KR101685643B1

KR101685643B1 - 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR101685643B1
Application number: KR1020150131619A
Authority: KR
Inventors: 임기현; 박상철
Original assignee: 엔디티엔지니어링(주)
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-12-20

Abstract

재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법이 개시된다. 가로등은, 태양열로 발전을 하는 발전부; 충전된 전력을 저장하는 배터리모듈; 소정 장소에 빛을 비추기 위한 등; 상기 등을 구동하는 구동부; 상기 발전부에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하고, 상기 동체 감지부에서 동체가 감지되면 상기 구동부를 제어하여 소정시간동안 빛을 비추도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하도록 제어한다. 본 발명의 실시 예에서는 날씨가 흐리거나 바람이 약한 경우 등 발전량이 적은 경우에는 커패시터 모듈에 충전이 이루어지고, 충전이 완료된 커패시터 모듈에서는 배터리 모듈쪽으로 방전이 이루어져 적은양의 발전도 수집하는 것이 가능하고, 발전효율을 크게 향상할 수 있다.

Description

재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법{Street light having a high efficiency charging device for renewable energy and Control method thereof}

본 발명은 거리나 골목 등에 설치되는 가로등에 관한 것으로 특히, 커패시터를 보조 저장장치로 사용하여 좋지 않은 환경에서 낮은 발전량이 발생하여도 이를 이용하여 배터리에 충전이 가능하고 이를 이용하여 거리를 밝히는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

가로등은 가로교통의 안전과 보안을 위하여 가로를 따라서 설치한 조명시설이다. 가로등은 고속도로, 시가지의 주요도로, 상업지구 도로, 주택지구 도로 등 설치장소에 따라 그에 알맞은 종류가 사용된다.

가로등 전주의 형식에는 여러 가지가 있는데, 전주의 끝부분을 구부려서 그 끝에 등을 다는 하이웨이형, 전주의 끝부분에 가로로 가지를 뻗게 하여 거기에 등을 다는 브래킷형, 전주의 꼭대기에 등을 다는 주두형 등이 있다. 광원으로는 고압수은등, 형광등, 나트륨등, 보통 전구, LED(Light Emitting Diode) 등이 사용된다. 특히 LED 광원의 경우 전력 소모량이 적고 진동에 강하며 수명이 길어 점점 가로등에 많이 사용되고 있다.

종래의 가로등은 야간에 불을 밝히기 위하여 외부전원이 필수적으로 요구되고, 전원공급수단의 유지와 보수를 위한 노력과 비용이 소모되며, 전원의 공급을 위하여 지속적인 비용이 소모되며, 이러한 외부전원으로 인하여 감전사고의 주 원인이 되어왔다.

한편, 재생에너지는 자연생태에서 만들어지는 에너지를 의미하는데, 특히 태양에너지, 풍력, 수력, 조력 등이 있다.

최근에는 화석연료와 핵연료를 대신하여 재생에너지를 이용한 전력 생산에 많은 관심이 집중되고 있으며, 특히 태양광 발전 및 풍력 발전을 위한 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

재생에너지를 이용한 발전 기술에 있어서는 태양에너지와 풍력 등을 얼마나 효율적으로 전기에너지로 변환할 수 있느냐의 발전부분과 발전된 전기에너지를 얼마나 효율적으로 저장하는지의 충전부분이 중요하다.

이러한 부분중 충전 부분을 담당하는 종래의 충전장치는 주로 대용량 배터리가 사용되고, 일부에서는 충전 효율이 우수한 커패시터를 사용하여 충전을 하기도 한다.

이러한 종래 기술에는 국내공개특허공보 제10-2010-0109104호, 제10-2012-0110700호, 제 10-2015-0026335호, 국내등록공보 제10-1295094호, 제10-1273976호 등이 있으며, 이러한 종래기술은 태양에너지 및 풍력을 이용하여 생산한 전력을 충전하기 위한 다양한 기술이 공개되어 있다.

그런데, 태양광, 풍력, 조력 등을 이용하는 발전에 있어서, 발전량은 시시각각으로 변화하고, 자연조건에 따라 발전량의 변동폭이 크다.

이로 인해 종래에는 변화가 많은 발전량에 따라 충전이 일정하게 이루어지지 않는다.

그리고 종래에는 최소한의 충전을 하기 위한 일정한 조건을 만족하지 못하는 적은 에너지가 작용한 경우, 충전이 이루어지지 않는다.

종래 충전장치의 경우, 발전량이 적은 경우에도 생산되는 전력을 버리지 않고 충전하기 위해 커패시터를 사용하는 경우도 있다.

그런데 커패시터의 경우 충전용량에 한계가 있기 때문에 대용량 발전의 경우에는 사용하는데 제약이 있다.

그리고 배터리와 함께 커패시터를 사용하는 경우에는 커패시터에 충전된 전력을 배터리로 충전하는 동안에는 충전이 이루어지지 않는 문제가 있다.

한국특허 등록번호 2015-0026335호(등록일자: 2015.03.11. 제목: 태양광 인버터

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 태양광 및/또는 풍력에 의하여 생산되는 전력에 의한 전원으로서 주변의 인체를 감지하여 소정시간동안 가로등을 밝혀 감전 등의 위험요소를 없애는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사람이나 차동차 등의 동체가 감지된 경우에만 가로등을 밝혀 에너지를 절약하는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배터리와 함께 커패시터를 사용하는 경우 커패시터에 충전된 전력을 배터리로 충전하는 동안에도 충전이 이루어지도록 하는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 커패시터를 보조 저장장치로 사용하여 좋지 않은 충전조건에서의 낮은 발전량이 발생하여도 이를 이용하여 지속적인 충전이 가능한 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등은,

풍력 또는 태양열로 발전을 하는 발전부;

동체의 움직임을 감지하는 동체 감지부;

시간을 체크하는 타이머;

충전된 전력을 저장하는 배터리모듈;

소정 장소에 빛을 비추기 위한 LED등;

상기 LED등을 구동하는 구동부;

상기 발전부에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하고, 상기 동체 감지부에서 동체가 감지되면 상기 구동부를 제어하여 소정시간동안 빛을 비추도록 제어하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는 상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하도록 제어하고,

상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높지 않으면 상기 발전부의 출력 전압으로 제1 커패시터 모듈을 충전하고, 제2 커패시터 모듈에 충전된 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등은,

풍력 또는 태양열로 발전을 하는 발전부;

충전된 전력을 저장하는 배터리모듈;

소정 장소에 빛을 비추기 위한 등;

상기 등을 구동하는 구동부;

상기 제어부는,

상기 발전부와 상기 배터리 모듈 사이에 직렬로 연결 설치되는 1차 전력변환모듈(10)과 2차전력변환모듈(12);

상기 1차 전력변환모듈(10)과 2차전력변환모듈(12) 사이에 병렬로 설치되는 복수의 커패시터 모듈(31, 32);

상기 복수의 커패서터 모듈(31, 32)을 선택적으로 충전과 방전이 이루어지도록 제어하는 제어모듈(40)을 포함한다.

상기 1차 전력변환모듈(10)과 복수의 커패시터 모듈(31, 32)을 연결하는 라인에 스위치(S1, S2)를 각각 설치되고, 상기 2차 전력변환모듈(12)과 복수의 커패시터 모듈(31, 32)을 연결하는 라인에는 각각 스위치(S3, S4)를 설치되며,

상기 스위치(S1, S2, S3,S4)는 제어모듈(40)의 제어에 따라 선택적으로 온/오프 되는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 전력변환모듈(10)과 2차 전력변환모듈(12)을 직접 연결하는 라인에는 주스위치(20)가 설치되고, 상기 주스위치(20)는 제어모듈(40)의 제어신호에 따라 선택적으로 온/오프 되는 것을 특징으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법은,

발전부의 발전 전압을 이용하여 배터리 모듈을 충전하거나 제1 커패시터 모듈 또는 제2 커패시터 모듈을 교번하여 충전하고, 상기 배터리 모듈의 전원을 이용하여 등으로 소정 장소를 비추도록 제어하는 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법으로서,

제어부가 상기 발전부에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계;

동체 감지부에서 동체가 감지되는지 상기 제어부가 판단하는 단계;

상기 동체 감지부에서 동체가 감지되면 상기 제어부가 구동부를 제어하여 소정시간동안 상기 등이 빛을 비추도록 제어하는 단계를 포함하며,

상기 제어부가 상기 발전부에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계는,

상기 제어부의 제어모듈이 상기 발전부의 출력전압을 검출하는 단계;

상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력전압과 상기 배터리 모듈의 전압을 비교하는 단계;

상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하도록 제어하는 단계;

상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높지 않으면 상기 발전부의 출력 전압으로 상기 제1 커패시터 모듈을 충전하고, 제2 커패시터 모듈에 충전된 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계를 포함한다.

상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하도록 제어하는 단계는,

상기 제어모듈(40)이 주스위치를 온시켜, 1차 전력변환모듈(10)로부터 2차 전력변환모듈(12)로 직접 연결이 이루어지고, 상기 발전부에서 발전된 전력으로 상기 배터리 모듈을 충전하는 것을 특징으로 한다.

상기 방법은,

상기 제어모듈이 상기 제1 커패시터 모듈의 전압이 상기 배터리 모듈을 충전하기 위해 설정한 설정전압 이상인지 판단하는 단계;

상기 제1 커패시터 모듈의 전압이 상기 설정전압 이상이면, 상기 제2 커패시터 모듈을 충전하고, 제1 커패시터 모듈에 충전된 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계를 더 포함한다.

상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력전압을 검출하는 단계는,

상기 제어모듈이 배터리의 전압, 제1 커패시터 모듈 및 제2 커패시터 모듈의 전압을 추가로 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 주스위치를 온시켜, 1차 전력변환모듈(10)로부터 2차 전력변환모듈(12)로 직접 연결이 이루어지고, 상기 발전부에서 발전된 전력으로 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계;

상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높지 않으면, 상기

상기 제어모듈이 상기 주스위치를 오프시키고, 제1 스위치(21)와 제4 스위치(24)를 온시키고, 제2스위치(22)와 제3 스위치(23)를 오프시켜, 1차 전력변환모듈(10)로부터 제1 커패시터모듈(31)로 충전이 이루어지고, 상기 제2 커패시터 모듈(32)에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈(12)을 거쳐 배터리모듈(4)로 충전이 이루어지도록 하는 단계를 포함한다.

상기 방법은,

상기 제어모듈이 상기 제1 커패시터 모듈(31)의 전압이 상기 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했는지 판단하는 단계;

상기 제1 커패시터 모듈(31)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했으면, 상기 제어모듈이 상기 제1 스위치(21)와 상기 제4 스위치(24)를 오프시키고, 제2 스위치(22)와 제3 스위치(23)를 온시키도록 제어하여 상기 1차 전력변환모듈(10)로부터 제2 커패시터모듈(32)로 충전이 이루어지고, 상기 제1 커패시터 모듈(31)에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈(12)을 거쳐 배터리모듈(4)로 충전이 이루어지도록 하는 단계를 더 포함한다.

상기 방법은,

상기 제어모듈이 상기 제2 커패시터 모듈(32)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했는지 판단한 단계;

상기 제2 커패시터 모듈(32)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했으면, 상기 제어모듈이 상기 제1 스위치(21)와 제4 스위치(24)를 온시키고, 제2스위치(22)와 제3 스위치(23)를 오프시키도록 제어하여 상기 1차 전력변환모듈(10)로부터 제1 커패시터모듈(31)로 충전이 이루어지고, 상기 제2 커패시터 모듈(32)에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈(12)을 거쳐 배터리모듈(4)로 충전이 이루어지도록 하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 태양광 및/또는 풍력에 의하여 생산되는 전력에 의한 전원으로서 주변의 인체를 감지하여 소정시간동안 가로등을 밝혀 감전 등의 위험요소를 없애는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 사람이나 차동차 등의 동체가 감지된 경우에만 가로등을 밝혀 에너지를 절약하는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 날씨가 흐리거나 바람이 약한 경우 등 발전량이 적은 경우에는 커패시터 모듈에 충전이 이루어지고, 충전이 완료된 커패시터 모듈에서는 배터리 모듈쪽으로 방전이 이루어져 적은양의 발전도 수집하는 것이 가능하고, 발전효율을 크게 향상할 수 있는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 하나의 커패시터 모듈에서 배터리 모듈쪽으로 방전이 이루어지는 동안에 다른 커패시터 모듈에서 충전이 이루어지므로 연속하여 지속적인 충전이 이루어지므로 발전효율을 극대화하는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 발전량이 많은 경우에는 커패시터를 거치지 않고, 직접 배터리에 충전하는 것이 가능한 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 1차 변환모듈 및 2차 련력 변환모듈을 구성하여 발전 전압의 최적점을 추적하는 것이 가능하고, 발전 전압과 배터리 모듈의 전압을 조정하여 최대의 충전특성을 구현하는 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 구성도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법중 충전 제어 방법의 흐름도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법중 가로등을 비추는 제어 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등은, 발전부(2), 동체 감지부(110), 타이머(120), 배터리모듈(4), LED등(140), 구동부(130), 제어부(100)를 포함한다.

발전부(2)는 풍력발전기 또는 태양열 발전기를 포함하며, 필요에 따라 다른 자연력을 이용한 발전기를 포함할 수 있다. 예를 들어 풍력 또는 태양열로 발전을 하는 발전기 외에 수력이나 조력 등을 이용하는 발전기가 적용될 수도 있다.

동체 감지부(110)는 사람이나 자동차 등의 움직임을 감지하는 센서일 수 있다.

타이머(120)는 시간을 체크한다.

배터리모듈(4)는 충전된 전력을 저장하고, 제어부(100)의 제어에 따라 LED등(140) 및 LED등(140)을 구동하는 구동부(130)에 전원을 공급한다.

LED등(140)은 거리, 도로, 골목길 등 다양한 장소에 빛을 비추도록 설치되며, 필요에 따라서는 다른 방식의 고압수은등, 형광등, 나트륨등, 보통 전구 등으로 사용할 수도 있다.

구동부(130)는 상기 LED등(140)을 구동하며, 구동회로 등이 포함될 수 있다.

제어부(100)는 상기 발전부(2)에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하고, 상기 동체 감지부에서 동체가 감지되면 상기 구동부를 제어하여 소정시간동안 빛을 비추도록 제어한다.

그리고 제어부(100)는 상기 발전부(2)의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 상기 발전부(2)의 출력 전압으로 상기 배터리 모듈을 충전하도록 제어하고,

상기 발전부(2)의 출력전압이 상기 배터리 모듈(4)의 전압보다 높지 않으면 상기 발전부(2)의 출력 전압으로 제1 커패시터 모듈(31)을 충전하고, 제2 커패시터 모듈(32)에 충전된 전압으로 상기 배터리 모듈(4)을 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

필요에 따라 제어부(100)의 제어모듈(40)이 상기 과정의 충전 제어 및 가로등 제어를 수행할 수 있다.

이러한 제어부의 상세한 구성을 도 2에 도시하였다.

도 2는 제어부의 상세도이다.

도 2를 참조하면, 제어부(100)는, 1차 전력변환모듈(10), 2차전력변환모듈(12), 복수의 커패시터 모듈(31. 32), 제어모듈(40)을 포함한다.

1차 전력변환모듈(10)과 2차전력변환모듈(12)은 각각 전기를 생성하는 발전부(2)와 생산된 전력을 충전하기 위한 배터리 모듈(4)사이에 직렬로 연결 설치된다.

복수의 커패시터 모듈(31, 32)은 1차 전력변환모듈(10)과 2차전력변환모듈(12) 사이에 병렬로 설치된다.

제어모듈(40)은 복수의 커패서터 모듈(31, 32)을 선택적으로 충전과 방전이 이루어지도록 제어한다.

상기에서 커패시터 모듈(31, 32)을 구성하는 커패시터의 충전특성은 거의 무한대의 전율로 충전하는 것이 가능하고, 내부 등가저항이 낮아 충전효율이 우수하다.

따라서 배터리 모듈(4)에 충전되지 않을 정도로 적은 발전량의 경우에도 상기 커패시커 모듈에 충전하는 것이 가능하다.

특히, 흐린날의 태양에너지에 의한 발전이나 풍속 3~5m/s 이하의 풍력에 의한 발전으로 생성되는 발전 전압은 배터리모듈(4)에 충전하는 것은 어렵지만, 상기 커패시터 모듈의 경우에는 흐린날이나 바람의 세기가 약한 날에도 효율적으로 충전을 하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 1차 전력변환모듈(10)과 복수의 커패시터 모듈(31, 32)을 연결하는 라인에는 스위치(S1, S2)를 각각 설치하고, 상기 2차 전력변환모듈(12)과 복수의 커패시터 모듈(31, 32)을 연결하는 라인에는 각각 스위치(S3, S4)를 설치한다.

상기 스위치(S1, S2, S3,S4)는 제어모듈(40)의 제어에 따라 선택적으로 온/오프 된다.

상기 1차 전력변환모듈(10)과 2차 전력변환모듈(12)을 직접 연결하는 라인에는 주스위치(20)를 설치한다.

주스위치(20)는 제어모듈(40)의 제어신호에 따라 선택적으로 온/오프 된다.

복수의 커패시터 모듈(31, 32)은 2개의 커패시터로 구성되었지만 필요에 따라 그 수는 변형이 가능하다.

복수의 커패시터 모듈(31, 32)은 2개의 커패시터로 구성하는 경우에는

상기 1차 전력변환모듈(10)과 제1 커패시터 모듈(31)을 연결하는 라인에는 스위치(S1, 21)를 설치한다. 그리고, 1차 전력변환모듈(10)과 제2 커패시터 모듈(32)을 연결하는 라인에는 스위치(S2, 22)를 설치한다.

그리고, 상기 2차 전력변환모듈(12)과 제1 커패시터 모듈(31)을 연결하는 라인에는 스위치(S3, 23)를 설치한다. 그리고, 2차 전력변환모듈(12)과 제2 커패시터 모듈(32)을 연결하는 라인에는 스위치(S4, 24)를 설치한다.

이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 고효율 충전장치를 갖는 기로등의 제어 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법중 충전 제어 방법의 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 태양열, 풍력, 수력 또는 조력을 이용하여 발전부(2)에서는 발전을 한다.

이때, 제어부(100)의 제어모듈(40)은 발전부(2)의 출력전압(VIN), 배터리 모듈(4)의 전압 그리고 제1커패시터 모듈(31)의 전압, 제2 커패시터 모듈(32)의 전압을 검출한다(S210).

그러면, 제어모듈(40)은 발전부(2)의 출력전압(VIN)이 배터리 모듈(4)의 전압보다 높은지 판단한다(S220).

다음, 제어모듈(40)은 발전부(2)로부터 입력되는 전압이 배터리 모듈(4)의 전압보다 높으면 상기 주스위치를 온시키도록 제어한다(S230).

상기와 같이 주스위치(20)가 온된 상태에서는 제어모듈(40)에서 제1 스위치(21) 내지 제4 스위치(24)를 모두 오프시킨다.

상기와 같은 상태에서는 상기 1차 전력변환모듈(10)로부터 상기 2차 전력변환모듈(12)로 직접 연결이 이루어지고, 발전부(2)에서 발전된 전력이 충분하므로 배터리모듈(4)로 충전이 이루어진다.

한편, 제어모듈(40)은 발전부(2)로부터 입력된 전압이 배터리모듈(4)의 전압보다 낮으면 상기 주스위치(20)를 오프시키도록 제어한다. 이 경우에는 발전부(2)의 발전전압으로 배터리모듈(4)의 충전이 불가한 경우로서, 낮은 발전 전력이 생산될 때이다.

그리고나서 주스위치(20)가 오프된 상태에서는 상기 제어모듈(40)에서 상기 제1 스위치(21)와 제4 스위치(24)를 온시키고, 제2스위치(22)와 제3 스위치(23)를 오프시키도록 제어한다.

상기와 같은 상태에서는 1차 전력변환모듈(10)로부터 제1 커패시터모듈(31)로 충전이 이루어지고, 상기 제2 커패시터 모듈(32)에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈(12)을 거쳐 배터리모듈(4)로 충전이 이루어진다(S240).

이때 필요에 따라서는 하기 S260 단계가 수행될 수도 있으며, 이 경우에는 제2 커패시터 모듈(32)을 먼저 충전한다.

이후, 제어모듈(40)은 제1 커패시터 모듈(31)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했는지 판단한다(S250).

제1 커패시터 모듈(31)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했으면, 제어모듈(40)은 상기 제1 스위치(21)와 제4 스위치(24)를 오프시키고, 제2 스위치(22)와 제3 스위치(23)를 온시키도록 제어한다.

상기와 같은 상태에서는 1차 전력변환모듈(10)로부터 제2 커패시터모듈(32)로 충전이 이루어지고, 상기 제1 커패시터 모듈(31)에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈(12)을 거쳐 배터리모듈(4)로 충전이 이루어진다(S260).

또한, 제어모듈(40)은 제2 커패시터 모듈(32)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했는지 판단한다(S270).

제2 커패시터 모듈(32)의 전압이 배터리모듈(4)을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했으면, 다시 제어모듈(40)에서 상기 제1 스위치(21)와 제4 스위치(24)를 온시키고, 제2스위치(22)와 제3 스위치(23)를 오프시키도록 제어한다.

이와 같이 제어모듈(40)에서 제1 스위치(21)와 제4 스위치(24) 또는 제2스위치(22)와 제3 스위치(23)를 선택적으로 오/오프시키는 동작에 의하여 상기 제1 커패시터모듈(31)과 제2 커패시터 모듈(32)은 교번하여 충전과 방전이 이루어진다.

즉, 제1 커패시터 모듈(31)이 충전되는 동안에는 제2 커패시터 모듈(32)의 방전이 이루어지고, 제1 커패시터 모듈(31)이 방전되는 동안에는 제2 커패시터 모듈(32)의 충전이 이루어진다. 따라서, 발전부(2)의 발전 전력이 미약하여도 연속적으로 배터리 모듈(4)의 충전이 가능해진다.

여기서, 제1 커패시터 모듈(31) 또는 제2 커패시터 모듈(32)의 충전과 방전의 제어는 제1 커패시터 모듈(31) 또는 제2 커패시터 모듈(32)의 전압이 설정된 전압에 도달했는지를 기준으로 제어하도록 제어모듈(40)을 미리 구성한다.

그리고, 상기 과정은 계속 반복적으로 수행이 된다

그리고 제어모듈(40)은 발전부(2)로부터 입력되는 전압(VIN)을 검출하여 상기 제1 커패시터 모듈(31) 및 제2 커패시터 모듈(32)과 비교하고, 전압의 차이를 이용하여 상기 제1 커패시터 모듈(31) 및 제2 커패시터 모듈(32)에 충전되는 전력의 효율을 극대화하도록 구성한다.

상기 제어모듈(40)은 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 두개의 전압 차이를 제어하도록 한다.

상기 1차 전력변환모듈(10)과 상기 2차 전력변환모듈(12)을 구성하는 것에 의하여 발전전압과 배터리 모듈(4)의 전압을 조정하여 최대의 충전특성을 구현하는 것이 가능하다.

상기 1차 전력변환모듈(10)과 상기 2차 전력변환모듈(12)은 PWM(Pulse Width Modulation) 방식의 제어인 듀티비를 조정하는 것에 의하여 입력과 출력의 전압비를 높은 효율로 변환하는 것이 가능하다.

이러한 과정과 같이 배터리 모듈(4)이 충전된 상태 또는 충전중에 가로등을 켜게 되는데 이러한 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 재생에너지 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법중 가로등을 비추는 제어 방법의 흐름도이다.

도 4을 참조하면, 먼저 동체 감지부(110)는 사람이나 자동차 등의 움직임을 감지하여 제어부(100)에 출력한다.

그러면, 제어부(100)는 동체 감지부(110)에서 동체가 감지되는지 판단한다(S410).

상기 동체 감지부(110)에서 동체가 감지되면 상기 제어부(100)가 타이머(120)를 스타트시키고(S420), 구동부(130)를 제어하여 LED등(140)을 온시킨다(S430). 이때 밝기는 100퍼센트로 할 수 있다.

그리고 나서, 제어부(100)는 사람이나 자동차가 지나가기에 충분한 시간인 소정시간동안 상기 LED(140)등이 빛을 비추도록 구동부(130)를 제어한다.

다음, 제어부(100)는 타이머(120)를 참조하여 소정시간이 지났는지 판단한다(S440).

소정시간이 경과하면, 제어부(100)는 타이머(120)를 리셋시키고, LED 등의 발기를 50%로 낮추거나 오프하고, 다시 상기 과정(S410)을 반복 수행한다.

상기 과정에서, 동체가 감지되고 LED 등을 온 시키고, 타이머를 스타트 시키고 일정시간 경과하는 사이에 계속해서 동체 감지부(110)를 체크하여 동체 감지부(110)가 계속 동체를 감지를 하는 경우 연동해서 타이머(120)를 스타트 시킴으로 최종 움직임 후부터 타이머 지연시간을 결정한다.

따라서, LED등 아래에서 계속적으로 움직임이 발생할 때 소등과 점등이 반복되는 것을 방지할 수 있다.

필요에 따라서는 제어부(100)가 시간체크없이 동체의 움직임이 있을때만 가로등을 켜도록 할 수도 있다.

이상의 본 발명의 실시 예에서는 태양광 및/또는 풍력에 의하여 생산되는 전력에 의한 전원으로서 주변의 인체를 감지하여 소정시간동안 가로등을 밝혀 감전 등의 위험요소를 없앨 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 사람이나 차동차 등의 동체가 감지된 경우에만 가로등을 밝혀 에너지를 절약할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 날씨가 흐리거나 바람이 약한 경우 등 발전량이 적은 경우에는 커패시터 모듈에 충전이 이루어지고, 충전이 완료된 커패시터 모듈에서는 배터리 모듈쪽으로 방전이 이루어져 적은양의 발전도 수집하는 것이 가능하고, 발전효율을 크게 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 하나의 커패시터 모듈에서 배터리 모듈쪽으로 방전이 이루어지는 동안에 다른 커패시터 모듈에서 충전이 이루어지므로 연속하여 지속적인 충전이 이루어지므로 발전효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 발전량이 많은 경우에는 커패시터를 거치지 않고, 직접 배터리에 충전하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 1차 변환모듈 및 2차 련력 변환모듈을 구성하여 발전 전압의 최적점을 추적하는 것이 가능하고, 발전 전압과 배터리 모듈의 전압을 조정하여 최대의 충전특성을 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

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발전부의 발전 전압을 이용하여 배터리 모듈을 충전하거나 제1 커패시터 모듈 또는 제2 커패시터 모듈을 교번하여 충전하고, 상기 배터리 모듈의 전원을 이용하여 등으로 소정 장소를 비추도록 제어하는 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법으로서,
제어부가 상기 발전부에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계;
동체 감지부에서 동체가 감지되는지 상기 제어부가 판단하는 단계;
상기 동체 감지부에서 동체가 감지되면 상기 제어부가 구동부를 제어하여 소정시간동안 상기 가로등이 빛을 비추도록 제어하는 단계를 포함하며,
상기 제어부가 상기 발전부에서 발전되는 전력을 이용하여 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계는,
상기 제어부의 제어모듈이 상기 발전부의 출력전압을 검출하는 단계;
상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력전압과 상기 배터리 모듈의 전압을 비교하는 단계;
상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높으면 상기 제어모듈이 주스위치를 온시켜, 1차 전력변환모듈로부터 2차 전력변환모듈로 직접 연결이 이루어지고, 상기 발전부에서 발전된 전력으로 상기 배터리 모듈을 충전하는 단계;
상기 발전부의 출력전압이 상기 배터리 모듈의 전압보다 높지 않으면, 상기 제어모듈이 상기 주스위치를 오프시키고, 제1 스위치와 제4 스위치를 온시키고, 제2스위치와 제3 스위치를 오프시켜, 상기 1차 전력변환모듈로부터 상기 제1 커패시터 모듈로 충전이 이루어지고, 상기 제2 커패시터 모듈에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈을 거쳐 배터리모듈로 충전이 이루어지도록 하는 단계를 포함하고,
상기 제어모듈이 상기 제1 커패시터 모듈의 전압이 상기 배터리모듈을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했는지 판단하는 단계;
상기 제1 커패시터 모듈의 전압이 상기 배터리 모듈을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했으면, 상기 제어모듈이 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치를 오프시키고, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치를 온시키도록 제어하여 상기 1차 전력변환모듈로부터 상기 제2 커패시터모듈로 충전이 이루어지고, 상기 제1 커패시터 모듈에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈을 거쳐 상기 배터리 모듈로 충전이 이루어지도록 하는 단계를 더 포함하고,
상기 제어모듈이 상기 발전부의 출력전압을 검출하는 단계는,
상기 제어모듈이 상기 배터리 모듈의 전압, 상기 제1 커패시터 모듈 및 상기 제2 커패시터 모듈의 전압을 추가로 검출하는 것을 특징으로 하는 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법.
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제8항에 있어서,
상기 제어모듈이 상기 제2 커패시터 모듈의 전압이 상기 배터리 모듈을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했는지 판단한 단계;
상기 제2 커패시터 모듈의 전압이 상기 배터리 모듈을 충전할 수 있는 레벨인 설정된 전압에 도달했으면, 상기 제어모듈이 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치를 온시키고, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치를 오프시키도록 제어하여 상기 1차 전력변환모듈로부터 상기 제1 커패시터모듈로 충전이 이루어지고, 상기 제2 커패시터 모듈에 충전된 전압이 방전되어 상기 2차 전력변환모듈을 거쳐 상기 배터리 모듈로 충전이 이루어지도록 하는 단계를 더 포함하는 고효율 충전장치를 갖는 가로등의 제어 방법.