KR20180076136A - Solar cell system for vehicle and control method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a solar cell system for a vehicle and a control method thereof. The major purpose of the present invention is to provide a solar cell system for a vehicle and a control method thereof, which are capable of performing optimal power conversion control according to a power generation condition and a vehicle load state of a solar cell when controlling power supplied to an electric load in a vehicle. According to an aspect of the present invention, to achieve the purpose, the solar cell system for a vehicle comprises: a solar cell module installed in a vehicle; a power conversion unit for controlling power generated by the solar cell module and outputting the power to an electric load through a DC-link; and a feedback circuit unit configured between the DC-link and a feedback input terminal of the power conversion unit and configured to make a feedback voltage according to an output voltage of the power conversion unit change according to a current output voltage of the solar cell module. The power conversion unit comprises: a DC-DC converter connected to the solar cell module to convert power inputted from the solar cell module, and outputting the converted power through the DC-link; and a controller for receiving the feedback voltage varied by the feedback circuit unit through the feedback input terminal to control an output of the DC-DC converter according to the varied feedback voltage.

Description

차량용 태양전지 시스템 및 그 제어 방법{Solar cell system for vehicle and control method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solar cell system,

본 발명은 차량용 태양전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 내 전기부하에 공급되는 전력을 제어함에 있어 태양전지의 발전 조건 및 차량 부하 상태에 맞게 최적의 전력 변환 제어를 수행할 수 있는 차량의 태양 전지 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solar cell system for a vehicle and a control method thereof, and more particularly to a solar cell system for controlling a power supplied to an electric load in a vehicle, And more particularly, to a solar cell system and a control method thereof.

태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 광전변환소자이다. Solar cells are photovoltaic devices that convert solar energy into electrical energy.

종래에는 태양전지로 단결정 또는 다결정의 실리콘 태양전지가 많이 사용되었으나, 실리콘 태양전지는 제조시에 대형의 고가 장비가 필요할 뿐만 아니라 원료 가격 또한 고가여서 제조비용 및 원가가 높고, 태양에너지를 전기에너지로 변환할 때의 효율을 개선하는데에도 한계가 있어 새로운 대안이 모색되었다. Conventionally, monocrystalline or polycrystalline silicon solar cells have been widely used as solar cells. However, silicon solar cells require large-sized high-priced equipment at the time of manufacturing, and the cost of raw materials is high because of manufacturing cost and high cost. There are limitations in improving the efficiency of conversion, and new alternatives have been sought.

이에 실리콘 태양전지의 대안으로 저가로 제조할 수 있는 유기재료를 사용한 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있는데, 제조비용이 매우 저렴한 염료감응 태양전지가 많은 주목을 받고 있다.As an alternative to silicon solar cells, there is an increasing interest in solar cells using organic materials that can be manufactured at low cost. Dye-sensitized solar cells, which are inexpensive to manufacture, are attracting much attention.

염료감응 태양전지는 투명전극으로 제조할 수 있고, 다양한 색상 및 디자인의 적용이 가능하며, 반투명 특성, 즉 외부와 내부를 반투명하게 볼 수 있는 시각적인 장점을 가지므로, 기존의 실리콘 태양전지나 기타 태양전지에 비해 투명성이 요구되는 분야에서 유리한 이점이 있다.The dye-sensitized solar cell can be manufactured as a transparent electrode, can be applied in various colors and designs, and has a semi-transparent characteristic, that is, a visual advantage that the inside and the outside can be seen translucently. Therefore, There is an advantage in the field where transparency is required compared with a battery.

태양전지는 다른 에너지원과 달리 무한하고 환경친화적이므로 시간이 갈수록 중요성이 높아지고 있고, 활용 분야도 넓어지고 있는바, 자동차 업계에서도 이러한 추세에 부응하여 태양전지 및 그로부터 출력된 전기에너지를 활용하는 시스템을 탑재한 자동차를 개발 및 출시하고 있다.Unlike other energy sources, solar cells are infinite and environmentally friendly, so their importance is getting higher and their applications are getting wider. In the automobile industry, the system that utilizes solar cells and electric energy output from them It is developing and launching a car that has been installed.

예로서, 차체(차체 루프 패널이나 선루프/파노라마루프 등)에 태양전지 패널을 장착하여 태양전지로 발전한 전력을 차량에서 이용할 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.For example, a technique has been developed in which a solar panel is mounted on a vehicle body (such as a body roof panel or a sunroof / panorama loop) so that electric power generated by a solar cell can be utilized in a vehicle.

선루프나 파노라마루프에 태양전지를 적용할 경우 선루프 및 파노라마루프가 가지고 있는 개방감을 살리면서도 태양에너지를 다양한 응용분야에 활용할 수 있는 이점이 있다.When solar cells are applied to a sunroof or panoramic loop, there is an advantage that solar energy can be utilized in various applications while maintaining the open feeling of the sunroof and panoramic loop.

또한, 루프 패널이나 선루프, 파노라마루프에 적용된 태양전지는 주차 중인 차량의 전력공급원으로도 활용될 수 있으며, 예를 들면 주차 중 태양전지의 발전 전력으로 차량 공조 시스템(HVAC:Heating, Ventilation, and Air Conditioning)을 작동시켜 차량 실내온도를 낮추거나 난방, 실내 환기(주차 환기) 등을 수행하는 것이 가능해진다.In addition, the solar cell applied to the roof panel, the sunroof, and the panoramic loop can be used as a power source of the vehicle during parking. For example, the solar power generated by the solar battery during parking can be used as a vehicle air conditioning system (HVAC: Heating, Air conditioning can be operated to lower the vehicle room temperature or to perform heating, indoor ventilation (parking ventilation), and the like.

차량에 태양전지를 탑재하여 전력공급원으로 이용하는 선행기술 문헌으로는 미국 공개특허 제2009-0314556호, 미국 특허 제6476315호, 일본 공개특허 제2013-107554호, 일본 공개특허 제2000-180253호 등을 들 수 있다. As prior art documents for mounting a solar cell on a vehicle and using it as a power supply source, there are disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2009-0314556, U.S. Patent No. 6476315, Japanese Patent Laid-open No. 2013-107554, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180253 .

미국 공개특허 제2012-0096885호의 경우 태양전지의 발전 전력을 이용하는 공조 시스템 작동 방법을 제시하고 있다. U.S. Patent Publication No. 2012-0096885 discloses a method of operating an air conditioning system that uses generated power of a solar cell.

한편, 태양전지 시스템을 탑재한 차량에서 광량이나 광 입사각 등의 환경적 요인에 따라 태양전지의 발전 조건 및 특성, 출력이 달라질 수 있으며, 그로 인해 태양전지로부터 출력되는 전력의 활용성 측면에서 문제점이 존재한다. On the other hand, in a vehicle equipped with a solar cell system, the power generation conditions, characteristics, and output of the solar cell may be changed according to environmental factors such as light quantity and incident angle of light. As a result, exist.

현재 차량에서 태양전지 발전 조건 및 특성의 차이를 고려하여 안정된 전력을 공급할 수 있는 기술이 부재한 상황이며, 태양전지와 연계된 차량 내 전기부하에 대한 안정적인 전력 공급이나 효율적인 전력 공급 방법이 제시되어 있지 않은 실정이다.There is no technology that can supply stable electric power considering the difference of solar cell power generation conditions and characteristics in the present vehicle. Stable power supply or efficient power supply method for electric load in vehicle connected with solar cell is proposed It is not.

특히, 태양전지 시스템으로부터 차량 내 전기부하에 공급되는 전력을 제어함에 있어 태양전지의 발전 조건 및 차량 부하 상태에 맞게 최적의 전력 변환 제어를 수행할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
Particularly, there is a demand for a technology capable of performing optimum power conversion control in accordance with the power generation condition and the vehicle load state of the solar cell in controlling the power supplied from the solar cell system to the electric load in the vehicle.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량 내 전기부하에 공급되는 전력을 제어함에 있어 태양전지의 발전 조건 및 차량 부하 상태에 맞게 최적의 전력 변환 제어를 수행할 수 있는 차량의 태양 전지 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a power conversion apparatus and method capable of performing optimal power conversion control in accordance with a power generation condition and a vehicle load condition of a solar cell, A solar cell system of a vehicle and a control method thereof are provided.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 차량에 설치된 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 조절하여 DC-링크를 통해 전기부하로 출력하는 전력변환부; 및 상기 DC-링크와 전력변환부의 피드백 입력단 사이에 구성되고, 상기 전력변환부의 출력전압에 따른 피드백 전압을 태양전지 모듈의 현재 출력전압에 따라 가변시키는 피드백회로부를 포함하고, 상기 전력변환부는, 상기 태양전지 모듈에 연결되어 태양전지 모듈로부터 입력되는 전력을 변환하여 상기 DC-링크를 통해 출력하는 DC-DC 컨버터; 및 상기 피드백회로부에 의해 가변된 피드백 전압을 상기 피드백 입력단을 통해 입력받아 상기 가변된 피드백 전압에 따라 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a solar cell module comprising: a solar cell module installed in a vehicle; A power converter for regulating power generated in the solar cell module and outputting the power to the electric load through a DC link; And a feedback circuit unit configured between the DC-link and a feedback input terminal of the power conversion unit, the feedback circuit unit changing a feedback voltage according to an output voltage of the power conversion unit according to a current output voltage of the solar cell module, A DC-DC converter connected to the solar cell module for converting power input from the solar cell module and outputting the power through the DC-link; And a controller receiving the feedback voltage varied by the feedback circuit through the feedback input and controlling the output of the DC-DC converter according to the variable feedback voltage.

그리고, 본 발명에 따르면, 차량에 설치된 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 조절하여 DC-링크를 통해 전기부하로 출력하는 전력변환부; 및 상기 DC-링크와 전력변환부의 피드백 입력단 사이에 구성되고, 상기 전력변환부의 출력전압에 따른 피드백 전압을 태양전지 모듈의 현재 출력전압에 따라 가변시키는 피드백회로부를 포함하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법에 있어서, 제어기가 태양전지 모듈의 발전이 이루어지고 있는 상태에서 차량 시동이 오프 상태임을 판단하는 단계; 상기 제어기가 차량 시동 오프 상태에서 태양전지 모듈의 발전 전력으로 구동하는 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하는지를 판단하는 단계; 상기 제어기가 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하지 않을 경우 피드백회로부에 의해 피드백 전압이 태양전지 모듈의 현재 출력전압에 따라 가변되도록 하는 단계; 상기 제어기가 피드백회로부에 의해 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압에 따라 태양전지 모듈에 연결된 전력변환부 내 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하여 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하도록 하는 단계를 포함하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a solar cell module comprising: a solar cell module installed in a vehicle; A power converter for regulating power generated in the solar cell module and outputting the power to the electric load through a DC link; And a feedback circuit unit configured between the DC-link and a feedback input terminal of the power conversion unit, and configured to vary a feedback voltage according to an output voltage of the power conversion unit according to a current output voltage of the solar cell module. The controller determining that the vehicle is in an off state while the solar cell module is being generated; Determining whether the driving power of the electric load driven by the generated electric power of the solar cell module satisfies the set value in the vehicle starting off state of the controller; Causing the feedback circuit unit to vary the feedback voltage according to the current output voltage of the solar cell module when the controller does not satisfy the set value of the driving power of the electric load; The controller receiving the feedback voltage variable by the feedback circuit unit and controlling the output of the DC-DC converter in the power conversion unit connected to the solar cell module according to the feedback voltage so that the driving power of the electric load satisfies the set value The present invention provides a control method of a solar cell system for a vehicle.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 태양전지 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 태양전지의 발전 전력으로 구동하는 차량 내 부하의 상태에 따라 전력변환부의 출력전압을 피드백 제어하는 전력 변환 제어를 수행함으로써 차량 내 부하에 대한 안정적인 전력 공급이 이루어질 수 있게 된다.
Thus, according to the solar cell system and the control method thereof of the vehicle according to the present invention, by performing the power conversion control for feedback-controlling the output voltage of the power conversion unit according to the state of the load in the vehicle driven by the generated power of the solar cell, A stable power supply to the load can be achieved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 태양전지 시스템의 회로 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.1 is a circuit diagram of a solar cell system of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing a configuration of a solar cell system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control process of a solar cell system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 태양전지 시스템의 회로 구성을 보여주는 도면으로, 태앙전지 시스템의 구성 중 전력공급원인 태양전지 모듈(110)과 전력변환부(120), 피드백회로부(130), 차량 배터리(141) 및 차량 내 전기부하(142) 간의 회로 연결 상태를 개략적으로 나타내고 있다. FIG. 1 is a circuit diagram of a solar cell system of a vehicle according to an embodiment of the present invention. The solar cell module 110, the power conversion unit 120, the feedback circuit unit 130 ), The vehicle battery 141, and the in-vehicle electric load 142. The vehicle battery 141 and the in-

도 1을 참조하면, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 모듈(110)은 차량의 전력공급원으로 설치되는 것으로, 복수 개의 태양전지 패널이 직렬로 연결되거나, 병렬로 연결되거나, 또는 직, 병렬 혼합 방식으로 연결되어 모듈화된 것이 될 수 있다. Referring to FIG. 1, a solar cell module 110 for converting solar energy into electric energy is installed as a power source of a vehicle, and a plurality of solar panels may be connected in series, connected in parallel, They can be connected in a mixed manner and modularized.

또한, 태양전지 모듈(110)은 차량의 루프 패널이나 선루프, 파노라마루프 등에 설치될 수 있다.In addition, the solar cell module 110 may be installed in a roof panel, a sunroof, a panorama loop, or the like of a vehicle.

본 발명에서 태양전지 모듈(110)이 설치되는 위치는 루프 패널, 선루프, 파노라마루프 등에 한정되는 것은 아니며, 차량에서 태양전지 모듈(110)이 설치될 수 있는 곳이라면 특별한 제한 없이 도어나 후드, 트렁크 리드, 그 외 차체 등의 다양한 위치가 될 수 있다. The location where the solar cell module 110 is installed in the present invention is not limited to a roof panel, a sunroof, a panorama loop, and the like. The location where the solar cell module 110 can be installed in the vehicle is not limited, Trunk lid, other vehicle body, and the like.

또한, 태양전지의 종류에 있어서 비정질 실리콘 태양전지 또는 결정질 실리콘 태양전지가 사용될 수 있고, 바람직하게는 염료감응 태양전지, 페로브스카이트계 태양전지, 유기 태양전지, 카드륨-테릴륨(CdTe) 태양전지, 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CIGS) 태양전지 등이 개별적으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.In addition, an amorphous silicon solar cell or a crystalline silicon solar cell can be used for the type of solar cell, and preferably a dye-sensitized solar cell, a perovskite solar cell, an organic solar cell, a cadmium-terrarium (CdTe) A copper-indium-gallium-selenium (CIGS) solar cell, and the like may be used individually or in combination.

또한, 태양전지 시스템은 태양전지 모듈(110)에서 생성되고 출력되는 전력을 변환하여 차량에 공급하는 전력변환부(120)를 포함한다.In addition, the solar cell system includes a power conversion unit 120 that converts power generated and output from the solar cell module 110 and supplies the converted power to the vehicle.

전력변환부(120)는 태양전지 모듈(110)의 출력을 제어하고 태양전지 모듈(110)에서 생성된 전력을 조절하여 출력하는 것으로, 태양전지 모듈(110)의 발전 상태를 검출하는 태양전지 검출부(121), 태양전지 모듈(110)의 전력을 변환하여 출력하는 DC-DC 컨버터(123), DC-DC 컨버터(123)의 출력을 제어하는 제어기(controller)(122)를 포함한다.The power conversion unit 120 controls the output of the solar cell module 110 and regulates and outputs the power generated by the solar cell module 110. The power conversion unit 120 includes a solar cell detection unit 110 for detecting the power generation state of the solar cell module 110, A DC-DC converter 123 for converting and outputting power of the solar cell module 110, and a controller 122 for controlling the output of the DC-DC converter 123.

상기 태양전지 검출부(121)는 태양전지 전압과 전류를 검출하는 통상의 태양전지 센서가 될 수 있으며, 태양전지 검출부(121)의 실시간 검출값인 태양전지 전압값(Vsolar)과 전류값은 제어기(122)에 입력되도록 되어 있다.The solar cell detecting unit 121 may be a conventional solar cell sensor for detecting the solar cell voltage and current, and the solar cell voltage value Vsolar and the current value, which are real-time detection values of the solar cell detecting unit 121, 122 as shown in FIG.

태양전지 전압(Vsolar)은 태양전지 모듈(110)의 발전 전압, 즉 태양전지 모듈(110)의 출력전압을 의미하며, 이는 전력변환부(120)의 입력전압(Vin)이 된다(Vsolar = Vin).The solar cell voltage Vsolar refers to the generation voltage of the solar cell module 110, that is, the output voltage of the solar cell module 110, which becomes the input voltage Vin of the power conversion unit 120 (Vsolar = Vin ).

상기 제어기(122)는 통상의 MPPT 제어기(MPPT Controller)가 될 수 있고, 태양전지 모듈(110)의 발전 전력을 제어하기 위한 최대 전력점 추종(MPPT:Maximum Power Point Tracking) 제어를 수행한다.The controller 122 may be a conventional MPPT controller and performs a maximum power point tracking (MPPT) control for controlling the power generation power of the solar cell module 110.

이때, 제어기(122)는 태양전지 검출부(121)에 의해 검출된 태양전지 모듈(110)의 출력전압(태양전지 전압)과 전류를 이용하여 소정의 MPPT 알고리즘에 따라 태양전지 모듈(110)에서 최대 전력을 출력할 수 있도록 하는 최대 전력점 추종(이하 'MPPT'라 칭함) 제어를 수행하며, 이를 위해 DC-DC 컨버터(123)의 출력 및 작동을 제어한다.At this time, the controller 122 calculates the maximum (maximum) voltage of the solar cell module 110 in accordance with a predetermined MPPT algorithm using the output voltage (solar cell voltage) of the solar cell module 110 detected by the solar cell detection unit 121 and the current (Hereinafter, referred to as 'MPPT') control for controlling the output and operation of the DC-DC converter 123 so as to control the maximum power point tracking (hereinafter referred to as 'MPPT') control.

알려진 바와 같이, 태양광 발전은 발전 효율이 낮으므로 태양전지 모듈에서 전력변환부가 최대 전력을 추출할 수 있도록 하는 MPPT 제어가 필요하다.As it is known, since the power generation efficiency of solar power generation is low, MPPT control is required to enable the power conversion section to extract the maximum power from the solar cell module.

태양전지 모듈(110)에서 최대 전력을 추출할 수 있는 최대 전력점은 일사량 및 표면 온도 등의 환경조건에 따라 변하고, 태양전지 모듈(110)의 동작점은 부하 조건에 의해 결정된다. The maximum power point at which the maximum power can be extracted from the solar cell module 110 varies depending on environmental conditions such as the irradiation amount and the surface temperature, and the operating point of the solar cell module 110 is determined by the load condition.

따라서, 태양전지 모듈(110)의 동작점이 최대 전력점을 추종하도록 부하 측이 되는 DC-DC 컨버터(123)를 순시적으로 제어해야 할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to control the DC-DC converter 123 that is on the load side so that the operating point of the solar cell module 110 follows the maximum power point.

태양전지 모듈(110)의 출력 특성에 따라 태양전지 모듈(110)의 동작점이 최대 전력점을 추종하도록 순시적으로 제어하는 MPPT 제어는 태양전지 시스템의 발전량에 직접적인 영향을 주는 매우 중요한 요소 중 하나이다.The MPPT control for momentarily controlling the operating point of the solar cell module 110 so as to follow the maximum power point according to the output characteristics of the solar cell module 110 is one of important factors directly affecting the power generation amount of the solar cell system.

상기한 MPPT 제어에 대해서는 다양한 MPPT 알고리즘이 알려져 있고, 본 발명의 태양전지 시스템 또한 공지의 MPPT 알고리즘 중 하나를 채택할 수 있으며, 본 발명의 태양전지 시스템에 적용되는 MPPT 제어 및 그 알고리즘에 대해서는 특정하게 한정하지 않으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. Various MPPT algorithms are known for the MPPT control, and the solar cell system of the present invention can adopt one of the known MPPT algorithms. The MPPT control applied to the solar cell system of the present invention and its algorithm And the detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 1을 참조하면, 차량에는 차량 내 전기부하(142)에 전력을 공급하는 동력원이면서 축전수단인 배터리(141)가 구비된다. 1, the vehicle is provided with a battery 141 which is a power source for supplying electric power to the in-vehicle electric load 142 and which is a storage means.

이 배터리(141)는 통상의 차량용 배터리가 될 수 있으며, 태양전지 모듈(110)의 발전 전력을 공급받아 충전될 수 있도록 전력변환부(120)와 DC-링크(124)를 통해 연결된다. The battery 141 may be a conventional vehicle battery and is connected to the power conversion unit 120 through the DC link 124 so that the battery 141 can be charged with the generated power of the solar cell module 110.

또한, 차량에는 태양전지 모듈(110)과 배터리(141)를 전원으로 하여 발전 전력과 배터리 전력을 공급받아 작동하는 전기부하(142)가 구비된다.In addition, the vehicle is provided with an electric load 142 which is supplied with the generated power and the battery power by using the solar cell module 110 and the battery 141 as a power source.

여기서, 전기부하(142)로는 차량에 장착된 각종 전장부하와 함께 주차 환기 시스템을 포함하는 공조 시스템 등이 될 수 있다.Here, the electric load 142 may be an air conditioning system including a parking ventilation system together with various electric load loads mounted on the vehicle.

공조 시스템의 예를 들면, 주차 중 환기나 난방, 냉방 등의 실내 공조를 위해서 작동되는 공조블로워(블로워 모터)나 냉방시 작동되는 전동 에어컨 컴프레서 등이 될 수 있다.Examples of the air conditioning system include an air conditioning blower (blower motor) that operates for indoor air conditioning such as ventilation during parking, heating, and cooling, and an electric air conditioner compressor that operates upon cooling.

전기부하(142) 또한 DC-링크(124)를 통해 전력변환부(120)에 연결될 수 있고, 이때 전력변환부(120)와 배터리(141) 사이를 연결하고 있는 DC-링크(124)로부터 분기된 회로(125)에 전기부하(142)가 연결될 수 있다.The electric load 142 may also be connected to the power conversion unit 120 through the DC-link 124 and the DC-link 124 connecting the power conversion unit 120 and the battery 141, The electrical load 142 may be connected to the circuit 125 that is connected.

이로써 전기부하(142)는 전력변환부(120)에 대해 배터리(14)와는 병렬로 연결된 회로 구조를 갖는다.Thus, the electric load 142 has a circuit structure connected to the power conversion unit 120 in parallel with the battery 14. [

또한, DC-링크(24)에는 전력변환부(120)로부터 배터리(141) 및 전기부하(142)로의 전력을 차단하기 위한 회로개폐수단으로서 제1스위치(S1)가 설치되고, 배터리(141)로의 전력 공급과 배터리 전력의 출력 차단을 위한 회로개폐수단으로서 제2스위치(S2)가 설치된다.The DC-link 24 is provided with a first switch S1 as a circuit opening / closing means for shutting off the power from the power conversion section 120 to the battery 141 and the electric load 142, And the second switch S2 is provided as a circuit opening / closing means for shutting off the output of the battery power.

또한, DC-링크(124)와 전기부하(142) 사이의 회로에 전기부하(142)로의 전력 공급 및 차단을 위한 회로개폐수단으로서 제3스위치(S3)가 설치된다.The circuit between the DC-link 124 and the electric load 142 is provided with a third switch S3 as a circuit opening / closing means for supplying and blocking electric power to the electric load 142. [

제1 및 제2, 제3스위치(S1,S2,S3)의 작동은 전력변환부(120)에 포함된 제어기(122)가 제어하도록 구성될 수 있다. The operation of the first, second, and third switches S1, S2, and S3 may be configured to be controlled by the controller 122 included in the power conversion unit 120. [

그리고, DC-링크(124)와 전기부하(142) 사이의 회로에 DC-링크(124)에서 전기부하(142)로 인가되는 전류를 검출하기 위한 전류센서(143)가 설치되고, 전력변환부(120)에 포함된 제어기(122)가 전류센서(143)의 검출값을 입력받도록 연결된다.A current sensor 143 for detecting a current applied to the electric load 142 at the DC link 124 is provided in the circuit between the DC link 124 and the electric load 142, The controller 122 included in the controller 120 is connected to receive the detection value of the current sensor 143. [

또한, 본 발명에서는 전력변환부(120)의 출력측 DC-링크(124)와 전력변환부(120)의 피드백 입력단(127) 사이에 피드백회로부(130)가 구성된다.In the present invention, the feedback circuit unit 130 is configured between the output-side DC-link 124 of the power conversion unit 120 and the feedback input terminal 127 of the power conversion unit 120.

상기 피드백회로부(130)는 전력변환부(120)의 출력측 DC-링크(124)에서 분기된 피드백연결회로(126)에서 접지단과의 사이에 설치되는 분배저항들, 즉 피드백연결회로(126)에 설치되는 제1저항(R1)과, 제1저항(R1)에 직렬 연결됨과 더불어 접지 연결되는 제2저항(R2)을 포함한다.The feedback circuit unit 130 is connected to the distribution resistors provided between the ground and the feedback connection circuit 126 branched from the output side DC link 124 of the power conversion unit 120, And a second resistor R2 connected in series to the first resistor R1 and grounded.

이에 더하여, 피드백회로부(130)는 출력단이 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)과 전력변환부(120) 사이의 피드백연결회로(126)에 연결되는 OP 앰프(OP AMP.)(131)와, 상기 OP 앰프(131)의 출력단에 설치되는 제3저항(R3)을 포함한다.In addition, the feedback circuit unit 130 includes an operational amplifier (OP AMP.) Whose output terminal is connected to the feedback connection circuit 126 between the first resistor R 1 and the second resistor R 2 and the power conversion unit 120 And a third resistor R3 provided at an output terminal of the OP amplifier 131. [

이러한 구성에서, OP 앰프(131)는 태양전지 전압(태양전지 모듈 전압, Vsolar)과 이전 MPPT 제어 주기의 최대 전력점 전압(Vmppt)을 입력으로 하며, 입력값인 태양전지 전압(Vsolar)과 이전 제어 주기의 최대 전력점 전압(Vmppt)에 따라 출력값이 달라진다.In this configuration, the OP amplifier 131 receives the solar cell voltage (solar cell module voltage, Vsolar) and the maximum power point voltage (Vmppt) of the previous MPPT control period as input, The output value varies depending on the maximum power point voltage Vmppt of the control period.

또한, OP 앰프(131)의 출력단이 제3저항(R3)을 통해 피드백연결회로(126)에 연결되어 있으므로, 입력값인 태양전지 전압(Vsolar)이 실시간으로 변화함에 따라 피드백연결회로(126)의 전압, 즉 제어기(122)에 입력되는 피드백 전압(Vfb) 또한 달라지게 된다.Since the output terminal of the operational amplifier 131 is connected to the feedback connection circuit 126 via the third resistor R3, the feedback connection circuit 126 can be controlled in accordance with the change in the solar cell voltage Vsolar, The feedback voltage Vfb input to the controller 122 also changes.

도 1에서 'Vsolar'는 태양전지 전압(태양전지 모듈의 출력전압)을 나타내고, 'Vmppt'는 태양전지의 1sun 환경에서 태양전지 출력 특성에 따라 MPPT 알고리즘에 의해 결정되는 최대 전력점 전압을 나타낸다.In FIG. 1, 'Vsolar' represents the solar cell voltage (output voltage of the solar cell module), and 'Vmppt' represents the maximum power point voltage determined by the MPPT algorithm according to solar cell output characteristics in 1 sun environment of the solar cell.

또한, 'Vout'은 전력변환부(120)의 출력전압, 즉 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압을 나타낸다.In addition, 'Vout' represents the output voltage of the power conversion unit 120, that is, the output voltage of the DC-DC converter 123.

또한, 'Vfb'는 전력변환부(120)의 제어기(122)에 입력되는 피드백연결회로(126)의 전압, 즉 피드백 전압으로서, DC-DC 출력전압(Vout)과 OP 앰프(131)의 출력값(출력전압)에 따라 가변되는 전압이다.Vfb is the voltage of the feedback connection circuit 126 input to the controller 122 of the power conversion unit 120 as a feedback voltage and is the sum of the DC-DC output voltage Vout and the output value of the OP amplifier 131 (Output voltage).

한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a solar cell system according to an embodiment of the present invention.

도 2의 구성 중 태양전지 검출부(121), 전류센서(143), 피드백회로부(130), 제1 내지 제3스위치(S1,S2,S3), DC-DC 컨버터(123)에 대해서는 전술한 바와 같으며, 본 발명에서 전력변환부(120)의 제어기(122)가 IG(Ignition) 신호를 입력받아 차량의 시동 온(on)/오프(off)를 판단하고, 실내온 센서(144)에 의해 검출되는 차량 실내온도를 입력받게 된다.The solar cell detecting unit 121, the current sensor 143, the feedback circuit unit 130, the first to third switches S1, S2, S3, and the DC-DC converter 123, In the present invention, the controller 122 of the power conversion unit 120 receives an ignition (IG) signal to determine whether the vehicle is turned on / off, and the indoor temperature sensor 144 The detected indoor temperature of the vehicle is input.

이상으로 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템의 구성에 대해 설명하였다.The configuration of the solar cell system according to the embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

도시된 구성의 태양전지 시스템에서는 기본적으로 제1스위치(S1) 및 제2스위치(S2), 제3스위치(S3)를 닫은 상태에서 태양전지 모듈(110)의 발전 전력으로 배터리(141)의 충전 및 전기부하(142)의 작동이 이루어질 수 있다.In the illustrated solar cell system, basically, when the first switch S1, the second switch S2 and the third switch S3 are closed and the battery 141 is charged with the generated power of the solar cell module 110 And the operation of the electric load 142 can be performed.

이때, 전력변환부(120)는 태양전지 모듈(110)의 발전 전력을 필요한 전압으로 변환하여 출력하게 된다.At this time, the power conversion unit 120 converts the generated power of the solar cell module 110 to a required voltage and outputs the converted voltage.

예로서, 제1 및 제2스위치(S1,S2)를 닫은 상태에서 전력변환부(120)를 통해 공급되는 전력이 배터리(141)로 공급되어 충전이 이루어질 수 있고, 제3스위치(S3)를 닫은 상태에서 전기부하(142) 중 공조 시스템(주차 환기 시스템을 포함하는 시스템임)의 블로워 모터(공조 블로워 모터)가 전력을 공급받아 구동되면서 차량 공조가 이루어질 수 있다.For example, when the first and second switches S1 and S2 are closed, power supplied through the power conversion unit 120 is supplied to the battery 141 to be charged, and the third switch S3 The vehicle air conditioning can be performed while the blower motor (air conditioning blower motor) of the air conditioning system (including the parking ventilation system) in the electric load 142 in the closed state is driven to receive power.

또한, 주차 중에도 블로워 모터가 전력을 공급받아 구동되면서 주차 환기 시스템의 작동이 이루어질 수 있다.In addition, the operation of the parking ventilation system can be performed while the blower motor is supplied with electric power while parking.

또한, 블로워 모터 구동 중 여분의 전력이 있을 경우 배터리 충전이 수행될 수 있으며, 주차 중 제2스위치(S2)를 열어 배터리 전력을 차단한 상태로 태양전지 모듈(110)의 발전 전력으로만 주차 환기 시스템을 포함한 공조 시스템의 작동이 이루어지도록 할 수 있는바, 이를 통해 배터리 방전 및 시동 성능 저하를 방지할 수 있다.In addition, when there is extra power during the driving of the blower motor, the battery can be charged. In the state where the second switch S2 is opened during parking and the battery power is cut off, The operation of the air conditioning system including the system can be performed, thereby preventing battery discharge and deterioration of starting performance.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템에서는 태양전지 전력 제어, 보다 상세하게는 태양광 발전 조건 및 차량 내 부하 상태에 따른 최대 전력점 추종(MPPT) 제어와 전력 변환 제어가 수행된다.In the solar cell system according to the embodiment of the present invention, the maximum power point tracking (MPPT) control and the power conversion control according to the photovoltaic power control, more specifically, the photovoltaic power generation condition and the load condition in the vehicle are performed.

특히, 차량 부하 상태에 따른 전력변환부(120)의 출력 제어, 보다 명확히는 차량 부하 상태에 따른 전력변환부(120)의 전력 변환(전압 변환) 및 출력전압 제어가 수행된다.Particularly, the output control of the power converter 120 according to the vehicle load condition, more specifically, the power conversion (voltage conversion) and the output voltage control of the power converter 120 according to the vehicle load condition are performed.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템에서는 후술하는 제어 과정을 통해 부하(142)의 구동 전력을 일정한 고정 전력으로 제어하게 된다.In the solar cell system according to the embodiment of the present invention, the driving power of the load 142 is controlled to a fixed fixed power through a control process to be described later.

이러한 전력 제어 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.The power control process will be described as follows.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 시스템의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a control process of a solar cell system according to an embodiment of the present invention.

도 3의 제어 과정은 차량 주차시 태양전지의 발전 전력으로 주차 환기 시스템에 공급되는 전력 제어 및 전력변환부의 출력 제어 과정을 포함하는 실시예를 나타내고 있다.The control process of FIG. 3 includes the steps of controlling the power supplied to the parking ventilation system by the generated power of the solar cell when parking the vehicle and controlling the output of the power conversion unit.

도시된 바와 같이, 태양전지 모듈(110)의 발전이 이루어지고 있는 상태에서(S10), 제어기(122)가 IG 신호로부터 차량 시동 온(On) 상태임을 판단하면 DC-DC 컨버터(123)의 작동을 제어하여, DC-DC 컨버터(123)를 통해 공급되는 전력으로 배터리(141)의 충전이 이루어지도록 할 수 있다(S20,S21,S22).When the controller 122 determines that the vehicle 122 is in the on-state from the IG signal in the state where the solar cell module 110 is being generated (S10), the operation of the DC-DC converter 123 So that the battery 141 can be charged with the power supplied through the DC-DC converter 123 (S20, S21, S22).

물론, 통상의 차량에서와 같이 엔진 동력을 전달받아 작동하는 알터네이터의 발전 전력으로 배터리 충전 및 차량 내 전기부하(142)의 작동이 이루어지도록 할 수도 있다.Of course, it is also possible to charge the battery and operate the electric load 142 in the vehicle with the generated electric power of the alternator which is operated by receiving the engine power as in a normal vehicle.

이와 같이 차량 시동 온(On) 상태에서는 피드백회로부(130)에 의한 피드백 제어는 수행되지 않으며, 도 1의 회로 구성에서 미도시된 스위치에 의해 OP 앰프(131)의 입력이 차단되므로, 이때 피드백연결회로(126)를 통해 전력변환부(120)의 제어기(122)에 입력되는 피드백 전압(Vfb)은 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)에 의해 분배된 전압값을 나타내게 된다.In this state, the feedback control by the feedback circuit unit 130 is not performed and the input of the operational amplifier 131 is cut off by the switch not shown in the circuit configuration of FIG. 1, The feedback voltage Vfb input to the controller 122 of the power conversion unit 120 through the circuit 126 represents the voltage value distributed by the first resistor R1 and the second resistor R2.

즉, 이때의 피드백 전압(Vfb)은 'Vfb = [R2/(R1+R2)]×Vout'의 값이 되며, 여기서 'R1'은 제1저항의 저항값, 'R2'는 제2저항의 저항값을 나타낸다.That is, the feedback voltage Vfb at this time is a value of Vfb = [R2 / (R1 + R2)] x Vout 'where R1 is the resistance value of the first resistor, It represents the resistance value.

상기 피드백 전압(Vfb)은 제1저항(R1) 및 제2저항(R1)의 저항값이 고정값이므로 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압(Vout)에 따라 가변되어진다.The feedback voltage Vfb varies according to the output voltage Vout of the DC-DC converter 123 because the resistance values of the first resistor R1 and the second resistor R1 are fixed values.

또한, DC-DC 컨버터(123)의 동일 출력 조건에서 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)의 사양, 즉 소자 특성값인 그 저항값에 따라서 피드백 전압(Vfb)은 다르게 나타나며, 따라서 배터리 및 전기부하 등의 사양에 따라서 적절한 저항값을 가지는 제1저항과 제2저항이 선택 적용될 수 있다.The feedback voltage Vfb varies depending on the specifications of the first resistor R1 and the second resistor R2, that is, the resistance value of the element characteristic value under the same output condition of the DC-DC converter 123, A first resistor and a second resistor having an appropriate resistance value can be selectively applied according to specifications such as a battery and an electric load.

한편, 상기 S20 단계에서 차량 시동 오프임을 판단한 경우, 제어기(122)는 실내온 센서(144)의 검출값을 설정온도와 비교하고(S30), 이때 실내온 센서의 검출값이 설정온도보다 높은 경우 주차 환기 시스템을 구동시킨다.If it is determined in step S20 that the vehicle is turned on, the controller 122 compares the detected value of the indoor temperature sensor 144 with the preset temperature (S30). If the detected value of the indoor temperature sensor is higher than the set temperature Drive the parking ventilation system.

여기서, 설정온도는 운전자가 공조 스위치나 그 밖의 공조 시스템 조작을 위해 구비된 차량 내 UI(User Interface) 장치를 통해 설정한 온도일 수 있고, 또는 운전자가 설정할 필요 없이 제어기(122)에 미리 설정되어 있는 온도가 될 수 있다.Here, the set temperature may be the temperature set by the driver through the in-vehicle UI (User Interface) device provided for the air conditioning switch or other air conditioning system operation, or may be set in advance in the controller 122 The temperature can be.

이와 같이 도 3의 제어 과정은 전기부하(142)가 주차 환기 시스템(블로워 모터)의 예인 경우의 제어 과정이며, 차량의 실내온도와 상관없이 작동이 이루어지는 전기부하(142)의 경우 S30의 단계는 생략될 수 있다.3 is a control process in the case where the electric load 142 is an example of the parking ventilation system (blower motor), and in the case of the electric load 142 in which the operation is performed regardless of the room temperature of the vehicle, the step of S30 Can be omitted.

이어 전기부하(142)로서 주차 환기 시스템의 구동시에는, 제어기(122)가 전류센서(143)에 의해 검출된 부하 전류, 즉 전력변환부(120)에서 주차 환기 시스템의 블로워 모터로 인가되는 전류와 전력변환부(120)의 출력전압(Vout)에 기초하여 해당 전기부하(142)의 구동 전력, 즉 주차 환기 시스템(블로워 모터)의 현재 구동 전력을 계산하고, 상기 계산된 현재의 구동 전력이 설정값을 만족하는지를 판단한다(S40).The driving of the parking ventilation system as the electric load 142 is then controlled so that the controller 122 controls the load current detected by the current sensor 143, Calculates the driving power of the electric load 142, that is, the current driving power of the parking ventilation system (blower motor) based on the output voltage Vout of the power conversion unit 120, It is determined whether the set value is satisfied (S40).

여기서, 현재의 구동 전력이 설정값을 만족하지 않을 경우, 구동 전력을 설정값으로 맞춰주기 위한 피드백 제어, 즉 피드백회로부(130)를 이용한 전력변환부(120)의 전력 변환 및 출력전압 제어를 수행한다.Here, when the current driving power does not satisfy the set value, feedback control for adjusting the driving power to the set value, that is, power conversion of the power conversion unit 120 using the feedback circuit unit 130 and output voltage control do.

먼저, OP 앰프(131)에 태양전지 전압(태양전압 모듈 전압, Vsolar)과 이전 제어 주기의 최대 전력점 전압(Vmppt)이 입력되도록 한다.First, the solar cell voltage (solar voltage module voltage, Vsolar) and the maximum power point voltage Vmppt of the previous control period are inputted to the OP amplifier 131.

여기서, 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)은 상기 제어기(122)에서 인가되는 전압일 수 있으며, 제어기(122)로부터 이전 MPPT 제어 주기의 최대 전력점 전압이 현재의 태양전지 전압과 함께 OP 앰프(131)에 입력되고 있는 상태이다.Here, the maximum power point voltage Vmppt may be a voltage applied from the controller 122, and the maximum power point voltage of the previous MPPT control period may be supplied from the controller 122 to the OP amplifier 131 As shown in Fig.

이와 같이 OP 앰프(131)에 태양전지 전압(Vsolar)과 최대 전력점 전압(Vmppt)이 입력될 때, 태양전지 전압이 이전 제어 주기의 최대 전력점 전압보다 낮은 경우(Vsolar < Vmppt)에는 OP 앰프(131)의 출력값에 의해 피드백 전압(Vfb)이 상승할 수 있는데(S41,S42), 제어기(122)는 이 피드백 전압(Vfb)을 입력받아 상기 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 DC-DC 컨버터(123)의 출력을 제어하게 된다(S43).When the solar cell voltage Vsolar and the maximum power point voltage Vmppt are input to the OP amplifier 131 and the solar cell voltage is lower than the maximum power point voltage of the previous control period (Vsolar <Vmppt) The controller 122 receives the feedback voltage Vfb and outputs the feedback voltage Vfb to the DC-DC converter 130 so that the feedback voltage is kept constant at the set voltage. DC converter 123 (S43).

즉, 피드백 전압(Vfb)이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 하는 전압을 출력하도록 DC-DC 컨버터(123)의 작동이 제어기(122)에 의해 제어되는 것이다. That is, the operation of the DC-DC converter 123 is controlled by the controller 122 so as to output a voltage such that the feedback voltage Vfb is kept constant at the set voltage.

상기와 같이 제어기(122)에서 최대 전력점 전압(Vmppt)이 설정되어 OP 앰프(131)에 입력되면, 최대 전력점 전압(Vmppt)과 태양전지 전압(Vsolar)를 비교하는 OP 앰프(131)의 출력에 따라, 전력변환부(120)의 출력전압, 즉 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압의 조정이 이루어질 수 있게 된다.When the maximum power point voltage Vmppt is set in the controller 122 and input to the OP amplifier 131 as described above, the OP amplifier 131 compares the maximum power point voltage Vmppt with the solar cell voltage Vsolar The output voltage of the power conversion unit 120, that is, the output voltage of the DC-DC converter 123, can be adjusted according to the output.

이때, 전력변환부(120)의 출력전압, 즉 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압(Vout)은 하강하게 되며, 이에 따라 부하(142)로 유입되는 전류(주차 환기 시스템의 소모 전류)가 줄어들게 된다(S44).At this time, the output voltage of the power conversion unit 120, that is, the output voltage Vout of the DC-DC converter 123 is lowered, so that the current (consumed current of the parking ventilation system) (S44).

또한, 상기와 같이 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압(Vout)이 하강하게 되면서 태양전지 전압(Vsolar)은 상승하게 되며, 이 태양전지 전압은 OP 앰프(131)의 또 다른 입력값인 최대 전력점 전압(Vmppt)과 같아질 때까지 상승하게 된다(S45).In addition, as described above, the output voltage Vout of the DC-DC converter 123 falls and the solar cell voltage Vsolar rises, and this solar cell voltage becomes the maximum value of the other input value of the OP amplifier 131 And increases until it becomes equal to the power point voltage Vmppt (S45).

이후 주차 환기 시스템의 구동 전력은 설정값을 만족하는 상태가 된다(S46).Thereafter, the driving power of the parking ventilation system is in a state of satisfying the set value (S46).

한편으로, 태양전지 전압(Vsolar)이 이전 제어 주기의 최대 전력점 전압(Vmppt)보다 높은 경우(Vsolar > Vmppt), OP 앰프(131)의 출력값에 의해 피드백 전압(Vfb)이 하강할 수 있는데(S42'), 제어기(122)는 이 피드백 전압(Vfb)을 입력받아 상기 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 DC-DC 컨버터(123)의 출력을 제어하게 된다(S43').On the other hand, when the solar cell voltage Vsolar is higher than the maximum power point voltage Vmppt of the previous control period (Vsolar> Vmppt), the feedback voltage Vfb can be lowered by the output value of the OP amplifier 131 S42 '), the controller 122 receives the feedback voltage Vfb and controls the output of the DC-DC converter 123 so that the feedback voltage is kept constant at the set voltage (S43').

즉, 피드백 전압(Vfb)이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 하는 전압을 출력하도록 DC-DC 컨버터(123)의 작동이 제어기(122)에 의해 제어되는 것이다. That is, the operation of the DC-DC converter 123 is controlled by the controller 122 so as to output a voltage such that the feedback voltage Vfb is kept constant at the set voltage.

이때, 전력변환부(120)의 출력전압, 즉 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압(Vout)은 상승하게 되며, 이에 따라 부하(142)로 유입되는 전류(주차 환기 시스템의 소모 전류)가 증가하게 된다(S44').At this time, the output voltage of the power conversion unit 120, that is, the output voltage Vout of the DC-DC converter 123 rises, so that the current (consumption current of the parking ventilation system) (S44 ').

또한, 상기와 같이 DC-DC 컨버터(123)의 출력전압(Vout)이 상승하게 되면서 태양전지 전압(Vsolar)은 하강하게 되며, 이 태양전지 전압은 최대 전력점 전압(Vmppt)과 같아질 때까지 하강하게 된다(S45').As described above, as the output voltage Vout of the DC-DC converter 123 rises, the solar cell voltage Vsolar falls, and until the solar cell voltage becomes equal to the maximum power point voltage Vmppt (S45 ').

이후 주차 환기 시스템의 구동 전력은 설정값을 만족하는 상태가 된다(S46).Thereafter, the driving power of the parking ventilation system is in a state of satisfying the set value (S46).

이와 같이 본 발명에 따른 태양전지 시스템에서는 태양전지의 발전 전력으로 구동하는 차량 내 부하의 상태에 따라 전력변환부(120)의 출력전압을 피드백 제어하는 전력 변환 제어를 수행함으로써 차량 내 부하에 대한 안정적인 전력 공급이 이루어질 수 있게 된다.As described above, in the solar cell system according to the present invention, by performing the power conversion control for feedback-controlling the output voltage of the power conversion unit 120 according to the state of the in-vehicle load driven by the generated power of the solar cell, Power supply can be made.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
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 exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And are also included in the scope of the present invention.

110 : 태양전지 모듈 120 : 전력변환부
121 : 태양전지 검출부 122 : 제어기
123 : DC-DC 컨버터 124 : DC-링크
125 : 회로 126 : 피드백연결회로
127 : 피드백 입력단 130 : 피드백회로부
131 : OP 앰프 141 : 차량 배터리
142 : 전기부하 143 : 전류센서
144 : 실내온 센서 S1 : 제1스위치
S2 : 제2스위치 S3 : 제3스위치
R1 : 제1저항 R2 : 제2저항
R3 : 제3저항110: solar cell module 120: power conversion unit
121: solar cell detection unit 122:
123: DC-DC converter 124: DC-link
125: circuit 126: feedback connection circuit
127: feedback input stage 130: feedback circuit
131: OP amp 141: Vehicle battery
142: electric load 143: current sensor
144: room temperature sensor S1: first switch
S2: second switch S3: third switch
R1: first resistance R2: second resistance
R3: third resistance

Claims (18)

차량에 설치된 태양전지 모듈;
상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 조절하여 DC-링크를 통해 전기부하로 출력하는 전력변환부; 및
상기 DC-링크와 전력변환부의 피드백 입력단 사이에 구성되고, 상기 전력변환부의 출력전압에 따른 피드백 전압을 태양전지 모듈의 현재 출력전압에 따라 가변시키는 피드백회로부를 포함하고,
상기 전력변환부는,
상기 태양전지 모듈에 연결되어 태양전지 모듈로부터 입력되는 전력을 변환하여 상기 DC-링크를 통해 출력하는 DC-DC 컨버터; 및
상기 피드백회로부에 의해 가변된 피드백 전압을 상기 피드백 입력단을 통해 입력받아 상기 가변된 피드백 전압에 따라 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
A solar cell module installed in a vehicle;
A power converter for regulating power generated in the solar cell module and outputting the power to the electric load through a DC link; And
And a feedback circuit unit configured between the DC-link and a feedback input terminal of the power conversion unit, the feedback circuit unit varying a feedback voltage according to an output voltage of the power conversion unit according to a current output voltage of the solar cell module,
Wherein the power conversion unit comprises:
A DC-DC converter connected to the solar cell module for converting power input from the solar cell module and outputting the converted power through the DC-link; And
And a controller which receives the feedback voltage varied by the feedback circuit unit through the feedback input and controls the output of the DC-DC converter according to the variable feedback voltage.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 하는 전압을 출력하도록 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method according to claim 1,
The controller comprising:
Wherein the control unit controls the DC-DC converter to receive the variable feedback voltage and to output a voltage that keeps the feedback voltage constant at a set voltage.
청구항 1에 있어서,
상기 피드백회로부는,
상기 DC-링크에서 분기된 피드백연결회로에서 접지단과의 사이에 설치되는 제1저항 및 제2저항;
출력단이 상기 제1저항 및 제2저항과 전력변환부의 피드백 입력단 사이의 피드백연결회로에 연결되는 OP 앰프; 및
상기 OP 앰프의 출력단에 설치되는 제3저항을 포함하고,
상기 OP 앰프는 태양전지 모듈의 현재 출력전압(Vsolar)과 이전의 최대 전력점 전압(Vmppt)을 입력으로 하고, 입력값인 상기 태양전지 전압과 최대 전력점 전압에 따라 제3저항을 통해 출력되는 전압 출력값에 의해 상기 피드백연결회로의 전압인 피드백 전압(Vfb)을 가변시키는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the feedback circuit section comprises:
A first resistor and a second resistor provided between the ground and the feedback connection circuit branched from the DC-link;
An output of which is connected to a feedback connection circuit between the first resistor and the second resistor and a feedback input of the power converter; And
And a third resistor provided at an output terminal of the operational amplifier,
The OP amplifier receives the current output voltage Vsolar of the solar cell module and the previous maximum power point voltage Vmppt as input and outputs it through the third resistor in accordance with the input solar cell voltage and the maximum power point voltage And changes the feedback voltage (Vfb) which is the voltage of the feedback connection circuit by the voltage output value.
청구항 3에 있어서,
상기 OP 앰프는 상기 태양전지 모듈의 현재 출력전압(Vsolar)이 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)보다 낮은 경우, 상기 피드백 전압(Vfb)을 상승시키는 전압 출력이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the operational amplifier is configured to generate a voltage output for raising the feedback voltage (Vfb) when the current output voltage (Vsolar) of the solar cell module is lower than the maximum power point voltage (Vmppt) system.
청구항 4에 있어서,
상기 OP 앰프의 전압 출력으로 피드백 전압(Vfb)이 상승하면,
상기 제어기는,
상기 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 하강시켜 태양전지 모듈의 전압을 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)까지 상승시키는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method of claim 4,
When the feedback voltage Vfb rises to the voltage output of the OP amplifier,
The controller comprising:
The variable feedback voltage is received and the output voltage of the DC-DC converter is lowered so that the feedback voltage is kept constant at the set voltage so as to increase the voltage of the solar cell module to the maximum power point voltage Vmppt Wherein the solar cell system is a solar cell system.
청구항 3에 있어서,
상기 OP 앰프는 상기 태양전지 모듈의 현재 출력전압(Vsolar)이 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)보다 높은 경우, 상기 피드백 전압(Vfb)을 하강시키는 전압 출력이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the operational amplifier is configured to output a voltage for lowering the feedback voltage Vfb when the current output voltage Vsolar of the solar cell module is higher than the maximum power point voltage Vmppt. system.
청구항 6에 있어서,
상기 OP 앰프의 전압 출력으로 피드백 전압(Vfb)이 하강하면,
상기 제어기는,
상기 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 상승시켜 태양전지 모듈의 전압을 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)까지 하강시키는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method of claim 6,
When the feedback voltage Vfb falls to the voltage output of the OP amplifier,
The controller comprising:
The variable feedback voltage is received and the output voltage of the DC-DC converter is raised so that the feedback voltage is kept constant at the set voltage so as to lower the voltage of the solar cell module to the maximum power point voltage Vmppt Wherein the solar cell system is a solar cell system.
청구항 4 또는 청구항 6에 있어서,
상기 제어기는 MPPT 알고리즘에 따라 DC-DC 컨버터를 제어하여 태양전지 모듈의 출력을 제어하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어기이고,
상기 최대 전력점 전압은 이전 MPPT 제어 주기의 최대 전력점 전압인 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method according to claim 4 or 6,
The controller is an MPPT (Maximum Power Point Tracking) controller for controlling the output of the solar cell module by controlling the DC-DC converter according to the MPPT algorithm,
Wherein the maximum power point voltage is a maximum power point voltage of a previous MPPT control period.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기는,
차량 시동 오프 상태에서, 태양전지 모듈의 발전 전력으로 구동하는 전기부하의 구동시, 상기 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하지 않는 경우, 상기 입력된 피드백 전압에 따라 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The controller comprising:
When the driving power of the electric load does not satisfy the set value at the time of driving the electric load driven by the generated electric power of the solar cell module in the vehicle starting-off state, the output of the DC-DC converter according to the input feedback voltage Wherein the control unit is configured to control the solar cell module.
차량에 설치된 태양전지 모듈; 상기 태양전지 모듈에서 생성되는 전력을 조절하여 DC-링크를 통해 전기부하로 출력하는 전력변환부; 및 상기 DC-링크와 전력변환부의 피드백 입력단 사이에 구성되고, 상기 전력변환부의 출력전압에 따른 피드백 전압을 태양전지 모듈의 현재 출력전압에 따라 가변시키는 피드백회로부를 포함하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법에 있어서,
제어기가 태양전지 모듈의 발전이 이루어지고 있는 상태에서 차량 시동이 오프 상태임을 판단하는 단계;
상기 제어기가 차량 시동 오프 상태에서 태양전지 모듈의 발전 전력으로 구동하는 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하는지를 판단하는 단계;
상기 제어기가 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하지 않을 경우 피드백회로부에 의해 피드백 전압이 태양전지 모듈의 현재 출력전압에 따라 가변되도록 하는 단계;
상기 제어기가 피드백회로부에 의해 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압에 따라 태양전지 모듈에 연결된 전력변환부 내 DC-DC 컨버터의 출력을 제어하여 전기부하의 구동 전력이 설정값을 만족하도록 하는 단계를 포함하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
A solar cell module installed in a vehicle; A power converter for regulating power generated in the solar cell module and outputting the power to the electric load through a DC link; And a feedback circuit unit configured between the DC-link and a feedback input terminal of the power conversion unit, and configured to vary a feedback voltage according to an output voltage of the power conversion unit according to a current output voltage of the solar cell module. In this case,
Determining that the vehicle is in an off state when the controller is in the process of generating the solar cell module;
Determining whether the driving power of the electric load driven by the generated electric power of the solar cell module satisfies the set value in the vehicle starting off state of the controller;
Causing the feedback circuit unit to vary the feedback voltage according to the current output voltage of the solar cell module when the controller does not satisfy the set value of the driving power of the electric load;
The controller receiving the feedback voltage variable by the feedback circuit unit and controlling the output of the DC-DC converter in the power conversion unit connected to the solar cell module according to the feedback voltage so that the driving power of the electric load satisfies the set value And a control unit for controlling the solar cell system.
청구항 10에 있어서,
상기 제어기는,
상기 가변된 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 하는 전압을 출력하도록 상기 DC-DC 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
The method of claim 10,
The controller comprising:
Wherein the control unit controls the DC-DC converter to output a voltage such that the variable feedback voltage is kept constant at a set voltage.
청구항 10에 있어서,
상기 피드백회로부는,
상기 DC-링크에서 분기된 피드백연결회로에서 접지단과의 사이에 설치되는 제1저항 및 제2저항;
출력단이 상기 제1저항 및 제2저항과 전력변환부의 피드백 입력단 사이의 피드백연결회로에 연결되는 OP 앰프; 및
상기 OP 앰프의 출력단에 설치되는 제3저항을 포함하고,
상기 OP 앰프는 태양전지 모듈의 현재 출력전압(Vsolar)과 이전의 최대 전력점 전압(Vmppt)을 입력으로 하고, 입력값인 상기 태양전지 전압과 최대 전력점 전압에 따라 제3저항을 통해 출력되는 전압 출력값에 의해 상기 피드백연결회로의 전압인 피드백 전압(Vfb)을 가변시키는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
The method of claim 10,
Wherein the feedback circuit section comprises:
A first resistor and a second resistor provided between the ground and the feedback connection circuit branched from the DC-link;
An output of which is connected to a feedback connection circuit between the first resistor and the second resistor and a feedback input of the power converter; And
And a third resistor provided at an output terminal of the operational amplifier,
The OP amplifier receives the current output voltage Vsolar of the solar cell module and the previous maximum power point voltage Vmppt as input and outputs it through the third resistor in accordance with the input solar cell voltage and the maximum power point voltage And the feedback voltage (Vfb), which is the voltage of the feedback connection circuit, is varied by the voltage output value.
청구항 12에 있어서,
상기 OP 앰프는 상기 태양전지 모듈의 현재 출력전압(Vsolar)이 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)보다 낮은 경우, 상기 피드백 전압(Vfb)을 상승시키는 전압 출력이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
The method of claim 12,
Wherein the operational amplifier is configured to generate a voltage output for raising the feedback voltage (Vfb) when the current output voltage (Vsolar) of the solar cell module is lower than the maximum power point voltage (Vmppt) Method of controlling the system.
청구항 13에 있어서,
상기 OP 앰프의 전압 출력으로 피드백 전압(Vfb)이 상승하면,
상기 제어기는,
상기 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 하강시켜 태양전지 모듈의 전압을 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)까지 상승시키는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
14. The method of claim 13,
When the feedback voltage Vfb rises to the voltage output of the OP amplifier,
The controller comprising:
The variable feedback voltage is received and the output voltage of the DC-DC converter is lowered so that the feedback voltage is kept constant at the set voltage so as to increase the voltage of the solar cell module to the maximum power point voltage Vmppt And a control unit for controlling the power supply unit.
청구항 12에 있어서,
상기 OP 앰프는 상기 태양전지 모듈의 현재 출력전압(Vsolar)이 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)보다 높은 경우, 상기 피드백 전압(Vfb)을 하강시키는 전압 출력이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
The method of claim 12,
Wherein the operational amplifier is configured to output a voltage for lowering the feedback voltage Vfb when the current output voltage Vsolar of the solar cell module is higher than the maximum power point voltage Vmppt. Method of controlling the system.
청구항 15에 있어서,
상기 OP 앰프의 전압 출력으로 피드백 전압(Vfb)이 하강하면,
상기 제어기는,
상기 가변된 피드백 전압을 입력받아 피드백 전압이 설정전압으로 일정하게 유지되도록 상기 DC-DC 컨버터의 출력 전압을 상승시켜 태양전지 모듈의 전압을 상기 최대 전력점 전압(Vmppt)까지 하강시키는 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
16. The method of claim 15,
When the feedback voltage Vfb falls to the voltage output of the OP amplifier,
The controller comprising:
The variable feedback voltage is received and the output voltage of the DC-DC converter is raised so that the feedback voltage is kept constant at the set voltage so as to lower the voltage of the solar cell module to the maximum power point voltage Vmppt And a control unit for controlling the power supply unit.
청구항 13 또는 청구항 15에 있어서,
상기 제어기는 MPPT 알고리즘에 따라 DC-DC 컨버터를 제어하여 태양전지 모듈의 출력을 제어하는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어기이고,
상기 최대 전력점 전압은 이전 MPPT 제어 주기의 최대 전력점 전압인 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법.
The method according to claim 13 or 15,
The controller is an MPPT (Maximum Power Point Tracking) controller for controlling the output of the solar cell module by controlling the DC-DC converter according to the MPPT algorithm,
Wherein the maximum power point voltage is a maximum power point voltage of a previous MPPT control period.
청구항 10에 있어서,
상기 전기부하가 주차 환기 시스템의 블로워 모터인 것을 특징으로 하는 차량용 태양전지 시스템의 제어 방법. The method of claim 10,
Wherein the electric load is a blower motor of a parking ventilation system.
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