KR102583265B1 - Power system of uav and uav having the power controller - Google Patents

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Abstract

무게 증가를 최소화시키면서 무인 비행체의 장시간 비행을 가능하게 할 수 있는 무인 비행체의 전력 시스템 및 이를 갖는 무인 비행체가 개시된다. 이러한 무인 비행체는 비행체 배터리, 자가 발전 장치, 슈퍼 커패시터, 전력 컨트롤러 및 비행체 구동 시스템을 포함한다. 상기 비행체 배터리는 배터리 전력을 충전하고 있다. 상기 자가 발전 장치는 자가 발전을 통해 자가 생산 전력을 생산할 수 있다. 상기 슈퍼 커패시터는 상기 자가 발전 장치에서 생산된 상기 자가 생산 전력을 충전한다. 상기 전력 컨트롤러는 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전력을 출력시킨다. 상기 비행체 구동 시스템은 상기 전력 컨트롤러로부터 상기 출력 전력을 제공받아 구동된다. 이와 같이, 상기 슈퍼 커패시터에 자가 발전을 통해 생산된 전력을 충전한 후, 무인 비행체의 구동에 구동 전력으로 즉시 사용함에 따라, 무게 증가를 최소화하면서 자가 발전을 통해 장시간 무인 비행체의 비행이 가능할 수 있다.Disclosed is a power system for an unmanned aerial vehicle that can enable an unmanned aerial vehicle to fly for a long time while minimizing weight increase, and an unmanned aerial vehicle having the same. These unmanned aircraft include a vehicle battery, self-generating device, super capacitor, power controller, and vehicle drive system. The aircraft battery is charging battery power. The self-generating device can produce self-generated power through self-generation. The super capacitor charges the self-generated power produced by the self-generating device. The power controller outputs power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. The aircraft driving system is driven by receiving the output power from the power controller. In this way, after charging the power produced through self-generation in the super capacitor, it is immediately used as driving power to drive the unmanned aircraft, making it possible to fly the unmanned aircraft for a long time through self-generation while minimizing weight increase. .

Description

무인 비행체의 전력 시스템 및 이를 갖는 무인 비행체{POWER SYSTEM OF UAV AND UAV HAVING THE POWER CONTROLLER}Power system of unmanned aerial vehicle and unmanned aerial vehicle having the same {POWER SYSTEM OF UAV AND UAV HAVING THE POWER CONTROLLER}

본 발명은 무인 비행체의 전력 컨트롤러 및 이를 갖는 무인 비행체에 관한 것으로, 무인 비행체의 비행에 필요한 전력을 제공하는 무인 비행체의 전력 시스템 및 이를 갖는 무인 비행체에 관한 것이다.The present invention relates to a power controller for an unmanned air vehicle and an unmanned air vehicle having the same, and to a power system for an unmanned air vehicle that provides power necessary for flight of the unmanned air vehicle and an unmanned air vehicle having the same.

드론은 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기, 헬리콥터 모양의 무인항공기(UAV, Unmanned aerial vehicle / Uninhabited aerial vehicle)의 총칭한다. 최근 드론은 정찰, 공격 등의 군사적 용도 이외에 영상 촬영, 무인 택배 서비스, 재해 관측 등 다양한 민간ㅇ상업 분야에도 활용이 증가되고 있다.A drone is a general term for an airplane or helicopter-shaped unmanned aerial vehicle (UAV, Uninhabited aerial vehicle) that can fly and be controlled by the guidance of radio waves without a pilot. Recently, in addition to military uses such as reconnaissance and attack, drones have been increasingly used in various civil and commercial fields such as video recording, unmanned delivery services, and disaster observation.

드론은 프로펠러나 로터를 회전시켜 발생하는 양력에 의해 비행하는 비행체로, 이러한 비행을 위해서는 많은 전력이 필요하다. 그래서, 드론은 비행을 위한 전력을 저장하고 있는 배터리를 필수적으로 구비하고 있어야 한다.A drone is an aircraft that flies by the lift generated by rotating a propeller or rotor, and requires a lot of power for such flight. Therefore, drones must necessarily be equipped with batteries that store power for flight.

최근, 드론이 대형화하여 무게가 증가하고, 장거리 비행이나 임무 수행 시간이 길어져, 더 많은 전력이 요구되어 지고 있다. 이를 해결하기 위해 배터리 용량을 더 키울 수도 있지만, 아무리 배터리 용량을 키우더라도 배터리에 저장되는 전력은 한계가 있을 수밖에 없다.Recently, drones have become larger, their weight has increased, long-distance flights and mission performance times have become longer, and more power is required. To solve this problem, the battery capacity can be increased, but no matter how much the battery capacity is increased, the power stored in the battery is bound to be limited.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0104405호에는 '대용량의 배터리 대신에 최소 용량의 배터리와 내연기관을 함께 구비하여, 내연기관에서 생성된 전력을 통하여 탑재된 배터리를 지속적으로 충전시키고, 비행은 내연기관에서 생성되는 동력을 통하여 이루어지게 하는 무인헬리콥터의 하이브리드 전력 공급 장치'가 개시되어 있다. 그러나, 내연기관에서 전력을 생성하기 위해서는 별도의 연료가 필요하고, 이러한 연료로 인해 드론의 무게가 더 증가할 수 있다. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0104405 states, 'Instead of a large-capacity battery, a battery of minimum capacity and an internal combustion engine are provided together, and the on-board battery is continuously charged through the power generated by the internal combustion engine, and flight is performed using internal combustion engine. A hybrid power supply device for an unmanned helicopter that uses power generated from an engine is disclosed. However, separate fuel is required to generate power from an internal combustion engine, and this fuel may further increase the weight of the drone.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 무인 비행체의 무게 증가를 최소화시키면서 무인 비행체의 장시간 비행을 가능하게 할 수 있는 무인 비행체의 전력 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention is intended to solve this problem, and the problem to be solved by the present invention is to provide a power system for an unmanned aircraft that can enable a long-time flight of the unmanned aircraft while minimizing the increase in weight of the unmanned aircraft.

또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 무인 비행체의 전력 시스템을 갖는 무인 비행체를 제공하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle having a power system of the unmanned aerial vehicle.

본 발명의 일 실시예에 의한 무인 비행체는 비행체 배터리, 자가 발전 장치, 슈퍼 커패시터, 전력 컨트롤러 및 비행체 구동 시스템을 포함한다.The unmanned aircraft according to an embodiment of the present invention includes an aircraft battery, a self-generating device, a super capacitor, a power controller, and an aircraft drive system.

상기 비행체 배터리는 배터리 전력을 충전하고 있다. 상기 자가 발전 장치는 자가 발전을 통해 자가 생산 전력을 생산할 수 있다. 상기 슈퍼 커패시터는 상기 자가 발전 장치에서 생산된 상기 자가 생산 전력을 충전한다. 상기 전력 컨트롤러는 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전력을 출력시킨다. 상기 비행체 구동 시스템은 상기 전력 컨트롤러로부터 상기 출력 전력을 제공받아 구동된다.The aircraft battery is charging battery power. The self-generating device can produce self-generated power through self-generation. The super capacitor charges the self-generated power produced by the self-generating device. The power controller outputs power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. The aircraft driving system is driven by receiving the output power from the power controller.

상기 비행체 구동 시스템은 구동에 필요한 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 컨트롤러로 전송할 수 있다. 이때, 상기 전력 컨트롤러는 상기 비행체 구동 시스템으로부터 전송된 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있다.The aircraft driving system may generate the amount of power required for driving and transmit it to the power controller. At this time, in response to the required amount of power transmitted from the aircraft driving system, the power controller supplies the output power to the aircraft using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. It can be output to the drive system.

상기 전력 컨트롤러는 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있다.When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required amount of power, the power controller may output the output power to the aircraft driving system using only the self-generated power provided from the super capacitor, If the amount of power of the self-generated power provided from the super capacitor is less than the required power amount, the output power may be output to the aircraft drive system using the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. You can.

상기 전력 컨트롤러는 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 요구 전력량에서 상기 자가 생산 전력의 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 상기 배터리 전력을 상기 비행체 배터리로부터 제공받을 수 있고, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있다.When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is less than the required amount of power, the power controller may receive the battery power from the aircraft battery in an amount equal to the amount of power minus the amount of self-generated power from the required amount of power. And, the output power can be output to the aircraft driving system using the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor.

상기 전력 컨트롤러는 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량 만큼만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 충전 전력을 상기 비행체 배터리로 제공하여 충전시킬 수 있다.When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required amount of power, the power controller uses only the required amount of self-generated power provided from the super capacitor to transfer the output power to the aircraft driving system. It can be output, and a charging power equal to the self-produced power provided from the super capacitor minus the required power amount can be provided to the aircraft battery for charging.

상기 전력 컨트롤러는 전력 제어부 및 전력 출력부를 포함할 수 있다. 상기 전력 제어부는 상기 비행체 구동 시스템으로부터 상기 요구 전력량을 제공받고, 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 구동 전력을 출력시킬 수 있다. 상기 전력 출력부는 상기 전력 제어부로부터 상기 구동 전력을 제공받고, 상기 구동 전력을 상기 출력 전력으로 변환하여 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있다.The power controller may include a power control unit and a power output unit. The power control unit receives the required amount of power from the aircraft driving system, and in response to the required amount of power, generates driving power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. It can be printed. The power output unit may receive the driving power from the power control unit, convert the driving power into the output power, and output it to the aircraft driving system.

상기 비행체 구동 시스템은 비행체 구동부 및 비행체 제어부를 포함할 수 있다. 상기 비행체 구동부는 상기 전력 출력부에서 출력된 상기 출력 전력을 이용하여 동작되고, 무인 비행체의 비행을 위한 구동을 수행할 수 있다. 상기 비행체 제어부는 상기 전력 출력부에서 출력된 상기 출력 전력을 이용하여 동작되고, 상기 비행체 구동부로 구동 제어 신호를 전송하여 상기 비행체 구동부를 제어하고, 상기 비행체 구동부의 구동에 필요한 상기 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 제어부로 출력시킬 수 있다.The aircraft driving system may include an aircraft driving unit and an aircraft control unit. The flying vehicle driving unit operates using the output power output from the power output unit and can drive the unmanned flying vehicle for flight. The aircraft control unit operates using the output power output from the power output unit, transmits a drive control signal to the aircraft drive unit to control the aircraft drive unit, and generates the required amount of power required to drive the aircraft drive unit. It can be output to the power control unit.

상기 전력 제어부는 상기 슈퍼 커패시터로부터 상기 자가 생산 전력을 제공받고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 요구 전력량에서 상기 자가 생산 전력의 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 상기 배터리 전력을 상기 비행체 배터리로부터 제공받은 후, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있다.The power control unit receives the self-produced power from the super capacitor, and when the amount of power of the self-produced power provided from the super capacitor is greater than the required power amount, the power control unit generates the driving power using only the self-produced power provided from the super capacitor. can be output to the power output unit, and when the amount of power of the self-generated power provided from the super capacitor is less than the required amount of power, the battery power is generated by subtracting the amount of power of the self-generated power from the required amount of power. After being provided from the aircraft battery, the driving power can be output to the power output unit using the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor.

상기 전력 컨트롤러는 상기 전력 제어부로부터 제공되는 전력을 이용하여 상기 비행체 배터리를 충전시키는 배터리 충전부를 더 포함할 수 있다.The power controller may further include a battery charging unit that charges the aircraft battery using power provided from the power control unit.

상기 전력 제어부는 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량 만큼만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 여유 전력을 상기 배터리 충전부로 출력시킬 수 있다. 이때, 상기 배터리 충전부는 상기 전력 제어부로부터 제공되는 상기 여유 전력을 이용하여 충전 전력을 상기 비행체 배터리로 제공하여 충전시킬 수 있다.When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required amount of power, the power control unit outputs the driving power to the power output unit using only the required amount of self-generated power provided from the super capacitor. It is possible to output spare power to the battery charger by subtracting the required power amount from the self-produced power provided from the super capacitor. At this time, the battery charger may provide charging power to the aircraft battery using the spare power provided from the power control unit to charge it.

상기 자가 발전 장치는 비행체 몸체의 외부에 설치되어 외부의 광을 이용하여 상기 자가 생산 전력을 생성하여 상기 슈퍼 커패시터에 전송하여 충전시킬 수 있는 태양 전지를 포함할 수 있다. 이때, 상기 태양 전지는 페로브카이트(perovskite) 태양전지를 포함할 수 있다.The self-generating device may include a solar cell installed on the outside of the aircraft body to generate the self-generated power using external light and transmit it to the super capacitor to charge it. At this time, the solar cell may include a perovskite solar cell.

상기 자가 발전 장치는 비행체 몸체에 설치된 프로펠러의 회전을 이용하여 상기 자가 생산 전력을 생성하여 상기 슈퍼 커패시터에 전송하여 충전시킬 수 있는 프로펠러 발전 장치를 더 포함할 수 있다.The self-generating power generation device may further include a propeller power generation device capable of generating the self-generated power using the rotation of a propeller installed on the aircraft body and transferring it to the super capacitor to charge it.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 무인 비행체의 전력 시스템은 배터리 전력을 충전하고 있는 비행체 배터리, 자가 발전을 통해 자가 생산 전력을 생산할 수 있는 자가 발전 장치, 상기 자가 발전 장치에서 생산된 상기 자가 생산 전력을 충전하는 슈퍼 커패시터, 및 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전력을 무인 비행체의 비행체 구동 시스템으로 출력시키는 전력 컨트롤러를 포함한다.Next, the power system of the unmanned aircraft according to an embodiment of the present invention includes an aircraft battery charging battery power, a self-generating device capable of producing self-generated power through self-generation, and the self-generated power produced by the self-generating device. A super capacitor for charging power, and a power controller that outputs power to the vehicle drive system of the unmanned vehicle using at least one of the battery power provided from the vehicle battery and the self-generated power provided from the super capacitor.

상기 전력 컨트롤러는 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 구동 전력을 출력시키는 전력 제어부, 및 상기 전력 제어부로부터 상기 구동 전력을 제공받고, 상기 구동 전력을 상기 출력 전력으로 변환하여 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시키는 전력 출력부를 포함할 수 있다.The power controller receives the driving power from a power control unit that outputs driving power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor, and the driving power. It may include a power output unit that converts the power into the output power and outputs it to the aircraft driving system.

상기 비행체 구동 시스템은 구동에 필요한 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 제어부로 전송할 수 있다. 이때, 상기 전력 제어부는 상기 비행체 구동 시스템으로부터 전송된 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있다.The aircraft driving system may generate the amount of power required for driving and transmit it to the power control unit. At this time, in response to the required amount of power transmitted from the aircraft driving system, the power control unit converts the driving power to the power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. It can be output to the output unit.

상기 전력 제어부는 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 요구 전력량에서 상기 자가 생산 전력의 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 상기 배터리 전력을 상기 비행체 배터리로부터 제공받은 후, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있다.The power control unit may output the driving power to the power output unit using only the self-generated power provided from the super capacitor when the amount of power of the self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required power amount, and the super capacitor may output the driving power to the power output unit. When the amount of self-generated power provided from the capacitor is less than the required amount of power, after receiving the battery power of an amount equal to the required amount of power minus the amount of self-generated power, the battery power provided from the vehicle battery is The driving power can be output to the power output unit using the battery power and the self-generated power provided from the super capacitor.

상기 전력 컨트롤러는 상기 전력 제어부로부터 제공되는 전력을 이용하여 상기 비행체 배터리를 충전시키는 배터리 충전부를 더 포함할 수 있다.The power controller may further include a battery charging unit that charges the aircraft battery using power provided from the power control unit.

상기 전력 제어부는 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량 만큼만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 여유 전력을 상기 배터리 충전부로 출력시킬 수 있다. 이때, 상기 배터리 충전부는 상기 전력 제어부로부터 제공되는 상기 여유 전력을 이용하여 충전 전력을 상기 비행체 배터리로 제공하여 충전시킬 수 있다.When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required amount of power, the power control unit outputs the driving power to the power output unit using only the required amount of self-generated power provided from the super capacitor. It is possible to output spare power to the battery charger by subtracting the required power amount from the self-produced power provided from the super capacitor. At this time, the battery charger may provide charging power to the aircraft battery using the spare power provided from the power control unit to charge it.

이와 같이 본 발명에 의한 무인 비행체의 전력 시스템 및 이를 갖는 무인 비행체에 따르면, 고출력, 장수명, 고속 충방전이 가능하면서 무게가 2차 전지에 비해 가벼운 슈퍼 커패시터에 자가 발전을 통해 생산된 전력을 충전한 후, 무인 비행체의 구동에 구동 전력으로 즉시 사용함에 따라, 무게 증가를 최소화하면서 자가 발전을 통해 장시간 상기 무인 비행체의 비행이 가능할 수 있다.According to the power system of the unmanned aircraft according to the present invention and the unmanned aircraft having the same, the power produced through self-generation is charged to a super capacitor that is lighter than a secondary battery while enabling high output, long life, and high-speed charging and discharging. Afterwards, as it is immediately used as driving power to drive the unmanned aircraft, it may be possible to fly the unmanned aircraft for a long time through self-generation while minimizing weight increase.

또한, 상기 슈퍼 커패시터에 출력된 전력 중 상기 무인 비행체의 비행에 사용되지 않고 남겨진 여유 전력은 별도의 배터리에 저장한 후, 나중에 필요할 때 사용함에 따라, 상기 무인 비행체의 비행 시간이 더욱 증가될 수 있다.In addition, the remaining power that is not used for the flight of the unmanned aircraft among the power output to the super capacitor is stored in a separate battery and used later when needed, thereby further increasing the flight time of the unmanned aircraft. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 무인 비행체 중 자가 발전 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1의 무인 비행체를 보다 상세하게 설명하기 위한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram for explaining an unmanned flying vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a self-power generation device among the unmanned aerial vehicles of FIG. 1.
FIG. 3 is a block diagram to explain the unmanned flying vehicle of FIG. 1 in more detail.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 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 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 무인 비행체 중 자가 발전 장치를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is a block diagram for explaining an unmanned air vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a self-power generation device among the unmanned air vehicles of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 무인 비행체는 비행체 전력 시스템(PS) 및 비행체 구동 시스템(DS)을 포함한다. 이때, 상기 비행체 전력 시스템(PS)는 상기 비행체 구동 시스템(DS)에 필요한 전력을 저장하고 있다가 제공하는 시스템이고, 상기 비행체 구동 시스템(DS)은 상기 무인 비행체를 실제로 구동시키는 시스템일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 무인 비행체는 드론을 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the unmanned aircraft according to this embodiment includes an aircraft power system (PS) and an aircraft drive system (DS). At this time, the aircraft power system (PS) is a system that stores and provides power required for the aircraft drive system (DS), and the aircraft drive system (DS) may be a system that actually drives the unmanned aircraft. In this embodiment, the unmanned flying vehicle may include a drone.

상기 비행체 전력 시스템(PS)는 비행체 배터리(100), 자가 발전 장치(200), 슈퍼 커패시터(300) 및 전력 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다.The aircraft power system (PS) may include an aircraft battery 100, a self-generating device 200, a super capacitor 300, and a power controller 400.

상기 비행체 배터리(100)는 예를 들어, 2차 전지로, 배터리 전력을 충전하고 있다. 이때, 상기 2차 전지로는 연축전지(납축전지), 니켈전지, 이온전지, 리튬이온전지, 폴리머전지, 리륨폴리머 전지, 니켈 카드뮴전지 등이 사용될 수 있으며, 충전을 통하여 반영구적으로 사용될 수 있는 전지들이 여기에 포함될 수 있다.The aircraft battery 100 is, for example, a secondary battery, and is charging battery power. At this time, the secondary battery may be a lead acid battery, nickel battery, ion battery, lithium ion battery, polymer battery, lyrium polymer battery, nickel cadmium battery, etc., and is a battery that can be used semi-permanently through charging. may be included here.

상기 자가 발전 장치(200)는 자가 발전을 통해 자가 생산 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 상기 자가 발전 장치(200)는 신재생 에너지를 생산하는 장치이거나 에너지 하베스팅(energy harvesting) 장치일 수 있다.The self-generating device 200 can produce self-generated power through self-generation. For example, the self-power generation device 200 may be a device that produces renewable energy or an energy harvesting device.

구체적으로, 상기 자가 발전 장치(200)는 비행체 몸체의 외부에 설치되어 외부의 광을 이용하여 상기 자가 생산 전력을 생성하여 상기 슈퍼 커패시터에 전송하여 충전시킬 수 있는 태양 전지(210)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 태양 전지는 페로브카이트(perovskite) 태양전지를 포함할 수 있다.Specifically, the self-generating device 200 may include a solar cell 210 installed on the outside of the aircraft body to generate the self-generated power using external light and transmit it to the super capacitor to charge it. there is. At this time, the solar cell may include a perovskite solar cell.

또한, 상기 자가 발전 장치(200)는 상기 비행체 몸체에 설치된 프로펠러의 회전을 이용하여 상기 자가 생산 전력을 생성하여 상기 슈퍼 커패시터에 전송하여 충전시킬 수 있는 프로펠러 발전 장치(220)를 더 포함할 수 있다.In addition, the self-generated power device 200 generates the self-generated power using the rotation of a propeller installed on the aircraft body and transmits it to the super capacitor to charge it. It may further include a propeller power generation device 220. .

상기 슈퍼 커패시터(300)는 상기 자가 발전 장치(200)에서 생산된 상기 자가 생산 전력을 상기 자가 발전 장치(200)로부터 실시간으로 제공받아 고속 충전할 수 있다. 이때, 상기 슈퍼 커패시터(300)는 상기 자가 발전 장치(200)에서 생산된 전력을 실시간으로, 고속으로 그리고 다량으로 충전할 수 있고, 저장되어 있는 전력을 실시간으로, 고속으로 그리고 다량으로 방전하여 출력이 가능할 수 있다.The super capacitor 300 can receive the self-generated power generated by the self-generating device 200 in real time and charge it at high speed. At this time, the super capacitor 300 can charge the power produced by the self-generating device 200 in real time, at high speed, and in large quantities, and discharges and outputs the stored power in real time, at high speed, and in large quantities. This may be possible.

상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 비행체 배터리(100)로부터 상기 배터리 전력을 받을 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터(300로부터 상기 자가 생산 전력을 받을 수 있으며, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킨다.The power controller 400 can receive the battery power from the aircraft battery 100, the self-generated power from the super capacitor 300, the battery power provided from the aircraft battery 100, and the Output power is output to the aircraft drive system (DS) using at least one of the self-generated powers provided from the super capacitor 300.

예를 들어, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수도 있고, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수도 있으며, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 모두를 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수도 있다.For example, the power controller 400 may output the output power to the aircraft driving system (DS) using only the battery power provided from the aircraft battery 100, and may output power to the aircraft drive system (DS) using only the battery power provided from the aircraft battery 100. The output power may be output to the vehicle drive system (DS) using only the self-generated power, and both the battery power provided from the vehicle battery 100 and the self-generated power provided from the super capacitor 300 may be used. The output power can also be output to the aircraft driving system (DS).

본 실시예에서, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공되는 상기 배터리 전력은 상기 비행체 배터리(100)에 저장되어 상기 전력 컨트롤러(400)로 제공될 수 있는 전력의 총량을 의미할 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력은 상기 슈퍼 커패시터(300)에 저장되어 상기 전력 컨트롤러(400)로 제공될 수 있는 전력의 총량을 의미할 수 있다.In this embodiment, the battery power provided from the aircraft battery 100 may mean the total amount of power that is stored in the aircraft battery 100 and can be provided to the power controller 400, and the super capacitor The self-generated power provided from 300 may mean the total amount of power that can be stored in the super capacitor 300 and provided to the power controller 400.

상기 비행체 구동 시스템(DS)은 상기 전력 컨트롤러(400)로부터 상기 출력 전력을 제공받아 구동된다.The aircraft driving system (DS) is driven by receiving the output power from the power controller 400.

본 실시예에서, 상기 비행체 구동 시스템(DS)은 상기 무인 비행체의 구동에 필요한 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 컨트롤러(400)로 전송할 수 있다. 이때, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로부터 전송된 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(100)으로 출력시킬 수 있다.In this embodiment, the aircraft driving system (DS) may generate the amount of power required to drive the unmanned aircraft and transmit it to the power controller 400. At this time, the power controller 400 responds to the required amount of power transmitted from the aircraft drive system (DS), and uses the battery power provided from the aircraft battery 100 and the self-generated power provided from the super capacitor 300. The output power may be output to the aircraft driving system 100 using at least one of the following.

구체적으로 예를 들면, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수 있다.Specifically, for example, when the power amount of the self-produced power provided from the super capacitor 300 is greater than the required power amount, the power controller 400 uses only the self-produced power provided from the super capacitor 300. The output power can be output to the aircraft drive system (DS).

반면, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있다.On the other hand, when the power amount of the self-generated power provided from the super capacitor 300 is less than the required power amount, the power controller 400 controls the battery power provided from the aircraft battery 100 and the super capacitor 300. The output power can be output to the aircraft driving system using the provided self-generated power.

예를 들어, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시킬 수 있다.For example, when the amount of self-generated power provided from the super capacitor 300 is less than the required amount of power, the power controller 400 uses only the battery power provided from the aircraft battery 100 to generate the output power. can be output to the aircraft driving system.

이와 다르게, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 모두를 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 요구 전력량에서 상기 자가 생산 전력의 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 상기 배터리 전력을 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공받을 수 있고, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수 있다.Differently, when the amount of self-generated power provided from the super capacitor 300 is less than the required amount of power, the power controller 400 controls the battery power provided from the aircraft battery 100 and the super capacitor 300. The output power can be output to the aircraft drive system (DS) using all of the self-generated power provided from. Specifically, for example, when the amount of self-generated power provided from the super capacitor 300 is less than the required amount of power, the power controller 400 generates an amount of power equal to the required amount of power minus the amount of self-generated power. The battery power may be provided from the aircraft battery 100, and the output power may be supplied to the aircraft using the battery power provided from the aircraft battery 100 and the self-generated power provided from the super capacitor 300. It can be output to the drive system (DS).

한편, 상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량 만큼만을 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 전력을 상기 비행체 배터리(100)로 제공하여 충전시키거나, 상기 슈퍼 커패시터(300)에 계속 저장시킬 수도 있다.Meanwhile, when the power amount of the self-generated power provided from the super capacitor 300 is greater than the required power amount, the power controller 400 only uses the self-produced power provided from the super capacitor 300 as much as the required power amount. The output power can be output to the aircraft driving system (DS), and an amount of power equal to the self-generated power provided from the super capacitor 300 minus the required electric power is supplied to the aircraft battery 100. It can be charged by providing it as a charge, or it can be continuously stored in the super capacitor 300.

도 3은 도 1의 무인 비행체를 보다 상세하게 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram to explain the unmanned flying vehicle of FIG. 1 in more detail.

도 3을 참조하면, 상기 전력 컨트롤러(400)는 전력 제어부(410) 및 전력 출력부(420)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the power controller 400 may include a power control unit 410 and a power output unit 420.

상기 전력 제어부(410)는 상기 비행체 배터리(100)로부터 상기 배터리 전력을 받을 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터(300로부터 상기 자가 생산 전력을 받을 수 있다. 상기 전력 제어부(410)는 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로부터 상기 요구 전력량을 제공받을 수 있다. 상기 전력 제어부(410)는 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 구동 전력을 출력시킬 수 있다.The power control unit 410 can receive the battery power from the aircraft battery 100 and the self-generated power from the super capacitor 300. The power control unit 410 is configured to operate the aircraft drive system (DS). ) The power control unit 410 may receive the required amount of power from among the battery power provided from the aircraft battery 100 and the self-generated power provided from the super capacitor 300 in response to the required amount of power. Driving power can be output using at least one.

상기 전력 출력부(420)는 상기 전력 제어부(410)로부터 상기 구동 전력을 제공받고, 상기 구동 전력을 상기 출력 전력으로 변환하여 상기 비행체 구동 시스템(DS)으로 출력시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 출력부(420)는 복수의 전력 변환부들을 포함하여, 상기 구동 전력을 복수의 출력 전력들로 각각 변환하여 출력시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전력 변환부는 입력되는 직류 전압을 다른 전압의 직류 전압으로 변환하여 출력시킬 수 있는 직류-직류 변환 장치일 수 있다.The power output unit 420 may receive the driving power from the power control unit 410, convert the driving power into the output power, and output it to the aircraft driving system (DS). For example, the power output unit 420 may include a plurality of power conversion units, respectively converting the driving power into a plurality of output powers and outputting them. For example, the power converter may be a DC-DC conversion device that can convert an input DC voltage into a DC voltage of a different voltage and output it.

상기 비행체 구동 시스템(DS)은 비행체 구동부(10) 및 비행체 제어부(20)를 포함할 수 있다.The aircraft driving system (DS) may include an aircraft driving unit 10 and an aircraft control unit 20.

상기 비행체 구동부(10)는 상기 전력 출력부(420)에서 출력된 상기 출력 전력을 이용하여 동작되고, 무인 비행체의 비행을 위한 구동을 수행할 수 있다. 상기 비행체 구동부(10)는 예를 들어, 무인 비행체의 프로펠러를 회전시키 수 있는 모터를 포함할 수 있다.The flying vehicle driving unit 10 is operated using the output power output from the power output unit 420 and can drive the unmanned flying vehicle for flight. For example, the aircraft driving unit 10 may include a motor capable of rotating the propeller of the unmanned aircraft.

상기 비행체 제어부(20)는 상기 전력 출력부(420)에서 출력된 상기 출력 전력을 이용하여 동작되고, 상기 비행체 구동부(10)로 구동 제어 신호를 전송하여 상기 비행체 구동부(10)를 제어하며, 상기 비행체 구동부(10)의 구동에 필요한 상기 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 제어부(410)로 출력시킬 수 있다.The aircraft control unit 20 operates using the output power output from the power output unit 420, and transmits a drive control signal to the aircraft driver 10 to control the aircraft driver 10, The amount of power required to drive the aircraft driving unit 10 may be generated and output to the power control unit 410.

상기 전력 제어부(410)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시킬 수 있다. 반면, 상기 전력 제어부(410)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 요구 전력량에서 상기 자가 생산 전력의 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 상기 배터리 전력을 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공받은 후, 상기 비행체 배터리(100)로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부(420)로 출력시킬 수 있다.When the power amount of the self-generated power provided from the super capacitor 300 is more than the required power amount, the power control unit 410 uses only the self-generated power provided from the super capacitor 300 to convert the driving power to the power. It can be output to the output unit. On the other hand, when the amount of self-generated power provided from the super capacitor 300 is less than the required amount of power, the power control unit 410 provides the battery power with an amount equal to the amount of power obtained by subtracting the amount of self-generated power from the required amount of power. After receiving from the aircraft battery 100, the driving power is supplied to the power output unit 420 using the battery power provided from the aircraft battery 100 and the self-generated power provided from the super capacitor 300. It can be output as .

상기 전력 컨트롤러(400)는 상기 전력 제어부(410)로부터 제공되는 전력을 이용하여 상기 비행체 배터리(100)를 충전시키는 배터리 충전부(430)를 더 포함할 수 있다.The power controller 400 may further include a battery charging unit 430 that charges the aircraft battery 100 using power provided from the power control unit 410.

상기 전력 제어부(410)는 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량 만큼만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부(420)로 출력시킬 수 있고, 상기 슈퍼 커패시터(300)로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 여유 전력을 상기 배터리 충전부(430)로 출력시킬 수 있다. 이때, 상기 배터리 충전부(430)는 상기 전력 제어부(410)로부터 제공되는 상기 여유 전력을 이용하여 충전 전력을 상기 비행체 배터리(100)로 제공하여 충전시킬 수 있다.When the amount of self-generated power provided from the super capacitor 300 is greater than or equal to the required amount of power, the power control unit 410 uses only the required amount of self-generated power provided from the super capacitor 300. The driving power can be output to the power output unit 420, and spare power equal to the amount of power obtained by subtracting the required power amount from the self-generated power provided from the super capacitor 300 is supplied to the battery charger 430. It can be printed. At this time, the battery charger 430 may provide charging power to the aircraft battery 100 using the spare power provided from the power control unit 410 to charge it.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 고출력, 장수명, 고속 충방전이 가능하면서 무게가 2차 전지에 비해 가벼운 상기 슈퍼 커패시터(300)에 자가 발전을 통해 생산된 전력을 충전한 후, 상기 무인 비행체의 구동에 구동 전력으로 즉시 사용함에 따라, 무게 증가를 최소화하면서 자가 발전을 통해 장시간 상기 무인 비행체의 비행이 가능할 수 있다.According to this embodiment, the super capacitor 300, which has high output, long life, and high-speed charging and discharging and is lighter than a secondary battery, is charged with power produced through self-generation, and then the unmanned flying vehicle is driven. As it is immediately used as driving power, it may be possible to fly the unmanned aerial vehicle for a long time through self-generation while minimizing weight increase.

또한, 상기 슈퍼 커패시터(300)에 출력된 전력 중 상기 무인 비행체의 비행에 사용되지 않고 남겨진 여유 전력은 별도의 배터리에 저장한 후, 나중에 필요할 때 사용함에 따라, 상기 무인 비행체의 비행 시간이 더욱 증가될 수 있다.In addition, among the power output to the super capacitor 300, the remaining power that is not used for the flight of the unmanned aerial vehicle is stored in a separate battery and used later when needed, further increasing the flight time of the unmanned aerial vehicle. It can be.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will understand the spirit of the present invention as described in the patent claims to be described later. It will be understood that the present invention can be modified and changed in various ways without departing from the technical scope.

PS : 비행체 전력 시스템 DS : 비행체 구동 시스템
100 : 비행체 배터리 200 : 자가 발전 장치
300 : 슈퍼 커패시터 400 : 전력 컨트롤러
410 : 전력 제어부 420 : 전력 출력부
430 : 배터리 충전부 10 : 비행체 구동부
20 : 비행체 제어부PS: Vehicle power system DS: Vehicle drive system
100: aircraft battery 200: self-generating device
300: Supercapacitor 400: Power Controller
410: power control unit 420: power output unit
430: battery charging unit 10: aircraft driving unit
20: Aircraft control unit

Claims (19)

배터리 전력을 충전하고 있는 비행체 배터리;
자가 발전을 통해 자가 생산 전력을 생산할 수 있는 자가 발전 장치;
상기 자가 발전 장치에서 생산된 상기 자가 생산 전력을 충전하는 슈퍼 커패시터;
상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 출력 전력을 출력시키는 전력 컨트롤러; 및
상기 전력 컨트롤러로부터 상기 출력 전력을 제공받아 구동되는 비행체 구동 시스템을 포함하고,
상기 비행체 구동 시스템은
구동에 필요한 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 컨트롤러로 전송하고,
상기 전력 컨트롤러는
상기 비행체 구동 시스템으로부터 전송된 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 상기 출력 전력을 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시키며,
상기 전력 컨트롤러는
상기 비행체 구동 시스템으로부터 상기 요구 전력량을 제공받고, 상기 요구 전력량에 응답하여, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력 중 적어도 하나를 이용하여 구동 전력을 출력시키는 전력 제어부; 및
상기 전력 제어부로부터 상기 구동 전력을 제공받고, 상기 구동 전력을 상기 출력 전력으로 변환하여 상기 비행체 구동 시스템으로 출력시키는 전력 출력부를 포함하고,
상기 전력 제어부는
상기 슈퍼 커패시터로부터 상기 자가 생산 전력을 제공받고,
상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우, 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시키고,
상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 미만인 경우, 상기 요구 전력량에서 상기 자가 생산 전력의 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 상기 배터리 전력을 상기 비행체 배터리로부터 제공받은 후, 상기 비행체 배터리로부터 제공된 상기 배터리 전력 및 상기 슈퍼 커패시터로부터 제공된 상기 자가 생산 전력을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시키고,
상기 전력 컨트롤러는
상기 전력 제어부로부터 제공되는 전력을 이용하여 상기 비행체 배터리를 충전시키는 배터리 충전부를 더 포함하며,
상기 전력 제어부는
상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력의 전력량이 상기 요구 전력량 이상인 경우,
상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량 만큼만을 이용하여 상기 구동 전력을 상기 전력 출력부로 출력시키고,
상기 슈퍼 커패시터로부터 제공되는 상기 자가 생산 전력에서 상기 요구 전력량을 뺀 만큼의 전력량의 여유 전력을 상기 배터리 충전부로 출력시키며,
상기 배터리 충전부는
상기 전력 제어부로부터 제공되는 상기 여유 전력을 이용하여 충전 전력을 상기 비행체 배터리로 제공하여 충전시키는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.Air vehicle battery charging battery power;
A self-generating device capable of producing self-generated power through self-generation;
a super capacitor that charges the self-generated power produced by the self-generating device;
a power controller that outputs output power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor; and
Comprising an aircraft driving system driven by receiving the output power from the power controller,
The aircraft driving system is
Generating the amount of power required for operation and transmitting it to the power controller,
The power controller is
In response to the required amount of power transmitted from the aircraft drive system, the output power is output to the aircraft drive system using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor,
The power controller is
A power control unit that receives the required amount of power from the aircraft driving system and, in response to the required amount of power, outputs driving power using at least one of the battery power provided from the aircraft battery and the self-generated power provided from the super capacitor. ; and
Comprising a power output unit that receives the driving power from the power control unit, converts the driving power into the output power, and outputs it to the aircraft driving system,
The power control unit
Receiving the self-generated power from the super capacitor,
When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required amount of power, outputting the driving power to the power output unit using only the self-generated power provided from the super capacitor,
When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is less than the required amount of power, after receiving the battery power from the aircraft battery in an amount equal to the required amount of power minus the amount of self-generated power, the aircraft battery Outputting the driving power to the power output unit using the battery power provided from and the self-generated power provided from the super capacitor,
The power controller is
It further includes a battery charging unit that charges the aircraft battery using power provided from the power control unit,
The power control unit
When the amount of self-generated power provided from the super capacitor is greater than the required amount of power,
Outputting the driving power to the power output unit using only the required amount of power from the self-generated power provided from the super capacitor,
Outputs spare power of an amount equal to the self-generated power provided from the super capacitor by subtracting the required amount of power to the battery charger,
The battery charging unit
An unmanned aircraft, characterized in that charging power is provided to the aircraft battery using the spare power provided from the power control unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비행체 구동 시스템은
상기 전력 출력부에서 출력된 상기 출력 전력을 이용하여 동작되고, 무인 비행체의 비행을 위한 구동을 수행할 수 있는 비행체 구동부; 및
상기 전력 출력부에서 출력된 상기 출력 전력을 이용하여 동작되고, 상기 비행체 구동부로 구동 제어 신호를 전송하여 상기 비행체 구동부를 제어하고, 상기 비행체 구동부의 구동에 필요한 상기 요구 전력량을 생성하여 상기 전력 제어부로 출력시키는 비행체 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.According to paragraph 1,
The aircraft driving system is
an aircraft driving unit that operates using the output power output from the power output unit and is capable of driving the unmanned aircraft to fly; and
It is operated using the output power output from the power output unit, transmits a drive control signal to the aircraft drive unit to control the aircraft drive unit, and generates the required amount of power required to drive the aircraft drive unit to the power control unit. An unmanned aircraft comprising an aircraft control unit that outputs output. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자가 발전 장치는
비행체 몸체의 외부에 설치되어 외부의 광을 이용하여 상기 자가 생산 전력을 생성하여 상기 슈퍼 커패시터에 전송하여 충전시킬 수 있는 태양 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.According to paragraph 1,
The self-generating device is
An unmanned aircraft comprising a solar cell installed on the outside of the aircraft body, capable of generating the self-generated power using external light and transmitting it to the super capacitor to charge it. 제11항에 있어서,
상기 태양 전지는
페로브카이트(perovskite) 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.According to clause 11,
The solar cell is
An unmanned aerial vehicle characterized by comprising a perovskite solar cell. 제11항에 있어서,
상기 자가 발전 장치는
비행체 몸체에 설치된 프로펠러의 회전을 이용하여 상기 자가 생산 전력을 생성하여 상기 슈퍼 커패시터에 전송하여 충전시킬 수 있는 프로펠러 발전 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.According to clause 11,
The self-generating device is
An unmanned aircraft further comprising a propeller power generation device capable of generating the self-generated power using the rotation of a propeller installed on the aircraft body and transmitting it to the super capacitor to charge it. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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