KR101850210B1 - Dc 출력을 제공하는 매립형 콘센트 장치 및 이를 포함하는 직류 전력 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

DC 출력을 제공하는 매립형 콘센트 장치 및 이를 포함하는 직류 전력 공급 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 매립형 콘센트 장치는 상기 매립형 콘센트 장치의 외형을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 일측에 형성되고 직류 전원을 입력받는 입력부, 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력하는 제1 출력부, 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제1 변환부 및 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 교류 전력을 출력하는 제2 출력부를 포함할 수 있다.

Description

DC 출력을 제공하는 매립형 콘센트 장치 및 이를 포함하는 직류 전력 공급 시스템{FLUSH RECEPTACLE PROVIDING DIRECT CURRENT OUTPUT AND DIRECT CURRENT POWER SUPPLYING SYSTEM COMPRISING THEREOF}
본 발명은 DC 출력을 제공하는 매립형 콘센트 장치 및 상기 매립형 콘센트 장치를 포함하는 직류 전원 공급 시스템에 관한 것이다.
경제/산업발전에 의해 전력수요가 점차 증가함에 따라 전력사용 효율을 향상시키기 위하여 신재생에너지(new and renewable energy)를 이용한 전력 생산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 신재생에너지를 이용하여 생산되는 전력은 직류(DC: Direct Current) 전력이지만, 현재의 전원설비는 220V의 교류(AC: Alternating Current) 전압 기반으로 구축되어 있기 때문에 DC 전력을 사용 가능하도록 하는 기술이 요구된다.
DC 전력을 사용 가능하도록 하는 기술 중 하나로, 한국공개특허공보 제10-2016-0067384호 (공개일: 2016년 06월 14일) "가정용 매립형 콘센트에 내장되며 교환될 수 있는 직류변환 장치"에는 220V 입력단자를 통해서 입력되는 교류전력을 직류 5V로 변환해서 출력하는 구조를 포함하며 복수의 USB 포트와 2.5파이 포트를 통해 이를 출력하는 구조를 갖춘 직류 변환장치 모듈에 대해 기재되어 있다. 그러나 신재생에너지를 이용하는 경우, 가정용 매립형 콘센트에 220VAC의 입력 전압을 제공하기 위하여 신재생에너지를 기반으로 생산된 DC 전력을 220VAC 전력으로 변환해야 하며 이를 다시 부하에 제공하기 위하여 220VAC의 전력을 5VDC 전력으로 변환해야 하므로, 이와 같은 전력 변환 과정에서 많은 전력이 손실된다. 따라서, 보다 효율적으로 DC 전력을 사용할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 전력사용 효율을 증가시킬 수 있는 매립형 콘센트 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 전력사용 효율을 증가시킬 수 있는 직류 전원 공급 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 매립형 콘센트 장치는 상기 매립형 콘센트 장치의 외형을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 일측에 형성되고 직류 전원을 입력받는 입력부, 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력하는 제1 출력부, 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제1 변환부 및 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 교류 전력을 출력하는 제2 출력부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 매립형 콘센트 장치는 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 직류 전원을 상기 제1 직류 전력의 전압보다 낮은 전압의 제2 직류 전력으로 변환하는 제2 변환부 및 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 제2 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 직류 전력을 출력하는 제3 출력부를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 매립형 콘센트 장치는 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 제2 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제3 출력부를 통해 출력되는 상기 제2 직류 전력의 전압을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 제3 출력부에 접속된 수전 장치로부터 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되면, 상기 요구 전압 정보에 따라 상기 제2 변환부의 출력 전압을 조절할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 제3 출력부에 상기 수전 장치가 접속되는 경우 기준 전압으로 상기 제2 직류 전력이 출력되도록 제어하고, 상기 수전 장치로부터 상기 요구 전압 정보가 수신되는 경우 상기 요구 전압 정보에 따라 목표 전압을 설정하고 상기 제2 변환부의 현재 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 단계적으로 상기 현재 출력 전압을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는 전력선 통신(power line communication)을 통해 상기 수전 장치로부터 상기 요구 전압 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 매립형 콘센트 장치는 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 제1 출력부, 상기 제2 출력부 및 상기 제3 출력부 중 적어도 하나에 수전 장치가 접속되는지 여부를 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 감지부는 적어도 하나의 전류 센서 또는 전압 센서로 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 매립형 콘센트 장치는 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 입력부에 전기적으로 연결되어 상기 제1 출력부, 상기 제2 출력부 및 상기 제3 출력부 중 적어도 하나를 통해 전력이 공급되도록 하는 스위치부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 감지부로부터의 감지 신호를 기반으로 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 매립형 콘센트 장치는 상기 하우징의 타측에 구비되고 상기 스위치부에 전기적으로 연결되어 상기 제1 출력부, 상기 제2 출력부 및 상기 제3 출력부 각각에서 전력이 출력되는지 여부에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 표시부는 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 직류 전력 공급 시스템은 태양 에너지, 바람 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나를 전기 에너지로 변환함으로써 전력을 생성하는 전력 생성 장치, 상기 전력 생성 장치 및 전력 공급원으로부터 공급되는 전력을 저장하는 전력 저장 장치, 및 상기 전력 저장 장치와 전력 공급원 중 적어도 하나로부터 공급되는 직류 전원을 입력받는 입력부, 상기 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력하는 제1 출력부, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제1 변환부 및 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 교류 전력을 출력하는 제2 출력부를 포함하는 콘센트 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 매립형 콘센트 장치는 상기 매립형 콘센트 장치의 외형을 형성하는 하우징, 상기 하우징의 일측에 형성되고 직류 전원을 입력받는 입력부, 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력하는 제1 출력부, 상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 상기 제1 직류 전력의 전압보다 낮은 전압의 제2 직류 전력으로 변환하는 변환부 및 상기 하우징의 타측에 형성되고 상기 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 직류 전력을 출력하는 제2 출력부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 전력 변환으로 인한 전력 손실을 최소화할 수 있기 때문에 전력사용 효율이 증가한다.
도 1은 본 발명에 따른 직류 전력 공급 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 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. 또한, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 직류 전력 공급 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 직류 전원 공급 시스템(100)은 전력 생성 장치(110), 전력 저장 장치(150) 및 콘센트 장치(200)를 포함할 수 있다. 도 1에는 일 예로 직류 전원 공급 시스템(100)이 옥내에 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 직류 전원 공급 시스템(100)은 옥내뿐만 아니라 옥외에 설치될 수도 있다.
도 1에서 전력 생성 장치(110)와 전력 저장 장치(150) 및 전력 저장 장치(150)와 콘센트 장치(200)는 각각 직류 배선(DC grid)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서 상기 직류 배선은 통신망(communication network)을 포함하는 스마트 그리드(smart grid)일 수 있다. 직류 배선은 전력변환으로 인한 전력손실이 낮아 에너지 효율이 높으며, 고품질의 전력공급이 가능하다.
전력 생성 장치(110)는 태양 에너지, 바람 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나를 전기 에너지로 변환함으로써 직류(DC: Direct Current) 전력을 생성한다. 일 예로 전력 생성 장치(100)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지(solar cell), 바람 에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력 발전기(wind power generator), 지하수나 지하의 열을 전기 에너지로 변환하는 지열 발전기(geothermal power generator) 등으로 구현될 수 있다.
전력 저장 장치(150)는 전력 생성 장치(110)에 의해 생성된 전력 및/또는 전력 공급원(120)으로부터 공급되는 전력을 저장한다.
콘센트 장치(200)는 전력 저장 장치(150)에 저장된 전력 및/또는 전력 공급원(120)으로부터 공급되는 전력을 수전 장치(부하)에 제공하기 위한 것으로, 도 1에는 도시되지 않았지만 전력 저장 장치(150) 및 전력 공급원(120) 중 적어도 하나로부터 공급되는 직류 전원을 입력받는 입력부, 상기 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력하는 제1 출력부, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제1 변환부 및 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 교류 전력을 출력하는 제2 출력부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1 출력부는 직류 전력을 입력 전력으로서 요구하는 전자 기기를 위한 것이고 상기 제2 출력부는 교류(AC: Alternating Current) 전력을 입력 전력으로서 요구하는 전자 기기와의 호환을 위한 것일 수 있다. 또한, 콘센트 장치(200)는 저전압의 직류 전력을 요구하는 전자 기기를 위하여 전력 저장 장치(150) 및/또는 전력 공급원(120)으로부터의 DC 전원을 상기 제1 직류 전력의 전압보다 낮은 전압의 제2 직류 전력으로 변환하는 제2 변환부 및 상기 제2 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 직류 전력을 출력하는 제3 출력부를 더 포함할 수 있다.
한편, 콘센트 장치(200)는 상기 제1 출력부, 상기 제2 출력부 및 상기 제3 출력부 중 적어도 하나에 수전 장치가 접속되는지 여부를 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있다. 또한, 콘센트 장치(200)는 상기 입력부에 전기적으로 연결되어 상기 감지부로부터의 감지 신호를 기반으로 상기 제1 출력부, 상기 제2 출력부 및 상기 제3 출력부 중 적어도 하나를 통해 전력이 공급되도록 하는 스위치부를 포함할 수 있다. 이 경우, 콘센트 장치(200)는 출력부에 수전 장치의 플러그(plug)가 삽입되는 것이 감지되는 경우에 한해 해당 출력부로 전력이 공급되도록 함으로써 감전의 위험을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 전력 공급이 필요한 경우에 한해 해당 출력부로 전력이 공급되도록 구성됨으로써 대기전력(standby power) 즉, 수전 장치가 정상적으로 동작하기 전의 준비상태를 유지하는데 소모되는 전력이 차단되도록 할 수 있다.
한편 도 1에서는 일 예로서 직류 전력 공급 시스템(100)이 하나의 콘센트 장치(200)만 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 직류 전력 공급 시스템(100)에는 상기 콘센트 장치(200)와 동일한 콘센트 장치가 복수개 포함될 수 있다. 또한, 도 1에는 도시되지 않았지만 본 발명에 따른 직류 전력 공급 시스템(100)은 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 출력부를 통해 출력되는 상기 제2 직류 전력의 전압을 제어하는 제어 장치를 포함할 수 있다. 여기서 상기 제어 장치는 필요에 따라 콘센트 장치(200) 내에 각각 포함될 수도 있다. 일 예로, 상기 제어 장치는 콘센트 장치(200)의 제3 출력부에 접속된 수전 장치로부터 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되면, 상기 요구 전압 정보에 따라 콘센트 장치(200)의 제2 변환부에서의 출력 전압을 적응적으로 조절할 수 있다. 이를 위하여 상기 제어 장치는 콘센트 장치(200)의 제3 출력부에 수전 장치가 최초 접속되는 경우 기준 전압(예를 들어, 5V)으로 상기 제2 직류 전력이 출력되도록 제어하고, 이후 해당 수전 장치로부터 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되는 경우 상기 요구 전압 정보에 따라 목표 전압을 설정할 수 있다. 그리고 콘센트 장치(200)의 제2 변환부에서 현재 출력되는 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 단계적으로 현재 출력 전압을 상승 또는 하강시킬 수 있다. 여기서 상기 제어 장치는 전력선 통신(PLC: Power Line Communication)을 통해 수전 장치로부터 상기 요구 전압 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 이 경우 본 발명에 따른 직류 전력 공급 시스템(100)은 PLC를 통해 홈네트워크(home network)와 연동하거나 또는 전력선을 기반으로 홈네트워크를 구성할 수 있다. 이 경우 상기 제어 장치는 상기 홈네트워크의 동작을 제어할 수도 있다.
이하, 콘센트 장치(200)가 매립형 콘센트 장치로 구성되고, 콘센트 장치(200) 내에 상기 제어 장치가 구비되는 경우에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 제1 실시예로서 본 발명에 따른 매립형 콘센트 장치(200)는 하우징(210; housing), 입력부(도시되지 않음), 제1 출력부(220) 및 제2 출력부(230)를 포함할 수 있다.
하우징(210)은 매립형 콘센트 장치(200)의 외형을 형성한다.
상기 입력부는 하우징(210)의 일측에 형성될 수 있다. 상기 입력부에는 직류 배선을 통해 직류 전원이 입력될 수 있다. 일 예로 상기 입력부는 매립형 콘센트 장치(200)의 배면에 형성될 수 있으며, 직류 전원의 입력을 위한 적어도 하나의 입력 단자를 포함할 수 있다.
제1 출력부(220)는 하우징(210)의 타측(예를 들어, 정면)에 형성될 수 있으며, 상기 입력부를 통해 입력되는 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력한다. 여기서 상기 제1 직류 전력의 전압은 상기 입력부를 통해 입력되는 직류 전력과 동일한 레벨(level)의 전압일 수 있다. 상기 제1 직류 전력의 전압은 고전압일 수 있으며, 일 예로 350VDC, 380VDC 등일 수 있다.
제2 출력부(230)는 제1 출력부(220)와 마찬가지로, 하우징(210)의 타측에 형성되거나 일측에 형성될 수 있다. 제2 출력부(230)는 상기 입력부를 통해 입력되는 직류 전원을 기반으로 교류 전력을 출력한다. 이를 위하여 하우징(210)의 내측 또는 하우징(210)의 일측에는 변환부(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 상기 변환부는 상기 입력부 및 제2 출력부(230)에 각각 전기적으로 연결되어 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하여 제2 출력부(230)에 제공할 수 있다. 상기 변환부는 일 예로 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 DC-AC 변환기(converter)일 수 있다.
한편 도 2에는 일 예로, 제1 출력부(220) 및 제2 출력부(230)가 각각 1개의 출력 단자로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 제1 출력부(220) 및 제2 출력부(230)는 각각 하나 이상의 출력 단자로 구성될 수 있다. 또한 도 2에는 도시되지 않았지만, 매립형 콘센트 장치(200)에는 과전류, 과전압, 과부하 등으로부터의 보호를 위한 보호회로가 구비될 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 도 3을 참조하여 제1 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치는 입력부(310), 스위치부(320), 제1 출력부(330), 변환부(340), 제2 출력부(350), 감지부(360) 및 제어부(370)를 포함할 수 있다.
입력부(310)는 매립형 콘센트 장치의 하우징 일측에 형성되어 전력 저장 장치, 전력 공급원 등으로부터 직류 전원을 입력받을 수 있다.
스위치부(320)는 하우징의 내측 또는 일측에 구비되고 전력선을 통해 입력부(310)에 전기적으로 연결되어, 직류 전원의 공급을 스위칭하거나 차단할 수 있다. 이를 위하여 스위치부(320)는 적어도 하나의 스위치(switch)를 포함할 수 있다.
제1 출력부(330)는 하우징의 타측에 형성되어 입력부(310)와 스위치부(320)를 통해 공급되는 직류 전원을 기반으로 고전압의 제1 직류 전력을 출력한다. 여기서 고전압이란 100V 이상의 전압을 의미할 수 있으며, 일 예로 300VDC, 350VDC, 380VDC 등일 수 있다.
변환부(340)는 하우징의 내측 또는 일측에 구비되어 입력부(310)와 스위치부(320)를 통해 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 상기 교류 전력의 전압 레벨은 상기 직류 전원과 동일한 레벨일 수 있다.
제2 출력부(350)는 상기 하우징의 타측에 형성되고 변환부(340)에 전기적으로 연결되어, 변환부(340)로부터 제공되는 교류 전력을 출력한다.
감지부(360)는 매립형 콘센트 장치의 하우징 내측 또는 일측에 구비되어, 제1 출력부(330) 및 제2 출력부(350) 중 적어도 하나에 수전 장치가 접속되는지 여부를 감지할 수 있다. 이를 위하여 감지부(360)는 적어도 하나의 전류 센서 및/또는 전압 센서로 구성될 수 있으며, 제1 출력부(330) 및/또는 제2 출력부(350)와 전력선 및/또는 통신선으로 연결될 수 있다.
제어부(370)는 하우징의 내측 또는 일측에 구비되고 감지부(360)와 전기적으로 연결되어 감지부(360)로부터의 감지 신호를 기반으로 스위치부(320)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 제2 실시예로서 본 발명에 따른 매립형 콘센트 장치(400)는 하우징(410), 입력부(도시되지 않음), 제1 출력부(420), 제2 출력부(430), 제3 출력부(440, 440') 및 표시부(450)를 포함할 수 있다.
제2 실시예에서 하우징(410), 입력부, 제1 출력부(420) 및 제2 출력부(430)의 구성은 제1 실시예에서와 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.
제3 출력부(440, 440')는 입력 전력으로서 저전압의 직류 전력을 요구하는 전자 기기로의 전력 공급을 위한 것으로, 제1 출력부(420) 및 제2 출력부(430)와 동일면에 형성되어 저전압의 직류 전력을 출력한다. 이를 위하여 제3 출력부(440, 440')의 출력 단자는 일 예로, 20V 및 5A의 전력 전송을 지원하는 USB 타입-C(Universal Serial Bus Type C)로 구현될 수 있다. 또한, 도 4에는 도시되지 않았지만 하우징(410)의 내측 또는 일측에는, 입력부를 통해 입력되는 고전압의 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제1 변환부 이외에 상기 고전압의 직류 전원을 저전압의 직류 전원으로 변환하는 제2 변환부를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 변환부는 일 예로 DC-DC 변환기일 수 있다.
한편 도 4에는 도시되지 않았지만, 제2 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치(400) 또한 제1 실시예에서와 마찬가지로 제어부, 스위치부 및 감지부를 포함할 수 있다.
표시부(450)는 하우징(410)의 타측에 구비되고 상기 스위치부에 전기적으로 연결되어, 제1 출력부(420), 제2 출력부(430) 및 제3 출력부(440, 440') 각각에서 전력이 출력되는지 여부에 대한 정보를 표시할 수 있다. 이를 위하여 표시부(450)는 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)로 구성될 수 있다. 표시부(450)에는 상기 스위치부의 스위칭 상태에 따라 직류 전력이 공급되거나 차단될 수 있으며, 이를 통해 어느 출력부에서 전력이 출력되는지를 지시할 수 있다.
한편 도 4에는 일 예로, 제1 출력부(420) 및 제2 출력부(430)가 1개의 출력 단자로 구성되고 제3 출력부(440, 440')가 2개의 출력 단자로 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 제1 출력부(420) 내지 제3 출력부(440, 440')는 모두 하나 이상의 출력 단자로 구성될 수 있다. 또한, 제2 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치(400)에도 과전류, 과전압, 과부하 등으로부터의 보호를 위한 보호회로가 구비될 수 있다.
도 5는 도 4에 따른 매립형 콘센트 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 도 5를 참조하여 제2 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 매립형 콘센트 장치는 입력부(510), 스위치부(520), 제1 출력부(530), 제1 변환부(540), 제2 출력부(550), 제2 변환부(560), 제3 출력부(570), 감지부(580), 제어부(590) 및 표시부(595)를 포함할 수 있다.
입력부(510)는 매립형 콘센트 장치의 하우징 일측에 형성되어 전력 저장 장치, 전력 공급원 등으로부터 직류 전원을 입력받을 수 있다.
스위치부(520)는 매립형 콘센트 장치의 하우징 내측 또는 일측에 구비되고 전력선을 통해 입력부(510)에 전기적으로 연결되어, 직류 전원이 제1 출력부(530), 제2 출력부(550) 및 제3 출력부(570) 중 적어도 하나로 공급되도록 할 수 있다. 이를 위하여 스위치부(520)는 복수개의 스위치(switch)를 포함할 수 있다.
제1 출력부(530)는 하우징의 타측에 형성되어 입력부(510)와 스위치부(520)를 통해 공급되는 직류 전원을 기반으로 고전압(예를 들어, 300V 이상)의 제1 직류 전력을 출력할 수 있다.
제1 변환부(540)는 하우징의 내측 또는 일측에 구비되어 입력부(510)로부터 제공되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 여기서, 상기 교류 전력의 전압은 상기 직류 전원의 전압 레벨과 동일할 수 있다. 또는, 제1 변환부(540)는 상기 직류 전원을 200VAC, 110VAC, 100VAC 등과 같이 미리 설정된 전압의 교류 전력으로 변환할 수 있다.
제2 출력부(550)는 하우징의 타측에 형성되고 제1 변환부(540)에 전기적으로 연결되어, 제1 변환부(540)로부터 공급되는 교류 전력을 출력할 수 있다.
제2 변환부(560)는 하우징의 내측 또는 일측에 구비되어 입력부(510)와 스위치부(520)를 통해 공급되는 직류 전원을 상기 제1 직류 전력보다 낮은 전압의 제2 직류 전력(예를 들어, 3.6V 내지 20V)으로 변환할 수 있다. 제2 변환부(560)는 가변 전압 범위 내에서 적응적으로 출력 전압을 조절할 수 있다.
제3 출력부(570)는 하우징의 타측에 형성되고 제2 변환부(560)에 전기적으로 연결되어, 제2 변환부(560)로부터 제공되는 제2 직류 전력을 출력한다.
감지부(580)는 매립형 콘센트 장치의 하우징 내측 또는 일측에 구비되어, 제1 출력부(530) 내지 제3 출력부(570) 중 적어도 하나에 수전 장치가 접속되는지 여부를 감지할 수 있다. 이를 위하여 감지부(580)는 적어도 하나의 전류 센서 및/또는 전압 센서로 구성될 수 있으며, 제1 출력부(530), 제2 출력부(550), 제3 출력부(570) 및/또는 제어부(590)와 각각 전력선 및/또는 통신선으로 연결될 수 있다.
제어부(590)는 하우징의 내측 또는 일측에 구비되고 스위치부(520), 제2 변환부(560) 및 감지부(580)에 전기적으로 연결되어, 제1 출력부(530), 제2 출력부(550) 및 제3 출력부(570) 각각에서 전력이 출력 또는 차단되도록 감지부(580)로부터의 감지 신호를 기반으로 스위칭 제어 신호를 이용하여 스위치부(520)의 스위칭 동작을 제어하거나, 제2 변환부(560)에서의 출력 전압 레벨을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부(590)는 제3 출력부(570)에 수전 장치가 접속된 상황에서 상기 수전 장치로부터 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되면, 상기 요구 전압 정보에 따라 제2 변환부(560)의 출력 전압을 조절할 수 있다. 여기서, 제어부(590)와 수전 장치 간의 통신은 PLC일 수 있다. 즉, 상기 요구 전압 정보를 포함하는 신호는 전력선을 통해 수전 장치로부터 제어부(590)로 전송될 수 있다. 상기 요구 전압 정보를 포함하는 신호는 별도의 통신선을 통해 수전 장치로부터 제어부(590)로 전송될 수도 있다.
한편, 제어부(590)는 상기 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되면 전력선 및/또는 통신선을 이용하여 상기 요구 전압 정보에 따른 전압 제어 신호를 제2 변환부(560)로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(590)는 감지부(580)로부터 감지 신호가 수신되면, 해당 출력부를 통해 직류 또는 교류 전력이 출력되도록 스위치부(520)를 제어할 수 있다. 만일, 상기 감지 신호가 제3 출력부(570)에서 플러그가 감지되었음을 지시하는 신호라면, 제어부(590)는 제3 출력부(570)를 통해 기준 전압의 직류 전력이 출력되도록 제어하고, 수전 정치의 요구 전압 정보를 포함하는 신호의 수신을 기 설정된 시간 동안 대기할 수 있다. 만일, 상기 수전 장치로부터 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되는 경우 제어부(590)는 해당 요구 전압 정보에 따라 목표 전압을 설정하고. 제2 변환부(560)의 현재 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 단계적으로 상기 현재 출력 전압이 상승 또는 하강되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(590)는 제3 출력부(570)에 수전 장치가 접속되는 경우 5VDC의 기준 전압으로 직류 전력이 출력되도록 제어할 수 있다. 이후, 제어부(590)는 수전 장치로부터 9V에 대한 전압 요구 정보가 수신되면, 제2 변환부(560)의 출력 전압을 9V로 설정하고 제2 변환부(560)에서 9V로 직류 전력이 출력될 때까지 일정 레벨씩 제2 변환부(560)의 출력 전압이 상승되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(590)는 제2 변환부(560)의 출력 전압을 200mV씩 점진적으로 상승 또는 하강시킬 수 있다.
다른 예로, 제어부(590)는 소정의 인터페이스(interface)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(590)는 상기 인터페이스를 통해 사용자로부터 제3 출력부(570)의 출력 전압에 대한 설정값을 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 사용자가 상기 인터페이스를 통해 목표 전압을 설정하면, 제어부(590)는 제2 변환부(560)의 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 점진적으로 상승 또는 하강하도록 제어할 수 있다.
표시부(595)는 하우징의 타측에 구비될 수 있다. 표시부(595)는 스위치부(520)에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 LED로 구성되어, 제1 출력부(530), 제2 출력부(550) 및 제3 출력부(570) 각각에서 전력이 출력되는지 여부에 대한 정보를 표시할 수 있다.
한편, 감지부(580), 제어부(590) 및/또는 표시부(595)는 제2 변환부(560)로부터 상술한 동작을 수행하는데 필요한 직류 전력을 공급받을 수 있다. 이를 위하여 제2 변환부(560)는 제3 출력부(570)로 제2 직류 전력을 공급하기 위한 제1 변환기(도시되지 않음)와, 감지부(580), 제어부(590) 및/또는 표시부(595)에 구동 전력을 공급하기 위한 제2 변환기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 변환기로부터의 출력 전압과 상기 제2 변환기로부터의 출력 전압은 서로 다를 수 있다. 상기 제2 변환기로부터의 출력 전압은 예를 들어 5VDC, 12VDC 등으로 고정될 수 있다.
또한, 상술한 실시예들에서는 직류 전력과 교류 전력을 모두 출력할 수 있는 형태의 매립형 콘센트 장치에 대해 설명하였지만, 본 발명에 따른 매립형 콘센트 장치는 필요에 따라 직류 전력만이 출력 가능한 형태 또는 교류 전력만이 출력 가능한 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 매립형 콘센트 장치는 필요에 따라 제1 출력부 내지 제3 출력부 중 어느 하나의 출력부만이 포함된 형태 또는 어느 2개의 출력부가 조합된 형태로도 구현 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전압 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제어부(또는 제어 장치)가 제2 변환부(DC-DC 변환기)의 출력 전압을 제어하는 방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
제어부는 출력 단자에 플러그의 접속이 감지되면 기준 전압으로 직류 전력이 출력되도록 제어한다(S610).
이후, 상기 플러그를 통해 수전 장치로부터 요구 전압 정보를 포함하는 신호가 수신되면(S620), 상기 요구 전압 정보에 따라 목표 전압을 설정하고(S630), 상기 출력 단자에 연결된 변환부(또는 변환기)에서 상기 목표 전압이 출력되도록 제어한다(S640).
예를 들어, 상기 기준 전압이 5VDC이고 상기 목표 전압이 12VDC인 경우, 제어부는 상기 변환부에서의 현재 출력 전압이 상기 12VDC에 도달할 때까지 전압 증가 요청 신호를 상기 변환부로 전송할 수 있다. 이 경우, 변환부는 상기 전압 증가 요청 신호를 수신할 때마다 200mV씩 출력 전압을 상승시킬 수 있다. 또는, 제어부는 12VDC의 전력으로 출력 전력을 변환할 것을 지시하는 전압 제어 신호를 상기 변환부로 전송할 수 있다. 이 경우, 변환부는 상기 전압 제어 신호를 기반으로 목표 전압을 12VDC로 설정하고 현재 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때가지 200mV씩 출력 전압을 증가시킬 수 있다.
만일, 현재 변환부에서의 출력 전압이 20VDC이고 상기 목표 전압이 5VDC인 경우 즉, 현재 출력부를 통해 출력되는 직류 전력의 전압이 20VDC인 상황에서 수전 장치가 과열 방지를 위하여 5VDC의 직류 전력을 전송할 것으로 요청하는 경우, 제어부는 변환부에서의 현재 출력 전압이 5VDC에 도달할 때까지 전압 하강 제어 신호를 상기 변환부로 전송할 수 있다. 이 경우, 변환부는 상기 전압 하강 제어 신호를 수신할 때마다 200mV씩 출력 전압을 하강(또는 감소)시킬 수 있다. 또는, 제어부는 5VDC의 전력으로 출력 전력을 변환할 것을 지시하는 전압 제어 신호를 상기 변환부로 전송할 수 있다. 이 경우, 변환부는 상기 전압 제어 신호를 기반으로 목표 전압을 5VDC로 설정하고 현재 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때가지 200mV씩 출력 전압을 하강시킬 수 있다.
이후 제어부는 현재 출력 전압이 목표 전압에 도달한 것으로 판단되면(S650), 현재의 출력 전압을 유지되도록 제어할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 콘센트 장치
210: 하우징
220: 제1 출력 단자
230: 제2 출력 단자

Claims (21)

  1. 매립형 콘센트 장치에 있어서,
    상기 매립형 콘센트 장치의 외형을 형성하는 하우징;
    상기 하우징의 일측에 형성되고, 직류 전원을 입력받는 입력부;
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 직류 전력으로 변환하는 제1 변환부;
    상기 하우징의 타측에 형성되고, 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 직류 전력을 출력하는 제1 출력부;
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제2 변환부;
    상기 하우징의 타측에 형성되고, 상기 제2 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 교류 전력을 출력하는 제2 출력부; 및
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 직류 전력의 전압을 제어하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 제1 출력부에서 수전 장치의 접속이 감지되면, 미리 설정된 기준 전압으로 상기 제1 출력부에서 상기 직류 전력이 출력되도록 제어하고,
    상기 수전 장치로부터 요구 전압에 대한 신호가 수신되면, 상기 요구 전압에 대한 신호를 기반으로 목표 전압을 설정하며,
    상기 제1 변환부의 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 상기 제1 변환부의 출력 전압을 단계적으로 상승 또는 하강시키는, 매립형 콘센트 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    전력선 통신(power line communication)을 통해 상기 수전 장치로부터 상기 요구 전압에 대한 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부 중 적어도 하나에 수전 장치가 접속되는지 여부를 감지하는 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감지부는,
    적어도 하나의 전류 센서 또는 전압 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 입력부에 전기적으로 연결되어 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부 중 적어도 하나를 통해 전력이 공급되도록 하는 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지부로부터의 감지 신호를 기반으로 상기 스위치부의 스위칭 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 하우징의 타측에 구비되고, 상기 스위치부에 전기적으로 연결되어 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부 각각에서 전력이 출력되는지 여부에 대한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표시부는,
    적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)로 구성되는 것을 특징으로 하는 매립형 콘센트 장치.
  13. 직류 전력 공급 시스템에 있어서,
    태양 에너지, 바람 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나를 전기 에너지로 변환함으로써 전력을 생성하는 전력 생성 장치;
    상기 전력 생성 장치 및 전력 공급원으로부터 공급되는 전력을 저장하는 전력 저장 장치;
    상기 전력 저장 장치 및 전력 공급원 중 적어도 하나로부터 공급되는 직류 전원을 입력받는 입력부, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 직류 전력으로 변환하는 제1 변환부, 상기 직류 전력을 출력하는 제1 출력부, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 교류 전력으로 변환하는 제2 변환부 및 상기 제2 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 교류 전력을 출력하는 제2 출력부를 포함하는 콘센트 장치; 및
    상기 제1 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 직류 전력의 전압을 제어하는 제어 장치
    를 포함하되,
    상기 제어 장치는,
    상기 제1 출력부에서 수전 장치의 접속이 감지되면, 미리 설정된 기준 전압으로 상기 제1 출력부에서 상기 직류 전력이 출력되도록 제어하고,
    상기 수전 장치로부터 요구 전압에 대한 신호가 수신되면, 상기 요구 전압에 대한 신호를 기반으로 목표 전압을 설정하며,
    상기 제1 변환부의 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 상기 제1 변환부의 출력 전압을 단계적으로 상승 또는 하강시키는, 직류 전력 공급 시스템.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    전력선 통신(power line communication)을 통해 상기 수전 장치로부터 상기 요구 전압에 대한 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 공급 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 콘센트 장치는,
    상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부 중 적어도 하나에 수전 장치가 접속되는지 여부를 감지하는 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 공급 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 콘센트 장치는,
    상기 입력부에 전기적으로 연결되어 상기 감지부로부터의 감지 신호를 기반으로 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부 중 적어도 하나를 통해 전력이 공급되도록 하는 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 공급 시스템.
  21. 매립형 콘센트 장치에 있어서,
    상기 매립형 콘센트 장치의 외형을 형성하는 하우징;
    상기 하우징의 일측에 형성되고, 직류 전원을 입력받는 입력부;
    상기 하우징의 타측에 형성되고, 상기 직류 전원을 기반으로 제1 직류 전력을 출력하는 제1 출력부;
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 입력부로부터 공급되는 직류 전원을 상기 제1 직류 전력의 전압보다 낮은 전압의 제2 직류 전력으로 변환하는 변환부;
    상기 하우징의 타측에 형성되고, 상기 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 직류 전력을 출력하는 제2 출력부; 및
    상기 하우징의 내측 또는 상기 하우징의 일측에 구비되고, 상기 변환부에 전기적으로 연결되어 상기 제2 직류 전력의 전압을 제어하는 제어부
    를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 제2 출력부에서 수전 장치의 접속이 감지되면, 미리 설정된 기준 전압으로 상기 제2 출력부에서 상기 제2 직류 전력이 출력되도록 제어하고,
    상기 수전 장치로부터 요구 전압에 대한 신호가 수신되면, 상기 요구 전압에 대한 신호를 기반으로 목표 전압을 설정하며,
    상기 변환부의 출력 전압이 상기 목표 전압에 도달할 때까지 상기 변환부의 출력 전압을 단계적으로 상승 또는 하강시키는, 매립형 콘센트 장치.
KR1020160106959A 2016-08-23 2016-08-23 Dc 출력을 제공하는 매립형 콘센트 장치 및 이를 포함하는 직류 전력 공급 시스템 KR101850210B1 (ko)

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