KR101365975B1 - 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비상 축전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평상시는 핸드폰 무선충전과 실내조명에 사용하며, 레저활동 및 비상시에는 보조전원수단을 활용하여, 간편하게 충전하여 소형 전자제품들의 전원으로 바로 충전하여 사용할 수 있는 비상 축전장치에 관한 것이다.
본 발명은, 태양 열에너지를 전기에너지로 전환하는 태양열 전지판(30)과; 상기 태양열 전지판(30)에 의해 생성되는 전력을 축전하기 위한 2차 전지(60)와; 상기 2차 전지(60)의 상태를 나타내는 디스플레이부, 전원가공부 및 과충전 방지회로를 포함하며, 상기 축전된 2차 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 충방전 컨트롤러(50)와; 평상시 상기 충방전 컨트롤러(50)로 부터 전달되는 전원으로 핸드폰 무선충전(82)과 조명(81)에 사용하며, 보조전원수단(90)으로부터 생성된 보조전원과 상기 2차 전지에 충전된 전원을 조합하여 상기 부하(83)에 공급하는 전원제어 장치(70)와; 상기 전원제어 장치(70)를 통해 핸드폰을 무선 충전하는 핸드폰 무선충전장치(82)와; 조명등을 구비한 조명장치(81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 축전 장치

Description

그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치{Using green energy charge and discharge control device}
본 발명은 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치로서, 보다 상세하게는 평상시는 태양 에너지만으로 핸드폰 무선충전과 실내조명에 사용하고, 레저활동 및 비상시에는 태양 에너지뿐만 아니라 보조전원수단을 활용하여, 소형 전자제품의 전원으로 바로 충전하여 사용할 수 있는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치에 관한 것이다.
레저활동이 활성화되면서, 야외에서 휴대폰과 같은 통신 단말기, 소형 전자제품을 충전문제를 해결하고자 하는 노력이 필요한 시점이다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 모바일 기기의 충전을 태양열을 이용하고자 하는 기술(KR 20-0436926, KR 20-0421259 등등)이 개시되었지만, 태양전지판의 크기가 제한적으로 충전능력을 확보하지 못하고, 휴대하기가 곤란하여 활용도가 낮았다.
또한, 야외활동을 하면서 전원을 확보하기 위한 방안으로 태양열, 풍력을 이용하는 방법, 가솔린을 이용한 소형 발전기를 이용하는 방법, 인력의 힘을 이용한 자가발전을 이용하는 방법(KR 10-2013-0038117) 등이 개시되고 있지만, 평상시에는 사용빈도가 낮아, 활용도 낮은 단점이 있다.
따라서, 평상시에는 태양열 에너지를 이용하여, 적은 전류를 필요로 하는 모바일 기기 및 조명등에 활용하고, 본격적인 실외활동에 있어서, 많은 전류를 필요로 할 경우에는 태양 에너지뿐만 아니라 자가발전이나 화석연료를 이용한 소형발전기를 동시에 사용할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
1. KR 20-0436926, '태양열 충전이 가능한 무선 핸즈프리 장치', 등록일자 : 2007.10.10. 2. KR 20-0421259, '태양열을 이용한 충전장치', 등록일자 : 2006.07.04. 3. KR 10-1027079, '태양열 전자기기의 전원 제어 장치 및 방법', 등록일자: 2011.03.29. 4. KR 10-2013-0038117, '비상 축전 장치', 공개일자: 2013.04.17.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 평상시에는 전력소모가 적은 모바일기기 및 조명을 태양 에너지로만 충전하여 사용하며, 본격적인 야외활동에 있어서는 태양 에너지뿐만 아니라 자가발전이나 화석연료를 이용한 소형발전기를 동시에 사용할 수 있는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 태양열 전지판(30)과; 상기 태양열 전지판(30)에 의해 생성되는 전력을 축전하기 위한 2차 전지(60)와; 상기 2차 전지(60)로 축전되는 전력량 및 상기 2차 전지의 충전 또는 방전에 따라 변동되는 전류와 전압값을 표현하는 디스플레이부(54)와, 상기 2차 전지에 축전되는 전력을 핸드폰 무선충전(82), 조명(81) 및 부하(83)의 사용전압에 대응하는 전원으로 가공하기 위한 전원가공부(53)와, 상기 2차 전지에 축전되는 전력의 과충전을 방지하기 위한 과충전 방지회로(52)를 포함하며, 상기 축전된 2차 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 충방전 컨트롤러(50)와; 상기 충방전 컨트롤러(50)과 보조전원수단(90)과 연결되어, 부하(83)으로 공급되는 전원에 대하여 실시간으로 체크하고, 평상시 상기 충방전 컨트롤러(50)로 부터 전달되는 전원으로 핸드폰 무선충전(82)과 조명(81)에 사용하며, 보조전원수단(90)으로부터 생성된 보조전원과 상기 2차 전지에 충전된 전원을 조합하여 상기 부하(83)에 공급하며, 잉여 전력이 발생하는 경우에는 상기 충방전 컨트롤러(50)을 통해 2차 전지로 충전하도록 하는 전원제어 장치(70)와; 상기 전원제어 장치(70)를 통해 핸드폰을 무선 충전하는 핸드폰 무선충전장치(82)와; 조명등을 구비한 조명장치(81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 2차 전지(60)는 다수개의 셀(62)로 구성되어 있으며, 상기 셀의 충전과 방전은 개별적으로 이루어지며, 상기 충방전 컨트롤러(50)에 의해 셀당 개별적인 스위칭(61) 기능을 더 포함하여, 충전과 방전이 셀당으로 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 평상시 사용하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치에 있어서, 2차 전지(60),충방전 컨트롤러(50) 및 전원제어장치(70)을 수용하는 몸체(10)와; 상기 몸체(10)의 일측면부와 힌지 연결되고, 각도조절부(11)를 구비한 태양열 전지판(30)과; 상기 몸체(10)의 일측면부에 위치하며, 조명회로와 조명등을 구비한 조명장치(20)와; 핸드폰 거치대와, 핸드폰을 무선충전할 수 있는 무선충전회로를 구비한 충전패드(40)와; 상기 몸체(10)의 측면부에 위치하며, 보조전원(90)과 연결할 수 있는 보조전원 연결 커넥터(13)와; 전력부하(80)와 연결할 수 있고 스위치를 구비한 스위치 및 연결단자(12)를 구비한 것을 특징으로 하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 핸드폰 무선 충전(82)은 자기유도방식의 무선충전을 사용하는 것을 특징으로 하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
본 발명으로 인해 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 평상시에는 햇빛이 들어오는 창가에 위치한 실내공간이나 차량 내에서설치가능하며, 태양에너지만으로 핸드폰 충전 또는 실내 조명등으로 활용가능하다.
둘째, 긴급 재난 등과 같은 비상시나 또는 외부에서 업무, 여행 중에 소형 TV, 핸드폰, 라디오 또는 엘이디 조명 전구 등과 같은 소형 전자 제품들의 배터리가 소모, 방전되어 이 기기들을 사용하지 못하는 경우에, 간편하게 충전할 수 있다.
셋째, 레저활동 등과 같이 전력소모가 많을 경우에는 인력을 이용한 자가발전 또는 화석연료를 이용한 소형발전기와 조합하여 사용 가능하여, 군부대나 소방 방재청, 각종 국제 구호단체, NGO, 오지에서도 조명용, TV 시청용, 핸드폰 충전용, 또는 소형 전자제품을 효율적으로 사용할 수 있는 획기적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예의 개념도
도 2는 충방전 컨트롤러(50)과 2차 전지(60)의 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 평상시 차량에 적용되는 제품의 일실시예
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은, 평상시에는 전력소모가 적은 모바일기기 및 조명을 태양 에너지로만 충전하여 사용하고, 레저활동와 같이 야외활동에 있어서는 태양 에너지뿐만 아니라 자가발전이나 화석연료를 이용한 소형발전기를 동시에 사용할 수 있는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예의 개념도이며, 도 2는 충방전 컨트롤러(50)와 2차 전지(60)의 구성도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치는, 태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 태양열 전지판(30)과; 상기 태양열 전지판(30)에 의해 생성되는 전력을 축전하기 위한 2차 전지(60)와; 상기 2차 전지(60)로 축전되는 전력량 및 상기 2차 전지의 충전 또는 방전에 따라 변동되는 전류와 전압값을 표현하는 디스플레이부(54)와, 상기 2차 전지에 축전되는 전력을 핸드폰 무선충전(82), 조명(81) 및 부하(83)의 사용전압에 대응하는 전원으로 가공하기 위한 전원 가공부(53)와, 상기 2차 전지에 축전되는 전력의 과충전을 방지하기 위한 과충전 방지회로(52)를 포함하며, 상기 축전된 2차 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 충방전 컨트롤러(50)와; 상기 충방전 컨트롤러(50)과 보조전원수단(90)과 연결되어, 부하(83)으로 공급되는 전원에 대하여 실시간으로 체크하고, 평상시 상기 충방전 컨트롤러(50)로 부터 전달되는 전원으로 핸드폰 무선충전(82)과 조명(81)에 사용하며, 보조전원수단(90)으로부터 생성된 보조전원과 상기 2차 전지에 충전된 전원을 조합하여 상기 부하(83)에 공급하며, 잉여전원이 발생하는 경우에는 상기 충방전 컨트롤러(50)을 통해 2차 전지로 충전하도록 하는 전원제어 장치(70)와; 상기 전원제어 장치(70)를 통해 핸드폰을 무선 충전하는 핸드폰 무선충전장치(82)와; 조명등을 구비한 조명장치(81)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 2차 전지(60)는 다수개의 셀(62)로 구성되어 있으며, 상기 셀의 충전과 방전은 개별적으로 이루어지며, 상기 충방전 컨트롤러(50)에 의해 셀당 개별적인 스위칭(61) 기능을 더 포함하여, 충전과 방전이 셀당으로 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 보조전원(90)은, 레저활동 등의 야외활동으로, 소형 전자제품의 수요가 증가하고, 야간까지 이용할 경우 2차 전지(60)에 축전된 전력량이 적을 때 사용하기 위한 것이다.
상기 보조전원(90)에서, 석유연료 발전(91)은 석유계 연료를 이용한 소형엔진을 이용하는 통상의 발전기를 의미한다. 그리고 인력을 이용한 수동발전(92)의 경우에는 대한민국 공개특허 KR 10-2013-0038117의 비상 축전 장치에서와 같이 기어나, 챗바퀴를 이용하는 수동 자가 발전기를 의미하며, 기타 전원(93)은 자동차의 시거잭을 이용한 전원, 소형 풍력발전기를 이용한 전원 등이 포함된다.
상기 수동발전(92)과 풍력발전은 이론상으로는 가능하나, 수동발전과 풍력발전에 대한 인프라가 구축되지 않아 현재로서는 활용도가 낮은 기술이므로, 대부분 석유연료를 이용한 소형발전(91)이 일반적이다.
상기 충방전 컨트롤러(50)언 도 2에서 도시한 바와 같이, 역전압 방지회로(51), 과충전 방지회로(52), 전원 가공부(53) 및 디스플레이부(54)를 구비한다.
상기 디스플레이부(54)는 몸체(10)의 외측부에는 위치하는 것이 바람직하며, 2차 전지(60)의 셀(62)당의 전력 정보를 실시간으로 나타내는 것이 바람직하다. 또한, 전력정보를 표시하기 위하여 공지의 입력 및 출력 디지털 인디게이터 회로를 부가되고, 2차 전지(60)의 배터리 잔량(배터리의 현재 충전 용량 또는 방전 용량)을 시각적으로 표시하기 위한 막대그래프, 원형 그래프 등의 배터리 잔량 표시부가 더 구비되어 있다.
또한, 상기 디스플레이부(54)는 보조전원(90)의 연결상태와 전력 유입량을 표시하는 것이 바람직하다.
상기 전원가공부(53)는 2차 전지(60)에 축전되는 전력을 전력부하(80)의 조건에 맞게 사용 전압으로 가공하여 출력되도록 하며, 트랜스, 인버터 또는 컨버터와 같은 변환기를 포함한다.
상기 과충전 방지회로(52)는 태양열 전지판(30)과 보조전원(90)으로부터 2차 전지(60)에 축전되는 전력의 과충전을 방지하고, 2차 전지(60)의 과열 예방과 수명을 연장시킨다.
상기 역전압 방지회로(51)는 태양열 전지판(30)에 의해 생성된 전력의 역전압을 차단하여 상기 충방전 컨트롤러(50)와 2차 전지(60)를 보호한다.
이외에도, 상기 컨트롤러(60)는 저전압 보호회로, 과전압 보호회로, 과전류 보호회로, 노이즈 차단회로, 과열방지회로 및 낙뢰 차단회로등을 포함할 수도 있다.
상기 전원제어 장치(70)는 충방전 컨트롤러(50)와 보조전원(90)과 연결되고, 전력부하(80)에 공급되는 2차 전지(60)의 전력에 대한 실시간 감시를 수행하며, 2차 전지(60)의 방전상황을 체크한다.
평상시에는 핸드폰 무선충전(82) 또는 실내 조명(81)에만 제한적으로 사용하므로, 태양열 전지판(30)으로 생성되는 전력을 사용하고, 잉여전력을 2차 전지(60)에 축전하기에 충분하다.
야간이나, 전력부하(80)가 증가하여, 태양열 전지판(30)에 의하여 생성되는 전력량을 초과할 경우에는, 보조전원(90)을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 보조전원(90)을 사용할 경우, 상기 전원제어 장치(70)는, 전력부하(80)에 필요한 전력량을 보조전원(90)과 2차 전지(60)의 전력을 조합하여 공급하며, 잉여전력이 발생할 경우, 2차 전지에 충전되도록 한다.
본 발명은 비상 축전장치가 평상시에는 사용하지 못한 점을 착안하여, 평상시와 긴급상황에서도 모두 사용할 수 있도록 하는 것이 목적이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 평상시 차량에 적용되는 제품의 일실시예이다. 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치에 있어서, 평상시에 사용할 수 있는 일실시예이다.
본 발명은, 2차 전지(60),충방전 컨트롤러(50) 및 전원제어장치(70)을 수용하는 몸체(10)와; 상기 몸체(10)의 일측면부와 힌지 연결되고, 각도조절부(11)를 구비한 태양열 전지판(30)과; 상기 몸체(10)의 일측면부에 위치하며, 조명회로와 조명등을 구비한 조명장치(20)와; 핸드폰 거치대와, 핸드폰을 무선충전할 수 있는 무선충전회로를 구비한 충전패드(40)와; 상기 몸체(10)의 측면부에 위치하며, 보조전원(90)과 연결할 수 있는 보조전원 연결 커넥터(13)와; 전력부하(80)와 연결할 수 있고 스위치를 구비한 스위치 및 연결단자(12)를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 스위치 및 연결단자(12)는 컨트롤러(50)를 온오프하는 스위치와 연결단자(12)는 2차 전지에 축전된 전기를 각종 전자 제품에 접속하기 위한 것으로, 소형 TV, 모바일 기기, 음향기기 및 레저활동에 필요한 기구와 연결할 수 있는 커넥터를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 핸드폰 무선 충전(82)은 자기유도방식의 무선충전을 사용하는 것을 특징으로 한다.
모바일 기기에서 무선충전하는 방식은 크게 자기유도방식, 자기공명방식 및 전자기파 방식으로 구분되는데, 전자기파 방식과 자기공명방식은 인체에 유해여부 논란이 일어나고 있고, 표준화 작업이 필요하여, 본 발명에서는 배제한다.
상기 충전패드(40)는 사각형 내지 원형으로 구성된 다양한 전자기장을 발생시키는 1차 코일을 구비한다.
모바일 기기는 상기 충전패드(40)의 1차 코일에서 형성된 유도전류를 수신하는 2차 코일을 내장하는 것이 바람직하다.
상기 핸드폰 무선충전(82)은 제조사별로 상이한 커넥터의 문제점을 해결할 수 있고, 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다.
10: 본체 11: 각도 조절부
12: 스위치 및 연결단자 13: 보조전원 연결 커넥터
20: LDE 조명 30: 태양열 전지판
40: 충전 패드 50: 충방전 컨트롤러
51: 역전압방지회로 52: 과충전 방지회로
53: 전원가공부 54: 디스플레이부
60: 2차 전지 61: 스위칭
70: 전원제어 80: 전력부하
81: 조명 82: 핸드폰 무선충전
83: 부하 90: 보조전원
91: 석유연료 발전 92: 수동발전
93: 기타전원

Claims (4)

  1. 태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 태양열 전지판(30)과;
    상기 태양열 전지판(30)에 의해 생성되는 전력을 축전하기 위한 2차 전지(60)와;
    상기 2차 전지(60)로 축전되는 전력량 및 상기 2차 전지의 충전 또는 방전에 따라 변동되는 전류와 전압값을 표현하는 디스플레이부(54)와, 상기 2차 전지에 축전되는 전력을 핸드폰 무선충전(82), 조명(81) 및 부하(83)의 사용전압에 대응하는 전원으로 가공하기 위한 전원 가공부(53)와, 상기 2차 전지에 축전되는 전력의 과충전을 방지하기 위한 과충전 방지회로(52)를 포함하며, 상기 축전된 2차 전지의 충전 및 방전을 제어하기 위한 충방전 컨트롤러(50)와;
    상기 충방전 컨트롤러(50)와 보조전원수단(90)과 연결되어, 부하(83)으로 공급되는 전원에 대하여 실시간으로 체크하고, 평상시 상기 충방전 컨트롤러(50)로 부터 전달되는 전원으로 핸드폰 무선충전(82)과 조명(81)에 사용하며, 보조전원수단(90)으로부터 생성된 보조전원과 상기 2차 전지에 충전된 전원을 조합하여 상기 부하(83)에 공급하며, 잉여전원이 발생하는 경우에는 상기 충방전 컨트롤러(50)을 통해 2차 전지로 충전하도록 하는 전원제어 장치(70)와;
    상기 전원제어 장치(70)를 통해 핸드폰을 무선 충전하는 핸드폰 무선충전장치(82)와; 조명등을 구비한 조명장치(81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2차 전지(60)는 다수개의 셀(62)로 구성되어 있으며, 상기 셀의 충전과 방전은 개별적으로 이루어지며, 상기 충방전 컨트롤러(50)에 의해 셀당 개별적인 스위칭(61) 기능을 더 포함하여, 충전과 방전이 셀당으로 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그린 에너지를 이용한 충방전 컨트롤 장치
  3. 삭제
  4. 삭제
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