JPWO2017030034A1 - 発電装置およびこれを備える無人航空機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本実施形態にかかる無人航空機であるマルチコプター100の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター100は、フライトコントローラFC、複数の回転翼であるローターR、ローターRごとに備えられたESC131(Electric Speed Controller)、これらに電力を供給するバッテリー190、および発電装置200により構成されている。
発電装置200は、マルチコプター100の飛行中に、マルチコプター100のバッテリー190を充電可能な装置である。発電装置200は、バッテリー190に充電する電力を生成する発電ユニット250、および、発電ユニット250が用いる燃料が蓄えられた容器体である燃料タンク260を有している。本実施形態の発電ユニット250は、発電用の一般的なエンジン251および発電機252により構成されている。マルチコプター100のバッテリー190は、発電装置200が備える充電器280に接続されており、発電ユニット250は、充電器280を介してその発電した電力をバッテリー190に充電する。なお、発電ユニット250は、発電装置200が備えるバッテリー290により始動される。発電ユニット250の始動後、ポンプ262により燃料タンク260の燃料が発電ユニット250に供給される。
発電装置200の制御装置210には、燃料タンク260の傾斜角度を測定可能なIMU(Inertial Measurement Unit)221が接続されている。IMU221は一般的な慣性計測装置であり、主に3軸加速度センサと3軸角速度センサとにより構成されている。
また、発電装置200の制御装置210には、燃料タンク260に蓄えられた燃料の残量を測定可能な残燃料測定手段である液量センサ224が接続されている。そして、本実施形態の発電制御プログラムGCPは、液量センサ224が示す燃料残量に基づいて、安全角度φsを動的に調節する。より具体的には、発電制御プログラムGCPは、燃料タンク260の燃料残量が多いときには安全角度φsを大きく設定し、燃料残量が少ないときには安全角度φsを小さく設定する。なお、液量センサ224には、例えば公知の液面レベルセンサなどを用いることができる。
また、発電装置200の制御装置210には、大気圧を測定する気圧測定手段である気圧センサ223が接続されている。そして、本実施形態の発電制御プログラムGCPは、気圧センサ223が示す気圧値に基づいて発電ユニット250空燃比を動的に調節する。より具体的には、発電制御プログラムGCPは、気圧値の上昇または低下に応じて空燃比をリッチまたはリーンに調節し、発電ユニット250の熱効率の低下や不完全燃料を防止する。
また、発電装置200の制御装置210には、バッテリー190の電池残量を測定する残電力測定手段である残量計225が接続されている。残量計225は、バッテリー190の電圧値からその電池残量を測定する一般的な残量計である。そして、本実施形態の発電制御プログラムGCPは、残量計225が示す電池残量が所定の閾値以下になったときに、バッテリー190の充電を開始する。バッテリー190の電池残量が所定の閾値以下になったときにバッテリー190の充電動作を開始させることにより、発電ユニット250の不必要な発電動作が防止され、より必要性に即したバッテリー190の充電が可能とされている。なお、バッテリー190の電池残量の閾値は、マルチコプター100の具体的な使用態様に基づいて任意に設定すればよい。
また、本実施形態のIMU221は、マルチコプター100の落下を検知する墜落検知手段を兼ねている。そして、本実施形態の発電制御プログラムGCPは、IMU221がマルチコプター100の落下を検知したときには、発電ユニット250の駆動を自動的に停止する。これにより、マルチコプター100墜落後の事故被害の拡大を抑えることが可能とされている。なお、マルチコプター100の落下を検知する方法としては、例えばIMU221の加速度センサが所定時間以上0Gを示している場合に落下と判断することなどが考えられる。
また、発電装置200の制御装置210には、マルチコプター100の地理上の飛行位置を特定する現在地特定手段であるGPS受信器222が接続されている。また、制御装置210のメモリ212には、騒音に注意を払うべき区域の経緯度情報である騒音規制区域情報NRAが登録されている。そして、本実施形態の発電制御プログラムGCPは、マルチコプター100の飛行位置が騒音規制区域内にあるときには、発電ユニット250の駆動を停止する。これにより、例えば産業用途におけるマルチコプター100の運航数の増大や飛行エリアの拡大があった場合でも、発電ユニット250の動作音による騒音問題を抑えることが可能とされている。
Claims (10)
- 無人航空機に搭載される発電装置であって、
燃料を蓄える容器体である燃料タンクと、
前記燃料タンクが接続された発電ユニットと、
前記燃料タンクの傾きを測定可能な傾斜測定手段と、
前記発電ユニットによる発電動作を制御する発電制御手段と、を備え、
前記発電ユニットは前記無人航空機が備える蓄電池を、該無人航空機の飛行中に充電可能であり、
前記発電制御手段は、前記傾斜測定手段が示す前記燃料タンクの傾斜角度が、所定の閾値角度である安全角度以下であるときに、前記発電ユニットを駆動させることを特徴とする発電装置。 - 前記燃料タンクに蓄えられた燃料の残量を測定可能な残燃料測定手段をさらに備え、
前記発電制御手段は、前記残燃料測定手段が示す燃料残量に基づいて、前記安全角度を調節することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 大気圧を測定する気圧測定手段をさらに備え、
前記発電制御手段は、前記気圧検知手段が示す気圧値に基づいて前記発電ユニットの空燃比を調節することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 前記蓄電池の電池残量を測定する残電力測定手段をさらに備え、
前記発電制御手段は、前記残電力測定手段が示す電池残量が所定の閾値以下になったときに、前記蓄電池の充電を開始することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 前記無人航空機の落下を検知する墜落検知手段をさらに備え、
前記発電制御手段は、前記墜落検知手段が前記無人航空機の落下を検知したときには、前記発電ユニットの駆動を停止することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 地理上または施設内における所定の区域である騒音規制区域が登録される記憶手段と、
前記地理上または施設内における前記無人航空機の飛行位置を特定する現在地特定手段と、をさらに備え、
前記発電制御手段は、前記飛行位置が前記騒音規制区域内にあるときには、前記発電ユニットの駆動を停止することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発電装置を備えることを特徴とする無人航空機。
- 複数の回転翼を備える回転翼機であることを特徴とする請求項7に記載の無人航空機。
- 姿勢安定化装置をさらに備え、
前記姿勢安定化装置は前記燃料タンクを保持していることを特徴とする請求項8に記載の無人航空機。 - 前記発電ユニットは、前記蓄電池以外の前記無人航空機の電子・電気機器へも電力を供給可能であり、
前記発電ユニットは、その発電した電力のうち、前記電子・電気機器に供給した電力の余剰分を前記無人航空機の前記蓄電池に充電し、
前記電子・電気機器の消費電力が前記発電ユニットの発電量を超過したときには、その不足分の電力は、前記無人航空機の前記蓄電池により補われることを特徴とする請求項7に記載の無人航空機。
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