KR20230056290A - 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템 - Google Patents

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KR20230056290A
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박준영
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Abstract

본 발명은 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트레일러 일체형으로 이동의 편리성과 독립적인 환경에서 태양광 발전에 의한 소규모 전력이 필요한 곳에 적합하게 사용할 수 있고, 태양광 충전이 이루어지지 않을때에는 연료를 이용한 연료발전부를 자동으로 운전함으로써 전력을 생산 및 저장하여 전력을 언제 어디서나 사용할 수 있는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은 태양광발전장치에 의한 발전이 원활하지 못해 배터리 충전량 또는 전압이 기준치에 미달할 시, 연료발전부를 자동으로 가동하여 배터리를 충전함으로써 배터리를 충전하고, 배터리가 만충전될 시 연료발전부를 자동으로 정지시킴으로써 언제 어디서나 전력을 사용할 수 있다.

Description

트레일러 타입 하이브리드 발전시스템{Trailer type hybrid power generation system}
본 발명은 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트레일러 일체형으로 이동의 편리성과 독립적인 환경에서 태양광 발전에 의한 소규모 전력이 필요한 곳에 적합하게 사용할 수 있고, 태양광 충전이 이루어지지 않을때에는 연료를 이용한 연료발전부를 자동으로 운전함으로써 전력을 생산 및 저장하여 전력을 언제 어디서나 사용할 수 있는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템에 관한 것이다.
최근 정부의 신재생에너지 활성화 정책 추진 및 지속적인 기술개발 및 생산량 확대로 인한 시스템 단가의 하락 등으로 태양광발전 시장은 폭발적으로 증가하고 있으며 다양한 방식의 발전시스템 혹은 관련 산업이 파생될 것으로 예상된다.
수 ㎾에서 수십 ㎾급의 이동식 태양광 발전시스템은 설치 지역에 제한을 받지 않고, 설치지역의 계절에 따른 조건 변화나 운영 여건에 따라 용이하게 이동 설치가 가능하기 때문에 주로 전력망 보급이 어려운 산간이나 섬 등의 격오지에 전력을 공급하기 위한 발전시스템으로 널리 사용될 수 있다.
그러나, 태양광 발전시스템의 요소 설비기술은 다양하게 개발되고 있으나 실제 고객들이 사용할 수 있는 제품개발은 거의 이루어져 있지 않아, 고객들의 니즈를 충족하고 신재생에너지의 국내외 신규 시장 창출에 필요한 다양한 용량이나 모델에 대한 제품화 개발이 필요한 실정이다.
특히, 태양자원은 풍부하나 전력망 공급이 부족하여 전력이 공급되지 않는 베트남, 필리핀, 태국 등과 같은 동남아시아 산간지역에 분산 전원 기능을 하는 이동식 독립형 태양광 발전시스템 제품이 요구된다.
대한민국 등록특허 10-1748171 대한민국 등록특허 10-1981501 대한민국 공개특허 10-2013-0090013
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 태양광발전장치와 연료발전부를 함께 활용하여 전력을 생산하고, 기동성을 갖도록 트레일러에 탑재하여 일정한 장소에 설치하지 않고 이동이 가능하게 함으로써 전력이 부족한 지역 또는 산업현장, 캠핑장, 야외 공연장, 산림 공원, 대단위 농장 등 소교모 전력이 필요한 야외의 전력 수요처에서 전력을 유용하게 사용할 수 있는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 태양광발전장치에 의한 발전이 원활하지 못해 배터리 충전량 또는 전압이 기준치에 미달할 시, 연료발전부를 자동으로 가동하여 배터리를 충전함으로써 배터리를 충전하고, 배터리가 만충전될 시 연료발전부를 자동으로 정지시킴으로써 언제 어디서나 전력을 사용할 수 있는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은 이동 가능한 트레일러와, 상기 트레일러에 설치되는 복수의 태양전지모듈을 포함하는 태양광발전부와, 상기 트레일러에 설치되고 디젤 또는 가솔린을 연료로 하는 엔진을 이용하여 전기에너지를 생산하는 연료발전부와, 상기 태양광발전부 및 상기 연료발전부에서 생산된 전력을 저장하고 저장된 전력을 부하에 공급하는 배터리부와, 상기 배터리부의 충전 및 방전 상태 정보를 수집하고 상기 배터리의 충방전을 제어하는 배터리관리부와, 상기 태양광발전부에서 생산된 전력을 상기 배터리부 또는 부하에 공급하거나, 상기 배터리부에 저장된 전력을 부하에 공급하는 전력변환부와, 상기 배터리관리부에서 수집된 정보를 수신하고 수신된 정보에 따라 상기 전력변환부와 상기 태양광발전부와 상기 연료발전부 및 상기 배터리관리부의 동작을 각각 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 배터리부는 서로 직렬 접속된 복수의 리튬인산철 배터리를 포함하는 메인배터리와, 메인배터리와 다른 출력 전압을 갖도록 상호 직렬 접속된 복수의 연축전지를 포함하는 서브배터리를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 배터리부의 전압이 설정된 기준전압 이하이면 상기 연료발전부를 가동시켜 상기 배터리부를 충전시키도록 제어하고, 상기 배터리부가 만충전될 시 상기 연료발전부를 자동으로 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 연료발전부에 일 측이 접속되고 타 측은 상기 컨트롤러에 접속되어 상기 연료발전부에 시동온신호를 전달하는 한 쌍의 시동온케이블과, 상기 연료발전부에 일 측이 접속되고 타 측은 상기 컨트롤러에 접속되어 상기 연료발전부에 시동오프신호를 전달하는 한 쌍의 시동오프케이블과, 상기 연료발전부의 초크밸브를 개방시키거나 폐쇄시키는 밸브구동모터와, 상기 시동온케이블에 전원을 공급하는 보조배터리를 더 구비하고, 상기 컨트롤러는 상기 컨트롤러는 상기 시동온케이블에 시동온신호를 출력한 후에 상기 밸브구동모터를 통해 상기 초크밸브를 개방시키는 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤러를 내장하는 케이스를 구비하고, 상기 케이스의 일 면에는 상기 메인배터리의 출력을 테스트하기 위한 메인배터리선택버튼과, 상기 서브배터리의 출력을 테스트하기 위한 서브배터리선택버튼과, 상기 배터리부의 충방전을 자동으로 제어하기 위한 자동운전선택버튼과, 상기 배터리부의 충방전을 수동으로 제어하기 위한 수동운전선택버튼을 포함하는 조작부와, 상기 매인배터리의 선택여부를 표시하는 메인배터리선택표시부와, 상기 서브배터리의 선택여부를 표시하는 서브배터리선택표시부와, 자동운전 선택여부를 표시하는 자동운전선택표시부와, 수동운전 선택여부를 표시하는 수동운전선택표시부와, 상기 메인배터리의 충전 상태를 각각 표시하는 제1상태표시부 및 제2상태표시부와, 상기 초크밸브의 개폐상태를 표시하는 초크밸브상태표시부와, 상기 보조배터리의 상태를 표시하는 보조배터리상태표시부를 포함하는 표시부가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은 태양광발전장치와 연료발전부를 함께 활용하여 전력을 생산하고, 기동성을 갖도록 트레일러에 탑재하여 일정한 장소에 설치하지 않고 이동이 가능하게 함으로써 전력이 부족한 지역 또는 산업현장, 캠핑장, 야외 공연장, 산림 공원, 대단위 농장 등 소교모 전력이 필요한 야외의 전력 수요처에서 전력을 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은 태양광발전장치에 의한 발전이 원활하지 못해 배터리 충전량 또는 전압이 기준치에 미달할 시, 연료발전부를 자동으로 가동하여 배터리를 충전함으로써 배터리를 충전하고, 배터리가 만충전될 시 연료발전부를 자동으로 정지시킴으로써 언제 어디서나 전력을 사용할 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은 트레일러(미도시)와, 태양광발전부(10)와, 연료발전부(20)와, 배터리부(30)와, 배터리관리부(35)와, 전력변환부(40)와, 컨트롤러(50)와, 조작부(70)와, 표시부(80)를 구비한다.
트레일러는 하부에 이동바퀴가 설치되어 주행 및 이동 가능하게 구비되며, 상부에는 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템의 각종 장치 및 장비를 설치할 수 있는 설치공간부가 구비된다. 또한, 트레일러의 일 측에는 차량을 이용하여 트레일러를 견인할 수 있도록 차량에 연결되는 견인커넥터 및 견인프레임이 구비된다.
태양광발전부(10)는 트레일러 상에 설치되는 복수의 태양전지모듈을 포함하여 구성되며, 태양광을 이용하여 전력을 생산한다. 본 실시 예에서 태양광발전부(10)는 3개의 태양전지모듈을 구비한 것을 적용하였으며, 3개의 태양전지모듈의 상하로 적층된 형태루 구성되고, 중앙에 배치된 태양전지모듈을 기준으로 상부와 하부에 위치하는 태양전지모듈이 좌우 양측으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치하여 태양전지모듈을 좌우로 펼치거나 접을 수 있게 구성된다.
연료발전부(20)는 트레일러에 설치되고, 디젤 또는 가솔린을 연료로 하는 엔진을 이용하여 전기에너지를 생산하는 것으로서, 배터리부(30)에 저장된 전압이 일정 수준 이하로 떨어지면, 컨트롤러(50)에 의해 자동으로 가동되며, 가동시 발전된 전력은 배터리부(30)에 저장된다. 연료발전부(20)는 후술하는 조작부(70)에 의해 수동 조작도 가능하다.
배터리부(30)는 태양광발전부(10) 및 연료발전부(20)에서 생산된 전력을 저장하고, 저장된 전력을 부하(120)에 공급하는 것으로서, 메인배터리(31)와 서브배터리(32)를 포함하여 구성되며, 배터리관리부(35)의 제어에 따라 저장된 전력을 분전반(100)을 통해 부하(120)에 공급한다. 분전반(100)을 통해 부하(120)로 공급되는 전력량은 디지털미터(110)에 의해 계량된다.
메인배터리(31)는 서로 직렬 접속된 복수의 리튬인산철 배터리를 포함하여 구성되고, 서브배터리(32)는 메인배터리(31)와 다른 출력 전압을 갖도록 상호 직렬 접속된 복수의 연축전지 또는 납축전지를 포함하여 구성된다.
본 실시예에서 배터리부(30)는 리튬인산철 배터리로 구성된 메인배터리(31)와, 연축전지 또는 납축전지로 구성된 서브배터리(32)를 포함하여 구성할 수도 있고, 이와 다르게 메인배터리(31) 또는 서브배터리(32)는 레독스 플로우 전지를 적용할 수도 있다.
배터리관리부(35)는 배터리부(30)의 충전 및 방전 상태 정보를 수집하고, 컨트롤러(50)에서 전송되는 신호에 따라 배터리부(30)의 충전 및 방전을 제어한다. 배터리관리부(35)는 배터리부(30)의 충전 및 방전 상태 정보를 수집하며, 수집된 정보는 컨트롤러(50)에 실시간 전송된다.
전력변환부(40)는 태양광발전부(10)에서 생산된 전력을 배터리부(30) 측으로 공급할 수 있게 직류를 직류로 변환시키는 DC/DC컨버터와, 태양광발전부(10)에서 생산된 전력 또는 배터리부(30)에 저장된 전력을 분전반(100) 및 부하(120)에 공급하도록 직류를 교류로 변환하는 DC/AC인버터를 포함하는 하이브리드 인버터를 적용할 수 있다.
컨트롤러(50)는 배터리관리부(35)에서 수집된 정보를 수신하고, 수신된 정보에 따라 전력변환부(40)와 태양광발전부(10)와 연료발전부(20) 및 배터리관리부(35)의 동작을 각각 제어한다. 컨트롤러(50)는 트레일러의 일 측에 설치된 케이싱에 내장된다.
컨트롤러(50)는 배터리부(30)의 전압이 설정된 기준전압 이하이면, 연료발전부(20)를 가동시켜 배터리부(30)를 충전시키도록 제어하고, 배터리부(30)가 만충전될 시에는 연료발전부(20)를 자동으로 정지시키도록 제어한다.
컨트롤러(50)와 연료발전부(20) 사이에는 연료발전부(20)를 가동시키기 위해 컨트롤러(50)에서 연료발전부(20)로 시동온신호를 전달하는 한 쌍의 시동온케이블(51)이 접속되어 있다. 시동온케이블(51)은 2가닥으로 구성되며, 일 측이 연료발전부(20)에 일 측이 접속되고 타 측은 컨트롤러(50)에 접속된다. 컨트롤러(50)에는 별도의 보조배터리(54)가 구비되어 있으며, 컨트롤러(50)는 보조배터리(54)에서 공급되는 전력을 이용하여 시동온케이블(51)에 시동온신호를 발생시킨다.
컨트롤러(50)와 연료발전부(20) 사이에는 연료발전부(20)를 중지시키기 위해 컨트롤러(50)에서 연료발전부(20)로 시동오프신호를 전달하는 한 쌍의 시동오프케이블(52)이 접속되어 있다. 시동오프케이블(52)은 2가닥으로 구성되며, 일 측이 컨트롤러(50)에 접속되고 타 측은 연료발전부(20)에 접속된다.
한편, 연료발전부(20)에는 초크밸브를 개방시키거나 폐쇄시키기 위한 밸브구동모터(53)가 구비되어 있으며, 이 밸브구동모터(53)는 컨트롤러(50)에 의해 작동 제어된다.
컨트롤러(50)는 연료발전부(20)가 가동되기 전에는 초크밸브를 폐쇄된 상태로 유지시키다가 시동온케이블(51)에 시동온신호를 출력하여 연료발전부(20)를 가동한 후에 자동으로 초크밸브가 개방되도록 밸브구동모터(53)의 동작을 제어한다.
컨트롤러(50)의 케이스 일 면에는 조작부(70)와 표시부(80)가 각각 구비된다.
조작부(70)는 메인배터리(31)에 충전된 전력의 출력 전압을 테스트하기 위해 메인배터리(31)를 선택할 수 있는 메인배터리선택버튼(71)과, 서브배터리(32)의 출력을 테스트하기 위해 서브배터리(32)를 선택 및 조작할 수 있는 서브배터리(32)선택버튼(72)을 구비한다.
그리고, 조작부(70)는 배터리부(30)의 충전 및 방전을 컨트롤러(50)를 통해 자동으로 제어하기 위해 작업자가 선택 가능한 자동운전선택버튼(73)과, 배터리부(30)의 충전 및 방전을 작업자가 수동으로 제어하기 위해 작업자가 선택 조작 가능한 수동운전선택버튼(74)을 구비한다.
또한, 조작부(70)는 작업자가 테스트용으로 메인배터리(31)를 선택할 시 발광하는 메인배터리선택표시부(81)와, 작업자가 테스트용으로 서브배터리(32)를 선택할 시 발광하는 서브배터리선택표시부(82)를 구비한다.
또한, 조작부(70)는 작업자에 의해 배터리부(30)의 충전 및 방전이 자동으로 수행되는지 수동으로 수행되는 지를 표시하는 자동운전선택부 및 수동운전선택표시부(80)가 구비된다.
또한, 조작부(70)는 메인배터리(31)의 충전 상태를 각각 표시하는 제1상태표시부(85) 및 제2상태표시부(86)와, 초크밸브의 개폐상태를 표시하는 초크밸브상태표시부(91)와, 보조배터리(54)의 상태를 표시하는 보조배터리상태표시부(92)를 포함한다.
제1상태표시부(85)는 메인배터리(31)가 만충전된 상태일 때 청색의 빛을 출력하고, 제2상태표시부(86)는 메인배터리(31)가 충전중일 때 적색의 빛을 출력한다.
한편, 초크밸브상태표시부(91)는 초크밸브가 개방된 상태일 때, 유색의 빛을 출력하고, 보조배터리상태표시부(92)는 보조배터리(54)가 방전되거나 오류가 발생할 시 유색의 빛을 출력한다.
본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은컨트롤러(50) 자동 운전시 연료발전부(20)를 통한 배터리부(30)의 충전 및 태양광발전부(10)를 통해 배터리부(30)의 충전이 동시에 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 태양광발전부
20 : 연료발전부
30 : 배터리부
35 : 배터리관리부
40 : 전력변환부
50 : 컨트롤러
70 : 조작부
80 : 표시부

Claims (3)

  1. 이동 가능한 트레일러와, 상기 트레일러에 설치되는 복수의 태양전지모듈을 포함하는 태양광발전부와, 상기 트레일러에 설치되고 디젤 또는 가솔린을 연료로 하는 엔진을 이용하여 전기에너지를 생산하는 연료발전부와, 상기 태양광발전부 및 상기 연료발전부에서 생산된 전력을 저장하고 저장된 전력을 부하에 공급하는 배터리부와, 상기 배터리부의 충전 및 방전 상태 정보를 수집하고 상기 배터리의 충방전을 제어하는 배터리관리부와, 상기 태양광발전부에서 생산된 전력을 상기 배터리부 또는 부하에 공급하거나, 상기 배터리부에 저장된 전력을 부하에 공급하는 전력변환부와, 상기 배터리관리부에서 수집된 정보를 수신하고 수신된 정보에 따라 상기 전력변환부와 상기 태양광발전부와 상기 연료발전부 및 상기 배터리관리부의 동작을 각각 제어하는 컨트롤러를 구비하는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템에 있어서,
    상기 배터리부는 서로 직렬 접속된 복수의 리튬인산철 배터리를 포함하는 메인배터리와, 메인배터리와 다른 출력 전압을 갖도록 상호 직렬 접속된 복수의 연축전지를 포함하는 서브배터리를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 배터리부의 전압이 설정된 기준전압 이하이면 상기 연료발전부를 가동시켜 상기 배터리부를 충전시키도록 제어하고, 상기 배터리부가 만충전될 시 상기 연료발전부를 자동으로 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연료발전부에 일 측이 접속되고 타 측은 상기 컨트롤러에 접속되어 상기 연료발전부에 시동온신호를 전달하는 한 쌍의 시동온케이블과,
    상기 연료발전부에 일 측이 접속되고 타 측은 상기 컨트롤러에 접속되어 상기 연료발전부에 시동오프신호를 전달하는 한 쌍의 시동오프케이블과,
    상기 연료발전부의 초크밸브를 개방시키거나 폐쇄시키는 밸브구동모터와,
    상기 시동온케이블에 전원을 공급하는 보조배터리를 더 구비하고,
    상기 컨트롤러는 상기 컨트롤러는 상기 시동온케이블에 시동온신호를 출력한 후에 상기 밸브구동모터를 통해 상기 초크밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러를 내장하는 케이스를 구비하고,
    상기 케이스의 일 면에는
    상기 메인배터리의 출력을 테스트하기 위한 메인배터리선택버튼과, 상기 서브배터리의 출력을 테스트하기 위한 서브배터리선택버튼과, 상기 배터리부의 충방전을 자동으로 제어하기 위한 자동운전선택버튼과, 상기 배터리부의 충방전을 수동으로 제어하기 위한 수동운전선택버튼을 포함하는 조작부와,
    상기 매인배터리의 선택여부를 표시하는 메인배터리선택표시부와, 상기 서브배터리의 선택여부를 표시하는 서브배터리선택표시부와, 자동운전 선택여부를 표시하는 자동운전선택표시부와, 수동운전 선택여부를 표시하는 수동운전선택표시부와, 상기 메인배터리의 충전 상태를 각각 표시하는 제1상태표시부 및 제2상태표시부와, 상기 초크밸브의 개폐상태를 표시하는 초크밸브상태표시부와, 상기 보조배터리의 상태를 표시하는 보조배터리상태표시부를 포함하는 표시부가 구비된 것을 특징으로 하는 트레일러 타입 하이브리드 발전시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130090013A (ko) 2012-02-03 2013-08-13 김홍근 이동식 솔라 트래커
KR101748171B1 (ko) 2017-03-09 2017-06-27 서울특별시 태양광을 이용한 이동식 충전장치
KR101981501B1 (ko) 2017-11-29 2019-08-29 (주)아이엠 이동식 태양광 조명 장치

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