force is equal to or less than the predetermined wind value, the engine control unit controls the rotation speed of the engine to be less than the predetermined rotation speed value.
A multicopter featuring.
前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が水平方向となるように配置され、
前記エンジンのピストンは、前記クランクシャフトよりも鉛直方向の上側に配置されていること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 10 or 11.
The engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is horizontal.
The piston of the engine is arranged above the crankshaft in the vertical direction.
A multicopter featuring.
外部を撮像または録画する撮像部を有し、
前記回転制御部は、前記撮像部により撮像または録画していることを条件として、前記エンジン推力風向対向回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In any one of the multicopters of claims 10 to 12,
It has an imaging unit that captures or records the outside,
The rotation control unit performs the engine thrust wind direction facing rotation control on condition that the image pickup unit captures or records the image.
A multicopter featuring.
前記推力発生部は複数設けられ、
各々の前記推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きが一致するようにして、複数の前記推力発生部が配置されていること、
を特徴とするマルチコプタ。 In any one of the multicopters of claims 10 to 13,
A plurality of the thrust generating parts are provided.
A plurality of the thrust generating portions are arranged so that the directions of the horizontal vectors of the thrust vectors generated when the engine is driven are the same in each of the thrust generating portions.
A multicopter featuring.
前記回転制御部は、前記マルチコプタが移動中であるときに、前記推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルのうち水平方向のベクトルの向きと、前記マルチコプタの移動方向とが略一致するように、前記マルチコプタを回転させるエンジン推力移動方向一致回転制御を行うこと、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of any one of claims 10 to 14,
In the rotation control unit, when the multicopter is moving, the direction of the horizontal vector of the thrust vectors generated when the engine is driven by the thrust generating unit and the moving direction of the multicopter substantially match. To perform engine thrust movement direction matching rotation control to rotate the multicopter,
A multicopter featuring.
前記推力発生部は、当該推力発生部にて前記エンジンの駆動時に発生する推力ベクトルの方向が鉛直方向となるように配置または制御されていること、
を特徴とするマルチコプタ。 In a multicopter having an engine and a thrust generating unit that generates thrust when the engine is driven,
The thrust generating unit is arranged or controlled so that the direction of the thrust vector generated when the engine is driven by the thrust generating unit is the vertical direction.
A multicopter featuring.
機体ベースと、
前記機体ベースと前記エンジンとの間に設けられ、前記エンジンの振動を制振する制振部と、を有し、
前記エンジンは、当該エンジンのクランクシャフトの中心軸方向が鉛直方向となるように配置されており、
前記制振部は、前記クランクシャフトの中心軸を中心とする回転方向である鉛直軸回転方向に作用する前記エンジンの振動を制振すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 16,
Aircraft base and
It has a vibration damping unit provided between the airframe base and the engine to suppress the vibration of the engine.
The engine is arranged so that the central axis direction of the crankshaft of the engine is the vertical direction.
The vibration damping unit suppresses vibration of the engine acting in the vertical axis rotation direction, which is a rotation direction centered on the central axis of the crankshaft.
A multicopter featuring.
前記推力発生部の1つであって前記エンジンに接続する排気口と、
前記排気口を3次元的に回転させる回転機構と、
前記回転機構を制御する機構制御部と、を有すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In any one of the multicopters of claims 10 to 17,
An exhaust port that is one of the thrust generators and is connected to the engine,
A rotation mechanism that rotates the exhaust port three-dimensionally,
Having a mechanism control unit that controls the rotation mechanism,
A multicopter featuring.
前記機構制御部は、前記マルチコプタの高度が所定高度よりも低い状況で前記マルチコプタの下方に熱脆弱体が存在する場合に、前記排気口が下方を除く方向に向くように制御すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 18,
When the altitude of the multicopter is lower than a predetermined altitude and a thermally fragile body is present below the multicopter, the mechanism control unit controls the exhaust port so as to face in a direction other than the downward direction.
A multicopter featuring.
発熱部を少なくとも1つ有し、
前記機構制御部は、前記発熱部の温度が適正範囲を下回る場合に、前記排気口を前記発熱部に向けるように制御すること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 18 or 19.
It has at least one heat generating part and
The mechanism control unit controls the exhaust port to face the heat generating portion when the temperature of the heat generating portion falls below an appropriate range.
A multicopter featuring.
前記発熱部を複数有し、
前記排気口は、鉛直方向における複数の前記発熱部の間の位置に配置されること、
を特徴とするマルチコプタ。 In the multicopter of claim 20,
Having a plurality of the heat generating parts,
The exhaust port shall be arranged at a position between the plurality of heat generating portions in the vertical direction.
A multicopter featuring.
Priority Applications (1)
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JP2019089237A JP2020183210A (en) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | Multicopter |
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Family Applications (1)
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Cited By (5)
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JP7081060B1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-06-06 | ヤマハ発動機株式会社 | Flying object |
WO2022130818A1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | Hapsモバイル株式会社 | Flying body |
WO2022138115A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | ヤマハ発動機株式会社 | Aircraft |
WO2022181150A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | Electric propulsion system control device |
JP7512242B2 (en) | 2021-09-30 | 2024-07-08 | 愛三工業株式会社 | Multicopter |
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2019
- 2019-05-09 JP JP2019089237A patent/JP2020183210A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022130818A1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | Hapsモバイル株式会社 | Flying body |
JP2022094198A (en) * | 2020-12-14 | 2022-06-24 | Hapsモバイル株式会社 | Air vehicle |
JP7210526B2 (en) | 2020-12-14 | 2023-01-23 | Hapsモバイル株式会社 | flying object |
WO2022138115A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | ヤマハ発動機株式会社 | Aircraft |
JPWO2022138115A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | ||
WO2022137392A1 (en) * | 2020-12-23 | 2022-06-30 | ヤマハ発動機株式会社 | Flight vehicle |
JP7231791B2 (en) | 2020-12-23 | 2023-03-01 | ヤマハ発動機株式会社 | flying object |
WO2022181150A1 (en) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | Electric propulsion system control device |
JP7081060B1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-06-06 | ヤマハ発動機株式会社 | Flying object |
WO2022224331A1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-10-27 | ヤマハ発動機株式会社 | Aircraft |
JP7512242B2 (en) | 2021-09-30 | 2024-07-08 | 愛三工業株式会社 | Multicopter |
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