KR100879719B1 - Battery filling circuit according to voltage level - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 레벨에 따른 축전지 충전회로에 관한 것으로, 특히 태양광 발전소자 또는 풍력발전기에서 발전되는 미세한 저전압으로부터 정격전압까지의 넓은 범위의 전압에너지를 축전지에 충전할 수 있는 회로에 관한 것이다.

본 발명의 전압레벨에 따른 축전지 충전회로는 태양전지판, 상기 태양전지판에서 발전된 전압에너지를 입력받아 전압의 높낮이 레벨을 검출하여 도트 출력하는 집적회로부, 상기 집적회로부에서 출력되는 신호에 의해 제어되는 파워드라이브 모둘을 포함한다.

Figure R1020060108167

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery charging circuit according to a voltage level, and more particularly to a circuit capable of charging a battery with a wide range of voltage energy from a minute low voltage generated at a solar power generator or a wind power generator to a rated voltage.

The battery charging circuit according to the voltage level of the present invention is a solar panel, an integrated circuit unit for receiving the voltage energy generated by the solar panel input and detects the height level of the voltage and outputs a dot, a power drive controlled by the signal output from the integrated circuit unit Includes all

Figure R1020060108167

Description

전압레벨에 따른 축전지 충전회로{Battery filling circuit according to voltage level}Battery charging circuit according to voltage level {Battery filling circuit according to voltage level}

도 1은 종래의 축전지 충전회로도이다.1 is a conventional battery charging circuit diagram.

도 2는 본 발명의 전압레벨에 따른 축전지 충전회로도이다.2 is a battery charging circuit diagram according to the voltage level of the present invention.

본 발명은 태양광 또는 풍력발전기로부터 발전되는 에너지를 효율적으로 추출하여 축전지에 충전시키는 축전지 충전회로에 관한 것이다.The present invention relates to a battery charging circuit for efficiently extracting the energy generated from the solar or wind power generator to charge the battery.

태양광 발전시스템은 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 이를 상용 교류전원으로 절환시키는 것으로써, 태양에너지를 전기에너지로 변환시킨 후, 충전 레귤레이터를 통하여 축전지에 충전시키는 방식을 갖는다.The photovoltaic power generation system converts solar energy into electrical energy and converts it into a commercial AC power source. The solar power system converts solar energy into electrical energy and charges the battery through a charging regulator.

이와 관련하여, 대한민국 실용신안등록 제45753호에는 다음과 같은 축전지 충전제어회로에 대하여 소개한 바 있다.In this regard, Korean Utility Model Registration No. 45753 introduced the following battery charge control circuit.

도 1은 종래의 축전지 충전회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 축전지 충전회로는 정전압원(6)의 정전압이나 태양전지(1)의 출력이 다이오드(D2)(D3)를 통한 후, 스위치(RS)를 통하여 충전 레귤레이터(2)에 인가되게 구성함으로써, 스위치(RS)의 접점을 변환시켜 정전압원(6)이나 태양전지(1)를 선택하게 하는 원리를 갖는다.1 is a conventional battery charging circuit diagram. As shown in FIG. 1, in the conventional battery charging circuit, after the constant voltage of the constant voltage source 6 or the output of the solar cell 1 is through the diodes D2 and D3, the charging regulator is connected through the switch RS. By applying to 2), the contact point of the switch RS is converted so that the constant voltage source 6 or the solar cell 1 is selected.

태양전지(1)에서 출력이 생기면, 저항(R10)이 연결된 포토 커플러(PC2)의 1차측 발광부가 점등함으로써, 2차측 수광부가 동작하여 전원(VCC)이 저항(R8)을 통하여 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가된다. 그리고, 트랜지스터(Q2)의 에미터측으로 전원(VCC)이 저항(R9)과 제너다이오드(ZD2)를 통하여 기준전압으로 인가된다. 태양전지(1)의 출력이 제너다이오드(ZD2)에 의한 기준전압보다 낮을 때에는 트랜지스터(Q2)가 부통하게 되고, 태양전지(1)의 출력이 제너다이오드(ZD2)에 의한 기준전압보다 높을 때에는 트랜지스터(Q2)가 도통하게 된다.When the output is generated from the solar cell 1, the primary light emitting portion of the photo coupler PC2 to which the resistor R10 is connected is turned on, so that the secondary light receiving portion is operated so that the power supply VCC operates through the resistor R8 to the transistor Q2. Is applied to the base of the. The power supply VCC is applied to the emitter side of the transistor Q2 as a reference voltage through the resistor R9 and the zener diode ZD2. When the output of the solar cell 1 is lower than the reference voltage by the zener diode ZD2, the transistor Q2 is opened. When the output of the solar cell 1 is higher than the reference voltage by the zener diode ZD2, the transistor is Q2 becomes conductive.

그러므로, 트랜지스터(Q2)의 "온" 또는 "오프"에 따라 릴레이(RY)의 동작이 제어되므로, 트랜지스터(Q2)가 "온"되어 릴레이(RY)에 전원(VCC)이 인가되면 릴레이(RY)에 연동되는 스위치(RS)가 도면에 표시된 상태로 절환되어 태양전지(1)의 출력이 충전 레귤레이터(2)에 인가된다. 이는 태양전지(1)의 출력이 제너다이오드(ZD2)에 의한 기준전압보다 높은 것을 의미하므로, 태양전지(1)의 출력을 그대로 충전 레귤레이터(2)에 인가시켜 사용하게 된다.Therefore, since the operation of the relay RY is controlled in accordance with "on" or "off" of the transistor Q2, when the transistor Q2 is "on" and the power supply VCC is applied to the relay RY, the relay RY ) Switch (RS) interlocked to the state shown in the figure is applied to the output of the solar cell (1) to the charging regulator (2). This means that the output of the solar cell 1 is higher than the reference voltage by the zener diode ZD2, so that the output of the solar cell 1 is applied to the charge regulator 2 as it is.

그러나, 트랜지스터(Q2)가 "오프"되어 릴레이(RY)에 전원(VCC)이 인가되지 않으면 릴레이(RY)에 연동되는 스위치(RS)가 도면에 표시된 상태에서 절환된 상태 가 되어 정전압원(6)의 출력이 충전 레귤레이터(2)에 인가된다. 이는 태양전지(1)의 출력이 제너다이오드(ZD2)에 의한 기준전압보다 낮아 태양전지(1)의 출력을 사용할 수 없으므로, 정전압원(6)의 출력을 충전 레귤레이터(2)에 인가시켜 정전압원(6)의 출력을 사용할 수 있게 한다.However, when the transistor Q2 is "off" and the power supply VCC is not applied to the relay RY, the switch RS interlocked with the relay RY is switched in the state shown in the figure, and thus the constant voltage source 6 ) Is applied to the charge regulator 2. Since the output of the solar cell 1 cannot be used because the output of the solar cell 1 is lower than the reference voltage by the zener diode ZD2, the output of the constant voltage source 6 is applied to the charging regulator 2 so that the constant voltage source Make the output of (6) available.

상기와 같은 축전지 충전회로로 태양전지의 출력을 축전지에 충전하는 경우, 예를 들어, 태양전지에서 24V의 축전지를 충전할 수 있게 설계된 상태에서, 날씨가 흐려 태양전지에서 24V 이하의 전압으로 전류가 출력되면, 축전지에 충전되지 않고, 태양전지의 출력을 사용할 수 없게 된다.When the output of the solar cell is charged to the storage battery using the battery charging circuit as described above, for example, in a state where the solar battery is designed to charge the battery of 24V, the current is reduced to 24V or less in the solar cell due to the weather. When output, the storage battery is not charged and the output of the solar cell becomes unavailable.

즉, 상기와 같은 충전회로는 태양전지로부터 출력되는 전압이 축전지 전압보다 높을 때에만 축전지에 충전시킬 수 잇어, 미세한 낮은 전압은 버려지는 문제점이 있다.That is, the charging circuit as described above can charge the storage battery only when the voltage output from the solar cell is higher than the storage battery voltage, so that a small low voltage is discarded.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 태양광 발전소자또는 풍력 발전기에서 발전되는 미세한 저전압으로부터 정격전압까지의 넓은 범위의 전압에너지를 효율적으로 추출하여 축전지에 충전할 수 있는 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, to provide a circuit that can efficiently charge a storage battery by extracting a wide range of voltage energy from a minute low voltage to a rated voltage generated by a solar power generator or a wind generator It aims to do it.

본 발명은 태양전지판; 상기 태양전지판에서 발전된 전압레벨을 검출하고, 상기 전압레벨별로 도트 출력하는 집적회로부, 상기 집적회로부의 출력에 의해 해당 트랜지스터가 턴온되어 전원을 인가하는 파워드라이브 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압레벨에 따른 축전지 충전회로를 제시한다.The present invention is a solar panel; An integrated circuit unit for detecting a voltage level generated by the solar panel and outputting dots for each of the voltage levels, and a power drive module for applying power by turning on a corresponding transistor by an output of the integrated circuit unit. The battery charging circuit according to the present invention is presented.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 전압레벨에 따른 축전지 충전회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전압레벨에 따른 축전지 충전회로는, 태양전지판(10), 집적회로부(20), 파워드라이브 모듈(40)을 포함한다.2 is a battery charging circuit diagram according to the voltage level of the present invention. As shown in FIG. 2, the battery charging circuit according to the voltage level of the present invention includes a solar panel 10, an integrated circuit unit 20, and a power drive module 40.

상기 집적회로부(20)는 상기 태양전지판(10)에서 발전된 전압레벨을 검출하고, 상기 전압레벨별로 신호를 도트 출력하여 포토커플러(C1, C2, C3, ....C10)를 통과시킨다.The integrated circuit unit 20 detects the voltage level generated by the solar panel 10, and outputs a signal for each voltage level to pass the photocouplers C1, C2, C3,... C10.

즉, 상기 집적회로부(20)는 태양전지판(10)의 플러스 출력라인(L1)에서 분기된 분기라인(L2)이 입력단자(P5)에 접속되어, 태양전지판(10)에서 출력되는 발전 전압을 IC(21)가 체크할 수 있고, 제 1 가변저항(R1)과 제 2 가변저항(R2)을 포함하여, IC(21)에 최소 전압값과 최대 전압값을 설정할 수 있고, 최소 전압값과 최대 전압값 사이의 전압을 n등분(예를들어, 10등분)하여 입력단자(P1)를 통해 입력되는 전압에 해당되는 출력단자(P1, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18 중 어느 한 출력단자)로 신호를 출력하고, 각각의 출력단자(P1, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18)에 포토커플러(C1, C2, C3, ....C10)의 1차측을 발과시켜 포토커플러 2차 회로를 통전시킨다. 예를들어, 1.3V~2.4V의 전압이 IC(21)의 입력단자(P5)로 입력되면, 출력단자(P1)를 통해 신호를 출력하고, 2.5V~3.6V의 전압이 IC(21)의 입력단자(P5)로 입력되면, 출력단자(P18)를 통해 신호를 출력하고, 3.7V~4.8V의 전압이 IC(21)의 입력단자(P5)로 입력되면, 출력단자(P17)를 통해 신호를 출력하는 방식으로 입력단자(P5)를 통해 입력되는 전압에 해당되는 출력단자로 신호를 출력하고, 해당 출력단자를 통해 신호가 출력되면, 해당 출력단자에 대응되는 포토커플러가 턴온된다.That is, in the integrated circuit unit 20, the branch line L2 branched from the positive output line L1 of the solar panel 10 is connected to the input terminal P5 to generate the generated voltage output from the solar panel 10. The IC 21 can check and include the first variable resistor R1 and the second variable resistor R2 to set the minimum voltage value and the maximum voltage value on the IC 21, and The output terminals P1, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, corresponding to the voltage input through the input terminal P1 by dividing the voltage between the maximum voltage values by n equals (for example, 10 equals) The signal is output to any one of P17 and P18, and photocouplers C1, C2, C3, and P18 are connected to the respective output terminals P1, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, and P18. Pass the primary side of C10) to energize the photocoupler secondary circuit. For example, when a voltage of 1.3 V to 2.4 V is input to the input terminal P5 of the IC 21, a signal is output through the output terminal P1, and a voltage of 2.5 V to 3.6 V is applied to the IC 21. When the input terminal P5 is inputted, the signal is output through the output terminal P18. When a voltage of 3.7 V to 4.8 V is input to the input terminal P5 of the IC 21, the output terminal P17 is input. The signal is output to the output terminal corresponding to the voltage input through the input terminal P5 in a manner of outputting the signal, and when the signal is output through the corresponding output terminal, the photocoupler corresponding to the output terminal is turned on.

여기서 미설명한 도면부호 22는 정전압 IC이다.Reference numeral 22 not described here is a constant voltage IC.

상기 정전압 IC(22)의 정특성 출력은 IC(21)와 포토커플러(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10)의 정전압공급원이 된다.The constant output of the constant voltage IC 22 becomes a constant voltage supply source of the IC 21 and the photocouplers C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10.

상기 파워드라이브 모듈(40)은 포토커플러(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10 중 어느 하나)로부터 부특성 신호가 입력되면 해당 트랜지스터가 통전되어 태양전지판(10)으로부터 발전되는 기전력을 축전지 충전부(50)에 충전시킨다.The power drive module 40, when a negative signal is input from a photo coupler (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10), the transistor is energized and the solar panel 10 The electromotive force generated from) is charged in the battery charging unit 50.

상기 축전지 충전부(50)에는 n개의 1.2V 축전지(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10)를 직렬로 연결되고, 파워드라이브 모듈(40)의 트랜지스터의 콜렉터를 각각의 축전지(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10)의 양극에 접속된다.The battery charging unit 50 has n 1.2V batteries B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, and B10 connected in series, and the collector of the transistor of the power drive module 40 is connected. It is connected to the positive electrode of each storage battery B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9 and B10.

상기 IC(21)의 입력단자(P5)로 1.3V~2.4V의 전압이 입력되면, 출력단자(P1)로 부특성 신호가 출력되어 상기 출력단자(P1)에 연결된 포토커플러(C1)가 턴온됨으로써, 파워드라이버모듈(40)의 제1트랜지스터(T1)가 턴온되어 태양전지(10)의 출력이 축전지 충전부(50)에 배치된 제1축전지(B1)에 공급되어 제1축전지(B1)를 충전시킨다. 이때, 1.2V의 축전지를 충전시키는 것과 같다.When a voltage of 1.3 V to 2.4 V is input to the input terminal P5 of the IC 21, a negative characteristic signal is output to the output terminal P1 so that the photocoupler C1 connected to the output terminal P1 is turned on. As a result, the first transistor T1 of the power driver module 40 is turned on so that the output of the solar cell 10 is supplied to the first storage battery B1 disposed in the battery charging unit 50 to supply the first storage battery B1. Charge it. At this time, it is equivalent to charging the battery of 1.2V.

상기 IC(21)의 입력단자(P5)로 2.5V~3.6V의 전압이 입력되면, 출력단자(P18)로 부특성 신호가 출력되어 출력단자(P18)에 연결된 포토커플러(C2)가 턴온됨으로써, 파워드라이버모듈(40)의 제2트랜지스터(T2)가 턴온되어 태양전지(10)의 출력이 축전지 충전부(50)에 배치된 제1축전지(B1)와 제2축전지(B2)에 공급되어 제1축전지(B1)와 제2축전지(B2)를 충전시킨다. 이때, 2.4V의 축전지를 충전시키는 것과 같다.When a voltage of 2.5V to 3.6V is input to the input terminal P5 of the IC 21, a negative characteristic signal is output to the output terminal P18 to turn on the photocoupler C2 connected to the output terminal P18. The second transistor T2 of the power driver module 40 is turned on so that the output of the solar cell 10 is supplied to the first storage battery B1 and the second storage battery B2 disposed in the battery charging unit 50. The primary storage battery B1 and the secondary storage battery B2 are charged. At this time, it is like charging a storage battery of 2.4V.

상기 IC(21)의 입력단자(P5)로 3.7V~4.8V의 전압이 입력되면, 출력단자(P17)로 부특성 신호가 출력되어 출력단자(P17)에 연결된 포토커플러(C3)가 턴온됨으로써, 파워드라이버모듈(40)의 제3트랜지스터(T3)가 턴온되어 태양전지(10)의 출력이 축전지 충전부(50)에 배치된 제1축전지(B1), 제2축전지(B2) 및 제3축전지(B3)에 공급되어 제1축전지(B1), 제2축전지(B2) 및 제3축전지(B3)를 충전시킨다. 이때, 3.6V의 축전지를 충전시키는 것과 같다.When a voltage of 3.7 V to 4.8 V is input to the input terminal P5 of the IC 21, a negative characteristic signal is output to the output terminal P17 so that the photocoupler C3 connected to the output terminal P17 is turned on. The third transistor T3 of the power driver module 40 is turned on so that the output of the solar cell 10 is the first storage battery B1, the second storage battery B2, and the third storage battery in which the battery charging unit 50 is disposed. It is supplied to (B3) to charge the first storage battery (B1), the second storage battery (B2) and the third storage battery (B3). At this time, it is like charging a storage battery of 3.6V.

상기와 같은 방식으로 태양전지(10)의 출력전압에 따라 n개의 축전지(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10)가 충전된다.In the same manner as described above, n storage batteries B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, and B10 are charged according to the output voltage of the solar cell 10.

본 발명은 태양전지 대신 풍력발전기에도 적용할 수 있다.The present invention can be applied to wind power generators instead of solar cells.

이상에서 살펴본 바와 같은 전압레벨에 따른 축전지 충전회로에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical idea of the battery charging circuit according to the voltage level as described above has been described with the accompanying drawings, but this is only illustrative of the best embodiments of the present invention and not intended to limit the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명의 전압레벨에 따른 축전지 충전회로는 태양전지 또는 풍력발전기에서 발전되는 미세한 저전압으로부터 정격전압까지의 넓은 범위의 전압을 축전지에 충전할 수 있게 한다. 즉, 태양광의 조도와 비례하여 발전되는 기전력이 정격전압보다 현저하게 낮은 경우에 종래의 기술로서는 버려졌지만 본 발명에서는 낮은 전압의 에너지도 이에 대응하는 적합한 국부적 축전지 셀에 충전시킬 수 있게 한다.The battery charging circuit according to the voltage level of the present invention makes it possible to charge a wide range of voltages from the minute low voltage generated in the solar cell or the wind power generator to the rated voltage. In other words, when the electromotive force generated in proportion to the illuminance of sunlight is significantly lower than the rated voltage, it is discarded by the prior art, but in the present invention, it is possible to charge the energy of the low voltage to a suitable local battery cell corresponding thereto.

Claims (4)

태양전지판;Solar panels; 상기 태양전지판에서 발전된 전압레벨을 검출하고, 전압레벨 별로 도트 출력하는 집적회로부; 및 An integrated circuit unit for detecting a voltage level generated in the solar panel and outputting dots for each voltage level; And 상기 집적회로부의 출력단자에 각각의 트랜지스터가 일대일로 대응되게 연결되어, 집적회로부의 어느 한 출력단자에 신호가 출력되면 해당 트랜지스터가 턴온되어 태양전지판의 출력을 축전지 충전부(50)로 인가하는 파워드라이브 모듈;Each transistor is connected to the output terminal of the integrated circuit unit in a one-to-one correspondence, and when a signal is output to one output terminal of the integrated circuit unit, the transistor is turned on to apply the output of the solar panel to the battery charging unit 50. module; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전압레벨에 따른 축전지 충전회로.Battery charging circuit according to the voltage level comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 집적회로부는 태양전지판의 출력라인에서 분기된 분기라인이 입력단자에 접속되어, 태양전지판에서 출력되는 발전 전압을 IC가 체크할 수 있고, 제 1 가변저항과 제 2 가변저항을 포함하여, IC에 최소 전압값과 최대 전압값을 설정할 수 있고, 최소 전압값과 최대 전압값 사이의 전압을 n등분하여 입력단자를 통해 입력되는 전압에 해당되는 출력단자로 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전압레벨에 따른 축전지 충전회로.The integrated circuit unit may have a branch line branched from an output line of the solar panel connected to an input terminal, and the IC may check the generated voltage output from the solar panel, and include a first variable resistor and a second variable resistor. The minimum voltage value and the maximum voltage value can be set at the voltage level, and the voltage level is characterized by outputting a signal to the output terminal corresponding to the voltage input through the input terminal by dividing the voltage between the minimum voltage value and the maximum voltage value by n. Battery charging circuit according to. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 축전지 충전부에는 n개의 축전지가 직렬로 연결되고, 파워드라이브 모듈(40)의 트랜지스터의 콜렉터가 각각의 축전지의 양극에 접속되는 것을 특징으로 하는 전압레벨에 따른 축전지 충전회로.N battery cells are connected in series to the battery charging unit, and a collector of a transistor of the power drive module 40 is connected to a positive electrode of each battery battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 태양전지판은 풍력발전기로 대체하여 풍력발전기의 발전전압이 집적회로부 및 파워드라이브 모듈을 통해 축전지 충전부로 인가되는 것을 특징으로 하는 전압레벨에 따른 축전지 충전회로.The solar panel is replaced with a wind power generator battery charging circuit according to the voltage level, characterized in that the power generation voltage of the wind generator is applied to the battery charging unit through the integrated circuit unit and the power drive module.
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