KR102673990B1 - 하이브리드 전력 공급 장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 전력 공급 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 태양광 패널에서 출력되는 직류 전력이 충전되는 에너지 저장부와, 전류 공급의 제어를 통해 극성이 변경되는 전자석 및 상기 에너지 저장부로부터 전자석의 동작에 필요한 전원을 공급받아 상기 전자석에 대한 전류 공급을 제어하는 구동 제어부를 포함하며, 상기 구동 제어부의 전류 공급 제어에 따라 전자석의 극성 변화에 의거하여 회전되는 플라이휠과 연동되어 동작하는 영구자석 및 상기 영구자석 주변에 배치된 적어도 셋 이상의 고정자를 통해 전력을 생산하는 자가 발전기와, 상기 에너지 저장부에 저장된 전력을 이용하여 부하에 전력을 공급하거나 상기 자가 발전기에서 발전된 전력을 상기 부하에 공급하는 전력 공급부를 포함하는 하이브리드 전력 공급 장치를 제공할 수 있다.

Description

하이브리드 전력 공급 장치 및 방법{Power suply aparatus for hybrid}
본 발명은 액티브 스타일러스 펜에 관한 것이다.
일체형 태양광 가로등은 친환경 에너지인 태양광을 이용하여 에너지를 축적하여 태양 일몰 후 가로등을 점등하는 친환경 조명 시스템이다. 관련 기술은 태양광 모듈에 의해 집진된 에너지는 제어함에 있는 충전 컨트롤러를 이용하여 DC 배터리 저장 및 일몰 후 LED 가로등을 점등하는 구조로 이루어져 있다. 이는 탄소 저감 친환경 및 재생 가능한 에너지를 기반으로 하고 있어서 그 보급 및 활용성은 계속 증가하고 있다.
이러한 태양광 가로등의 장점을 요약하면 태양광 가로등은 지속적 재생 가능한 태양광을 에너지원으로 사용하기 때문에 발전소 정전과 관계없는 점등이 가능하다. 그리고 태양광에 의해 축적된 배터리가 전력 공급원이기 때문에 전력선 공급과 무관하게 전등을 점등할 수 있다. 이는 오지나 재난지역에 유용하게 사용할 수 있다. 이러한 다양한 장점의 극대화를 통한 보급과 개발도 활발히 이루어지고 있으나 국내의 환경적 요건상 다음과 같은 몇 가지 문제를 가지고 있다.
국내에 보급 중인 일체형 가로등은 적도지방에 가까울수록 유리하다. 사계절이 뚜렷한 대한민국에서는 사계절 남중고도에 따라 각도가 변화는 가변형이 적합하나, 설치 비용과 관리가 어려운 단점을 가지고 있다.
사계절이 뚜렷한 대한민국에서는 이른 여름에서 초가을까지는 경사각 20°가 맞으나 봄, 가을, 겨울엔 그에 비해 약하기 때문에 최대한 태양과 직각을 이루는 것이 가장 효율적이다. 일체형 가로등의 경우 대한민국은 일조량도 좋지 않고, 사계절이 뚜렷하기 때문에 태양광 가로등의 경우 계절별로 일정한 충전 용량에 의한 점등이 불가능하다. 또한, 계절별로 겨울(동지)에는 태양의 고도가 낮고, 봄, 여름, 가을 특히 여름에 태양의 고도가 머리 위쪽 있어서, 계절별로 태양광 집진 효율이 다르게 나타나게 된다. 이는 태양광 가로등 시공 시점에 따라 사계절 변화에 따른 일사량이 달라지기 때문이다. 이러한 문제로 일체형 태양광 가로등이 일찍 꺼지거나 켜지지 않은 경우가 자주 발생한다. 이는 해결이 필요한 문제점이나 이를 해결할 수 있는 장치는 개발되지 않고 있는 실정이다.
대한민국공개특허 제10-2020-0129829호(2020.11.18.공개.)
본 발명은 태양광에 의해 발전되어 충전된 전력을 이용하여 자가 발전기를 동작시켜 부하에 필요한 전력을 공급할 수 있는 하이브리드 전력 공급 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 에너지 저장부에 저장된 전력을 이용하여 전류 공급이 제어되는 전자석에 의해 회전하는 플라이휠 및 영구자석을 이용한 자가 발전을 통해 생산되는 전력을 이용하여 부하에 필요한 전력을 공급할 수 있는 하이브리드 전력 공급 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 제 1 시간대에 태양광 발전을 통해 전력을 충전함과 더불어 에너지 저장부에 충전된 전력을 이용하여 부하의 동작에 필요한 전력을 공급하고, 제 2 시간대에 에너지 저장부에 충전된 전력을 이용하여 자가 발전기의 구동에 필요한 전원을 공급받아 자기 발전기의 구동을 통해 생산되는 전력을 이용하여 전력을 공급할 수 있는 하이브리드 전력 공급 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 태양광 패널에서 출력되는 직류 전력이 충전되는 에너지 저장부와, 전류 공급의 제어를 통해 극성이 변경되는 전자석 및 상기 에너지 저장부로부터 전자석의 동작에 필요한 전원을 공급받아 상기 전자석에 대한 전류 공급을 제어하는 구동 제어부를 포함하며, 상기 구동 제어부의 전류 공급 제어에 따라 전자석의 극성 변화에 의거하여 회전되는 플라이휠과 연동되어 동작하는 영구자석 및 상기 영구자석 주변에 배치된 적어도 셋 이상의 고정자를 통해 전력을 생산하는 자가 발전기와, 상기 에너지 저장부에 저장된 전력을 이용하여 부하에 전력을 공급하거나 상기 자가 발전기에서 발전된 전력을 상기 부하에 공급하는 전력 공급부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 자가 발전기의 플라이휠은 원통 구조의 상기 영구자석이 결합되는 회전축의 일단에 연결되며, 상기 고정자는 상기 원통 구조의 영구자석 외주면과 기 설정된 간격만큼 이격된 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 자가 발전기는 상기 회전축의 타단에 결합되고 소정의 극성을 갖는 자기 베어링을 구비하고 상기 회전축에 의해 회전되는 원판형 회전체와, 상기 원판형 회전체와 이격된 위치에 상기 원판형 회전체의 외주면 일부를 감싸는 구조를 고정 설치되고 상기 소정의 극성과 동일한 극성을 갖는 자기 베어링을 구비하는 고정체를 이용하여 상기 회전축에 결합된 영구자석을 지지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전력 공급부는 기 설정된 제 1 시간대인 경우에 상기 태양광 패널에 의해 발전되는 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 충전되도록 함과 더불어 상기 에너지 저장부에 충전된 전력을 상기 부하에 공급하며, 기 설정된 제 2 시간대의 경우 상기 태양광 패널에 의해 발전되는 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 충전되도록 함과 더불어 상기 자가 발전기의 동작시켜 발전된 전력을 상기 부하에 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전력 공급부는 외부의 관제 서버와 유무선 네트워크를 통해 연결시키는 통신회로와, 상기 제 1 및 제 2 시간대에 대한 정보를 저장하고 있는 메모리와, 상기 관제 서버로부터 제공받은 데이터를 토대로 상기 제 1 및 제 2 시간대에 대한 정보를 업데이트시키는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하이브리드 전력 공급 장치는 상기 태양광 패널과 상기 에너지 저장부 사이에 설치되어 상기 태양광 패널에서 생산되는 전력을 검출하는 검출부를 구비하며, 상기 전력 공급부는 상기 검출부에서 검출된 전력량에 의거하여 상기 구동 제어부의 동작 여부를 결정할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 태양광에 의해 발전되어 충전된 전력을 이용하여 자가 발전기를 동작시켜 부하에 필요한 전력을 공급함으로써, 에너지 저장 효율과 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 에너지 저장부에 저장된 전력을 이용하여 전류 공급이 제어되는 전자석에 의해 회전하는 플라이휠 및 영구자석을 이용한 자가 발전을 통해 생산되는 전력을 이용하여 부하에 필요한 전력을 공급함으로써, 자가 발전의 효율성을 높여 부하에 안정적인 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치의 개념도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치에서 자가 발전기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치의 전력 공급부에 대한 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치의 전력 공급부의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, “포함”또는 “구비”와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 부하 전력 공급 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치의 개념도를 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치에서 자가 발전기의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치의 전력 공급부에 대한 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 전력 공급 장치(100)는 태양광 패널(105)을 통해 생산되는 전력(직류 전력)을 에너지 저장부(110)에 저장하고, 에너지 저장부(110)로부터 전원을 인가받아 영구자석을 이용한 자가발전을 통해 전력을 생산하는 자가 발전기(120) 및 에너지 저장부(110)에 저장된 전력을 부하(130)에 공급하거나 자가 발전기(120)에서 생산되는 전력을 부하(130)에 공급하는 전력 공급부(140) 등을 구비할 수 있다.
태양광 패널(105)은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 직류 전력을 생성한 후 이를 에너지 저장부(110)에 충전시킬 수 있다.
에너지 저장부(110)는 전력을 충전할 수 있는 수단으로서, 그 예로 배터리, 슈퍼커패시터 등을 들 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
본 발명의 실시예에서, 부하(130)는 가로등일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치(100)에서 자가 발전기(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전류 공급 여부에 따라 극성이 변경되는 전자석(121), 전자석(121)에 대한 전류 공급을 제어하는 구동 제어부(122), 구동 제어부(122)에 의한 전자석(121)의 극성 변화에 의거하여 회전하는 플라이휠(123), 플라이휠(124)의 회전에 따라 회전하는 원통 구조의 영구자석(124), 영구자석(124) 주변에 고정되어 형성되고 코일이 감겨져 있는 적어도 3개 이상의 고정자(125) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 원통 구조를 갖는 영구자석(124)은 회전축(123a)에 삽입되어 결합될 수 있다.
즉, 이러한 구조를 통해 회전자에 해당되는 영구자석(123)에 의해 고정자(124)의 코일에 자가장의 변화가 생기며, 자기장의 변화에 의거하여 전력이 유도될 수 있다. 유도된 전력은 전력 공급부(140)를 통해 부하(130)에 공급될 수 있다.
구동 제어부(122)는 전자석(121)에 전류 공급을 제어하기 위한 회로, 예컨대 스위칭 회로로서, 스위칭 동작을 통해 전자석(121)에 전류를 공급하여 전자석(121) 제 1 극성(예컨대, N극의 극성)을 갖도록 하고, 전류 공급을 차단하여 전자석(121)의 제 2 극성(에컨대, S극의 극성)을 갖도록 할 수 있다.
플라이휠(123)에는 원통의 외주면에 복수개의 N극과 S극의 극성을 갖는 자석(126)이 교번되어 설치될 수 있다. 즉, 이러한 구조를 통해 플라이휠(123)은 전자석(121)의 극성 변화에 의거하여 회전될 수 있으며, 플라이휠(123)의 회전축(123a)과 연결된 영구자석(124)인 회전자가 회전될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 자가 발전기(120)에서 회전자인 영구자석(124)은 자기 베어링 방식으로 고정자(125)와 비접촉 상태로 지지될 수 있다. 구체적으로, 플라이휠(123)의 회전축(123a)은 일단이 플라이휠(123)의 중심부에 연결되어 플라이휠(123)의 회전에 따라 회전축(123a)을 통해 영구자석(124)을 회전시키고, 회전축(123a)의 타단에는 내부에 N극(또는 S극)을 갖는 자기 베어링을 구비하고 회전축(123a)의 회전에 따라 회전하는 원판형 회전체(123b)가 연결될 수 있다.
원판형 회전체(123b)의 원호 주변에는 원판형 회전체(123b) 내부의 자기 베어링과 동일한 극성을 갖는 자기 베어링으로 구성되는 고정체(123c)가 형성될 수 있다. 즉, 고정체(123c)는 원판형 회전체(123b)의 반원 부분과 이격된 위치에 설치되어 원판형 회전체(123b)를 지지함으로써, 원판형 회전체(123b)와 결합된 회전축(123a)을 지지하여 회전축(123b)에 결합된 영구자석(124)를 지지할 수 있다.
이러한 구조를 통해 영구자석(124)은 비접촉 지지되어 플라이휠(123)의 회전에 따라 회전축(123a)을 통해 동반 회전할 수 있다.
전력 공급부(140)는 제 1 시간대에 에너지 저장부(110)에 충전된 전력을 부하(130)에 공급함과 더불어 태양광 패널(105)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지 저장부(110)를 충전시키고, 제 2 시간대에 태양광 패널(105)로부터 출력되는 전력을 이용하여 에너지 저장부(110)를 충전시킴과 더불어 자가 발전기(120)를 구동, 예컨대 구동 제어부(122)의 구동시켜 자가 발전기(120)에 의해 생산되는 전력을 부하(130)에 공급할 수 있다.
제 1 시간대는 기준 일사량 이상을 갖는 시간대로서, 일출 이후부터 일몰까지의 시간대일 수 있다.
또한, 제 2 시간대는 기준 일사량 미만인 시간대로서, 일몰 이후부터 일출까지의 시간대일 수 있다.
한편, 전력 공급부(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 시간대를 저장하고 있는 메모리(200)를 구비하며, 메모리(200)에 저장된 데이터의 모니터링을 통해 시간대에 맞춰서 제어를 수행하는 제어부(220)를 구비할 수 있다.
또한, 메모리(200)에 저장된 시간 관련 데이터, 즉 제 1 및 제 2 시간대에 대한 정보는 제어부(220)에 의해 업그레이드될 수 있다. 즉, 제어부(220)는 통신회로(210)를 통해 유무선 네트워크로 연결된 관제 서버(230)로부터 제 1 및 제 2 시간대에 대한 데이터를 수신됨에 따라 수신한 데이터를 토대로 메모리(200)를 업데이트할 수 있다. 이때, 관제 서버(230)는 일기 예보 정보, 일출 및 일몰 시간 정보 등을 고려하여 전력 공급부(140)의 메모리(200)에 셋팅된 제 1 및 제 2 시간대 정보에 대한 업데이트가 필요한지를 판단하며, 업데이트가 필요한 경우 일기 예보 정보, 일몰 및 일몰 시간 정보에 의거하여 생성된 제 1 및 제 2 시간대 정보를 하이브리드 전력 공급 장치(100)에 전송할 수 있다.
또한, 전력 공급부(140)의 제어부(220)는 검출부(115)로부터 제공받은 신호, 즉 태양광 패널(105)에서 출력되는 직류 전력에 대한 신호를 토대로 태양광 발전량을 체크하며, 체크 결과 기 설정된 기준 발전량 이하의 태양광 발전량이 태양광 패널(105)에 의해 발전되는 것으로 체크되는 경우 자가 발전기(120)를 구동시켜 발전된 전력을 부하(130)에 공급할 수 있다. 즉, 제어부(220)는 검출부(115)로부터 제공받은 태양광 패널(105)로부터 공급되는 발전량이 기준 발전량 이하인 경우 구동 제어부(122)에 전원을 인가하여 자가 발전기(120)를 구동시킴으로써, 자가 발전기(120)에서 발전되는 전력을 부하(130)에 공급할 수 있다.
이러한 동작을 위해, 전력 공급부(140)의 제어부(220)는 제 1 및 제 2 스위칭부(142, 144)와 연동되어 동작할 수 있다.
즉, 제 1 스위칭부(142)는 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120) 사이에 설치되어 제어부(220)의 스위칭 신호에 의거하여 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120)간을 연결시키거나 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120)간의 연결을 끊을 수 있다.
또한, 제 2 스위칭부(144)는 에너지 저장부(110)와 부하(130) 사이에 설치되어 제어부(220)의 스위칭 신호에 의거하여 에너지 저장부(110)와 전력 공급부(140)간을 연결시키거나 에너지 저장부(110)와 전력 공급부(140)간의 연결을 끊을 수 있다.
제어부(220)는 제 1 시간대에 도달하거나 검출부(115)로부터 검출된 전력량이 기준 전력량을 초과하는 경우 제 1 스위칭부(142)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120)간의 연결을 끊어 자가 발전기(120)를 미동작시키고, 제 2 스위칭부(144)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 전력 공급부(140)를 연결시켜 에너지 저장부(110)에 충전된 전력을 부하(130)에 공급할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 제 2 시간대에 도달하거나 검출부(115)로부터 검출된 전력량이 기준 전력량 이하인 경우 제 1 스위칭부(142)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120)간을 연결시켜 자가 발전기(120)를 동작시킴으로써, 자가 발전기(120)에 의해 발전되는 전력을 부하(130)에 공급할 수 있다. 이때, 제어부(220)는 제 2 스위칭부(144)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 전력 공급부(140)간의 연결을 끊어 에너지 저장부(110)에 의해 부하(130)에 전력이 공급되는 것을 차단시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 하이브리드 전력 공급 장치(100)의 동작 과정에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력 공급 장치(100)의 전력 공급부(140)의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전력 공급부(140)의 제어부(220)는 제 1 시간대인 경우 태양광 패널(105)로부터 제공받은 전력을 이용하여 에너지 저장부(110)에 충전함과 더불어 제 2 스위칭부(144)의 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 전력 공급부(140)간을 연결시켜 에너지 저장부(110)에 충전된 전력을 부하(130)에 공급한다(S300).
이후, 제어부(220)는 검출부(115)로부터 제공받은 태양광 패널(105)에서 발전되는 발전량이 기 설정된 기준 발전량 이하인지를 판단한다(S302).
S302의 판단 결과, 기 설정된 기준 발전량 이하인 경우 제어부(220)는 에너지 저장부(110)에 충전된 충전량이 제 2 시간대에 도달하기까지 부하(130)의 구동이 가능한지를 판단한다(S304). 이를 위하여, 제어부(220)는 에너지 저장부(220)의 충전량을 수시로 체크하며, 시간 단위별 계산한 부하(130)의 소비 전력량을 메모리(200)에 저장하여 관리할 수 있다. 즉, 제어부(220)는 에너지 저장부(220)의 충전량과 메모리(200)에 저장된 부하(130)의 소비 전략량을 기초하여 산출한 현재 시간부터 제 2 시간대에 도달하기까지의 부하(130)의 구동에 필요한 전략량을 이용하여 부하(130)의 구동이 가능한지를 판단할 수 있다.
S304의 판단 결과, 구동이 불가능한 경우 제어부(220)는 제 1 스위칭부(142)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120)에 연결시켜 자가 발전기(120)를 구동시키고, 자가 발전기(120)의 구동에 따라 생산되는 전력을 공급받아 부하(130)에 공급한다(S306).
한편, S304의 판단 결과, 구동이 가능한 경우 또는 S302의 판단 결과 기준 발전량을 초과하는 경우 제어부(220)는 현재 시간이 제 2 시간대에 도달하였는지를 판단한다(S308).
S308의 판단 결과, 제 2 시간대에 도달한 경우 제어부(220)는 S306로 진행, 즉 제 1 스위칭부(142)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)와 자가 발전기(120)에 연결시켜 자가 발전기(120)를 구동(S304)시키고, 자가 발전기(120)의 구동에 따라 생산되는 전력을 공급받아 부하(130)에 공급할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 자가 발전기(120)에 의해 생산되는 전력을 부하(130)에만 공급하는 것으로 예를 들어 설명하였지만, 자가 발전(120)에 의해 생산되는 전력을 이용하여 에너지 저장부(110)를 충전하고, 에너지 저장부(110)에 충전된 전력을 이용하여 부하(130)에 필요한 전력을 공급할 수도 있다. 이 경우, 전력 공급부(140)의 제어부(220)는 제 1 스위칭부(142)에 스위칭 신호를 인가하여 자가 발전기(120)와 에너지 저장부(110)를 연결시켜 자가 발전기(120)에서 발전된 전력을 에너지 저장부(110)에 충전하고, 에너지 저장부(110)와 전력 공급부(140)간이 연결되도록 제 2 스위칭부(144)에 스위칭 신호를 인가하여 에너지 저장부(110)로부터 공급받은 전력을 부하(130)에 공급할 수 있다.
이러한 경우는 태양광 패널(105)를 통해 발전되는 발전량이 기준 발전량 이하인 상태일 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 하이브리드 전력 공급 장치
105 : 태양광 패널
110 : 에너지 저장부
115 : 검출부
120 : 자가 발전기
130 : 부하
140 : 전력 공급부

Claims (6)

  1. 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 태양광 패널에서 출력되는 직류 전력이 충전되는 에너지 저장부와,
    상기 에너지 저장부로부터 전원을 인가받아 영구자석을 이용한 자가발전을 통해 전력을 생산하는 자가 발전기 및
    상기 에너지 저장부에 저장된 전력을 이용하여 부하에 전력을 공급하거나 상기 자가 발전기에서 발전된 전력을 상기 부하에 공급하는 전력 공급부를 포함하고,
    상기 자가 발전기는 전류 공급의 제어를 통해 극성이 변경되는 전자석 및 상기 에너지 저장부로부터 전자석의 동작에 필요한 전원을 공급받아 상기 전자석에 대한 전류 공급을 제어하는 구동 제어부를 포함하며, 상기 구동 제어부의 전류 공급 제어에 따라 전자석의 극성 변화에 의거하여 회전되는 플라이휠과 연동되어 동작하는 영구자석 및 상기 영구자석 주변에 배치된 적어도 셋 이상의 고정자를 통해 전력을 생산하며,
    상기 전력 공급부는 기 설정된 제 1 시간대인 경우에 상기 태양광 패널에 의해 발전되는 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 충전되도록 함과 더불어 상기 에너지 저장부에 충전된 전력을 상기 부하에 공급하며, 기 설정된 제 2 시간대의 경우 상기 태양광 패널에 의해 발전되는 직류 전력이 상기 에너지 저장부에 충전되도록 함과 더불어 상기 자가 발전기의 동작시켜 발전된 전력을 상기 부하에 공급하고,
    상기 전력 공급부는, 외부의 관제 서버와 유무선 네트워크를 통해 연결시키는 통신회로와, 상기 제 1 및 제 2 시간대에 대한 정보를 저장하고 있는 메모리를 구비하며, 상기 관제 서버로부터 제공받은 데이터를 토대로 상기 제 1 및 제 2 시간대에 대한 정보를 업데이트시키는 제어부, 에너지 저장부와 자가 발전기 사이에 설치되어 제어부의 스위칭 신호에 의거하여 에너지 저장부와 자가 발전기 간을 연결시키거나 에너지 저장부와 자가 발전기 간의 연결을 끊을 수 있는 제1스위칭부 및 에너지 저장부와 부하 사이에 설치되어 제어부의 스위칭 신호에 의거하여 에너지 저장부와 전력 공급부 간을 연결시키거나 에너지 저장부와 전력 공급부간의 연결을 끊을 수 있는 제 2 스위칭부를 포함하는 하이브리드 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자가 발전기의 플라이휠은,
    원통 구조의 상기 영구자석이 결합되는 회전축의 일단에 연결되며,
    상기 고정자는,
    상기 원통 구조의 영구자석 외주면과 기 설정된 간격만큼 이격된 위치에 형성되는 하이브리드 전력 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자가 발전기는,
    상기 회전축의 타단에 결합되고 소정의 극성을 갖는 자기 베어링을 구비하고 상기 회전축에 의해 회전되는 원판형 회전체와, 상기 원판형 회전체와 이격된 위치에 상기 원판형 회전체의 외주면 일부를 감싸는 구조를 고정 설치되고 상기 소정의 극성과 동일한 극성을 갖는 자기 베어링을 구비하는 고정체를 이용하여 상기 회전축에 결합된 영구자석을 지지하는 하이브리드 전력 공급 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 전력 공급 장치는,
    상기 태양광 패널과 상기 에너지 저장부 사이에 설치되어 상기 태양광 패널에서 생산되는 전력을 검출하는 검출부를 구비하며,
    상기 전력 공급부는,
    상기 검출부에서 검출된 전력량에 의거하여 상기 구동 제어부의 동작 여부를 결정하는 하이브리드 전력 공급 장치.
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