KR101860720B1 - 신재생에너지를 활용한 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신재생에너지를 활용한 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 수명 연장 장치는 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출하는 충전상태정보 산출부와, 기준 시간대와 사람 존재 유무를 설정하는 기준 설정부, 그리고 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무를 토대로 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 조도 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 배터리의 충전상태와 시간대 및 사람의 존재 유무를 고려하여 제어 대상 조명의 조도를 설정할 수 있고, 조명의 조도를 배터리의 충전상태와 시간대 및 사람의 존재 유무에 따라 효과적으로 제어함으로써 배터리의 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있다.

Description

신재생에너지를 활용한 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 장치{APPARATUS FOR EFFICIENTLY CONTROLLING ILLUMINANCE OF LIGHT USING RENEWABLE ENERGY TO PROLONG BATTERY LIFE}

본 발명은 신재생에너지를 활용한 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 등의 신재생에너지를 동력원으로 하는 조명의 조도를 배터리의 충전상태, 시간대, 사람의 존재 유무에 따라 효율적으로 제어하여 배터리의 수명을 연장하는 장치에 관한 것이다.

최근 가로등에 쓰레기 불법 투기를 방지하는 감시 카메라 등의 불법행위 감지를 위한 시스템이 함께 설치되는 움직임이 있다. 가로등에 전력을 공급하기 위해 일반적으로는 전력 회사로부터 전력을 공급받으나, 신재생에너지 산업이 주목 받으면서 전기 설비 인프라가 적절하게 갖추어지지 않은 곳에서는 태양광 발전 또는 풍력 발전을 이용해 배터리를 충전하는 방법을 사용하기도 한다.

가로등 조명과 감시 카메라를 모두 구동하기 위해서는 많은 전력량이 필요하고 특히 태양광 발전 또는 풍력 발전 등의 신재생에너지를 이용하여 가로등 조명 시스템을 구성할 경우 유선 전력 등을 사용하는 경우와 달리 배터리를 얼마나 효율적으로 관리할 수 있는지가 시스템 성능 유지의 핵심이 된다. 예컨대 태양광 가로등 조명 시스템에 있어서, 가로등에 설치할 수 있는 태양광 패널의 크기와 태양에너지를 통해 조도할 수 있는 배터리의 용량에는 한계가 있으므로 조명의 조도를 효율적으로 관리하여 배터리의 불필요한 전력 낭비를 줄여야 할 필요성이 있다.

한국공개특허공보 제10-2011-0136471호(LED 가로등 및 그 제어방법)

따라서 본 발명은 태양광 등의 신재생에너지를 동력원으로 하는 조명의 조도를 배터리의 충전상태, 시간대, 사람의 존재 유무에 따라 효율적으로 제어하여 배터리의 수명을 연장하는 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따라 신재생에너지를 활용한 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 장치는, 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출하는 충전상태정보 산출부와, 기준 시간대와 사람 존재 유무를 설정하는 기준 설정부 및 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무를 토대로 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 조도 제어부를 포함한다.

바람직하게 상기 충전상태정보 산출부는 상기 제어 대상 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 상기 제어 대상 배터리의 배터리 데이터를 측정하는 데이터 센싱 모듈 및 상기 배터리 데이터를 이용하여 상기 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 연산하는 충전상태정보 연산 모듈을 포함한다.

바람직하게 상기 기준 설정부는 상기 기준 시간대를 상기 기준 시간대 이전과 이후로 구성하고, 상기 기준 시간대 이전은 특정 시점부터 미리 지정된 시각으로, 상기 기준 시간대 이후는 상기 미리 지정된 시각부터 또 다른 특정 시점으로 설정하는 시간대 설정 모듈 및 카메라 및 동작 인식 센서를 이용하여 사람 존재 유무 판단 결과를 획득하는 사람 센싱 모듈을 포함한다.

바람직하게 상기 조도 제어부는 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과를 토대로 다수의 경우로 나누어 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 조도 제어 모듈 및 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장하는 저장 모듈을 포함하되, 상기 다수의 경우란 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 및 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 미리 지정된 시각은 자정(24시)으로, 상기 미리 설정한 충전 레벨은 30% 또는 40%로, 상기 특정 시점은 일몰 시각으로, 상기 또 다른 특정 시점은 일출 시각으로 설정할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 측면에 따라 신재생에너지를 활용한 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 방법은, 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출하는 충전상태정보 산출 단계와, 기준 시간대와 사람 존재 유무를 설정하는 기준 설정 단계 및 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무를 토대로 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 조도 제어 단계를 포함한다.

바람직하게 상기 충전상태정보 산출 단계는 상기 제어 대상 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 상기 제어 대상 배터리의 배터리 데이터를 측정하는 데이터 센싱 과정 및 상기 배터리 데이터를 이용하여 상기 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 연산하는 충전상태정보 연산 과정을 포함한다.

바람직하게 상기 기준 설정 단계는 상기 기준 시간대를 상기 기준 시간대 이전과 이후로 구성하고 상기 기준 시간대 이전을 특정 시점부터 미리 지정된 시각으로, 상기 기준 시간대 이후를 상기 미리 지정된 시각부터 또 다른 특정 시점으로 설정하는 시간대 설정 과정 및 카메라 및 동작 인식 센서를 이용하여 사람 존재 유무 판단 결과를 획득하는 사람 센싱 과정을 포함한다.

바람직하게 상기 조도 제어 단계는 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과를 토대로 다수의 경우로 나누어 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 조도 제어 과정 및 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장하는 저장 과정을 포함하되, 상기 다수의 경우란 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 및 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우를 포함할 수 있다.

바람직하게 상기 미리 지정된 시각은 자정(24시)로, 상기 미리 설정한 충전 레벨은 30% 또는 40%로, 상기 특정 시점은 일몰 시각으로, 상기 또 다른 특정 시점은 일출 시각으로 설정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배터리의 충전상태와 시간대 및 사람의 존재 유무를 고려하여 제어 대상 조명의 조도 밝기를 설정할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 조명의 조도 레벨을 배터리의 충전상태와 시간대 및 사람의 존재 유무에 따라 효과적으로 제어함으로써 배터리의 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있고 배터리 수명을 연장 시킬 수 있으며, 이에 따라 본 발명이 적용되는 태양광 가로등 조명 시스템의 성능 및 효율 역시 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예들에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 가로등 조명의 조도 제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 가로등 조명의 조도 제어 방법의 절차를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 가로등 조명의 조도 제어 방법 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양광 가로등 조명 시스템의 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "부", “단계” 및 “과정” 등은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 가로등 조명의 조도 제어 장치(1)의 구성을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 조도 제어 장치(1)는 충전상태정보 산출부(100), 기준 설정부(200) 및 조도 제어부(300)를 포함한다.

충전상태정보 산출부(100)는 제어 대상 배터리의 SOC(State Of Charge)정보(충전상태정보)를 산출하며 데이터 센싱 모듈(110) 및 충전상태정보 연산 모듈(120)을 포함할 수 있다.

데이터 센싱 모듈(110)은 상기 제어 대상 배터리의 전압(V), 전류 (I)및 온도(T) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 상기 제어 대상 배터리의 배터리 데이터를 측정하고, 충전상태정보 연산 모듈(120)은 상기 배터리 데이터를 이용하여 상기 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 연산할 수 있다.

SOC(State Of Charge)정보는 배터리의 현재 충전 상태 혹은 충전 레벨을 나타내는 것으로서, 충전상태정보 또는 충전 레벨이라고도 불리며 단위로는 일반적으로 퍼센트(%)가 사용된다. 이 경우, 충전상태정보 산출부(100)는 예컨대, 배터리 전압을 측정하고 배터리 전류, 온도 등의 인자들을 고려하여 충전상태정보를 산출하는 전압 측정 방법(Voltage method)이나, 배터리의 유출입 전류를 측정하고 시간에 대해 적분하여 충전상태정보를 산출하는 전류 적산 방법(Coulomb counting method) 등 다양한 방법으로 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출할 수 있다.

기준 설정부(200)는 기준 시간대와 사람 존재 유무를 설정하며 시간대 설정 모듈(210) 및 사람 센싱 모듈(220)을 포함할 수 있다.

시간대 설정 모듈(210)은 상기 기준 시간대를 상기 기준 시간대 이전과 이후로 구성하고, 상기 기준 시간대 이전은 특정 시점부터 미리 지정된 시각으로, 상기 기준 시간대 이후는 상기 미리 지정된 시각부터 또 다른 특정 시점으로 설정할 수 있다. 상기 기준 시간대를 나누어 조명의 조도 레벨을 제어하므로 배터리 효율을 증가시킬 수 있고 이에 따라 배터리 수명을 연장시킬 수 있다. 상기 기준 시간대는 다양하게 설정될 수 있다.

사람 센싱 모듈(220)은 카메라(도시하지 않음) 및 동작 인식 센서(도시하지 않음)를 이용하여 사람이 존재하는지를 판단하고 사람 존재 판단 결과를 획득한다. 구체적으로 사람 센싱 모듈(220)은 카메라(도시하지 않음)를 이용하여 조도 제어 장치(1)를 적용한 구체적 시스템에서 시스템 주변의 영상을 획득하고, 동작 인식 센서(도시하지 않음)를 이용하여 사람의 크기, 형태 등을 센싱하여 시스템 주변에 사람이 존재하는지를 판단할 수 있다. 상기 카메라는 CCTV 형태의 CCD 카메라로 실현될 수 있으며, 또한 열화상 카메라로서 구성되어 사람의 영상과 함께 체온 정보 역시 획득할 수 있고, 적외선 카메라로도 구현 가능하여 야간에도 사람의 영상을 획득할 수 있도록 구비될 수 있다.

한편, 조도 제어 장치(1) 및 하기한 조도 제어 방법(2)이 도로 등에 설치되는 태양광 가로등 조명 시스템 등에 적용되는 경우 사람 센싱 모듈(220)을 이용하여 주변에 사람이 존재하는지 확인한 후 사람의 존재 유무에 따라 조명의 조도 레벨을 차등 적용시킬 수 있고 가로등 조명 on/off 등을 수행할 수 있다. 이는 아래에서 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.

조도 제어부(300)는 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무를 토대로 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하며, 조도 제어 모듈(310) 및 저장 모듈(320)을 포함할 수 있다. 여기서 조도를 조절한다 함은 상기 제어 대상 조명의 밝기나 세기, 레벨 등을 조절하는 것을 의미하는 것으로 조명의 밝기나 세기, 레벨 등은 % 또는 등급 등으로 고저를 나타낼 수 있다.

조도 제어 모듈(310)은 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과를 토대로 다수의 경우로 나누어 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하며, 저장 모듈(320)은 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장할 수 있다.

상기 다수의 경우란 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 등을 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 미리 지정된 시각은 자정(24시)이고, 상기 미리 설정한 충전 레벨은 30% 또는 40%이며, 상기 특정 시점은 일몰 시각이고, 상기 또 다른 특정 시점은 일출 시각일 수 있고, 조도 제어 모듈(310)은 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 이상이고 상기 기준 시간대가 일몰 시각부터 자정까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 100%와 50%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하고, 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 이상이고 상기 기준 시간대가 자정부터 일출 시각까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 50%와 25%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하며, 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 미만이고 상기 기준 시간대가 일몰 시각부터 자정까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 50%와 25%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하고, 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 미만이고 상기 기준 시간대가 자정부터 일출 시각까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 25%와 0%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조도 제어 방법(2)의 절차를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 조도 제어 방법(2)은 충전상태정보 산출 단계(s100), 기준 설정 단계(s200) 및 조도 제어 단계(s300)를 포함한다.

충전상태정보 산출 단계(s100)는 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출하며 데이터 센싱 과정(s110) 및 충전상태정보 연산 과정(s120)을 포함할 수 있다.

데이터 센싱 과정(s110)은 상기 제어 대상 배터리의 전압(V), 전류(I) 및 온도(t) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 상기 제어 대상 배터리의 배터리 데이터를 측정하는 과정을 말한다. 충전상태정보 연산 과정(s120)은 상기 배터리 데이터를 이용하여 상기 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 연산하는 과정을 말한다. 전술하였듯이 충전상태정보(State Of Charge)는 배터리의 현재 충전 상태를 나타내는 것으로서, 충전 레벨이라고도 불리며 단위로는 일반적으로 퍼센트(%)가 사용된다. 이 경우, 충전상태정보 산출 단계(s100)를 통해 예컨대, 배터리 전압을 측정하고 배터리 전류, 온도 등의 인자들을 고려하여 충전상태정보를 산출하는 전압 측정 방법(Voltage method)이나, 배터리의 유출입 전류를 측정하고 시간에 대해 적분하여 충전상태정보를 산출하는 전류 적산 방법(Coulomb counting method) 등 다양한 방법으로 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출할 수 있다.

기준 설정 단계(s200)는 기준 시간대와 사람 존재 유무를 설정하며 시간대 설정 과정(s210) 및 사람 센싱 과정(s220)을 포함할 수 있다.

시간대 설정 과정(s210)은 상기 기준 시간대를 상기 기준 시간대 이전과 이후로 구성하고 상기 기준 시간대 이전을 특정 시점부터 미리 지정된 시각으로, 상기 기준 시간대 이후를 상기 미리 지정된 시각부터 또 다른 특정 시점으로 설정하는 과정을 말한다. 사람 센싱 과정(s220)은 카메라 및 동작 인식 센서를 이용하여 사람 존재 유무 판단 결과를 획득하는 과정을 말하며 구체적으로 카메라를 이용하여 조도 제어 방법(2)을 적용한 구체적 시스템에서 시스템 주변의 영상을 획득하고, 동작 인식 센서를 이용하여 사람의 크기, 형태 등을 센싱하여 시스템 주변에 사람이 존재하는지를 판단할 수 있다. 상기 카메라는 CCTV 형태의 CCD 카메라로 구현될 수 있으며, 또한 열화상 카메라로서 사람의 영상과 함께 체온 정보 역시 획득할 수 있으며, 적외선 카메라로 구현하여 야간에도 사람의 영상을 획득할 수 있다.

조도 제어 단계(s300)는 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무를 토대로 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하며 조도 제어 과정(s310) 및 저장 과정(s320)을 포함할 수 있다.

조도 제어 과정(s310)은 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과를 토대로 다수의 경우로 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 과정을 말하고, 저장 과정(s320)은 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과 중 적어도 어느 하나 이상을 저장하는 과정을 말한다.

상기 다수의 경우란 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우를 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 미리 지정된 시각은 자정(24시)이고, 상기 미리 설정한 충전 레벨은 30% 또는 40%이며, 상기 특정 시점은 일몰 시각이고, 상기 또 다른 특정 시점은 일출 시각일 수 있고, 조도 제어 모듈(310)은 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 이상이고 상기 기준 시간대가 일몰 시각부터 자정까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 100%와 50%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하고, 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 이상이고 상기 기준 시간대가 자정부터 일출 시각까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 50%와 25%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하며, 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 미만이고 상기 기준 시간대가 일몰 시각부터 자정까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 50%와 25%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하고, 상기 충전 레벨이 30% 또는 40% 미만이고 상기 기준 시간대가 자정부터 일출 시각까지일 때 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 각각 상기 제어 대상 조명의 조도 레벨을 25%와 0%로 유지하도록 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조도 제어 방법을 실행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 조도 제어 방법은 먼저 산출된 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상(예로서 40%)인지 여부를 체크하고(s301), 이상인 경우와 미만인 경우로 나누어 각각 기준 시간대가 Z1(기준 시간대 이전)인지 Z2(기준 시간대 이후) 체크한다(s303, s305). 다음에는 사람의 존재 유무를 확인하여(s307, s309, s311, s313) 존재하는 경우와 부존재하는 경우로 설정하여 제어 대상 조명의 조도 레벨을 설정한다. s315, s317, s319, s321, s323, s325, s327, s329은 전술한 조건들을 조합하여 만들어지는 경우의 수로서 도 3에서는 8가지 경우의 수로 표현되나 조건이 늘어나는 경우에는 경우의 수 역시 보다 늘어날 수 있다.

도 3에서 배터리의 충전 상태가 예를 들어 40% 이상이고, 시간대가 예를 들어 24시 이전이며, 사람이 주위에 존재하지 않는 경우(s301, s303, s307)에는 조명의 조도를 50%로 유지한다(s315). 배터리의 충전 상태가 40% 이상이고, 시간대가 24시 이전이며, 사람이 주위에 존재하는 경우(s301, s303, s307)에는 조명의 조도를 100%로 유지한다(s317).

배터리의 충전 상태가 40% 이상이고, 시간대가 24시 이후이며, 사람이 주위에 존재하지 않는 경우(s301, s303, s309)에는 조명의 조도를 25%로 유지한다(s319). 배터리의 충전 상태가 40% 이상이고, 시간대가 24시 이후이며, 사람이 주위에 존재하는 경우(s301, s303, s309)에는 조명의 조도를 50%로 유지한다(s321).

배터리의 충전 상태가 40% 미만이고, 시간대가 24시 이전이며, 사람이 주위에 존재하지 않는 경우(s301, s305, s311)에는 조명의 조도를 25%로 유지한다(s323). 배터리의 충전 상태가 40% 미만이고, 시간대가 24시 이전이며, 사람이 주위에 존재하는 경우(s301, s305, s311)에는 조명의 조도를 50%로 유지한다(s325).

배터리의 충전 상태가 40% 미만이고, 시간대가 24시 이후이며, 사람이 주위에 존재하지 않는 경우(s301, s305, s313)에는 조명의 조도를 0%로 유지한다(s327). 배터리의 충전 상태가 40% 미만이고, 시간대가 24시 이후이며, 사람이 주위에 존재하는 경우(s301, s305, s313)에는 조명의 조도를 25%로 유지한다(s329).

도 4는 조도 제어 장치(1) 및 조도 제어 방법(2)을 적용한 태양광 가로등 조명 시스템(3)의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 태양광 가로등 조명 시스템(3)은 조도 제어 장치(1)와, 태양광 패널(31)과, 배터리(32), 램프(33) 및 카메라(34)를 포함할 수 있다.

태양광 패널(31)은 태양광 및 태양광 에너지를 집열하여 전기에너지로 변환하는 역할을 수행하며 태양 전지를 단위셀로 구성하여 복수의 태양 전지로 이루어질 수 있다. 배터리(32)는 상기 태양광 에너지에 의해 충전될 수 있으며 상기 변환된 전기에너지를 저장한다. 램프(33)는 배터리(32)에 저장된 에너지를 이용하여 점멸(on/off)이 가능하고 조도 조절이 가능하며, LED 조명 등의 형태로 구현될 수 있다. 카메라(34)는 배터리(32)에 저장된 에너지를 이용하여 태양광 가로등 조명 시스템(3) 주변의 영상을 촬영하며, CCD카메라, 열화상 카메라 또는 적외선 카메라 등 다양한 형태의 카메라로 구현될 수 있다.

조도 제어 장치(1)를 이용하여 램프(33)의 조도를 제어함으로써 태양광 가로등 조명 시스템(3)은 배터리(32)의 효율적인 사용이 가능하다. 또한 조도 제어 장치(1)를 이용하여 시간대 설정이 가능하고 사람이 주변에 존재하는지 확인한 후 경우에 따라 램프(33)의 조도 레벨 설정이 가능하므로, 태양광 에너지 집열 및 저장이 어려운 비나 눈이 오는 날씨, 흐린 날씨 또는 야간 등에도 효율적으로 배터리(32)의 전력 사용 및 램프(33) 점멸, 램프(33) 조도 조절 등이 가능하다.

전술한 예시를 태양광 가로등 조명 시스템(3)에 적용하여 설명하면, 일몰 시각부터 자정까지는 도로 등에 보행자가 상대적으로 자정부터 일출 시각까지보다는 많이 존재할 것이고, 이 경우 상기 미리 설정한 배터리의 충전 레벨(충전상태정보)이 30% 또는 40% 이상이고 사람이 일몰 시각부터 자정까지 사람이 존재한다면 램프(33)는 사람이 존재하지 않는 경우보다 상대적으로 밝게 켜져 있어야 하므로 램프(33)의 조도 레벨을 100%로 유지하고 사람이 존재하지 않더라도 50%로는 유지하도록 하며, 자정부터 일출 시각까지는, 사람이 존재하는 경우에는 50%로, 존재하지 않는 경우에는 25% 유지시키는 것이 효율적일 수 있다.

마찬가지로 상기 미리 설정한 배터리(32)의 충전 레벨(충전상태정보)가 30% 또는 40% 미만이라면 일몰 시각부터 자정까지는 도로 등에 보행자가 상대적으로 자정부터 일출 시각까지보다는 많이 존재할 것이고, 이 경우 상기 미리 설정한 배터리(32)의 충전 레벨(충전상태정보)이 30% 또는 40% 이상이고 사람이 일몰 시각부터 자정까지 사람이 존재한다면 사람이 존재하지 않는 경우보다 램프(33)가 상대적으로 밝게 켜져 있어야 하므로 램프(33)의 조도 레벨을 50%로 유지하고 사람이 존재하지 않더라도 25%로는 유지하도록 하며, 일출 시각 이후에는 태양광, 태양에너지를 이용하여 태양광 패널(31)에 의한 배터리(32) 충전이 가능하므로 즉 자가 발전이 가능하므로 다시 전력 생산이 가능한 바, 자정부터 일출 시각까지는 사람이 존재하는 경우에는 25%로, 존재하지 않는 경우에는 0%(점등) 유지시키는 것이 효율적일 수 있다.

전술한 조도 제어 장치(1) 및 조도 제어 방법(2)은 서로 다른 타입의 배터리들이 병렬 연결된 병렬 배터리 시스템에 적용될 수 있다. 이러한 병렬 배터리 시스템은 에너지의 충·방전이 가능한 배터리와 이러한 배터리를 안전하고 효율적으로 관리하는 BMS(Battery Management System)를 다수 포함할 수 있으며, 병렬 배터리 시스템에 요구되는 전력을 변환 및 공급하는 PCS(Power Conditioning System) 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 각각의 배터리는 단위 셀이거나 단위 셀을 복수로 포함하는 배터리 팩(battery pack)일 수 있다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

1 : 태양광 가로등 조명의 조도 제어 장치
100 : 충전상태정보 산출부
110 : 데이터 센싱 모듈 120 : 충전상태정보 연산 모듈
200 : 기준 설정부 210 : 시간대 설정 모듈
220 : 사람 센싱 모듈 300 : 조도 제어부
310 : 조도 제어 모듈 320 : 저장모듈
2 : 태양광 가로등 조명의 조도 제어 방법
3 : 태양광 가로등 조명 시스템
31 : 태양광 패널 32 : 배터리
33 : 램프 34 : 카메라

Claims (11)

1. 신재생에너지를 활용한 태양광 가로등 조명의 조도를 효율적으로 제어하여 배터리 수명을 연장하는 장치에 있어서,
   배터리 전압을 측정하고 배터리 전류 및 온도의 인자들을 고려하여 충전상태정보를 산출하는 전압 측정 방법(Voltage method), 또는 배터리의 유출입 전류를 측정하고 시간에 대해 적분하여 충전상태정보를 산출하는 전류 적산 방법(Coulomb counting method) 중에 어느 하나의 방법으로 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 산출하는 충전상태정보 산출부;
   기준 시간대와 사람 존재 유무를 설정하는 기준 설정부; 및
   상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무를 토대로 제어 대상 조명의 조도를 조절하되, 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과를 토대로 다수의 경우로 나누어 상기 제어 대상 조명의 조도를 조절하는 조도 제어 모듈, 및 상기 충전상태정보, 기준 시간대 및 사람 존재 유무 판단 결과를 저장하는 저장 모듈로 구성되는 조도 제어부를 포함하되,
   상기 조도 제어부는,
   상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이전의 일몰 시각부터 자정까지 사람이 존재하는 경우, 일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이상이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우, 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이전일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우 및 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 미만이고 상기 기준 시간대 이후일 때 상기 사람 존재 유무 판단 결과 사람이 존재하는 경우와 부존재하는 경우를 포함하고,
   태양광 에너지를 집열하고 전기에너지로 변환하는 태양광 패널과, 상기 변환된 전기 에너지를 저장하는 배터리와, 상기 배터리에 저장된 전력을 사용하여 점멸을 수행하고 조도 조절이 가능한 램프 및 상기 배터리 전력을 사용하여 구동되는 카메라를 구비하되, 상기 제어 대상 배터리는 상기 배터리이고, 상기 제어 대상 조명은 상기 램프이며,
   상기 조도 제어부는, ⅰ) 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전레벨(L1)을 초과하고 상기 기준 시간대가 제1 시간대(Z1)이며 사람이 존재하는 경우는 100%로 상기 제어 대상 조명의 조도를 유지하고, ⅱ) 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨을 초과하고 상기 기준 시간대가 제1 시간대(Z1)이며 사람이 부존재하는 경우, 또는 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨을 초과하고 상기 기준 시간대가 제2 시간대(Z2)이며 사람이 존재하는 경우, 또는 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전레벨 이하이고 상기 기준 시간대가 제1 시간대(Z1)이며 사람이 존재하는 경우는 50%로 상기 제어 대상 조명의 조도를 유지하며, ⅲ) 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨보다 초과하고 상기 기준 시간대가 제2 시간대(Z2)이며 사람이 부존재하는 경우, 또는 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이하이고 상기 기준 시간대가 제1 시간대(Z1)이며 사람이 부존재하는 경우, 또는 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이하이고 상기 기준 시간대가 제2 시간대이며 사람이 존재하는 경우는 25%로 상기 제어 대상 조명의 조도를 유지하고, ⅳ) 상기 충전상태정보가 미리 설정한 충전 레벨 이하이고 상기 기준 시간대가 제2 시간대(Z2)이며 사람이 부존재하는 경우는 0%로 상기 제어 대상 조명의 조도를 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 충전상태정보 산출부는,
   상기 제어 대상 배터리의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 상기 제어 대상 배터리의 배터리 데이터를 측정하는 데이터 센싱 모듈; 및
   상기 배터리 데이터를 이용하여 상기 제어 대상 배터리의 충전상태정보를 연산하는 충전상태정보 연산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 기준 설정부는,
   상기 기준 시간대를 상기 기준 시간대 이전과 이후로 구성하고, 상기 기준 시간대 이전은 특정 시점부터 미리 지정된 시각으로, 상기 기준 시간대 이후는 상기 미리 지정된 시각부터 또 다른 특정 시점으로 설정하는 시간대 설정 모듈; 및
   카메라 및 동작 인식 센서를 이용하여 사람 존재 유무 판단 결과를 획득하는 사람 센싱 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 수명 연장 장치.
   
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