KR100742607B1 - 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력에 의해 발전된 전원을 승압한 후 배터리에 충전함과 아울러 충전된 전원을 무선센서네트워크의 각 전력수요장치에 공급함으로써, 기존의 태양전지보다 효율적이고 안정적인 전원을 전력수요장치 등에 공급할 수 있는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 그 구성은, 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 초소형 풍력발전시스템에 있어서, 상기 풍력발전기에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 복수의 배터리와, 상기 풍력발전기로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하는 전압제어부와, 상기 전압제어부로부터 출력되는 전원을 제공받아 특정 배터리로 출력하여 충전시키는 배터리충전부와, 상기 배터리의 충전 용량을 각각 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 용량감지부, 및 상기 배터리와 배터리충전부 사이에 설치되어 상기 용량감지부에서 출력되는 각 배터리의 충전용량에 따라 배터리의 충전 경로를 선택 제어함과 아울러 일정 용량 이상으로 충전된 배터리의 전원을 상기 전력수요장치로 공급하도록 제어하는 선택제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING POWER SUPPLY USING WIND POWER UNIT AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 풍력발전시스템을 도시한 회로 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 도 1의 작동 과정을 나타낸 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력발전시스템을 도시한 회로 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 도 3의 상세 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 도 3의 작동 과정을 나타낸 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 풍력발전시스템을 도시한 회로 블록도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 도 6의 작동 과정을 나타낸 플로우챠트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 무선센서노드(전력수요장치) 100: 풍력발전시스템
110: 풍력발전기 111: 팬
113: 발전수단 115: 정류회로부
120: 배터리 130: 전압제어부
141: 고용량콘덴서 143: 전압검출부
145: 스위칭부 150: 배터리충전부
160: 용량감지부 170: 선택제어부
Q1∼Q7: 스위칭수단
본 발명은 풍력발전 시스템에 관한 것으로, 특히 풍력발전기를 이용하여 발생된 전원을 배터리에 충전함과 아울러 충전된 전원을 전력수요장치인 무선센서네트워크의 각 무선센서노드에 공급함으로써, 기존의 태양전지보다 효율적이고 안정적인 전원을 무선센서노드 등에 공급할 수 있는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어 잦아지는 자연재해에 대한 대비를 위해 재해발생을 조기에 감지하여 피해를 최소화하거나 징후를 미리 파악하여 피해를 예방할 수 있는 시스템에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
특히 USN(Ubiquitous Sensor Network)이란 신조어를 만들어내면서 언제 어디서든 적재적소에 배치된 센서로부터 원격으로 데이터를 확인할 수 있는 무선센서네트워크시스템은 세계적으로 이슈화되고 있는 최첨단 기술이다.
상기 USN은 무선센서네트워크로서, 전자기파의 영향을 받지 않는 센서와, 무선통신을 할 수 있는 네트워크 모듈로 구성된다.
그러나 무선센서네트워크의 무한한 잠재력에 비해서 실현 가능성이나 연구결과들이 저조한 실정인데, 이는 무엇보다도 무선센서네트워크시스템의 핵심인 무선센서노드들의 고립된 상태에서 전력공급 방법에 대한 해결책을 찾지 못했기 때문이다.
많은 연구에서 태양전지(Solar Cell)를 이용한 태양광발전 방식을 적용하여 각 무선센서노드에 전력을 공급하는 시도를 하였으나, 기술적, 경제적인 측면에서 그다지 이점을 제공하지 못하고 있다.
이처럼 고립된 상태에서의 전력공급 방법에 해결책을 찾지 못한 몇몇 연구기관 및 기업들은 무선센서네트워크시스템의 실현 가능성에 의문을 제기하면서 유선으로 전력을 공급하는 센서네트워크시스템을 구축하려고 하고 있다.
미국의 경우 미래에 다가올 USN 시장을 위해 더스트 센서(Dust Sensor; 먼지크기의 센서)를 개발하고 있으며, 미세 진동에너지를 전기에너지로 바꾸는 방식으로 고립된 무선센서노드들의 필요 전력을 자체 공급하는 연구를 진행하고 있다.
최근에는 대체에너지 개발이라는 명목아래, 지열을 이용하는 발전에 대한 연구가 많이 진행되었고, 뉴질랜드 등의 국가에서는 지열발전을 통해 전기를 공급하는 곳이 상당량 있다.
그러나 이는 아직 무선통신 모듈에 적용하기에는 제약이 너무 많으며 더군다나 지열발전 특성상 구조물 안전진단을 위한 시스템 등의 응용분야에는 사용이 불 가능한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 풍력에 의해 발전된 전원을 승압한 후 배터리에 충전함과 아울러 충전된 전원을 전력수요장치인 무선센서네트워크의 각 무선센서노드에 공급함으로써, 기존의 태양전지보다 효율적이고 안정적인 전원을 무선센서노드 등에 공급할 수 있는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 초소형 풍력발전시스템에 있어서, 상기 풍력발전기에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 복수의 배터리; 상기 풍력발전기로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하는 전압제어부; 상기 전압제어부로부터 출력되는 전원을 제공받아 특정 배터리로 출력하여 충전시키는 배터리충전부; 상기 배터리의 충전 용량을 각각 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 용량감지부; 및 상기 배터리와 배터리충전부 사이에 설치되어 상기 용량감지부에서 출력되는 각 배터리의 충전용량에 따라 배터리의 충전 경로를 선택 제어함과 아울러 일정 용량 이상으로 충전된 배터리의 전원을 상기 전력수요장치로 공급하도록 제어하는 선택제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 전압제어부의 출력단에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 스위치가 절환되어 전압제어부에서 출력되는 신호를 배터리충전부 또는 전력수요장치로 선택 공급하는 스위칭부를 더 포함하며, 상기 배터리충전부와 각 배터리 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단을 더 구비하고, 상기 각 배터리와 전력수요장치 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 복수의 배터리는 상기 전력수요장치를 포함한 제반 장치로 동작전원을 공급하는 동작전원공급용 배터리; 및 상기 동작전원공급용 배터리와는 별도로 설치되어 풍력발전기에 의해 생성된 전원을 충전하는 적어도 하나 이상의 대기용 배터리;로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 선택제어부는 전력수요장치로 공급되는 배터리의 전원라인을 인접 배터리로 변경할 경우 일시적인 전원공급 중단 현상을 막기 위해 각 배터리의 출력단을 순차 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 초소형 풍력발전시스템에 있어서, 상기 풍력발전기에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 적어도 하나 이상의 배터리; 상기 풍력발전기로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하는 전압제어부; 상기 전압제어부의 출력단에 병렬 설치되어 전압제어부에서 출력되는 신호를 충전하여 전력수요장치로 선택 공급하는 고용량 콘덴서; 상기 고용량 콘덴서의 충전전압을 검출하여 선택제어부로 출력하는 전압검출부; 상기 전압제어부 로부터 출력되는 전원을 제공받아 배터리로 출력하여 충전시키는 배터리충전부; 상기 배터리의 충전 용량을 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 용량감지부; 및 상기 배터리와 배터리충전부 사이에 설치되어 상기 용량감지부에서 출력되는 배터리의 충전용량에 따라 배터리의 충전 경로와 무선센서노드의 전원공급을 제어함과 아울러 고용량 콘덴서에 충전된 전원이 무선센서노드로 직접 공급되도록 제어하는 선택제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 고용량콘덴서와 전력수요장치 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단과, 상기 배터리충전부와 배터리 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단, 및 상기 배터리와 전력수요장치 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 방법에 있어서, 풍력발전기를 통해 직류전원을 얻는 제 1단계; 상기 전력수요장치로 공급하고 있는 제 1배터리의 잔여충전용량을 검출하는 제 2단계; 상기 제 1배터리의 잔여충전용량이 미리 설정된 기준용량과 비교하여 기준용량 이하일 경우에는 만충전된 제 2배터리를 제 1배터리에 병렬로 연결하는 제 3단계; 상기 제 2배터리의 전원을 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 공급하는 제 4단계; 및 상기 제 1배터리 측으로 풍력발전기를 통해 얻는 직류전원을 공급하여 제 1배터리를 충전시키는 제 5단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 제 1단계에서 출력되는 직류전원을 일정 전압레벨로 조정하여 출력하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1단계에서 출력되는 직류전원이 일정전압 이상일 경우에는 전력수요장치로 직접 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3단계에서 제 1배터리의 충전용량이 기준용량을 초과할 경우에는, 상기 제 1배터리의 전원을 전력수요장치를 포함한 제반회로로 지속적으로 공급하는 단계; 상기 제 1배터리를 동작전원으로 사용함과 아울러 제 2배터리의 충전용량을 검출하는 단계; 및 상기 제 2배터리의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 풍력발전기에 의해 생성된 직류전원을 제 2배터리에 충전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 살펴보고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 풍력발전시스템을 도시한 회로 블록도로서, 풍력발전기(110), 배터리(120), 전압제어부(130), 배터리충전부(150), 용량감지부(160) 및 선택제어부(170) 등으로 이루어져 있다.
상기 풍력발전기(110)는, 풍력에 의해 회전되는 팬(111)과, 상기 팬(111)의 회전에 따른 자속변화에 따라 교류 유도전류를 발생하는 자석과 코일 등으로 구성된 발전수단(113)과, 상기 발전수단(113)을 통해 출력되는 교류 유도전류를 정류하여 직류를 발생하는 정류회로부(115) 등으로 이루어져 있다.
그리고, 배터리(120)는 상기 풍력발전기(110)에 의해 생성된 전력이 선택적 으로 충전됨과 아울러 전력수요장치인 무선센서노드(10)를 포함한 제반 회로(130∼170)로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 적어도 하나 이상으로 이루어져 있고, 전압제어부(130)는 상기 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하도록 구성되어 있고, 배터리충전부(150)는 상기 전압제어부(130)로부터 출력되는 전원을 제공받아 특정 배터리(120)로 출력하여 충전시키도록 구성되어 있고, 용량감지부(160)는 상기 배터리(120)의 각 충전 용량을 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하도록 구성되어 있고, 선택제어부(170)는 상기 배터리(120)와 배터리충전부(150) 사이에 설치되어 상기 용량감지부(160)에서 출력되는 각 배터리(120)의 충전용량에 따라 배터리(120)의 충전 경로를 선택 제어함과 아울러 일정 용량 이상으로 충전된 배터리(120)의 전원을 상기 무선센서노드(10)로 공급하도록 제어한다.
본 발명이 적용되는 무선센서네트워크시스템은 컴퓨팅 능력과 무선통신 능력을 갖춘 센서노드(10)를 자연환경이나 전장 등에 뿌려 자율적인 네트워크를 형성하고, 서로 간에 무선 네트워크로 획득한 센싱 정보를 송수신하고, 네트워크를 통해 원격지에서 감시/제어 용도로 활용할 수 있는 기술이다.
본 발명은 이와 같은 무선센서네트워크시스템의 무선센서노드(10)들을 동작시키기에 필요한 전원을 공급하기 위한 발전시스템으로, 풍력을 이용하기 때문에 약한 바람에도 발전기를 돌릴 수 있는 팬(111)과 가능한 적은 마찰력으로 동작하는 소형 모터와 같은 발전수단(113) 등으로 이루어진 풍력발전기(110)를 기본적으로 구비한다.
그러나 약한 바람에 의해 얻을 수 있는 전력이 한정되어 있기 때문에 풍력발전기(110)에서 공급되는 전력을 모아둘 수 있는 적어도 하나 이상의 배터리(120)와, 풍력발전기(110)에서 공급되는 낮거나 높은 전력을 플랫폼이 사용하기에 적합한 전력으로 바꾸어주는 전압제어부(130), 배터리충전부(150), 배터리용량감지부(160), 선택제어부(170) 등을 더 포함하게 되는 것이다.
아울러, 상기 배터리(120)는 적어도 복수개 이상으로 하는 것이 가장 바람직한데, 이는 상기 무선센서노드(10)를 포함한 제반 장치로 동작전원을 공급하는 한 개의 동작전원공급용 배터리(121)와, 상기 동작전원공급용 배터리(121)와는 별도로 설치되어 풍력발전기(110)에 의해 생성된 전원을 충전하는 적어도 하나 이상의 대기용 배터리(125)로 분류하여 사용 중인 제 1배터리(121)의 용량이 일정 전압이하로 소모되거나 풍력이 약하여 제 1배터리(121)의 충전상태가 원활하지 않을 경우 만충전 상태의 대기중인 제 2배터리(125)로 자동 절환시킴으로서, 사용상에 안정성을 높이기 위함이다.
또한, 상기 선택제어부(170)는 무선센서노드(10)로 공급되는 배터리(121 또는 125)의 전원라인을 인접 배터리(125 또는 121)로 변경할 경우 일시적인 전원공급 중단 현상을 막기 위해 각 배터리(121, 125)의 출력단이 순차적으로 스위칭되도록 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 전력수요장치로 무선센서노드(10)의 경우에 대해만 설명하고 있으나 이는 바람직한 실시예에 해당될 뿐 이에 한정되지는 않으며, 동작 전원이 필요한 모든 유/무선 장치에 적용할 수 있음은 당연하다.
이와 같이 구성된 초소형 풍력발전시스템의 동작과정을 도 2의 플로우챠트를 이용하여 살펴보면 아래와 같다.
풍력에 의해 팬(111)이 회전하면, 팬(111)의 회전축에 장착된 영구자석이 회전하여 코일의 자속을 변화시키게 되고, 코일의 자속 변화가 심할수록 기전력은 증가되어 코일의 자속변화에 따라 유도 기전력의 크기가 다른 유도 전류를 발생하게 된다(S1).
상기 풍력발전기(110)의 발전수단(113)을 통해 발생된 교류전압은 브리지다이오드와 같은 정류회로부(115)를 통해 직류로 변환되어 출력된다(S2). 통상 초소형 풍력발전기(110)에 의해 발생되는 전압은 풍력에 따라 다르지만 대략 DC 0.7V 내지 3V 정도의 저전압을 출력하게 된다.
이와 같이 풍력발전기(110)에 의해 발생된 전원은 전압제어부(130)로 출력되고, 전압제어부(130)는 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전원을 제공받아 대략 DC 5V 정도의 일정 전압으로 제어한 후 배터리충전부(150)로 출력하게 된다(S3). 물론, 전압제어부(130)는 풍력발전기(110)로부터 DC 5V 이상의 고전압이 인가될 경우 이를 일정전압으로 강하시키는 기능도 갖고 있다.
이에 따라 배터리충전부(150)는 소정의 배터리(120)로 전원을 공급하여 충전시키게 되는데, 이에 앞서 배터리의 충전용량을 감지하는 용량감지부(160)를 통해 무선센서노드(10)로 전원을 공급하고 있는, 예컨대 제 1배터리(121)의 잔여 충전용량을 검출하고(S4), 상기에서 검출한 제 1배터리(121)의 충전용량을 미리 설정된 기준용량과 상호 비교(S5)하여 그 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 만충전된 제 2배터리(125)를 제 1배터리(121)와는 병렬로 무선센서노드(10)에 연결한다(S6).
이에 따라 제 2배터리(125)의 전원을 무선센서노드(10) 등에 공급하여 전원의 일시적인 차단없이 지속적으로 공급되도록 한다(S7).
이어, 선택제어부(170)는 제 1배터리(121)를 배터리충전부(150)와 전기적으로 연결되도록 스위칭하여 제 1배터리(121)를 충전시키게 된다(S8).
상기(S5)에서 검출한 제 1배터리(121)의 잔여 충전용량이 기준용량을 초과할 경우에는 제 1배터리(121)의 전원을 무선센서노드(10) 등으로 계속 공급하여 동작 전원으로 사용하게 된다(S9).
또한, 상기 제 1배터리(121)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량을 초과할 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 제 2배터리(125)의 충전용량을 검출하게 된다(S10).
상기에서 검출한 제 2배터리(125)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 제 2배터리(125)를 배터리충전부(150)와 전기적으로 연결하여 제 2배터리(125)를 충전시키게 된다(S11, S12).
즉, 배터리(120)의 충전용량을 감지하는 용량감지부(160)는 각 배터리(121, 125)의 충전용량을 검출하여 선택제어부(170)로 출력하고, 선택제어부(170)는 용량감지부(160)로부터 출력된 검출전압에 따라 충전용량이 일정전압 이하로 떨어진 충전이 필요한 배터리를 선별하게 된다. 이어, 선택제어부(170)는 충전이 필요한 배터리와 배터리충전부(150)를 전기적으로 상호 연결하여 배터리를 충전시키게 되며, 반면 일정용량 이상으로 충전된 배터리의 전원을 무선센서노드(10)와 제반 회 로(160∼190)로 공급하여 동작 전원으로 이용하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력발전시스템을 도시한 회로 블록도로서, 풍력발전기(110), 배터리(120), 전압제어부(130), 고용량콘덴서(141), 전압검출부(143), 배터리충전부(150), 용량감지부(160) 및 선택제어부(170) 등으로 이루어져 있다. 편의상 도 1과 동일한 명칭의 회로부는 동일한 부호를 사용하도록 한다.
상기 풍력발전기(110)는, 풍력에 의해 회전되는 팬(111)과, 상기 팬(111)의 회전에 따른 자속변화에 따라 교류 유도전류를 발생하는 자석과 코일 등으로 구성된 발전수단(113)과, 상기 발전수단(113)을 통해 출력되는 교류 유도전류를 정류하여 직류를 발생하는 정류회로부(115) 등으로 이루어져 있다.
그리고, 배터리(120)는 상기 풍력발전기(110)에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 무선센서노드(10)를 포함한 제반 회로(130∼170)로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 적어도 하나 이상으로 이루어져 있고, 전압제어부(130)는 상기 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하도록 구성되어 있고, 고용량 콘덴서(141)는 상기 전압제어부(130)의 출력단에 병렬 설치되어 전압제어부(130)에서 출력되는 신호를 충전하여 무선센서노드(10)로 선택 공급하도록 구성되어 있고, 전압검출부(143)는 상기 고용량 콘덴서(141)의 충전전압을 검출하여 선택제어부(170)로 출력하도록 구성되어 있고, 배터리충전부(150)는 상기 전압제어부(130)로부터 출력되는 전원을 제공받아 특정 배터리(120)로 출력하여 충전시키도록 구성되어 있고, 용량감지부(160)는 상기 배터 리(120)의 충전 용량을 각각 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하도록 구성되어 있고, 선택제어부(170)는 상기 배터리(120)와 배터리충전부(150) 사이에 설치되어 상기 용량감지부(160)에서 출력되는 각 배터리(120)의 충전용량에 따라 배터리(120)의 충전 경로와 무선센서노드(10)의 전원공급을 제어함과 아울러 고용량 콘덴서(141)에 충전된 전원이 무선센서노드(10)로 직접 공급되도록 제어한다.
아울러, 배터리(120)는 실시예에서는 3개로 구성되어 있는 데 고용량 콘덴서(141)로 인하여 하나의 배터리(121)를 사용하여도 무방하다. 편의상 배터리의 동작상태로 구분해 보면, 상기 무선센서노드(10)를 포함한 제반 장치로 동작전원을 공급하는 제 1배터리(121)와, 상기 배터리충전부(150)에 의해 풍력발전된 전력을 충전하여 만충전 상태에 있는 제 2배터리(123), 및 상기 배터리충전부(150)에 의해 풍력발전된 전원이 충전되고 있는 제 3배터리(125)로 분류할 수 있다.
상기 선택제어부(170)는 무선센서노드(10)로 공급되는 배터리의 전원라인을 인접 배터리로 변경할 경우 일시적인 전원공급 중단 현상을 막기 위해 각 배터리(121, 123, 125)의 출력단이 순차적으로 스위칭되도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기에서 고용량 콘덴서(141)는 슈퍼 커패시터로서, 풍력발전기(110)에서 발전된 전력을 충전함과 아울러 평상시 고용량 콘덴서(141)는 무선센서노드(10)로 전력을 공급하면서 충전이 필요한 배터리(120)에 충전용 전력을 공급하게 된다.
아울러, 선택제어부(170)는 전압검출부(143)를 통해 고용량 콘덴서(141)에 충전된 전압을 검출하여 풍력발전기(110)에서 충분한 발전이 되지 않으면, 배터 리(120)의 전원을 무선센서노드(10)로 공급하게 된다.
이와 같은 방법으로 충전시스템을 적용할 경우 평상시에는 고용량 콘덴서(141)에 충전된 전력이 무선센서노드(10)로 공급됨에 따라 배터리(120)에서 방전되지 않고, 풍력발전기(110)에서 충분한 전력이 공급되지 않을 경우에만 배터리(120)에서 방전되므로 배터리(120)의 충방전 사이클이 크게 줄여 배터리(120)의 수명을 늘릴 수가 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 도 3의 상세 구성을 나타낸 회로도로서, 상기 풍력발전기(110)에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 무선센서노드(10)를 포함한 제반 회로(130∼170)로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 적어도 하나 이상의 배터리(120)와, 상기 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하는 전압제어부(130)와, 상기 전압제어부(130)의 출력단에 병렬 설치되어 전압제어부(130)에서 출력되는 신호를 충전하여 무선센서노드(10)로 선택 공급하는 고용량 콘덴서(141)와, 상기 고용량 콘덴서(141)의 충전전압을 검출하여 선택제어부(170)로 출력하는 전압검출부(170)와, 상기 고용량 콘덴서(141)와 전력수요장치(10) 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부(170)의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단(Q7)과, 상기 전압제어부(170)로부터 출력되는 전원을 제공받아 특정 배터리(120)로 출력하여 충전시키는 배터리충전부(150)와, 상기 배터리(120)의 충전 용량을 각각 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 용량감지부(160)와, 상기 배터리(120)와 배터리충전부(150) 사이에 설치되어 상기 용량감지부(160)에서 출력되는 각 배터리(120)의 충전용량에 따라 배터리(120)의 충전 경로와 무선센서노드(10)의 전원공급을 제어함과 아울러 고용량 콘덴서(Q7)에 충전된 전원이 무선센서노드(10)로 직접 공급되도록 스위칭수단(Q7)을 제어하는 선택제어부(170)와, 상기 배터리충전부(150)와 각 배터리(120) 사이의 전류통로에 설치되어 선택제어부(170)의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 복수의 스위칭수단(Q1∼Q3), 및 상기 각 배터리(120)와 무선센서노드(10) 사이의 전류통로에 설치되어 선택제어부(170)의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 복수의 스위칭수단(Q4∼Q6)으로 이루어져 있다.
즉, 상기 복수의 스위칭수단(Q1∼Q7)은 선택제어부(170)의 제어신호에 따라 스위칭되는 데, 상기 제 1 내지 제 3스위칭수단(Q1∼Q3)은 풍력발전기(110)에서 생성된 전원을 각 배터리(120)에 충전시키기 위한 충전용 소자이며, 제 4 내지 제 6스위칭수단(Q4∼Q6)은 각 배터리(120)의 전원을 무선센서노드(10)로 공급하는 전원공급용 소자이며, 상기 제 7스위칭수단(Q7)은 풍력발전기(110)에서 생성된 전원을 무선센서노드(10)로 바로 공급하기 위한 소자이다. 그리고, 상기 제 1 내지 제 6스위칭수단(Q1∼Q6)은 연결된 인접 장치들과 상호 병렬로 설치되어 있다.
상기 도 3 및 도 4와 같이 구성된 초소형 풍력발전시스템의 동작과정을 도 5a 및 도 5b의 플로우챠트를 이용하여 살펴보면 아래와 같다.
풍력에 의해 팬(111)이 회전하면, 팬(111)의 회전축에 장착된 영구자석이 회전하여 코일의 자속을 변화시키게 되고, 코일의 자속 변화가 심할수록 기전력은 증가되어 코일의 자속변화에 따라 유도 기전력의 크기가 다른 유도 전류를 발생하게 된다.
상기 풍력발전기(110)의 발전수단(113)을 통해 발생된 교류전압은 브리지다이오드와 같은 정류회로부(115)를 통해 직류로 변환되어 출력된다(S21). 통상 초소형 풍력발전기(110)에 의해 발생되는 전압은 풍력에 따라 다르지만 대략 DC 0.7V 내지 3V 정도의 저전압을 출력하게 된다.
이와 같이 풍력발전기(110)에 의해 발생된 전원은 전압제어부(130)로 출력되고, 전압제어부(130)는 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전원을 제공받아 대략 DC 5V 정도로 승압시킨 후 고용량 콘덴서(141)로 출력하여 충전시키게 된다(S22). 물론, 전압제어부(130)는 풍력발전기(110)로부터 DC 5V 이상의 고전압이 인가될 경우 이를 일정전압(DC 5V)으로 강하시키는 기능도 갖고 있다.
상기에서 고용량 콘덴서(141)의 충전 전압을 전압검출부(143)를 통해 검출(S23)하여 충전된 전원이 일정 전압 이상일 경우에는, 선택제어부(170)는 제 7스위칭수단(Q7)을 턴-온시켜 고용량 콘덴서(141)에 충전된 전원이 무선센서노드(10)로 바로 공급되도록 제어한다(S24, S24-1). 즉, 풍력발전기(110)로부터 생성된 전력이 충분할 경우 생성된 전원을 배터리(120)에 충전시키지 않고 무선센서노드(10) 측으로 바로 공급하게 된다.
만약, 상기에서 전압검출부(143)를 통해 검출한 전력이 일정 전압 이하일 경우에는, 선택제어부(170)는 제 7스위칭수단(Q7)을 턴-오프시켜 전압제어부(130)에서 출력되는 전원이 배터리충전부(150)로 출력되도록 하고, 배터리충전부(150)는 전압제어부(130)로부터 풍력으로 발전된 전원을 제공받아 소정의 배터리(120)로 전원을 공급하여 충전시키게 된다.
상기 배터리충전부(150)는 특정 배터리를 충전하기에 앞서 배터리의 충전용량을 감지하는 용량감지부(160)를 통해 각 배터리(121, 123, 125)의 충전용량을 검출하고, 검출한 각 배터리의 충전용량에 대한 정보를 선택제어부(170)로 출력한다.
즉, 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 무선센서노드(10)로 전원을 공급하고 있는, 예컨대 제 1배터리(121)의 잔여 충전용량을 검출하고(S25), 상기에서 검출한 제 1배터리(121)의 충전용량을 미리 설정된 기준용량과 상호 비교(S26)하여 그 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 만충전 상태인 제 2배터리(123)를 검출하고(S27), 상기에서 검출한 제 2배터리(123)의 스위칭수단(Q5)을 턴-온시켜 제 1배터리(121)와는 병렬로 무선센서노드(10)에 연결한다. 이에 따라 전원의 일시적인 차단없이 제 2배터리(123)의 충전전원은 무선센서노드(10) 등으로 공급된다(S28, S29).
이어, 선택제어부(170)는 제 1배터리(121)의 스위칭수단(Q1)을 턴-온시켜 제 1배터리(121)와 배터리충전부(150)와 전기적으로 연결한 후 제 1배터리(121)를 충전시키게 된다(S30).
한편, 상기(S26)에서 검출한 제 1배터리(121)의 충전용량이 기준용량을 초과할 경우에는 제 1배터리(121)의 스위칭수단(Q4)을 지속적으로 턴-온시켜 제 1배터리(121)의 충전전원이 무선센서노드(10) 등으로 공급되도록 함으로써, 제 1배터리(121)의 전원을 동작전원으로 계속 사용하게 된다(S31).
또한, 상기 제 1배터리(121)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량을 초과할 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 제 2배터리(123)의 충전용량 을 검출하게 된다(S32).
상기에서 검출한 제 2배터리(123)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 제 2배터리(123)의 스위칭수단(Q2)을 턴-온시켜 배터리충전부(150)와 전기적으로 연결하여 제 2배터리(123)를 충전시키게 된다(S33, S34).
그리고, 상기 제 2배터리(123)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량을 초과할 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 제 3배터리(125)의 충전용량을 검출하게 된다(S35).
상기에서 검출한 제 3배터리(125)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 제 3배터리(125)의 스위칭수단(Q3)을 턴-온시켜 제 3배터리(125)와 배터리충전부(150)를 전기적으로 연결하여 제 3배터리(125)를 충전시키게 된다(S36, S37).
따라서, 선택제어부(170)는 용량감지부(160)로부터 출력된 검출전압에 따라 충전용량이 기준용량 이하로 떨어져 충전이 필요한 배터리를 선별하게 되고, 선택제어부(170)는 충전이 필요한 배터리와 배터리충전부(150)를 전기적으로 상호 연결하여 배터리(120)를 충전시키게 된다. 아울러, 선택제어부(170)는 만충전 또는 일정용량 이상으로 충전된 배터리를 체크하여 무선센서노드(10) 및 제반 회로(130∼160)와 전기적으로 연결되도록 스위칭함에 따라 만충전된 배터리의 전원을 동작 전원으로 이용하게 된다.
물론, 현재 전원공급모드로 작동하고 있는 배터리의 용량을 용량감지부(160) 를 통해 감지하여 기준용량 이상일 경우에는 선택제어부(170)가 용량감지부(160)를 통해 다른 배터리의 충전용량의 체크하게 되며, 충전이 필요한 배터리(120)가 있을 경우 선택제어부(170)는 배터리충전부(150)와 충전이 필요한 배터리를 전기적으로 스위칭함에 따라 충전이 필요한 배터리를 충전모드로 전환하게 된다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 풍력발전시스템을 도시한 회로 블록도로서, 풍력발전기(110), 배터리(120), 전압제어부(130), 스위칭부(145), 배터리충전부(150), 용량감지부(160) 및 선택제어부(170) 등으로 이루어져 있다. 편의상 도 3과 동일한 명칭의 회로부는 동일한 부호를 사용하도록 한다.
상기 풍력발전기(110)는, 풍력에 의해 회전되는 팬(111)과, 상기 팬(111)의 회전에 따른 자속변화에 따라 교류 유도전류를 발생하는 자석과 코일 등으로 구성된 발전수단(113)과, 상기 발전수단(113)을 통해 출력되는 교류 유도전류를 정류하여 직류를 발생하는 정류회로부(115) 등으로 이루어져 있다.
그리고, 배터리(120)는 상기 풍력발전기(110)에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 무선센서노드(10)를 포함한 제반 회로(130∼170)로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 적어도 하나 이상으로 이루어져 있고, 전압제어부(130)는 상기 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하도록 구성되어 있고, 스위칭부(145)는 상기 전압제어부(130)의 출력단에 설치되되 소정의 제어신호에 따라 스위치가 절환되어 전압제어부(130)에서 출력되는 신호를 후단의 배터리충전부(150) 또는 무선센서노드(10)로 선택 공급하도록 구성되어 있고, 배터리충전부(150)는 상기 스위칭부(145)로부터 출력되는 전원을 제공 받아 특정 배터리(120)로 출력하여 충전시키도록 구성되어 있고, 용량감지부(160)는 상기 배터리(120)의 충전 용량을 각각 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하도록 구성되어 있고, 선택제어부(170)는 상기 배터리(120)와 배터리충전부(150) 사이에 설치되어 상기 용량감지부(160)에서 출력되는 각 배터리(120)의 충전용량에 따라 배터리(120)의 충전 경로와 무선센서노드(10)의 전원공급을 제어함과 아울러 스위칭부(145)를 제어하여 풍력발전기(110)로부터 출력되는 신호를 직접 무선센서노드(10)로 공급하도록 제어한다.
아울러, 배터리(120)는 실시예에서는 3개로 구성되어 있는 데, 편의상 그 동작상태로 구분해 보면, 상기 무선센서노드(10)를 포함한 제반 장치로 동작전원을 공급하는 제 1배터리(121)와, 상기 배터리충전부(150)에 의해 풍력발전된 전력을 충전하여 만충전 상태에 있는 제 2배터리(123), 및 상기 배터리충전부(150)에 의해 풍력발전된 전원이 충전되고 있는 제 3배터리(125)로 분류할 수 있다.
상기 선택제어부(170)는 무선센서노드(10)로 공급되는 배터리의 전원라인을 인접 배터리로 변경할 경우 일시적인 전원공급 중단 현상을 막기 위해 각 배터리(121, 123, 125)의 출력단이 순차적으로 스위칭되도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 도 6과 같이 구성된 초소형 풍력발전시스템의 동작과정을 도 7a 및 도 7b의 플로우챠트를 이용하여 살펴보면 아래와 같다.
풍력에 의해 팬(111)이 회전하면, 팬(111)의 회전축에 장착된 영구자석이 회전하여 코일의 자속을 변화시키게 되고, 코일의 자속 변화가 심할수록 기전력은 증 가되어 코일의 자속변화에 따라 유도 기전력의 크기가 다른 유도 전류를 발생하게 된다.
상기 풍력발전기(110)의 발전수단(113)을 통해 발생된 교류전압은 브리지다이오드와 같은 정류회로부(115)를 통해 직류로 변환되어 출력된다(S41). 통상 초소형 풍력발전기(110)에 의해 발생되는 전압은 풍력에 따라 다르지만 대략 DC 0.7V 내지 3V 정도의 저전압을 출력하게 된다.
이와 같이 풍력발전기(110)에 의해 발생된 전원은 전압제어부(130)로 출력되고, 전압제어부(130)는 풍력발전기(110)로부터 출력되는 전원을 제공받아 대략 DC 5V 정도로 승압시킨 후 스위칭부(145)로 출력하게 된다(S42). 물론, 전압제어부(130)는 풍력발전기(110)로부터 DC 5V 이상의 고전압이 인가될 경우 이를 일정전압(DC 5V)으로 강하시키는 기능도 갖고 있다.
만약, 상기에서 스위칭부(145)의 스위치가 선택제어부(170)의 제어신호에 따라 무선센서노드(10) 측으로 절환되어 있을 경우에는 전압제어부(130)에서 출력된 전원을 배터리(120)에 충전시키지 않고 무선센서노드(10) 측으로 바로 공급하게 되고(S43, S44), 스위칭부(145)의 스위치가 선택제어부(170)의 제어신호에 따라 배터리충전부(150) 측으로 절환(충전모드)되어 있을 경우에는 전압제어부(130)에서 출력된 전원을 배터리충전부(150)로 전달하게 된다. 예컨대, 상기 복수의 배터리(120) 중 일정 개수 이상이 만충전되어 있을 경우에는 더 이상 충전할 필요가 없으므로 풍력발전기(110)에서 생성된 전원을 스위칭부(145)를 통해 바로 무선센서노드(10) 측으로 공급하여 배터리(120)의 수명을 연장시키게 된다.
이와 같이 배터리충전부(150)는 스위칭부(145)로부터 풍력으로 발전된 전원을 제공받아 소정의 배터리(120)로 전원을 공급하여 충전시키게 된다.
상기 배터리충전부(150)는 특정 배터리를 충전하기에 앞서 배터리의 충전용량을 감지하는 용량감지부(160)를 통해 각 배터리(121, 123, 125)의 충전용량을 검출하고, 검출한 각 배터리의 충전용량에 대한 정보를 선택제어부(170)로 출력한다.
즉, 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 무선센서노드(10)로 전원을 공급하고 있는, 예컨대 제 1배터리(121)의 잔여 충전용량을 검출하고(S45), 상기에서 검출한 제 1배터리(121)의 충전용량을 미리 설정된 기준용량과 상호 비교(S46)하여 그 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 만충전 상태인 제 2배터리(123)를 검출하고(S47), 상기에서 검출한 제 2배터리(123)의 스위칭수단(Q5)을 턴-온시켜 제 1배터리(121)와는 병렬로 무선센서노드(10)에 연결한다. 이에 따라 전원의 일시적인 차단없이 제 2배터리(123)의 충전전원은 무선센서노드(10) 등으로 공급된다(S48, S49). 상기 스위칭수단(Q5)은 도 6에 도시되지는 않았지만, 배터리(120)의 출력단에 설치된 스위칭수단(Q4, Q5, Q6)과 충전측에 설치된 스위칭수단(Q1, Q2, Q3)을 포함한 회로는 도 4와 동일하다.
이어, 선택제어부(170)는 제 1배터리(121)의 스위칭수단(Q1)을 턴-온시켜 제 1배터리(121)와 배터리충전부(150)와 전기적으로 연결한 후 제 1배터리(121)를 충전시키게 된다(S50).
한편, 상기(S46)에서 검출한 제 1배터리(121)의 충전용량이 기준용량을 초과할 경우에는 제 1배터리(121)의 스위칭수단(Q4)을 지속적으로 턴-온시켜 제 1배터 리(121)의 충전전원이 무선센서노드(10) 등으로 공급되도록 함으로써, 제 1배터리(121)의 전원을 동작전원으로 계속 사용하게 된다(S51).
또한, 상기 제 1배터리(121)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량을 초과할 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 제 2배터리(123)의 충전용량을 검출하게 된다(S52).
상기에서 검출한 제 2배터리(123)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 제 2배터리(123)의 스위칭수단(Q2)을 턴-온시켜 배터리충전부(150)와 전기적으로 연결하여 제 2배터리(123)를 충전시키게 된다(S53, S54).
그리고, 상기 제 2배터리(123)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량을 초과할 경우에는 선택제어부(170)는 용량감지부(160)를 통해 제 3배터리(125)의 충전용량을 검출하게 된다(S55).
상기에서 검출한 제 3배터리(125)의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 선택제어부(170)는 제 3배터리(125)의 스위칭수단(Q3)을 턴-온시켜 제 3배터리(125)와 배터리충전부(150)를 전기적으로 연결하여 제 3배터리(125)를 충전시키게 된다(S56, S57).
따라서, 선택제어부(170)는 용량감지부(160)로부터 출력된 검출전압에 따라 충전용량이 기준용량 이하로 떨어져 충전이 필요한 배터리를 선별하게 되고, 선택제어부(170)는 충전이 필요한 배터리와 배터리충전부(150)를 전기적으로 상호 연결하여 배터리(120)를 충전시키게 된다. 아울러, 선택제어부(170)는 만충전 또는 일 정용량 이상으로 충전된 배터리를 체크하여 무선센서노드(10) 및 제반 회로(130∼160)와 전기적으로 연결되도록 스위칭함에 따라 만충전된 배터리의 전원을 동작 전원으로 이용하게 된다.
물론, 현재 전원공급모드로 작동하고 있는 배터리의 용량을 용량감지부(160)를 통해 감지하여 기준용량 이상일 경우에는 선택제어부(170)가 용량감지부(160)를 통해 다른 배터리의 충전용량의 체크하게 되며, 충전이 필요한 배터리(120)가 있을 경우 선택제어부(170)는 배터리충전부(150)와 충전이 필요한 배터리를 전기적으로 스위칭함에 따라 충전이 필요한 배터리를 충전모드로 전환하게 된다.
상기 도 1, 도 3 및 도 5의 각 실시예에서 배터리(120)의 개수는 다르지만 기본적으로 충전과 전원공급에 대한 동작 방식은 동일하다.
이와 같이 본 발명에서 제시하는 풍력발전을 이용한 무선센서노드(10)의 전력 공급 방법은 구조물에 부착되는 무선센서노드(10) 등 자연적으로 또는 인위적인 변경에 의해서 발생되는 바람에 의해 미세전기를 발생시켜 무선센서노드(10)가 필요로 하는 전력을 공급하는 방식이다. 일반적으로 무선센서노드(10)들이 사용하는 전력이 수 V이하이기 때문에 본 발명에서 제시하는 초소형 풍력발전시스템과 약한 바람으로도 무선센서네트워크시스템을 구성하는 무선센서노드(10)들이 필요로 하는 전력을 발생시켜 공급할 수 있다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명에 의한 풍력발전시스템은 무선센서노드 뿐만 아니라 미세 전력으로도 작동이 가능한 무선센서모듈과 무선전자장치 및 유선장치와 같은 모든 전력수요장치에도 이용이 가능 함은 당연하며, 이와 같이 변형된 적용과 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
따라서, 본 발명에서는 풍력에 의해 발전된 전원을 승압한 후 배터리에 충전함과 아울러 충전된 전원을 무선센서네트워크의 각 무선센서노드에 공급함으로써, 기존의 태양전지보다 효율적이고 안정적인 전원을 무선센서노드 등에 공급할 수 있다.
또한, 풍력발전을 통한 무선센서네트워크의 조기 상용화가 가능하여 국내외의 시장 선점 및 국가 경쟁력을 확보할 수 있으며, 무선센서네트워크 시장의 활성화를 꾀할 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 초소형 풍력발전시스템에 있어서,
    상기 풍력발전기에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 복수의 배터리;
    상기 풍력발전기로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하는 전압제어부;
    상기 전압제어부로부터 출력되는 전원을 제공받아 특정 배터리로 출력하여 충전시키는 배터리충전부;
    상기 배터리의 충전 용량을 각각 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 용량감지부; 및
    상기 배터리와 배터리충전부 사이에 설치되어 상기 용량감지부에서 출력되는 각 배터리의 충전용량에 따라 배터리의 충전 경로를 선택 제어함과 아울러 일정 용량 이상으로 충전된 배터리의 전원을 상기 전력수요장치로 공급하도록 제어하는 선택제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압제어부의 출력단에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 스위치 가 절환되어 전압제어부에서 출력되는 신호를 배터리충전부 또는 전력수요장치로 선택 공급하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배터리충전부와 각 배터리 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단; 및 상기 각 배터리와 전력수요장치 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단;을 더 구비한 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 풍력발전기는
    풍력에 의해 발생된 교류전원을 직류로 정류하여 출력하는 정류회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 복수의 배터리는
    상기 전력수요장치를 포함한 제반 장치로 동작전원을 공급하는 동작전원공급용 배터리; 및 상기 동작전원공급용 배터리와는 별도로 설치되어 풍력발전기에 의해 생성된 전원을 충전하는 적어도 하나 이상의 대기용 배터리;로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 선택제어부는 전력수요장치로 공급되는 배터리의 전원라인을 인접 배터리로 변경할 경우 일시적인 전원공급 중단 현상을 막기 위해 각 배터리의 출력단을 순차 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  7. 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 초소형 풍력발전시스템에 있어서,
    상기 풍력발전기에 의해 생성된 전력이 선택적으로 충전됨과 아울러 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 사용 전원을 선택적으로 공급하는 적어도 하나 이상의 배터리;
    상기 풍력발전기로부터 출력되는 전압을 제공받아 일정 전압으로 조정하여 출력하는 전압제어부;
    상기 전압제어부의 출력단에 병렬 설치되어 전압제어부에서 출력되는 신호를 충전하여 전력수요장치로 선택 공급하는 고용량 콘덴서;
    상기 고용량 콘덴서의 충전전압을 검출하여 선택제어부로 출력하는 전압검출부;
    상기 전압제어부로부터 출력되는 전원을 제공받아 배터리로 출력하여 충전시키는 배터리충전부;
    상기 배터리의 충전 용량을 검출하여 그에 상응하는 신호를 출력하는 용량감 지부; 및
    상기 배터리와 배터리충전부 사이에 설치되어 상기 용량감지부에서 출력되는 배터리의 충전용량에 따라 배터리의 충전 경로와 무선센서노드의 전원공급을 제어함과 아울러 고용량 콘덴서에 충전된 전원이 무선센서노드로 직접 공급되도록 제어하는 선택제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 고용량콘덴서와 전력수요장치 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단; 상기 배터리충전부와 배터리 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단; 및 상기 배터리와 전력수요장치 사이의 전류통로에 설치되되 선택제어부의 제어신호에 따라 작동되어 전류통로를 개폐시키는 스위칭수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 장치.
  9. 풍력발전기를 이용하여 얻어진 전원을 전력수요장치로 공급하는 방법에 있어서,
    풍력발전기를 통해 직류전원을 얻는 제 1단계;
    상기 전력수요장치로 공급하고 있는 제 1배터리의 잔여충전용량을 검출하는 제 2단계;
    상기 제 1배터리의 잔여충전용량이 미리 설정된 기준용량과 비교하여 기준용량 이하일 경우에는 만충전된 제 2배터리를 제 1배터리에 병렬로 연결하는 제 3단계;
    상기 제 2배터리의 전원을 전력수요장치를 포함한 제반 회로로 공급하는 제 4단계; 및
    상기 제 1배터리 측으로 풍력발전기를 통해 얻는 직류전원을 공급하여 제 1배터리를 충전시키는 제 5단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1단계에서 출력되는 직류전원을 일정 전압레벨로 조정하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제 1단계에서 출력되는 직류전원이 일정전압 이상일 경우에는 전력수요장치로 직접 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 방법.
  12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제 3단계에서 제 1배터리의 충전용량이 기준용량을 초과할 경우에는,
    상기 제 1배터리의 전원을 전력수요장치를 포함한 제반회로로 지속적으로 공급하는 단계;
    상기 제 1배터리를 동작전원으로 사용함과 아울러 제 2배터리의 충전용량을 검출하는 단계; 및
    상기 제 2배터리의 충전용량이 미리 설정된 기준용량 이하일 경우에는 풍력발전기에 의해 생성된 직류전원을 제 2배터리에 충전시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 이용한 전원공급 제어 방법.
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