等価消費最小化戦略（ECMS）に基づく最適化によるeVTOL航空機のエネルギー管理

概要 本記事では、電動垂直離着陸（eVTOL）航空機のために開発され、検証された最適化ベースのエネルギー管理戦略を紹介します。この戦略の主な目的は、水素消費を最小化し、バッテリーや燃料電池などの資源制約を考慮しつつ、エネルギー効率と持続可能性を向上させることです。また、性能と安全要件を守ることも重要です。本研究で使用されるeVTOLは、バッテリーと燃料電池を組み合わせたハイブリッド推進システムを持ち、「Viable」研究プロジェクトの重要な要素です。これを実現するために、数学的および計算技術を用いて、利用可能なエネルギー資源を考慮しながらeVTOL航空機の最適運用パラメータを決定するために等価消費最小化戦略法が採用されました。これらの技術はMATLABで初めて実装され、さまざまな条件下で航空機の性能をシミュレーションすることが可能になりました。結果は、性能と安全性を維持しつつ、水素消費を大幅に削減するエネルギー管理戦略の有効性を示しています。水素消費の進化を異なるパラメータと比較し、アプローチを代替手法と比べるためにグラフと比較分析が提示されています。さらに、この記事では、MATLABと関連する結果と性能を持つ代替ソリューションを探求します。オープンソースソフトウェアOpenModelica（OM）を利用して、ECMSを使用したエネルギー管理実験がOMで実施され、シミュレーション精度とコスト効率において非常に満足のいく結果が得られました。この方法は、OMで開発された推進システム資源のシミュレーションでも評価され、エネルギー分配、制約の遵守、リアルタイムフィードバックに関する結果が検証されました。まとめると、本記事はeVTOL航空機におけるエネルギー消費を効果的に管理するための包括的な戦略を提示します。MATLABとOMで行ったシミュレーションを活用することで、戦略の有効性が評価され、電動eVTOL航空機の持続可能性を進める可能性について考察します。