KR20230062327A - Hybrid power generation-based lighting system and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid power generation based lighting system.
신재생 에너지 발전 시스템으로 태양광 발전과 풍력 발전이 이용되고 있다.Solar power generation and wind power generation are being used as renewable energy generation systems.
태양광 발전기는 태양전지 셀로 구성된 태양전지모듈과 축전지 및 전력변환장치로 구성되어 널리 사용되고 있으나, 태양전지모듈이 눈비를 맞거나 묘듈표면에 먼지나 눈이 쌓이면 안전하게 제거할 수 없어 유지관리에 힘이 들고 이를 방치하면, 전기 생산 효율이 떨어질 뿐 아니라 내구성이 저하되는 문제가 있다.Photovoltaic generators are widely used as they are composed of a solar cell module composed of solar cell cells, a storage battery, and a power conversion device. If you hold it up and leave it unattended, there is a problem in that electricity production efficiency is lowered and durability is lowered.
한편, 풍력발전기는 바람의 힘을 회전력으로 변환시켜 발생되는 유도전기를 전력계통에 공급하는 것으로 바람으로부터 회전력을 생산하는 회전날개, 회전날개에 부착된 회전축, 회전축에 포함된 회전자, 회전자의 속도를 증속시키는 증속기와 기동과 제동을 선택하는 제어장치를 구비하며, 발전기와 전력안정화 장치를 구비하고, 또한, 회전날개는 그 경사각을 조절할 수 있게 하여 출력을 제어하게 된다.On the other hand, the wind power generator supplies induction electricity generated by converting wind power into rotational force to the power system. Rotating blades that produce rotational force from wind, a rotating shaft attached to the rotating blades, a rotor included in the rotating shaft, and a rotor It has a gearbox for increasing speed and a control device for selecting start-up and braking, a generator and a power stabilization device, and also, the rotary blade controls the output by allowing the angle of inclination to be adjusted.
그러나, 이러한 풍력발전기 역시 바람의 방향에 의하여 발전효율이 변하는 문제가 있다.However, these wind power generators also have a problem in that power generation efficiency varies depending on the direction of the wind.
이런 이유로, 최근 들어 각각의 발전 방식에서의 단점을 보완하기 위한 하이브리드형 전력 공급 장치에 대한 관심이 고조되고 있으며, 이러한 관심에 따라 다양한 형태의 기술이 개발되고 있다.For this reason, recently, interest in a hybrid power supply device to compensate for the disadvantages of each power generation method has been increasing, and various types of technologies are being developed according to this interest.
본 발명은 태양광과 풍력을 이용하여 하이브리드 자기발전을 통해 충전하고, 충전된 전력을 이용하여 조명부에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템과 그 동작 방법을 제공한다.The present invention provides a hybrid power generation-based lighting system capable of charging through hybrid self-generation using solar and wind power and stably supplying power to a lighting unit using the charged power and an operating method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems to be solved that are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.
상술한 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 태양광 패널을 구비하는 태양광 발전부 및 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 풍력 발전부를 구비한 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템에 있어서, 상기 태양광 발전부의 태양광 발전 상태를 감지하는 제 1 감지부와, 상기 풍력 발전부의 풍력 발전 상태를 감지하는 제 2 감지부와, 외부의 선택 스위칭 신호를 인가받아 동작하여 상기 태양광 발전부와 상기 풍력 발전부 중 어느 하나를 배터리에 연결시켜 상기 배터리에 전력을 충전시키는 스위칭부와, 상기 감지한 풍력 발전 상태 및 태양광 발전 상태에 의거하여 상기 풍력 발전부 및 태양광 발전부 중 어느 하나를 선택하기 위한 상기 선택 스위칭 신호를 발생시키는 제어부와, 상기 배터리 충전된 전력을 이용하여 구동되는 조명부를 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problem to be solved, a hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention converts solar energy into electrical energy and outputs the photovoltaic power generation unit having a solar panel and wind energy to electricity. A lighting system based on hybrid power generation having a wind power generation unit that converts into energy and outputs it, comprising: a first sensing unit that senses a solar power generation state of the photovoltaic power generation unit; and a second sensing unit that detects a wind power generation state of the wind power generation unit. A sensing unit and a switching unit that receives an external selection switching signal and connects one of the photovoltaic power generation unit and the wind power generation unit to a battery to charge the battery with power, the detected wind power generation state, and It may include a control unit generating the selection switching signal for selecting one of the wind power generation unit and the solar power generation unit based on a solar power generation state, and a lighting unit driven using the battery-charged power.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 시간대별 발전 우선 순위에 대한 정보가 설정된 메모리와 연동되며, 상기 메모리에 저장된 시간대별 발전 우선 순위에 의거하여 상기 선택 스위칭 신호를 발생시켜 상기 스위칭부에 인가할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit is interlocked with a memory in which information on generation priority for each time period is set, generates the selection switching signal based on the generation priority for each time period stored in the memory, and applies it to the switching unit can do.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배터리는 배터리에 대한 충방전 상태 정보를 모니터링하기 위한 배터리 관리 시스템을 통해 상기 스위칭부에 연결된 발전부로부터 전력을 공급받아 충전되며, 상기 제어부는 배터리 관리 시스템을 통해 배터리에 대한 충방전 상태 정보를 수집하며, 유선 또는 무선으로 연결된 관리 서버에 상기 수집한 충방전 상태 정보를 전송함과 더불어 시간대별 발전 우선 순위에 대한 정보를 수신한 후 이를 토대로 상기 메모리를 업데이트시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the battery is charged by receiving power from a power generation unit connected to the switching unit through a battery management system for monitoring charge/discharge state information of the battery, and the control unit is charged through the battery management system. It collects charge/discharge status information on the battery, transmits the collected charge/discharge status information to a management server connected by wire or wirelessly, receives information on generation priority by time period, and updates the memory based on this. can
상술한 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 동작 방법은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 태양광 패널을 구비하는 태양광 발전부 및 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 풍력 발전부를 구비한 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 동작 방법에 있어서, 상기 태양광 발전부 및 상기 풍력 발전부 중 어느 하나와 연결되어 배터리를 충전시키고, 상기 배터리에 충전된 전력을 이용하여 조명부를 구동시키는 단계와, 상기 태양광 발전부 및 상기 풍력 발전부에 대한 태양광 발전 상태 및 풍력 발전 상태에 대응되는 감지값을 획득하는 단계와, 상기 연결된 어느 하나의 발전부의 발전 상태에 대응되는 감지값이 기 설정된 오차 범위 내에서 다른 하나의 발전부의 발전 상태에 대응되는 감지값보다 작은 경우 상기 다른 하나의 발전부와 상기 배터리를 연결시켜 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problem to be solved, a method of operating a hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention is a solar power generation unit having a solar panel for converting solar energy into electrical energy and outputting it, and wind power A method of operating a lighting system based on hybrid power generation having a wind power generation unit that converts energy into electrical energy and outputs it, wherein a battery is charged by being connected to one of the photovoltaic power generation unit and the wind power generation unit, and the battery Driving a lighting unit using the charged power, obtaining a detected value corresponding to a solar power generation state and a wind power generation state for the photovoltaic power generation unit and the wind power generation unit, and charging the battery by connecting the other power generation unit and the battery when the detected value corresponding to the negative power generation state is smaller than the detected value corresponding to the power generation state of the other power generation unit within a preset error range. can do.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 태양광과 풍력을 이용하여 하이브리드 자기발전을 통해 충전하고, 충전된 전력을 이용하여 조명부에 안정적으로 전력을 공급할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present invention, it is possible to charge through hybrid self-generation using sunlight and wind power, and stably supply power to the lighting unit using the charged power.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템이 구현된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명부의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템에서 발전부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.1 is a diagram showing the entire configuration of a lighting system based on hybrid power generation according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a state in which a lighting system based on hybrid power generation according to an embodiment of the present invention is implemented.
3 is a view showing the structure of a lighting unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining the configuration of a power generation unit in a lighting system based on hybrid power generation according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation process of a lighting system based on hybrid power generation according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The detailed descriptions that follow are provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. Terminology used in the detailed description is only for describing the embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless expressly used otherwise, singular forms of expression include plural forms. In this description, expressions such as "comprising" or "comprising" are intended to indicate any characteristic, number, step, operation, element, portion or combination thereof, one or more other than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other feature, number, step, operation, element, part or combination thereof.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템 및 그 동작 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a hybrid power generation-based lighting system and its operating method will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템이 구현된 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명부의 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템에서 발전부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing the overall configuration of a hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining a state in which the hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention is implemented. 3 is a view showing the structure of a lighting unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a power generation unit in a hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템은 태양광 발전부(100), 풍력 발전부(120), 배터리(140), 제어부(160) 및 조명부(170) 등으로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 1, the hybrid power generation-based lighting system may include a solar
특히, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 아연용융 도금 및 분체 도장을 구현된 지주(10) 일측에 설치되어 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 태양광 패널(12), 태양광 패널(12)보다 상측, 예컨대 지주(10)의 끝부분에 설치되어 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 풍력 발전기(14) 및 태양광 패널(12)보다 하측의 지주(10) 상에 설치되어 배터리(160)로부터 전력을 공급받아 동작하는 조명부(170) 등으로 구성될 수 있다. 이때, 풍력 발전기(14)에는 회전체(16)의 회전을 통해 전력을 생산할 수 있다.In particular, the hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, is installed on one side of the
본 발명의 실시예에 적용되는 조명부(170)는 표면 실장형 LED 소자로서, 표면 실장형 LED 소자란 LED 베어칩이 패키지화된 표면 실장형의 LED 소자를 의미할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 표면 실장형 LED 소자는 CSP 타입의 소자와 플립칩(소자)이 포함할 수 있다.The
특히, 본 발명의 실시예에 따른 조명부(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 전도성 패턴(182)이 형성된 세라믹 인쇄회로기판(Ceramic PCB)(184)을 기반으로 복수의 표면 실장형 LED 소자(186)를 실장시킨 형태를 가질 수 있다. 복수의 전도성 패턴(182)의 각각에는 도선을 포함한 실장 패턴(미도시됨)이 연결되어 있으며, 복수의 표면 실장형 LED 소자(186) 각각에 급전할 수 있게 되어 있다. In particular, as shown in FIG. 3 , the
또한, 표면 실장형 LED 소자(186) 각각은 밀봉재로 개별로 밀봉되어 있거나 복수개가 통합되어 밀봉되어 있을 수 있다.In addition, each of the surface-mounted
또한, 전도성 패턴(182)은 세라믹 인쇄회로기판(184)에 도전성 실버를 융착시켜 구성될 수 있다.In addition, the
또한, 세라믹 인쇄회로기판(184)은 알루미늄 히트싱크(188)와 결합될 수 있다.In addition, the ceramic printed
상술한 바와 같이, 세라믹 인쇄회로기판(184)을 이용하여 조명부(170)를 구성함으로써, 내전압 특성이 탁월하며, 열전도도, 내열성이 우수하고 내습성, 내화학성, 내후성이 우수한 조명 시스템의 구축이 가능하다.As described above, by configuring the
또한, 조명부(170)를 표면 실장형 LED 소자로 구현하고, 표면 실장형 LED 소자로 CSP 소자를 이용함으로써, 전력 소비를 최소화시킬 수 있다.In addition, by implementing the
태양광 발전부(100)는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환 출력하는 태양광 패널(12)을 구성하는 태양전지에서 생성되는 직류 전력의 출력 전압을 설정된 전압(이하, '설정 전압'이라고 함)으로 변환하여 출력하는 제 1 컨버터(104)를 구비할 수 있다.The photovoltaic
또한, 본 발명의 실시예에 따른 조명 시스템은 태양광 발전부(100)에 연결되어 태양광 발전 상태를 감지할 수 있는 제 1 감지부(150)를 더 구비할 수 있다.In addition, the lighting system according to the embodiment of the present invention may further include a
제 1 감지부(150)는 태양전지로부터 출력되는 전기 에너지인 직류 전력을 인지하기 위해 태양전지의 출력단에 설치되어 양전지로부터 출력되는 직류 전력의 전압 및 전류를 감지한 후 이를 제어부(160)에 제공할 수 있다.The
또한, 제 1 감지부(150)는 광량을 감지하기 위한 센서로서, 광량의 감지를 통해 태양광 발전 상태에 대한 정보를 산출할 수도 있다.In addition, the
풍력 발전부(120)는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 풍력 발전기(14)에서 공급되는 전력을 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 정류부(124), AC/DC 정류부(124)를 거친 직류 전력의 출력 전압을 설정된 전압으로 변환하는 제 2 컨버터(126) 등을 포함할 수 있다.The wind
또한, 본 발명의 실시예에 따른 조명 시스템은 풍력 발전부(120)에 연결되어 풍력 발전 상태를 감지할 수 있는 제 2 감지부(152)를 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 제 2 감지부(152)는 풍력 발전기(14)로부터 출력되는 전기 에너지인 풍력 전력을 인지하기 위해 AC/DC 정류부(124)의 출력단에 설치되어 AC/DC 정류부(124)에서 정류되어 출력되는 직류 전력의 전압 및/또는 전류를 감지한 후 이를 제어부(160)에 제공할 수 있다.In addition, the lighting system according to the embodiment of the present invention is connected to the wind
또한, 제 2 감지부(152)는 풍력 발전기(14)의 회전체(16)에 대한 회전 속도를 감지하여 풍력 발전기(14)의 풍력 발전 상태를 감지할 수도 있다.In addition, the
또한, 제 2 감지부(152)는 풍력 발전기(14)의 회전체(16)에 대한 촬영 또는 바람의 세기 감지를 통해 풍력 발전 상태를 감지할 수도 있다. 즉, 제 2 감지부(152)는 회전체(16)의 연속으로 촬영되는 촬영 데이터에 대한 분석을 통해 회전체(16)의 회전 속도를 계산하거나 바람의 세기를 감지하여 풍력 발전 상태를 감지할 수도 있다.In addition, the
제 1 및 제 2 컨버터(104, 126)는 최대 전력점 추종 제어 알고리즘(MPPT : Maximum Power Point Tracking)을 통해 입력되는 출력 전압을 설정 전압으로 변환할 수 있다. The first and
본 발명의 실시예에 따른 조명 시스템은 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120)의 출력단 각각에 연결되어 제어부(160)로부터 인가받은 선택 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하여 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 어느 하나를 배터리(140)에 연결시키는 스위칭부(130)를 더 포함할 수 있다.The lighting system according to the embodiment of the present invention is connected to the output terminals of the photovoltaic
스위칭부(130)는 제어부(160)로부터 인가받은 선택 스위칭 신호에 의거하여 스위칭 동작하기 위한 것으로서, 릴레이, 트랜지스터(TR), 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 등의 다양한 전자스위치 등을 그 예로 들 수 있다.The
배터리(140)에 충전된 전력은 정전류 드라이버(145)를 통해 부하인 조명부(170)에 인가될 수 있다.Power charged in the
제어부(160)는 태양광 발전 상태 및 풍력 발전 상태에 의거하여 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택 스위칭 신호를 발생시켜 스위칭부(130)에 인가할 수 있다.The
구체적으로, 제어부(160)는 태양광 발전부(100)를 통해 감지한 직류 전력에 대한 전압 및/또는 전류에 대한 태양광 발전 감지값과 풍력 발전부(120)를 통해 감지한 직류 전력에 대한 전압 및/또는 전류에 대한 풍력 발전 감지값간의 비교를 통해 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택 스위칭 신호를 발생시켜 스위칭부(130)에 인가할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 태양광 발전 감지값이 풍력 발전 감지값보다 큰 경우 태양광 발전부(100)와 배터리(140)를 연결시키기 위한 선택 스위칭 신호를 발생시키고, 태양광 발전 감지값이 풍력 발전 감지값보다 작은 경우 풍력 발전부(120)와 배터리(140)를 연결시키기 위한 선택 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다.Specifically, the
특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(160)는 메모리(162)에 저장된 시간대별로 발전 우선 순위에 의거하여 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 어느 하나를 배터리(140)에 연결시키기 위한 선택 스위칭 신호를 발생시킨 후 선택된 어느 하나의 발전부, 예컨대 태양광 발전부(100)와 배터리(140)를 연결시킨 상태에서 태양광 발전 감지값이 풍력 발전 감지값보다 작은 것으로 판단될 때 바로 풍력 발전부(120)와 배터리(140)를 연결시키기 위한 선택 스위칭 신호를 발생시키지 않고, 기 설정된 시간 동안 수신되는 n(n은 5이상의 자연수)개의 태양광 발전 감지값과 풍력 발전 감지값에 대한 연산을 통해 연산한 값들의 비교를 통해 배터리(140)에 연결된 발전부의 변경을 위한 선택 스위칭 신호를 발생시킬 수 있다.In particular, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 감지값은 풍력 발전부(120)의 직류 전력에 대한 전류 및/또는 전압의 감지를 통해 생성되거나 회전체(16)의 회전 속도의 감지를 통해 산출되거나 바람의 세기 등의 감지를 통해 산출될 수 있다.On the other hand, the wind power generation detection value according to an embodiment of the present invention is generated through detection of current and / or voltage for DC power of the
또한, 태양광 발전 감지값은 태양광 발전부(100)의 직류 전력에 대한 전류 및/또는 전압의 감지를 통해 생성되거나 광량을 감지를 통해 산출될 수 있다.In addition, the photovoltaic power generation detection value may be generated by sensing the current and/or voltage of the DC power of the photovoltaic
시간대별 발전 우선 순위는 계절 특성, 조명 시스템이 설치된 위치의 과거 일기 예보 정보를 기반으로 생성된 데이터로서, 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 시간대별로 어느 하나를 선택하기 위한 정보일 수 있다. Time-specific power generation priority is data generated based on seasonal characteristics and past weather forecast information of the location where the lighting system is installed, for selecting one of the photovoltaic
한편, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템은 외부의 관리 서버(200)와의 유선 또는 무선 통신을 위한 통신부(180)를 더 구비할 수 있다.Meanwhile, the hybrid power generation-based lighting system according to an embodiment of the present invention may further include a
제어부(160)는 통신부(180)를 통해 관리 서버(200)와 연결되어 정보를 송수신할 수 있는데, 기 설정된 시간대, 예컨대 오전 9-10시 사이에 통신부(180)를 통해 관리 서버(200)에 연결되어 정보를 송신하고, 관리 서버(200)로부터 정보를 수신할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 시간대별 배터리(140)에 대한 상태, 예컨대 충방전에 대한 상태를 체크한 후 이에 대한 정보(이하, '충방전 상태 정보'라고 함)를 메모리(162)에 저장하며, 기 설정된 시간대에 도달함에 따라 통신부(180)를 통해 연결된 관리 서버(200)에 충방전 상태 정보를 전송하며, 관리 서버(200)로부터 시간대별 발전 우선 순위에 대한 정보를 수신한 후 이를 토대로 메모리(162)를 업데이트시킬 수 있다.The
이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 조명 시스템은 배터리(140)의 배터리측 단자(미도시됨)와 연결되어 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 어느 하나로부터 출력되는 직류 전력을 공급받아 배터리(140)를 충전하거나 배터리(140)에 충전된 전력을 이용하여 부하인 조명부(170)에 필요한 전력을 공급함과 더불어 배터리(140)에 대한 충방전 상태에 대한 모니터링을 수행하는 BMS(Battery Management System)(142)를 더 구비할 수 있다. 이 경우 제어부(160)는 BMS(142)와 연결되어 배터리(140)에 대한 모니터링 정보, 즉, 충방전 상태 정보를 수집할 수 있다.To this end, the lighting system according to an embodiment of the present invention is connected to a battery-side terminal (not shown) of the
이하에서는 상술한 바와 같은 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템이 동작하는 과정에 대해 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of operating the hybrid power generation-based lighting system as described above will be described with reference to FIG. 5 .
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an operation process of a lighting system based on hybrid power generation according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(160)는 메모리(162)에 저장된 시간대별 발전 우선 순위 정보에 의거하여 태양광 발전부(100) 및 풍력 발전부(120) 중 어느 하나, 예컨대 태양광 발전부(100)를 배터리(140)에 연결시켜 태양광 발전부(100)를 통해 발전되는 직류 전력을 이용하여 배터리(140)를 충전시킨다(S400).As shown in FIG. 5 , the
이후, 제어부(160)는 제 1 및 제 2 감지부(150, 152)를 통해 감지된 태양광 발전 감지값과 풍력 발전 감지값을 획득하며(S402). 획득한 태양광 발전 감지값이 기 설정된 오차 범위 내에서 풍력 발전 감지값 보다 작은지를 판단한다(S404).Thereafter, the
S404의 판단 결과, 태양광 발전 감지값이 풍력 발전 감지값보다 작은 경우 제어부(160)는 제 1 및 제 2 감지부(150, 152)를 통해 기 설정된 시간 동안 태양광 발전 감지값과 풍력 발전 감지값을 수집한다(S406).As a result of the determination in step S404, if the solar power generation detection value is smaller than the wind power generation detection value, the
이후, 제어부(160)는 수집한 태양광 발전 감지값에 대한 연산, 예컨대 평균값 산출을 통해 제 1 비교값을 생성하며, 수집한 풍력 발전 감지값에 대한 연산, 예컨대 평균값 산출을 통해 제 2 비교값을 생성한다(S408).Thereafter, the
그리고 나서, 제어부(160)는 제 1 비교값이 기 설정된 임계 범위 내에서 제 2 비교값보다 작은지를 판단한다(S410).Then, the
S410의 판단 결과, 제 1 비교값이 제 2 비교값보다 작은 경우 제어부(160)는 배터리(140)에 연결된 발전부의 변경, 즉 태양광 발전부(100)에서 풍력 발전부(120)로의 변경을 위한 선택 스위칭 신호를 생성한 후 이를 스위칭부(130)에 인가함으로써, 배터리(140)에 풍력 발전부(120)를 연결시킨다(S412).As a result of the determination in S410, if the first comparison value is smaller than the second comparison value, the
S404의 판단 결과 태양광 발전 감지값이 풍력 발전 감지값보다 큰 경우 또는 S410의 판단 결과 제 1 비교값이 제 2 비교값보다 큰 경우 제어부(160)는 S400으로 진행, 즉 태양광 발전부(100)와 배터리(140)간의 연결 상태를 유지한 후 이후 단계를 수행할 수 있다.If the solar power generation detection value is greater than the wind power generation detection value as a result of the determination in S404 or if the first comparison value is greater than the second comparison value as a result of determination in S410, the
한편, 도시 생략되었지만, 제어부(160)는 시간대별로 BMS(142)를 통해 배터리(140)에 대한 충방전 상태 정보를 수집하며, 수집한 충방전 상태 정보를 관리 서버(200)에 전송할 수 있을 뿐만 아니라 관리 서버(200)로부터 시간대별 발전 우선 순위에 대한 정보를 수신한 후 이를 토대로 메모리(162)를 업데이트할 수도 있다.Meanwhile, although not shown, the
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments expressed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas that are equivalent or within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 태양광 발전부
120 : 풍력 발전부
140 : 배터리
160 : 제어부
170 : 조명부
180 : 통신부
200 : 관리 서버100: solar power generation unit
120: wind power generation unit
140: battery
160: control unit
170: lighting unit
180: Ministry of Communication
200: management server
Claims (4)
상기 태양광 발전부의 태양광 발전 상태를 감지하는 제 1 감지부와,
상기 풍력 발전부의 풍력 발전 상태를 감지하는 제 2 감지부와,
외부의 선택 스위칭 신호를 인가받아 동작하여 상기 태양광 발전부와 상기 풍력 발전부 중 어느 하나를 배터리에 연결시켜 상기 배터리에 전력을 충전시키는 스위칭부와,
상기 감지한 풍력 발전 상태 및 태양광 발전 상태에 의거하여 상기 풍력 발전부 및 태양광 발전부 중 어느 하나를 선택하기 위한 상기 선택 스위칭 신호를 발생시키는 제어부와,
상기 배터리 충전된 전력을 이용하여 구동되는 조명부를 포함하는 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템.
In a hybrid power generation-based lighting system having a solar power generation unit having a solar panel that converts solar energy into electrical energy and outputting it, and a wind power generation unit that converts wind energy into electrical energy and outputs it,
A first sensing unit for sensing a photovoltaic power generation state of the photovoltaic power generation unit;
A second sensor for sensing a wind power generation state of the wind power generator;
A switching unit operating by receiving an external selection switching signal to connect one of the photovoltaic power generation unit and the wind power generation unit to a battery to charge the battery with power;
A control unit generating the selection switching signal for selecting one of the wind power generation unit and the solar power generation unit based on the detected wind power generation state and solar power generation state;
A hybrid power generation-based lighting system including a lighting unit driven by using the battery-charged power.
상기 제어부는 시간대별 발전 우선 순위에 대한 정보가 설정된 메모리와 연동되며, 상기 메모리에 저장된 시간대별 발전 우선 순위에 의거하여 상기 선택 스위칭 신호를 발생시켜 상기 스위칭부에 인가하는 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템.
According to claim 1,
The control unit is interlocked with a memory in which information on generation priority for each time period is set, and generates the selection switching signal based on the generation priority for each time period stored in the memory and applies it to the switching unit. Hybrid power generation-based lighting system.
상기 배터리는 배터리에 대한 충방전 상태 정보를 모니터링하기 위한 배터리 관리 시스템을 통해 상기 스위칭부에 연결된 발전부로부터 전력을 공급받아 충전되며,
상기 제어부는 배터리 관리 시스템을 통해 배터리에 대한 충방전 상태 정보를 수집하며, 유선 또는 무선으로 연결된 관리 서버에 상기 수집한 충방전 상태 정보를 전송함과 더불어 시간대별 발전 우선 순위에 대한 정보를 수신한 후 이를 토대로 상기 메모리를 업데이트시키는 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템.
According to claim 2,
The battery is charged by receiving power from a power generation unit connected to the switching unit through a battery management system for monitoring charge/discharge state information of the battery,
The control unit collects charge/discharge state information for the battery through a battery management system, transmits the collected charge/discharge state information to a management server connected by wire or wirelessly, and receives information on generation priority for each time period. A hybrid power generation-based lighting system that updates the memory based thereon.
상기 태양광 발전부 및 상기 풍력 발전부 중 어느 하나와 연결되어 배터리를 충전시키고, 상기 배터리에 충전된 전력을 이용하여 조명부를 구동시키는 단계와,
상기 태양광 발전부 및 상기 풍력 발전부에 대한 태양광 발전 상태 및 풍력 발전 상태에 대응되는 감지값을 획득하는 단계와,
상기 연결된 어느 하나의 발전부의 발전 상태에 대응되는 감지값이 기 설정된 오차 범위 내에서 다른 하나의 발전부의 발전 상태에 대응되는 감지값보다 작은 경우 상기 다른 하나의 발전부와 상기 배터리를 연결시켜 상기 배터리를 충전시키는 단계를 포함하는 하이브리드 발전 기반의 조명 시스템의 동작 방법.In the operating method of a hybrid power generation-based lighting system having a solar power generation unit having a solar panel that converts solar energy into electrical energy and outputting it, and a wind power generation unit that converts wind energy into electrical energy and outputs it,
Connecting to any one of the photovoltaic power generation unit and the wind power generation unit to charge a battery, and driving a lighting unit using the power charged in the battery;
Obtaining a detected value corresponding to a solar power generation state and a wind power generation state for the photovoltaic power generation unit and the wind power generation unit;
When the detected value corresponding to the power generation state of one of the connected power generation units is smaller than the detected value corresponding to the power generation state of the other power generation unit within a preset error range, the other power generation unit and the battery are connected to the battery. Method of operating a hybrid power generation-based lighting system comprising the step of charging.
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KR20200129829A (en) | 2019-05-10 | 2020-11-18 | (주)탑중앙연구소 | Smart Street Lamp Using Renewable Energy |
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2022
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