KR101449707B1 - 솔라셀로 작동되는 등명기의 충,방전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양에서 항로표시나 또는 그 지역의 위치표시 등을 할 경우에 사용되는 등명기에 관한 것으로, 특히 전원의 공급이 불가능한 장소에 사용되어지면서도 전원의 공급을 콘트롤하는 콘트롤러의 고장시에도 전원의 공급이 지속됨은 물론 일정한 사용기간이 지속가능한 등명기를 제공하고자 하는 것이다.
이를 위하여 기본적으로는 태양전지에서 배터리로 직결되는 직결모드일 경우에는 초기 충 방전 조절기에서 태양전지의 전압을 정류해서 나오는 전압의 상태를 체크 함으로서 정상적인 범위 규격에서 지정된 전압(13.5V~15.5V)에 존재하는 경우 에는 충,방전 조절기가 정상 작동된다고 판단하고 충전과 방전을 각각 담당하는 릴레이 혹은 릴레이기능을 가진 반도체 소자등을 이용하여 충 방전 제어모드를 통하여 충 방전 조절 기능을 수행한다.
그러나 충,방전조절기에서 정상적인 범위가 아니라고 판단할 경우에는 태양전지에서 충,방전조절기를 통하여 바로 로드에 연결되어지는 것이고, 충전된 배터리의 전압은 배터리에서 충,방전조절기를 통하여 충,방전제어모드에서 바이패스되어 로드로 연결되어 방전되는 것이다.
또한 이러한 직결모드를 사용할지 사용하지 않을지는 점퍼등을 이용하여 설정할 수 있는 것이다

Description

솔라셀로 작동되는 등명기의 충,방전 시스템{Charge-discharge system of route indication}

본 발명은 해양에서 항로표시나 또는 그 지역의 위치표시 등을 할 경우에 사용되는 등명기에 관한 것으로, 특히 전원의 공급이 불가능한 장소에 사용되어지면서도 전원의 공급을 콘트롤하는 콘트롤러의 고장시에도 전원의 공급이 지속됨은 물론 일정한 사용기간이 지속가능한 등명기를 제공하고자 하는 것이다.

현재 이러한 목적으로 사용되는 등명기의 발광은 태양광에 의하여 전류를 생성시키는 솔라셀을 사용하게 되는데, 이러한 솔라셀에 의한 전류의 생성이 하절기에는 등명기에 발광을 유도하는 전원을 제공하는 배터리에 과전류가 충전될 경우에는 배터리의 손상이 발생된다라는 것이다.

따라서 이러한 문제점을 보완하기 위하여 콘트롤러를 사용하여 과전류가 발생될 경우에 배터리를 보호를 위하여 일정한 전압에서는 방전토록 하고 충전량이 적을 경우에는 충전이 용이토록 하기 위하여 콘트롤러에 의하여 조절함으로서 배터리의 수명을 장기적으로 유지토록 함은 물론 다양한 정보를 원거리에서도 얻게 되는 것이다.

그러나 이러한 등명기에 장착된 콘트롤러가 고장이 발생될 경우에는 배터리에 전원의 충전이 불가능하게 되고 또는 배터리에 잔류하는 전류도 차단되면서 실질적으로 전원이 등명기로 전달되지 않게 됨으로 등명기가 OFF되어 위급한 상황에서 자칫 대형의 사고위험이 존재하게 되는 것이다.

따라서 최근에는 이러한 문제점으로 인하여 등명기에 발광토록 하는 솔라셀에 콘트롤러가 없이 그냥 솔라셀에서 발생되는 전류를 배터리로 충전토록 한 후 배터리에서 충전된 전류를 바로 등명기로 방전토록 되면서 등명기가 발광토록 하고 있는데 이럴 경우에 여름철과 겨울철에 햇빛 량(일조량)의 차이에 의하여 배터리의 과충전 등에 의하여 훼손되거나 또는 저충전에 의한 메모리 효과로 인하여 배터리의 수명이 단축됨으로서 잦은 고장의 원인이 된다라는 것이다.

국내등록특허공보 등록번호10-0976122 (등록일자:2010.08.10) 국내등록특허공보 등록번호10-0441748 (등록일자:2004.07.15) 국내등록특허공보 등록번호10-1231911 (등록일자:2013.02.04)

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해소토록 하기 위하여 콘트롤러가 고장이 발생될 경우에는 바로 배터리로 충전되고 충전되어진 배터리의 전원은 발광수단으로 전달토록 함으로서 종래의 등명기가 OFF되는 문제점을 해소토록 한 것이다.

이를 위하여 기본적으로는 태양전지에서 배터리로 직결되는 직결모드일 경우에는 초기 충,방전 조절기에서 태양전지의 전압을 정류해서 나오는 전압의 상태를 체크 함으로서 정상적인 범위 규격에서 지정된 전압(13.5V~15.5V)에 존재하는 경우 에는 충,방전 조절기가 정상 작동된다고 판단하고 충전과 방전을 각각 담당하는 릴레이 혹은 릴레이기능을 가진 반도체 소자등을 이용하여 충 방전 제어모드를 통하여 충 방전 조절 기능을 수행한다.

그러나 충,방전조절기에서 정상적인 범위가 아니라고 판단할 경우에는 태양전지에서 충,방전조절기를 통하여 바로 로드에 연결되어지는 것이고, 충전된 배터리의 전압은 배터리에서 충,방전조절기를 통하여 충,방전제어모드에서 바이패스되어 로드로 연결되어 방전되는 것이다.

또한 이러한 직결모드를 사용할지 사용하지 않을지는 점퍼등을 이용하여 설정할 수 있는 것이다

따라서 콘트롤러가 손상되었을 경우에도 충,방전조절기에서 상태를 감지하여 배터리의 전원을 로드로 방전토록 하여 등명기를 점등토록 함은 물론 태양전지에서 얻어지는 전원을 바로 로드로 연결토록 함으로서 등명기가 OFF되는 현상을 방지토록 한 것이다.

또한 이러한 기능을 사용자의 임의적인 선택에서 작동토록 함으로서 등명기의 사용조건에 따라 다양하게 선택사용가능하게 되는 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시 예를 도시한 충,방전 콘트롤러의 블럭도
도2는 본 발명의 충,방전 조절기의 정상동작과 동작불능시를 나타낸 흐름도
도3은 본 발명의 충,방전 조절기의 정상동작시 충전상태의 흐름도
도4는 본 발명의 충,방전조절기의 정상동작시 방전상태의 흐름도
도5는 본 발명의 충,방전조절기의 동작불능시 직결모드로 자동 충,방전상태를 나타낸 흐름도
도6은 본 발명의 직결모드에 의한 충전상태의 흐름도
도7은 본 발명의 정상적인 모드에 의한 충전상태의 흐름도
도8은 본 발명의 직결모드에 의한 방전상태의 흐름도
도9는 본 발명의 정상적인 모드에 의한 방전상태의 흐름도

이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 충,방전 시스템의 구성을 보여주는 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 충,방전조절기(Charge and Discharge Controller)는 파워 레귤레이터(Power Requlator)와, 솔라셀 전압 센서(Solar Panel Voltage Sensor)와, 배터리 전압 센서(Battery Voltage Sensor)와, 로드 전류 센서(Load Current Sensor)와, 로드 전압 센서(Load Voltage Sensor)와, 온도센서(Temperature Sensor)와, 키패드(Key Pad)와 디스플레이(Display)와 통신부(RS-232c)와, 메인 컨트롤러(Main Controller)와 파워 컨트롤러(Power Controller)를 포함하여 이루어지고,
이러한 충,방전조절기(Charge and Discharge Controller)는 솔라셀(Solar)와, 배터리(Battery)와, 로드(Load) 간에 충,방전제어모드(12)에 의해 연결되어지거나 혹은 선택적으로 연결되어져 충전 혹은 방전이 이루어지게 된다.
참고로 도 2내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 충,방전 시스템이 정상작동시와 비정상 작동시의 충전 혹은 방전과정을 보여주는 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 충,방전조절기는 정상작동시와 비정상작동시로 구분되어 동작하는데, 정상작동시에는 솔라셀이 전원을 확보하였을 때 도3 및 도4와 도7과 도9에 도시된 바와 같이 충,방전조절기의 메인 컨트롤러가 솔라셀 전압센서를 통해 솔라셀의 전압을 정류해서 나오는 전압의 상태체크(11)를 통하여 정상적인 범위의 규격에서 지정된 전압의 범위(13.5V~15.5V)에 존재할 경우, 상기 메인 컨트롤러는 정상으로 쳇크하여 충,방전제어모드(12)로 들어가 파워 컨트롤러를 컨트롤하여 배터리(13)로 충전되도록 하는 것이다.
또한, 방전시에도 상기와 같이 충,방전조절기의 상태체크(11)를 통해 솔라셀의 전압을 정류해서 나오는 전압의 상태를 체크 하여 정상적인 범위의 규격에서 지정된 전압(13.5V~15.5V)에 존재하는 경우에는 전압의 상태를 정상이라 쳇크하여 충,방전제어모드(12)로 들어가 파워 컨트롤러를 컨트롤하여 배터리가 차지하고 있는 전원을 로드(14)로 내보내 정상적인 방전이 이루어지도록 하는 것이다.
그러나 비정상일 경우 즉 솔라셀의 전압을 정류해서 나오는 전압의 상태를 체크 하여 정상적인 범위의 규격에서 지정된 전압(13.5V~15.5V)의 범위를 벗어날 경우에는 사용자의 임의적인 선택에 의하여 직결모드로 선택되어져 도5 및 도6과 도8에 도시된 바와 같이 태양전지 즉 솔라셀(10)에서 얻어지는 전원을 충,방전조절기의 충,방전제어모드(12)로 들어가지 않고 바이패스되어 파워 컨트롤러의 충전용제어소자(15)를 통해 바로 바로 배터리(13)와 직결되어 충전되는 것이고, 방전시에는 충,방전조절기의 충,방전제어모드(12)로 들어가지 않고 바이패스되어 파워 컨트롤러의 방전용제어소자(16)를 통하여 바로 로드(14)와 연결되는 것이다.
따라서 충.방전의 상태가 정상과 비정상의 상태에 따라 충,방전조절기의 상태체크(11)의 작동여부가 결정되면서 충.방전의 상태가 정상상태일 경우와 비정상상태일 경우에 따라서 변화되면서 비정상상태일 경우에는 충전용제어소자나 방전용제어소자가 작동되면서 솔라셀(10)에서 전원이 바로 배터리(13)로 저장되어져 바로 로드(14)로 방전되어지면서 로드(14)에는 정상이나 비정상과 관계없이 항상 전원이 제공되어지는 것이다.
또한 이러한 충.방전상태가 비정상일 경우에 작동되는 직결모드를 사용자의 임의적인 선택에 의하여 직결모드로 전환토록 하여 충,방전 제어모드의 사용을 하지 않고 지역적인 특성에 따라 선택적으로 사용가능토록 하는 것이다.
따라서 등명기에는 충,방전을 제어하는 모드의 고장시에도 이러한 직결모드의 작동에 의하여 배터리의 전원이 로드로 직접 전달되면서 등명기가 OFF되는 현상을 방지하게 되는 것이다.

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10:솔라셀 11:충,방전조절기의 상태체크
12:충,방전제어모드 13:배터리
14:로드 15:충전용제어소자
16:방전용제어소자

Claims (2)

1. 충,방전은 정상작동시와 비정상작동시로 구분되어
   정상작동시에는 솔라셀(10)에서 얻어지는 전원을 충전할 때 충,방전조절기의 상태체크(11)에서 전압의 상태를 체크하여 정상작동시라고 판단되면 충,방전제어모드(12)로 들어가 배터리(13)로 충전되도록 하고,
   방전시에도 배터리(13)에서 충,방전조절기의 상태체크(11)에서 전압의 상태를 체크하여 정상작동시라고 판단되면 충,방전제어모드(12)로 들어가 로드(14)로 정상적인 방전이 되도록 하며,
   비정상작동시에는 솔라셀(10)에서 얻어지는 전원을 충전할 때 충,방전조절기의 상태체크(11)에서 전압의 상태를 체크하여 비정상작동시라고 판단되면 충,방전제어모드(12)로 들어가지 않고 바이패스되어 충전용제어소자(15)를 통해 바로 배터리(13)로 직결되어 충전되도록 하고,
   방전시에도 배터리(13)에서 충,방전조절기의 상태체크(11)에서 전압의 상태를 체크하여 비정상작동시라고 판단되면 충,방전제어모드(12)로 들어가지 않고 바이패스되어 방전용제어소자(16)를 통하여 바로 로드(14)로 직결되어져
   비정상작동시에도 솔라셀의 전원이 바로 배터리로 저장되어지고, 이러한 배터리의 전원이 로드로 방전되어지면서 로드에는 항상 전원이 제공되어지는 솔라셀로 작동되는 등명기의 충,방전 시스템.
2. 제1항에 있어서, 비정상작동시 충전용제어소자(15)에 의해 솔라셀과 배터리가 직결연결되어가나 혹은 방전용제어소자에 의해 배터리와 로드가 직결연결되는 직결모드는, 사용자의 임의적인 선택에 의하여 전환되어 충,방전 제어모드의 사용을 하지 않고 사용가능토록 되는 솔라셀로 작동되는 등명기의 충,방전 시스템.

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