KR20200122962A - Hybrid drone - Google Patents

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KR20200122962A
KR20200122962A KR1020190104387A KR20190104387A KR20200122962A KR 20200122962 A KR20200122962 A KR 20200122962A KR 1020190104387 A KR1020190104387 A KR 1020190104387A KR 20190104387 A KR20190104387 A KR 20190104387A KR 20200122962 A KR20200122962 A KR 20200122962A
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power
hybrid drone
control unit
internal combustion
rechargeable battery
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KR1020190104387A
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Korean (ko)
Inventor
구승모
남석현
남기호
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주식회사 마크나인인더스트리
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Abstract

A hybrid drone of the present invention directly drives an electric motor (115) by power of power generators (100, 102) generating the power from a drive of a gasoline engine (103) to drive a propeller (116) and provides a power control unit (106) to adjust power distribution between the power generators (100, 102) and an electronic transmission (118) and a charging battery (111), charge the power in the charging battery (111) in accordance with a flight situation, and drive the electric motor (115) by the power of the charging battery (111) in case of an emergency.

Description

하이브리드 드론{Hybrid drone}Hybrid drone

본 발명은 하이브리드 드론에 관한 것으로서, 내연기관이 생성한 전력으로 직접적으로 모터를 구동하며 보조적으로 배터리를 충전하여 활용하여 에너지효율이 높으면서 엔진소음 등의 문제를 해결한 하이브리드 드론에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid drone, and relates to a hybrid drone that directly drives a motor with electric power generated by an internal combustion engine and supplementally charges and utilizes a battery to improve energy efficiency and solve problems such as engine noise.

통상적으로 드론은 배터리로 모터를 구동하는데 현재 배터리의 한계로 드론의 비행시간은 30분을 넘기기 어려운 것이 현실이다. Typically, drones drive motors with batteries, but the reality is that the flight time of drones is difficult to exceed 30 minutes due to the current battery limitations.

이에 대한 대안으로 제시된 것이 하이브리드 드론으로서 이것은 배터리의 전력으로 모터가 작동하는 것은 같지만, 상기 배터리를 충전할 수 있는 내연기관과 발전기를 추가적으로 가지는 것이다.An alternative to this is a hybrid drone, which is the same as the motor operates on the power of the battery, but additionally has an internal combustion engine and a generator capable of charging the battery.

내연기관의 동력으로 발전기를 구동하여 전력을 생산하여 배터리를 충전하여 배터리의 구동시간을 늘릴 수 있게 된다.It is possible to increase the driving time of the battery by charging the battery by generating power by driving the generator with the power of the internal combustion engine.

예를 들어 미국특허출원공개번호 US2018/0009529A1은 이러한 종류의 하이브리드 드론을 보인다.For example, US Patent Application Publication No. US2018/0009529A1 shows this kind of hybrid drone.

드론과 관련되어서는 가능한 한 최대의 에너지효율을 가져 비행시간을 늘릴 수 있는 것이 필요하다.When it comes to drones, it is necessary to increase the flight time with the maximum energy efficiency possible.

본 발명은 내연기관과 배터리를 모두 활용하면서 기존과는 다른 방식으로 높은 에너지 효율을 달성할 수 있는 하이브리드 드론의 구조를 제안한다.The present invention proposes a structure of a hybrid drone capable of achieving high energy efficiency in a manner different from the conventional while utilizing both an internal combustion engine and a battery.

본 발명의 목적은 종래와는 다른 방식으로 높은 에너지효율을 달성할 수 있는 하이브리드 드론의 구조를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 내연기관의 구동으로부터 생성된 전력으로 바로 모터를 구동함에 있어서 발생할 수 있는 소음 등의 문제를 해결하는 하이브리드 드론의 구조를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a structure of a hybrid drone capable of achieving high energy efficiency in a manner different from the conventional one. In addition, an object of the present invention is to provide a structure of a hybrid drone that solves problems such as noise that may occur when a motor is directly driven with electric power generated from driving an internal combustion engine.

본 발명은 The present invention

하이브리드 드론으로서,As a hybrid drone,

(a) 내연기관과;(a) an internal combustion engine;

(b) 상기 내연기관의 구동으로부터 전력을 생산하는 발전기와;(b) a generator for generating electric power from driving of the internal combustion engine;

(c) 상기 내연기관의 기화기의 스로틀밸브의 개도를 조정하는 스로틀밸브개도 조정기구와;(c) a throttle valve opening degree adjusting mechanism for adjusting the opening degree of the throttle valve of the carburetor of the internal combustion engine;

(d) 충전식 배터리와;(d) a rechargeable battery;

(e) 상기 하이브리드 드론의 프로펠러를 구동하는 전기모터의 속도를 변속하는 전자변속기와; (e) an electronic transmission for changing the speed of the electric motor driving the propeller of the hybrid drone;

(f) 상기 하이브리드 드론에 설치된 센서들이 감지한 값에 따라 판단된 비행상황과 상기 하이브리드 드론의 조종기의 조종신호에 따라 상기 발전기의 전력 및/또는 상기 충전식 배터리의 전력을 상기 전자변속기로 공급되도록 하거나, 상기 발전기의 전력을 상기 전자변속기와 상기 충전식 배터리로 분배하여 상기 충전식 배터리가 충전될 수 있도록 하는 파워 컨트롤 유닛과; 그리고,(f) the power of the generator and/or the power of the rechargeable battery is supplied to the electronic transmission according to the flight condition determined according to the value detected by the sensors installed in the hybrid drone and the control signal of the controller of the hybrid drone, or And a power control unit that distributes power of the generator to the electronic transmission and the rechargeable battery so that the rechargeable battery can be charged; And,

(g) 상기 하이브리드 드론의 조종기의 스로틀채널의 가속 또는 감속신호에 따라 상기 스로틀밸브개도 조정기구가 상기 내연기관의 기화기의 스로틀밸브의 개도를 상기 가속 또는 감속신호에 비례하여 열도록 제어하는 비례제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론을 제공한다.(g) Proportional control in which the throttle valve opening adjustment mechanism opens the opening of the throttle valve of the carburetor of the internal combustion engine in proportion to the acceleration or deceleration signal according to an acceleration or deceleration signal of the throttle channel of the manipulator of the hybrid drone. It provides a hybrid drone, characterized in that comprising a means.

본 발명에 따를 경우, According to the invention,

(a) 상기 하이브리드 드론은 플라이트 컨트롤 유닛을 더욱 가지고, (a) The hybrid drone further has a flight control unit,

(b) 상기 비례제어수단은 상기 파워 컨트롤 유닛에 설치되고, (b) the proportional control means is installed in the power control unit,

(c) 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 플라이트 컨트롤 유닛을 통하여 상기 하이브리드 드론에 설치된 센서들이 감지한 값과 상기 하이브리드 드론의 조종기의 조종신호를 받아들이고, 상기 받아들인 센서들의 값에 따라 비행상황을 판단하는 것이 바람직하다.(c) The power control unit receives a value detected by sensors installed in the hybrid drone and a control signal of the controller of the hybrid drone through the flight control unit, and determines the flight condition according to the values of the received sensors. desirable.

본 발명에 따를 경우, 상기 하이브리드 드론이 호버링 중이라고 판단되는 경우, 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 발전기의 전력을 상기 전자변속기와 상기 충전식 배터리로 분배하여 상기 충전식 배터리가 충전될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.According to the present invention, when it is determined that the hybrid drone is hovering, it is preferable that the power control unit distributes the power of the generator to the electronic transmission and the rechargeable battery so that the rechargeable battery can be charged.

또한, 본 발명에 따를 경우, 상기 하이브리드 드론이 이륙중이라고 판단되는 경우, 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 스로틀밸브개도조정기구를 제어하여 상기 내연기관의 기화기의 개도가 시동상태로 머무르게 하고, 상기 발전기로부터 전력공급을 받는 것을 끊고 상기 충전식 배터리의 전력을 상기 전자변속기로 공급되도록 하여 상기 내연기관의 소음을 방지하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, when it is determined that the hybrid drone is taking off, the power control unit controls the throttle valve opening degree adjustment mechanism to keep the opening degree of the carburetor of the internal combustion engine in the starting state, and power from the generator. It is preferable to stop receiving the supply and supply power from the rechargeable battery to the electronic transmission to prevent noise from the internal combustion engine.

본 발명에 따를 경우, 상기 내연기관이 꺼지거나 또는 상기 내연기관의 연료가 떨어졌을 때를 포함하는 비상상황에서 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 충전식 배터리에 충전된 전력을 상기 전자변속기로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.In the case of the present invention, it is preferable that the power control unit supplies the electric power charged in the rechargeable battery to the electronic transmission in an emergency situation including when the internal combustion engine is turned off or when the internal combustion engine runs out of fuel. .

본 발명에 따를 경우, 상기 하이브리드 드론은 상기 내연기관의 배기가스로 동력을 생산하는 재생터빈(regeneration turbine)을 더욱 가지고, 상기 발전기는 상기 내연기관의 출력동력으로부터 전력을 생산하는 엔진발전기와 상기 재생터빈에서 생산된 동력으로 전력을 생산하는 재생발전기를 포함하는 것이 바람직하다.According to the present invention, the hybrid drone further has a regeneration turbine that generates power from the exhaust gas of the internal combustion engine, and the generator is an engine generator that generates power from the output power of the internal combustion engine and the regeneration It is preferred to include a regenerative generator that generates power from the power produced by the turbine.

이러한 경우, 상기 재생터빈은 테슬라터빈이 사용되는 것이 바람직하다.In this case, the regeneration turbine is preferably a Tesla turbine.

본 발명에 따를 경우, 내연기관에서 생성된 전력으로 바로 모터를 구동하는 것이며, 비행 상황에 맞추어 내연기관의 회전이 조정되고, 발전기와 배터리와 전자변속기 사이에 적절한 전력의 배분이 이루어지는 것으로서 에너지효율이 높게 된다. 이에 따라 장기간의 비행이 가능하다. According to the present invention, the motor is directly driven by the power generated by the internal combustion engine, the rotation of the internal combustion engine is adjusted according to the flight situation, and energy efficiency is achieved by distributing adequate power between the generator, the battery and the electronic transmission. It becomes high. This enables long-term flight.

또한 내연기관의 배기가스를 이용하여 재생터빈을 구동하여 추가적으로 전력을 생산하는 것으로서 에너지효율을 극대화할 수 있으며 이 또한 장기간의 비행을 가능하게 한다. In addition, by using the exhaust gas of the internal combustion engine to generate additional power by driving the regenerative turbine, energy efficiency can be maximized, and this also enables long-term flight.

나아가서 이륙시 등 소음이 문제가 되는 경우 배터리의 전력으로 모터를 구동하여 소음의 문제를 유발하지 않게 된다.Furthermore, when noise is a problem, such as during take-off, the motor is driven by the power of the battery, so that the noise problem is not caused.

한편으로 내연기관이 꺼지거나 또는 연료가 떨어지는 등의 비상상황에서 충전된 배터리로 작동을 할 수 있게 된다.On the one hand, it is possible to operate with a charged battery in an emergency situation such as the internal combustion engine is turned off or the fuel runs out.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론의 외관을 보이는 도면;
도 2a와 도 2b는 가솔린엔진을 중심으로 이에 연결되는 장치들을 보이는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론을 위에서 바라본 사시도;
도 4는 본 실시예의 구성을 보이는 블록 다이어그램.1 is a view showing the appearance of a hybrid drone according to an embodiment of the present invention;
2A and 2B are views showing devices connected thereto around a gasoline engine;
3 is a perspective view from above of a hybrid drone according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram showing the configuration of this embodiment.

이제 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Now, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론(1000)의 외관을 보이는 도면이다.First, FIG. 1 is a view showing the appearance of a hybrid drone 1000 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 드론(1000)은 6개의 로터를 가지는 헥사코터(hexacopter)이고 중앙부(800)와 상기 중앙부(800)로부터 6개의 연장부(860)가 방사상으로 연장되어 있다.As shown, the hybrid drone 1000 according to this embodiment is a hexacopter having six rotors, and the central portion 800 and the six extension portions 860 radially extend from the central portion 800 have.

중앙부(800)에 GPS 수신기(110), 플라이트 컨트롤 유닛(flight control unit)(109)과 리튬 폴리머 배터리와 같은 충전식 배터리(111)가 설치되고, 그 하부에 내연기관인 가솔린엔진(103)이 설치되어 있다.A GPS receiver 110, a flight control unit 109, and a rechargeable battery 111 such as a lithium polymer battery are installed in the central part 800, and a gasoline engine 103, which is an internal combustion engine, is installed in the lower portion thereof. have.

후술하는 바와 같이, 가솔린엔진(103)의 구동으로부터 전력을 생산하는 엔진발전기(100)와 재생발전기(102)가 전력을 생산하고, 이렇게 생산된 전력은 파워 컨트롤 유닛(power control unit)(106)의 제어에 따라 전자변속기(118)로 공급되어 전기모터(115)를 구동하고 이에 따라 프로펠러(116)를 구동하게 된다.As will be described later, the engine generator 100 and the regenerative generator 102 that generate electric power from the driving of the gasoline engine 103 produce electric power, and the electric power thus produced is a power control unit 106 It is supplied to the electronic transmission 118 according to the control of to drive the electric motor 115, thereby driving the propeller 116.

본 실시예에 따를 경우, 전자변속기(ESC)(118)와 전기모터(115) 및 프로펠러(116)는 중앙부(800)에 방사상으로 연결된 연장부(860)에 각각 설치되어 있는데, 도면에서, 가상적으로 연장부(860) 중 하나를 절개하여 전자변속기(118)가 내장된 것을 보이고 있다.According to the present embodiment, the electronic transmission (ESC) 118, the electric motor 115, and the propeller 116 are respectively installed in an extension part 860 radially connected to the central part 800. One of the extensions 860 is cut to show that the electronic transmission 118 is embedded.

플라이트 컨트롤 유닛(109)은 하이브리드 드론(1000)의 전체적인 비행을 위하여 자이로센서, 가속도센서, 지자계 센서, 기압센서 등을 내장하고 GPS 수신기(110), 고도계 등과 같은 하이브리드 드론(1000)에 설치된 센서들이 감지한 값들을 인식하고, 드론 조종기의 조종신호를 받아들여 개개의 전자변속기(118) 등을 제어하여 전체적인 비행을 제어하는 것으로서, 플라이트 컨트롤러(flight controller) 등의 명칭으로 규격화된 하드웨어와 소프트웨어가 판매되는 것이다.The flight control unit 109 includes a gyro sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, a barometric pressure sensor, etc. for the overall flight of the hybrid drone 1000, and a sensor installed in the hybrid drone 1000 such as a GPS receiver 110 and an altimeter. It recognizes the values sensed by the drone and controls the individual electronic transmission 118 by receiving the control signal of the drone controller to control the overall flight, and the hardware and software standardized under the name of flight controller, etc. It is sold.

도 2a와 도 2b는 가솔린엔진(103)을 중심으로 이에 연결되는 장치들을 보이는 도면이다.2A and 2B are views showing devices connected to the gasoline engine 103 as the center.

도시된 바와 같이, 가솔린엔진(103)이 제공되고, 상기 가솔린엔진(103)의 기화기(carburetor)(108)가 보이며, 상기 기화기(108)에 대하여 흡기소음기(104)가 설치되어있다.As shown, a gasoline engine 103 is provided, a carburetor 108 of the gasoline engine 103 is seen, and an intake silencer 104 is installed with respect to the carburetor 108.

상기 흡기소음기(104)는 상기 기화기(108)로 인입하는 공기의 소음을 줄이는 것이다.The intake silencer 104 reduces the noise of air introduced into the vaporizer 108.

상기 가솔린엔진(103)에 냉각팬(107)이 설치되어 가솔린엔진(103)이 과열되는 것을 방지하고 있다.A cooling fan 107 is installed in the gasoline engine 103 to prevent the gasoline engine 103 from overheating.

본 발명에 따를 경우, 기화기(108)의 스로틀밸브(throttle valve)의 개도(opening)를 조정하는 스로틀밸브 개도 조정기구(105)가 제공되는데, 본 실시예에서 이것은 파워 컨트롤 유닛(106)의 제어를 받는 서보모듈(servo module)이 사용되고 있다.According to the present invention, there is provided a throttle valve opening degree adjustment mechanism 105 for adjusting the opening of the throttle valve of the carburetor 108, in this embodiment this is the control of the power control unit 106 Servo module is being used.

또한 엔진발전기(100)가 설치되어 있는데, 이것은 가솔린엔진(103)의 출력동력을 받아 전력을 생산하는 것이다.In addition, an engine generator 100 is installed, which generates electric power by receiving the output power of the gasoline engine 103.

본 발명에 따를 경우, 재생터빈이 설치되어 상기 가솔린엔진(103)의 배기가스로 구동되어 재생발전기를 돌려 추가적인 전력을 생산하게 하는 것이 바람직하다.In the case of the present invention, it is preferable that a regenerative turbine is installed and driven by the exhaust gas of the gasoline engine 103 to rotate the regenerative generator to generate additional power.

이에 따라 가솔린엔진(103)의 배기가스배출구와 연결되어 테슬라터빈(101)이 설치되고 있으며 테슬라터빈(101)의 동력을 받아 전력을 생산하는 발전기인 재생발전기(102)가 설치되어있다.Accordingly, the Tesla turbine 101 is installed by being connected to the exhaust gas outlet of the gasoline engine 103, and the regenerative generator 102, which is a generator that generates electric power by receiving the power of the Tesla turbine 101, is installed.

상기 엔진발전기(100) 및 재생발전기(102) 각각은 상기 파워 컨트롤 유닛(power control unit)(106)과 연결이 되고 있는데, 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 또한 상기 충전식 배터리(111)와 연결되고, 또한 전자변속기(118)와도 연결된다.Each of the engine generator 100 and the regenerative generator 102 is connected to the power control unit 106, and the power control unit 106 is also connected to the rechargeable battery 111 , It is also connected to the electronic transmission 118.

상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 발전기(100)(102)와 상기 충전식 배터리(111)와 상기 전자변속기(118)의 사이에서 전력의 흐름을 제어하는 것이다.The power control unit 106 controls the flow of power between the generator 100 and 102 and the rechargeable battery 111 and the electronic transmission 118.

본 발명에 따를 경우, 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 플라이트 컨트롤 유닛(109)으로부터 하이브리드 드론(1000)에 설치된 센서들의 감지값과 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 조종신호를 받아들이며, 상기 센서들의 감지값으로부터 비행상황을 판단하고 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 조종신호에 따라 상기 발전기(100)(102)의 전력 및/또는 상기 충전식 배터리(111)의 전력을 상기 전자변속기(118)로 공급되도록 하거나, 상기 발전기(100)(102)의 전력을 상기 전자변속기(118)와 상기 충전식 배터리(111)로 분배하여 상기 충전식 배터리(111)가 충전될 수 있도록 한다.According to the present invention, the power control unit 106 receives the sensing values of the sensors installed in the hybrid drone 1000 from the flight control unit 109 and the control signal of the manipulator of the hybrid drone 1000, and Determining the flight situation from the detected value and supplying the power of the generators 100 and 102 and/or the power of the rechargeable battery 111 to the electronic transmission 118 according to the control signal of the controller of the hybrid drone 1000 Alternatively, the power of the generators 100 and 102 is distributed to the electronic transmission 118 and the rechargeable battery 111 so that the rechargeable battery 111 can be charged.

본 실시예에 따를 경우, 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은, 나아가서, 상기 하이브리드 드론의 조종기의 스로틀채널의 가속 또는 감속신호에 따라 상기 스로틀밸브개도 조정기구(105)가 상기 내연기관의 기화기(108)의 스로틀밸브의 개도를 상기 가속 또는 감속신호에 비례하여 열도록 비례제어를 행한다.According to the present embodiment, the power control unit 106 further comprises the throttle valve opening adjustment mechanism 105 according to an acceleration or deceleration signal of the throttle channel of the manipulator of the hybrid drone. Proportional control is performed to open the opening of the throttle valve of) in proportion to the acceleration or deceleration signal.

본 실시예의 경우, 상기 발전기(100)(102)로부터 생성되는 전류는 직류(DC)이고, 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 직류를 받아들여 일정한 전압이 출력되도록 조정한다.In the present embodiment, the current generated from the generators 100 and 102 is direct current (DC), and the power control unit 106 receives direct current and adjusts it to output a constant voltage.

만일 상기 발전기(100)(102)가 교류(AC) 전류를 생성한다면, 이를 직류로 전환하는 컨버터가 필요하게 될 것이다.If the generators 100 and 102 generate an alternating current (AC) current, a converter that converts it to direct current will be required.

도 3은 상기 하이브리드 드론(1000)을 위에서 바라본 사시도로서, 중앙부(800)에 GPS 수신기(110), 플라이트 컨트롤 유닛(flight control unit)(109)과 충전식 배터리(111)와 더불어 가솔린이 저장되는 연료통(114)이 설치되고, 또한 연료의 잔량을 감지하는 연료게이지센서(113)와 드론 조종기의 신호를 수신하는 수신기(112)가 설치되고 있다.3 is a perspective view of the hybrid drone 1000 as viewed from above, a fuel tank in which gasoline is stored along with a GPS receiver 110, a flight control unit 109 and a rechargeable battery 111 in the central part 800 114 is installed, and a fuel gauge sensor 113 for sensing the remaining amount of fuel and a receiver 112 for receiving a signal from a drone manipulator are installed.

도 4는 본 실시예의 구성을 보이는 블록 다이어그램(block diagram)이다.4 is a block diagram showing the configuration of this embodiment.

도시된 바와 같이, 플라이트 컨트롤 유닛(flight control unit)(109)이 제공되고 있다.As shown, a flight control unit 109 is provided.

전술한 바와 같이, 플라이트 컨트롤 유닛(109)은 하이브리드 드론(1000)의 전체적인 비행을 위하여 자이로센서, 가속도센서, 지자계 센서, 기압센서 등을 내장하고 GPS 수신기(110), 고도계 등과 같은 하이브리드 드론(1000)에 설치된 센서들이 감지한 값을 인식하고, 드론 조종기의 조종신호를 받아들여 개개의 전자변속기(118) 등을 제어하여 전체적인 비행을 제어하는 것이다.As described above, the flight control unit 109 includes a gyro sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, an atmospheric pressure sensor, etc. for the overall flight of the hybrid drone 1000, and a hybrid drone such as a GPS receiver 110, an altimeter, etc. 1000) recognizes the value detected by the sensors, receives the control signal of the drone controller and controls the individual electronic transmission 118, etc. to control the overall flight.

도시된 바와 같이, 상기 플라이트 컨트롤 유닛(109)은 GPS 수신기(110)로부터 GPS 정보를 받아들이고, 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 조종신호를 수신하는 수신기(112)를 통하여 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 조종신호를 받아들인다. As shown, the flight control unit 109 receives GPS information from the GPS receiver 110, and the controller of the hybrid drone 1000 through the receiver 112 receiving a control signal of the controller of the hybrid drone 1000 Accept the control signal.

또한 플라이트 컨트롤 유닛(109)은 카메라와 다른 여러 센서들(119)이 감지한 값들을 받아들인다. In addition, the flight control unit 109 receives values sensed by the camera and other sensors 119.

또한 플라이트 컨트롤 유닛(109)은 연료통(114)의 연료의 잔량을 감지하는 연료게이지센서(113)로부터 연료(가솔린)의 잔량에 관한 정보를 받아들인다.In addition, the flight control unit 109 receives information on the remaining amount of fuel (gasoline) from the fuel gauge sensor 113 that detects the remaining amount of fuel in the fuel tank 114.

또한 플라이트 컨트롤 유닛(109)은 가솔린엔진(103)의 엔진회전수를 RPM 센서(117a)로부터 체크하여 행정수에 맞추어 점화인버터(117b)를 통하여 엔진(103)의 점화코일에 고전압을 인가해준다.Further, the flight control unit 109 checks the engine speed of the gasoline engine 103 from the RPM sensor 117a and applies a high voltage to the ignition coil of the engine 103 through the ignition inverter 117b according to the number of strokes.

전술한 바와 같이, 가솔린엔진(103)의 기화기(108)에 대하여 흡기소음기(104)가 설치되어있으며, 가솔린엔진(103)의 출력동력은 엔진발전기(100)를 구동하여 전력을 생산하고 또한 그 배기가스는 테슬라터빈(101)을 구동하여 재생발전기(102)가 추가의 전력을 생산하게 한다.As described above, the intake silencer 104 is installed with respect to the carburetor 108 of the gasoline engine 103, and the output power of the gasoline engine 103 drives the engine generator 100 to generate electric power and The exhaust gas drives the Tesla turbine 101 so that the regenerative generator 102 produces additional power.

파워 컨트롤 유닛(106)이 제공되는데, 이것은 전술한 바와 같이, 상기 플라이트 컨트롤 유닛(109)으로부터 하이브리드 드론(1000)에 설치된 센서들의 감지값과 하이브리드 드론(1000) 조종기의 조종신호를 받아들이며, 상기 센서들의 감지값으로부터 비행상황을 판단하고 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 조종신호에 따라 상기 발전기(100)(102)의 전력 및/또는 상기 충전식 배터리(111)의 전력을 상기 전자변속기(118)로 공급되도록 하거나, 상기 발전기(100)(102)의 전력을 상기 전자변속기(118)와 상기 충전식 배터리(111)로 분배하여 상기 충전식 배터리(111)가 충전될 수 있도록 한다.A power control unit 106 is provided, which receives the detection values of the sensors installed in the hybrid drone 1000 and the control signals of the hybrid drone 1000 manipulator from the flight control unit 109, as described above, and the sensor The flight condition is determined from the detected values of the hybrid drone 1000 and the power of the generator 100 and 102 and/or the power of the rechargeable battery 111 is converted to the electronic transmission 118 according to the control signal of the controller of the hybrid drone 1000. The rechargeable battery 111 can be charged by supplying or distributing the electric power of the generators 100 and 102 to the electronic transmission 118 and the rechargeable battery 111.

또한 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 스로틀채널의 가속 또는 감속신호에 따라 상기 스로틀밸브개도 조정기구(105)가 상기 가솔린엔진(103)의 기화기(108)의 스로틀밸브의 개도를 상기 가속 또는 감속신호에 비례하여 열도록 비례제어를 행한다.In addition, the power control unit 106 is the throttle valve opening adjustment mechanism 105 in accordance with the acceleration or deceleration signal of the throttle channel of the manipulator of the hybrid drone 1000, the throttle valve of the carburetor 108 of the gasoline engine 103 Proportional control is performed so that the opening degree of is opened in proportion to the acceleration or deceleration signal.

상기 파워 컨트롤 유닛(106)의 제어에 따라 전력이 전자변속기(118)로 공급되고 이러한 전자변속기(118)는 플라이트 컨트롤 유닛(109)의 제어에 따라 전기모터(115)를 제어하여 프로펠러(116)의 구동을 제어하게 된다. Power is supplied to the electronic transmission 118 under the control of the power control unit 106, and the electronic transmission 118 controls the electric motor 115 according to the control of the flight control unit 109 to control the propeller 116. Control the driving of

본 실시예에서 상기 전기모터(115)는 브러쉬리스 모터를 사용하고 있다.In this embodiment, the electric motor 115 uses a brushless motor.

본 발명에 따를 경우, 노이즈센서(119)가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 노이즈센서(119)를 통하여 상기 플라이트 컨트롤 유닛(106)은 소음을 감지하게 된다.In the case of the present invention, it is preferable that a noise sensor 119 is installed, and the flight control unit 106 detects noise through the noise sensor 119.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론(1000)의 작동을 설명한다.Now, the operation of the hybrid drone 1000 according to an embodiment of the present invention will be described.

일반적인 비례제어:General proportional control:

우선적으로, 본 실시예에 따를 경우, 상기 충전식 배터리(111)는 48V의 전압을 유지하는 것이 사용되고 있으며, 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 전자 변속기(118)로 48V의 전압이 공급되도록 조정을 한다. First of all, according to the present embodiment, the rechargeable battery 111 is used to maintain a voltage of 48V, and the power control unit 106 adjusts so that the voltage of 48V is supplied to the electronic transmission 118. .

이에 따라서, 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 스로틀채널의 조정에 따라 가속이나 감속이 있는 경우, 이에 비례하여 상기 발전기(100)(102)에서 생성되는 전력량이 증가하거나 감소하고, 상기 전자변속기(118)로 공급되는 전류가 증가하거나 감소하게 될 것이다.Accordingly, when there is acceleration or deceleration according to the adjustment of the throttle channel of the manipulator of the hybrid drone 1000, the amount of power generated by the generators 100 and 102 increases or decreases in proportion thereto, and the electronic transmission 118 ) Will increase or decrease.

그러나 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 스로틀채널이 급격한 가속을 하는 경우, 상기 발전기(100)(102)에서 생성되는 전력량이 이를 쫓아오지 못하는 경우, 상기 충전식 배터리(111)로부터도 전력을 공급받아 상기 전자번속기(118)로 공급한다.However, when the throttle channel of the manipulator of the hybrid drone 1000 accelerates rapidly, when the amount of power generated by the generators 100 and 102 does not follow it, power is also supplied from the rechargeable battery 111 and the It is supplied to the electronic number 118.

이륙시:On takeoff:

상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 시동 후 설정된 시간이하에서 고도계를 통하여 인식된 고도가 설정된 값 이하인 경우를 이륙 중으로 판단한다. The power control unit 106 determines that it is taking off when the altitude recognized through the altimeter is less than or equal to the set value within a set time after starting.

예를 들어, 시동후 3분동안 고도가 20m이하인 경우를 이륙 중으로 판단할 수 있다. For example, if the altitude is less than 20m for 3 minutes after starting, it can be judged as taking off.

따라서 시동 후 3분이내이지만 고도가 20m를 넘는 경우는 이륙 중으로 판단되지 않는다.Therefore, if it is within 3 minutes after starting, but the altitude exceeds 20m, it is not considered as taking off.

상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 하이브리드 드론(1000)이 이륙중이라고 판단되면, 이륙 중 제어를 행하게 된다.When it is determined that the hybrid drone 1000 is taking off, the power control unit 106 performs control during takeoff.

즉 상기 스로틀밸브개도조정기구(105)를 제어하여 가솔린엔진(103)의 기화기(108)의 개도가 시동상태로 머무르게 하고, 상기 발전기(100)(102)로부터 전력공급을 받는 것을 끊고 상기 충전식 배터리(111)로부터 전력을 공급받아 이를 상기 전자변속기(118)로 공급한다.That is, by controlling the throttle valve opening degree adjustment mechanism 105, the opening degree of the carburetor 108 of the gasoline engine 103 remains in the starting state, and the power supply from the generators 100 and 102 is cut off, and the rechargeable battery It receives power from 111 and supplies it to the electronic transmission 118.

이에 따라 전기모터(115)는 충전 배터리(111)의 전압으로 작동이 되는 것으로서 가솔린엔진의 소음이 최소화 된다.Accordingly, the electric motor 115 is operated by the voltage of the rechargeable battery 111 and noise of the gasoline engine is minimized.

한편, 본 발명에 따를 경우, 전술한 이륙 중 제어는 전술한 이륙조건에 더하여 노이즈센서(119)를 통한 소음이 설정된 값 이상인 경우에만 행할 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, the above-described take-off control can be performed only when the noise through the noise sensor 119 in addition to the above-described take-off condition is greater than or equal to a set value.

그러나 충전식 배터리(111)의 충전이 부족할 경우에는, 전술한 이륙 중 제어를 행하지 않으며, 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 충전식 배터리(111)와의 전력공급연결을 끊고 상기 발전기(100)(102)로부터 전력을 공급받아 이를 상기 전자변속기(118)로 공급한다.However, when the charge of the rechargeable battery 111 is insufficient, the control during takeoff is not performed, and the power control unit 106 disconnects the power supply connection with the rechargeable battery 111 and the generators 100 and 102 It receives power from and supplies it to the electronic transmission 118.

이 경우, 파워 컨트롤 유닛(106)은 하이브리드 드론(1000)의 조종기의 스로틀밸브의 조종신호에 따라 가솔린엔진(103)의 기화기(108)의 스로틀밸브의 개도를 조정한다.In this case, the power control unit 106 adjusts the opening degree of the throttle valve of the carburetor 108 of the gasoline engine 103 according to the control signal of the throttle valve of the manipulator of the hybrid drone 1000.

호버링(hovering)시:When hovering:

상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 플라이트 컨트롤 유닛(109)을 통하여 제공받은 고도정보와 GPS 위치정보가 일정할 때 상기 하이브리드 드론(1000)이 호버링을 하고 있는 것으로 판단하고, 상기 충전식 배터리(111)의 전압을 체크한다.The power control unit 106 determines that the hybrid drone 1000 is hovering when the altitude information and GPS location information provided through the flight control unit 109 are constant, and the rechargeable battery 111 Check the voltage of

상기 충전식 배터리(111)의 전압이 설정된 값 이하인 경우, 충전이 필요한 경우로 판단하여, 상기 스로틀밸브개도조정기구(105)를 제어하여 가솔린엔진(103)의 기화기(108)의 스로틀밸브의 개도를 더욱 열어 발전기(100)(102)의 전력량을 늘리고, 이들 발전기(100)(102)의 전력을 상기 전자변속기(118)와 충전식 배터리(111)로 분배한다.When the voltage of the rechargeable battery 111 is less than a set value, it is determined that charging is necessary, and the throttle valve opening degree of the carburetor 108 of the gasoline engine 103 is controlled by controlling the throttle valve opening degree adjustment mechanism 105. Further, the electric power of the generators 100 and 102 is increased, and the electric power of the generators 100 and 102 is distributed to the electronic transmission 118 and the rechargeable battery 111.

이에 따라 상기 충전식 배터리(111)는 충전이 이루어지게 된다.Accordingly, the rechargeable battery 111 is charged.

본 실시예에 따를 경우, 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 전자변속기(118)로는 48V의 일정전압이 공급되도록 하고 있으며, 상기 충전식 배터리의 전압이 48V이하인 경우 충전이 필요한 경우로 판단한다. According to the present embodiment, the power control unit 106 supplies a constant voltage of 48V to the electronic transmission 118, and determines that charging is necessary when the voltage of the rechargeable battery is 48V or less.

만일 호버링을 하고 있는 것으로 판단되었지만 충전식 배터리(111)의 전압이 48V이상이라면 충전이 필요치 않으며, 전술한 일반적인 비례제어를 행하게 된다.If it is determined that it is hovering, but if the voltage of the rechargeable battery 111 is 48V or more, charging is not necessary, and the above-described general proportional control is performed.

비상상황시:In case of emergency:

만일, 상기 가솔린엔진(103)이 꺼지거나 또는 연료가 떨어졌을 때를 포함하는 비상상황으로 판단이 되면, 상기 파워 컨트롤 유닛(106)은 상기 충전식 배터리(111)의 전력을 상기 전자변속기(118)로 공급시킨다.If it is determined as an emergency situation including when the gasoline engine 103 is turned off or the fuel runs out, the power control unit 106 transfers the power of the rechargeable battery 111 to the electronic transmission 118. Supply.

이와 같은, 본 발명에 따를 경우, 내연기관에서 생성된 전력으로 바로 모터를 구동하는 것이며, 비행 상황에 맞추어 내연기관의 회전이 조정되고, 발전기와 배터리와 전자변속기 사이에 적절한 전력의 배분이 이루어지는 것으로서 에너지효율이 높게 된다. 이에 따라 장기간의 비행이 가능하다. As described above, according to the present invention, the motor is directly driven with the power generated by the internal combustion engine, the rotation of the internal combustion engine is adjusted according to the flight situation, and appropriate power distribution between the generator, the battery and the electronic transmission is made. Energy efficiency becomes high. This enables long-term flight.

또한 내연기관의 배기가스를 이용하여 재생터빈을 구동하여 추가적으로 전력을 생산하는 것으로서 에너지효율을 극대화할 수 있으며 이 또한 장기간의 비행을 가능하게 한다. In addition, by using the exhaust gas of the internal combustion engine to generate additional power by driving the regenerative turbine, energy efficiency can be maximized, and this also enables long-term flight.

나아가서 이륙시 등 소음이 문제가 되는 경우 배터리의 전력으로 모터를 구동하여 소음의 문제를 유발하지 않게 된다.Furthermore, when noise is a problem, such as during take-off, the motor is driven by the power of the battery, so that the noise problem is not caused.

한편으로 내연기관이 꺼지거나 또는 연료가 떨어지는 등의 비상상황에서 충전된 배터리로 작동을 할 수 있게 된다.On the one hand, it is possible to operate with a charged battery in an emergency situation such as the internal combustion engine is turned off or the fuel runs out.

1000: 하이브리드 드론
100: 엔진발전기
101: 테슬라터빈
102: 재생발전기
103: 가솔린엔진
104: 흡기소음기
105: 스로틀밸브 개도 조정기구
106: 파워 컨트롤 유닛
107: 냉각팬
108: 기화기
109: 플라이트 컨트롤 유닛
110: GPS 수신기
111: 충전식 배터리
112: 하이브리드 드론 조종기의 신호를 수신하는 수신기
113: 연료게이지센서
114: 연료통
115: 전기모터
116: 프로펠러
117a: 엔진 RPM 센서
117b: 점화 인버터
118: 전자변속기
800: 중앙부
860: 연장부1000: hybrid drone
100: engine generator
101: Tesla turbine
102: regenerative generator
103: gasoline engine
104: intake silencer
105: throttle valve opening degree adjustment mechanism
106: power control unit
107: cooling fan
108: carburetor
109: flight control unit
110: GPS receiver
111: rechargeable battery
112: Receiver receiving signals from hybrid drone remote controller
113: fuel gauge sensor
114: fuel tank
115: electric motor
116: propeller
117a: engine RPM sensor
117b: ignition inverter
118: electronic transmission
800: central
860: extension

Claims (7)

하이브리드 드론으로서,
(a) 내연기관과;
(b) 상기 내연기관의 구동으로부터 전력을 생산하는 발전기와;
(c) 상기 내연기관의 기화기의 스로틀밸브의 개도를 조정하는 스로틀밸브개도 조정기구와;
(d) 충전식 배터리와;
(e) 상기 하이브리드 드론의 프로펠러를 구동하는 전기모터의 속도를 변속하는 전자변속기와;
(f) 상기 하이브리드 드론에 설치된 센서들이 감지한 값에 따라 판단된 비행상황과 상기 하이브리드 드론의 조종기의 조종신호에 따라 상기 발전기의 전력 및/또는 상기 충전식 배터리의 전력을 상기 전자변속기로 공급되도록 하거나, 상기 발전기의 전력을 상기 전자변속기와 상기 충전식 배터리로 분배하여 상기 충전식 배터리가 충전될 수 있도록 하며, 상기 하이브리드 드론의 조종기의 스로틀채널의 가속 또는 감속신호에 따라 상기 스로틀밸브개도 조정기구가 상기 내연기관의 기화기의 스로틀밸브의 개도를 상기 가속 또는 감속신호에 비례하여 열도록 제어하는 비례제어수단을 가지는 파워 컨트를 유닛을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론.As a hybrid drone,
(a) an internal combustion engine;
(b) a generator for generating electric power from driving of the internal combustion engine;
(c) a throttle valve opening degree adjusting mechanism for adjusting an opening degree of a throttle valve of the carburetor of the internal combustion engine;
(d) a rechargeable battery;
(e) an electronic transmission for changing the speed of the electric motor driving the propeller of the hybrid drone;
(f) the power of the generator and/or the power of the rechargeable battery is supplied to the electronic transmission according to the flight condition determined according to the value detected by the sensors installed in the hybrid drone and the control signal of the controller of the hybrid drone, or , By distributing the power of the generator to the electronic transmission and the rechargeable battery so that the rechargeable battery can be charged, the throttle valve opening degree adjusting mechanism according to an acceleration or deceleration signal of the throttle channel of the manipulator of the hybrid drone A hybrid drone comprising a power control unit having a proportional control means for controlling the opening of the throttle valve of the engine carburetor to be opened in proportion to the acceleration or deceleration signal. 제1항에 있어서,
(a) 상기 하이브리드 드론은 플라이트 컨트롤 유닛을 더욱 가지고,
(b) 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 플라이트 컨트롤 유닛을 통하여 상기 하이브리드 드론에 설치된 센서들이 감지한 값과 상기 하이브리드 드론의 조종기의 조종신호를 받아들이고, 상기 받아들인 센서들의 값에 따라 비행상황을 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론.The method of claim 1,
(a) The hybrid drone further has a flight control unit,
(b) The power control unit receives values sensed by sensors installed in the hybrid drone through the flight control unit and a control signal from the controller of the hybrid drone, and determines the flight condition according to the values of the received sensors. A hybrid drone that features. 제2항에 있어서,
상기 하이브리드 드론이 호버링 중이라고 판단되는 경우, 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 발전기의 전력을 상기 전자변속기와 상기 충전식 배터리로 분배하여 상기 충전식 배터리가 충전될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론.The method of claim 2,
When it is determined that the hybrid drone is hovering, the power control unit distributes the power of the generator to the electronic transmission and the rechargeable battery so that the rechargeable battery can be charged. 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 하이브리드 드론이 이륙중이라고 판단되는 경우, 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 스로틀밸브개도조정기구를 제어하여 상기 내연기관의 기화기의 개도가 시동상태로 머무르게 하고, 상기 발전기로부터 전력공급을 받는 것을 끊고 상기 충전식 배터리의 전력을 상기 전자변속기로 공급되도록 하여 상기 내연기관의 소음을 방지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론. The method according to claim 2 or 3,
When it is determined that the hybrid drone is taking off, the power control unit controls the throttle valve opening degree adjustment mechanism so that the opening degree of the carburetor of the internal combustion engine remains in the starting state, cuts off receiving power from the generator, and the rechargeable battery. Hybrid drone, characterized in that to prevent noise of the internal combustion engine by supplying the power of the electronic transmission. 제4항에 있어서,
상기 내연기관이 꺼지거나 또는 상기 내연기관의 연료가 떨어졌을 때를 포함하는 비상상황에서 상기 파워 컨트롤 유닛은 상기 충전식 배터리에 충전된 전력을 상기 전자변속기로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론.The method of claim 4,
In an emergency situation including when the internal combustion engine is turned off or the internal combustion engine runs out of fuel, the power control unit supplies electric power charged in the rechargeable battery to the electronic transmission. 제5항에 있어서,
상기 하이브리드 드론은 상기 내연기관의 배기가스로 동력을 생산하는 재생터빈(regeneration turbine)을 더욱 가지고, 상기 발전기는 상기 내연기관의 출력동력으로부터 전력을 생산하는 엔진발전기와 상기 재생터빈에서 생산된 동력으로 전력을 생산하는 재생발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론.The method of claim 5,
The hybrid drone further has a regeneration turbine that generates power from the exhaust gas of the internal combustion engine, and the generator is an engine generator that generates power from the output power of the internal combustion engine and the power produced from the regeneration turbine. A hybrid drone comprising a regenerative generator that generates electric power. 제6항에 있어서,
상기 재생터빈은 테슬라터빈인 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론.The method of claim 6,
The regeneration turbine is a hybrid drone, characterized in that the Tesla turbine.
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