KR102262173B1 - Unmanned submercible with flood protection of battery of battery management system - Google Patents

Unmanned submercible with flood protection of battery of battery management system Download PDF

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KR102262173B1
KR102262173B1 KR1020200083480A KR20200083480A KR102262173B1 KR 102262173 B1 KR102262173 B1 KR 102262173B1 KR 1020200083480 A KR1020200083480 A KR 1020200083480A KR 20200083480 A KR20200083480 A KR 20200083480A KR 102262173 B1 KR102262173 B1 KR 102262173B1
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김세훈
김호성
김진호
이필엽
최동호
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한화시스템 주식회사
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Abstract

Disclosed are a battery management system and an unmanned submarine having a battery flooding prevention function. The unmanned submarine comprises: a flooding determination module determining flooding; a flooding removal control module performing a control operation to remove water when the flooding is determined by the flooding determination module; and a valve opening/closing part installed in a BMS housing, and opening and closing a valve in accordance with the control of the flooding removal control module when the flooding is determined by the flooding determination module. With the above-stated battery management system and the unmanned submarine having a battery flooding prevention function, flooding is detected inside and outside the BMS housing in the unmanned submarine, the valve opening/closing of the BMS housing is controlled, and a pump is driven with power from a propeller to remove the flooding inside and outside the BMS, and, as a result, there can be an effect of maintaining operational capability of the unmanned submarine with respect to the flooding of the battery and flooding of the unmanned submarine.

Description

배터리 관리 시스템의 배터리 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정{UNMANNED SUBMERCIBLE WITH FLOOD PROTECTION OF BATTERY OF BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}UNMANNED SUBMERCIBLE WITH FLOOD PROTECTION OF BATTERY OF BATTERY MANAGEMENT SYSTEM

본 발명은 무인 잠수정에 관한 것으로서, 구체적으로는 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned submersible, and more particularly, to an unmanned submersible having a battery management system and a battery immersion prevention function.

무인 잠수정은 소나(sonar)를 이용하는 표적 탐지라든가 기뢰 제거 등의 다양한 임무를 수행하면서 함정 또는 운용 통제소의 작전 수행을 지원한다.Unmanned submersibles support the operation of ships or operational control stations while performing various tasks such as target detection using sonar and mine removal.

무인 잠수정은 수중에서 활동하는 경우가 많은데 침수가 발생하면 임무 수행이 불가능해지거나 제대로 수행할 수 없게 된다. 물론, 무인 잠수정의 회수도 불가능해질 수 있다.Unmanned submersibles are often active underwater, and when submersion occurs, mission performance becomes impossible or impossible. Of course, retrieval of unmanned submersibles may also become impossible.

이에, 침수 발생 시에 무인 잠수정 스스로 침수 문제를 해결할 필요가 있다.Accordingly, it is necessary to solve the submergence problem by the unmanned submersible itself when flooding occurs.

하지만, 기존의 무인 잠수정에는 침수 문제를 해결할 수 있는 수단이 없는 실정이며, 침수 시에는 무인 잠수정을 회수하지 못해 전력 손실까지 초래하고 있다.However, the existing unmanned submersibles do not have a means to solve the submersion problem, and when submerged, the unmanned submersibles cannot be retrieved, resulting in power loss.

등록특허공보 10-1307454Registered Patent Publication 10-1307454 등록특허공보 10-1290083Registered Patent Publication 10-1290083

본 발명의 목적은 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an unmanned submersible having a battery management system and a battery flood prevention function.

상술한 본 발명의 목적에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정은, 상기 무인 잠수정을 전방으로 추진시키는 추진기; 상기 무인 잠수정의 추진 방향을 변경시키는 방향타; 상기 무인 잠수정의 심도를 조절하는 심도 조절기; 상기 추진기, 방향타 및 심도 조절기를 구동 제어하는 구동 제어 모듈; GPS 신호를 수신하는 GPS 모듈; 지자기 방위를 측정하는 디지털 컴퍼스 모듈; 상기 무인 잠수정의 운동 가속도를 측정하는 IMU(inertial measurement unit); 상기 무인 잠수정의 도플러 속도를 측정하는DVL(Doppler velocity log); 음파 탐지를 수행하는 소나; 함정으로부터 임무 데이터를 수신하는 무선 통신 모듈; 상기 무선 통신 모듈을 통해 수신되는 임무 데이터를 저장하는 임무 저장 모듈; 상기 임무 저장 모듈에 저장된 임무 데이터에 따른 임무 수행을 제어하고, 임무 수행 상황 데이터를 실시간 생성하는 임무 수행 제어 모듈; 상기 무인 잠수정을 구동하기 위한 전원을 공급하는 배터리(battery); 상기 배터리의 전원을 관리하고, 해당 전원 관리 데이터를 생성하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS); 상기 배터리 관리 시스템에서 생성되는 전원 관리 데이터를 이용하여 상기 배터리의 고장 여부를 판단하는 배터리 고장 판단 모듈; 상기 배터리 관리 시스템에서 생성되는 전원 관리 데이터를 이용하여 상기 배터리의 배터리 잔량 부족을 판단하는 배터리 잔량 부족 판단 모듈; 상기 배터리 관리 시스템에서 생성되는 전원 관리 데이터를 이용하여 상기 배터리의 배터리 소진 속도를 산출하는 배터리 소진 속도 산출 모듈; 상기 배터리 고장 판단 모듈에서 판단된 배터리의 고장 여부, 상기 배터리 잔량 부족 판단 모듈에서 판단된 배터리 잔량 부족, 상기 배터리 소진 속도 산출 모듈에서 산출된 배터리 소진 속도 및 상기 임무 수행 제어 모듈에서 실시간 생성되는 임무 수행 상황 데이터를 참조하여 상기 임무 저장 모듈에 저장된 임무 데이터의 임무 수행 가능 여부를 실시간 판단하고, 실시간 판단된 임무 수행 가능 여부를 상기 무선 통신 모듈을 통해 함정으로 송신하는 임무 수행 가능 판단 모듈; 상기 임무 수행 가능 판단 모듈에서 상기 배터리의 고장에 의해 임무 수행이 현재 불가능한 것으로 판단되는 경우, 상기 무인 잠수정의 회수를 위한 상기 회수 요청 신호를 생성하여 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 함정으로 송신하는 회수 요청 신호 생성 모듈; 상기 임무 수행 가능 판단 모듈에서 배터리 잔량 부족 또는 배터리 소진 속도에 따라 임무 수행의 완수가 불가능할 것으로 판단되는 경우, 상기 무인 잠수정의 복귀 지점을 자동 산출하는 복귀 지점 자동 산출 모듈; 상기 복귀 지점 자동 산출 모듈에서 자동 산출되는 복귀 지점을 포함하는 복귀 신호를 자동 생성하여 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 함정으로 송신하는 복귀 신호 자동 생성 모듈; 상기 복귀 신호 자동 생성 모듈에서 자동 생성되는 복귀 신호에 따라 상기 구동 제어 모듈을 이용하여 상기 무인 잠수정의 복귀를 자동 제어하는 자동 복귀 제어 모듈; 상기 무인 잠수정을 구동하기 위한 비상 전원을 공급하는 비상 배터리; 상기 배터리, 상기 배터리 관리 시스템 및 상기 비상 배터리의 외부 표면에 부착되는 내부 열전 소자; 상기 무인 잠수정의 외부 하우징의 내부 표면에 부착되는 외부 열전 소자; 상기 내부 열전 소자 및 상기 외부 열전 소자의 양단 간의 온도 차이를 이용하여 제베크 효과(Seebeck effect)에 따른 전기를 생성하는 전기 생성 모듈; 상기 전기 생성 모듈에서 생성된 전기를 정류하는 정류 모듈; 상기 정류 모듈에서 정류된 전기에 대해 소정의 전압을 형성하여 상기 비상 배터리를 충전하는 전압 생성 모듈; 상기 배터리, 배터리 관리 시스템 및 비상 배터리를 보호하기 위한 BMS 하우징의 내부 수분을 측정하는 내부 수분 측정 센서; 상기 BMS 하우징의 내부 물 접촉을 감지하는 내부 물 접촉 센서; 상기 BMS 하우징의 외부 수분을 측정하는 외부 수분 측정 센서; 상기 BMS 하우징의 외부 물 접촉을 감지하는 외부 물 접촉 센서; 상기 외부 수분 측정 센서에서 측정된 외부 수분 및 상기 외부 물 접촉 센서에서 감지된 외부 물 접촉을 감지하여 상기 BMS 하우징의 외부 침수를 1차적으로 판단하고, 상기 내부 수분 측정 센서에서 측정된 내부 수분 및 상기 내부 물 접촉 센서에서 감지된 내부 물 접촉을 감지하여 상기 BMS 하우징의 내부 침수를 2차적으로 판단하는 침수 판단 모듈; 상기 침수 판단 모듈에서 외부 침수 또는 내부 침수로 판단된 경우, 상기 BMS 하우징 외부 또는 내부의 침수를 제거하도록 제어하는 침수 제거 제어 모듈; 상기 BMS 하우징에 설치되며, 상기 침수 판단 모듈에서 내부 침수 또는 외부 침수로 판단되는 경우 상기 침수 제거 제어 모듈의 제어에 따라 밸브(valve)를 개폐하면, 내부 침수인 경우에는 밸브를 즉시 폐쇄하며 내부 침수이면서 외부 침수인 경우 밸브 폐쇄를 유지하고, 내부 침수이지만 외부 침수가 아닌 경우 밸브를 개방하는 밸브 개폐부; 상기 침수 판단 모듈에서 외부 침수로 판단되는 경우 상기 침수 제거 제어 모듈의 제어에 따라 상기 추진기의 추진 동력 중 소정 비율의 동력을 인수하여 전달하는 클러치(clutch); 상기 침수 판단 모듈에서 외부 침수로 판단되는 경우 상기 클러치에서 전달되는 소정 비율의 동력을 이용하여 상기 BMS 하우징 외부의 물을 상기 무인 잠수정의 하우징 외부로 배출하는 외부 펌프; 상기 침수 판단 모듈에서 내부 침수로 판단되는 경우 상기 클러치에서 전달되는 소정 비율의 동력을 이용하여 상기 BMS 하우징 내부의 물을 상기 외부 펌프를 통해 상기 무인 잠수정의 하우징 외부로 배출하는 내부 펌프를 포함하도록 구성될 수 있다.An unmanned submersible having a battery management system and a battery immersion prevention function according to the object of the present invention described above, a thruster for propelling the unmanned submersible forward; a rudder for changing the propulsion direction of the unmanned submersible; a depth controller for adjusting the depth of the unmanned submersible; a driving control module for driving and controlling the thruster, the rudder, and the depth adjuster; a GPS module for receiving a GPS signal; a digital compass module for measuring geomagnetic orientation; IMU (inertial measurement unit) for measuring the motion acceleration of the unmanned submersible; DVL (Doppler velocity log) for measuring the Doppler velocity of the unmanned submersible; sonar performing sonar; a wireless communication module for receiving mission data from a ship; a mission storage module for storing mission data received through the wireless communication module; a mission performance control module for controlling mission performance according to the mission data stored in the mission storage module and generating mission performance status data in real time; A battery (battery) for supplying power to drive the unmanned submersible; a battery management system (BMS) for managing the power of the battery and generating corresponding power management data; a battery failure determination module configured to determine whether the battery has failed using the power management data generated by the battery management system; a remaining battery level determination module configured to determine a remaining battery level of the battery by using the power management data generated by the battery management system; a battery depletion rate calculation module for calculating a battery depletion rate of the battery by using the power management data generated by the battery management system; Whether or not the battery is faulty determined by the battery failure determination module, the remaining battery level determined by the battery insufficient determination module, the battery exhaustion rate calculated by the battery exhaustion rate calculation module, and the task performed in real time by the task performance control module a mission performance determination module that determines whether the mission data stored in the mission storage module can perform a mission in real time with reference to the situation data, and transmits the real-time determination whether the mission can be performed to the ship through the wireless communication module; When the task performance determination module determines that it is currently impossible to perform the task due to the failure of the battery, a recovery request for generating the recovery request signal for recovery of the unmanned submersible and transmitting it to the ship through the wireless communication module signal generation module; a return point automatic calculation module for automatically calculating the return point of the unmanned submersible when it is determined that the mission performance cannot be completed according to the battery level shortage or the battery exhaustion rate in the mission performance determination module; an automatic return signal generating module for automatically generating a return signal including a return point automatically calculated by the return point automatic calculation module and transmitting the return signal to the ship through the wireless communication module; an automatic return control module for automatically controlling the return of the unmanned submersible using the drive control module according to the return signal automatically generated by the automatic return signal generation module; an emergency battery for supplying emergency power to drive the unmanned submersible; an internal thermoelectric element attached to external surfaces of the battery, the battery management system, and the emergency battery; an external thermoelectric element attached to the inner surface of the outer housing of the unmanned submersible; an electricity generation module for generating electricity according to a Seebeck effect by using a temperature difference between both ends of the internal thermoelectric element and the external thermoelectric element; a rectifying module for rectifying the electricity generated by the electricity generating module; a voltage generating module for charging the emergency battery by forming a predetermined voltage with respect to the electricity rectified by the rectifying module; an internal moisture measuring sensor for measuring the internal moisture of the BMS housing for protecting the battery, the battery management system and the emergency battery; an internal water contact sensor for detecting internal water contact of the BMS housing; an external moisture sensor for measuring external moisture of the BMS housing; an external water contact sensor for detecting external water contact of the BMS housing; The external moisture measured by the external moisture measuring sensor and external water contact detected by the external water contact sensor are primarily determined to determine the external immersion of the BMS housing, and the internal moisture measured by the internal moisture measuring sensor and the a submergence determination module for detecting the internal water contact sensed by the internal water contact sensor to secondarily determine the internal submersion of the BMS housing; a submergence removal control module for controlling to remove submersion outside or inside the BMS housing when it is determined by the submersion determination module as external immersion or internal immersion; It is installed in the BMS housing, and when the submersion determination module determines that it is internal or external submersion, when a valve is opened and closed according to the control of the submersion removal control module, in case of internal submersion, the valve is immediately closed and internal submersion a valve opening and closing part that maintains the valve closing in case of external immersion and opens the valve when internal immersion but not external immersion; a clutch for receiving and transmitting a power of a predetermined ratio among the propulsion power of the thruster under the control of the submersion removal control module when it is determined by the submersion determination module as external submersion; an external pump for discharging water outside the BMS housing to the outside of the housing of the unmanned submersible by using the power of a predetermined ratio transmitted from the clutch when it is determined by the submersion determination module as external immersion; When it is determined by the submersion determination module as internal immersion, it is configured to include an internal pump for discharging the water inside the BMS housing to the outside of the housing of the unmanned submersible through the external pump using a predetermined ratio of power transmitted from the clutch can be

상술한 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정에 의하면, 무인 잠수정 내 BMS 하우징 내부 및 외부의 침수를 감지하고 BMS 하우징의 밸브 개폐를 제어하고 추진기의 동력으로 펌프를 구동하여 BMS 내부 및 외부의 침수를 제거하도록 구성됨으로써, 배터리 침수 및 무인 잠수정 침수에 대한 무인 잠수정의 작전 능력을 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the unmanned submersible having the above-described battery management system and battery immersion prevention function, the inside and outside of the BMS housing in the unmanned submersible is sensed, the valve opening and closing of the BMS housing is controlled, and the pump is driven by the power of the thruster to drive the pump inside the BMS. And by being configured to remove the external immersion, there is an effect that can maintain the operational capability of the unmanned submersible for battery immersion and unmanned submersible submersion.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an unmanned submersible having a battery management system and a battery flood prevention function according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed content for carrying out the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an unmanned submersible having a battery management system and a battery flood prevention function according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템 및 배터리의 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정(100)은 추진기(101), 방향타(102), 심도 조절기(103), 구동 제어 모듈(104), GPS(global positioning system) 모듈(105), 디지털 컴퍼스(digital compass) 모듈(106), IMU(inertial measurement unit)(107), DVL(Doppler velocity log)(108), 소나(sonar)(109), 무선 통신 모듈(110), 임무 저장 모듈(111), 임무 수행 제어 모듈(112), 배터리(113), 배터리 관리 시스템(114), 배터리 고장 판단 모듈(115), 배터리 잔량 부족 판단 모듈(116), 배터리 소진 속도 산출 모듈(117), 임무 수행 가능 판단 모듈(118), 회수 요청 신호 생성 모듈(119), 복귀 지점 자동 산출 모듈(120), 복귀 신호 자동 생성 모듈(121), 자동 복귀 제어 모듈(122), 비상 배터리(123), 내부 열전 소자(124), 외부 열전 소자(125), 전기 생성 모듈(126), 정류 모듈(127), 전압 생성 모듈(128), 내부 수분 측정 센서(129), 내부 물 접촉 센서(130), 외부 수분 측정 센서(131), 외부 물 접촉 센서(132), 침수 판단 모듈(133), 침수 제거 제어 모듈(134), 밸브 개폐부(135), 클러치(136), 외부 펌프(137), 내부 펌프(138)를 포함하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the unmanned submersible 100 having a battery management system and a battery flood prevention function according to an embodiment of the present invention includes a thruster 101 , a rudder 102 , a depth controller 103 , and driving control module 104 , a global positioning system (GPS) module 105 , a digital compass module 106 , an inertial measurement unit (IMU) 107 , a Doppler velocity log (DVL) 108 , a sonar ) 109 , wireless communication module 110 , mission storage module 111 , mission performance control module 112 , battery 113 , battery management system 114 , battery failure determination module 115 , battery low Determination module 116 , battery exhaustion rate calculation module 117 , task performance determination module 118 , collection request signal generation module 119 , automatic return point calculation module 120 , automatic return signal generation module 121 ) , automatic return control module 122, emergency battery 123, internal thermoelectric element 124, external thermoelectric element 125, electricity generating module 126, rectifying module 127, voltage generating module 128, internal Moisture measuring sensor 129, internal water contact sensor 130, external moisture measuring sensor 131, external water contact sensor 132, submersion determination module 133, submerged removal control module 134, valve opening/closing part 135 ), a clutch 136 , an external pump 137 , and an internal pump 138 .

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration will be described.

추진기(101)는 무인 잠수정(100)을 전방으로 추진시키도록 구성될 수 있다.The thruster 101 may be configured to propel the unmanned submersible 100 forward.

방향타(102)는 무인 잠수정(100)의 추진 방향을 변경시키도록 구성될 수 있다.The rudder 102 may be configured to change the propulsion direction of the unmanned submersible 100 .

심도 조절기(103)는 무인 잠수정(100)의 심도를 조절하도록 구성될 수 있다. 심도 조절기(103)는 무인 잠수정(100)의 앞부분과 뒷부분으로 무게추를 이동시키면서 무인 잠수정(100)의 머리를 위 또는 아래로 향하게 하여 무인 잠수정(100)이 잠수 깊이를 조절하거나 수면 위로 떠오르게 할 수 있다.The depth adjuster 103 may be configured to adjust the depth of the unmanned submersible (100). The depth controller 103 moves the weight to the front and rear parts of the unmanned submersible 100 and directs the head of the unmanned submersible 100 up or down so that the unmanned submersible 100 adjusts the diving depth or floats above the water surface. can

구동 제어 모듈(104)은 추진기(101), 방향타(102) 및 심도 조절기(103)를 구동 제어하도록 구성될 수 있다.The drive control module 104 may be configured to drive control the thruster 101 , the rudder 102 , and the depth adjuster 103 .

GPS(global positioning system) 모듈(105)은 수면 위에서 GPS 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.A global positioning system (GPS) module 105 may be configured to receive GPS signals above the water surface.

디지털 컴퍼스(digital compass) 모듈(106)은 수면 위에서 지자기 방위를 측정하도록 구성될 수 있다.The digital compass module 106 may be configured to measure geomagnetic orientation above the water surface.

무인 잠수정(100)은 간헐적으로 수면 위로 올라가 GPS 신호를 수신하고 지자기 방위를 측정하여 그 항해 위치를 파악하도록 구성될 수 있다.The unmanned submersible 100 may be configured to intermittently rise above the surface of the water to receive a GPS signal and measure the geomagnetic bearing to determine the voyage position.

IMU(inertial measurement unit)(107)는 무인 잠수정(100)의 운동 가속도를 측정하도록 구성될 수 있다.The inertial measurement unit (IMU) 107 may be configured to measure the motion acceleration of the unmanned submersible 100 .

DVL(Doppler velocity log)(108)은 무인 잠수정(100)의 도플러 속도를 측정하도록 구성될 수 있다.The Doppler velocity log (DVL) 108 may be configured to measure the Doppler velocity of the unmanned submersible 100 .

소나(sonar)(109)는 음파 탐지를 수행하도록 구성될 수 있다. 음파 탐지를 통해 적의 표적을 감지하거나 기뢰를 감지하도록 구성될 수 있다.A sonar 109 may be configured to perform sonar. It may be configured to detect enemy targets or detect mines through sonar.

무선 통신 모듈(110)은 함정 또는 운용 통제소(10)로부터 임무 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다.The wireless communication module 110 may be configured to receive mission data from a ship or operations control station 10 .

임무 저장 모듈(111)은 무선 통신 모듈(110)을 통해 수신되는 임무 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.The mission storage module 111 may be configured to store mission data received through the wireless communication module 110 .

임무 수행 제어 모듈(112)은 임무 저장 모듈(111)에 저장된 임무 데이터에 따른 임무 수행을 제어하고, 임무 수행 상황 데이터를 실시간 생성하도록 구성될 수 있다. 임무 수행 제어 모듈(112)은 임무 데이터에 따라 구동 제어 모듈(104)을 제어하여 항해를 하면서 기뢰에 자폭하여 기뢰를 제거하거나 또는 음파를 이용하여 적의 표적을 탐지할 수 있다. 이때, GPS 신호, 지자기 신호, 운동 가속도, 도플러 속도, 음파 탐지 등을 통해 임무 수행 상황 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.The mission performance control module 112 may be configured to control mission performance according to the mission data stored in the mission storage module 111 and to generate mission performance situation data in real time. The mission performance control module 112 may control the driving control module 104 according to the mission data to remove the mines by self-detonating them while sailing, or to detect an enemy target using sound waves. In this case, it may be configured to generate mission performance situation data through a GPS signal, a geomagnetic signal, a motion acceleration, a Doppler velocity, a sound wave detection, and the like.

배터리(113)는 무인 잠수정(100)을 구동하기 위한 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.The battery 113 may be configured to supply power for driving the unmanned submersible (100).

배터리 관리 시스템(114)은 배터리(113)의 전원을 관리하고, 해당 전원 관리 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.The battery management system 114 may be configured to manage power of the battery 113 and generate corresponding power management data.

배터리 고장 판단 모듈(115)은 배터리 관리 시스템(114)에서 생성되는 전원 관리 데이터를 이용하여 배터리(113)의 고장 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.The battery failure determination module 115 may be configured to determine whether the battery 113 has failed using power management data generated by the battery management system 114 .

배터리 잔량 부족 판단 모듈(116)은 배터리 관리 시스템(114)에서 생성되는 전원 관리 데이터를 이용하여 배터리(113)의 배터리 잔량 부족을 판단하도록 구성될 수 있다.The low battery level determination module 116 may be configured to determine the remaining battery level of the battery 113 by using the power management data generated by the battery management system 114 .

배터리 소진 속도 산출 모듈(117)은 배터리 관리 시스템(114)에서 생성되는 전원 관리 데이터를 이용하여 배터리(113)의 배터리 소진 속도를 산출하도록 구성될 수 있다.The battery depletion rate calculation module 117 may be configured to calculate the battery depletion rate of the battery 113 using power management data generated by the battery management system 114 .

임무 수행 가능 판단 모듈(118)은 배터리 고장 판단 모듈(115)에서 판단된 배터리(113)의 고장 여부, 배터리 잔량 부족 판단 모듈(116)에서 판단된 배터리 잔량 부족, 배터리 소진 속도 산출 모듈(117)에서 산출된 배터리 소진 속도 및 임무 수행 제어 모듈(112)에서 실시간 생성되는 임무 수행 상황 데이터를 참조하여 임무 저장 모듈(111)에 저장된 임무 데이터의 임무 수행 가능 여부를 실시간 판단하도록 구성될 수 있다.The task performance determination module 118 determines whether the battery 113 is faulty determined by the battery failure determination module 115, the remaining battery level determined by the battery insufficient determination module 116, and the battery exhaustion rate calculation module 117. It may be configured to determine in real time whether the mission data stored in the mission storage module 111 can perform the mission in real time with reference to the battery exhaustion rate calculated in and the mission performance situation data generated in real time by the mission performance control module 112 .

임무 수행 가능 판단 모듈(118)은 앞서 판단한 임무 수행 가능 여부에 관한 분석 자료를 무선 통신 모듈(110)을 통해 함정 또는 운용 통제소(10)로 송신하도록 구성될 수 있다. 함정 또는 운용 통제소(10)에서는 임무 수행 가능 여부에 관한 분석 자료를 통해 임무의 변경을 고려할 수 있다.The mission performance determination module 118 may be configured to transmit the analysis data on whether the mission can be performed as determined above to the ship or the operation control center 10 through the wireless communication module 110 . The ship or the operation control center 10 may consider a change in the mission through analysis data on whether the mission can be performed.

회수 요청 신호 생성 모듈(119)은 임무 수행 가능 판단 모듈(118)에서 배터리(113)의 고장에 의해 임무 수행이 현재 불가능한 것으로 판단되는 경우, 무인 잠수정(100)의 회수를 위한 회수 요청 신호를 생성하여 무선 통신 모듈(110)을 통해 함정 또는 운용 통제소(10)로 송신하도록 구성될 수 있다.The recovery request signal generation module 119 generates a recovery request signal for recovery of the unmanned submersible 100 when it is determined that the mission is currently impossible due to the failure of the battery 113 in the mission performance determination module 118 . and may be configured to transmit to the ship or the operation control center 10 through the wireless communication module 110 .

복귀 지점 자동 산출 모듈(120)은 임무 수행 가능 판단 모듈(118)에서 배터리 잔량 부족 또는 배터리 소진 속도에 따라 임무 수행의 완수가 불가능할 것으로 판단되는 경우, 무인 잠수정(100)의 복귀 지점을 자동 산출하도록 구성될 수 있다.The return point automatic calculation module 120 automatically calculates the return point of the unmanned submersible 100 when it is determined that the mission performance cannot be completed depending on the battery level insufficient or the battery exhaustion rate in the mission performance determination module 118. can be configured.

복귀 신호 자동 생성 모듈(121)은 복귀 지점 자동 산출 모듈(120)에서 자동 산출되는 복귀 지점을 포함하는 복귀 신호를 자동 생성하여 무선 통신 모듈(110)을 통해 함정 또는 운용 통제소(10)로 송신하도록 구성될 수 있다.The return signal automatic generation module 121 automatically generates a return signal including the return point automatically calculated by the return point automatic calculation module 120 and transmits it to the ship or the operation control center 10 through the wireless communication module 110 . can be configured.

자동 복귀 제어 모듈(122)은 복귀 신호 자동 생성 모듈(121)에서 자동 생성되는 복귀 신호에 따라 구동 제어 모듈(104)을 이용하여 무인 잠수정(100)의 복귀를 자동 제어하도록 구성될 수 있다.The automatic return control module 122 may be configured to automatically control the return of the unmanned submersible 100 by using the drive control module 104 according to the return signal automatically generated by the automatic return signal generation module 121 .

비상 배터리(123)는 무인 잠수정(100)을 구동하기 위한 비상 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.The emergency battery 123 may be configured to supply emergency power for driving the unmanned submersible 100 .

내부 열전 소자(124)는 배터리(113), 배터리 관리 시스템(114) 및 비상 배터리(123)의 외부 표면에 부착되도록 구성될 수 있다.The internal thermoelectric element 124 may be configured to attach to the external surfaces of the battery 113 , the battery management system 114 , and the emergency battery 123 .

외부 열전 소자(125)는 무인 잠수정(100)의 외부 하우징의 내부 표면에 부착되도록 구성될 수 있다.The external thermoelectric element 125 may be configured to be attached to the inner surface of the outer housing of the unmanned submersible (100).

전기 생성 모듈(126)은 내부 열전 소자(124) 및 외부 열전 소자(125)의 양단 간의 온도 차이를 이용하여 제베크 효과(Seebeck effect)에 따른 전기를 생성하도록 구성될 수 있다.The electricity generating module 126 may be configured to generate electricity according to a Seebeck effect by using a temperature difference between both ends of the internal thermoelectric element 124 and the external thermoelectric element 125 .

정류 모듈(127)은 전기 생성 모듈(126)에서 생성된 전기를 정류하도록 구성될 수 있다.The rectification module 127 may be configured to rectify electricity generated by the electricity generation module 126 .

전압 생성 모듈(128)은 정류 모듈(127)에서 정류된 전기에 대해 소정의 전압을 형성하여 비상 배터리(123)를 충전하도록 구성될 수 있다.The voltage generation module 128 may be configured to charge the emergency battery 123 by forming a predetermined voltage with respect to the electricity rectified by the rectification module 127 .

내부 수분 측정 센서(129)는 BMS 하우징의 내부 물 접촉을 감지하도록 구성될 수 있다.The internal moisture measurement sensor 129 may be configured to detect internal water contact of the BMS housing.

내부 물 접촉 센서(130)는 BMS 하우징의 외부 수분을 측정하도록 구성될 수 있다.The internal water contact sensor 130 may be configured to measure external moisture of the BMS housing.

외부 수분 측정 센서(131)는 BMS 하우징의 외부 물 접촉을 감지하도록 구성될 수 있다.The external moisture measurement sensor 131 may be configured to detect external water contact of the BMS housing.

외부 물 접촉 센서(132)는 BMS 하우징의 외부 물 접촉을 하도록 구성될 수 있다.The external water contact sensor 132 may be configured to make external water contact of the BMS housing.

침수 판단 모듈(133)은 외부 수분 측정 센서(131)에서 측정된 외부 수분 및 외부 물 접촉 센서(132)에서 감지된 외부 물 접촉을 감지하여 BMS 하우징의 외부 침수를 1차적으로 판단하고, 내부 수분 측정 센서(129)에서 측정된 내부 수분 및 내부 물 접촉 센서(130)에서 감지된 내부 물 접촉을 감지하여 BMS 하우징의 내부 침수를 2차적으로 판단하도록 구성될 수 있다.The submersion determination module 133 detects external moisture measured by the external moisture measuring sensor 131 and external water contact detected by the external water contact sensor 132 to determine the external immersion of the BMS housing primarily, and internal moisture By detecting the internal moisture measured by the measuring sensor 129 and the internal water contact detected by the internal water contact sensor 130 may be configured to secondarily determine the internal immersion of the BMS housing.

침수 제거 제어 모듈(134)은 침수 판단 모듈(133)에서 외부 침수 또는 내부 침수로 판단된 경우, BMS 하우징 외부 또는 내부의 침수를 제거하도록 제어할 수 있다.The submerged removal control module 134 may control to remove submerged water outside or inside the BMS housing when it is determined by the submersion determination module 133 as external or internal submersion.

밸브 개폐부(135)는 BMS 하우징에 설치되며, 침수 판단 모듈(133)에서 BMS 하우징의 외부 침수 또는 내부 침수로 판단되는 경우 침수 제거 제어 모듈(134)의 제어에 따라 밸브(valve)를 개폐하도록 구성될 수 있다.The valve opening/closing unit 135 is installed in the BMS housing, and when the submersion determination module 133 determines that the BMS housing is submerged externally or internally, the valve opens and closes according to the control of the submersion removal control module 134. can be

밸브 개폐부(135)는 내부 침수인 경우에는 밸브를 즉시 폐쇄하도록 구성되며, 내부 침수이면서 외부 침수인 경우에도 밸브를 계속 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 침수이지만 외부 침수는 아닌 경우에는 밸브를 개방하도록 구성될 수 있다.The valve opening/closing part 135 is configured to immediately close the valve in case of internal submersion, and may be configured to continuously close the valve even in case of internal submersion and external submersion. On the other hand, it may be configured to open the valve in the case of internal immersion but not external immersion.

클러치(136)는 침수 판단 모듈(133)에서 외부 침수로 판단되는 경우 침수 제거 제어 모듈(134)의 제어에 따라 추진기(101)의 추진 동력 중 소정 비율의 동력을 인수하여 전달하도록 구성될 수 있다.The clutch 136 may be configured to take over and transmit a power of a predetermined ratio among the propulsion power of the thruster 101 under the control of the submersion removal control module 134 when it is determined by the submersion determination module 133 as external submersion. .

외부 펌프(137)는 침수 판단 모듈(133)에서 외부 침수로 판단되는 경우 클러치(136)에서 전달되는 소정 비율의 동력을 이용하여 BMS 하우징 외부의 물을 무인 잠수정(100)의 하우징 외부로 배출하도록 구성될 수 있다.The external pump 137 discharges the water outside the BMS housing to the outside of the housing of the unmanned submersible 100 by using the power of a predetermined ratio transmitted from the clutch 136 when it is determined by the immersion determination module 133 as external immersion. can be configured.

내부 펌프(138)는 침수 판단 모듈(133)에서 내부 침수로 판단되는 경우 클러치(136)에서 전달되는 소정 비율의 동력을 이용하여 BMS 하우징 내부의 물을 외부 펌프(137)를 통해 무인 잠수정(100)의 하우징 외부로 배출하도록 구성될 수 있다.The internal pump 138 uses the power of a predetermined ratio transmitted from the clutch 136 when the submersion determination module 133 determines that the submersible water is submersed in the water inside the BMS housing through the external pump 137 for the unmanned submersible (100). ) may be configured to discharge to the outside of the housing.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art can understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. There will be.

101: 추진기
102: 방향타
103: 심도 조절기
104: 구동 제어 모듈
105: GPS(global positioning system) 모듈
106: 디지털 컴퍼스(digital compass) 모듈
107: IMU(inertial measurement unit)
108: DVL(Doppler velocity log)
109: 소나
110: 무선 통신 모듈
111: 임무 저장 모듈
112: 임무 수행 제어 모듈
113: 배터리
114: 배터리 관리 시스템
115: 배터리 고장 판단 모듈
116: 배터리 잔량 부족 판단 모듈
117: 배터리 소진 속도 산출 모듈
118: 임무 수행 가능 판단 모듈
119: 회수 요청 신호 생성 모듈
120: 복귀 지점 자동 산출 모듈
121: 복귀 신호 자동 생성 모듈
122: 자동 복귀 제어 모듈
123: 비상 배터리
124: 내부 열전 소자
125: 외부 열전 소자
126: 전기 생성 모듈
127: 정류 모듈
128: 전압 생성 모듈
129: 내부 수분 측정 센서
130: 내부 물 접촉 센서
131: 외부 수분 측정 센서
132: 외부 물 접촉 센서
133: 침수 판단 모듈
134: 침수 제거 제어 모듈
135: 밸브 개폐부
136: 클러치
137: 외부 펌프
138: 내부 펌프101: thruster
102: rudder
103: depth adjuster
104: drive control module
105: global positioning system (GPS) module
106: digital compass module
107: IMU (inertial measurement unit)
108: DVL (Doppler velocity log)
109: Sona
110: wireless communication module
111: mission storage module
112: mission performance control module
113: battery
114: battery management system
115: battery failure determination module
116: low battery level determination module
117: battery drain rate calculation module
118: mission feasibility judgment module
119: recovery request signal generation module
120: return point automatic calculation module
121: return signal automatic generation module
122: automatic return control module
123: emergency battery
124: internal thermoelectric element
125: external thermoelectric element
126: electricity generation module
127: rectification module
128: voltage generation module
129: internal moisture measuring sensor
130: internal water contact sensor
131: external moisture measurement sensor
132: external water contact sensor
133: immersion determination module
134: immersion removal control module
135: valve opening and closing part
136: clutch
137: external pump
138: internal pump

Claims (1)

무인 잠수정에 있어서,
상기 무인 잠수정을 구동하기 위한 전원을 공급하는 배터리(battery);
상기 배터리의 전원을 관리하고, 해당 전원 관리 데이터를 생성하는 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS);
상기 무인 잠수정을 구동하기 위한 비상 전원을 공급하는 비상 배터리;
상기 배터리, 상기 배터리 관리 시스템 및 상기 비상 배터리를 보호하기 위한 BMS 하우징의 내부 수분을 측정하는 내부 수분 측정 센서;
상기 BMS 하우징의 내부 물 접촉을 감지하는 내부 물 접촉 센서;
상기 BMS 하우징의 외부 수분을 측정하는 외부 수분 측정 센서;
상기 BMS 하우징의 외부 물 접촉을 감지하는 외부 물 접촉 센서;
상기 외부 수분 측정 센서에서 측정된 외부 수분 및 상기 외부 물 접촉 센서에서 감지된 외부 물 접촉을 감지하여 상기 BMS 하우징의 외부 침수를 1차적으로 판단하고, 상기 내부 수분 측정 센서에서 측정된 내부 수분 및 상기 내부 물 접촉 센서에서 감지된 내부 물 접촉을 감지하여 상기 BMS 하우징의 내부 침수를 2차적으로 판단하는 침수 판단 모듈;
상기 침수 판단 모듈에서 외부 침수 또는 내부 침수로 판단된 경우, 상기 BMS 하우징 외부 또는 내부의 침수를 제거하도록 제어하는 침수 제거 제어 모듈;
상기 BMS 하우징에 설치되며, 상기 침수 판단 모듈에서 내부 침수 또는 외부 침수로 판단되는 경우 상기 침수 제거 제어 모듈의 제어에 따라 밸브(valve)를 개폐하면, 내부 침수인 경우에는 밸브를 즉시 폐쇄하며 내부 침수이면서 외부 침수인 경우 밸브 폐쇄를 유지하고, 내부 침수이지만 외부 침수가 아닌 경우 밸브를 개방하는 밸브 개폐부;
상기 침수 판단 모듈에서 외부 침수로 판단되는 경우 상기 침수 제거 제어 모듈의 제어에 따라 추진기의 추진 동력 중 소정 비율의 동력을 인수하여 전달하는 클러치(clutch);
상기 침수 판단 모듈에서 외부 침수로 판단되는 경우 상기 클러치에서 전달되는 소정 비율의 동력을 이용하여 상기 BMS 하우징 외부의 물을 상기 무인 잠수정의 하우징 외부로 배출하는 외부 펌프;
상기 침수 판단 모듈에서 내부 침수로 판단되는 경우 상기 클러치에서 전달되는 소정 비율의 동력을 이용하여 상기 BMS 하우징 내부의 물을 상기 외부 펌프를 통해 상기 무인 잠수정의 하우징 외부로 배출하는 내부 펌프를 포함하는 배터리 관리 시스템의 배터리 침수 방지 기능을 구비하는 무인 잠수정.In the unmanned submersible,
A battery (battery) for supplying power for driving the unmanned submersible;
a battery management system (BMS) for managing the power of the battery and generating corresponding power management data;
an emergency battery for supplying emergency power to drive the unmanned submersible;
an internal moisture measurement sensor for measuring internal moisture of the BMS housing for protecting the battery, the battery management system, and the emergency battery;
an internal water contact sensor for detecting internal water contact of the BMS housing;
an external moisture sensor for measuring external moisture of the BMS housing;
an external water contact sensor for detecting external water contact of the BMS housing;
The external moisture measured by the external moisture measuring sensor and external water contact detected by the external water contact sensor are primarily determined to determine the external immersion of the BMS housing, and the internal moisture measured by the internal moisture measuring sensor and the a submersion determination module for detecting the internal water contact detected by the internal water contact sensor to secondarily determine the internal submersion of the BMS housing;
a submergence removal control module for controlling to remove submergence outside or inside the BMS housing when it is determined by the submersion determination module as external or internal submersion;
It is installed in the BMS housing, and when the submersion determination module determines that it is internal or external submersion, when the valve is opened and closed according to the control of the submersion removal control module, in case of internal submersion, the valve is immediately closed and the internal submersion a valve opening and closing part which maintains the valve closing in case of external immersion and opens the valve in case of internal immersion but not external immersion;
a clutch for receiving and transmitting a power of a predetermined ratio among the propulsion power of the thruster under the control of the submersion removal control module when it is determined by the submersion determination module as external submersion;
an external pump for discharging water outside the BMS housing to the outside of the housing of the unmanned submersible by using the power of a predetermined ratio transmitted from the clutch when it is determined by the submersion determination module as external immersion;
A battery comprising an internal pump for discharging the water inside the BMS housing to the outside of the housing of the unmanned submersible through the external pump using the power of a predetermined ratio transmitted from the clutch when it is determined by the submersion determination module as internal submersion An unmanned submersible with a battery protection function of the management system.
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