KR20090118305A - 복수의 열전 생성기를 이용한 충전 장치 및 방법 - Google Patents

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    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect

Abstract

본 발명은 복수의 열전 생성기를 이용한 충전 장치 및 방법에 관한 것으로 본 발명에 따른 복수의 열전 생성기를 이용한 충전 방법은 복수의 열원 각각에서 발생하는 열을 변환하여 전기를 생성하고, 생성된 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결하여 충전함으로써 복수의 열전 생성기에서 생성되는 전기를 이용해 보다 효율적으로 전원 장치를 충전할 수 있다.
열전, TEG, 스위칭

Description

복수의 열전 생성기를 이용한 충전 장치 및 방법{A method and apparatus for electric charge using a plurality of thermoelectric generator}
본 발명은 열전 생성기를 이용한 충전 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세히는 복수의 열전 생성기에서 생성되는 서로 다른 전기를 이용해 효율적으로 전원 장치를 충전하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
제벡 효과(Seebeck effect) 또는 펠티에 효과(Peltier Effect)와 같은 열의 흐름과 전류가 서로 영향을 미치는 물리 현상을 "열전 효과(thermoelectric effects)"라한다. 서로 다른 열전능(thermoelectric properties)을 가지는 금속이나 반도체를 접합한 회로에서 열전 효과가 발생한다. 또한, 이러한 회로를 이용해 열에너지와 전기에너지를 서로 변환하는 것을 열전 변환이라 한다. 제벡 효과에 따라 열에너지를 전기에너지로 변환하거나, 펠티에 효과에 따라 전기에너지를 열에너지로 변환한다.
열전 변환을 이용하면 열의 흐름으로부터 전력을 생성하거나, 전류를 이용해 흡열 현상 또는 발열 현상을 발생시키는 것이 가능하다. 열전 변환은 직접 변환이기 때문에 에너지 변환 시에 과잉의 노폐물이 배출되지 않고, 모터나 터빈과 같이 물리적으로 운동하는 구동부가 없어 유지 보수가 편리하기 때문에 고효율의 에너지 이용 기술로서 주목 받고 있다.
제벡 효과를 이용해 열전 변환을 수행하는 모듈을 열전 생성기(ThermoElectric Generator : TEG)라고 하는데, 열전 생성기의 한쪽 측면을 가열하고 다른 측면을 냉각하면, 가열된 측면으로부터 냉각된 측면으로 열에너지의 흐름이 발생하고, 열전 생성기는 이러한 에너지를 변환하여 전류를 발생시킨다. 예를 들어, 컴퓨터의 CPU(Central Processing Unit)에 열전 생성기의 한쪽 측면을 부착시키고, 다른 측면을 냉각 팬과 같은 히트 싱크(heat sink)에 부착시키면, CPU로부터 히트 싱크로의 열에너지의 흐름이 발생하고, 열전 생성기는 이를 변환하여 전류를 발생시킬 수 있다.
데스크톱 컴퓨터(desktop computer)와 같은 전자기기에는 CPU, GPU(Graphic Processing Unit) 등과 같은 적어도 2 이상의 발열 소자들이 있을 수 있고, 이러한 발열 소자들에 전술한 열전 생성기를 모두 부착시키면, 데스크톱 컴퓨터에서 발생하는 열을 변환하여 새로운 전원으로 이용할 수 있다. 그러나, 서로 다른 발열 소자가 생성하는 열로부터 변환되어 생성되는 전기들은 서로 전력의 전기들이기 때문에 동시에 전원 장치를 충전하는데 이용할 수 없다. 따라서, 복수의 열전 생성기에서 발생하는 전기들을 효율적으로 제어하여 충전을 수행할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 복수의 열전 생성기가 생성하는 전기들을 이용해 보다 효율적으로 전원 장치를 충전하는 장치 및 방법을 제공함에 있고, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열전기 충전 장치는 복수의 열원 각각에서 발생하는 열을 전기로 변환하여 전기를 생성하는 복수의 열전생성부; 상기 복수의 열전생성부 각각에서 생성되는 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결하는 선택부; 및 상기 선택부의 연결에 따라 상기 복수의 열전 생성부에서 발생하는 전기를 전원 장치에 충전하는 충전부를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 선택부는 상기 복수의 열전생성부 각각에서 생성되는 전기들을 개별적으로 축전하는 축전부; 상기 축전부에 개별적으로 축전된 각각의 전기들이 소정의 전압 이상인지 판단하는 비교부; 및 상기 비교부의 판단 결과에 기초해 상기 소정의 전압 이상인 전기들만을 서로 다른 시간에 상기 충전부에 연결하는 스위칭부를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 비교부는, 상기 축전부에 개별적으로 축전된 전기들의 전압이 상기 소정 전압 이상인지 판단하고 판단 결과에 따라 복수의 제어 신호를 출력하는 복수의 비교기(comparator)를 포함하고, 상기 스위칭부는, 상기 복수의 제어 신호에 기초해 상기 축전부에 축전된 전기들 중 소정 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결하는 복수의 MOS 트랜지스터를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 열전기 충전 장치는 상기 소정 전압 이상인 전기들이 서로 다른 시간에 상기 충전부에 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하는 복수의 인터리빙 신호를 생성하는 인터리빙제어부를 더 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 열전기 충전 방법은 복수의 열원 각각에서 발생하는 열을 전기로 변환하여 전기들을 생성하는 단계; 상기 생성된 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 충전하도록 충전 순서를 제어하는 단계; 및 상기 충전 순서에 기초해 소정의 전원 장치를 충전하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 충전 순서를 제어하는 단계는 상기 복수의 열원 각각에서 생성되는 전기들을 개별적으로 축전하는 단계; 상기 축전된 각각의 전기들이 소정의 전압 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 기초해 상기 소정의 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 충전하도록 충전 순서를 정렬하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 소정의 전압 이상인지 판단하는 단계는 상기 축전부에 개별적으로 축전된 전기들의 전압이 상기 소정 전압 이상인지 판단하고 판단 결과에 따라 복수의 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 충전 순서를 정렬하는 단계는 상기 복수의 제어 신호에 기초해 상기 소 정의 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 충전하도록 충전 순서를 정렬하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상기된 열전기 충전 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 복수의 열전 생성기에서 생성된 서로 다른 전력의 전기들을 순차적으로 이용해 전원 장치를 충전할 수 있어, 전기의 누출(leakage)없이 효율적으로 전원 장치를 충전할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전기를 충전하는 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 열전기 충전 장치(100)는 복수의 열전 생성부(110 내지 130), 선택부(140), 충전부(150), 제어부(160) 및 전원 장치(170)를 포함한다.
복수의 열전 생성부(110 내지 130)는 복수의 열원에서 발생하는 열을 각각 전기로 변환한다. 종래 기술과 관련하여 언급한 바와 같이 제벡 효과에 따라 복수의 열원에서 발생하는 열에너지를 전기에너지로 변환하여 전류를 생성한다. 데스크톱 컴퓨터를 예로 들어 설명하면, 데스크톱 컴퓨터에는 CPU, GPU와 같이 열에너지를 발산하는 칩들이 적어도 2 이상 존재한다. 이러한 칩들 각각에 열전 변환을 수행하는 복수의 열전 생성기(TEG)를 부착하여 열에너지를 전기에너지로 변환한다.
선택부(140)는 복수의 열전 생성부(110 내지 130) 각각에서 생성되는 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결한다. 도 1의 복수의 열전 생성부(110 내지 130)는 복수의 열원에 연결되어 전기를 생성하는 장치들이다. 여기서, 복수의 열원 다시 말해, 복수의 칩에서 발생되는 열에너지는 서로 상이하기 때문에 각각의 열전 생성부에서 생성되는 전기에너지도 서로 다른 전력의 전기이다.
따라서, 서로 다른 열전 생성부에서 생성되는 전기들을 동시에 충전에 이용하면 서로 다른 전력의 전기들 사이의 간섭에 의해 충전의 효율이 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위해 각각의 열전 생성부에서 생성되는 전기들을 서로 다른 시간에 충전부(150)에 연결한다.
바람직하게는, 선택부(140)는 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기들 중에서 소정 전압 이상인 전기들만을 선택적으로 충전부(150)에 연결한다. 다시 말해, 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기들 중에서 소정 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결한다. 여기서, 소정 전압은 충전부(150)가 전원 장치를 충전하기 위해 필요한 전압을 의미한다.
충전부(150)는 선택부(140)가 연결한 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성된 전기들을 이용해 전원 장치(170)를 충전한다. 복수의 열전 생성부(110) 내지 130)에서 생성된 소정 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 전원 장치(170)를 충전한다. 전원 장치(170)는 2차 전지와 같이 전기에너지를 화학에너지의 형태로 저장하는 장치일 수 있다.
제어부(160)는 선택부(140)가 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기들을 서로 다른 시간에 충전부(150)에 연결하도록 선택부(140)를 제어하기 위한 복수의 인터리빙 신호를 생성한다. 제어부(160)는 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기들이 동시에 충전부(150)에 연결되지 않고, 시분할하여 서로 다른 시간에 충전부(150)에 연결되도록 선택부(140)를 제어하기 위해 복수의 인터리빙 신호를 생성한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전기 충전 장치를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 선택부(140)를 보다 상세히 도시한다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 선택부(140)는 복수의 축전부(210 내지 230), 복수의 비교부(240 내지 260) 및 스위칭부(270)를 포함한다.
복수의 축전부(210 내지 230)는 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기들을 각각 축전한다. 열전 생성부1(110)에서 생성된 전기를 예로 들어 설명한다. 본 발명에 따른 선택부(140)는 열전 생성부1(110)에서 생성된 전기를 직접 충전부(150)에 연결하는 것이 아니라, 축전부1(210)에 일단 전기를 축전한 후에 스위칭부(270)를 통해 충전부(150)에 연결한다.
열전 생성부1(110)에서 열에너지를 전기에너지로 전환하여 생성된 전기는 불안정한 전기일 수 있다. 이러한 불안정한 전기를 직접 충전부(150)에 연결하여 충전하면 충전의 효율이 떨어질 수 있다. 예를 들어, 열전 생성부1(110)이 CPU에 부착되어 CPU에서 생성되는 열에너지를 전기에너지로 전환하는 경우에 CPU가 동작하여 생성되는 열에너지가 많은 때 열전 생성부1(110)에서 생성된 전기와 CPU가 동작 하지 않아 생성되는 열에너지가 적은 때에 열전 생성부1(110)에서 생성되는 전기는 서로 다른 전력의 전기이다. 따라서, 시간에 따라 전력이 변하는 전기를 스위칭부(270)을 통해 충전부(270)에 직접 연결하지 않고, 축전부1(210)에 일단 축전한 후에 스위칭부(270)를 통해 충전부(150)에 연결한다.
비교부1(240)은 축전부1(210)에 축전된 전기가 소정 전압 이상인지 판단하여 그에 따른 제어 신호를 스위칭부(270)에 전송한다. 제어 신호는 소정 전압 이상인 전기만 충전부(150)에 연결하도록 스위칭부(270)를 제어하기 위한 신호이다. 스위칭부(270)는 비교부1(240)에서 생성된 제어 신호에 기초해 축전부1(210)에 축전된 전기가 소정 전압 이상이면 충전부(150)에 연결한다. 축전부1(210)에 축전된 전기가 방전되어 다시 소정 전압 이하가 되면, 비교부1(240)이 다시 제어 신호를 스위칭부(270)에 전송하고 이에 따라 스위칭부(270)는 축전부1(210)과 충전부(150) 사이의 연결을 끊어 다시 열전 생성부1(110)에서 생성된 전기가 축전부1(210)에 축전되도록 한다. 열전 생성부2(120) 및 열전 생성부3(130)에서 생성된 전기들도 축전부2(220) 및 축전부3(230)에 각각 축전된 후에 스위칭부(270)를 통해 충전부(150)에 연결된다. 비교부2(250) 및 비교부3(260)은 축전부2(220) 및 축전부3(230)에 축전된 전기들이 소정 전압인지 각각 판단하여 스위칭부(270)에 제어 신호를 전송한다.
스위칭부(270)는 축전부1(210), 축전부2(220) 및 축전부3(230)에 축전된 전기들이 동시에 소정 전압 이상인 경우, 전술한 바와 같이 서로 다른 시간에 소전 전압 이상인 전기들을 충전부(150)에 연결힌다. 제어부(160)는 축전부1(210), 축 전부2(220) 및 축전부3(230)에 축전된 전기들이 서로 다른 시간에 충전부(150)에 연결되도록 복수의 인터리빙 신호를 생성하여 스위칭부(270)에 전송한다. 스위칭부(270)는 복수의 비교부들(240 내지 260)에서 생성된 복수의 제어 신호 및 제어부(160)에서 생성된 인터리빙 신호에 기초해 소정 전압 이상으로 축전된 전기들만을 시분할하여 서로 다른 시간에 충전부(150)에 연결한다. 인터리빙 신호는 도 4를 참조하여 상세히 후술한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전기 충전 장치를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된, 복수의 축전부(210 내지 230), 복수의 비교부(240 내지 260) 및 선택부(270)를 보다 상세히 도시한다.
복수의 축전부(210 내지 230)는 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기를 개별적으로 축전기(capacitor)(C1, C2 및 C3)에 축전한다. 축전부1(210)은 열전 생성부1(110)에서 생성된 전기를 C1에 축전한다. R1 및 C1은 최대 전력이 충전부(150)에 전달될 수 있도록 설정된다. 다시 말해, R1은 최대 전력이 축전부1(210)에 전달되도록 열전 생성부1(110)의 내부 저항과 동일하게 설정되고, C1은 도 4와 관련하여 후술하는 논리 하이 시간(TH) 및 논리 로우 시간(TL)를 고려하여 적정한 시간 안에 C1의 방전 또는 충전이 완료되게 설정된다.
마찬가지로, 축전부2(220) 및 축전부3(230)의 R2, C2, R3 및 C3이 결정된다. 복수의 열전 생성부(110 내지 130)에서 생성되는 전기에너지 및 내부 저항 등은 서 로 상이하므로, 각각의 축전부(210 내지 230)마다 서로 다른 저항과 커패시턴스 값이 결정될 수 있다.
복수의 비교기(240 내지 260)는 노드 1, 노드 2 및 노드 3의 전압 즉, 각각의 축전부(210 내지 230)에 축전된 전압과 기준(reference) 전압을 비교하여 노드 1, 노드 2 및 노드 3의 전압이 기준 전압 이상인지 판단한다. 도 2의 복수의 비교기(240 내지 260)와 관련하여 전술한 바와 같이 스위칭부(270)는 소정 전압 이상의 전기들만을 충전부(150)에 연결한다. 이를 위해 비교기(comparator)(242,252 및 262)를 포함하는 비교부(240, 250 및 260)는 축전부(210 내지 230)에 축전된 전압을 기준 전압과 비교한다.
비교기1(242)을 예로 들면, 노드 1의 전압이 기준 전압보다 크면, 비교기1(242)은 스위칭부1(272)에 V_drv 즉, 12 V의 전압을 인가하고, 노드 1의 전압이 기준 전압보다 크면, 스위칭부1(272)에 0 V의 전압을 인가한다. 비교기1(242)이 스위칭부1(272)에 인가하는 전압은 스위칭부1(272)이 축전부1(210)의 전압을 선택적으로 충전부(150)에 연결하기 위한 제어 신호로써 이용된다. RC는 비교기1(242)의 양의 단자에 인가되는 전압을 미세 조정하기 위한 저항으로 생략될 수 있다. 예를 들어, Rc의 값을 크게 함으로써 비교기1(242)의 양의 단자에 인가되는 전압을 낮게할 수 있다.
마찬가지로, 비교기2(252) 및 비교기3(262)은 노드 2 및 노드 3의 전압을 기준 전압과 비교하여 스위칭부2(274) 및 스위칭부3(276)에 소정의 제어 신호를 전송 한다.
복수의 스위칭부(272 내지 276)는 노드 1, 노드 2 및 노드 3의 전압을 선택적으로 충전부(150)에 연결한다. MOS 트랜지스터, 바람직하게는 MOSFET(metaloxidesemiconductor field-effect transistor)을 이용해 축전부(210 내지 230)에 저장된 전압을 선택적으로 충전부(150)에 연결한다.
스위칭부1(272)을 예로 들면, MOFET의 게이트에는 비교기1(242)의 전압이 인가된다. 다시 말해, 노드 1의 전압이 기준 전압보다 커서 비교기1(242)이 스위칭부1(272)에 12 V의 전압을 인가하면, MOSFET의 게이트에 12 V의 전압이 인가된다. 따라서, 소스와 드레인이 연결되어 축전부1(210)에 축전된 전압이 충전부(150)에 연결된다. 그러나, 반대로 노드 1의 전압이 기준 전압보다 작아서 비교기1(242)이 스위칭부1(272)에 0 V의 전압을 인가하면, MOSFET의 게이트에도 0 V의 전압이 인가되어 소스와 드레인의 연결이 끊어져 축전부1(210)의 전압은 충전부(150)에 연결되지 않는다.
각각의 스위칭부에 존재하는 RX 및 RY는 감쇠(damping)를 방지하기 위한 저항들로써 MOSFET의 스위칭 작동과는 무관하며, CZ1, CZ2 및 CZ3은 각각의 스위칭부들(272 내지 276)의 스위칭 타이밍을 보다 정확하게 조절하기 위한 축전기이다. 또한, 각각의 스위칭부에 존재하는 다이오드는 충전부 또는 다른 축전부에서 역류하는 전류의 흐름을 막는 역할을 수행한다.
스위칭부1(272)이 스위칭을 수행함에 있어서, 복수의 축전부(210 내지 230) 에 축전된 전기들이 서로 다른 시간에 충전부(150)에 연결되도록 제어부(160)에 의해 제어될 수 있다. 다시 말해, 스위칭부1(272)은 비교기1(242)이 인가하는 제어 신호들뿐만 아니라 제어부(160)에 의해 생성되는 인터리빙 신호에 의해 스위칭 타이밍을 조절할 수 있다. 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터리빙 신호 및 축전된 전기의 전압을 도시한다.
도 4를 참조하면, 제어부(160)가 스위칭부들(272 내지 276)에 각각 인가하는 복수의 인터리빙 신호는 서로 다른 시간에 제1 논리 상태를 가지는 복수의 펄스 신호이다. 여기서 제1 논리 상태는 논리 하이 상태를 의미하고, 제2 논리 상태는 논리 로우 상태를 의미한다. 다만, 실시예에 따라서는 서로 반대의 논리 상태를 가지는 경우에도 동일한 효과를 가지도록 실시예를 구성할 수 있다.
제어부(160)가 스위칭부1(272)에 전송하는 인터리빙 신호1이 논리 하이 상태에 있을 때만 축전부1(210)에 축전된 전기가 충전부(150)에 연결되어 노드 1의 전압이 떨어진다. 비교기1(242)이 스위칭부1(272)에 인가하는 제어 신호가 12 V이더라도 제어부(160)가 스위칭부1(272)에 인가하는 인터리빙 신호1의 논리 로우이면, MOSFET의 게이트에는 논리 로우의 전압이 인가되어 소스로부터 드레인으로 전류가 흐르지 않는다. 다시 말해, 비교기1(242)이 스위칭부1(272)에 인가하는 제어 신호가 12 V이고, 제어부(160)가 스위칭부(1(272)에 인가하는 인터리빙 신호1이 논리 하이인 경우에만 MOSFET의 게이트에 논리 하이의 전압이 인가되어 소스로부터 드레인으로 전류가 흐를수 있다.
요컨대, 축전부1(210)에 축전된 전기의 전압이 소정 전압 이상이더라도 인터리빙 신호1이 논리 하이인 시간(TH)동안에만 축전부1(210)에 축전된 전기가 충전부(150)에 연결되고, 인터리빙 신호1이 논리 로우인 시간(TL)동안에는 축전부1(210)에 축전된 전기가 충전부(150)에 연결되지 않는다. 축전부1(210)의 C1의 값은 이러한 TH 및 TL을 고려하여 결정되는데 TH 안에 축전부1(210)의 전기가 방전되어 전압이 VTH가 되고, TL 안에 충분히 축전될 수 있도록 결정된다.
이에 따라, C1의 전기가 축전 및 방전을 반복하므로 노드 1의 전압은 도 4에 도시된 바와 같이 TH 및 TL에 따라 상승과 하강을 반복한다.
마찬가지로 스위칭부2(274)에는 인터리빙 신호2가 전송되고, 스위칭부3(276)에는 인터리빙 신호3가 전송된다. 인터리빙 신호2 및 인터리빙 신호3은 인터리빙 신호1과 서로 다른 시간에 논리 하이인 신호로써 도 4에 도시된 바와 같고, 이러한 인터리빙 신호들에 의해 변경되는 노드 2 및 노드 3의 전압도 도 4에 도시된 바와 같다.
또한, 각각의 인터리빙 신호가 논리 하이인 시간 사이에는 소정의 지연 시간을 설정한다. 예를 들어,인터리빙 신호1이 논리 하이인 시간과 인터리빙 신호2가 논리 하이인 시간 사이에 소정의 지연 시간(TD)을 설정함으로써 축전부1(210) 및 축전부2(220)에 축전된 전기가 동시에 충전부(150)에 연결되는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전기를 충전하는 방법을 설명하기 위 한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 510에서 열전기 충전 장치는 복수의 열원에서 발생하는 열에너지를 각각 변환하여 전기들을 생성한다. 제벡 효과를 이용해 열에너지를 전기에너지로 변환하는 복수의 열전 변환기(TEG)를 이용해 복수의 열원에서 발생하는 열에너지를 변환한다.
단계 520에서 열전기 충전 장치는 생성된 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 전원 장치를 충전하도록 충전 순서를 제어한다. 복수의 열원에서 생성된 전기들은 서로 다른 전력의 전기들이므로 이를 동시에 이용해 전원 장치를 충전하지 않고, 서로 다른 시간에 이용해 전원 장치를 충전한다.
이를 위해 우선 복수의 열원 각각에서 생성되는 전기들을 개별적으로 복수의 축전기에 축전하고, 축전된 전기들이 소정 전압 이상인지 비교기를 이용해 판단한다. 그런 다음 소정 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 전원 장치를 충전하도록 충전 순서를 정렬한다. 도 3 및 도 4에 도시된 예에서와 같이 열전 생성부1(110), 열전 생성부2(120) 및 열전 생성부3(130) 순서로 축전된 전기들을 이용해 전원 장치를 충전하도록 충전 순서를 정렬한다.
축전된 전기들이 소정 전압 이상인지 판단하는 복수의 비교기들이 생성하는 복수의 제어 신호 및 충전 순서를 제어하기 위한 서로 다른 시간에 제1 논리 상태를 가지는 복수의 인터리빙 신호를 이용해 MOS 트랜지스터를 제어함으로써 소정 전압 이상의 전기들을 서로 다른 시간에 이용하도록 충전 순서를 제어할 수 있다. 여기서 MOS 트랜지스터는 바람직하게는 MOSFET임은 전술하였다.
단계 530에서 열전기 충전 장치는 단계 520에서 제어된 충전 순서에 따라 소정의 전원 장치를 충전한다. 복수의 열전 생성기에서 열에너지를 변환하여 생성된 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 전원 장치를 충전한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전기를 충전하는 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전기 충전 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전기 충전 장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터리빙 신호 및 축전된 전기의 전압을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전기를 충전하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (13)

  1. 복수의 열원 각각에서 발생하는 열을 전기로 변환하여 전기를 생성하는 복수의 열전생성부;
    상기 복수의 열전생성부 각각에서 생성되는 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결하는 선택부; 및
    상기 선택부의 연결에 따라 상기 복수의 열전 생성부에서 발생하는 전기를 전원 장치에 충전하는 충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 선택부는
    상기 복수의 열전생성부 각각에서 생성되는 전기들을 개별적으로 축전하는 축전부;
    상기 축전부에 개별적으로 축전된 각각의 전기들이 소정의 전압 이상인지 판단하는 비교부; 및
    상기 비교부의 판단 결과에 기초해 상기 소정의 전압 이상인 전기들만을 서로 다른 시간에 상기 충전부에 연결하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비교부는, 상기 축전부에 개별적으로 축전된 전기들의 전압이 상기 소 정 전압 이상인지 판단하고 판단 결과에 따라 복수의 제어 신호를 출력하는 복수의 비교기(comparator)를 포함하고,
    상기 스위칭부는, 상기 복수의 제어 신호에 기초해 상기 축전부에 축전된 전기들 중 소정 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 충전부에 연결하는 복수의 MOS 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 MOS 트랜지스터는
    MOSFET(metaloxidesemiconductor field-effect transistor)인 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정 전압 이상인 전기들이 서로 다른 시간에 상기 충전부에 연결되도록 상기 스위칭부를 제어하는 복수의 인터리빙 신호를 생성하는 인터리빙제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인터리빙제어부는
    서로 다른 시간에 제1 논리 상태를 가지는 복수의 인터리빙 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스위칭부는
    상기 복수의 제어 신호 및 상기 복수의 인터리빙 신호에 기초해 서로 다른 시간에 상기 소정 전압 이상인 전기들을 상기 충전부에 연결하도록 상기 MOS 트랜지스터를 제어하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치
  8. 복수의 열원 각각에서 발생하는 열을 전기로 변환하여 전기들을 생성하는 단계;
    상기 생성된 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 충전하도록 충전 순서를 제어하는 단계; 및
    상기 충전 순서에 기초해 소정의 전원 장치를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 충전 순서를 제어하는 단계는
    상기 복수의 열원 각각에서 생성되는 전기들을 개별적으로 축전하는 단계;
    상기 축전된 각각의 전기들이 소정의 전압 이상인지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 기초해 상기 소정의 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 충전하도록 충전 순서를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소정의 판단하는 단계는
    상기 축전부에 개별적으로 축전된 전기들의 전압이 상기 소정 전압 이상인지 판단하고 판단 결과에 따라 복수의 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 충전 순서를 정렬하는 단계는
    상기 복수의 제어 신호에 기초해 상기 소정의 전압 이상인 전기들을 서로 다른 시간에 이용해 충전하도록 충전 순서를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 제어 신호 및 상기 소정 전압 이상인 전기들이 서로 다른 시간에 상기 충전부에 연결되도록 제어하는 복수의 인터리빙 신호에 기초해 충전 순서를 정렬하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 방법.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 인터리빙제어부는
    서로 다른 시간에 제1 논리 상태를 가지는 복수의 인터리빙 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 열전기 충전 장치.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록함 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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