KR20130027640A - A sun location tracking system for electric car - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 위치를 정확하게 감지하여 추적하여 태양광 발전을 할 수 있는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar position tracking system for an electric vehicle capable of generating photovoltaic power by accurately detecting and tracking the position of the sun.
사회가 발전하고 현대화되면서 기존의 에너지원이었던 화석에너지의 사용량 증가로 인한 고유가, 화석에너지의 고갈 등으로 인하여 대체 에너지에 대한 개발이 활발해 지고 있다.As society develops and modernizes, development of alternative energy is becoming active due to high oil prices and depletion of fossil energy, which are caused by an increase in the consumption of fossil energy.
대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 사용할 수 있는 태양광 에너지 분야에 큰 관심이 쏠리고 있다. 특히 태양광 발전은 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자부품이므로 기계적인 진동이나 소음이 없고, 태양전지의 수명이 수십 년 이상으로 길고, 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화가 가능하며, 운전 및 유지관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.Among the alternative energy, great attention is focused on the field of solar energy which can be used without pollution. In particular, since photovoltaic power generation is a semiconductor element and a control part is an electronic component, there is no mechanical vibration or noise, and the life of the solar cell is longer than several decades, and the power generation system is semi-automated or automated, and operation and maintenance are possible. There is an advantage that can minimize the cost.
또한, 태양광 발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않고 소규모 발전이 가능하기 때문에 가정용으로도 널리 보급하여 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, photovoltaic power generation has the advantage that it can be widely used for home use because small-scale power generation is possible without requiring large-scale power generation facilities.
한편, 태양은 일출에서 일몰까지의 시간 동안 궤도를 따라 이동하게 되므로 채광판이 소정 위치에서 장시간 고정되어 있을 경우 태양광을 최적의 조건에서 받아들이지 못하게 되어 시스템의 효율을 저하시킨다.On the other hand, since the sun moves along the orbit during the time from sunrise to sunset, when the skylight is fixed at a predetermined position for a long time, sunlight cannot be received under optimal conditions, thereby reducing the efficiency of the system.
따라서 태양광을 받아들이는 채광판이 태양의 이동궤도를 따라 추적하게 될 경우, 태양광을 최적의 조건으로 장시간 받아들이게 되어 시스템의 효율을 상승시킬 수 있음은 공지의 사실로 알려져 있다. 이와 같은 이유로 인하여 태양 위치 추적장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다.Therefore, it is known that when a solar light receiving plate tracks along the trajectory of the sun, the solar light may be received under optimum conditions for a long time to increase the efficiency of the system. For this reason, the development of the solar position tracking device is actively made.
종래의 태양 추적장치 중 일 예로는, 채광판에서 태양광을 받아 생산하는 전력의 전류량을 측정하는 전류 측정센서와, 태양전지판 즉, 채광판을 태양의 궤도를 따라 소정 각도로 회동 구동시키는 구동유닛을 포함한다.One example of a conventional solar tracking device includes a current measuring sensor measuring a current amount of electric power generated by receiving light from a skylight plate, and a driving unit rotating the solar panel, that is, the skylight plate at a predetermined angle along the orbit of the sun. It includes.
이러한 구성의 경우에 있어서, 전류 측정센서 등은 온도와 기후, 계절 등의 변수에 따라서 그 오차가 크게 발생할 수 있으며, 고장발생시 태양의 위치를 정상적으로 추적하기 힘들다는 문제점이 있다.In the case of such a configuration, the current measurement sensor and the like may be largely caused according to the variables such as temperature, climate, season, etc., there is a problem that it is difficult to track the position of the sun normally when a failure occurs.
또한, 종래에는 날짜 및 시간대별로 태양의 위치를 프로그램으로 산출하고, 그 산출된 태양 위치를 추적하도록 채광판에 전자나침판 또는 기울기센서 등을 장착하여 채광판이 태양광을 최적의 상태에서 받아들이도록 하는 기술이 제안된 바 있으나, 이 경우에는 전자나침판 또는 기울기센서가 고가의 장비에 해당되므로 전체적인 시스템의 설치비용이 증가하고, 전자나침판, 기울기센서 등의 고장 발생시 채광판의 정상적인 작동을 담보하기 어려운 문제점이 있다.In addition, in the related art, the position of the sun is calculated by a program according to a date and time, and an electronic compass or an inclination sensor is mounted on the skylight to track the calculated sun position so that the skylight receives sunlight in an optimal state. Although this has been proposed, in this case, since the electronic compass plate or the tilt sensor corresponds to expensive equipment, the overall system installation cost increases and it is difficult to guarantee the normal operation of the skylight plate in the event of a failure of the electronic compass plate or the tilt sensor. have.
또한, 전자나침판 및 기울기센서의 경우에는 일몰에서부터 일출이 되는 밤시간에도 채광판의 자세를 지속적으로 변경하도록 구동제어하게 됨으로써, 장치의 구동에 따른 에너지소비량이 증가하는 등의 문제점이 있다.In addition, in the case of the electronic compass and the tilt sensor, the drive control is performed to continuously change the attitude of the skylight plate at night time from sunset to sunrise, thereby increasing energy consumption according to driving of the device.
또한, 수광센서를 이용하여 태양의 위치를 추적하는 방법이 사용되기도 하나, 이 경우 수광센서에 먼지 등의 이물질이 묻거나 쌓이게 될 경우, 그 측정값에 오차가 발생하게 됨으로써 태양을 정확하게 추적하기 힘든 문제점이 있었다.In addition, a method of tracking the position of the sun by using a light receiving sensor is also used. In this case, if foreign matter such as dust is accumulated or accumulated on the light receiving sensor, an error occurs in the measured value, making it difficult to accurately track the sun. There was a problem.
한편, 최근에는 화석에너지의 사용을 줄이면서 환경오염의 개선을 위해서 전기자동차의 개발 및 보급이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 전기자동차의 경우에는 대용량 배터리를 이용하여 배터리에 충전된 전기에너지를 동력원으로 이용한 것으로서, 배터리에 충전된 전기에너지를 모두 사용시에는 별도의 충전소 등에서 충전을 해야 하는 번거로움이 있다.On the other hand, in recent years, while reducing the use of fossil energy, the development and dissemination of electric vehicles have been actively conducted to improve environmental pollution. In the case of such an electric vehicle, the electric energy charged in the battery is used as a power source by using a large capacity battery. When all of the electric energy charged in the battery is used, it is troublesome to charge it in a separate charging station.
이러한 점을 감안하여 전기자동차에 태양광을 이용하여 발전할 수 있는 태양광 발전장치를 장착하는 기술이 연구 및 개발되고 있으나, 이 경우에도 앞서 설명한 바와 같이, 전기자동차의 위치에 따라서 또는 날자 및 시간에 따라서 태양의 위치가 다르므로, 태양 위치를 정확하게 추적하여 최상의 상태에서 태양광을 채광하는 것이 어려운 문제점이 있다.In view of this, a technology for installing a solar power generation device capable of generating electricity using solar light has been researched and developed. However, in this case, as described above, depending on the location of the electric vehicle or the date and time. Since the position of the sun is different depending on, there is a problem that it is difficult to track the position of the sun accurately to collect sunlight in the best state.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 간단한 구성에 의해서 태양 위치를 정확하게 추적할 수 있는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a solar position tracking system for an electric vehicle that can accurately track the position of the sun by a simple configuration.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자동차용 태양 위치 추적시스템은, 자동차 본체의 외부로 선택적으로 노출 가능하게 설치되며, 외부로 노출시 태양광을 채광하여 발전하는 채광판과, 상기 채광판의 자세를 조정하는 채광판 구동유닛을 가지는 태양광 발전 장치와; 차량의 위치를 검출하는 차량위치 검출부와; 프로그램을 이용하여 상기 차량위치 검출부에서 검출된 차량위치를 기준으로 태양 위치를 이론적으로 계산하여 산출하는 메인 태양위치 산출부와; 상기 채광판의 상기 태양을 기준으로 한 실제 위치(자세)를 측정하기 위한 채광판 위치검출부와; 자동차의 주정차 여부를 감지하기 위한 주정차 감지센서; 및 상기 주정차 감지센서에서 자동차의 주정차 확인시, 상기 메인 태양위치 산출부에서 산출된 이론값에 의해 상기 채광판 구동유닛을 구동제어하여 상기 채광판의 위치를 조정하고, 위치 조정된 채광판에 대한 위치 측정값을 상기 채광판 위치검출부로부터 전달받아 상기 이론값과 비교하며, 상기 이론값과 측정값의 차이만큼 상기 채광판의 위치를 보정하여 조정하도록 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The solar position tracking system for an electric vehicle of the present invention for achieving the above object, is installed to be selectively exposed to the outside of the vehicle body, the skylight plate for generating power by mining sunlight when exposed to the outside, and the A photovoltaic device having a skylight drive unit for adjusting posture; A vehicle position detector for detecting a position of the vehicle; A main sun position calculator for calculating and calculating the sun position theoretically based on the vehicle position detected by the vehicle position detector by using a program; A light plate position detector for measuring an actual position (posture) with respect to the sun of the light plate; A parking stop sensor for detecting a parking stop of a vehicle; And controlling the skylight plate driving unit by driving the skylight plate driving unit according to a theoretical value calculated by the main sun position calculating unit when the car parking stop sensor detects the parking stop of the vehicle, and adjusts the position of the skylight plate. And a main controller configured to receive a position measurement value from the skylight position detection unit, compare the theoretical value with the theoretical value, and control to correct and adjust the position of the skylight plate by a difference between the theoretical value and the measured value. .
여기서, 상기 채광판 위치검출부는, 상기 채광판에 설치되어 채광판의 자세변화에 따른 좌표변위를 근거로 상기 채광판의 위치값을 검출하는 하나 이상의 가속도센서를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the skylight plate position detection unit preferably includes at least one acceleration sensor installed in the skylight plate to detect the position value of the skylight plate based on the coordinate displacement according to the attitude change of the skylight plate.
또한, 상기 채광판 위치검출부는, 상기 채광판에 설치되어 채광판의 자세변화에 따른 위치값을 검출하는 하나 이상의 자이로센서를 포함하는 것이 좋다.In addition, the skylight plate position detector may include one or more gyro sensors installed on the skylight plate to detect a position value according to a change in posture of the skylight plate.
또한, 상기 채광판 위치검출부는, 상기 채광판에 설치되어 채광판의 변위값을 검출하는 하나 이상의 가속도센서와; 상기 채광판에 설치되어 채광판이 변위값을 검출하는 하나 이상의 자이로센서;를 포함하는 것이 좋다.The light guide plate position detecting unit may include one or more acceleration sensors installed on the light guide plate to detect displacement values of the light guide plate; One or more gyro sensors installed on the skylight plate for detecting the displacement value of the skylight plate;
또한, 상기 자동차 본체에 설치되어 태양광을 감지하는 태양광 감지센서를 더 포함하며, 상기 메인 제어부는 주정차 상태에서 상기 태양광 감지센서에서 태양광을 감지한 경우에만 상기 자동차 본체 외부로 상기 태양광 발전장치가 노출되게 제어하는 것이 좋다.The apparatus may further include a solar light sensor installed on the vehicle body to detect sunlight, and the main controller may detect the sunlight outside the vehicle body only when sunlight is detected by the sunlight sensor in a stopped state. It is good to control the generator to be exposed.
또한, 상기 자동차 본체의 천정에는 상기 태양광 발전장치가 출몰 가능하게 수용되는 수용부가 마련되고, 상기 수용부는 상기 자동차 본체에 설치되는 개폐도어에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되는 것이 좋다.In addition, the ceiling of the vehicle body is provided with an accommodating portion for accommodating the photovoltaic device to be sunk, the accommodating portion may be selectively opened and closed by an opening and closing door installed in the vehicle body.
또한, 상기 채광판 구동유닛은, 상기 수용부에 설치되며, 회전판을 상기 제1축 및 제2축 각각에 직교하는 제3축(Z)을 중심으로 회전구동시키는 회전구동부와; 상기 회전판과 상기 채광판 사이를 연결하며, 상기 제3축 방향으로 길이 조정 가능하게 설치되는 유압실린더;를 포함하며, 상기 유압실린더가 구동함으로써 상기 채광판을 상기 제2축 방향을 중심으로 회동시켜 자세 조정 가능한 것이 좋다.In addition, the skylight plate driving unit is provided in the receiving portion, the rotary drive unit for rotating the rotary plate about the third axis (Z) orthogonal to each of the first axis and the second axis; And a hydraulic cylinder connected between the rotating plate and the skylight plate and installed to be adjustable in the third axis direction. The hydraulic cylinder is driven to rotate the skylight plate about the second axis direction. It is good to be able to adjust posture.
본 발명의 전기자동차용 태양 위치 추적시스템에 따르면, 전기자동차가 주정차 상태에서 태양 위치를 프로그램을 이용하여 이론적으로 산출한 뒤, 이론값을 근거로 하여 채광판의 위치(자세)를 구동제어하여 태양광 발전효율을 높여서 전기자동차에 필요한 전기에너지를 자체 발전하여 공급할 수 있게 된다.According to the solar position tracking system for an electric vehicle of the present invention, the electric vehicle theoretically calculates the position of the sun in a parked state using a program, and then drives and controls the position (posture) of the skylight based on the theoretical value. By increasing the photovoltaic efficiency, electric energy required for electric vehicles can be self-generated and supplied.
특히, 차량의 주정차 상태를 확인하고, 태양의 노출 상황을 확인한 후에 태양광 발전장치에 의한 발전동작을 수행하도록 제어함으로써, 불필요한 동작을 자제할 수 있고, 최상의 시간 및 상태에서만 발전하도록 하여 유지 및 관리비용을 줄이고 효율적인 운영이 가능하게 된다.In particular, by checking the parking condition of the vehicle, and controlling the power generation operation by the photovoltaic device after checking the exposure condition of the sun, unnecessary operation can be restrained, and the power generation is maintained only at the best time and condition. This reduces costs and enables efficient operation.
또한, 채광판에 채광판 위치검출부를 설치하여 채광판의 실제 위치(자세)를 측정함으로써, 측정된 채광판의 위치(자세)와 이론값을 비교하여 실제 채광판이 이론값과 일치하는 위치에 위치되어 있는지를 확인하고, 이론값과 측정값이 차이가 있을 경우 측정값이 이론값에 일치하도록 보정함으로써 채광판이 항상 태양을 정확하게 추적하도록 제어할 수 있게 된다.In addition, by installing the skylight plate position detecting unit on the skylight plate and measuring the actual position (posture) of the skylight plate, the measured skylight plate position is compared with the theoretical value, and the actual skylight plate is positioned at the same position as the theoretical value. If there is a difference between the theoretical value and the measured value, it is possible to control the skylight plate to accurately track the sun at all times by correcting the measured value to match the theoretical value.
따라서, 항상 최상의 상태에서 채광판이 태양광을 채광하도록 하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that can improve the power generation efficiency by allowing the mining plate to always sunlight in the best state.
특히, 가속도센서 및 자이로센서를 이용하여 채광판의 실제위치를 보다 정확하게 산출하여 이론적인 위치대비 실제 위치의 차이를 찾아내어 채광판의 위치를 보정함으로써, 보다 신뢰성 있는 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.
In particular, the acceleration sensor and the gyro sensor are used to calculate the actual position of the skylight plate more accurately, find the difference between the actual position and the theoretical position, and correct the position of the skylight plate to provide a more reliable system. have.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템이 적용된 전기자동차를 나타내 보인 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 요부를 발췌하여 보인 부분 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 상태에서 태양광 발전장치의 동작상태를 나타내 보인 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 채광판의 평면도이다.
도 7은 도 5의 상태에서 채광판을 태양의 경도에 따라 위치 이동시킨 상태를 나타내 보인 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 채광판의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a schematic block diagram illustrating a solar position tracking system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing an electric vehicle to which the solar position tracking system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a partial cross-sectional view showing the main portion of FIG.
4 and 5 are views showing an operating state of the photovoltaic device in the state of FIG.
FIG. 6 is a plan view of the skylight plate illustrated in FIG. 5.
FIG. 7 is a view illustrating a state in which a light plate is moved according to the hardness of the sun in the state of FIG. 5.
FIG. 8 is a plan view of the skylight plate illustrated in FIG. 7.
9 is a flowchart illustrating the operation of the solar position tracking system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템을 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a solar position tracking system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템은, 자동차의 본체(10) 내외로 출몰 가능하게 설치되는 태양광 발전 장치(200)와, 프로그램을 이용하여 태양위치를 이론적으로 계산하여 산출하는 메인 태양위치 산출부(100)와, 차량의 위치를 검출하는 차량위치 검출부(120)와, 주정차 감지 센서(140)와, 태양광 감지센서(150)와, 채광판 위치검출부(300) 및 메인 제어부(400)를 구비한다.1 to 5, the solar position tracking system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, using a
상기 자동차 본체(10)의 상부 즉, 천정에는 태양광 발전 장치(200)를 출몰 가능하게 수용하기 위한 수용부(11)가 마련될 수 있으며, 그 수용부(11)는 개폐도어(12)에 의해 그 출입구(13)가 개폐된다. 따라서 개폐도어(12)의 개폐동작에 의해 태양광 발전 장치(200)를 외부로 노출시키거나, 폐쇄시킬 수 있게 된다.An upper portion of the
또한, 상기 개폐도어(12)의 동작은 상기 메인 제어부(400)에 의해 구동제어된다. 이러한 개폐도어(12)는 슬라이딩 동작에 의해 출입구(13)를 개폐시키도록 동작될 수도 있고, 이와는 달리 일반적으로 차량에 구비되는 썬 루프와 같이 개폐동작이 이루어지도록 구비될 수도 있다. 이러한 개폐도어(12)의 구성이 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 다양한 실시예가 가능한 것으로 이해되어야 한다.In addition, the operation of the opening and closing
상기 태양광 발전 장치(200)는 수용부(11) 내에 설치되어, 그 수용부(11) 내외로 출몰 가능하게 되며, 채광판(210)과, 채광판 구동유닛(220)을 구비한다.The
상기 채광판(210)은 태양광을 이용하여 전기에너지를 발전하도록 태양광을 채광하기 위한 것으로서, 태양 위치에 따라서 태양을 추적하도록 상기 구동유닛(220)에 의해 2축 구동된다. 즉, 채광판(210)은 태양의 고도에 따라서 제2축(Y축)을 회전 중심으로 하여 회동 구동되며, 태양의 방향(경도) 위치에 따라서 제3축(Z축)을 회전중심으로 하여 회동 구동됨으로써, 채광판(210)의 채광면이 태양광과 수직상태를 유지하도록 하여 채광효율을 최대의 상태로 유지하도록 하게 된다.The
상기 채광판 구동유닛(220)은 유압실린더(221)와, 회전구동부(223) 및 회전판(224)을 구비한다.The light
회전구동부(223)는 상기 자동차 본체(10)의 수용부(11)에 설치되며, 상기 회전판(224)을 제3축(Z축)을 중심으로 하여 회전구동시킴으로써, 상기 채광판(210)이 태양의 방향 즉, 경도 방향으로 위치 조정될 수 있게 된다. 상기 회전구동부(223)도 메인 제어부(400)에 의해 그 구동이 제어된다. 이러한 회전구동부(223)는 모터와 감속기어유닛으로 이루어진 구성으로서 모터의 구동력을 감속기어유닛을 통해 회전판(224)으로 전달하여 회전판(224)이 저속 회전구동될 수 있도록 하는 구성을 가질 수 있으며, 이외에도 공지의 패닝구동장치가 적용될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
상기 회전판(224)은 회전구동부(223)의 상부에 설치되며, 그 회전판(224)에는 상기 유압실린더(221)가 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 하나의 유압실린더(221)가 회전판(224)의 회전중심을 기준으로 하여 어느 한쪽을 상하로 승강 구동시킬 수 있도록 설치되고, 회전판(224)의 회전중심을 기준으로 하여 유압실린더(221)의 반대쪽에는 채광판(110)을 경사 조정 가능하게 지지하는 지지바(222)가 설치될 수 있다. 상기 지지바(222)는 상단은 채광판(110)에 힌지 연결되고, 하단은 회전판(224)에 고정설치될 수 있다.The
이와 같은 구성에 의하면, 유압실린더(221)를 상하 즉, 제3축방향으로 길이 조정 가능하게 구동제어함으로써, 채광판(210)을 제2축(Y)을 회전중심으로 자세 조정할 수 있게 된다. 즉, 도 3의 자세에서 유압실린더(221)를 구동시켜 길이를 늘이게 되면, 도 4에 도시된 바와 같은 자세로 채광판(210)이 태양을 추적하도록 자세 변경될 수 있게 된다. 그리고 도 4의 상태에서 회전구동부(223)를 제3축(Z)을 기준으로 하여 회전구동시킴으로써 도 5와 같이 채광판(210)의 자세를 변경할 수 있다.According to such a structure, by driving-controlling the
상기 구성에 의하면, 메인 제어부(400)는 태양광을 이용하여 태양광 발전을 할 수 있는 상태인 것으로 판단될 경우, 상기 개폐도어(12)를 오픈시켜서 태양광 발전장치(200)를 자동차 본체(10) 외부로 노출시켜서 태양광 발전을 할 수 있도록 한다.
According to the above configuration, when it is determined that the
상기 차량위치 검출부(120)는 자동차 본체(10)에 구비되어 차량의 위치를 검출하게 된다. 이러한 차량위치 검출부(120)는 GPS 위성과의 위성 송수신을 통해 차량의 현재위치를 검출할 수 있게 된다. 차량위치 검출부(120)에서 검출된 차량위치 정보는 메인 태양위치 산출부(100)로 전달된다.The
상기 메인 태양위치 산출부(100)는 미리 설정되어 저장된 태양위치 계산 프로그램을 이용하여, 입력부(110)를 통해 입력된 측정날짜, 시간 및 차량의 위치를 근거로 하여 태양위치를 계산하여 산출한다. 여기서, 상기 태양위치 계산 프로그램을 이용한 태양위치 산출방법은 일반적으로 알려진 것으로서, 컴퓨터 프로그래밍에 의해서 자동 계산될 수 있다. 이와 같이 메인 태양위치 산출부(100)에서는 차량의 현재위치를 기준으로 하여 태양 위치의 이론값을 산출하고, 산출된 이론값은 메인 제어부(400)로 전달된다.The main sun
따라서 메인 제어부(400)는 도 3과 같은 초기 상태에서부터 시간이 지남에 따라서 메인 태양위치 산출부(100)에서 전달되는 태양위치의 이론값을 근거로 하여 회전구동부(223) 및 유압실린더(221)를 각각 독립적으로 구동제어하여 채광판(210)이 태양 위치를 정확하게 추적하도록 한다.Therefore, the
그리고 추후에는 채광판 위치검출부(300)에서 검출된 채광판(210)의 실제 위치(자세)값에 따라서 채광판(210)의 자세를 보정하도록 구동유닛(220)은 메인제어부(400)에 의해 구동제어된다.Subsequently, the
상기 채광판 위치검출부(300)는 채광판(210)의 실제 위치 즉, 태양의 위치에 따라 실제 채광판(210)이 취하고 있는 위치(자세)를 측정하기 위한 것이다. 이러한 채광판 위치검출부(300)는 적어도 하나의 가속도 센서(310)와, 적어도 하나의 자이로 센서(320) 및 위치산출부(350)를 구비한다.The light plate
상기 가속도 센서(310)는 적어도 1개 이상 구비되어 채광판(210)에 설치된다. 이러한 가속도 센서(310)는 예를 들어 3축 가속도 센서를 포함할 수 있으며, 채광판(210)의 위치변화 및 자세변화시의 변위좌표값(X,Y,Z 변위좌표값)을 검출하여 위치산출부(350)로 전달한다.The
또한, 상기 자이로 센서(320)는 1개 이상 구비되어 채광판(210)에 설치된다. 이러한 자이로 센서(320)는 채광판(210)의 위치변화 및 자세변화시의 X,Y,Z축 각각으로의 변위값을 측정하여 위치 산출부(350)로 전달한다.In addition, the
상기 위치산출부(350)에서는 가속도 센서(310) 및 자이로 센서(320) 각각에서 검출된 좌표값들(변위값들)을 근거로 하여 채광판(210)의 실제 위치 즉, 태양 위치를 기준으로 하는 고도 및 경도를 산출하게 된다.In the
먼저, 채광판(210)이 도 3의 상태에서 Y축을 중심으로 회동 될 경우 도 4의 상태로 자세가 변하게 된다. 이때, 상기 위치산출부(350)에서는 가속도 센서(310) 및 자이로 센서(320)에서 획득된 좌표값들(변위값들)을 가지고 채광판(210)이 취하고 있는 고도값(θ2)을 구하게 된다.
First, when the
여기서 고도값으로 각도 θ2 대신 θ1을 구할 수도 있다. 상기 고도값(θ2)은 가속도 센서(310) 및 자이로 센서(320) 각각의 초기위치 좌표값(X,Y,Z)과, 변위위치 좌표값(X',Y',Z')을 통해 계산하여 산출할 수 있다. 상기 고도값(θ2)은 채광판(210)의 제2축(Y)을 중심으로 한 회동각도에 대응하여 변하기 때문에, 실제 채광판(210)의 태양에 대한 상대적인 위치(자세)를 산출할 수 있다.Here, θ1 may be obtained instead of the angle θ2 as the altitude value. The altitude value θ2 is calculated through the initial position coordinate values X, Y, and Z of the
또한, 도 4의 상태에서 회전구동부(223)가 메인 제어부(400)의 제어신호에 의해서 회전판(224)을 Z축을 중심으로 회전시켜서 태양의 방향을 추적할 경우(이때는 메인 태양위치 산출부에서 산출된 이론적인 추적값에 따라서 동작됨), 채광판(210)이 도 4 및 도 6의 위치에서 도 7 및 도 8과 같은 상태로 회동한 각도에 따라서 가속도 센서(310) 및 자이로센서(320)의 방향값(θ3)이 변하게 되고, 그 변화된 방향값(θ3)은 가속도 센서(310) 및 자이로센서(320)의 변위위치에서의 변위좌표값(X',Y',Z')을 획득하여 산출할 수 있게 된다. 즉, 도 4 및 도 6의 상태를 초기 상태로 가정했을 때, 그 초기상태에서는 방향값 'θ3 = 0'일 경우, 도 7 및 도 8의 상태에서는 방향값 'θ3 = 측정값'이 된다.In addition, in the state of FIG. 4, when the
이와 같이 채광판(210)에 가속도 센서(310) 및 자이로센서(320)를 설치함으로써, 실제 채광판(210)의 위치와 자세를 위치산출부(350)를 통해 산출할 수 있게 된다.By installing the
또한, 상기 채광판 위치검출부(300)는 GPS 수신부(330)를 더 구비할 수 있다. 상기 GPS 수신부(330)는 GPS 위성과 무선통신을 통해 설치된 위치의 좌표값을 획득하며, 채광판(210)의 위치변화 즉 자세변화값을 획득할 수 있으며, 이와 같이 획득된 좌표값을 근거로 하여 위치산출부(350)에서는 채광판(210)의 실제 위치 변화값을 얻는데 활용할 수 있게 된다. 이러한 GPS 수신부(330)는 보조적으로 추가하여 사용할 수 있는 것으로서, 기본적으로 상기 가속도센서(310) 및 자이로센서(320)를 통해서도 채광판(210)의 실제 위치(자세)를 측정할 수 있다.
In addition, the light
그리고 위치산출부(350)에서 산출된 채광판(210)의 실제위치 정보(측정값)는 상기 메인 제어부(400)로 전달된다.In addition, the actual position information (measurement value) of the
상기 메인 제어부(400)는 초기에는 메인 태양위치 산출부(100)에서 산출된 태양위치값(이론값)을 근거로 하여 채광판(210)이 태양을 최적의 상태로 추적하도록 구동유닛(220)을 구동제어하여 채광판(210)의 위치 즉, 자세를 차량의 위치, 날짜 및 시간에 따라 태양위치에 맞게 조정한다.The
또한, 메인 제어부(400)는 위치산출부(350)에서 산출되어 전송된 채광판(210)의 실제 위치(자세)에 대한 측정값을 메인 태양위치 산출부(100)에서 산출된 이론값과 비교한다. 그리고 비교 결과 측정값과 이론값에 차이가 있을 경우, 측정값이 이론값과 일치할 수 있도록 구동유닛(220)을 제어하여 채광판(210)의 위치(자세)를 보정하게 된다.In addition, the
따라서, 채광판(210)이 항상 태양위치를 정확하게 추적하여 위치함으로써, 최상의 상태에서 태양광을 채광할 수 있도록 할 수 있으며, 구동유닛(220)이 오작동하거나 구동 오차가 발생하더라도 채광판 위치 검출부(300)에서 그러한 오작동이나 구동 오차로 인한 차이값을 검출하여 이를 보정 할 수 있게 된다.Therefore, the
또한, 채광판 위치 검출부(300)에서 검출된 측정값과 이론값의 차이가 지나치게 날 경우 즉, 기준비율(10%) 이상 차이가 날 경우에는, 메인 제어부(400)는 구동유닛(220)의 고장으로 판단하고, 이에 대한 후속조치가 이루어질 수 있도록 한다. 즉, 메인 제어부(400)는 구동유닛(220)의 고장으로 확인될 경우, 미도시 된 송신부를 통해 관리자의 단말기 또는 관리센터의 관리 서버 등으로 구동유닛의 고장발생 정보를 전송함으로써, 관리자 또는 관리센터에서 이를 인지하여 고장을 수리하거나 교체할 수 있도록 할 수 있게 된다.In addition, when the difference between the measured value and the theoretical value detected by the light plate
여기서, 메인 제어부(400)는 차량 주정차 상태에서 태양광 발전을 하는 동안 상기 채광판(210)의 실제 위치를 검출한 결과를 근거로 채광판(210)의 위치를 보정하도록 한다.Here, the
상기 주정차 감지센서(140)는 자동차 본체(10)에 설치되어 차량의 주차 또는 정차 상태를 감지하게 된다. 이러한 주정차 감지센서(140)는 일반적으로 자동차에 널리 채용되는 주차브레이크 작동 감지센서를 포함할 수 있으며, 차량 엔진이 멈춘 경우에도 차량의 주차상태로 감지할 수 있는 엔진구동 감지센서 등을 포함할 수 있다. 이외에도, 차량의 주정차 상태를 감지할 수 있는 다양한 종류의 감지센서가 적용될 수 있다.The
상기 태양광 감지센서(150)는 자동차 본체(10)에 설치되며, 태양광 즉, 가시광선을 감지함으로써 태양이 노출된 상태인지, 아니면 태양이 구름 또는 건물 등에 가려진 상태인지를 확인할 수 있게 된다. 그리고 태양광 감지센서(150)에서 감지된 결과는 메인 제어부(400)로 전달된다. 따라서, 메인 제어부(400)는 차량이 주정차 상태이고, 일출에서 일몰 사이의 시간대이더라도, 태양광 감지센서(150)에서 태양광을 감지하지 못하거나, 또는 기준량 이하로 감지할 경우에는 태양광 발전을 하기에 부적합한 환경으로 판단하여 태양광 발전장치(200)를 이용한 태양광 발전동작을 진행하지 않게 된다. 즉, 차량이 지하주차장에 주차되거나, 또는 건물 등에 의해 태양이 가려지는 음지에 주정차 되어 있거나, 또는 날씨가 흐려서 태양이 노출되지 않는 날씨인 경우에는 태양광 발전장치(200)를 자동차 본체(10)의 외부로 노출시키는 것이 의미가 없기 때문이다.
The
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템의 경우에는, 차량의 주정차 상태에서 태양광 발전을 하도록 제어할 수 있다.As described above, in the case of the solar position tracking system for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention, it is possible to control to generate photovoltaic power generation in the stopped state of the vehicle.
이하에서는 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 태양 위치 추적시스템의 동작을 자세하게 설명하기로 한다. 즉, 도 1 내지 도 9를 참조하여 차량의 주정차 상태에서의 동작에 대해서 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the solar position tracking system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention having the above configuration will be described in detail. That is, the operation in the parking state of the vehicle will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.
먼저, 전기자동차가 운행을 하게 되며(S10), 운행하는 상태에서 주정차 감지센서(140)에서는 차량의 주정차 여부를 감지하게 된다(S11).First, the electric vehicle is driven (S10), the
상기 단계(S11)에서 차량이 주정차 상태인 것이 확인되면, 메인 제어부(400)는 태양광 감지센서(150)에서 태양광이 검출되었는지 확인한다(S12).When it is confirmed in step S11 that the vehicle is in the stopped state, the
상기 단계(S12)에서 태양광이 검출된 것이 확인되면, 메인 제어부(400)는 개폐도어(12)를 도 3과 같이 이동시켜 오픈시켜서 태양광 발전장치(200) 즉, 채광판(210)을 차량 밖으로 노출시킨다(S13).When it is confirmed that the sunlight is detected in the step (S12), the
또한, 차량위치 검출부(120)에서는 GPS 위성과의 통신을 통해서 차량의 현재위치를 검출하여 메인 태양위치 산출부(100)로 전달한다(S14).In addition, the
상기 메인 태양위치 산출부(100)에서는 전달받은 차량위치값을 근거로 하여 차량 즉, 채광판(210)을 기준으로 하는 태양 위치의 이론값을 산출한다(S15).The main solar
상기 메인 태양위치 산출부(100)에서 산출된 이론값은 메인 제어부(400)로 전달되고, 메인 제어부(400)는 전달받은 이론값을 근거로 채광판(210)이 태양을 추적하도록 위치 조정한다(S16).The theoretical value calculated by the main solar
그리고 채광판(210)이 위치조정된 상태에서 상기 채광판 위치검출부(300)에서는 채광판(210)의 실제 위치값을 검출(측정)한다(S17).Then, in the state in which the
그리고 상기 채광판 위치검출부(300)에서 검출한 채광판(210)의 실제 위치값 즉, 측정값은 메인 제어부(400)로 전달되고, 메인 제어부(400)는 상기 이론값과 측정값이 일치하는지 비교판단한다(S18).In addition, the actual position value, that is, the measured value of the
상기 단계(S18)에서 비교 결과 이론값과 측정값이 일치하지 않는 경우에는, 메인 제어부(400)는 구동유닛(220)을 구동제어하여 채광판(210)의 실제 위치가 이론값과 동일한 위치 즉, 이론값에 대응되는 자세를 갖추도록 위치를 보정한다(S19). 이와 같이 채광판(210)의 위치를 이론값과 일치하도록 보정함으로써, 구동유닛(220)의 고장이나 오동작, 구동유닛(220)의 구동 오차가 발생하더라도 채광판(210)이 항상 태양을 정확하게 추적하도록 제어할 수 있게 된다.When the theoretical value and the measured value do not coincide with the comparison result in step S18, the
또한, 채광판(210)의 설치위치 정보와, 날짜 및 시간 정보를 알 수 있기 때문에, 일출시간부터 일몰시간까지의 정확한 시간이 확보되어 채광판(210) 및 구동유닛(220)의 구동시간을 제한하여 제어함으로써, 일몰시간부터 일출시간 전까지는 구동유닛(220) 및 채광판(210)에 대한 제어를 멈추게 되고, 따라서 그에 따른 관리비용과 유지비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, since the installation position information and the date and time information of the
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 채광판(210)에 설치되는 채광판 위치검출부(300)를 이용하여 채광판(210)의 실제 위치(자세)를 검출할 수 있게 됨으로써, 측정값과 이론값을 상호 비교하여 실제 채광판(210)이 제어신호에 따라 위치제어되는지 여부를 판단할 수 있으며 차이가 발생할 경우 이를 보정함으로써 채광판(210)이 항상 태양을 정확하게 추적하도록 제어할 수 있게 되며, 태양광을 이용한 전력생산 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.In addition, as described above, the actual position (posture) of the
또한, 차량이 주정차된 상태인 동시에 태양광이 검출되는 환경에서만 태양광 발전장치(200)를 차량 외부로 노출시켜 동작하도록 함으로써, 실제 흐린 날씨, 음지, 건물 내부 등에서 불필요한 동작이 이루어지지 않도록 할 수 있다.
In addition, by exposing the
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the construction and operation as shown and described. Those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
10..자동차 본체 11..수용부
12..개폐도어 13..출입구
100..메인 태양위치 산출부 110..입력부
120..차량위치 검출부 140..주정차 감지센서
150..태양광 감지센서 210..채광판
220..구동유닛 300..채광판 위치검출부
310..가속도 센서 320..자이로 센서
350..위치산출부 400..메인 제어부10.
12. Opening / closing
100. Main solar
120.
150.
220. Driving
310..
350.
Claims (7)
차량의 위치를 검출하는 차량위치 검출부와;
프로그램을 이용하여 상기 차량위치 검출부에서 검출된 차량위치를 기준으로 태양 위치를 이론적으로 계산하여 산출하는 메인 태양위치 산출부와;
상기 채광판의 상기 태양을 기준으로 한 실제 위치(자세)를 측정하기 위한 채광판 위치검출부와;
자동차의 주정차 여부를 감지하기 위한 주정차 감지센서; 및
상기 주정차 감지센서에서 자동차의 주정차 확인시, 상기 메인 태양위치 산출부에서 산출된 이론값에 의해 상기 채광판 구동유닛을 구동제어하여 상기 채광판의 위치를 조정하고, 위치 조정된 채광판에 대한 위치 측정값을 상기 채광판 위치검출부로부터 전달받아 상기 이론값과 비교하며, 상기 이론값과 측정값의 차이만큼 상기 채광판의 위치를 보정하여 조정하도록 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템.A photovoltaic power generation device that is installed to be selectively exposed to the outside of the vehicle body, and has a skylight plate for generating power by mining sunlight when exposed to the outside, and a skylight plate driving unit for adjusting the attitude of the skylight plate;
A vehicle position detector for detecting a position of the vehicle;
A main sun position calculator for calculating and calculating the sun position theoretically based on the vehicle position detected by the vehicle position detector by using a program;
A light plate position detector for measuring an actual position (posture) with respect to the sun of the light plate;
A parking stop sensor for detecting a parking stop of a vehicle; And
When the parking stop detection sensor detects the parking stop of the vehicle, the light guide plate driving unit is controlled by the theoretical value calculated by the main solar position calculation unit to adjust the position of the light guide plate, and the position of the adjusted light guide plate. And a main controller configured to receive a measurement value from the skylight plate position detecting unit, compare the measured value with the theoretical value, and adjust and adjust the position of the skylight plate by a difference between the theoretical value and the measured value. Automotive position tracking system.
상기 채광판에 설치되어 채광판의 자세변화에 따른 좌표변위를 근거로 상기 채광판의 위치값을 검출하는 하나 이상의 가속도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템.The method of claim 1, wherein the light plate position detection unit,
And at least one acceleration sensor installed at the skylight plate to detect a position value of the skylight plate based on a coordinate displacement caused by a change in attitude of the skylight plate.
상기 채광판에 설치되어 채광판의 자세변화에 따른 위치값을 검출하는 하나 이상의 자이로센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템.The method of claim 1, wherein the light plate position detection unit,
And at least one gyro sensor installed on the skylight plate to detect a position value according to a change in posture of the skylight plate.
상기 채광판에 설치되어 채광판의 변위값을 검출하는 하나 이상의 가속도센서와;
상기 채광판에 설치되어 채광판의 변위값을 검출하는 하나 이상의 자이로센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양위치 추적시스템.The method of claim 1, wherein the light plate position detection unit,
At least one acceleration sensor mounted to the skylight plate to detect displacement values of the skylight plate;
And at least one gyro sensor installed on the skylight plate to detect displacement values of the skylight plate.
상기 자동차 본체에 설치되어 태양광을 감지하는 태양광 감지센서를 더 포함하며,
상기 메인 제어부는 주정차 상태에서 상기 태양광 감지센서에서 태양광을 감지한 경우에만 상기 자동차 본체 외부로 상기 태양광 발전장치가 노출되게 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Installed on the vehicle body further comprises a solar sensor for sensing the sun,
The main control unit is a solar position tracking system for an electric vehicle, characterized in that the control unit so that the photovoltaic device is exposed to the outside of the vehicle body only when the solar sensor detects sunlight in a stopped state.
상기 자동차 본체의 천정에는 상기 태양광 발전장치가 출몰 가능하게 수용되는 수용부가 마련되고, 상기 수용부는 상기 자동차 본체에 설치되는 개폐도어에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템.The method of claim 5,
The ceiling of the vehicle body is provided with a receiving portion for accommodating the photovoltaic device in a sunkable manner, the receiving portion solar position for the electric vehicle, characterized in that the opening and closing selectively by the opening and closing door installed in the vehicle body Tracking system.
상기 수용부에 설치되며, 회전판을 상기 제1축 및 제2축 각각에 직교하는 제3축(Z)을 중심으로 회전구동시키는 회전구동부와;
상기 회전판과 상기 채광판 사이를 연결하며, 상기 제3축 방향으로 길이 조정 가능하게 설치되는 유압실린더;를 포함하며,
상기 유압실린더가 구동함으로써 상기 채광판을 상기 제2축 방향을 중심으로 회동시켜 자세 조정 가능한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양 위치 추적시스템.According to claim 6, The light plate driving unit,
A rotation driving unit installed in the accommodation unit and rotating the rotating plate about a third axis Z orthogonal to each of the first and second axes;
And a hydraulic cylinder connected between the rotating plate and the skylight plate and installed to be adjustable in length in the third axis direction.
The position tracking system for an electric vehicle, characterized in that the hydraulic cylinder is driven to adjust the attitude by rotating the skylight plate about the second axis direction.
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