JP2021172101A - 飛行体の制御方法、及び飛行体 - Google Patents

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Abstract

【課題】飛行の信頼性を向上させることができる電動飛行体の制御方法、及び電動飛行体を提供する。【解決手段】飛行体１は、飛行体推進装置１６と、複数の蓄電素子６を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置７，８とを備え、飛行中に、バンク８に内部短絡等が生じて制御部９１がバンク８の切離が必要であると判定した場合には、バンク８の切り離しが行われる。【選択図】図２

Description

本発明は、飛行体の制御方法、及び飛行体に関する。
近年、様々な電動の飛行体が開発されている。ドローン等の無人飛行機は、二次電池及び電池制御回路を備え、二次電池の放電によってモータを回転させ、回転翼を回転させている。重量増加を抑制しつつ所定の航続距離を確保するために、二次電池は、これまで以上に高エネルギー密度であることが求められている。
無線中継局を搭載し、高度が１１ｋｍ〜５０ｋｍである成層圏内の空域を飛行又は滑空するＨＡＰＳ（High-altitude platform station：成層圏プラットフォーム局）も開発されている（例えば特許文献１を参照）。ソーラープレーン、飛行船、成層圏ジェット等、様々なＨＡＰＳが開発されている。ＨＡＰＳは、そのオペレーション（通信インフラとして機能している間）中、成層圏内の例えば高度２０ｋｍの位置に滞在する。ＨＡＰＳにより広範囲の多数の端末装置と同時接続を行うことができ、ＨＡＰＳと人工衛星、地上局との間で連携を取ることで、高速の通信インフラを構築することができる。災害時においても、安定した通信環境を維持できる。
ＨＡＰＳは太陽電池を有するソーラーパネルと、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を有する蓄電装置とを備えてもよい。ＨＡＰＳは、成層圏を、昼間はソーラーパネルにより発電された電力により飛行し、夜間は蓄電装置が放電する電力により飛行してもよい。ＨＡＰＳに備えられる蓄電素子は、大型の飛行体を夜間に飛行させ続けるために、高い放電容量（満充電容量）を有することが要求されている。
特開２０１９−５４４９０号公報
ＳＯＨ（State Of Health）が低下した、内部短絡が生じた等の事象が発生した場合にＨＡＰＳの飛行を続行させるための対策を、本発明者らは検討した。ＨＡＰＳ以外の飛行体においても、同様なニーズが今後高まると予想される。
本発明の目的は、飛行の信頼性向上に資する飛行体の制御方法、及び飛行体を提供することにある。
本発明の一態様に係る飛行体の制御方法は、飛行体推進装置と、複数の蓄電素子を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置とを備える飛行体の、１又は複数の蓄電素子を切り離す。
本発明の一態様に係る飛行体は、太陽電池を有して飛行体推進装置に電力を供給する発電装置と、複数の蓄電素子を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置と、該蓄電装置から切り離された１又は複数の蓄電素子を運搬する運搬装置とを備える。
上記の態様によれば、飛行の信頼性を向上できる。
実施形態１に係るＨＡＰＳの外観の斜視図である。 ＨＡＰＳの構成を示すブロック図である。 蓄電装置の斜視図である。 実施形態１に係る制御部による切離制御の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る制御部による切離制御の処理手順を示すフローチャートである。
（実施の形態の概要）
実施形態に係る飛行体の制御方法は、飛行体推進装置と、複数の蓄電素子を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置とを備える飛行体の、１又は複数の蓄電素子を切り離す。
飛行体推進装置としては、例えばプロペラを回転させるモータ等が挙げられる。代替的に、飛行体推進装置は、内燃機関と推進アシスト用のモータとを有するハイブリッド推進装置であってもよい。
蓄電装置としては、例えばリチウムイオン二次電池等の電池セル（蓄電素子）、該電池セルを複数直列及び／又は並列に接続した電池モジュール、複数の電池モジュールを直列に接続したもの（バンク。ストリングとも呼ばれる）、又はバンクを並列に接続したものを用いてもよい。
飛行体は、例えばＨＡＰＳ、ｅＶＴＯＬ（electric vertical takeoff and landing aircraft）であってもよいが、これらに限定はされない。
上記構成によれば、蓄電素子を切り離すことによって飛行体の軽量化を図り、飛行を続行させたり、航続距離を延ばしたりできる。こうして、飛行の信頼性・ロバスト性を向上でき、飛行体のオペレーションの信頼性を向上できる。
上述の飛行体の制御方法において、内部短絡が生じている、又は蓄電素子の温度が第１閾値以上である、又はＳＯＨが第２閾値以下である、又はＳＯＣ（State Of Charge）が第３閾値以下である、１又は複数の蓄電素子を切り離してもよい。
ＳＯＨとしては、例えば容量維持率、抵抗値、又は形状変化等が挙げられる。形状変化としては、例えば蓄電素子のエレメントの膨れ等の変位量、エレメントを収容するケースの変位量、外側に広がる力(反力)の変化、若しくは蓄電素子の少なくとも一面に印加されている圧力の変化、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
第１閾値としては、例えば充放電の続行が可能である温度の上限値が挙げられる。
第２閾値としては、例えば充放電の続行が可能であるＳＯＨの下限値、飛行オペレーション遂行のために必要とされる放電容量（満充電容量）の下限値が挙げられる。
第３閾値としては、例えば可逆的に充放電を繰り返すことが可能な電圧範囲の下限電圧に対応するＳＯＣが挙げられる。
蓄電素子を切り離して目標着陸地点まで運搬する運搬装置（例えば、別の飛行体）が電力を要する場合、当該運搬装置の着陸に要するＳＯＨ及びＳＯＣを事前にシミュレーションしておき、それらも加味して第２閾値及び第３閾値を設定する。
ＳＯＣが第３閾値以下である蓄電素子を切り離すことで、飛行体の飛行を続行させたり、航続距離を延ばしたりでき、飛行の信頼性が向上する。蓄電素子の温度が第１閾値以上であり、若しくは蓄電素子のＳＯＨが第２閾値以下であり、劣化の程度が大きい場合、又は内部短絡が生じている場合、この蓄電素子を切り離して他の蓄電素子により充放電を続行し、飛行を続行させたり、航続距離を延ばしたりでき、飛行の信頼性が向上する。
実施形態に係る飛行体は、太陽電池を有して飛行体推進装置に電力を供給する発電装置と、複数の蓄電素子を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置と、該蓄電装置から切り離された、１又は複数の蓄電素子を運搬する運搬装置とを備える。
上記構成によれば、蓄電素子を切り離すことによって飛行体の軽量化を図り、飛行を続行させたり、航続距離を延ばしたりできる。劣化した、又は内部短絡が生じた蓄電素子を切り離して、他の蓄電素子により充放電を続行し、飛行を続行させたり、航続距離を延ばしたりでき、飛行の信頼性が向上する。運搬した蓄電素子は再使用、再利用が検討されてもよい。
発電装置としては、例えば太陽電池を配列したモジュールを複数並べて接続したソーラーパネルを用いてもよい。
運搬装置としては、例えばグライダー、パラシュート、又はドローンが挙げられる。
グライダー及びパラシュートは駆動装置を必要とせず、軽量である。ドローンも軽量であり、飛行体に搭載又は接続することができる。ドローンの場合、駆動装置及び制御装置を有するので、蓄電素子をより精度良く、目標着陸地点まで運搬することができる。
蓄電素子は、グライダーに収容してあってもよいし、又はパラシュート若しくはドローンに連結してあってもよい。この場合、グライダー、パラシュート、又はドローンを飛行体から切り離すことにより、蓄電素子を切り離すことができる。
上述の飛行体において、端末装置との間で無線通信を行う無線中継局を備えてもよい。
端末装置は、スマートフォン等の携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータやタブレット等の携帯端末装置、ドローン等が備える通信端末装置等であってもよい。
無線中継局は、無線中継局が滞在する空域より下方の空域に存在する飛行機の中でユーザが使用する端末装置、又は前記通信端末装置と無線通信を行い、また、地上又は海上の中継局と無線通信を行い、移動通信網のコアネットワークに接続される。
飛行体が無線中継局を備えるＨＡＰＳである場合、成層圏内の所定の空域で飛行オペレーションを遂行する必要があるが、蓄電素子を切り離すことによって飛行体の軽量化を図り、飛行を続行させたり、航続距離を延ばしたりできる。飛行体のオペレーション中に、劣化した、又は内部短絡が生じた状態の蓄電素子が生じた場合に、該蓄電素子を切り離して、他の蓄電素子により充放電を続行し、飛行を続行してオペレーションを続行できる。こうすることで、通信インフラとしての信頼性が向上する。
飛行体がＨＡＰＳである場合、所定範囲の空域を飛行するので、切り離した蓄電素子の回収地点を推定できる。
上述の飛行体において、前記蓄電装置は、複数の蓄電素子を直列に接続した直列接続回路を複数並列接続して構成され、前記直列接続回路が前記蓄電装置から切り離されてもよい。
前記直列接続回路はＢＭＵ（Battery Management Unit）等により複数の蓄電素子が管理されるユニットであってもよい。前記直列接続回路は切り離し可能に並列に連結されてもよい。
（実施形態１）
ＨＡＰＳを例に実施形態１を説明する。
図１はＨＡＰＳ１の外観の斜視図、図２はＨＡＰＳ１の構成を示すブロック図である。図２中、制御装置９と各部との接続は省略している。
ＨＡＰＳ１は、翼部２と、複数のプロペラ３と、複数の脚部４と、複数のソーラーパネル５と、複数のバンク８と、制御装置９と、無線中継局１０と、第１コンバータ回路１１と、第２コンバータ回路１２と、切替部１３と、インバータ回路１４と、車輪１５と、切替部１７と、運搬装置２０とを備える。プロペラ３はモータ（電動機）１６に接続されている。ＨＡＰＳ１の構成は、この例に限定はされない。バンク８、制御装置９、無線中継局１０、第１コンバータ回路１１、第２コンバータ回路１２、切替部１３、及びインバータ回路１４は脚部４内に収容されている。代替的に、これらは翼部２に設けられてもよい。
ソーラーパネル５は、例えばシリコン系の太陽電池を複数配列したモジュールを複数並べ、接続してなる。
バンク８は、例えばリチウムイオン二次電池等の電池セル６を複数直列に接続した電池モジュール７を複数直列に接続したものである。バンク８は、複数並列に接続されている。図２においては、バンク８は電池モジュール７を３個接続してあるが、この場合に限定されない。
運搬装置２０は、例えばグライダーである。代替的に、運搬装置２０はパラシュート、ドローンであってもよい。
制御装置９は、制御部９１、記憶部９２、入力部９３、通信部９４、モータ駆動部９５、第１切離部９６、及び第２切離部９７を備える。
制御部９１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成され、ＨＡＰＳ１の各部の動作を制御する。制御部９１は、後述する切離制御プログラム９２１を読み出して実行することにより、切離制御の処理を実行する。切離制御の処理とは、バンク８の電池セル６に内部短絡が生じている場合、電池セル６の温度が第１閾値以上である場合、バンク８のＳＯＨが第２閾値以下である場合、ＳＯＣが第３閾値以下である場合、バンク８を切り離して運搬装置２０に移し、運搬装置２０をＨＡＰＳ１から切り離して着陸させる処理をいう。
記憶部９２は、切離制御プログラム９２１を含む各種のプログラム、及び履歴ＤＢ（データベース）９２２を記憶している。切離制御プログラム９２１は、例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体９０に格納された状態で提供され、制御装置９にインストールすることにより記憶部９２に格納される。代替的に、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから切離制御プログラム９２１を取得し、記憶部９２に記憶させてもよい。
履歴ＤＢ９２２は、ソーラーパネル５の発電及び放電の履歴データ、バンク８の充放電の履歴データ、バンク８の温度の履歴データ、気象情報の履歴データ、及びＨＡＰＳ１の飛行制御の履歴データ、バンク８の切離の履歴データ等を記憶してもよい。ソーラーパネル５の発電及び放電の履歴とは、ソーラーパネル５の動作履歴であり、使用期間を示す情報、発電に関する情報（電力等）、又は放電に関する情報（電圧、レート等）の履歴を含んでもよい。バンク８の充放電の履歴とは、バンク８の動作履歴であり、使用期間を示す情報、充電又は放電に関する情報（電圧、レート等）の履歴を含んでもよい。
気象情報の履歴とは、気象サーバ４０から取得した、取得時点のＨＡＰＳ１の位置における風速及び風向、並びに日照量等の履歴であってもよい。
飛行制御の履歴とは、モータ１６の回転数及び回転時間等の回転駆動を含む、ＨＡＰＳ１の飛行の制御の履歴であってもよい。
バンク８の切離の履歴データとは、制御部９１による切離を行ったバンク８のＩＤＮｏ．、切離の日時の履歴であってもよい。
入力部９３は、ソーラーパネル５、バンク８の電流及び電圧の検出結果等の入力を受け付ける。図２において電流計及び電圧計は省略している。
通信部９４は、無線中継局１０等の他の装置との間で通信を行う機能を有し、所要の情報の送受信を行う。
モータ駆動部９５は、各プロペラ３の各モータ１６の回転駆動を制御する。
第１切離部９６は、後述する切替部１７により対象のバンク８を切り離す。
第２切離部９７は、運搬装置２０をＨＡＰＳ１から切り離して、地上へバンク８を運搬させる。
第１コンバータ回路１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、ソーラーパネル５に接続され、ソーラーパネル５の出力電圧を昇圧して出力する。
第２コンバータ回路１２はバンク８に接続されており、バンク８の放電及び充電を行う双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである。各バンク８は、切替部１７により第２コンバータ回路１２との接続をオン又はオフされる。切替部１７はスイッチ１７１を有し、スイッチ１７１の開閉により、バンク８の通電をオン又はオフする。スイッチ１７１がオンであるバンク８が第２コンバータ回路１２に接続される。後述する切離を行う場合、切替部１７においてバンク８を切り離すように構成されている。
インバータ回路１４は、ＤＣをＡＣに変換する。即ち切替部１３から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。
切替部１３は、例えば直列に接続された２つのスイッチ１３１とスイッチ１３２とを備える。図２において、充放電を制御する制御回路は省略している。スイッチ１３１及びスイッチ１３２は、リレーやパワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子からなる。スイッチ１３１とスイッチ１３２との接続点はインバータ回路１４に接続されている。スイッチ１３１の他端、スイッチ１３２の他端は夫々、第１コンバータ回路１１、第２コンバータ回路１２に接続されている。
インバータ回路１４には、無線中継局１０、及びモータ１６等の負荷が接続されている。
ソーラーパネル５から負荷に放電する場合、スイッチ１３１をオンにして、負荷にソーラーパネル５を接続する。
バンク８から負荷に放電する場合、スイッチ１３２をオンにして、負荷にバンク８を接続する。図２においては、スイッチ１３２がオンであり、バンク８から負荷へ電力が供給されている状態を示している。
ソーラーパネル５及びバンク８から負荷に放電する場合、スイッチ１３１及びスイッチ１３２の両方をオンにして、負荷にソーラーパネル５及びバンク８を接続する。
無線中継局１０は、第１通信部１０１、第２通信部１０２、及び第３通信部１０３を備える。
第１通信部１０１は、アンテナ、送受共用器、及び増幅器等を有し、飛行機の中でユーザが使用する端末装置３０、又はドローンの通信端末装置３０等と無線信号の送受信を行う。第２通信部１０２は、アンテナ、送受共用器、及び増幅器等を有し、地上又は海上の中継局との間で、無線信号の送受信を行う。該中継局を介し無線中継局１０は、移動通信網のネットワークＮＷに接続される。ネットワークＮＷには端末装置３０が接続され、気象サーバ４０も接続されている。図２中、地上又は海上の中継局は省略している。第３通信部１０３は、レーザ光等により人工衛星及び他のＨＡＰＳとの間で送受信を行う。無線中継局１０の構成は、この例に限定はされない。
モータ１６はプロペラ３を回転駆動する。代替的に、モータ１６は、図１に示した形態以外の飛行体推進装置や飛行体上昇装置を駆動してもよい。
図３は、電池モジュール７の例を示す斜視図である。
電池モジュール７は、直方体状のケース７１と、ケース７１に収容された複数の電池セル６とを備える。
電池セル６は、直方体状（プリズマティック）のケース本体６１と、蓋板６２と、蓋板６２に設けられた、正極端子６３及び負極端子６６と、破裂弁６４と、電極体６５とを備える。プリズマティックセルに代えて、電池セルはラミネートケースを有する、所謂パウチセルであってもよい。電極体６５は正極板、セパレータ、及び負極板を積層してなり、ケース本体６１に収容されている。
電極体６５は、正極板と負極板とをセパレータを介して扁平状に巻回して得られるものであってもよいし、複数の正極版と負極板をセパレータを介し積層して得られるものであってもよい。
正極板は、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金等からなる板状（シート状）又は長尺帯状の金属箔である正極基材箔上に活物質層が形成されたものである。負極板は、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はこれらの合金等からなる板状（シート状）又は長尺帯状の金属箔である負極基材箔上に活物質層が形成されたものである。セパレータは、合成樹脂からなる微多孔性のシートである。
電池セル６は、前記下限電圧に到達した場合に、下限電圧より低い電圧範囲において、所定の放電容量を発現可能であることが好ましい。これによりＨＡＰＳ１の下降用のエネルギーを発現することができる。
電池セル６は、下限電圧より低い電圧範囲で、負極から電解液（非水電解質）中にリチウムイオンを溶解して正極に受け渡し可能であることが好ましい。下限電圧より低い電圧範囲において負極から正極にリチウムイオンを受け渡すことができ、所要の放電容量を発現することができる。
正極活物質としては、例えば、公知の正極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。正極活物質としては、例えば、α−ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物等が挙げられる。α−ＮａＦｅＯ２型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Ｌｉ［ＬｉｘＮｉ１−ｘ］Ｏ２（０≦ｘ＜０．５）、Ｌｉ［ＬｉｘＮｉγＣｏ（１−ｘ−γ）］Ｏ２（０≦ｘ＜０．５、０＜γ＜１）、Ｌｉ［ＬｉｘＣｏ（１−ｘ）］Ｏ２（０≦ｘ＜０．５）、Ｌｉ［ＬｉｘＮｉγＭｎ（１−ｘ−γ）］Ｏ２（０≦ｘ＜０．５、０＜γ＜１）、Ｌｉ［ＬｉｘＮｉγＭｎβＣｏ（１−ｘ−γ−β）］Ｏ２（０≦ｘ＜０．５、０＜γ、０＜β、０．５＜γ＋β≦１）、Ｌｉ［ＬｉｘＮｉγＣｏβＡｌ（１−ｘ−γ−β）］Ｏ２（０≦ｘ＜０．５、０＜γ、０＜β、０．５＜γ＋β＜１）等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属酸化物として、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＮｉγＭｎ（２−γ）Ｏ４等が挙げられる。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極活物質層においては、これら材料の１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。正極活物質層中の正極活物質の含有量は特に限定されないが、その下限としては、５０質量％が好ましく、８０質量％がより好ましく、９０質量％がさらに好ましい。含有量の上限としては、９９質量％が好ましく、９８質量％がより好ましい。
正極の活物質層を形成する正極合剤は、必要に応じて導電剤、バインダー、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤としては、例えば、カーボンブラック等の炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。バインダーとしては、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン等が挙げられる。
負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウム金属を含むことが好ましい。負極活物質がリチウム金属を含むので余剰のリチウムイオンを有し、負極から正極にリチウムイオンを受け渡して、所要の放電容量を発現することができる。リチウム金属には、リチウム単体の他、リチウム合金が含まれる。リチウム合金としては、例えば、リチウムアルミニウム合金等が挙げられる。リチウム金属を含む負極は、リチウム金属を所定の形状に切断するか、所定の形状に成形することにより製造できる。
さらに、負極活物質層は、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｎ等の元素を含有してもよい。
上記負極活物質に占めるリチウム金属の含有量の下限としては、８０質量％が好ましく、９０質量％がより好ましく、９５質量％がさらに好ましい。含有量の上限は、１００質量％であってよい。
ケース本体６１には、電解液が注入されている。電解液は、非水溶媒、並びに非水溶媒に溶解している硫黄系環状化合物、フッ素化環状カーボネート、鎖状カーボネート、及び電解質塩を含む。硫黄系環状化合物として、スルトン構造又は環状サルフェート構造を有する化合物等が挙げられる。フッ素化環状カーボネートとして、フルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状カーボネートとしては、エチルメチルカーボネート等が挙げられる。
電池セル６の負極活物質がリチウム金属を含み、正極活物質がリチウム過剰型であってもよい。このような電池セル６によれば、高い放電容量を発揮できる。
正極活物質として、Ｌｉx （Ｎｉa Ｃｏb Ｍｎc ）Ｏ2 （ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０＜ｘ＜１．１）で表されるＮＣＭ（Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｍｎ系の混合正極活物質）等を用いてもよい。電池セル６の高エネルギー密度化を実現するために、Ｎｉの含有量を多くしてもよい。
電池モジュール７の隣り合う電池セル６の正極端子６３及び負極端子６６がバスバー７２により電気的に接続されることで、複数の電池セル６が直列に接続されている。
電池モジュール７の両端の電池セル６の、正極端子６３、負極端子６６には、電力を取り出すための正極リード７４、負極リード７３が設けられている。
ＨＡＰＳ１は、斜め上方に向かって地面から離れた後、所定の水平方向の領域内を旋回しながら揚力で浮揚し、空域Ａまで上昇する。空域Ａとして、例えば高度１１ｋｍ〜５０ｋｍの成層圏内の空域が挙げられる。中でも高度２０ｋｍの空域が好ましい。空域Ａまで上昇した後、ＨＡＰＳ１は水平方向の位置Ｂまで水平移動し、位置Ｂに滞在する。夜間は、下向きの角度を付けた状態で旋回しながら空域Ａ内を滑空する。
本実施形態においては、ＨＡＰＳ１の飛行中に、制御部９１がバンク８の切離が必要であると判定した場合に、バンク８を切り離す。
以下、制御部９１による、バンク８の切離の制御処理について説明する。
図４は、制御部９１による切離制御の処理手順を示すフローチャートである。
制御部９１はバンク８に内部短絡が生じているか否かを判定する（Ｓ１）。制御部９１は、内部短絡が生じている場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、処理をＳ５へ進める。
制御部９１は、内部短絡が生じていない場合（Ｓ１：ＮＯ）、少なくとも一つの電池セル６の温度が第１閾値ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。第１閾値ａは上述のようにして設定されている。制御部９１は、電池セル６の温度が第１閾値ａ以上である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、処理をＳ５へ進める。
制御部９１は全ての電池セル６の温度が第１閾値ａ以上でない場合（Ｓ２：ＮＯ）、バンク８の全体のＳＯＨが第２閾値ｂ以下であるか否かを判定する（Ｓ３）。第２閾値ｂは上述のようにして設定されている。制御部９１は、ＳＯＨが第２閾値ｂ以下である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理をＳ５へ進める。
制御部９１はＳＯＨが第２閾値ｂ以下でない場合（Ｓ３：ＮＯ）、バンク８の全体のＳＯＣが第３閾値ｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ４）。第３閾値ｃは上述のようにして設定されている。制御部９１は、ＳＯＣが第３閾値ｃ以下である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、処理をＳ５へ進める。制御部９１は、ＳＯＣが第３閾値ｃ以下でない場合（Ｓ４：ＮＯ）、処理を終了する。制御部９１は、各バンク８に対し、Ｓ１〜Ｓ４の処理を行う。
制御部９１は、Ｓ５において、対応するバンク８の切替部１７のスイッチ１７１をオフし、バンク８を切り離す。
制御部９１は、切り離したバンク８をロボットアーム等により運搬装置２０へ運搬し、バンク８を搭載した運搬装置２０をＨＡＰＳ１から切り離し（Ｓ６）、処理を終了する。運搬装置２０がグライダーである場合、滑空しながら下降し、バンク８を目標着陸地点へ運搬する。運搬装置２０がドローンである場合、切り離して搭載されたバンク８により放電して駆動装置を駆動させ、目標地点に着陸する。
上述のように電池セル６が構成されている場合、バンク８は、下限電圧以下においても放電することができる。
本実施形態においては、ＳＯＣが第３閾値ｃ以下であり使用できない場合、バンク８を切り離して、ＨＡＰＳ１の飛行を続行させたり航続距離を延ばしたりし、飛行の信頼性を向上できる。電池セル６の温度が第１閾値ａ以上であり、若しくはＳＯＨが第２閾値ｂ以下であり、バンク８の劣化の程度が大きい場合、又は内部短絡が生じている場合、バンク８を切り離して、他のバンク８により充放電を続行し、飛行を続行させたり航続距離を延ばしたりし、飛行の信頼性を向上できる。こうして、飛行オペレーションの信頼性を向上できる。ＨＡＰＳ１は、通常のオペレーション中は位置Ｂにおいて空域Ａ内を滑空しており、運搬装置２０を位置Ｂから下降させることにより、着陸する位置を想定できる。
なお、バンク８を切り離す場合には限定されない。電池モジュール７又は電池セル６を切り離してもよい。また、運搬装置２０内にバンク８を搭載しておき、バンク８の劣化の程度が大きい場合に、運搬装置２０ごと、バンク８を切り離してもよい。
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る制御部９１による切離制御の処理手順を示すフローチャートである。
制御部９１は特定のバンク８が不要であるか否かを判定する（Ｓ１１）。制御部９１は、離陸等により一部のバンク８が不要になったか否か、又は所定の期間が経過したか否か等により判定する。ＨＡＰＳ１の離陸に要する電力、昼間及び夜間のＨＡＰＳ１のオペレーションに要する電力、並びにソーラーパネル５の発電量等に基づいて、離陸後に不要となるバンク８を、構成する電池モジュール７の数も含めて決めておいてもよい。ＨＡＰＳ１が使用期間の異なる複数のバンク８を備える場合、所定の期間が経過したバンク８を不要と判定してもよい。制御部９１は、不要でない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理を終了する。
制御部９１は、不要である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、対応するバンク８の切替部１７のスイッチ１７１をオフし、バンク８を切り離す（Ｓ１２）。
制御部９１は、切り離したバンク８をロボットアーム等により運搬装置２０へ運搬し、運搬装置２０をＨＡＰＳ１から切り離し（Ｓ１３）、処理を終了する。運搬装置２０は滑空しながら下降し、バンク８を運搬する。
本実施形態においては、バンク８を切り離すことによって軽量化を図り、飛行を続行させたり航続距離を延ばしたりして、ＨＡＰＳ１の飛行の信頼性を向上できる。
前記実施の形態は、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
発電装置は、太陽電池を有するものに限定はされない。発電装置は、発電時の二酸化炭素排出量が内燃機関の駆動時のそれよりも少ないもことが好ましい。
制御装置９をＨＡＰＳ１に備える場合に限定はされない。ＨＡＰＳ１と無線接続されるコンピュータやサーバが、バンク８の切離を制御してもよい。
ＨＡＰＳ１はソーラープレーンに限定はされない。ＨＡＰＳ１は飛行船、成層圏ジェット等であってもよい。
飛行体はＨＡＰＳに限定はされない。本発明はｅＶＴＯＬ等の他の電動飛行体や、発電装置と内燃機関とを搭載するハイブリッド飛行体にも適用できる。
本発明は、蓄電装置は備えるが発電装置を備えない飛行体にも適用できる。例えば蓄電装置のＳＯＨが第２閾値以下になり、劣化の程度が大きい場合、又は内部短絡が生じた場合に本発明の切離制御を行う。
蓄電素子はリチウムイオン二次電池には限定されない。蓄電素子は、他の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
１ ＨＡＰＳ
２ 翼部
３ プロペラ
４ 脚部
５ ソーラーパネル（発電装置）
６ 電池セル（蓄電素子）
７ 電池モジュール（蓄電装置）
８ バンク（蓄電装置）
９ 制御装置
９０ 記録媒体
９１ 制御部
９２ 記憶部
９２１ 切離制御プログラム
９２２ 履歴ＤＢ
９３ 入力部
９４ 通信部
９５ モータ駆動部
９６ 第１切離部
９７ 第２切離部
１０ 無線中継局
１１ 第１コンバータ回路
１２ 第２コンバータ回路
１３ 切替部
１４ インバータ回路
１５ 車輪
１６ モータ
１７ 切替部
２０ 運搬装置
３０ 端末装置

Claims (5)

  1. 飛行体推進装置と、複数の蓄電素子を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置とを備える飛行体の、１又は複数の蓄電素子を切り離す、飛行体の制御方法。
  2. 内部短絡が生じている、又は蓄電素子の温度が第１閾値以上である、又はＳＯＨが第２閾値以下である、又はＳＯＣが第３閾値以下である、１又は複数の蓄電素子を切り離す、請求項１に記載の飛行体の制御方法。
  3. 太陽電池を有して飛行体推進装置に電力を供給する発電装置と、
    複数の蓄電素子を有して前記飛行体推進装置に電力を供給する蓄電装置と、
    該蓄電装置から切り離された１又は複数の蓄電素子を運搬する運搬装置と
    を備える、飛行体。
  4. 端末装置との間で無線通信を行う無線中継局を備える、請求項３に記載の飛行体。
  5. 前記蓄電装置は、複数の蓄電素子を直列に接続した直列接続回路を複数並列接続して構成され、前記直列接続回路が前記蓄電装置から切り離される、請求項３又は４に記載の飛行体。
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