KR102634859B1 - 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 순차적으로 입력받고, 입력받은 전력을 합산함으로써, 하나 이상의 종류의 복수의 전력 수집 소자로 수집한 전력을 용이하게 합산할 수 있고, 합산한 전력을 즉시 소비할 수 있는 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치에 관한 것이다.

Description

전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치{APPARATUS FOR COMBINING POWER, APPARATUS FOR CONTROLLING POWER AND ELECTRIC/ELECTRONIC APPARATUS}

본 명세서는 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 순차적으로 입력받아, 입력받은 전력을 합산하는 것을 특징으로 하는 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 전력의 수집 및 합산 기술로, 특히, 주변 환경의 에너지를 전기에너지 형태로 변환하여 전력을 수집하는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 소자, 즉 전력 수집 장치와 관련이 있다.

에너지 하베스팅 기술이 적용되는 전력 수집 장치의 예로는 태양광의 빛에너지를 DC 전력으로 변환하는 태양전지, 외부의 열에너지를 DC 전력으로 변환하는 열전 발전 소자, 외부로부터 수신된 전자기파를 AC 전력으로 변환하는 안테나 및 진동에너지를 AC 전력으로 변환하는 압전 발전 소자 등이 있는데, 이러한 전력 수집 장치들은 환경의 요인, 수집되는 에너지량이 제한적인 점, 에너지 수집 및 변환시의 손실 및 변환의 한계 등으로 인해 저전력의 수집만이 가능하였다.

따라서, 전력 수집 장치로 수집된 전력을 활용하기 위해선 전력 수집 장치를 복수로 구성하여, 복수의 전력 수집 장치로 전력을 수집하여야만 했다.

그러나, 복수의 전력 수집 장치를 구성하여 전력을 수집하는 경우에도 아래와 같은 기술적 한계들로 인해, 적용성, 활용성 및 효용성은 제한적일 수 밖에 없었다.

1) 각기 다른 환경에 존재하는 에너지가 다양하여 적용되는 전력 수집 소자의 종류 또한 환경에 따라 선택해야 함으로써, 적용되는 전력 변환 기법 및 전력 변환기의 구성도 다양해져, 설계가 복잡해질 수 밖에 없는 한계가 있다.

2) 주변 환경의 에너지가 충분하지 않을 경우 전력 수집 소자의 크기가 대형화되어 전체 모듈의 크기 증가 및 가격 상승의 부작용이 있다.

3) 두 개 이상의 전력 수집소자를 적용할 경우 각 전력 소자의 출력 형태 및 특성이 다르므로 상기 각 전력 수집소자의 출력을 변환하기 위한 각 전력 변환기를 어레이 형태로 배치하여야 하며, 이에 따른 제작의 어려움, 모듈의 대형화 및 가격 상승의 부작용이 있다.

즉, 종래의 에너지 하베스팅 소자 - 전력 수집 장치 기술은 서로 다른 종류의 전력 수집 소자로 수집되는 전력을 합산하는 기술적 한계로 인해, 전력의 합산 및 변환을 위한 구성의 구비로 인한 설계 및 제작의 어려움, 이에 따른 소형화의 한계, 가격 상승의 문제들이 있었다.

또한, 상기와 같은 문제들로 복수의 전력 수집 장치를 이용한 에너지 하베스팅 기술이 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등 모든 활용 분야에 적용되기가 어려워, 활용성이 제한적일 수 밖에 없었다.

따라서, 본 명세서는 종래기술의 한계를 해결하는 것을 과제로 하여, 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 순차적으로 입력받아 합산할 수 있는 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치를 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 전력 합산기는, 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부, 상기 복수의 입력부로부터 전달받은 전력을 외부로 출력하는 출력부 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록, 상기 복수의 입력부를 순차적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 입력부는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼 및 상기 버퍼와 상기 출력부 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버퍼는, 커패시터 및 2차 전지 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 스위칭 소자는, 반도체 스위칭 소자일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 버퍼에 저장된 전력을 검출하여, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼에 저장된 전력이 상기 출력부에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어부는, 기 설정된 기준을 근거로 상기 복수의 입력부를 순차적으로 제어할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치는, 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 전력 합산기, 상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 외부로 출력하는 컨버터 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기를 제어하고, 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 상기 컨버터를 제어하는 제어기를 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 전력 합산기는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부 및 상기 복수의 입력부로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터로 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 입력부는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼 및 상기 버퍼와 상기 출력부 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버퍼는, 커패시터 및 2차 전지 중 어느 하나이고, 상기 스위칭 소자는, 반도체 스위칭 소자일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 버퍼에 저장된 전력을 검출하고, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼에 저장된 전력이 상기 출력부에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 컨버터는, 상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력에 따라 승압/강압 동작하는 승압/강압용 컨버터일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 전력 합산기로부터 상기 컨버터로 전달되는 전력의 전압을 검출하여, 검출된 결과에 따라 상기 컨버터가 승압기 또는 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 전력 합산기로부터 상기 컨버터로 전달되는 전력의 전압이 기설정된 기준 전압보다 미만인 경우, 상기 컨버터가 승압기로 동작하도록 제어하고, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 이상인 경우, 상기 컨버터가 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 전력을 상기 전력 합산기에 입력 가능한 형태로 변환 또는 제어하는 전력 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어부는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 DC 전력을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어하는 MPPT 제어기 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력을 정류하는 정류기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어부는, 상기 정류기를 포함하는 경우, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력에 대해 임피던스 매칭이 이루어지는 임피던스 매칭부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 기설정된 입력 기준을 근거로 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 기설정된 출력 기준을 근거로 상기 전력 합산기를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 상기 컨버터를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 외부는, 상기 컨버터에서 출력된 전력을 저장하는 저장부 또는 상기 컨버터에 출력된 전력을 소비하는 소비부일 수 있다.

또한, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 개시된 전력 소비 장치는, 복수의 전력 수집 소자, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 입력받고, 입력받은 전력을 저장부 또는 소비부로 출력하는 전력 제어 장치, 상기 전력 제어 장치로부터 출력된 전력을 저장하는 상기 저장부 및 상기 전력 제어 장치로부터 출력된 전력을 소비하는 상기 소비부를 포함하고, 상기 전력 제어 장치는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 순차적으로 입력받고, 순차적으로 입력된 전력을 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력하도록 전력을 제어한다.

일 실시 예에서, 상기 전력 수집 소자는, 외부로부터 수집된 하나 이상의 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 수집 소자는, 태양광의 빛에너지를 DC 전력으로 변환하는 태양전지, 외부의 열에너지를 DC 전력으로 변환하는 열전 발전 소자, 외부로부터 수신된 전자기파를 AC 전력으로 변환하는 안테나 및 진동에너지를 AC 전력으로 변환하는 압전 발전 소자 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어 장치는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 전력 합산기, 상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력하는 컨버터 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기를 제어하고, 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력되도록 상기 컨버터를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 합산기는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부 및 상기 복수의 입력부로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터로 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 입력부는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼 및 상기 버퍼와 상기 출력부 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 버퍼는, 커패시터 및 2차 전지 중 어느 하나이고, 상기 스위칭 소자는, 반도체 스위칭 소자일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 버퍼에 저장된 전력을 검출하고, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼에 저장된 전력이 상기 출력부에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 컨버터는, 상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력에 따라 승압/강압 동작하는 승압/강압용 컨버터일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 전력 합산기로부터 상기 컨버터로 전달되는 전력의 전압을 검출하여, 검출된 결과에 따라 상기 컨버터가 승압기 또는 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제어기는, 상기 전력 합산기로부터 상기 컨버터로 전달되는 전력의 전압이 기설정된 기준 전압보다 미만인 경우, 상기 컨버터가 승압기로 동작하도록 제어하고, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 이상인 경우, 상기 컨버터가 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 전력을 상기 전력 합산기에 입력 가능한 형태로 변환 또는 제어하는 전력 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어부는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 DC 전력을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어하는 MPPT 제어기 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력을 정류하는 정류기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어부는, 상기 정류기를 포함하는 경우, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력에 대해 임피던스 매칭이 이루어지는 임피던스 매칭부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어 장치는, 기설정된 입력 기준을 근거로 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 전력을 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어 장치는, 기설정된 출력 기준을 근거로 상기 전력 합산기를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력되도록 전력을 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어 장치는, 상기 소비부의 상태를 검출한 결과, 또는 상기 소비부로부터 상태 정보를 전달받은 결과를 근거로 상기 전력 합산기를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력되도록 전력을 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 전력 제어 장치는, 상기 저장부에 저장된 전력이 상기 소비부로 출력되도록 상기 저장부를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 저장부는, 상기 전력 제어 장치로부터 출력된 전력을 저장하는 2차 전지일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 소비부는, 외부 환경 상태를 센싱하는 센서, 상기 센서에서 센싱된 신호를 처리하는 신호 처리 수단 및 상기 소비부의 통신 및 제어를 수행하는 제어 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 제어함으로써, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 순차적으로 입력받아 합산할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 제어함으로써, 하나 이상의 종류의 복수의 전력 수집 소자로 수집한 전력을 용이하게 합산하여, 합산한 전력을 즉시 소비할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 하나의 전력 합산기를 사용하여 복수의 전력 수집 소자로부터 수집된 전력을 순차적으로 입력받아 합산함으로써, 복수의 전력 수집 소자를 이용한 전력 수집 기술의 활용성 및 적용성이 증대되는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 하나의 전력 합산기를 사용하여 복수의 전력 수집 소자로부터 수집된 전력을 합산함으로써, 모듈의 단순화 및 설계의 간소화가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 모듈의 단순화 및 설계의 간소화가 이루어짐으로써, 제작 및 설계 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 입력부의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1.
도 4는 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2.
도 5는 본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 실시 예에 따른 입출력의 예시를 나타낸 예시도.
도 6은 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 7은 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1.
도 8은 본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 컨버터의 구성을 나타낸 구성도.
도 9는 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2.
도 10은 본 명세서에 개시된 전력 소비 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 11은 본 명세서에 개시된 전력 소비 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도.

본 명세서에 개시된 기술은 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치에 적용될 수 있다. 특히, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 수집하여 구동되는 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구에 적용될 수 있다.

그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 전력 수집 장치, 전력 수집 시스템, 전력 수집 방법, 전력 제어 장치, 전력 제어 시스템, 전력 제어 방법, 전력 소비 장치, 전력 소비 시스템, 전력 변환 장치, 전력 변환 시스템 및 전력 변환 방법, 기기에 포함되는 배터리 및 배터리의 제어 장치, 배터리 활용 시스템, 친환경 에너지를 이용하는 전기/전자 장치, 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 장치, 에너지 하베스팅 시스템 등 모든 에너지 활용 및 제어 기술에 적용될 수 있다. 특히, 가정 내 환경 상태를 센싱 및 제어하는 무선 센서, 또는 상기 무선 센서를 포함하는 무선 센서 장치 등에 유용하게 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

[전력 합산기 ]

본 명세서에 개시된 [전력 합산기]는, 하술된 실시 예들이 포함하고 있는 구성 또는 단계의 일부 또는 조합으로 구현되거나 실시 예들의 조합으로 구현될 수 있으며, 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하지 않는다.

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 명세서에 개시된 전력 합산기를 설명한다.

도 1은 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 입력부의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 3은 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1이다.

도 4는 본 명세서에 개시된 전력 합산기의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2이다.

도 5는 본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 실시 예에 따른 입출력의 예시를 나타낸 예시도이다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부(10), 상기 복수의 입력부(10)로부터 전달받은 전력을 외부로 출력하는 출력부(20) 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록, 상기 복수의 입력부(10)를 순차적으로 제어하는 제어부(30)를 포함한다.

상기 전력 합산기(100)는, 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈일 수 있다.

상기 전력 합산기(100)는, 복수의 회로 소자로 이루어진 IC(Insulated Circuit)일 수 있다.

상기 전력 합산기(100)는, 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등에 포함될 수 있다.

상기 전력 합산기(100)는, 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등에 포함되어, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받는 전력을 순차적으로 입력받아 합산하는 장치일 수 있다.

상기 전력 합산기(100)는, 상기 복수의 입력부(10), 상기 출력부(20) 및 상기 제어부(30)를 포함하여, 상기 복수의 입력부(10), 상기 출력부(20) 및 상기 제어부(30)를 통해 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받는 전력을 순차적으로 입력받아 합산할 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 외부로부터 수집된 하나 이상의 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

상기 하나 이상의 형태의 에너지는, 빛, 열, 전자기파 및 진동 등과 같이 외부 환경상에 존재하는 에너지를 의미할 수 있다.

즉, 상기 복수의 전력 수집 소자는, 외부 환경상에 전기에너지와 다른 형태로 존재하는 에너지를 수집하여 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 소자일 수 있다.

이를 테면, 태양광의 빛에너지를 DC 전력으로 변환하는 태양전지, 외부의 열에너지를 DC 전력으로 변환하는 열전 발전 소자, 외부로부터 수신된 전자기파를 AC 전력으로 변환하는 안테나 및 진동에너지를 AC 전력으로 변환하는 압전 발전 소자 등일 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 상기 태양전지, 상기 열전 발전 소자, 상기 안테나 및 상기 압전 발전 소자 중 적어도 한 종류일 수 있다.

즉, 상기 복수의 전력 수집 소자는, 상기 태양전지, 상기 열전 발전 소자, 상기 안테나 및 상기 압전 발전 소자 중 어느 하나 이상의 종류를 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 복수의 전력 수집 소자가 4개로 이루어진 경우, 상기 태양전지만 4개를 포함할 수 있고, 또는 상기 태양전지는 2개, 상기 열전 발전 소자는 1개, 상기 안테나는 1개를 포함할 수도 있다.

상기 전력 합산기(100)의 바람직한 실시 예로는, 각 소자를 하나 이상씩 포함할 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 외부로부터 수집된 하나 이상의 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하여, 변환된 전기에너지를 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 상기 복수의 입력부(10)에 전달할 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결될 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자 각각은, 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되어, 각각의 전력을 상기 복수의 입력부(10) 각각에 전달할 수 있다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 전력을 전달받을 수 있다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 전력을 전달받아, 전달받은 전력을 DC 전력으로 변환하여 입력받을 수 있다.

이를 테면, 상기 복수의 입력부(10)가 AC 전력을 DC 전력으로 정류하는 정류기를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 DC 전력을 전달받는 경우, 상기 정류기를 통해 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 전력을 입력받게 될 수 있다.

상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하여, 입력받은 전력을 상기 출력부(20)로 전달할 수 있다.

상기 입력부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼(11) 및 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자(12)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 버퍼(11) 및 상기 스위칭 소자(12)를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받은 전력을 상기 버퍼(11)에 저장하고, 상기 스위칭 소자(12)를 통해 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 간의 연결을 개폐할 수 있다.

상기 입력부(10)가 상기 버퍼(11) 및 상기 스위칭 소자(12)를 포함하는 상기 전력 합산기(100)의 구성은 도 3에 도시된 바와 같다.

상기 버퍼(11)는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 임시로 저장하는 회로 소자일 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 DC 전력을 임시로 저장할 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 커패시터 및 2차 전지 중 어느 하나일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 사이에 연결되어, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 단속하는 스위치일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 반도체 스위칭 소자일 수 있다.

예를 들면, BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 평시에 개로되고, 동작시에 폐로될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 제어부(30)에 의해 개폐 제어될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 제어부(30)의 스위칭 신호에 의해 제어되어, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 개폐할 수 있다.

이를 테면, 상기 스위칭 소자(12)가 평시에는 개로되어 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 개로하고, 상기 제어부(30)로부터 상기 스위칭 신호를 수신하게 되면, 폐로 동작하여 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 폐로하게 될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)가 폐로 동작을 하게 됨으로써, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결이 폐로되고, 이로 인해 상기 버퍼(11)로부터 상기 출력부(20)로 전력이 전달될 수 있게 된다.

상기 출력부(20)는, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받아, 전달받은 전력을 외부로 출력할 수 있다.

상기 출력부(20)는, 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되어 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받고, 상기 외부와 연결되어 상기 복수의 입력부(10) 각각으로부터 전달받은 전력을 상기 외부로 출력할 수 있다.

즉, 상기 출력부(20)는, 하나의 입력노드에 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되고, 하나의 출력노드에 상기 외부와 연결되는 입/출력 회로일 수 있다.

상기 출력부(20)는, 상기 제어부(30)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하게 됨으로써 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)와 연결되어, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받을 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출하여, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자(12)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출하여, 상기 검출된 결과가 특정 기준에 해당하는 경우, 상기 스위칭 소자(12)가 폐로 동작하도록 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 특정 기준 이상인 경우, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 전달될 수 있도록, 상기 스위칭 소자(12)를 제어하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자(12)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어부(30)는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 순차적으로 제어할 수 있다.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 입력부(10)가 4개로 이루어지고, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출한 결과, 제1 입력부(10#1), 제2 입력부(10#2), 제3 입력부(10#3) 및 제4 입력부(10#4) 순으로 정격의 전력이 저장된 경우, 정격의 전력이 저장된 순으로 상기 출력부(20)에 전력이 순차적으로 전달될 수 있도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 상기 제1 입력부(10#1), 상기 제2 입력부(10#2), 상기 제3 입력부(10#3) 및 상기 제4 입력부(10#4) 순으로 동작하도록 제어하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하게 됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되어 전력이 합산될 수 있게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제어부(30)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(10)에 저장된 전력을 검출하여, 각각의 버퍼(10)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 검출된 결과에 따라 제1 입력부(10#1), 제2 입력부(10#2), 제3 입력부(10#3) 및 제4 입력부(10#4) 순으로 각각의 스위칭 소자(12)를 순차적으로 제어하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①), 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②), 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달됨으로써, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 순차적으로 입력된 전력이 상기 출력부(20)에서 합산된 형태로 출력될 수 있게 된다.

즉, 상기 전력 합산기(100)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 임시로 저장하고, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 제어부(30)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어함으로써, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력되는 전력을 순차적으로 입력받아 합산하게 될 수 있다.

상기 제어부(30)는, 기 설정된 기준을 근거로 상기 복수의 입력부(10)를 순차적으로 제어할 수 있다.

상기 기 설정된 기준은, 상기 제어부(30)가 상기 복수의 입력부(10)를 제어하는 기준일 수 있다.

예를 들면, 상기 복수의 입력부(10) 각각을 제어하는 주기, 또는 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하는 시간, 주기, 시기, 순서 및 조건 등에 관한 것일 수 있다.

이를 테면, 상기 기 설정된 기준으로 상기 복수의 입력부(10) 각각을 제어하는 주기가 φ로 설정된 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제어부(30)가 상기 복수의 입력부(10) 각각을 φ주기만큼씩 제어하게 될 수 있다.

상술한 바와 같은 상기 전력 합산기(100)는, 외부의 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 입력받아 구동되는 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등에 포함되는 IC 형태로 실시될 수 있으며 , 특히, 가정 내 환경 상태를 센싱 및 제어하는 무선 센서, 또는 상기 무선 센서를 포함하는 무선 센서 장치 등에 포함되는 IC 형태로 유용하게 실시될 수 있다.

[전력 제어 장치]

본 명세서에 개시된 [전력 제어 장치]는, 하술된 실시 예들이 포함하고 있는 구성 또는 단계의 일부 또는 조합으로 구현되거나 실시 예들의 조합으로 구현될 수 있으며, 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하지 않는다.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치를 설명한다.

도 6은 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 7은 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 1이다.

도 8은 본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 컨버터의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 9는 본 명세서에 개시된 전력 제어 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도 2이다.

본 명세서에 개시된 전력 제어 장치(500)(이하, 제어 장치라 칭한다)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 전력 합산기(100'), 상기 전력 합산기(100')로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 외부로 출력하는 컨버터(200) 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기(100')를 제어하고, 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 상기 컨버터(200)를 제어하는 제어기(300)를 포함한다.

상기 제어 장치(500)는, 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈, 또는 복수의 모듈을 포함할 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 복수의 회로 소자, 또는 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈로 이루어진 IC(Insulated Circuit)일 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등에 포함될 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등에 포함되어, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 순차적으로 입력받아, 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 제어하는 장치일 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 전력 합산기(100'), 상기 컨버터(200) 및 상기 제어기(300)를 포함하여, 상기 전력 합산기(100'), 상기 컨버터(200) 및 상기 제어기(300)를 통해 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 할 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 앞서 설명한 전력 합산기(100)일 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 앞서 설명한 전력 합산기(100)에서 제어부(30)가 제외된 합산기일 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는 또한, 앞서 설명한 전력 합산기(100)의 제어부(30)의 기능만 제외된 합산기일 수도 있다.

이하, 설명의 편의를 위해 앞서 설명한 전력 합산기(100)는 자체적인 제어부(30)를 포함하는 합산기로, 상기 제어 장치(500)의 상기 전력 합산기(100')는 제어부를 포함하지 않는 합산기로 구분하여, 상기 제어 장치(500)의 상기 전력 합산기(100')를 중점으로 설명하되, 상기 제어 장치(500)의 상기 전력 합산기(100')의 정확한 설명을 위해 앞서 설명한 전력 합산기(100)와 중복되는 내용을 재인용하여 다시 설명한다.

상기 전력 합산기(100')는, 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈일 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 복수의 회로 소자로 이루어진 IC(Insulated Circuit)일 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받는 전력을 합산할 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 외부로부터 수집된 하나 이상의 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

상기 하나 이상의 형태의 에너지는, 빛, 열, 전자기파 및 진동 등과 같이 외부 환경상에 존재하는 에너지를 의미할 수 있다.

즉, 상기 복수의 전력 수집 소자는, 외부 환경상에 전기에너지와 다른 형태로 존재하는 에너지를 수집하여 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 소자일 수 있다.

이를 테면, 태양광의 빛에너지를 DC 전력으로 변환하는 태양전지, 외부의 열에너지를 DC 전력으로 변환하는 열전 발전 소자, 외부로부터 수신된 전자기파를 AC 전력으로 변환하는 안테나 및 진동에너지를 AC 전력으로 변환하는 압전 발전 소자 등일 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자는, 상기 태양전지, 상기 열전 발전 소자, 상기 안테나 및 상기 압전 발전 소자 중 적어도 한 종류일 수 있다.

즉, 상기 복수의 전력 수집 소자는, 상기 태양전지, 상기 열전 발전 소자, 상기 안테나 및 상기 압전 발전 소자 중 어느 하나 이상의 종류를 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 복수의 전력 수집 소자가 4개로 이루어진 경우, 상기 태양전지만 4개를 포함할 수 있고, 또는 상기 태양전지는 2개, 상기 열전 발전 소자는 1개, 상기 안테나는 1개를 포함할 수도 있다.

상기 전력 합산기(100')의 바람직한 실시 예로는, 각 소자를 하나 이상씩 포함할 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부(10) 및 상기 복수의 입력부(10)로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터(200)로 출력하는 출력부(20)를 포함할 수 있다.

상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각과 연결되어, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받을 수 있다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 전력을 전달받을 수 있다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 전력을 전달받아, 전달받은 전력을 DC 전력으로 변환하여 입력받을 수 있다.

이를 테면, 상기 복수의 입력부(10)가 AC 전력을 DC 전력으로 정류하는 정류기를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 DC 전력을 전달받는 경우, 상기 정류기를 통해 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 전력을 입력받게 될 수 있다.

상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하여, 입력받은 전력을 상기 출력부(20)로 전달할 수 있다.

상기 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼(11) 및 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자(12)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 버퍼(11) 및 상기 스위칭 소자(12)를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받은 전력을 상기 버퍼(11)에 저장하고, 상기 스위칭 소자(12)를 통해 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 간의 연결을 개폐할 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 임시로 저장하는 회로 소자일 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 입력받은 DC 전력을 임시로 저장할 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 커패시터 및 2차 전지 중 어느 하나일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 사이에 연결되어, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 단속하는 스위치일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 반도체 스위칭 소자일 수 있다.

예를 들면, BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 평시에 개로되고, 동작시에 폐로될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 제어기(300)에 의해 개폐 제어될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 제어기(300)의 스위칭 신호에 의해 제어되어, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 개폐할 수 있다.

이를 테면, 상기 스위칭 소자(12)가 평시에는 개로되어 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 개로하고, 상기 제어기(300)로부터 상기 스위칭 신호를 수신하게 되면, 폐로 동작하여 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 폐로하게 될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)가 폐로 동작을 하게 됨으로써, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결이 폐로되고, 이로 인해 상기 버퍼(11)로부터 상기 출력부(20)로 전력이 전달될 수 있게 된다.

상기 출력부(20)는, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받아, 전달받은 전력을 상기 컨버터(200)로 전달할 수 있다.

상기 출력부(20)는, 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되어 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받고, 상기 외부와 연결되어 상기 복수의 입력부(10) 각각으로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터(200)로 전달할 수 있다.

즉, 상기 출력부(20)는, 하나의 입력노드에 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되고, 하나의 출력노드에 상기 컨버터(200)와 연결되는 입/출력 회로일 수 있다.

상기 출력부(20)는, 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하게 됨으로써 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)와 연결되어, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받을 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출하여, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자(12)를 제어할 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출하여, 상기 검출된 결과가 특정 기준에 해당하는 경우, 상기 스위칭 소자(12)가 폐로 동작하도록 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 특정 기준 이상인 경우, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 전달될 수 있도록, 상기 스위칭 소자(12)를 제어하게 될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자(12)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어기(300)는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 순차적으로 제어할 수 있다.

예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 입력부(10)가 4개로 이루어지고, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출한 결과, 제1 입력부(10#1), 제2 입력부(10#2), 제3 입력부(10#3) 및 제4 입력부(10#4) 순으로 정격의 전력이 저장된 경우, 정격의 전력이 저장된 순으로 상기 출력부(20)에 전력이 순차적으로 전달될 수 있도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 상기 제1 입력부(10#1), 상기 제2 입력부(10#2), 상기 제3 입력부(10#3) 및 상기 제4 입력부(10#4) 순으로 동작하도록 제어하게 될 수 있다.

상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하게 됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되어 전력이 합산될 수 있게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(10)에 저장된 전력을 검출하여, 각각의 버퍼(10)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 검출된 결과에 따라 제1 입력부(10#1), 제2 입력부(10#2), 제3 입력부(10#3) 및 제4 입력부(10#4) 순으로 각각의 스위칭 소자(12)를 순차적으로 제어하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①), 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②), 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달됨으로써, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 순차적으로 입력된 전력이 상기 출력부(20)에서 합산된 형태로 출력될 수 있게 된다.

즉, 상기 제어 장치(500)에서 상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 임시로 저장하고, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어함으로써, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력되는 전력을 순차적으로 입력받아 합산하게 될 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10)를 통해 순차적으로 입력받아 합산하여, 입력받은 전력을 상기 출력부(20)를 통해 상기 컨버터(200)에 전달할 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10)를 통해 순차적으로 입력받아 DC 전력으로 합산하여, 하나의 출력으로 합산된 DC 전력을 상기 출력부(20)를 통해 상기 컨버터(200)에 전달할 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 외부로 출력하는 컨버터일 수 있다.

상기 컨버터(200)는, DC-DC 변환 컨버터일 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 입력받은 DC 전력의 전압을 기설정된 기준 전압으로 변환하는 컨버터일 수 있다.

상기 기설정된 기준 전압은, 상기 컨버터(200)가 출력하게 될 전압값일 수 있다.

즉, 상기 컨버터(200)는, 입력받은 전력의 전압을 상기 기설정된 기준 전압으로 변환하여 출력하게 될 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 전력 합산기(100')로부터 전달받은 전력에 따라 승압/강압 동작하는 승압/강압용 컨버터일 수 있다.

즉, 상기 컨버터(200)는, 입력받은 DC 전력의 전압을 강압하는 Buck 모드, 또는 입력받은 DC 전력의 전압을 승압하는 Boost 모드로 동작하는 Buck/Boost 컨버터일 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 도 8에 도시된 바와 같은 회로 구성으로 이루어질 수 있다.

상기 컨버터(200)의 동작을 도 8을 참조하여 설명하면, 입력받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 높은 경우, Q1 및 Q3 스위칭 소자가 동작하여 전압을 강압하는 Buck 모드로 동작하게 되고, 입력받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 낮은 경우, Q2 및 Q4(또는 Q5) 스위칭 소자가 동작하여 전압을 승압하는 Boost 모드로 동작하게 될 수 있다.

도 5를 함께 참조하여 좀 더 구체적인 예시를 설명하면, 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)과 같이 상기 기설정된 기준 전압보다 높은 전압의 전력이 입력되는 경우, 상기 Q1 및 Q3 스위칭 소자가 동작하여 Buck 모드로 전압을 강압하게 되고, 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②) 및 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③)과 같이 상기 기설정된 기준 전압보다 낮은 전압의 전력이 입력되는 경우, Q2 및 Q4(또는 Q5) 스위칭 소자가 동작하여 Boost 모드로 전압을 승압하게 될 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 전력 합산기(100')로부터 순차적으로 전달받는 전력의 전압을 순차적으로 변환하여 출력할 수 있다.

이를 테면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전력 합산기(100')의 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①), 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②), 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④) 순으로 전력을 전달받는 경우, 전달받는 전력의 전압에 따라 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①)에 대해 강압기로, 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②)에 대해 승압기로, 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③)에 대해 승압기로, 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)에 대해 강압기로 동작하게 됨으로써, 순차적으로 전달받는 전력의 전압을 순차적으로 변환하여 출력하게 될 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같은 예시의 경우, 순차적으로 전달받는 전력에 따라 [강압기-승압기-승압기-강압기] 순으로 동작하여, 순차적으로 전달받는 전력의 전압을 순차적으로 변환하여 상기 외부로 출력하게 될 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 제어기(300)에 의해 제어될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 컨버터(200)로부터 전달받은 전력의 전압을 검출하여, 검출된 결과에 따라 상기 컨버터(200)가 승압기 또는 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 미만인 경우, 상기 컨버터(200)가 승압기로 동작하도록 제어하고, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 이상인 경우, 상기 컨버터(200)가 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어기(300)는, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 미만인 경우, 상기 컨버터(200)가 승압기로 동작하도록 제어하고, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 이상인 경우, 상기 컨버터(200)가 강압기로 동작하도록 제어하여, 상기 컨버터(200)가 상기 기설정된 기준 전압의 전력으로 출력하도록 제어하게 될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 컨버터(200)의 스위칭 소자를 제어하여 상기 컨버터(200)의 동작을 제어하되, PFM(Pulse Frequency Modulation), PWM(Pulse Width Modulation) 및 히스테리틱 제어 기법 중 하나 이상의 제어 기법으로 제어할 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 컨버터(200)의 인덕터(L)의 손실 및 스위칭 손실에 따라, PFM(Pulse Frequency Modulation), PWM(Pulse Width Modulation) 및 히스테리틱 제어 기법 중 하나 이상의 제어 기법으로 상기 컨버터(200)의 동작을 제어할 수 있다.

이를 테면, 상기 컨버터(200)의 동작 모드에 따른 상기 인덕터(L)의 손실 및 스위칭 손실 중 지배적인 손실을 저감할 수 있는 제어 기법으로 상기 컨버터(200)의 동작을 제어하게 될 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 전력 합산기(100'), 상기 컨버터(200) 및 상기 상기 전력 합산기(100')와 상기 컨버터(200)를 제어하는 상기 제어기(300)를 통해, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 순차적으로 전력을 입력받고, 상기 컨버터(200)를 통해 일정한 전압으로 변환하여, 합산된 전력을 상기 외부로 출력할 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 전력 합산기(100'), 상기 컨버터(200) 및 상기 제어기(300)를 포함하되, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 형태로 변환 또는 제어하는 전력 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각과 연결되어 전력을 전달받고, 상기 전력 합산기(100')와 연결되어 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전달받은 전력을 상기 전력 합산기(100')로 전달할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받는 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 형태로 변환 제어할 수 있다.

이를 테면, 상기 복수의 전력 수집 소자 중 AC 전력을 전달하는 소자로부터 AC 전력을 입력받는 경우, 입력받는 AC 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 DC 전력의 형태로 변환하거나, 또는 DC 전력이 상기 전력 합산기(100')에 최대 전력으로 전달될 수 있도록, 입력받는 DC 전력을 제어할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 입력받는 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 형태로 변환 제어하는 복수의 회로 소자 또는 회로 모듈을 포함할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 DC 전력을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어하는 MPPT 제어기 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력을 정류하는 정류기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 DC 전력이 상기 전력 합산기(100')에 최대 전력으로 전달되도록 DC 전력을 제어할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 DC 전력이 상기 복수의 전력 수집 소자의 개방전압의 일정 비율로 입력이 유지되도록 제어할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 DC 전력이 입력되기 전 개방전압을 감지하고, 감지된 개방전압의 일정 비율로 전력이 입력되도록, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 DC 전력을 제어할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 바람직하게는, 상기 복수의 전력 수집 소자가 태양전지인 경우, DC 전력의 전압이 개방전압의 0.7배로 입력이 유지되도록 제어하고, 상기 복수의 전력 수집 소자가 열전 발전 소자인 경우, DC 전력의 전압이 개방전압의 0.5배로 입력이 유지되도록 제어할 수 있다.

상기 정류기는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력이 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 AC 전력으로 전달되도록 AC 전력을 DC 전력으로 정류할 수 있다.

상기 정류기는, AC 전력을 DC 전력으로 정류하는 복수의 다이오드 및 정류된 전압을 평활화하는 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는 또한, 상기 정류기를 포함하는 경우, 상기 AC 전력에 대해 임피던스 매칭이 이루어지는 임피던스 매칭부를 더 포함할 수 있다.

상기 임피던스 매칭부는, 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력에 대해 최대 전력 전달이 이루어질 수 있도록 임피던스를 매칭시키는 임피던스 소자일 수 있다.

상기 임피던스 매칭부는, 50[Ω]의 임피던스 소자일 수 있다.

상기 전력 제어부(400)에 포함된 상기 MPPT 제어기, 상기 정류기 및 상기 임피던스 매칭부는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각과 연결되어, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전달받은 전력이 최대 전력으로 상기 전력 합산기(100')에 전달되도록, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전달받은 전력을 제어할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 제어기(300)에 의해 제어될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 전력 합산기(100') 및 상기 컨버터(200)를 제어하되, 기설정된 입력 기준을 근거로 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기(100')를 제어할 수 있다.

상기 기설정된 입력 기준은, 상기 제어기(300)가 상기 전력 합산기(100')에 포함된 상기 복수의 입력부(10)를 제어하는 기준일 수 있다.

예를 들면, 상기 복수의 입력부(10) 각각을 제어하는 주기, 또는 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하는 시간, 주기, 시기, 순서 및 조건 등에 관한 것일 수 있다.

이를 테면, 상기 기 설정된 기준으로 상기 복수의 입력부(10) 각각을 제어하는 주기가 φ로 설정된 경우, 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각을 φ주기만큼씩 제어하게 될 수 있다.

상기 기설정된 입력 기준은 또한, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하는 기준을 포함할 수도 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 전력 합산기(100') 및 상기 컨버터(200)를 제어하되, 기설정된 출력 기준을 근거로 상기 전력 합산기(100')를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 상기 컨버터(200)를 제어할 수 있다.

상기 기설정된 출력 기준은, 상기 제어기(300)가 상기 컨버터(200)의 출력을 제어하는 기준일 수 있다.

예를 들면, 상기 컨버터(200)의 출력을 제어하기 위한 모드 전환 주기, 시간, 전력 변환 비율 및 조건 등에 관한 것일 수 있다.

상기 기설정된 출력 기준은 또한, 상기 컨버터(200)의 상기 기설정된 기준 전압을 포함할 수도 있다.

상기 제어 장치(500)에서 합산된 전력이 출력되는 상기 외부는, 상기 컨버터(200)에서 출력된 전력을 저장하는 저장부 또는 상기 컨버터(200)에서 출력된 전력을 소비하는 소비부일 수 있다.

상기 저장부는, 상기 제어 장치(500)로부터 출력된 전력을 저장하는 2차 전지일 수 있다.

상기 소비부는, 상기 제어 장치(500)로부터 출력된 전력을 소비하는 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 중 하나 이상일 수 있다.

즉, 상기 제어 장치(500)에서 제어되어 합산된 전력이, 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력되어, 전력의 저장 또는 사용이 이루어지게 될 수 있다.

상술한 바와 같은 상기 제어 장치(500)는, 외부의 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 입력받아 구동되는 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등에 포함되는 IC 형태로 실시될 수 있으며 , 특히, 가정 내 환경 상태를 센싱 및 제어하는 무선 센서, 또는 상기 무선 센서를 포함하는 무선 센서 장치 등에 포함되는 IC 형태로 유용하게 실시될 수 있다.

[전력 소비 장치]

본 명세서에 개시된 [전력 소비 장치]는, 하술된 실시 예들이 포함하고 있는 구성 또는 단계의 일부 또는 조합으로 구현되거나 실시 예들의 조합으로 구현될 수 있으며, 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하지 않는다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 명세서에 개시된 전력 소비 장치를 설명한다.

도 10은 본 명세서에 개시된 전력 소비 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 11은 본 명세서에 개시된 전력 소비 장치의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.

본 명세서에 개시된 전력 소비 장치(1000)(이하, 소비 장치라 칭한다)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 전력 수집 소자(1), 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전력을 입력받고, 입력받은 전력을 저장부(600) 또는 소비부(700)로 출력하는 전력 제어 장치(500), 상기 전력 제어 장치(500)로부터 출력된 전력을 저장하는 상기 저장부(600) 및 상기 전력 제어 장치(500)로부터 출력된 전력을 소비하는 상기 소비부(700)를 포함하고, 상기 전력 제어 장치(500)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전력을 순차적으로 입력받고, 순차적으로 입력된 전력을 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력하도록 전력을 제어한다.

상기 소비 장치(1000)는, 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈, 또는 복수의 모듈을 포함할 수 있다.

상기 소비 장치(1000)는, 사무용 또는 가정용으로 사용되는 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 중 어느 하나일 수 있다.

상기 소비 장치(1000)는, 사무용 또는 가정용으로 사용되는 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 중 어느 하나로, 상기 복수의 전력 수집 소자(10) 각각으로 전력을 수집 및 합산하여, 합산된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 전달되도록 제어하여, 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)에서 상기 복수의 전력 수집 소자(10)로 수집한 전력을 저장 또는 소비하는 장치일 수 있다.

상기 소비 장치(1000)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1), 상기 전력 제어 장치(500), 상기 저장부(600) 및 상기 소비부(700)를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자(1), 상기 전력 제어 장치(500), 상기 저장부(600) 및 상기 소비부(700)를 통해, 전력을 수집하고, 수집한 전력을 제어 및 합산하여, 합산한 전력을 저장 또는 소비할 수 있다.

상기 소비 장치(1000)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로 전력을 수집하여 합산할 수 있다.

상기 전력 수집 소자(1)는, 외부로부터 수집된 하나 이상의 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

상기 하나 이상의 형태의 에너지는, 빛, 열, 전자기파 및 진동 등과 같이 외부 환경상에 존재하는 에너지를 의미할 수 있다.

즉, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)는, 외부 환경상에 전기에너지와 다른 형태로 존재하는 에너지를 수집하여 전기에너지로 변환하는 소자일 수 있다.

상기 복수의 전력 수집 소자(1)는, 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 소자일 수 있다.

상기 전력 수집 소자(1)는, 태양광의 빛에너지를 DC 전력으로 변환하는 태양전지, 외부의 열에너지를 DC 전력으로 변환하는 열전 발전 소자, 외부로부터 수신된 전자기파를 AC 전력으로 변환하는 안테나 및 진동에너지를 AC 전력으로 변환하는 압전 발전 소자 중 어느 하나일 수 있다.

즉, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)는, 상기 태양전지, 상기 열전 발전 소자, 상기 안테나 및 상기 압전 발전 소자 중 어느 하나 이상의 종류를 포함할 수 있다.

예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)가 4개로 이루어진 경우, 상기 태양전지만 4개를 포함할 수 있고, 또는 상기 태양전지는 2개, 상기 열전 발전 소자는 1개, 상기 안테나는 1개를 포함할 수도 있다.

상기 소비 장치(1000)의 바람직한 실시 예로는, 각 소자를 하나 이상씩 포함할 수 있다.

상기 전력 제어 장치(500)(이하, 제어 장치라 칭한다)는, 앞서 설명한 전력 제어 장치(500)일 수 있다.

즉, 상기 소비 장치(1000)는, 앞서 설명한 상기 제어 장치(500)를 포함하여, 전력을 소비하는 소비 장치일 수 있다.

이하, 상기 소비 장치(1000)의 정확한 설명을 위해 앞서 설명한 전력 제어 장치(500)와 중복되는 내용을 재인용하여 다시 설명한다.

상기 제어 장치(500)는, 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈, 또는 복수의 모듈을 포함할 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 복수의 회로 소자, 또는 복수의 회로 소자로 이루어진 모듈로 이루어진 IC(Insulated Circuit)일 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전력을 입력받는 전력 합산기(100'), 상기 전력 합산기(100')로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력하는 컨버터(200) 및 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기(100')를 제어하고, 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력되도록 상기 컨버터(200)를 제어하는 제어기(300)를 포함할 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부(10) 및 상기 복수의 입력부(10)로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터(200)로 출력하는 출력부(20)를 포함할 수 있다.

상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각과 연결되어, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전력을 입력받을 수 있다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 전력을 전달받을 수 있다.

상기 복수의 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각(1)으로부터 AC 전력 또는 DC 전력의 형태로 전력을 전달받아, 전달받은 전력을 DC 전력으로 변환하여 입력받을 수 있다.

이를 테면, 상기 복수의 입력부(10)가 AC 전력을 DC 전력으로 정류하는 정류기를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 DC 전력을 전달받는 경우, 상기 정류기를 통해 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 전력을 입력받게 될 수 있다.

상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받은 전력을 저장하여, 입력받은 전력을 상기 출력부(20)로 전달할 수 있다.

상기 입력부(10)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼(11) 및 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자(12)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 복수의 입력부(10) 각각은, 상기 버퍼(11) 및 상기 스위칭 소자(12)를 포함하여, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력받은 전력을 상기 버퍼(11)에 저장하고, 상기 스위칭 소자(12)를 통해 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 간의 연결을 개폐할 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받은 전력을 임시로 저장하는 회로 소자일 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받은 DC 전력을 임시로 저장할 수 있다.

상기 버퍼(11)는, 커패시터 및 2차 전지 중 어느 하나일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20) 사이에 연결되어, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 단속하는 스위치일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 반도체 스위칭 소자일 수 있다.

예를 들면, BJT(Bipolar Junction Transistor) 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등일 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 평시에 개로되고, 동작시에 폐로될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 제어기(300)에 의해 개폐 제어될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)는, 상기 제어기(300)의 스위칭 신호에 의해 제어되어, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 개폐할 수 있다.

이를 테면, 상기 스위칭 소자(12)가 평시에는 개로되어 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 개로하고, 상기 제어기(300)로부터 상기 스위칭 신호를 수신하게 되면, 폐로 동작하여 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결을 폐로하게 될 수 있다.

상기 스위칭 소자(12)가 폐로 동작을 하게 됨으로써, 상기 버퍼(11)와 상기 출력부(20)의 연결이 폐로되고, 이로 인해 상기 버퍼(11)로부터 상기 출력부(20)로 전력이 전달될 수 있게 된다.

상기 출력부(20)는, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받아, 전달받은 전력을 상기 컨버터(200)로 전달할 수 있다.

상기 출력부(20)는, 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되어 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받고, 상기 외부와 연결되어 상기 복수의 입력부(10) 각각으로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터(200)로 전달할 수 있다.

즉, 상기 출력부(20)는, 하나의 입력노드에 상기 복수의 입력부(10) 각각과 연결되고, 하나의 출력노드에 상기 컨버터(200)와 연결되는 입/출력 회로일 수 있다.

상기 출력부(20)는, 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하게 됨으로써 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)와 연결되어, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)로부터 전력을 전달받을 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출하여, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자(12)를 제어할 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출하여, 상기 검출된 결과가 특정 기준에 해당하는 경우, 상기 스위칭 소자(12)가 폐로 동작하도록 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 특정 기준 이상인 경우, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 전달될 수 있도록, 상기 스위칭 소자(12)를 제어하게 될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자(12)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어기(300)는, 상기 검출된 결과에 따라, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 순차적으로 제어할 수 있다.

예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 입력부(10)가 4개로 이루어지고, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력을 검출한 결과, 제1 입력부(10#1), 제2 입력부(10#2), 제3 입력부(10#3) 및 제4 입력부(10#4) 순으로 정격의 전력이 저장된 경우, 정격의 전력이 저장된 순으로 상기 출력부(20)에 전력이 순차적으로 전달될 수 있도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 상기 제1 입력부(10#1), 상기 제2 입력부(10#2), 상기 제3 입력부(10#3) 및 상기 제4 입력부(10#4) 순으로 동작하도록 제어하게 될 수 있다.

상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하게 됨으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전력이 순차적으로 입력되어 전력이 합산될 수 있게 된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(10)에 저장된 전력을 검출하여, 각각의 버퍼(10)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 검출된 결과에 따라 제1 입력부(10#1), 제2 입력부(10#2), 제3 입력부(10#3) 및 제4 입력부(10#4) 순으로 각각의 스위칭 소자(12)를 순차적으로 제어하여, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①), 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②), 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달됨으로써, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 순차적으로 입력된 전력이 상기 출력부(20)에서 합산된 형태로 출력될 수 있게 된다.

즉, 상기 제어 장치(500)에서 상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 임시로 저장하고, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 버퍼(11)에 저장된 전력이 상기 출력부(20)에 순차적으로 전달되도록 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어함으로써, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력되는 전력을 순차적으로 입력받아 합산하게 될 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10)를 통해 순차적으로 입력받아 합산하여, 입력받은 전력을 상기 출력부(20)를 통해 상기 컨버터(200)에 전달할 수 있다.

상기 전력 합산기(100')는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력되는 전력을 상기 복수의 입력부(10)를 통해 순차적으로 입력받아 DC 전력으로 합산하여, 하나의 출력으로 합산된 DC 전력을 상기 출력부(20)를 통해 상기 컨버터(200)에 전달할 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 전력 합산기(100')로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 외부로 출력하는 컨버터일 수 있다.

상기 컨버터(200)는, DC-DC 변환 컨버터일 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 입력받은 DC 전력의 전압을 기설정된 기준 전압으로 변환하는 컨버터일 수 있다.

상기 기설정된 기준 전압은, 상기 컨버터(200)가 출력하게 될 전압값일 수 있다.

즉, 상기 컨버터(200)는, 입력받은 전력의 전압을 상기 기설정된 기준 전압으로 변환하여 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력하게 될 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 전력 합산기(100')로부터 전달받은 전력에 따라 승압/강압 동작하는 승압/강압용 컨버터일 수 있다.

즉, 상기 컨버터(200)는, 입력받은 DC 전력의 전압을 강압하는 Buck 모드, 또는 입력받은 DC 전력의 전압을 승압하는 Boost 모드로 동작하는 Buck/Boost 컨버터일 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 도 8에 도시된 바와 같은 회로 구성으로 이루어질 수 있다.

상기 컨버터(200)의 동작을 도 8을 참조하여 설명하면, 입력받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 높은 경우, Q1 및 Q3 스위칭 소자가 동작하여 전압을 강압하는 Buck 모드로 동작하게 되고, 입력받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 낮은 경우, Q2 및 Q4(또는 Q5) 스위칭 소자가 동작하여 전압을 승압하는 Boost 모드로 동작하게 될 수 있다.

도 5를 함께 참조하여 좀 더 구체적인 예시를 설명하면, 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)과 같이 상기 기설정된 기준 전압보다 높은 전압의 전력이 입력되는 경우, 상기 Q1 및 Q3 스위칭 소자가 동작하여 Buck 모드로 전압을 강압하게 되고, 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②) 및 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③)과 같이 상기 기설정된 기준 전압보다 낮은 전압의 전력이 입력되는 경우, Q2 및 Q4(또는 Q5) 스위칭 소자가 동작하여 Boost 모드로 전압을 승압하게 될 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 전력 합산기(100')로부터 순차적으로 전달받는 전력의 전압을 순차적으로 변환하여 출력할 수 있다.

이를 테면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전력 합산기(100')의 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①), 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②), 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③) 및 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④) 순으로 전력을 전달받는 경우, 전달받는 전력의 전압에 따라 상기 제1 입력부(10#1)의 입력(①)에 대해 강압기로, 상기 제2 입력부(10#2)의 입력(②)에 대해 승압기로, 상기 제3 입력부(10#3)의 입력(③)에 대해 승압기로, 상기 제4 입력부(10#4)의 입력(④)에 대해 강압기로 동작하게 됨으로써, 순차적으로 전달받는 전력의 전압을 순차적으로 변환하여 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력하게 될 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같은 예시의 경우, 순차적으로 전달받는 전력에 따라 [강압기-승압기-승압기-강압기] 순으로 동작하여, 순차적으로 전달받는 전력의 전압을 순차적으로 변환하여 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력하게 될 수 있다.

상기 컨버터(200)는, 상기 제어기(300)에 의해 제어될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 컨버터(200)로부터 전달받은 전력의 전압을 검출하여, 검출된 결과에 따라 상기 컨버터(200)가 승압기 또는 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 미만인 경우, 상기 컨버터(200)가 승압기로 동작하도록 제어하고, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 이상인 경우, 상기 컨버터(200)가 강압기로 동작하도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어기(300)는, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 미만인 경우, 상기 컨버터(200)가 승압기로 동작하도록 제어하고, 상기 전달받은 전력의 전압이 상기 기설정된 기준 전압보다 이상인 경우, 상기 컨버터(200)가 강압기로 동작하도록 제어하여, 상기 컨버터(200)가 상기 기설정된 기준 전압의 전력으로 출력하도록 제어하게 될 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 컨버터(200)의 스위칭 소자를 제어하여 상기 컨버터(200)의 동작을 제어하되, PFM(Pulse Frequency Modulation), PWM(Pulse Width Modulation) 및 히스테리틱 제어 기법 중 하나 이상의 제어 기법으로 제어할 수 있다.

상기 제어기(300)는, 상기 컨버터(200)의 인덕터(L)의 손실 및 스위칭 손실에 따라, PFM(Pulse Frequency Modulation), PWM(Pulse Width Modulation) 및 히스테리틱 제어 기법 중 하나 이상의 제어 기법으로 상기 컨버터(200)의 동작을 제어할 수 있다.

이를 테면, 상기 컨버터(200)의 동작 모드에 따른 상기 인덕터(L)의 손실 및 스위칭 손실 중 지배적인 손실을 저감할 수 있는 제어 기법으로 상기 컨버터(200)의 동작을 제어하게 될 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 전력 합산기(100'), 상기 컨버터(200) 및 상기 상기 전력 합산기(100')와 상기 컨버터(200)를 제어하는 상기 제어기(300)를 통해, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 순차적으로 전력을 입력받고, 상기 컨버터(200)를 통해 일정한 전압으로 변환하여, 합산된 전력을 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력할 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 전력 합산기(100'), 상기 컨버터(200) 및 상기 제어기(300)를 포함하되, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 형태로 변환 또는 제어하는 전력 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각과 연결되어 전력을 전달받고, 상기 전력 합산기(100')와 연결되어 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전달받은 전력을 상기 전력 합산기(100')로 전달할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력받는 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 형태로 변환 제어할 수 있다.

이를 테면, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 중 AC 전력을 전달하는 소자로부터 AC 전력을 입력받는 경우, 입력받는 AC 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 DC 전력의 형태로 변환하거나, 또는 DC 전력이 상기 전력 합산기(100')에 최대 전력으로 전달될 수 있도록, 입력받는 DC 전력을 제어할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 입력받는 전력을 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 형태로 변환 제어하는 복수의 회로 소자 또는 회로 모듈을 포함할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 DC 전력을 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어하는 MPPT 제어기 및 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전달받은 AC 전력을 정류하는 정류기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 DC 전력이 상기 전력 합산기(100')에 최대 전력으로 전달되도록 DC 전력을 제어할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 DC 전력이 상기 복수의 전력 수집 소자(1)의 개방전압의 일정 비율로 입력이 유지되도록 제어할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 DC 전력이 입력되기 전 개방전압을 감지하고, 감지된 개방전압의 일정 비율로 전력이 입력되도록, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 DC 전력을 제어할 수 있다.

상기 MPPT 제어기는, 바람직하게는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)가 태양전지인 경우, DC 전력의 전압이 개방전압의 0.7배로 입력이 유지되도록 제어하고, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)가 열전 발전 소자인 경우, DC 전력의 전압이 개방전압의 0.5배로 입력이 유지되도록 제어할 수 있다.

상기 정류기는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 AC 전력이 상기 전력 합산기(100')에 입력 가능한 AC 전력으로 전달되도록 AC 전력을 DC 전력으로 정류할 수 있다.

상기 정류기는, AC 전력을 DC 전력으로 정류하는 복수의 다이오드 및 정류된 전압을 평활화하는 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는 또한, 상기 정류기를 포함하는 경우, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 AC 전력에 대해 임피던스 매칭이 이루어지는 임피던스 매칭부를 더 포함할 수 있다.

상기 임피던스 매칭부는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전달받은 AC 전력에 대해 최대 전력 전달이 이루어질 수 있도록 임피던스를 매칭시키는 임피던스 소자일 수 있다.

상기 임피던스 매칭부는, 50[Ω]의 임피던스 소자일 수 있다.

상기 전력 제어부(400)에 포함된 상기 MPPT 제어기, 상기 정류기 및 상기 임피던스 매칭부는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각과 연결되어, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각(1)으로부터 전달받은 전력이 최대 전력으로 상기 전력 합산기(100')에 전달되도록, 상기 복수의 전력 수집 소자 각각(1)으로부터 전달받은 전력을 제어할 수 있다.

이를 테면, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 중 상기 태양전지 또는 상기 열전 발전 소자의 경우, 상기 MPPT 제어기와 연결되고, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 중 상기 안테나 또는 상기 압전 발전 소자의 경우, 상기 정류기 및 상기 임피던스 매칭부 중 하나 이상과 연결될 수 있다.

상기 전력 제어부(400)는, 상기 제어기(300)에 의해 제어될 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 기설정된 입력 기준을 근거로 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 전력을 제어할 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 기설정된 입력 기준을 근거로 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기(100')를 제어하여, 전력을 제어할 수 있다.

상기 기설정된 입력 기준은, 상기 제어기(300)가 상기 전력 합산기(100')에 포함된 상기 복수의 입력부(10)를 제어하는 기준일 수 있다.

예를 들면, 상기 복수의 입력부(10) 각각을 제어하는 주기, 또는 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하는 시간, 주기, 시기, 순서 및 조건 등에 관한 것일 수 있다.

이를 테면, 상기 기 설정된 기준으로 상기 복수의 입력부(10) 각각을 제어하는 주기가 φ로 설정된 경우, 상기 제어기(300)가 상기 복수의 입력부(10) 각각을 φ주기만큼씩 제어하게 될 수 있다.

상기 기설정된 입력 기준은 또한, 상기 복수의 입력부(10) 각각의 스위칭 소자(12)를 제어하는 기준을 포함할 수도 있다.

상기 제어 장치(500)는, 기설정된 출력 기준을 근거로 상기 전력 합산기(100')를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력되도록 전력을 제어할 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 기설정된 출력 기준을 근거로 상기 전력 합산기(100')를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력되도록 상기 컨버터(200)를 제어하여, 전력을 제어할 수 있다.

상기 기설정된 출력 기준은, 상기 제어기(300)가 상기 컨버터(200)의 출력을 제어하는 기준일 수 있다.

예를 들면, 상기 컨버터(200)의 출력을 제어하기 위한 모드 전환 주기, 시간, 전력 변환 비율 및 조건 등에 관한 것일 수 있다.

상기 기설정된 출력 기준은 또한, 상기 컨버터(200)의 상기 기설정된 기준 전압을 포함할 수도 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 전력 합산기(100')를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력되도록 전력을 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어 장치(500)는, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받은 전력이 상기 저장부(600)에 저장되도록 하거나, 또는 상기 소비부(700)에서 소비되도록, 상기 전력 합산기(100')를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력되도록 전력을 제어하게 될 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 소비부(700)의 상태를 검출한 결과, 또는 상기 소비부(700)로부터 상태 정보를 전달받은 결과를 근거로, 상기 전력 합산기(100')를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 저장부(600) 또는 상기 소비부(700)로 출력되도록 전력을 제어할 수 있다.

이를 테면, 상기 소비부(700)의 소비 전력을 검출하거나, 또는 상기 소비부(700)로부터 상기 소비 전력에 대한 상태 정보를 전달받아, 상기 소비 전력에 해당하는 전력이 상기 소비부(700)에 전달되도록 제어하게 될 수 있다.

구체적인 예를 들면, 상기 소비부(700)에서 전력 소비가 이루어지는 경우, 상기 제어 장치(500)가 상기 소비부(700)의 소비 전력을 검출하거나, 또는 상기 소비부(700)로부터 상기 소비 전력에 대한 상태 정보를 전달받아, 상기 소비 전력에 해당하는 만큼의 전력을 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전력을 입력받아 상기 컨버터(200)를 통해 변환 및 합산하여, 합산된 전력이 상기 소비부(700)로 출력되도록 제어함으로써, 상기 소비부(700)로 전력이 전달되도록 제어하게 될 수 있고, 또는, 상기 소비부(700)에서 전력 소비가 이루어지되, 상기 소비부(700)의 소비 전력이 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받는 전력보다 이하인 경우, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전력을 입력받아 상기 컨버터(200)를 통해 변환 및 합산하여, 합산된 전력에서 상기 소비 전력에 해당하는 만큼의 전력이 상기 소비부(700)로 출력되도록 제어하고, 상기 소비 전력을 제외한 잔여 전력이 상기 저장부(600)에 저장되도록, 상기 소비 전력을 제외한 잔여 전력이 상기 저장부(600)로 출력되도록 제어하게 될 수 있고, 또는 상기 소비부(700)에서 전력 소비가 이루어지지 않는 경우, 상기 복수의 전력 수집 소자(1) 각각으로부터 전력을 입력받아 상기 컨버터(200)를 통해 변환 및 합산하여, 합산된 전력이 상기 저장부(600)에 저장되도록, 합산된 전력이 상기 저장부(600)로 출력되도록 제어하게 될 수 있다.

상기 제어 장치(500)는, 상기 저장부(600)에 저장된 전력이 상기 소비부(700)로 출력되도록 상기 저장부(600)를 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어 장치(500)는, 상기 저장부(600)의 전력 수급/공급을 제어할 수 있다.

예를 들면, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로부터 입력받는 전력이 상기 소비부(700)의 소비 전력보다 미만인 경우, 상기 소비 전력에 미달되는 만큼의 전력이 상기 저장부(600)로부터 상기 소비부(700)로 전달될 수 있도록, 상기 저장부(600)에 저장된 전력이 상기 소비부(700)로 출력되도록 제어하게 될 수 있다.

즉, 상기 소비 장치(1000)는, 상기 제어 장치(500)의 제어를 통해, 상기 복수의 전력 수집 소자(1)로 수집한 전력을 상기 저장부(600)에 저장하거나, 또는 상기 소비부(700)에서 소비하게 될 수 있다.

상기 저장부(600)는, 상기 제어 장치(500)로부터 출력된 전력을 저장하는 2차 전지일 수 있다.

상기 소비부(700)는, 전력을 소비하여 특정 기능 또는 특정 동작이 이루어지는 회로 부분일 수 있다.

상기 소비부(700)는, 바람직하게는 센서 및 상기 센서의 센싱 결과를 처리하는 센서 장치부일 수 있다.

상기 소비부(700)는, 외부 환경 상태를 센싱하는 센서, 상기 센서에서 센싱된 신호를 처리하는 신호 처리 수단 및 상기 소비부의 통신 및 제어를 수행하는 제어 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

즉, 상기 소비 장치(1000)는, 전력의 수집, 합산, 변환, 저장 및 소비가 이루어지는 장치일 수 있으며, 바람직하게는 외부 환경 상태를 센싱하여, 센싱된 결과를 처리하는 센서 장치일 수 있다.

상술한 바와 같은 상기 소비 장치(1000)는, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 입력받아 구동되는 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구 등의 형태로 실시될 수 있으며 , 특히, 가정 내 환경 상태를 센싱 및 제어하는 무선 센서, 또는 상기 무선 센서를 포함하는 무선 센서 장치 형태로 유용하게 실시될 수 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 제어함으로써, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 순차적으로 입력받아 합산할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 제어함으로써, 하나 이상의 종류의 복수의 전력 수집 소자로 수집한 전력을 용이하게 합산하여, 합산한 전력을 즉시 소비할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 하나의 전력 합산기를 사용하여 복수의 전력 수집 소자로부터 수집된 전력을 순차적으로 입력받아 합산함으로써, 복수의 전력 수집 소자를 이용한 전력 수집 기술의 활용성 및 적용성이 증대되는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 하나의 전력 합산기를 사용하여 복수의 전력 수집 소자로부터 수집된 전력을 합산함으로써, 모듈의 단순화 및 설계의 간소화가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치는, 모듈의 단순화 및 설계의 간소화가 이루어짐으로써, 제작 및 설계 비용이 절감될 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 실시 예들은, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 수집하여 구동되는 전자부품, 전기/전자회로, 전기/전자장치, 전기/전자기기 및 전기/전자기구에 적용되어 실시될 수 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 실시 예들은, 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 수집하는 전력 수집 장치, 전력 수집 시스템, 전력 수집 방법, 전력 제어 장치, 전력 제어 시스템, 전력 제어 방법, 전력 소비 장치, 전력 소비 시스템, 전력 변환 장치, 전력 변환 시스템 및 전력 변환 방법에 적용되어 실시될 수 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 실시 예들은, 기기에 포함되는 배터리 및 배터리의 제어 장치, 배터리 활용 시스템, 친환경 에너지를 이용하는 전기/전자 장치, 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 장치, 에너지 하베스팅 시스템 등 모든 에너지 활용 및 제어 기술에 적용되어 실시될 수 있다.

본 명세서에 개시된 전력 합산기, 전력 제어 장치 및 전력 소비 장치의 실시 예들은, 특히 가정 내 환경 상태를 센싱 및 제어하는 무선 센서, 또는 상기 무선 센서를 포함하는 무선 센서 장치 등에 유용하게 적용되어 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1: 전력 수집 소자 10: 입력부
11: 버퍼 12: 스위칭 소자
20: 출력부 30: 제어부
100, 100': 전력 합산기
200: 컨버터 300: 제어기
400: 전력 제어부 500: 전력 제어 장치
600: 저장부 700: 소비부
1000: 전력 소비 장치

Claims (35)

1. 적어도 서로 다른 두 종류의 소자 각각을 하나 이상씩 포함하는 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부;
   상기 복수의 입력부로부터 전달받은 전력을 외부로 출력하는 출력부; 및
   상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록, 상기 복수의 입력부를 순차적으로 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 입력부 중 어느 하나로부터 상기 출력부로 전력이 전달되는 동안 나머지 입력부로부터 전력이 미전달되도록 상기 복수의 입력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 합산기.
2. 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 전력 합산기;
   상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력을 변환하여, 변환된 전력을 외부로 출력하는 컨버터; 및
   상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기를 제어하고, 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 상기 컨버터를 제어하는 제어기;를 포함하고,
   상기 복수의 전력 수집 소자는,
   적어도 서로 다른 두 종류의 소자 각각을 하나 이상씩 포함하고,
   상기 전력 합산기는,
   상기 복수의 전력 수집 소자 각각으로부터 전력을 입력받는 복수의 입력부; 및
   상기 복수의 입력부로부터 전달받은 전력을 상기 컨버터로 출력하는 출력부;를 포함하고,
   상기 복수의 입력부 각각은,
   연결된 전력 수집 소자로부터 입력받은 전력을 저장하는 버퍼; 및
   상기 버퍼와 상기 출력부 간의 연결을 개폐하는 스위칭 소자;를 포함하되,
   상기 복수의 입력부는,
   어느 하나가 상기 출력부로 전력을 전달하는 동안 나머지는 상기 출력부로 전력을 미전달하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 복수의 전력 수집 소자는,
   태양전지, 열전 발전 소자, 안테나 및 압전 발전 소자 중 적어도 두 종류의 소자 각각을 하나 이상씩 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 버퍼에 저장된 전력을 검출하고, 검출된 결과를 근거로 상기 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 검출된 결과에 따라, 상기 버퍼에 저장된 전력이 상기 출력부에 순차적으로 전달되도록 상기 스위칭 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 컨버터는,
   상기 전력 합산기로부터 전달받은 전력에 따라 승압/강압 동작하는 승압/강압용 컨버터이고,
   상기 제어기는,
   상기 전력 합산기로부터 상기 컨버터로 전달되는 전력의 전압을 검출하여, 검출된 결과에 따라 상기 컨버터가 승압기 또는 강압기로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 제어기는,
   기설정된 입력 기준을 근거로 상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력이 순차적으로 입력되도록 상기 전력 합산기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
8. 제2 항에 있어서,
   상기 제어기는,
   기설정된 출력 기준을 근거로 상기 전력 합산기를 통해 순차적으로 입력된 전력이 상기 외부로 출력되도록 상기 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
9. 복수의 전력 수집 소자;
   상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 입력받고, 입력받은 전력을 저장부 또는 소비부로 출력하는 전력 제어 장치;
   상기 전력 제어 장치로부터 출력된 전력을 저장하는 상기 저장부; 및
   상기 전력 제어 장치로부터 출력된 전력을 소비하는 상기 소비부;를 포함하고,
   상기 복수의 전력 수집 소자는,
   적어도 서로 다른 두 종류의 소자 각각을 하나 이상씩 포함하고,
   상기 전력 제어 장치는,
   상기 복수의 전력 수집 소자로부터 전력을 순차적으로 입력받고, 순차적으로 입력된 전력을 상기 저장부 또는 상기 소비부로 출력하도록 전력을 제어하되,
   전력을 입력받는 시점 각각마다 상기 복수의 전력 수집 소자 중 어느 하나로부터 전력을 입력받는 것을 특징으로 하는 전력 소비 장치.
10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제9 항에 있어서,
    상기 전력 수집 소자는,
    외부로부터 수집된 하나 이상의 형태의 에너지를 전기에너지로 변환하는 소자인 것을 특징으로 하는 전력 소비 장치.
11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제9 항에 있어서,
    상기 복수의 전력 수집 소자는,
    태양전지, 열전 발전 소자, 안테나 및 압전 발전 소자 중 적어도 두 종류의 소자 각각을 하나 이상씩 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 소비 장치.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 삭제
32. 삭제
33. 삭제
34. 삭제
35. 삭제

Images