KR20240094108A - 무인비행장치용 동력장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무인비행장치용 동력장치에 관한 것으로서, 무인비행장치의 외부 형상을 이루는 몸체부, 상기 몸체부의 중심으로부터 기설정된 간격 이격된 위치에 마련된 프로펠러, 배터리로부터 전력을 공급받아 회전을 수행하여 상기 프로펠러에 동력을 전달하는 모터, 상기 모터로부터 회전동력을 전달하는 회전축과 동기 발전기의 중심축이 결합되어 발전을 수행하는 자가발전부, 상기 자가발전부에서 발전된 전압을 입력받고, 상기 배터리에 마련된 기설정된 센서를 이용하여 배터리 정보를 수집하여 이상여부를 판단하는 배터리 관리부 및 상기 무인비행장치에 마련된 기설정된 센서로부터 센싱 데이터를 수신하는 센서 모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무인비행장치용 동력장치{POWER UNIT FOR UNMANNED AERIAL VEHCILES}
본 발명은 무인비행장치에 마련되는 동력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무인비행장치를 대상으로 외부로부터 에너지를 공급받아 동력으로 공급하는 하는 무인비행장치용 동력장치에 관한 것이다.
무인비행장치(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)란 사람이 타지 않고, 원격 조종 또는 스스로 조종되는 비행체가 지상에서 원격조종 혹은 사전 프로그램된 경로에 따라 자동 또는 반자동으로 비행하여 목적지로의 이동, 임무수행 등을 수행하며 비행체와 지상통제장비, 통신장비, 영상촬영장치 등을 의미한다.
또한, 무인비행장치의 비행형태에 따라 회전익(Rotary Wing) 무인비행장치와 고정익 무인비행장치로 분류되며, 군사용이 아닌 산업 및 레저용도의 무인비행장치는 고정인 무인비행장치보다 조작이 쉽고 주변 환경영향을 상대적으로 덜 받는 회전익 형태의 무인비행장치가 사용된다.
그러나, 무인비행장치는 외부로부터 동력을 공급하거나 자체적으로 동력을 생산할 수 없기 때문에 내장된 배터리로부터 동력을 공급받아 프로펠러의 회전을 수행하나, 평균적으로 전체 배터리 소모량 중 공중에서 제자리에 떠 있는 정지비행에만 50%에 육박하는 배터리가 소모된다.
또한, 기존의 배터리의 경우 드론의 운용시간과 성능향상을 위해 지속적으로 배터리의 용량을 늘리고 있으나, 100%완충 후 보관 시 배터리팩의 팽창 내지 폭발의 위험성과 더불어 소모되는 시간에 대비하여 충전시간이 더 많이 소요되므로 소방, 군용 등 긴급임무 운용 시 배터리 방전시간 대비 충전시간의 격차로 인하여 운용되지 못하는 상황이 발생할 가능성이 있기 때문에 이러한 상황을 방지하기 위하여 해당 무인비행장치의 배터리 여분을 다수 개 구비하여 관리하고 있는 실정이다.
따라서, 무인비행장치 운용 시 동력 모터로부터 발생되는 동기발전 성질을 이용하여 회전익부에 회전기를 마련하고, 회전익의 회전 시 발생하는 동력을 통해 회전기가 같이 회전하여 전력을 발생시켜 배터리에 공급함으로써 드론의 운용시간을 향상시키고 배터리의 상태를 점검하여 배터리의 상태에 따라 운행여부를 판단할 수 있는 기술에 대한 연구가 요구된다.
한국등록특허 제10-2212086호
본 발명은 무인비행장치에 자가발전기능의 기기를 마련함으로써, 기본보다 증가된 비행시간을 제공함에 목적이 있다.
또한, 무인비행장치 내 배터리 정보를 수집하여 안정도 산출함으로써, 무인비행장치의 운행 전 배터리로 인한 사고를 미리 예방함에 목적이 있다.
또한, 무인비행장치 내 마련된 온도 센서의 측정값을 수집하여 고장여부를 판단함으로써, 고장난 센서의 빠른 인지와 교체를 수행함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 무인비행장치용 동력장치는, 무인비행장치의 외부 형상을 이루는 몸체부, 상기 몸체부의 중심으로부터 기설정된 간격 이격된 위치에 마련된 프로펠러, 배터리로부터 전력을 공급받아 회전을 수행하여 상기 프로펠러에 동력을 전달하는 모터, 상기 모터로부터 회전동력을 전달하는 회전축과 동기 발전기의 중심축이 결합되어 발전을 수행하는 자가발전부, 상기 자가발전부에서 발전된 전압을 입력받고, 상기 배터리에 마련된 기설정된 센서를 이용하여 배터리 정보를 수집하여 이상여부를 판단하는 배터리 관리부 및 상기 무인비행장치에 마련된 기설정된 센서로부터 센싱 데이터를 수신하는 센서 모니터링부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리부는, 상기 자가발전부에서 자가발전을 이용하여 발전된 전압을 상기 배터리로 공급하되, 상기 배터리가 다수 개로 이루어진 경우, 측정된 배터리 잔량이 가장 낮은 배터리에 상기 발전된 전압을 우선 공급하고, 상기 다수 개의 배터리의 개별 잔량의 백분율이 70%를 초과하는 경우, 상기 자가발전부의 동작을 자동 중지할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리부는, 외부온도, 상기 배터리의 온도, 최초 배터리 크기 픽셀수, 현재 배터리 크기 픽셀수, 최초 시간당 충전 비율, 이전 시간당 충전비율, 권장 방출 전압량 및 현재 방출 전압량을 수집하여 하기 [수학식 1]에 따라 배터리 안정도를 산출하고,
[수학식 1]
(여기서, Bs는 배터리 안정도, To는 외부온도, TB는 배터리 온도, BSfp는 최초 배터리 크기 픽셀수, BSpp는 현재 배터리 크기 픽셀수, CPf는 최초 시간당 충전비율, CPl은 이전 시간당 충전비율, Ve는 권장 방출 전압값, Vp는 현재 방출 전압값을 의미함)
상기 배터리 안정도가 50%미만인 경우, 상기 무인비행장치의 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 연결된 기설정된 사용자 단말에 알람을 전송할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리부는, 상기 무인비행장치에 마련된 기설정된 영상촬영장치를 이용하여 상기 배터리가 최초로 장착되는 시점에서 상기 배터리의 전면을 촬영한 이미지 데이터 내 배터리의 픽셀수를 산출하여 상기 최초 배터리 크기 픽셀수로 저장하고, 상기 무인비행장치에 상기 배터리가 장착되는 시점에 대응하여 상기 기설정된 영상촬영장치를 이용하여 촬영된 이미지 데이터의 픽셀수를 산출하여 상기 현재 배터리 크기 픽셀수로 저장하며, 상기 최초 배터리 크기 픽셀수와 상기 현재 배터리 크기 픽셀수의 차이가 20%를 초과하는 경우, 상기 배터리로 입출력되는 전압공급을 차단할 수 있다.
또한, 상기 센서 모니터링부는, 하기 [수학식 2]에 의해 산출되는 상기 온도센서의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 온도센서가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
[수학식 2]
(여기서, Aerr은 평균오차, Taver는 상기 온도센서 센서값의 전체평균, Paver는 상기 온도센서 센서값 n개에 대한 일부평균, Tσ는 상기 온도센서 센서값의 전체표준편차를 의미함)
본 발명에 따르면, 무인비행장치에 자가발전기능의 기기를 마련함으로써, 기본보다 증가된 비행시간을 제공할 수 있다.
또한, 무인비행장치 내 배터리 정보를 수집하여 안정도 산출함으로써, 무인비행장치의 운행 전 배터리로 인한 사고를 미리 예방할 수 있다.
또한, 무인비행장치 내 마련된 온도 센서의 측정값을 수집하여 고장여부를 판단함으로써, 고장난 센서의 빠른 인지와 교체를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 무인비행장치용 동력장치의 블록도를 도시한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시례 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시례들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시례에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하, 본 발명인 무인비행장치용 동력장치는 첨부된 도 1을 참고로 상세하게 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 무인비행장치용 동력장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시례에 따른 무인비행장치용 동력장치는 몸체부(110), 프로펠러(120), 모터(130), 자가발전부(140), 배터리 관리부(150) 및 센서 모니터링부(160)를 포함할 수 있다.
상기 몸체부(110)는, 무인비행장치의 내부 및 외부 형상을 이루는 중심본체를 의미하며, 상기 몸체부(110)의 중심으로부터 동일한 간격과 거리에 상기 프로펠러(120)가 위치할 수 있다.
또한, 상기 몸체부(110)의 중심에는 다수 개의 센서, 배터리, 원격 조종 모듈 등 무인비행장치의 용도에 따라 다양한 모듈, 배터리, 보관함 및 센서 등이 위치할 수 있다.
상기 프로펠러(120)는, 상기 몸체부(110)의 중심으로부터 기설정된 간격 이격된 위치에 마련될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 프로펠러(120)는, 몸체부로부터 동일한 각도로 뻗어져 나오는 동일한 길이의 프레임에 위치하되 상기 프로펠러(120)는 4개 내지 8개로 마련될 수 있다.
또한, 상기 프로펠러(120)가 위치하는 프레임 내부에는 각 프로펠러(120)에 모터(130)가 마련되고, 상기 모터(130)의 회전동력을 전달하는 회전축과 상기 프로펠러(120)의 중심이 고정되어 상기 모터(130)의 회전에 대응하여 같이 회전운동을 수행할 수 있다.
상기 모터(130)는, 상기 몸체부(110)에 마련된 배터리로부터 전력을 공급받고, 제어부(미도시)를 통해 회전여부 및 회전속도 등 상세 제어동작 명령을 수신받아 회전운동을 수행하여 상기 프로펠러(120)에 회전동력을 전달할 수 있다.
여기서, 상기 배터리는, 상기 몸체부(110)에 마련되어, 상기 모터(130)가 구동할 전력원을 공급할 수 있으며, 재질은 리튬-폴리머 배터리팩이 사용되는 것이 일반적이다.
또한, 상기 모터(130)의 개별제어와 회전속도를 제어하는 제어부(미도시)는, 상기 무인비행장치를 제어하는 원격제어기 또는 상기 원격제어기와 연결되는 기설정된 사용자 단말로부터 제어명령을 수신하여 동작이 제어될 수 있다.
상기 자가발전부(140)는, 상기 모터(130)로부터 회전동력을 전달하는 회전축과 동기 발전기의 중심축이 결합되어 발전을 수행할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 모터(130)의 회전동력을 상기 프로펠러(120)까지 전달하기위해 마련된 중심축이 상기 프로펠러(120)에 결합되기 전, 일정거리만큼 이격된 거리에 소형 동기 발전기의 회전자 중심이 상기 중심축에 관통 결합되어 상기 중심축의 회전에 따라 소형 동기 발전기의 회전자가 같이 회전하여 자가발전이 수행될 수 있다.
여기서, 상기 자가발전부(140)는 상기 모터(130)의 회전동력을 상기 프로펠러(120)에 전달하기 위한 회전축에 고정자, 회전자, 여자기 및 베어링으로 구성된 소형 동기발전기가 결합되며, 상기 무인비행장치가 정지비행 수행 시, 회전하는 상기 모터(130)의 평균 회전수를 기준하여 상기 소형 동기 발전기의 기설정된 세부구성을 조정할 수 있다.
이때, 상기 무인비행장치가 정지비행 수행 시 상기 프로펠러(120)의 회전수가 일정하게 유지되어야 하므로 소형 동기 발전기를 통한 자가발전의 효율이 가장 우수하고, 정지비행이 아니더라도 상기 모터(130)의 회전수가 일정한 시점에서 자가발전을 수행하는 것이 이상적이다.
한편, 상기 모터(130)와 연결된 회전축과 상기 소형 동기 발전기의 회전자 중심과의 결합은, 전자식 신호를 통해 결합과 해제가 가능하며, 해제 시 상기 회전축과 상기 소형 동기 발전기의 회전자간 이격을 발생시켜 회전자의 회전에 회전동력이 영향을 미치지 않도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 자가발전부(140)는, 상기 무인비행장치가 정지비행 수행 시 회전하는 상기 모터(130)의 평균 회전수를 기준하여 상기 소형 동기발전기의 극수를 결정할 수 있다.
여기서, 상기 소형 동기발전기의 극수는, N극과 S극을 의미하는 자극의 개수를 의미하며, 상기 모터(130)의 초당 회전수(정지비행 시 기준)와 자가발전 시 배터리에 공급되는 목표 공급량에 따라 동기속도(Ns=120×주파수÷극수) 공식에 따라 주파수와 초당 회전수에 따라 상기 소형 동기발전기의 극수를 설정할 수 있다.
이때, 상기 무인비행장치의 정지비행 시 상기 모터(130)의 초당 회전수는 무인비행장치의 무게, 크기, 운용환경 등에 따라 정지비행을 유지하기 위한 평균 초당 회전수를 의미할 수 있다.
상기 배터리 관리부(150)는, 상기 자가발전부(140)에서 자가발전을 수행한 경우, 자가발전된 전압을 입력받고, 배터리에 마련된 기설정된 센서를 이용하여 배터리 정보를 수집하고 이를 근거로 배터리의 이상여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 기설정된 센서는, 배터리의 온도를 측정하는 배터리 온도 센서, 외부 온도 센서, 습도 센서 등을 의미할 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리부(150)는, 상기 배터리가 내장되는 배터리팩에 상기 기설정된 센서 외에도 배터리 잔량 측정기, 영상촬영장치, 배터리 충전기 감지 장치, 배터리 방출 전압량 측정장치 등을 무인비행장치 내외부에 마련된 배터리 수납공간 또는 배터리 충전공간에 마련되어 배터리 정보를 더 수집할 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리부(150)는, 상기 자가발전부(140)에서 자가발전을 이용하여 발전된 전압을 상기 배터리로 공급할 수 있다.
이때, 상기 배터리가 다수 개의 배터리가 결합된 배터리팩으로 이루어진 경우, 상기 배터리에 공급가능한 최소 단위의 배터리 중 잔량이 가장 낮은 배터리에 상기 발전된 전압을 우선 공급할 수 있다.
여기서, 상기 공급가능한 최소 단위의 배터리의 잔여 백분율이 전부 70%를 초과하는 경우, 상기 배터리의 충전이 요구되지 않기 때문에 상기 자가발전부(140)의 동작을 자동 중지하여 추가적인 자가발전을 정지하고 무인비행장치의 비행효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리부(150)는, 외부온도, 배터리의 온도, 최초 배터리 크기 픽셀수, 현재 배터리 크기 픽셀수, 최소 시간당 충전 비율, 이전 시간당 충전 비율, 권장 방출 전압량 및 현재 방출 전압량을 수집하여 하기 [수학식 1]에 따라 배터리 안정도를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
(여기서, Bs는 배터리 안정도, To는 외부온도, TB는 배터리 온도, BSfp는 최초 배터리 크기 픽셀수, BSpp는 현재 배터리 크기 픽셀수, CPf는 최초 시간당 충전비율, CPl은 이전 시간당 충전비율, Ve는 권장 방출 전압값, Vp는 현재 방출 전압값을 의미함)
이때, 상기 배터리 안정도(Bs)는 백분율로 나타낼 수 있으며, 상기 배터리 안정도가 50(%)미만인 경우, 상기 무인비행장치의 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 연결된 기설정된 사용자 단말에 배터리 안정도 불량 알람을 전송하여 배터리의 교체 또는 무인비행장치의 운용 금지를 유도할 수 있다.
여기서, 상기 외부온도(To)는, 상기 배터리가 위치한 배터리팩 또는 배터리 수납공간 외 외부에서 측정한 온도를 의미하고 상기 최초 배터리 크기 픽셀수(BSfp)는, 상기 배터리가 상기 무인비행장치에 결합되어 위치고정되고, 상기 고정된 위치에 마련된 기설정된 영상촬영장치를 이용하여 배터리가 최초로 장착되는 시점(영상촬영장치로 해당 배터리의 새제품을 처음 촬영하는 시점)에서 배터리 전면을 촬영한 이미지 데이터 내 배터리의 픽셀수를 산출하여 최초 배터리 크기 픽셀수로 저장할 수 있다.
이때, 상기 최초 배터리 크기 픽셀수(BSfp)는, 상기 배터리 전면을 최초 촬영한 이미지 데이터에서 배터리의 색상값(RGB코드)을 설정하여 해당 색상값의 픽셀만을 산출한 픽셀수를 의미할 수 있다.
또한, 상기 현재 배터리 크기 픽셀수(BSpp)는, 상기 배터리가 최초로 촬영되는 시점을 제외하고 상기 무인비행장치에 결합되는 시점 또는 운용 전 점검하는 시점에서 영상촬영장치를 이용해 촬영한 이미지 데이터에서의 배터리 색상값의 픽셀수를 의미할 수 있다.
여기서, 상기 최초 배터리 크기 픽셀수(BSfp)와 상기 현재 배터리 크기 픽셀수(BSpp)의 차이가 20%를 초과하는 경우, 배터리가 부풀거나 훼손되어 크기가 변화했다고 판단하여 상기 배터리로 입출력되는 전압공급을 자동 차단할 수 있다.
한편, 상기 최초 시간당 충전비율(CPf)은, 상기 배터리 충전 감지 장치를 통해 상기 배터리에 충전기가 결합된 시점에서의 배터리 잔여량 백분율에서 상기 배터리 충전기가 제거된 시점에서의 배터리 잔여량 백분율의 차이와 그에 따른 충전기 결합시간을 의미하되, 상기 배터리가 새제품일 때 최초로 방전되어 충전하는 시점에서의 시간당 충전비율을 의미할 수 있다.
즉, 상기 배터리가 출고되어 무인비행장치와 결합 후 최초로 방전되는 경우, 사용자가 상기 컨트롤러 또는 컨트롤러와 연결된 사용자 단말 내 최초 충전 탭을 선택하여 충전기를 통해 충전을 완료한 시점에 대한 사용자가 충전시간과 충전 백분율 차이를 저장한 값을 의미할 수 있다.
이와 달리, 상기 이전 시간당 충전비율(CPl)은, 상기 배터리의 방전에 따른 충전기록 중 최근 충전 시간에 따른 배터리 잔여량 백분율 차이를 의미할 수 있다.
일례로, 상기 배터리가 출고되어 최초로 방전(배터리 방전 기준이 배터리 잔여량 백분율 10%)된 경우, 충전기 결합 후 60분만에 충전(배터리 충전 기준이 배터리 잔여량 백분율 70%)되었을 때, 상기 최초 시간당 충전비율(CPf)은 1%/min로 산출되어 저장될 수 있다. 이후 다수 회의 방전과 충전을 수행한 뒤 배터리 안정도(Bs)를 산출하는 시점에서 상기 배터리의 마지막 방전(배터리 잔여량 5%)에 대응하여 마지막 충전(배터리 잔여량 70%)까지 충전기가 결합된 시간이 80분인 경우, 이전 시간당 충전비율은 0.75%/min으로 산출될 수 있다.
한편, 상기 권장 방출 전압값(Ve)은, 상기 배터리가 무인비행장치를 운용하기 위해서 권장되는 전압값을 의미하며, 현재 방출 전압값(Vp)은, 상기 배터리에서 방출되는 현재 전압값을 의미할 수 있다.
일례로, 상기 배터리로부터 공급되는 전압값을 이용하여 상기 무인비행장치를 운용하기 위한 이상적인 전압값이 3.7V로 설정되는 경우, 상기 권장 방출 전압값(Ve)은 3.7V가 되고, 현재 배터리에서 방출되는 전압값이 3.5V로 측정되는 경우 현재 방출 전압값(Vp)은 3.5V로 설정될 수 있다.
상기와 같이, 배터리 안정도(Bs)를 0~100%사이의 값으로 산출하되, 상기 배터리 안정도(Bs)가 50%미만인 경우, 상기 무인비행장치의 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 연결된 기설정된 사용자 단말에 배터리 점검 요망 또는 무인비행장치 운용 비추천 등의 알람을 전송하여 배터리가 불안정함을 알람을 통해 전송할 수 있다.
상기 센서 모니터링부(160)는, 배터리 관리부(150)에 마련된 온도 센서로부터 센싱 데이터를 수신할 수 있다.
여기서, 상기 온도 센서는, 상기 배터리 관리부(150)의 배터리의 온도와 외부환경온도를 측정할 수 있다.
이때, 상기 배터리 온도를 측정하는 온도 센서는, 배터리의 온도에 따라 화재 및 상기 무인비행장치의 추락여부의 원인이 되는 부분이기 때문에 고장 여부를 판단하여 상기 컨트롤러 내 디스플레이 및 상기 컨트롤러와 연결된 사용자 단말에 고장 여부 및 알람을 전송하여 무인비행장치의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
이를 위해, 상기 센서 모니터링부(160)는, 하기 [수학식 2]에 의해 산출되는 상기 온도센서의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 온도센서가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
[수학식 2]
(여기서, Aerr은 평균오차, Taver는 상기 온도센서 센서값의 전체평균, Paver는 상기 온도센서 센서값 n개에 대한 일부평균, Tσ는 상기 온도센서 센서값의 전체표준편차를 의미함)
보다 상세하게는, Taver는 상기 온도 센서 센서값의 전체평균이며, 온도 센서가 정상 동작하는 기설정된 기간동안(ex. 한 달) 다수의 데이터를 수집하여 센싱되는 온도값들의 전체 평균을 산출한 값을 의미하고, Tσ는 상기 기설정된 기간동안(ex. 한 달) 다수의 데이터를 수집하여 센싱되는 온도값들의 전체표준편차를 산출한 값을 의미한다.
또한, Paver는 상기 온도센서 센서값 n개에 대한 일부평균이며, 온도센서가 현장 설치되어 사용되는 과정에서 기설정된 수(n개)의 온도값을 실시간으로 입력받고 상기 기설정된 수(n개)의 온도값에 대한 평균을 산출한 것으로서, 일부 온도값의 평균에 해당하므로 일부평균이라 지칭할 수 있다.
이 때, 일부평균을 이용하여 95%의 신뢰도로 추정평균값을 산출하면, 추정평균값(μ)은 범위를 갖게 된다.
따라서, 추정평균값(μ)의 상한 또는 하한과 전체평균(Taver)과의 차이값인 평균오차(Aerr)는, 상기 [수학식 2]와 같이 산출될 수 있다.
그러므로, 상기 [수학식 2]에 의해 산출되는 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 크다는 것은 실시간으로 입력받은 기설정된 수(n개)의 온도값이 온도센서의 고장으로 잘 못 입력되고 있을 가능성이 매우 높음을 의미하므로, 상기 센서 모니터링부(160)는 상기 조건이 만족되면 온도센서가 고장난 것으로 판단하고 이를 무인비행장치 컨트롤러 및 컨트롤러와 연결된 기설정된 사용자 단말에 온도 센서의 고장 표시와 알람을 전송할 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 상기 무인비행장치용 동력장치는 모터의 회전동력을 이용하여 자가발전을 수행하여 배터리의 잔여량에 대응하여 전압공급을 수행하여 운용시간을 향상시키고, 배터리의 잔량에 따라 자가발전을 자동 중지할 수 있다. 또한, 배터리 및 배터리가 위치한 배터리 수납공간에 마련된 다수개의 센서와 장치를 이용하여 배터리 상태정보를 수집하고, 수집된 상태정보를 이용하여 배터리 안정도를 산출하여 사용자에게 전달할 수 있다. 여기서, 배터리 안정도를 산출하고 무인비행장치의 운용에 영향을 주는 센서에 대해 센서 모니터링부를 통한 센서 고장진단을 수행하여 센서고장으로 인한 무인비행장치의 사고를 미연에 예방할 수 있다.
본 발명의 일실시례에 따르면, 무인비행장치에 자가발전기능의 기기를 마련함으로써, 기본보다 증가된 비행시간을 제공할 수 있다.
또한, 무인비행장치 내 배터리 정보를 수집하여 안정도 산출함으로써, 무인비행장치의 운행 전 배터리로 인한 사고를 미리 예방할 수 있다.
또한, 무인비행장치 내 마련된 온도 센서의 측정값을 수집하여 고장여부를 판단함으로써, 고장난 센서의 빠른 인지와 교체를 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 몸체부
120 : 프로펠러
130 : 모터
140 : 자가발전부
150 : 배터리 관리부
160 : 센서 모니터링부

Claims (5)

  1. 무인비행장치의 외부 형상을 이루는 몸체부;
    상기 몸체부의 중심으로부터 기설정된 간격 이격된 위치에 마련된 프로펠러;
    배터리로부터 전력을 공급받아 회전을 수행하여 상기 프로펠러에 동력을 전달하는 모터;
    상기 모터로부터 회전동력을 전달하는 회전축과 동기 발전기의 중심축이 결합되어 발전을 수행하는 자가발전부;
    상기 자가발전부에서 발전된 전압을 입력받고, 상기 배터리에 마련된 기설정된 센서를 이용하여 배터리 정보를 수집하여 이상여부를 판단하는 배터리 관리부; 및
    상기 무인비행장치에 마련된 기설정된 센서로부터 센싱 데이터를 수신하는 센서 모니터링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행장치용 동력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는,
    상기 자가발전부에서 자가발전을 이용하여 발전된 전압을 상기 배터리로 공급하되,
    상기 배터리가 다수 개로 이루어진 경우, 측정된 배터리 잔량이 가장 낮은 배터리에 상기 발전된 전압을 우선 공급하고,
    상기 다수 개의 배터리의 개별 잔량의 백분율이 70%를 초과하는 경우, 상기 자가발전부의 동작을 자동 중지하는 것을 특징으로 하는 무인비행장치용 동력장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는,
    외부온도, 상기 배터리의 온도, 최초 배터리 크기 픽셀수, 현재 배터리 크기 픽셀수, 최초 시간당 충전 비율, 이전 시간당 충전비율, 권장 방출 전압량 및 현재 방출 전압량을 수집하여 하기 [수학식 1]에 따라 배터리 안정도를 산출하고,
    [수학식 1]

    (여기서, Bs는 배터리 안정도, To는 외부온도, TB는 배터리 온도, BSfp는 최초 배터리 크기 픽셀수, BSpp는 현재 배터리 크기 픽셀수, CPf는 최초 시간당 충전비율, CPl은 이전 시간당 충전비율, Ve는 권장 방출 전압값, Vp는 현재 방출 전압값을 의미함)
    상기 배터리 안정도가 50%미만인 경우, 상기 무인비행장치의 컨트롤러 및 상기 컨트롤러와 연결된 기설정된 사용자 단말에 알람을 전송하는 것을 특징으로 하는 무인비행장치용 동력장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는,
    상기 무인비행장치에 마련된 기설정된 영상촬영장치를 이용하여 상기 배터리가 최초로 장착되는 시점에서 상기 배터리의 전면을 촬영한 이미지 데이터 내 배터리의 픽셀수를 산출하여 상기 최초 배터리 크기 픽셀수로 저장하고,
    상기 무인비행장치에 상기 배터리가 장착되는 시점에 대응하여 상기 기설정된 영상촬영장치를 이용하여 촬영된 이미지 데이터의 픽셀수를 산출하여 상기 현재 배터리 크기 픽셀수로 저장하며,
    상기 최초 배터리 크기 픽셀수와 상기 현재 배터리 크기 픽셀수의 차이가 20%를 초과하는 경우, 상기 배터리로 입출력되는 전압공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 무인비행장치용 동력장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서 모니터링부는,
    하기 [수학식 2]에 의해 산출되는 상기 온도센서의 평균오차(Aerr)가 기설정된 한계오차(Serr)보다 큰 경우, 상기 온도센서가 고장난 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무인비행장치용 동력장치.
    [수학식 2]

    (여기서, Aerr은 평균오차, Taver는 상기 온도센서 센서값의 전체평균, Paver는 상기 온도센서 센서값 n개에 대한 일부평균, Tσ는 상기 온도센서 센서값의 전체표준편차를 의미함)
KR1020220161863A 2022-11-28 무인비행장치용 동력장치 KR20240094108A (ko)

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