JP7463484B1 - 発電システム、及び飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】発電システムを備える飛行体であって、パワーコンディショナによって変換された電力を用いて飛行体の飛行を制御する飛行制御装置を備える飛行体を提供する。【解決手段】地上に形成した通信エリア２０４内のユーザ端末７０に無線通信サービスを提供する飛行体ＨＡＰＳ２００に配置された光発電部２３０と、光発電部に接続され、光発電部よる発電電力を蓄電する蓄電部と、光発電部による発電電力を変換するパワーコンディショナと、を備える発電システムであって、蓄電部は、光発電部とパワーコンディショナとの接続に対して並列に接続されており、蓄電した電力を、パワーコンディショナに供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、発電システム、及び飛行体に関する。

特許文献１には、太陽光発電パネル等の発電装置の発電電力の回収率ないし利用率を高める技術について記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０２０－０９０８５２号公報

本発明の一実施態様によれば、発電システムが提供される。前記発電システムは、地上に形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に配置された光発電部を備えてよい。前記発電システムは、前記光発電部に接続され、前記光発電部よる発電電力を蓄電する蓄電部を備えてよい。前記発電システムは、前記光発電部による発電電力を変換するパワーコンディショナを備えてよい。

前記発電システムにおいて、前記蓄電部は、前記光発電部と前記パワーコンディショナとの接続に対して並列に接続されていてよく、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナに供給されてよい。前記発電システムは、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給するか前記蓄電部に供給するかを切り替える切替制御部を更に備えてよい。前記切替制御部は、前記光発電部による発電量の測定結果が予め定められた閾値より高い場合、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給し、前記閾値より低い場合、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替えてよい。

前記いずれかの発電システムは、前記飛行体の飛行に関連する飛行関連情報を取得する情報取得部を更に備えてよく、前記切替制御部は、前記飛行関連情報に基づいて、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給するか前記蓄電部に供給するかを切り替えてよい。前記切替制御部は、前記飛行関連情報に基づいて、前記光発電部による発電量が多い状態であると推定した場合に、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給し、前記光発電部による発電量が少ない状態であると推定した場合に、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替えてよい。前記切替制御部は、前記飛行体が飛行している時間帯が、日の出の時間帯として予め定められた時間帯である場合、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替えてよい。前記切替制御部は、前記飛行体が飛行している時間帯が、日の入りの時間帯として予め定められた時間帯である場合、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替えてよい。前記飛行体は、前記飛行体の翼部の表側に配置された表側光発電部と、前記翼部の裏側に配置された裏側光発電部とを有してよく、前記切替制御部は、前記表側光発電部及び前記裏側光発電部のそれぞれについて、前記飛行関連情報に基づいて、発電電流を前記パワーコンディショナに供給するか前記蓄電部に供給するかを切り替えてよい。

前記いずれかの発電システムにおいて、前記蓄電部は、前記光発電部及び前記パワーコンディショナに直列に接続されていてよく、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナに供給されてよい。

前記いずれかの発電システムにおいて、前記蓄電部は、前記光発電部と前記パワーコンディショナとの接続に対して接続されていてよく、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナ以外の系統に供給されてよい。前記蓄電部は、複数の前記光発電部と複数の前記パワーコンディショナとの接続のそれぞれに対して接続されていてよく、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナ以外の系統に供給されてよい。前記パワーコンディショナによって前記光発電部による発電電力から変換された電力は、前記飛行体が備えるモータに供給されてよく、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記飛行体による通信に関連する通信関連装置に供給されてよい。

本発明の一実施態様によれば、前記発電システムを備える前記飛行体であって、前記パワーコンディショナによって変換された電力を用いて前記飛行体の飛行を制御する飛行制御装置を備える、飛行体が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

ＨＡＰＳ２００の一例を概略的に示す。 ＨＡＰＳ２００が備える発電システム２０について説明するための説明図である。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。 切替制御部２３７及び情報取得部２３８を備える制御装置として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

太陽電池と直接つながっているコンバータは、一定以上の入力電力が必要のため、悪天候時や一定の明るさがないと、微弱電力で効率よく変換できない場合が多く、発電しなくなる場合がある。太陽光発電パネルを搭載し、成層圏を飛行して、地上に無線通信エリアを形成するＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｔａｔｉｏｎ）のような成層圏プラットフォームは、機体や気球の形状、体勢、時間帯（日射の当たり方）等の影響により微弱電力が発生しやすく、捨てている電力は大きいと見込まれる。本実施形態では、成層圏プラットフォームの発電システムに、微弱電力を回収する蓄電部を導入する。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、ＨＡＰＳ２００の一例を概略的に示す。ＨＡＰＳ２００は、地上に向けてビーム２０２を照射することにより形成した通信エリア２０４内のユーザ端末７０に無線通信サービスを提供する飛行体の一例であってよい。

ＨＡＰＳ２００は、翼部２２０、光発電部２３０、プロペラ２４０、エレベータ２５０、中央部２６０、及びポッド２７０を備える。

光発電部２３０は、光を受けて発電する光発電パネルを含む。光発電パネルは、いわゆる太陽光発電パネルであってよい。光発電部２３０は、複数の光発電パネルによって構成されてよい。光発電部２３０は、複数の光発電パネルが接続されたストリングスを複数含んでよい。

ＨＡＰＳ２００は、不図示の複数のバッテリ２８０を備える。複数のバッテリ２８０は、翼部２２０、中央部２６０、及びポッド２７０のうちの全て又は一部に、分散して配置される。複数のバッテリ２８０は、光発電部２３０によって発電された電力によって充電される。

中央部２６０内には、飛行制御装置２６２及び通信制御装置２６４が配置される。飛行制御装置２６２は、ＨＡＰＳ２００の飛行を制御する。通信制御装置２６４は、ＨＡＰＳ２００の通信を制御する。

飛行制御装置２６２は、例えば、プロペラ２４０の回転を制御することによってＨＡＰＳ２００の飛行を制御する。また、飛行制御装置２６２は、例えば、エレベータ２５０の角度を変更することによってＨＡＰＳ２００の飛行を制御する。飛行制御装置２６２は、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、及び風速センサ等の各種センサを備えて、ＨＡＰＳ２００の位置、姿勢、移動方向、移動速度、及びＨＡＰＳ２００の周囲の風速を管理してよい。

通信制御装置２６４は、ＳＬ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｉｎｋ）アンテナを用いて、地上に通信エリア２０４を形成する。通信制御装置２６４は、ＳＬアンテナを用いて、地上のユーザ端末７０とサービスリンクを形成してよい。ＳＬアンテナは、マルチビームアンテナであってもよい。通信エリア２０４は、マルチセルであってもよい。

通信制御装置２６４は、ＦＬ（Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋ）アンテナを用いて、地上のゲートウェイ４０との間でフィーダリンクを形成してよい。通信制御装置２６４は、ゲートウェイ４０を介して、ネットワーク３０にアクセスしてよい。

通信制御装置２６４は、衛星通信アンテナを用いて、通信衛星５０と通信してよい。通信制御装置２６４は、通信衛星５０及び衛星通信局６０を介して、ネットワーク３０にアクセスしてよい。

通信制御装置２６４は、ゲートウェイ４０又は通信衛星５０と、ネットワーク３０とを介して、他のＨＡＰＳ２００に搭載された通信制御装置２６４と通信してもよい。

ユーザ端末７０は、ＨＡＰＳ２００と通信可能であればどのような通信端末であってもよい。例えば、ユーザ端末７０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末７０は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末７０は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ユーザ端末７０は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。

ＨＡＰＳ２００は、例えば、フィーダリンク又は通信衛星５０と、サービスリンクとを介して、ネットワーク３０とユーザ端末７０との通信を中継する。ＨＡＰＳ２００は、ユーザ端末７０とネットワーク３０との通信を中継することによって、ユーザ端末７０に無線通信サービスを提供してよい。

ネットワーク３０は、移動体通信ネットワークを含む。移動体通信ネットワークは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ネットワーク３０は、インターネットを含んでもよい。

ＨＡＰＳ２００は、例えば、通信エリア２０４内のユーザ端末７０から受信したデータをネットワーク３０に送信する。また、ＨＡＰＳ２００は、例えば、ネットワーク３０を介して、通信エリア２０４内のユーザ端末７０宛のデータを受信した場合に、当該データをユーザ端末７０に送信する。ＨＡＰＳ２００は、他のＨＡＰＳ２００の通信を中継してもよい。例えば、ＨＡＰＳ２００は、他のＨＡＰＳ２００と無線により直接通信して、当該他のＨＡＰＳ２００から受信したデータをネットワーク３０を介して送信したり、ネットワーク３０から受信したデータを、当該他のＨＡＰＳ２００に送信したりする。

管理装置４００は、複数のＨＡＰＳ２００を管理する。管理装置４００は、ネットワーク３０及びゲートウェイ４０を介して、ＨＡＰＳ２００と通信してよい。管理装置４００は、ネットワーク３０、ゲートウェイ４０、及び一のＨＡＰＳ２００を介して、他のＨＡＰＳ２００と通信してもよい。管理装置４００は、ネットワーク３０、衛星通信局６０、及び通信衛星５０を介して、ＨＡＰＳ２００と通信してもよい。

管理装置４００は、指示を送信することによってＨＡＰＳ２００を制御する。管理装置４００は、通信エリア２０４によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、ＨＡＰＳ２００に、対象エリアの上空を旋回させてよい。ＨＡＰＳ２００は、例えば、対象エリアの上空を円軌道で飛行しつつ、ＦＬアンテナの指向方向を調整することによってゲートウェイ４０との間のフィーダリンクを維持し、ＳＬアンテナの指向方向を調整することによって通信エリア２０４による対象エリアのカバーを維持する。

図２は、ＨＡＰＳ２００が備える発電システム２０について説明するための説明図である。図２に例示する発電システム２０は、複数の発電パネルが接続されたストリングス２３１と、ストリングス２３１による発電電力を変換するパワーコンディショナ２３２とを備え、更に、ストリングス２３１に接続され、ストリングス２３１による発電電力を蓄電する蓄電部２３４を備える。発電システム２０は、図２に例示するように、ストリングス２３１、パワーコンディショナ２３２、及び蓄電部２３４の組み合わせを複数含んでよい。パワーコンディショナ２３２の一例として、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）が挙げられる。

発電システム２０は、ストリングス２３１に代えて光発電パネルを備えてもよい。蓄電部２３４の例として、キャパシタ、スーパーキャパシタ、コンデンサ、及びバッテリ等が挙げられる。

複数のパワーコンディショナ２３２は、バス２９０に接続されてよい。バス２９０には、図２に例示するように、ＰＤＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）２４４、モータ２４２、及びプロペラ２４０と、ＳＤＵ（Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）２５４、モータ２５２、及びエレベータ２５０と、バッテリ２８０とが接続されてよい。その他、バス２９０には、飛行制御装置、アンテナ、ライトなどの任意の装置（いずれも不図示）が接続されてよい。

ＨＡＰＳ２００は、例えば、成層圏の予め定められた範囲を飛行し、ストリングス２３１が太陽光によって発電するが、様々な要因によって、発電量が少なくなる場合がある。例えば、日の出や日の入りの際には、ストリングス２３１に到達する日射が弱いため、ストリングス２３１による発電量は少なくなる。また、ＨＡＰＳ２００の翼部２２０が曲面形状を有することもあり、日中であっても、ＨＡＰＳ２００の姿勢によって、ストリングス２３１による発電量が少なくなる場合がある。また、ＨＡＰＳ２００の飛行エリアが赤道付近から離れるほど、ストリングス２３１に到達する日射が少なくなる。また、季節によって、ストリングス２３１に到達する日射が少なくなる場合がある。

本例における、ストリングス２３１に接続されるパワーコンディショナ２３２は、モータ２４２及びモータ２５２等に電力供給するので、比較的高出力が要求される。パワーコンディショナ２３２は、一定以上の入力電力を必要とし、電力量が一定よりも少ないと、出力電力に変換できない。このように、パワーコンディショナ２３２が出力電力に変換できる最低限の電力未満の電力を、微弱電力と記載する場合がある。ストリングス２３１によって発電される電力が微弱電力である場合、ストリングス２３１が発電しているにもかかわらず、その電力は捨てられることになってしまう。

それに対して、本実施形態に係る発電システム２０は、蓄電部２３４によって微弱電力を回収する。

図３は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。図３に示す例において、蓄電部２３４は、ストリングス２３１及びパワーコンディショナ２３２に直列に接続されている。ストリングス２３１によって発電された電力は、蓄電部２３４に蓄電され、蓄電部２３４に蓄電された電力は、パワーコンディショナ２３２に供給される。

ストリングス２３１が微弱電力を出力している場合において、従来のようにそれがパワーコンディショナ２３２に供給されると、パワーコンディショナ２３２において出力電力に変換できずに、当該微弱電力は捨てられることになる。それに対して、図３に示す発電システム２０によれば、ストリングス２３１によって発電された電力は、蓄電部２３４に蓄電され、まとまった電力になってから流れ、パワーコンディショナ２３２に供給されることになるので、微弱電力が捨てられることを防ぐことができる。

図３に示す例において、パワーコンディショナ２３２は、蓄電部２３４から電力を受給するか否かを制御してよい。パワーコンディショナ２３２は、スイッチ等によって、蓄電部２３４から電力を受給するか否かを調整してよい。例えば、パワーコンディショナ２３２は、ストリングス２３１による発電量の測定結果を取得して、当該測定結果が予め定められた閾値より高い場合、蓄電部２３４から電力を受給し、当該閾値より低い場合、蓄電部２３４から電力を受給しないように制御する。パワーコンディショナ２３２は、例えば、ストリングス２３１と切蓄電部２３４との間に配置された電流計による測定結果を取得してよい。このような制御を行うことによって、例えば、ストリングス２３１が微弱電力を出力している間は、微弱電力を蓄電部２３４に蓄電し、ストリングス２３１が微弱電力よりも多い電力を出力しているときに、パワーコンディショナ２３２に電力が供給されるようにできる。

図４は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。図４に示す例において、蓄電部２３４は、ストリングス２３１と、パワーコンディショナ２３２との接続に対して並列に接続されている。蓄電部２３４に蓄電された電力は、パワーコンディショナ２３２に供給される。

図４に示すように、ストリングス２３１とパワーコンディショナ２３２との接続に対して、蓄電部２３４を配置することによって、ストリングス２３１によって発電された微弱電力を蓄電部２３４に蓄電することができる。

図５は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。図５に示す例において、発電システム２０は、切替部２３６及び切替制御部２３７を備える。

切替部２３６は、ストリングス２３１からの電流をパワーコンディショナ２３２に供給するか蓄電部２３４に供給するかを切り替えるためのスイッチであってよい。切替部２３６は、図４に例示するように、ストリングス２３１とパワーコンディショナ２３２との接続から蓄電部２３４に分岐する位置に配置されてよい。切替部２３６は、ストリングス２３１と蓄電部２３４との接続の途中の他の位置に配置されてもよい。

切替制御部２３７は、切替部２３６を制御することによって、ストリングス２３１の電流をパワーコンディショナ２３２に供給するか蓄電部２３４に供給するかを切り替える。図５に示す例において、切替制御部２３７は、ストリングス２３１による発電量の測定結果を取得して、当該測定結果が予め定められた閾値より高い場合、ストリングス２３１からの電流をパワーコンディショナ２３２に供給し、当該閾値より低い場合、ストリングス２３１からの電流を蓄電部２３４に供給するように切替部２３６を切り替える。当該閾値は、測定結果が微弱電流に相当するか否かを判定可能な値であってよい。切替制御部２３７は、例えば、ストリングス２３１と切替部２３６との間に配置された電流計による測定結果を取得してよい。

切替制御部２３７がこのような切り替えを行うことによって、ストリングス２３１による発電電力が微弱電力である場合に、微弱電力の全てを蓄電部２３４に蓄電させることができ、微弱電力を有効活用することができる。また、ストリングス２３１によって十分な電力が発電されている場合には、蓄電部２３４に電流を流さずに、パワーコンディショナ２３２に電流を流すことができ、切り替えを行わない場合と比較して、蓄電部２３４の寿命を延ばすことができる。

図６は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。ここでは、図５と異なる点を主に説明する。図６に示す例において、発電システム２０は、情報取得部２３８を更に備える。

情報取得部２３８は、ＨＡＰＳ２００の飛行に関連する飛行関連情報を取得する。飛行関連情報は、ＨＡＰＳ２００が飛行している時間帯を含んでよい。

情報取得部２３８は、飛行制御装置２６２から、飛行関連情報を取得してよい。飛行関連情報は、例えば、ＨＡＰＳ２００の飛行位置を含む。ＨＡＰＳ２００が特定の経路を飛行している場合に、飛行関連情報は、例えば、ＨＡＰＳ２００の飛行経路を含む。飛行関連情報は、例えば、ＨＡＰＳ２００の姿勢を含む。飛行関連情報は、例えば、ＨＡＰＳ２００の移動方向を含む。飛行関連情報は、例えば、ＨＡＰＳ２００の移動速度を含む。飛行関連情報は、例えば、ＨＡＰＳ２００の周囲の風速を含む。飛行関連情報は、例えば、太陽高度を含む。飛行関連情報は、例えば、太陽の南中高度を含む。飛行関連情報は、例えば、飛行高度又は飛行地点における光の強度分布を含む。飛行関連情報は、例えば、飛行高度又は飛行地点における反射能を含む。飛行関連情報は、例えば、飛行高度又は飛行地点における光の散乱の度合いを含む。飛行関連情報は、例えば、ストリングス２３１からの出力電流量を含む。飛行関連情報は、例えば、ストリングス２３１からの出力電圧を含む。このように、飛行関連情報は、エネルギーの状態を含んでもよい。

情報取得部２３８は、通信制御装置２６４から、飛行関連情報を取得してもよい。飛行関連情報は、飛行制御装置２６２が他のＨＡＰＳ２００から受信した、飛行エリアに関する情報を含んでよい。飛行制御装置２６２は、例えば、飛行制御装置２６２が搭載されたＨＡＰＳ２００（自機と記載する場合がある。）と同じ飛行経路を、自機よりも先に飛行している他のＨＡＰＳ２００から、飛行エリアの風向及び風速を含む風情報を受信して、情報取得部２３８に提供する。

切替制御部２３７は、情報取得部２３８が取得した飛行関連情報に基づいて、ストリングス２３１による発電量が多い状態であると推定した場合に、ストリングス２３１からの電流をパワーコンディショナ２３２に供給し、ストリングス２３１による発電量が少ない状態であると推定した場合に、ストリングス２３１からの電流を蓄電部２３４に供給するように切替部２３６を切り替える。

切替制御部２３７は、例えば、ＨＡＰＳ２００が飛行している時間帯が、日の出の時間帯として予め定められた時間帯である場合、ストリングス２３１からの電流を蓄電部２３４に供給するように切り替える。切替制御部２３７は、例えば、ＨＡＰＳ２００が飛行している時間帯が、日の入りの時間帯として予め定められた時間帯である場合、ストリングス２３１からの電流を蓄電部２３４に供給するように切り替える。これらにより、日の出の時間帯や、日の入りの時間帯であって、ストリングス２３１に到達する日射量が少なく、ストリングス２３１による発電量が微弱電力となってしまうときに、微弱電力をパワーコンディショナ２３２に供給することによって微弱電力が捨てられてしまうことを防ぎ、微弱電力を蓄電部２３４に供給することによって微弱電力を蓄電することができる。

切替制御部２３７は、例えば、ＨＡＰＳ２００の飛行経路と、ＨＡＰＳ２００が過去に当該飛行経路を飛行したときのストリングス２３１の発電量とから、ストリングス２３１の発電量を推定し、推定した発電量が予め定められた閾値より少ない場合、ストリングス２３１からの電流を蓄電部２３４に供給するようにし、当該閾値より多い場合、ストリングス２３１からの電流をパワーコンディショナ２３２に供給するようにする。

切替制御部２３７は、例えば、切替制御部２３７が搭載された自機と同じ飛行経路を、自機よりも先に飛行している他のＨＡＰＳ２００から取得した風情報によって、自機の傾きを推定し、推定した時期の傾きからストリングス２３１の発電量を推定し、推定した発電量が予め定められた閾値より少ない場合、ストリングス２３１からの電流を蓄電部２３４に供給するようにし、当該閾値より多い場合、ストリングス２３１からの電流をパワーコンディショナ２３２に供給するようにする。

ＨＡＰＳ２００は、翼部２２０が透明であって、光発電部２３０が、表面及び裏面の両方で発電可能なバイフェイシャルの光発電パネルを有してもよい。また、ＨＡＰＳ２００は、翼部２２０の表側に配置された表側光発電部と、翼部２２０の裏側に配置された裏側光発電部とを備えてもよい。この場合、切替制御部２３７は、表側光発電部及び裏側光発電部のそれぞれについて、飛行関連情報に基づいて、発電電流をパワーコンディショナ２３２に供給するか蓄電部２３４に供給するかを切り替えてよい。例えば、ＨＡＰＳ２００の上面側に太陽が位置する場合、表側光発電部の発電量は多く、裏側光発電部の発電量は少なくなる。また、例えば、ＨＡＰＳ２００の下面側に太陽が位置する場合、表側光発電部の発電量は少なく、裏側光発電部の発電量は多くなる。このように、表側光発電部と裏側光発電部とは、ＨＡＰＳ２００の状況によって、発電量の傾向が異なることになる。よって、表側光発電部及び裏側光発電部のそれぞれついて、それぞれに合った形で、飛行関連情報に基づいた切り替えを行うことにより、表側光発電部及び裏側光発電部を区別しない場合と比較して、微弱電力の回収率を高くすることができる。

図７は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。図７に示す例において、蓄電部２３４は、ストリングス２３１とパワーコンディショナ２３２との接続に対して接続されており、蓄電部２３４に蓄電された電力は、パワーコンディショナ２３２以外の系統に供給される。図７に示す例において、蓄電部２３４に蓄電された電力は、微弱電力用パワーコンディショナ２３５に供給される。例えば、パワーコンディショナ２３２によってストリングス２３１による発電電力から変換された電力は、ＨＡＰＳ２００が備えるモータ２４２及びモータ２５２に供給され、微弱電力用パワーコンディショナ２３５に供給された電力は、モータ２４２やモータ２５２と比較して、より小さい電力でも動作可能な、通信関連装置に供給される。通信関連装置の例として、通信制御装置２６４及び測位センサ等が挙げられる。

図８は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。ここでは、図７と異なる点について主に説明する。図８に示す例において、発電システム２０は、切替部２３６及び切替制御部２３７を備える。切替部２３６及び切替制御部２３７は、図５の切替部２３６及び切替制御部２３７と同様であってよい。

図９は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。ここでは、図８と異なる点を主に説明する。図９に示す例において、発電システム２０は、情報取得部２３８を更に備える。情報取得部２３８は、図６の情報取得部２３８と同様であってよい。

図１０は、蓄電部２３４の配置の一例を概略的に示す。ここでは、図７と異なる点を主に説明する。蓄電部２３４は、複数のストリングス２３１と複数のパワーコンディショナ２３２との接続のそれぞれに接続されてよく、蓄電部２３４に蓄電された電力は、パワーコンディショナ２３２以外の系統に供給されてよい。図１０では、１つの蓄電部２３４が、２つのストリングス２３１及びパワーコンディショナ２３２の組み合わせに対して配置されている例を図示しているが、これに限らず、１つの蓄電部２３４が、３つ以上のストリングス２３１及びパワーコンディショナ２３２の組み合わせに対して配置されてもよい。このように、複数のストリングス２３１及びパワーコンディショナ２３２の組み合わせに対して、１つの蓄電部２３４を配置することによって、複数のストリングス２３１及びパワーコンディショナ２３２の組み合わせのそれぞれに蓄電部２３４を配置する場合と比較して、全体の重量と、コストを低減することができる。

図１１は、切替制御部２３７及び情報取得部２３８を備える制御装置として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、上記実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、上記実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、並びにＤＶＤドライブ及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明を用いることで、太陽電池の重量当たりの発電効率を向上し、より軽量でより多くの電力を発電することができる太陽電池を実現できる。太陽電池は、例えば災害現場へ持ち込まれ被災者へのエネルギー供給などへ活用が考えられるため、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」又は目標１３「気候変動に具体的な対策を」などの達成に貢献できる。

２０ 発電システム、３０ ネットワーク、４０ ゲートウェイ、５０ 通信衛星、６０ 衛星通信局、７０ ユーザ端末、２００ ＨＡＰＳ、２０２ ビーム、２０４ 通信エリア、２２０ 翼部、２３０ 光発電部、２３１ ストリングス、２３２ パワーコンディショナ、２３４ 蓄電部、２３５ 微弱電力用パワーコンディショナ、２３６ 切替部、２３７ 切替制御部、２３８ 情報取得部、２４０ プロペラ、２４２ モータ、２４４ ＰＤＵ、２５０ エレベータ、２５２ モータ、２５４ ＳＤＵ、２６０ 中央部、２６２ 飛行制御装置、２６４ 通信制御装置、２７０ ポッド、２８０ バッテリ、２９０ バス、４００ 管理装置、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (13)

1. 地上に形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に配置された光発電部と、
   前記光発電部に接続され、前記光発電部よる発電電力を蓄電する蓄電部と、
   前記光発電部による発電電力を変換するパワーコンディショナと
   を備え、
   前記蓄電部は、前記光発電部と前記パワーコンディショナとの接続に対して並列に接続されており、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナに供給される、発電システム。
2. 前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給するか前記蓄電部に供給するかを切り替える切替制御部
   を更に備える、請求項１に記載の発電システム。
3. 前記切替制御部は、前記光発電部による発電量の測定結果が予め定められた閾値より高い場合、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給し、前記閾値より低い場合、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替える、請求項２に記載の発電システム。
4. 前記飛行体の飛行に関連する飛行関連情報を取得する情報取得部
   を更に備え、
   前記切替制御部は、前記飛行関連情報に基づいて、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給するか前記蓄電部に供給するかを切り替える、請求項２に記載の発電システム。
5. 前記切替制御部は、前記飛行関連情報に基づいて、前記光発電部による発電量が多い状態であると推定した場合に、前記光発電部からの電流を前記パワーコンディショナに供給し、前記光発電部による発電量が少ない状態であると推定した場合に、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替える、請求項４に記載の発電システム。
6. 前記切替制御部は、前記飛行体が飛行している時間帯が、日の入りの時間帯として予め定められた時間帯である場合、前記光発電部からの電流を前記蓄電部に供給するように切り替える、請求項４に記載の発電システム。
7. 前記飛行体は、前記飛行体の翼部の表側に配置された表側光発電部と、前記翼部の裏側に配置された裏側光発電部とを有し、
   前記切替制御部は、前記表側光発電部及び前記裏側光発電部のそれぞれについて、前記飛行関連情報に基づいて、発電電流を前記パワーコンディショナに供給するか前記蓄電部に供給するかを切り替える、請求項４に記載の発電システム。
8. 地上に形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に配置された光発電部と、
   前記光発電部に接続され、前記光発電部よる発電電力を蓄電する蓄電部と、
   前記光発電部による発電電力を変換するパワーコンディショナと
   を備え、
   前記蓄電部は、前記光発電部及び前記パワーコンディショナに直列に接続されており、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナに供給される、発電システム。
9. 地上に形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体に配置された光発電部と、
   前記光発電部に接続され、前記光発電部よる発電電力を蓄電する蓄電部と、
   前記光発電部による発電電力を変換するパワーコンディショナと
   を備え、
   前記蓄電部は、前記光発電部と前記パワーコンディショナとの接続に対して接続されており、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナ以外の系統に供給される、発電システム。
10. 前記蓄電部は、複数の前記光発電部と複数の前記パワーコンディショナとの接続のそれぞれに対して接続されており、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記パワーコンディショナ以外の系統に供給される、請求項９に記載の発電システム。
11. 前記パワーコンディショナによって前記光発電部による発電電力から変換された電力は、前記飛行体が備えるモータに供給され、前記蓄電部に蓄電された電力は、前記飛行体による通信に関連する通信関連装置に供給される、請求項９に記載の発電システム。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の発電システムを備える前記飛行体であって、
    前記パワーコンディショナによって変換された電力を用いて前記飛行体の飛行を制御する飛行制御装置
    を備える、飛行体。
13. 地上に形成した通信エリア内のユーザ端末に無線通信サービスを提供する飛行体であって、
    前記飛行体に配置された光発電部と、前記光発電部に接続され、前記光発電部よる発電電力を蓄電する蓄電部と、前記光発電部による発電電力を変換するパワーコンディショナとを有する発電システムと、
    前記パワーコンディショナによって変換された電力を用いて前記飛行体の飛行を制御する飛行制御装置と
    を備える、飛行体。

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