KR20160145254A - 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치 - Google Patents

멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 멀티콥터의 안정적 운행을 도모하기 위한 저전력 발열장치를 개시한다.
본 발명에 따른 저전력 발열 장치는, 메인 프레임의 상부에는 시스템 운용을 위한 제어소자 및 안테나가 설치되고, 시스템 전원 공급을 위한 배터리가 마련되며, 상기 메인 프레임의 상부로 체결되는 캐노피를 구비한 멀티콥터에 있어서, 상기 메인 프레임의 하부로 제2 발열소자가 구비되고, 주변의 온도 변화를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도센서가 장착되며; 상기 배터리를 인입 수용하기 위해 일측이 개방된 육면체 구조를 갖고 외주면 또는 내주면으로 제1 발열소자가 부착된 보호캡이 상기 메인 프레임의 상부 또는 하부에 설치되며, 상기 온도센서의 검출 결과에 대응하여 상기 제1 발열소자 및 제2 발열소자에 대한 간헐적 발열 제어를 수행하는 온도제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치{LOW POWER HEATING CONTROLLER FOR STABLE DRIVING MULTICOPTER DRON}
본 발명은 멀티콥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티콥터의 운용 제어를 위한 각 소자 및 배터리의 주변 온도가 적정하게 유지되도록 발열 소자를 구비함으로써, 멀티콥터의 동절기 사용 시 외부 온도에 의한 배터리 방전 효율 저하 및 제어소자의 오동작으로 인한 멀티콥터의 추락 사고를 사전에 방지할 수 있는 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치에 관한 것이다.
드론은 1차 세계대전이 한창이던 1910년대에 연구가 시작되어, 1918년경 'Bug'라는 이름의 드론이 미국에서 처음 개발된 것이 그 시초이다. 한국전쟁과 베트남전에서도 드론이 제한적으로 투입이 되었는데, 그때까지는 간단히 실험을 하는 수준이었다가 처음으로 드론이 군사적으로 제대로 이용된 것은 1982년 이스라엘과 레바논의 전쟁에서부터다. 이스라엘이 레바논을 도와주던 시리아 군의 레이더와 미사일 기지의 위치에 대한 정보를 알기 위해 '스카우트'라는 드론을 적의 상공에 날려서 미사일을 발사하도록 유도하였고, 이를 통해 레이더 기지의 위치를 파악하고 파괴하는 등의 성과를 거두었다. 이후 이스라엘이 드론 기술개발에 적극적으로 뛰어들면서 드론의 전문기업화가 진행되기 시작했다.
최근 가장 뜨겁게 부상하고 있는 소비자 드론 기업은 중국의 DJI이다. DJI는 2006년 홍콩과기대의 프랭크 왕(Frank Wang)이 설립한 회사로, 초기에는 모형 헬리콥터의 비행 조종 시스템을 만들다가 전격적으로 소비자 드론 시장에 뛰어들었는데, 비교적 고가이면서 미디어 친화적인 팬텀(Phantom)이라는 드론이 대히트를 하면서 일약 최고의 드론 기업이 되었다.
중국 심천에서 생산되는 DJI의 2014년 매출은 약 5억 달러 정도로 추산되는데, 이는 2013년과 비교할 때 4배가 증가한 것으로 경쟁자인 3D 로보틱스와 패럿의 실적을 월등히 뛰어넘는 수치다. 2015년에는 또다시 2배 이상 성장을 할 것으로 보여 소비자 드론을 만드는 기업 중에서는 세계 최초로 10억 달러 매출을 달성할 것으로 예측되고 있다. 당연히 기업가치도 크게 상승하고 있는데, 실리콘 밸리에서는 DJI의 기업 가치를 100억 달러 이상으로 보고 있다.
이와 같은 멀티콥터 드론은, 간편성, 신속성, 경제성 등 여러 이점 때문에, 군사용 외에도, 물류 배송, 재난 구조, 방송 레저 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 멀티콥터 드론은, 많은 장점이 있지만, 바람 등 외부 환경의 변화와 운전 조작의 미숙으로 인해 추락의 우려가 크다는 것 또한 현실이다.
멀티콥터 드론 및 그에 속한 여러 부품들이 워낙 고가이므로, 멀티콥터 드론에 따른 파손으로 인한 경제적 피해는 심각할 수밖에 없다. 게다가, 멀티콥터 드론이 추락하는 경우, 멀티콥터 드론 자체의 파손으로 인한 엄청난 경제적 피해뿐만 아니라, 대인 및 대물에 대한 2차 피해의 위험성 또한 심각한 실정이다.
아마존닷컴, 알리바바 등 세계적인 전자상거래 업체와 도이치포스트, DHL 등 물류기업들이 드론(무인 비행기)을 이용해 물품을 배송하려고 시도하고 있지만, 드론 배송 상용화를 막는 것은 규제 당국이 아니라 배터리 부족 등 기술적인 문제라고 2015년 3월 21일(현지시간) 월스트리트저널(WSJ)이 보도한 바 있다.
즉, 상업용 드론 승인을 엄격하게 제한해온 미국 항공당국 연방항공청(FAA)이 조만간 규제를 완화할 것이란 보도가 나오면서 상업용 드론 배송이 가능해질 것이란 기대가 커졌지만, 오히려 기술이 상용화의 걸림돌로 작용할 것이란 설명이다.
문제는 짧은 배터리 수명, 악천후 등 나쁜 날씨 등이 그 원인이 되고 있으며, 이로 인해 드론 배송이 물류 운송업체인 페덱스나 UPS의 화물차를 교체하기까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상된다. 실질적으로 드론의 배터리 수명은 노트북, 스마트폰, 전기 자동차와 같은 제품들의 배터리 문제보다 심각한 현실을 갖고 있는데, 이는 드론의 비행 에너지가 전술된 기타 제품들에 비해 더 많은 에너지를 필요로 하기 때문이다. 더욱이, 동절기에서의 배터리 출력은 매우 저하되기 때문에 배터리의 수명과 더불어 출력 효율을 높여야 하는 문제가 있다.
예컨대, 상온 25℃에서 배터리 출력을 100%로 할 때, 0℃에서는 배터리의 수명이 63%로 내려가고, 영하 18℃에서는 배터리 수명이 46%로 떨어진다. 더구나, 고도에 따라 온도가 내려감을 감안할 때 드론의 비행 온도는 영하 30℃까지 측정되기도 하며, 이 경우의 배터리 출력은 30% 이하로 내려간다.
따라서, 주변 온도에 따른 배터리 출력이 가변됨으로 인해, 관리자가 예측하지 못한 상황이 발생하여, 드론의 운행 중 추락 사고가 빈번히 발생하는 것이다. 예컨대, 일반적인 소형 드론을 비행하는 과정에서 운전자는 배터리의 충전량을 감안할 여 20분 정도의 비행시간을 예측할 수 있으나, 동절기에서 8분 정도 비행이 이루어져 예측을 하지 못하는 시점에서 드론이 추락하는 사고가 발생한다.
이에, 멀티콥터 드론의 추락시, 손상을 최소화하기 위한 기술이 요구되고 있으며, 대한민국공개특허 제10-2014-0038495호는 지상 송신부에서 드론에 설치된 안전착륙팩을 동작시키도록 할 수 있는 기술을 개시하고 있다. 또한, 운항중인 드론이 동력을 상실하거나 또는 전자적인 오류로 통제 불능 상태가 될 때에만 안전 착륙 팩이 작동하는 것을 제시하고 있다. 대한민국 등록특허 10-1496892호는 추락을 자체적으로 판단하여 추락 판단시 로터 회전익의 회전을 위해 공급되는 전력을 자동 차단함과 동시에 자동으로 낙하산을 펼쳐 비상 착륙이 가능하게 구성한 멀티콥터 드론을 제시하고 있다.
그러나, 전술된 멀티콥터 드론의 추락 요인을 환경적인 문제로 설정하고 이에 대한 문제 해결을 제시하고 있으나, 근본적인 문제해결이라 볼 수 없는 것이다. 즉, 환경적인 요소는 운전자의 스킬에 따라 드론의 추락 사고를 방지할 수 있으나, 예상치 못한 상황에서의 배터리 방전은 운전자의 스킬에 관계없이 드론이 추락하는 경우가 발생하고 또한, 멀티콥터의 운용을 위한 제어소자들은 영하 5℃ 이하에서 오동작이 발생함에 따라 높은 고도에서의 온도 변화로 인한 추락 사고가 빈번할 수밖에 없는 실정이다.
1. 대한민국 공개특허 제10-2014-003849호(2014. 03. 28. 공개) 2. 대한민국 등록특허 제10-1496892호(2015. 02. 23. 등록)
1. 한국인터넷진흥원 2015년 5월호 "드론의 발전역사와 향후 시장 전망" 2. 2015년 3월 21일자(현지시간) 월스트리트저널(WSJ)
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티콥터 운용을 위한 배터리 및 제어소자들의 주변 온도를 적정하게 유지토록 함으로써, 멀티콥터 운행의 안정성을 확보할 수 있도록 함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 멀티콥터의 전용 배터리를 수용할 수 있는 하우징을 구비하고, 하우징의 외피 또는 내피 상으로 제1 발열소자를 설비하며, 각종 제어소자가 장착된 프레임의 하부에 제2 발열소자를 구비한 후, 주변의 온도 변화에 대응하여 각 발열소자의 운용 전력을 제어함으로써, 외부 온도 변화에 따른 배터리의 방전효율 저하 및 제어소자들의 안정적 동작을 유도함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주변 온도 변화에 따라 발열체로 공급되는 전류량을 제어함에 있어, 단위 시간당 온도변화량에 반비례하여 전류공급 주기를 설정하거나, 설정된 전류공급 주기 내에서 단위 시간당 온도변화량에 비례하여 듀티를 자동 설정함으로써, 발열체 구동을 위한 소비전력을 최소화하고 드론 배터리의 안정적인 운용을 보장할 수 있도록 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치는, 메인 프레임의 상부에는 시스템 운용을 위한 제어소자 및 안테나가 설치되고, 시스템 전원 공급을 위한 배터리가 마련되며, 상기 메인 프레임의 상부로 체결되는 캐노피를 구비한 멀티콥터에 있어서, 상기 메인 프레임의 하부로 제2 발열소자가 구비되고, 주변의 온도 변화를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도센서가 장착되며; 상기 배터리를 인입 수용하기 위해 일측이 개방된 육면체 구조를 갖고 외주면 또는 내주면으로 제1 발열소자가 부착된 보호캡이 상기 메인 프레임의 상부 또는 하부에 설치되며, 상기 온도센서의 검출 결과에 대응하여 상기 제1 발열소자 및 제2 발열소자에 대한 간헐적 발열 제어를 수행하는 온도제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 온도제어 장치는, 상기 발열소자로 정격 전력을 공급하는 인버터를 포함하며; 상기 캐노피 내부에 마련된 온도센서로부터 측정된 온도변화에 따라 상기 발열소자로 공급되는 전류량을 제어함에 있어, 단위 시간당 온도변화량에 반비례하여 전류공급 주기를 설정하거나, 설정된 전류공급 주기 내에서 단위 시간당 온도변화량에 비례하여 듀티를 자동 설정하여 상기 인버터의 출력을 제어하는 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 인버터는, 상기 배터리의 직류 전압을 공급받아 100V의 교류전압으로 변환하는 것으로, 상기 배터리의 직류 전압을 펄스 형태의 신호로 변환하여 트랜스를 통해 상기 발열소자의 정격 교류전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 마이컴은, 상기 온도센서로부터 현재의 온도를 지속적으로 검출하며, 온도 변화량에 반비례하여 상기 발열소자로 공급되는 전력을 스위칭 제어하되; 상기 온도변화량이 급속하게 저하되는 경우, 상기 인버터의 구동 시간을 지연시켜 설정된 온도를 유지하고, 상기 온도변화량이 급변하지 않고 서서히 저하되는 경우에는, 상기 인버터의 전력 공급 시간을 짧게 설정함으로써, 캐노피 내부의 온도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시하는 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치는, 멀티콥터의 전용 배터리를 수용할 수 있는 하우징을 구비하고, 하우징의 외피 또는 내피 상으로 제1 발열소자를 설비하며, 각종 제어소자가 장착된 프레임의 하부에 제2 발열소자를 구비한 후, 주변의 온도 변화에 대응하여 각 발열소자의 운용 전력을 제어함으로써, 외부 온도 변화에 따른 배터리의 방전효율 저하 및 제어소자들의 안정적 동작을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 주변 온도 변화에 따라 발열체로 공급되는 전류량을 제어함에 있어, 단위 시간당 온도변화량에 반비례하여 전류공급 주기를 설정하거나, 설정된 전류공급 주기 내에서 단위 시간당 온도변화량에 비례하여 듀티를 자동 설정함으로써, 발열체 구동을 위한 소비전력을 최소화하고 드론 배터리의 안정적인 운용이 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명이 적용된 멀티콥터를 예시한 도면이다.
도 2는 도 1에 적용된 저전력 발열 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 저전력 발열 장치를 운용 제어하기 위한 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서는 멀티콥터를 제어하기 위한 내부 회로가 주변 온도변화에 따라 오동작이 발생하여 촬영 과정에서 멀티콥터의 추락이 빈번히 발생하고 있음을 상기하였다. 상기 멀티콥터는 전력제어장치/PMU(Power Management Unit), 관성측정장치/IMU(Inertial Measurement Unit), 비행제어장치/FC(Flying Control board)에 의해 비행 제어가 이루어지며, 이러한 비행 제어장치는 다수의 센서를 포함하여 다수의 IC 칩이 내장되며, 대용량의 배터리를 포함하고 있다.
따라서, 비행 제어장치는 외부의 충격과 주변 환경에 취약하며, 특히 온도 변화에 따라 오동작을 유발한다. 이에 본 발명은 멀티콥터의 안정적인 운항과 비행시간 연장을 위한 저전력 발열장치를 제공한다.
상기 발열체는 열선 또는 CNT 소재가 사용될 수 있다. 또한, 발열 제어를 위한 제어회로를 포함한다. 제어회로는 배터리의 공급 전원에 의해 동작하며, 외부의 온도에 따라 발열체의 구동 온도를 제어한다.
도 1은 본 발명에 따른 멀티콥터를 예시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 멀티콥터(100)는 메인 프레임(101)을 중심으로 방사 형태로 연장되는 다수 개의 폴딩 프레임(103: Folding Frame)이 마련되고, 상기 폴딩 프레임(103)의 종단부에는 각각의 구동모터(105: LDC Motor)가 장착되며 각각의 프로펠러(111)를 구비하고, 상기 메인 프레임(101)의 하부에는 비행 안착을 위한 랜딩기어(107)가 설치되며, 랜딩기어(107) 사이로 카메라 설치를 위한 짐벌(131)을 포함한다.
상기 메인 프레임(101)의 상부에는 시스템 운용을 위한 다수 개의 제어소자(121) 및 안테나(125)가 설치되고, 시스템 전원 공급을 위한 배터리(123)가 마련되며, 상기 제어소자(121) 및 배터리(123)를 보호하기 위한 캐노피(미도시 함)가 설치된다. 또한, 상기 메인 프레임(101)의 저면에는 제2 발열소자가 장착되며, 상기 제2 발열소자는 CNT 필름 또는 열선코일로써, 메인 프레임(101)의 발열을 유도하여 메인 프레임(101)의 상부에 안착된 다수의 제어소자(121)의 주변 온도를 유지토록 한다.
한편, 상기 배터리(123)는 보호 커버에 수용되는 구조로서, 상기 보호 커버는 외주면 상으로 제1 발열소자가 구비되며, 상기 제1 발열소자 및 제2 발열소자는 배터리(123)로부터 전원 공급이 이루어진다. 또한, 상기 제1 발열소자 및 제2 발열소자의 근접한 위치에는 온도센서가 적어도 하나 이상 장착되며, 온도센서의 검출 결과에 따라 발열소자들의 발열 온도를 제어하는 온도제어 장치가 구비된다.
상기 배터리(123)를 보호하는 보호 커버 상으로 제1 발열소자 및 제2 발열소자를 장착하는 것은, 각 발열소자에 의한 발열 에너지가 배터리 보호와 더불어, 근접한 제어소자(121)의 주변 온도를 안정화시키기 위함이다.
즉, 상기 제어소자(121)는 메인 프레임(101)의 상부로 전력제어장치/PMU(Power Management Unit), 관성측정장치/IMU(Inertial Measurement Unit), 비행제어장치/FC(Flying Control board)를 포함하여, 다수의 센서, 다수의 IC 칩이 설치되고, 상기 메인 프레임(101)의 상부 또는 하부에는 보호 커버를 갖는 배터리(123)가 체결된다. 이에, 상기 메인 프레임(101)의 하부에 마련되는 제2 발열소자는 메인 프레임(101)의 상부에 위치한 제어소자(121), 센서 및 IC 칩의 주변 온도를 적정 온도로 유지토록 하며, 상기 보호 커버에 마련된 제1 발열소자의 발열 에너지가 배터리(123)의 주변 온도를 유지하도록 제어된다.
도 2는 본 발명에 따른 저전력 보호장치를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이, 상기 메인 프레임(101)의 하부로 제2 발열소자(205)가 구비되고, 상기 메인 프레임(101)의 상부에는 상기 제어소자(121)로서 상기 전력제어장치/PMU(Power Management Unit), 관성측정장치/IMU(Inertial Measurement Unit), 비행제어장치/FC(Flying Control board), 주변의 온도 변화를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도센서(209)가 장착되고, 상기 배터리(123)를 인입 수용하기 위해 일측이 개방된 육면체 구조를 갖고 외주면 또는 내주면으로 제1 발열소자(203)가 부착된 보호캡(201)이 상기 메인 프레임(101)의 상부 또는 하부에 설치되며, 상기 온도센서(209)의 검출 결과에 대응하여 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)에 대한 간헐적 발열 제어를 수행하는 온도제어 장치(207)를 포함한다.
상기 보호캡(201)은 플라스틱 재질이 바람직하며, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리메틸 마타크릴레이트(PMMA), 폴리아미드(PA), 폴리아세탈(POM), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, PETP)를 포함하여, 페놀수지(PF), 유레아수지는(UF), 멜라민수지(MF), 불포화 폴리에스터수지(UP) 중 어느 하나의 재질이 사용될 수 있다.
이와 같은 배터리 보호캡은 상기 재질의 평상을 재단하여 일측이 개방된 육면체 구조로 제작되며, 외주면 또는 내주면 바람직하게는 외주면 상으로 제1 발열소자(203)가 접합된다.
상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)는 CNT(나노탄소 소재)가 사용된 필름형태의 발열체이다. 이러한 발열소자(203)는 보호캡(201)의 외주면 상으로 부착 또는 접합된 후, 나노 탄소 발열체 코팅액이 도포된다. 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)는 면상 발열체로써, 상기 배터리(123)로부터 전력을 공급받아 발열이 이루어진다.
상기 CNT 소자의 발열체는 면상 발열을 위한 작동 전압이 대략 100V이며, 상기 배터리(123)의 전압을 인버팅하여, 정격전압을 생성한다. 즉, 인버터 회로를 통해 배터리(123)의 직류 전원을 100V 이상의 교류 전압으로 변환하여 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 공급한다. 따라서, 이때 적용되는 전압의 전류량은 미소 전류이며, 소비 전력량은 매우 낮게 설정된다.
상기 보호캡(201)은 개구면으로 상기 배터리(123)가 인입 설치되며, 상기 배터리(123)를 포함하여 상기 제어소자(121)는 캐노피에 의해 수용된 후, 캐노피의 체결 과정을 통해 시스템이 완성된다.
따라서, 상기 배터리(123)를 보호하는 보호캡(201)은 캐노피에 의해 수용되며, 외부 온도의 변화에 따라 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)의 발열이 이루어진다. 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)는 병렬 접속된 구조를 갖고 상기 온도제어 장치(207)에 의해 일괄적인 발열 제어가 이루어질 수 있으나, 필요에 따라 상기 메인 프레임(101)의 발열온도 및 보호캡(201)의 발열 온도를 개별적으로 제어할 수 있다. 이는 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)에 의한 발열로 인해 각 발열소자 간의 온도 상승 시너지 효과를 기대할 수 있으며, 이로부터 소비 전력을 저감시킬 수 있게 된다.
즉, 상기 보호캡(201)의 외주면 상으로 부착된 제1 발열소자(203)로부터 간헐적인 발열이 이루어지면, 발열 에너지가 상기 메인 프레임(101)으로 전이되어, 상기 메인 프레임(101)에 장착된 제1 발열소자(205) 발열을 위한 전력을 격감시키게 된다. 이와 같이 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205) 간의 상호 보완적 발열 제어는 외부 온도 저하 시, 상기 배터리(123)의 안정적인 보호와 더불어, 상기 제어소자(121)인 상기 전력제어장치/PMU(Power Management Unit), 관성측정장치/IMU(Inertial Measurement Unit), 비행제어장치/FC(Flying Control board)를 포함하는 온도센서(209) 및 온도제어 장치(207) 등의 소자에 대한 안정적인 동작을 유도하게 된다.
따라서, 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)에 의한 발열은 캐노피 내부의 온도를 설정된 온도로 유지토록 함으로써, 온도 저하로 인한 상기 제어소자(121), 각종 센서 및 IC 칩의 오동작을 사전에 방지하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 발열소자(203)의 온도제어 장치(207)를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 온도제어 장치(207)는 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 정격 전력을 공급하는 인버터(303)와, 온도센서(209)로부터 측정된 온도변화에 따라 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 공급되는 전류량을 제어함에 있어, 단위 시간당 온도변화량에 반비례하여 전류공급 주기를 설정하거나, 설정된 전류공급 주기 내에서 단위 시간당 온도변화량에 비례하여 듀티를 자동 설정하여 상기 인버터(303)의 출력을 제어하는 마이컴(301)으로 구성된다.
상기 인버터(303)는 전술한 바와 같이, 배터리(123)의 직류 전압을 공급받아 100V의 교류전압으로 변환하는 것으로, 배터리(123)의 직류 전압을 펄스 형태의 신호로 변환하여 트랜스를 통해 100V의 교류 전압으로 생성한다. 따라서, 상기 마이컴(301)은 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)를 구동하기 위한 교류 전력이 생성되도록 제어한다.
물론, 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)가 교류 전력을 사용하지 않는 경우 즉, 직류 전원을 사용하는 경우에는 인버터(303)를 사용하지 않고 스위칭 회로만 부여될 수 있을 것이다. 본 발명의 실시 예에서는 인버터(303)를 사용함을 예시하여 설명한다.
더불어, 상기 마이컴(301)은 캐노피 내부에 위치한 온도센서(209)로부터 현재의 온도를 지속적으로 검출하며, 온도 변화량에 반비례하여 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 공급되는 전력을 스위칭 제어한다. 즉, 온도가 급속하게 저하되는 경우, 상기 인버터(303)의 구동 시간을 지연시켜 설정된 온도를 유지하도록 운용하는 것이다.
반면, 캐노피 내부의 온도가 급변하지 않고 서서히 저하되는 경우에는, 상기 마이컴(301)은 상기 인버터(303)의 전력 공급 시간을 짧게 설정함으로써, 캐노피 내부의 온도를 유지토록 한다.
이는 인버터(303)를 구동하는 제어시간을 설정하는 것으로서, 상기 마이컴(301)은 온도센서(209)로부터 측정된 단위 시간당 온도변화량이 클 경우 인버터(303)의 제어시간의 주기를 높이는 것으로 상정될 수 있다. 즉, 온도 변화량에 비례하여 상기 인버터(303)를 제어하는 듀티 비가 높아지는 것으로, 온도가 급격히 저하될 때, 인버터(303)로 전력 공급을 빠르게 수행하는 것이다.
상기한 온도 제어는 기설정된 캐노피 내부 온도 예컨대 최소 온도(5℃) 이하에서 전술된 제어 패턴이 운용된다. 상기 최소 온도는 각 소자 및 배터리가 외부 온도에 의한 영향이 전혀 없는 온도로서, 최소 온도의 기준은 시스템의 내구성 또는 소자의 종류에 따라 상이할 수 있다.
결국, 캐노피의 내부 온도가 최소 온도 이상에서는 각 발열소자의 발열 동작이 이루어지지 않으며, 캐노피의 내부 온도가 최소 온도 이하에서는 온도 저하에 대응하여 각 발열소자로의 전력 공급이 간헐적으로 이루어지는 것이다. 이와 같이, 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)의 전력 제어는 배터리(123)의 소비 전력을 최소화할 뿐만 아니라, 시스템의 안정성을 확보하게 된다.
100 : 멀티콥터 101 : 메인 프레임
103 : 폴딩 프레임 105 : 구동모터
107 : 랜딩기어 111 : 프로펠러
121 : 제어소자 123 : 배터리
125 : 안테나 201 : 보호캡
203 : 제1 발열소자 205 : 제2 발열소자
207 : 온도제어 장치 209 : 온도센서
301 : 마이컴 303 : 인버터

Claims (4)

  1. 메인 프레임(101)의 상부에는 시스템 운용을 위한 제어소자(121) 및 안테나(125)가 설치되고, 시스템 전원 공급을 위한 배터리(123)가 마련되며, 상기 메인 프레임(101)의 상부로 체결되는 캐노피를 구비한 멀티콥터(100)에 있어서,
    상기 메인 프레임(101)의 하부로 제2 발열소자(205)가 구비되고, 주변의 온도 변화를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도센서(209)가 장착되며;
    상기 배터리(123)를 인입 수용하기 위해 일측이 개방된 육면체 구조를 갖고 외주면 또는 내주면으로 제1 발열소자(203)가 부착된 보호캡(201)이 상기 메인 프레임(101)의 상부 또는 하부에 설치되며, 상기 온도센서(209)의 검출 결과에 대응하여 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)에 대한 간헐적 발열 제어를 수행하는 온도제어 장치(207)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도제어 장치(207)는 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 정격 전력을 공급하는 인버터(303)를 포함하며;
    상기 캐노피 내부에 마련된 온도센서(209)로부터 측정된 온도변화에 따라 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 공급되는 전류량을 제어함에 있어, 단위 시간당 온도변화량에 반비례하여 전류공급 주기를 설정하거나, 설정된 전류공급 주기 내에서 단위 시간당 온도변화량에 비례하여 듀티를 자동 설정하여 상기 인버터(303)의 출력을 제어하는 마이컴(301)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인버터(303)는 상기 배터리(123)의 직류 전압을 공급받아 100V의 교류전압으로 변환하는 것으로, 상기 배터리(123)의 직류 전압을 펄스 형태의 신호로 변환하여 트랜스를 통해 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)의 정격 교류전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이컴(301)은 상기 온도센서(209)로부터 현재의 온도를 지속적으로 검출하며, 온도 변화량에 반비례하여 상기 제1 발열소자(203) 및 제2 발열소자(205)로 공급되는 전력을 스위칭 제어하되;
    상기 온도변화량이 급속하게 저하되는 경우, 상기 인버터(303)의 구동 시간을 지연시켜 설정된 온도를 유지하고, 상기 온도변화량이 급변하지 않고 서서히 저하되는 경우에는, 상기 인버터(303)의 전력 공급 시간을 짧게 설정함으로써, 캐노피 내부의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터의 안정적 운항을 위한 저전력 발열 장치.
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