JP2021193872A - 電力供給システム、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池によって発電した電力を従来よりも有効に活用できるようにする。【解決手段】本発明のある態様は、負荷に電力を供給する電力供給システムであって、第１蓄電池と、第２蓄電池と、太陽電池と、を備える。このシステムでは、太陽電池が第１蓄電池又は第２蓄電池のいずれか一方と電気的に接続可能となり、負荷が第１蓄電池又は第２蓄電池のいずれか他方と電気的に接続可能となるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電力供給システム、および、電力供給システムを備えた移動体に関する。

従来から、太陽電池によって発電した電力を移動体の動力源として利用する技術が知られている。例えば特許文献１には、回転電機と、太陽電池と、太陽電池から出力される電力を用いて充電される第１蓄電装置と、車両の駆動力を発生させるための電源である第２蓄電装置と、を備え、第１蓄電装置の電力を用いて第２蓄電装置を充電する第１充電制御を実行するようにしたものが記載されている。

特許６５８３２９４号

しかし、上述した従来技術では、太陽電池から出力した電力を一旦第１蓄電装置に充電し、その後に第１蓄電装置の電力を用いて第２蓄電装置を充電し、第２蓄電装置の電力を用いて車両の駆動力を発生させるように構成されている。そのため、太陽電池と第１蓄電装置の間の充放電、および、第１蓄電装置と第２蓄電装置の間の充放電において損失が発生しており、太陽電池によって発電した電力を有効に活用できていない。
そこで、本発明の目的は、太陽電池によって発電した電力を従来よりも有効に活用できるようにすることである。

本発明のある態様は、負荷に電力を供給する電力供給システムであって、第１蓄電池と、第２蓄電池と、太陽電池と、を備え、前記太陽電池が前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池のいずれか一方と電気的に接続可能となり、前記負荷が前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池のいずれか他方と電気的に接続可能となるように構成されている、電力供給システムである。

本発明のある態様によれば、太陽電池によって発電した電力を従来よりも有効に活用できる。

実施形態の電力供給システムが実装される飛行体の概略図である。 実施形態に係る電力供給システムのハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が２個の場合の回路構成（正常時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が２個の場合の回路構成（遮断時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて各制御モードの実行状態の第１例の状態遷移図である。 実施形態の電力供給システムにおいて各制御モードの実行状態の第２例の状態遷移図である。 実施形態の電力供給システムにおいて各制御モードの実行状態の第３例の状態遷移図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が３個の場合の回路構成（正常時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が３個の場合の回路構成（正常時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が３個の場合の回路構成（遮断時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が４個の場合の回路構成（正常時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が４個の場合の回路構成（正常時）を示す図である。 実施形態の電力供給システムにおいて蓄電池が４個の場合の回路構成（遮断時）を示す図である。

本実施形態の電力供給システム１は、太陽電池を利用して負荷に電力を供給するシステムである。太陽電池で発電される電力は、電力損失が発生しないように、負荷に電力を供給する二次電池である蓄電池に直接供給される。
負荷は限定せず、電力供給システム１が実装される機器に応じて異なる。例えば、電力供給システム１が例えば電気自動車、無人航空機（ドローンともいう。）若しくは有人航空機等の移動体に適用される場合には、負荷は移動体の動力源であり、例えば車輪又はプロペラを回転駆動させるモータ（電動機）である。電力供給システム１が例えば家屋の配電装置に適用される場合には、負荷は、例えばインバータ（パワーコンディショナということもある。）である。以下では、負荷が無人航空機の動力源であるモータである場合を例にして説明する。この場合、本実施形態の電力供給システム１が無人航空機に実装される。

（１）電力供給システム１のシステム構成
本実施形態の電力供給システム１は、太陽電池によって発電する電力を効率良く活用し、かつ無人航空機の航続距離を延ばす観点から、少なくとも２個の蓄電池（第１蓄電池、第２蓄電池）を有し、少なくとも２個の蓄電池は、太陽電池およびモータ（負荷）と並列に接続される。それにより、太陽電池が第１蓄電池又は第２蓄電池のいずれか一方と電気的に接続可能となり、負荷が第１蓄電池又は第２蓄電池のいずれか他方と電気的に接続可能となるように構成されている。すなわち、いずれの蓄電池をモータの電力として利用する間に、他の蓄電池が太陽電池によって充電される。
好ましくは、少なくとも２個の蓄電池のうちモータの電力として利用される蓄電池と、太陽電池によって発電される電力によって充電される蓄電池とが、選択的に切り替えられるように制御される。すなわち、本実施形態の電力供給システム１は、好ましくは、少なくとも２個の蓄電池の充放電を制御する制御装置としてのＢＭＳ（Battery Management System）を備える。

図１に、本実施形態の電力供給システム１が実装された例示的な航空機ＡＶの概略的な図を示す。航空機ＡＶは、ソーラーパネルが発電する電力によってモータを駆動することで推進力を得る電動飛行体である。
航空機ＡＶは、翼部２と、翼部２に取り付けられた駆動部３と、駆動部３に連結されたプロペラ４と、胴体部６とを備える。なお、航空機ＡＶに搭載されるプロペラ４の数は任意でよい。駆動部３は、プロペラ４を回転駆動するモータを含む。
図１の例では、駆動部３に電力を供給する蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２（それぞれ、第１蓄電池、第２蓄電池の一例）が翼部２の両翼に設けられているが、その限りではない。蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２は、航空機ＡＶの任意の位置に配置可能である。図１には図示していないが、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２は、ソーラーパネル５１および駆動部３に電気的に接続可能となるように配線されている。この配線態様については後述する。
多くの太陽光を受光して発電量を高めるべく、図１に示すように、ソーラーパネル５１は、翼部２に設けられていることが好ましい。すなわち、ソーラーパネル５１を翼部２に設けることで、ソーラーパネル５１の設置面積を極力広くとることができる。
ＢＭＳ１０およびＥＣＵ（Electrical Control Unit）２０が、例えば胴体部６に設けられる。ＢＭＳ１０は、前述したように、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２の充放電を制御する制御装置である。ＥＣＵ２０は、航空機ＡＶの全体を制御する制御装置である。

（２）電力供給システム１のハードウェア構成
次に、図２を参照して、本実施形態の電力供給システム１のハードウェア構成例について説明する。この例では、電力供給システム１が２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２を備える場合について示している。
図２において、ＢＭＳ１０と上位のＥＣＵ２０は、航空機ＡＶの制御のために適宜通信を行うように構成される。
蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２は、それぞれソーラーパネル５１又はモータ３１と電源回路１５を介して接続可能となるように構成されている。電源回路１５の具体的な構成については後述する。

電力供給システム１は、電圧センサ１０１および電流センサ１０２を備える。電圧センサ１０１は、蓄電池ＢＴ１の充電電圧（両端電圧）を検出するように構成される。電流センサ１０２は、蓄電池ＢＴ１に接続される配線を流れる電流を検出するように構成される。電圧センサ１０１および電流センサ１０２の検出信号は、逐次ＢＭＳ１０に送信される。
電力供給システム１は、電圧センサ２０１および電流センサ２０２を備える。電圧センサ２０１は、蓄電池ＢＴ２の充電電圧（両端電圧）を検出するように構成される。電流センサ２０２は、蓄電池ＢＴ２に接続される配線を流れる電流を検出するように構成される。電圧センサ２０１および電流センサ２０２の検出信号は、逐次ＢＭＳ１０に送信される。

ＢＭＳ１０は、プロセッサおよびメモリ（ＲＡＭ(Random Access Memory)およびＲＯＭ(Read Only Memory)）を有し、所定のプログラムを実行することで、電力供給システム１の動作を制御する。
ＢＭＳ１０は、電圧センサ１０１，２０１および電流センサ１０２，２０２の各々からの検出信号を受信し、各検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。各検出信号のデジタル信号がプロセッサに取り込まれる。
ＢＭＳ１０は、電源回路１５と接続されている。ＢＭＳ１０は、電源回路１５に対して制御信号を送信して電源回路１５を制御する。

ＢＭＳ１０では、プロセッサが上記プログラムを実行することで例えば以下の処理を行う。
(i) 電圧センサ１０１および電流センサ１０２の検出信号（デジタル値）を基に、蓄電池ＢＴ１のＳＯＣ（State of Charge；以下、「ＳＯＣ１」ということがある。）を算出する。
(ii) 電圧センサ２０１および電流センサ２０２の検出信号（デジタル値）を基に、蓄電池ＢＴ２のＳＯＣ（以下、「ＳＯＣ２」ということがある。）を算出する。
(iii) 蓄電池ＢＴ１のＳＯＣ１及び／又は蓄電池ＢＴ２のＳＯＣ２に基づいて電源回路１５を制御し、それによって、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２と、モータ３１およびソーラーパネル５１との間の電気的接続状態を決定する。

図３に、電源回路１５の具体的な構成を例示する。図３に示すように、電源回路１５は、スイッチ駆動部（ＳＷ）１５１、スイッチＳ１〜Ｓ４、遮断器（ＣＢ）１５２、および、接点Ｐ１〜Ｐ４を含む。電源回路１５は、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２をそれぞれモータ３１およびソーラーパネル５１に並列接続するように構成される。
スイッチＳ１は、蓄電池ＢＴ１の正極とソーラーパネル５１の正極とを接続するラインＬ１ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ２の正極とソーラーパネル５１の正極を接続するラインＬ１ｂ上の接点を短絡させるか、又は、逆に、ラインＬ１ａ上の接点を短絡させるとともに、ラインＬ１ｂ上の接点を開放させる。
スイッチＳ２は、蓄電池ＢＴ２の正極とモータ３１の一端とを接続するラインＬ２ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ１の正極とモータ３１の一端とを接続するラインＬ２ｂ上の接点を短絡させるか、又は、逆に、ラインＬ２ａ上の接点を短絡させるとともに、ラインＬ２ｂ上の接点を開放させる。
スイッチＳ３は、蓄電池ＢＴ２の負極とモータ３１の他端とを接続するラインＬ３ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ１の負極とモータ３１の他端とを接続するラインＬ３ｂ上の接点を短絡させるか、又は、逆に、ラインＬ３ａ上の接点を短絡させるとともに、ラインＬ３ｂ上の接点を開放させる。
スイッチＳ４は、蓄電池ＢＴ１の負極とソーラーパネル５１の負極とを接続するラインＬ４ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ２の負極とソーラーパネル５１の負極を接続するラインＬ４ｂ上の接点を短絡させるか、又は、逆に、ラインＬ４ａ上の接点を短絡させるとともに、ラインＬ４ｂ上の接点を開放させる。

図３に示すように、電源回路１５には接点Ｐ１〜Ｐ４が設けられる。接点Ｐ１は、蓄電池ＢＴ１の正極端子に接続されるライン上に設けられている。接点Ｐ２は、蓄電池ＢＴ２の正極端子に接続されるライン上に設けられている。接点Ｐ３は、蓄電池ＢＴ１の負極端子に接続されるライン上に設けられている。接点Ｐ４は、蓄電池ＢＴ２の負極端子に接続されるライン上に設けられている。
電力供給システム１が正常に稼働しているときには、接点Ｐ１〜Ｐ４は短絡している。

電力供給システム１が正常である場合、ＢＭＳ１０がスイッチ駆動部１５１に対して制御信号を送信し、当該制御信号に基づいてスイッチ駆動部１５１がスイッチＳ１〜Ｓ４を駆動する。スイッチ駆動部１５１は、ソーラーパネル５１を蓄電池ＢＴ１又は蓄電池ＢＴ２のいずれか一方と接続させ、他方とは接続させないように電気的接続状態を切り替える第１切替部に相当する。また、スイッチ駆動部１５１は、モータ３１を蓄電池ＢＴ１又は蓄電池ＢＴ２のいずれか一方と接続させ、他方とは接続させないように電気的接続状態を切り替える第２切替部に相当する。
電力供給システム１の異常を検知した場合、ＢＭＳ１０が遮断器１５２に対して制御信号を送信し、当該制御信号に基づいて遮断器１５２が接点Ｐ１〜Ｐ４を開放する（つまり、回路を遮断してトリップさせる）。ＢＭＳ１０において異常を検知するイベントの例は、例えば、いずれかの蓄電池の過電圧、過電流、若しくは、図示しない温度センサによって温度が所定の範囲を超えたことが検出された場合等である。

電力供給システム１が正常である場合、ＢＭＳ１０は、第１制御モード又は第２制御モードのいずれかを実行する。
第１制御モードは、蓄電池ＢＴ１の電力をモータ３１に放電し、ソーラーパネル５１の電力により蓄電池ＢＴ２を充電するモードである。
第１制御モードでは、図３の第１制御モードに示すように、スイッチＳ１〜Ｓ４が制御される。すなわち、スイッチＳ１は、蓄電池ＢＴ１の正極とソーラーパネル５１の正極とを接続するラインＬ１ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ２の正極とソーラーパネル５１の正極を接続するラインＬ１ｂ上の接点を短絡させる。スイッチＳ２は、蓄電池ＢＴ２の正極とモータ３１の一端とを接続するラインＬ２ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ１の正極とモータ３１の一端とを接続するラインＬ２ｂ上の接点を短絡させる。スイッチＳ３は、蓄電池ＢＴ２の負極とモータ３１の他端とを接続するラインＬ３ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ１の負極とモータ３１の他端とを接続するラインＬ３ｂ上の接点を短絡させる。スイッチＳ４は、蓄電池ＢＴ１の負極とソーラーパネル５１の負極とを接続するラインＬ４ａ上の接点を開放させるとともに、蓄電池ＢＴ２の負極とソーラーパネル５１の負極を接続するラインＬ４ｂ上の接点を短絡させる。

第２制御モードは、蓄電池ＢＴ２の電力をモータ３１に放電し、ソーラーパネル５１の電力により蓄電池ＢＴ１を充電するモードである。
第２制御モードでは、図３の第２制御モードに示すように、スイッチＳ１〜Ｓ４が制御される。すなわち、スイッチＳ１は、ラインＬ１ａ上の接点を短絡させるとともにラインＬ１ｂ上の接点を開放させる。スイッチＳ２は、ラインＬ２ａ上の接点を短絡させるとともにラインＬ２ｂ上の接点を開放させる。スイッチＳ３は、ラインＬ３ａ上の接点を短絡させるとともにラインＬ３ｂ上の接点を開放させる。スイッチＳ４は、ラインＬ４ａ上の接点を短絡させるとともにラインＬ４ｂ上の接点を開放させる。

図４に、第１制御モードおよび第２制御モードにおける電源回路１５の遮断時の状態を示す。いずれの制御モードにおいてもスイッチＳ１〜Ｓ４の状態は図３と同じであるが、遮断時には、接点Ｐ１〜Ｐ４がいずれも開放される。それによって、電力供給システム１の異常を検知した場合に、電源回路１５が保護される。

以上説明したように、本実施形態の電力供給システム１によれば、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２を備え、第１制御モード又は第２制御モードのいずれかの制御モードが実行される。第１制御モードでは、蓄電池ＢＴ１の電力がモータ３１に放電されてモータ３１が駆動され、ソーラーパネル５１の電力により蓄電池ＢＴ２が充電される。他方、第２制御モードでは、蓄電池ＢＴ２の電力がモータ３１に放電されてモータ３１が駆動され、ソーラーパネル５１の電力により蓄電池ＢＴ１が充電される。そのため、ソーラーパネル５１によって発電した電力で充電した蓄電池ＢＴ１又はＢＴ２によってモータ３１が直接駆動されるため、電力損失が少なく、ソーラーパネル５１によって発電した電力を従来よりも有効に活用できる。
また、本実施形態の電力供給システム１によれば、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２のうちいずれか一方の蓄電池をソーラーパネル５１の電力により充電している期間に、他方の蓄電池を放電してモータ３１を駆動する。そのため、第１制御モードと第２制御モードを交互に実行することで、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２の容量を、モータ３１を駆動するために効率良く利用することができる。結果として、モータ３１を動力源とする航空機ＡＶの航続距離を延ばすことができる。

（３）ＢＭＳ１０による制御例
次に、第１制御モードと第２制御モードを切り替える場合のＢＭＳ１０による好ましい制御例について、図５〜図７の状態遷移図を参照して説明する。

（３−１）制御例１（図５）
制御例１では、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２のうちモータ３１に放電している一方の蓄電池のＳＯＣを監視し、当該ＳＯＣが所定の閾値以下まで低下した場合に、他方の蓄電池をモータ３１に放電するように、モータ３１に接続する蓄電池が切り替えられる。
具体的には、図５に示すように、ＢＭＳ１０が第１制御モードを実行している状態である場合、つまり、蓄電池ＢＴ１の電力によってモータ３１を動作させている場合には、ＢＭＳ１０は逐次、ＳＯＣ１（蓄電池ＢＴ１のＳＯＣ）が所定の閾値Ｔｈ１（第１閾値の一例）を超えているか監視し、ＳＯＣ１が閾値Ｔｈ１を超えている場合には第１制御モードの実行状態を維持する。第１制御モードの実行状態では、蓄電池ＢＴ２は、ソーラーパネル５１が発電する電力によって充電されている。

ＳＯＣ１が閾値Ｔｈ１以下となった場合には、ＢＭＳ１０は、第１制御モードから第２制御モードに切り替える。第２制御モードでは、ＢＭＳ１０は、蓄電池ＢＴ２の電力によってモータ３１を動作させ、ソーラーパネル５１が発電する電力によって蓄電池ＢＴ１が充電されるように制御する。そして、図５に示すように、ＢＭＳ１０が第２制御モードを実行している状態である場合、ＢＭＳ１０は逐次、ＳＯＣ２（蓄電池ＢＴ２のＳＯＣ）が所定の閾値Ｔｈ２（第２閾値の一例）を超えているか監視し、ＳＯＣ２が閾値Ｔｈ２を超えている場合には第２制御モードの実行状態を維持する。ＳＯＣ２が閾値Ｔｈ２以下となった場合には、ＢＭＳ１０は、第２制御モードから第１制御モードに切り替える。

上述したように、制御例１では、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２のうちモータ３１に放電している一方の蓄電池のＳＯＣを監視し、他方の蓄電池を充電し、当該一方の蓄電池のＳＯＣが低下した場合にモータ３１に放電する蓄電池を切り替える。そのため、モータ３１に電力を供給する蓄電池の充電状態を継続的に良好な状態に維持することができる。

（３−２）制御例２（図６）
制御例２では、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２のうち一方の蓄電池の電力をモータ３１に放電し、かつ他方の蓄電池をソーラーパネル５１の電力により充電する。そして、充電している他方の蓄電池のＳＯＣが所定の閾値以上となった場合に、当該他方の蓄電池をモータ３１に放電するように、モータ３１に接続する蓄電池が切り替えられる。
具体的には、図６に示すように、ＢＭＳ１０が第１制御モードを実行している状態である場合、つまり、蓄電池ＢＴ１の電力によってモータ３１を動作させている場合には、ＢＭＳ１０は逐次、ＳＯＣ２（蓄電池ＢＴ２のＳＯＣ）が所定の閾値Ｔｈ３（第３閾値の一例）以上となったか監視し、ＳＯＣ２が閾値Ｔｈ３未満である場合には第１制御モードの実行状態を維持する。第１制御モードの実行状態では、蓄電池ＢＴ２は、ソーラーパネル５１が発電する電力によって充電されている。

ＳＯＣ２が閾値Ｔｈ３以上となった場合には、ＢＭＳ１０は、第１制御モードから第２制御モードに切り替える。第２制御モードでは、ＢＭＳ１０は、蓄電池ＢＴ２の電力によってモータ３１を動作させ、ソーラーパネル５１が発電する電力によって蓄電池ＢＴ１が充電されるように制御する。そして、図６に示すように、ＢＭＳ１０が第２制御モードを実行している状態である場合、ＢＭＳ１０は逐次、ＳＯＣ１（蓄電池ＢＴ１のＳＯＣ）が所定の閾値Ｔｈ４（第４閾値の一例）以上となったか監視し、ＳＯＣ１が閾値Ｔｈ４未満である場合には第２制御モードの実行状態を維持する。ＳＯＣ１が閾値Ｔｈ４以上となった場合には、ＢＭＳ１０は、第２制御モードから第１制御モードに切り替える。

上述したように、制御例２では、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２のうちソーラーパネル５１が発電する電力によって充電している一方の蓄電池のＳＯＣを監視し、他方の蓄電池の電力をモータ３１に放電し、当該一方の蓄電池のＳＯＣがある程度まで増加した場合にモータ３１に放電する蓄電池を切り替える。そのため、モータ３１に電力を供給する蓄電池の充電状態を継続的に良好な状態に維持することができる。

（３−３）制御例３（図７）
制御例３は、上述した制御例１と制御例２を組み合わせた制御例である。
具体的には、図７に示すように、ＢＭＳ１０が第１制御モードを実行している状態である場合、つまり、蓄電池ＢＴ１の電力によってモータ３１を動作させている場合には、ＢＭＳ１０は逐次、ＳＯＣ１とＳＯＣ２を監視する。ＳＯＣ１が閾値Ｔｈ１を超えており、かつＳＯＣ２が閾値Ｔｈ３未満である場合には第１制御モードの実行状態を維持する。第１制御モードの実行状態では、蓄電池ＢＴ２は、ソーラーパネル５１が発電する電力によって充電されている。

ＳＯＣ１が閾値Ｔｈ１以下となり、かつＳＯＣ２が閾値Ｔｈ３以上となった場合には、ＢＭＳ１０は、第１制御モードから第２制御モードに切り替える。第２制御モードでは、ＢＭＳ１０は、蓄電池ＢＴ２の電力によってモータ３１を動作させ、ソーラーパネル５１が発電する電力によって蓄電池ＢＴ１が充電されるように制御する。そして、図７に示すように、ＢＭＳ１０が第２制御モードを実行している状態である場合、ＢＭＳ１０は逐次、ＳＯＣ１とＳＯＣ２を監視する。ＳＯＣ２が閾値Ｔｈ２を超えており、かつＳＯＣ１が閾値Ｔｈ４未満である場合には第２制御モードの実行状態を維持する。ＳＯＣ２が閾値Ｔｈ２以下となり、かつＳＯＣ１が閾値Ｔｈ４以上となった場合には、ＢＭＳ１０は、第２制御モードから第１制御モードに切り替える。

上述したように、制御例３では、２個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２のうちソーラーパネル５１が発電する電力によって充電している一方の蓄電池のＳＯＣを監視するとともに、モータ３１に放電する他方の蓄電池のＳＯＣを監視する。そして、両方のＳＯＣが所定の条件を満たしたときに、充電対象の蓄電池と放電対象の蓄電池とを切り替える。そのため、モータ３１に電力を供給する蓄電池の充電状態を継続的に良好な状態に維持することができる。

なお、上記制御例１〜３は、(i) 蓄電池ＢＴ１の電力をモータ３１に放電し、ソーラーパネル５１の電力により蓄電池ＢＴ２を充電する第１制御工程と、(ii) 蓄電池ＢＴ２の電力をモータ３１に放電し、ソーラーパネル５１の電力により蓄電池ＢＴ１を充電する第２制御工程と、を有する電力供給システム１の制御方法を開示する。

（４）変形例
次に、上述した本実施形態の電力供給システム１について、蓄電池の個数が異なる場合の変形例を、図８〜図１３を参照して説明する。
前述したように、本実施形態の電力供給システム１には、２個の蓄電池に限られず、３個以上の任意の数の蓄電池を適用することができる。

（４−１）３個の蓄電池を並列接続させる場合（図８〜図１０）
図８〜図１０の各々には、電源回路１５に代えて、３個の蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３のうちの２個の蓄電池をそれぞれモータ３１およびソーラーパネル５１に並列接続するように構成した電源回路１６が示される。図８に示すように、電源回路１６は、スイッチ駆動部１６１，１６２と、スイッチＳ１〜Ｓ８と、遮断器１６３、および、接点Ｐ１〜Ｐ６を含む。

電力供給システム１が正常である場合、ＢＭＳ１０がスイッチ駆動部１６１，１６２に対して制御信号を送信し、当該制御信号に基づいてスイッチ駆動部１６１がスイッチＳ１〜Ｓ４を駆動し、スイッチ駆動部１６２がスイッチＳ５〜Ｓ８を駆動する。
電力供給システム１の異常を検知した場合、ＢＭＳ１０が遮断器１６３に対して制御信号を送信し、当該制御信号に基づいて遮断器１６３が接点Ｐ１〜Ｐ６を開放する（つまり、回路を遮断してトリップさせる）。

図８に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ１を放電させ、蓄電池ＢＴ３を充電させるためには、蓄電池ＢＴ１の正極端子がモータ３１の一端に接続され、かつ蓄電池ＢＴ１の負極端子がモータ３１の他端に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ３の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、蓄電池ＢＴ３の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８が制御される。
図８に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ１を充電させ、蓄電池ＢＴ３を放電させるためには、蓄電池ＢＴ１の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、かつ蓄電池ＢＴ１の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ３の正極端子がモータ３１の一端に接続され、蓄電池ＢＴ３の負極端子がモータ３１の他端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ８が制御される。

図９に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ２を放電させ、蓄電池ＢＴ３を充電させるためには、蓄電池ＢＴ２の正極端子がモータ３１の一端に接続され、かつ蓄電池ＢＴ２の負極端子がモータ３１の他端に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ３の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、蓄電池ＢＴ３の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８が制御される。
図９に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ２を充電させ、蓄電池ＢＴ３を放電させるためには、蓄電池ＢＴ２の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、かつ蓄電池ＢＴ２の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ３の正極端子がモータ３１の一端に接続され、蓄電池ＢＴ３の負極端子がモータ３１の他端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ８が制御される。

図１０に、電源回路１６の遮断時の状態を示す。遮断時には、スイッチＳ１〜Ｓ８の状態に関わらず、接点Ｐ１〜Ｐ６がいずれも開放される。それによって、電力供給システム１の異常を検知した場合に、電源回路１６が保護される。

なお、図８および図９は例示に過ぎず、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３のうちいずれの蓄電池を充電させ、いずれの蓄電池を放電させるかについては、任意に設定可能である。例えば、蓄電池ＢＴ１をモータ３１に放電させ、蓄電池ＢＴ２をソーラーパネル５１の電力によって充電させてもよいし、蓄電池ＢＴ２をモータ３１に放電させ、蓄電池ＢＴ１をソーラーパネル５１の電力によって充電させてもよい。

３個の蓄電池を使用する場合でも、上述した制御例１〜３（図５〜図７）と同様の制御を適用してもよい。すなわち、ＢＭＳ１０は、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３の各々のＳＯＣに基づいて電源回路１６を制御し、それによって、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３と、モータ３１およびソーラーパネル５１との間の電気的接続状態を決定してもよい。

例えば、ＢＭＳ１０は、以下の第１〜第３制御モードを蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ３の各々のＳＯＣに基づいて実行してもよい。
（第１制御モード）蓄電池ＢＴ１をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ２又は蓄電池ＢＴ３をソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
（第２制御モード）蓄電池ＢＴ２をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ１又は蓄電池ＢＴ３をソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
（第３制御モード）蓄電池ＢＴ３をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ１又は蓄電池ＢＴ２をソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
ここで、例えば上記制御例１を適用する場合、以下のようにすればよい。第１制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ１のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第２制御モード又は第３制御モードを実行するように制御モードを切り替える。同様に、第２制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ２のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第１制御モード又は第３制御モードを実行するように制御モードを切り替える。第３制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ３のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第１制御モード又は第２制御モードを実行するように制御モードを切り替える。

（４−２）４個の蓄電池を並列接続させる場合（図１１〜図１３）
図１１〜図１３の各々には、電源回路１５に代えて、４個の蓄電池ＢＴ１〜ＢＴ４のうちの２個の蓄電池をそれぞれモータ３１およびソーラーパネル５１に並列接続するように構成した電源回路１７が示される。図１１に示すように、電源回路１７は、スイッチ駆動部１７１，１７２と、スイッチＳ１〜Ｓ８と、遮断器１７３、および、接点Ｐ１〜Ｐ８を含む。

電力供給システム１が正常である場合、ＢＭＳ１０がスイッチ駆動部１７１，１７２に対して制御信号を送信し、当該制御信号に基づいてスイッチ駆動部１７１がスイッチＳ１〜Ｓ４を駆動し、スイッチ駆動部１７２がスイッチＳ５〜Ｓ８を駆動する。
電力供給システム１の異常を検知した場合、ＢＭＳ１０が遮断器１７３に対して制御信号を送信し、当該制御信号に基づいて遮断器１７３が接点Ｐ１〜Ｐ８を開放する（つまり、回路を遮断してトリップさせる）。

図１１に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ１を充電させ、蓄電池ＢＴ３を放電させるためには、蓄電池ＢＴ１の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、かつ蓄電池ＢＴ１の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ３の正極端子がモータ３１の一端に接続され、蓄電池ＢＴ３の負極端子がモータ３１の他端に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ８が制御される。
図１１に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ１を放電させ、蓄電池ＢＴ３を充電させるためには、蓄電池ＢＴ１の正極端子がモータ３１の一端に接続され、かつ蓄電池ＢＴ１の負極端子がモータ３１の他端に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ３の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、蓄電池ＢＴ３の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８が制御される。

図１２に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ２を充電させ、蓄電池ＢＴ４を放電させるためには、蓄電池ＢＴ２の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、かつ蓄電池ＢＴ２の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ４の正極端子がモータ３１の一端に接続され、蓄電池ＢＴ４の負極端子がモータ３１の他端に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ８が制御される。
図１２に示すように、電力供給システム１が正常である場合、蓄電池ＢＴ２を放電させ、蓄電池ＢＴ４を充電させるためには、蓄電池ＢＴ２の正極端子がモータ３１の一端に接続され、かつ蓄電池ＢＴ２の負極端子がモータ３１の他端に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ７が制御される。さらに、蓄電池ＢＴ４の正極端子がソーラーパネル５１の正極端子に接続され、蓄電池ＢＴ４の負極端子がソーラーパネル５１の負極端子に接続され、それによって閉回路を構成するように、スイッチＳ１，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８が制御される。

図１３に、電源回路１７の遮断時の状態を示す。遮断時には、スイッチＳ１〜Ｓ８の状態に関わらず、接点Ｐ１〜Ｐ８がいずれも開放される。それによって、電力供給システム１の異常を検知した場合に、電源回路１７が保護される。

なお、図１１および図１２は例示に過ぎず、蓄電池ＢＴ１〜ＢＴ４のうちいずれの蓄電池を充電させ、いずれの蓄電池を放電させるかについては、任意に設定可能である。例えば、蓄電池ＢＴ１をモータ３１に放電させ、蓄電池ＢＴ２をソーラーパネル５１の電力によって充電させてもよいし、蓄電池ＢＴ２をモータ３１に放電させ、蓄電池ＢＴ１をソーラーパネル５１の電力によって充電させてもよい。

４個の蓄電池を使用する場合でも、上述した制御例１〜３（図５〜図７）と同様の制御を適用してもよい。すなわち、ＢＭＳ１０は、蓄電池ＢＴ１〜ＢＴ４の各々のＳＯＣに基づいて電源回路１７を制御し、それによって、蓄電池ＢＴ１〜ＢＴ４と、モータ３１およびソーラーパネル５１との間の電気的接続状態を決定してもよい。

例えば、ＢＭＳ１０は、以下の第１〜第４制御モードを蓄電池ＢＴ１〜ＢＴ４の各々のＳＯＣに基づいて実行してもよい。
（第１制御モード）蓄電池ＢＴ１をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ２〜ＢＴ４のいずれかをソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
（第２制御モード）蓄電池ＢＴ２をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ３，ＢＴ４のいずれかをソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
（第３制御モード）蓄電池ＢＴ３をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ１，ＢＴ２，ＢＴ４のいずれかをソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
（第４制御モード）蓄電池ＢＴ４をモータ３１に放電してモータ３１を駆動し、蓄電池ＢＴ１〜ＢＴ３のいずれかをソーラーパネル５１の電力によって充電する制御モード
ここで、例えば上記制御例１を適用する場合、以下のようにすればよい。第１制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ１のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第２，第３，又は第４制御モードのいずれかの制御モードを実行するように制御モードを切り替える。同様に、第２制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ２のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第１，第３，又は第４制御モードのいずれかの制御モードを実行するように制御モードを切り替える。第３制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ３のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第１，第２，又は第４制御モードのいずれかの制御モードを実行するように制御モードを切り替える。第４制御モードを実行している状態では、蓄電池ＢＴ４のＳＯＣが所定の閾値以下となった場合に、第１，第２，又は第３制御モードのいずれかの制御モードを実行するように制御モードを切り替える。

以上、本発明の電力供給システムおよび移動体の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、蓄電池に対する電圧センサおよび電流センサの検出値からＳＯＣを算出する場合を例示したが、その限りではない。例えば蓄電池の周囲に温度センサを設け、温度センサの検出値をも加味してＳＯＣを算出することで、ＳＯＣの算出精度を向上させることができる。

ＡＶ…航空機
１…電力供給システム
２…翼部
３…駆動部
３１…モータ
４…プロペラ
１０…ＢＭＳ
１５，１６，１７…電源回路
１５１，１６１，１６２，１７１，１７２…スイッチ駆動部
Ｓ１〜Ｓ８…スイッチ
Ｐ１〜Ｐ８…接点
１５２，１６３，１７３…遮断器
２０…ＥＣＵ
５１…ソーラーパネル
ＢＴ（ＢＴ１〜ＢＴ４）…蓄電池
１０１，２０１…電圧センサ
１０２，２０２…電流センサ

Claims (5)

1. 負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
   第１蓄電池と、
   第２蓄電池と、
   太陽電池と、を備え、
   前記太陽電池が前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池のいずれか一方と電気的に接続可能となり、前記負荷が前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池のいずれか他方と電気的に接続可能となるように構成されている、
   電力供給システム。
2. 前記太陽電池を前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池のいずれか一方と接続させ、他方とは接続させないように電気的接続状態を切り替える第１切替部と、
   前記負荷を前記第１蓄電池又は前記第２蓄電池のいずれか一方と接続させ、他方とは接続させないように電気的接続状態を切り替える第２切替部と、をさらに備えた、
   請求項１に記載された電力供給システム。
3. 請求項１又は２に記載された電力供給システムと、
   動力源として前記負荷であるモータと、を備えた、
   移動体。
4. 前記モータに連結されたプロペラをさらに備え、
   前記移動体は、飛行体である、
   請求項３に記載された移動体。
5. 前記プロペラが取り付けられる翼部をさらに備え、
   前記太陽電池は、前記翼部に設けられている、
   請求項４に記載された移動体。

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