KR102529824B1 - Unmanned aerial vehicle using hybrid power system and its control method - Google Patents
Unmanned aerial vehicle using hybrid power system and its control method Download PDFInfo
- Publication number
- KR102529824B1 KR102529824B1 KR1020210075575A KR20210075575A KR102529824B1 KR 102529824 B1 KR102529824 B1 KR 102529824B1 KR 1020210075575 A KR1020210075575 A KR 1020210075575A KR 20210075575 A KR20210075575 A KR 20210075575A KR 102529824 B1 KR102529824 B1 KR 102529824B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- engine
- pwm signal
- pwm
- inverters
- unmanned aerial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 11
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
- B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
본 발명은 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체는 프로펠러에 동력을 제공하는 복수의 모터, 전력을 생성하는 발전기, 연료를 이용하여 발전기를 구동하는 엔진, 발전기에서 생성된 전력을 저장하고, 복수의 모터에 전력을 공급하는 배터리, 모터 제어 PWM 신호에 따라 복수의 모터 중에서 대응하는 모터를 구동하는 복수의 인버터, 그리고 복수의 인버터에 모터 제어 PWM 신호를 전달하고, 복수의 인버터에 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 값을 합산한 값을 구하는 비행 조종 컴퓨터를 포함한다. 엔진은 PWM 합산 값에 기초해서 생성되는 엔진 제어 PWM 신호에 따라 발전기를 구동한다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle using a hybrid power system and a control method thereof. An unmanned aerial vehicle using a hybrid power system according to the present invention stores power generated from a plurality of motors that provide power to a propeller, a generator that generates power, an engine that drives the generator using fuel, and a plurality of motors. A battery that supplies power to a plurality of inverters for driving a corresponding motor among a plurality of motors according to a motor control PWM signal, and a motor control PWM signal transmitted to the plurality of inverters and a motor control PWM signal transmitted to the plurality of inverters. It includes a flight control computer that calculates the value obtained by summing the PWM values of . The engine drives the generator according to the engine control PWM signal generated based on the PWM sum value.
Description
본 발명은 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle using a hybrid power system and a control method thereof.
종래 멀티콥터 방식의 소형 드론(무인기)은 배터리를 주 동력원으로 사용하기 때문에 비행시간이 최대 30분 내외로 짧아서 임무수행이 매우 제한적이다. Conventional multicopter-type small drones (unmanned aerial vehicles) use batteries as their main power source, so their flight time is as short as 30 minutes at most, so mission performance is very limited.
배터리를 동력으로 사용하는 드론은 별도의 동력제어장치가 필요하지 않으며, 배터리의 방전에너지를 기반으로 드론의 비행임무에 적합하게 모터-프로펠러 출력을 제어한다.Drones powered by batteries do not require a separate power control device, and based on the discharged energy of the battery, the motor-propeller output is controlled appropriately for the drone's flight mission.
배터리의 짧은 체공시간을 극복하기 위한 방안으로 엔진과 발전기, 배터리를 조합한 하이브리드 동력시스템이 드론에 적용되고 있으며, 하이브리드 동력시스템을 사용할 경우 드론의 체공시간을 최소 2배 이상 증대시킬 수 있다.As a way to overcome the short flight time of the battery, a hybrid power system combining an engine, generator, and battery is being applied to drones, and when using a hybrid power system, the drone's flight time can be increased by at least twice.
하이브리드 동력시스템을 드론에 적용하기 위해서는 엔진-발전기 성능 및 배터리의 특성을 고려한 동력제어가 필요하며, 일반적으로 배터리를 통해 유지되는 시스템 전압을 기반으로 엔진-발전기 출력을 조절하는 방식을 사용한다.In order to apply the hybrid power system to drones, power control that considers engine-generator performance and battery characteristics is required. In general, a method of adjusting engine-generator output based on the system voltage maintained through the battery is used.
도 1은 종래 하이브리드 동력시스템의 제어 방식을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a control method of a conventional hybrid power system.
도 1을 참조하면, 드론에서 FCC(비행조종컴퓨터)를 통해 PWM 신호 기반으로 ESC(인버터)에 의해 모터-프로펠러 출력을 조절할 수 있으며, 이때 모터에서 사용하는 전력에너지에 따라서 배터리의 시스템 전압이 변동된다.Referring to FIG. 1, in a drone, the motor-propeller output can be adjusted by an ESC (inverter) based on a PWM signal through an FCC (flight control computer), and at this time, the system voltage of the battery varies according to the power energy used by the motor. do.
하이브리드 드론에서는 일반적으로 드론의 비행 조종 컴퓨터(FCC: Flight control computer)는 모터-프로펠러 출력을 제어하고 그에 따라서 하이브리드 시스템의 제어기(PMU)가 별도로 엔진의 스로틀을 제어하는 방식을 사용한다.Hybrid drones generally use a method in which a flight control computer (FCC) of the drone controls motor-propeller output, and a controller (PMU) of the hybrid system separately controls the throttle of the engine accordingly.
시스템 전압이 변동되면, 하이브리드 시스템의 동력제어기(PMU: Power management unit)가 전압변동범위에 따라서 엔진의 스로틀을 조절함으로서 당초 설정된 시스템 전압으로 돌아가도록 제어한다.When the system voltage fluctuates, the power management unit (PMU) of the hybrid system adjusts the throttle of the engine according to the voltage fluctuation range, thereby controlling the system voltage to return to the originally set system voltage.
기존 하이브리드 드론의 경우 시스템 전압을 기반으로 엔진-발전기 출력을 조절하기 때문에, 순간적인 출력변동에 대응하기가 어렵고 드론의 비행 중 모터-프로펠러 부하변동에 따라서 시스템 전압이 변동되면 그에 따라서 순차적으로 엔진-발전기 출력조절이 이루어지기 때문에 실제 엔진-발전기 시스템의 조절출력 발생까지 시간지연이 불가피하게 발생하며, 결과적으로 동시간대 엔진-발전기 출력과 배터리의 충/방전특성 부조화로 시스템의 불안정성을 초래하고 배터리의 손상을 야기할 수 있다.In the case of existing hybrid drones, since the engine-generator output is adjusted based on the system voltage, it is difficult to respond to instantaneous output fluctuations. Since the generator output is adjusted, a time delay inevitably occurs until the actual engine-generator system generates the regulated output. may cause damage.
이러한 종래 방식을 사용할 경우 동력 시스템의 순간적 급격한 출력 증가시 배터리의 충전전류 한계를 넘는 상황이 발생하여 배터리를 차단시킬 수 있으며, 또는 동력 시스템의 순간적 급격한 출력감소로 시스템 전압이 비정상적으로 상승하는 위험요소로 작용할 수 있다.In the case of using this conventional method, a situation in which the charging current limit of the battery is exceeded may occur when the power system suddenly and rapidly increases, and the battery may be cut off, or the system voltage abnormally rises due to the momentary and sudden decrease in the power system. can act as
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하이브리드 동력시스템을 이용한 무인 비행체 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle using a hybrid power system and a control method thereof.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 무인 비행체는 프로펠러에 동력을 제공하는 복수의 모터, 전력을 생성하는 발전기, 연료를 이용하여 상기 발전기를 구동하는 엔진, 상기 발전기에서 생성된 전력을 저장하고, 상기 복수의 모터에 전력을 공급하는 배터리, 모터 제어 PWM 신호에 따라 상기 복수의 모터 중에서 대응하는 모터를 구동하는 복수의 인버터, 그리고 상기 복수의 인버터에 모터 제어 PWM 신호를 전달하고, 상기 복수의 인버터에 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 값을 합산한 값(이하 'PWM 합산 값'이라 함)을 구하는 비행 조종 컴퓨터를 포함한다.A hybrid unmanned aerial vehicle according to the present invention for solving the above technical problem is a plurality of motors for providing power to a propeller, a generator for generating power, an engine for driving the generator using fuel, and power generated by the generator. and a battery for supplying power to the plurality of motors, a plurality of inverters for driving a corresponding motor among the plurality of motors according to a motor control PWM signal, and a motor control PWM signal transmitted to the plurality of inverters, and a flight control computer for obtaining a sum of PWM values of motor control PWM signals transmitted to a plurality of inverters (hereinafter referred to as 'PWM sum value').
상기 엔진은 상기 PWM 합산 값에 기초해서 생성되는 엔진 제어 PWM 신호에 따라 상기 발전기를 구동한다.The engine drives the generator according to an engine control PWM signal generated based on the PWM sum value.
상기 비행 조종 컴퓨터가 엔진 제어 PWM 신호를 생성할 수 있다.The flight control computer may generate an engine control PWM signal.
상기 비행 조종 컴퓨터는 상기 배터리의 출력(P=VI)이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 상기 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 여기서 V는 배터리의 출력 전압, I는 배터리의 출력 전류이다.The flight control computer may increase or decrease the PWM value of the engine control PWM signal when the output of the battery (P=VI) is out of a predetermined setting range. where V is the output voltage of the battery and I is the output current of the battery.
상기 하이브리드 무인 비행체는 상기 엔진 제어 PWM 신호를 생성하는 동력제어기를 더 포함할 수 있다.The hybrid unmanned aerial vehicle may further include a power controller generating the engine control PWM signal.
상기 동력제어기는 상기 배터리의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 상기 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시킬 수 있다.The power controller may increase or decrease the PWM value of the engine control PWM signal when the output of the battery is out of a predetermined setting range.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 무인 비행체의 제어 방법은, 복수의 인버터에 모터 제어 PWM 신호를 전달하는 단계, 상기 복수의 인버터에 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 합산 값에 기초하여 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 엔진에 전달하는 단계, 그리고 상기 엔진에 의해 구동되는 배터리의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 상기 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함한다.A method for controlling a hybrid unmanned aerial vehicle according to the present invention for solving the above technical problems includes transmitting a motor control PWM signal to a plurality of inverters, based on the sum of the PWM values of the motor control PWM signals transmitted to the plurality of inverters. generating and transmitting an engine control PWM signal to an engine, and increasing or decreasing a PWM value of the engine control PWM signal when an output of a battery driven by the engine is out of a predetermined setting range.
상기 복수의 인버터에 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 합산 값에 기초하여 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 엔진에 전달하는 단계는, 비행 조종 컴퓨터가 상기 PWM 합산 값을 동력제어기에 전달하는 단계, 그리고 상기 동력제어기가 상기 PWM 합산 값에 기초하여 상기 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 상기 엔진에 전달하는 단계를 포함한다.Generating an engine control PWM signal based on the PWM sum value of the motor control PWM signals transmitted to the plurality of inverters and transmitting the generated PWM signal to the engine includes transmitting the PWM sum value to the power controller by the flight control computer, and and generating, by a power controller, the engine control PWM signal based on the PWM sum value and transmitting the generated engine control PWM signal to the engine.
컴퓨터에 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함할 수 있다.It may include a computer-readable recording medium on which a program for executing the method is recorded on a computer.
본 발명에 의하면 각각의 모터-인버터를 통해 구동하는 전체 소요 동력에 대응하여 엔진-발전기의 출력을 실시간으로 동시에 제어할 수 있다. 또한 종래 시스템 전압을 추종하지 않고 실제 동력을 제어하는 방식으로서 더욱 안정적이고 효율적인 하이브리드 무인 비행체 운용이 가능하다.According to the present invention, the output of the engine-generator can be simultaneously controlled in real time in response to the total required power driven through each motor-inverter. In addition, as a method of controlling actual power without following the conventional system voltage, more stable and efficient hybrid unmanned air vehicle operation is possible.
도 1은 종래 하이브리드 동력시스템의 제어 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a diagram for explaining a control method of a conventional hybrid power system.
2 is a block diagram showing the configuration of a hybrid unmanned aerial vehicle according to a first embodiment of the present invention.
3 is a flowchart for explaining the operation of the hybrid unmanned aerial vehicle according to the first embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of a hybrid unmanned aerial vehicle according to a second embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining the operation of a hybrid unmanned aerial vehicle according to a second embodiment of the present invention.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a hybrid unmanned aerial vehicle according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체는 프로펠러(10a, 10b, …, 10n), 복수의 모터(20a, 20b, …, 20n), 복수의 인버터(30a, 30b, …, 30n), 비행 조종 컴퓨터(FCC : Flight control computer)(40), 발전기(50), 엔진(60) 및 배터리(70)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the hybrid unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention includes
프로펠러(10a, 10b, …, 10n)는 모터((20a, 20b, …, 20n)로부터 동력을 제공받아 회전할 수 있다.The
모터(20a, 20b, …, 20n)는 배터리(70)로부터 전력을 공급받아 프로펠러(10a, 10b, …, 10n)에 동력을 제공한다.The
인버터(30a, 30b, …, 30n)는 비행 조종 컴퓨터(40)로부터 모터 제어 PWM 신호를 입력받고, 그에 따른 모터 추력이 발생하도록 각각 대응하는 모터(20a, 20b, …, 20n)를 구동한다. The
발전기(50)는 전력을 생성하여 모터(20a, 20b, …, 20n)에 전력을 공급할 수 있고 또한 배터리(70)를 충전할 수 있다.
엔진(60)은 연료를 이용하여 발전기(50)를 구동할 수 있다.The
연료는 가솔린일 수 있으며, 하이브리드 무인 비행체의 연료 저장부(도시하지 않음)에 저장될 수 있다. 물론 가솔린 외에 다른 종류의 연료가 사용될 수도 있다.The fuel may be gasoline and may be stored in a fuel storage unit (not shown) of the hybrid unmanned aerial vehicle. Of course, other types of fuel other than gasoline may also be used.
배터리(70)는 발전기(50)에서 생성된 전력을 저장하고, 모터(20a, 20b, …, 20n)에 전력을 공급할 수 있다.The
비행 조종 컴퓨터(40)는 하이브리드 무인 비행체의 비행 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 비행 조종 컴퓨터(40)는 미리 정해진 프로그램에 따라 하이브리드 무인 비행체의 자율 비행을 제어하거나, 외부 조종 장치(도시하지 않음)로부터 전달되는 비행 조종 명령에 따라 하이브리드 무인 비행체의 비행 동작을 제어할 수 있다.The
비행 조종 컴퓨터(40)는 인버터(30a, 30b, …, 30n)에 모터 제어 PWM 신호를 전달할 수 있다. 비행 조종 컴퓨터(40)는 인버터(30a, 30b, …, 30n)에 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 값을 합산한 값(이하 'PWM 합산 값'이라 함)을 구할 수 있다.The
비행 조종 컴퓨터(40)는 PWM 합산 값에 기초해서 엔진 제어 PWM 신호를 생성할 수 있다. 그리고 비행 조종 컴퓨터(40)는 생성된 엔진 제어 PWM 신호를 실시간으로 엔진(60)에 전달할 수 있다.The
엔진(60)은 PWM 합산 값에 기초해서 생성되는 엔진 제어 PWM 신호에 따라 발전기(70)를 구동할 수 있다.The
한편 비행 조종 컴퓨터(40)는 배터리(70)의 출력(P=VI)이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 여기서 V는 배터리의 출력 전압, I는 배터리의 출력 전류이다.Meanwhile, the
예를 들어 배터리(70)의 출력이 미리 설정된 범위보다 높아지면, 비행 조종 컴퓨터(40)는 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 감소시킬 수 있다. 반대로 배터리(70)의 출력이 미리 설정된 범위보다 낮아지면, 비행 조종 컴퓨터(40)는 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가시킬 수 있다. 여기서 배터리 출력은 배터리 출력 전압과 출력 전류에 기초하여 구해질 수 있다.For example, when the output of the
이에 의해 하이브리드 무인 비행체의 비행 조종 컴퓨터(40)에서 각각의 모터-인버터를 통해 구동하는 전체 소요 동력에 대응하여 엔진-발전기의 출력을 실시간으로 동시에 제어할 수 있다. 종래 시스템 전압을 추종하지 않고 실제 동력을 제어하는 방식으로서 더욱 안정적이고 효율적인 하이브리드 무인 비행체 운용이 가능하다.Accordingly, in the
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart for explaining the operation of the hybrid unmanned aerial vehicle according to the first embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 비행 조종 컴퓨터(40)는 인버터(30a, 30b, …, 30n)에 모터 제어 PWM 신호를 전달할 수 있다(S310). 인버터(30a, 30b, …, 30n)는 모터 제어 PWM 신호를 전달받아 각각 대응하는 모터(20a, 20b, …, 20n)를 구동한다.2 and 3, the
한편 비행 조종 컴퓨터(40)는 실시간으로 인버터(30a, 30b, …, 30n)에 전달되는 모터 제어 PWM 신호를 합산하고, PWM 합산 값에 기초하여 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 엔진(60)에 전달할 수 있다(S320).Meanwhile, the
단계(S310)와 단계(S320)는 실시간으로 거의 동시에 수행될 수 있다.Steps S310 and S320 may be performed almost simultaneously in real time.
그리고 비행 조종 컴퓨터(40)는 배터리(80)의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나는지 확인할 수 있다(S330). 단계(S330)에서 발전기(50) 및 엔진(60)의 동작에 의한 배터리 출력을 모니터링하고, 배터리 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 엔진 제어 PWM 신호를 조정하는 피드백 제어를 수행할 수 있다.And the
배터리 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면(S330-N), 비행 조종 컴퓨터(40)는 엔진 제어 PWM 신호를 증가시키거나 감소시킬 수 있다(S340).If the battery output is out of a predetermined setting range (S330-N), the
한편 배터리 출력이 미리 정해진 설정 범위에 있으면(S330-Y), 비행 조종 컴퓨터(40)는 엔진 제어 PWM 신호를 유지할 수 있다.Meanwhile, if the battery output is within a predetermined setting range (S330-Y), the
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 구성을 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram showing the configuration of a hybrid unmanned aerial vehicle according to a second embodiment of the present invention.
도 4를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체는 프로펠러(10a, 10b, …, 10n), 복수의 모터(20a, 20b, …, 20n), 복수의 인버터(30a, 30b, …, 30n), 비행 조종 컴퓨터(FCC : Flight control computer)(40), 발전기(50), 엔진(60) 및 배터리(70)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the hybrid unmanned aerial vehicle according to the second embodiment of the present invention includes
본 발명의 제2 실시예의 구성 요소 중 제1 실시예의 구성 요소와 동일하게 동작하는 구성 요소에 대해서는 설명을 생략하고, 차이가 있는 부분에 대해서만 설명을 한다.Among the components of the second embodiment of the present invention, descriptions of components that operate identically to those of the first embodiment will be omitted, and only differences will be described.
제1 실시예와 다르게 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체는 동력제어기(PMU: Power management unit)(80)를 더 포함할 수 있다.Unlike the first embodiment, the hybrid unmanned aerial vehicle according to the second embodiment of the present invention may further include a power management unit (PMU) 80.
동력제어기(80)는 발전기(50), 엔진(60) 및 배터리(70)로 이루어지는 하이브리드 동력 시스템을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.The
비행 조종 컴퓨터(40)는 PWM 합산 값을 동력제어기(80)에 전달한다.The
동력제어기(80)는 비행 조종 컴퓨터(40)에서 전달되는 PWM 합산 값에 기초해서 엔진 제어 PWM 신호를 생성할 수 있다. 그리고 동력제어기(80)는 생성된 엔진 제어 PWM 신호를 실시간으로 엔진(60)에 전달할 수 있다.The
동력제어기(80)는 배터리(70)의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어 배터리(70)의 출력이 미리 설정된 범위보다 높아지면, 동력제어기(80)는 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 감소시킬 수 있다. 반대로 배터리(70)의 출력이 미리 설정된 범위보다 낮아지면, 동력제어기(80)는 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가시킬 수 있다. 여기서 배터리 출력은 배터리 출력 전압과 출력 전류에 기초하여 구해질 수 있다.The
이에 의해 하이브리드 무인 비행체의 동력제어기(80)에서 각각의 모터-인버터를 통해 구동하는 전체 소요 동력에 대응하여 엔진-발전기의 출력을 실시간으로 동시에 제어할 수 있다. 종래 시스템 전압을 추종하지 않고 실제 동력을 제어하는 방식으로서 더욱 안정적이고 효율적인 하이브리드 무인 비행체 운용이 가능하다.As a result, the
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 무인 비행체의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining the operation of a hybrid unmanned aerial vehicle according to a second embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 비행 조종 컴퓨터(40)는 인버터(30a, 30b, …, 30n)에 모터 제어 PWM 신호를 전달할 수 있다(S510). 인버터(30a, 30b, …, 30n)는 모터 제어 PWM 신호를 전달받아 각각 대응하는 모터(20a, 20b, …, 20n)를 구동한다.4 and 5, the
한편 비행 조종 컴퓨터(40)는 실시간으로 인버터(30a, 30b, …, 30n)에 전달되는 모터 제어 PWM 신호를 합산한 값을 동력제어기(80)에 전달한다(S515).Meanwhile, the
그러면 동력제어기(80)는 PWM 합산 값에 기초하여 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 엔진(60)에 전달할 수 있다(S520).Then, the
단계(S510), 단계(S515) 및 단계(S520)는 실시간으로 거의 동시에 수행될 수 있다.Steps S510, S515, and S520 may be performed almost simultaneously in real time.
그리고 동력제어기(80)는 배터리(80)의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나는지 확인할 수 있다(S530). 단계(S530)에서 발전기(50) 및 엔진(60)의 동작에 의한 배터리 출력을 모니터링하고, 배터리 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 엔진 제어 PWM 신호를 조정하는 피드백 제어를 수행할 수 있다.Further, the
배터리 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면(S530-N), 동력제어기(80)는 엔진 제어 PWM 신호를 증가시키거나 감소시킬 수 있다(S540).When the battery output is out of a predetermined setting range (S530-N), the
한편 배터리 출력이 미리 정해진 설정 범위에 있으면(S530-Y), 동력제어기(80)는 엔진 제어 PWM 신호를 유지할 수 있다.Meanwhile, if the battery output is within a predetermined setting range (S530-Y), the
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). array), programmable logic units (PLUs), microprocessors, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For convenience of understanding, there are cases in which one processing device is used, but those skilled in the art will understand that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include. For example, a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. The device can be commanded. Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. may be permanently or temporarily embodied in Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
10a, 10b, …, 10n: 프로펠러
20a, 20b, …, 20n: 모터
30a, 30b, …, 30n: 인버터
40: 비행 조종 컴퓨터(FCC)
50: 발전기
60: 엔진
70: 배터리
80: 동력제어기(PMU)10a, 10b, ... , 10n: propeller
20a, 20b, . . . , 20n: motor
30a, 30b, . . . , 30n: Inverter
40: Flight Control Computer (FCC)
50: generator
60: engine
70: battery
80: power controller (PMU)
Claims (8)
전력을 생성하는 발전기,
연료를 이용하여 상기 발전기를 구동하는 엔진,
상기 발전기에서 생성된 전력을 저장하고, 상기 복수의 모터에 전력을 공급하는 배터리,
모터 제어 PWM 신호에 따라 상기 복수의 모터 중에서 대응하는 모터를 구동하는 복수의 인버터, 그리고
상기 복수의 인버터에 모터 제어 PWM 신호를 각각 전달하고, 상기 복수의 인버터에 각각 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 값을 합산한 값(이하 'PWM 합산 값'이라 함)을 실시간으로 구하는 비행 조종 컴퓨터
를 포함하고,
상기 엔진은 상기 PWM 합산 값에 기초해서 실시간으로 생성되는 엔진 제어 PWM 신호에 따라 상기 발전기를 구동하는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체.A plurality of motors that provide power to the propellers;
generators that generate electricity,
An engine that drives the generator using fuel,
A battery for storing power generated by the generator and supplying power to the plurality of motors;
A plurality of inverters for driving a corresponding motor among the plurality of motors according to a motor control PWM signal, and
A flight control computer that transmits each of the motor control PWM signals to the plurality of inverters and obtains in real time a value obtained by summing the PWM values of the motor control PWM signals transmitted to the plurality of inverters (hereinafter referred to as 'PWM sum value')
including,
The engine drives the generator according to an engine control PWM signal generated in real time based on the PWM sum value.
상기 비행 조종 컴퓨터가 엔진 제어 PWM 신호를 생성하는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체.In claim 1,
An unmanned aerial vehicle using a hybrid power system in which the flight control computer generates an engine control PWM signal.
상기 비행 조종 컴퓨터는 상기 배터리의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 상기 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시키는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체.In paragraph 2,
The flight control computer increases or decreases the PWM value of the engine control PWM signal when the output of the battery is out of a predetermined setting range.
상기 엔진 제어 PWM 신호를 생성하는 동력제어기를 더 포함하는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체.In claim 1,
An unmanned aerial vehicle using a hybrid power system further comprising a power controller for generating the engine control PWM signal.
상기 동력제어기는 상기 배터리의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 상기 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시키는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체.In paragraph 4,
The power controller increases or decreases the PWM value of the engine control PWM signal when the output of the battery is out of a predetermined setting range.
상기 복수의 인버터에 각각 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 합산 값에 기초하여 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 엔진에 실시간으로 전달하는 단계, 그리고
상기 엔진에 의해 구동되는 배터리의 출력이 미리 정해진 설정 범위를 벗어나면 상기 엔진 제어 PWM 신호의 PWM 값을 증가 또는 감소시키는 단계
를 포함하는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체의 제어 방법.Transmitting motor control PWM signals to a plurality of inverters, respectively;
Generating an engine control PWM signal based on the PWM sum of the motor control PWM signals transmitted to each of the plurality of inverters and transmitting the PWM signal to the engine in real time; and
increasing or decreasing the PWM value of the engine control PWM signal when the output of the battery driven by the engine is out of a predetermined setting range;
Control method of an unmanned aerial vehicle using a hybrid power system comprising a.
상기 복수의 인버터에 전달되는 모터 제어 PWM 신호의 PWM 합산 값에 기초하여 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 엔진에 전달하는 단계는,
비행 조종 컴퓨터가 상기 PWM 합산 값을 동력제어기에 전달하는 단계, 그리고
상기 동력제어기가 상기 PWM 합산 값에 기초하여 상기 엔진 제어 PWM 신호를 생성하여 상기 엔진에 전달하는 단계
를 포함하는 하이브리드 동력 시스템을 이용한 무인 비행체의 제어 방법.In paragraph 6,
Generating an engine control PWM signal based on the PWM sum of the motor control PWM signals transmitted to the plurality of inverters and transmitting the generated engine control PWM signal to the engine,
The flight control computer transmitting the PWM sum value to the power controller, and
Generating, by the power controller, the engine control PWM signal based on the PWM sum value and transmitting it to the engine
Control method of an unmanned aerial vehicle using a hybrid power system comprising a.
A computer-readable recording medium recording a program for executing the method according to claim 6 or 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210075575A KR102529824B1 (en) | 2021-06-10 | 2021-06-10 | Unmanned aerial vehicle using hybrid power system and its control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210075575A KR102529824B1 (en) | 2021-06-10 | 2021-06-10 | Unmanned aerial vehicle using hybrid power system and its control method |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220166611A KR20220166611A (en) | 2022-12-19 |
KR102529824B1 true KR102529824B1 (en) | 2023-05-08 |
KR102529824B9 KR102529824B9 (en) | 2023-08-04 |
Family
ID=84535471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210075575A Active KR102529824B1 (en) | 2021-06-10 | 2021-06-10 | Unmanned aerial vehicle using hybrid power system and its control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102529824B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016153277A (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 三菱自動車工業株式会社 | Vehicle controller |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106892124B (en) * | 2017-01-23 | 2018-12-07 | 北京瑞深航空科技有限公司 | Hybrid power unmanned plane |
-
2021
- 2021-06-10 KR KR1020210075575A patent/KR102529824B1/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016153277A (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 三菱自動車工業株式会社 | Vehicle controller |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102529824B9 (en) | 2023-08-04 |
KR20220166611A (en) | 2022-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10035596B2 (en) | Micro hybrid generator system drone | |
US9932118B2 (en) | Vertical take-off and landing aircraft using hybrid electric propulsion system | |
US8296036B2 (en) | Aircraft power management | |
CN105048886B (en) | The System and method for controled and operated for shunt motor controller architecture | |
US20160304214A1 (en) | Emergency power sources for propulsion systems | |
BR102014024914A2 (en) | apparatus and method for controlling an electric aircraft | |
EP4032812B1 (en) | Methods and systems for power management of a hybrid electric powerplant | |
US20170297732A1 (en) | Power leveling controller | |
US12227166B2 (en) | Hybrid propulsion system power management | |
KR102141417B1 (en) | Unmanned aerial vehicle motor speed controller and control method thereof | |
US11881797B2 (en) | Electric motor power control systems | |
CN114598003A (en) | Charging method, device and storage medium | |
EP3772462A1 (en) | Hybrid electric aircraft energy regeneration | |
KR102101349B1 (en) | Hybrid unmanned aerial vehicle | |
KR102529824B1 (en) | Unmanned aerial vehicle using hybrid power system and its control method | |
KR20210062113A (en) | Hybrid power supply apparatus of aerial vehicle | |
WO2019233021A1 (en) | Motor control method and apparatus, electronic governor, and unmanned aerial vehicle | |
KR20190026706A (en) | Apparatus for hybrid series electrical power and its management method | |
KR102439329B1 (en) | Power Distribution device for multi-rotor aircraft | |
KR102475473B1 (en) | Power supply device and method for multi-rotor aircraft | |
US11897346B2 (en) | Electrical motor power control systems | |
KR102161980B1 (en) | Hybrid power supply apparatus of aerial vehicle | |
US20230058484A1 (en) | Nested control loop structure for hybrid propulsion system | |
KR102776503B1 (en) | Fuel cell power pack system for drone and operating method thereof | |
KR102709394B1 (en) | Hybrid electric propulsion power supply |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20210610 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20221018 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230421 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20230502 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20230502 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] | ||
PG1701 | Publication of correction |
Patent event code: PG17011E01I Patent event date: 20230801 Comment text: Request for Publication of Correction Publication date: 20230804 |