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公開番号2025042340
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023149289
出願日2023-09-14
発明の名称電動航空機の制御装置および電動航空機の制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人開知
主分類B64D 27/24 20240101AFI20250319BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】離陸時に内燃機関から発生する騒音や排出ガスを抑制できる電動航空機の制御装置を提供する。
【解決手段】回転翼1を駆動するモータ2と、モータ2に電力を供給する蓄電池3と、内燃機関5を動力源としモータ2と蓄電池3に電力を供給し得る発電機4と、飛行高度を取得する高度取得装置7とを備える電動航空機100を制御する制御装置6であって、制御装置6は、内燃機関5を停止させたまま蓄電池3から電力をモータ2に供給して電動航空機100を離陸させ、電動航空機100の離陸後、電動航空機100の高度Hが高度閾値Ht以上か否かを判定し、高度取得装置7により取得した電動航空機100の高度Hが高度閾値Ht以上の場合に、内燃機関5を起動する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
回転翼を駆動するモータと、前記モータに電力を供給する蓄電池と、内燃機関を動力源とし、前記モータと前記蓄電池に電力を供給し得る発電機と、飛行高度を取得する高度取得装置とを備える電動航空機を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記内燃機関を停止させたまま前記蓄電池から電力を前記モータに供給して前記電動航空機を離陸させ、前記電動航空機の離陸後、前記高度取得装置により取得した前記電動航空機の高度が高度閾値以上か否かを判定し、前記電動航空機の高度が前記高度閾値以上の場合に、前記内燃機関を起動することを特徴とする電動航空機の制御装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記電動航空機は、前記電動航空機の周囲の物理量を検出する環境センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記環境センサにより検出された物理量が、前記物理量の閾値に達したか否かを判定し、前記物理量が前記閾値に達した場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記電動航空機は、前記内燃機関の起動条件を検出する複数の起動条件センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記複数の起動条件センサのいずれかにより検出された検出値が閾値に達したか否かを判定し、前記検出値が前記閾値に達した場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記環境センサは、前記電動航空機の周囲の気温を検出する気温センサであり、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記気温センサにより検出された気温が気温閾値以下か否かを判定し、前記気温センサにより検出された気温が前記気温閾値以下となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記環境センサは、前記電動航空機の周囲の気圧を検出する気圧センサであり、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記気圧センサにより検出された気圧が気圧閾値以下か否かを判定し、前記気圧センサにより検出された気圧が前記気圧閾値以下となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項６】
請求項２に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記環境センサは、前記電動航空機の周囲の湿度を検出する湿度センサであり、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記湿度センサにより検出された湿度が湿度閾値以上か否かを判定し、前記湿度センサにより検出された湿度が湿度閾値以上となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項７】
請求項３に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記複数の起動条件センサのうちの１つは、前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温センサであり、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記水温センサにより検出された水温が水温閾値以下か否かを判定し、前記水温センサにより検出された水温が前記水温閾値以下となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項８】
請求項３に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記複数の起動条件センサのうちの１つは、前記蓄電池のバッテリ残量を検出するバッテリ残量センサであり、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記バッテリ残量センサにより検出されたバッテリ残量が、下限閾値以下か否かを判定し、前記バッテリ残量センサにより検出されたバッテリ残量が、下限閾値以下となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記電動航空機は、複数の測位衛星から受信した測位信号に基づいて前記電動航空機の位置を算出する位置受信機をさらに備え、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記位置受信機により検出された前記電動航空機と市街地との距離が距離閾値以上か否かを判定し、前記位置受信機により検出された前記電動航空機と前記市街地との距離が前記距離閾値以上となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電動航空機の制御装置であって、
前記電動航空機は、内燃機関の排気管に設けられた触媒と、当該触媒の温度を検出する触媒温度センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記電動航空機の離陸後、前記触媒温度センサにより検出された温度が触媒温度閾値以下か否かを判定し、前記触媒温度センサにより検出された温度が触媒温度閾値以下となった場合、前記内燃機関を起動し前記発電機で発電することを特徴とする電動航空機の制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動航空機の制御装置および電動航空機の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
飛行時間を延ばすためにバッテリに加えて内燃機関を動力源とする発電機を搭載した電動航空機が開発されている。この電動航空機において、バッテリに蓄電された電力量に基づいて、内燃機関（ガスタービン内燃機関）を制御して発電機に発電させるシステムが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－０７７３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電動航空機の制御システムでは、航空機離陸時に内燃機関を最大出力にして発電機に発電させるだけでなくバッテリに蓄電された電力を用いてプロペラを駆動することで、内燃機関（ガスタービン内燃機関）の小型化を可能としている。しかしながら、離陸時に内燃機関から騒音や排出ガスが発生し、都市部や人の住環境に近い場所での使用に課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、離陸時に内燃機関から発生する騒音や排出ガスを抑制できる電動航空機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転翼を駆動するモータと、前記モータに電力を供給する蓄電池と、内燃機関を動力源とし、前記モータと前記蓄電池に電力を供給し得る発電機と、飛行高度を取得する高度取得装置とを備える電動航空機を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記内燃機関を停止させたまま前記蓄電池から電力を前記モータに供給して前記電動航空機を離陸させ、前記電動航空機の離陸後、前記高度取得装置により取得した前記電動航空機の高度が高度閾値以上か否かを判定し、前記電動航空機の高度が前記高度閾値以上の場合に、前記内燃機関を起動する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、離陸時に内燃機関から発生する騒音や排出ガスを抑制できるので、都市部や人の住環境に近い場所で使用できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１実施形態に係る電動航空機の概略構成図である。
本発明の第１実施形態に係る制御装置のハードウェア構成と、前記制御装置にデータを入力する装置と、前記制御装置から指令データが出力される装置の一例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態に係る制御装置によって離陸時に実行されるフローチャートの一例を示す図である。
本発明の第１実施形態に係る制御装置によって着陸時に実行されるフローチャートの一例を示す図である。
本発明の第２実施形態に係る電動航空機の概略構成図である。
本発明の第２実施形態に係る制御装置のハードウェア構成と、前記制御装置にデータを入力する装置と、前記制御装置から指令データが出力される装置の一例を示すブロック図である。
充電器のバッテリ残量と、バッテリ残量のみによって電動航空機を離陸・上昇させた時の電動航空機の高度を示すグラフである。
内燃機関の冷却水温度と始動時燃焼変動率の関係を示すグラフである。
電動航空機の周囲の気温と始動時燃焼変動率の関係を示すグラフである。
電動航空機の周囲の気圧と始動時燃焼変動率の関係を示すグラフである。
本発明の第２実施形態に係る制御装置によって離陸時に実行されるフローチャートの一例を示す図である。
本発明の第２実施形態に係る制御装置によって着陸時に実行されるフローチャートの一例を示す図である。
内燃機関の燃料温度と始動時燃焼変動率の関係を示すグラフである。
電動航空機の周囲の湿度と内燃機関の燃料温度閾値との関係を示すグラフである。
燃料中のエタノール含有量と燃料温度閾値との関係を示すグラフである。
本発明の第２実施形態に係る電動航空機が離陸して目的地に着陸するまでの電動航空機の状態を示すタイムチャートの一例である。
本発明の第３実施形態に係る電動航空機の概略構成図である。
本発明の第３実施形態に係る制御装置のハードウェア構成と、前記制御装置にデータを入力する装置と、前記制御装置から指令データが出力される装置の一例を示すブロック図である。
本発明の第３実施形態に係る制御装置によって離陸時に実行されるフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて、本発明の第１実施形態～第３実施形態に係る電動航空機の制御装置の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電動航空機の概略構成図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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