KR20170127245A

KR20170127245A - 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치

Info

Publication number: KR20170127245A
Application number: KR1020160057617A
Authority: KR
Inventors: 김희근
Original assignee: 그레이스이엔지(주)
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-11-21
Also published as: KR101824454B1

Abstract

본 발명은 배터리의 소모량을 실시간 모니터링하여 배터리가 기준전압 이하로 방전되지 않도록 하여 배터리의 수명을 연장시키고, 사용한 누적 전력량을 표시하여 언제든지 편리하게 알 수 있도록 하고, 비밀번호를 설정하여 특정 관리자 외에 아무나 장치를 사용할 수 없도록하여 도난 및 고장을 방지하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 태양전원을 공급하는 솔라셀; 상용전원을 공급하는 전원공급부; 상기 솔라셀 또는 전원공급부로부터 공급받은 전원을 DC전원으로 콘버팅하는 DC-DC 콘버터; 배터리를 보호하는 배터리보호회로; 상기 DC-DC 콘버터에서 콘버팅된 전원을 상기 배터리에 충전시키고, 상기 충방전 상태 및 사용한 누적 전력량을 저장하는 제어부; 상기 배터리에 충전된 전원을 인버팅하여 출력부하에 공급하는 인버터; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하며, 사용한 누적 전력량을 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치{Portable multi-functional charging device for home use}

본 발명은 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 소모량을 실시간 모니터링하여 배터리가 기준전압 이하로 방전되지 않도록 하여 배터리의 수명을 연장시키고, 사용한 누적 전력량을 표시하여 언제든지 편리하게 알 수 있도록 하고, 비밀번호를 설정하여 특정 관리자 외에 아무나 장치를 사용할 수 없도록 하여 도난 및 고장을 방지하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 자연재해로 인한 비상 발생시(태풍, 홍수, 산불, 해일 및 지진발생) 전기가 단절되므로 전기가 필요로 하는 제품을 사용할 수 없게 된다.

전등, 미니TV, 라디오, 휴대폰 및 노트북 등 전기가 필요로 하는 제품은 비상 발생시 사용할 수 없으며, 특히 야외활동(등산, 낚시 및 야외캠핑)중에는 제품 자체 전원이 방전되면 이를 사용할 수 없으므로 비상용 충전기가 필요하였다.

자연재해 및 야외 활동뿐만 아니라 군부대, 공장 및 공사현장 등에서 갑자기 정전이 발생되거나, 사무실, 선박, 숙박시설, 다중이용시설, 백화점, 대형 쇼핑센터, 영화관, 지하상가, 지하철역사 및 종교시설 등에서도 정전이 발생될 경우 상기 비상용 충전기를 이용하여 전원을 필요로하는 제품을 이용해야 된다.

이를 감안하여 대한민국 공개특허공보 제1999-0045804호에는 가방의 외피에 태양전지판을 부착하고 내부에는 상기 태양전지판으로 충전되는 배터리를 구비하여 이동시 태양광에 의해 상기 배터리가 충전되므로 이동기기인 노트북이 나 핸드폰 등을 편리하게 사용할 수 있도록 한 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1190089호에는 정전이나 재난 발생 또는 야외활동시 전기를 필요로 하는 제품의 전원이 소모되었을 경우를 대비하여 휴대용 가방에 발전기, 태양전지 및 배터리를 구비한 뒤 상기 가방을 끌고 다니는 동안 바퀴의 회전으로 상기 발전기가 작동되어 배터리가 충전되고, 또한 태양전지에 의해 상기 배터리가 동시에 충전되므로 충전효율이 향상되며, 상기 가방에는 차량용 시거잭, 가정용 전원 및 일반 직류전원으로도 상기 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 평상시 상기 배터리를 미리 충전해 둘 수 있는 휴대용 다기능 충전장치가 개시된 바 있다.

그러나 이러한 종래기술은 배터리의 소모량을 모니터링하지 못하여 배터리가 기준전압 이하로 방전되어 배터리의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

또한, 사용한 누적 전력량을 알 수 없고, 특정 관리자 외에 아무나 장치를 사용하게 되어 도난이나 고장의 원인이 되는 문제점도 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1190089호 (2012년10월05일)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 배터리의 소모량을 실시간 모니터링하여 배터리가 기준전압 이하로 방전되지 않도록 하여 배터리의 수명을 연장시키고, 사용한 누적 전력량을 표시하여 언제든지 편리하게 알 수 있도록 하고, 비밀번호를 설정하여 특정 관리자 외에 아무나 장치를 사용할 수 없도록하여 도난 및 고장을 방지하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 태양전원을 공급하는 솔라셀; 상용전원을 공급하는 전원공급부; 상기 솔라셀 또는 전원공급부로부터 공급받은 전원을 DC전원으로 콘버팅하는 DC-DC 콘버터; 배터리를 보호하는 배터리보호회로; 상기 DC-DC 콘버터에서 콘버팅된 전원을 상기 배터리에 충전시키고, 상기 충방전 상태 및 사용한 누적 전력량을 저장하는 제어부; 상기 배터리에 충전된 전원을 인버팅하여 출력부하에 공급하는 인버터; 상기 제어부의 제어에 따라 상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하며, 사용한 누적 전력량을 표시하는 표시부를 포함하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치를 제공한다.

또한, 관리자가 설정한 고유 비밀번호를 입력하는 비밀번호 입력부를 더 포함하고; 상기 제어부는 상기 입력된 관리자의 고유 비밀번호가 미리 설정된 설정값과 일치여부를 판단하고 이에 따라 동작 전원을 공급 또는 차단하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배터리보호회로는; 상기 배터리의 전압이 일정전압 이하로 떨어질 경우 전원 출력을 차단시키고 즉시 충전모드로 전환하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 제어부는; 상기 출력부하의 사용전원이 DC전원인지 또는 AC전원인지의 여부를 판단하여 상기 배터리에 충전된 DC전원을 바로 공급하거나 상기 인버터에서 인버팅된 AC전원을 선택적으로 공급하는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치에 의하면, 배터리의 소모량을 실시간 모니터링하여 배터리가 기준전압 이하로 방전되지 않도록 하여 배터리의 수명을 연장시키고, 사용한 누적 전력량을 표시하여 언제든지 편리하게 알 수 있도록 하고, 비밀번호를 설정하여 특정 관리자 외에 아무나 장치를 사용할 수 없도록하여 도난 및 고장을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예로서 출력부하에 DC전원을 공급하는 상태를 나타낸 블록도,
도 3은 도 2의 실제 사용상태를 나타낸 사용 상태도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서 출력부하에 AC전원을 공급하는 상태를 나타낸 블록도,
도 5는 도 4의 실제 사용상태를 나타낸 사용 상태도이다.

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중 특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도, 도 2는 본 발명의 일실시예를 나타낸 사용상태도로서 출력부하에 DC전원을 공급하는 상태를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 사용상태도로서 출력부하에 AC전원을 공급하는 상태를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 발명에 따른 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치는 솔라셀(10), 전원공급부(SMPS)(20), DC-DC 콘버터(30), 배터리보호회로(BMS: Battery Management System) (40), 제어부(50), 배터리(60), 인버터(70), 출력부하(80), 표시부(90) 및 비밀번호 입력부(100)를 포함한다.

솔라셀(10)은 태양전원을 공급하고, 전원공급부(SMPS)(20)는 상용전원을 공급한다.

솔라-셀은 빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 포토-엘리먼트와 비교 가능한 반도체 소자이다. 솔라-셀은 실리콘을 재료로 하는 두께 수 mm 이하의 얇은 반도체 판으로 구성되어 있다. 솔라-셀의 표면은 환경영향을 받지 않도록 유리기판으로 보호되어 있다. 솔라-셀의 전면과 뒷면 상부 표면 간의 전극으로부터 직류전류를 얻을 수 있다. 현재의 기술로는 입사되는 태양광의 약 17% 정도를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다.

DC-DC 콘버터(30)는 상기 솔라셀(10) 또는 전원공급부(20)로부터 공급받은 전원을 DC전원으로 콘버팅한다.

DC-DC 콘버터는 직류를 일단 교류로 변환한 다음, 변압기로 승압 또는 강압하여 정류함으로써 직류 전압의 변압을 하는 장치로서, 트랜지스터를 사용한 것이나 사이리스터를 사용한 것이 있으나, 후자 쪽이 대용량으로 할 수 있다.

배터리보호회로(BMS)(40)는 배터리(60)를 보호하며, 제어부(50)는 상기 DC-DC 콘버터(30)에서 콘버팅된 전원을 상기 배터리(60)에 충전시키고, 상기 충방전 상태 및 사용한 누적 전력량을 저장한다.

인버터(70)는 상기 배터리(60)에 충전된 전원을 인버팅하여 출력부하(80)에 공급한다.

직류 → 교류변환을 역변환(逆變換)이라 하며, 이것을 수행하는 장치를 의미함. 반대로 교류 → 직류변환을 순변환(順變換), 장치를 컨버터(converter)라 한다. 사이리스터(Thyristor), GTO(gate turn off), 파워트랜지스터(power transistor), IGBT(insulated gate bipolar transistor) 등을 스위칭(switching：전류의 on, off) 소자(素子, component, element)로 한 정지형(靜止形) 인버터(static inverter)는 무정전전원(無停電電源), 형광등(螢光燈) 등에 사용하는 CVCF(고정전압 고정주파수(固定電壓固定周波數))와, 유도전동기·동기전동기를 구동하는 VVVF(variable voltage variable frequency, 가변전압 가변주파수(可變電壓可變周波數))로 대별된다. 회로상(回路上)으로는 출력으로부터 직류 측에 리액터(reactor)를 갖춘 전류형과, 콘덴서(condenser)를 갖춘 전압형으로 나누어지고, 제어방식은 출력진폭을 변조(變調)하는 PAM(pulse amplitude modulation)과 출력 시간폭(時間幅)을 변조하는 PWM(pulse width modulation)이 있다. 스위칭에 수반되는 고조파에 대해서, 인버터의 다중화(多重化), 멀티레벨(multi-level)화(化), 필터 설치 등의 대책이 필요하다.

표시부(90)는 상기 제어부(50)의 제어에 따라 상기 배터리(60)의 충방전 상태를 모니터링하며, 사용한 누적 전력량을 표시한다.

또한, 비밀번호 입력부(100)는 관리자가 설정한 고유 비밀번호를 입력하고, 이때 상기 제어부(50)는 상기 입력된 관리자의 고유 비밀번호가 미리 설정된 설정값과 일치여부를 판단하고 이에 따라 동작 전원을 공급 또는 차단할 수 있다.

또한, 상기 배터리보호회로(BMS)(40)는 상기 배터리(60)의 전압이 일정전압 이하로 떨어질 경우 전원 출력을 차단시키고 즉시 충전모드로 전환하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부(50)는 상기 출력부하(80)의 사용전원이 DC전원인지 또는 AC전원인지의 여부를 판단하여 상기 배터리(60)에 충전된 DC전원을 바로 공급하거나 상기 인버터(70)에서 인버팅된 AC전원을 선택적으로 공급할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(50)에서의 상기 출력부하(80)의 사용전원이 DC전원인지 또는 AC전원인지의 여부의 판단은, 본 발명의 충전장치에 연결된 유선 케이블으로부터 상기 출력부하(80)의 전류 및 전압을 감지하고 이에 따른 주파수를 판별하여 AC전원 또는 DC전원 여부를 판단할 수 있다.

이를 위하여, 상기 제어부(50)는 통상의 전압 전류 계측기능 및 판단 기능을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예로서 출력부하에 DC전원을 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예로서 출력부하에 AC전원을 공급할 수도 있다. 이때에는, 출력부하에 도시된 바와 같이 인버터를 통하여 인버팅된 AC전원을 출력부하에 공급할 수 있으며, 이와 같은 출력 전원의 변경 실시는 본 발명의 핵심 요지에 따라 당업자에 의하여 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치에 의하면, 배터리의 소모량을 실시간 모니터링하여 배터리가 기준전압 이하로 방전되지 않도록 하여 배터리의 수명을 연장시키고, 사용한 누적 전력량을 표시하여 언제든지 편리하게 알 수 있도록 하고, 비밀번호를 설정하여 특정 관리자 외에 아무나 장치를 사용할 수 없도록하여 도난 및 고장을 방지하는 효과가 있다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.

10 : 솔라셀
20 : 전원공급부(SMPS)
30 : DC-DC 콘버터
40 : 배터리보호회로(BMS: Battery Management System)
50 : 제어부
60 : 배터리
70 : 인버터
80 : 출력부하
90 : 표시부
100 : 비밀번호 입력부

Claims

태양전원을 공급하는 솔라셀;
상용전원을 공급하는 전원공급부;
상기 솔라셀 또는 전원공급부로부터 공급받은 전원을 DC전원으로 콘버팅하는 DC-DC 콘버터;
배터리를 보호하는 배터리보호회로;
상기 DC-DC 콘버터에서 콘버팅된 전원을 상기 배터리에 충전시키고, 상기 충방전 상태 및 사용한 누적 전력량을 저장하는 제어부;
상기 배터리에 충전된 전원을 인버팅하여 출력부하에 공급하는 인버터;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하며, 사용한 누적 전력량을 표시하는 표시부를 포함하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서,
관리자가 설정한 고유 비밀번호를 입력하는 비밀번호 입력부를 더 포함하고; 상기 제어부는 상기 입력된 관리자의 고유 비밀번호가 미리 설정된 설정값과 일치여부를 판단하고 이에 따라 동작 전원을 공급 또는 차단하는 것을 특징으로 하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서,
상기 배터리보호회로는;
상기 배터리의 전압이 일정전압 이하로 떨어질 경우 전원 출력을 차단시키고 즉시 충전모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는;
상기 출력부하의 사용전원이 DC전원인지 또는 AC전원인지의 여부를 판단하여 상기 배터리에 충전된 DC전원을 바로 공급하거나 상기 인버터에서 인버팅된 AC전원을 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 가정용 이동가능 다목적 태양광 충전장치.