KR101272438B1 - 경량의 배터리 충전 장치 - Google Patents

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박부민
김형모
이강엽
김근배
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한국항공우주연구원
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Abstract

경량의 배터리 충전 장치가 개시된다. 경량의 배터리 충전 장치는 배터리로부터의 충전 요청에 연동하여, 상기 배터리로 전력을 제공하는 전력 제공부와, 상기 제공되는 전력을 설정된 범위로 제한하는 레귤레이터를 포함한다.

Description

경량의 배터리 충전 장치{LIGHTWEIGHT BATTERY CHARGING APPARATUS}
본 발명의 실시예는 과전압 및 과전류를 제한하는 레귤레이터를 이용한 경량의 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 공개번호: 2010-0131088 (2010.12.15), "위성체 배터리 모사 장치".
2) 공개번호: 2002-0048824 (2002.06.24), "양방향 컨버터를 이용한 배터리 충 / 방전 회로"
일반적인 전기추진 무인기는 프로펠러 구동을 위한 모터에 전력을 공급하기 위하여 배터리만을 단독으로 사용한다. 여기서, 배터리는 지상에서 충전된 후 비행 중에는 충전하지 않고, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터에 전력을 공급 함에 따라, 방전된다.
최근에는 경제성이나 체공시간을 길게 하기 위해, 여러 가지의 전력원을 복합적으로 사용하는 전기추진 무인기가 제안되었다. 이러한 전기추진 무인기는 모터에 전력을 공급하여, 배터리가 방전 됨에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 비행 중 타 전력원(예컨대, 연료전지, 태양전지)이 에너지 여유가 있는 경우, 타 전력원에서 배터리로 에너지를 제공하도록 하여, 배터리를 충전할 수 있다.
그러나, 전기추진 무인기에서 많이 사용되는 리튬 이온(Li-Ion) 배터리는 충전시 과전압이나 과전류가 발생하면 폭발의 위험성이 있음에 따라, 다른 배터리와 달리, 여러 가지 상황에 대한 보호 기능을 마련하고, 단계별로 모드를 변경하면서 충전을 수행하게 됨에 따라, 정밀한 충전 기술이 요구된다.
그러나, 정밀 충전을 위해서는 복잡한 충전 제어회로가 필요하게 되어, 복잡한 충전 제어회로를 포함하는 전기추진 무인기는 부피 및 무게가 늘어나게 된다.
이러한 전기추진 무인기가 항공기에 적용되기 위해서는 전기추진 무인기의 부피 및 무게를 감소시킬 필요가 있으며, 이를 위해 경량화된 충전 장치가 필요하다.
본 발명은 과전압 및 과전류를 제한하는 레귤레이터를 이용하여 경량의 배터리 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루기 위한 경량의 배터리 충전 장치는 배터리로부터의 충전 요청에 연동하여, 상기 배터리로 전력을 제공하는 전력 제공부(상기 배터리는, 상기 전력의 일부를 구동장치로 제공함)와, 상기 제공되는 전력을 설정된 범위로 제한하는 레귤레이터를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 레귤레이터를 이용하여, 과전압 또는 과전류 중 적어도 하나를 제한 함으로써, 과전압, 과전류가 발생할 경우를 대비하여, 보호 기능을 마련하기 위한 복잡한 충전 제어회로가 불필요 함에 따라, 배터리 충전 장치를 경량화할 수 있다.
도 1은 종래의 전기추진 무인기의 전력 공급 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 다중 전력원을 이용한 전기추진 무인기의 전력 공급 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 경량의 배터리 충전 장치(300)는 배터리(301), 전력 제공부(303), 레귤레이터(305) 및 단방향 제어부(307)를 포함한다.
배터리(301)는 예컨대, 리튬 이온(Li-Ion) 또는 리튬 이온 폴리머 배터리일 수 있으며, 구동장치(예컨대, 모터)로 전력(에너지)을의 일부를 제공한다.
전력 제공부(303)는 배터리(301)로부터의 충전 요청에 연동하여, 배터리(301)로 전력을 제공한다. 전력 제공부(303)는 예컨대, 연료전지 또는 태양전지일 수 있다.
레귤레이터(305)는 전력 제공부(303)에서 제공되는 전류 또는 전압을 설정된 범위로 제한한다. 레귤레이터(305)는 전류 레귤레이터(305-1) 및 전압 레귤레이터(305-2)을 포함한다.
전류 레귤레이터(305-1)는 상기 설정된 범위와 연관하여, 전류를 제한할 수 있다. 예컨대, 전류 레귤레이터(305-1)는 전력 제공부(303)에서 제공되는 제1 전류가 설정된 제2 전류 보다 클 경우, 상기 제2 전류로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전류를 제한할 수 있다.
전압 레귤레이터(305-2)는 상기 설정된 범위와 연관하여, 전압을 제한할 수 있다. 예컨대, 전압 레귤레이터(305-2)는 전력 제공부(303)에서 제공되는 제1 전압이 설정된 제2 전압 보다 클 경우, 상기 제2 전압으로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전압을 제한할 수 있다.
단방향 제어부(307)는 제1 단방향 제어부(307-1) 및 제2 단방향 제어부(307-2)를 포함하여, 충전 패스와 방전 패스를 분리할 수 있다.
제1 단방향 제어부(307-1)는 예컨대, 다이오드일 수 있으며, 배터리(301)와 레귤레이터(305) 사이에 위치하여, 레귤레이터(305)와 관련한 전류 이동을 허용하고, 배터리(301)에서 레귤레이터(305)로의 전류 이동을 제한하여, 충전 패스를 형성할 수 있다.
제2 단방향 제어부(307-2)는 예컨대, 다이오드일 수 있으며, 배터리(301)와 전력 제공부(303) 사이에 위치하여, 배터리(301)에서 전력 제공부(303)로의 전류 이동, 또는 제1 단방향 제어부(307-1)와 관련한 전류 이동을 허용하고, 전력 제공부(303)에서 배터리(301)로의 전류 이동을 제한하여, 방전 패스를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예는 레귤레이터를 이용하여, 과전압 또는 과전류 중 적어도 하나를 제한 함으로써, 과전압, 과전류가 발생할 경우를 대비하여, 보호 기능을 마련하기 위한 복잡한 충전 제어회로가 불필요 함에 따라, 배터리 충전 장치를 경량화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
300: 경량의 배터리 충전 장치
301: 배터리
303: 전력 제공부
305: 레귤레이터
307: 단방향 제어부

Claims (5)

  1. 배터리로부터의 충전 요청에 연동하여, 상기 배터리로 전력을 제공하는 전력 제공부 -상기 배터리는, 상기 전력의 일부를 구동장치로 제공함-;
    상기 제공되는 전력을 설정된 범위로 제한하는 레귤레이터;
    상기 배터리와 상기 레귤레이터 사이에 위치하여, 상기 레귤레이터와 관련한 전류 이동을 허용하고, 상기 배터리에서 상기 레귤레이터로의 전류 이동을 제한하여, 충전 패스를 형성하는 제1 단방향 제어부; 및
    상기 배터리와 상기 전력 제공부 사이에 위치하여, 상기 배터리에서 상기 전력 제공부로의 전류 이동, 또는 상기 제1 단방향 제어부와 관련한 전류 이동을 허용하고, 상기 전력 제공부에서 상기 배터리로의 전류 이동을 제한하여 방전 패스를 형성하는 제2 단방향 제어부
    를 포함하는 경량의 배터리 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레귤레이터는,
    상기 전력 제공부에서 제공되는 제1 전류가 설정된 제2 전류 보다 클 경우, 상기 제2 전류로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전류를 제한하는 전류 레귤레이터
    를 포함하는, 경량의 배터리 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레귤레이터는,
    상기 전력 제공부에서 제공되는 제1 전압이 설정된 제2 전압 보다 클 경우, 상기 제2 전압으로 출력하여, 상기 설정된 범위와 연관하여 전압을 제한하는 전압 레귤레이터
    를 포함하는, 경량의 배터리 충전 장치.
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  5. 삭제
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