KR20130082240A - Control device for charging and discharging of super capacitor and rechargeable battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슈퍼커패시터와 재충전배터리의 충방전을 제어하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양전지(solar cell)로부터 출력되는 전압에 의해 재충전배터리와 슈퍼커패시터에 전압을 충전하고 그 전압의 차단에 의해 상기 슈퍼커패시터로부터 상기 재충전배터리의 순서로 방전하도록 제어하는 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 충방전 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for controlling charging and discharging of a supercapacitor and a rechargeable battery. More particularly, the present invention relates to charging a rechargeable battery and a supercapacitor with a voltage output from a solar cell, and to blocking the voltage. The present invention relates to a supercapacitor and a charge / discharge control device for a rechargeable battery, which control to discharge the supercapacitor from the supercapacitor in the order of the rechargeable battery.
태양전지(solar cell)은 P형 반도체와 N형 반도체의 접합에 의해 구성되는 셀(cell)에 태양빛을 쪼이면 상기 태양빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 것으로 화학전지와는 그 구조가 상이한 것이다. 이러한 태양전지는 밝은 빛만 있으면 언제든지 전기를 얻을 수 있어 그 이용이 광범위하게 확산되고 있다. 이와 같은 태양전지는 빛에너지의 세기에 따라 출력되는 전기량, 즉 전압레벨이 달라지기 때문에 안정된 직류전압에 의해 동작되는 전자기기를 안정적으로 구동하기 위해서는 재충전배터리(Rechargeable battery) 또는 축전지(storage battery)와 같은 에너지저장기를 이용하여야 한다. A solar cell converts the energy of solar light into electrical energy when the solar light is applied to a cell formed by the junction of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, and its structure is different from that of a chemical cell. . Such solar cells can obtain electricity at any time as long as they have bright light, and their use is spreading widely. Such solar cells have a different amount of electric power, that is, voltage level, depending on the intensity of light energy. Therefore, in order to stably drive an electronic device operated by a stable DC voltage, a rechargeable battery or a storage battery may be used. The same energy store must be used.
축전지는 그 크기가 매우 크기 때문에 소형 전자기기, LED(light emitting diodeㅇluminescent diode)램프 등을 구동하는 도로교통표지등 또는 공원등은 높은 저장 에너지 밀도를 갖는 리튬 이온 배터리와 같은 재충전배터리를 태양전지의 에너지저장기로 사용하고 있다. 이와 같은 재충전배터리는 에너지 밀도가 20∼120Wh/kg로 높고, 지속적으로 반복하여 방전ㅇ충전할 수 있다는 이점 때문에 태양전지의 에너지저장기로 널리 이용되고 있으나, 충방전 특성이 1000회로 제한되는 단점으로 인하여 정기적인 유지보수를 하여야 하며, 일정사용기간이 경과된 경우에는 재충전배터리를 교체하여야 하는 번거로움이 있었다. Because storage batteries are very large, small electronic devices, road traffic signs or parks that drive light emitting diode (LED) lamps, etc., are used for solar cells, such as lithium ion batteries with high storage energy density. It is used as an energy storage device. Such rechargeable batteries have been widely used as energy storage devices for solar cells because of their high energy density of 20 to 120 Wh / kg and the ability to repeatedly discharge and charge, but the charge and discharge characteristics are limited to 1000 cycles. Regular maintenance was required, and after a certain period of use, it was troublesome to replace the rechargeable battery.
상기와 같은 재충전배터리의 단점을 해결하기 위하여 커패시터(capacitor)를 에너지저장기로 사용하는 기술이 아래 특허문헌1에 개시되어 있다. 특허문헌에 게재된 "빛 발광 블록(Light emitting block)"은 주간에 태양전지로부터 출력되는 전압을 커패시터(capacitor)에 충전하고, 야간에 상기 커패시터에 충전된 전압을 방전시켜 발광면으로 빛을 발산하도록 구성되어 있다. 상기 커패시터는 충전과 방전이 반영구적이라는 장점 때문에 재충전배터리를 태양에너지의 저장소로 사용할 때 나타나는 문제점을 해소할 수 있는 이점이 있으나, 에너지 밀도가 1∼10Wh/kg으로 낮아 자주 충전시켜야 하는 관계로 장마철 등과 같이 날씨가 장기간 흐린 경우 커패시터에 충분한 전압을 충전할 수 없어 발광면에 형성된 발광소자, 예를 들면, LED등과 같은 램프를 밝게 구동할 수 없는 문제가 있었다. In order to solve the shortcomings of the rechargeable battery as described above, a technique of using a capacitor as an energy storage device is disclosed in Patent Document 1 below. The "light emitting block" published in the patent document is charged to the capacitor (capacitor) to the voltage output from the solar cell during the day, and discharge the light charged to the capacitor at night to emit light to the light emitting surface It is configured to. The capacitor has the advantage of eliminating the problems appearing when using a rechargeable battery as a storage of solar energy due to the advantage that the charge and discharge is semi-permanent, but because the energy density is low to 1 ~ 10Wh / kg and often need to be charged often during the rainy season Likewise, when the weather is cloudy for a long time, there is a problem in that a sufficient voltage cannot be charged in the capacitor and thus, a light emitting device formed on the light emitting surface, for example, a lamp such as an LED lamp cannot be driven brightly.
따라서 본 발명의 목적은 슈퍼커패시터와 재충전배터리에 태양전지로부터 출력되는 전기에너지를 충전하는 태양에너지저장기로 사용하고, 상기 태양에너지저장기에 저장된 전기에너지를 장시간동안 최적상태로 충ㅇ방전할 수 있도록 구성된 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 충방전 제어장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to use a solar energy storage device to charge the electrical energy output from the solar cell to the supercapacitor and the rechargeable battery, and configured to charge and discharge the electrical energy stored in the solar energy storage device in an optimal state for a long time. An object of the present invention is to provide a charge / discharge control device for a supercapacitor and a rechargeable battery.
본 발명의 다른 목적은 슈퍼커패시터와 재충전배터리로 이루어진 태양에너지저장기에 태양전지로부터 출력되는 전기에너지를 충전시키고, 상기 태양전지로부터 전기에너지가 출력되지 않을 때 상기 슈퍼커패시터로 상기 재충전배터리의 순서로 부하에 전기에너지를 공급하도록 동작되는 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 충방전 제어장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to charge the electric energy output from the solar cell in a solar energy storage device consisting of a supercapacitor and a rechargeable battery, and loads in order of the rechargeable battery to the supercapacitor when the electric energy is not output from the solar cell. The present invention provides a charge / discharge control device for a supercapacitor and a rechargeable battery that is operated to supply electrical energy.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 태양전지부와; 상기 전기에너지를 음전극의 사이에 충전하는 슈퍼커패시터 및 재충전배터리와; 상기 전기에너지의 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우 상기 슈퍼커패시터에 저장된 용량성전압을 부하로 공급하는 커패시터방전부와; 상기 전기에너지와 상기 용량성전압의 모든 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우 상기 재충전배터리에 충전된 충전전압을 상기 부하로 공급하는 배터리방전부로 구성함을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object, the solar cell unit for converting and outputting solar energy into electrical energy; A supercapacitor and a rechargeable battery for charging the electrical energy between negative electrodes; A capacitor discharge unit for supplying a capacitive voltage stored in the supercapacitor to a load when the voltage level of the electrical energy is less than or equal to a preset level; When the voltage level of all the electrical energy and the capacitive voltage is less than a predetermined level is characterized in that the battery discharge unit for supplying the charge voltage charged in the rechargeable battery to the load.
상기 태양전지부는 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 태양전지와, 상기 전기에너지를 제1레벨의 정전압(constant voltage)으로 변환하여 상기 슈퍼커패시터를 충전시키는 제1부스트컨버터와, 상기 전기에너지를 제2레벨의 정전압으로 변환하여 상기 재충전배터리를 충전시키는 제2부스트컨버터로 구성함을 특징으로 한다. The solar cell unit converts light energy into electrical energy and outputs it, a first boost converter that charges the supercapacitor by converting the electrical energy into a constant voltage of a first level, and the electrical energy. And a second boost converter configured to convert the voltage into a constant voltage of a second level to charge the rechargeable battery.
상기 커패시터 방전부는 상기 전기에너지의 전압레벨이 일정레벨 이하일 때 응답하여 상기 용량성전압을 방전하기 위한 제1방전제어신호를 출력하는 제1방전제어부와, 상기 제1방전제어신호의 입력에 응답하여 상기 용량성전압을 정전압으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 제3부스트컨버터를 포함하여 구성된다. The capacitor discharge unit outputs a first discharge control signal for discharging the capacitive voltage in response to a voltage level of the electrical energy being below a predetermined level, and in response to an input of the first discharge control signal; And a third boost converter which converts the capacitive voltage into a constant voltage and provides the load to the load.
상기 제1방전제어부는 상기 용량성전압의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성화된 제1방전제어신호를 상기 제3부스트컨버터로 공급하는 용량성전압감지지와, 상기 전기에너지의 전압레벨이 일정레벨 이상일 때 상기 제3부스트컨버터로 제공되는 제1방전제어신호를 차단하는 제1방전차단기로 구성함을 특징으로 한다. The first discharge controller is configured to provide a capacitive voltage sensing supplying the activated first discharge control signal to the third boost converter in response to the case where the level of the capacitive voltage is higher than or equal to a predetermined level, and the voltage level of the electrical energy is increased. And a first discharge circuit breaker for blocking the first discharge control signal provided to the third boost converter when a predetermined level or more is exceeded.
상기 배터리 방전부는 상기 전기에너지의 전압레벨과 상기 용량성전압의 레벨이 일정레벨 이하인 경우에 응답하여 상기 충전전압을 방전하기 위한 제2방전제어신호를 출력하는 제2방전제어부와, The battery discharge unit outputs a second discharge control signal for discharging the charging voltage in response to the voltage level of the electrical energy and the level of the capacitive voltage being below a predetermined level;
상기 제2방전제어신호의 입력에 응답하여 상기 충전전압을 정전압으로 변환하여 상기 부하로 제공하는 제4부스트컨버터를 포함하여 구성된다. And a fourth boost converter configured to convert the charging voltage into a constant voltage and provide the load to the load in response to the input of the second discharge control signal.
상기 제2방전제어부는 충전전압의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성된 제2방전제어신호를 상기 4부스트컨버터로 공급하는 충전전압감지기와, 상기 전기에너지와 상기 용량성전압의 레벨 중 어느 하나가 일정레벨 이상일 때 상기 제4부스트컨버터로 공급되는 제2방전제어신호를 차단하는 충전전압방전차단기로 구성함을 특징으로 한다. The second discharge control unit may include a charge voltage detector configured to supply an activated second discharge control signal to the four boost converter in response to the case where the level of the charge voltage is greater than or equal to a predetermined level, and any one of the level of the electric energy and the capacitive voltage. And a charge voltage discharge circuit breaker for blocking the second discharge control signal supplied to the fourth boost converter when one is above a predetermined level.
상기 제1, 제2부스트컨버터의 각 출력노드에는 역전류방지용 다이오드를 접속하여 상기 슈퍼커패시터와 및 재충전배터리로부터 상기 제1 및 제2부스트컨버터로의 역전류유입을 방지하는 것이 바람직하다. A reverse current prevention diode may be connected to each of the output nodes of the first and second boost converters to prevent reverse current inflow from the supercapacitor and the rechargeable battery to the first and second boost converters.
본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어장치는 주간에는 태양전지에서 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 전압에 의해 슈퍼커패시터와 재충전배터리에 전기에너지를 충전하고, 야간에는 상기 슈퍼커패시터에 충전된 전기에너지를 우선적으로 부하측으로 방전하고, 상기 슈퍼커패시터에 충전된 용량성전압의 레벨이 일정 전압이하로 방전된 경우에 이차전지인 재충전배터리에 충전된 충전전압을 방전시켜 부하로 지속적으로 일정한 전압을 공급함으로써 상용교류전원의 입력 없이 장시간 동안 부하를 작동시킬 수 있다. Charge and discharge control device according to an embodiment of the present invention charges the electric energy to the supercapacitor and the rechargeable battery by a voltage that converts the solar energy into electrical energy in the solar cell during the day, and is charged in the supercapacitor at night The electrical energy is first discharged to the load side, and when the level of the capacitive voltage charged in the supercapacitor is discharged below a predetermined voltage, the charging voltage charged in the rechargeable battery, which is the secondary battery, is discharged to continuously apply a constant voltage to the load. By supplying, it is possible to operate the load for a long time without input of commercial AC power.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 충방전 제어장치의 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 커패시터방전부의 구체적인 실시 예시도.
도 3은 도 1에 도시된 배터리방전부의 구체적인 실시 예시도이다. 1 is a block diagram of a charge / discharge control apparatus of a supercapacitor and a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a specific embodiment of the capacitor discharge unit shown in FIG. 1. FIG.
3 is a diagram illustrating a specific embodiment of the battery discharge unit shown in FIG. 1.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention can be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It should be noted that the embodiments of the present invention described below are intended to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 충방전 제어장치(10)는 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 태양에너지에 대응하는 직류전압을 출력하는 태양전지(12)를 구비하고 있다. 상기 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)는 제1 및 제2부스트컨버터(18. 19), 커패시터방전부(22) 및 배터리방전부(24)로 공급된다. 위와 같은 태양전지(12)는 주간에 내려 쪼이는 햇볕의 일사량에 대응하여 출력되는 전압레벨이 변화하기 때문에 위와 같은 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)가 사용되는 것이 좋다. Referring to FIG. 1, the charge /
상기 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)들 각각은 내부에 DC-DC변환기를 구비하고 있다. 이러한 DC-DC변환기는 일정한 레벨 이상의 직류전압이 입력되는 경우 이를 정전압 레벨로 승압하여 정전압을 하는 소자를 사용하는 것이 좋다. 이러한 DC-DC변환기의 일예로서는 반도체메이커인 "Texas Instruments Incorporated"사의 TPS6101X계열의 부스트컨버터를 이용하여 구현할 수 있다. 상기 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)들 각각의 출력은 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)의 충전레벨에 따라 적절하게 설정되는 것이 좋다. 또한, 상기 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)의 용량이 같은 경우라면 상기 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)는 하나만을 사용할 수도 있다. Each of the first and
상기 제1, 제2부스트컨버트(18, 19)은 태양에너지가 존재하는 주간에 상기 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지를 승압/변환하여 정전압을 출력하는 것으로, 본 발명에서는 상기 태양전지(12)와, 제1 및 제2부스터컨버터(18, 19)를 태양전지부로 정의하며, 제1, 제2부스터컨버터(18, 19)로부터 출력되는 정전압도 전기에너지로 정의되어야 한다. The first and
상기 제1부스트컨버터(18)의 출력노드로부터 출력되는 전기에너지, 즉 정전압은 일방향 다이오드(20)를 통하여 슈퍼커패시터(14)와 커패시터방전부(22)로 공급되며, 상기 제2부스트컨버터(19)의 출력노드로부터 출력되는 전기에너지, 즉 정전압은 일방향 다이오드(21)를 통하여 재충전배터리(16)와 배터리방전부(24)로 공급된다. 이때, 상기 2개의 다이오드(20, 21)은 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)로부터 역류되는 역전압을 차단하기 위함이다. The electrical energy output from the output node of the
주간에 태양 빛이 태양전지(12)의 표면으로 내려 쪼이면, 상기 태양전지(12)는 이미 주지된 바와 같이 태양에너지를 전기에너지(Solar_V)로 변환하여 제1, 제2부스트컨버터(18)로 공급하며, 상기 제1, 제2부스트컨버터(18, 19)은 전기에너지(Solar_V)를 승압하여 일정한 정전압으로 변환하여 출력노드에 각각 접속된 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)를 각각 충전한다. 본 발명에서는 상기 슈퍼커패시터(14)로 충전되거나 그로부터 방전되는 전압을 용량성전압(CAP_V)라 정의하며, 재충전배터리(16)로 충전되거나 그로부터 방전되는 전압을 충전전압(Bat_V)라 정의한다. When the sun light falls on the surface of the
한편, 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)를 입력하는 캐패시터방전부(22)와 배터리방전부(24)는 상기 전기에너지(Solar_V)가 일정한 전압레벨 이상인 경우, 디스에이블(Disable)되어 방전동작은 이루어지지 않는다. 즉, 주간에는 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)에 의해 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)가 충전되는 동작만이 이루어진다. On the other hand, the
일몰 후이거나 주변이 매우 어두워 태양전지(12)에 빛의 에너지가 공급되지 않게 되면, 상기 태양전지(12)로부터 출력되는 전기에너지(Solar_V)의 전압레벨은 0볼트로 됨으로써 제1 및 제2부스트컨버터(18, 19)로부터로 전압은 출력되지 않는다. If the energy of light is not supplied to the
한편, 캐패시터방전부(22)는 상기 전기에너지(Solar_V)의 전압레벨의 다운에 의해 이네이블(enable)되어 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)을 부하의 동작전압(VDD)로 방전하며, 배터리방전부(24)는 상기 전기에너지(Solar_V)와 상기 용량성전압(CAP_V)의 전압레벨이 모두 일정한 레벨이하로 될 때 이네이블(enable)되어 재충전배터리(16)에 충전된 충전전압(Bat_V)을 부하측의 동작전압(VDD)으로 방전한다. 이때, 상기 배터리방전부(24)는 용량성전압(CAP_V)의 레벨이 부하를 동작시킬 있는 정도의 레벨인 경우 디스에이블 상태를 유지함으로써 슈퍼커패시터(14)에 충전된 전압 방전된 후에 방전을 개시하게 됨을 알 수 있다. On the other hand, the
도 1에 도시된 캐패시터방전부(22) 및 배터리방전부(24)의 구성 및 그 동작을 도 2와 도 3을 각각 참조하여 설명하면 아래와 같다. The configuration and operation of the
도 2를 참조하면, 커패시터방전부(22)는 크게 제1방전제어부(26)와 제3부스트컨버터(28)로 구성되어 있다. 상기 제1방전제어부(26)내의 용량성전압감지기(30)는 슈퍼커패시터(14)로부터 방전되는 용량성전압(CAP_V)을 직렬 접속된 두 개의 저항(R13, R14))에 의해 분압하여 트랜지스터(Q5)의 베이스로 공급한다. 이때, 상기 두 개의 저항(R13, R14)에 의해 분압된 전압이 상기 트랜지스터(Q5)를 턴온시킬 수 있을 정도 높은 경우, 예를 들면, 0.7볼트인 경우 상기 트랜지스터(Q5)가 '턴온'되고 트랜지스터(Q6)가 '턴오프'되므로 제3부스트컨버터(28)내 DC-DC변환기(29)의 이네이블단자(EN)로는 논리 '하이'상태의 제1방전제어신호(CAP-V-On)가 공급된다. Referring to FIG. 2, the
상기 용량성전압(CAP_V)과 트랜지스터(Q6)의 베이스와 에미터에 각각 접속된 저항(R15, R16 및 R17)은 전류 제어용으로 사용된다. 따라서, 상기 용량성전압감지기(30)은 상기 용량성전압(CAP_V)의 레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 활성화된 제1방전제어신호(CAP_V_On)를 상기 제3부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(29)의 이네이블단자(EN)으로 공급함을 알 수 있다. The resistors R15, R16 and R17 connected to the capacitive voltage CAP_V and the base and emitter of the transistor Q6, respectively, are used for current control. Accordingly, the
상기 제1방전제어부(26)내의 제1방전차단기(31)는 상기 전기에너지(Solar_V)의 전압레벨이 일정레벨 이상일 때, 즉, 주간이어서 태양전지(12)로부터 일정한 전압이 출력될 때 상기 제1방전제어신호(CAP_V_On)를 트랜지스터(Q7)의 콜렉터와 에미터의 경로로 바이패스하여 상기 제1방전제어신호(CAP_V)를 논리 "로우"로 천이시킨다. 따라서, 위와 같은 기술적 구성에 의해 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)가 충분히 높고, 야간이어서 태양전지(12)로부터 전기에너지(Solar_V)가 출력되지 않는 경우 제3부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(29)가 이네이블된다. The
상기 제1방전제어신호(CAP_V_On)가 논리 "하이"로 활성된 상태를 유지하면, 코일(L2), 캐패시터(C5~C7), 저항(R21, R22) 및 DC-DC변환기(29)로 구성된 제3부스트컨버터(28)는 슈퍼커패시터(14)로부터 방전 출력되는 용량성전압(CAP_V)을 정전압으로 변환하여 부하의 동작전압(VDD)으로 출력한다. 이때, 상기 제3부스터컨버터(28)를 구성하는 DC-DC컨버터(29)와 관련부품들은 앞서 기술한 "Texas Instruments Incorporated"사의 TPS6101X계열의 부스트컨버터를 이용하여 구성할 수 있다. When the first discharge control signal CAP_V_On remains in a logic " high " state, the coil L2, capacitors C5 to C7, resistors R21 and R22 and a DC-
슈퍼커패시터(14)의 지속적인 방전에 의하여 상기 용량성전압(CAP_V)가 일정한 레벨 이하로 떨어지면, 용량성전압감지기(30)내의 트랜지스터(Q5)가 '턴오프', 트랜지스터(Q6)가 '턴온'되어 제1방전제어신호(CAP_V)를 논리 "로우로 천이시켜 제3부스터컨버터(28)를 디스에이블시켜 동작을 정지시킨다. When the capacitive voltage CAP_V falls below a predetermined level due to continuous discharge of the supercapacitor 14, the transistor Q5 in the
이때, 도 3과 같이 구성된 배터리방전부(24)는 도 2의 제3부스트컨버터(28)의 동작이 중지되기 직전에 재충전배터리(16)에 충전된 전압을 방전하여 부하로 공급하는데, 이는 아래와 같다. At this time, the
도 3을 참조하면, 배터리방전제어부(24)는 크게 제2방전제어부(32)와 제4부스트컨버터(34)로 구성되어 있다. 상기 제1방전제어부(26)는 도 2의 용량성전압감지기(30) 및 제1방전차단부(31)와 실질적인 구성이 동일한 충전전압감지기(36), 제2방전차단부(38) 및 제3방전차단부(40)를 구비하고 있다. Referring to FIG. 3, the battery
트랜지스터(Q1, Q2)와 저항(R1~R5)로 구성된 충전전압감지기(36)는 충전전압(Bat_V)의 전압레벨이 일정레벨 이상인 경우에 응답하여 논리 '하이'로 활성된 제2방전제어신호(Bat_V_On)를 상기 4부스트컨버터(34)내의 DC-DC변환기(35)의 이네이블단자(EN)로 공급한다. 물론 상기 저항(R1, R2)에 의해 분압된 전압이 트랜지스터(Q1)을 온 시킬 수 없는 전압으로 상기 충전전압(Bat_V)의 레벨이 방전되거나, 용량성전압(CAP_V)이 충분이 높아 저항(R6, R7)에 의해 분압된 전압에 의해 트랜지스터(Q3)이 턴온 또는 전기에너지(Solar_V)의 전압을 분압하는 저항(R6, R7)의 출력에 의해 트랜지스터(Q4)가 턴온되는 경우에는 상기 제2방전제어신호(Bat_V_On)는 "논리"로 출력된다. The charging
위와 같이 구성된 제2방전제어부(36)는 충전전압(Bat_V)의 전압레벨이 일정레벨 이상인 상태에서 상기 전기에너지(Solar_V7)와 상기 용량성전압(CAP_V)의 전압레벨이 미리 설정된 레벨이하인 경우에 제4부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(35)가 이네이블 된다. 상기 제4부스트컨버터(28)내의 DC-DC변환기(35)가 이네이블되면, 코일(L1), 캐패시터(C2~C4), 저항(R10, R11) 및 DC-DC변환기(35)로 구성된 제4부스트컨버터(34)는 재충전배터리(16)로부터 출력되는 충전전압(Bat-_V)를 정전압으로 변환하여 부하의 동작전압(VDD)으로 출력한다. 이때, 상기 제4부스트컨버터(34) 역시 앞서 기술한 제3부스트컨버터(28)와 동일하게 구성된다. The
상기와 같이 재충전배터리(16)에 충전된 충전전압(Bat_V)의 양단 사이에 직렬 접속된 두개의 저항R1, R2)에 의해 분압된 전압이 트랜지스터(Q1)를 '온'시킬 수 없을 정도로 상기 충전전압(Bat_V)의 전압레벨이 떨어지면 재충전배터리(14)의 완전방전을 방지하기 위하여 제2방전제어신호(Bat_V_On)를 논리 "로우"로 비활성화 시켜 제4부스트컨버터(34)의 동작을 중지시킨다. As described above, the voltage divided by the two resistors R1 and R2 connected in series between both ends of the charging voltage Bat_V charged in the rechargeable battery 16 cannot cause the transistor Q1 to be 'on'. When the voltage level of the voltage Bat_V drops, the second discharge control signal Bat_V_On is deactivated to a logic "low" to prevent the full discharge of the rechargeable battery 14, thereby stopping the operation of the
상와 같은 구성에 의한 본 발명의 슈퍼커패시터 및 재충전배터리의 충방전 제어장치(10)는 태양에너지가 내려 쪼이는 주간에는 슈퍼커패시터(14)와 재충전배터리(16)에 전압을 충전하고, 야간에는 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)으로부터 재충전배터리(16)에 충전된 충전전압(Bat_V)의 순서로 방전되도록 하였다. 따라서 슈퍼커패시터(14)에 충전된 용량성전압(CAP_V)으로 야간에 LED램프와 같은 부하를 충분히 구동할 수 있는 경우, 재충전배터리(16)의 충방전을 수행하지 않을 수 있도록 하여 재충전배터리(16)의 수명을 연장시킬 수 있다. The charge /
10 충방전제어장치, 22 커패시터방전부, 24 배터리방전부, 26 제1방전제어부, 28 제3부스트컨버터, 29, 35 DC-DC변환기, 30 용량성전압감지기, 31 제1방전차단기, 32 제2방전제어부, 34 제4부스트컨버터, 36 충전전압감지기, 38 제2방전차단기, 40 제3방전차단기10 Charge / discharge control device, 22 Capacitor discharge unit, 24 Battery discharge unit, 26 First discharge control unit, 28 Third boost converter, 29, 35 DC-DC converter, 30 Capacitive voltage sensor, 31 First discharge breaker, 32 2 discharge control unit, 34 fourth boost converter, 36 charge voltage sensor, 38 second discharge breaker, 40 third discharge breaker
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KR101889699B1 (en) * | 2018-06-01 | 2018-08-20 | 주식회사 이엘티 | Independent-Typed Heating and Cooling System To Complement The Life and Performance Of Battery |
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9742210B2 (en) | 2013-12-16 | 2017-08-22 | Somfy Sas | Self-powered remote control device |
KR20160141976A (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-12 | 엘에스산전 주식회사 | A power supply apparatus |
WO2018212404A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | 엘에스산전 주식회사 | Hybrid energy storage system |
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WO2019017671A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | 주식회사 우노이앤피 | Battery system for off-grid power supply apparatus |
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KR20200124066A (en) * | 2019-04-23 | 2020-11-02 | 고려대학교 산학협력단 | Energy harvesting system with small capacity battery protection and operation method thereof |
CN112531801A (en) * | 2019-09-19 | 2021-03-19 | 海信集团有限公司 | Charging method and device |
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