KR101719480B1 - 무인항공기의 전원 시스템 - Google Patents

무인항공기의 전원 시스템 Download PDF

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국방과학연구소
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Abstract

본 명세서는 전원 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 무인항공기에 포함된 하나 이상의 장비에 전원을 공급하는 발전부, 상기 발전부를 구동시키는 구동부, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 분배하는 분배부, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출하는 검출부 및 상기 전원 시스템을 제어하고, 상기 검출부의 검출 결과를 근거로 상기 전원 시스템을 모니터링하는 제어부를 포함하여, 상기 무인항공기의 전원 시스템을 모의 시험할 수 있고, 상기 무인항공기의 임무조건과 동일한 절차와 방법으로 무인항공기의 전원 시스템의 성능을 시험할 수 있는 무인항공기의 항공 전원 시스템에 관한 것이다.

Description

무인항공기의 전원 시스템{ELECTRICAL SYSTEM OF UNMANNED AERIAL VEHICLE}
본 명세서는 전원 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무인항공기의 항공 전원 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 무인항공기의 항공 전원 시스템으로, 본 명세서에 개시된 발명은 무인항공기 발전기 및 전원시스템의 시험장치 및 그 방법에 관한 설계로서, 상세하게는 무인항공기 발전기와 배터리에 의해 공급되는 전력을 임무조건에 맞게 분배 및 변환하는 전기시스템의 통합적인 설계를 검증한다.
현재 무인항공기 발전기 및 전원시스템의 데이터를 시험할 수 있는 방법은 디지털계측기인 멀티메타와 오실로스코프를 활용하여 전압과 전류 및 AC전원의 주파수를 측정하여 데이터를 획득 할 수 있다. 하지만 신뢰성 있는 시험시설이 갖추어지지 않아 항공기내 전원공급 및 분배에 대한 안전성 부분에 대해서 부족한 점이 발생하고 있다.
특히 항공기 전원공급시스템의 비상상황을 모의할 수 있는 시설이 없어 항공기 임무 중 비상상황을 대비할 수 있는 방안이 부족하며, 설계변경 및 전력개선 업무수행에도 미리 임무조건에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 없어 전원공급 시스템에 대한 안전성을 확보하기가 어렵다.
그리하여 무인항공기 발전기 및 전원 시스템을 시험 및 검증할 수 있는 시험시설과 시험방안을 구축하여 무인항공기 내 전원 시스템에 대한 정상/비정상 상황을 미리 시험시설로 시험 및 검증할 수 있는 기술이 필요하게 되었다.
따라서, 본 명세서는 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 과제로 하여, 무인항공기의 전원 시스템을 모의 시험할 수 있는 시스템을 구성하여, 무인항공기의 임무조건과 동일한 절차와 방법으로 무인항공기의 전원 시스템의 성능을 시험할 수 있는 무인항공기의 전원 시스템을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템은, 상기 무인항공기에 포함된 하나 이상의 장비에 전원을 공급하는 발전부, 상기 발전부를 구동시키는 구동부, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 분배하는 분배부, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출하는 검출부 및 상기 전원 시스템을 제어하고, 상기 검출부의 검출 결과를 근거로 상기 전원 시스템을 모니터링하는 제어부를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 발전부는, AC 발전기 및 DC 발전기를 포함하되, 상기 AC 발전기는, 상기 전원 시스템의 주 발전기이고, 상기 DC 발전기는, 상기 전원 시스템의 시동 발전기일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 무인항공기의 외부 전원으로부터 전원을 더 공급받되, 상기 발전부 및 상기 외부 전원을 스위칭하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구동부는, 상기 제어부로부터 전송된 제어 신호에 따라 상기 발전부에 포함된 발전기를 구동 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 분배부는, 상기 하나 이상의 장비 각각에 전원을 분배하되, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 변환하는 전원변환기 및 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 역류를 방지하는 다이오드를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 검출부는, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 검출하고, 검출 결과에 대한 데이터를 상기 제어부로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 장비의 부하 및 동작을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 저장할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발전부로부터 공급된 전원으로 충전되고, 충전된 전원을 방전하여 상기 하나 이상의 장비로 전원을 공급하는 배터리부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 배터리부의 충방전을 제어하고, 상기 배터리부의 충방전 상태 정보를 모니터링할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전원 시스템의 상태 정보를 표시하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 상기 모니터링부에 전달하고, 상기 모니터링부는, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 전원 시스템의 이상 유무를 판단하고, 상기 검출 결과 및 판단 결과를 외부에 표시할 수 있다.
본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템은, 무인항공기의 전원 시스템을 모니터링하여, 무인항공기 및 무인항공기의 전원 시스템의 성능을 시험할 수 있고, 전원 시스템의 이상 여부 및 무인항공기에 포함된 하나 이상의 장비의 이상 여부를 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템은, 무인항공기의 임무 수행전에 지상에서 각 전원 시스템을 모의 구동하여, 전기시스템의 정보들을 모니터링하고 시험 검증할 수 있으며, 무인항공기의 임무 수행중에 전원 공급 또한 시험 검증할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템은, 무인항공기의 전원 시스템을 모니터링하여 시험 검증함으로써, 이상 발생 상황을 미연에 시험하여 설계 안정성을 확보할 수 있으며, 무인항공기가 정상적으로 임무를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
아울러, 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템은, 무인항공기의 전원 시스템을 모니터링하여 시험 검증함으로써, 무인항공기의 비행시험 안정성을 높일 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 전원 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 전원 시스템의 구체적인 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1.
도 4는 도 2에 도시된 전원 시스템의 구체적인 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2.
도 5는 도 2에 도시된 전원 시스템의 구체적인 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 3.
본 명세서에 개시된 발명은 무인항공기의 전원 시스템에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 전원 시스템에 적용될 수 있다. 특히, 군사 작전이 수행되는 전장, 또는 항공 전투 작전이 수행되는 전장에서 무인항고기를 이용하여 군사 작전 임무를 수행하는 무인항공기의 전원공급 시스템, 또는 무인항공기의 전원 시스템을 시험 및 검증하는 기술분야에 유용하게 적용되어 실시될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템의 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전원 시스템의 구체적인 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1이다.
도 4는 도 2에 도시된 전원 시스템의 구체적인 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2이다.
도 5는 도 2에 도시된 전원 시스템의 구체적인 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 3이다.
본 명세서에 개시된 무인항공기의 전원 시스템은, 상기 무인항공기에 전원을 공급하는 시스템으로, 상기 무인항공기에 포함된 전기시스템일 수 있다.
상기 전원 시스템은, 상기 무인항공기의 임무조건에 따라 상기 무인항공기에 전원을 공급하는 전원 시스템일 수 있다.
상기 전원 시스템은, 상기 무인항공기로의 전원 공급을 시험 및 검증할 수 있는 전원 시스템일 수 있다.
상기 전원 시스템은, 상기 무인항공기에 포함된 하나 이상의 장비에 전원을 공급하는 모의 시험 동작을 하여, 상기 무인항공기로의 전원 공급을 시험 및 검증할 수 있는 전원 시스템일 수 있다.
상기 전원 시스템(1000)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 발전부(100), 구동부(200), 분배부(300), 검출부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
상기 전원 시스템(1000)은, 상기 발전부(100), 상기 구동부(200), 상기 분배부(300), 상기 검출부(400) 및 상기 제어부(500)를 통해 상기 무인항공기에 전원을 공급하고, 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급을 시험 및 검증할 수 있다.
상기 전원 시스템(1000)에서 상기 발전부(100)는, 상기 무인항공기에 포함된 하나 이상의 장비에 전원을 공급하고, 상기 구동부(200)는, 상기 발전부(100)를 구동시키고, 상기 분배부(300)는, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 분배하고, 상기 검출부(400)는, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출하고, 상기 제어부(500)는, 상기 전원 시스템(1000)을 제어하고, 상기 검출부(400)의 검출 결과를 근거로 상기 전원 시스템(1000)을 모니터링한다.
상기 하나 이상의 장비는, 상기 무인항공기에 포함되어, 상기 무인항공기를 동작시키는 장비일 수 있다.
상기 하나 이상의 장비는, 공급된 전원으로 구동되어, 상기 무인항공기를 동작시키는 장비일 수 있다.
즉, 상기 하나 이상의 장비는, 상기 무인항공기의 전기 부하를 의미할 수 있다.
상기 발전부(100)는, 상기 무인항공기에 공급되는 전원을 발전하여, 상기 하나 이상의 장비에 전원을 공급할 수 있다.
상기 발전부(100)는, 복수의 발전기를 포함할 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 발전부(100)를 구동시키는 구동 장치일 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 발전부(100)에 포함된 상기 복수의 발전기 각각을 구동시킬 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 복수의 발전기 각각을 구동시키는 복수의 구동 장치를 포함할 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 제어부(500)에 의해 제어되어, 상기 복수의 발전기 각각을 구동시킬 수 있다.
상기 분배부(300)는, 상기 발전부(100)에서 발전된 전원을 상기 하나 이상의 장비 각각에 분배하는 전로일 수 있다.
즉, 상기 분배부(300)는, 상기 전원 시스템(1000)의 전기 회로를 의미할 수 있다.
상기 분배부(300)는, 상기 발전부(100) 및 상기 하나 이상의 장비 각각과 연결되어, 상기 발전부(100)에서 발전된 전원을 상기 하나 이상의 장비 각각에 분배하여 공급할 수 있다.
상기 분배부(300)는, 상기 하나 이상의 장비 각각에 전원이 공급되는 하나 이상의 버스(BUS)를 포함하여, 상기 발전부(100)에서 발전된 전원을 상기 하나 이상의 장비 각각에 분배하여 공급할 수 있다.
여기서, 상기 버스(BUS)는, 상기 분배부(300)에서 상기 하나 이상의 장비 각각으로 전원이 공급되는 전원출력단, 또는 상기 하나 이상의 설비 각각과 연결되는 연결단을 의미할 수 있다.
상기 검출부(400)는, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
상기 검출부(400)는, 상기 분배부(300)의 전로에서, 상기 발전부(100)로부터 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출할 수 있다.
상기 검출부(400)는, 상기 발전부(100)의 출력단, 또는 상기 분배부(300)의 입력단, 상기 분배부(300)의 전원출력단, 또는 상기 하나 이상의 장비의 입력단에서 전원을 검출할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 전원 시스템(1000)의 중앙 처리 장치일 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 전원 시스템(1000)을 제어 및 모니터링할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 구동부(200)를 제어하여 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급을 제어하고, 상기 검출부(300)의 검출 결과를 근거로 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 발전부(100), 상기 구동부(200), 상기 분배부(300), 상기 검출부(400) 및 상기 제어부(500)를 포함하는 상기 전원 시스템(1000)의 실시 예에 따른 구성은, 도 2에 도시된 바와 같다.
상기 발전부(100)는, 교류 전원을 발전하는 AC 발전기(110) 및 직류 전원을 발전하는 DC 발전기(120)를 포함할 수 있다.
상기 발전부(100)는, 상기 AC 발전기(110) 및 상기 DC 발전기(120)를 포함하되, 상기 AC 발전기(110)는, 상기 전원 시스템(1000)의 주 발전기이고, 상기 DC 발전기(120)는, 상기 전원 시스템(1000)의 시동 발전기일 수 있다.
상기 주 발전기(110)는, 상기 무인항공기에 공급되는 교류 전압을 발전할 수 있고, 바람직하게는 118[V]의 교류 전압을 발전할 수 있다.
상기 시동 발전기(120)는, 상기 무인항공기에 공급되는 직류 전압을 발전할 수 있고, 바람직하게는 28[V]의 직류 전압을 발전할 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 주 발전기(110) 및 상기 시동 발전기(120) 각각을 구동시키는 주 발전기 구동 장치(210, Drive Stand #1) 및 시동 발전기 구동 장치(220, Drive Stand #2)를 포함할 수 있다.
상기 주 발전기(110) 및 상기 시동 발전기(120) 각각은, 상기 구동부(200)의 상기 주 발전기 구동 장치(210) 및 상기 시동 발전기 구동 장치(220) 각각에 의해 구동될 수 있고, 상기 주 발전기 구동 장치(210) 및 상기 시동 발전기 구동 장치(220) 각각은, 상기 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
상기 주 발전기(110) 및 상기 시동 발전기(120) 각각에서 발전된 전원은 상기 분배부(300)에 전달되고, 상기 분배부(300)를 통해 상기 하나 이상의 장비 각각에 공급될 수 있다.
상기 전원 시스템(1000)은, 상기 무인항공기의 외부 전원(130)으로부터 전원을 더 공급받되, 상기 발전부(100) 및 상기 외부 전원(130)을 스위칭하는 스위치부(140)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 전원 시스템(1000)은, 상기 발전부(100)에서 발전된 전원 및 상기 외부 전원(130)으로부터 공급받은 전원을 상기 하나 이상의 장비에 선택적으로 공급하게 될 수 있다.
상기 외부 전원(130)은, 상기 발전부(100)의 상기 주 발전기(110)와 같은 교류 전원을 공급할 수 있다.
상기 스위치부(140)는, 상기 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
상기 스위치부(140)는, 바람직하게는 3로 스위치일 수 있다.
상기 스위치부(140)는, 상기 발전부(100)의 상기 주 발전기(110), 상기 외부 전원(130) 및 상기 분배부(300)와 연결되어, 상기 주 발전기(110) 및 상기 외부 전원(130) 중 하나를 상기 분배부(300)에 연결시킬 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 제어부(500)로부터 전송된 제어 신호에 따라 상기 발전부(100)에 포함된 상기 주 발전기(110) 및 상기 시동 발전기(120) 각각을 구동 제어할 수 있다.
상기 구동부(200)는, 상기 제어부(500)로부터 전송된 제어 신호에 따라 상기 주 발전기(110) 및 상기 시동 발전기(120) 각각의 RPM을 제어하여, 상기 발전부(100)에서 발전되는 전원을 제어할 수 있다.
상기 분배부(300)는, 상기 발전부(100)로부터 전원을 전달받아, 상기 하나 이상의 장비 각각에 공급할 수 있다.
상기 분배부(300)는, 상기 발전부(100)로부터 전달받은 전원을 시동 발전기 BUSBAR(310)를 통해 상기 하나 이상의 장비 각각에 연결된 BUS(340 내지 380)로 전원을 분배할 수 있다.
상기 분배부(300)는, 상기 하나 이상의 장비 각각에 전원을 분배하되, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 변환하는 전원변환기(320, 330) 및 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 역류를 방지하는 다이오드(390 내지 397)를 포함할 수 있다.
상기 전원변환기(320, 330)는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 변환기일 수 있다.
상기 전원변환기(320, 330)는, 상기 주 발전기(110)에서 발전된 교류 전원을 상기 하나 이상의 장비에 공급 가능한 직류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 전원 변환기(320, 330)는, 바람직하게는 118[V]의 교류 전원을 28[V]의 직류 전원으로 변환할 수 있다.
상기 발전부(100) 중 상기 주 발전기(110)는 상기 전원 변환기(320, 330)와 연결되고, 상기 발전부(100) 중 상기 시동 발전기(120)는 상기 시동 발전기 BUSBAR(310)와 연결되되, 상기 시동 발전기 BUSBAR(310)는, 상기 하나 이상의 장비 중 필수 구동 장비와 연결된 BUS(340, 350)로 전원을 분배하고, 상기 전원 변환기 중 전원 변환기 #1은 상기 시동 발전기 BUSBAR(310)와 연결되고, 전원 변환기 #2는 상기 시동 발전기 BUSBAR(310)와 연결되지 않은 BUS(360, 370 및 380)로 전원을 분배할 수 있다.
상기 다이오드(390 내지 397)는, 상기 분배부(300)에서 전원이 공급되는 각 전로, 보다 구체적으로는 각 구성의 입력단에 구비되어, 전원의 역류를 방지할 수 있다.
상기 검출부(400)는, 상기 분배부(300)의 전로 각각에서 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출할 수 있다.
상기 검출부(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분배부(300)의 전로 각각에서 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 검출하는 복수의 전압/전류 센서(411 내지 420)를 포함하고, 상기 복수의 전압/전류 센서(411 내지 420)는, 상기 분배부(300)의 전로 각각에 구비될 수 있다.
상기 검출부(400)의 상기 복수의 전압/전류 센서(411 내지 420)는, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 검출하고, 검출 결과에 대한 데이터를 상기 제어부(500)로 전달할 수 있다.
여기서, 상기 검출 결과는, 상기 복수의 전압/전류 센서(411 내지 420) 각각이 검출한 결과를 의미할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 구동부(200)를 제어하고, 상기 검출부(400)로부터 상기 검출 결과에 대한 데이터를 전달받아, 상기 전원 시스템(1000)을 모니터링할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하나 이상의 장비의 부하(340 내지 380) 및 동작을 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부(500)는, 상기 하나 이상의 장비의 부하 및 동작을 제어하여, 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급을 제어하게 될 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 전원 시스템(1000)의 제어 및 모니터링에 대한 정보를 저장하는 저장수단을 포함할 수 있다.
상기 저장수단은, 메모리 등일 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 저장할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 검출 결과를 근거로, 상기 전원 시스템(1000)에서 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 모니터링 할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 검출 결과를 근거로 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 모니터링하여, 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급 상태 및 상기 하나 이상의 부하의 동작 상태를 모니터링할 수 있다.
이를 테면, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 모니터링함으로써, 상기 발전부(100) 및 상기 구동부(200)의 동작 여부 또는 이상 여부, 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급의 이상 여부 및 상기 하나 이상의 부하의 동작 여부 또는 이상 여부 등을 모니터링하게 될 수 있다.
상기 전원 시스템(1000)은, 상기 발전부(100)로부터 공급된 전원으로 충전되고, 충전된 전원을 방전하여 상기 하나 이상의 장비로 전원을 공급하는 배터리부(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리부(600)는, 직류 전원을 충방전하는 2차 전지를 포함할 수 있고, 바람직하게는 복수의 배터리(610, 620)를 포함할 수 있다.
상기 배터리부(600)에 포함된 복수의 배터리(610, 620)는, 상기 하나 이상의 장비에 연결되어, 방전된 전원을 상기 하나 이상의 장비에 공급할 수 있다.
상기 배터리부(600)에 포함된 복수의 배터리(610, 620)는, 바람직하게는 상기 하나 이상의 장비 중 상기 무인항공기의 필수 구동 장비와 연결된 BUS(340, Primiary BUS)에 연결될 수 있다.
상기 배터리부(600)는, 평시에는 충전이 이루어지되, 비상시에 방전할 수 있다.
상기 배터리부(600)는, 상기 발전부(100)에서 전원 공급이 이루어지지 않을 시, 충전된 전원을 상기 하나 이상의 장비로 방전하여, 상기 하나 이상의 장비로 전원을 공급할 수 있다.
상기 배터리부(600)는, 상기 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 배터리부(600)의 충방전을 제어하고, 상기 배터리부(600)의 충방전 상태 정보를 모니터링할 수 있다.
즉, 상기 제어부(500)는, 상기 배터리부(600)의 충방전 상태 정보를 모니터링하여, 상기 배터리부(600)의 충방전 상태에 따라 상기 배터리부(600)의 충방전을 제어하게 될 수 있다.
상기 충방전 상태 정보는, 상기 배터리부(600)에 포함된 복수의 배터리(610, 620) 각각의 충전 전압, 전류 및 잔여량 정보를 포함할 수 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 발전부(100)에 이상이 발생하였거나, 상기 발전부(100)에서 발전된 전원이 상기 하나 이상의 장비로 공급할 전원에 부족한 경우, 상기 배터리부(600)에 충전된 전원이 상기 하나 이상의 장비에 공급되도록 상기 배터리부(600)의 방전을 제어할 수 있다.
상기 전원 시스템(1000)은, 상기 전원 시스템(1000)의 상태 정보를 표시하는 모니터링부(700)를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링부(700)는, 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급 상태, 상기 전원 시스템(1000)의 이상 여부, 상기 하나 이상의 장비의 동작 상태 및 상기 무인항공기의 동작 상태를 판단하고, 이를 외부에 표시하는 장치일 수 있다.
상기 제어부(500)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 상기 모니터링부(700)에 전달하고, 상기 모니터링부(700)는, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 전원 시스템(1000)의 이상 유무를 판단하고, 상기 검출 결과 및 판단 결과를 외부에 표시할 수 있다.
상기 기설정된 기준은, 상기 전원 시스템(1000)의 전원 공급 기준 및 상기 하나 이상의 장비 각각의 정상 동작에 따른 전압 및 전류 기준을 포함할 수 있다.
상기 모니터링부(700)는, 상기 검출 결과에 따른 데이터를 상기 기설정된 기준과 비교하여, 상기 전원 시스템(1000)의 이상 유무를 판단하고, 판단 결과를 외부에 표시할 수 있다.
이를 테면, 상기 발전부(100)의 발전 전원에 대한 검출 결과를 상기 발전부(100)의 발전 기준과 비교하여, 상기 검출 결과가 상기 발전 기준을 초과하면 상기 발전부(100)가 정상 동작하는 것으로 판단하고, 상기 검출 결과가 상기 발전 기준에 이하하면 상기 발전부(100)에 이상이 있는 것으로 판단하여, 판단 결과를 외부에 표시하게 될 수 있다.
상기 모니터링부(700)는 또한, 상기 배터리부(600)로부터 상기 배터리부(600)의 충방전 상태 정보를 전달받아, 상기 배터리부(600)의 충방전 상태를 판단하고, 판단 결과를 외부에 표시할 수도 있다.
상기 모니터링부(700)는 또한, 상기 판단 결과에 따라 상기 하나 이상의 장비의 동작을 시험 점검할 수 있다.
상기 모니터링부(700)는, 상기 판단 결과에 따라 상기 하나 이상의 장비를 시험 동작시키는 시험 장비부를 더 포함하거나, 또는 상기 제어부(500)를 통해, 상기 판단 결과에 따라 상기 하나 이상의 장비의 동작을 시험 점검할 수 있다.
이를 테면, 상기 판단 결과, 상기 전원 시스템(1000) 또는 상기 하나 이상의 장비에 이상이 있다고 판단된 경우, 해당 구성 또는 장비를 시험 동작시켜 점검하게 될 수 있다.
이 경우, 상기 모니터링부(700)는, 시험 점검한 결과 또한 외부에 표시하게 될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 상기 전원 시스템(1000)은, 보다 구체적으로, 상기 주 발전기(110), 상기 시동 발전기(120), 상기 전원 변환기(320, 330) 및 상기 배터리부(600) 각각의 동작을 시험 점검할 수 있으며, 상기 하나 이상의 장비의 동작을 시험 점검함으로써, 상기 무인항공기의 임무조건에 따른 전원 공급의 이상 여부를 시험 점검하게 될 수 있다.
상기 무인항공기의 임무조건은, 예를 들면, 상기 무인항공기의 지상정비, 엔진시동, 이륙준비, 이륙/상승, 순항, 임무수행, 착률 및 비상시 등일 수 있으며, 각각의 임무조건에 따른 전원 공급의 이상 여부를 시험 점검함으로써, 상기 무인항공기의 이상 여부를 점검하게 될 수 있다.
상기 주 발전기(110)를 시험 점검하는 과정의 일 예를 들면, 상기 구동부(200)의 상기 주 발전기 구동 장치(210)를 통해 상기 주 발전기(110)의 구동모터의 초기 RPM을 3,000[RPM]으로 하여 초기 구동시킨 후, 단계적으로 RPM을 증가시키며 상기 주 발전기(110)의 구동모터의 소음 및 진동을 검출하고, 검출된 소음 및 진동이 기준치 이상인지 여부를 확인한다. 상기 주 발전기(110)의 RPM이 정격에 도달하면, 상기 주 발전기(110)에 공급된 전원의 각 상의 출력전압 및 주파수를 측정하고, 상기 전원변환기(320, 330)의 상태를 확인한다. 이후, 상기 하나 이상의 장비에 전원이 0[KW]부터 단계적으로 인가되도록 제어한 후, 상기 주 발전기(110)의 상태 및 부하의 전력을 확인함으로써, 상기 주 발전기(110)를 시험 점검하게 될 수 있다. 또한, 상기 주 발전기(110)가 상기 하나 이상의 장비 모두에 전원을 공급하는지 여부를 추가로 확인하여, 상기 주 발전기(110) 및 상기 주 발전기(110)를 통한 상기 하나 이상의 장비로의 전원 공급의 이상 여부를 시험 점검하게 될 수 있다. 이 경우, 상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원이 60분간 지속되는지 여부를 확인하고, 상기 주 발전기(110)의 온도를 5분 간격으로 확인하며, 출력되는 전력값을 확인함으로써, 상기 주 발전기(110) 및 상기 주 발전기(110)를 통한 상기 하나 이상의 장비로의 전원 공급의 이상 여부를 시험 점검하게 될 수 있다.
상기 시동 발전기(120)를 시험 점검하는 과정의 일 예를 들면, 상기 구동부(200)의 상기 시동 발전기 구동 장치(220)를 통해 상기 시동 발전기(120)의 구동모터의 초기 RPM을 3,000[RPM]으로 하여 초기 구동시킨 후, 단계적으로 RPM을 증가시키며 상기 시동 발전기(120)의 구동모터의 소음 및 진동을 검출하고, 검출된 소음 및 진동이 기준치 이상인지 여부를 확인한다. 상기 시동 발전기(120)의 RPM이 정격에 도달하면, 상기 시동 발전기(110)의 출력 전압이 27 내지 28[±1V]인지 여부를 확인한다. 이후, 상기 하나 이상의 장비에 전원이 0[KW]부터 단계적으로 인가되도록 제어한 후, 상기 시동 발전기(120)의 상태 및 부하의 전력을 확인함으로써, 상기 시동 발전기(120)를 시험 점검하게 될 수 있다.
상기 배터리부(600)를 시험 점검하는 과정의 일 예를 들면, 상기 배터리부(600)의 배터리(610, 620) 각각의 전압, 온도값 및 용량이 45[Ah]인지 여부를 확인하고, 상기 배터리(610, 620)로부터 출력되는 전압을 1분 단위로 측정하여, 출력 전압의 이상 유무를 확인하고, 또한 전압이 출력된지 40분 이상 경과 후 다시 출력 전압의 이상 유무를 확인하여, 상기 배터리부(600)를 시험 점검하게 될 수 있다.
상기 전원변환기(320, 330)를 시험 점검하는 과정의 일 예를 들면, 상기 주발전기(110) 또는 상기 시동 발전기(120)의 RPM이 단계적으로 증가되어 상기 하나 이상의 장비에 전력이 단계적으로 인가되는 동안, 상기 전원변환기(320, 330)에서 출력되는 전압/전류를 측정하여, 측정된 전압/전류가 기준치 범위 내에 해당하는지 여부를 확인한다. 예컨데, 115[VAC]가 28[VDC]로 변환되는지, 전류가 300[A]인지 여부를 확인하여, 상기 전원변환기(320, 330)를 시험 점검하게 될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 발전부 110: 주 발전기
120: 시동 발전기 130: 외부 전원
140: 스위치부 200: 구동부
210: 주 발전기 구동 장치 220: 시동 발전기 구동 장치
300: 분배부 310: 시동 발전기 BUSBAR
320: 전원변환기 #1 330: 전원변환기 #2
340 내지 380: BUS 390 내지 397: 다이오드
400: 검출부 410 내지 420: 전압/전류 센서
500: 제어부 600: 배터리부
610: 배터리 #1 620: 배터리 #2
700: 모니터링부 1000: 전원 시스템

Claims (12)

  1. 무인항공기의 항공 전원 시스템에 있어서,
    상기 무인항공기에 포함된 하나 이상의 장비에 전원을 공급하는 발전부;
    상기 발전부를 구동시키는 구동부;
    상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 분배하는 분배부;
    상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 검출하는 검출부;
    상기 발전부로부터 공급된 전원으로 충전되고, 충전된 전원을 방전하여 상기 하나 이상의 장비로 전원을 공급하는 배터리부; 및
    상기 발전부, 상기 구동부, 상기 분배부 및 상기 배터리부를 제어하고, 상기 검출부의 검출 결과를 근거로 상기 항공 전원 시스템을 모니터링하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 무인항공기의 임무 조건에 따라 상기 하나 이상의 장비로의 전원 공급을 제어하고, 상기 전원 공급 제어 결과를 근거로 상기 항공 전원 시스템의 이상 여부를 시험 점검하되,
    상기 발전부를 시험 점검하는 경우,
    상기 발전부에 포함된 구동모터의 소음 및 진동, 상기 발전부에 공급된 전원의 출력전압 및 주파수, 상기 발전부의 온도 중 하나 이상을 검출한 결과를 근거로 상기 발전부를 시험 점검하고,
    상기 분배부를 시험 점검하는 경우,
    상기 분배부에서 출력되는 전압 및 전류를 검출한 결과를 근거로 상기 분배부를 시험 점검하고,
    상기 배터리부를 시험 점검하는 경우,
    상기 배터리부의 전압, 온도값 및 용량 중 하나 이상을 검출한 결과를 근거로 상기 배터리부를 시험 점검하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발전부는,
    AC 발전기 및 DC 발전기를 포함하되,
    상기 AC 발전기는,
    상기 항공 전원 시스템의 주 발전기이고,
    상기 DC 발전기는,
    상기 항공 전원 시스템의 시동 발전기인 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 무인항공기의 외부 전원으로부터 전원을 더 공급받되,
    상기 발전부 및 상기 외부 전원을 스위칭하는 스위치부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제어부로부터 전송된 제어 신호에 따라 상기 발전부에 포함된 발전기를 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 분배부는,
    상기 하나 이상의 장비 각각에 전원을 분배하되,
    상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원을 변환하는 전원변환기; 및
    상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 역류를 방지하는 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 하나 이상의 장비로 공급되는 전원의 전압 및 전류를 검출하고, 검출 결과에 대한 데이터를 상기 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 하나 이상의 장비의 부하 및 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출 결과에 따른 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 배터리부의 충방전을 제어하고, 상기 배터리부의 충방전 상태 정보를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 항공 전원 시스템의 상태 정보를 표시하는 모니터링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출 결과에 따른 데이터를 상기 모니터링부에 전달하고,
    상기 모니터링부는,
    상기 검출 결과에 따른 데이터를 기설정된 기준과 비교하여, 상기 항공 전원 시스템의 이상 유무를 판단하고, 상기 검출 결과 및 판단 결과를 외부에 표시하는 것을 특징으로 하는 항공 전원 시스템.
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