KR101319432B1 - 차량용 태양전지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 태양전지 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는, 태양전지의 발생전력을 회로 및 제어의 복잡성이 없이 분배하여 시스템을 단순화하고 비용을 절감할 수 있도록 태양전지의 전력을 여러장치에 분배할 때 각 장치들의 전기적 특성 요구치에 따라 전압을 변환하여 분배함으로써, 태양전지의 분배를 단순화하여 중간선로에서 전력이 손실되는 것을 방지함과 아울러 전압변환기에 의해 여러장치를 동시에 작동할 수 있게 되어 주차환기,시트온도상승방지,공기청정 기능을 발휘하며, 시스템의 복잡화도 방지하여 비용을 절감하고 고장의 가능성을 감소시킨 차량용 태양전지 시스템에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 차량에 설치됨과 아울러 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 태양전지(1)와, 상기 태양전지(1)에 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지(1)로 부터 공급되는 전압으로 작동할 수 있도록 입구단에 태양전지(1)의 전압을 작동가능한 전압으로 승압시키는 제1전압변환기(15)가 설치된 정전압장치(10)와, 상기 태양전지(1)에 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지(1)로 부터 공급되는 전압으로 충전될 수 있도록 입구단에 태양전지(1)의 전압을 충전가능한 전압으로 승압시키는 제2전압변환기(25)가 설치된 보조배터리(20)와, 상기 태양전지(1)에 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 직접 연결되며 전압의 변동시에도 작동하는 변동전압장치(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
태양전지, 전압변환기, 정전압장치, 보조배터리, 변동전압장치

Description

차량용 태양전지 시스템{Solar cell system for Vehicles}
본 발명은 차량용 태양전지 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는, 태양전지의 발생전력을 회로 및 제어의 복잡성이 없이 분배하여 시스템을 단순화하고 비용을 절감할 수 있도록 태양전지의 전력을 여러장치에 분배할 때 각 장치들의 전기적 특성 요구치에 따라 전압을 변환하여 분배함으로써, 태양전지의 분배를 단순화하여 중간선로에서 전력이 손실되는 것을 방지함과 아울러 전압변환기에 의해 여러장치를 동시에 작동할 수 있게 되어 주차환기,시트온도상승방지,공기청정 기능을 발휘하며, 시스템의 복잡화도 방지하여 비용을 절감하고 고장의 가능성을 감소시킨 차량용 태양전지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 전자기기의 발달로 인하여 전기를 사용하는 차량용품이 점차 많아짐과 동시에 그에따른 전력소모량도 많아지는 실정에 있다.
종래에는 차량에 주배터리를 장착해 두고 시동을 걸 때 주배터리의 전력을 사용하고 시동이 걸고난 후에는 엔진과 연결된 제너레이터(발전기)가 전력을 발생시켜 주배터리에 전력을 충전하며 각종 전기용품/부품에 전력을 공급하였다. 이 경우 생산되는 전력이 한정되어 있어서 많은 전기용품(공조장치의 팬, 시트공조용 팬, 공기청정기, 이온발생기, 산소발생기, 냉난방기, 냉온장고, 각종 AV기기 등)을 사용하면 차량의 출력이 떨어지고 연료소비가 많아지며, 또한 차량 및 주배터리에 무리를 주는 단점이 있고 주배터리의 방전시에는 스스로 해결하지 못하였다.
아울러, 시동을 걸지 않은 상태에서는 주배터리의 전력량이 한정되어 있기 때문에 각종 전기용품을 사용할 수 없는 등 많은 문제점이 있었다.
상기한 문제를 해결하기 위해 태양전지를 이용한 기술이 개발되고 있으며, 그 중 미국특허 제6,439,658호는 차량의 썬루프에 태양전지를 설치하고 차량시트에는 환기용 팬을 설치하여 차량이 주차시 태양전지에서 발생된 전력으로 시트의 환기를 하여 시트의 온도를 떨어뜨린다. 시트의 환기팬은 콘트롤러에 의해 조절되며 입력으로는 시트의 온도센서로 시트의 온도가 높아지면 이를 낮추기 위해 팬이 작동된다. 또한 잉여전력이 있을 시에는 차량의 블로워에 전력을 공급해 차량실내의 환기를 하도록 하고 있다.
그리고, 미국특허 제6,290,593호는 차량의 엔진 정지시에 태양전지에서 발생한 전력을 차량환기용 팬에 공급하거나 차량의 배터리를 충전하는데 사용한다. 또한 수동으로 작동되는 스위치에 의해 사용자가 태양전지에서 발생한 전력을 차량환기에 사용하거나 배터리 충전에 사용하도록 하고 있다.
그러나, 상기한 종래기술들은, 태양전지 전력을 여러장치에 도입하여 장치를 작동할 경우, 각 장치의 전기적 특성 요구치(전압,전류 등)가 맞지 않아 전력 낭비 및 장치가 복잡해지는 문제가 있었다. 즉, 태양전지의 전력을 여러장치에 효율적으로 공급하기 위해서는 여러가지 전기적 장치를 통해 전기적 작동사양을 일치시켜줘야 하며 제어를 위해 복잡한 회로가 개재되어야 한다.
또한, 태양전지의 발생 전력 및 전력 분배를 위해 전기회로 및 변환장치가 많고 복잡하여 전력손실이 많음은 물론 고장의 가능성도 증대되고 비용도 많이 소용되는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 태양전지의 발생전력을 회로 및 제어의 복잡성이 없이 분배하여 시스템을 단순화하고 비용을 절감할 수 있도록 태양전지의 전력을 여러장치에 분배할 때 각 장치들의 전기적 특성 요구치에 따라 전압을 변환하여 분배함으로써, 태양전지의 분배를 단순화하여 중간선로에서 전력이 손실되는 것을 방지함과 아울러 전압변환기에 의해 여러장치를 동시에 작동할 수 있게 되어 주차환기,시트온도상승방지,공기청정 기능을 발휘하며, 시스템의 복잡화도 방지하여 비용을 절감하고 고장의 가능성을 감소시킨 차량용 태양전지 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량에 설치됨과 아울러 태양에너지 를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 태양전지와, 상기 태양전지에 다이오드 및 스위치를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지로 부터 공급되는 전압으로 작동할 수 있도록 입구단에 태양전지의 전압을 작동가능한 전압으로 승압시키는 제1전압변환기가 설치된 정전압장치와, 상기 태양전지에 다이오드 및 스위치를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지로 부터 공급되는 전압으로 충전될 수 있도록 입구단에 태양전지의 전압을 충전가능한 전압으로 승압시키는 제2전압변환기가 설치된 보조배터리와, 상기 태양전지에 다이오드 및 스위치를 통해 직접 연결되며 전압의 변동시에도 작동하는 변동전압장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 태양전지의 발생전력을 회로 및 제어의 복잡성이 없이 분배하여 시스템을 단순화하고 비용을 절감할 수 있도록 태양전지의 전력을 여러장치에 분배할 때 각 장치들의 전기적 특성 요구치에 따라 전압을 변환하여 분배함으로써, 태양전지의 분배를 단순화하여 중간선로에서 전력이 손실되는 것을 방지한다.
또한, 전압변환기에 의해 여러장치를 동시에 작동함과 아울러 전기적으로 보호하며, 아울러 동시에 여러장치를 작동할 수 있기 때문에 태양전지의 출력이 있을시 주차환기,시트온도 상승방지, 공기청정 기능을 발휘할 수 있다.
그리고, 시스템의 복잡화를 방지하여 비용을 절감하고 고장의 가능성도 감소된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 태양전지 시스템이 차량에 설치된 상태를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 태양전지 시스템을 나타내는 전체구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 태양전지 시스템은, 태양전지(1)와, 정전압장치(10)와, 보조배터리(20)와, 변동전압장치(30)로 구성되고, 상기 정전압장치(10)에는 제1전압변환기(15)가 설치되고, 상기 보조배터리(20)에는 제2전압변환기(25)가 설치된다.
먼저, 상기 태양전지(1)는 차량의 지붕 또는 본네트 등에 설치되며 차량의 외부에서 가해지는 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키게 된다. 아울러 상기 태양전지(1)의 일측에는 전기의 역류를 방지하기 위한 다이오드(2) 및 스위치(3)가 설치된다.
그리고, 상기 정전압장치(10)는 상기 태양전지(1)에 상기 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지(1)로 부터 공급되는 전압으로 작동할 수 있도록 입구단에 태양전지(1)의 전압을 작동가능한 전압으로 승압시키는 제1전압변환기(15)가 설치되어 있다.
상기 정전압장치(10)는 일정한 전압을 요구하는 장치로써, 공기청정기(12), 시트블로어(11) 뿐만 아니라 이온발생기, 산소발생기, 열선, 편의장치 등을 들수 있다.
이러한 정전압장치(10)들은 소모전력은 작지만 자체동작을 위한 회로가 있어 서 10볼트(V) 이상에서 동작하기 때문에 상기 태양전지(1)의 전압이 10볼트 미만일 경우 동작하지 않게 되며, 이때에는 낮은 전압에서도 작동이 가능한 공조장치용 블로어(31)만 작동하게 된다.
여기서, 상기 공조장치용 블로어(31)는 보통 1~7볼트로 작동한다.
따라서, 태양전지(1)의 전압이 낮은 전압일때, 상기 공조장치용 블로어(31)와 상기 정전압장치(10)(시트블로어(11),공기청정기(12))를 동시에 가동하기 위해서는 1~7볼트의 전압을 12볼트로 승압하는 제1전압변환기(15)가 상기 정전압장치(10)의 입구단측에 설치되는 것이다.
이때, 상기 제1전압변환기(15)는 DC/DC 변환기로써 상기 정전압장치(10)를 작동할 수 있도록 1~7볼트의 전압을 10볼트 이상으로 승압하면 되지만, 보다 안정적 작동을 위해 12볼트로 승압하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 태양전지(1)의 전압은 일사량에 따라서 편차가 크기 때문에 태양전지(1)의 전압이 낮을 경우 상기 공조장치용 블로어(31)는 작동가능하지만 상기 정전압장치(10)는 작동시킬 수 없기 때문에 상기 제1전압변환기(15)를 이용하여 복잡한 회로 및 제어 없이도 태양전지(1)의 낮은 전압을 정전압장치(10)의 작동가능한 전압까지 승압시키기만 하면 상기 공조장치용 블로어(31)와 정전압장치(10)들을 동시에 가동할 수 있게 되어 시스템을 단순화하고 비용을 절감할 수 있다.
그리고, 상기 보조배터리(20)는 상기 태양전지(1)에 상기 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지(1)로 부터 공급되는 전압으로 충전될 수 있도록 입구단에 태양전지(1)의 전압을 충전가능한 전압으로 승압시키는 제2 전압변환기(25)가 설치되어 있다.
상기 보조배터리(20)를 충전하기 위해서는 14볼트 이상의 전압이 필요하기 때문에 만일 상기 태양전지(1)의 발생 전압이 낮을 경우, 즉, 태양전지(1)에서 발생하는 전압이 대략 1~7볼트라면, 상기 1~7볼트의 전압을 보조배터리(20)를 충전할 수 있는 전압인 14볼트로 승압시킬수 있도록 상기 보조배터리(20)의 입구단에 제2전압변환기(25)가 설치되는 것이다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 상기 태양전지(1)의 출력이 있을 때에는 상기 공조장치용 블로어(31), 시트블로어(11), 공기청정기(12), 보조배터리(20)를 동시에 가동할 수 있게 된다.
이때, 상기 태양전지(1)의 발생 전력이 작을 경우 상기 전압변환기의 특성에 따라 14볼트까지 승압해야 하는 상기 보조배터리(20)의 제2전압변환기(25)에는 전력이 제한된다.
즉, 태양전지(1)의 전력 분배는, 일사량이 작아 태양전지(1)의 발생 전력이 작을 경우에는 상기 공조장치용 블로어(31)와 상기 시트블로어(11) 및 공기청정기(12)로 주로 전력량이 분배되고 상기 보조배터리(20)에는 전력량이 제한되는데, 이때, 일사량이 커서 태양전지(1)의 발생 전력이 클 경우에는 상기 보조배터리(20)에 까지 전력이 분배되어 보조배터리(20)를 충전시키게 된다.
한편, 상기 보조배터리(20)에 충전된 전력은 엔진정지 및 주차시 상기 공조장치용 블로어(31), 시트블로어(11), 공기청정기(12) 뿐만 아니라 차량에 설치된 각종 전기장치들을 가동할 수 있으며, 차량 주배터리와 연결하여 주배터리의 방전 을 방지할 수도 있다.
그리고, 상기 변동전압장치(30)는 상기 태양전지(1)에 상기 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 직접 연결되며 전압의 변동시에도 작동하게 된다.
상기 변동전압장치(30)는 전압에 민감하지 않아서 낮은 전압에서 부터 높은 전압까지 불규칙적인 전압이 도입되더라도 문제없이 가동이 가능한 장치로써, 공조장치용 블로어(31)로 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량용 태양전지 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 태양전지(1)의 출력이 있을 경우, 상기 스위치(3)가 온(ON)되며, 이때 태양전지(1)의 전력은 상기 변동전압장치(30)(공조장치용 블로어(31)), 정전압장치(10)(시트블로어(11),공기청정기(12)), 보조배터리(20)로 분배되어 동시에 작동시키게 된다.
여기서, 상기 정전압장치(10)의 입구단에 설치된 제1전압변환기(15)는 태양전지(1)의 전압을 12볼트로 승압하여 정전압장치(10)로 공급하게 되고, 상기 보조배터리(20)의 입구단에 설치된 제2전압변환기(25)는 태양전지(1)의 전압을 14볼트로 승압하여 보조배터리(20)로 공급하게 된다.
이와 같이, 태양전지(1)의 출력이 있을 경우 회로 및 제어의 복잡성이 없이 태양전지(1)의 발생 전력을 여러장치로 분배하여 상기 공조장치용 블로어(31), 시트블로어(11), 공기청정기(12), 보조배터리(20)를 동시에 작동시킴으로써 주차환 기, 시트냉각, 공기청정, 보조배터리(20) 충전을 동시에 할 수 있게 된다.
한편, 일사량이 작아 태양전지(1)의 발생 전력이 작을 경우에는, 상기 공조장치용 블로어(31)와 상기 시트블로어(11) 및 공기청정기(12)로 주로 전력량이 분배되고 14볼트까지 승압해야하는 상기 보조배터리(20)에는 전력량이 제한되며, 일사량이 커서 태양전지(1)의 발생 전력이 클 경우에는 상기 각 장치들 뿐만 아니라 상기 보조배터리(20)에 까지 전력이 분배되어 보조배터리(20)를 충전시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 태양전지 시스템이 차량에 설치된 상태를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 태양전지 시스템을 나타내는 전체구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 태양전지 2: 다이오드
3: 스위치 10: 정전압장치
11: 시트블로어 12: 공기청정기
15: 제1전압변환기
20: 보조배터리 25: 제2전압변환기
30: 변동전압장치 31: 공조장치용 블로어

Claims (3)

  1. 차량에 설치됨과 아울러 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 발생시키는 태양전지(1)와,
    상기 태양전지(1)에 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지(1)로 부터 공급되는 전압으로 작동할 수 있도록 입구단에 태양전지(1)의 전압을 작동가능한 전압으로 승압시키는 제1전압변환기(15)가 설치된 정전압장치(10)와,
    상기 태양전지(1)에 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 연결됨과 아울러 상기 태양전지(1)로 부터 공급되는 전압으로 충전될 수 있도록 입구단에 태양전지(1)의 전압을 충전가능한 전압으로 승압시키는 제2전압변환기(25)가 설치된 보조배터리(20)와,
    상기 태양전지(1)에 다이오드(2) 및 스위치(3)를 통해 직접 연결되며 전압의 변동시에도 작동하는 변동전압장치(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전압장치(10)는 시트블로어(11)와, 공기청정기(12) 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변동전압장치(30)는 공조장치용 블로어(31)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
KR1020070098094A 2007-09-28 2007-09-28 차량용 태양전지 시스템 KR101319432B1 (ko)

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