KR20160029052A - Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방 - Google Patents

Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방 Download PDF

Info

Publication number
KR20160029052A
KR20160029052A KR1020160021529A KR20160021529A KR20160029052A KR 20160029052 A KR20160029052 A KR 20160029052A KR 1020160021529 A KR1020160021529 A KR 1020160021529A KR 20160021529 A KR20160021529 A KR 20160021529A KR 20160029052 A KR20160029052 A KR 20160029052A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array
battery
charging
circuit
current
Prior art date
Application number
KR1020160021529A
Other languages
English (en)
Inventor
이여송
Original Assignee
이여송
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이여송 filed Critical 이여송
Priority to KR1020160021529A priority Critical patent/KR20160029052A/ko
Publication of KR20160029052A publication Critical patent/KR20160029052A/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45FTRAVELLING OR CAMP EQUIPMENT: SACKS OR PACKS CARRIED ON THE BODY
    • A45F3/00Travelling or camp articles; Sacks or packs carried on the body
    • A45F3/04Sacks or packs carried on the body by means of two straps passing over the two shoulders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45CPURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C15/00Purses, bags, luggage or other receptacles covered by groups A45C1/00 - A45C11/00, combined with other objects or articles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45CPURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C3/00Flexible luggage; Handbags
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20Optical components
    • H02S40/22Light-reflecting or light-concentrating means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30Electrical components
    • H02S40/38Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45CPURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C11/00Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00
    • A45C2011/001Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00 for portable audio devices, e.g. headphones or MP3-players
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A45HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45CPURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C11/00Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00
    • A45C2011/002Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00 for portable handheld communication devices, e.g. mobile phone, pager, beeper, PDA, smart phone
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

본 발명은 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방에 관한 것으로, 가방의 뒷면에 유연하게 되도록 플렉시블 기판 상에 하나의 태양전지 셀이 블록 단위로 일정 거리를 이격하여 형성된 매트릭스 구조의 PV 어레이를 구비하여 DC 전류와 전압을 공급하는 태양전지부; 상기 태양 전지부와 연결되며, 스마트폰 배터리의 충전 회로; 상기 태양전지부와 연결되며, 커넥터와 연결되어 사용되는 PV 충전회로(PV Charger); 상기 PV 충전회로와 연결되며, 스마트폰의 배터리를 충전시에 소형 LCD 표시부와 LED로 충전 상태를 디스플레이하는 충전 모니터링 기기; 및 상기 PV 충전회로와 연결되며, 웨어러블 기기, 모바일 헬스케어 기기, 디지털 나침반과 연결되어 사용되며, 복수개의 단자를 구비하는 커넥터;를 포함하며, 상기 가방은 측면에 상기 웨어러블 기기, 상기 모바일 헬스케어 기기, 상기 디지털 나침반을 수납하는 수납부를 더 구비한다.

Description

PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방{Wearable bag including PV array}
본 발명은 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배낭 또는 가방의 뒷면에 단위 셀로 블록 별로 유연하게 나누어진 복수의 태양전지 셀로 구성된 태양 전지 어레이(PV array)와 PV 충전회로(PV Charger)를 구비하여 DC 전압, 전류를 충전하고 가방의 멜빵에 충전 완료시 충전 모니터링 기기의 LED가 켜지며 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 스마트 기기의 배터리를 충전하며, PV 충전 회로와 연결된 커넥터를 통해 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)와 모바일 헬스케어 기기[바이오 센서 - POC(Point Of Care, 현장 진단- 심전도, 맥박, 혈압 측정], 디지털 나침반을 구비하는, PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방에 관한 것이다.
도 1은 주택의 지붕에 태양 전지 어레이(PV 어레이)를 구비하고 태양 에너지 겸용 전기 에너지 사용 주택의 조감도이다.
소규모 태양광 발전 시스템(small-scale PV power system)은 100kWp 미만의 태양전지 용량을 가지며 주택용 시스템, 산간 벽지, 등대의 전원에 사용된다. 주택용 태양전지 시스템은 주택의 지붕에 태양 전지 어레이(PV 어레이)를 구비하고 태양 에너지 전원 공급 시스템 및/또는 통상적인 주상 변압기의 전기 에너지와 계통을 달리하여 겸용하여 사용될 수 있다.
중규모 태양광 발전 시스템(middle-scale PV power system)은 100kWp~500kWp 태양전지 용량을 갖는 빌딩, 병원, 비행장 등에 사용된다.
대규모 태양광 발전 시스템은 500kWp급 이상의 태양광 발전소 또는 계통선과 연계 운영되는 전력공급회사에서 사용된다.
태양광 발전(Photovoltaic Power Generation)은 태양광을 직접 전기로 변환하는 태양전지(Solar Cell 또는 Photovoltaic Cell)을 사용한다. 반도체의 pn접합으로 만든 태양전지에 반도체의 금지대폭(Eg : Band-gap Energy)보다 큰 에너지를 가진 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되며, 이들 전자-정공이 pn 접합부에 형성된 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 모이게 됨에 따라 광기전력(Photovoltage)이 발생하게 된다. 이 때 양단의 전극(전면 전극, 후면 전극)에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.
태양전지는 필요에 따라 직·병렬로 연결하여 장기간 자연환경 및 외부 충격에 견딜 수 있는 구조로 만들어 사용하게 되는데, 그 최소 단위를 태양광 모듈(Photovoltaic Module)이라 한다. 그리고 실제 사용부하에 맞추어 모듈을 어레이(Photovoltaic Array) 형태로 구성하여 설치하게 된다.
도 2는 기존 태양전지 충전 시스템의 구성도이다.
태양 전지는 태양 에너지를 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 전기 에너지로 바꾸는 반도체 소자로 이루어진 장치이다. p형 반도체에서 다수 캐리어가 정공(hole)이고 소수 캐리어가 전자(electron)이며, n형 반도체에서 다수 캐리어가 전자(electron)이고 소수 캐리어가 정공(hole)이므로 솔라 셀(solar cell)의 PN 접합부에 태양 에너지를 가진 빛이 조사되면, 빛(광자, photon)에 의하여 생성된 전자(electron)와 정공(hole)이 발생하여 PN 접합부에서 p형 반도체에서 확산되어 온 전자는 n형 반도체로, n형 반도체에서 확산되어 온 정공은 p형 반도체로 확산되어 기전력이 발생한다. n형 반도체, p형 반도체 각각 부착된 양극과 음극에 직류전류를 생성한다.
태양 전지 셀의 반도체 재료는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘(poly-Si), 비정질 실리콘(a-Si) 뿐만아니라 갈륨비소(GaAs), 카드뮴 텔루르(CdTe, cadmium telluride), 황화카드뮴(CdS), 인듐인(InP) 화합물 반도체 태양 전지를 사용하고 있으나, 대부분 실리콘 태양 전지를 쓴다.
태양전지 시스템은 태양전지 어레이(PV array)(10), 충전 콘트롤러(20), 축전지(30), DC-DC컨버터(40)와 DC 부하(DC load)(45) 및 인버터(Inverter)(50)와 DC 부하(AC load)(54)로 구성된다.
태양전지 어레이(10)는 프렌넬 렌즈(Plannel lens)로 집광된 태양 광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성한다.
태양전지 셀(solar cell)의 PN 접합부에 태양 광이 쏘이면 전자(electron)는 상부 전극에, 정공(hole)은 하부 전극에 접합되어 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 두 전극 간에 광기전력이 발생하여 포톤 속 밀도(photon flux density)에 비례하는 DC 전류 및 DC 전압이 생성된다. 하나의 태양 전지 셀은 약 0.5V DC 전압이 생성되며, 직렬 연결되어 사용된다.
충전 콘트롤러(Charge Controller)(20)는 태양전지 어레이(10)로부터 발생된 DC 전류와 전압을 부하(load)에 직접 공급하거나, 축전지(30)에 충전되도록 제어한다.
충전 콘트롤러(20) 내부의 과충전/과방전 방지 회로는 발생된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어한다. 과충전(Over Charge)은 축전지가 일정 전압 이상으로 상승되면, 축전지에 부식이 일어나고 가스가 발생하여 축전지의 수명이 단축된다. 과방전은 축전지가 일정 전압(예: DC 23V) 이하로 감소되면, 축전지에서 침전물이 생기고, 축전지의 성능이 점차적으로 저하된다.
축전지(30)는 충전 콘트롤러(20)의 과충전/과방전 방지 회로를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(load)에 공급을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급한다.
DC-DC컨버터(40)는 태양전지 어레이(10)로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하여 해당 기기에서 필요로 하는 변환된 DC 전류와 DC 전압을 DC 부하(DC load)(45)에 공급한다.
인버터(Inverter)(50)는 충전 콘트롤러(20)와 연결되며, 직류 전원(DC)을 교류 전원(AC)으로 변환하여 AC 부하(AC load)(54)에 전압과 전류를 공급한다.
그러나, 기존의 유선 충전기는 항상 구비하여 전원 콘센트에 연결하여 스마트폰의 배터리를 분리하여 충전했지만, 웨어러블 가방에 뒷면에 태양 에너지를 태양 전지 어레이(PV array)와 PV 충전회로(PV Charger)를 구비하여 DC 전압, 전류를 스마트폰 배터리를 충전하고, PV 충전 회로와 연결된 커넥터를 통해 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)와 모바일 헬스케어 기기[바이오 센서 - POC(Point Of Care, 현장 진단- 심전도, 맥박, 혈압 측정], 디지털 나침반을 구비하는 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방을 제공하지 않았다.
특허공개번호 10-2013-0019801
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배낭 또는 가방의 뒷면에 단위 셀로 블록 별로 유연하게 나누어진 복수의 태양전지 셀로 구성된 태양 전지 어레이(PV array)와 PV 충전회로(PV Charger)를 구비하여 DC 전압, 전류를 충전하고 가방의 멜빵에 충전 완료시 충전 모니터링 기기의 LED가 켜지며 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 스마트 기기의 배터리를 충전하며, PV 충전 회로와 연결된 커넥터와 USB 또는 유선 케이블로 연결되는 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)와 모바일 헬스케어 기기[바이오 센서- POC(Point Of Care, 현장 진단- 심전도, 맥박, 혈압 측정], 디지털 나침반을 구비하는, PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방은 가방의 뒷면에 단위 셀로 블록별로 유연하게 되도록 플렉시블 기판 상에 하나의 태양전지 셀이 블록 단위로 일정 거리를 이격하여 형성된 매트릭스 구조의 PV 어레이를 구비하여 DC 전류와 전압을 공급하는 태양전지부; 상기 태양 전지부와 DC-DC 컨버터로부터 공급된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어하는 PV 충전회로(PV Charger); 상기 PV 충전회로와 연결되며, 웨어러블 기기, 모바일 헬스케어 기기, 디지털 나침반의 배터리를 충전시에 소형 LCD 표시부와 LED로 충전 상태를 디스플레이하는 충전 모니터링 기기; 및 상기 PV 충전회로와 연결되며, 웨어러블 기기, 모바일 헬스케어 기기, 디지털 나침반과 USB 또는 유선 케이블로 연결되며, 복수개의 단자를 구비하는 커넥터;를 포함하며,
상기 PV 충전 회로는 상기 태양전지부의 PV 어레이로부터 발생된 DC 전류와 전압을 정류 회로, 평활 회로, 정전압 레귤레이터 회로에 의해 일정한 정전압을 고르게 공급하는 전압 레귤레이터로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하는 DC-DC컨버터로 제공되고,
상기 가방은 측면에 상기 웨어러블 기기, 상기 모바일 헬스케어 기기, 상기 디지털 나침반을 수납하는 수납부를 더 구비하며,
상기 태양전지부로부터 DC 전압, 전류를 충전하고, 상기 PV 충전 회로와 연결된 상기 커넥터와 USB 또는 유선 케이블을 통해 스마트폰, PMP, MP3 플레이어를 포함하는 상기 웨어러블 기기, 상기 모바일 헬스케어 기기, 상기 디지털 나침반의 배터리를 충전하며, 과충전 및 과방전을 방지하며 가방의 멜빵에 충전 완료시 상기 충전 모니터링 기기의 LED가 켜지는 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지부는 프렌넬 렌즈로 집광된 태양 광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성하는 PV 어레이; 상기 PV 어레이로부터 발생된 DC 전류와 전압을 정류 회로, 평활 회로, 정전압 레귤레이터 회로에 의해 일정한 정전압을 고르게 공급하는 전압 레귤레이터; 상기 PV 어레이와 상기 전압 레귤레이터로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하는 DC-DC컨버터; 및 상기 PV 충전회로를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(load)에 공급을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하는 축전지를 포함하며,
상기 플렉시블 기판(flexible substrate)에 형성된 하나의 태양전지 셀(PV cell)은 반사 방지막(antireflection coating), Glass(강화유리), EVA 필름, 솔라 셀(photovoltaic module), EVA 필름, 백 시트(back sheet)로 구성되고, 상기 백 시트의 하부 기판은 상기 플렉시블 기판으로 구비된다.
상기 PV 충전회로는 상기 DC-DC 컨버터로부터 공급된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어하는 과충전/과방전 방지 회로를 더 포함한다.
상기 웨어러블 기기는 상기 PV 충전회로와 연결된 상기 커넥터를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블을 사용하여 스마트폰, PMP, MP3 플레이어를 연결하여 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 모바일 헬스케어 기기는 상기 PV 충전회로와 연결된 상기 커넥터를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블로 연결되며, 심박동 센서, 맥박 센서, 혈압 센서, 체온 센서를 포함하는 바이오 센서를 사용하여 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 모바일 헬스케어 기기는 블루투스 통신부를 구비하는 손목에 착용하는 팔찌 형태의 기기로써, 팔찌의 내부의 바이오 센서를 사용하여 손목 안쪽의 동맥 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 측정하며, 측정된 데이터를 손목에 착용하는 팔찌 형태의 모바일 헬스케어 기기로부터 블루투스 통신을 통해 스마트폰으로 전송되며, 스마트폰의 u-헬스케어 앱(APP)을 통해 측정 데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 나침반은 상기 PV 충전회로와 연결된 상기 커넥터를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블로 연결되며, 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor)를 통해 지구 자기장이 측정된 지자기를 검출하여 지자기의 방향에 따라 동서남북의 방위를 표시하여 등산시에 나침반의 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
상기 지자기 센서는 2축 지자기 센서 또는 3축 지자기 센서를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방은 배낭 또는 가방의 뒷면에 단위 셀로 블록 별로 유연하게 나누어진 복수의 태양전지 셀로 구성된 태양 전지 어레이(PV array)와 PV 충전회로(PV Charger)를 구비하여 DC 전압, 전류를 충전하고 가방의 멜빵에 충전 완료시 충전 모니터링 기기의 LED가 켜지며 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 스마트 기기의 배터리를 충전하며, PV 충전 회로와 연결된 커넥터와 USB 또는 유선 케이블로 연결되는 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)와 모바일 헬스케어 기기[바이오 센서 - POC(Point Of Care, 현장 진단- 심전도, 맥박, 혈압 측정], 디지털 나침반을 구비하여 평상시 등하교, 등산 또는 캠핑 시에 편리하게 사용하는 효과가 있다.
웨어러블 가방을 맨 사용자는 배터리가 소모되지 않도록 등산이나 캠핑시에 태양 전지 어레이를 통해 스마트폰의 배터리를 충전하고, 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)를 사용하여 음악을 들으며, u-헬스케어 서비스의 일환으로모바일 헬스케어 기기(바이오 센서)를 사용하여 심전도, 맥박, 혈압, 체온을 측정할 수 있으며, 스마트폰의 GIS 지도에 GPS 위치 정보를 기반으로 POI(Point Of Interest, 관심지역)을 검색할 수 있고, 산에서 길을 잃지 않도록 디지털 나침반을 활용하여 하산 방향을 정확히 찾을 수 있다.
도 1은 주택의 지붕에 태양 전지 어레이(PV 어레이)를 구비하고 태양 에너지 겸용 전기 에너지 사용 주택의 조감도이다.
도 2는 기존 태양전지 충전 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방의 충전 시스템 구성도이다.
도 5는 웨어러블 가방 뒷면에 솔라 셀의 단면을 나타낸 구조도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방의 사시도이다.
본 발명에 따른 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방(100)은 배낭 또는 가방의 뒷면에 단위 셀로 블록 별로 유연하게 나누어진 복수의 태양전지 셀로 구성된 태양 전지 어레이(PV array)(110)와 PV 충전회로(PV Charger)를 구비하여 DC 전압, 전류를 충전하고 가방의 멜빵에 충전 완료시 충전 모니터링 기기의 LED(144)가 켜지며 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 스마트 기기의 배터리를 충전하며, PV 충전 회로와 연결된 커넥터와 USB 또는 유선 케이블로 연결되는 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)와 모바일 헬스케어 기기[바이오 센서 - POC(Point Of Care, 현장 진단- 심전도, 맥박, 혈압 측정], 디지털 나침반을 구비하여 평상시 등하교, 등산 또는 캠핑 시에 사용하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방의 충전 시스템 구성도이다.
PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방(100)은 PV 어레이(110), 전압 레귤레이터(120), DC-DC 컨버터(130), PV 충전회로(PV Charger)(140), 축전지(141), 배터리(142), 충전 모니터링 기기(143), LED(144), 커넥터(146), 웨어러블 기기(147), 모바일 헬스케어 기기(148), 디지털 나침반(지자기 센서)(149)를 포함한다.
PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방(100)의 뒷면에 구비된 태양전지부는 PV 어레이(110), 전압 레귤레이터(120), DC-DC 컨버터(130), PV 충전회로(PV Charger)(140), 및 축전지(141)로 구성된다.
태양전지 어레이(10)는 프렌넬 렌즈(Plannel lens)로 집광된 태양 광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성한다.
하나의 태양전지 셀(PV cell)은 약 0.5V DC 전압이 생성되며, 직렬 연결되어 사용되며, 웨어러블 가방은 뒷면에 유연하게 되도록 플렉시블 기판 상에 하나의 태양전지 셀이 블록 단위로 일정 거리를 이격하여 매트릭스 형태로 구비된다.
전압 레귤레이터(120)는 가방 뒷면의 복수의 솔라 셀들이 매트릭스 구조로 형성된 태양전지 어레이(110)로부터 발생된 DC 전류와 전압을 정류 회로, 평활 회로, 정전압 레귤레이터 회로에 의해 일정한 정전압을 고르게 공급한다.
DC-DC컨버터(130)는 PV 어레이(110)와 전압 레귤레이터(120)로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하여 PV 충전회로(PV Charger)(140)에 공급한다.
PV 충전회로(PV Charger)(140)는 DC-DC 컨버터(130)와 연결되고, 과충전/과방전 방지 회로를 구비하고 스마트폰 배터리의 충전 회로를 구비하며 축전지(141)와 연결되며, 커넥터와 연결되어 사용된다.
과충전/과방전 방지 회로는 DC-DC 컨버터로부터 공급된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어한다.
축전지(141)는 PV 충전회로(PV Charger)(140)의 과충전/과방전 방지 회로를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(load)에 공급을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급한다.
태양광 발전 시스템에 사용되는 축전지(141)는 2차 전지로써, 납축 전지(Lead-Acid Battery) 또는 니켈-카드뮴 축전지(Nickel-Cadmium Battery)를 사용한다.
충전 모니터링 기기(143)는 케이블로 연결된 소형 LCD 표시부와 LED(144)를 구비하며, 스마트폰의 배터리를 충전시에 소형 LCD 표시부와 LED(144)로 충전 상태를 디스플레이한다.
커넥터(146)는 PV 충전회로(PV Charger)(140)와 연결되며, 웨어러블 기기(147), 모바일 헬스케어 기기(148), 디지털 나침반(지자기 센서)(149)과 연결되어 사용된다.
웨어러블 기기(147)는 PV 충전회로(PV Charger)(140)와 연결된 커넥터(146)를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블을 사용하여 스마트폰, PMP, MP3 플레이어를 연결하여 사용될 수 있다.
모바일 헬스케어 기기(148)는 블루투스 통신부를 구비하는 손목 착용형태의 팔찌 형태의 기기로써, PV 충전회로(PV Charger)(140)와 연결된 커넥터(146)를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블로 연결되며, 소형 의료기기로 사용되는 손목에 착용되는 바이오 센서(예: 심박동 센서, 맥박, 혈압 센서)를 통해 손목 안쪽 동맥의 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 검출하여 블루투스 통신을 통해 스마트폰으로 전송하여 스마트폰의 앱(App)을 통해 평상시 또는 등산이나 캠핑시에 건강을 체크할 수 있다.
모바일 헬스케어 기기(148)는 블루투스 통신부를 구비하는 손목에 착용하는 팔찌 형태의 기기로써, 팔찌의 내부의 바이오 센서(예:심박동 센서, 맥박 센서, 혈압 센서, 체온 센서)를 사용하여 손목 안쪽의 동맥 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 측정하며, 측정된 바이오 정보(동맥 심박수, 맥박, 혈압, 체온)를 손목에 착용하는 팔찌 형태의 모바일 헬스케어 기기로부터 블루투스 통신을 통해 스마트폰으로 전송되며, 스마트폰의 u-헬스케어 앱(APP)을 통해 자신의 건강을 체크할 수 있다.
스마트폰은 블루투스 통신부를 구비하고, 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 표시하는 서버로부터 다운로드 받아 설치되는 u-헬스케어 앱(APP)이 구비되며, u-헬스케어 앱(APP)은 건강한 사람의 나이별 통계 자료에 근거하여 현재 측정된 바이오 정보(동맥 심박수, 맥박, 혈압, 체온)를 누적하여 일별/주별/월별 동맥 심박수, 맥박, 혈압, 체온에 관한 측정값을 표시하거나 막대 그래프로 출력하여 자신의 건강 상태를 체크할 수 있다.
또한, 팔찌 형태의 모바일 헬스케어 기기(148)는 맥박측정 가능 부위에 밀착하면, 접촉된 부위의 맥박이 존재할 경우 맥박측정 시작 소리를 출력하고 맥박의 수를 카운팅한 후 혈압 수치, 맥박측정 완료 소리를 메모리에 저장하였다가 블루투스 통신부를 통해 스마트폰으로 전송하며, 스마트폰의 u-헬스케어 앱(APP)은 측정된 혈압 수치와 측정 날짜와 시각을 표시한다.
디지털 나침반(지자기 센서)(149)은 PV 충전회로(PV Charger)(140)와 연결된 커넥터(146)를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블로 연결되며, 등산이나 캠핑시에 디지털 나침판의 구성요소인 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor)를 통해 지구 자기장이 측정된 지자기를 검출하여 지자기의 방향에 따라 동서남북의 방위를 표시하여 등산시에 나침반의 역할을 한다.
지자기 센서(terrestrial magnetism sensor)는 2축 지자기 센서 또는 3축 지자기 센서를 사용한다.
웨어러블 가방을 맨 사용자는 배터리가 소모되지 않도록 등산이나 캠핑시에 태양 전지 어레이를 통해 스마트폰의 배터리를 충전하고, 웨어러블 기기(스마트폰, PMP, MP3 플레이어 등)를 사용하여 음악을 들으며, u-헬스케어 서비스의 일환으로 모바일 헬스케어 기기(바이오 센서)를 사용하여 심전도, 맥박, 혈압, 체온을 측정할 수 있으며, 스마트폰의 GIS 지도에 GPS 위치 정보를 기반으로 POI(Point Of Interest, 관심지역)을 검색할 수 있고, 산에서 길을 잃지 않도록 디지털 나침반을 활용하여 하산 방향을 정확히 찾을 수 있다.
도 5는 웨어러블 가방 뒷면에 솔라 셀의 단면을 나타낸 구조도이다.
PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방은 플렉시블 기판(flexible substrate)에 형성된 하나의 태양전지 셀(PV cell) 마다 일정 거리 이격되어 매트릭스 구조로 형성된다.
하나의 태양전지 셀(PV cell)은 반사 방지막(antireflection coating). Glass(강화유리), EVA 필름, 솔라 셀(photovoltaic module), EVA 필름, 백 시트(back sheet)로 구성되고, 백 시트의 하부 기판은 플렉시블 기판(flexible substrate)인 것을 특징으로 한다.
하나의 솔라 셀(PV cell)은 전면 전극, 실리콘 태양전지의 PN 접합부, 후면 전극을 구비하여 계통 구조에 따라 전기 부하(DC load)와 연결된다.
반사 방지막(antireflection coating)은 빛의 반사를 막고 태양 복사열의 흡수를 최적화하기 위해 음극층 위에 쌓는 코팅재로 사용된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 웨어러블 가방 110: PV 어레이
120: 전압 레귤레이터 130: DC-DC 컨버터
140: PV 충전회로(PV Charger) 141: 축전지
142: 배터리 143: 충전 모니터링 기기
144: LED 146: 커넥터
147: 웨어러블 기기 148: 모바일 헬스케어 기기
149: 디지털 나침반(지자기 센서) 172: 수납부

Claims (4)

  1. 가방의 뒷면에 단위 셀로 블록별로 유연하게 되도록 플렉시블 기판 상에 하나의 태양전지 셀이 블록 단위로 일정 거리를 이격하여 형성된 매트릭스 구조의 PV 어레이를 구비하여 DC 전류와 전압을 공급하는 태양전지부;
    상기 태양 전지부와 DC-DC 컨버터로부터 공급된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어하는 PV 충전회로(PV Charger);
    상기 PV 충전회로와 연결되며, 웨어러블 기기, 모바일 헬스케어 기기, 디지털 나침반의 배터리를 충전시에 소형 LCD 표시부와 LED로 충전 상태를 디스플레이하는 충전 모니터링 기기; 및
    상기 PV 충전회로와 연결되며, 웨어러블 기기, 모바일 헬스케어 기기, 디지털 나침반과 USB 또는 유선 케이블로 연결되며, 복수개의 단자를 구비하는 커넥터;를 포함하며,
    상기 PV 충전 회로는 상기 태양전지부의 PV 어레이로부터 발생된 DC 전류와 전압을 정류 회로, 평활 회로, 정전압 레귤레이터 회로에 의해 일정한 정전압을 고르게 공급하는 전압 레귤레이터로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하는 DC-DC컨버터로 제공되고,
    상기 가방은 측면에 상기 웨어러블 기기, 상기 모바일 헬스케어 기기, 상기 디지털 나침반을 수납하는 수납부를 더 구비하고,
    상기 태양전지부로부터 DC 전압, 전류를 충전하고, 상기 PV 충전 회로와 연결된 상기 커넥터와 USB 또는 유선 케이블을 통해 스마트폰, PMP, MP3 플레이어를 포함하는 상기 웨어러블 기기, 상기 모바일 헬스케어 기기, 상기 디지털 나침반의 배터리를 충전하며, 과충전 및 과방전을 방지하고 가방의 멜빵에 충전 완료시 상기 충전 모니터링 기기의 LED가 켜지는 것을 특징으로 하는 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지부는
    프렌넬 렌즈로 집광된 태양 광이 태양전지 어레이(PV array)로 조사되면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성하는 PV 어레이;
    상기 PV 어레이로부터 발생된 DC 전류와 전압을 정류 회로, 평활 회로, 정전압 레귤레이터 회로에 의해 일정한 정전압을 고르게 공급하는 전압 레귤레이터;
    상기 PV 어레이와 상기 전압 레귤레이터로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하는 DC-DC컨버터;
    상기 PV 충전회로를 통해 전기에너지를 화학 에너지로 변환하여 충전하고(charge), 이와 반대로 부하(load)에 공급을 공급하기 위해 방전되어(discharge) 전기에너지를 공급하는 축전지; 및
    상기 DC-DC 컨버터로부터 공급된 DC 전류 및 전압을 충전이나 방전시 축전지의 용량 따라 과충전 및 과방전을 방지하도록 제어하는 과충전/과방전 방지 회로를 포함하며,
    상기 플렉시블 기판(flexible substrate)에 형성된 하나의 태양전지 셀(PV cell)은 반사 방지막(antireflection coating), Glass(강화유리), EVA 필름, 솔라 셀(photovoltaic module), EVA 필름, 백 시트(back sheet)로 구성되고, 상기 백 시트의 하부 기판은 상기 플렉시블 기판으로 구비되는 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모바일 헬스케어 기기는 상기 PV 충전회로와 연결된 상기 커넥터를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블로 연결되며, 심박동 센서, 맥박 센서, 혈압 센서, 체온 센서를 포함하는 바이오 센서를 사용하여 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 검출하며,
    블루투스 통신부를 구비하는 손목에 착용하는 팔찌 형태의 기기로써, 팔찌의 내부의 바이오 센서를 사용하여 손목 안쪽의 동맥 심박수, 맥박, 혈압, 체온을 측정하며, 측정된 데이터를 손목에 착용하는 팔찌 형태의 모바일 헬스케어 기기로부터 블루투스 통신을 통해 스마트폰으로 전송되며, 스마트폰의 u-헬스케어 앱(APP)을 통해 측정 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 나침반은 상기 PV 충전회로와 연결된 상기 커넥터를 통해 USB 단자 또는 유선 케이블로 연결되며, 2축 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor) 또는 3축 지자기 센서를 통해 지구 자기장이 측정된 지자기를 검출하여 지자기의 방향에 따라 동서남북의 방위를 표시하여 나침반의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 PV 어레이를 구비하는 웨어러블 가방.
KR1020160021529A 2016-02-23 2016-02-23 Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방 KR20160029052A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160021529A KR20160029052A (ko) 2016-02-23 2016-02-23 Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160021529A KR20160029052A (ko) 2016-02-23 2016-02-23 Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140091673A Division KR20160010937A (ko) 2014-07-21 2014-07-21 Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160029052A true KR20160029052A (ko) 2016-03-14

Family

ID=55541698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160021529A KR20160029052A (ko) 2016-02-23 2016-02-23 Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160029052A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101964304B1 (ko) * 2017-11-09 2019-04-01 주식회사 마로로봇 테크 솔라셀패널이 구비된 드론수납용 가방
KR20220006732A (ko) * 2020-07-09 2022-01-18 고려대학교 산학협력단 신축성 태양광 모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 전자기기
IT202200024420A1 (it) * 2022-11-25 2024-05-25 Energy2Go S R L Dispositivo fotovoltaico per ricarica dispositivi elettronici personali

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130019801A (ko) 2011-08-18 2013-02-27 박주현 태양전지 가방

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130019801A (ko) 2011-08-18 2013-02-27 박주현 태양전지 가방

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101964304B1 (ko) * 2017-11-09 2019-04-01 주식회사 마로로봇 테크 솔라셀패널이 구비된 드론수납용 가방
KR20220006732A (ko) * 2020-07-09 2022-01-18 고려대학교 산학협력단 신축성 태양광 모듈 및 이를 포함하는 웨어러블 전자기기
IT202200024420A1 (it) * 2022-11-25 2024-05-25 Energy2Go S R L Dispositivo fotovoltaico per ricarica dispositivi elettronici personali

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016100406A1 (en) Dispatchable photovoltaic panel with fully integrated energy storage and grid interactive power conversion
KR101664203B1 (ko) 태양전지를 구비하는 휴대 단말기의 충전 정보 제공 방법 및 장치
US11005287B1 (en) Advanced mobile energy storage device
WO2010027885A1 (en) Rechargeable batteries with integrated solar cells
US20140001859A1 (en) Power generation control apparatus and power generation control method
KR20160029052A (ko) Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방
Kjellby et al. Self-powered IoT device based on energy harvesting for remote applications
KR20150033971A (ko) 태양광 발전 시스템, 축전지 운용 장치 및 그 방법
US20110086246A1 (en) Semiconductor device comprising a solar cell, method of manufacturing a semiconductor device and apparatus comprising a semiconductor device
Yu et al. Power management and energy harvesting for indoor photovoltaic cells system
KR20160010937A (ko) Pv 어레이를 구비하는 웨어러블 가방
Reinders Options for photovoltaic solar energy systems in portable products
US20230039628A1 (en) Solar energy conversion spherical dome
CN105898661A (zh) 一种可自发充电的助听器
KR20090110409A (ko) 태양전지를 이용한 충전장치 및 이를 구비한 가방
CN205457791U (zh) 基于温差发电的水杯式充电器
CN204988475U (zh) 自供电的电子体重计
CN206894322U (zh) 无线充电控制装置
JP2005129800A (ja) 発電システム
KR101429169B1 (ko) 비상용 태양광 발전장치
KR20110132190A (ko) 태양전지 일체형 무선 충전패드 및 이를 구비한 전자기기
Rana et al. Solar power mobile charger using Buck converter
JP2017017778A (ja) 独立電源装置
US20130002554A1 (en) Solar-powered mouse
Nikolov et al. Energy harvesting power supply for an autonomous environmental sensor node

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101006974; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20161209

Effective date: 20180627