KR102092324B1 - A monitoring device of the drone's battery pack charged status considering atmospheric temperature and atmospheric pressure according to flight height of the drone - Google Patents
A monitoring device of the drone's battery pack charged status considering atmospheric temperature and atmospheric pressure according to flight height of the drone Download PDFInfo
- Publication number
- KR102092324B1 KR102092324B1 KR1020190015902A KR20190015902A KR102092324B1 KR 102092324 B1 KR102092324 B1 KR 102092324B1 KR 1020190015902 A KR1020190015902 A KR 1020190015902A KR 20190015902 A KR20190015902 A KR 20190015902A KR 102092324 B1 KR102092324 B1 KR 102092324B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- information
- drone
- flight altitude
- flight
- battery pack
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
- B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/305—Communication interfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
- B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
- B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plant using steam, electricity, or spring force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/10—Air crafts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/549—Current
-
- B64C2201/042—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D2045/0085—Devices for aircraft health monitoring, e.g. monitoring flutter or vibration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
Abstract
Description
본 발명은 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 본 발명은 기본적으로 비행중인 드론의 비행고도와 비행모드 전환에 따라 변화되는 배터리팩의 충전상태를 모니터링 하는 것뿐만 아니라, 상기 드론의 비행고도가 상승할수록 온도와 대기압의 변화로 인해 배터리팩의 급격한 방전현상도 고려하여 배터리팩의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하는 발명이다.The present invention relates to a battery pack charging state monitoring device in consideration of temperature and air pressure according to the flight altitude of a drone, and more particularly, the present invention basically charges a battery pack that changes according to flight altitude and flight mode switching of a drone in flight. In addition to monitoring the state, as the flight altitude of the drone increases, it is an invention to precisely monitor the charge state of the battery pack in consideration of the rapid discharge phenomenon of the battery pack due to changes in temperature and atmospheric pressure.
또한, 본 발명은 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압에 따른 수식을 도출하여 가변적으로 방전되는 용량 정보를 배터리팩의 충전상태를 모니터링 하는 알고리즘에 반영하여 드론의 비행고도에 따라 변화되는 배터리팩의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하는 발명이다.In addition, the present invention derives the formula according to the temperature and air pressure of the drone according to the flight altitude, and reflects the variable discharge capacity information in an algorithm that monitors the charging state of the battery pack, so that the battery pack changes according to the drone's flight altitude. It is an invention that precisely monitors the state of charge.
처음에 군사적인 목적으로 개발되었던 무인 비행체인 드론(drone)이 최근에는 우리 생활에서 다양하게 사용되고 있는데, 단순한 레저용 드론부터, 방송카메라용 드론, 감시용 드론, 택배용 드론 등으로 다양하게 개발되어 사용되고 있는 실정이다.Drones, which were originally developed for military purposes, have been used in various ways in our lives. From simple leisure drones to drones for broadcast cameras, surveillance drones, and courier drones, That is true.
한편, 드론 사용량이 증가하는 것에 비례하여 드론의 추락으로 인한 사고도 발생되고 있는데, 드론의 추락으로 인한 사고원인 중에는 갑작스런 드론의 배터리팩 방전으로 인해 발생되는 사고도 있다.On the other hand, an accident due to a drone crash occurs in proportion to the increase in drone usage, and among accidents caused by the drone fall, there are accidents caused by the sudden discharge of the battery pack of the drone.
따라서 이런 사고를 방지하기 위해 드론에 모니터링 시스템이 채택되어, 드론 배터리팩의 잔류충전 용량을 외부에 알리도록 하여 갑작스런 드론의 배터리팩 방전으로 인해 발생되는 사고를 방지하도록 한다.Therefore, in order to prevent such an accident, a monitoring system is adopted in the drone, so that the residual charge capacity of the drone battery pack is communicated to the outside to prevent an accident caused by the sudden discharge of the battery pack of the drone.
하지만, 이러한 종래의 배터리팩 또는 모니터링 시스템은 단순히 현재 베어 셀의 전압이나 전류를 참조하여 방전용량을 계산하는 방식으로서, 온도에 의존하는 방전용량을 정확히 외부 시스템에 알려 줄 수 없는 문제가 있다.However, such a conventional battery pack or monitoring system is a method of simply calculating the discharge capacity by referring to the current bare cell voltage or current, and there is a problem in that a discharge capacity dependent on temperature cannot be accurately known to an external system.
또한, 배터리팩을 저온에서 사용하게 되면, 잔존 용량을 현재의 온도(저온)에 알맞게 업데이트하여 표시하여야 하는데, 상온에서 계산된 잔존 용량 데이터를 계속 표시함으로써, 현재 온도에 알맞은 정확한 배터리팩의 용량을 표시하지 못하게 된다.In addition, when the battery pack is used at a low temperature, the remaining capacity must be updated and displayed according to the current temperature (low temperature). By displaying the remaining capacity data calculated at room temperature continuously, the correct capacity of the battery pack suitable for the current temperature is displayed. It will not be displayed.
특히, 드론은 상공에서 비행하는 경우가 대부분이기 때문에 온도에 상당한 영향을 받게 되는데, 지표면에서 10~15km 높이까지 대기가 100m 상승할수록 평균 약 0.6℃의 기온이 낮아지게 된다.In particular, drones are mostly affected by temperature, so they are significantly affected by temperature. As the atmosphere rises 100m to 10 ~ 15km above the surface, the average temperature decreases by about 0.6 ℃.
이때, 드론의 배터리팩으로 사용하고 있는 리튬이온 배터리(Lithium-ion battery)는 상온인 25℃ 대비 저온으로 갈수록 배터리의 방전현상이 급격해지기 때문에, 드론을 조종할 때는 IT 기술을 응용한 드론의 배터리팩 모니터링 기술을 통해 실시간으로 변화되는 드론의 충전상태를 정밀하게 모니터링하면서 드론을 조종해야 드론의 추락으로 인한 사고를 방지할 수 있게 된다.At this time, the lithium-ion battery (Lithium-ion battery) used as the battery pack of the drone rapidly discharges the battery as it gets lower than the normal temperature of 25 ℃. Through the battery pack monitoring technology, the drone must be controlled while accurately monitoring the charging status of the drone that changes in real time to prevent accidents caused by the drone falling.
또한, 드론의 배터리팩에 사용되는 리튬이온 배터리의 충전상태(SOC : state of charge) 모니터링 할 때는, 드론이 상승에서 하강하거나 또는 하강에서 상승하는 비행모드로 전환 시에 대기 온도에 따른 방전용량 정보와 누적 전류량 및 비행 모드 전환 전에 계산된 충전상태 모니터링값을 비행모드 전환용 초기 SOC 정보로 활용한다.In addition, when monitoring the state of charge (SOC) of the lithium ion battery used in the battery pack of the drone, discharge capacity information according to the air temperature when the drone switches from the rising or falling to the flying mode And the accumulated current amount and the charging state monitoring value calculated before the flight mode change is used as initial SOC information for flight mode change.
따라서 날로 증가하는 드론 사고를 예방하여 안전하게 드론을 사용하기 위해, 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치를 개발하게 된 것이다.Therefore, in order to prevent drone accidents from increasing day by day and to safely use drones, a battery pack charging condition monitoring device considering temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone was developed.
다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.The following are prior arts related to this.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로,The present invention is to solve the above problems,
본 발명은 기본적으로 비행중인 드론의 비행고도와 비행모드 전환에 따라 변화되는 배터리팩의 충전상태를 모니터링 하는 것뿐만 아니라, 상기 드론의 비행고도가 상승할수록 온도와 대기압의 변화로 인해 배터리팩의 급격한 방전현상도 고려하여 배터리팩의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하는 것을 목적으로 한다.The present invention basically not only monitors the flight altitude of the drone in flight and the charging state of the battery pack that changes depending on the flight mode change, but also as the flight altitude of the drone rises, the battery pack suddenly changes due to changes in temperature and atmospheric pressure. The purpose of this is to precisely monitor the charge state of the battery pack in consideration of the discharge phenomenon.
또한, 본 발명은 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압에 따른 수식을 도출하여 가변적으로 방전되는 용량 정보를 배터리팩의 충전상태를 모니터링 하는 알고리즘에 반영하여 드론의 비행고도에 따라 변화되는 배터리팩의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention derives the formula according to the temperature and air pressure of the drone according to the flight altitude, and reflects the variable discharge capacity information in an algorithm that monitors the charging state of the battery pack, so that the battery pack changes according to the drone's flight altitude. The purpose is to precisely monitor the state of charge.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명인 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치는,In order to achieve the above object, the battery pack charging state monitoring device in consideration of the temperature and air pressure according to the flight altitude of the present inventors,
드론의 각종 제어장치 및 구동장치에 전력을 제공하는 배터리팩(100)과;A battery pack 100 providing power to various control devices and driving devices of the drone;
드론 비행 시 대기온도별 방전용량 정보, 드론 비행 시 대기압별 방전용량 정보, 초기 SOC 정보를 저장하고 있는 배터리정보저장부(200)와;A battery
드론 비행 시 대기온도를 측정하며, 측정된 대기온도 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 대기온도계(300)와;
드론 비행고도를 측정하며, 측정된 비행고도 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 비행고도계(400)와;A flight altimeter 400 for measuring drone flight altitude and providing the measured flight altitude information to the monitoring unit 700;
드론 비행 시 대기압을 측정하며, 측정된 대기압 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 대기압계(500)와;An
상기 배터리팩(100)의 전류 정보를 측정하며, 측정된 전류 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 전류측정계(600)와;A current measuring system 600 for measuring current information of the battery pack 100 and providing the measured current information to the monitoring unit 700;
주기적으로 상기 대기온도계(300), 비행고도계(400), 대기압계(500), 전류측정계(600)로부터 측정된 대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 수집하는 모니터링부(700)와;Monitoring unit 700 periodically collects atmospheric temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information measured from the
대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 이용하여 드론 비행고도 상승 시의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 유지시의 배터리팩(100)의 충전 상태를 추정하는 SOC추정수단(800);을 포함하는 것을 특징으로 한다.Using the air temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information, the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is elevated and the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is increased to maintenance. And a SOC estimating
본 발명의 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치는, 기본적으로 비행중인 드론의 비행고도와 비행모드 전환에 따라 변화되는 배터리팩의 충전상태를 모니터링 하는 것뿐만 아니라, 상기 드론의 비행고도가 상승할수록 대기온도와 대기압의 변화로 인해 배터리팩의 급격한 방전현상도 고려하여 배터리팩의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하기 때문에, 드론을 안전하게 사용하고 관리하게 하여 드론 사고를 방지하게 한다.The battery pack charging status monitoring device considering the temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone of the present invention basically monitors not only the flight altitude of the drone in flight but also the charging status of the battery pack that changes according to the flight mode change, As the flight altitude of the drone rises, the charge state of the battery pack is precisely monitored in consideration of the sudden discharge phenomenon of the battery pack due to changes in atmospheric temperature and atmospheric pressure, so that the drone is safely used and managed to prevent drone accidents. do.
또한, 본 발명은 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압에 따른 수식을 도출하여 가변적으로 방전되는 용량 정보를 배터리팩의 충전상태를 모니터링 하는 알고리즘에 반영하여 드론의 비행고도에 따라 변화되는 배터리팩의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하므로, 현재 활발하게 진행되고 있는 드론 관련 기술 개발에도 도움을 주기 때문에 산업상 이용가능성도 높다.In addition, the present invention derives the formula according to the temperature and air pressure of the drone according to the flight altitude, and reflects the variable discharge capacity information in an algorithm that monitors the charging state of the battery pack, so that the battery pack changes according to the drone's flight altitude. Since the charging status is precisely monitored, it is also useful in the development of drone-related technologies, which are currently actively being used, and thus has high industrial applicability.
도 1은 본 발명의 기능 블록도
도 2는 본 발명의 고도에 따른 대기압 정보 그래프
도 3은 본 발명의 압력에 따른 배터리 용량 비율 그래프
도 4는 본 발명의 온도에 따른 배터리 용량의 변화 그래프
도 5는 본 발명의 비행고도상승용 SOC추정부의 블록도
도 6은 본 발명의 비행고도상승용 SOC추정부의 작동 흐름도
도 7은 본 발명의 비행모드전환용 SOC추정부의 블록도
도 8은 본 발명의 비행모드전환용 SOC추정부의 작동 흐름도
도 9는 본 발명의 비행고도유지용 SOC추정부의 블록도
도 10은 본 발명의 비행고도유지용 SOC추정부의 작동 흐름도1 is a functional block diagram of the present invention
2 is an atmospheric pressure information graph according to the altitude of the present invention
Figure 3 is a graph of the battery capacity ratio according to the pressure of the present invention
Figure 4 is a graph of the change in battery capacity according to the temperature of the present invention
5 is a block diagram of an SOC estimator for increasing the altitude of the present invention.
6 is a flow chart of the operation of SOC estimator for estimating flight altitude of the present invention
Figure 7 is a block diagram of SOC estimation for flight mode switching of the present invention
8 is an operation flow chart of SOC estimation for flight mode switching of the present invention
9 is a block diagram of SOC estimation for maintaining the flight altitude of the present invention
10 is an operation flow chart of SOC estimation for maintaining the flight altitude of the present invention
본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10.
도 1을 참조하면, 본 발명의 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치(이하 '모니터링장치')는, 기본적으로 비행중인 드론(20)의 비행고도와 비행모드 전환에 따라 변화되는 배터리팩(100)의 충전상태를 모니터링 하는 것뿐만 아니라, 상기 드론(20)의 비행고도가 상승할수록 대기온도와 대기압의 변화로 인해 배터리팩(100)의 급격한 방전현상도 고려하여 배터리팩(100)의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하기 때문에, 드론을 안전하게 사용하고 관리하게 하여 드론 사고를 방지하게 하는 발명이다.Referring to FIG. 1, the battery pack charging state monitoring device (hereinafter referred to as a 'monitoring device') in consideration of temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone of the present invention basically switches the flight altitude and flight mode of the
따라서 본 발명의 모니터링장치(10)는 배터리팩(100), 배터리정보저장부(200), 대기온도계(300), 비행고도계(400), 대기압계(500), 전류측정계(600), 모니터링부(700), SOC추정수단(800)을 기본적으로 포함하여 구성되며, 추가적으로 통신부(900)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.Therefore, the
특히, 본 발명의 모니터링장치(10)는 드론(20)의 비행고도에 따른 대기온도와 대기압에 따른 수식을 도출하여 가변적으로 방전되는 용량 정보를 배터리팩(100)의 충전상태를 모니터링 하는 알고리즘에 반영하여 드론(20)의 비행고도에 따라 변화되는 배터리팩(100)의 충전상태를 정밀하게 모니터링 하므로, 현재 활발하게 진행되고 있는 드론 관련 기술 개발에도 도움을 주기 때문에 산업상 이용가능성도 높다.Particularly, the
구체적으로, 본 발명의 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치는,Specifically, the battery pack charging status monitoring device considering the temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone of the present invention,
드론의 각종 제어장치 및 구동장치에 전력을 제공하는 배터리팩(100)과;A battery pack 100 providing power to various control devices and driving devices of the drone;
드론 비행 시 대기온도별 방전용량 정보, 드론 비행 시 대기압별 방전용량 정보, 초기 SOC 정보를 저장하고 있는 배터리정보저장부(200)와;A battery
드론 비행 시 대기온도를 측정하며, 측정된 대기온도 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 대기온도계(300)와;
드론 비행고도를 측정하며, 측정된 비행고도 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 비행고도계(400)와;A flight altimeter 400 for measuring drone flight altitude and providing the measured flight altitude information to the monitoring unit 700;
드론 비행 시 대기압을 측정하며, 측정된 대기압 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 대기압계(500)와;An
상기 배터리팩(100)의 전류 정보를 측정하며, 측정된 전류 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 전류측정계(600)와;A current measuring system 600 for measuring current information of the battery pack 100 and providing the measured current information to the monitoring unit 700;
주기적으로 상기 대기온도계(300), 비행고도계(400), 대기압계(500), 전류측정계(600)로부터 측정된 대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 수집하는 모니터링부(700)와;Monitoring unit 700 periodically collects atmospheric temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information measured from the
대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 이용하여 드론 비행고도 상승 시의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 유지시의 배터리팩(100)의 충전 상태를 추정하는 SOC추정수단(800);을 포함하는 것을 특징으로 한다.Using the air temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information, the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is elevated and the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is increased to maintenance. And a
도 1을 참조하면, 상기 배터리팩(100)은 드론(20)에 일반적으로 설치 구성되어 각종 제어장치 및 구동장치에 전력을 제공하게 된다.Referring to FIG. 1, the battery pack 100 is generally installed and configured in a
여기서, 상기 배터리팩(100)은 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 각 배터리 모듈은 다수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. Here, the battery pack 100 may include a plurality of battery modules connected in series and / or in parallel, and each battery module may include a plurality of battery cells.
이때, 각 배터리 모듈 또는 각 배터리 셀은 니켈 메탈 배터리, 리튬이온 배터리 등의 2차 전지일 수 있지만, 본 발명의 모니터링장치(10)에서는 리튬이온 배터리를 적용하여 설명하고 있으며, 각 배터리 모듈의 용량은 서로 동일하거나 서로 상이할 수도 있다.At this time, each battery module or each battery cell may be a secondary battery such as a nickel metal battery or a lithium ion battery, but the
도 2의 고도에 따른 대기압 정보 그래프를 참조하면, 드론(20)의 비행고도가 높아질수록 대기압이 낮아지는 성향이 있다.Referring to the atmospheric pressure information graph according to the altitude of FIG. 2, as the flight altitude of the
도 3의 압력에 따른 배터리 용량 비율 그래프를 참조하면, 배터리팩(100)의 방전용량은 압력이 높아질수록 커짐으로써 압력이 높을 때에는 상대적으로 빠른 시간에 방전되기 때문에, 상기 배터리팩(100)의 방전용량은 압력이 낮을수록 높아짐으로써, 압력이 낮을 때에는 상대적으로 긴 시간 동안 방전된다.Referring to the graph of the battery capacity ratio according to the pressure in FIG. 3, since the discharge capacity of the battery pack 100 increases as the pressure increases, the discharge of the battery pack 100 is discharged at a relatively fast time when the pressure is high. The capacity increases as the pressure decreases, so that the discharge is performed for a relatively long time when the pressure is low.
도 4의 온도에 따른 배터리 용량의 변화 그래프를 참조하면, 온도에 대한 방전용량 관계는 비선형 그래프 형태의 추세를 갖게 되는데, 배터리팩의 방전용량은 온도가 낮을수록 작아짐으로써, 온도가 낮을 때에는 상대적으로 빠른 시간에 방전된다. 따라서 상기 배터리팩의 방전용량은 온도가 높을수록 높아짐으로써, 온도가 높을 때에는 상대적으로 긴 시간 동안 방전된다. Referring to the graph of the change in battery capacity according to the temperature of FIG. 4, the discharge capacity relationship with respect to the temperature has a trend in the form of a non-linear graph. As the discharge capacity of the battery pack decreases as the temperature decreases, it is relatively low when the temperature is low. It discharges quickly. Therefore, the discharge capacity of the battery pack increases as the temperature increases, so that the discharge is performed for a relatively long time when the temperature is high.
도 1을 참조하면, 상기 배터리정보저장부(200)는 드론(20)의 비행 시 대기온도별 방전용량 정보, 드론(20)의 비행 시 대기압별 방전용량 정보, 배터리정보저장부(200)의 배터리관리시스템(BMS : Battery Management System)에는 드론 시동 전 초기 SOC 정보를 저장하고 있게 된다.Referring to FIG. 1, the battery
여기서 상기 배터리정보저장부(200)의 배터리관리시스템(BMS)은 일반적으로 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 배터리팩(100)을 관리할 수 있으며, 이를 통해 배터리팩(100)의 과충전 및 과방전을 방지하고, 셀 밸런싱을 수행하여 배터리팩(100)에 포함된 복수 개의 배터리 모듈간의 충전 상태가 균등하도록 제어할 수 있게 됨으로써, 배터리팩(100)의 에너지 효율을 높이고, 배터리팩(100)의 수명을 연장되게 하는 것이다.Here, the battery management system (BMS) of the battery
따라서 본 발명의 모니터링장치(10)는 이러한 기능을 제공하는 배터리정보저장부(200)의 배터리관리시스템(BMS)의 메모리로부터 초기 SOC 정보를 제공받아 드론(20)의 배터리팩(100) 충전 상태 모니터링의 성능 향상을 위한 자료로 활용하게 되는 것이다.Therefore, the
이때, 상기 드론 비행고도 상승시 대기 온도별 방전용량 정보는 미리 수많은 테스트에 의해 실험적 및 이론적으로 계산된 배터리팩(100)의 비행고도 상승시 대기 온도별 방전용량을 의미하며, 온도에 따른 배터리팩의 방전용량 정보를 룩 업 테이블(Look Up Table)로 저장하게 된다.At this time, when the drone flight altitude increases, the discharge capacity information by air temperature means the discharge capacity by air temperature when the flight altitude of the battery pack 100 is experimentally and theoretically calculated by numerous tests in advance, and the battery pack according to the temperature The discharge capacity information of is stored as a look-up table.
또한, 상기 드론 비행고도 상승시 대기압별 방전용량 정보도 미리 수많은 테스트에 의해 실험적 및 이론적으로 계산된 배터리팩(100)의 비행고도 상승시 대기압별 방전용량을 의미하며, 대기압에 따른 배터리팩(100)의 방전용량 정보도 룩 업 테이블로 저장하게 된다.In addition, the discharge capacity information for each atmospheric pressure when the drone flying altitude is increased also means the discharge capacity for each atmospheric pressure when the flying altitude of the battery pack 100 is experimentally and theoretically calculated by numerous tests in advance, and the battery pack 100 according to the atmospheric pressure ) Is also stored in the look-up table.
따라서 상기 배터리정보저장부(200)는 SOC추정수단(800)으로 대기온도 및 대기압에 따른 방전용량 정보를 제공하는 역할을 수행한다.Therefore, the battery
구체적으로는, 상기 배터리정보저장부(200)는 현재 비행고도의 온도 및 대기압에 맞는 방전용량(미리 저장된 값)을 상기 모니터링부(700)를 거쳐 SOC추정수단(800)으로 제공하게 되는 것이다.Specifically, the battery
이러한 상기 배터리정보저장부(200)는 통상의 이이피롬(EEPROM), 플래시 메모리 또는 이의 등가물이 가능하며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.The battery
또한, 상기 배터리정보저장부(200)는 드론 시동전 배터리관리시스템(BMS)의 메모리에 저장된 초기 SOC 정보를 저장하게 된다.In addition, the battery
즉, 드론(20)이 작동하기 전에 배터리관리시스템(BMS)의 메모리에 저장된 초기 SOC 정보를 획득하여 이를 저장하게 되는 것이며, 이를 SOC추정수단(800)에서 SOC 추정 시 데이터 값으로 활용하는 것이다.That is, before the
한편, 도 3과 4에 도시한 바와 같이, 배터리는 전기 화학적 특성에 의해 고압과 저온에서 특성이 급격하게 감소하는 특징을 갖는다. On the other hand, as shown in Figures 3 and 4, the battery has a characteristic that the characteristics are rapidly reduced at high pressure and low temperature due to the electrochemical properties.
예를 들어, 대기압의 경우에는 고도가 낮아질수록 대기압이 증가하고, 온도의 경우에는 지표면에서 10~15km 높이까지 대기가 100m 상승할수록 평균 약 0.6℃의 기온이 낮아지게 된다.For example, in the case of atmospheric pressure, as the altitude decreases, the atmospheric pressure increases, and in the case of temperature, as the atmosphere increases by 100 m from the surface to a height of 10 to 15 km, the average temperature decreases by about 0.6 ° C.
따라서 드론(20)의 배터리팩(100)에 사용하고 있는 리튬이온 배터리의 경우, 상온(25℃)대비 저온으로 갈수록 또한 고도가 낮을수록 배터리팩(100)의 방전용량이 저하될 수밖에 없었다.Therefore, in the case of the lithium ion battery used in the battery pack 100 of the
이때, 드론(20)의 주전력 공급원인 리튬이온 배터리의 충전상태(SOC : state-of-charge)를 모니터링 시에는 온도 및 대기압에 따른 가변적인 방전용량 정보를 정확하게 반영해주어야 하며, 상승에서 하강 또는 하강에서 상승 비행모드 전환에 따라 가변적인 방전용량 정보를 정확하게 반영하기 위하여 초기 SOC 정보를 수시로 변동해주어야 모니터링 성능을 향상시킬 수가 있게 되는 것이다.At this time, when monitoring the state-of-charge (SOC) of the lithium-ion battery, which is the main power source of the
도 1을 참조하면, 상기 대기온도계(300)는 드론 비행고도 상승시 대기 온도를 측정하며, 측정된 대기 온도 정보를 모니터링부(700)로 제공하는 것이다.Referring to Figure 1, the
즉, 비행고도가 지표면인 0m에서 1분 뒤 1km까지 상승하였다면 이때, 1km 상의 대기 온도를 측정하게 되는데, 대기 온도가 20℃라면, 20℃라는 대기 온도 정보를 모니터링부(700)로 제공하게 된다.That is, if the flight altitude rises from 0 m, which is the surface of the surface, to 1 km after 1 minute, the air temperature at 1 km is measured. If the air temperature is 20 ° C, the air temperature information of 20 ° C is provided to the monitoring unit 700. .
이는 상기 SOC추정수단(800)에서 SOC 추정 시 대기 온도별 방전용량 정보를 추출하기 위한 것이다.This is for extracting discharge capacity information for each air temperature when the SOC is estimated by the SOC estimating means 800.
또한, 상기 대기온도계(300)는 서미스터, 권선 저항형 센서, 광역 저항 센서, 반도체 다이오드 센서, 메달코어형 센서, 열전대 또는 그 등가물이 이용될 수 있으나, 여기서 상기 대기온도계(300)의 종류를 한정하는 것은 아니다.In addition, as the
도 1을 참조하면, 상기 비행고도계(400)의 경우에는 드론(20)의 비행고도를 측정하며, 측정된 비행고도 정보를 모니터링부(700)로 제공하게 된다.Referring to FIG. 1, in the case of the flight altimeter 400, the flight altitude of the
이는 SOC추정수단(800)에서 SOC 추정 시 드론(20)의 비행모드 전환 여부를 판단하기 위하여 제공하는 정보이며, 이를 통해 드론(20)의 비행고도에 따른 가변적인 방전용량 정보를 반영하기 위한 것이다.This is information provided by the SOC estimating means 800 to determine whether the
도 1을 참조하면, 상기 대기압계(500)는 드론(20)의 비행고도 상승시 대기압을 측정하며, 측정된 대기압 정보를 모니터링부(700)로 제공하게 된다.Referring to FIG. 1, the
이는 SOC추정수단(800)에서 SOC 추정 시 드론(20)의 비행모드 전환 여부를 판단하기 위하여 제공하는 정보이며, 이를 통해 드론(20)의 비행모드 전환 여부에 따른 가변적인 방전용량 정보를 반영하기 위한 것이다.This is information provided by the SOC estimating means 800 to determine whether the
도 1을 참조하면, 상기 전류측정계(600)는 상기 배터리팩(100)의 전류 정보를 측정하며, 측정된 전류 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 것이다.Referring to FIG. 1, the current measuring system 600 measures current information of the battery pack 100 and provides the measured current information to the monitoring unit 700.
이는 SOC추정수단(800)에서 드론(20)의 비행 시(고도 상승 시, 고도 상승에서 유지로 전환 시, 고도 유지 시)의 SOC를 추정하기 위한 정보로 활용하기 위한 것이다. This is to be used as information for estimating the SOC of the
또한, 상기 전류측정계(600)는 상기 배터리팩(100)을 구성하는 셀과 외부 단자 사이의 대전류 경로에 직렬로 연결되어, 셀의 전류를 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 모니터링부(700)에 출력하도록 구성되는 것이다.In addition, the current measurement system 600 is connected in series to the large current path between the cell and the external terminal constituting the battery pack 100, detects the current of the cell, converts it into a constant electrical signal, and monitors the unit 700 ).
도 1을 참조하면, 상기 모니터링부(700)는 주기적으로 상기 대기온도계(300), 비행고도계(400), 대기압계(500), 전류측정계(600)로부터 측정된 대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 수집하는 기능을 수행하게 되며, 상기 수집된 대기 온도 정보와 대기압 정보와 비행고도 정보 및 전류 정보를 SOC추정수단(800)으로 제공하는 역할을 수행한다.Referring to FIG. 1, the monitoring unit 700 periodically measures atmospheric temperature information, flight altitude information measured from the
도 1을 참조하면, 상기 SOC추정수단(800)은 모니터링부(700)를 통해 획득된 대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 토대로 드론 비행 시의 리튬이온 배터리의 충전 상태를 추정한다.Referring to FIG. 1, the SOC estimating means 800 estimates a state of charge of a lithium ion battery during a drone flight based on atmospheric temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information obtained through the monitoring unit 700 do.
즉, 드론 비행고도 상승 시의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 유지시의 배터리팩(100)의 충전 상태를 추정하는 것이다.That is, the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is increased and the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is switched from rising to maintenance and the battery pack 100 when the drone flight altitude is maintained. It is to estimate the state.
여기서, 본 발명의 모니터링장치(10)에서 설명하고 있는 배터리팩(100)의 충전 상태(State of Charge, SOC)는 상기 배터리팩(100)의 충전 잔량을 판단하는 가장 중요한 지표이며, 배터리팩(100)을 사용하는 드론(20)의 작동시간 및 충방전 여부를 결정하는데 필수적으로 사용된다. Here, the state of charge (SOC) of the battery pack 100 described in the
따라서 배터리팩(100)의 충전 상태(SOC)를 정확하게 추정하여야만 안정적인 드론(20)의 배터리 관리가 가능해지는 것이다.Therefore, it is necessary to accurately estimate the state of charge (SOC) of the battery pack 100 to enable stable battery management of the
또한, 본 발명의 모니터링장치(10)에서 충전 상태(SOC)의 추정을 위하여 일반적으로 사용하는 전류적산법(Ampere-hour counting)을 사용하게 되며, 상기 전류적산법은 계수된 시간에 대한 전류량을 누적하는 방식으로 정밀한 전류측정이 필요하고, 그 측정주기도 가능한 짧게 하여야 정확도를 높일 수 있다.In addition, in the
그러나 정밀한 측정을 위해서는 실질적으로 하드웨어의 비용이 증가하고, 그렇다 하더라도 측정 오차의 발생을 전혀 배제할 수 없기 때문에 상기 오차를 보상하는 방법을 마련하여 정확도를 확보하고 있다.However, for precise measurement, the cost of hardware is substantially increased, and even so, the occurrence of measurement error cannot be excluded at all, so a method for compensating the error is provided to secure accuracy.
따라서 본 발명의 모니터링장치(10)은 정밀한 전류 측정을 위하여 전류측정계(600)를 구성한 것이며, 측정 오차를 줄이기 위하여 비행고도상승추정모드, 비행모드전환추정모드, 비행고도유지추정모드를 구성함으로써, 정확한 SOC 추정을 수행하게 되는 것이다.Therefore, the
이때, SOC추정수단(800)은 계수된 시간에 대한 전류량을 누적하는 방식의 전류적산법을 이용하여 SOC를 추정할 수 있으며, 비행고도상승용 SOC추정부(810), 비행모드전환용 SOC추정부(820), 비행고도유지용 SOC추정부(830)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.At this time, the
도 5와 6에 도시한 바와 같이, 상기 비행고도상승용 SOC추정부(810)는,As shown in Figures 5 and 6, the
모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 비행고도 상승일 경우, 상기 배터리정보저장부(200)에 저장된 초기 SOC 정보를 추출하기 위한 초기SOC정보추출모듈(811)와,When the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 is an increase in flight altitude, an initial SOC
모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하기 위한 방전용량정보추출모듈(812)와,Discharge capacity information extraction for extracting current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the monitoring unit 700 and extracting discharge capacity information matching the extracted current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the battery information storage unit 200
상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 드론의 비행고도 상승 시의 누적 전류량을 계산하기 위한 누적전류량계산모듈(813)와,A cumulative current
상기 추출된 초기 SOC 정보와 방전용량 정보 및 누적된 누적 전류량 정보를 하기의 수식1에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도 상승 시 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하는 비행고도상승용SOC추정모듈(814)을 포함하여 구성된다.Flight altitude rise to monitor the charging status of the battery pack 100 when the drone flight altitude increases by substituting the extracted initial SOC information, discharge capacity information, and accumulated cumulative current amount information into
(수식1) (Equation 1)
(SOCbefore : 드론 비행고도 상승시 계산된 충전 상태 모니터링값, SOCini : 드론 시동전 배터리정보저장부(200)에 저장된 초기 SOC 정보, Cnbefore : 드론 비행고도 상승시 대기 온도와 대기압에 따른 방전용량 정보, i : 전류량)(SOC before : calculated charge status monitoring value when the drone flight altitude rises, SOC ini : initial SOC information stored in the battery
구체적으로 설명하면,Specifically,
초기SOC정보추출모듈(811)은 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 비행고도 상승일 경우에 상기 배터리정보저장부(200)에 저장된 초기 SOC 정보를 추출하게 된다.The initial SOC
예를 들어, 지표면(0m)에서 고도가 변화되고 있다는 정보를 모니터링부(700)로부터 획득하면 현재 드론(20)이 상승 중에 있다는 것을 의미하며, 이때 배터리정보저장부(200)에 저장된 초기 SOC 정보를 추출하게 되는데, 예를 들어 초기 SOC 정보로 0.8 이라는 정보를 추출하게 되는 것이다.For example, when the information indicating that the altitude is changing on the ground surface 0m is obtained from the monitoring unit 700, it means that the
그리고 상기 방전용량정보추출모듈(812)은 상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하게 된다.In addition, the discharge capacity
예를 들어, 비행고도가 지표면일 경우에 대기 온도가 25℃에서 1분 후, 20℃로 측정된다면 이에 매칭된 방전용량 정보인 2.7 Ah를 배터리정보저장부(200)에서 추출하고, 대기압도 대기 온도와 마찬가지로 방전용량 정보를 배터리정보저장부(200)에서 추출하는 것이다.For example, if the air temperature is at the ground level and the air temperature is measured at 20 ° C after 1 minute at 25 ° C, 2.7 Ah, which is the discharge capacity information matched to this, is extracted from the battery
그리고 누적전류량계산모듈(813)은 상기 모니터링부(700)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 드론의 비행고도 상승 시의 누적 전류량을 계산하게 된다.In addition, the cumulative current
예를 들어, 드론(20)의 비행고도가 지표면일 경우의 시각이 10시이며, 주기가 '1분'이라고 가정한다면, 오전 10시에 계측된 전류량과 오전 10시 1분에 계측된 전류량을 누적할 경우에 누적 전류량이 2.7 Ah라는 것을 계산하게 되는 것이다.For example, assuming that the time when the flight altitude of the
이때, 본 발명의 모니터링장치(10)에서 주기를 1분 단위로 설정하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 필요에 따라 30분, 1시간 등과 같이 주기를 자유롭게 설정하여 해당 주기마다 정보를 획득하여 SOC 정보를 판단하도록 설정할 수 있는 것은 자명하다할 것이다.At this time, it has been described, for example, that the
한편, 상기 비행고도상승용SOC추정모듈(814)은 상기 추출된 초기 SOC 정보와 방전용량 정보 및 누적된 누적 전류량 정보를 상기의 수식1에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써, 드론(20)의 비행고도 상승에 따른 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하게 되는 것이다.On the other hand, the flight altitude rising
예를 들어, SOCbefore는 SOCini에 0.8을 대입하고, Cnbefore에 2.7 Ah를 대입하고, 에 2.7 Ah을 대입하게 되면, 'SOCbefore = 0.8 - 2.7/2.7'이 되며, 오전 10시부터 오전 10시 1분까지의 SOCbefore는 '-0.2'가 되는 것이다.For example, SOC before assigns 0.8 to SOC ini , and 2.7 Ah to Cn before , If the assignment to the 2.7 Ah, 'SOC before = 0.8 - 2.7 / 2.7' This is, SOC before 10:00 am until 10:01 a.m. will be a "-0.2".
상기한 결과와 같이, 드론(20)의 비행고도가 상승하면 외기 온도가 낮아지게 되고 Cnbefore가 감소하므로 SOCbefore도 줄어들고 있음을 알 수 있다.As described above, it can be seen that when the flight altitude of the
즉, 지표면의 온도가 25℃일 경우에 방전용량 2.9 Ah, 20℃일 경우에 방전용량 2.7 Ah, 10℃일 경우에 방전용량 2.6 Ah일 경우에 초기 SOCini가 0.8이라면, 비행 고도가 상승하면 외기 온도의 감소로 인하여 방전용량인 Cnbefore는 감소하므로 SOCbefore는 드론(20)의 비행 고도가 상승할수록 급격하게 감소하게 되는 것이다.That is, if the initial SOC ini is 0.8 when the surface temperature is 25 ° C and the discharge capacity is 2.9 Ah, when the temperature is 25 ° C, and when the discharge capacity is 2.6 Ah, when the discharge capacity is 2.6 Ah when the temperature is 25 ° C, if the flight altitude increases Since the discharge capacity Cn before decreases due to the decrease in the outside temperature, the SOC before decreases rapidly as the flight altitude of the
도 7과 8에 도시한 바와 같이, 상기 비행모드전환용 SOC추정부(820)는,As shown in Figures 7 and 8, the
상기 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 상승에서 유지로 전환되는 경우, 상기 비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값을 추출하기 위한 비행모드전환용초기SOC정보추출모듈(821)과,When the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 is switched from ascending to maintenance, initial SOC information for flight mode switching for extracting the charging status monitoring value calculated by the
상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하기 위한 비행모드전환용방전용량정보추출모듈(822)과,Flight mode switching for extracting current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the monitoring unit 700 and extracting discharge capacity information matching the extracted current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the battery
상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 드론의 비행고도가 상승에서 유지로 전환되는 시점의 누적 전류량을 계산하기 위한 비행모드전환용누적전류량계산모듈(823)과,A cumulative current amount calculation module 823 for switching a flight mode for calculating a cumulative current amount when a drone's flight altitude is switched from rising to maintenance by extracting current information from the battery
추출된 비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값과 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 하기의 수식2에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도가 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하는 비행모드전환용SOC추정모듈(824)을 포함하여 구성된다.The drone flight altitude is maintained by increasing the charging status monitoring value calculated by the
(수식2) (Equation 2)
(SOCafter : 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점에서 계산된 충전 상태 모니터링값, SOCbefore : 드론 비행고도 상승시 계산된 충전 상태 모니터링값, Cnafter : 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점의 대기 온도와 대기압에 따른 방전용량 정보, i : 전류량)(SOC after : Charge level monitoring value calculated when the flight altitude is increased to maintenance, SOC before : Drone flight altitude monitoring value calculated when the flight elevation is increased, Cn after : Waiting when the flight altitude is increased to maintenance Discharge capacity information according to temperature and atmospheric pressure, i: current amount)
구체적으로 설명하면, 상기 비행모드전환용초기SOC정보추출모듈(821)은 상기 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 상승에서 유지로 전환되는 경우, 상기 비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값을 추출하게 된다.Specifically, when the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 is switched from ascent to maintenance, the initial SOC information extraction module 821 for switching the flight mode is the
예를 들어, 주기적으로 비행고도 정보를 모니터링부(700)에서 획득하게 되는데, 10시에 고도가 2km에서 10시 1분에 고도가 3km, 10시 2분에 고도가 3km라고 하면 드론(20)이 상승에서 고도 유지로 전환되는 시점임을 알 수 있다.For example, the flight altitude information is periodically acquired by the monitoring unit 700. If the altitude at 10 is 2 km to 10: 1 and the altitude is 3 km, and the altitude is 3 km at 10: 2, the drone (20) It can be seen that this is the point of transition from rising to maintaining altitude.
이때, 10시 1분에 계산된 충전 상태 모니터링값(비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값)이 1.0이라면 이를 드론(20)의 비행모드 전환용 초기 SOC 정보로 사용하게 되는 것이다.At this time, if the charging state monitoring value calculated at 10: 1 (the charging state monitoring value calculated by the
상기 비행모드전환용방전용량정보추출모듈(822)은 상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하게 된다.The flight mode switching discharge capacity information extraction module 822 extracts current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the monitoring unit 700, and retrieves discharge capacity information matched to the extracted current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information. It is extracted from the battery
예를 들어, 10시의 대기 온도가 22℃로 측정된다면 이에 매칭된 방전용량 정보인 2.0 Ah를 배터리정보저장부로부터 추출하고, 대기압도 대기 온도와 마찬가지로 방쟝용량 정보를 배터리정보저장부(200)에서 추출하는 것이다.For example, if the atmospheric temperature at 10 o'clock is measured at 22 ° C, 2.0 Ah, which is the discharge capacity information matched thereto, is extracted from the battery information storage unit, and the atmospheric pressure is similar to the atmospheric temperature, and the discharge capacity information is stored in the battery
그리고 상기 비행모드전환용누적전류량계산모듈(823)은 상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 드론의 비행고도 정보가 상승에서 유지로 전환되는 시점의 누적 전류량을 계산하게 되는 것이다.In addition, the cumulative current amount calculation module 823 for switching the flight mode extracts current information from the battery
이후, 최종적으로 상기 비행모드전환용SOC추정모듈(824)은 추출된 비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값과 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 상기의 수식2에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도가 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하게 된다.Subsequently, the
예를 들어, SOCafter는 SOCbefore(=SOCini)에 1을 대입하고, Cnafter에 2.0 Ah를 대입하고, 에 1.0 Ah을 대입하게 되면, 'SOCafter = 1.0 - 1.0/2.0'이 되며, 오전 10시부터 오전 10시 1분까지의 SOCafter는 '0.5'가 되는 것이다.For example, SOC after assigns 1 to SOC before (= SOC ini ), and 2.0 Ah to Cn after , When the assignment of 1.0 Ah, 'SOC after = 1.0 - 1.0 / 2.0' and is, from 10 a.m. to 10 a.m. after the SOC to 1 minute is to be a "0.5".
이는 드론(20)의 비행 모드가 전환될 경우에 SOCbefore(=SOCini)를 초기값으로 설정하기 때문에 전류적산법을 이용하는 본 발명의 모니터링장치(10)의 초기 SOC를 수시로 변화시키게 됨으로써, 모니터링 성능이 향상될 수가 있게 된다.Since the SOC before (= SOC ini ) is set as the initial value when the flight mode of the
즉, 주기적으로 SOC 정보를 측정하여 제공하기 때문에 모니터링 성능이 향상될 수 있게 되는 것이다.That is, since SOC information is periodically measured and provided, monitoring performance can be improved.
도 9와 10에 도시한 바와 같이, 상기 비행고도유지용 SOC추정부(830)는,9 and 10, the
상기 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 드론이 비행고도를 유지하고 있는 경우, 상기 비행모드전환용 SOC추정부(820)가 계산한 충전 상태 모니터링값을 추출하는 비행고도유지용초기SOC정보추출모듈(831)과,When the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 maintains the flight altitude, the initial SOC for flight altitude maintenance extracting the charging state monitoring value calculated by the
상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하기 위한 비행고도유지용방전용량정보추출모듈(832)과,Flight altitude maintenance for extracting current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the monitoring unit 700 and extracting discharge capacity information matching the extracted current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the battery
상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 드론이 비행고도를 유지하고 있는 시점의 누적 전류량을 계산하기 위한 비행고도유지용누적전류량계산모듈(833)과,Accumulated current
추출된 비행모드전환용 SOC추정부(820)가 계산한 충전 상태 모니터링값과 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 하기의 수식3에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도 유지에 따른 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하는 비행고도유지용SOC추정모듈(834)을 포함하여 구성된다.The battery according to maintaining the drone flight altitude by calculating the charging status monitoring value by substituting
(수식3) (Equation 3)
(SOCafter' : 비행고도 유지시 계산된 충전 상태 모니터링값, SOCafter : 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점에서 계산된 충전 상태 모니터링값, Cnafter' : 비행고도 유지시점의 대기 온도와 대기압에 따른 방전용량 정보, i : 전류량)(SOC after ': Charge state monitoring value calculated when flight altitude is maintained, SOC after : Charge state monitoring value calculated when the flight altitude is increased to maintenance, Cn after ': At atmospheric temperature and atmospheric pressure at the time of flight altitude maintenance. Discharge capacity information, i: current amount)
구체적으로 설명하면, 상기 비행고도유지용초기SOC정보추출모듈(831)은 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 드론이 비행고도를 유지하고 있는 경우, 상기 비행모드전환용 SOC추정부(820)가 계산한 충전 상태 모니터링값을 추출하게 된다.In detail, the initial SOC
예를 들어, 주기적으로 비행고도 정보를 모니터링부(700)에서 획득하게 되는데, 10시에 고도가 2km에서 10시 1분에 고도가 2km로 유지되면 드론(20)이 비행고도 유지하고 있음을 알 수 있다.For example, the flight altitude information is periodically obtained from the monitoring unit 700, and when the altitude is maintained at 2 km from 2 km to 10: 1 at 10 o'clock, the
이때, 9시 59분에 계산된 충전 상태 모니터링값이 1.0이라면 이를 드론(20)의 비행고도 유지용 초기 SOC 정보로 사용하게 되는 것이다.At this time, if the charging state monitoring value calculated at 9:59 is 1.0, it is used as initial SOC information for maintaining the altitude of the
그리고, 상기 비행고도유지용방전용량정보추출모듈(832)은 상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하게 된다.Then, the flight altitude maintenance discharge
예를 들어, 10시의 대기 온도가 22℃로 측정된다면 이에 매칭된 방전용량 정보인 2.0 Ah를 배터리정보저장부로부터 추출하고, 대기압도 대기 온도와 마찬가지로 방전용량 정보를 배터리정보저장부(200)에서 추출하는 것이다.For example, if the atmospheric temperature at 10 o'clock is measured at 22 ° C, 2.0 Ah, the discharge capacity information matched to this, is extracted from the battery information storage unit, and the discharge capacity information of the atmospheric pressure is the battery
또한, 상기 비행고도유지용누적전류량계산모듈(833)은 상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 드론 비행고도 유지시의 누적 전류량을 계산하게 되는 것이다.In addition, the accumulated current
예를 들어, 10시에 고도가 2km에서 10시 1분에도 고도가 2km로 유지하고 있게 되면 드론(20)이 비행고도를 유지한 것이며, 오전 10시에 계측된 전류량과 오전 10시 1분에 계측된 전류량을 계속 누적하게 되는 것이다.For example, if the altitude is maintained at 2 km from 10 km to 10 km and the altitude is maintained at 2 km, the
이후, 최종적으로 상기 비행고도유지용SOC추정모듈(834)은 추출된 비행모드전환용 SOC추정부(820)가 계산한 충전 상태 모니터링값과 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 상기의 수식3에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도 유지에 따른 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하게 된다.Subsequently, the
다음은 도 10을 참조하여 비행고도유지용 SOC추정부(830)의 작동 흐름을 설명하도록 하겠다.Next, an operation flow of the
최초 비행고도유지용초기SOC정보추출모듈(831)을 통해, 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보를 토대로 드론(20)이 비행고도를 유지하는지를 판단하여 판단 결과, 드론(20)의 비행고도 유지일 경우에 비행모드 유지 전에 계산된 충전 상태 모니터링값을 비행모드 유지용 초기 SOC 정보로 사용(S831)하게 된다.Based on the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 through the initial SOC
즉, 상기 드론(20)의 비행고도 유지 전에 계산된 충전 상태 모니터링값은 임시버퍼를 통해 임시적으로 저장하고 있다가 제공하게 되는 것이다.That is, the charge state monitoring value calculated before the flight altitude of the
이후, 비행고도유지용방전용량정보추출모듈(832)을 통해, 비행고도 유지시점에 상기 모니터링부(700)로부터 획득된 대기 온도 정보, 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출(S832)하게 되는 것이다.Then, through the flight altitude maintenance discharge
이후, 비행고도유지용누적전류량계산모듈(833)을 통해, 드론(20)의 비행고도 유지 시점까지 상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 누적 전류량을 계산(S833)하게 되는 것이다.Thereafter, through the accumulated current
이후, 최종적으로 비행고도유지용SOC추정모듈(834)을 통해, 드론(20)의 비행고도 유지용 초기 SOC 정보와 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 하기의 수식3에 대입하여 계산함으로써, 드론(20)의 드론 비행고도 유지에 따른 배터리팩(100)의 SOC를 추정(S834)하여 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하게 되는 것이다.Subsequently, through the
한편, 본 발명의 모니터링장치(10)는 도 1과 같이, 통신부(900)를 더 포함하여 구성되며, 상기 통신부(900)를 통해 배터리팩(100)의 충전 상태 정보를 외부시스템으로 전송하거나, 상기 외부시스템 각종 정보를 수신할 수 있다.On the other hand, the
따라서 상기 통신부(900)를 SOC추정수단(800)에 연결시키게 되며, 추정된 SOC 정보를 외부시스템(30)으로 전송하여 출력시키거나, 외부시스템(30)으로부터 제어 신호 및 각종 전보를 SOC추정수단(800)으로 제공하는 송수신기능을 수행한다.Accordingly, the communication unit 900 is connected to the SOC estimating means 800, and the estimated SOC information is transmitted to the
특히, 상기 외부시스템(30)은 추정된 SOC 정보를 실시간 또는 주기적으로 획득하여 드론(20)의 비행고도 상승시, 비행모드 전환시에 수시로 변화하는 SOC 정보를 즉각적으로 확인할 수 있게 한다.Particularly, the
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In the above, the technical idea of the present invention has been described together with the accompanying drawings, but this is merely illustrative of a preferred embodiment of the present invention, and does not limit the present invention. In addition, it is obvious that anyone who has ordinary knowledge in this technical field can make various modifications and imitation without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
10 : 모니터링장치
20 : 드론
30 : 외부시스템
100 : 배터리팩
200 : 배터리정보저장부
300 : 대기온도계
400 : 비행고도계
500 : 대기압계
600 : 전류측정계
700 : 모니터링부
800 : SOC추정수단
900 : 통신부10: Monitoring device
20: drone
30: external system
100: battery pack
200: battery information storage unit
300: atmospheric thermometer
400: flight altimeter
500: atmospheric pressure gauge
600: ammeter
700: monitoring unit
800: SOC estimation means
900: communication unit
Claims (3)
드론의 각종 제어장치 및 구동장치에 전력을 제공하는 배터리팩(100)과;
드론 비행 시 대기온도별 방전용량 정보, 드론 비행 시 대기압별 방전용량 정보, 초기 SOC 정보를 저장하고 있는 배터리정보저장부(200)와;
드론 비행 시 대기온도를 측정하며, 측정된 대기온도 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 대기온도계(300)와;
드론 비행고도를 측정하며, 측정된 비행고도 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 비행고도계(400)와;
드론 비행 시 대기압을 측정하며, 측정된 대기압 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 대기압계(500)와;
상기 배터리팩(100)의 전류 정보를 측정하며, 측정된 전류 정보를 모니터링부(700)로 제공하기 위한 전류측정계(600)와;
주기적으로 상기 대기온도계(300), 비행고도계(400), 대기압계(500), 전류측정계(600)로부터 측정된 대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 수집하는 모니터링부(700)와;
대기 온도 정보, 비행고도 정보, 대기압 정보, 전류 정보를 이용하여 드론 비행고도 상승 시의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태와 드론 비행고도 유지시의 배터리팩(100)의 충전 상태를 추정하는 SOC추정수단(800);을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치.
In the battery pack charge status monitoring device considering the temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone,
A battery pack 100 providing power to various control devices and driving devices of the drone;
A battery information storage unit 200 for storing discharge capacity information for each air temperature during a drone flight, discharge capacity information for each atmospheric pressure during a drone flight, and initial SOC information;
Atmospheric thermometer 300 for measuring the air temperature during a drone flight and providing the measured air temperature information to the monitoring unit 700;
A flight altimeter 400 for measuring drone flight altitude and providing the measured flight altitude information to the monitoring unit 700;
An atmospheric pressure meter 500 for measuring atmospheric pressure when flying a drone and providing the measured atmospheric pressure information to the monitoring unit 700;
A current measuring system 600 for measuring current information of the battery pack 100 and providing the measured current information to the monitoring unit 700;
Monitoring unit 700 periodically collects atmospheric temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information measured from the atmospheric thermometer 300, flight altimeter 400, atmospheric pressure gauge 500, and current measuring instrument 600 Wow;
Using the air temperature information, flight altitude information, atmospheric pressure information, and current information, the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is elevated and the charging state of the battery pack 100 when the drone flight altitude is increased to maintenance. And a SOC estimating unit 800 for estimating the charging state of the battery pack 100 when maintaining the flight altitude of the drone; and a battery pack charging state monitoring device considering temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone.
상기 SOC추정수단(800)은,
모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 비행고도 상승일 경우, 상기 배터리정보저장부(200)에 저장된 초기 SOC 정보를 추출하고, 상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하고, 상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 누적 전류량을 계산하며, 상기 추출된 초기 SOC 정보와 방전용량 정보 및 누적된 누적 전류량 정보를 하기의 수식1에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도 상승 시 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하는 비행고도상승용 SOC추정부(810)와,
상기 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 상승에서 유지로 전환되는 경우, 상기 비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값을 추출하고, 상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하고, 상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 누적 전류량을 계산하며, 추출된 비행고도상승용 SOC추정부(810)가 계산한 충전 상태 모니터링값과 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 하기의 수식2에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도가 상승에서 유지로 전환되는 시점의 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하는 비행모드전환용 SOC추정부(820)와,
상기 모니터링부(700)로부터 획득된 비행고도 정보가 드론이 비행고도를 유지하고 있는 경우, 상기 비행모드전환용 SOC추정부(820)가 계산한 충전 상태 모니터링값을 추출하고, 상기 모니터링부(700)로부터 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보를 추출하고, 추출한 현재의 대기온도 정보와 대기압 정보에 매칭된 방전용량 정보를 상기 배터리정보저장부(200)로부터 추출하고, 상기 배터리정보저장부(200)로부터 전류 정보를 추출하여 전류량을 누적하여 누적 전류량을 계산하며, 추출된 비행모드전환용 SOC추정부(820)가 계산한 충전 상태 모니터링값과 방전용량 정보 및 누적된 전류량 정보를 하기의 수식3에 대입하여 충전 상태 모니터링값을 계산함으로써 드론 비행고도 유지에 따른 배터리팩(100)의 충전 상태를 모니터링하는 비행고도유지용 SOC추정부(830)를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치.
(수식1)
(SOCbefore : 드론 비행고도 상승시 계산된 충전 상태 모니터링값, SOCini : 드론 시동전 배터리정보저장부(200)에 저장된 초기 SOC 정보, Cnbefore : 드론 비행고도 상승시 대기 온도와 대기압에 따른 방전용량 정보, i : 전류량)
(수식2)
(SOCafter : 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점에서 계산된 충전 상태 모니터링값, SOCbefore : 드론 비행고도 상승시 계산된 충전 상태 모니터링값, Cnafter : 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점의 대기 온도와 대기압에 따른 방전용량 정보, i : 전류량)
(수식3)
(SOCafter' : 비행고도 유지시 계산된 충전 상태 모니터링값, SOCafter : 비행고도 상승에서 유지로 전환되는 시점에서 계산된 충전 상태 모니터링값, Cnafter' : 비행고도 유지시점의 대기 온도와 대기압에 따른 방전용량 정보, i : 전류량)
According to claim 1,
The SOC estimation means 800,
If the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 is an increase in the flight altitude, the initial SOC information stored in the battery information storage unit 200 is extracted, and the current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the monitoring unit 700 To extract, extract the current atmospheric temperature information and discharge capacity information matched to the atmospheric pressure information from the battery information storage unit 200, extract current information from the battery information storage unit 200, and accumulate the current amount Calculate the accumulated current amount, and calculate the charging status monitoring value by substituting the extracted initial SOC information, discharge capacity information, and accumulated accumulated current amount information into Equation 1 below to charge the battery pack 100 when the drone flight altitude increases. SOC estimator for flight altitude increase (810) for monitoring,
When flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 is switched from ascending to maintenance, the charging state monitoring value calculated by the SOC estimator 810 for estimating the flight altitude is extracted, and from the monitoring unit 700 Extracting current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information, extracting discharge capacity information matching the extracted current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information from the battery information storage unit 200, and current from the battery information storage unit 200 The information is extracted to accumulate the amount of current, and the accumulated amount of current is calculated, and the charged state monitoring value and discharge capacity information and the accumulated amount of current calculated by the SOC estimator 810 for the extracted flight elevation are substituted into Equation 2 below. Flight mode switching for monitoring the charging status of the battery pack 100 when the drone flight altitude is switched from rising to maintenance by calculating the charging status monitoring value SOC estimation (820),
When the flight altitude information obtained from the monitoring unit 700 maintains the flight altitude, the charging state monitoring value calculated by the SOC estimator 820 for flight mode conversion is extracted, and the monitoring unit 700 ) Extracts the current atmospheric temperature information and atmospheric pressure information, extracts the extracted current atmospheric temperature information and the discharge capacity information matched to the atmospheric pressure information from the battery information storage unit 200, and the battery information storage unit 200 The current information is extracted from the current amount to accumulate the current amount to calculate the accumulated current amount. By calculating the charging state monitoring value by substituting the flight altitude maintenance SOC estimator 830 for monitoring the charging state of the battery pack 100 according to the drone flight altitude maintenance. Battery pack charge status monitoring device considering the temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone, characterized in that it comprises.
(Equation 1)
(SOC before : calculated charge status monitoring value when the drone flight altitude rises, SOC ini : initial SOC information stored in the battery information storage unit 200 before the drone starts, Cn before : discharge according to atmospheric temperature and atmospheric pressure when the drone flight altitude rises Capacity information, i: current amount)
(Equation 2)
(SOC after : Charge level monitoring value calculated when the flight altitude is increased to maintenance, SOC before : Charge level monitoring value calculated when the drone flight altitude is elevated, Cn after : Waiting when the flight altitude is increased to maintenance Discharge capacity information according to temperature and atmospheric pressure, i: current amount)
(Equation 3)
(SOC after ': Charge state monitoring value calculated when flight altitude is maintained, SOC after : Charge state monitoring value calculated when the flight altitude is increased to maintenance, Cn after ': At atmospheric temperature and atmospheric pressure at the time of flight altitude maintenance. Discharge capacity information, i: current amount)
배터리팩(100)의 충전 상태 정보를 외부로 전송하는 통신부(900);를 더 포함하고,
상기 배터리팩(100)은 '리튬이온 배터리'가 적용되는 것을 특징으로 하는 드론의 비행고도에 따른 온도와 기압을 고려한 배터리팩 충전상태 모니터링장치.
According to claim 1,
Further comprising; a communication unit 900 for transmitting the charge state information of the battery pack 100 to the outside,
The battery pack 100 is a 'lithium ion battery' is applied to the battery pack charging status monitoring device in consideration of temperature and air pressure according to the flight altitude of the drone, characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190015902A KR102092324B1 (en) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | A monitoring device of the drone's battery pack charged status considering atmospheric temperature and atmospheric pressure according to flight height of the drone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190015902A KR102092324B1 (en) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | A monitoring device of the drone's battery pack charged status considering atmospheric temperature and atmospheric pressure according to flight height of the drone |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102092324B1 true KR102092324B1 (en) | 2020-03-24 |
Family
ID=70004522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190015902A KR102092324B1 (en) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | A monitoring device of the drone's battery pack charged status considering atmospheric temperature and atmospheric pressure according to flight height of the drone |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102092324B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022098181A1 (en) | 2020-11-09 | 2022-05-12 | 주식회사 엘지화학 | System and method for battery diagnosis according to altitude using atmospheric pressure sensor |
KR20220128504A (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-21 | 주식회사 이스온 | Charging system for drone |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04505053A (en) * | 1989-02-21 | 1992-09-03 | アライド・シグナル・インコーポレーテツド | How to monitor aircraft battery |
KR20180048077A (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 한국항공우주연구원 | Method of controlling the Unmanned Aircraft and Apparatus for the same |
KR101894409B1 (en) | 2017-11-29 | 2018-09-04 | 주식회사 무지개연구소 | Drone control system and method |
KR101895529B1 (en) | 2016-01-14 | 2018-09-05 | 동서대학교산학협력단 | System and method for supporting drone autonomous flight based on Real Time Location System |
KR101894149B1 (en) | 2016-11-09 | 2018-10-04 | 호서대학교 산학협력단 | Surveillance system and control method using drone capable of wireless charging |
-
2019
- 2019-02-12 KR KR1020190015902A patent/KR102092324B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04505053A (en) * | 1989-02-21 | 1992-09-03 | アライド・シグナル・インコーポレーテツド | How to monitor aircraft battery |
KR101895529B1 (en) | 2016-01-14 | 2018-09-05 | 동서대학교산학협력단 | System and method for supporting drone autonomous flight based on Real Time Location System |
KR20180048077A (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 한국항공우주연구원 | Method of controlling the Unmanned Aircraft and Apparatus for the same |
KR101894149B1 (en) | 2016-11-09 | 2018-10-04 | 호서대학교 산학협력단 | Surveillance system and control method using drone capable of wireless charging |
KR101894409B1 (en) | 2017-11-29 | 2018-09-04 | 주식회사 무지개연구소 | Drone control system and method |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022098181A1 (en) | 2020-11-09 | 2022-05-12 | 주식회사 엘지화학 | System and method for battery diagnosis according to altitude using atmospheric pressure sensor |
KR20220128504A (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-21 | 주식회사 이스온 | Charging system for drone |
KR102598609B1 (en) * | 2021-03-11 | 2023-11-07 | 주식회사 이스온 | Charging system for drone |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3285081B1 (en) | Battery state of health detection device and method | |
KR101983986B1 (en) | Battery pack charge status monitoring Device by drone flight altitude and flight mode switching | |
JP6686166B2 (en) | Device and method for detecting battery health status | |
CN106463789B (en) | Battery condition determination | |
EP3410137B1 (en) | Cell state estimation device, cell control device, cell system, and cell state estimation method | |
US10493849B2 (en) | Battery system and estimation system | |
KR100987606B1 (en) | Apparatus and method for correcting measurements of remaining capacity of battery pack | |
EP3842815B1 (en) | Soc and soh estimation methods of battery pack | |
CN107356874B (en) | Estimation method, device and system for state of charge of battery pack | |
KR20160004077A (en) | Method and apparatus for estimating state of battery | |
US20110316547A1 (en) | Determining the state of-charge of batteries via selective sampling of extrapolated open circuit voltage | |
CN101535827A (en) | Apparatus and method for determination of the state-of-charge of a battery when the battery is not in equilibrium | |
CN109143104B (en) | Battery pack discharge state monitoring method and system | |
US10444296B2 (en) | Control device, control method, and recording medium | |
KR102180625B1 (en) | Method for detecting state of health for secondary battery | |
CN102636756A (en) | Automotive battery soc estimation based on voltage decay | |
CN109061521B (en) | Storage battery pack charge state calculation method and system | |
JP2015121520A (en) | Storage battery state monitoring device and storage battery device | |
JP2015031674A (en) | Storage battery state monitoring apparatus and storage battery device | |
KR102092324B1 (en) | A monitoring device of the drone's battery pack charged status considering atmospheric temperature and atmospheric pressure according to flight height of the drone | |
KR102547312B1 (en) | Military battery life prediction device and method | |
KR20200091750A (en) | Battery management appratus, battery management method and battery pack | |
US20210311127A1 (en) | Battery Status Estimation Apparatus and Battery Control Apparatus | |
KR20160098348A (en) | Method of estimating the residual capacities of a plurality of batteries | |
CN111566494A (en) | Battery aging process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |