KR20190019355A - 태양광 가로등 시스템 - Google Patents

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Abstract

가로등 기둥에 설치되는 가로등과, 가로등 기둥에 설치되는 태양전지 패널과, 태양전지패널이 태양광을 추적하도록 구동시키는 태양광 추적장치 및 태양전지 패널에서 생산된 전기에너지를 충전하는 충전장치를 포함하며, 충전장치는, 맑은 날 태양전지 패널에서 생산되는 전기에너지를 그대로 충전하는 메인 충전유닛과, 흐린 날 태양전지 패널에서 산란광으로 생산되는 전기에너지를 충전하고 만충전시 메인 충전유닛으로 방전시켜서 메인 충전유닛을 충전하는 보조 충전유닛과, 조도를 측정하는 조도센서와, 보조 충전유닛의 충전전압을 측정하는 전압 측정부와, 태양전지 패널에서 생산된 전기에너지를 메인 충전유닛 또는 보조 충전유닛으로 선택적으로 보내는 제1릴레이와, 보조 충전유닛과 메인 충전유닛 사이를 선택적으로 스위칭하는 제2릴레이 및, 조도센서에서의 측정값에 따라 제1릴레이의 스위칭동작을 제어하고, 전압 센서에서의 측정전압에 따라 제2릴레이의 스위칭동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템이 개시된다.

Description

태양광 가로등 시스템{A SOLAR STREET LIGHT SYSTEM}
본 발명은 태양광 가로등 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흐린 날에도 태양광 발전을 통한 충전이 가능하여 가로등을 태양광으로 운용할 수 있는 태양광 가로등 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은, 기존의 타 에너지원과는 달리 온실가스 배출 또는 환경 파괴 요인을 발생시키지 않고 에너지를 얻을 수 있는 무공해 에너지원으로서, 태양전지에 의해 태양광을 직접 전력으로 변환하는 것을 의미한다.
이러한 태양광 발전은, 태양광이 태양전지모듈에 입사되는 입사각이 발전효율에 직결되는 문제인데, 일조량이 많은 지역에 태양전지모듈이 위치된다고 하더라도, 태양의 고도 및 방위가 수시로 변하기 때문에, 태양전지모듈은 태양의 고도 및 반위에 따라 움직일 필요가 있다.
이러한 점을 감안하여 태양전지모듈이 태양의 위치를 추종하여 자세 변경하도록 하는 트랙킹장치 즉, 태양광 추적장치가 다양하게 개발된 바 있다.
일 예로서, 대한민국 등록특허 제10-1346684호에서는 제1프레임 위에 3개의 태양전지모듈을 배치하고, 액추에이터들로 이루어진 제1 및 2고도작동부와 회전조작부를 이용하여 태양전지모듈이 태양광을 추적하도록 하는 구성이 기재되어 있다.
그런데 종래의 기술에 의하면, 복수의 태양전지모듈을 동기화시켜 조작하기 위한 회동지지레버의 유격이 심해서 강풍 등에 흔들림이 발생하여 안정성이 저하된다.
또한, 태양전지모듈을 지지하는 제1프레임을 각도 조절하는 제2고도작동부에 큰 부하가 발생하여 구동모터 등의 용량이 커지고, 그로 인해 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 다수의 태양전지모듈을 동시화시키기 위해서 다수의 부품과 연동장치가 필요하게 되어 부품 수가 증가하고 무게가 증가하여 안정성이 떨어지며, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 최근에는 태양전지패널의 설치 공간과 설치비용을 절약하기 위해서 가로등에 태양전지패널을 설치하고 있는데, 가로등에서도 보다 간단한 구성과 경량화된 구성을 통해 안정적으로 동작되고, 비용을 절감할 수 있는 추적장치의 적용이 요구되고 있다.
또한, 종래의 가로등의 태양광 발전장치는 날씨가 흐린 날에는 배터리를 충전하기 위한 충분한 양의 발전을 하기 어려우므로, 이를 통해 가로등의 점등전원을 확보하는데 어려움이 있었다. 따라서 부조일수에 따라서 태양광 가로등을 사용하는데 많은 제한이 따르는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 부조일수에 무관하게 태양광 발전을 통해 가로등을 운용할 수 있는 태양광 가로등 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 가로등 시스템은, 가로등 기둥의 등주에 설치되는 가로등; 상기 가로등 기둥의 등주에 설치되는 태양전지 패널; 상기 태양전지패널이 태양광을 추적하도록 구동시키는 태양광 추적장치; 및 상기 태양전지 패널에서 생산된 전기에너지를 충전하는 충전장치;를 포함하며, 상기 충전장치는, 맑은 날 상기 태양전지 패널에서 생산되는 전기에너지를 그대로 충전하는 메인 충전유닛; 흐린 날 태양전지 패널에서 산란광으로 생산되는 전기에너지를 충전하고, 만충전시 상기 메인 충전유닛으로 방전시켜서 상기 메인 충전유닛을 충전하는 보조 충전유닛; 조도를 측정하는 조도센서; 상기 보조 충전유닛의 충전전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 태양전지 패널에서 생산된 전기에너지를 상기 메인 충전유닛 또는 상기 보조 충전유닛으로 선택적으로 보내는 제1릴레이; 상기 보조 충전유닛과 상기 메인 충전유닛 사이를 선택적으로 스위칭하는 제2릴레이; 및 상기 조도센서에서의 측정값에 따라 상기 제1릴레이의 스위칭동작을 제어하고, 상기 전압 센서에서의 측정전압에 따라 상기 제2릴레이의 스위칭동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 흐린 날에는 산란광을 이용하여 적은 양으로 발전되는 전기에너지를 보조 충전유닛으로 충전한 뒤, 메인 충전유닛의 충전을 보충하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 메인 충전유닛은 리튬이온 축전지 및 상기 리튬이온 축전지를 충전하는 메인 충전기를 포함하고, 상기 보조 충전유닛은, 배터리 캐피시터; 및 상기 배터리 캐피시터를 충전하는 보조 충전기;를 포함하고, 상기 리튬이온 축전지는 상기 가로등의 1일 사용량의 1.4배 이상의 충전용량을 갖는 것으로 충분하다.
이로써, 배터리 캐피시터의 만충전시 리튬이온 축전지를 보충 충전하도록 할 수 있고, 이로 인해 1일 사용량의 1.4배 용량의 배터리 용량으로도 항상 1일 사용량 이상의 전력을 충전 시킬 수 있기 때문에 부조일수에 상관없이 가로등을 사용할 수 있게 된다.
또한, 상기 배터리 캐피시터의 만 충전시의 정격전압은 상기 리튬이온 축전지 전압의 1.2배 정도(이상)의 전압이 요구 된다.
이로써, 배터리 캐피시터의 만충전시 방전에 의해 리튬이온 축전지를 자동으로 충전할 수 있다.
또한, 상기 태양광 추적장치는, 전지패널을 지지하는 어레이 프레임; 상기 어레이 프레임 상부를 상하 회동 이동 가능하게 지지하는 턴테이블; 상기 턴테이블을 회전 가능하게 지지하며, 가로등 기둥에 고정 설치되는 가이드레일 프레임; 상기 턴테이블에 피봇으로 결합되는 상기 어레이 프레임을 상기 피봇을 중심으로 회동시켜 상하 방향으로 각도 조절하는 고도각 조절유닛; 및 상기 턴테이블을 상기 가이드레일 프레임 상에서 상기 가로등 기둥을 중심을 회전시켜서 상기 태양전지패널의 방위각을 조절하는 방위각 조절유닛;을 포함하며,
상기 고도각 조절유닛은, 상기 턴테이블에 수직으로 설치되는 승강가이드바; 상기 턴테이블에 설치되는 풀리 구동모터; 상기 풀리 구동모터의 축에 연결되는 구동풀리; 일단은 상기 구동풀리에 연결되고 타단은 상기 어레이 프레임 상단에 연결되는 와이어; 및 상기 승강 가이드바의 상단부에 설치되어 상기 와이어의 이동을 지지하는 와이어 지지도루래;를 포함하는 것이 좋다.
이로써, 태양전지 패널이 태양광을 추적하여 항상 수직으로 대면하게 됨으로써 태양광 발전효율을 높일 수 있고, 그로 인해 태양전지 패널의 사이즈를 줄일 수 있다.
또한, 상기 가로등 기둥에 설치되어 상기 턴테이블을 회전 가능하게 지지하는 제1베어링; 및 상기 제1베어링의 상부에 위치되며, 상기 가로등 기둥에 대해 상기 승강 가이드바의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 제2베어링;을 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 태양전지패널은 상기 가로등기둥을 기준으로 양측에 대칭되게 한 쌍이 배치되고, 상기 한 쌍의 태양전지패널을 각각 지지하는 어레이 프레임이 서로 연결되는 중앙부분에서 상기 와이어에 연결되어 상하방향으로 각도 조절되는 것이 좋다.
본 발명의 태양광 가로등 시스템에 따르면, 고도각 조절을 위해서 와이어를 도르래 방식으로 조절하여 제어함으로써, 와이어의 당김과 풀림 동작이 부드럽게 이루어짐에 따라 고도각 조절시 태양전지패널의 흔들림과 충격 발생 등을 최소화할 수 있다.
특히, 와이어에 의해 태양전지패널이 지지되는 구조이므로, 구조가 단순하여 하자요인이 적어 안전운전과 유지보수가 용이해 진다.
또한, 부품의 간소화와 소형화 및 경량화가 가능하게 되며, 그로 인해 제품의 안정성을 향상시키고, 원가를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 흐린 날과 맑은 날을 조도센서로 구분하여 태양전지 패널에서 생산되는 전기에너지의 양에 따라서 메인 충전유닛과 보조 충전유닛을 선택적으로 직접 충전하고, 보조 충전유닛의 만충전시에는 방전에 의해 메인 충전유닛의 리튬이온 축전지를 충전하도록 할 수 있다.
따라서 부조일수에 상관없이 산란광으로 무제한 태양광 발전이 가능하게 됨으로써 가로등을 정상적으로 운영할 수 있게 되어 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타내 보인 개략적인 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가로등용 태양광 발전용 추적장치를 나타내 보인 측면도이다.
도 3은 도 2의 상태에서 태양전지패널을 각도 조절하여 눕힌 상태를 보인 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 고도각 조절유닛을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 충전장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 가로등 시스템을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 가로등 시스템(100)은, 태양전지패널(10)과, 태양전지패널(10)이 태양을 추적하도록 하는 태양광 추적장치(101)와, 발전 에너지 충전장치(103) 및 가로등(105)을 구비한다.
여기서, 상기 태양광 추적장치(101)는, 태양전지패널(10)을 지지하는 어레이 프레임(110), 어레이 프레임(110)을 회전 가능하게 지지하는 턴테이블(120), 턴테이블(120)이 회전 가능하게 지지되는 가이드레일 프레임(130), 어레이 프레임(110)을 상하 이동시켜서 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하는 고도각 조절유닛(140), 태양의 방위각에 따라 상기 턴테이블(120)을 회전시키는 방위각 조절유닛(150)을 구비한다.
여기서, 태양전지패널(10)은 한 쌍이 구비되어, 가로등 기둥(20) 위의 등주(23)을 중심으로 양측에 대칭되게 배치되며, 어레이 프레임(110)에 지지된다. 어레이 프레임(110)의 일단은 턴테이블(121) 전단 양측에 구비된 피봇에 상하 회전 가능하게 결합된다. 그리고 어레이 프레임(110)의 타단은 고도각 조절유닛(140)에 의해 상하로 이동 조절됨으로써 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 수 있다.
턴테이블(120)은 4각형의 테이블 몸체(121)와, 테이블 몸체(121)의 테두리에서 하부로 연결된 받침부(123)를 구비한다. 테이블 몸체(121)의 상부 전단에 어레이 프레임(110)이 상하 회동 가능하게 피봇 연결된다. 그리고 받침부(123)는 테이블 몸체(121)의 4변 하부에 4개의 가이드롤러(158)에 의해 가이드레일 프레임(130)에서 회전이 가능하게 지지된다. 그리고 턴테이블(120)과 가로등 기둥(23) 사이에는 제1베어링(125)이 설치된다.
가이드레일 프레임(130)은 가로등 기둥(20)에 고정 설치되어, 턴테이블(120)이 기둥(20)을 중심으로 소정 각도 왕복 회전될 수 있도록 지지한다. 이러한 베이스 프레임(130)은 원판 구조를 갖는 것이 바람직하다.
고도각 조절유닛(140)은 턴테이블(120) 상에서 회동프레임(110)의 각도를 상하로 조절하여 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하기 위한 것이다. 이러한 고도각 조절유닛(140)은 턴테이블(120)의 대략 중심부분에서 수직으로 설치되는 승강 가이드바(141)와, 턴테이블(120)에 설치되는 풀리 구동모터(143), 풀리 구동모터(143)의 축에 연결되는 구동풀리(145), 일단은 구동풀리(145)에 연결되고 타단은 회동프레임(110)에 연결되는 와이어(147), 승강 가이드바(111)의 상단에 설치되어 와이어(147)의 이동을 지지하는 와이어 지지풀리(148) 및 승강 가이드바(111)의 상단을 기둥(20)에 대해 회전 가능하게 지지하는 제2베어링(149)을 구비한다.
승강 가이드바(141)는 턴테이블(120)에 대해 수직으로 소정 높이로 설치되며, 바람직하게는 가로등 등주(23)와 나란하게 인접하여 배치된다. 그리고 승강 가이드바(141)의 상단은 제2베어링(149)에 의해 가로등 등주(23)를 중심으로 회전될 수 있게 지지된다. 그리고 승강 가이드바(141)의 상단부에는 와이어 지지풀리(148)가 회전 가능하게 설치되어 도르래 기능을 할 수 있게 된다.
풀리 구동모터(143)는 턴테이블(120)에 설치되며, 그 회전축에는 구동풀리(145)가 설치된다.
상기 와이어(147)의 일단은 구동풀리(145)에 감기도록 연결되고, 타단은 어레이프레임(110)에 연결된다. 지지프레임(110)에는 와이어(147)가 연결되는 와이어 연결고리가 설치된다. 와이어(147)는 구동풀리(145)의 회전에 의해 구동풀리(145)에 감기거나 풀리면서 상기 와이어 지지풀리(148)에 가이드 되면서 이동되어 어레이프레임(110)을 도 2의 상태로 상승시키거나, 도 3과 같이 하강되도록 한다. 즉, 도 2는 와이어(147)를 최대한 당겨서 태양전지패널(10)의 기울지가 최대가 되도록 한 상태이다. 그리고 도 2의 상태에서 구동풀리(145)에 감긴 와이어(147)를 풀게 되면, 태양전지패널(10)의 하중에 의해 도 3과 같이 자동으로 하강되어 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 수 있게 된다. 따라서 태양광 발전시에는 도 2의 상태로 유지하다가, 강풍이 불 경우에는 도 3과 같은 상태가 되도록 태양전지패널(10)을 눕히면, 바람의 저항을 최소화여 강풍으로 인한 파손 등을 방지할 수 있게 된다.
이때, 복수의 태양전지패널(10) 각각을 지지하는 어레이프레임(110)은 서로 연결된 상태로서, 하나의 와이어(147)를 이용하여 복수의 태양전지패널(10)을 동시에 상하 회동시켜서 고도각을 조절할 수 있다. 따라서 복수 태양전지패널(10)의 고도각을 조절하기 위해서 구동모터(143)와 구동풀리(145)는 하나를 설치하면 되므로, 설치비용을 줄일 수 있고, 설비의 경량화가 가능하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기 방위각 조절유닛(150)은 가이드레일 프레임(130)에 설치되는 가이드레일(151)과, 턴테이블(120)에 설치되는 방위각 조절모터(153) 및 방위각 조절모터(153)의 축에 설치되는 스프라켓(155)을 구비한다. 여기서, 가이드레일 프레임(130)은 등주(23)의 하부에 해당되는 기초 기둥(21)에 고정 설치된다. 기둥(20)은 기초 기둥(21)과, 기초 기둥(21)의 상부에 볼트로 견고하게 결합되는 등주(23)로 구성된다.
상기 가이드레일(151)은 원통형상을 갖는 가이드레일 프레임(130)의 외주에 수래바퀴 모양으로 설치하여 외측 둘레에 체인을 설치하고 상기 스프라켓(155)에 걸어 회전하면 턴테이블(120)이 회전 되도록 하는 것이 좋다.
방위각 조절모터(153)는 턴테이블(120)의 외측에 설치되어 스프라켓(155)을 회전 구동시킨다. 스프라켓(155)은 방위각 조절모터(153)에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전되면서 가이드레일(151)을 따라 이동함으로써, 턴테이블(120)을 가이드레일 프레임(130) 상에서 회전시킬 수 있게 된다. 이와 같은 구성의 방위각 조절유닛(150)에 의해 태양전지패널(10)이 태양의 방향에 이루도록 방위각을 조절할 수 있게 된다.
또한, 방위각 조절유닛(150)은 턴테이블(120)의 회전운동이 가능하게 지지하도록 설치되는 가이드롤러(157)를 더 구비한다. 가이드롤러(157)는 턴테이블(120)과 가이드레일 프레임(130) 사이에 설치되며, 가이드레일 프레임(130)의 외측 테두리부분에 4개가 대칭으로 설치되며, 일정 간격으로 이격되게 배치되는 것이 좋다.
상기와 같은 구성을 가지는 태양광 추적장치(101)는 가로등 등주(23)를 기준으로 하여 태양전지패널(10)을 양측으로 대칭되게 배치하여 동시에 각도 조절하도록 함으로써 안정도를 향상시킬 수 있다.
또한, 태양전지패널(10)의 고도각을 조절할 때, 와이어(147)를 당기거나 풀어주는 소위 도르래방식으로 조작하게 되므로, 종래의 액추에이터 등으로 조작하는 것에 비하여 공간을 절약하고 제조원가를 줄일 수 있다. 또한 고도각 조절시에 진동이나 소음 등을 최소화하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 와이어를 하나의 풀리 구동모터를 이용하여 감거나 풀리도록 하여 제어하는 간단한 구성을 가짐으로써, 종래기술에 비하여 비용을 절감하고, 경량화가 가능하다. 따라서 작동부하를 줄일 수 있고 강한 바람 등에 대해 안정적으로 자세를 유지하도록 하여 구동 및 유지관리에 들어가는 비용을 줄일 수 있다.
상기 발전 에너지 충전장치(103)는 메인 충전유닛(210)과, 보조 충전유닛(220), 조도센서(230), 전압센서(240), 제어부(250) 및 제1 및 제2릴레이부(260,270)를 구비한다. 상기 발전 에너지 충전장치(103)는 베터리 박스 형태로 구성되어 턴테이블(120)에 설치될 수 있다.
메인 충전장치(210)는 리튬이온 축전지(211)와, 태양전지패널(10)에서 생성된 전기에너지를 상기 리튬이온 축전지(211)에 충전시키는 메인 충전기(213)를 구비한다. 메인 충전기(213)에는 가로등(105)이 직접 연결되어 발전에너지를 가로등(105)으로 직접 공급할 수도 있다. 리튬이온 축전기(211)는 1일 사용 가능 용량을 가로등(105)의 일일 최대 사용의 1.4배 이상의 용량을 갖도록 설정하는 것이 좋다. 그리고 태양광전지 패널(10)의 일일평균 발전량에 대응되게 리튬이온 축전지(211)의 용량을 결정하는 것이 좋다.
상기 보조 충전유닛(220)은 날씨가 흐려서 정상적인 태양광 발전이 어려울 경우에, 보조적으로 발전에너지를 충전하기 위한 것이다. 이러한 보조 충전유닛(220)은 배터리 캐피시터(221)와, 배터리 캐피시터(221)를 충전하기 위한 보조 충전기(223)를 구비한다. 보조 충전기(223)는 상기 제1릴레이(260)에 연결되어 조도센서(230)에서의 측정되는 조도가 기준 이하일 경우, 즉 흐린 날에는 태양전지 패널(10)에서 산란광으로 발전하는 소량의 발전에너지를 상기 배터리 캐피시터(221)에 충전하도록 한다. 상기 배터리 캐피시터(221)의 만 충전시의 전압은 리튬이온 축전기(211) 전압의 1.2배가 될 수 있도록 정격 전압을 설정하는 것이 좋다.
그리고 조도센서(230)에서 측정된 조도가 기준 이상일 경우, 즉 맑은 날에는 태양전지 패널(10)에서 태양광을 이용하여 충분한 양의 전기에너지를 생산하게 되므로, 이러한 발전에너지는 상기 메인 충전기(213)를 통해 리튬이온 배터리(211)에 직접 충전된다.
상기 조도센서(230)는 조도를 측정하도록 가로등 기둥에 설치되거나 주변에 설치될 수 있으며, 측정된 조도값은 제어부(250)로 전달된다.
상기 전압센서(240)는 베터리 캐퍼시터(221)에 연결되어 측정된 값은 제어부(250)에 입력되고 배터리 케퍼시터(221)가 만 충전되면 입력 전압이 상승하여 설정치에 이르면 제2릴레이(270)를 온 시켜서 리튬이온배터리(211)를 충전시킨다. 그리고 리튬이온배터리(211) 충전으로 배터리 캐퍼시터(221)가 방전되어 전압이 내려가면 전압센서(240) 입력 값이 내려가 제2릴레이(270)가 오프 되어 배터리 캐퍼시터(221)와 리튬이온배터리(211)가 분리된다.
제어부(250)는 상기 조도센서(230) 및 전압센서(240)에서 전달받은 측정값에 따라서 제1 및 제2릴레이(260,270)를 선택적으로 스위칭 제어 동작시킨다.
즉, 제어부(250)는 흐린 날인 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이, 태양전지 패널(10)에서 산란광에 의해 발전되어 생산된 전기에너지를 상기 보조 충전유닛(220)으로 공급되도록 스위칭한다. 그러면 배터리 캐피시터(221)가 충전된다. 그리고 배터리 캐피시터(221)가 만충전되어 그 정격전압이 리튬이온 축전지(211)의 전압의 1.2배가 될 때, 제2릴레이(270)를 온 구동하여 리륨이온 축전기(211)를 충전하도록 한다.
이와 같이, 흐린 날에는 보조 충전장치(220)를 이용하여 산란광에 의해 발생되는 소량의 전기에너지를 충전하고, 배터리 캐피시터(221)에 충전된 전기에너지는 제2릴레이(270)이 스위칭 온 시, 리튬이온 축전지(211)와의 전압차로 인하여 방전되는 방법에 의해 리튬이온 축전지(211)를 충전할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성을 갖는 태양광 가로등 시스템(100)에 의하면, 맑은 날에는 태양위치를 태양광 추적장치(101)로 추적하면서 태양전지 패널(10)에서 출력되는 전기에너지를 그대로 리튬이온 축전지(221)에 충전한다.
그리고 흐린 날에는 산란광에 의해 소량의 전기에너지만이 생산되므로, 이와 같이 소량 생산되는 전기에너지는 상기 보조 충전유닛(220)을 통해 배터리 캐피시터(221)에 빠르게 충전될 수 있다. 그리고 배터리 캐피시터(221)에 만충전된 전기에너지가 방전되면서 리튬이온 축전지(211)를 충전할 수 있게 된다.
따라서 맑은 날은 물론, 흐린 날에도 리튬이온 축전지(211)를 매일 복수 회에 걸쳐서 충전할 수 있으므로, 부조일수에 관계없이 가로등을 운용할 수 있게 된다.
즉, 종래에는 예를 들어, 부조일수 6일간을 사용하기 위해서는 큰 용량의 리튬이온 축전기가 필요하게 되므로, 비용이 상승하게 되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 태양전지패널을 고정식으로 설치하면, 태양전지패널의 넓이를 넓게 설계해야 하므로, 시설비용이 증가하고, 풍압을 크게 받아 유지관리의 어려움이 있었다.
이에 반하여 본 발명의 구성에 의하면, 배터리 캐피시터(221)를 가지는 보조 충전유닛(220)을 사용하여 흐린 날에서 리튬이온 축전지(211)를 충전할 수 있으므로, 리튬이온 축전지(211)의 용량은 가로등 1일 사용량의 1.4배만 되므로, 가로등의 전체적인 비용을 대략 60% 수준까지 낮출 수 있게 된다.
또한, 태양전지 패널(10)이 태양광을 추적할 수 있는 구성을 가짐으로써, 태양전지 패널(10)의 면적을 25% 이상 줄이더라도 고정식에서 얻는 발전량을 얻을 수 있으므로, 가로등 기둥에 미치는 풍압이 줄어들 뿐만 아니라, 강풍 시에는 태양전지패널(10)을 수평으로 눕게 하여 풍압문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 이탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10..태양전지패널 100..태양광 가로등 시스템
101..태양광 추적장치 103..충전장치
110..어레이 프레임 120..턴테이블
130..가이드레일 프레임 140..고도각 조절유닛
210..메인 충전유닛 211..리튬이온 축전지
213..메인 충전기 220..보조 충전유닛
221..배터리 캐피시터 223..보조 충전기
230..조도센서 240..전압 센서
250..제어부 260..제1릴레이
270..제2릴레이
150..방위각 조절유닛

Claims (6)

  1. 가로등 기둥의 등주에 설치되는 가로등;
    상기 가로등 기둥의 등주에 설치되는 태양전지 패널;
    상기 태양전지패널이 태양광을 추적하도록 구동시키는 태양광 추적장치; 및
    상기 태양전지 패널에서 생산된 전기에너지를 충전하는 충전장치;를 포함하며,
    상기 충전장치는,
    맑은 날 상기 태양전지 패널에서 생산되는 전기에너지를 그대로 충전하는 메인 충전유닛;
    흐린 날 상기 태양전지 패널에서 산란광으로 생산되는 전기에너지를 충전하고, 만충전시 상기 메인 충전유닛으로 방전시켜서 상기 메인 충전유닛을 보충 충전하는 보조 충전유닛;
    조도를 측정하는 조도센서;
    상기 보조 충전유닛의 충전전압을 측정하는 전압 측정부;
    상기 태양전지 패널에서 생산된 전기에너지를 상기 메인 충전유닛 또는 상기 보조 충전유닛으로 선택적으로 보내는 제1릴레이;
    상기 보조 충전유닛과 상기 메인 충전유닛 사이를 선택적으로 스위칭하는 제2릴레이; 및
    상기 조도센서에서의 측정값에 따라 상기 제1릴레이의 스위칭동작을 제어하고, 상기 전압 센서에서의 측정전압에 따라 상기 제2릴레이의 스위칭동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 충전유닛은 리튬이온 축전지 및 상기 리튬이온 축전지를 충전하는 메인 충전기를 포함하고,
    상기 보조 충전유닛은,
    배터리 캐피시터; 및
    상기 배터리 캐피시터를 충전하는 보조 충전기;를 포함하고,
    상기 리튬이온 축전지는 상기 가로등의 1일 사용량의 1.4배 이상의 충전용량을 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 캐피시터의 만 충전시의 정격전압은 상기 리튬이온 축전지 전압의 1.2배 이상인 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태양광 추적장치는,
    전지패널을 지지하는 어레이 프레임;
    상기 어레이 프레임을 상하 회동 이동 가능하게 지지하는 턴테이블;
    상기 턴테이블을 회전 가능하게 지지하며, 가로등 기둥에 고정 설치되는 가이드레일 프레임;
    상기 턴테이블에 피봇으로 결합되는 상기 어레이 프레임을 상기 피봇을 중심으로 회동시켜 상하 방향으로 각도 조절하는 고도각 조절유닛; 및
    상기 턴테이블을 상기 가이드레일 프레임 상에서 상기 가로등 기둥을 중심을 회전시켜서 상기 태양전지패널의 방위각을 조절하는 방위각 조절유닛;을 포함하며,
    상기 고도각 조절유닛은,
    상기 턴테이블에 수직으로 설치되는 승강가이드바;
    상기 턴테이블에 설치되는 풀리 구동모터;
    상기 풀리 구동모터의 축에 연결되는 구동풀리;
    일단은 상기 구동풀리에 연결되고 타단은 상기 어레이 프레임 상단에 연결되는 와이어; 및
    상기 승강 가이드바의 상단부에 설치되어 상기 와이어의 이동을 지지하는 와이어 지지도루래;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가로등 기둥에 설치되어 상기 턴테이블을 회전 가능하게 지지하는 제1베어링; 및
    상기 제1베어링의 상부에 위치되며, 상기 가로등 기둥에 대해 상기 승강 가이드바의 상단부를 회전 가능하게 지지하는 제2베어링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 태양전지패널은 상기 가로등기둥을 기준으로 양측에 대칭되게 한 쌍이 배치되고,
    상기 한 쌍의 태양전지패널을 각각 지지하는 어레이 프레임이 서로 연결되는 중앙부분에서 상기 와이어에 연결되어 상하방향으로 각도 조절되는 것을 특징으로 하는 태양광 가로등 시스템.
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