KR101272438B1 - Lightweight battery charging apparatus - Google Patents

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KR101272438B1
KR101272438B1 KR1020120000707A KR20120000707A KR101272438B1 KR 101272438 B1 KR101272438 B1 KR 101272438B1 KR 1020120000707 A KR1020120000707 A KR 1020120000707A KR 20120000707 A KR20120000707 A KR 20120000707A KR 101272438 B1 KR101272438 B1 KR 101272438B1
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박부민
김형모
이강엽
김근배
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한국항공우주연구원
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Abstract

PURPOSE: A light-weight battery charging apparatus is provided to control at least one of over-voltage or over-current by using a regulator, thereby easily supplying electric power. CONSTITUTION: A regulator(305) limits electric power to a set range. A first one-way control unit(307-1) controls the movement of current to the regulator. The first one-way control unit forms a charging path by the control. A second one-way control unit(307-2) controls the movement of current to a battery. The second one-way control unit forms a discharge path by the control. [Reference numerals] (301) Battery; (303) Power supply unit

Description

경량의 배터리 충전 장치{LIGHTWEIGHT BATTERY CHARGING APPARATUS}Lightweight Battery Charger {LIGHTWEIGHT BATTERY CHARGING APPARATUS}

본 발명의 실시예는 과전압 및 과전류를 제한하는 레귤레이터를 이용한 경량의 배터리 충전 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a lightweight battery charging device using a regulator that limits overvoltage and overcurrent.

본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 공개번호: 2010-0131088 (2010.12.15), "위성체 배터리 모사 장치".
2) 공개번호: 2002-0048824 (2002.06.24), "양방향 컨버터를 이용한 배터리 충 / 방전 회로"
일반적인 전기추진 무인기는 프로펠러 구동을 위한 모터에 전력을 공급하기 위하여 배터리만을 단독으로 사용한다. 여기서, 배터리는 지상에서 충전된 후 비행 중에는 충전하지 않고, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터에 전력을 공급 함에 따라, 방전된다.Techniques that constitute the background of the present invention are disclosed in the following documents.
1) Publication No. 2010-0131088 (Dec. 15, 2010), "Satellite Battery Simulator".
2) Publication No. 2002-0048824 (2002.06.24), "Battery Charge / Discharge Circuit Using Bidirectional Converter"
A general electric propulsion drone uses only a battery alone to power a motor for propeller driving. Here, the battery is not charged during flight after being charged from the ground, as shown in Figure 1, it is discharged by supplying power to the motor.

최근에는 경제성이나 체공시간을 길게 하기 위해, 여러 가지의 전력원을 복합적으로 사용하는 전기추진 무인기가 제안되었다. 이러한 전기추진 무인기는 모터에 전력을 공급하여, 배터리가 방전 됨에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 비행 중 타 전력원(예컨대, 연료전지, 태양전지)이 에너지 여유가 있는 경우, 타 전력원에서 배터리로 에너지를 제공하도록 하여, 배터리를 충전할 수 있다.In recent years, electric propulsion drones using various power sources have been proposed in order to increase economic efficiency and flight time. This electric propulsion drone supplies power to the motor, and as the battery is discharged, as shown in FIG. 2, when another power source (for example, a fuel cell or a solar cell) has energy margin during flight, the other power source. The battery can be charged by providing energy to the battery.

그러나, 전기추진 무인기에서 많이 사용되는 리튬 이온(Li-Ion) 배터리는 충전시 과전압이나 과전류가 발생하면 폭발의 위험성이 있음에 따라, 다른 배터리와 달리, 여러 가지 상황에 대한 보호 기능을 마련하고, 단계별로 모드를 변경하면서 충전을 수행하게 됨에 따라, 정밀한 충전 기술이 요구된다.However, lithium-ion (Li-Ion) batteries, which are widely used in electric propulsion drones, have a risk of explosion when overvoltage or overcurrent occurs during charging, and unlike other batteries, they provide protection against various situations. As charging is performed while changing modes in stages, precise charging technology is required.

그러나, 정밀 충전을 위해서는 복잡한 충전 제어회로가 필요하게 되어, 복잡한 충전 제어회로를 포함하는 전기추진 무인기는 부피 및 무게가 늘어나게 된다.However, precise charging requires a complicated charge control circuit, and the electric propulsion drone including the complicated charge control circuit increases in volume and weight.

이러한 전기추진 무인기가 항공기에 적용되기 위해서는 전기추진 무인기의 부피 및 무게를 감소시킬 필요가 있으며, 이를 위해 경량화된 충전 장치가 필요하다.In order to apply such an electric drone to an aircraft, it is necessary to reduce the volume and weight of the electric propulsion drone, and for this, a lightweight charging device is required.

본 발명은 과전압 및 과전류를 제한하는 레귤레이터를 이용하여 경량의 배터리 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a lightweight battery charging device using a regulator that limits overvoltage and overcurrent.

상기의 목적을 이루기 위한 경량의 배터리 충전 장치는 배터리로부터의 충전 요청에 연동하여, 상기 배터리로 전력을 제공하는 전력 제공부(상기 배터리는, 상기 전력의 일부를 구동장치로 제공함)와, 상기 제공되는 전력을 설정된 범위로 제한하는 레귤레이터를 포함한다.A lightweight battery charging device for achieving the above object is a power supply unit for providing power to the battery in conjunction with the charge request from the battery (the battery provides a portion of the power to the drive device), and the providing It includes a regulator for limiting the power to the set range.

본 발명의 실시예에 따르면, 레귤레이터를 이용하여, 과전압 또는 과전류 중 적어도 하나를 제한 함으로써, 과전압, 과전류가 발생할 경우를 대비하여, 보호 기능을 마련하기 위한 복잡한 충전 제어회로가 불필요 함에 따라, 배터리 충전 장치를 경량화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by limiting at least one of overvoltage or overcurrent by using a regulator, in case of overvoltage and overcurrent, a complicated charging control circuit for providing a protection function is unnecessary, thereby charging the battery. The device can be reduced in weight.

도 1은 종래의 전기추진 무인기의 전력 공급 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 다중 전력원을 이용한 전기추진 무인기의 전력 공급 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view for explaining a power supply concept of a conventional electric propulsion drone.
2 is a view for explaining a power supply concept of a conventional electric propulsion drone using a multi-power source.
3 is a view showing the configuration of a lightweight battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a lightweight battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a view showing the configuration of a lightweight battery charging apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치(300)는 배터리(301), 전력 제공부(303), 레귤레이터(305) 및 단방향 제어부(307)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the lightweight battery charging apparatus 300 according to an embodiment of the present invention includes a battery 301, a power provider 303, a regulator 305, and a unidirectional controller 307.

배터리(301)는 예컨대, 리튬 이온(Li-Ion) 또는 리튬 이온 폴리머 배터리일 수 있으며, 구동장치(예컨대, 모터)로 전력(에너지)을의 일부를 제공한다.The battery 301 may be, for example, a lithium ion (Li-Ion) or lithium ion polymer battery, and provides a portion of power (energy) to a drive (eg, a motor).

전력 제공부(303)는 배터리(301)로부터의 충전 요청에 연동하여, 배터리(301)로 전력을 제공한다. 전력 제공부(303)는 예컨대, 연료전지 또는 태양전지일 수 있다.The power provider 303 provides power to the battery 301 in association with a charge request from the battery 301. The power provider 303 may be, for example, a fuel cell or a solar cell.

레귤레이터(305)는 전력 제공부(303)에서 제공되는 전류 또는 전압을 설정된 범위로 제한한다. 레귤레이터(305)는 전류 레귤레이터(305-1) 및 전압 레귤레이터(305-2)을 포함한다.The regulator 305 limits the current or voltage provided from the power provider 303 to a set range. The regulator 305 includes a current regulator 305-1 and a voltage regulator 305-2.

전류 레귤레이터(305-1)는 상기 설정된 범위와 연관하여, 전류를 제한할 수 있다. 예컨대, 전류 레귤레이터(305-1)는 전력 제공부(303)에서 제공되는 제1 전류가 설정된 제2 전류 보다 클 경우, 상기 제2 전류로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전류를 제한할 수 있다.The current regulator 305-1 may limit the current in association with the set range. For example, when the first current provided by the power provider 303 is greater than the set second current, the current regulator 305-1 outputs the second current to limit the current in relation to the set range. have.

전압 레귤레이터(305-2)는 상기 설정된 범위와 연관하여, 전압을 제한할 수 있다. 예컨대, 전압 레귤레이터(305-2)는 전력 제공부(303)에서 제공되는 제1 전압이 설정된 제2 전압 보다 클 경우, 상기 제2 전압으로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전압을 제한할 수 있다.The voltage regulator 305-2 may limit the voltage in association with the set range. For example, the voltage regulator 305-2 may output the second voltage when the first voltage provided from the power provider 303 is greater than the set second voltage to limit the voltage in relation to the set range. have.

단방향 제어부(307)는 제1 단방향 제어부(307-1) 및 제2 단방향 제어부(307-2)를 포함하여, 충전 패스와 방전 패스를 분리할 수 있다.The unidirectional controller 307 may include a first unidirectional controller 307-1 and a second unidirectional controller 307-2 to separate the charge path and the discharge path.

제1 단방향 제어부(307-1)는 예컨대, 다이오드일 수 있으며, 배터리(301)와 레귤레이터(305) 사이에 위치하여, 레귤레이터(305)와 관련한 전류 이동을 허용하고, 배터리(301)에서 레귤레이터(305)로의 전류 이동을 제한하여, 충전 패스를 형성할 수 있다.The first unidirectional controller 307-1 may be, for example, a diode and is positioned between the battery 301 and the regulator 305 to allow for current movement relative to the regulator 305, and in the battery 301 the regulator ( The movement of current to 305 can be limited to form a charge pass.

제2 단방향 제어부(307-2)는 예컨대, 다이오드일 수 있으며, 배터리(301)와 전력 제공부(303) 사이에 위치하여, 배터리(301)에서 전력 제공부(303)로의 전류 이동, 또는 제1 단방향 제어부(307-1)와 관련한 전류 이동을 허용하고, 전력 제공부(303)에서 배터리(301)로의 전류 이동을 제한하여, 방전 패스를 형성할 수 있다.The second unidirectional controller 307-2 may be, for example, a diode, and is located between the battery 301 and the power provider 303 to move a current from the battery 301 to the power provider 303, or 1 may allow a current movement with respect to the one-way controller 307-1 and limit a current movement from the power provider 303 to the battery 301 to form a discharge path.

본 발명의 실시예는 레귤레이터를 이용하여, 과전압 또는 과전류 중 적어도 하나를 제한 함으로써, 과전압, 과전류가 발생할 경우를 대비하여, 보호 기능을 마련하기 위한 복잡한 충전 제어회로가 불필요 함에 따라, 배터리 충전 장치를 경량화할 수 있다.The embodiment of the present invention uses a regulator to limit at least one of overvoltage or overcurrent, so that a complicated charging control circuit for providing a protection function is unnecessary in case of overvoltage and overcurrent, and thus, a battery charging device may be used. It can be lightened.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

300: 경량의 배터리 충전 장치
301: 배터리
303: 전력 제공부
305: 레귤레이터
307: 단방향 제어부300: lightweight battery charger
301: Battery
303: power supply unit
305: regulator
307: one-way control

Claims (5)

배터리로부터의 충전 요청에 연동하여, 상기 배터리로 전력을 제공하는 전력 제공부 -상기 배터리는, 상기 전력의 일부를 구동장치로 제공함-;
상기 제공되는 전력을 설정된 범위로 제한하는 레귤레이터;
상기 배터리와 상기 레귤레이터 사이에 위치하여, 상기 레귤레이터와 관련한 전류 이동을 허용하고, 상기 배터리에서 상기 레귤레이터로의 전류 이동을 제한하여, 충전 패스를 형성하는 제1 단방향 제어부; 및
상기 배터리와 상기 전력 제공부 사이에 위치하여, 상기 배터리에서 상기 전력 제공부로의 전류 이동, 또는 상기 제1 단방향 제어부와 관련한 전류 이동을 허용하고, 상기 전력 제공부에서 상기 배터리로의 전류 이동을 제한하여 방전 패스를 형성하는 제2 단방향 제어부
를 포함하는 경량의 배터리 충전 장치.A power providing unit providing power to the battery in association with a charge request from a battery, wherein the battery provides a portion of the power to a driving device;
A regulator for limiting the provided power to a set range;
A first unidirectional controller located between the battery and the regulator to allow current movement relative to the regulator and to limit current movement from the battery to the regulator to form a charge path; And
Located between the battery and the power supply unit, allowing current movement from the battery to the power supply unit, or current movement in relation to the first unidirectional controller, and restricting current movement from the power provider to the battery. Second unidirectional control to form a discharge path
Lightweight battery charging device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 레귤레이터는,
상기 전력 제공부에서 제공되는 제1 전류가 설정된 제2 전류 보다 클 경우, 상기 제2 전류로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전류를 제한하는 전류 레귤레이터
를 포함하는, 경량의 배터리 충전 장치.The method of claim 1,
The regulator includes:
If the first current provided from the power providing unit is greater than the set second current, the current regulator outputs to the second current, limiting the current in relation to the set range
Lightweight battery charging device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 레귤레이터는,
상기 전력 제공부에서 제공되는 제1 전압이 설정된 제2 전압 보다 클 경우, 상기 제2 전압으로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전압을 제한하는 전압 레귤레이터
를 포함하는, 경량의 배터리 충전 장치.The method of claim 1,
The regulator includes:
When the first voltage provided from the power supply unit is greater than the set second voltage, the voltage regulator outputs the second voltage to limit the voltage in relation to the set range
Lightweight battery charging device comprising a. 삭제delete 삭제delete
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