KR102370792B1 - Charging device with efficiency-aware cooperative multi-charger technology for high efficiency energy harvesting - Google Patents

Charging device with efficiency-aware cooperative multi-charger technology for high efficiency energy harvesting Download PDF

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Abstract

본 발명은 충전장치에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 전력 변환 효율 및 전력 범위을 개선시키고 인덕터 전류 리플을 최소화시키는 고효율 에너지 하베스팅을 위한 효율 인식 협동 다중 충전회로를 개발하는 것이다. 본 출원의 일 실시예에 따른 충전장치는 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치에 있어서, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 제1솔라셀(solar cell) 및 제2솔라셀, 상기 제1솔라셀 및 상기 제2솔라셀 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나에 기초하여 수신하는 제1충전회로 및 제2충전회로, 제1솔라셀과 상기 제1충전회로 사이에 연결되어 있는 제1캐패시터 및 제2솔라셀과 상기 제2충전회로 사이에 연결되어 있는 제2캐패시터를 포함한다. 효율 인식 협동 다중 충전회로 (Efficiency-aware cooperative multichargers)기술은 적어도 하나 이상의 에너지 솔라 셀를 적어도 두개 이상의 충전회로에 하베스팅 할 때, 다양한 입력 전력량에서 전력 변환 효율 상승 및 입력 전력 범위확장을 얻을 수 있다. The present invention relates to a charging device, and more particularly, to develop an efficiency-aware cooperative multi-charging circuit for high-efficiency energy harvesting that improves power conversion efficiency and power range and minimizes inductor current ripple. A charging device according to an embodiment of the present application is a charging device for increasing power conversion efficiency according to an amount of input power, a first solar cell and a second solar cell that convert solar energy into electrical energy and output; A first charging circuit and a second charging circuit for receiving electric energy converted from at least one of the first solar cell and the second solar cell based on any one of a first mode and a second mode, a first solar cell; and a first capacitor connected between the first charging circuit and a second capacitor connected between a second solar cell and the second charging circuit. Efficiency-aware cooperative multichargers technology, when harvesting at least one or more energy solar cells into at least two or more charging circuits, can obtain an increase in power conversion efficiency and an extension of the input power range at various input wattages.

Description

고효율 에너지 하베스팅을 위한 효율 인식 협동 다중 충전기술을 적용한 충전장치{CHARGING DEVICE WITH EFFICIENCY-AWARE COOPERATIVE MULTI-CHARGER TECHNOLOGY FOR HIGH EFFICIENCY ENERGY HARVESTING}CHARGING DEVICE WITH EFFICIENCY-AWARE COOPERATIVE MULTI-CHARGER TECHNOLOGY FOR HIGH EFFICIENCY ENERGY HARVESTING

본 발명은 충전장치에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 전력 변환 효율 및 전력 범위을 개선시키고 인덕터 전류 리플을 최소화시키는 고효율 에너지 하베스팅을 위한 효율 인식 협동 다중 충전기를 개발하는 것이다.The present invention relates to a charging device, and more particularly, to develop an efficiency-aware cooperative multi-charger for high-efficiency energy harvesting that improves power conversion efficiency and power range and minimizes inductor current ripple.

화석연료의 고갈, 지구온난화 등의 문제가 전 세계적인 이슈가 된 가운데 기존의 화석연료를 대체할 수 있고 지속적인 생산이 가능한 새로운 에너지 기술의 개발이 시급한 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결할 방법으로 우리 주변에 존재하는 빛·기계적 (바람, 파도, 음파, 미세진동 등)·열적·자기적 에너지, 그리고 정전기와 같은 다양한 형태의 에너지원을 수확하기 위한 소자들이 이상적으로 설계되고, 관련 기술들이 보고되고 있다. While issues such as depletion of fossil fuels and global warming have become global issues, the development of new energy technologies capable of replacing existing fossil fuels and capable of continuous production is emerging as an urgent problem. As a way to solve these problems, devices for harvesting various types of energy sources such as light, mechanical (wind, waves, sound waves, microvibration, etc.), thermal and magnetic energy, and static electricity that exist around us are ideally designed and related technologies are being reported.

특히 솔라셀을 이용한 태양열 에너지 하베스팅은 모바일 기기의 배터리 사용 시간을 향상시키기 위해 널리 사용 된다. 병렬 연결된 충전기들(chargers)로 구성된 다중 충전기 시스템 (multi-charger system)은 순간적인 partial shading에 따른 효율 감소를 최소화하기 위하여 사용되는데, module integrated converter (MIC) 방식 하나의 예이다. In particular, solar energy harvesting using solar cells is widely used to improve the battery life of mobile devices. A multi-charger system composed of parallel-connected chargers is used to minimize a decrease in efficiency due to instantaneous partial shading, and is an example of a module integrated converter (MIC) method.

하지만 기존 기술들은 각 충전기의 입력 전력량에 차이가 있을 경우 그 전력 변환효율이 제한되는데, 그 이유는 각 충전기가 각 솔라셀에 독립적으로 연결되기 때문이다. 따라서 상대적으로 저전력을 하베스팅 하고 있는 충전기의 잉여 capability를 사용할 수 없다.However, in existing technologies, when there is a difference in the amount of input power of each charger, the power conversion efficiency is limited, because each charger is independently connected to each solar cell. Therefore, the surplus capability of the charger that is harvesting relatively low power cannot be used.

또한, 기존의 제시된 협동 방식의 다중 충전기 시스템의 경우, 본 출원과는 다르게 충전기의 최대 PIN을 향상시키기 위한 기술로서, ηTOT을 고려하지 않는다. 따라서PPV1이 일정 이상일 경우, 충전기 2는 충전기 1과 함께 PPV1을 하베스팅하게 되며 이에 따라 PPV2가 전혀 하베스팅 되지 않고 낭비된다. 따라서 ηTOT이 매우 낮다는 문제점을 발견하였다.In addition, in the case of the existing proposed cooperative multi-charger system, unlike the present application, as a technique for improving the maximum P IN of the charger, η TOT is not considered. Therefore, when P PV1 is above a certain level, charger 2 harvests P PV1 together with charger 1, and thus P PV2 is not harvested at all and is wasted. Therefore, the problem that η TOT is very low was found.

본 출원은 종래 기술의 문제점을 보완하도록 하는 효율 인식 협동 다중 충전기를 제안하고자 한다. The present application intends to propose an efficiency-aware cooperative multi-charger to complement the problems of the prior art.

단일/다중 입력 (1개 이상의 에너지 솔라 셀)을 다중의 하베스팅 충전기 (2개 이상의 충전기)를 이용해 하베스팅 할 때, 다양한 입력 전력량에서의 최대 전력 변환 효율을 얻는 것이 본 발명이 해결하고자 한다.When harvesting single/multi-input (one or more energy solar cells) using multiple harvesting chargers (two or more chargers), it is an object of the present invention to obtain maximum power conversion efficiency at various input wattages.

또한, 인덕터 전류를 인덕터 전류 리플과 입력 전압 리플 관점에서 어떻게 효율적으로 분배하는 방법을 제공하도록 한다.Also, to provide a method for efficiently distributing the inductor current in terms of inductor current ripple and input voltage ripple.

마지막으로, 하베스팅 시스템의 입력 개수와 충전기 개수의 확장을 통해 다중 충전이 가능하도록 하는 방법을 제공하도록 한다.Finally, a method for enabling multiple charging through the expansion of the number of inputs and the number of chargers of the harvesting system is provided.

본 출원의 일 실시예에 따른 충전장치는 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치에 있어서, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 제1솔라셀(solar cell) 및 제2솔라셀, 제1솔라셀 및 제2솔라셀 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나에 기초하여 수신하는 제1충전회로 및 제2충전회로, 제1솔라셀과 제1충전회로 사이에 연결되어 있는 제1캐패시터 및 제2솔라셀과 제2충전회로 사이에 연결되어 있는 제2캐패시터를 포함한다.A charging device according to an embodiment of the present application is a charging device for increasing power conversion efficiency according to an amount of input power, a first solar cell and a second solar cell that convert solar energy into electrical energy and output; A first charging circuit and a second charging circuit for receiving electric energy converted from at least one of the first solar cell and the second solar cell based on any one of the first mode and the second mode, the first solar cell and the first It includes a first capacitor connected between the charging circuit and a second capacitor connected between the second solar cell and the second charging circuit.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 제1충전회로는 제1솔라셀로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하는 제1입력단자와, 제2솔라셀로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신하는 제2입력단자와, 제1 전기 에너지 및 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하는 출력 단자 및 출력 에너지를 수신하는 마스터단자를 포함한다.In one embodiment of the present application, the first charging circuit is a first input terminal for receiving the first electrical energy provided from the first solar cell, and the second receiving the second electrical energy provided from the second solar cell It includes an input terminal, an output terminal for outputting output energy determined based on the first electrical energy and the second electrical energy, and a master terminal for receiving the output energy.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 제1모드 및 제2모드 중 적어도 하나를 결정하는 모드 결정부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present application, a mode determining unit for determining at least one of the first mode and the second mode may be further included.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 제1충전회로 및 제2충전회로는, 변환 에너지가 제1모드 및 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 소스 스위치 제어부 및 소스 스위치 제어부를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.In an embodiment of the present application, the first charging circuit and the second charging circuit are for adjusting the source switch control unit and the source switch control unit such that the converted energy is distributed based on at least one of the first mode and the second mode and a signal generator for generating a control signal.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 신호 생성부는 제1 임계값보다 높은 전력을 출력하는 솔라 셀을 높은 우선순위로 설정하고, 인덕터의 전류가 감소하는 솔라 셀을 낮은 우선순위로 설정한다.In one embodiment of the present application, the signal generator sets a solar cell outputting power higher than the first threshold to a high priority, and sets a solar cell in which the current of the inductor is reduced to a low priority.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 제1모드는 변환 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 클 경우, 변환 에너지를 제1충전회로 및 제2충전회로에 동등하게 분배하고, 제2모드는 변환 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 작을 경우, 변환 에너지를 제1충전회로 및 제2충전회로에 독립적으로 분배한다.In an embodiment of the present application, the first mode equally distributes the converted energy to the first charging circuit and the second charging circuit when the total sum of the converted energy is greater than the second threshold, and the second mode is When the total sum of the converted energy is less than the second threshold value, the converted energy is independently distributed to the first charging circuit and the second charging circuit.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 변환 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배시키기 위해, 소스 스위치 제어부에서 전력 분배를 위한 소스 스위치를 제어하는 제1 소스 스위칭 신호 및 제2 소스 스위칭 신호 중 적어도 하나를 생성한다.In one embodiment of the present application, in order to distribute the converted energy based on at least one of the first mode and the second mode, the first source switching signal and the second for controlling the source switch for power distribution in the source switch control unit generate at least one of the source switching signals.

본 출원의 일 실시예에 따른 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 최대화하는 충전장치의 동작 방법에 있어서, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 단계, 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드로 구분하는 단계 및 모드에 따라 변환된 전기 에너지를 수신하는 단계를 포함한다.In the method of operating a charging device for maximizing power conversion efficiency according to the amount of input power according to an embodiment of the present application, the steps of converting solar energy into electrical energy and outputting the solar energy are converted into electrical energy and converting the converted electrical energy into a first mode and a second mode and receiving the converted electrical energy according to the step of classifying into .

본 출원의 일 실시예에 있어서 충전장치의 동작 방법은 제1솔라셀로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하는 단계와, 제2솔라셀로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신하는 단계와, 제1 전기 에너지 및 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하는 단계 및 출력 에너지를 피드백 하는 단계를 포함한다.In an embodiment of the present application, the method of operating the charging device includes the steps of receiving the first electrical energy provided from the first solar cell, receiving the second electrical energy provided from the second solar cell, and the first and outputting an output energy determined based on the electrical energy and the second electrical energy and feeding back the output energy.

본 출원의 일 실시예에 있어서, 신호 생성부가 제1 임계값보다 높은 전력을 출력하는 에너지 솔라 셀를 높은 우선순위로 설정하는 단계, 인덕터의 전류가 감소하는 에너지 솔라 셀를 낮은 우선순위로 설정하는 단계를 포함한다.In an embodiment of the present application, the step of setting the energy solar cell outputting power higher than the first threshold by the signal generator to a high priority, setting the energy solar cell in which the current of the inductor is reduced to a low priority include

본 출원의 일 실시예에 있어서, 모드에 따라 변환된 전기 에너지를 수신하는 단계는, 제1모드일 경우, 변환 에너지를 제1충전회로 및 제2충전회로에 동등하게 분배하는 단계, 제2모드일 경우, 변환 에너지를 제1충전회로 및 제2충전회로에 독립적으로 분배하는 단계를 포함한다.In one embodiment of the present application, the step of receiving the electrical energy converted according to the mode, if the first mode, equally distributing the converted energy to the first charging circuit and the second charging circuit, the second mode In one case, it comprises the step of independently distributing the converted energy to the first charging circuit and the second charging circuit.

본 출원의 일 실시예에 따른 충전시스템은 충전장치, 충전장치의 출력을 저장하는 저장부 및 출력을 전달하는 로드부를 포함하고, 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치에 있어서, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 제1솔라셀(solar cell) 및 제2솔라셀, 제1솔라셀 및 제2솔라셀 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나에 기초하여 수신하는 제1충전회로 및 제2충전회로, 제1솔라셀과 제1충전회로 사이에 연결되어 있는 제1캐패시터 및 제2솔라셀과 제2충전회로 사이에 연결되어 있는 제2캐패시터를 포함한다.A charging system according to an embodiment of the present application includes a charging device, a storage unit for storing the output of the charging device, and a load unit for transmitting the output, and in the charging device for increasing power conversion efficiency according to the amount of input power, solar energy Any one of a first mode and a second mode for converting electrical energy converted from at least one of a first solar cell and a second solar cell, and a first solar cell and a second solar cell that converts and outputs to electrical energy A first charging circuit and a second charging circuit to receive based on, a first capacitor connected between the first solar cell and the first charging circuit, and a second capacitor connected between the second solar cell and the second charging circuit includes

효율 인식 협동 다중 충전기 (Efficiency-aware cooperative multichargers)기술은 적어도 하나 이상의 에너지 솔라 셀를 적어도 두개 이상의 충전기를 이용해 하베스팅 할 때, 다양한 입력 전력량에서 전력 변환 효율 상승 및 입력 전력 범위확장을 얻을 수 있다. Efficiency-aware cooperative multichargers (Efficiency-aware cooperative multichargers) technology can obtain increased power conversion efficiency and extended input power range at various input wattages when harvesting at least one energy solar cell using at least two or more chargers.

또한, 인덕터 전류 분배 기술은 인덕터 전류 리플과 입력 전압 리플을 최소화 할 수 있으며, 충전기간의 통신 기술은 하베스팅 시스템의 입력 개수와 충전기 개수를 이론적으로 무한대까지 늘릴 수 있다.In addition, the inductor current distribution technology can minimize the inductor current ripple and the input voltage ripple, and the communication technology between the chargers can theoretically increase the number of inputs and the number of chargers of the harvesting system to infinity.

도 1a 및 도 1b는 기존 충전장치의 전체 구조도와 효율 곡선이다.
도 2a 및 도 2b 제안된 충전장치의 전체 구조도와 효율 곡선이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전 시스템에 관한 도면이다.
도 4는 충전장치의 단위 충전기 전체 구조도이다.
도 5는 충전장치의 전력 분배 기준 (power distribution criteria) 순서도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 TPM(Total Power Monitor)의 개념도 및 원리를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 충전장치(10)의 적용 효과를 나타낸 파형이다.
도 8a 및 도 8b는 충전장치(10)를 이용하여 측정한 효율 (ηTOT) 결과이다.
1A and 1B are an overall structural diagram and an efficiency curve of an existing charging device.
2a and 2b are the overall structural diagram and efficiency curve of the proposed charging device.
3 is a diagram of a charging system according to an embodiment of the present invention.
4 is an overall structural diagram of the unit charger of the charging device.
5 is a flowchart illustrating power distribution criteria of a charging device.
6A, 6B, and 6C are diagrams illustrating a conceptual diagram and a principle of a total power monitor (TPM).
7A and 7B are waveforms showing the application effect of the charging device 10 .
8A and 8B are results of efficiency (η TOT ) measured using the charging device 10 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시(present disclosure)를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. As the present disclosure is capable of various changes and may have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and the related detailed description is set forth. However, this is not intended to limit the present disclosure to specific embodiments, and should be understood to include all modifications and/or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the present disclosure. In connection with the description of the drawings, like reference numerals have been used for like elements.

본 개시 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as “comprises” or “may include” that may be used in the present disclosure indicate the existence of the disclosed function, operation, or component, and do not limit one or more additional functions, operations, or components. In addition, in the present disclosure, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, but one or more It is to be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 개시에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.In the present disclosure, expressions such as “or” include any and all combinations of the words listed together. For example, "A or B" may include A, may include B, or may include both A and B.

본 개시 가운데 "제 1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들이 본 개시의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In the present disclosure, expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second,” may modify various components of the disclosure, but do not limit the components. For example, the above expressions do not limit the order and/or importance of corresponding components. The above expressions may be used to distinguish one component from another. For example, both the first user device and the second user device are user devices, and represent different user devices. For example, without departing from the scope of the present disclosure, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms used in the present disclosure are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present disclosure. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present disclosure. does not

도 1a 및 도 1b는 기존 충전장치(1)의 전체 구조도와 효율 곡선이다.1A and 1B are an overall structural diagram and an efficiency curve of the conventional charging device 1 .

도 1a를 참조하면, 기존 충전장치(1)는 제1솔라셀(solar cell)(PV1) 및 제2솔라셀(PV2), 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2), 제1캐패시터(C1) 및 제2캐패시터(C2)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 1A , the conventional charging device 1 includes a first solar cell (PV1) and a second solar cell (PV2), a first charging circuit (CH1) and a second charging circuit (CH2), a second It includes a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2).

제1솔라셀(PV1)(solar cell) 및 제2솔라셀(PV2)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력한다.The first solar cell PV1 (solar cell) and the second solar cell PV2 convert solar energy into electrical energy and output it.

제1충전회로(CH1)는 제1솔라셀(PV1)로부터 변환된 전기 에너지를 수신한다.The first charging circuit CH1 receives electric energy converted from the first solar cell PV1.

제2충전회로(CH2)는 제2솔라셀(PV2)로부터 변환된 전기 에너지를 수신한다.The second charging circuit CH2 receives the electric energy converted from the second solar cell PV2.

제1캐패시터(C1)는 제1솔라셀(PV1)과 제1충전회로(CH1) 사이에 연결되어 있으며, 제2캐패시터(C2) 제2솔라셀(PV2)과 제2충전회로(CH2) 사이에 연결되어 있다.The first capacitor C1 is connected between the first solar cell PV1 and the first charging circuit CH1, and the second capacitor C2 is between the second solar cell PV2 and the second charging circuit CH2. is connected to

기존의 다중 충전회로의 경우 각 솔라셀의 출력 전력은 각 충전회로에서 독립적으로 하베스팅 된다. 예를 들어, 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)은 제1충전회로(CH1)로 하베스팅 되며, 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)은 제2충전회로(CH2)로 하베스팅 된다. 따라서 제1충전회로 입력(PIN1)은 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)과 같고, 제2충전회로 입력(PIN2)은 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)과 같다.In the case of the existing multi-charging circuit, the output power of each solar cell is independently harvested in each charging circuit. For example, the first solar cell output power P PV1 is harvested by the first charging circuit CH1 , and the second solar cell output power P PV2 is harvested by the second charging circuit CH2 . Therefore, the first charging circuit input (P IN1 ) is equal to the first solar cell output power (P PV1 ), and the second charging circuit input (P IN2 ) is equal to the second solar cell output power (P PV2 ).

이와 같이, 제1충전회로 입력(PIN1)은 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)과 같고, 제2충전회로 입력(PIN2)은 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)과 같을 경우, 높은 출력이 인가되는 충전회로에서 많은 양의 도통 손실(conduction loss)이 발생하기 때문에 시스템 전력 변환 효율(ηTOT)을 감소시키게 된다.As such, when the first charging circuit input (P IN1 ) is equal to the first solar cell output power (P PV1 ), and the second charging circuit input (P IN2 ) is equal to the second solar cell output power (P PV2 ), Since a large amount of conduction loss occurs in the charging circuit to which a high output is applied, the system power conversion efficiency (η TOT ) is reduced.

시스템 전력 변환 효율(ηTOT)이 감소되는 것은 도1b를 참조하면 확인할 수 있다. 도1b를 참조하면, 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)이 2W, 제2솔라셀(PV2)은 0.2W라고 상정할 경우, 제1충전회로 효율이 제2충전회로 효율보다 낮기 때문에, 시스템 전력 변환 효율(

Figure 112019129277226-pat00001
)은 80.5%에 불과하다는 것이 확인할 수 있다.It can be seen that the system power conversion efficiency (η TOT ) is reduced with reference to FIG. 1B . Referring to Figure 1b, when it is assumed that the first solar cell output power (P PV1 ) is 2W and the second solar cell (PV2) is 0.2W, since the efficiency of the first charging circuit is lower than the efficiency of the second charging circuit, the system power conversion efficiency (
Figure 112019129277226-pat00001
) is only 80.5%.

도 2a 및 도 2b 제안된 충전장치(10)의 전체 구조도와 효율 곡선이다.2a and 2b are the overall structural diagram and efficiency curve of the proposed charging device 10.

도 2a를 참조하면, 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치(10)에 있어서 충전장치(10)는 제1솔라셀(PV1)(solar cell) 및 제2솔라셀(PV2), 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2), 제1캐패시터(C1) 및 제2캐패시터(C2)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 2A , in the charging device 10 for increasing power conversion efficiency according to the amount of input power, the charging device 10 includes a first solar cell (PV1) and a second solar cell (PV2), the second It includes a first charging circuit (CH1) and a second charging circuit (CH2), a first capacitor (C1), and a second capacitor (C2).

제1솔라셀(PV1)(solar cell) 및 제2솔라셀(PV2)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력한다.The first solar cell PV1 (solar cell) and the second solar cell PV2 convert solar energy into electrical energy and output it.

제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)는 제1솔라셀(PV1) 및 제2솔라셀(PV2) 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나에 기초하여 수신한다.The first charging circuit (CH1) and the second charging circuit (CH2) may convert electrical energy converted from at least one of the first solar cell (PV1) and the second solar cell (PV2) into any one of the first mode and the second mode receive based on

제1캐패시터(C1)는 제1솔라셀(PV1)과 제1충전회로(CH1) 사이에 연결되어 있으며, 제2캐패시터(C2) 제2솔라셀(PV2)과 제2충전회로(CH2) 사이에 연결되어 있다.The first capacitor C1 is connected between the first solar cell PV1 and the first charging circuit CH1, and the second capacitor C2 is between the second solar cell PV2 and the second charging circuit CH2. is connected to

충전장치(10)는 제1솔라셀 출력 전력(PPV1) 및 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)이 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)에 분배되어 시스템 전력 변환 효율(ηTOT)을 향상시킨다.The charging device 10 is the first solar cell output power (P PV1 ) and the second solar cell output power (P PV2 ) is distributed to the first charging circuit (CH1) and the second charging circuit (CH2), system power conversion efficiency (η TOT ).

제1충전회로(CH1)는 제1솔라셀(PV1)로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하는 제1입력단자(VIN1)와, 제2솔라셀(PV2)로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신하는 제2입력단자(VIN2)와, 제1 전기 에너지 및 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하는 출력 단자(VOUT) 및 출력 에너지를 수신하는 마스터단자(master)를 포함한다.The first charging circuit CH1 receives the first input terminal V IN1 for receiving the first electrical energy provided from the first solar cell PV1 and the second electrical energy provided from the second solar cell PV2. A second input terminal for receiving (V IN2 ), and an output terminal (V OUT ) for outputting an output energy determined based on the first electrical energy and the second electrical energy, and a master terminal for receiving the output energy (master) do.

제2충전회로(CH2)도 마찬가지로, 제1솔라셀(PV1)로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하는 제1입력단자(VIN1)와, 제2솔라셀(PV2)로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신하는 제2입력단자(VIN2)와, 제1 전기 에너지 및 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하는 출력 단자(VOUT) 및 출력 에너지를 수신하는 마스터단자(master)를 포함한다.Similarly, the second charging circuit CH2 also receives the first electrical energy provided from the first solar cell PV1, the first input terminal V IN1 , and the second electricity provided from the second solar cell PV2. A second input terminal (V IN2 ) for receiving energy, an output terminal (V OUT ) for outputting output energy determined based on the first electrical energy and the second electrical energy, and a master terminal for receiving the output energy (master) includes

제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)는 변환된 전기 에너지가 제1모드 및 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 소스 스위치 제어부(20) 및 소스 스위치 제어부(20)를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호생성부(30)를 포함한다. The first charging circuit (CH1) and the second charging circuit (CH2) are the source switch control unit 20 and the source switch control unit 20 so that the converted electrical energy is distributed based on at least one of the first mode and the second mode and a signal generator 30 that generates a control signal for adjusting the .

제1모드는 변환 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 클 경우, 변환 에너지를 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)에 동등하게 분배하고, 제2모드는 변환 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 작을 경우, 변환 에너지를 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)에 독립적으로 분배한다. 예를 들어, 제1모드일 경우에는 제1 충전회로의 입력 전력(PIN1 = (PPV1 + PPV2)/2)과 제2충전회로 입력 전력(PIN2 = (PPV1 + PPV2)/2)이 같다. 반면 제2모드일 경우에는 제1충전회로 입력 전력(PIN1)은 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)과 같고, 제2충전회로 입력 전력(PIN2)은 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)과 같다.In the first mode, when the total sum of the converted energy is greater than the second threshold, the converted energy is equally distributed to the first charging circuit CH1 and the second charging circuit CH2, and the second mode is the When the total sum is less than the second threshold value, the converted energy is independently distributed to the first charging circuit CH1 and the second charging circuit CH2 . For example, in the first mode, the input power of the first charging circuit (P IN1 = (P PV1 + P PV2 )/2) and the input power of the second charging circuit (P IN2 = (P PV1 + P PV2 )/ 2) is the same. On the other hand, in the second mode, the first charging circuit input power (P IN1 ) is the same as the first solar cell output power (P PV1 ), and the second charging circuit input power (P IN2 ) is the second solar cell output power (P PV2 ).

도2b를 참조하여, 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)이 2W, 제2솔라셀(PV2)은 0.2W이며, 제1모드라고 상정할 경우에 제1충전회로 입력 전력(PIN1)과 제2충전회로 입력전력(PIN2)은 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)과 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)의 합의 반인 1.1W이다. 따라서 시스템 전력 변환 효율(ηTOT)은 더 높은 전력 구간으로 이동하고, 시스템 전력 변환 효율(

Figure 112019129277226-pat00002
)은 89%로 향상될 수 있다. 이와 관련된 자세한 내용은 도4에서 후술될 것이다.Referring to Figure 2b, the first solar cell output power (P PV1 ) is 2W, the second solar cell (PV2) is 0.2W, assuming that the first mode, the first charging circuit input power (P IN1 ) and The second charging circuit input power (P IN2 ) is 1.1W, which is half the sum of the first solar cell output power (P PV1 ) and the second solar cell output power (P PV2 ). Therefore, the system power conversion efficiency (η TOT ) moves to a higher power section, and the system power conversion efficiency (η TOT )
Figure 112019129277226-pat00002
) can be improved to 89%. Details related thereto will be described later with reference to FIG. 4 .

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 충전 시스템에 관한 도면이다.3 is a diagram of a charging system according to an embodiment of the present invention.

도3을 참조하면, 충전 시스템은 충전장치(10)와 충전장치(10)의 출력을 저장하는 저장부(120) 및 출력을 전달하는 로드부(110)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the charging system may include a charging device 10 , a storage unit 120 for storing the output of the charging device 10 , and a load unit 110 for transmitting the output.

이때 충전장치(10)는 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치(10)에 있어서 충전장치(10)는 제1솔라셀(PV1)(solar cell) 및 제2솔라셀(PV2), 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2), 제1캐패시터(C1) 및 제2캐패시터(C2)를 포함하고 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 도2a 내지 도2b에 개시되어 있으므로 생략할 것이다.In this case, the charging device 10 includes a first solar cell (PV1) (solar cell) and a second solar cell (PV2) in the charging device 10 that increases the power conversion efficiency according to the amount of input power, It includes a first charging circuit (CH1) and a second charging circuit (CH2), a first capacitor (C1) and a second capacitor (C2). A detailed description related thereto will be omitted since it is disclosed in FIGS. 2A to 2B .

충전 시스템은 복수개의 충전회로들을 포함하고 있으며, 이때 CHN의 N은 4이상의 자연수 일 수 있다. 이와 마찬가지로, 솔라셀도 2개로 표현되어 있으나, 이에 한정되지 않고 복수개로 존재할 수 있다.The charging system includes a plurality of charging circuits, and in this case, N of CHN may be a natural number of 4 or more. Likewise, although two solar cells are also expressed, the present invention is not limited thereto and may exist in plurality.

또한 충전 시스템은 제1모드 및 제2모드 중 적어도 하나를 결정하는 모드 결정부(130)를 더 포함할 수 있다. 모드 결정부(130)는 제1충전회로의 출력 전력을 피드백하여 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나를 선택하도록 한다. 모드 결정부(130)는 충전회로의 개수와 동일하게 존재할 수 있다.In addition, the charging system may further include a mode determining unit 130 that determines at least one of the first mode and the second mode. The mode determiner 130 feeds back the output power of the first charging circuit to select one of the first mode and the second mode. The mode determining unit 130 may exist the same as the number of charging circuits.

도 4는 충전장치(10)의 단위 충전회로 전체 구조도이다.4 is an overall structural diagram of a unit charging circuit of the charging device 10 .

도 4를 참조하면, 충전창치의 단위 충전회로 구조는 이중 입력 단일 인덕터 승압기 이다. 제1입력단자(VIN1)와 제2입력단자(VIN2)가 존재하고 출력 단자(VOUT)와 마스터단자(master)가 존재한다. 입력의 개수는 세 가지를 고려하여 결정될 수 있는데, 세 가지 고려사항은 다음과 같다. 첫 번째는 에너지 솔라셀의 모듈 분할의 입도이고, 두 번째는 partial shading 추이이며, 마지막으로는 전력 밀도와 제안된 효율 인식 협동 제어 방식으로 인한 시스템 전력 변환 효율(ηTOT) 상승량의 tradeoff이다.Referring to FIG. 4 , the unit charging circuit structure of the charging device is a double input single inductor booster. A first input terminal (V IN1 ) and a second input terminal (V IN2 ) exist, and an output terminal (V OUT ) and a master terminal (master) exist. The number of inputs can be determined by considering three things. The three considerations are as follows. The first is the granularity of the module division of energy solar cells, the second is the partial shading trend, and finally, the tradeoff between the power density and the system power conversion efficiency (η TOT ) increase due to the proposed efficiency-aware cooperative control method.

본 출원은 명확한 설명을 위해 제1솔라셀(PV1) 및 제2솔라셀(PV2)과 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)로 두 개의 입력을 갖는 충전장치(10)가 예시로 제시되었으나, 응용에 따라 솔라셀과 충전회로의 개수는 달라질 수 있다.The present application provides a first solar cell (PV1) and a second solar cell (PV2) and a first charging circuit (CH1) and a charging device (10) having two inputs to the second charging circuit (CH2) for clear explanation. Although presented as an example, the number of solar cells and charging circuits may vary depending on the application.

제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)는 변환 에너지가 제1모드 및 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 소스 스위치 제어부(20) 및 소스 스위치 제어부(20)를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.The first charging circuit CH1 and the second charging circuit CH2 control the source switch control unit 20 and the source switch control unit 20 so that the converted energy is distributed based on at least one of the first mode and the second mode and a signal generator for generating a control signal for

35V Li-ion 배터리, 10 μF 입/출력 커패시터 (CIN/COUT), 그리고 10 μH 인덕터 (L)이 사용되었다.A 35V Li-ion battery, 10 μF input/output capacitors (C IN /C OUT ), and a 10 μH inductor (L) were used.

제1 비교기와 제2 비교기가 충전회로의 입력들 (VIN1, VIN2)과 에너지 솔라 셀의 개회로 전압 (open circuit voltage, VOC)의 fraction(FVOC)을 비교하여 각각 LS1과 LS2을 생성한다. 이를 통해 최대 전력점 (maximum power point, MPP)을 추적한다.The first comparator and the second comparator compare the inputs (V IN1 , V IN2 ) of the charging circuit and the fraction(F VOC ) of the open circuit voltage (V OC ) of the energy solar cell to obtain LS 1 and LS, respectively. create 2 . Through this, the maximum power point (MPP) is tracked.

제1 신호생성부(31)가 LS1과 LS2를 적절히 처리하여 하단 하단 스위치 (low-side switch, SLS)를 제어하는 제1 스위칭 신호(LS)를 생성한다. 상단 스위치 (high-side switch, SHS)를 제어하는 제2 스위칭 신호(HS)는 제2 신호생성부(32)로부터 공급된다. 제2 신호생성부(32)는 zero inductor current (IL) 이 감지되거나, LS1 또는 LS2 중 적어도 하나의 바로직후에 뒤따르는 이전의 신호가 아닌 LS2 또는 LS1이 “high”가 될 경우 SHS를 끈다.The first signal generator 31 appropriately processes LS 1 and LS 2 to generate a first switching signal LS for controlling a low-side switch (S LS ). The second switching signal HS for controlling the high-side switch S HS is supplied from the second signal generator 32 . The second signal generating unit 32 is configured to detect a zero inductor current (I L ), or LS 2 or LS 1 to be “high” rather than a previous signal immediately following immediately after at least one of LS 1 or LS 2 turn off S HS .

제1 신호생성부(31)를 통해 인덕터 전류 (IL) 리플을 줄일 수 있다. 상대적으로 높은 전력을 출력하는 에너지 솔라 셀이 높은 우선순위 (higher priority)를 갖게 된다. 이에 따라 인덕터 전류 (IL)가 증가할 때 높은 우선순위를 갖는 에너지 솔라 셀이 하베스팅 되고, 인덕터 전류 (IL)가 감소할 때 낮은 우선순위를 갖는 에너지 솔라 셀이 하베스팅 된다.The inductor current I L ripple may be reduced through the first signal generator 31 . Energy solar cells that output relatively high power will have a higher priority. Accordingly, an energy solar cell having a high priority is harvested when the inductor current (I L ) increases, and an energy solar cell having a low priority is harvested when the inductor current (I L ) is decreased.

제2 신호생성부(32)에 에 포함되어 있는 zero-current switching (ZCS) 블락이 zero IL일 때 VZCS 신호를 발생시키고 VZCS 신호에 따라 SHS가 꺼진다. PTOT이 기준치보다 클 때 (VP_TOT > VP_TH), COOP가 “high”가 되고 시스템은 제1모드로 동작한다.When the zero-current switching (ZCS) block included in the second signal generator 32 is zero I L , a V ZCS signal is generated and S HS is turned off according to the V ZCS signal. When P TOT is greater than the reference value (V P_TOT > V P_TH ), COOP becomes “high” and the system operates in the first mode.

만약에 감소하는 (falling) IL 이 PPV2를 하베스팅 하기에 충분치 않을 경우, 증가하는 (rising) IL 이 추가적으로 PPV2를 하베스팅 하는 데에 사용된다. PTOT이 기준치보다 작을 때 (VP_TOT < VP_TH), COOP가 “low”가 되고 시스템은 제2모드로 동작한다.If the falling I L is not sufficient to harvest P PV2 , rising I L is used to additionally harvest P PV2 . When P TOT is less than the reference value (V P_TOT < V P_TH ), COOP becomes “low” and the system operates in the second mode.

소스 스위치 제어부(20)는 전력 분배를 위하여 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)의 온오프를 제어하기 위한 제1 소스 스위칭 신호(ENS1)와 제2 소스 스위칭 신호(ENS2)를 생성한다. 제안된 시스템은 제1모드와 제2모드로 나뉘는데, 어떤 모드에서 동작할지 결정하기 위해 total power monitor (TPM)이 PTOT을 추정하여 그 추정치를 전압 도메인(VP_TOT)으로 출력한다. 제3비교기가 전압 도메인(VP_TOT)과 임계 전압(VP_TH)을 비교하여 COOP 신호를 생성하고, 이 신호에 따라 시스템의 동작모드가 결정된다. The source switch control unit 20 is a first source switching signal (EN S1 ) and a second source switching signal (EN) for controlling the on-off of the first switch (S 1 ) and the second switch (S 2 ) for power distribution S2 ) is created. The proposed system is divided into a first mode and a second mode. In order to determine which mode to operate in, a total power monitor (TPM) estimates P TOT and outputs the estimated value in the voltage domain (V P_TOT ). A third comparator compares the voltage domain V P_TOT and the threshold voltage V P_TH to generate a COOP signal, and the operation mode of the system is determined according to the signal.

도 5는 충전장치(10)의 전력 분배 기준 (power distribution criteria) 순서도이다.5 is a flowchart illustrating power distribution criteria of the charging device 10 .

도 5를 참조하면, 제1모드는 변환 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 클 경우, 변환 에너지를 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)에 동등하게 분배하고, 제2모드는 변환 에너지를 전체의 합이 제2 임계값보다 작을 경우, 변환 에너지를 제1충전회로(CH1) 및 제2 충전회로에 독립적으로 분배한다.Referring to FIG. 5 , in the first mode, when the total sum of the converted energy is greater than the second threshold, the converted energy is equally distributed to the first charging circuit CH1 and the second charging circuit CH2, and the second In the second mode, when the sum of the total conversion energy is less than the second threshold value, the converted energy is independently distributed to the first charging circuit CH1 and the second charging circuit.

S11단계는 복수개의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT=PV1+PV2)과 제2 임계값을 비교한다.Step S11 compares the sum of the output powers of the plurality of solar cells (P TOT =P V1 +P V2 ) and a second threshold value.

S12단계는 복수개의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT=PV1+PV2)이 제2 임계값보다 클 때, COOP가 “high”가 된다.In step S12, when the sum of the output powers of the plurality of solar cells (P TOT =P V1 +P V2 ) is greater than the second threshold, COOP becomes “high”.

S13단계는 충전장치(10)가 제1모드로 동작한다.In step S13, the charging device 10 operates in the first mode.

S14단계는 제1솔라셀 입력 전력(PIN1)이 PTOT/2 이고, 제2솔라셀 입력 전력(PIN2)이 PTOT/2가 된다.In step S14, the first solar cell input power (P IN1 ) is P TOT /2, and the second solar cell input power (P IN2 ) is P TOT /2.

예를 들어, 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)이 2W이고, 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)이 2.4W라면, 복수의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT=PV1+PV2)은 4.4W 이지만 4.4W/2 = 2.2W로 전체 시스템 전력 변환 효율η(PTOT)이 개별 시스템 전력 변환 효율η(PTOT/2) 보다 낮기 때문에 충전장치(10)는 제1모드로 동작하여, 출력 전력이 제1충전회로 입력 전력(PIN1 = (PPV1 + PPV2)/2) 및 제2충전회로 입력 전력(PIN2 = (PPV1 + PPV2)/2)으로 2.2W씩 분배된다.For example, if the first solar cell output power (P PV1 ) is 2W and the second solar cell output power (P PV2 ) is 2.4W, the sum of the output powers of a plurality of solar cells (P TOT =P V1 +P V2 ) is 4.4 W, but with 4.4 W/2 = 2.2 W, the charging device 10 enters the first mode because the overall system power conversion efficiency η(P TOT ) is lower than the individual system power conversion efficiency η(P TOT /2). In operation, the output power is 2.2W with the first charging circuit input power (P IN1 = (P PV1 + P PV2 )/2) and the second charging circuit input power (P IN2 = (P PV1 + P PV2 )/2) are distributed each

이처럼 COOP가 “high”가 되면, 시스템이 제1모드로 동작하고, 제1모드로 동작함에 따라 master, slave 충전회로들은 같은 스위칭 신호들로 동작하게 된다. 이 때, master 충전회로의 스위칭 신호(LSMST, HSMST, ENS1_MST, ENS2_MST) 가 slave 충전회로의 스위칭 신호로 사용되는데, 그 이유는 충전회로간 mismatch가 입력 전력 불균등을 초래할 수 있기 때문이다.As such, when COOP becomes “high”, the system operates in the first mode, and as the system operates in the first mode, the master and slave charging circuits operate with the same switching signals. At this time, the switching signals (LS MST , HS MST , EN S1_MST , EN S2_MST ) of the master charging circuit are used as the switching signals of the slave charging circuit, because mismatch between charging circuits can cause input power unevenness. .

S15단계는 전체 시스템 전력 변환 효율η(PTOT)이 개별 시스템 전력 변환 효율η(PTOT/2) 보다 높을 경우이다.Step S15 is when the overall system power conversion efficiency η(P TOT ) is higher than the individual system power conversion efficiency η(P TOT /2).

S16단계는 COOP는 “low”가 된다.In step S16, COOP becomes “low”.

S17단계는 충전장치(10)가 제2모드로 동작한다. In step S17, the charging device 10 operates in the second mode.

S18단계는 제1솔라셀 입력 전력(PIN1)이 PPV1이고, 제2솔라셀 입력 전력(PIN2)이 PPV2가 된다.In step S18, the first solar cell input power (P IN1 ) is P PV1 , and the second solar cell input power (P IN2 ) is P PV2 .

예를 들어, 제1솔라셀 출력 전력(PPV1)이 2W이고 제2솔라셀 출력 전력(PPV2)이 0.6W라면, 복수의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT)은 2.6W 이지만 2.6W/2 = 1.3W로 η(PTOT)이 η(PTOT/2) 보다 높기 때문에 충전장치(10)는 제2모드로 동작하여, 전력이 각각의 충전회로에 제1충전회로 입력은 2W, 제2충전회로 입력은 0.6W로 독립적으로 분배된다.For example, if the first solar cell output power (P PV1 ) is 2W and the second solar cell output power (P PV2 ) is 0.6W, the sum of the output powers of the plurality of solar cells (P TOT ) is 2.6W, but 2.6W Because η(P TOT ) is higher than η(P TOT /2) with W/2 = 1.3W, the charging device 10 operates in the second mode, so that power is supplied to each charging circuit, and the first charging circuit input is 2W , the second charging circuit input is independently distributed to 0.6W.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 TPM(Total Power Monitor)의 개념도 및 원리를 나타낸 도면이다.6A, 6B, and 6C are diagrams illustrating a conceptual diagram and a principle of a total power monitor (TPM).

도 6a를 참조하면, TPM은 Total Power Monitor로, 복수의 솔라셀의 출력 전력의 합(

Figure 112019129277226-pat00003
)을 추정하여 그 추정치를 전압 도메인(VP_TOT)으로 출력한다. 한편 PPV vs VOC 커브는 기울기α의 직선으로 근사될 수 있다. 따라서 복수의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT)은 α1VOC1 + α2VOC2 로 표현 될 수 있다.Referring to Figure 6a, TPM is a Total Power Monitor, the sum of the output power of a plurality of solar cells (
Figure 112019129277226-pat00003
) and output the estimate in the voltage domain (V P_TOT ). Meanwhile, the P PV vs V OC curve may be approximated by a straight line with a slope α. Therefore, the sum of the output powers of the plurality of solar cells (P TOT ) can be expressed as α1V OC1 + α2V OC2 .

도 6b를 참조하면, VOC1과 VOC2는 각각 제1캐패시터(C1)와 제2캐패시터(C2)에 저장된다. 저장된 VOC들은 커패시티브 디바이더(capacitive divider)로 나누어진다. 따라서 α1 과 α2 은 각각 C1 / (C1 + C1’) 과 C2 / (C2 + C2’) 로 표현된다.Referring to FIG. 6B , V OC1 and V OC2 are stored in the first capacitor C1 and the second capacitor C2 , respectively. The stored V OCs are divided by a capacitive divider. Therefore, α1 and α2 are expressed as C1 / (C1 + C1') and C2 / (C2 + C2'), respectively.

도 6c를 참조하면, TPM은 스위치드 커패시터 (switched capacitor)와 charge loss를 줄이기 위한 non-overlapping clock generator로 구성되어 있다. TPM에서 출력되는 α1VOC1 과 α2VOC2가 서로 비교되어 어떤 솔라 셀이 높은 전력을 갖는지 결정된다. 만약 PPV1 이 PPV2 보다 크다면, CMPP 가 “high”가 되고, LS1에 LS2보다 더 높은 우선순위를 부여한다. LS1이 “high” 일 때 LS2가 “high”로 변한다면, PPV2 는 PPV1 하베스팅이 완료된 후에 하베스팅 된다.Referring to FIG. 6C , the TPM includes a switched capacitor and a non-overlapping clock generator to reduce charge loss. α1V OC1 and α2V OC2 output from the TPM are compared with each other to determine which solar cell has the highest power. If P PV1 is greater than P PV2 , CMP P becomes “high”, and LS 1 is given a higher priority than LS 2 . If LS2 changes to “ high ” when LS1 is “ high ”, P PV2 is harvested after P PV1 harvesting is completed.

도 7a 및 도 7b는 충전장치(10)의 적용 효과를 나타낸 파형이다.7A and 7B are waveforms showing the application effect of the charging device 10 .

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1솔라셀(PV1) 및 제2솔라셀(PV2)을 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)가 하베스팅 하는 상황이 측정되었다. Referring to FIGS. 7A and 7B , a situation in which the first charging circuit CH1 and the second charging circuit CH2 harvest the first solar cell PV1 and the second solar cell PV2 was measured.

도 7a를 참조하면, PPV1=502mV 이고 PPV2=240mV일 경우의 제1모드의 동작을 보여주는 것이다. VIN1이 FVOC1보다 커졌을 때, LS1과 LS가 “high”가 된다. LS1과 LS가 “high”가 되면, IL이 증가하고, IL은 제1솔라셀(PV1)로부터 공급된다. VIN2 가 FVOC2보다 커지고, LS2가 “high”가 된다. VIN1이 FVOC1보다 작아진 후에는 IL은 감소하고 제2솔라셀(PV2)이 하베스팅 된다. Referring to FIG. 7A , it shows the operation of the first mode when P PV1 = 502 mV and P PV2 = 240 mV. When V IN1 is greater than F VOC1 , LS 1 and LS become “high”. When LS1 and LS become “high”, IL increases, and IL is supplied from the first solar cell PV1. V IN2 becomes greater than F VOC2 , and LS 2 becomes “high”. After V IN1 becomes smaller than F VOC1 , I L decreases and the second solar cell PV2 is harvested.

도 7b를 참조하면, PPV1=502mV 이고 PPV2=446mV일 경우의 제1모드의 동작을 보여주는 것이다. PPV2가 증가했을 때의 측정 파형은 다음과 같다. LS2의 듀티 사이클 (duty cycle)이 증가하고 제2솔라셀(PV2)이 증가하는 (rising) IL에서 추가적으로 하베스팅 된다Referring to FIG. 7B , an operation of the first mode is shown when P PV1 = 502 mV and P PV2 = 446 mV. The measured waveform when P PV2 is increased is as follows. As the duty cycle of LS 2 increases and the second solar cell PV2 increases (rising) I L is additionally harvested.

도 8a 및 도 8b는 충전장치(10)를 이용하여 측정한 효율 (ηTOT) 결과이다. 8A and 8B are results of efficiency (η TOT ) measured using the charging device 10 .

도 8a 및 도 8b는 본 출원의 충전장치(10)를 적용하여 측정한 효율 (ηTOT) 결과이다. 8a and 8b are efficiency (η TOT ) results measured by applying the charging device 10 of the present application.

도 8a를 참조하면, 제1솔라셀(PV1)과 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)로 하베스팅 되었다. 기존 충전장치(1)를 적용할 경우와, 충전장치(10)를 적용했을 경우를 비교한 도면이다. 점선으로 표시된 그래프는 종래의 기술에 충전장치(10)를 적용한 것으로 기존의 충전창지(1)만 적용했을 경우와 비교해보았을 때, ηTOT 이 최대 16% 상승했고, 입력 전력 범위 (80% 이상의 ηTOT) 는 0.84 W 향상되었다. Referring to FIG. 8A , the first solar cell PV1, the first charging circuit CH1, and the second charging circuit CH2 were harvested. It is a view comparing the case of applying the existing charging device (1) and the case of applying the charging device (10). The graph indicated by the dotted line shows that the charging device 10 is applied to the prior art, and when compared to the case where only the existing charging station 1 is applied, η TOT increased by up to 16%, and the input power range (η of 80% or more η TOT ) was improved by 0.84 W.

도 8b를 참조하면, ,제1솔라셀(PV1) 및 제2솔라셀(PV2)과 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)로 하베스팅 되었다. PPV2는 43 mW로 고정되었다. 기존 충전장치(1)를 적용할 경우와, 충전장치(10)를 적용했을 경우를 비교한 도면이다. 점선으로 표시된 그래프는 종래의 기술에 충전장치(10)를 적용한 것으로 기존의 충전창지(1)만 적용했을 경우와 비교해보았을 때, ηTOT 이 최대 14% 상승했고, 입력 전력 범위 (80% 이상의 ηTOT) 는 0.61 W 향상되었다.Referring to FIG. 8B , harvesting was performed with the first solar cell PV1 and the second solar cell PV2 , and the first charging circuit CH1 and the second charging circuit CH2 . P PV2 was fixed at 43 mW. It is a view comparing the case of applying the existing charging device (1) and the case of applying the charging device (10). The graph indicated by the dotted line shows that the charging device 10 is applied to the prior art, and when compared to the case where only the existing charging station 1 is applied, η TOT increased by up to 14%, and the input power range (η of 80% or more TOT ) was improved by 0.61 W.

본 출원과 같이 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 최대화하는 충전장치(10)의 동작 방법은 다음과 같다.The operation method of the charging device 10 for maximizing the power conversion efficiency according to the amount of input power as in the present application is as follows.

먼저 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 단계이다. 예를 들어, 제1솔라셀(PV1)로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하고 제2솔라셀(PV2)로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신한다. 그 후, 제1 전기 에너지 및 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하고 앞서 출력된 출력 에너지를 피드백한다.First, it is a step of converting solar energy into electrical energy and outputting it. For example, the first electric energy provided from the first solar cell PV1 is received and the second electric energy provided from the second solar cell PV2 is received. Thereafter, output energy determined based on the first electrical energy and the second electrical energy is output, and the previously outputted output energy is fed back.

다음으로, 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드로 구분하는 단계이다. 예를 들어, 신호 생성부가 제1 임계값보다 높은 전력을 출력하는 솔라셀을 높은 우선순위로 설정하고, 인덕터의 전류가 감소하는 솔라셀을 낮은 우선순위로 설정한다. 또한 복수개의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT)이 제2 임계값보다 클 때, COOP가 “high”가 되고 충전장치(10)는 제1모드로 동작시키고 복수개의 솔라셀의 출력 전력의 합(PTOT)이 제2 임계값보다 작을 때, COOP가 “low”가 되고 충전장치(10)는 제2모드로 동작시킨다.Next, it is a step of dividing the converted electrical energy into a first mode and a second mode. For example, the signal generator sets a solar cell outputting power higher than the first threshold to a high priority, and sets a solar cell in which the inductor current is reduced to a low priority. Also, when the sum of the output powers of the plurality of solar cells (P TOT ) is greater than the second threshold value, the COOP becomes “high” and the charging device 10 operates in the first mode, and the output power of the plurality of solar cells When the sum P TOT is less than the second threshold, COOP becomes “low” and the charging device 10 operates in the second mode.

마지막으로, 변환된 전기 에너지를 수신하는 단계이다. 예를 들어, 제1모드일 경우에는 변환 에너지를 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)에 동등하게 분배하고, 제2모드일 경우 변환 에너지를 제1충전회로(CH1) 및 제2충전회로(CH2)에 독립적으로 분배한다.Finally, it is a step of receiving the converted electrical energy. For example, in the first mode, the converted energy is equally distributed to the first charging circuit (CH1) and the second charging circuit (CH2), and in the second mode, the converted energy is distributed to the first charging circuit (CH1) and Independently distributed to the second charging circuit (CH2).

본 출원은 단일/다중 입력 다중 하베스팅 충전기 시스템의 다양한 입력 전력량에 따른 전력 변환 효율 최대화하는 효율 인식 협동 다중 충전기 (Efficiency-aware cooperative multi-chargers) 기술을 포함하는 충전장치(10)를 제공한다. 실시 예로써, 인덕터 전류리플과 입력 전압 리플 최소화하는 인덕터 전류 분배 기술을 제공하며, 하베스팅 시스템의 입력 개수와 충전기 개수의 확장성을 보장하는 충전기간의 통신 기술을 제공한다.The present application provides a charging device (10) including an efficiency-aware cooperative multi-chargers (Efficiency-aware cooperative multi-chargers) technology that maximizes power conversion efficiency according to various input power amounts of a single/multi-input multiple harvesting charger system. As an embodiment, an inductor current distribution technology for minimizing inductor current ripple and input voltage ripple is provided, and a communication technology between chargers that guarantees scalability of the number of inputs and the number of chargers of a harvesting system is provided.

본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 개시의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely provided for specific examples to easily explain the contents of the present disclosure and help understanding, and are not intended to limit the scope of the present disclosure. Therefore, the scope of the present disclosure should be construed as including all changes or modifications derived from the technical spirit of the present disclosure in addition to the embodiments disclosed herein as being included in the scope of the present disclosure.

기존 충전장치 : 1
충전 장치 : 10
충전시스템 : 100
로드부 : 110
저장부 : 120
모드 결정부 : 130
소스 스위치 제어부 : 20
신호생성부 : 30
제1 신호생성부 : 31
제2 신호생성부 : 32
C1 : 제1캐패시터
C2 : 제2캐패시터
PV1 : 제1솔라셀
PV2 : 제2솔라셀
CH1 : 제1충전회로
CH2 : 제2충전회로
VOUT : 출력 단자
VIN1 : 제1입력단자
VIN2 : 제2입력단자
master: 마스터단자
Existing charging device: 1
Charging device: 10
Charging system: 100
Rod part: 110
Storage: 120
Mode determiner: 130
Source switch control: 20
Signal generator: 30
First signal generator: 31
Second signal generator: 32
C1: first capacitor
C2: second capacitor
PV1: 1st solar cell
PV2: 2nd solar cell
CH1: first charging circuit
CH2: second charging circuit
V OUT : output terminal
V IN1 : 1st input terminal
V IN2 : 2nd input terminal
master: master terminal

Claims (12)

입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치에 있어서,
태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 제1솔라셀(solar cell) 및 제2솔라셀;
상기 제1솔라셀 및 상기 제2솔라셀 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 입력받는 인덕터를 포함하며, 상기 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나에 기초하여 수신하는 제1충전회로 및 제2충전회로;
상기 제1솔라셀과 상기 제1충전회로 사이에 연결되어 있는 제1캐패시터; 및
상기 제2솔라셀과 상기 제2충전회로 사이에 연결되어 있는 제2캐패시터를 포함하고,
상기 제1충전회로 및 상기 제2충전회로는,
상기 전기 에너지가 상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 소스 스위치 제어부; 및
상기 소스 스위치 제어부를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함하며,
상기 신호 생성부는 제1 임계값보다 높은 전력을 출력하는 솔라 셀을 높은 우선순위로 설정하여 하베스팅되도록 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 인덕터의 전류가 감소하는 솔라 셀을 낮은 우선순위로 설정하여 하베스팅되도록 상기 제어 신호를 생성하는 충전장치.
In the charging device for increasing the power conversion efficiency according to the amount of input power,
A first solar cell (solar cell) and a second solar cell that converts solar energy into electrical energy and outputs;
A first charging circuit comprising an inductor receiving electric energy converted from at least one of the first solar cell and the second solar cell, and receiving the electric energy based on any one of a first mode and a second mode and a second charging circuit;
a first capacitor connected between the first solar cell and the first charging circuit; and
a second capacitor connected between the second solar cell and the second charging circuit;
The first charging circuit and the second charging circuit,
a source switch control unit configured to distribute the electrical energy based on at least one of the first mode and the second mode; and
and a signal generator for generating a control signal for adjusting the source switch controller,
The signal generator generates the control signal to harvest by setting a solar cell outputting power higher than a first threshold to a high priority, and sets a solar cell in which the current of the inductor is reduced to a low priority to harvest A charging device that generates the control signal to be turned on.
제1항에 있어서,
상기 제1충전회로는,
상기 제1솔라셀로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하는 제1입력단자와,
상기 제2솔라셀로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신하는 제2입력단자와,
상기 제1 전기 에너지 및 상기 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하는 출력 단자 및
상기 출력 에너지를 수신하는 마스터단자를 더 포함하는 충전장치.
According to claim 1,
The first charging circuit,
a first input terminal for receiving the first electrical energy provided from the first solar cell;
a second input terminal for receiving second electrical energy provided from the second solar cell;
an output terminal for outputting an output energy determined based on the first electrical energy and the second electrical energy; and
Charging device further comprising a master terminal for receiving the output energy.
제1항에 있어서,
상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나를 결정하는 모드 결정부를 더 포함할 수 있는 충전장치.
According to claim 1,
The charging device may further include a mode determining unit for determining at least one of the first mode and the second mode.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1모드는 상기 전기 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 클 경우, 상기 전기 에너지를 상기 제1충전회로 및 상기 제2충전회로에 동등하게 분배하고,
상기 제2모드는 상기 전기 에너지의 전체의 합이 제2 임계값보다 작을 경우, 상기 전기 에너지를 상기 제1충전회로 및 제2충전회로에 독립적으로 분배하는 충전장치.
According to claim 1,
In the first mode, when the total sum of the electrical energy is greater than a second threshold, the electrical energy is equally distributed to the first charging circuit and the second charging circuit,
The second mode is a charging device for independently distributing the electrical energy to the first charging circuit and the second charging circuit when the total sum of the electrical energy is less than a second threshold value.
제6항에 있어서,
상기 전기 에너지를 상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배시키기 위해,
소스 스위치 제어부에서 전력 분배를 위한 소스 스위치를 제어하는 제1 소스 스위칭 신호 및 제2 소스 스위칭 신호 중 적어도 하나를 생성하는 충전장치.
7. The method of claim 6,
to distribute the electrical energy based on at least one of the first mode and the second mode;
A charging device for generating at least one of a first source switching signal and a second source switching signal for controlling a source switch for power distribution in the source switch controller.
입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 최대화하는 충전장치의 동작 방법에 있어서,
제1 및 제2 솔라셀이 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 단계;
제1 및 제2 충전회로가 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드로 구분하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 충전회로가 상기 모드에 따라 변환된 전기 에너지를 수신하는 단계를 포함하고,
상기 제1 및 제2 충전회로가 변환된 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드로 구분하는 단계는,
상기 전기 에너지가 상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
제1 임계값보다 높은 전력을 출력하는 에너지 솔라 셀을 높은 우선순위로 설정하여 하베스팅되도록 상기 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제1솔라셀 및 상기 제2 솔라셀 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 입력받는 인덕터의 전류가 감소하는 에너지 솔라 셀을 낮은 우선순위로 설정하여 하베스팅되도록 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 충전장치의 동작 방법.
In the operating method of a charging device for maximizing power conversion efficiency according to the amount of input power,
The first and second solar cells converting solar energy into electrical energy and outputting it;
dividing the converted electrical energy into a first mode and a second mode by the first and second charging circuits; and
and receiving, by the first and second charging circuits, the electrical energy converted according to the mode,
The first and second charging circuits divide the converted electrical energy into a first mode and a second mode,
generating a control signal to cause the electrical energy to be distributed based on at least one of the first mode and the second mode;
The step of generating the control signal comprises:
generating the control signal to be harvested by setting an energy solar cell outputting power higher than a first threshold to a high priority; and
generating the control signal to be harvested by setting an energy solar cell in which a current of an inductor receiving electric energy converted from at least one of the first solar cell and the second solar cell is reduced to a low priority How to operate the charging device.
제8항에 있어서,
상기 충전장치의 동작 방법은,
제1 입력단자가 제1솔라셀로부터 제공되는 제1 전기 에너지를 수신하는 단계와,
제2 입력단자가 제2솔라셀로부터 제공되는 제2 전기 에너지를 수신하는 단계와,
모드 결정부가 상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나를 결정하는 단계와,
소스 스위치 제어부가 상기 전기 에너지가 상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 단계와,출력 단자가 상기 제1 전기 에너지 및 상기 제2 전기 에너지에 기초하여 결정되는 출력 에너지를 출력하는 단계 및
마스터 단자가 상기 출력 에너지를 상기 모드 결정부로 피드백 하는 단계를 더 포함하는 충전장치의 동작 방법.
9. The method of claim 8,
The method of operation of the charging device,
Receiving the first electrical energy provided by the first input terminal from the first solar cell;
receiving, by a second input terminal, a second electrical energy provided from a second solar cell;
determining at least one of the first mode and the second mode by a mode determination unit;
causing the electrical energy to be distributed based on at least one of the first mode and the second mode, by a source switch control unit; and an output terminal determined based on the first electrical energy and the second electrical energy. and outputting
The method of operating a charging device further comprising the step of the master terminal feeding back the output energy to the mode determination unit.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 모드에 따라 변환된 전기 에너지를 수신하는 단계는,
상기 제1모드일 경우, 상기 전기 에너지를 상기 제1충전회로 및 상기 제2충전회로에 동등하게 분배하는 단계,
상기 제2모드일 경우, 상기 변환된 전기 에너지를 상기 제1충전회로 및 제2충전회로에 독립적으로 분배하는 단계를 포함하는 충전장치의 동작 방법.
9. The method of claim 8,
Receiving the electrical energy converted according to the mode comprises:
In the first mode, equally distributing the electrical energy to the first charging circuit and the second charging circuit;
In the case of the second mode, the method of operating a charging device comprising the step of independently distributing the converted electrical energy to the first charging circuit and the second charging circuit.
충전장치;
상기 충전장치의 출력을 저장하는 저장부; 및
상기 출력을 전달하는 로드부를 포함하는 충전시스템에 있어서,
상기 충전장치는,
입력 전력량에 따른 전력 변환 효율을 증가하는 충전장치에 있어서,
태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 제1솔라셀(solar cell) 및 제2솔라셀;
상기 제1솔라셀 및 상기 제2솔라셀 중 적어도 하나로부터 변환된 전기 에너지를 입력받는 인덕터를 포함하며, 상기 전기 에너지를 제1모드 및 제2모드 중 어느 하나에 기초하여 수신하는 제1충전회로 및 제2충전회로;
상기 제1솔라셀과 상기 제1충전회로 사이에 연결되어 있는 제1캐패시터; 및
상기 제2솔라셀과 상기 제2충전회로 사이에 연결되어 있는 제2캐패시터;
를 포함하고,
상기 제1충전회로 및 상기 제2충전회로는,
상기 전기 에너지가 상기 제1모드 및 상기 제2모드 중 적어도 하나에 기초하여 분배되도록 하는 소스 스위치 제어부; 및
상기 소스 스위치 제어부를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함하며,
상기 신호 생성부는 제1 임계값보다 높은 전력을 출력하는 솔라 셀을 높은 우선순위로 설정하여 하베스팅되도록 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 인덕터의 전류가 감소하는 솔라 셀을 낮은 우선순위로 설정하여 하베스팅되도록 상기 제어 신호를 생성하는 충전시스템.
charging device;
a storage unit for storing the output of the charging device; and
In the charging system comprising a rod for transmitting the output,
The charging device is
In the charging device for increasing the power conversion efficiency according to the amount of input power,
A first solar cell (solar cell) and a second solar cell that converts solar energy into electrical energy and outputs;
A first charging circuit comprising an inductor receiving electric energy converted from at least one of the first solar cell and the second solar cell, and receiving the electric energy based on any one of a first mode and a second mode and a second charging circuit;
a first capacitor connected between the first solar cell and the first charging circuit; and
a second capacitor connected between the second solar cell and the second charging circuit;
including,
The first charging circuit and the second charging circuit,
a source switch control unit configured to distribute the electrical energy based on at least one of the first mode and the second mode; and
and a signal generator for generating a control signal for adjusting the source switch controller,
The signal generator generates the control signal to harvest by setting a solar cell outputting power higher than a first threshold to a high priority, and sets a solar cell in which the current of the inductor is reduced to a low priority to harvest A charging system that generates the control signal to be turned on.
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