KR20180047063A - A sunlight led streetlamp utilizing lithium-ion battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평상시에는 태양광 발전을 통해 리튬이온 배터리에 전력을 충전하여 LED 가로등을 동작시키고, 리튬이온 배터리가 일정 수준 이하로 방전되는 경우에는 외부로부터 인가되는 상용교류전원을 통해 충전을 수행하면서 LED 가로등을 동작시킴으로써, 기존의 가로등 인프라(infrastructure)를 그대로 활용하면서 항상 동작 가능하도록 하는 태양광 LED 가로등에 관한 것이다.The present invention relates to a solar LED streetlight using a lithium ion battery, and more particularly, to a solar streetlight using a lithium ion battery, more specifically, The present invention relates to a solar LED streetlight which can operate while maintaining the existing streetlight infrastructure by operating the LED streetlight while performing charging through a commercial AC power source applied from the outside.
최근 들어 에너지 절약을 위해 친환경 태양광 LED 가로등의 설치에 대한 필요성이 점점 높아지고 있다. 하지만, 기존에 설치되어 있는 나트륨, 할로겐 등을 포함한 가로등을 교체해야하므로 과다한 비용이 발생하는 문제가 있다. 그리고 LED 가로등의 단가가 높은 것 이외에도 LED 가로등의 교체를 위한 인건비의 추가발생과 폐기되는 가로등의 폐기비용 등이 추가되기 때문에 가로등 교체에 따른 과다한 비용이 발생하는 문제가 있다.In recent years, the need for the installation of eco-friendly solar LED streetlights is increasing for energy conservation. However, there is a problem that excessive cost is incurred because the existing street lamps including sodium and halogen should be replaced. In addition to the high price of LED street lamps, additional labor costs for replacing LED street lamps and disposal costs of disused street lamps are added, resulting in an excessive cost incurred due to the replacement of streetlights.
또한, 가로등 제작사에서는 가로등을 전면 교체해야만 제작비용, 인건비 등을 통해서 마진을 높일 수 있으므로 완제품 형태로만 제품을 출시하는 것이 일반적이다. 또한, 기술적으로도 LED 램프, 태양광, 배터리 관련기술 등을 종합적으로 필요로 하는데, 산업계를 주도하는 기업들은 주로 LED 램프 관련 업체이므로 제품관련 기술에 한계가 있는 실정이다.In addition, street lamp makers need to replace street lamps to replace the entire production cost, labor costs, etc. can increase margins, so it is common to release products only in the form of finished products. In addition, technically, LED lamp, solar battery, and battery related technology are comprehensively required. However, since the companies leading the industry are LED lamp related companies, there are limitations in the technology related to the products.
또한, 태양광 발전을 통해 발생되는 전기를 축전하기 위해 지금까지는 납 배터리를 주로 사용하였기 때문에 설치 공간을 많이 차지하고 교체주기도 짧아 비효율적이었다. 상기 납 배터리의 교체주기는 6개월에서 길어야 1년이며, 최대 2년 정도에 지나지 않고 있는 실정이다. 또한, 폐기되는 납 배터리로 인해 환경오염을 유발할 수 있다. 또한, 상기 납 배터리의 부피가 커서 설치를 위한 별도공간이 많이 필요하여 설치가 어렵고 가로등의 미관에도 좋지 않다.In addition, since lead battery is used mainly to accumulate electricity generated by solar power generation, it took a lot of installation space and the replacement period was short and inefficient. The replacement period of the lead battery is six months to one year, which is a maximum of two years. In addition, environmental pollution can be caused by lead batteries being discarded. Also, since the lead battery has a large volume, it requires a lot of space for installation, which is difficult to install and is not good for aesthetics of the street lamp.
한편, 리튬계열 배터리팩은 납 배터리에 비해 수명이 길고, 충방전 효율이 좋으며, 크기가 작아 일부 적용되기도 하였으나, 납 배터리에 비하여 제품 단가가 높고 BMS(Battery Management System) 기술이 부족한 경우 화재의 위험성도 있어 널리 활용되지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, lithium-based battery packs have a longer lifespan compared to leaded batteries, have better charging / discharging efficiency, and have a small size. However, when the price of a product is higher than a lead battery and the BMS (Battery Management System) And it is not widely used.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특히 기존의 가로등 인프라를 그대로 활용하면서 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 발전 기반의 LED 가로등을 사용하는 방안을 제시하고자 한다.Accordingly, the present invention addresses the above problems and proposes a method of using LED street lamps based on photovoltaic power generation utilizing a lithium-ion battery while maintaining the existing streetlight infrastructure.
또한, 본 발명은 평상시에는 태양광 발전을 통해 리튬이온 배터리에 전력을 충전하여 LED 가로등을 동작시키고, 리튬이온 배터리가 일정 수준 이하로 방전되는 경우에는 외부로부터 인가되는 상용교류전원을 통해 충전을 수행하면서 LED 가로등을 동작시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다.In addition, in the present invention, when the lithium-ion battery is discharged to a certain level or less, charging is performed through the commercial AC power supplied from the outside, This paper proposes a way to operate the LED streetlight.
다음으로 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.Next, a brief description will be given of the prior arts that exist in the technical field of the present invention, and technical matters which the present invention intends to differentiate from the prior arts will be described.
먼저 한국등록특허 제0936675호(2010.01.13.공고)는 태양광 전지판을 동서에 위치한 태양을 추적시켜 생산된 전력으로 가로등을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 지주의 중심축(X)을 기준으로 남쪽방향으로 15 내지 45도 범위로 경사각(K1)을 가지고, 상기 지주에 설치되어 태양광을 집적하는 전지판; 상기 전지판에서 생산된 전기 에너지를 공급받아 가로등을 제어시키기 위한 구동전압을 생성하는 콘트롤러; 상기 콘트롤러는 인버터로 공급되는 축전지에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부교류전원을 스위칭(Switching)시키거나; 또는 DC-DC컨버터로 공급되는 축전지에 대한 충전전압이 과부족전압으로 판별되면, 외부로부터 공급되는 외부직류전원을 스위칭(Switching)시켜; 상기 가로등에 외부교류전원 또는 외부직류전원 중에서 어느 하나를 공급시키기 위한 제어신호를 스위칭부에 출력하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.The Korean Registered Patent No. 0936675 (published on Jan. 13, 2010) relates to a device for controlling a streetlight with a power generated by tracking a sun located in the east and west of a solar panel, A solar panel installed on the support to accumulate sunlight, the solar panel having an inclination angle K1 in the range of 15 to 45 degrees in the south direction; A controller receiving electric energy produced by the battery panel to generate a driving voltage for controlling the street lamp; When the charging voltage for the battery supplied to the inverter is determined to be an overvoltage, the controller switches the external AC power supplied from the outside; Or if the charging voltage for the battery supplied to the DC-DC converter is determined to be an overvoltage, switching the external DC power supplied from the outside; And a control unit for outputting a control signal to the switching unit to supply either the external AC power or the external DC power to the streetlight.
상기 선행기술은 가로등에서 직접 주야를 감지하여 태양광 충전전압으로 가로등을 제어하고 배터리 부족시 상용전원으로 동작시키는 점에서 본 발명과 일부 유사점이 있다.The prior art has some similarities with the present invention in that it detects day and night directly from the streetlight, controls the streetlight with the solar charge voltage, and operates as a commercial power supply when the battery is low.
하지만, 본 발명은 기존의 가로등 운영체계인 관제센터의 제어에 따른 상용전원공급에 맞추어 상용전원이 아닌 태양광 발전으로 충전한 배터리 전원으로 가로등의 동작을 제어하는 기능을 제시하는 구성인 반면, 상기 선행기술은 제품 적용시 기존의 가로등 운영체계를 변경해야 하며, 배터리 방전시 상용전원으로 가로등을 동작할 뿐 배터리를 다시 충전하는 기능을 제시하고 있지 않으므로 본 발명과 비교할 때 기술적 특징의 차이점이 분명하다.However, the present invention provides a function of controlling the operation of a street lamp by a battery power charged by a photovoltaic power generation rather than a commercial power source in accordance with the supply of commercial power according to the control of a control center, which is a conventional streetlight operating system, The prior art is that the existing streetlight operating system needs to be changed when the product is applied, and since it does not provide a function of recharging the battery only by operating the streetlight with the commercial power source when discharging the battery, the difference in technical characteristics is obvious compared with the present invention .
또한, 한국등록특허 제1025222호(2011.03.31.공고)는 하이브리드 태양광 가로등에 관한 것으로서, 상세하게는 태양전지모듈에서 발생되는 전기에너지로 배터리를 충전하지 못하는 경우 상용전원을 이용하여 배터리를 충전시키도록 하고, 시간에 따라 LED의 밝기를 제어하여 배터리의 효율을 증대시키도록 하는 하이브리드 태양광 가로등에 관한 것이다.Korean Patent No. 1025222 (published on Mar. 31, 2011) discloses a hybrid solar streetlight, and more particularly, to a hybrid solar streetlight, in which when a battery can not be charged by electric energy generated from a solar battery module, And to increase the efficiency of the battery by controlling the brightness of the LED according to time.
상기 선행기술은 낮 시간동안 태양광 충전이 충분하지 않으면 상용전원으로 충전하는 구성으로서, 본 발명에서 제시하는 태양광 발전으로 충전한 배터리가 방전될 경우 상용교류전원으로 충전하면서 가로등을 동작하는 구성이 전혀 제시되어 있지 않다. 또한, 상기 선행기술은 조도센서로 주야 구분하여 가로등을 제어하는 구성을 제시하고 있으므로 본 발명에서와 같이 기존의 가로등 운영체계를 그대로 이용할 수 없는 점에서 구성상 차이점이 분명하다.In the prior art, when the solar battery is not sufficiently charged during the daytime, the battery is charged with a commercial power source. When the battery charged by the photovoltaic power generation of the present invention is discharged, It is not presented at all. In addition, since the prior art discloses a configuration in which the streetlight is divided and divided into night and day with the illuminance sensor, the existing streetlight operating system can not be used as it is in the present invention, so that there is a difference in configuration.
또한, 한국등록특허 제1621883호(2016.05.17.)는 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 태양광 발전에 의하여 충전된 배터리가 이용되어 점등되는 가로등에 있어서 배터리의 전력 소비를 제어하는 리튬 배터리를 구비한 가로등 및 상기 리튬 배터리를 구비한 가로등을 제어하는 방법에 관한 것이다.Korean Patent Registration No. 1621883 (May 17, 2016) discloses a method of controlling a street lamp having a lithium battery and a street lamp having the lithium battery, wherein a battery charged by solar power is used for lighting A street lamp having a lithium battery for controlling power consumption of the battery in the street lamp, and a method for controlling the street lamp having the lithium battery.
하지만, 상기 선행기술은 상용전원의 연결구성이 언급되어 있지 않기 때문에 본 발명의 관제센터의 제어에 따른 상용전원의 공급에 맞추어 상용전원이 아닌 태양광 발전을 통해 충전한 배터리 전원으로 가로등을 제어하고, 만일 배터리가 방전되면 상용교류전원으로 충전을 수행하면서 가로등을 동작하는 구성을 제시하고 있지 못하는 점에서 기술적 구성의 차이점이 있다. 또한, 상기 선행기술은 본 발명과 같이 기존의 가로등 운영체계를 그대로 이용할 수 없는 점에서도 구성상 차이점이 분명하다.However, since the prior art does not mention the connection structure of the commercial power source, the streetlight is controlled by the battery power charged through the photovoltaic power generation rather than the commercial power according to the control of the control center of the present invention , There is a difference in the technical structure in that the battery does not provide a configuration for operating the street lamp while performing charging with commercial AC power when the battery is discharged. In addition, the above-mentioned prior art is different from the conventional art in that the existing streetlight operating system can not be used as it is in the present invention.
즉 상기 언급한 각각의 선행기술들은 대부분 태양광 발전을 통해 충전한 배터리 전원으로 가로등을 구동시키는 구성을 제시하고 있으나, 본 발명에서와 같이 기존의 가로등 운영체계를 그대로 이용하지 못하고 반드시 가로등 운영체계를 변경시켜야 하며, 특히 LED 가로등을 동작하는 과정에서 리튬이온 배터리가 일정 수준 이하로 방전되는 경우 외부로부터 인가되는 상용교류전원을 통해 충전을 수행하면서 LED 가로등을 동작시키는 구성을 제시하지 못하고 있는 점에서 본 발명과 상기 선행기술들은 기술적 구성의 차이점이 분명한 것이다.That is, although each of the above-mentioned prior arts discloses a configuration in which a street lamp is driven by a battery power charged mostly through photovoltaic power generation, as in the present invention, the existing streetlight operation system can not be used as it is, In particular, in the case where the lithium-ion battery is discharged to a certain level or less in the process of operating the LED streetlight, it is impossible to propose a configuration in which the LED streetlight is operated while charging through the commercial AC power supplied from the outside. The invention and the prior art are obviously different from the technical construction.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 기존의 가로등 인프라를 그대로 활용하면서 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 발전 기반의 LED 가로등으로 변경시켜 사용할 수 있는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a solar streetlight utilizing a lithium-ion battery, LED street light.
또한, 본 발명은 평상시에는 태양광 발전을 통해 리튬이온 배터리에 전력을 충전하여 LED 가로등을 동작시키고, 리튬이온 배터리가 일정 수준 이하로 방전되는 경우에는 외부로부터 인가되는 상용교류전원을 통해 충전을 수행하면서 LED 가로등을 동작시킬 수 있는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, in the present invention, when the lithium-ion battery is discharged to a certain level or less, charging is performed through the commercial AC power supplied from the outside, While providing a solar LED streetlight utilizing a lithium-ion battery that can operate the LED streetlight.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등은, 태양광을 전기에너지로 변환하여 DC 전원을 생성하는 태양광 모듈; 및 상기 태양광 모듈에서 생성된 DC 전원을 리튬이온 배터리에 충전하며, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등을 구동시키는 구동장치;를 포함하며, 상기 구동장치는, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하로 방전되면 외부로부터 인가되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 한다.A solar LED streetlight utilizing a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention includes a solar module for converting solar light into electric energy to generate a DC power source; And a drive unit for charging the lithium ion battery with the DC power generated by the solar module and driving the LED street lamp with a charging voltage of the lithium ion battery, And when the battery is discharged below the preset voltage, the LED street lamp is driven while charging the lithium ion battery with commercial AC power supplied from the outside.
그리고 상기 구동장치는, 관제센터에서 일몰 또는 일출에 따른 상용교류전원의 공급 또는 차단을 토대로 상기 LED 가로등의 구동제어를 수행하되, 상기 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원의 상기 LED 가로등으로의 공급을 차단한 상태에서 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 한다.The driving device controls driving of the LED streetlight based on supply or cutoff of commercial AC power according to sunset or sunrise at the control center, and supplies the commercial AC power supplied from the control center to the LED streetlight And the LED street lamp is driven by the charging voltage of the lithium ion battery in a state of being disconnected.
그리고 상기 구동장치는, 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시킨 이후, 일출시까지 상기 리튬이온 배터리의 충전상태(SOC, State Of Charge)에 따라 상기 상용교류전원 또는 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 한다.The driving device drives the LED street lamp while charging the lithium ion battery with the commercial AC power supplied from the control center, and then drives the LED street lamp in accordance with the state of charge (SOC) of the lithium- And the LED street lamp is driven by a commercial AC power source or a charging voltage of the lithium ion battery.
그리고 상기 구동장치는, 상기 태양광 모듈에서 생성된 DC 전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력하거나 또는 관제센터로부터 공급되는 상기 상용교류전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력하는 충전 회로부; 상기 충전 회로부에서 출력되는 DC 전원을 충전하는 리튬이온 배터리; 상기 LED 가로등으로 상기 리튬이온 배터리의 충전전압 또는 상용교류전원의 공급을 스위칭하는 스위칭부; 및 일몰 또는 일출에 따른 관제센터로부터의 상용교류전원 공급여부를 토대로 상기 리튬이온 배터리의 충전전압을 상기 LED 가로등으로 공급하도록 상기 스위칭부를 제어하며, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정 전압 이하로 방전되면 상기 관제센터로부터 인가되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전하도록 상기 충전 회로부를 제어함과 동시에 상기 상용교류전원을 상기 LED 가로등으로 공급하도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The driving unit may include a charging circuit unit for converting the DC power generated by the solar module into a DC power required for charging or converting the commercial AC power supplied from the control center to a DC power required for charging and outputting the DC power; A lithium ion battery for charging the DC power output from the charging circuit; A switching unit switching the charging voltage of the lithium ion battery or the supply of the commercial AC power to the LED streetlight; And controlling the switching unit to supply the charging voltage of the lithium ion battery to the LED streetlight based on whether or not the commercial AC power is supplied from the control center depending on the sunset or the sunrise and the charging voltage of the lithium ion battery is lower than a preset voltage And a control unit for controlling the charging circuit unit to charge the lithium ion battery with a commercial AC power supplied from the control center and controlling the switching unit to supply the commercial AC power to the LED streetlight when the battery is discharged .
그리고 상기 충전 회로부는, 상기 태양광 모듈에서 생성된 DC 전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시키는 DC/DC 변환부; 상기 관제센터로부터 공급되는 상기 상용교류전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시키는 AC/DC 변환부; 및 상기 제어부의 제어를 토대로 상기 DC/DC 변환부 또는 상기 AC/DC 변환부에서 출력되는 DC 전원을 상기 리튬이온 배터리로 공급하도록 하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The charging circuit unit includes: a DC / DC converting unit for converting the DC power generated by the solar module into a DC power required for charging; An AC / DC converter for converting the commercial AC power supplied from the control center into a DC power required for charging; And a switch for supplying the DC power outputted from the DC / DC converter or the AC / DC converter to the lithium ion battery based on the control of the controller.
그리고 상기 구동장치는, 상기 LED 가로등의 구동시간을 측정하는 타이머;를 더 포함하며, 상기 제어부의 제어를 토대로 상기 타이머를 통해 측정된 시간이 기 설정된 구동시간을 초과하면 상기 LED 가로등의 구동을 정지시켜 상기 LED 가로등의 구동시간을 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.If the time measured through the timer exceeds a predetermined driving time based on the control of the controller, the driving of the LED street lamp is stopped So that the driving time of the LED street lamp can be adjusted.
그리고 상기 구동장치는, 키트 형태의 일체형으로 제작 가능하며, 상기 태양광 모듈과 상기 LED 가로등과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 한다.The driving device may be fabricated as a kit-type unit, and is electrically connected to the solar module and the LED street lamp.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법은, 태양광 모듈에서, 태양광을 전기에너지로 변환하여 DC 전원을 생성하는 태양광 발전 단계; 및 구동장치에서, 상기 태양광 발전 단계에서 생성된 DC 전원을 리튬이온 배터리에 충전하며, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등을 구동시키는 LED 가로등 구동 단계;를 포함하며, 상기 LED 가로등 구동 단계에서, 상기 구동장치는 상기 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하로 방전되면 외부로부터 인가되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, a method of driving a solar LED street lamp using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention includes: a solar power generation step of converting a sunlight into electric energy to generate a DC power source; And an LED street lamp driving step of charging the DC power generated in the solar power generating step to the lithium ion battery and driving the LED street lamp with the charging voltage of the lithium ion battery in the driving apparatus, The driving apparatus drives the LED street lamp while charging the lithium ion battery with commercial AC power supplied from the outside when the charging voltage of the lithium ion battery is discharged to a predetermined voltage or less.
그리고 상기 LED 가로등 구동 단계는, 상기 구동장치에서, 관제센터에서 일몰 또는 일출에 따른 상용교류전원의 공급 또는 차단을 토대로 상기 LED 가로등의 구동제어를 수행하되, 상기 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원의 상기 LED 가로등으로의 공급을 차단한 상태에서 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 한다.In the driving of the LED street lamp, the driving control of the LED streetlight is performed on the basis of supply or cut-off of the commercial AC power according to the sunset or sunrise in the control center in the driving apparatus, And the LED streetlight is driven by the charging voltage of the lithium ion battery in a state in which supply to the LED streetlight is cut off.
그리고 상기 LED 가로등 구동 단계는, 상기 구동장치에서, 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시킨 이후, 일출시까지 상기 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 상기 상용교류전원 또는 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 한다.The LED street lamp driving step may include driving the LED street lamp while charging the lithium ion battery with the commercial AC power supplied from the control center in the driving device, And the LED street lamp is driven by a commercial AC power source or a charging voltage of the lithium ion battery.
이상에서와 같이 본 발명의 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등에 따르면, 기존의 가로등 인프라를 그대로 활용하면서 리튬이온 배터리를 사용하는 태양광 발전 기반의 LED 가로등으로 변경시켜 사용함으로써, 기존에 설치되어 있는 가로등을 재활용할 수 있어 설치비용을 절감할 수 있고, 태양에너지의 이용으로 인한 에너지 절약은 물론 친환경 에너지 사용을 통해 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the solar LED street lamp utilizing the lithium ion battery of the present invention, the LED street light based on the solar power generation using the lithium ion battery is used while using the existing street light infrastructure as it is, It is possible to reduce the installation cost, and it is possible to prevent environmental pollution through the use of eco-friendly energy as well as energy saving by the use of solar energy.
또한, 관제센터에서의 일몰/일출에 따른 상용교류전원 공급 여부를 토대로 태양광 발전에 의해 리튬이온 배터리에 충전된 전력을 이용하여 LED 가로등의 동작을 제어하기 때문에 기존의 가로등 운영체계를 변경시킬 필요 없이 그대로 적용이 가능한 효과가 있다.In addition, it is necessary to change the existing streetlight operation system because the operation of LED street light is controlled by using the electric power charged in the lithium ion battery by the photovoltaic power generation based on whether or not commercial AC power is supplied according to sunset / sunrise at the control center There is an effect that can be applied as is without it.
또한, 충전용 배터리로 부피가 작고 수명이 긴 리튬이온 배터리를 사용하기 때문에 폐기물이 감소됨은 물론, 6개월에서 1년 주기로 교체하여야 하는 종래의 납 배터리나 인산철 배터리 대신 최대 10년간 별다른 보수 없이 오랫동안 사용이 가능하고, 종래의 배터리와 달리 부피가 작기 때문에 가로등 본체의 내부에 설치할 수 있고 구조상 외부에 장착하더라도 미관을 크게 해치지 않으며, 배터리 품질 향상으로 인해 성능저하나 과충전 등으로 인해 발생될 수 있는 화재의 위험성을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, since rechargeable batteries use a low-volume lithium-ion battery with a long lifespan, waste is reduced, and instead of conventional lead or phosphate batteries, which must be replaced every six months to one year, Since it can be used, it can be installed in the inside of the streetlight body because it is small in volume as compared with the conventional battery. Even if it is attached to the outside of the structure, it does not harm the aesthetics and the fire which can be caused by performance degradation or overcharging The effect of reducing the risk of.
또한, 친환경 에너지를 활용하기 때문에 미래 저탄소 사회를 구현하는데 이바지 할 수 있으며, 이에 따라 기업이나 지방자치단체의 이미지가 향상되는 효과가 있다.In addition, because it utilizes eco-friendly energy, it can contribute to realizing a future low-carbon society, and the image of the enterprise or the local government is improved.
도 1은 본 발명이 적용된 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등의 구동과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 충전 회로부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a driving process of a solar LED streetlight using a lithium ion battery to which the present invention is applied.
2 is a schematic view of a solar LED streetlight using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of the charging circuit portion of FIG. 2 in more detail.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation procedure of a solar LED LED lamp driving method using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention in detail.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements. Furthermore, specific structural and functional descriptions for embodiments of the present invention are presented for the purpose of describing an embodiment of the present invention only, and, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms Have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the art unless explicitly defined herein .
도 1은 본 발명이 적용된 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동과정을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a process of driving a solar LED streetlight using a lithium ion battery to which the present invention is applied.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기존의 나트륨, 할로겐 등의 가로등을 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등으로 변경하여 기존의 가로등을 재활용할 수 있고, 가로등 운영체계를 변경하지 않고 친환경 에너지인 태양광 발전을 통해 LED 가로등을 구동하도록 하는 것이다. 그리고 충전용 배터리로 기존에 주로 사용하던 납 배터리 대신에 수명이 길고 부피가 작으며 충방전 효율이 좋은 리튬이온 배터리를 사용한다.As shown in FIG. 1, the present invention can replace the conventional street light such as sodium and halogen with a solar LED street light using a lithium ion battery so that the existing street light can be recycled, It is to drive LED street lamp through solar power generation which is energy. In addition, the rechargeable battery uses a lithium ion battery which has a long life, a small volume and a good charging / discharging efficiency instead of the conventional lead battery which is mainly used.
이를 위하여, 본 발명은 기존의 가로등을 전면적으로 교체할 필요 없이 가로등 본체의 상부에 태양광 집광을 통해 전기에너지를 생성하는 태양광 모듈을 설치하고, 태양광 발전을 통해 생성한 전원을 충전하는 리튬이온 배터리가 포함된 구동장치를 가로등 본체 내부에 구성하며, 나트륨, 할로겐 등의 가로등을 LED 가로등으로 교체(기존에 LED 가로등을 사용하는 경우에는 교체할 필요 없음)하면 된다. 이때 구동장치를 가로등 본체 내부에 설치하지 못하는 경우에는 가로등 본체 외부의 소정 위치에 설치하면 되는데, 구동장치는 부피가 작은 키트 형태의 일체형으로 형성되어 있기 때문에 미관을 해치지 않는다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a solar module for generating electric energy through sunlight condensation is installed on the top of a streetlight body without replacing a conventional street light, Ion battery is built in the inside of the street lamp body, and the street light such as sodium and halogen is replaced with the LED street light (it is not necessary to replace it when using the LED street light). At this time, if the driving device can not be installed inside the streetlight body, it may be installed at a predetermined position outside the streetlight body. However, since the drive device is formed as a kit-shaped integral body with a small volume,
상기 각각의 태양광 LED 가로등은 전력선 등을 통해 관제센터와 전기적으로 접속되어 있으며, 관제센터에서는 일몰, 일출에 따라 각각의 태양광 LED 가로등으로 상용교류전원을 공급 또는 차단하는 제어를 수행한다. 이때, 각각의 태양광 LED 가로등은 자체적으로 센서를 구비하여 주야 감지를 통해 LED 가로등의 구동을 제어할 수도 있다.Each solar LED streetlight is electrically connected to the control center through a power line and the control center performs control to supply or cut off the commercial AC power to each solar LED streetlight according to sunset and sunrise. At this time, each solar LED street lamp has its own sensor, and it can control driving of the LED street lamp through day / night sensing.
이와 같이 설치된 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등의 구동과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.The driving process of the solar LED street lamp using the installed lithium ion battery will be described in detail as follows.
먼저, 낮 시간동안 각각의 태양광 LED 가로등은 태양광 발전을 통해 전력을 생성하여 리튬이온 배터리에 충전한다(①).First, during the daytime, each solar LED streetlight generates electricity through solar power generation and charges it into a lithium ion battery (①).
이때 태양광 발전을 수행하는 각각의 태양광 LED 가로등은 발전효율을 높이기 위하여 태양의 움직임에 따라 태양광 모듈의 위치를 변경시키도록 구성할 수 있다. 또한, 리튬이온 배터리는 흐리거나 눈, 비에 의해 일조량이 부족하여 만충전이 되지 않더라도 며칠 동안 정상적인 동작을 수행하도록 충분한 용량으로 설계할 수 있으며, 그 이외에 날씨 등의 요인에 의해 만충전이 되지 않으면 외부로부터 인가되는 상용교류전원을 사용하여 만충전되도록 구성할 수도 있다.At this time, each solar LED street lamp performing solar power generation can be configured to change the position of the solar module according to the movement of the sun in order to increase power generation efficiency. In addition, the lithium-ion battery can be designed to have sufficient capacity to perform normal operation for several days even if the battery does not fully charge due to cloudiness, snow, or rain. In addition, if the battery is not fully charged due to weather conditions, It may be configured to be charged fully using the applied commercial AC power source.
각각의 태양광 LED 가로등에서 태양광 발전을 통해 생성된 전력을 리튬이온 배터리에 충전한 상태에서, 관제센터에서는 일몰시간이 되면 각각의 태양광 LED 가로등으로 상용교류전원을 공급한다(②). 즉 가로등 구동시간(일몰시간에 한정되지 않고 특정 시간으로 결정할 수도 있음)이 되면 관제센터에서 일괄적으로 가로등 구동을 위한 상용교류전원을 공급하거나 또는 구동제어신호를 전송하여 상용교류전원에 의해 가로등이 켜지도록 하는 것이다.In each solar LED streetlight, the power generated by the solar power is charged to the lithium ion battery, and the control center supplies commercial AC power to each solar LED streetlight at sunset time (②). In other words, when the streetlight driving time (not limited to the sunset time but may be determined as a specific time), the control center collectively supplies the commercial AC power for driving the streetlight or transmits the drive control signal, To turn it on.
상기 관제센터로부터 상용교류전원이 인가되면, 각각의 태양광 LED 가로등은 가로등을 구동하기 위한 것임을 확인하고, 낮 시간동안 리튬이온 배터리에 충전된 전압을 LED 가로등으로 공급하여 동작시킨다(③). 즉 관제센터의 제어를 통해 인가되는 상용교류전원을 LED 가로등으로 공급하지 않도록 차단한 상태에서, 리튬이온 배터리에 충전된 전압을 LED 가로등으로 공급하여 켜지도록 하는 것이다.When commercial AC power is supplied from the control center, each solar LED streetlight confirms that it is to drive the streetlight, and the voltage charged in the lithium-ion battery is supplied to the LED streetlight during the daytime (3). In other words, in the state where the commercial AC power supplied through the control center is blocked from being supplied to the LED street lamp, the voltage charged in the lithium ion battery is supplied to the LED street lamp to be turned on.
리튬이온 배터리에 충전된 전압을 사용하여 LED 가로등을 동작시키는 과정에서, 태양광 LED 가로등은 지속적으로 리튬이온 배터리의 충전전압 상태를 모니터링한다(④).In the process of operating the LED street lamp using the voltage charged in the lithium ion battery, the solar LED street lamp continuously monitors the charge voltage state of the lithium ion battery (④).
모니터링에 의하여, 만일 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하가 되면, 태양광 LED 가로등은 방전상태로 판단하고, 상용교류전원을 통해 리튬이온 배터리를 충전하면서 LED 가로등이 동작되도록 제어한다(⑤).By monitoring, if the charging voltage of the lithium ion battery becomes less than a predetermined voltage, the solar LED street lamp is judged to be discharged, and the LED street lamp is operated while charging the lithium ion battery through the commercial AC power source (5 ).
이후 태양광 LED 가로등은 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 리튬이온 배터리에 충전된 전압 또는 상용교류전원을 시용한 LED 가로등의 구동제어를 수행한다(⑥). 즉 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 충전전압으로 LED 가로등을 구동할 것인지 상용교류전원으로 리튬이온 배터리를 충전하면서 LED 가로등을 구동할 것인지를 제어하는 것이다.After that, the solar LED street lamp performs driving control of the LED street lamp using the voltage charged in the lithium ion battery or the commercial AC power according to the charging state of the lithium ion battery (⑥). That is, it controls whether the LED street lamp is driven by the charge voltage or the commercial LED power is charged by charging the lithium ion battery according to the state of charge of the lithium ion battery.
이때 태양광 LED 가로등은 방전상태로 판단하는 전압에서 리튬이온 배터리 충전전압 또는 상용교류전원의 스위칭이 빈번하게 이루어지는 경우에는 과부하로 인한 장비 오류나 고장이 발생할 우려가 매우 높기 때문에 완충 전압범위를 설정하여 제어하는 것이 바람직하다.At this time, when the charging voltage of the lithium ion battery or the commercial AC power supply is frequently switched at the voltage determined as the discharged state of the solar LED street lamp, there is a high possibility that the equipment fault or failure due to the overload occurs. .
또한, 본 발명은 리튬이온 배터리의 방전상태 판단 이후 LED 가로등의 구동제어를 수행할 때, 상용교류전원을 통해 리튬이온 배터리가 만충전될 때까지 상용교류전원을 LED 가로등에 계속 공급하고, 리튬이온 배터리가 만충전되면 상용교류전원의 공급을 차단하고 충전전압으로 동작시킬 수도 있다.The present invention also provides a method for continuously supplying AC power to a LED street lamp until a lithium ion battery is fully charged through a commercial AC power source while controlling the driving of the LED streetlight after determining the discharge state of the lithium ion battery, When the battery is fully charged, the supply of the commercial AC power is cut off and the charging voltage can be operated.
각각의 태양광 LED 가로등에서 리튬이온 배터리의 충전전압 또는 상용교류전원을 이용하여 LED 가로등을 구동시키는 상태에서, 관제센터에서는 일출시간이 되면 각각의 태양광 LED 가로등으로 상용교류전원의 공급을 차단한다(⑦). 즉 가로등 구동을 중지하기 위한 시간(일출시간에 한정되지 않고 특정 시간으로 결정할 수도 있음)이 되면 관제센터에서 일괄적으로 상용교류전원의 공급을 중지하거나 또는 구동제어신호를 전송하여 현재 구동중인 LED 가로등이 오프되도록 하는 것이다.In each solar LED streetlight, the LED streetlight is driven using the charge voltage of the lithium ion battery or commercial AC power, and the control center cuts off the supply of the commercial AC power to each solar LED streetlight at the sunrise time (⑦). That is, when the time for stopping the streetlight driving is not limited to the sunrise time, the control center may stop the supply of the commercial AC power or send the drive control signal collectively to the LED streetlight Is turned off.
상기 관제센터로부터 상용교류전원의 공급이 차단되면, 각각의 태양광 LED 가로등은 가로등을 오프하기 위한 것임을 확인하고, 현재 동작중인 LED 가로등으로 공급되는 리튬이온 배터리의 충전전압 또는 상용교류전원을 차단하여 LED 가로등을 오프 시킨다(⑧).When the supply of the commercial AC power from the control center is interrupted, it is confirmed that each of the solar LED street lamps is for turning off the street lamp, and the charging voltage or the commercial AC power of the lithium ion battery supplied to the LED street lamp Turn off the LED street light (⑧).
이에 따라 본 발명은 평상시에는 낮 시간동안 태양광 발전에 의해 리튬이온 배터리에 충전된 전력으로 LED 가로등을 동작시키고, 리튬이온 배터리가 방전되는 경우에는 외부로부터 인가되는 상용교류전원을 통해 리튬이온 배터리를 충전함과 동시에 LED 가로등을 동작시키기 때문에 LED 가로등이 꺼지지 않고 언제나 정상적으로 동작 가능하다.Accordingly, in the present invention, the LED street lamp is operated by the electric power charged in the lithium ion battery by the photovoltaic power generation during the daytime, and when the lithium ion battery is discharged, the lithium ion battery is supplied through the commercial AC power supplied from the outside Since the LED street light is operated at the same time as charging, the LED street light does not turn off and can always operate normally.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 충전 회로부의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a schematic diagram of a solar LED streetlight using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the charging circuit of FIG. 2 in more detail.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 태양광 LED 가로등은, 태양광 모듈(100), 구동장치(200), LED 가로등(300) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the solar LED streetlight of the present invention includes a
태양광 모듈(100)은 일반적으로 태양광 LED 가로등의 본체 상부에 구비되어 있으며, 태양광을 전기에너지로 변환하여 DC 전원을 생성하는 기능을 수행한다. 이때 상기 태양광 모듈(100)은 발전효율을 높이기 위하여 태양의 움직임에 따라 위치를 변경시키는 구성을 포함할 수 있다.The
예를 들어, 상기 태양광 모듈(100)은 최대전압(MAX. Power Voltage)이 18V 이상, 최대전류(MAX. Power Current)가 4A 이상, 개방전압(Open-circuit Voltage)이 20V 이상, 단락전류(Short-Circuit Current)가 5A 이하, 무게가 약 6 내지 8kg인 태양광 패널을 포함하여 구성한다.For example, the
구동장치(200)는 태양광 LED 가로등의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지하도록 관리하고, 안전한 운영을 위한 경보 및 사전 안전예방 조치를 수행하며, 리튬이온 배터리의 충방전시 과충전 및 과방전을 막아주며 셀(cell)간의 전압을 균일하게 하여줌으로써 에너지 효율 및 배터리의 수명을 높여주는 등의 BMS 제어를 수행하도록 구현된다. 예를 들어, 구동장치(200)는 12V/24V 20Ah급의 장비로서, 배터리 방전시 외부의 상용교류전원으로 충전이 가능하며, 관제센터(400)로부터 공급되는 제어신호(즉 상용교류전원 공급 여부)를 토대로 LED 가로등(300)의 온, 오프 제어를 수행한다.The drive unit 200 monitors the voltage, current, and temperature of the solar LED street lamps to keep them in an optimal state, performs alarms and precautionary safety precautions for safe operation, and performs overcharge And BMS control such as increasing the energy efficiency and the life of the battery by making the voltage between the cells uniform, thereby preventing over discharge. For example, the driving apparatus 200 is a 12V / 24V 20Ah class equipment, and can be charged with external commercial AC power when the battery is discharged. The control signal supplied from the control center 400 (that is, whether the commercial AC power is supplied Off control of the
상기 구동장치(200)는 태양광 모듈(100) 및 LED 가로등(300)과 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 태양광 모듈(100)에서 생성된 DC 전원을 리튬이온 배터리에 충전하며, 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동시키는 기능을 수행한다. 즉 구동장치(200)는 관제센터(400)에서 일몰 또는 일출에 따른 상용교류전원의 공급 또는 차단 제어를 토대로 LED 가로등(300)의 구동제어를 수행하는 것이다. 이때 구동장치(200)는 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원을 LED 가로등(300)으로 공급하지 않고 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동시킨다.The driving device 200 is electrically connected to the
또한, 구동장치(200)는 LED 가로등(300)의 구동을 제어하는 동안 리튬이온 배터리의 충전전압을 지속적으로 모니터링하고, 모니터링 결과 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하가 되면 방전상태로 판단한다. 그리고 방전상태로 판단되면 외부로부터 인가되는 상용교류전원으로 리튬이온 배터리를 충전시키면서 LED 가로등(300)을 구동시킨다.The driving apparatus 200 continuously monitors the charging voltage of the lithium ion battery while controlling the driving of the
또한, 구동장치(200)는 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원으로 리튬이온 배터리를 충전시키면서 LED 가로등을 구동시킨 이후, 일출시까지 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 상용교류전원 또는 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동시킨다. 즉 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동할 것인지, 아니면 상용교류전원으로 리튬이온 배터리를 충전하면서 LED 가로등(300)을 구동할 것인지를 제어하는 것이다. 이때 구동장치(200)는 리튬이온 배터리의 방전상태를 판단하는 전압 부근에서 리튬이온 배터리 충전전압 또는 상용교류전원의 스위칭이 빈번하게 이루어지는 경우 장비오류나 고장이 발생할 우려가 매우 높기 때문에 완충 전압범위를 설정하여 구동을 제어하도록 한다.In addition, the driving apparatus 200 drives the LED street lamp while charging the lithium ion battery with the commercial AC power supplied from the
또한, 구동장치(200)는 리튬이온 배터리의 충전전압 모니터링 결과에 따라 방전된 것으로 판단한 이후 LED 가로등(300)의 구동제어를 수행할 때, 상용교류전원을 통해 리튬이온 배터리가 만충전될 때까지 상용교류전원을 LED 가로등(300)에 계속 공급하고, 리튬이온 배터리가 만충전된 이후 상용교류전원의 공급을 차단하고 리튬이온 배터리의 충전전압으로 동작시키도록 구성할 수도 있다.In addition, when the driving apparatus 200 determines that the battery 200 is discharged according to the result of monitoring the charging voltage of the lithium ion battery, when the driving control of the
또한, 구동장치(200)는 키트 형태의 일체형으로 제작하여 기존의 가로등 변경시 설치가 용이하도록 한다. 그리고 하나의 구동장치(200)를 사용하여 적어도 하나 이상의 LED 가로등(300)을 동시에 구동하도록 구성할 수도 있다.In addition, the drive unit 200 is manufactured as a kit-type integral type, and is easily installed when the existing streetlight is changed. And may be configured to simultaneously drive at least one or more
LED 가로등(300)은 다수 개의 LED가 직병렬로 결합된 구조로서, 구동장치(200)의 제어에 의해 구동된다.The
예를 들어, 상기 LED 가로등(300)은 허용전압이 DC 12V 내지 DC 24V이고, 소비전력이 25W 내지 30W(4M등주 기준)이고, 광효율(Lm/w)이 80Lm/w 이상이며, 램프수명이 50,000h 이상인 제품을 사용한다.For example, the
한편, 상기 구동장치(200)는 충전 회로부(210), 리튬이온 배터리(220), 스위칭부(230), 제어부(240) 등으로 구성된다.The driving unit 200 includes a charging
충전 회로부(210)는 제어부(240)의 제어를 토대로 태양광 모듈(100)에서 생성된 DC 전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력하거나 또는 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력하는 기능을 수행한다.The charging
상기 충전 회로부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이, DC/DC 변환부(212), AC/DC 변환부(214), 스위치(216) 등으로 구성된다.3, the charging
DC/DC 변환부(212)는 태양광 모듈(100)에서 생성된 DC 전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력한다. 또한, DC/DC 변환부(212)는 구동장치(200) 내부에서 사용하는 각종 동작 전원으로 변경시켜 출력하는 기능을 수행한다.The DC /
AC/DC 변환부(214)는 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력한다.The AC /
스위치(216)는 제어부(240)의 제어를 토대로 스위칭을 수행하여, DC/DC 변환부(212) 또는 AC/DC 변환부(214)에서 출력되는 DC 전원을 리튬이온 배터리(220)로 공급하도록 한다.The
리튬이온 배터리(220)는 다수 개의 셀로 구성되며, 충전 회로부(210)에서 출력되는 DC 전원을 충전한다.The
스위칭부(230)는 제어부(240)의 제어를 토대로 스위칭을 수행하여 LED 가로등(300)으로 리튬이온 배터리(220)의 충전전압을 공급하거나 또는 상용교류전원을 공급하여 LED 가로등(300)이 동작되도록 한다.The
제어부(240)는 일몰 또는 일출에 따른 관제센터(400)로부터의 상용교류전원 공급여부를 토대로 LED 가로등(300)의 구동을 제어한다.The
상기 제어부(240)는 관제센터(400)로부터 상용교류전원이 공급되면 LED 가로등(300)을 제어하기 위하여 리튬이온 배터리(220)의 충전전압을 LED 가로등(300)으로 공급하도록 스위칭부(230)를 제어한다. 그리고 리튬이온 배터리(220)의 충전전압 상태를 지속적으로 모니터링하고, 모니터링 결과 리튬이온 배터리(220)의 충전전압이 기 설정 전압 이하로 방전되면 관제센터(400)로부터 인가되는 상용교류전원으로 리튬이온 배터리(220)를 충전하도록 충전 회로부(210)를 제어함과 동시에 상용교류전원을 LED 가로등(300)으로 공급하도록 스위칭부(230)를 제어한다.The
한편, 상기 구동장치(200)는 LED 가로등(300)의 구동시간을 측정하는 타이머를 더 포함하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 타이머에서 측정된 시간이 기 설정된 구동시간을 초과하면 LED 가로등(300)의 구동을 정지시켜 LED 가로등(300)의 구동시간을 조절할 수 있는 것이다.The driving device 200 may further include a timer for measuring a driving time of the
이 밖에 상기 구동장치(200)는 도면에 도시하지는 않았지만 전류센서나 온도센서를 추가로 구비하여 태양광 LED 가로등의 동작 상태를 최적으로 유지하도록 관리할 수 있고, 표시부, 통신부, 키패드 등을 추가로 구비하여 현장 관리자나 외부의 관리센터에서 태양광 LED 가로등의 기기 제어를 용이하게 수행할 수 있도록 지원할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, the driving apparatus 200 may further include a current sensor or a temperature sensor to manage the operation state of the solar LED streetlight to be optimal, and may further include a display unit, a communication unit, a keypad, It is possible to easily control the equipment of the solar LED street light at the field manager or the external management center.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법의 일 실시예를 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of a method for driving a solar LED LED lamp using the lithium ion battery according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. At this time, each step according to the method of the present invention may be changed in the use environment or the order by a person skilled in the art.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation procedure of a solar LED LED lamp driving method using a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention in detail.
우선, 본 발명의 태양광 LED 가로등은 기존의 가로등을 전면적으로 교체할 필요 없이 가로등 본체의 상부에 태양광 모듈(100)이 설치되고, 리튬이온 배터리를 포함한 구동장치(200)가 가로등 본체 내부에 구비되며, 상기 구동장치(200)가 원거리의 관제센터(400)와 전기적으로 접속되어 있다.First, the solar-powered LED street lamp of the present invention is provided with a
가로등 상부에 구비된 태양광 모듈(100)에서 낮 시간동안 태양광을 전기에너지로 변환하여 DC 전원을 생성하고, 구동장치(200)는 태양광 모듈(100)에서 태양광 발전을 통해 생성한 전력을 리튬이온 배터리에 충전한다(S100).The driving unit 200 converts the solar power generated by the
S100 단계를 통해 각각의 태양광 LED 가로등에서 태양광 발전에 따라 생성된 전력을 리튬이온 배터리에 충전하는 상태에서, 각각의 태양광 LED 가로등과 전기적으로 접속되어 있는 관제센터(400)에서는 일몰시간이 되었는지를 판단한다(S200). 즉 각각의 태양광 LED 가로등을 구동하기 위한 시간이 되었는지를 판단하는 것으로서, 일몰시간에 한정되지 않고 특정 시간을 결정하는 방식을 적용할 수 있다.In the
S200 단계의 판단결과 일몰시간이 되면, 관제센터(400)는 전기적으로 접속되어 있는 각각의 태양광 LED 가로등의 구동장치(200)로 상용교류전원을 공급한다(S300). 즉 가로등 구동시간이 되면 관제센터(400)에서 각각의 태양광 LED 가로등으로 일괄적으로 가로등 구동을 위한 상용교류전원을 공급하거나 구동제어신호를 전송하는 것이다.As a result of the determination in step S200, the
그러면, 구동장치(200)는 상기 관제센터(400)로부터 인가되는 상용교류전원을 토대로 가로등 구동시간이 되었음을 확인하고, 리튬이온 배터리에 충전된 전압을 LED 가로등(300)으로 공급하여 동작시킨다(S400). 즉 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원이 LED 가로등(300)으로 공급되지 않도록 차단하고, 리튬이온 배터리에 충전된 전압을 LED 가로등(300)으로 공급하는 것이다.Then, the driving apparatus 200 confirms that the street lamp driving time has come on the basis of the commercial AC power supplied from the
S400 단계를 통해 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동하는 상태에서, 구동장치(200)는 리튬이온 배터리의 충전전압 상태를 지속적으로 모니터링하고(S500), 모니터링 결과를 토대로 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하가 되는지를 판단한다(S600).In step S400, the driving apparatus 200 continuously monitors the charging voltage state of the lithium ion battery (S500) while driving the
S600 단계의 판단 결과 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하가 되면, 구동장치(200)는 리튬이온 배터리가 방전된 것으로 판단하고 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원을 사용하여 리튬이온 배터리를 충전하면서 LED 가로등(300)을 동작시킨다(S700).If it is determined in step S600 that the charging voltage of the lithium ion battery is not more than a predetermined voltage, the driving apparatus 200 determines that the lithium ion battery is discharged and uses the commercial AC power supplied from the
이후, 구동장치(200)는 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동시키거나 또는 관제센터(400)의 제어를 통해 공급되는 상용교류전원으로 LED 가로등(300)을 구동시킨다(S800). 즉 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 충전전압으로 LED 가로등(300)을 구동할 것인지, 아니면 상용교류전원으로 리튬이온 배터리를 충전하면서 LED 가로등(300)을 구동할 것인지를 제어하는 것이다.Then, the driving apparatus 200 drives the
S800 단계를 통해 구동장치(200)에서 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 리튬이온 배터리의 충전전압 또는 상용교류전원으로 LED 가로등(300)을 구동시키는 과정에서, 관제센터(400)는 일출시간이 되었는지를 판단한다(S900). 즉 각각의 태양광 LED 가로등을 끄기 위한 시간(일출시간에 한정되지 않고 특정 시간으로 결정할 수도 있음)이 되었는지를 판단하는 것이다.In step S800, in the process of driving the
S900 단계의 판단결과 일몰시간이 되면, 관제센터(400)는 전기적으로 접속되어 있는 각각의 태양광 LED 가로등에 구비된 구동장치(200)로 상용교류전원의 공급을 중지한다(S1000).As a result of the determination in step S900, the
그러면, 구동장치(200)에서는 관제센터(400)로부터 공급되는 상용교류전원이 중단되면, 가로등을 오프하기 위한 것임을 확인하고, 현재 동작중인 LED 가로등(300)으로 공급되는 리튬이온 배터리의 충전전압 또는 상용교류전원을 차단하여 동작중인 LED 가로등(300)을 오프 시킨다(S1100).When the commercial AC power supplied from the
이에 따라 태양광 발전에 의해 리튬이온 배터리에 충전된 전력으로 LED 가로등을 동작시키는 과정에서 리튬이온 배터리가 방전되더라도 상용교류전원을 통해 리튬이온 배터리를 충전함과 동시에 LED 가로등을 동작할 수 있으므로 LED 가로등을 항상 동작시킬 수 있게 된다.Accordingly, even if the lithium-ion battery is discharged in the process of operating the LED street lamp by the power charged to the lithium-ion battery by the photovoltaic power generation, since the lithium-ion battery can be charged through the commercial AC power and the LED street light can be operated, Can always be operated.
이처럼, 본 발명은 기존의 가로등 인프라를 그대로 활용하면서 리튬이온 배터리를 사용하는 태양광 발전 기반의 LED 가로등으로 변경시켜 사용할 수 있으므로 기존에 설치되어 있는 가로등의 재활용을 통해 설치비용을 절감하고, 태양에너지 및 친환경 에너지의 사용을 통해 에너지 절약과 환경오염을 방지할 수 있고, 미래 저탄소 사회 구현에 이바지할 수 있으며, 기업이나 지방자치단체의 이미지를 향상시킬 수 있다.As described above, since the present invention can be used as a LED street light based on a solar power generation using a lithium ion battery while using the existing street light infrastructure as it is, it is possible to reduce the installation cost by recycling the existing street light, And the use of environmentally friendly energy can prevent energy saving and environmental pollution, contribute to the implementation of a future low-carbon society, and improve the image of enterprises and local governments.
또한, 기존의 가로등 운영체계를 변경시킬 필요 없이 그대로 적용이 가능하고, 부피가 작고 수명이 긴 리튬이온 배터리 사용을 통해 폐기물을 감소시킬 수 있고, 가로등 본체의 내부에 설치 가능하며, 가로등 구조상 외부에 장착하더라도 미관을 크게 해치지 않는다.In addition, it can be used as it is without changing the existing streetlight operating system, it can be used as it is, and it is possible to reduce the waste through the use of a small volume and long life lithium ion battery, Even if equipped, it does not harm aesthetics greatly.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand the point. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 태양광 모듈 200 : 구동장치
210 : 충전 회로부 212 : DC/DC 변환부
214 : AC/DC 변환부 216 : 스위치
220 : 리튬이온 배터리 230 : 스위칭부
240 : 제어부 300 : LED 가로등
400 : 관제센터100: solar module 200: drive device
210: charging circuit section 212: DC / DC conversion section
214: AC / DC converter 216: switch
220: lithium ion battery 230: switching part
240: control unit 300: LED street light
400: Control center
Claims (10)
상기 태양광 모듈에서 생성된 DC 전원을 리튬이온 배터리에 충전하며, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등을 구동시키는 구동장치;를 포함하며,
상기 구동장치는, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하로 방전되면 외부로부터 인가되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.A solar module converting solar light into electrical energy to generate DC power; And
And a driving device for charging the lithium ion battery with the DC power generated by the solar module and driving the LED street lamp with the charging voltage of the lithium ion battery,
Wherein when the charging voltage of the lithium ion battery is lower than a predetermined voltage, the driving apparatus drives the LED street lamp while charging the lithium ion battery with commercial AC power supplied from the outside. A solar LED street light.
상기 구동장치는,
관제센터에서 일몰 또는 일출에 따른 상용교류전원의 공급 또는 차단을 토대로 상기 LED 가로등의 구동제어를 수행하되, 상기 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원의 상기 LED 가로등으로의 공급을 차단한 상태에서 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.The method according to claim 1,
The driving device includes:
The control center performs drive control of the LED streetlight on the basis of the supply or cutoff of the commercial AC power according to the sunset or the sunrise. In the state where the supply of the commercial AC power supplied from the control center to the LED streetlight is cut off, And the LED lamp is driven by the charging voltage of the ion battery.
상기 구동장치는,
관제센터로부터 공급되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시킨 이후, 일출시까지 상기 리튬이온 배터리의 충전상태(SOC, State Of Charge)에 따라 상기 상용교류전원 또는 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.The method of claim 2,
The driving device includes:
(LED) lamps, while charging the lithium-ion batteries with a commercial AC power source supplied from a control center, the LED street lamps are driven until the first day of launch, and the commercial AC power or the lithium And the LED lamp is driven by the charging voltage of the ion battery.
상기 구동장치는,
상기 태양광 모듈에서 생성된 DC 전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력하거나 또는 관제센터로부터 공급되는 상기 상용교류전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시켜 출력하는 충전 회로부;
상기 충전 회로부에서 출력되는 DC 전원을 충전하는 리튬이온 배터리;
상기 LED 가로등으로 상기 리튬이온 배터리의 충전전압 또는 상용교류전원의 공급을 스위칭하는 스위칭부; 및
일몰 또는 일출에 따른 관제센터로부터의 상용교류전원 공급여부를 토대로 상기 리튬이온 배터리의 충전전압을 상기 LED 가로등으로 공급하도록 상기 스위칭부를 제어하며, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정 전압 이하로 방전되면 상기 관제센터로부터 인가되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전하도록 상기 충전 회로부를 제어함과 동시에 상기 상용교류전원을 상기 LED 가로등으로 공급하도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.The method according to claim 1,
The driving device includes:
A charging circuit for converting the DC power generated by the solar module into a DC power required for charging or changing the commercial AC power supplied from the control center to a DC power required for charging and outputting the DC power;
A lithium ion battery for charging the DC power output from the charging circuit;
A switching unit switching the charging voltage of the lithium ion battery or the supply of the commercial AC power to the LED streetlight; And
The control unit controls the switching unit to supply the charging voltage of the lithium ion battery to the LED street lamp based on whether or not commercial AC power is supplied from the control center depending on sunset or sunrise, And a control unit controlling the charging circuit unit to charge the lithium ion battery with commercial AC power supplied from the control center and controlling the switching unit to supply the commercial AC power to the LED streetlight. Solar LED street light utilizing Li-ion battery.
상기 충전 회로부는,
상기 태양광 모듈에서 생성된 DC 전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시키는 DC/DC 변환부;
상기 관제센터로부터 공급되는 상기 상용교류전원을 충전에 필요한 DC 전원으로 변경시키는 AC/DC 변환부; 및
상기 제어부의 제어를 토대로 상기 DC/DC 변환부 또는 상기 AC/DC 변환부에서 출력되는 DC 전원을 상기 리튬이온 배터리로 공급하도록 하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.The method of claim 4,
The charging circuit unit includes:
A DC / DC converter for converting the DC power generated by the solar module into a DC power required for charging;
An AC / DC converter for converting the commercial AC power supplied from the control center into a DC power required for charging; And
And a switch for supplying the DC power outputted from the DC / DC converter or the AC / DC converter to the lithium ion battery based on the control of the controller. LED street light.
상기 구동장치는,
상기 LED 가로등의 구동시간을 측정하는 타이머;를 더 포함하며,
상기 제어부의 제어를 토대로 상기 타이머를 통해 측정된 시간이 기 설정된 구동시간을 초과하면 상기 LED 가로등의 구동을 정지시켜 상기 LED 가로등의 구동시간을 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.The method of claim 4,
The driving device includes:
And a timer for measuring driving time of the LED street lamp,
When the time measured through the timer exceeds a predetermined driving time based on the control of the controller, the driving of the LED streetlight is stopped to control the driving time of the LED streetlight. Solar LED street light.
상기 구동장치는,
키트 형태의 일체형으로 제작 가능하며, 상기 태양광 모듈과 상기 LED 가로등과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등.The method according to claim 1,
The driving device includes:
And the LED module is electrically connected to the solar module and the LED street lamp.
구동장치에서, 상기 태양광 발전 단계에서 생성된 DC 전원을 리튬이온 배터리에 충전하며, 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 LED 가로등을 구동시키는 LED 가로등 구동 단계;를 포함하며,
상기 LED 가로등 구동 단계에서, 상기 구동장치는 상기 리튬이온 배터리의 충전전압이 기 설정된 전압 이하로 방전되면 외부로부터 인가되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법.In a solar module, a solar power generation step of converting solar light into electrical energy to generate a DC power source; And
And driving the LED street lamps with the charging voltage of the lithium ion batteries by charging the DC power generated in the solar power generating step into the lithium ion batteries,
The driving apparatus drives the LED street lamp while charging the lithium ion battery with commercial AC power supplied from the outside when the charging voltage of the lithium ion battery is discharged below a preset voltage How to drive a solar LED streetlight using a lithium ion battery.
상기 LED 가로등 구동 단계는,
상기 구동장치에서, 관제센터에서 일몰 또는 일출에 따른 상용교류전원의 공급 또는 차단을 토대로 상기 LED 가로등의 구동제어를 수행하되, 상기 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원의 상기 LED 가로등으로의 공급을 차단한 상태에서 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법.The method of claim 8,
The LED street lamp driving step includes:
In the driving device, the controller controls the driving of the LED street lamp based on the supply or cutoff of the commercial AC power according to sunset or sunrise, and stops the supply of the commercial AC power supplied from the control center to the LED streetlight And the LED street lamp is driven with the charge voltage of the lithium ion battery in a state where the LED lamp is driven.
상기 LED 가로등 구동 단계는,
상기 구동장치에서, 관제센터로부터 공급되는 상용교류전원으로 상기 리튬이온 배터리를 충전시키면서 상기 LED 가로등을 구동시킨 이후, 일출시까지 상기 리튬이온 배터리의 충전상태에 따라 상기 상용교류전원 또는 상기 리튬이온 배터리의 충전전압으로 상기 LED 가로등을 구동시키는 것을 특징으로 하는 리튬이온 배터리를 활용한 태양광 LED 가로등 구동방법.The method of claim 8,
The LED street lamp driving step includes:
In the driving apparatus, the LED street lamp is driven while charging the lithium ion battery with the commercial AC power supplied from the control center, and then the commercial AC power or the lithium ion battery Wherein the LED lamp is driven by the charging voltage of the LED lamp.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020160142726A KR20180047063A (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | A sunlight led streetlamp utilizing lithium-ion battery |
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| KR1020160142726A KR20180047063A (en) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | A sunlight led streetlamp utilizing lithium-ion battery |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180047063A true KR20180047063A (en) | 2018-05-10 |
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ID=62184892
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220033934A (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-17 | (주)엘씨엠싸이언스 | Stand-alone solar lighting system utilizing ess |
-
2016
- 2016-10-31 KR KR1020160142726A patent/KR20180047063A/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR20220033934A (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-17 | (주)엘씨엠싸이언스 | Stand-alone solar lighting system utilizing ess |
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