KR101373850B1

KR101373850B1 - 유선 비행체의 전원공급시스템

Info

Publication number: KR101373850B1
Application number: KR1020140014381A
Authority: KR
Inventors: 이기성
Original assignee: 주식회사 네스앤텍
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2014-03-26

Abstract

본 발명의 유선 비행체의 전원공급시스템은 지상에 설치되어 교류전원을 생성하는 발전부, 상기 발전부에서 생성된 교류전원을 고전압, 저전류의 직류전원으로 변환시키는 지상변환장치로 구성된 지상송전부와, 상기 지상송전부와 유선으로 연결되어 전원을 공급받아 비행체를 이동시킬 수 있는 구동부로 전원을 제공하도록 지상송전부의 지상변환장치를 통해 공급된 고전압, 저전류의 전원의 전압을 일정한 수치대로 강하시키는 기체전력변환장치, 상기 기체전력변환장치에서 변환된 전원의 상태를 확인하여 과부하를 방지하면서 전원을 일정하게 분배하고 제어하는 전력분배장치, 상기 기체전력변환장치에서 변환된 전원의 일부가 충전되는 보조배터리로 구성된 비행전원부로 이루어진다.
본 발명은 지상송전부에 형성된 지상변환장치를 통해 발전부에서 생성된 교류전원을 일정수치 이상의 직류전압 및 저전류로 변환하고 유선으로 비행체로 전달하도록 함으로써, 비행체와 연결된 유선의 두께를 얇게 하여 비행체에 유선에서 가해지는 무게를 줄임은 물론, 유선으로 전달되는 전원의 손실을 최소화하여 효율성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

유선 비행체의 전원공급시스템{Power supply system of wired flying object}

본 발명은 유선 비행체의 전원공급시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유선으로 비행하는 비행체에 전원을 고전압, 저전류로 공급하도록 함으로써, 케이블에서 발생될 수 있는 열손실을 최소화하여 비행체와 연결된 케이블의 두께를 얇게 하면서 길이를 길게 할 수 있어, 비행체의 하중을 최소화하면서 비행체의 비행거리를 증가시키고 비행체로 공급되는 전원을 안정화시켜 비행체가 안전하게 비행할 수 있는 유선 비행체의 전원공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 비행체로 전원을 공급하는 방법으로는 비행체 자체에 배터리를 설치하여 무선으로 전원을 공급하거나 비행체와 전원공급장치를 유선으로 설치하여 지상에서 비행체로 전원을 공급하는 두 가지의 방법이 사용되고 있다.

먼저, 무선으로 전원을 공급하는 방법으로는 대한민국공개특허번호 제10-2002-28983호와 같이 비행체 내부에 배터리가 설치되어 상기 배터리에 충전된 전원으로만 비행체를 작동시키도록 하였다.

하지만, 상기와 같이 무선으로만 비행체에 전원을 공급하게 될 경우, 배터리의 용량에 한계가 발생하여 비행체가 비행할 수 있는 시간이 한정되어 있으며, 비행시간을 증가시키기 위해서는 비행체에 내장된 배터리의 용량을 증가시켜야 하지만 배터리의 용량이 증가함에 따라 비행체의 무게가 무거워지게 되었다.

또한, 비행체를 무선으로 전원을 공급할 때 배터리의 상태에 따라 비행체가 비행중 추락하는 문제가 발생할 수 있어, 항상 비행체의 전원상태를 확인해야 하는 문제점이 있었다.

그래서, 대한민국등록실용신안등록번호 제20-0263149호, 대한민국등록실용신안등록번호 제20-0277501호와 같이 지상에 전원장치를 설치하고, 상기 전원장치와 비행체를 유선으로 연결한 후, 일정한 전압으로 전원을 비행체로 공급하여 비행체가 비행할 수 있도록 사용하였다.

하지만, 상기와 같이 유선으로 전원을 공급받는 비행체는 비행체 내에서 전압측정을 통해 지상에서 유선이나 무선으로 비행체의 전압상태를 항시 확인해야 하며 지상에서 송전전압을 제어하여야 하였는데, 비행체로 공급되는 전력이 일정하게 지정된 작은 전력을 사용함으로써, 유선의 길이에 따라 비행체로 공급되는 전력의 손실 등을 포함하여 비행체가 비행할 수 있는 거리가 한정되었다.

또한, 비행체를 보다 먼 거리로 비행시키기 위해서는 비행체와 연결된 유선의 길이를 길게 할 수 있지만, 유선의 길이가 길수록 전압강하문제가 발생함은 물론, 유선으로 공급되는 전원에 의해 전원의 손실이 열로 발생하게 되어 선로의 두께를 두꺼워지게 되면서 비행체에 유선의 무게에 의한 하중이 부가되는 문제점이 있었다.

그리고, 작은 전압으로 전원이 공급되면서 비행체와 연결되는 유선의 길이 등에 의해 비행체의 전력사용량의 증가로 인해 비행체로 공급되는 순간적인 전압강하로 인해 비행체로 공급되는 전원이 불안정하게 되어 비행체가 추락하거나 불안정하게 비행하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 유선 비행체의 전원공급시스템은 지상에 설치되어 교류전원을 생성하는 발전부, 상기 발전부에서 생성된 교류전원을 고전압, 저전류의 직류전원으로 변환시키는 지상변환장치로 구성된 지상송전부와, 상기 지상송전부와 유선으로 연결되어 전원을 공급받아 비행체를 이동시킬 수 있는 구동부로 전원을 제공하도록 지상송전부의 지상변환장치를 통해 공급된 고전압, 저전류의 전원의 전압을 일정한 수치대로 강하시키는 기체전력변환장치, 상기 기체전력변환장치에서 변환된 전원의 상태를 확인하여 과부하를 방지하면서 전원을 일정하게 분배하고 제어하는 전력분배장치, 상기 기체전력변환장치에서 변환된 전원의 일부가 충전되는 보조배터리로 구성된 비행전원부로 이루어져, 지상송전부에 형성된 지상변환장치를 통해 발전부에서 생성된 교류전원을 일정수치 이상의 직류전압 및 저전류로 변환하고 유선으로 비행체로 전달하도록 함으로써, 비행체와 연결된 유선의 두께를 얇게 하여 비행체에 유선에서 가해지는 무게를 줄임은 물론, 유선으로 전달되는 전원의 손실을 최소화하여 효율성을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 지상송전부에 형성된 지상변환장치를 통해 발전부에서 생성된 교류전원을 일정수치 이상의 직류전압 및 저전류로 변환하고 유선으로 비행체로 전달하도록 함으로써, 비행체와 연결된 유선의 두께를 얇게 하여 비행체에 유선에서 가해지는 무게를 줄임은 물론, 유선으로 전달되는 전원의 손실을 최소화하여 효율성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 비행전원부의 기체전력변환장치에서 지상송전부의 지상변환장치로부터 공급된 고전압, 저전류의 전원을 비행체가 과부하를 받지 않고 비행할 수 있는 일정한 크기의 전원으로 변환하여 비행체로 공급되는 전원의 불안정문제를 최소화함은 물론, 상기 기체전력변환장치에 연결되는 전압제어저항을 통해 전원제어부로 항상 일정한 크기의 전압이 전달되도록 함으로써, 비행체로 전달되는 전원의 급작스런 상승이나 하강에 의한 오작동을 예방할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 비행전원부의 기체전력변환장치에 형성된 컨버터를 다수개로 형성하여 전원제어부로 전원을 안정하게 전달할 수 있도록 하며, 상기 컨버터에 연결되는 전원제어부를 다수개로 형성함으로써, 전력분배장치로 전달되는 전원이 불규칙하지 않고 일정한 크기로 전달될 수 있어 비행체가 안전하게 비행할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 비행전원부의 기체전력변환장치에 형성된 전원제어부에 엘이디램프를 추가로 설치하여 전원제어부의 작동상태를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 하여 비행체의 오작동을 예방할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 비행전원부의 기체전력변환장치에 형성된 전원제어부를 통해 비행체로 전달되는 전원이 역방향으로 흐르지 않고 기체전력변환장치에서 전력분배장치의 방향으로만 흐를 수 있도록 제어함으로써, 비행체로 전원공급의 불안정한 상태를 예방할 수 있음은 물론, 기체전력변환장치로 전달되는 전원 이상시 전력분배장치에서 보조배터리로 전원이 역방향으로 흐르지 않도록 하면서 보조배터리에서 전력분배장치의 방향으로만 전원이 공급되도록 하여, 전원의 역공급에 의한 비행체의 오작동을 예방할 수 있다.

덧붙여, 비행체로 전원공급 이상시 전력분배장치에서 기체전력변환장치로 전원이 역공급되지 않도록 하면서 보조배터리에 충전된 전원이 전력분배장치로 한 방향으로만 흐르도록 설정함으로써, 비행체로 전달되는 전원공급의 공백시간을 없애 전원공급차단으로 인한 비행체의 추락 등을 예방할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 전력분배장치에 형성된 감지부 및 보조감지부를 통해 비행체의 구동부 등으로 공급되는 전원값을 항상 감지하여 비행체로 전달되는 전원의 상태를 항상 확인함으로써 비행체가 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템을 도시한 간략도.
도 2는 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템의 비행전원부에 형성된 기체전력변환장치를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템의 전력분배장치를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템의 전력분배장치 작동상태를 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템에 의해 비행체에 과출력상태일 경우의 비행전원부의 작동상태를 도시한 간략도.
도 6은 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템이 정상적으로 작동할 경우의 비행전원부의 작동상태를 도시한 간략도.
도 7은 본 발명인 유선 비행체의 전원공급시스템의 지상전송부에서 비행체로 공급되는 전원이 차단되었을 경우의 작동상태를 도시한 간략도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 유선 비행체의 전원공급시스템(50)은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 비행체 및 비행체에 유선으로 전원을 공급하는 지상송전부(10)와 비행체의 내부에 설치되어 지상전송부(10)로부터 공급된 전원을 관리하는 비행전원부(20)로 이루어진다.

먼저, 상기 지상전송부(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 지상에 설치되어 교류전원을 발생시키는 발전부(11)와, 상기 발전부(11)에서 생성된 교류전원을 고전압, 저전류의 직류전원으로 변환시키는 지상변환장치(12)로 구성된다.

여기서, 상기 발전부(11)는 현재 일반적으로 사용되고 있는 발전기(도면에 미도시)와 같이 전기를 생성시키는 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고, 교류전원을 발생시키는 발전부(11)는 무게가 무겁기 때문에 상기 발전부(11)를 비행체에 설치하지 않고 지상에 설치하여 비행체의 무게를 줄이도록 하는 것이다.

덧붙여, 상기 발전부(11)에서는 사용자의 목적에 따라 다양한 수치의 전압으로 전원을 생성시킬 수 있다.

예를 들어, 교류 5볼트, 20볼트, 50볼트, 220볼트 등 사용자의 목적에 따라 다양한 수치대로 전원을 생성시킬 수 있는 것을 말한다.

또한, 상기 지상변환장치(12)에서는 발전부(11)에서 생성된 전원을 사용자가 설정한 수치대로 고전류, 저전압의 직류전원으로 변환시키도록 형성되어 있다.

예를 들어, 발전부(11)에서 220볼트의 교류전원이 생성되면 220볼트의 교류전원을 400볼트의 직류전원으로 생성시키는 것을 말한다.

또한, 지상변환장치(12)에서 생성되는 전원의 전압을 다양하게 설정할 수 있다,

현재 일반적으로 비행체에 공급되는 전원은 약 10~35볼트 사이의 낮은 전압으로 사용되고 있는데, 비행체에서 약 2000W의 전력을 소모한다고 가정할 경우, 일반적으로 32볼트의 전압을 비행체로 유선으로 공급하게 되면 케이블에 약 62.5A의 전류가 흐르게 되며 선로저항을 R이라고 할 때, 손실전력은 P=I²R이므로 약3906R(W)의 전력손실이 발생하게 된다.

그래서, 상기 지상변환장치(12)에서는 발전부(11)에서 생성된 교류전원을 직류전원의 400볼트로 상승시킴으로써, 비행체와 연결된 케이블에 약 5A의 전류가 흐르도록 하여 손실전력이 25R(W)로 급격하게 감소되면서 케이블에서 발생되는 열로 인한 손실을 최소화시킬 수 있으면서 케이블의 두께를 얇게 할 수 있게 된다.

이는, 케이블로 전달되는 전류가 증가하게 될수록 케이블에서 발생되는 열이 높아지면서 전력손실이 발생하게 되는데 케이블의 전송효율을 높이면서 케이블에서 발생되는 열로 인한 케이블의 파손 등을 방지하기 위해 케이블의 두께가 두꺼워지게 되었다.

그래서, 본 발명에서는 전원의 전압을 높이 올리면서 전류를 최소화하도록 하여 케이블에서 발생되는 열을 줄이고 전력손실을 최소화함으로써 케이블의 두께를 얇게 제작할 수 있도록 케이블로 공급되는 전원의 크기를 현재 일반적으로 비행체에 공급되는 전원보다 크게 하는 것이다.

또한, 상기와 같이 케이블의 두께를 줄여 케이블의 무게 등을 줄임으로써 케이블의 길이를 길게 형성할 수 있어, 비행체가 보다 넓은 거리를 비행할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 현재 일반적으로 비행체로 공급되는 전원보다 값이 큰 약 50~400볼트의 직류전원을 상기 지상변환장치(12)에서 케이블을 통해 비행체에 형성된 비행전원부(20)로 공급하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

덧붙여, 상술한 바와 같이 지상변환장치(12)에서 변환되는 전원의 전압값을 상기 예로 들은 볼트값 보다 더 크게 상승시킬 수도 있지만, 전압이 상술한 수치보다 크게 변환될 경우 사용자의 감전문제나 전력의 효율성에 문제가 발생할 수도 있어, 본 발명에서는 지상변환장치(12)에서 변환되는 전압을 약 50~400볼트로 예로 들어 설명한 것이다.

그리고, 상술한 비행체에는 비행체 자체를 이동시킬 수 있는 모터(도면에 미도시)와 같은 구동부 등이 형성되는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 비행체에는 비행체의 움직임 등을 제어하기 위해 비행체 내부에 설치된 비행전원부(20) 등을 제어할 수 있는 비행제어컴퓨터 등이 형성되는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

덧붙여, 상기 지상전송부(10)에서 발생된 전원이 비행전원부(20)를 통해 구동부나 비행제어컴퓨터 등으로 공급되는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 비행전원부(20)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 지상전송부(10)의 지상변환장치(12)에서 변환되고 케이블에 연결되어 케이블을 통해 공급되는 전원이 전달되는 기체전력변환장치(21)와 상기 기체전력변환장치(21)에 연결되는 전력분배장치(22)와 보조배터리(23)로 구성된다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기체전력변환장치(21)는 지상송전부(10)의 지상변환장치(12)에서 변환된 고전압, 저전류의 직류전원이 입력되는 전원입력단(21a)과, 상기 전원입력단(21a)에 연결되며 전원입력단(21a)으로 입력된 고전압, 저전류의 직류전원을 비행체에서 과부하가 걸리지 않고 용이하게 사용할 있도록 일정한 저전압으로 변환시키는 컨버터(21b)로 형성된다.

여기서, 상기 컨버터(21b)는 비행체에서 사용되는 전력에 따라 사용자가 다양한 수량으로 설정하여 사용할 수 있는 것은 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에서는 컨버터(21b)를 3개로 설치하여 사용하는 것으로 예로 들며, 컨버터(21b)를 다수개로 설치할 경우 다수개의 컨버터(21b)가 서로 병렬로 연결되도록 하여 컨버터(21b)로 전원을 안전하게 유입되도록 하는 것이 좋다.

여기서, 컨버터(21b)를 다수개로 형성할 경우 컨버터(21b)로 전원을 공급하는 전원입력(21a)도 컨버커(21b)와 동일한 수량으로 형성하도록 한다.

그리고, 상기 컨버터(21b)의 타측단으로 컨버터(21b)에서 변환된 저전압, 저전류의 직류전원이 역방향으로 흐르지 않고 일정한 방향으로만 흐를 수 있도록 전원제어부(21c)가 연결되어 있다.

여기서, 상기 전원제어부(21c)는 하나의 컨버터(21b)에 하나의 전원제어부(21c)를 직렬로 연결할 수도 있으며, 컨버터(21b)에서 전송되는 직류전원을 안전하면서 용이하게 제어할 수 있도록 하나의 컨버터(21b)에 다수개의 전원제어부(21c)를 연결할 수도 있다.

또한, 상기 전원제어부(21c)를 다수개로 연결할 경우 직렬, 병렬, 직병렬형태 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.

그래서, 상기 전원제어부(21c)에 의해 전력분배장치(22)로 유입되는 전원이 오작동 등에 의해 다시 전력분배장치(22)에서 기체전력변환장치(21)로 다시 유입되지 않고 한 방향으로만 전원이 이동되도록 함으로써, 전원 이상 등에 의한 비행체의 오작동 등을 예방할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 컨버터(21b)와 전원제어부(21c)가 연결되었을 때, 컨버터(21b)와 전원제어부(21c)의 사이로 컨버터(21b)에서 변환되어 출력되는 전원을 제어할 수 있는 전압제어저항(21d)을 더 포함시켜 형성할 수도 있다.

여기서, 상기 전압제어저항(21d)은 컨버터(21b)에서 변환된 직류전원이 전력분배장치(22)로 공급될 때, 순간적인 오작동 등에 의해 컨버터(21b)에서 변환된 전원이 순간적으로 일정수치 이상으로 흐르지 않도록 항상 일정하게 유지하도록 함으로써, 비행체 등에 전원이상과 같은 비상상황이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

또한, 상기 전압제어저항(21d)은 컨버터(21b)에서 출력되는 전압을 더욱 안정하게 유지하기 위해 전압제어저항(21d)의 수치를 고정된 값으로 사용하거나 가변저항과 같이 사용자가 임의로 변환시킬 수 있는 변환값으로 사용할 수도 있다.

그리고, 상기 전압제어저항(21d)값은 다양하게 설정하여 기체전력변환장치(21)에서 전력분배장치(22)로 유입되는 전압값을 조절할 수 있다.

이를 상세히 설명하면,

V_out = V_batt - V_gap

여기서 V_out은 전력분배장치로 유입되는 전압이며,

V_batt는 보조배터리의 완전히 충전된 전압이고,

V_gap은 보조배터리의 과충전을 예방하기 위한 여유전압;

보조배터리의 여유전압(V_gap)은 보조배터리가 완전히 충전된 이후에 계속 충전되어 과충전될 경우, 보조배터리의 성능이 저하되거나 파손될 수 있기 때문에 보조배터리가 완전히 충전되기 전까지 임의의 수치를 설정한 것을 말한다.

덧붙여, 보조배터리의 완전히 충전된 전압값이나 여유전압값은 보조배터리의 특성에 따라 얼마든지 다양한 수치로 나타나는 것을 자명한 사항으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

예를 들어, 보조배터리가 완전히 충전되었을 때의 값을 10이라고 가정할 경우 여유전압을 0.2라고 하면 전력분배장치로 유입되는 전압이 9.8이 되어야 하는데, 컨버터(21b)에서 변환되어 출력되는 전압이 9.8이 되도록 상기 전압제어저항(21d) 값을 조절하는 것을 말한다.

이는, 상기 지상전송부(10)에서 전력분배장치(22)로 공급되는 전원이 순간적으로 과부하가 걸려 지상전송부(10)에서 전력분배장치(22)로 공급되는 전원이 차단될 경우, 비행체 내부에 설치된 보조배터리(23)에서 충전된 전원을 비행체가 사용하여야 하는데, 전력분배장치(22)에서 비행체로 공급되는 전원과 보조배터리(23)에서 비행체에 제공되는 전압을 일정하게 하여, 지상에서 공급되는 전원이상시 비행체가 보조배터리(23)에서 제공되는 전원과 상기 컨버터(21b)에서 변환되어 전력분배장치(22)로 제공되는 전원이 일정하게 유지하도록 하여 비행체에 전원을 안정하게 공급하면서 순간적인 과부하를 보조배터리(23) 등에서 같이 감당함으로써, 기체전력변환장치(21) 및 비행체에 순간적으로 제공되는 과부하를 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 전원제어부(21c)의 일단으로 전원제어부(21c)의 작동상태를 확인할 수 있는 엘이디램프(21e)를 추가로 형성하여, 사용자가 시각적으로 전원제어부(21c)의 작동상태를 확인할 수 있도록 하는 것이 좋다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 비행전원부(20)에 형성된 전력분배장치(22)는 상기 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)를 통해 전원이 입력되는 입력단(22a)과, 상기 입력단(22a)에 연결되어 입력단(22a)으로 입력되는 전원의 전압이나 전류를 감지하는 감지부(22b)와, 상기 감지부(22b)에 연결되며 감지부(22b)를 거친 전원이 비행체의 구동부나 비행제어컴퓨터 등으로 용이하게 분배할 수 있는 인터페이스(22c)로 구성된다.

또한, 상기 인터페이스(22c)는 비행체의 각 구성으로 전원을 공급할 수 있도록 형성된 것으로 그 형태는 다양한 부품 등과 같이 현재 일반적으로 사용되는 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

여기서, 상기 감지부(22b)의 일단으로 기체전력변환장치(21)에서 유입되는 전원을 감지하는 감지부(22b)의 역할을 보조하면서 동일한 작용을 수행하는 보조감지부(22d)를 더 포함시켜 형성하는 것이 좋다.

그리고, 비행체의 내부에 지상전송부(10)로부터 공급되는 전원이 비행전원부(20)의 기체전력변환장치(21)를 거쳐 전력분배장치(22)로 공급될 때, 지상전송부(10)에서 비행체로 공급되는 전원이상시 비행체의 추락 등을 예방하기 위해 비행체에 비상으로 전원을 공급할 수 있는 보조배터리(23)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 보조배터리(23)는 비행체 내부에 스위칭 형태로 연결되어 있지 않고 항시 연결된 상태가 되도록 한다.

이는, 보조배터리(23)가 비행체 내부에 스위칭 형태로 연결되어 있어 외부전원 이상시 지상에서 비행체로 전원이 공급되지 않을 경우, 보조배터리(23)와 비행체가 연결되는 시간이 소요되는데, 그 연결시간이 아주 짧더라도 비행체에 전원이 공급되는 공백시간이 발생하게 되어 공백시간동안 전원이 공급되지 않게 되면 비행체가 공백시간만큼 균형을 잡지 못하여 비행체가 추락할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 보조배터리(23)가 항상 비행체의 전력분배장치(22)에 연결된 상태가 되도록 하는 것이다.

또한, 상기 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)에 의해 보조배터리(23) 등에서 전력분배장치(22)로 공급되는 전원이 순간적인 과부하나 지상에서 공급되는 전원의 이상시 전력분배장치(22)에서 기체전력변환장치(21)나 보조배터리(23)의 방향인 역방향으로 흐르지 않고 항상 일정한 방향으로 흐르도록 함으로써, 전원이상에 의한 비행체의 추락이나 비행체의 조정불능현상을 예방할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 비행체로 전원을 공급하기 위해 지상송전부(10)의 발전부(11)에서 교류전원이 발생하게 된다.

그런 후, 상기 발전부(11)에서 생성된 교류전원이 지상변환장치(12)로 공급되어 상기 지상변환장치(12)에서 발전부(11)에서 공급된 교류전원이 직류전원으로 변환된다.

그리고, 상기 지상변환장치(12)에서 전원이 변환될 때, 발전부(11)에서 생성된 전압보다 높게 올라가도록 한다.

여기서, 상기 지상변환장치(12)에서 전압이 상승하는 값은 사용자의 목적에 따라 얼마든지 다양하게 설정할 수 있는데, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 약 50볼트에서 400볼트를 예로 들어 설명하도록 한다.

그리고, 약 50~400볼트와 같이 고전압, 저전류로 상승된 전원이 지상변환장치(12)에서 케이블로 이동되면서 비행체 내부에 설치된 기체전력변환장치(21)로 흐르게 된다.

여기서, 상기 지상송전부(10)에서 케이블을 통해 비행전원부(20)의 기체전력변환장치(21)로 전원이 공급될 때, 일정한 수치 이상으로 설정된 고전압, 저전류의 전원이 안전하게 케이블을 흐르게 되면서 케이블에서 발생되는 열손실 등을 예방하여 케이블의 두께를 최소화시킬 수 있음은 물론, 전압의 손실에 따른 손실률을 최소화하여 전압의 효율성을 높일 수 있게 되는 것이다.

그러면, 사용자가 설정된 수치대로 상승된 전압이 기체전력변환장치(21)의 전원입력단(21a)으로 유입되어 컨버터(21b)로 이동하게 된다.

그런 후, 상기 컨버터(21b)에서는 비행체로 공급된 전원을 비행체에 부하를 주지 않고 용이하게 사용할 수 있도록 사용자가 설정한 수치의 저전압으로 변환된다.

여기서, 상기 컨버터(21b)는 사용자의 목적에 따라 다양한 수량으로 설치되면서 다수개의 컨버터(21b)가 병렬로 연결되어 있어, 컨버터(21b)로 유입되는 전원이 골고루 분포되면서 컨버터(21b)로 유입되어 컨버터(21b)로 전해지는 과부하 등을 최소화시켜 컨버터(21b)의 파손이나 오작동 등을 예방할 수 있게 된다.

상기와 같이 컨버터(21b)로 사용자가 설정한 고전압, 저전류의 전원이 저전압으로 낮아진 후, 전원제어부(21c)로 공급된다.

여기서, 상기 컨버터(21b)에서 전원제어부(21c)로 전원이 공급될 때, 컨버터(21b)와 전원제어부(21c)의 사이로 전압제어저항(21d)이 형성되어 있어, 컨버터(21b)에서 출력된 전원이 전압제어저항(21d)으로 먼저 이동하게 된다.

그러면, 상기 전압제어저항(21d)에서는 컨버터(21b)에서 출력된 전원이 유입되면서 전압제어저항(21d)의 값에 의해 사용자가 비행체에 공급하고자 설정한 수치의 전원값으로 변환되어 출력되게 되는 것이다.

여기서, 상기 전압제어저항(21d)의 값은 사용자가 얼마든지 다양한 수치로 설정할 수 있으며, 상술한 바대로 전압제어저항(21d)으로 유입된 전원이 전압제어저항(21d)에 의해 전원값이 변경되는 것이다.

한편, 상기와 같이 기체전력변환장치(21)에 형성된 컨버터(21b) 및 전압제어저항(21d)에 의해 비행체로 항상 일정한 전압이 공급되도록 하면서 순간적인 전압의 변화에 의한 전압의 역전류현상을 방지하여 비행체의 오작동이나 파손 등을 예방함은 물론, 지상송전부(10)에서 기체전력변환장치(21)로 공급되는 전압의 사용성 및 효율성을 높일 수 있게 되는 것이다.

그런 후, 상기 전압제어저항(21d)에서 일정하게 변환된 전원이 전원제어부(21c)을 거쳐 전력분배장치(22)로 흐르게 된다.

여기서, 상기 기체전력변환장치(21)에서 전력분배장치(22)로 전원이 이동하게 되면, 상기 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)에 의해 전원이 다시 기체전력변환장치(21)로 역방향으로 흐르지 않도록 하게 됨으로써, 역전류에 의한 비행체의 오작동 등을 예방할 수 있게 되는 것이다.

이는, 비행체에 순간적으로 과전원이 인가되거나 오작동 될 경우, 그로 인해 기체전력변환장치(21)에서 전력분배장치(22)로 공급된 전원이 다시 기체전력변환장치(21)의 역방향으로 유입되어 비행체로 전원이 전달되지 못할 수 있는데, 상기 기체전력변환장치(21)의 전원제어부(21c)가 전원이 역방향으로 흐르지 않고 한 방향으로만 흐르도록 함으로써, 비행체로 공급되는 전원의 공백시간이나 역흐름에 의한 기체의 파손, 오작동을 예방할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 전원이상에 의한 역전류 발생시 상기 전원제어부(21c)가 역전류를 방지하여 비행체의 오작동 등을 예방할 수 있는 것이다.

이에 더해, 상기 전원제어부(21c)의 일측단에는 엘이디램프(21e)가 추가로 연결되어 있어, 전원제어부(21c)의 작동상태를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 되는 것이다.

덧붙여, 상기 전원제어부(21c)는 하나의 컨버터(21b)에 하나 이상으로 연결되어 형성될 수 있는데, 하나의 컨버터(21b)에 전원제어부(21c)를 다수개로 형성함으로써, 전원제어부(21b)의 내구성이나 효율성 등을 높여 전원제어부(21c)가 원활하게 작동할 수 있도록 함은 물론, 전원의 이상에 의한 전원제어부(21c)의 파손 등을 예방할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)에서 전력분배장치(22)에 형성된 입력단(22a)으로 기체전력변환장치(21)의 컨버터(21b)에서 변환된 전원이 유입되게 된다.

그런 후, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 입력단(22a)에 연결된 감지부(22b)에서 입력단(22a)으로 공급되는 전원의 크기를 감지하게 되는 것이다.

여기서, 상기 감지부(22b)의 일단으로 감지부(22b)와 동일한 작동을 하는 보조감지부(22d)가 형성되어 있어, 입력단(22a)에서 공급되는 전원의 상태를 더욱 원활하게 감지할 수 있게 된다.

또한, 상기 감지부(22b) 및 보조감지부(22d)에서 전력분배장치(22)로 공급되는 전원의 전압과 전류를 지속적으로 측정하여 지상송전부(10) 등에서 공급되는 전원의 이상이 발생하여 정상값의 전원보다 낮은값의 전원이 공급되면 비행체에 설치된 비행제어컴퓨터에서 제어신호를 사용자나 비행체 자체로 전송하여 비행체가 비상착륙을 할 수 있도록 한다.

이는, 비행체로 공급되는 전원에 이상이 발생하게 되면서 전원공급의 부족으로 비행체가 추락할 수 있기 때문에, 감지부(22b) 및 보조감지부(22d)에서 감지된 전압이 정상값보다 낮으면, 비행체가 비행할 수 있을 만큼의 전원이 인가되지 않는 것으로 비행제어컴퓨터가 파악하고 비행체의 비상상황으로 인지하여 비행체를 강제적으로 비상착륙할 수 있도록 함으로써, 비행체의 추락을 예방하기 위한 것이다.

또한, 상기 감지부(22b) 및 보조감지부(22d)에서 감지된 전원이 정상전압보다 클 경우에는 상기 비행제어컴퓨터에서 비행체의 소비전력을 계산하여 소비전력이 최대출력보다 낮을 경우 상기 감지부(22b) 및 보조감지부(22d)에서 입력단(22a)에서 출력되는 전압을 지속적으로 감지하도록 제어하게 된다.

그리고, 소비전력이 최대출력보다 높을 경우 비행체를 구동시키는 구동부가 일정출력 이상으로 출력되는 것으로 간주하여 구동부의 출력값을 사용자가 설정한 수치가 되도록 하강시키도록 비행제어컴퓨터가 제어하도록 하면서 비행체에 공급되는 전력상태 등을 지속적으로 비행제어컴퓨터 및 사용자에게 통보하며, 상기 감지부(22b) 및 보조감지부(22b)에서 지속적으로 전원의 상태를 감지하게 되는 것이다.

이에 더해, 도 5에 도시된 바와 같이 비행체에서 순간적으로 과출력이 발생할 경우 비행체가 바람 등에 의해 순간적으로 움직인다고 파악하여 보조배터리(23)에서 전력분배장치(22)에서 과출력된 값만큼 보조전원을 공급하며, 비행체에서 지속적으로 과출력이 발생할 경우, 비행체의 구동부가 일정수준 이상으로 작동하면서 비행체가 지속적으로 일정속도 이상으로 비행하거나 고도를 높이고 있는 상황으로 파악하여 비행제어컴퓨터에서 구동부의 작동을 제어하도록 함으로써, 비행체가 일정수준의 전원을 사용하면서 출력을 유지하도록 하는 것이다.

또한, 사용자가 설정한 전압과 동일하면서 소비전력이 최대출력과 동일할 경우에는 기체전력변환장치(21) 및 전력분배장치(22)가 정상적으로 작동하는 것으로 파악하여 현상황을 유지할 수 있도록 한다.

상기와 같이 전력분배장치(22)의 입력단(22a)에서 감지부(22b) 및 보조감지부(22d)로 전원이 인가된 후, 상기 감지부(22b)와 보조감지부(22d)를 지난 전원이 인터페이스(22c)로 공급되게 되는 것이다.

그러면, 상기 인터페이스(22c)에 연결되어 비행체를 구동하는 구동부나 비행체를 제어하는 비행제어컴퓨터 등으로 전원이 인가되어 비행체가 비행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 기체전력변환장치(21)에서 전원이 정상적으로 변환되고 기체전력변환장치(21)가 정상적으로 작동하게 될 경우, 전원이 전력분배장치(22)로 공급됨과 동시에 그 중 일부의 전원이 보조배터리(23)로 공급되어 상기 보조배터리(23)로 기체전력변환장치(21)에서 변환된 전원이 충전된다.

여기서, 상기 보조배터리(23)로 전원이 충전될 때, 보조배터리(23)에 전원이 완전히 충전되면 보조배터리(23)에 충전된 전원 중 일부를 전력분배장치(22)로 공급하거나 보조배터리(23)에서 자체 방전되도록 하는 작용을 반복적으로 수행하여 보조배터리(23)가 과충전되지 않도록 하면서 보조배터리(23)의 파손을 예방하도록 한다.

그리고, 상기 보조배터리(23)는 비행체 내부에 위치될 때, 비행체를 구동하는 구동부나 비행제어컴퓨터 등에 스위치형태로 연결되지 않고 항상 연결된 상태를 유지하도록 함으로써, 전원공급 이상시 지상에서 비행체로 전원공급이 되지 않더라도 전원공급의 공백시간을 없애 비행체가 균형을 유지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 전력분배장치(22)로 유입된 전원이 비행체의 이상이나 지상송전부(10) 등의 이상으로 인해 보조배터리(23)로 전원이 역전류되어 보조배터리(23)가 오작동이나 과충전될 수 있는데, 상기 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)가 전력분배장치(22)에서 보조배터리(23)로 전원이 흐르는 것을 방지하여 보조배터리(23)의 과충전이나 파손 등을 예방함으로써, 비행체의 전원부족이나 전원이상에 의한 비상시 비행체가 균형을 잃고 추락하는 현상을 사전에 예방할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 비행체가 비행시 지상송전부(10)나 비행전원부(20)에 형성된 기체전력변환장치(21)이 작동 이상시 보조배터리(23)에 충전된 전원을 전력분배장치(22)로 공급하여 비행체가 전원차단에 의한 추락 등의 상황을 예방할 수 있다.

상기와 같이 지상송전부(10)와 비행전원부(20)를 통해 비행체로 전원을 공급할 때, 케이블로 흐르는 전원이 고전압, 저전류형태로 흐르게 되면서 케이블에서 발생하는 열손실을 줄이며 케이블의 두께를 줄일 수 있고, 케이블의 길이를 길게 형성함으로써 비행체가 넓은 면적이나 고도로 비행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 비행전원부(20)의 기체전력변환장치(21)와 전력분배장치(22)를 통해 지상송전부(10)에서 공급되는 전원이 역방향으로 흐르지 않고 한 방향으로만 흐르게 되어 역전류에 의한 비행체의 오작동 등을 예방할 수 있으며, 비행체로 항상 안정된 전원이 흐르게 되면서 비행체가 균형을 이루면서 원활하게 비행할 수 있고, 보조배터리(23)가 비행체 내부와 항상 연결된 상태를 유지하여 비행체로 공급되는 전원의 공백시간을 없앰으로써, 비행체가 전원차단에 의해 균형을 잃거나 추락하는 현상을 예방할 수 있게 되는 것이다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 지상송전부
11 : 발전부 12 : 지상변환장치
20 : 비행전원부
21 : 기체전력변환장치
21a : 전원입력단 21b : 컨버터
21c : 전원제어부 21d : 전압제어저항
21e : 엘이디램프
22 : 전력분배장치
22a : 입력단 22b : 감지부
22c : 보조감지부
23 : 보조배터리
50 : 유선 비행체의 전원공급시스템

Claims

지상에 설치되어 교류전원을 생성하는 발전부(11), 상기 발전부(11)에서 생성된 교류전원을 고전압, 저전류의 직류전원으로 변환시키는 지상변환장치(12)로 구성된 지상송전부(10);
상기 지상송전부(10)와 유선으로 연결되어 전원을 공급받아 비행체를 이동시킬 수 있는 구동부로 전원을 제공하도록 지상송전부(10)의 지상변환장치(12)를 통해 공급된 고전압, 저전류의 전원의 전압을 일정한 수치대로 강하시키는 기체전력변환장치(21), 상기 기체전력변환장치(21)에서 변환된 전원의 상태를 확인하여 과부하를 방지하면서 전원을 일정하게 분배하고 제어하는 전력분배장치(22), 상기 기체전력변환장치(21)에서 변환된 전원의 일부가 충전되는 보조배터리(23)로 구성된 비행전원부(20);로 이루어진 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 1항에 있어서, 상기 비행전원부(20)의 전력분배장치(22)로 전원을 공급하는 기체전력변환장치(21)는 지상송전부(10)의 지상변환장치(12)로부터 전원이 입력되는 전원입력단(21a), 상기 전원입력단(21a)에 연결되어 전원입력단(21a)으로 유입된 직류의 고전압, 저전류의 전원을 저전압으로 변환하는 하나 이상의 컨버터(21b), 상기 컨버터(21b)에 연결되고 출력전원을 제어하면서 역전류를 방지하여 전달하는 전원제어부(21c)로 형성되는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 2항에 있어서, 상기 비행전원부(20)의 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)는 하나 이상으로 형성되는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 2항에 있어서, 상기 비행전원부(20)의 기체전력변환장치(21)에 형성된 컨버터(21b)와 전원제어부(21c)의 사이로 전압제어저항(21d)이 더 포함되어 형성되는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 2항에 있어서, 상기 비행전원부(20)의 기체전력변환장치(21)에 형성된 전원제어부(21c)에는 엘이디램프(21e)를 추가로 연결하여 전원제어부(21c)의 작동상태를 파악할 수 있는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 1항에 있어서, 상기 비행전원부(20)의 전력분배장치(22)는 기체전력변환장치(21)로부터 전원이 공급되는 입력단(22a), 상기 입력단(22a)으로 공급되는 전원의 전압과 전류 값을 감지하는 감지부(22b), 상기 감지부(22b)에 연결되며 입력단(22a)으로 공급된 전원을 비행체의 구동부로 전달할 수 있는 인터페이스(22c)로 형성되는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 6항에 있어서, 상기 비행전원부(20)의 전력분배장치(22)에는 감지부(22b)에 연결되며 감지부(22b)로 유입되는 전압을 감지하면서 인터페이스(22c)로 분배할 수 있는 보조감지부(22d)가 더 포함되어 형성되는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 7항에 있어서, 상기 전력분배장치(22)의 감지부(22b)와 보조감지부(22c)에서는 지상전송부(10)에서 비행체로 공급되는 전원의 전압과 전류를 측정하여 비행체로 공급되는 전원의 이상 발생시 비행체가 비상착륙할 수 있도록 제어하며, 비행체로 공급되는 전원이 정상일 경우에는 비행체에서 사용되는 소비전력을 연산하여 최대출력이 일정한 수치 이하일 경우 다시 감지부(22b)와 보조감지부(22d)에서 전압과 전류를 측정하도록 하고, 최대출력이 일정한 수치 이상일 경우 비행체를 제어하는 구동부의 출력을 낮추도록 제어하며, 비행체에서 사용되고 있는 전력상태를 전송하여 사용자가 항상 확인할 수 있도록 하면서 지속적으로 감지부(22b)와 보조감지부(22d)에서 비행체로 공급되는 전압과 전류를 측정하도록 형성된 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.
제 1항에 있어서, 상기 기체전력변환장치(21)에서 전력분배장치(22)로 변환되어 공급되는 전원의 값은
V_out = V_batt - V_gap
여기서 V_out은 전력분배장치로 유입되는 전압이며,
V_batt는 보조배터리의 완전히 충전된 전압이고,
V_gap은 보조배터리의 과충전을 예방하기 위한 여유전압;
에 의해 설정되는 것에 특징이 있는 유선 비행체의 전원공급시스템.