KR20200101003A

KR20200101003A - Energy storage device using solar cell generated power

Info

Publication number: KR20200101003A
Application number: KR1020190019088A
Authority: KR
Inventors: 이승호
Original assignee: 이승호
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Provided is an energy storage device using solar power generation. The energy storage device using solar power generation comprises: a solar power generator generating power using sunlight; and a battery unit charging or discharging the power. The battery unit includes: a plurality of batteries connected in series to form a series connection group; and a line switching unit performing connection or separation of each battery with regard to the series connection group.

Description

Energy storage device using solar cell generated power}

본 발명은 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀 밸런싱으로 배터리 효율을 향상시키면서 전력을 저장하고 제공하는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy storage device using photovoltaic power generation, and more particularly, to an energy storage device using photovoltaic power generation that stores and provides power while improving battery efficiency through cell balancing.

태양광 발전 장치를 설계함에 있어서 태양광에 의한 발전량, 저장 용량 및 전력 사용량을 고려하여야 한다. 이와 같은 고려 요소들은 어느 지역에서나 일정할 수는 없고, 이에 태양광 발전 장치는 설치 지역에 따라 그 설계가 달라지게 된다.In designing a photovoltaic device, the amount of generation, storage capacity, and power consumption by solar power must be considered. These factors of consideration cannot be constant in any area, and thus the design of the solar power generation device varies depending on the installation area.

우리나라의 경우는 일조량이 작아서 부조일에 대한 대비를 하기 위해 배터리 용량을 상대적으로 높게 설정해야 한다. 특히, 동절기에는 낮보다 밤이 길기 때문에 상대적으로 발전량은 적고 사용량은 많아 이를 감안한 태양광 발전 장치의 설계가 필수적이다.In the case of Korea, the amount of sunlight is small, so the battery capacity must be set relatively high in order to prepare for the uneven days. In particular, since the night is longer than the day in winter, the amount of power generation is relatively small and the amount of use is large, so it is essential to design a solar power generation device in consideration of this.

전력 사용량이 많을 경우 태양광 발전량 및 배터리의 용량을 상대적으로 높게 설계해야 하는데 이 경우 배터리 비용을 고려하지 않을 수 없다. 더불어, 배터리의 용량을 키우기 위해 병렬 수를 무한정 늘리는 것은 배터리의 셀 밸런스(cell balance)가 틀어지게 되는 요인이 되기도 한다.When the power consumption is high, the solar power generation amount and the capacity of the battery should be designed to be relatively high, and in this case, the battery cost must be considered. In addition, increasing the number of parallels indefinitely in order to increase the capacity of the battery may cause the cell balance of the battery to be distorted.

이에, 배터리의 용량과 무관하게 부하에 전력을 공급하는 배터리의 셀 밸런스가 유지되도록 하는 발명의 등장이 요구된다.Accordingly, there is a need for an invention to maintain a cell balance of a battery that supplies power to a load regardless of the capacity of the battery.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an energy storage device using solar power generation.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치의 일 면(aspect)은 태양광을 이용하여 전력을 생산하는 태양광 발전기, 및 상기 전력을 충전하거나 방전하는 배터리부를 포함하되, 상기 배터리부는, 직렬로 연결되어 직렬 연결 그룹을 형성하는 복수의 배터리, 및 상기 직렬 연결 그룹에 대한 각 배터리의 연결 또는 분리를 수행하는 선로 스위칭부를 포함한다.In order to achieve the above object, an aspect of the energy storage device using solar power generation of the present invention includes a solar generator that generates power using sunlight, and a battery unit that charges or discharges the power. , The battery unit includes a plurality of batteries connected in series to form a series connection group, and a line switching unit for connecting or disconnecting each battery to the series connection group.

상기 선로 스위칭부는 분리 대상 배터리를 상기 직렬 연결 그룹에서 분리하면서 상기 분리 대상 배터리를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결을 유지한다.The line switching unit separates the battery to be separated from the series connection group and maintains series connection of the remaining batteries except for the battery to be separated.

상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 선로 스위칭부를 제어하여 상기 복수의 배터리 중 선택된 배터리를 분리하고, 선택된 복수의 배터리를 직렬 연결하는 배터리 제어부를 더 포함한다.The energy storage device using photovoltaic power generation further includes a battery controller configured to separate a selected battery from among the plurality of batteries by controlling the line switching unit and connect the selected plurality of batteries in series.

상기 복수의 배터리는 비상 시에 사용 가능한 적어도 하나의 보조 배터리를 포함하고,The plurality of batteries includes at least one auxiliary battery usable in an emergency,

상기 배터리 제어부는, 상기 복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 없는 경우 상기 보조 배터리를 제외한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 상기 선로 스위칭부를 제어하고, 상기 복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 있는 경우 상기 오동작하는 배터리를 분리하고, 상기 보조 배터리를 포함한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 상기 선로 스위칭부를 제어한다.The battery control unit controls the line switching unit so that batteries other than the auxiliary battery are connected in series when there is no battery malfunctioning during the discharge operation of the plurality of batteries, and there is a battery that malfunctions when the plurality of batteries are discharged. In case the malfunctioning battery is separated, the line switching unit is controlled so that the remaining batteries including the auxiliary battery are connected in series.

상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 배터리부에서 방전된 전력을 사용하는 부하, 및 상기 부하의 전력 사용을 제어하기 위하여 상기 배터리 제어부를 제어하는 주 제어부를 더 포함하되, 상기 배터리 제어부는 상기 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수 및 상기 직렬 연결 그룹에 의하여 출력되는 전압 중 적어도 하나를 포함하는 직렬 연결 정보를 상기 주 제어부로 전달하고, 상기 주 제어부는 상기 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 상기 부하의 전력 사용량과 상기 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 상기 부하의 전력 사용량이 균형을 이루도록 상기 배터리 제어부를 제어한다.The energy storage device using photovoltaic power generation further comprises a load that uses power discharged from the battery unit, and a main control unit that controls the battery control unit to control the power use of the load, wherein the battery control unit includes the Serial connection information including at least one of the number of batteries included in the series connection group and the voltage output by the series connection group is transferred to the main control unit, and the main control unit refers to the transferred serial connection information. The battery controller is controlled so that the power consumption of the load using the reference series connection group consisting of a number of batteries and the power consumption of the load using the series connection group according to the serial connection information are balanced.

상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 복수의 배터리 각각에 연결되어 대응하는 배터리의 전력을 방전시키는 방전 저항, 및 상기 방전 저항의 회로를 개폐하는 방전 스위치를 포함한다.The energy storage device using photovoltaic power generation includes a discharge resistor connected to each of the plurality of batteries to discharge power of a corresponding battery, and a discharge switch opening and closing a circuit of the discharge resistor.

상기 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 상기 배터리부의 충전 또는 방전을 위한 선로를 개폐하는 충방전 스위치와, 상기 충방전 스위치를 제어하는 배터리 제어부, 및 상기 태양광 발전기에 의하여 생산된 전력 또는 상기 배터리부에서 방전된 전력으로 동작하여 상기 배터리 제어부를 제어하는 주 제어부를 더 포함한다.The energy storage device using solar power includes a charge/discharge switch for opening and closing a line for charging or discharging the battery unit, a battery control unit for controlling the charge/discharge switch, and electric power or the battery produced by the solar generator. It further includes a main control unit operating on the power discharged from the unit to control the battery control unit.

상기 주 제어부는, 상기 태양광 발전기에 의한 전력 생산이 중단된 상태에서 상기 배터리부의 배터리가 기준치 이하로 방전된 경우 상기 충방전 스위치가 개방되도록 상기 배터리 제어부를 제어하고, 상기 충방전 스위치가 개방된 이후에 상기 태양광 발전기에 의하여 전력이 생산되는 경우 상기 충방전 스위치가 닫히도록 상기 배터리 제어부를 제어한다.The main control unit controls the battery control unit to open the charge/discharge switch when the battery of the battery unit is discharged below a reference value in a state in which power generation by the solar generator is stopped, and the charge/discharge switch is opened. Thereafter, when power is generated by the solar generator, the battery controller is controlled to close the charge/discharge switch.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리부에 충전 요소 및 방전 요소가 연결된 것을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 배터리부로 충전 요소에 의한 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 배터리부에서 방전 요소로 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram of an energy storage device using photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a detailed configuration of the battery unit shown in FIG. 1.
3 is a diagram illustrating that a charging element and a discharging element are connected to the battery unit shown in FIG. 2.
4 and 5 are diagrams illustrating that power is supplied by a charging element to the battery unit shown in FIG. 3.
6 to 8 are views illustrating that power is supplied from the battery unit shown in FIG. 3 to a discharge element.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments to be posted below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the posting of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.When an element or layer is referred to as “on” or “on” of another element or layer, it is possible to interpose another layer or other element in the middle as well as directly above the other element or layer. All inclusive. On the other hand, when a device is referred to as "directly on" or "directly on", it indicates that no other device or layer is interposed therebetween.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., as shown in the figure It may be used to easily describe the correlation between the device or components and other devices or components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of the device during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if an element shown in the figure is turned over, an element described as “below” or “beneath” another element may be placed “above” another element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. The device may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and/or sections, of course, these elements, components and/or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component or section from another element, component or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element, or the first section mentioned below may be a second element, a second element, or a second section within the technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements, and/or elements, steps, actions and/or elements mentioned. Or does not exclude additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components are assigned the same reference numerals and duplicated Description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an energy storage device using photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치(10)는 타이머(100), 강수 감지부(200), 저장부(300), 주 제어부(400), 배터리 제어부(500), 태양광 발전기(600), 배터리부(700) 및 부하(800)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the energy storage device 10 using photovoltaic power generation includes a timer 100, a precipitation detection unit 200, a storage unit 300, a main control unit 400, a battery control unit 500, and solar power. It is configured to include a generator 600, a battery unit 700 and a load 800.

타이머(100)는 현재 시간을 제공할 수도 있다. 이를 위하여, 타이머(100)는 내장된 시계를 이용하거나 무선파에 포함된 신호를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 타이머(100)는 GPS(Global Positioning System) 신호 또는 FM(Frequency Modulation) 주파수를 따라 전파되는 무선 신호에서 현재 시간을 추출하여 제공할 수 있다. 이를 위하여, 타이머(100)는 GPS 신호 또는 FM 신호를 수신하는 신호 수신 수단(미도시)을 구비할 수 있다.The timer 100 may provide the current time. To this end, the timer 100 may use a built-in clock or a signal included in a radio wave. For example, the timer 100 may extract and provide the current time from a global positioning system (GPS) signal or a radio signal propagating along an FM (Frequency Modulation) frequency. To this end, the timer 100 may include a signal receiving means (not shown) for receiving a GPS signal or an FM signal.

강수 감지부(200)는 낙하하는 빗물 또는 눈이 녹은 물을 감지하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 강수 감지부(200)는 강수를 수용하는 수용 공간(미도시) 및 수용 공간에 수용된 물에 의해 전기적으로 연결되는 2개의 전극을 포함하여 구성될 수 있다.The precipitation detection unit 200 serves to detect falling rain or melted snow. For example, the precipitation detection unit 200 may include an accommodation space (not shown) for receiving precipitation and two electrodes electrically connected by water accommodated in the accommodation space.

주 제어부(400)는 타이머(100)에 의해 확인된 현재 시간 및 강수 감지부(200)에 의하여 감지된 강수 여부에 따라 부하(800)의 전력 사용을 제어하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 본 발명에서 부하(800)는 램프를 포함할 수 있는데, 주 제어부(400)는 현재 시간 및 강수 여부에 따라 램프의 점등, 소등 및 디밍을 제어할 수 있다. 구체적으로, 주 제어부(400)는 특정 시간에 램프가 점등되고, 다른 시간에 램프가 소등되도록 할 수 있으며, 시간대별 램프의 밝기를 조절할 수도 있다.The main control unit 400 controls the use of power of the load 800 according to the current time checked by the timer 100 and whether or not there is precipitation detected by the precipitation detection unit 200. For example, in the present invention, the load 800 may include a lamp, and the main controller 400 may control lighting, turning off, and dimming of the lamp according to the current time and whether there is precipitation. Specifically, the main control unit 400 may turn on the lamp at a specific time and turn off the lamp at another time, and may adjust the brightness of the lamp for each time period.

본 발명의 부하(800)가 램프인 경우 본 발명의 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치는 태양광 발전 전력으로 램프를 점등시키는 가로등일 수 있다. 이 때, 램프는 색 온도가 조절되는 것일 수 있다. 예를 들어, 램프는 상대적으로 높은 색 온도(이하, 제1 색 온도라 한다)로 빛을 발산하거나, 제1 색 온도보다 낮은 색 온도(이하, 제2 색 온도라 한다)로 빛을 발산할 수 있다.When the load 800 of the present invention is a lamp, the energy storage device using photovoltaic power generation according to the present invention may be a street light for lighting the lamp with solar power. In this case, the lamp may have a color temperature controlled. For example, a lamp emits light at a relatively high color temperature (hereinafter, referred to as a first color temperature) or a color temperature lower than a first color temperature (hereinafter referred to as a second color temperature). I can.

주 제어부(400)는 강수 여부에 따라 램프의 색 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 강수가 없는 경우 주 제어부(400)는 제1 색 온도로 빛이 발산되도록 램프를 제어하고, 강수가 있는 경우 주 제어부(400)는 제2 색 온도로 빛이 발산되도록 램프를 제어할 수 있다. 강수가 있는 경우 제1 색 온도에서는 램프에서 지면까지 빛이 올바르게 전달되지 못할 수 있는데, 제2 색 온도로 빛이 발산됨에 따라 램프에서 지면까지 빛이 올바르게 전달될 수 있다.The main controller 400 may adjust the color temperature of the lamp according to whether or not there is precipitation. For example, when there is no precipitation, the main controller 400 controls the lamp to emit light at a first color temperature, and when there is precipitation, the main controller 400 controls the lamp to emit light at a second color temperature. can do. In the case of precipitation, light may not be properly transmitted from the lamp to the ground at the first color temperature. As light is emitted at the second color temperature, light may be correctly transmitted from the lamp to the ground.

저장부(300)는 제어 시간 정보를 저장하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이, 주 제어부(400)는 현재 시간을 참조하여 부하(800)의 전력 사용을 제어할 수 있는데, 주 제어부(400)는 제어 시간 정보에 명시된 시간에 맞게 부하(800)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 부하(800)가 램프인 경우 제어 시간 정보는 램프의 점등 시각, 소등 시각, 디밍 시각 및 디밍 정도 중 적어도 하나를 포함한다.The storage unit 300 serves to store control time information. As described above, the main control unit 400 can control the power use of the load 800 by referring to the current time, and the main control unit 400 is supplied to the load 800 according to the time specified in the control time information. Power can be controlled. When the load 800 is a lamp, the control time information includes at least one of an on time, an off time, a dimming time, and a dimming degree of the lamp.

점등 시각은 점등이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 점등 시각이 오후 6시로 설정되어 있는 경우 오후 6시에 램프로 전력이 공급되고, 이에 따라 램프가 점등될 수 있다.The lighting time refers to a time point at which lighting is performed. If the lighting time is set to 6 pm, power is supplied to the lamp at 6 pm, and accordingly, the lamp may be lit.

소등 시각은 소등이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 소등 시각이 오전 7시로 설정되어 있는 경우 오전 7시에 램프로의 전력 공급이 중단되고, 이에 따라 램프가 소등될 수 있다.The turn-off time refers to a point in time when the turn-off is performed. If the turn-off time is set to 7:00 am, power supply to the lamp is stopped at 7:00 am, and accordingly, the lamp may be turned off.

디밍 시각은 디밍이 수행되는 시점을 의미하는 것으로서, 디밍 시각이 오전 6시로 설정되어 있는 경우 오전 6시에 램프로의 전력이 공급되면서 전력량이 조절되고, 이에 따라 램프가 디밍될 수 있다.The dimming time refers to a time point at which dimming is performed. When the dimming time is set to 6 am, power is supplied to the lamp at 6 am and the amount of power is adjusted, and the lamp may be dimmed accordingly.

디밍 정도는 램프의 최대 밝기에 대한 밝기 정도를 의미하는 것으로서, 예를 들어 디밍 정도는 최대 밝기의 50%로 설정될 수 있다. 이와 같이 50%의 전력이 공급되는 경우 램프는 최대 밝기의 50%의 밝기로 빛을 발산하게 된다.The degree of dimming refers to the degree of brightness relative to the maximum brightness of the lamp. For example, the degree of dimming may be set to 50% of the maximum brightness. In this way, when 50% of power is supplied, the lamp emits light at 50% of the maximum brightness.

또한, 주 제어부(400)는 배터리부(700)의 배터리(711~717)(도 2 참조)로부터 얻은 정보에 따라 배터리(711~717)에 대한 정상 동작 여부를 판별하고, 오동작 배터리에 대한 제어와 배터리 상태를 감안한 별도의 연산으로 부하(800)의 전력 사용 등을 제어할 수 있다.In addition, the main control unit 400 determines whether the batteries 711 to 717 operate normally according to information obtained from the batteries 711 to 717 (refer to FIG. 2) of the battery unit 700, and controls the malfunctioning battery. It is possible to control the power use of the load 800 and the like through a separate operation in consideration of the state of the battery and the battery.

주 제어부(400)는 배터리 제어부(500)를 제어함으로써 부하(800)의 동작을 제어할 수 있다.The main controller 400 may control the operation of the load 800 by controlling the battery controller 500.

배터리 제어부(500)는 배터리부(700)를 제어하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 배터리 제어부(500)는 배터리부(700)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 배터리 제어부(500)의 제어에 의하여 배터리부(700)에 구비된 배터리가 충전되거나 방전될 수 있다. 주 제어부(400)에 의한 부하(800)의 전력 사용 제어는 배터리 제어부(500)에 의한 배터리부(700)의 제어에 의하여 수행될 수 있다. 배터리 제어부(500)는 주 제어부(400)의 제어 명령에 따라 부하(800)로 적절한 전력이 공급되도록 배터리부(700)를 제어하여 부하(800)의 전력 사용을 구현할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제어부(500)는 주 제어부(400)의 제어 명령에 따라 램프로 적절한 전력이 공급되도록 배터리부(700)를 제어하여 램프의 점등, 소등 및 디밍을 구현할 수 있다.The battery controller 500 serves to control the battery unit 700. Specifically, the battery controller 500 may control charging and discharging of the battery unit 700. The battery provided in the battery unit 700 may be charged or discharged under the control of the battery controller 500. The control of power use of the load 800 by the main controller 400 may be performed by controlling the battery unit 700 by the battery controller 500. The battery controller 500 may implement power use of the load 800 by controlling the battery unit 700 so that appropriate power is supplied to the load 800 according to a control command of the main controller 400. For example, the battery control unit 500 may control the battery unit 700 to supply appropriate power to the lamp according to a control command of the main control unit 400 to realize lighting, turning off, and dimming the lamp.

태양광 발전기(600)는 태양광을 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 이를 위하여, 태양광 발전기(600)는 솔라셀(solar cell)을 포함하여 구성될 수 있다.The solar generator 600 may generate power using sunlight. To this end, the solar generator 600 may be configured to include a solar cell (solar cell).

배터리부(700)는 전력을 충전하거나 방전하는 역할을 수행한다. 배터리부(700)는 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 복수의 배터리는 직렬로 연결되어 직렬 연결 그룹을 형성할 수 있다. 본 발명에서 배터리는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 인산철 전지일 수 있다.The battery unit 700 serves to charge or discharge power. The battery unit 700 may include a plurality of batteries. A plurality of batteries may be connected in series to form a series connection group. In the present invention, the battery may be a lithium ion battery, a lithium polymer battery, or an iron phosphate battery.

배터리에 충전된 전력은 부하(800)의 전력 사용에 이용될 수 있다. 또한, 배터리에 충전된 전력은 주 제어부(400) 및 배터리 제어부(500)의 동작에 이용될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 배터리부(700)에 포함된 일부 배터리의 충전에 이용될 수도 있다.The power charged in the battery may be used for power use of the load 800. In addition, the power charged in the battery may be used for the operation of the main control unit 400 and the battery control unit 500, and may be used to charge some batteries included in the battery unit 700 as described later.

부하(800)는 배터리부(700)에서 방전된 전력을 사용하여 고유한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 부하(800)가 히터인 경우 부하(800)는 공급된 전력으로 열을 발생시킬 수 있고, 부하(800)가 모터인 경우 부하(800)는 공급된 전력으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 부하(800)는 램프를 포함할 수 있는데, 이하 부하(800)가 램프인 것을 위주로 설명하기로 한다.The load 800 may perform a unique operation using the power discharged from the battery unit 700. For example, when the load 800 is a heater, the load 800 can generate heat with the supplied power, and when the load 800 is a motor, the load 800 can generate rotational force with the supplied power. have. As described above, the load 800 may include a lamp. Hereinafter, a description will be made mainly that the load 800 is a lamp.

램프는 배터리부(700)에서 방전된 전력으로 빛을 발산하는 역할을 수행한다. 본 발명에서 램프는 LED(Light Emitting Diode)등 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode)등일 수 있다.The lamp serves to emit light with power discharged from the battery unit 700. In the present invention, the lamp may be an LED (Light Emitting Diode) or OLED (Organic Light Emitting Diode).

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리부(700)는 복수의 배터리를 포함할 수 있다. 복수의 배터리에서 출력된 전력이 램프를 점등시키는데 이용될 수 있다. 한편, 복수의 배터리는 직렬로 연결되어 전력을 출력하는데, 일부 배터리가 올바르게 동작하지 않는 경우 나머지 배터리까지 최대 성능으로 동작하지 못할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배터리 각각의 출력 전압이 상이한 경우 최대 성능으로 전력이 출력되지 못하는 것이다. 성능 향상을 위하여, 배터리부(700)는 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행할 수 있다. 배터리 제어부(500)는 배터리부(700)의 각 배터리의 충전 상태를 감지하여 셀 밸런싱을 수행할 수 있다.As described above, the battery unit 700 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of batteries. Power output from a plurality of batteries may be used to light the lamp. Meanwhile, a plurality of batteries are connected in series to output power. If some batteries do not operate properly, the remaining batteries may not operate at maximum performance. For example, when the output voltages of each of the plurality of batteries are different, power cannot be output with maximum performance. In order to improve performance, the battery unit 700 may perform cell balancing. The battery control unit 500 may perform cell balancing by sensing the state of charge of each battery of the battery unit 700.

또한, 방전 동작 시 배터리부(700)는 복수의 배터리 중 선택된 배터리의 전력이 출력되도록 할 수 있다. 즉, 배터리부(700)는 올바르게 동작하는 배터리만으로 그룹을 형성하여 전력을 출력하는 것이다. 이하, 배터리부(700)의 세부 구성 및 동작에 대하여 자세히 설명하기로 한다.In addition, during the discharging operation, the battery unit 700 may output power of a selected battery among a plurality of batteries. That is, the battery unit 700 outputs power by forming a group with only batteries that operate correctly. Hereinafter, a detailed configuration and operation of the battery unit 700 will be described in detail.

도 2는 도 1에 도시된 배터리부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a detailed configuration of the battery unit shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 배터리부(700)는 배터리(711~717), 상태 감지부(720), 방전부(730), 선로 스위칭부(740), 충방전 스위치(750) 및 충방전 단자(760)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the battery unit 700 includes batteries 711 to 717, a state detection unit 720, a discharge unit 730, a line switching unit 740, a charge/discharge switch 750, and a charge/discharge terminal ( 760).

배터리(711~717)는 전력을 충전하거나 방전할 수 있다. 배터리(711~717)는 복수 개가 구비될 수 있다. 복수의 배터리(711~717)는 직렬로 연결될 수 있다.The batteries 711 to 717 may charge or discharge electric power. A plurality of batteries 711 to 717 may be provided. The plurality of batteries 711 to 717 may be connected in series.

상태 감지부(720)는 복수의 배터리(711~717) 각각의 충전 상태 및 방전 상태를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 상태 감지부(720)는 복수의 상태 감지 센서(721~727)를 포함할 수 있고, 복수의 상태 감지 센서(721~727) 각각은 대응하는 배터리에 연결될 수 있다.The state detection unit 720 may detect a state of charge and a state of discharge of each of the plurality of batteries 711 to 717. To this end, the state sensing unit 720 may include a plurality of state sensing sensors 721 to 727, and each of the state sensing sensors 721 to 727 may be connected to a corresponding battery.

방전부(730)는 배터리(711~717)의 전력을 강제로 방전시키는 역할을 수행한다. 방전부(730)는 방전 스위치(731a~737a) 및 방전 저항(731b~737b)을 포함하여 구성된다. 방전 스위치(731a~737a) 및 방전 저항(731b~737b)은 각 배터리(711~717)에 연결될 수 있다. 방전 저항(731b~737b)은 대응하는 배터리의 전력을 방전시키는 역할을 수행한다. 배터리에서 출력된 전력이 방전 저항(731b~737b)에서 소모되는 것이다. 방전 스위치(731a~737a)는 방전 저항(731b~737b)의 회로를 개폐하는 역할을 수행한다. 방전 스위치(731a~737a)에 의하여 배터리와 방전 저항(731b~737b) 간의 회로가 구성되거나 해제될 수 있다.The discharge unit 730 serves to forcibly discharge the power of the batteries 711 to 717. The discharge unit 730 includes discharge switches 731a to 737a and discharge resistors 731b to 737b. Discharge switches 731a to 737a and discharge resistors 731b to 737b may be connected to each of the batteries 711 to 717. Discharge resistors 731b to 737b serve to discharge power of a corresponding battery. The power output from the battery is consumed by the discharge resistors 731b to 737b. The discharge switches 731a to 737a open and close circuits of the discharge resistors 731b to 737b. A circuit between the battery and the discharge resistors 731b to 737b may be configured or released by the discharge switches 731a to 737a.

선로 스위칭부(740)는 직렬 연결 그룹에 대한 각 배터리(711~717)의 연결 또는 분리를 수행하는 역할을 수행한다. 선로 스위칭부(740)는 선로 스위치(741~747)를 포함하여 구성된다. 선로 스위치(741~747)는 각 배터리(711~717)에 연결될 수 있다. 선로 스위치(741~747)의 동작에 의하여 대응하는 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결되거나 직렬 연결 그룹에서 분리될 수 있다.The line switching unit 740 serves to connect or disconnect each battery 711 to 717 with respect to the series connection group. The line switching unit 740 is configured to include line switches 741 to 747. Line switches 741 to 747 may be connected to each battery 711 to 717. The corresponding battery may be connected to or disconnected from the series connection group by the operation of the line switches 741 to 747.

선로 스위칭부(740)는 분리 대상 배터리를 직렬 연결 그룹에서 분리하면서 분리 대상 배터리를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결을 유지할 수 있다. 분리 대상 배터리가 분리되더라도 나머지 배터리는 직렬 연결을 유지하여 충전 또는 방전을 지속할 수 있다. 배터리 제어부(500)는 선로 스위칭부(740)를 제어하여 선택된 배터리가 직렬 연결 그룹에서 분리되고, 나머지 배터리가 직렬 연결을 유지하도록 할 수 있다.The line switching unit 740 may separate the battery to be disconnected from the series connection group and maintain series connection of the remaining batteries except for the battery to be disconnected. Even if the battery to be separated is disconnected, the remaining batteries can be continuously charged or discharged by maintaining a series connection. The battery controller 500 may control the line switching unit 740 so that the selected battery is disconnected from the series connection group and the remaining batteries maintain the series connection.

충방전 스위치(750)는 배터리부(700)의 충전 또는 방전을 위한 선로를 개폐하는 역할을 수행한다. 충방전 스위치(750)가 닫힘에 따라 태양광 발전기(600)에 의하여 생산된 전력이 배터리부(700)로 입력되어 배터리부(700)가 충전하거나, 배터리부(700)의 전력이 외부로 출력될 수 있다. 충방전 스위치(750)가 열림에 따라 배터리부(700)로 전력이 입력되거나 배터리부(700)에서 전력이 출력되는 것이 차단될 수 있다. 충방전 스위치(750)는 배터리 제어부(500)의 제어에 의하여 개폐될 수 있다.The charge/discharge switch 750 serves to open and close a line for charging or discharging the battery unit 700. As the charge/discharge switch 750 is closed, the power generated by the solar generator 600 is input to the battery unit 700 to charge the battery unit 700 or the power of the battery unit 700 is output to the outside. Can be. As the charge/discharge switch 750 is opened, power input to the battery unit 700 or output of power from the battery unit 700 may be blocked. The charge/discharge switch 750 may be opened or closed under the control of the battery controller 500.

충방전 단자(760)는 배터리부(700)로 충전 전력을 공급하는 충전 요소에 연결되거나 배터리부(700)의 전력을 공급받는 방전 요소에 연결될 수 있다.The charge/discharge terminal 760 may be connected to a charging element that supplies charging power to the battery unit 700 or to a discharge element that receives power from the battery unit 700.

도 3은 도 2에 도시된 배터리부에 충전 요소 및 방전 요소가 연결된 것을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating that a charging element and a discharging element are connected to the battery unit shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 배터리부(700)는 충전 요소 및 방전 요소에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3, the battery unit 700 may be connected to a charging element and a discharging element.

본 발명에서 충전 요소는 MPPT(Maximum Power Point Tracking)(610)을 포함하고, 방전 요소는 컨버터(910, 920)를 포함할 수 있다.In the present invention, the charging element may include a maximum power point tracking (MPPT) 610, and the discharging element may include the converters 910 and 920.

MPPT(610)는 부하 특성에 따른 전력 효율을 향상시키는 역할을 수행한다. MPPT(610)는 태양광 발전기(600)에 연결되어 전압 및 전류의 비율을 조절하여 전력 효율을 향상시킬 수 있다.The MPPT 610 serves to improve power efficiency according to load characteristics. The MPPT 610 is connected to the solar generator 600 to adjust the ratio of voltage and current to improve power efficiency.

컨버터(910, 920)는 배터리부(700)에서 출력된 전력을 직류 변환하는 역할을 수행한다. 구체적으로서, 컨버터(910, 920)는 전력을 직류-직류 변환할 수 있다. 컨버터(910, 920)는 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)를 포함할 수 있다.The converters 910 and 920 convert the power output from the battery unit 700 to DC. Specifically, the converters 910 and 920 may convert electric power to DC-DC. The converters 910 and 920 may include a first converter 910 and a second converter 920.

제1 컨버터(910)는 램프로 입력되는 전력을 램프에 맞는 전압으로 변환할 수 있다. 램프의 디밍은 제1 컨버터(910)의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어에 의하여 수행될 수 있다. 제2 컨버터(920)는 주 제어부(400)로 입력되는 전력을 주 제어부(400)에 맞는 전압으로 변환할 수 있다.The first converter 910 may convert power input to the lamp into a voltage suitable for the lamp. The dimming of the lamp may be performed by controlling the pulse width modulation (PWM) of the first converter 910. The second converter 920 may convert power input to the main control unit 400 into a voltage suitable for the main control unit 400.

제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 배터리부(700)로부터 전력을 공급받거나 MPPT(610)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 시 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 MPPT(610)로부터 전력을 공급받고, 배터리 방전 시 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 배터리부(700)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이에, 부하(800) 및 주 제어부(400)는 태양광 발전기(600)에 의하여 생산된 전력 또는 배터리부(700)에서 방전된 전력으로 동작할 수 있다.The first converter 910 and the second converter 920 may receive power from the battery unit 700 or may receive power from the MPPT 610. For example, when charging the battery, the first converter 910 and the second converter 920 receive power from the MPPT 610, and when the battery is discharged, the first converter 910 and the second converter 920 are Power can be supplied from 700. Accordingly, the load 800 and the main control unit 400 may operate with power produced by the solar generator 600 or power discharged from the battery unit 700.

태양광 발전기(600)에 의한 전력 생산이 중단된 상태에서 배터리부(700)의 배터리(711~717)가 기준치 이하로 방전되는 경우 주 제어부(400)는 충방전 스위치(750)가 개방되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 지나치게 방전된 배터리(711~717)는 손상될 수 있는데, 주 제어부(400)는 이러한 배터리(711~717)의 손상이 방지되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다.When the batteries 711 to 717 of the battery unit 700 are discharged below the reference value in a state in which power generation by the solar generator 600 is stopped, the main control unit 400 operates the battery so that the charge/discharge switch 750 is opened. The control unit 500 can be controlled. Excessively discharged batteries 711 to 717 may be damaged, and the main controller 400 may control the battery controller 500 to prevent damage to the batteries 711 to 717.

충방전 스위치(760)가 개방되고, 태양광 발전기(600)의 전력 생산이 중단된 경우 제2 컨버터(920)는 어디에서도 전력을 공급받지 못하게 된다. 이에, 주 제어부(400)로 입력되는 전력이 차단되고, 주 제어부(400)의 동작이 중지될 수 있다.When the charge/discharge switch 760 is opened and power generation of the photovoltaic generator 600 is stopped, the second converter 920 cannot receive power anywhere. Accordingly, power input to the main control unit 400 may be cut off, and the operation of the main control unit 400 may be stopped.

한편, 충방전 스위치(750)가 개방된 이후에 태양광 발전기(600)에 의하여 전력이 생산되는 경우 제2 컨버터(920)는 태양광 발전기(600)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이에, 제2 컨버터(920)는 전력을 변환하여 주 제어부(400)로 공급하고, 주 제어부(400)는 동작을 재개할 수 있다. 동작을 재개한 주 제어부(400)는 충방전 스위치(750)가 닫히도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 태양광 발전기(600)의 전력은 MPPT(610)를 거쳐 배터리부(700)로 유입되고, 배터리(711~717)는 충전을 수행하게 된다.Meanwhile, when power is generated by the solar generator 600 after the charge/discharge switch 750 is opened, the second converter 920 may receive power from the solar generator 600. Accordingly, the second converter 920 may convert power and supply it to the main control unit 400, and the main control unit 400 may resume operation. The main control unit 400 that resumes the operation may control the battery control unit 500 to close the charge/discharge switch 750. The power of the photovoltaic generator 600 flows into the battery unit 700 via the MPPT 610, and the batteries 711 to 717 are charged.

이하, 도 4 내지 도 7을 통하여 배터리부(700)의 동작에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the battery unit 700 will be described in detail through FIGS. 4 to 7.

도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 배터리부로 충전 요소에 의한 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이고, 도 6 내지 도 8은 도 3에 도시된 배터리부에서 방전 요소로 전력이 공급되는 것을 나타낸 도면이다.4 and 5 are views showing that power is supplied from the charging element to the battery unit shown in Fig. 3, and Figs. 6 to 8 are views showing that power is supplied from the battery unit shown in Fig. 3 to the discharging element to be.

도 4를 참조하면, 배터리부(700)는 MPPT(610)로부터 공급되는 전력으로 충전할 수 있다.Referring to FIG. 4, the battery unit 700 may be charged with power supplied from the MPPT 610.

MPPT(610)는 태양광 발전기(600)에서 생산된 전력을 입력 받고, 이의 전압 및 전류를 조절하여 출력할 수 있다. MPPT(610)에서 출력되는 전력은 배터리부(700)로 공급되어 배터리부(700)에 구비된 모든 배터리(711~717)로 전달될 수 있다. 이를 위하여, 각 배터리(711~717)의 직렬 연결이 유지될 수 있다.The MPPT 610 may receive power generated by the solar generator 600 and output it by adjusting its voltage and current. Power output from the MPPT 610 may be supplied to the battery unit 700 and delivered to all batteries 711 to 717 provided in the battery unit 700. To this end, the series connection of each battery 711 to 717 may be maintained.

MPPT(610)의 전력은 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)로 공급될 수도 있다. 제1 컨버터(910)는 선택적으로 동작하여 램프를 점등시키거나 소등시키거나 디밍시킬 수 있다. 제2 컨버터(920)는 지속적으로 동작하여 주 제어부(400)로 전력을 공급할 수 있다.The power of the MPPT 610 may be supplied to the first converter 910 and the second converter 920. The first converter 910 may selectively operate to turn on, off, or dim the lamp. The second converter 920 may continuously operate to supply power to the main control unit 400.

배터리(711~717)가 충전되는 도중에 각 배터리의 상태 감지 센서(721~727)는 대응하는 배터리의 충전 상태를 감지할 수 있다. 상태 감지 센서(721~727)의 감지 결과는 배터리 제어부(500)로 전달되고, 배터리 제어부(500)는 셀 밸런싱(cell balancing)을 수행할 수 있다.While the batteries 711 to 717 are being charged, the state detection sensors 721 to 727 of each battery may detect the charging state of a corresponding battery. The detection results of the state detection sensors 721 to 727 are transmitted to the battery control unit 500, and the battery control unit 500 may perform cell balancing.

도 5를 참조하면, 다른 배터리에 비하여 과충전된 배터리는 자체 방전을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 5, a battery that is overcharged compared to other batteries may perform self-discharge.

도 5는 제3 배터리(713)가 다른 배터리에 비하여 과충전되어 자체 방전하는 것을 도시하고 있다. 예를 들어, 제3 배터리(713)가 만충전된 상태에서도 나머지 배터리가 만충전되지 않은 경우 제3 배터리(713)는 과충전된 것으로 간주될 수 있다. 이러한 경우 배터리 제어부(500)는 제3 배터리(713)에 대한 자체 방전을 수행할 수 있다.5 illustrates that the third battery 713 is overcharged and self-discharged compared to other batteries. For example, even when the third battery 713 is fully charged, if the remaining batteries are not fully charged, the third battery 713 may be considered to be overcharged. In this case, the battery controller 500 may self-discharge the third battery 713.

자체 방전을 위하여 제3 배터리(713)는 충전되는 배터리의 직렬 연결 그룹에서 분리될 수 있다. 제3 배터리(713)의 분리를 위하여 제3 배터리(713)의 선로 스위치(743)는 제2 배터리(712)에 연결된 전력 공급 선로와 제3 배터리(713) 간의 연결을 해제할 수 있다. 이 때, 선로 스위치(743)는 전력 공급 선로를 이후에 연결된 배터리, 즉 제4 배터리(714)의 전력 공급 선로에 연결할 수 있다. 이에 따라, 제3 배터리(713)를 제외한 나머지 배터리의 직렬 연결이 그대로 유지되면서 충전이 지속적으로 수행될 수 있다.For self-discharge, the third battery 713 may be separated from the series connection group of the charged battery. In order to separate the third battery 713, the line switch 743 of the third battery 713 may disconnect the power supply line connected to the second battery 712 and the third battery 713. In this case, the line switch 743 may connect the power supply line to the battery connected later, that is, the power supply line of the fourth battery 714. Accordingly, while the series connection of the batteries other than the third battery 713 is maintained as it is, charging may be continuously performed.

자체 방전을 위하여 제3 배터리(713)의 방전 스위치(733a)가 닫힐 수 있다. 이에, 제3 배터리(713)와 방전 저항(733b)의 회로가 구성되면서 자체 방전이 수행될 수 있다. 제3 배터리(713)의 방전은 다른 배터리와의 충전량이 균일해질 때까지 수행될 수 있다.The discharge switch 733a of the third battery 713 may be closed for self-discharge. Accordingly, self-discharge may be performed while the circuit of the third battery 713 and the discharge resistor 733b is configured. Discharge of the third battery 713 may be performed until the amount of charge with another battery becomes uniform.

제3 배터리(713)의 충전량이 다른 배터리의 충전량이 균일해진 경우 배터리 제어부(500)는 직렬 연결 그룹에 제3 배터리(713)를 연결시킬 수 있다. 배터리 제어부(500)의 제어에 의하여 선로 스위치(743)는 제2 배터리(712)에 연결된 전력 공급 선로와 제3 배터리(713) 간의 연결을 수행하고, 방전 스위치(733a)는 개방될 수 있다. 이에, 제3 배터리(713)는 방전을 중단하고 다른 배터리와 함께 직렬 연결되어 MPPT(610)로부터 공급된 전력으로 충전을 수행할 수 있다.When the charging amount of the third battery 713 is equal to the charging amount of the different batteries, the battery controller 500 may connect the third battery 713 to the series connection group. Under the control of the battery controller 500, the line switch 743 may connect the power supply line connected to the second battery 712 and the third battery 713, and the discharge switch 733a may be opened. Accordingly, the third battery 713 may stop discharging and be connected in series with other batteries to perform charging with the power supplied from the MPPT 610.

도 5에 도시된 셀 밸런싱 동작은 모든 배터리가 만충전될 때까지 수행될 수 있다.The cell balancing operation shown in FIG. 5 may be performed until all batteries are fully charged.

도 6을 참조하면, 배터리부(700)는 방전하여 전력을 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)에 공급할 수 있다.Referring to FIG. 6, the battery unit 700 may discharge and supply power to the first converter 910 and the second converter 920.

제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 공급된 전력을 변환하여 램프 및 주 제어부(400)에 각각 공급할 수 있다.The first converter 910 and the second converter 920 may convert the supplied power and supply the converted power to the lamp and the main controller 400, respectively.

배터리부(700)에 구비된 복수의 배터리는 비상 시에 사용 가능한 적어도 하나의 보조 배터리를 포함할 수 있다. 본 발명에서 보조 배터리는 평소에는 사용되지 않고, 직렬 연결 그룹에서 분리된 상태를 유지하다가 비상 시에 직렬 연결 그룹에 참여하는 배터리를 나타낸다.The plurality of batteries provided in the battery unit 700 may include at least one auxiliary battery usable in an emergency. In the present invention, the auxiliary battery is not normally used, and represents a battery that is separated from the series connection group and participates in the series connection group in case of an emergency.

도 6은 제7 배터리(717)가 보조 배터리로 이용되고 있는 것을 도시하고 있다. 제1 내지 제6 배터리(711~716)는 직렬로 연결된 상태를 유지하여 방전할 수 있다. 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)는 제1 내지 제6 배터리(711~716)의 직렬 연결 그룹에서 방전된 전력을 공급받게 된다. 이 때, 제7 배터리(717)는 제1 내지 제6 배터리(711~716)의 그룹에서 분리될 수 있다. 이를 위하여 제7 배터리(717)의 선로 스위치(747)는 제6 배터리(716)에 연결된 전력 공급 선로와 제7 배터리(717) 간의 연결을 해제할 수 있다.6 shows that the seventh battery 717 is used as an auxiliary battery. The first to sixth batteries 711 to 716 may be discharged by maintaining a state connected in series. The first converter 910 and the second converter 920 receive power discharged from the series connection group of the first to sixth batteries 711 to 716. In this case, the seventh battery 717 may be separated from the group of the first to sixth batteries 711 to 716. To this end, the line switch 747 of the seventh battery 717 may disconnect the power supply line connected to the sixth battery 716 and the seventh battery 717.

복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 없는 경우, 배터리 제어부(500)는 도 6에 도시된 바와 같이 보조 배터리를 제외한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 선로 스위칭부(740)를 제어할 수 있다. 본 발명에서 배터리의 오동작은 다른 배터리의 전압 출력에 대비한 비정상적인 전압 출력을 포함한다. 예를 들어, 다른 배터리가 3.6V의 전압을 출력하고 오동작의 판단 대상인 배터리가 3.2V의 전압을 출력하는 경우 해당 배터리는 오동작하는 것으로 간주될 수 있다. 또는, 본 발명에서 배터리의 오동작은 전체 배터리의 평균 전압 출력에 대비한 비정상적인 전압 출력일 수 있다. 전체 배터리의 평균 전압에 비하여 일정 크기 이상의 전압 강하를 보이는 경우 이는 오동작의 판단 대상인 배터리가 오동작하는 것으로 간주될 수 있다.When there is no battery that malfunctions during the discharge operation of the plurality of batteries, the battery controller 500 may control the line switching unit 740 so that the remaining batteries other than the auxiliary battery are connected in series, as illustrated in FIG. 6. In the present invention, the malfunction of the battery includes an abnormal voltage output compared to the voltage output of another battery. For example, if another battery outputs a voltage of 3.6V, and a battery that is the subject of malfunction determination outputs a voltage of 3.2V, the corresponding battery may be considered to be malfunctioning. Alternatively, in the present invention, the malfunction of the battery may be an abnormal voltage output compared to the average voltage output of all batteries. When a voltage drop of a certain amount or more compared to the average voltage of all batteries is shown, this may be regarded as a malfunction of the battery, which is the object of which the malfunction is determined.

한편, 복수의 배터리의 방전 동작 시 오동작하는 배터리가 있는 경우, 배터리 제어부(500)는 도 7에 도시된 바와 같이 오동작하는 배터리를 분리하고, 보조 배터리를 포함한 나머지 배터리가 직렬 연결되도록 선로 스위칭부(740)를 제어할 수 있다.On the other hand, when there is a battery that malfunctions during the discharge operation of a plurality of batteries, the battery control unit 500 separates the malfunctioning battery as shown in FIG. 7, and a line switching unit so that the remaining batteries including the auxiliary battery are connected in series ( 740) can be controlled.

도 7을 참조하면, 오동작하는 제2 배터리(712)는 직렬 연결 그룹에서 분리되고, 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 7, a malfunctioning second battery 712 may be disconnected from the series connection group, and an auxiliary battery may be connected to the series connection group.

배터리 제어부(500)는 지속적으로 각 배터리의 방전 상태를 확인할 수 있다. 배터리의 방전 상태는 상태 감지부(720)에 의하여 수행될 수 있다. 각 상태 감지 센서(721~727)는 대응하는 배터리의 전압을 감지하여 배터리 제어부(500)로 전달할 수 있다. 배터리 제어부(500)는 전달된 각 배터리의 전압을 참조하여 해당 배터리의 오동작 여부를 판단할 수 있다.The battery control unit 500 may continuously check the discharge state of each battery. The discharge state of the battery may be performed by the state detection unit 720. Each of the state detection sensors 721 to 727 may sense a voltage of a corresponding battery and transmit it to the battery controller 500. The battery controller 500 may determine whether a corresponding battery malfunctions with reference to the transmitted voltage of each battery.

도 7은 제2 배터리(712)가 오동작하고 있는 것을 도시하고 있다. 제2 배터리(712)가 오동작함에 따라 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712)를 직렬 연결 그룹에서 분리할 수 있다. 제2 배터리(712)의 분리를 위하여 제2 배터리(712)의 선로 스위치(742)는 제1 배터리(711)에 연결된 전력 공급 선로와 제2 배터리(712) 간의 연결을 해제할 수 있다.7 shows that the second battery 712 is malfunctioning. As the second battery 712 malfunctions, the battery controller 500 may separate the second battery 712 from the series connection group. In order to separate the second battery 712, the line switch 742 of the second battery 712 may disconnect a connection between the power supply line connected to the first battery 711 and the second battery 712.

또한, 배터리 제어부(500)는 제7 배터리(717)를 직렬 연결 그룹에 연결할 수 있다. 제7 배터리(717)의 연결을 위하여 제7 배터리(717)의 선로 스위치(747)는 제6 배터리(716)에 연결된 전력 공급 선로와 제7 배터리(717)를 연결할 수 있다.In addition, the battery controller 500 may connect the seventh battery 717 to the series connection group. In order to connect the seventh battery 717, the line switch 747 of the seventh battery 717 may connect the power supply line connected to the sixth battery 716 and the seventh battery 717.

이에, 제1 배터리(711) 및 제2 내지 제7 배터리(712~717)의 직렬 연결 그룹에서 출력되는 전력이 제1 컨버터(910) 및 제2 컨버터(920)로 공급될 수 있게 된다. 보조 배터리가 오동작하는 배터리를 대체함에 따라 전체적인 배터리부(700)의 수명이 증가하게 된다.Accordingly, power output from the series connection group of the first battery 711 and the second to seventh batteries 712 to 717 may be supplied to the first converter 910 and the second converter 920. As the auxiliary battery replaces the malfunctioning battery, the overall life of the battery unit 700 increases.

도 8을 참조하면, 오동작하는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)는 직렬 연결 그룹에서 분리되고, 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 8, the malfunctioning second battery 712 and the third battery 713 may be separated from the series connection group, and the auxiliary battery may be connected to the series connection group.

도 8은 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)가 오동작하고 있는 것을 도시하고 있다. 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)가 오동작함에 따라 배터리 제어부(500)는 제2 배터리(712) 및 제3 배터리(713)를 직렬 연결 그룹에서 분리하고, 보조 배터리인 제7 배터리(717)을 직렬 연결 그룹에 연결할 수 있다.8 illustrates that the second battery 712 and the third battery 713 are malfunctioning. As the second battery 712 and the third battery 713 malfunction, the battery controller 500 separates the second battery 712 and the third battery 713 from the series connection group, and a seventh battery that is an auxiliary battery (717) can be connected to the serial connection group.

주 제어부(400)는 사전에 설정된 개수의 배터리가 직렬 연결 그룹에 포함되어 있을 때를 기준으로 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 이하, 사전에 설정된 배터리의 개수를 기준 개수라 하고, 기준 개수의 배터리로 구성된 직렬 연결 그룹을 기준 직렬 연결 그룹이라 한다.The main controller 400 may control the battery controller 500 on the basis of when a preset number of batteries is included in the series connection group. Hereinafter, the number of batteries set in advance is referred to as a reference number, and a series connection group composed of a reference number of batteries is referred to as a reference series connection group.

기준 직렬 연결 그룹은 일정 크기의 전압을 출력하는 것으로 기대될 수 있다. 한편, 기준 개수보다 적은 개수의 배터리로 직렬 연결 그룹이 구성된 경우 기준 직렬 연결 그룹에 비하여 낮은 전압이 출력될 수 있다.The reference series connection group can be expected to output a voltage of a certain magnitude. On the other hand, when a series connection group is configured with fewer batteries than the reference number, a lower voltage may be output than the reference series connection group.

주 제어부(400)는 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량과 현재의 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량이 균형을 이루도록, 예를 들어 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 부하(800)가 램프인 경우를 예를 들어 설명하면, 주 제어부(400)는 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 밝기와 현재의 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 밝기가 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다.The main control unit 400 is, for example, the battery control unit 500 so that the power consumption of the load 800 using the reference series connection group and the power consumption of the load 800 using the current series connection group are formed equally. ) Can be controlled. When describing the case where the load 800 is a lamp as an example, the main control unit 400 includes the battery control unit 500 so that the brightness of the lamp using the reference series connection group and the current brightness of the lamp using the series connection group are the same. ) Can be controlled.

배터리 제어부(500)는 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수 및 직렬 연결 그룹에 의하여 출력되는 전압 중 적어도 하나를 포함하는 직렬 연결 정보를 주 제어부(400)로 전달할 수 있다. 주 제어부(400)는 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량과 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 부하(800)의 전력 사용량이 균형을 이루도록, 예를 들어 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다. 부하(800)가 램프인 경우를 예를 들어 설명하면, 주 제어부(400)는 전달된 직렬 연결 정보를 참조하여 기준 개수의 배터리로 구성된 기준 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 출력과 직렬 연결 정보에 따른 직렬 연결 그룹을 이용한 램프의 출력이 동일하게 형성되도록 배터리 제어부(500)를 제어할 수 있다.The battery controller 500 may transmit serial connection information including at least one of the number of batteries included in the series connection group and a voltage output by the series connection group to the main control unit 400. The main control unit 400 refers to the power consumption of the load 800 using a reference series connection group consisting of a reference number of batteries with reference to the transmitted serial connection information, and the power of the load 800 using a series connection group according to the series connection information. The battery controller 500 may be controlled so that the amount of usage is balanced, for example, to be formed identically. When describing the case where the load 800 is a lamp as an example, the main control unit 400 refers to the transmitted serial connection information, and the output of the lamp using a reference series connection group composed of a reference number of batteries and the serial connection information. The battery controller 500 may be controlled so that the output of the lamp using the series connection group is formed identically.

도 8은 5개의 배터리로 직렬 연결 그룹이 구성된 것을 도시하고 있다. 6개의 배터리로 기준 직렬 연결 그룹이 구성된다고 할 때, 도 8의 직렬 연결 그룹은 기준 직렬 연결 그룹에 비하여 낮은 전압을 출력하게 된다.8 shows that a series connection group is configured with five batteries. Assuming that the reference series connection group is composed of six batteries, the series connection group of FIG. 8 outputs a lower voltage than the reference series connection group.

배터리 제어부(500)와 주 제어부(400) 간의 직렬 연결 정보 교환 및 주 제어부(400)에 의한 제어에 의하여 직렬 연결 그룹에 포함된 배터리의 개수와 무관하게 기준 직렬 연결 그룹에 의한 부하(800)의 전력 사용 예를 들어 램프의 출력이 가능하게 된다.The exchange of serial connection information between the battery control unit 500 and the main control unit 400 and the control by the main control unit 400 control the load 800 by the reference series connection group regardless of the number of batteries included in the series connection group. Power use, e.g. the output of a lamp becomes possible.

이상은 7개의 배터리가 배터리부(700)에 구비된 것을 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 배터리부(700)에 구비되는 배터리의 수는 활용 환경에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 또한, 이상은 하나의 보조 배터리가 배터리부(700)에 구비된 것을 설명하였으나, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 2개 이상의 보조 배터리가 배터리부(700)에 구비될 수 있다. 보조 배터리가 복수 개인 경우 오동작하는 배터리의 수에 따라 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다. 예를 들어, 오동작하는 배터리가 1개인 경우 1개의 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결되고, 오동작하는 배터리가 2개인 경우 2개의 보조 배터리가 직렬 연결 그룹에 연결될 수 있다.The above has been described that the seven batteries are provided in the battery unit 700, but this is exemplary, and the number of batteries provided in the battery unit 700 may be variously determined according to a usage environment. In addition, although it has been described above that one auxiliary battery is provided in the battery unit 700, two or more auxiliary batteries may be provided in the battery unit 700 according to some embodiments of the present invention. When there are a plurality of auxiliary batteries, the auxiliary batteries may be connected to the series connection group according to the number of malfunctioning batteries. For example, when there is one malfunctioning battery, one auxiliary battery may be connected to the series connection group, and when there are two malfunctioning batteries, two auxiliary batteries may be connected to the series connection group.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the above and the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

10: 태양광 발전을 이용한 에너지 저장 장치
100: 타이머 200: 강수 감지부
300: 저장부 400: 주 제어부
500: 배터리 제어부 600: 태양광 발전기
610: MPPT 700: 배터리부
711~717: 배터리 720: 상태 감지부
721~727: 상태 감지 센서 730: 방전부
731a~737a: 방전 스위치 731b~737b: 방전 저항
740: 선로 스위칭부 741~747: 선로 스위치
750: 충방전 스위치 760: 충방전 단자
800: 부하 910, 920: 컨버터10: Energy storage device using solar power
100: timer 200: precipitation detection unit
300: storage unit 400: main control unit
500: battery control unit 600: solar generator
610: MPPT 700: battery part
711~717: battery 720: status detection unit
721~727: state detection sensor 730: discharge unit
731a to 737a: discharge switch 731b to 737b: discharge resistance
740: line switching unit 741 to 747: line switch
750: charge/discharge switch 760: charge/discharge terminal
800: load 910, 920: converter

Claims

A solar generator that generates electric power using sunlight; And
Including a battery unit for charging or discharging the power,
The battery unit,
A plurality of batteries connected in series to form a series connection group; And
An energy storage device using photovoltaic power generation, comprising a line switching unit for connecting or disconnecting each battery to the series connection group.

The method of claim 1,
The line switching unit is an energy storage device using photovoltaic power generation for separating the battery to be separated from the series connection group and maintaining series connection of the remaining batteries except for the battery to be separated.

The method of claim 1,
An energy storage device using photovoltaic power generation, further comprising a battery controller configured to separate a selected battery from among the plurality of batteries by controlling the line switching unit and connect the selected plurality of batteries in series.

The method of claim 3,
The plurality of batteries includes at least one auxiliary battery usable in an emergency,
The battery control unit,
When there is no battery malfunctioning during the discharge operation of the plurality of batteries, the line switching unit is controlled so that the remaining batteries other than the auxiliary battery are connected in series,
An energy storage device using photovoltaic power generation for separating the malfunctioning battery when there is a battery malfunctioning during the discharge operation of the plurality of batteries, and controlling the line switching unit so that the remaining batteries including the auxiliary battery are connected in series.

The method of claim 3,
A load using power discharged from the battery unit; And
Further comprising a main control unit for controlling the battery control unit to control the power use of the load,
The battery control unit transfers serial connection information including at least one of the number of batteries included in the series connection group and a voltage output by the series connection group to the main control unit,
The main control unit balances the power consumption of the load using a reference series connection group composed of a reference number of batteries and the power consumption of the load using a series connection group according to the serial connection information with reference to the delivered serial connection information. Energy storage device using solar power to control the battery control unit to achieve.

The method of claim 1,
A discharge resistor connected to each of the plurality of batteries to discharge power of a corresponding battery; And
Energy storage device using photovoltaic power generation further comprising a discharge switch for opening and closing the circuit of the discharge resistor.

The method of claim 1,
A charge/discharge switch for opening and closing a line for charging or discharging the battery unit;
A battery control unit controlling the charge/discharge switch; And
An energy storage device using photovoltaic power generation, further comprising a main control unit configured to control the battery control unit by operating with power produced by the solar generator or power discharged from the battery unit.

The method of claim 7,
The main control unit,
Controlling the battery controller to open the charge/discharge switch when the battery of the battery unit is discharged below a reference value in a state in which power generation by the solar generator is stopped,
An energy storage device using photovoltaic power generation for controlling the battery control unit to close the charge/discharge switch when power is generated by the solar generator after the charge/discharge switch is opened.