WO2021210447A1 - 飛行体の制御方法、及び飛行体 - Google Patents

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WO2021210447A1
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bank
air vehicle
power
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南 鵜久森
小西　大助
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株式会社Ｇｓユアサ
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling an air vehicle and an air vehicle.
  • An unmanned aerial vehicle such as a drone is equipped with a secondary battery and a battery control circuit, and the motor is rotated by the discharge of the secondary battery to rotate the rotary blades.
  • the secondary battery is required to have a higher energy density than ever before.
  • HAPS High-altitude platform station
  • a wireless relay station which is equipped with a wireless relay station and flies or glides in the airspace within the stratosphere at an altitude of 11 km to 50 km
  • HAPS Various HAPS such as solar planes, airships, and stratospheric jets have been developed.
  • HAPS stays in the stratosphere, for example, at an altitude of 20 km.
  • HAPS it is possible to connect to a large number of terminal devices in a wide range at the same time, and by coordinating between HAPS, artificial satellites, and ground stations, it is possible to build a high-speed communication infrastructure. A stable communication environment can be maintained even in the event of a disaster.
  • HAPS may include a solar panel having a solar cell and a power storage device having a power storage element such as a lithium ion secondary battery.
  • the HAPS may fly in the stratosphere with the power generated by the solar panels during the day and with the power discharged by the power storage device at night.
  • the power storage element provided in HAPS is required to have a high discharge capacity (full charge capacity) in order to keep a large flying object flying at night.
  • An object of the present invention is to provide a method for controlling an air vehicle and an air vehicle that contributes to improving flight reliability.
  • the method for controlling an air vehicle is one or more of an air vehicle having a vehicle propulsion device and a power storage device having a plurality of power storage elements and supplying power to the air vehicle propulsion device. Disconnect the power storage element.
  • An air vehicle includes a power generation device having a solar cell to supply electric power to the air vehicle propulsion device, and a power storage device having a plurality of power storage elements to supply electric power to the air vehicle propulsion device. And a transport device for transporting one or more power storage elements separated from the power storage device.
  • FIG. It is a perspective view of the appearance of HAPS which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of HAPS. It is a perspective view of the power storage device. It is a flowchart which shows the processing procedure of the separation control by the control part which concerns on Embodiment 1. It is a flowchart which shows the processing procedure of the separation control by the control part which concerns on Embodiment 2.
  • a method for controlling an air vehicle according to an embodiment is one or a plurality of energy storage elements of an air vehicle including an air vehicle propulsion device and a power storage device having a plurality of power storage elements and supplying electric power to the air vehicle propulsion device. To disconnect.
  • the flying object propulsion device examples include a motor that rotates a propeller and the like.
  • the flying object propulsion device may be a hybrid propulsion device having an internal combustion engine and a motor for propulsion assist.
  • the power storage device examples include a battery cell (storage element) such as a lithium ion secondary battery, a battery module in which a plurality of the battery cells are connected in series and / or in parallel, and a device in which a plurality of battery modules are connected in series (bank string). (Also called), or those in which banks are connected in parallel may be used.
  • the aircraft may be, for example, HAPS, eVTOL (electric vertical takeoff and landing aircraft), but is not limited thereto.
  • the weight of the flying object can be reduced by disconnecting the power storage element, the flight can be continued, and the cruising range can be extended. In this way, the reliability and robustness of the flight can be improved, and the reliability of the operation of the flying object can be improved.
  • the temperature of the power storage element is equal to or higher than the first threshold value
  • SOH is equal to or lower than the second threshold value
  • SOC State Of Charge
  • SOH examples include capacitance retention rate, resistance value, shape change, and the like.
  • the shape change includes, for example, the amount of displacement such as swelling of the element of the power storage element, the amount of displacement of the case accommodating the element, the change of the force (reaction force) spreading to the outside, or the pressure applied to at least one surface of the power storage element. Changes, or combinations thereof, can be mentioned.
  • the first threshold value for example, an upper limit value of a temperature at which charging / discharging can be continued can be mentioned.
  • the second threshold value include a lower limit value of SOH capable of continuing charging and discharging, and a lower limit value of the discharge capacity (fully charged capacity) required for performing a flight operation.
  • the third threshold value for example, SOC corresponding to the lower limit voltage of the voltage range in which charging / discharging can be repeated reversibly can be mentioned.
  • the flight of the flying object can be continued or the cruising range can be extended, and the reliability of the flight is improved. If the temperature of the power storage element is equal to or higher than the first threshold value, or the SOH of the power storage element is equal to or lower than the second threshold value and the degree of deterioration is large, or if an internal short circuit occurs, this power storage element is disconnected and another power storage element is stored. The element can continue charging and discharging to continue the flight and extend the cruising range, improving the reliability of the flight.
  • the flying object includes a power generation device having a solar cell and supplying electric power to the flying object propulsion device, a power storage device having a plurality of power storage elements and supplying electric power to the flying object propulsion device, and the like. It is provided with a transport device for transporting one or more power storage elements separated from the power storage device.
  • the weight of the flying object can be reduced by disconnecting the power storage element, the flight can be continued, and the cruising range can be extended.
  • the power storage element that has deteriorated or has an internal short circuit can be disconnected, and charging / discharging can be continued by another power storage element to continue the flight or extend the cruising range, and the reliability of the flight is improved. Reuse or reuse of the transported power storage element may be considered.
  • a solar panel in which a plurality of modules in which solar cells are arranged are connected side by side may be used.
  • Transport devices include, for example, gliders, parachutes, or drones. Glider and parachute do not require a drive and are lightweight.
  • the drone is also lightweight and can be mounted or connected to an air vehicle.
  • the power storage element can be transported to the target landing point with higher accuracy.
  • the power storage element may be housed in a glider or may be connected to a parachute or drone. In this case, the power storage element can be disconnected by disconnecting the glider, parachute, or drone from the flying object.
  • the above-mentioned flying object may be provided with a wireless relay station that performs wireless communication with the terminal device.
  • the terminal device may be a mobile phone such as a smartphone, a mobile terminal device such as a notebook personal computer or a tablet, a communication terminal device included in a drone or the like.
  • the wireless relay station wirelessly communicates with a terminal device used by the user in an airplane existing in the airspace below the airspace in which the wireless relay station stays, or the communication terminal device, and also with a terrestrial or marine relay station. Performs wireless communication and is connected to the core network of the mobile communication network.
  • the aircraft is a HAPS equipped with a wireless relay station, it is necessary to carry out flight operations in a predetermined airspace within the stratosphere. You can extend the cruising range. If a power storage element that has deteriorated or has an internal short circuit occurs during the operation of the aircraft, the power storage element is disconnected, charging / discharging is continued by another power storage element, and the flight is continued for operation. Can continue. By doing so, the reliability as a communication infrastructure is improved. When the flying object is HAPS, it flies in an airspace within a predetermined range, so that the recovery point of the separated power storage element can be estimated.
  • the power storage device may be configured by connecting a plurality of series connection circuits in which a plurality of power storage elements are connected in series in parallel, and the series connection circuit may be disconnected from the power storage device.
  • the series connection circuit may be a unit in which a plurality of power storage elements are managed by a BMU (Battery Management Unit) or the like.
  • the series connection circuit may be detachably connected in parallel.
  • FIG. 1 is a perspective view of the appearance of HAPS1
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of HAPS1.
  • the HAPS 1 includes a wing portion 2, a plurality of propellers 3, a plurality of leg portions 4, a plurality of solar panels 5, a plurality of banks 8, a control device 9, a radio relay station 10, and a first converter circuit 11.
  • a second converter circuit 12, a switching unit 13, an inverter circuit 14, wheels 15, a switching unit 17, and a transport device 20 are provided.
  • the propeller 3 is connected to the motor (motor) 16.
  • the configuration of HAPS1 is not limited to this example.
  • the bank 8, the control device 9, the wireless relay station 10, the first converter circuit 11, the second converter circuit 12, the switching unit 13, and the inverter circuit 14 are housed in the leg portion 4. Alternatively, they may be provided on the wing 2.
  • the solar panel 5 is formed by arranging and connecting a plurality of modules in which a plurality of silicon-based solar cells are arranged, for example.
  • the bank 8 is formed by connecting a plurality of battery modules 7 in which a plurality of battery cells 6 such as a lithium ion secondary battery are connected in series. A plurality of banks 8 are connected in parallel. In FIG. 2, the bank 8 is connected to three battery modules 7, but the case is not limited to this case.
  • the transport device 20 is, for example, a glider. Alternatively, the carrier 20 may be a parachute or a drone.
  • the control device 9 includes a control unit 91, a storage unit 92, an input unit 93, a communication unit 94, a motor drive unit 95, a first disconnection unit 96, and a second disconnection unit 97.
  • the control unit 91 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and controls the operation of each unit of the HAPS 1.
  • the control unit 91 executes the separation control process by reading and executing the separation control program 921 described later.
  • the disconnection control process means that the battery cell 6 of the bank 8 has an internal short circuit, the temperature of the battery cell 6 is equal to or higher than the first threshold value, and the SOH of the bank 8 is equal to or lower than the second threshold value.
  • the SOC is equal to or less than the third threshold value, the bank 8 is separated and transferred to the transport device 20, and the transport device 20 is separated from the HAPS 1 and landed.
  • the storage unit 92 stores various programs including the separation control program 921 and the history DB (database) 922.
  • the disconnection control program 921 is provided in a state of being stored in a computer-readable recording medium 90 such as a CD-ROM, a DVD-ROM, or a USB memory, and is stored in the storage unit 92 by being installed in the control device 9. NS.
  • the disconnection control program 921 may be acquired from an external computer (not shown) connected to the communication network and stored in the storage unit 92.
  • the history DB 922 includes power generation and discharge history data of the solar panel 5, charge / discharge history data of bank 8, temperature history data of bank 8, weather information history data, flight control history data of HAPS1, and bank 8.
  • the history data of separation may be stored.
  • the history of power generation and discharge of the solar panel 5 is the operation history of the solar panel 5, including the history of information indicating the usage period, information on power generation (electric power, etc.), or information on discharge (voltage, rate, etc.). good.
  • the charge / discharge history of the bank 8 is an operation history of the bank 8, and may include a history of information indicating a usage period and information (voltage, rate, etc.) regarding charging or discharging.
  • the history of meteorological information may be a history of wind speed and direction at the position of HAPS1 at the time of acquisition, and the amount of sunshine acquired from the meteorological server 40.
  • the flight control history may be the flight control history of the HAPS 1 including the rotational drive such as the rotation speed and the rotation time of the motor 16.
  • the history data of the separation of the bank 8 is the ID No. of the bank 8 that has been separated by the control unit 91. , It may be a history of the date and time of separation.
  • the input unit 93 receives inputs such as current and voltage detection results of the solar panel 5 and the bank 8. In FIG. 2, the ammeter and the voltmeter are omitted.
  • the communication unit 94 has a function of communicating with another device such as a wireless relay station 10, and transmits / receives necessary information.
  • the motor drive unit 95 controls the rotational drive of each motor 16 of each propeller 3.
  • the first cutting section 96 separates the target bank 8 by a switching section 17 described later.
  • the second cutting portion 97 separates the transport device 20 from the HAPS 1 and transports the bank 8 to the ground.
  • the first converter circuit 11 is a DC / DC converter, which is connected to the solar panel 5 and boosts the output voltage of the solar panel 5 to output.
  • the second converter circuit 12 is a bidirectional DC / DC converter connected to the bank 8 and discharges and charges the bank 8.
  • the connection of each bank 8 with the second converter circuit 12 is turned on or off by the switching unit 17.
  • the switching unit 17 has a switch 171 and turns on or off the energization of the bank 8 by opening and closing the switch 171.
  • Bank 8 with switch 171 on is connected to the second converter circuit 12.
  • the switching unit 17 is configured to separate the bank 8.
  • the inverter circuit 14 converts DC to AC. That is, the DC power input from the switching unit 13 is converted into AC power and output.
  • the switching unit 13 includes, for example, two switches 131 and a switch 132 connected in series. In FIG. 2, the control circuit for controlling charge / discharge is omitted.
  • the switch 131 and the switch 132 are composed of switching elements such as a relay and a power MOSFET.
  • the connection point between the switch 131 and the switch 132 is connected to the inverter circuit 14.
  • the other end of the switch 131 and the other end of the switch 132 are connected to the first converter circuit 11 and the second converter circuit 12, respectively.
  • a load such as a wireless relay station 10 and a motor 16 is connected to the inverter circuit 14.
  • the switch 131 When discharging from the solar panel 5 to the load, the switch 131 is turned on to connect the solar panel 5 to the load.
  • the switch 132 When discharging from the bank 8 to the load, the switch 132 is turned on to connect the bank 8 to the load.
  • FIG. 2 shows a state in which the switch 132 is on and power is being supplied from the bank 8 to the load.
  • both the switch 131 and the switch 132 are turned on to connect the solar panel 5 and the bank 8 to the load.
  • the wireless relay station 10 includes a first communication unit 101, a second communication unit 102, and a third communication unit 103.
  • the first communication unit 101 has an antenna, a transmission / reception duplexer, an amplifier, and the like, and transmits and receives wireless signals to and from the terminal device 30 used by the user on an airplane, the communication terminal device 30 of the drone, and the like.
  • the second communication unit 102 has an antenna, a transmission / reception duplexer, an amplifier, and the like, and transmits and receives radio signals to and from a relay station on the ground or at sea.
  • the wireless relay station 10 is connected to the network NW of the mobile communication network via the relay station.
  • the terminal device 30 is connected to the network NW, and the weather server 40 is also connected. In FIG. 2, relay stations on the ground or at sea are omitted.
  • the third communication unit 103 transmits and receives between the artificial satellite and other HAPS by laser light or the like.
  • the configuration of the radio relay station 10 is not limited to this example.
  • the motor 16 rotates and drives the propeller 3.
  • the motor 16 may drive a flying object propulsion device or a flying object raising device other than the form shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of the battery module 7.
  • the battery module 7 includes a rectangular parallelepiped case 71 and a plurality of battery cells 6 housed in the case 71.
  • the battery cell 6 includes a rectangular parallelepiped (prismatic) case body 61, a lid plate 62, a positive electrode terminal 63 and a negative electrode terminal 66 provided on the lid plate 62, a plosive valve 64, and an electrode body 65. ..
  • the battery cell may be a so-called pouch cell having a laminated case.
  • the electrode body 65 is formed by laminating a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate, and is housed in a case body 61.
  • the electrode body 65 may be obtained by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate in a flat shape via a separator, or may be obtained by laminating a plurality of positive electrode plates and a negative electrode plate via a separator. There may be.
  • the positive electrode plate has an active material layer formed on a positive electrode base material foil which is a plate-shaped (sheet-shaped) or long strip-shaped metal foil made of a metal such as aluminum, titanium, tantalum, or stainless steel or an alloy thereof. It is a thing.
  • the negative electrode plate has an active material layer formed on a negative electrode base material foil, which is a plate-shaped (sheet-shaped) or long strip-shaped metal foil made of a metal such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or an alloy thereof. It was done.
  • the separator is a microporous sheet made of synthetic resin.
  • the battery cell 6 When the lower limit voltage is reached, the battery cell 6 is preferably capable of developing a predetermined discharge capacity in a voltage range lower than the lower limit voltage. As a result, energy for lowering HAPS1 can be expressed. It is preferable that the battery cell 6 can dissolve lithium ions from the negative electrode into the electrolytic solution (non-aqueous electrolyte) and transfer the lithium ions to the positive electrode in a voltage range lower than the lower limit voltage. Lithium ions can be transferred from the negative electrode to the positive electrode in a voltage range lower than the lower limit voltage, and a required discharge capacity can be developed.
  • the positive electrode active material for example, a known positive electrode active material can be appropriately selected.
  • the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery a material capable of occluding and releasing lithium ions is usually used.
  • the positive electrode active material include a lithium transition metal composite oxide having an ⁇ -NaFeO type 2 crystal structure, a lithium transition metal oxide having a spinel type crystal structure, and the like.
  • the lithium transition metal composite oxide having an ⁇ -NaFeO type 2 crystal structure include Li [Li x Ni 1-x ] O 2 (0 ⁇ x ⁇ 0.5) and Li [Li x Ni ⁇ Co (1-x-).
  • Examples of the lithium transition metal oxide having a spinel-type crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni ⁇ Mn (2- ⁇ ) O 4 .
  • the surface of these materials may be coated with other materials.
  • one of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used.
  • one of these compounds may be used alone, or two or more of these compounds may be mixed and used.
  • the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, and even more preferably 90% by mass.
  • the upper limit of the content is preferably 99% by mass, more preferably 98% by mass.
  • the positive electrode mixture that forms the active material layer of the positive electrode contains optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary.
  • a conductive agent include carbonaceous materials such as carbon black, metals, conductive ceramics and the like.
  • the binder include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, and polyimide.
  • the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose.
  • the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene.
  • the negative electrode active material used in the negative electrode active material layer preferably contains lithium metal. Since the negative electrode active material contains lithium metal, it has surplus lithium ions, and lithium ions can be transferred from the negative electrode to the positive electrode to develop a required discharge capacity.
  • Lithium metals include lithium alloys as well as elemental lithium. Examples of the lithium alloy include a lithium aluminum alloy and the like.
  • the negative electrode containing the lithium metal can be manufactured by cutting the lithium metal into a predetermined shape or molding the lithium metal into a predetermined shape.
  • the negative electrode active material layer may contain elements such as Na, K, Ca, Fe, Mg, Si and N.
  • the lower limit of the content of the lithium metal in the negative electrode active material is preferably 80% by mass, more preferably 90% by mass, and even more preferably 95% by mass.
  • the upper limit of the content may be 100% by mass.
  • the electrolytic solution is injected into the case body 61.
  • the electrolytic solution contains a non-aqueous solvent, and a sulfur-based cyclic compound, a fluorinated cyclic carbonate, a chain carbonate, and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • sulfur-based cyclic compound include compounds having a sultone structure or a cyclic sulfate structure.
  • fluorinated cyclic carbonate include fluoroethylene carbonate and the like.
  • Examples of the chain carbonate include ethyl methyl carbonate and the like.
  • the negative electrode active material of the battery cell 6 may contain a lithium metal, and the positive electrode active material may be a lithium excess type. According to such a battery cell 6, a high discharge capacity can be exhibited.
  • Li x Ni a Co b Mn c
  • a + b + c 1, 0 ⁇ x ⁇ 1.1
  • a plurality of battery cells 6 are connected in series by electrically connecting the positive electrode terminal 63 and the negative electrode terminal 66 of the adjacent battery cells 6 of the battery module 7 by the bus bar 72.
  • the positive electrode terminals 63 and the negative electrode terminals 66 of the battery cells 6 at both ends of the battery module 7 are provided with positive electrode leads 74 and negative electrode leads 73 for extracting electric power.
  • HAPS1 After moving diagonally upward from the ground, HAPS1 floats by lift while swirling in a predetermined horizontal region, and rises to airspace A.
  • airspace A for example, an airspace in the stratosphere at an altitude of 11 km to 50 km can be mentioned. Above all, an airspace with an altitude of 20 km is preferable.
  • HAPS1 After ascending to airspace A, HAPS1 horizontally moves to position B in the horizontal direction and stays at position B. At night, it glides in airspace A while turning at a downward angle.
  • control unit 91 determines that the bank 8 needs to be separated during the flight of the HAPS 1, the bank 8 is separated.
  • the control process for disconnecting the bank 8 by the control unit 91 will be described.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of disconnection control by the control unit 91.
  • the control unit 91 determines whether or not an internal short circuit has occurred in the bank 8 (S1). When the internal short circuit occurs (S1: YES), the control unit 91 advances the process to S5. When the internal short circuit does not occur (S1: NO), the control unit 91 determines whether or not the temperature of at least one battery cell 6 is equal to or higher than the first threshold value a (S2).
  • the first threshold value a is set as described above.
  • the control unit 91 advances the process to S5.
  • the control unit 91 determines whether or not the total SOH of the bank 8 is equal to or lower than the second threshold value b (S3).
  • the second threshold value b is set as described above.
  • the control unit 91 advances the process to S5.
  • the control unit 91 determines whether or not the entire SOC of the bank 8 is equal to or less than the third threshold value c (S4).
  • the third threshold c is set as described above.
  • the control unit 91 advances the process to S5.
  • the control unit 91 ends the process.
  • the control unit 91 processes S1 to S4 for each bank 8.
  • the control unit 91 turns off the switch 171 of the switching unit 17 of the corresponding bank 8 and disconnects the bank 8.
  • the control unit 91 transports the separated bank 8 to the transport device 20 by a robot arm or the like, disconnects the transport device 20 equipped with the bank 8 from the HAPS 1 (S6), and ends the process.
  • the transport device 20 is a glider, it descends while gliding and transports the bank 8 to the target landing point.
  • the transport device 20 is a drone, it is discharged by the separately mounted bank 8 to drive the drive device and land at the target point.
  • the bank 8 can be discharged even at the lower limit voltage or less.
  • the bank 8 can be separated to continue the flight of HAPS1 or extend the cruising range, and the reliability of the flight can be improved. If the temperature of the battery cell 6 is equal to or higher than the first threshold value a or the SOH is equal to or lower than the second threshold value b and the degree of deterioration of the bank 8 is large, or if an internal short circuit occurs, the bank 8 is separated. The other banks 8 can continue charging and discharging to continue the flight or extend the cruising range, and improve the reliability of the flight.
  • the HAPS 1 is gliding in the airspace A at the position B during the normal operation, and the landing position can be assumed by lowering the transport device 20 from the position B.
  • the case where the bank 8 is separated is not limited.
  • the battery module 7 or the battery cell 6 may be disconnected.
  • the bank 8 may be mounted in the transport device 20, and when the degree of deterioration of the bank 8 is large, the bank 8 may be separated together with the transport device 20.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of disconnection control by the control unit 91 according to the second embodiment.
  • the control unit 91 determines whether or not the specific bank 8 is unnecessary (S11).
  • Control unit 91 It is determined whether or not some banks 8 are no longer needed due to takeoff or the like, or whether or not a predetermined period has passed. Based on the power required for takeoff of HAPS1, the power required for operation of HAPS1 during the day and night, the amount of power generated by the solar panel 5, etc., the bank 8 that becomes unnecessary after takeoff is determined including the number of battery modules 7 constituting it. You may keep it.
  • the HAPS 1 includes a plurality of banks 8 having different usage periods, it may be determined that the banks 8 whose predetermined period has passed are unnecessary.
  • the control unit 91 ends the process when it is not unnecessary (S11: NO).
  • control unit 91 When the control unit 91 is unnecessary (S11: YES), the control unit 91 turns off the switch 171 of the switching unit 17 of the corresponding bank 8 and disconnects the bank 8 (S12). The control unit 91 transports the separated bank 8 to the transport device 20 by a robot arm or the like, disconnects the transport device 20 from the HAPS 1 (S13), and ends the process. The transport device 20 glides down and transports the bank 8.
  • the weight can be reduced by separating the bank 8, and the flight can be continued or the cruising range can be extended to improve the flight reliability of the HAPS1.
  • the embodiment is not restrictive.
  • the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
  • the power generation device is not limited to those having a solar cell. It is preferable that the power generation device emits less carbon dioxide during power generation than that when driving an internal combustion engine.
  • the case where the control device 9 is provided in the HAPS 1 is not limited.
  • a computer or server wirelessly connected to the HAPS 1 may control the disconnection of the bank 8.
  • HAPS1 is not limited to solar planes. HAPS1 may be an airship, a stratospheric jet, or the like. The aircraft is not limited to HAPS.
  • the present invention can also be applied to other electric vehicles such as eVTOL and hybrid vehicles equipped with a power generation device and an internal combustion engine.
  • the present invention can also be applied to an air vehicle provided with a power storage device but not with a power generation device. For example, the disconnection control of the present invention is performed when the SOH of the power storage device becomes equal to or less than the second threshold value and the degree of deterioration is large, or when an internal short circuit occurs.
  • the power storage element is not limited to the lithium ion secondary battery.
  • the power storage element may be another secondary battery or a capacitor.
  • Control device 90 Recording medium 91 Control unit 92 Storage unit 921 Separation control program 922 History DB 93 Input unit 94 Communication unit 95 Motor drive unit 96 1st disconnection unit 97 2nd disconnection unit 10 Radio relay station 11 1st converter circuit 12 2nd converter circuit 13 Switching unit 14 Inverter circuit 15 Wheels 16 Motor 17 Switching unit 20 Transport device 30 Terminal device

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Abstract

飛行体１の制御方法は、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とを備える飛行体の、１又は複数の蓄電素子６を切り離す。

Description

飛行体の制御方法、及び飛行体
　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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