KR101489641B1 - 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치 - Google Patents

소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쿼드콥터와 같은 소형 무인비행장치의 배터리를 충전하는 장치에 있어서 비행장치의 몸체에 형성되는 충전단자부 및 비행장치를 지지하는 비행장치거치대에 형성되는 거치단자접속부의 접촉을 통하여 충전이 가능하며, 충전시 배터리의 충전상태에 대한 정보를 상태표시장치를 통하여 확인할 수 있는 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치이다.

Description

소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치 {Automatic recharger for small UAV}
본 발명은 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무인비행장치의 몸체의 외부에 배터리의 충전을 위한 충전단자가 형성되어 거치대에 거치만으로 무인배행장치의 배터리를 충전할 수 있는 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치이다.
최근 들어 다양한 종류의 무인비행장치가 개발되고 있는 추세이다. 이러한 소형 무인비행장치는, 본체에 4개의 로터가 구비되어 호버링을 비롯한 다양한 형태의 기동이 가능하면서도 안정적이어서 군 또는 민간용 정찰기뿐만 아니라 취미생활용 완구로도 널리 각광을 받고 있는 쿼드콥터(Quad-copter) 및 소형비행기, 소형 헬리콥터가 있다. 이러한 무인비행장치는 그 특성에 맞추어 다양한 연료를 통하여 기동한다. 이때 소형 무인비행장치의 경우 동력원으로 배터리를 사용하는 것이 일반적이었다. 이는 배터리의 경우 무게의 변화가 없어 설계가 편리하며, 무게가 가벼워 소형으로 형성되는 무인비행장치의 부담이 적고, 재사용 및 충전이 편리하여 사용이 편리하기 때문이었다. 이러한 배터리의 충전은 한국등록실용신안 제20-0307560호(2003.03.04)로 개시된 바와 같이 별도의 충전을 위한 단자를 가지는 형태로 형성되어 어댑터를 연결하는 방식 또는 배터리를 탈착가능하게 구성하여 몸체에서 분리하여 충전하는 방식을 사용하였다.
이러한 방식은 소형 무인비행장치의 비행이 종료된 이후 거치 또는 주기를 시켜놓고 배터리 충전을 위한 별도의 작업이 필요하여 작업자가 이를 잊을 경우 이후 비행이 불가능하다는 단점을 가지고 있었다. 또한 충전장치와 배터리 사이에 형성되는 커넥터가 비행환경에 따라 부식 또는 파손이 발생될 경우 충전이 불가능하여 비행불능상태가 되는 단점을 가지고 있었다.
한국등록실용신안 제20-0307560호(2003.03.04)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 쿼드콥터와 같은 소형 무인비행장치의 배터리를 충전하는 장치에 있어서 비행장치의 몸체에 형성되는 충전단자부 및 비행장치를 지지하는 비행장치거치대에 형성되는 거치단자접속부의 접촉을 통하여 충전이 가능하며, 충전시 배터리의 충전상태에 대한 정보를 상태표시부를 통하여 확인할 수 있는 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치를 제공함에 있다.
본 발명은 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치는 몸체와 동력장치로 구성되는 소형 무인비행장치에 있어서, 상기 몸체에 구비되는 배터리부; 상기 배터리부와 전기적으로 연결되며 상기 몸체의 선택되는 영역에 다수개 형성되는 충전단자부; 상기 몸체를 지지하도록 형성되는 비행장치거치대; 상기 비행장치거치대와 상기 충전단자부의 접촉면에 형성되어 전기를 공급하는 단자접속부; 상기 단자접속부에 전기를 공급하는 충전모듈; 상기 단자접속부에 적어도 하나 이상 형성되는 상태측정센서 및 상기 충전모듈에 형성되는 전력센서에서 측정되는 정보를 표시하는 상태표시부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 충전모듈은 과전류보호부와 과충전보호부 및 충전모듈제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충전모듈제어부는 배터리의 잔량에 따라 충전속도가 조절되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 충전모듈제어부는 사용자의 입력을 위한 입력부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 배터리부는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충전단자부는 소형 무인비행장치가 쿼드콥터(Quad-copter)일 경우 몸체를 형성하는 프레임에 선택되는 영역에 다수 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치는 소형 무인비행장치의 보관을 위하여 거치대에 거치함과 동시에 별도의 배터리의 탈착작업 또는 충전단자 연결 없이 충전이 가능하여 사용자의 사용편의를 향상할 수 있으며, 배터리 충전중에 상태표시부를 통해 충전현황 및 현재 배터리의 상태를 모니터링 할 수 있어 사용자에게 보다 많은 정보를 제공할 수 있다. 이와 더불어, 충전모듈에 과전류보호부 및 과충전보호부를 통하여 배터리를 보호할 수 있으며, 충전모듈제어부를 통하여 배터리 잔량에 따른 보다 효과적인 충전이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치의 충전 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치의 충전모듈을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치의 상태표시부를 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치의 충전 실시예를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치의 충전모듈을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치의 상태표시부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
별도의 충전을 위한 단자를 가지는 형태로 형성되어 어댑터를 연결하는 방식 또는 배터리를 탈착가능하게 구성하여 몸체에서 분리하여 충전하는 방식을 사용하는 종래 방식의 소형 무인비행장치의 배터리 충전장치는 사용자가 충전을 위하여 별도의 과정을 거쳐 전원장치를 배터리와 결합하는 과정이 필요하며, 소형 무인비행장치의 본체 및 본체를 안전하게 보관하기 위한 거치대와 별도로 전원장치를 항시 소지해야하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명에 따른 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치는, 몸체(10)와, 상기 몸체(10)와 프레임으로 연결되는 동력장치(20)와, 상기 몸체(10) 일단에서 연장되어 형성되는 꼬리날개부로 구성되는 쿼드콥터(Quad-copter)인 소형 무인비행장치에 있어서,
상기 몸체(10)에 구비되는 배터리부(110), 상기 배터리부(110)와 전기적으로 연결되며, 상기 프레임의 선택되는 영역에 다수 개 형성되는 충전단자부(120), 상기 몸체(10)를 지지하도록 형성되되, 상기 프레임이 지지되는 프레임지지부와 상기 꼬리날개부가 지지되는 꼬리날개지지부를 포함하여 상기 소형 무인비행장치를 방향성 있게 지지하도록 형성되는 비행장치거치대(210)와, 상기 충전단자부(120)의 접촉면에 형성되어 전기를 공급하는 단자접속부(220), 상기 단자접속부(220)에 전기를 공급하는 충전모듈(230), 상기 단자접속부(220)에 적어도 하나 이상 형성되는 상태측정센서(221) 및 상기 충전모듈(230)에 형성되는 전력센서(231)에서 측정되는 정보를 표시하는 상태표시부(240)로 구성된다.
즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 중량이 비교적 가벼워 전기모터를 사용하여 비행하는 소형 무인비행장치에 있어서, 상기 배터리부(110)는 상기 몸체(10)에 구비된다. 이때 상기 배터리부(110)는 적어도 하나이상의 셀로 구성되어 소형 무인비행장치의 모터의 출력에 맞추어 배터리 용량을 구성할 수 있다. 더불어, 상기 몸체(10)를 지지하도록 비행장치거치대(210)가 형성되어 소형 무인비행장치의 지상주기수단으로 사용된다. 이때, 상기 몸체(10)에 형성되는 상기 충전단자부(120)와 상기 비행장치거치대(210)에 형성되는 상기 단자접속부(220)가 접촉하여 상기 배터리부(110)를 충전한다. 따라서, 기존의 소형 무인비행장치를 충전하기 위하여 배터리부(110)를 탈착하여 충전장치와 연결하였던 것에 비하여 보다 편리하게 충전할 수 있다는 장점을 갖는다.
이때, 도 1에서 도시한 바와 같이, 소형 무인비행장치가 쿼드콥터이며, 상기 프레임의 선택되는 영역에 다수개 상기 충전단자부(120)가 형성된다. 즉 쿼드콥터의 지상보관을 위한 상기 비행장치거치대(210)와 접촉하는 프레임 부분과 상기 비행장치거치대(210)의 소형 무인비행장치를 지지하는 부분에 각각 상기 충전단자부(120)와 상기 단자접속부(220)가 형성되어 별다른 동작이 필요없이 충전을 진행할 수 있어, 편의성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 상기 소형 무인비행장치를 방향성 있게 지지할 수 있게 형성되는 비행장치거치대(210)에 의해 사용자로 하여금 올바른 방향으로 충전 가능하게 하는 장점이 있다.
더불어, 상기 충전단자부(120)와 상기 비행장치거치대(210)는 각각 3개 이상 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 기존의 2개의 접점을 이용한 충전의 경우 안전상의 문제로 인하여 고속충전이 불가능 하다는 점을 개선하고, 다수개의 셀을 사용하여 대용량의 출력을 갖는 소형 무인비행장치의 배터리의 고속 충전을 구현하기 위하여 적어도 3개 이상의 접점을 이용하여 충전을 한다.
또한, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 단자접속부(220)에 전기를 공급하는 충전모듈(230)은 과전류보호부(232)와 과충전보호부(233) 및 충전모듈제어부(234)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 충전모듈제어부(234)는 상기 상태측정센서(221)의 전력센서(231)에서 측정되는 배터리의 잔량에 따라 충전속도가 조절되도록 한다. 즉, 충전작업에 있어서 배터리의 잔량을 단자접속부(220)에 적어도 하나 이상 형성되는 상태측정센서(221)를 통하여 측정하여, 보다 효율적으로 충전작업을 진행할 수 있다. 이를 통하여 배터리의 잔량에 따른 효율적인 급속충전이 가능하여 충전시간을 줄일 수 있다.
이와 더불어, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 단자접속부(220)에 적어도 하나 이상 형성되는 상기 상태측정센서(221) 및 상기 충전모듈(230)에 형성되는 전력센서(231)에서 측정되는 정보를 표시하는 상태표시부(240)를 통하여 사용자에게 보다 정확한 배터리 상태정보를 제공할 수 있다. 이를 통하여 배터리 효율의 저하 또는 충전상태를 사용자가 보다 정확하게 인식할 수 있으며, 이를 기반으로 사용자의 입력이 가능하도록 상기 충전모듈제어부(234)에 형성되는 입력부(235)를 이용하여 충전을 제어하여 보다 충전작업의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 몸체
20: 동력장치
110: 배터리부
120: 충전단자부
210: 비행장치거치대
220: 단자접속부
221: 상태측정센서
230: 충전모듈
231: 전력센서 232: 과전류보호부
233: 과충전보호부 234: 충전모듈제어부
235: 입력장치
240: 상태표시창

Claims (6)

  1. 몸체(10)와, 상기 몸체(10)와 프레임으로 연결되는 동력장치(20)와, 상기 몸체(10) 일단에서 연장되어 형성되는 꼬리날개부로 구성되는 쿼드콥터(Quad-copter)인 소형 무인비행장치에 있어서,
    상기 몸체(10)에 구비되는 배터리부(110);
    상기 배터리부(110)와 전기적으로 연결되며, 상기 프레임의 선택되는 영역에 다수개 형성되는 충전단자부(120);
    상기 몸체(10)를 지지하도록 형성되되, 상기 프레임이 지지되는 프레임지지부와, 상기 꼬리날개부가 지지되는 꼬리날개지지부를 포함하여 상기 소형 무인비행장치를 방향성 있게 지지하도록 형성되는 비행장치거치대(210);
    상기 비행장치거치대(210)와 상기 충전단자부(120)의 접촉면에 형성되어 전기를 공급하는 단자접속부(220);
    상기 단자접속부(220)에 전기를 공급하는 충전모듈(230);
    상기 단자접속부(220)에 적어도 하나 이상 형성되는 상태측정센서(221) 및 상기 충전모듈(230)에 형성되는 전력센서(231)에서 측정되는 정보를 표시하는 상태표시부(240);로 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 충전모듈(230)은
    과전류보호후(232)와 과충전보호부(233) 및 충전모듈제어부(234)를 더 포함하여 구성되며,
    상기 충전모듈제어부(234)는 상기 상태측정센서(221)의 전력센서(231)에서 측정되는 배터리의 잔량에 따라 충전속도가 조절되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 충전모듈제어부(234)는
    사용자의 입력을 위한 입력부(235)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 배터리부(110)는
    적어도 하나 이상의 배터리 셀로 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 무인비행장치의 배터리 비탈착 자동충전장치.
  6. 삭제
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