JP2021090315A - エンジン駆動式発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの熱の放熱促進を図りながら、バッテリが低温になることを抑制できるエンジン駆動式発電装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、エンジン４１と、エンジン４１の駆動により発電を行う発電機４２と、を有するエンジン駆動式発電装置において、熱伝導性を有しバッテリ３１が搭載される筐体７１を有し、筐体７１は、発電機４２に備わるステータ６１の熱を受熱可能に設けられている。【選択図】図１

Description

本開示は、エンジンの駆動により発電を行うエンジン駆動式発電装置に関する。

エンジン駆動式発電装置に関する従来技術として、特許文献１には、エンジンボディ外側に設けられ、エンジンの出力軸を囲うように設けられたステータを備える装置が開示されている。

特開２００６−２８００２７号公報

特許文献１に開示される装置は、発電機をエンジンボディから離隔させてエンジンの熱による発電機の温度上昇を抑制しているが、発電機に備わるステータの熱については単に空冷により放熱しているに過ぎず、放熱したステータの熱は特に有効利用されていない。

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、ステータの熱の放熱促進を図りながら、バッテリが低温になることを抑制できるエンジン駆動式発電装置を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、エンジンと、前記エンジンの駆動により発電を行う発電機と、を有するエンジン駆動式発電装置において、熱伝導性を有しバッテリが搭載される筐体を有し、前記筐体は、前記発電機に備わるステータの熱を受熱可能に設けられていること、を特徴とする。

この態様によれば、ステータの熱は、筐体に伝わって、筐体から筐体の外部に放出される。このようにして、ステータの熱の放熱面積を大きくして、ステータの熱の放熱促進を図ることができる。また、ステータから筐体に伝わった熱は筐体からバッテリに伝わるので、ステータの熱によりバッテリの温度を上昇させることができる。そのため、雰囲気温度が低い場合でも、バッテリの温度が低くなることを抑制できる。したがって、ステータの熱の放熱面積を大きくしてステータの熱の放熱促進を図るとともに、バッテリにステータの熱を伝えることでバッテリの温度が低温状態になることを抑制できる。ゆえに、ステータの熱の放熱促進を図りつつ、バッテリが低温になることを抑制できる。

上記の態様においては、前記筐体は、前記ステータと一体化していること、が好ましい。

この態様によれば、発電機の高さを小さくして、発電機の薄型化を図ることができる。そのため、装置全体の薄型化を図ることができる。

上記の態様においては、前記発電機は、前記エンジンの出力軸に固定された２つのロータを備え、前記２つのロータは、前記筐体を挟んで、それぞれ前記筐体に対向するように設けられていること、が好ましい。

この態様によれば、２つのロータが回転することにより発生する風が、筐体の両面に当たる。そのため、ステータの熱は、筐体から筐体の外部に放出され易くなり、より効果的にステータの熱の放熱促進を図ることができる。

上記の態様においては、前記ステータおよび前記バッテリの少なくとも一方に、前記バッテリの温度が所定温度よりも高いことを条件として前記筐体から離隔させられる離隔部が設けられていること、が好ましい。

この態様によれば、バッテリの温度が所定温度よりも高くなったら、離隔部により、ステータおよびバッテリの少なくとも一方が筐体から離隔させられる。そのため、バッテリの温度が過大に上昇することを抑制できる。

上記の態様においては、前記筐体の少なくとも一部に液体を循環させる循環路が形成されていること、が好ましい。

この態様によれば、循環路を循環する液体により筐体が冷却されるので、ステータの熱が筐体を介して放熱され易くなる。そのため、より効果的にステータの熱の放熱促進を図ることができる。

上記の態様においては、前記発電機は、前記エンジンの出力軸に固定されたロータを備え、前記バッテリは、前記筐体に対し前記ロータが設けられる側と同じ側に設けられていること、が好ましい。

この態様によれば、ロータの回転により発生する風をバッテリに当てることができる。そのため、ロータの回転により発生する風によりバッテリの温度の上昇速度を低減させることができる。したがって、バッテリの温度が過大に上昇することを抑制できる。

上記の態様においては、前記エンジン駆動式発電装置は、マルチコプタに適用されるものであること、が好ましい。

この態様によれば、バッテリが低温状態になることが抑制されるので、高所などの低温環境下でもバッテリにて安定して充放電が行うことができるため、マルチコプタの飛行を良好に維持することができる。

本開示のエンジン駆動式発電装置によれば、ステータの熱の放熱促進を図りながら、バッテリが低温になることを抑制できる。

マルチコプタの外観斜視図である。 マルチコプタの構成を示すブロック図である。 発電機とバッテリなどの配置についての第１実施例を示す図である。 発電機とバッテリなどの配置についての第２実施例を示す図である。 発電機とバッテリなどの配置についての第３実施例を示す図である。 発電機とバッテリなどの配置についての第４実施例を示す図である。 発電機とバッテリなどの配置についての第５実施例を示す図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 冷却順序を示す図である。 発電機とバッテリなどの配置についての第６実施例を示す図である。 図１０のＢ−Ｂ断面図である。 バッテリの温度制御を行うための構成を示す図である。 バッテリを筐体から離隔させることを示す図である。 バッテリの温度制御の一例を示すフローチャート図である。 バッテリの温度制御の一例を示すフローチャート図である。 バッテリの温度制御を行うことによるバッテリの温度の様子を示す図である。

以下、本開示のエンジン駆動式発電装置の実施形態について説明する。本実施形態のエンジン駆動式発電装置は、例えば、マルチコプタに適用されるものである。なお、マルチコプタとは、ヘリコプターの一種であり、複数のロータを搭載した回転翼機のことである。そして、マルチコプタには、自律飛行が可能な無人航空機(ドローン)が含まれる。

＜マルチコプタの概要＞
そこで、まず、本実施形態のエンジン駆動式発電装置が適用されるマルチコプタ１の全体の概要について説明する。

（マルチコプタの構成）
図１に示すように、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。

機体１１は、プロペラ２１とモータ２２と機体本体部２３を備えている。

プロペラ２１は、複数設けられている。そして、この複数のプロペラ２１を回転させることにより、マルチコプタ１は飛行する。なお、プロペラ２１の数は、図１に示す例では８つであるが、これに限定されず、４つ以上の偶数であればいかなる数でもよい。

モータ２２（すなわち、プロペラ駆動用のモータ）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（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（インバータ（不図示））とＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３５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に備わる発電機（すなわち、ジェネレータ）４２に電気的に接続されている。これにより、発電機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、ＰＣＵ３５とＥＳＣ３６とを介して、モータ２２に供給される。

機体本体部２３は、図１に示すように、エンジン発電ユニット１２のエンジン４１の上側に設けられている。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、ＥＣＵ３３と、ＦＣ３４と、ＰＣＵ３５と、ＥＳＣ３６などが設けられている。なお、詳しくは後述するように、本実施形態では、機体本体部２３に発電機４２が設けられている。

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、ＰＣＵ３５を介して、発電機４２と電気的に接続されており、発電機４２で発電された電力を充電する。また、バッテリ３１は、ＰＣＵ３５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。

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。

ＥＣＵ３３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の全体を制御する制御部である。例えば、ＥＣＵ３３は、エンジン４１の駆動を制御して、発電機４２での発電を制御する。

ＦＣ３４は、フライトコントローラであり、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、ＥＣＵ３３とＥＳＣ３６へ推力指示の信号を送る一方で、ＥＣＵ３３からＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、充電率）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５１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５２から検出結果の情報に関する信号を受け取る。

ＰＣＵ３５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ＰＣＵ３５は、発電機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、ＰＣＵ３５は、ＥＣＵ３３から充放電切替指示の信号を受け取る。

ＥＳＣ３６は、モータ２２の回転数を制御する装置である。このＥＳＣ３６は、ＰＣＵ３５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。

エンジン発電ユニット１２は、図１や図２に示すように、エンジン４１と発電機４２を備えている。なお、エンジン発電ユニット１２は、本実施形態のエンジン駆動式発電装置の一部を構成するものである。

エンジン４１は、発電機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へ供給する電力を発電機４２で発電するために駆動する。また、エンジン４１は、ＥＣＵ３３から、発電電力指示の信号を受け取る。

発電機４２は、エンジン４１の駆動により発電を行う。この発電機４２は、例えば図３に示すように、ステータ６１とロータ６２を備えている。ステータ６１には、コイル６３が設けられている。ロータ６２は、エンジン４１の出力軸４１ａに固定されている。

また、マルチコプタ１は、図２に示すように、コントローラ５１と、各種センサ５２を有する。コントローラ５１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５２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。

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と発電機４２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の駆動により発電機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の駆動により発電機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。

（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。

＜発電機とバッテリなどの配置について＞
マルチコプタ１における部品の搭載スペースは限られているので、それぞれの部品を近くに設ける必要がある。そのため、高温となる部品の近くに設けられる部品は、高温となる部品からの熱による影響を受け易くなる。特に、発電機４２は、エンジン４１の駆動により発電するものであり、高温となるエンジン４１の近傍に設けられ易い傾向にあることから、その冷却を強化することが必要となる。そこで、発電機４２の冷却を促進させるための部品を追加することが考えられるが、マルチコプタ１の大型化や重量化に繋がるおそれがある。

また、バッテリ３１の温度には、当該バッテリ３１の動作が安定する安定動作温度が存在する。しかしながら、マルチコプタ１などの高高度環境下を飛行する機会が多いモビリティでは、高度が高くなることに伴いモビリティに搭載されたバッテリ３１の周囲の雰囲気温度が低くなり、場合によっては、バッテリ３１の温度が安定動作温度未満になってしまい、バッテリ３１の動作が安定しないおそれがある。そのため、バッテリ３１の周囲の雰囲気温度が低い場合であっても、何らかの手段を用いてバッテリ３１の温度を上昇させて安定動作温度以上にすることが望まれる。

そこで、本実施形態では、発電機４２を、エンジン４１から離れた位置であってバッテリ３１に近い位置に設けるため、機体本体部２３の内部におけるバッテリ３１やＥＣＵ３３やＰＣＵ３５などの低温となり易い部品の近くの位置に設ける。

そこで、発電機４２とバッテリ３１などの配置についての具体的な実施例を以下に説明する。

（第１実施例）
まず、第１実施例においては、図３に示すように、機体本体部２３の内部に、熱伝導性を有する筐体７１が設けられている。そして、この筐体７１の上側に、バッテリ３１とＥＣＵ３３とＰＣＵ３５が搭載されている。一方、筐体７１の下側に、発電機４２のステータ６１が取り付けられている。

なお、図３に示す例では、発電機４２について、円柱状の出力軸４１ａに固定された円筒状のロータ６２の内周側に、出力軸４１ａの中心軸Ｌを中心に円柱状に形成されたステータ６１が設けられている。そして、このステータ６１の一部であるステータコア６１ａに、コイル６３が設けられている。なお、筐体７１は、本実施形態のエンジン駆動式発電装置の一部を構成するものである。

このようにして、本実施例では、発電機４２は、機体本体部２３の内部に設けられており、機体本体部２３の外部に設けられるエンジン４１から離れた位置に設けられている。そのため、発電機４２は、エンジン４１がその駆動時に高温になっても、エンジン４１から熱が伝わり難いので、エンジン４１の熱の影響を受け難い。

また、筐体７１の下側にステータ６１が取り付けられており、筐体７１は、ＣＦＲＰ（すなわち、炭素繊維強化プラスチック）などの伝熱性の高い材料で構成されている。換言すれば、筐体７１は、ステータ６１の熱を受熱可能に設けられている。これにより、エンジン４１が駆動して発電機４２が発電を行う発電時に発熱するコイル６３から受けたステータ６１の熱は、筐体７１に伝わって、筐体７１から筐体７１の外部に放出される。このようにして、本実施例では、ステータ６１の熱の放熱面積を大きくして、ステータ６１の熱の放熱促進を図ることができる。

さらに、ステータ６１から筐体７１に伝わった熱は筐体７１からバッテリ３１に伝わるので、バッテリ３１の温度を上昇させることができる。そのため、雰囲気温度（すなわち、バッテリ３１の周囲の温度）が低い場合でも、バッテリ３１の温度が低くなることを抑制でき、バッテリ３１の温度を安定動作温度に制御することが可能になる。したがって、バッテリ３１の動作を安定させることができる。

次に、第２実施例以下の実施例について説明するが、第１実施例を含めた他の実施例と共通する点の説明は省略して相違する点のみを説明する。

（第２実施例）
第２実施例においては、図４に示すように、筐体７１は、その一部にステータ６１が設けられるようにして、ステータ６１と一体化している。なお、図４に示す例では、発電機４２について、出力軸４１ａに固定された円筒状のロータ６２の外周側に、ステータ６１の一部である円筒状のステータコア６１ａが設けられている。そして、このステータコア６１ａにコイル６３が設けられている。

このようにして、筐体７１がステータ６１と一体化しているので、ステータ６１の熱の放熱面積を確実に大きくして、確実にステータ６１の熱の放熱促進を図ることができる。また、図４に示すように、第１実施例と比べて、発電機４２の高さを小さくして、発電機４２の薄型化を図ることができる。

（第３実施例）
第３実施例においては、図５に示すように、コイル６３の代わりにコアレスコイル６４を設けておき、筐体７１は、ステータ６１と一体化している。なお、図５に示す例では、発電機４２について、出力軸４１ａに固定された円盤状のロータ６２の上側に、円盤状のステータ６１と円盤状のコアレスコイル６４が設けられている。これにより、発電機４２の高さを小さくして、発電機４２の薄型化を図ることができる。

（第４実施例）
第４実施例においては、図６に示すように、エンジン４１の出力軸４１ａに固定された２つのロータ６２として、第１ロータ６２Ａと第２ロータ６２Ｂが設けられている。そして、第１ロータ６２Ａと第２ロータ６２Ｂは、それぞれ、筐体７１（詳しくは、筐体７１に設けられたコアレスコイル６４）に対向するように設けられている。なお、図６に示す例では、発電機４２について、筐体７１の一部がステータ６１として構成されており、このステータ６１にコアレスコイル６４が設けられている。

これにより、発電機４２による発電時において、第１ロータ６２Ａと第２ロータ６２Ｂが回転することにより発生する風が、筐体７１（詳しくは、コアレスコイル６４）の両面に当たる。そのため、発熱するコアレスコイル６４から受けたステータ６１の熱は、筐体７１から筐体７１の外部に放出され易くなり、より効果的にステータ６１の熱の放熱促進を図ることができる。

また、図６に示すように、バッテリ３１は、筐体７１に対して第１ロータ６２Ａが設けられる側と同じ側に設けられている。そのため、第１ロータ６２Ａが回転することにより発生する風が、バッテリ３１に当たる。したがって、バッテリ３１の温度が過度に上昇することを抑制できる。

（第５実施例）
第５実施例においては、図７と図８に示すように、筐体７１の少なくとも一部に冷却水（本開示の「液体」の一例）を循環させる冷却通路７２（本開示の「循環路」の一例）が形成されている。なお、この冷却通路７２は、バッテリ３１やＥＣＵ３３やＰＣＵ３５にも形成されている。これにより、冷却通路７２に冷却水を循環させて筐体７１を冷却できるので、ステータ６１の熱が筐体７１を介して放出され易くなる。そのため、さらに効果的にステータ６１の熱の放熱促進が図られる。

また、冷却通路７２に冷却水を循環させてバッテリ３１やＥＣＵ３３やＰＣＵ３５を冷却できる。そのため、バッテリ３１やＥＣＵ３３やＰＣＵ３５の温度が過大に上昇することも抑制できる。このとき、冷却する順序を、図８と図９に示すように、ラジエータ（不図示）、バッテリ３１、ＰＣＵ３５、ＥＣＵ３３、発電機４２、ウォータポンプ（不図示）とする。このようにして、出来るだけ低温に保ちたい部品から順に冷却して、各部品の温度を適切な温度に制御できる。

（第６実施例）
第６実施例においては、図１０と図１１に示すように、筐体７１に対して発電機４２が設けられる側と同じ側にて、発電機４２のロータ６２の外周を囲むようにバッテリ３１とＥＣＵ３３とＰＣＵ３５が設けられている。本実施例では、このようにして、バッテリ３１は、筐体７１に対しロータ６２が設けられる側と同じ側に設けられている。これにより、発電機４２による発電時において、ロータ６２が回転することにより発生する風がバッテリ３１とＥＣＵ３３とＰＣＵ３５に当たるので、バッテリ３１とＥＣＵ３３とＰＣＵ３５を冷却できる。そのため、バッテリ３１とＥＣＵ３３とＰＣＵ３５を冷却するための機器（例えば、冷却ファン）を設ける必要がない。したがって、機体本体部２３の簡素化と軽量化を図ることができる。ひいては、マルチコプタ１の簡素化と軽量化を図ることができる。

＜バッテリの温度制御について＞
また、発電機４２やＥＣＵ３３やＰＣＵ３５の発熱を用いて、バッテリ３１の温度を制御してもよい。

ここでは、図１２に示すように、バッテリ３１とＥＣＵ３３とＰＣＵ３５と発電機４２を、筐体７１に設ける。なお、図１２に示す例では、筐体７１に対して一方側（図の下側）にバッテリ３１と発電機４２が設けられ、筐体７１に対して他方側（図の上側）にＥＣＵ３３とＰＣＵ３５が設けられている。

そして、図１２に示すように、バッテリ３１と筐体７１との間と、発電機４２のステータ６１と筐体７１との間に、サーモスタット７３が設けられている。このサーモスタット７３は、バッテリ３１やステータ６１の温度が所定温度よりも高いことを条件として、バッテリ３１とステータ６１を筐体７１から離隔させるものであり、本開示の「離隔部」の一例である。なお、バッテリ３１と筐体７１との間のみ、または、発電機４２のステータ６１と筐体７１との間のみサーモスタット７３が設けられていてもよい。すなわち、バッテリ３１およびステータ６１の少なくとも一方に、サーモスタット７３が設けられていればよい。

また、図１２に示すように、ＥＣＵ３３と筐体７１との間と、ＰＣＵ３５と筐体７１との間にも、サーモスタット７３が設けられている。

このような構造のもと、運転前の低温時（すなわち、マルチコプタ１の運転前にてバッテリ３１の温度が低い時）において、発電機４２のコイル６３を熱源として、バッテリ３１を暖める。すなわち、図１２に示すように、発電機４２のステータ６１とバッテリ３１を筐体７１に当接させておき、図１２にて実線で示すように発電時に発熱したコイル６３からステータ６１と筐体７１を介してバッテリ３１に伝熱させる。このようにして、コイル６３とバッテリ３１の間に、バッテリ３１の昇温経路を形成する。

そして、運転後の低温時（すなわち、マルチコプタ１の運転後にてバッテリ３１の温度が低い時）においても同様にして、発電機４２のコイル６３を熱源として、バッテリ３１を暖め続ける。なお、このとき、ＥＣＵ３３とＰＣＵ３５も駆動して発熱するので、ＥＣＵ３３とＰＣＵ３５を熱源として、バッテリ３１を暖めることもできる。すなわち、図１２に示すように、ＥＣＵ３３とＰＣＵ３５を筐体７１に当接させておき、図１２にて破線で示すように発熱したＥＣＵ３３とＰＣＵ３５から筐体７１を介してバッテリ３１に伝熱させる。このようにして、ＥＣＵ３３とバッテリ３１の間と、ＰＣＵ３５とバッテリ３１の間に、バッテリ３１の昇温経路を形成する。すなわち、バッテリ３１よりも耐熱温度が高いＥＣＵ３３とＰＣＵ３５の発熱により、バッテリ３１を暖めることができる。

そして、運転後の高温時（すなわち、マルチコプタ１の運転後にてバッテリ３１の温度が高い時）においては、バッテリ３１の昇温経路を遮断する。すなわち、図１３に示すように、サーモスタット７３が温度を感知してバッテリ３１または筐体７１をリフトさせて、バッテリ３１と筐体７１を離隔させる。このとき、例えば、サーモスタット７３の設定温度（すなわち、リフトする温度）をバッテリ３１の安定動作温度に設定しておき、その設定温度を超えた場合にサーモスタット７３によりバッテリ３１と筐体７１を離隔させて、バッテリ３１を暖めないようにする。

なお、サーモスタット７３の代わりに、例えば、バッテリ３１に設けられた温度センサ７４の検出値に基づいてリフト駆動動作を行う電磁式リフト装置７５を使用してもよい。

ここで、以上のようなバッテリ３１の温度制御の一例について、フローチャートを用いて説明する。まず、サーモスタット７３を用いた場合におけるバッテリ３１の温度制御を、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。マルチコプタ１の運転前であって（ステップＳ１：ＹＥＳ）、温度センサ７４の検出値がバッテリ３１の安定動作温度未満である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、ＥＣＵ３３は、発電機４２のコイル６３に通電させる（ステップＳ３）。これにより、コイル６３が発熱する。

そして、このとき、サーモスタット７３によるリフトがなされておらず、バッテリ３１と発電機４２のステータ６１がともに筐体７１と当接しているので、コイル６３を熱源としてバッテリ３１が暖められる。

一方、マルチコプタ１の運転前でない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、または、マルチコプタ１の運転前であって（ステップＳ１：ＹＥＳ）、温度センサ７４の検出値がバッテリ３１の安定動作温度以上である場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、マルチコプタ１の運転中でなければ（ステップＳ４：ＮＯ）、ＥＣＵ３３は、マルチコプタ１の運転を開始する（ステップＳ５）。一方、マルチコプタ１の運転中であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ３３は、フローチャートの処理を終了する。

そして、このようなマルチコプタ１の運転開始後において、バッテリ３１の温度がサーモスタット７３の設定温度未満である場合には、サーモスタット７３によるリフトがなされず、コイル６３を熱源としてバッテリ３１が暖められる。一方、バッテリ３１の温度がサーモスタット７３の設定温度以上である場合には、サーモスタット７３によるリフトがなされて、コイル６３を熱源としてバッテリ３１が暖められない。

サーモスタット７３の代わりに温度センサ７４と電磁式リフト装置７５を用いた場合におけるバッテリ３１の温度制御を、図１５に示すフローチャートを用いて説明する。図１４と異なる点として、マルチコプタ１の運転を開始した後、温度センサ７４の検出値がリフト駆動設定温度（すなわち、電磁式リフト装置７５の設定温度）以上である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）には、ＥＣＵ３３は、電磁式リフト装置７５によるリフト駆動動作を行う（ステップＳ１０７）。これにより、コイル６３を熱源としてバッテリ３１が暖められない。

一方、温度センサ７４の検出値がリフト駆動設定温度未満である場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）で、かつ、温度センサ７４の検出値がバッテリ３１の安定動作温度未満である場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）には、ＥＣＵ３３は、電磁式リフト装置７５によるリフト駆動動作を行わない（ステップＳ１０９）。これにより、コイル６３を熱源としてバッテリ３１が暖められる。一方、温度センサ７４の検出値がバッテリ３１の安定動作温度以上である場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）には、ＥＣＵ３３は、フローチャートの処理を終了する。

本実施形態によれば、マルチコプタ１の運転前において、バッテリ３１の温度（＝雰囲気温度）が低い場合でも、コイル６３を熱源としてバッテリ３１が暖めることにより、バッテリ３１の温度を安定動作温度に制御できる。例えば、図１６に示すように、マルチコプタ１の運転前において、バッテリ３１の温度が−４０℃であった場合でも、コイル６３を熱源としてバッテリ３１を暖めることにより、バッテリ３１の温度を４０℃上昇させて（図中の「（Ａ）」）、安定動作温度の０℃に制御できる。

また、マルチコプタ１の運転中において、バッテリ３１の自己発熱によりバッテリ３１の温度が上昇しても、サーモスタット７３や電磁式リフト装置７５によりコイル６３を熱源としてバッテリ３１を暖めたり暖めなかったりすることにより、バッテリ３１の温度を安定動作温度に制御できる。例えば、図１６に示すように、マルチコプタ１の運転中において、バッテリ３１の自己発熱によりバッテリ３１の温度が２５℃上昇しても（図中の「Ｂ」）、サーモスタット７３の設定温度や電磁式リフト装置７５の設定温度を境界にしてコイル６３を熱源としてバッテリ３１を暖めたり暖めなかったりすることにより、バッテリ３１の温度を安定動作温度の２５℃〜６０℃に制御できる。

なお、上記では主に発電機４２のコイル６３の発熱を用いてバッテリ３１の温度を制御することを説明したが、発電機４２のコイル６３の発熱を用いてＥＣＵ３３やＰＣＵ３５の温度を制御することもできる。また、コアレスコイル６４の発熱を用いてバッテリ３１やＥＣＵ３３やＰＣＵ３５の温度を制御してもよい。

＜本実施形態の作用効果＞
以上のように本実施形態のエンジン駆動式発電装置は、熱伝導性を有しバッテリ３１が搭載される筐体７１を有し、この筐体７１は、発電機４２に備わるステータ６１から受熱可能に設けられている。

これにより、ステータ６１の熱は、筐体７１に伝わって、筐体７１から筐体７１の外部に放出される。このようにして、ステータ６１の熱の放熱面積を大きくして、ステータ６１の熱の放熱促進を図ることができる。また、ステータ６１から筐体７１に伝わった熱は筐体７１からバッテリ３１に伝わるので、ステータ６１の熱によりバッテリ３１の温度を上昇させることができる。そのため、雰囲気温度が低い場合でも、バッテリ３１の温度が低くなることを抑制できる。したがって、ステータ６１の熱の放熱面積を大きくしてステータ６１の熱の放熱促進を図るとともに、バッテリ３１にステータ６１の熱を伝熱させることでバッテリ３１の温度が低温状態になることを抑制できる。ゆえに、ステータ６１の熱の放熱促進を図りながら、バッテリ３１が低温になることを抑制できる。

また、筐体７１は、ステータ６１と一体化していてもよい。

これにより、発電機４２の高さを小さくして、発電機４２の薄型化を図ることができる。そのため、装置全体の薄型化を図ることができる。

また、発電機４２に備わる第１ロータ６２Ａと第２ロータ６２Ｂが、筐体７１を挟んで、それぞれ筐体７１に対向するように設けられていてもよい。

これにより、第１ロータ６２Ａと第２ロータ６２Ｂが回転することにより発生する風が、筐体７１の両面に当たる。そのため、ステータ６１の熱は、筐体７１から筐体７１の外部に放出され易くなり、より効果的にステータ６１の熱の放熱促進を図ることができる。

また、バッテリ３１およびステータ６１の少なくとも一方に、バッテリ３１の温度が所定温度よりも高いことを条件として筐体７１から離隔させられるサーモスタット７３または電磁式リフト装置７５が設けられていてもよい。

これにより、バッテリ３１の温度が所定温度よりも高くなったら、サーモスタット７３または電磁式リフト装置７５により、バッテリ３１とステータ６１が離隔させられる。そのため、バッテリ３１の温度が過大に上昇することを抑制できる。

また、筐体７１の少なくとも一部に冷却水を循環させる冷却通路７２が形成されていてもよい。

これにより、冷却通路７２を循環する液体により筐体７１が冷却されるので、ステータ６１の熱が筐体７１を介して放熱され易くなる。そのため、より効果的にステータ６１の熱の放熱促進を図ることができる。

また、バッテリ３１は、筐体７１に対しロータ６２が設けられる側と同じ側に設けられていてもよい。

これにより、ロータ６２の回転により発生する風をバッテリ３１に当てることができる。そのため、ロータ６２の回転により発生する風によりバッテリ３１の温度の上昇速度を低減させることができる。したがって、バッテリ３１の温度が過大に上昇することを抑制できる。

また、マルチコプタ１が高い高度を飛行しているときに、マルチコプタ１に搭載されるバッテリ３１は極めて低温の環境下にさらされることになる。このとき、バッテリ３１が低温状態になると、バッテリ３１にて充放電が行われ難くなるおそれがある。そこで、本実施形態のエンジン駆動式発電装置をマルチコプタ１に適用することにより、バッテリ３１が低温状態になることが抑制されるので、バッテリ３１にて安定して充放電が行われ、マルチコプタ１の飛行が安定する。

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。

例えば、本実施形態のエンジン駆動式発電装置は、マルチコプタ１以外の車両等にも適用可能である。

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
２２ モータ
２３ 機体本体部
３１ バッテリ
３２ 燃料タンク
３３ ＥＣＵ
３４ ＦＣ
３５ ＰＣＵ
３６ ＥＳＣ
４１ エンジン
４１ａ 出力軸
４２ 発電機
５１ コントローラ
５２ 各種センサ
６１ ステータ
６１ａ ステータコア
６２ ロータ
６２Ａ 第１ロータ
６２Ｂ 第２ロータ
６３ コイル
６４ コアレスコイル
７１ 筐体
７２ 冷却通路
７３ サーモスタット
７４ 温度センサ
７５ リフト装置
Ｌ 中心軸

Claims (7)

1. エンジンと、前記エンジンの駆動により発電を行う発電機と、を有するエンジン駆動式発電装置において、
   熱伝導性を有しバッテリが搭載される筐体を有し、
   前記筐体は、前記発電機に備わるステータの熱を受熱可能に設けられていること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。
2. 請求項１のエンジン駆動式発電装置において、
   前記筐体は、前記ステータと一体化していること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。
3. 請求項２のエンジン駆動式発電装置において、
   前記発電機は、前記エンジンの出力軸に固定された２つのロータを備え、
   前記２つのロータは、前記筐体を挟んで、それぞれ前記筐体に対向するように設けられていること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。
4. 請求項１のエンジン駆動式発電装置において、
   前記ステータおよび前記バッテリの少なくとも一方に、前記バッテリの温度が所定温度よりも高いことを条件として前記筐体から離隔させられる離隔部が設けられていること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つのエンジン駆動式発電装置において、
   前記筐体の少なくとも一部に液体を循環させる循環路が形成されていること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つのエンジン駆動式発電装置において、
   前記発電機は、前記エンジンの出力軸に固定されたロータを備え、
   前記バッテリは、前記筐体に対し前記ロータが設けられる側と同じ側に設けられていること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つのエンジン駆動式発電装置において、
   前記エンジン駆動式発電装置は、マルチコプタに適用されるものであること、
   を特徴とするエンジン駆動式発電装置。

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