KR102590476B1 - Auxiliary power storage with automatic charging function - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리의 장점과 커패시터의 장점을 통합하여 장시간 사용이 가능하도록 한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치에 관한 기술로서, 디씨 모터로부터 회전력을 전달받는 제너레이터를 포함하는 발전유닛; 상기 디씨 모터의 기동을 위한 전원을 공급하게 되되, 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전기를 이용하여 충전이 이루어질 수 있는 하나 이상의 배터리뱅크; 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전기를 공급받아 충전이 이루어질 수 있고 부하측으로 전원을 공급하게 되는 복수개의 커패시터뱅크;를 포함하고, 상기 복수개의 커패시터뱅크 중 충전량이 가장 많은 커패시터뱅크에서 상기 부하측으로 전원을 공급하며, 나머지 커패시터뱅크들은 순차적으로 충전이 이루어지도록 제어되는 것을 특징으로 한다.The present invention is a technology related to an auxiliary power storage device with a magnetic charging function that integrates the advantages of a battery and a capacitor to enable long-term use, and includes a power generation unit including a generator that receives rotational force from a DC motor; One or more battery banks that supply power for starting the DC motor and can be charged using electricity generated by the power generation unit; A plurality of capacitor banks that can be charged by receiving electricity generated by the power generation unit and supply power to the load side, and power is supplied to the load side from the capacitor bank with the largest charge among the plurality of capacitor banks. supply, and the remaining capacitor banks are controlled so that they are charged sequentially.
Description
본 발명은 배터리의 장점과 커패시터의 장점을 통합하여 장시간 사용이 가능하도록 한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치에 관한 기술이다.The present invention is a technology related to an auxiliary power storage device with a magnetic charging function that combines the advantages of a battery and a capacitor to enable long-term use.
캠핑, 등산, 낚시 등 야외 활동을 즐기는 인구가 급증하고 있고, 또한 세컨하우스 개념으로 시골에 농막과 같은 주거시설을 사용하는 사람들이 증가하고 있다. The number of people who enjoy outdoor activities such as camping, hiking, and fishing is rapidly increasing, and the number of people using residential facilities such as farm huts in the countryside as a second home is also increasing.
그리고 온실가스로 인한 지구온난화와 같은 환경적 문제가 사회적 문제로 대두됨에 따라 친환경적인 재생 에너지에 대한 관심과 연구개발이 집중되고 있다.And as environmental problems such as global warming caused by greenhouse gases emerge as a social problem, interest and research and development are focused on eco-friendly renewable energy.
또한, 여전히 낙후된 도서나 산골 등에는 전기가 원활하게 공급되지 않는 곳도 많으며, 아프리카와 같은 저개발국에서는 기반시설의 절대적 부족으로 인해 전기 공급이 어려운 곳이 너무나 많은 실정이다.In addition, there are still many underdeveloped islands and mountainous areas where electricity is not supplied smoothly, and in underdeveloped countries such as Africa, there are many places where electricity supply is difficult due to an absolute lack of infrastructure.
이에 근래에는 소형이면서 휴대가 가능한 정도의 보조전원 저장장치들이 많이 사용되고 있다.Accordingly, in recent years, small and portable auxiliary power storage devices have been widely used.
예를들어 캠핑용 등의 목적으로 판매되고 있는 파워뱅크는 상용전원을 통해 가정에서 미리 배터리를 충전한 후 야외활동시 사용하게 되는데, 배터리의 용량 한계로 장시간 사용이 불가능하고 최소한의 용도로밖에 활용할 수 없다는 문제점이 있다.For example, power banks sold for purposes such as camping are used for outdoor activities after charging the battery in advance at home using commercial power. However, due to the limited capacity of the battery, it cannot be used for a long time and can only be used for minimal purposes. There is a problem that there is no.
한편, 야외에서 사용할 수 있는 캠핑용 전원저장장치로 태양광을 이용하여 충전 가능한 것들이 제안되고 있으나, 날씨에 따라 사용이 제한될 수 있고, 충전에 시간이 많이 소요되는 문제점도 있다.Meanwhile, camping power storage devices that can be used outdoors and can be recharged using solar energy have been proposed, but use may be limited depending on the weather and charging takes a long time.
또한, 이러한 기존의 전원저장장치들은 리튬이온 배터리와 같은 이차전지를 사용하고 있으므로 고속 충방전이 쉽지 않고, 반복적인 충방전으로 수명이 짧아지는 문제점도 있다.In addition, these existing power storage devices use secondary batteries such as lithium-ion batteries, so it is not easy to charge and discharge them at high speed, and there is a problem in that their lifespan is shortened due to repeated charging and discharging.
이에 비교하여 슈퍼 커패시터는 일반 커패시터 대비 단위면적당 수십배 더 많은 에너지를 저장할 수 있고, 리튬이온 전지와 비교할 때, 고속 충방전, 반영구적 수명 드으이 우수한 특성을 갖추고 있고, 영하 40℃ 내지 65℃까지 사용 가능하다는 이점도 있다.In comparison, super capacitors can store dozens of times more energy per unit area than regular capacitors, and compared to lithium-ion batteries, they have excellent characteristics such as fast charging and discharging and semi-permanent lifespan, and can be used from -40℃ to 65℃. There is also an advantage.
이처럼 뛰어난 장점을 가진 슈퍼 커패시터는 친환경 정책 및 이산화탄소 배출규제로 인해 차세대 에너지 저장장치로 폭발적인 수요증가가 예상된다.Super capacitors, which have such outstanding advantages, are expected to see explosive growth in demand as next-generation energy storage devices due to eco-friendly policies and carbon dioxide emission regulations.
본 발명에서는 캠핑, 등산 등 야외 활동시 휴대하여 사용이 가능하며, 전기 공급이 원활하지 않은 섬, 산골, 기반시설이 부족한 저개발국가 등에서 최소한의 필수 전기공급을 위한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치를 제공하고자 한다.The present invention provides an auxiliary power storage device that can be carried and used during outdoor activities such as camping and hiking, and has a magnetic charging function for the minimum essential electricity supply in islands and mountainous areas with poor electricity supply, underdeveloped countries with insufficient infrastructure, etc. We would like to provide
또한 본 발명은 슈퍼 커패시터의 특장점과 배터리의 특장점을 조합하여 잔고장 발생 가능성이 낮아 반영구적으로 사용할 수 있는 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention seeks to provide an auxiliary power storage device with a magnetic charging function that can be used semi-permanently with a low probability of minor failure by combining the features of a super capacitor and the features of a battery.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는, 디씨 모터로부터 회전력을 전달받는 제너레이터를 포함하는 발전유닛; 상기 디씨 모터의 기동을 위한 전원을 공급하게 되되, 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전기를 이용하여 충전이 이루어질 수 있는 하나 이상의 배터리뱅크; 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전기를 공급받아 충전이 이루어질 수 있고 부하측으로 전원을 공급하게 되는 복수개의 커패시터뱅크;를 포함하고, 상기 복수개의 커패시터뱅크 중 충전량이 가장 많은 커패시터뱅크에서 상기 부하측으로 전원을 공급하며, 나머지 커패시터뱅크들은 순차적으로 충전이 이루어지도록 제어되는 것을 특징으로 한다.The auxiliary power storage device with a magnetic charging function of the present invention for achieving the presented problem includes a power generation unit including a generator that receives rotational force from a DC motor; One or more battery banks that supply power for starting the DC motor and can be charged using electricity generated by the power generation unit; A plurality of capacitor banks that can be charged by receiving electricity generated by the power generation unit and supply power to the load side, and power is supplied to the load side from the capacitor bank with the largest charge among the plurality of capacitor banks. supply, and the remaining capacitor banks are controlled so that they are charged sequentially.
바람직하게 상기 발전유닛과 연결되는 상기 배터리뱅크 및 상기 복수개의 커패시터뱅크는 컨버터를 거치면서 충전이 이루어지고, 상기 복수개의 커패시터뱅크와 상기 부하측의 연결 중간에 인버터가 구비되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the battery bank and the plurality of capacitor banks connected to the power generation unit are charged through a converter, and an inverter is provided between the plurality of capacitor banks and the load side.
바람직하게 상기 배터리뱅크는 리튬 또는 인산철 배터리로 구성되며, 상기 커패시터뱅크는 슈퍼커패시터로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the battery bank is comprised of a lithium or iron phosphate battery, and the capacitor bank is comprised of a supercapacitor.
바람직하게 상기 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치에는 제어부가 마련되며, 상기 제어부는 상기 복수개의 커패시터뱅크와 연결되어 각 커패시터뱅크의 충전잔량을 검출하여 충전될 커패시터뱅크의 선택이 이루어지고 이에 따라 릴레이 제어가 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the auxiliary power storage device having the magnetic charging function is provided with a control unit, and the control unit is connected to the plurality of capacitor banks to detect the remaining charge of each capacitor bank to select the capacitor bank to be charged, and the relay is connected accordingly. Characterized in that control is performed.
바람직하게 상기 제어부에는 각 커패시터뱅크의 충전효율을 판별하는 충전효율측정부가 마련되어 각 커패시터뱅크의 충전효율을 알려줄 수 있도록 하며, 상기 충전효율이 설정된 임계치 이하인 경우 교체신호를 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the control unit is provided with a charging efficiency measurement unit that determines the charging efficiency of each capacitor bank, so as to inform the charging efficiency of each capacitor bank, and provides a replacement signal when the charging efficiency is below a set threshold.
바람직하게 상기 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 박스 형상의 케이싱을 갖추게 되며, 상기 케이싱의 상면에 슬라이딩 방식으로 펼쳐질 수 있으면서 접철되는 복수매의 태양전지판이 마련되어 태양광을 이용하여 상기 배터리뱅크를 충전시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the auxiliary power storage device with the magnetic charging function is equipped with a box-shaped casing, and a plurality of solar panels that can be slidably unfolded and folded are provided on the upper surface of the casing to use solar energy to power the battery bank. It is characterized by allowing charging.
본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 소형으로 제작이 가능하여 휴대가 가능하여 전기공급이 불가능한 야외나 기반시설 부족으로 인한 전기공급의 제한이 따르는 곳에서 보조전원장치로 활용될 수 있다는 효과가 있다.The auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention can be manufactured in a small size and is portable, so it can be used as an auxiliary power device outdoors where electricity supply is not possible or in places where electricity supply is limited due to lack of infrastructure. There is an effect.
특히, 본 발명은 커패시터의 장점과 배터리의 장점을 접목하여 자력 충전을 통해 장시간 사용이 가능한 보조전원장치로 활용할 수 있다는 효과가 있다.In particular, the present invention has the effect of combining the advantages of a capacitor and a battery to enable it to be used as an auxiliary power device that can be used for a long time through magnetic charging.
또한 본 발명에 의하면 소형 DC모터를 이용하여 제너레이터를 구동되게 함에 따라 소음이 전혀 없다는 장점이 있고, 슈퍼 커패시터의 충전 속도가 빠르고 충방전횟수가 50만회에 달하므로 반영구적인 사용이 가능하고 일반 배터리에 비해 중량이 가볍다는 장점도 있다.In addition, according to the present invention, there is no noise at all as the generator is driven using a small DC motor, and the charging speed of the super capacitor is fast and the number of charging and discharging reaches 500,000 times, so it can be used semi-permanently and can be used as a general battery. It also has the advantage of being lighter in weight.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치의 회로 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치의 개략적인 외관 구성도.
도 4는 측면 태양전지판이 펼쳐지는 것을 보여주는 예시도.1 is a conceptual diagram of an auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a circuit diagram of an auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic external configuration diagram of an auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention.
Figure 4 is an example diagram showing the side solar panel being unfolded.
이하, 본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a more detailed description will be given of the auxiliary power storage device having a magnetic charging function according to the present invention, with reference to the attached drawings. However, the presented drawings and detailed description thereof illustrate an example of a possible implementation according to the technical idea of the present invention, and the scope of technical protection of the present invention is not limited thereto.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치의 회로 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치의 개략적인 외관 구성도이고, 도 4는 측면 태양전지판이 펼쳐지는 것을 보여주는 예시도이다.Figure 1 is a conceptual diagram of an auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a circuit diagram of an auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to a preferred embodiment of the present invention. , Figure 3 is a schematic external configuration diagram of an auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention, and Figure 4 is an exemplary diagram showing the side solar panel being unfolded.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 주요한 구성요소로 발전유닛(100), 배터리뱅크(200), 커패시터뱅크(300)를 포함한다.As shown, the auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention includes a
발전유닛(100)은 디씨 모터(110)와 제너레이터(120)를 포함하며, 디씨 모터(110)의 회전력에 의해 제너레이터(120)가 회전동작하면서 전기를 생산하게 된다. 디씨 모터(110)는 DC 12V 또는 DC 24V 이며, 제너레이터(120)는 AC 220V인 교류발전기로서 교류를 생산하게 된다.The
디씨 모터(110)는 전기공급을 통해 작동하게 되며, 디씨 모터(110)의 기동을 위한 전원을 공급하기 위한 하나 이상의 배터리뱅크(200)가 마련된다. 배터리뱅크(200)는 하나 이상이 병렬로 마련될 수 있으며, 배터리뱅크(200)는 충방전이 이루어질 수 있고, 기본적으로 배터리뱅크(200)에 저장된 전기가 디씨 모터(110)로 공급되어 회전력을 만들어내게 되고, 디씨 모터(110)에 의해 만들어지는 회전력은 제너레이터(120)의 회전자를 회전되게 하여 교류전기를 만들게 된다.The DC
특히, 배터리뱅크(200)는 발전유닛(100)에 의해 생성되는 전기를 받아 충전이 이루어질 수 있으며, 이를 위해 발전유닛(100)과 배터리뱅크(200) 사이에는 컨버터(400)가 마련되어 교류전기를 직류로 변환하여 배터리뱅크(200)를 충전시키게 된다.In particular, the
즉, 발전유닛(100)은 배터리뱅크(200)로부터 전기를 공급받아 전기를 생산함과 동시에 생산된 전기의 일부는 배터리뱅크(200)의 충전을 위해 사용되는 것이다.That is, the
배터리뱅크(200) 외에 복수개의 커패시터뱅크(300)가 구비되며, 커패시터뱅크(300)는 발전유닛(100)에 의해 생성되는 전기를 공급받아 충전이 이루어질 수 있으며, 또한 부하측으로 전원을 공급하게 된다.In addition to the
특히, 커패시터뱅크(300)는 두 개 이상의 복수개로 마련되고, 부하측 및 발전유닛(100)과 병렬로 연결되고, 발전유닛(100)과 커패시터뱅크(300) 사이에 컨버터(400)가 마련되어 제너레이터(120)에 의해 생산된 교류전기를 직류전기로 변환하여 커패시터뱅크(300)에 충전될 수 있도록 한다.In particular, the
바람직하게 본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 복수개의 커패시터뱅크(300)가 마련되도록 하여 다수의 커패시터뱅크(300) 중에서 충전량이 가장 많은 커패시터뱅크(300)에서 부하측으로 전원을 공급할 수 있도록 제어되고, 나머지 커패시터뱅크들은 순차적으로 충전이 이루어지도록 한다.Preferably, the auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention is provided with a plurality of
한편, 복수개의 커패시터뱅크(300)와 부하측의 연결 중간에는 인버터(500)가 마련되어 커패시터뱅크(300)에 저장된 직류전기를 교류(AC 220V)로 변환하여 부하측에 공급할 수 있도록 한다.Meanwhile, an
그리고 본 발명에서는 배터리뱅크(200)와 커패시터뱅크(300)가 독립적으로 마련되는데, 배터리뱅크(200)는 리튬이나 인산철 배터리로 이루어지는 충전식 배터리인 것으로 하며, 커패시터뱅크(300)는 슈퍼 커패시터들로 구성되는 것으로 한다.In the present invention, the
즉, 본 발명에서는 배터리뱅크(200)와 커패시터뱅크(300)의 장점을 활용할 수 있도록 조합함으로써 향상된 효과를 발휘하도록 한다.That is, in the present invention, improved effects are achieved by combining the
배터리뱅크(200)로는 "리튬 이온 배터리"를 사용하고, 커패시터뱅크(300)는 "슈퍼 커패시터"를 활용하도록 하는데, 양자는 전기화학적인 반응을 이용한 에너지 저장 장치지만, 에너지를 저장할 때 사용하는 전기화학적 메커니즘이 달라 "에너지밀도" 및 "전력밀도"에 차이가 있다.The
리튬 이온 배터리의 경우 "전력밀도"는 낮은 반면 "에너지밀도"는 상당히 높은 편이다. 즉 리튬 이온 배터리는 전력밀도 자체는 슈퍼 커패시터보다 낮지만 화학적인 반응을 수반하기 때문에 천천히 긴 시간 동안 전력을 충.방전하여 저장할 수 있는 에너지가 상대적으로 많아 에너지 밀도가 높다는 장점을 갖추고 있다. In the case of lithium-ion batteries, the “power density” is low, but the “energy density” is quite high. In other words, the power density of lithium-ion batteries is lower than that of super capacitors, but because they involve chemical reactions, they have the advantage of high energy density because they can store relatively more energy by slowly charging and discharging power over a long period of time.
이에 비해 슈퍼 커패시터는 일반적인 커패시터와 리튬 이온 배터리의 중간적 특징을 나타내는데, 평범한 커패시터에 비해 많은 양의 에너지를 저장할 수 있으면서 동시에 일반 배터리보다 훨씬 높은 출력을 낼 수 있다는 장점을 갖추고 있다.In comparison, super capacitors exhibit intermediate characteristics between ordinary capacitors and lithium-ion batteries, and have the advantage of being able to store a larger amount of energy than ordinary capacitors, while at the same time producing much higher output than ordinary batteries.
발전유닛(100)의 디씨모터(110)를 기동하기 위한 배터리뱅크(200)는 리튬 이온 배터리를 사용함으로써 장시간 전력을 충.방전하면서 안정적으로 전력을 공급할 수 있다는 장점이 있다. 배터리뱅크(200)는 두 개 이상으로 복수개로 구성되게 할 수 있으며, 발전유닛(100)으로의 전력공급이 선택 제어되게 구성할 수 있다.The
한편, 복수개로 구성되는 커패시터뱅크(300)는 슈퍼 커패시터로 함으로써 신속한 충,방전이 이루어져 부하측으로 고품질의 전기를 공급할 수 있게 된다.Meanwhile, the
복수개로 구성되는 커패시터뱅크(300) 중 어느 하나로부터 부하측으로 전력이 공급되고, 제어로직에 따라 순차적으로 커패시터뱅크의 전력이 사용되게 한다.Power is supplied to the load from one of a plurality of
구체적으로 본원의 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치에는 소정의 제어부(600)가 마련되며, 제어부(600)는 복수개로 구성되는 커패시터뱅크(300)와 연결되어 각 커패시터뱅크(300)의 충전잔량을 검출하여 충전될 커패시터뱅크(300)의 선택이 이루어지고 이에 따라 릴레이 제어가 수행되도록 한다. 즉, 복수의 커패시터뱅크(300) 중 가장 충전잔량이 많은 것은 부하측으로 전력을 공급하도록 제어되며, 나머지 커패시터뱅크 중에서 충전잔량이 가장 많거나 가장 작은 것부터 충전순서가 결정되도록 제어될 수 있도록 한다.Specifically, the auxiliary power storage device with a magnetic charging function of the present invention is provided with a
더욱 바람직하게 제어부(600)에는 각 커패시터뱅크(300)의 충전효율을 판별할 수 있는 충전효율측정부(610)가 마련되게 할 수 있으며, 이를 통해 각 커패시터뱅크(300)의 충전효율을 알려줄 수 있도록 하고, 충전효율이 설정된 임계치 이하가 되면 교체신호를 제공하도록 한다.More preferably, the
다양한 원인으로 인해 커패시터뱅크(300)의 충전효율은 떨어질 수 있으며, 예를들어 충전효율이 50% 이하가 되는 경우에는 교체신호를 제공함으로써 해당 커패시터뱅크를 새로운 것으로 교체하도록 하는 것과 같다. 충전효율은 충전시간 대비 실제 충전량을 통해 결정될 수 있다.The charging efficiency of the
더 나아가 본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 사각 박스 형상의 케이싱(700)을 갖추게 되며, 케이싱(700) 내부에 발전유닛(100), 배터리뱅크(200), 커패시터뱅크(300), 제어부(600) 등이 내장되도록 한다.Furthermore, the auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention is equipped with a
특히 케이싱(700)의 상면에는 슬라이딩 방식으로 펼쳐질 수 있으면서 접철되는 복수매의 태양전지판(800)이 마련될 수 있다. 케이싱(700)에 상면에 슬라이딩 방식으로 외부로 펼쳐질 수 있는 판상의 태양전지판(800)이 마련되는데, 태양전지판은 접철되는 복수매로 이루어질 수 있고, 케이싱 외부로 펼쳐지면 접철된 다수의 태양전지판은 넓게 펼쳐지면서 충분한 전기생산이 가능하도록 한다.In particular, a plurality of
또한, 더욱 바람직하게 케이싱(700)의 좌우측면 내측으로도 슬라이딩 방식으로 펼쳐질 수 있는 측면 태양전지판(810)이 마련될 수 있고, 사용시에는 포켓으로부터 측면 태양전지판(810)을 외부로 당겨낸 후 상방으로 들어올리게 되면 수평으로 펼쳐질 수 있고, 다양한 각도로 배치할 수 있도록 한다. 즉, 측면 태양전지판(810)의 상단은 회동축(미도시)에 연결되어 회동될 수 있도록 한다.In addition, more preferably, a side
케이싱(700)에 구비되는 태양전지판(800)을 통해 생산되는 전기는 배터리뱅크(200)를 충전시키는 용도로 활용하도록 함이 바람직하다. 케이싱(700)에 설치되는 태양전지판(800)은 필요에 따라 펼쳐 사용하도록 하는데, 특히 장시간 미사용으로 인해 배터리뱅크의 방전이 심한 경우에는 발전유닛의 운전을 위해 배터리뱅크 충전용으로 활용하도록 한다.It is desirable to use the electricity produced through the
더욱 바람직하게 케이싱(700) 외면에는 태양전지판(800)에 의해 생산되는 전기를 배터리뱅크(200) 또는 커패시터뱅크(300)로 선택적으로 제공할 수 있도록 하기 위한 두 개의 연결포트가 구비되게 한다. 즉, 제1연결포트(P1)는 태양전지판에 의해 생산되는 전기를 배터리뱅크로 공급하기 위한 것이고, 제2연결포트(P2)는 커패시터뱅크로 공급하기 위한 것이다.More preferably, two connection ports are provided on the outer surface of the
또한 더욱 바람직하게는 상용전기를 연결하여 부하측으로 전기를 공급할 수 있도록 하기 위한 상용전기 연결포트가 마련되게 한다.In addition, more preferably, a commercial electricity connection port is provided to connect commercial electricity to supply electricity to the load side.
더욱 바람직하게 본 발명을 구성함에 있어서, 발전유닛은 타 구성요소에 비교하여 고장 가능성이 높기 때문에 누구라도 쉽게 교체할 수 있도록 할 필요가 있다. 즉, 본 발명의 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 야외활동시나 도서산간 지역 등 전기, 도로 등 기반시설이 열악한 곳에서 활용되기에 적합하므로 장치의 고장시에는 사용자가 직접 간편하게 수리할 수 있어야 한다.In constructing the present invention more preferably, the power generation unit needs to be easily replaced by anyone because it has a higher probability of failure compared to other components. In other words, the auxiliary power storage device with a magnetic charging function of the present invention is suitable for use in places with poor infrastructure such as electricity and roads, such as during outdoor activities or in mountainous areas on islands, so when the device breaks down, the user must be able to easily repair it. do.
이러한 점을 고려하여 발전유닛은 하나의 모듈로 제작되게 하며, 케이싱 내부에 간단하게 탈부착시킬 수 있도록 한다. 즉, 발전유닛은 소정의 홀더 내부에 디씨 모터와 제너레이터가 상호 연결되는 상태로 설치되게 하며, 홀더의 좌우 양단부에는 접속단이 형성된다. 케이싱 내부에는 접속단에 대응하는 접속구가 형성되게 하여 발전유닛을 간편하게 탈부착할 수 있도록 한다. 이처럼 발전유닛을 하나의 일체화된 부품으로 제공할 수 있도록 모듈화함으로써 발전유닛의 고장 내지 이상시 쉽게 부품교환으로 문제점을 해결할 수 있도록 한다.Taking this into consideration, the power generation unit is manufactured as a single module and can be easily attached and detached from the inside of the casing. That is, the power generation unit is installed inside a predetermined holder with the DC motor and generator interconnected, and connection ends are formed at both left and right ends of the holder. A connection port corresponding to the connection end is formed inside the casing so that the power generation unit can be easily attached and detached. In this way, by modularizing the power generation unit so that it can be provided as one integrated part, problems can be easily solved by replacing parts in case of a malfunction or abnormality of the power generation unit.
본 발명에 의한 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치는 전원스위치를 켜게 되면, 제어부에서 시스템 전체에 대한 스캐닝이 이루어진다. 즉, 배터리뱅크의 상태체크, 커패시터뱅크의 상태체크가 이루어지도록 한다. When the auxiliary power storage device with a magnetic charging function according to the present invention is turned on, the control unit scans the entire system. In other words, the status of the battery bank and the capacitor bank are checked.
배터리뱅크의 충전잔량이 지나치게 작은 경우에는 외부전원을 연결하여 배터리탱크를 충전할 필요가 있을 것이다.If the remaining charge in the battery bank is too low, it may be necessary to charge the battery tank by connecting an external power source.
복수개로 이루어지는 커패시터뱅크는 각 커패시터뱅크의 충전잔량이 측정되어 충전량이 가장 많은 것부터 작은 것 순으로 순차적인 순서가 결정되도록 하여 부하 연결시에는 충전잔량이 가장 많은 커패시터뱅크로부터 전력이 공급되게 하고, 나머지 커패시터뱅크들은 순차적으로 충전이 이루어지도록 한다.In the case of a plurality of capacitor banks, the remaining charge of each capacitor bank is measured and the sequential order is determined from the highest to the smallest charge, so that when connecting a load, power is supplied from the capacitor bank with the most remaining charge, and the remaining Capacitor banks are charged sequentially.
이처럼 본 발명의 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치를 활용하면, 배터리뱅크의 전력으로 발전유닛을 가동하도록 하고, 이를 통해 생산되는 전기의 일부는 배터리뱅크를 다시 충전하며, 또 다른 일부는 커패시터뱅크 중 어느 하나를 충전시키도록 한다. 본원에서는 소비전력이 적은 소형 디씨 모터와 이에 연결된 제너레이터를 통해 전기를 생산하도록 함으로써 배터리뱅크가 방전되지 않도록 지속적으로 충전시킬 수 있고, 충전잔량이 부족한 커패시터뱅크들도 순차적으로 충전시키도록 함으로써 부하측으로 공급할 수 있는 전기를 저장하도록 하는 것이다.In this way, by using the auxiliary power storage device with a magnetic charging function of the present invention, the power generation unit is operated with the power of the battery bank, and part of the electricity produced through this recharges the battery bank, and another part is used in the capacitor bank. Try charging one of them. At our center, we can continuously charge the battery bank so that it does not discharge by producing electricity through a small DC motor with low power consumption and a generator connected to it, and by sequentially charging the capacitor banks with insufficient remaining charge, we can supply it to the load. The idea is to save as much electricity as possible.
본 발명의 구현예에 대해 설명하도록 한다.Let us now describe an embodiment of the present invention.
1. 부하용량 : AC 220V 100W1. Load capacity:
· 2. 저장용량 : DC 2.8V 600F 5EA 직렬연결 = DC 14V 120F x 8병렬 = DC 14V 960F의 저장 PACKAGE를 2GROUP· 2. Storage capacity: DC 2.8V 600F 5EA serial connection = DC 14V 120F x 8 parallel = DC 14V 960F storage PACKAGE in 2GROUP
· 3. 충전용량 : RPM이 500일 때 3상 AC 13-15V 1kW 발생하는 소형 발전기3. Charging capacity: Small generator that generates 1kW of 3-phase AC 13-15V when RPM is 500
4.발전기 구동모터 : DC 12V 65W 소형모터, RPM 2500의 SPEED CONTROLLER 제어 4.Generator drive motor: DC 12V 65W small motor, SPEED CONTROLLER control at RPM 2500
· 5.발전기 구동 모터 동력원 : 인산철 BATTERY DC 12V 35AH· 5.Generator driving motor power source: Iron phosphate BATTERY DC 12V 35AH
· 6.발전기 구동방식 : BELT PULLY 방식 (비율 5:1), 소형 MOTOR 5회전 시 발전기 1회전· 6. Generator driving method: BELT PULLY method (ratio 5:1), 1 rotation of generator per 5 rotations of small motor
· 7.인버터 : 입력 DC 12V, 출력 AC 220V, 용량 1상 1500W· 7. Inverter: input DC 12V,
8.정류기 : 3상 BRIDGE DIODE 50A 8. Rectifier: 3-phase BRIDGE DIODE 50A
상기와 같은 구성품들을 통해 시운전을 실시하였으며, AC 220V 100W의 부하를 사용하기 위하여, CAPACITOR 14V 960F 2GROUP을 설치하고, 발전기와 구동모터, 인버터, 3상 정류기 등을 갖추고, 실험을 하였다. A test run was conducted using the above components, and in order to use a load of
CAPACITOR BANK “A”에 저장된 전력으로 부하를 사용할 때 100W를 12분간 유지했고, 이때 CAPACITOR BANK“B”를 발전기를 가동하여 충전했을 때, 만충전까지 대략 10분의 시간이 소요되었다. CAPACITOR BANK “B”를 사용할 때에는 CAPACITOR BANK “A”를 충전하여 장시간 반복 사용이 가능하였다. When using the load with the power stored in CAPACITOR BANK “A”, 100W was maintained for 12 minutes, and when CAPACITOR BANK “B” was charged by running the generator, it took approximately 10 minutes to fully charge. When using CAPACITOR BANK “B”, CAPACITOR BANK “A” could be charged and used repeatedly for a long time.
본 발명은 야외 활동시나 오지 산간 등의 지역에서 휴대용 혹은 비상용 보조전원장치로 널리 사용되기에 적합한 기술이다.The present invention is a technology suitable for widespread use as a portable or emergency auxiliary power device in outdoor activities or remote mountainous areas.
100 : 발전유닛 110 : 디씨 모터
120 : 제너레이터 200 : 배터리뱅크
300 : 커패시터뱅크 400 : 컨버터
500 : 인버터 600 : 제어부
610 : 충전효율측정부 700 : 케이싱
800 : 태양전지판
P1 : 제1연결포트
P2 : 제2연결포트 100: Power generation unit 110: DC motor
120: Generator 200: Battery bank
300: capacitor bank 400: converter
500: Inverter 600: Control unit
610: Charging efficiency measuring unit 700: Casing
800: solar panel
P1: 1st connection port
P2: 2nd connection port
Claims (6)
디씨 모터로부터 회전력을 전달받는 제너레이터를 포함하는 발전유닛;
상기 디씨 모터의 기동을 위한 전원을 공급하게 되되, 상기 발전유닛에 의해 생성되는 전기를 이용하여 충전이 이루어질 수 있는 하나 이상의 배터리뱅크;
상기 발전유닛에 의해 생성되는 전기를 공급받아 충전이 이루어질 수 있고 부하측으로 전원을 공급하게 되는 복수개의 커패시터뱅크;를 포함하고,
상기 복수개의 커패시터뱅크 중 충전량이 가장 많은 커패시터뱅크에서 상기 부하측으로 전원을 공급하며, 나머지 커패시터뱅크들은 순차적으로 충전이 이루어지도록 제어하기 위한 제어부가 마련되며, 상기 제어부는 상기 복수개의 커패시터뱅크와 연결되어 각 커패시터뱅크의 충전잔량을 검출하여 충전될 커패시터뱅크의 선택이 이루어지고 이에 따라 릴레이 제어가 수행되고,
상기 제어부에는 각 커패시터뱅크의 충전효율을 판별하는 충전효율측정부가 마련되어 각 커패시터뱅크의 충전효율을 알려줄 수 있도록 하며, 상기 충전효율이 설정된 임계치 이하인 경우 교체신호를 제공하도록 하되,
상기 케이싱의 상면에 슬라이딩 방식으로 펼쳐질 수 있으면서 접철되는 복수매의 태양전지판이 마련되어 태양광을 이용하여 상기 배터리뱅크를 충전시킬 수 있도록 하고,
상기 발전유닛은 소정의 홀더 내부에 상기 디씨 모터와 제너레이터가 상호 연결되는 상태로 설치되게 하며, 상기 홀더의 좌우 양단부에는 접속단이 형성되고, 상기 케이싱 내부에는 상기 접속단에 대응하는 접속구가 형성되게 하여 발전유닛을 간편하게 탈부착할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치.Box-shaped casing;
A power generation unit including a generator that receives rotational force from a DC motor;
One or more battery banks that supply power for starting the DC motor and can be charged using electricity generated by the power generation unit;
It includes a plurality of capacitor banks that can be charged by receiving electricity generated by the power generation unit and supply power to the load side,
Among the plurality of capacitor banks, the capacitor bank with the most charge supplies power to the load, and a control unit is provided to control the remaining capacitor banks to be charged sequentially. The control unit is connected to the plurality of capacitor banks. By detecting the remaining charge of each capacitor bank, the capacitor bank to be charged is selected, and relay control is performed accordingly.
The control unit is provided with a charging efficiency measurement unit that determines the charging efficiency of each capacitor bank to inform the charging efficiency of each capacitor bank, and provides a replacement signal when the charging efficiency is below a set threshold,
A plurality of solar panels that can be slidably unfolded and folded are provided on the upper surface of the casing so that the battery bank can be charged using sunlight,
The power generation unit is installed in a state in which the DC motor and the generator are interconnected inside a predetermined holder, connection ends are formed at both left and right ends of the holder, and connection ports corresponding to the connection ends are formed inside the casing. An auxiliary power storage device with a magnetic charging function that allows the power generation unit to be easily attached and detached.
상기 발전유닛과 연결되는 상기 배터리뱅크 및 상기 복수개의 커패시터뱅크는 컨버터를 거치면서 충전이 이루어지고, 상기 복수개의 커패시터뱅크와 상기 부하측의 연결 중간에 인버터가 구비되는 것을 특징으로 하는 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치.According to claim 1,
The battery bank and the plurality of capacitor banks connected to the power generation unit are charged through a converter, and have a magnetic charging function, wherein an inverter is provided between the plurality of capacitor banks and the load side. Auxiliary power storage device.
상기 배터리뱅크는 리튬 또는 인산철 배터리로 구성되며, 상기 커패시터뱅크는 슈퍼커패시터로 구성되는 것을 특징으로 하는 자력 충전 기능을 갖는 보조전원 저장장치.According to claim 2,
The battery bank is composed of lithium or iron phosphate batteries, and the capacitor bank is composed of a super capacitor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230079084A KR102590476B1 (en) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | Auxiliary power storage with automatic charging function |
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| KR1020230079084A KR102590476B1 (en) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | Auxiliary power storage with automatic charging function |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102590476B1 true KR102590476B1 (en) | 2023-10-16 |
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ID=88506163
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| KR1020230079084A KR102590476B1 (en) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | Auxiliary power storage with automatic charging function |
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| KR (1) | KR102590476B1 (en) |
Citations (4)
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| KR20100133993A (en) * | 2008-02-26 | 2010-12-22 | 에이에프에스 트리니티 파워 코포레이션 | System and method for dual energy storage management |
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| KR20190028899A (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-20 | 주식회사 경일그린텍 | Hybrid Energy storage system for charging and discharging Solor photovoltaic energy |
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2023
- 2023-06-20 KR KR1020230079084A patent/KR102590476B1/en active IP Right Grant
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