KR200355140Y1 - 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치 - Google Patents

복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 태양광 발전을 이용하여 배터리를 충전하고 자동차 발전기 및 일반 가정용 전원을 이용한 배터리 충전이 가능하도록 복합전원 충전 방식을 사용하였으며 배터리 및 모듈의 확장이 용이하도록 시스템을 구성한 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치에 관한 것이다.
본 고안의 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치는 접이식인 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈의 각도조정을 위한 조절부; 상기 태양전지 모듈에서 발생한 전원을 충전하는 배터리; 상기 배터리의 용량을 확대하기 위해서 외부에 병렬로 연결할 수 있는 연결부; 상기 배터리의 과충전 및 과방전을 제어하는 제어부; 상기 태양전지 모듈과 제어부가 연결되는 태양전지 연결부; 상기 제어부에 복합전원을 연결하기 위한 하나 이상의 접속부; 및 상기 배터리의 용량 및 충·방전을 표시하는 디스플레이부로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 고안의 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치는 태양광 발전을 이용하여 배터리를 충전하고 변환기를 통해 상용전원을 출력하여 일반 가전제품을 사용할 수 있고 태양광의 특성상 날씨가 흐린 경우 발전이 어려운 경우가 있으므로 자동차 발전기 및 일반 가정용 전원을 이용한 배터리 충전이 가능하도록 복합전원 충전 방식을 사용하였으며 배터리 및 모듈의 확장이 용이하도록 시스템을 구성하여 사용자에 따라 적용방식을 쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.

Description

복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치{Device for photovoltaic power source using multi-voltage recharging}
본 고안은 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 태양광 발전을 이용하여 배터리를 충전하고 자동차 발전기 및 일반 가정용 전원을 이용한 배터리 충전이 가능하도록 복합전원 충전 방식을 사용하며, 배터리 및 모듈의 확장이 용이하도록 시스템을 구성한 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치에 관한 것이다.
여가 시간 증가에 따라 야외에서 사용 가능한 다양한 가전제품이 출시되고 있다. 따라서 이러한 야외에서 사용할 수 있는 휴대용 전자 제품을 위한 옥외용 전원설비와 전원 부족국가의 가정용 전원장치가 필요하다. 특히, 현대 생활에서 필수품 또는 기호품으로 정착되어 가는 이동통신용 휴대전화, MP3, MD, 노트북 PC, 휴대용 라디오, 디지털 카메라, 무전기, 캠코더 등의 전원으로 사용되는 축전지 또는 건전지는 일정시간이 지나면 재충전하거나 건전지를 교체해야 하는 문제점이 있다. 상기와 같은 이차 축전지를 충전하기 위해서는 반드시 상용전원이나 보조전원을 이용하여야 한다. 그러나 상용전원에서 이격되어 있거나 충전기를 소지하지 않은 경우에는 재충전이 불가능한 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 휴대용 태양전지 충전기를 보면, 태양전지를 휴대용 전자제품인 휴대폰용 축전지의 뒷면에 직접 부착시키는 기술이 제시된 바 있으며, 그 예는 미합중국 등록특허 US5,898,932(도 1) 및 대한민국 공개특허 제2003-0053988호(도 2) 등에서 볼 수 있다. 그러나, 상기와 같은 휴대폰용 태양전지 모듈은 그 사용범위에 있어 휴대폰에 한정되어 타 휴대용 전자제품과의 호환이 불가능한 문제점이 있다.
또한, 태양전지 충전기를 별도의 케이스에 내장하는 기술이 제시된 바 있으며, 그 예는 미합중국 등록특허 US5,522,943(도 3)에서 볼 수 있다. 상기와 같은 케이스에 내장되는 휴대용 태양전지 충전기술은 소형화·경량화되고 있는 휴대용 전자제품에 사용시 태양광을 흡수하는 면적이 좁아짐에 따라 충분한 충전이 이루어지지 못하며, 다양한 개인휴대용 전자제품에 사용시 그에 따른 다양한 전압에 필요함에 따른 구체적인 기술을 제시하지 못하고 있다.
상기 종래기술의 또 다른 문제점은 충전시 안정적으로 지지하는 수단을 구비하지 못함에 따라 태양전지판과 태양의 각도를 조절하는 데에 어려움이 따르고, 야외에서 이동하면서 충전을 실시할 경우, 다른 물건에 지지할 수 있는 수단을 구비하지 못함에 따른 불편함이 수반되는 문제점이 있다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태양광 발전을 이용하여 배터리를 충전하고 변환기를 통해 상용전원을 출력하여 일반 가전제품을 사용할 수 있고, 자동차 발전기 및 일반 가정용 전원을 이용한 배터리 충전이 가능하도록 복합전원 충전 방식을 사용하며 배터리 및 모듈의 확장이 용이한 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.
도 1 내지 도 3은 종래기술에 따른 태양전지 충전장치.
도 4는 본 고안에 따른 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치 내부 구성도.
도 5는 본 고안에 따른 복합전원 충전기 외형 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100. 태양전지 모듈 110. 배터리
120. 제어부 130. 조절부
140. 연결부 150. 접속부
190. 디스플레이부 210. 복합전원 충전기
본 고안의 상기 목적은 접이식인 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈의 각도조정을 위한 조절부; 상기 태양전지 모듈에서 발생한 전원을 충전하는 배터리; 상기 배터리의 용량을 확대하기 위해서 외부에 병렬로 연결할 수 있는 연결부; 상기 배터리의 과충전 및 과방전을 제어하는 제어부; 상기 태양전지 모듈과 제어부가 연결되는 태양전지 연결부; 상기 제어부에 복합전원을 연결하기 위한 하나 이상의 접속부; 및 상기 배터리의 용량 및 충·방전을 표시하는 디스플레이부로 이루어진 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치에 의해 달성된다.
본 고안의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 4는 본 고안에 따른 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치의 내부 구성도이다. 상기 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치는 크게 태양전지(PV: Photovoltaic) 모듈(100), 배터리(110), 제어부(120), 조절부(130)로 이루어진다.
태양전지 모듈(100)은 중량을 고려하여 유연한(Flexible) 모듈을 적용한 접이식 형태로 제작하여 부피가 작고 잘 부서지지 않으며 변형이 용이하며 운반이 편리하다. 기본 사양은 50W급으로 하였으며 300W까지 확장이 가능하도록 용이한 병렬 연결 구조를 갖도록 설계되었다.
그리고 상기 조절부(130)는 태양전지 모듈(100)이 태양의 위치에 따라 위치 이동이 가능하도록 각도 조절을 위해 상기 태양전지 모듈(100)의 양 끝에 각각 연결되며 길이 조절이 가능한 세로 조절부(160)와 가로 조절부(170) 그리고 태양전지 모듈(100)과 상기 세로 조절부(160)와 가로 조절부(170)를 지지하기 위한 베이스(180)로 구성되어 있다.
상기 배터리(110)는 과충전과 과방전이 발생할 경우 열화가 심해져 수명단축과 용량감소가 발생한다. 따라서 본 고안에서는 배터리(110)의 과충전 및 과방전을 예방할 수 있는 제어부(120)에 알고리즘을 적용하였다. 상기 배터리(110)의 과충전과 과방전 예방 알고리즘은 배터리(110) 전압과 충전 전류를 고려한 배터리(110) 전압의 상승률을 감안하여 설정된다. 본 고안에 적용한 사업용 납축전지의 부동 충전 전압은 보통 13.8V 이나 태양광 발전의 특성상 전압 변동과 충전 전류의 변동으로 인해 13.8V로 설정할 경우 부족 충전이 발생하여 배터리(110) 용량 감소를 초래하게 된다. 따라서 본 고안에서는 일반적으로 사용되는 충전장치의 부동 충전 전압보다 1V가 높은 14.8V의 충전 종료 전압을 적용하여 태양광 발전에 적합하고 배터리(110) 용량도 감소되지 않도록 구성되어 있다.
제어부(120)에 복합전원을 연결하기 위한 하나 이상의 접속부(150)는 태양광 발전을 기본적인 충전 전원으로 사용하지만 날씨의 영향으로 발전이 불가능한 경우가 발생하므로 보조적으로 자동차 및 상용 전원을 정류하기 위한 DC/AC 변환과 AC/DC 변환이 가능한 변환기(200)를 이용하여 충전하여 사용할 수 있도록 구성된 복합전원 충전방식을 적용하였다. 따라서 야외 활동시 태양광 발전이 어려운 상황에서도 자동차의 발전을 이용할 수 있고 가정에서도 야간에 충전할 수 있어 편리하게 사용할 수 있다.
또한 본 고안은 휴대용으로 설계 제작되므로 기본 용량은 50W 태양전지 모듈(100)과 50AH 배터리를 하나의 패키지에 적용하여 소형화 하였으나 가두리 양식장이나 전력부족국가의 가정용 전원으로 활용할 경우는 보다 큰 용량을 요구할 수 있으므로 태양전지 모듈(100)을 병렬로 연결하여 사용하므로 용량을 확대할 수 있도록 하였다. 배터리(110)도 기본 패키지 외에 외부에 부착하여 사용할 수 있도록 연결부(140)가 준비되어 있어 용량 확대가 용이하다.
도 5는 본 고안에 따른 복합전원 충전기(210)의 외형 구성도이다. 상기 복합전원 충전기(210)는 크게 디스플레이부(190), 제어부(120)를 ON/OFF 하기 위한 전원 스위치(260), 태양전지 연결부(220), 배터리(110)의 용량을 확대하기 위해서 외부에 병렬로 연결할 수 있는 연결부(140), 복합전원을 연결하기 위한 접속부(150), 그리고 내부에 배터리(110)가 구비되어 이루어진다. 태양전지 모듈에서 발생한 전원이 제어부로 연결되기 위해 상기 제어부는 태양전지 연결부(220)가 구비되어 접속된다. 배터리(110)의 기본 용량은 50AH 이지만 용도에 따라 용량을 확대하고자 하는 경우는 외부에 배터리(110)를 병렬로 부착하여 확대할 수 있는 연결 구조를 가지고 있다. 제어부(120)에는 배터리(110) 용량에 따른 잔존용량 표시 기능이 있는 디스플레이부(190)를 사용하여 사용가능 시간을 사용자가 쉽게 알 수 있도록 되어 있다.
상기 디스플레이부(190)는 배터리 용량등(230), 방전 표시등(250), 충전 표시등(260)으로 이루어진다. 과방전의 방지를 위해서는 배터리(110)가 방전 종료 시점에 도달하면 전압이 급격히 감소하므로 디스플레이부(190)를 이용하여 잔존용량을 표시하여 사용자에게 미리 예상사용 가능시간을 알릴 수 있도록 구성하고 일반적인 방전 종료전압인 11.8V보다 0.5V 낮은 11.3V로 설정하여 부하에 따른 전압 강하분을 고려하였다.
본 고안은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 고안의 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치는 태양광 발전을 이용하여 배터리를 충전하고 변환기를 통해 상용전원을 출력하여 일반 가전제품을 사용할 수 있고 태양광의 특성상 날씨가 흐린 경우 발전이 어려운 경우가 있으므로 자동차 발전기 및 일반 가정용 전원을 이용한 배터리 충전이 가능하도록 복합전원 충전 방식을 사용하였으며 배터리 및 모듈의 확장이 용이하도록 시스템을 구성하여 사용자에 따라 적용방식을 쉽게 변경할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치에 있어서,
    접이식인 태양전지 모듈;
    상기 태양전지 모듈에서 발생한 전원을 충전하는 배터리;
    상기 배터리의 용량을 확대하기 위해서 외부에 병렬로 연결할 수 있는 연결부;
    상기 배터리의 과충전 및 과방전을 제어하는 제어부;
    상기 태양전지 모듈과 제어부가 연결되는 태양전지 연결부;
    상기 제어부에 복합전원을 연결하기 위한 하나 이상의 접속부; 및
    상기 배터리의 용량 및 충·방전을 표시하는 디스플레이부
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은 용량을 확대할 수 있도록 병렬 연결이 가능한 것을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈의 각도조정을 위한 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 조절부는
    상기 태양전지 모듈의 양 끝에 각각 연결되며 길이 변화가 가능한 세로 조절부와 가로 조절부; 및
    상기 세로 조절부와 가로 조절부를 지지하는 베이스부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복합전원은 가정용 전원 또는 자동차용 전원임을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 복합전원을 사용할 수 있도록 DC/AC 변환과 AC/DC 변환을 하는 변환기를 구비한 것을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부의 ON/OFF를 위한 전원스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합전원 충전방식을 이용한 태양광 발전 전원장치.
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