JP2023128805A - 飛行体制御装置、飛行体制御方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

Figure 2023128805000001
【課題】バッテリの過充電を抑制し得る飛行体制御装置、飛行体制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】飛行体制御装置５６は、発電機から発せられる電力のうちの余剰電力のバッテリへの供給を制限するか否かを、バッテリの残容量に基づいて判定する判定部６６と、余剰電力のバッテリへの供給を制限することが判定部によって判定された場合に、ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって余剰電力をモータに消費させるとともに、ロータ回転数の増加に起因する機体の上昇を昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御部６２と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、飛行体制御装置、飛行体制御方法及びプログラムに関する。
特許文献１には、ガスタービンと、発電機と、バッテリと、モータとが備えられた飛行体が開示されている。発電機は、ガスタービンによって駆動される。発電機による発電によって得られた電力は、バッテリに蓄電される。バッテリから供給される電力によってモータが駆動される。バッテリが満充電状態である場合には、ガスタービンが停止した状態で、バッテリからモータに電力が供給される。
特開２０２０－０７５６４９号公報
ガスタービンは、当該ガスタービンに要求される出力パワーに対して、当該ガスタービンから実際に出力される出力パワーの応答性が比較的低い。モータが要する電力が急減しても、ガスタービンによって駆動される発電機の発電量を急減し得ない。このため、モータが要する電力が急減した場合には、バッテリが過充電となる虞がある。
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
本発明の一態様による飛行体制御装置は、発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体を制御する飛行体制御装置であって、前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定部と、前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定部によって判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御部と、を備える。
本発明の他の態様による飛行体制御方法は、発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体を制御する飛行体制御方法であって、前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定ステップと、前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定ステップにおいて判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御ステップと、を有する。
本発明の更に他の態様によるプログラムは、発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体に備えられたコンピュータに、前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定ステップと、前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定ステップにおいて判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御ステップと、を実行させる。
本発明により、バッテリの過充電を抑制し得る飛行体制御装置、飛行体制御方法及びプログラムを提供することができる。
図１は、一実施形態による飛行体を示す概略図である。 図２は、一実施形態による飛行体の一部を示すブロック図である。 図３は、ガスタービンを示す模式図である。 図４は、一実施形態による飛行体制御装置を示すブロック図である。 図５は、一実施形態による飛行体制御方法を示すフローチャートである。
［一実施形態］
一実施形態による飛行体制御装置、飛行体制御方法及びプログラムについて図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による飛行体を示す概略図である。
本実施形態による飛行体１０は、例えば、電動垂直離着陸（ｅＶＴＯＬ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ）機である。
飛行体１０には、機体１２が備えられ得る。機体１２には、不図示のコックピット、不図示のキャビン等が備えられ得る。コックピットには、不図示のパイロットが搭乗し得る。パイロットは、飛行体１０を操縦し得る。キャビンには、不図示の搭乗者等が搭乗し得る。パイロットが飛行体１０に搭乗することなく、飛行体１０が自動で操縦されてもよい。
飛行体１０には、前翼１４と、後翼１６とが備えられ得る。飛行体１０が前方に移動する場合、前翼１４及び後翼１６のそれぞれにおいて揚力が発生する。後翼１６の後端には、昇降舵（エレベータ）１７が備えられ得る。昇降舵１７は、機体１２の仰角を調整し得る。後翼１６には、昇降舵１７以外の構成要素も備えられ得るが、ここでは省略する。昇降舵１７が、前翼１４に更に備えられていてもよい。
飛行体１０には、複数のＶＴＯＬロータ（ロータ）１８が備えられ得る。例えば、ＶＴＯＬロータ１８ＦＬａ、ＶＴＯＬロータ１８ＦＬｂ、ＶＴＯＬロータ１８ＲＬａ、及び、ＶＴＯＬロータ１８ＲＬｂが、飛行体１０に備えられ得る。また、ＶＴＯＬロータ１８ＦＲａ、ＶＴＯＬロータ１８ＦＲｂ、ＶＴＯＬロータ１８ＲＲａ、及び、ＶＴＯＬロータ１８ＲＲｂが、飛行体１０に更に備えられ得る。ＶＴＯＬロータ１８は、モータ３１Ａ（図２参照）によって駆動され得る。個々のＶＴＯＬロータを区別せずに説明する際には、符号１８を用い、個々のＶＴＯＬロータを区別して説明する際には、符号１８ＦＬａ、１８ＦＬｂ、１８ＲＬａ、１８ＲＬｂ、１８ＦＲａ、１８ＦＲｂ、１８ＲＲａ、１８ＲＲｂを用いる。
ＶＴＯＬロータ１８に備えられた回転シャフトの長手方向は、上下方向である。ＶＴＯＬロータ１８は、垂直方向の推力を発生し得るロータである垂直ロータである。ＶＴＯＬロータ１８の回転数、及び、ブレードのピッチ角度が適宜調整されることによって、ＶＴＯＬロータ１８による推力が制御され得る。ＶＴＯＬロータ１８による推力が制御されることによって、リフト推力が得られる。リフト推力は、垂直方向の推力である。ＶＴＯＬロータ１８の推力が制御されることによって、ロールモーメント、ピッチモーメント、及び、ヨーモーメントが機体１２に作用する。ＶＴＯＬロータ１８は、垂直離陸時、垂直離陸から巡航への移行時、巡航から垂直着陸への移行時、垂直着陸時、空中停止時等において用いられ得る。また、ＶＴＯＬロータ１８は、姿勢制御時においても用いられ得る。
飛行体１０には、複数のクルーズロータ２０Ｌ、２０Ｒが備えられ得る。クルーズロータ２０Ｌ、２０Ｒは、機体１２の後部に備えられ得る。クルーズロータ２０は、モータ３１Ｂ（図２参照）によって駆動され得る。個々のクルーズロータを区別せずに説明する際には、符号２０を用い、個々のクルーズロータを区別して説明する際には、符号２０Ｌ、２０Ｒを用いる。
クルーズロータ２０の回転シャフトの長手方向は、前後方向である。クルーズロータ２０は、水平方向の推力を発生し得るロータである水平ロータである。クルーズロータ２０の回転数、及び、クルーズロータ２０のブレードのピッチ角度が調整されることによって、クルーズロータ２０による推力が制御される。クルーズロータ２０による推力が制御されることによって、クルーズ推力が得られる。クルーズ推力は、水平方向の推力である。クルーズロータ２０は、垂直離陸から巡航への移行時、巡航時、巡航から垂直着陸への移行時等において用いられ得る。
図２は、本実施形態による飛行体の一部を示すブロック図である。
飛行体１０には、発電ユニット３６とバッテリ３０とが備えられている。飛行体１０は、発電ユニット３６とバッテリ３０とが電源として備えられたハイブリッド航空機である。発電ユニット３６には、ガスタービン４０と、発電機４２と、コンバータ４４とが備えられ得る。飛行体１０には、複数の発電ユニット３６が備えられ得るが、図２においては、複数の発電ユニット３６のうちの１つの発電ユニット３６が図示されている。
図３は、ガスタービンを示す模式図である。
図３に示すように、ガスタービン４０には、圧縮機４６と、燃焼室４８と、タービン５０とが備えられ得る。吸入口５２から吸入される空気は、圧縮機４６において圧縮され得る。圧縮機４６によって空気が圧縮されることによって、高圧の空気が得られる。こうして得られる高圧の空気は、燃焼室４８に供給される。燃焼室４８内において、高圧の空気に燃料が噴射される。燃焼室４８内で燃料が燃焼することによって、高温高圧のガスが発生する。こうして発生する高圧のガスによって、タービン５０が回転される。高温高圧のガスのエネルギーは、タービン５０によって回転エネルギーに変換され、出力シャフト５４を介して出力される。こうして得られる回転エネルギーは、圧縮機４６を回転させるためにも用いられ得る。
図２に示すように、ガスタービン４０には発電機４２が接続されている。より具体的には、ガスタービン４０の出力シャフト５４に発電機４２が接続されている。ガスタービン４０によって発電機４２が駆動されることによって、発電機４２による発電が行われ得る。
発電機４２には、コンバータ４４が接続されている。コンバータ４４は、発電機４２から出力される交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を出力する。
発電ユニット３６による発電によって得られる電力は、バッテリ３０を介することなく、後述するＶＴＯＬ駆動ユニット２４、クルーズ駆動ユニット２６等に供給され得る。また、発電ユニット３６による発電によって得られる電力によってバッテリ３０が充電され得る。発電ユニット３６による発電によって得られる電力が、ＶＴＯＬ駆動ユニット２４、クルーズ駆動ユニット２６等が要する電力に対して不足する場合、バッテリ３０に蓄えられている電力がＶＴＯＬ駆動ユニット２４、クルーズ駆動ユニット２６等に供給され得る。
発電ユニット３６による発電によって得られる電力が、ＶＴＯＬ駆動ユニット２４、クルーズ駆動ユニット２６等が要する電力よりも大きい場合には、余剰電力が生じる。ガスタービン４０は、当該ガスタービン４０に要求される出力パワーに対して、当該ガスタービン４０から実際に出力される出力パワーの応答性が比較的低い。このため、ＶＴＯＬ駆動ユニット２４、クルーズ駆動ユニット２６等が要する電力が急減しても、発電ユニット３６の発電量を急減し得ない。このため、ＶＴＯＬ駆動ユニット２４、クルーズ駆動ユニット２６等が要する電力が急減した場合には、余剰電力が生じる。
飛行体１０には複数のバッテリ３０が備えられ得るが、図２においては、複数のバッテリ３０のうちの１つのバッテリ３０が図示されている。飛行体１０には複数のＶＴＯＬ駆動ユニット２４が備えられ得るが、図２においては、複数のＶＴＯＬ駆動ユニット２４のうちの１つのＶＴＯＬ駆動ユニット２４が図示されている。飛行体１０には複数のクルーズ駆動ユニット２６が備えられ得るが、図２においては、複数のクルーズ駆動ユニット２６のうちの１つのクルーズ駆動ユニット２６が図示されている。
ＶＴＯＬ駆動ユニット２４は、ＶＴＯＬロータ１８に備えられ得る。ＶＴＯＬ駆動ユニット２４には、モータ３１Ａとインバータ３２Ａとが備えられ得る。モータ３１Ａは、例えば、三相モータである。モータ３１Ａに備えられた不図示の出力シャフトは、ＶＴＯＬロータ１８に備えられた回転シャフトに連結されている。インバータ３２Ａは、当該インバータ３２Ａに入力される直流電力を三相交流電力に変換し、当該三相交流電力をモータ３１Ａに供給する。
クルーズ駆動ユニット２６は、クルーズロータ２０に備えられ得る。クルーズ駆動ユニット２６には、モータ３１Ｂとインバータ３２Ｂとが備えられ得る。モータ３１Ｂは、例えば、三相モータである。モータ３１Ｂに備えられた不図示の出力シャフトは、クルーズロータ２０に備えられた回転シャフトに連結されている。インバータ３２Ｂは、当該インバータ３２Ｂに入力される直流電力を三相交流電力に変換し、当該三相交流電力をモータ３１Ｂに供給する。
上述したように、飛行体１０には、昇降舵１７が備えられ得る。飛行体１０には複数の昇降舵１７が備えられるが、図２においては、複数の昇降舵１７のうちの１つの昇降舵１７が図示されている。昇降舵１７には、当該昇降舵１７の舵角を調整するためのアクチュエータ１９が備えられ得る。アクチュエータ１９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ａを介してバッテリ３０等に接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ａは、当該ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ａに入力される直流電圧を昇圧又は降圧し、昇圧又は降圧された直流電圧をアクチュエータ１９に供給する。
飛行体１０には、アクセサリ機器２８が備えられ得る。飛行体１０には複数のアクセサリ機器２８が備えられ得るが、図２においては、複数のアクセサリ機器２８のうちの１つのアクセサリ機器２８が図示されている。アクセサリ機器２８としては、例えば、空調機器、冷蔵機器（冷蔵庫）等が挙げられ得る。空調機器は、機体１２内の空気の温度、湿度等を調整し得る。冷蔵機器は、食品等を冷蔵し得る。アクセサリ機器２８は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ｂを介してバッテリ３０等に接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ｂは、当該ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ｂに入力される直流電圧を昇圧又は降圧し、昇圧又は降圧された直流電圧をアクセサリ機器２８に供給する。
飛行体１０には、降着装置３３が備えられ得る。降着装置３３は、機体１２を地上において支持し得る。降着装置３３は、機体１２が着陸する際に生ずる衝撃等を吸収し得る。飛行体１０には複数の降着装置３３が備えられ得るが、図２においては、複数の降着装置３３のうちの１つの降着装置３３が図示されている。降着装置３３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ｃを介してバッテリ３０等に接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ｃは、当該ＤＣ－ＤＣコンバータ３４Ｃに入力される直流電圧を昇圧又は降圧し、昇圧又は降圧された直流電圧を降着装置３３に供給する。個々のＤＣ－ＤＣコンバータを区別せずに説明する際には、符号３４を用い、個々のＤＣ－ＤＣコンバータを区別して説明する際には、符号３４Ａ～３４Ｃを用いる。
図４は、本実施形態による飛行体制御装置を示すブロック図である。
飛行体制御装置５６には、演算部５８と記憶部６０とが備えられ得る。演算部５８は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサである。演算部５８は、例えば複数のプロセッサによって構成され得る。演算部５８には、制御部６２と、バッテリ情報取得部６４と、判定部６６と、バッテリ制御部６８と、発電機情報取得部７０と、ガスタービン制御部７２と、余剰電力算出部７４と、ロータ回転数算出部７６と、舵角算出部７８とが備えられ得る。制御部６２と、バッテリ情報取得部６４と、判定部６６と、バッテリ制御部６８と、発電機情報取得部７０と、ガスタービン制御部７２と、余剰電力算出部７４と、ロータ回転数算出部７６と、舵角算出部７８とは、記憶部６０に記憶されているプログラムが演算部５８によって実行されることによって実現され得る。
制御部６２、バッテリ情報取得部６４、判定部６６、バッテリ制御部６８、発電機情報取得部７０、ガスタービン制御部７２、余剰電力算出部７４、ロータ回転数算出部７６、舵角算出部７８の少なくとも一部が、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって実現されてもよい。制御部６２、バッテリ情報取得部６４、判定部６６、バッテリ制御部６８、発電機情報取得部７０、ガスタービン制御部７２、余剰電力算出部７４、ロータ回転数算出部７６、舵角算出部７８の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって実現されてもよい。
記憶部６０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体である。記憶部６０は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとを備え得る。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられ得る。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用され、処理又は演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられ得る。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用され、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶部６０の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていてもよい。
制御部６２は、飛行体制御装置５６の全体の制御を司る。制御部６２は、ＶＴＯＬロータ１８を制御し得る。ＶＴＯＬロータ１８の回転数は、インバータ３２Ａを制御することによって制御され得る。また、制御部６２は、クルーズロータ２０を制御し得る。クルーズロータ２０の回転数は、インバータ３２Ｂを制御することによって制御され得る。制御部６２は、昇降舵１７の舵角を調整し得る。昇降舵１７の舵角はアクチュエータ１９を制御することによって行われ得る。制御部６２は、ＶＴＯＬロータ１８、クルーズロータ２０、昇降舵１７等を適宜制御することによって、飛行体１０の飛行を制御し得る。
バッテリ情報取得部６４は、バッテリ３０に関する情報を取得し得る。バッテリ情報取得部６４は、バッテリ３０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に関する情報を取得し得る。バッテリ３０のＳＯＣは、不図示のバッテリ制御装置によって判定され得る。バッテリ制御装置は、バッテリ３０の電圧、電流、温度等に関する情報を不図示のセンサを用いて取得し、所定のアルゴリズム、テーブル等を用いて当該バッテリ３０のＳＯＣを演算し得る。バッテリ制御装置は、バッテリ３０のＳＯＣに関する情報を飛行体制御装置５６に供給し得る。こうして、バッテリ３０の残容量に関する情報がバッテリ情報取得部６４によって取得され得る。
判定部６６は、発電機４２から発せられる電力のうちの余剰電力のバッテリ３０への供給を制限するか否かを、当該バッテリ３０の残容量に基づいて判定し得る。判定部６６は、例えば、バッテリ３０の残容量が予め決められた残容量閾値以上である場合に、当該バッテリ３０への余剰電力の供給を制限し得る。バッテリ３０の残容量が残容量閾値以上である場合に、当該バッテリ３０への充電が制限されるため、本実施形態によれば、バッテリ３０への過充電が防止され得る。
バッテリ制御部６８は、バッテリ３０に対する充電を制御し得るとともに、バッテリ３０からの給電を制御し得る。余剰電力のバッテリ３０への供給を制限することが判定部６６によって判定された場合、バッテリ制御部６８は、余剰電力のバッテリ３０への供給を制限する。余剰電力のバッテリ３０への供給を制限することが判定部６６によって判定されていない場合、バッテリ制御部６８は、余剰電力のバッテリ３０への供給を制限しない。
発電機情報取得部７０は、発電機４２に関する情報を取得し得る。発電機情報取得部７０は、発電機４２の回転数を示す情報を取得し得る。
ガスタービン制御部７２は、ガスタービン４０に対する制御を行い得る。即ち、ガスタービン制御部７２は、ガスタービン４０の出力パワーを制御し得る。ガスタービン制御部７２は、飛行体１０が要する電力に応じた発電が発電機４２によって行われ得るように、ガスタービン４０を制御し得る。飛行体１０が要する電力は、例えば制御部６２によって算出され得るが、これに限定されない。
余剰電力算出部７４は、余剰電力を算出し得る。余剰電力算出部７４は、発電ユニット３６による発電によって得られる電力から飛行体１０によって消費される電力を減じることによって、余剰電力を算出し得る。発電ユニット３６による発電によって得られる電力は、例えば、発電機４２の回転数を示す情報に基づいて算出され得るが、これに限定されない。発電ユニット３６による発電によって得られる電力は、例えば制御部６２によって算出され得るが、これに限定されない。飛行体１０によって消費される電力は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数を示す情報、クルーズロータ２０の回転数を示す情報等に基づいて算出され得るが、これに限定されない。飛行体１０によって消費される電力は、例えば制御部６２によって算出され得るが、これに限定されない。
ロータ回転数算出部７６は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数であるロータ回転数を増加させることによって余剰電力をモータ３１Ａによって消費させる場合における当該ロータ回転数を算出し得る。
単にＶＴＯＬロータ１８の回転数を増加させることによって余剰電力をモータ３１Ａによって消費させた場合には、機体１２が上昇してしまう。本実施形態では、機体１２が降下するように昇降舵１７の舵角を調整することによって、機体１２の上昇を抑制する。
舵角算出部７８は、ロータ回転数の増加に起因する機体１２の上昇を昇降舵１７の舵角を調整することによって制限する場合における当該舵角を算出し得る。
制御部６２は、余剰電力のバッテリ３０への供給を制限することが判定部６６によって判定された場合、以下のような制御を行い得る。即ち、制御部６２は、かかる場合、ロータ回転数算出部７６によって算出されたロータ回転数でＶＴＯＬロータ１８を回転させるとともに、舵角算出部７８によって算出された舵角となるように昇降舵１７を調整する。
余剰電力が過大である場合には、ＶＴＯＬロータ１８の回転数を増加させることによって当該余剰電力を解消しようとすると、予め決められたロータ回転数制限値をロータ回転数が超え得る。また、余剰電力が過大である場合には、ＶＴＯＬロータ１８の回転数の増加に起因する機体１２の上昇を昇降舵１７の舵角を調整することによって制限しようとすると、予め決められた舵角制限値を昇降舵１７の舵角が超え得る。予め決められたロータ回転数制限値をロータ回転数が超えることなく、且つ、予め決められた舵角制限値を昇降舵１７の舵角が超えることなく、余剰電力をモータ３１Ａによって解消することができない場合、制御部６２は、以下のような制御を行う。即ち、かかる場合、制御部６２は、モータ３１Ａとは異なる他の機器による余剰電力の更なる消費を実行し得る。他の機器としては、例えば、アクセサリ機器２８、降着装置３３等が挙げられ得る。アクセサリ機器２８としては、上述したように、空調機器、冷蔵機器等が挙げられ得る。なお、他の機器は、これらに限定されない。
空調機器には、不図示のコンプレッサが備えられ得る。当該コンプレッサには、不図示のモータが備えられ得る。当該モータの回転速度を適宜調整することにより、当該空調機器における消費電力が適宜調整され得る。
冷蔵機器にも、不図示のコンプレッサが備えられ得る。当該コンプレッサには、不図示のモータが備えられ得る。当該モータの回転速度を適宜調整することにより、当該冷蔵機器における消費電力が適宜調整され得る。
降着装置３３には、不図示のアクチュエータが備えられ得る。当該アクチュエータには、不図示のモータが備えられ得る。当該モータの回転速度を適宜調整することにより、当該降着装置３３における消費電力が適宜調整され得る。
次に、本実施形態による飛行体制御方法について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による飛行体制御方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、制御部６２は、発電ユニット３６によって発電が行われているか否かを判定する。発電ユニット３６によって発電が行われている場合には（ステップＳ１においてＹＥＳ）、ステップＳ２に遷移する。発電ユニット３６によって発電が行われていない場合には（ステップＳ１においてＮＯ）、図５に示す処理が完了する。
ステップＳ２において、判定部６６は、発電機４２から発せられる電力のうちの余剰電力のバッテリ３０への供給を制限するか否かを、当該バッテリ３０の残容量に基づいて判定する。余剰電力のバッテリ３０への供給を制限しないことを判定部６６が判定した場合（ステップＳ２においてＮＯ）、ステップＳ３に遷移する。余剰電力のバッテリ３０への供給を制限することを判定部６６が判定した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４に遷移する。
ステップＳ３において、制御部６２は、余剰電力をバッテリ３０に供給する。この後、ステップＳ１１に遷移する。
ステップＳ４において、余剰電力算出部７４は、余剰電力を算出する。この後、ステップＳ５に遷移する。
ステップＳ５において、ロータ回転数算出部７６は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数であるロータ回転数を増加させることによって余剰電力をモータ３１Ａによって消費させる場合における当該ロータ回転数を算出する。この後、ステップＳ６に遷移する。
ステップＳ６において、舵角算出部７８は、ロータ回転数の増加に起因する機体１２の上昇を昇降舵１７の舵角を調整することによって制限する場合における当該舵角を算出する。この後、ステップＳ７に遷移する。
ステップＳ７において、制御部６２は、ロータ回転数算出部７６によって算出されたロータ回転数が予め決められたロータ回転数制限値を超えるか否かを判定する。ロータ回転数算出部７６によって算出されたロータ回転数が予め決められたロータ回転数制限値を超えない場合（ステップＳ７においてＮＯ）、ステップＳ８に遷移する。ロータ回転数算出部７６によって算出されたロータ回転数が予め決められたロータ回転数制限値を超える場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ９に遷移する。
ステップＳ８において、舵角算出部７８によって算出された舵角が予め決められた舵角制限値を超えるか否かを判定する。舵角算出部７８によって算出された舵角が予め決められた舵角制限値を超えない場合（ステップＳ８においてＮＯ）、ステップＳ１２に遷移する。舵角算出部７８によって算出された舵角が予め決められた舵角制限値を超える場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、ステップＳ９に遷移する。
ステップＳ９において、制御部６２は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数がロータ回転数制限値を超えず、且つ、昇降舵１７の舵角が舵角制限値を超えない範囲内で、ＶＴＯＬロータ１８の回転数及び昇降舵１７の舵角を決定する。この後、ステップＳ１０に遷移する。
ステップＳ１０において、制御部６２は、他の機器での電力消費を決定する。即ち、制御部６２は、モータ３１Ａとは異なる他の機器での余剰電力の更なる消費を決定する。換言すれば、制御部６２は、他の機器で消費させる電力を決定する。他の機器としては、上述したように、例えば、アクセサリ機器２８、降着装置３３等が挙げられ得る。アクセサリ機器２８としては、上述したように、空調機器、冷蔵機器等が挙げられ得る。制御部６２は、例えば空調機器に消費させる電力を決定し得る。また、制御部６２は、例えば冷蔵機器に消費させる電力を決定し得る。また、制御部６２は、例えば降着装置３３に消費させる電力を決定し得る。
ステップＳ１１において、制御部６２は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数を変更せず、且つ、昇降舵１７の舵角を変更しない。
ステップＳ１２において、制御部６２は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数を、ロータ回転数算出部７６によって算出されたロータ回転数に設定する。また、制御部６２は、昇降舵１７の舵角を、舵角算出部７８によって算出された舵角に設定する。
ステップＳ１３において、制御部６２は、ＶＴＯＬロータ１８の回転数を、ステップＳ９において決定したロータ回転数に設定する。また、制御部６２は、昇降舵１７の舵角を、ステップＳ９において決定した舵角に設定する。また、制御部６２は、他の機器でも余剰電力を適宜消費させる。即ち、制御部６２は、ステップＳ１０において決定した電力を他の機器に消費させる。
こうして、図５に示す処理が完了する。
このように、本実施形態によれば、余剰電力のバッテリ３０への供給を制限することが判定部６６によって判定された場合に、ＶＴＯＬロータ１８の回転数であるロータ回転数を増加させることによって余剰電力をモータ３１Ａに消費させる。従って、本実施形態によれば、バッテリ３０の過充電を抑制し得る飛行体制御装置５６を提供し得る。しかも、本実施形態によれば、ロータ回転数の増加に起因する機体１２の上昇を昇降舵１７の舵角を調整することによって制限する。従って、本実施形態によれば、乗り心地の低下等を防止しつつ、バッテリ３０の過充電を良好に抑制し得る。
［変形実施形態］
本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。
例えば、上記実施形態では、ＶＴＯＬロータ１８の回転数を増加させることによって、余剰電力を消費する場合を例に説明したが、これに限定されない。ＶＴＯＬロータ１８の回転数を増加させるとともに、クルーズロータ２０の回転数を増加させてもよい。即ち、上述した他の機器がクルーズロータ２０を駆動するモータ３１Ｂであってもよい。
上記の実施形態から把握し得る発明について、以下に記載する。
飛行体制御装置（５６）は、発電機（４２）と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリ（３０）と、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータ（３１Ａ）と、前記モータによって駆動されるロータ（１８）と、機体（１２）の仰角を調整する昇降舵（１７）とを備える飛行体（１０）を制御する飛行体制御装置であって、前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定部（６６）と、前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定部によって判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御部（６２）と、を備える。このような構成によれば、余剰電力のバッテリへの供給を制限することが判定部によって判定された場合に、ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって余剰電力をモータに消費させる。従って、このような構成によれば、バッテリの過充電を抑制し得る飛行体制御装置を提供し得る。しかも、このような構成によれば、ロータ回転数の増加に起因する機体の上昇を昇降舵の舵角を調整することによって制限する。従って、このような構成によれば、乗り心地の低下等を防止しつつ、バッテリの過充電を良好に抑制し得る。
上記の飛行体制御装置において、前記判定部は、前記バッテリの前記残容量が予め決められた残容量閾値以上である場合に前記バッテリへの前記余剰電力の供給を制限すると判定してもよい。
上記の飛行体制御装置において、予め決められたロータ回転数制限値を前記ロータ回転数が超えることなく、且つ、予め決められた舵角制限値を前記舵角が超えることなく、前記余剰電力を前記モータによって解消することができない場合、前記制御部は、前記モータとは異なる他の機器（２８、３３）による前記余剰電力の更なる消費を実行してもよい。このような構成によれば、バッテリの過充電をより確実に抑制し得る。
上記の飛行体制御装置において、前記他の機器は、空調機器（２８）、冷蔵機器（２８）、及び、降着装置（３３）のうちの少なくともいずれかを含んでもよい。
上記の飛行体制御装置において、前記ロータは、垂直方向の推力を発生し得る垂直ロータであり、前記他の機器は、水平方向の推力を発生し得る水平ロータ（２０）を駆動する他のモータ（３１Ｂ）を含んでもよい。
上記の飛行体制御装置において、前記飛行体は、圧縮機（４６）と、前記圧縮機と一体に回転するタービン（５０）とを有するガスタービン（４０）を更に備え、前記発電機は、前記ガスタービンにより駆動されてもよい。
飛行体制御方法は、発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体を制御する飛行体制御方法であって、前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定ステップ（Ｓ２）と、前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定ステップにおいて判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御ステップ（Ｓ１２、Ｓ１３）と、を有する。
プログラムは、発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体に備えられたコンピュータに、前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定ステップと、前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定ステップにおいて判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御ステップと、を実行させる。
１０：飛行体 １２：機体
１４：前翼 １６：後翼
１７：昇降舵
１８、１８ＦＬａ、１８ＦＬｂ、１８ＦＲａ、１８ＦＲｂ、１８ＲＬａ、１８ＲＬｂ、１８ＲＲａ、１８ＲＲｂ：ＶＴＯＬロータ
１９：アクチュエータ ２０、２０Ｌ、２０Ｒ：クルーズロータ
２４：ＶＴＯＬ駆動ユニット ２６：クルーズ駆動ユニット
２８：アクセサリ機器 ３０：バッテリ
３１Ａ、３１Ｂ：モータ ３２Ａ、３２Ｂ：インバータ
３３：降着装置 ３４Ａ～３４Ｃ：ＤＣ－ＤＣコンバータ
３６：発電ユニット ４０：ガスタービン
４２：発電機 ４４：コンバータ
４６：圧縮機 ４８：燃焼室
５０：タービン ５２：吸入口
５４：出力シャフト ５６：飛行体制御装置
５８：演算部 ６０：記憶部
６２：制御部 ６４：バッテリ情報取得部
６６：判定部 ６８：バッテリ制御部
７０：発電機情報取得部 ７２：ガスタービン制御部
７４：余剰電力算出部 ７６：ロータ回転数算出部
７８：舵角算出部

Claims (8)

  1. 発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体を制御する飛行体制御装置であって、
    前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定部と、
    前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定部によって判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御部と、
    を備える、飛行体制御装置。
  2. 請求項１に記載の飛行体制御装置において、
    前記判定部は、前記バッテリの前記残容量が予め決められた残容量閾値以上である場合に前記バッテリへの前記余剰電力の供給を制限すると判定する、飛行体制御装置。
  3. 請求項２に記載の飛行体制御装置において、
    予め決められたロータ回転数制限値を前記ロータ回転数が超えることなく、且つ、予め決められた舵角制限値を前記舵角が超えることなく、前記余剰電力を前記モータによって解消することができない場合、前記制御部は、前記モータとは異なる他の機器による前記余剰電力の更なる消費を実行する、飛行体制御装置。
  4. 請求項３に記載の飛行体制御装置において、
    前記他の機器は、空調機器、冷蔵機器、及び、降着装置のうちの少なくともいずれかを含む、飛行体制御装置。
  5. 請求項３に記載の飛行体制御装置において、
    前記ロータは、垂直方向の推力を発生し得る垂直ロータであり、
    前記他の機器は、水平方向の推力を発生し得る水平ロータを駆動する他のモータを含む、飛行体制御装置。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の飛行体制御装置において、
    前記飛行体は、圧縮機と、前記圧縮機と一体に回転するタービンとを有するガスタービンを更に備え、
    前記発電機は、前記ガスタービンにより駆動される、飛行体制御装置。
  7. 発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体を制御する飛行体制御方法であって、
    前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定ステップと、
    前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定ステップにおいて判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御ステップと、
    を有する、飛行体制御方法。
  8. 発電機と、前記発電機から供給される電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び前記バッテリのうちの少なくともいずれかから供給される電力によって駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、機体の仰角を調整する昇降舵とを備える飛行体に備えられたコンピュータに、
    前記発電機から発せられる電力のうちの余剰電力の前記バッテリへの供給を制限するか否かを、前記バッテリの残容量に基づいて判定する判定ステップと、
    前記余剰電力の前記バッテリへの供給を制限することが前記判定ステップにおいて判定された場合に、前記ロータの回転数であるロータ回転数を増加させることによって前記余剰電力を前記モータに消費させるとともに、前記ロータ回転数の増加に起因する前記機体の上昇を前記昇降舵の舵角を調整することによって制限する制御ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
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