WO2011159108A2 - 태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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WO2011159108A2
WO2011159108A2 PCT/KR2011/004410 KR2011004410W WO2011159108A2 WO 2011159108 A2 WO2011159108 A2 WO 2011159108A2 KR 2011004410 W KR2011004410 W KR 2011004410W WO 2011159108 A2 WO2011159108 A2 WO 2011159108A2
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이건국
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테크원 주식회사
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a solar light output control device and a method thereof, and more particularly, purge control (for example, proportional control (PID), pulse) in 16 stages of lighting / lighting out through artificial intelligence control using a microcomputer Width (PWM) control, F / F (hereinafter referred to as "on / off" control) control, overcharge and over-discharge can be prevented, charge and discharge control by temperature compensation of the battery is possible, each country It is possible to control lighting and charging according to different sunset and sunrise time according to stars, seasons or location, and to grasp various operating conditions at a glance, to check the installation and failure easily, and to change the voltage charged in the battery in emergency. It is invented so that it can be used as an emergency power source for driving a device.
  • PID proportional control
  • PWM microcomputer Width
  • F / F hereinafter referred to as "on / off” control
  • photovoltaic LED street lights and security lamps which are widely applied in solar power generation systems, are installed in places where electricity installation is difficult, such as green facilities and park walks, and where installation costs are high when installing electricity. The situation is seeing many effects in terms of landscape art.
  • Such solar power generation system converts sunlight into electrical energy using solar panels during the day to receive enough solar light, and then charges the battery through the controller and drives the lamp through the controller at night. It is a configuration that supplies the power required to do so.
  • the battery is charged only during the sunshine time when the amount of sunshine is sufficiently irradiated over a predetermined amount, and then the voltage charged in the battery is changed from various sunset time to the sunshine time. It adopts simple on / off control method that supplies diode street light and security lamp (hereinafter referred to as "lighting"), and consumes a lot of energy stored in battery, which greatly increases the capacity of battery and solar power module. In addition, there is a problem such as shortening the life of the battery by consuming a lot of current per unit time.
  • the present invention has been made in order to solve such a conventional problem, the fuzzy control (for example PID, PWM, On / off control), and also to prevent overcharging and overdischarging of the battery in advance, and to control the charging and discharging through the temperature compensation of the battery, and to set up different sunsets for each country or season or location. Lighting and charging control is possible according to the sunrise time, and various operation status can be checked at a glance through display lamps, easy to check for installation and failure, and other devices can be driven by the voltage charged in the battery in case of emergency. It is an object of the present invention to provide a solar light output control device and method that can be used as an emergency power source.
  • the fuzzy control for example PID, PWM, On / off control
  • the present invention device for achieving the above object, when the light energy is converted into electrical energy through the solar panel during the day, the solar panel voltage to determine how much the voltage and current is and transmit it to the charging circuit unit A detector;
  • a charging circuit unit configured to charge the storage battery under the control of the controller when the output voltage of the solar panel input through the solar panel voltage detection unit is equal to or higher than a minimum voltage required for charging the storage battery;
  • a discharge circuit unit configured to discharge the voltage charged in the storage battery under electrical control by electric loads;
  • a signal input and setting unit for allowing a user to select and input various information;
  • a constant voltage rectifying unit configured to rectify the voltage output from the photovoltaic panel voltage detector and the voltage output from the battery to a voltage required for driving the components constituting each unit;
  • a temperature detection sensor for detecting a load, a storage battery, and an ambient temperature and transmitting the load to a control unit; It is provided with a microcomputer and receives the state information of the solar panel voltage detection unit, the charging circuit unit, the discharge
  • the solar panel voltage detector determines two sets of solar panel input terminals, a sunrise state in which the voltage input from the solar panel starts to rise above a predetermined value and a sunset state that begins to decrease below a predetermined value.
  • Sunset and sunrise voltage detection unit for transmitting to the control unit, the solar panel current detection unit for detecting the current inputted from the solar panel and delivered to the control unit and several series and parallel relays.
  • the charging circuit unit is provided with a battery voltage detection unit, characterized in that the discharge circuit unit is provided with an illumination force current detection unit.
  • the output terminal of the discharge circuit unit is characterized in that the emergency power control relay and emergency power supply terminal is further installed to supply or charge the power voltage to the lantern, power tool or various portable multimedia devices.
  • the signal input and setting unit includes a power on / off switch and a sunset and sunrise voltage setting switch and a dip switch that allow the user to arbitrarily set the voltage according to sunset and sunrise through a dip switch.
  • a light output voltage setting switch, a sunset and sunrise data reset switch, and a light test switch for setting a voltage arbitrarily are provided.
  • the signal input and setting unit may further include an emergency power output switch capable of turning on / off a voltage output through the emergency power supply terminal.
  • the operation state display unit has a sunrise and charge status indicator lamp, sunset and discharge status indicator lamp, series and parallel charge indicator lamp, over-discharge and overcharge status indicator lamp, solar cell and battery status indicator lamp, load status and site temperature A situation display lamp is provided.
  • an emergency power state display lamp and an SMPS drive display lamp are additionally installed in the operation state display unit.
  • the power on / off switch is "on" when the power supply voltage is supplied to the microcomputer in the control unit subroutine to detect the ambient temperature of the battery in real time, and in the solar panel A temperature obtained as a result of performing the subroutine for detecting the state of the generated voltage in real time and the subroutine for controlling the charge / discharge by detecting the charge / discharge voltage of the battery in real time.
  • the data can be used to calculate the set basic voltage data determined according to the battery temperature when the battery charge / discharge control subroutine is performed.
  • the solar cell voltage state detection subroutine is performed, the battery charge is ready. Calculating the set basic voltage data determined by the battery temperature of the discharge / discharge voltage detection subroutine. If it is determined that the sunset or sunrise state, characterized in that to perform the operation control subroutine according to the load during the battery discharge.
  • the battery ambient temperature detection subroutine step of sequentially detecting whether the current temperature and the changing temperature value of the battery suddenly increases the upper limit temperature, the lower limit temperature, the real-time contrast temperature and the temperature changes in real time.
  • Wow Stopping the charging and discharging of the battery until a reset switch signal is inputted as a result of the detection as described above, turning on the over-discharge and over-charging status indicator lamps installed in the operation state display unit; ;
  • the charging and discharging is paused.
  • the over-discharge and overcharge status indicator lamp is turned on, and the temperature per minute is 3 If the temperature rises below -5 °C, charging and discharging will be resumed, but when resuming discharge, the pulse width modulation (PWM) control will reduce the current by 50% compared to the current discharged.
  • PWM pulse width modulation
  • the solar panel power generation voltage detection subroutine may include: comparing a preset reference voltage with a current output voltage of the solar panel according to sunset / sunrise while counting for a predetermined time; Lighting the solar cell status display lamp installed in the operation state display unit in a checked state until the reset switch signal is input after stopping the charging and discharging when the reference voltage is equal to or greater than 36 hours, which is the predetermined time; Comparing the above, when the output voltage of the photovoltaic panel is more than the reference voltage for 1-5 minutes or more, completing the charging start preparation and lighting the sunrise and charging status display lamps installed in the operation state display unit; However, as a result of the comparison, when the output voltage of the solar panel is lower than the reference voltage for 1-5 minutes or more, the sunset and discharge status indicator lamps installed in the operation state display part are turned on, and the time data and lighting for storing the total sunset time And counting time data for the output adjustment timing.
  • the total sunset time for the day of installation of the product is set to "10 hours” as a standard, and afterwards, the accumulated value of the sunrise time is subtracted from 24 hours for 10 days and then stored as 10. It is divided into the "Sunset of the 11th day", and after 11 days, the data of the 1st day (11 days before) is discarded and the data of the 11th day is applied as the "new sunset to be applied the next day”.
  • the same repetition of memory and operation is characterized by repeating while the power is "on”.
  • the charge / discharge control subroutine of the battery performs counting for a predetermined time while detecting the battery charge / discharge voltage in real time, as well as the temperature data and the solar panel obtained by performing the battery ambient temperature detection subroutine. Comparing the battery voltage detection value with a reference voltage set according to the temperature by using sunset and sunrise state data determined through voltage detection; Lighting the battery state display lamp installed in the operation state display unit until the reset switch signal is input after stopping the charging and discharging when the voltage of the battery is changed by 0.5V or less for more than 36 hours, which is the predetermined time; As a result of the comparison, when the battery voltage Vbat ⁇ overdischarge voltage VDLO, the lighting control power control element and the relay are "off” to immediately cut off the light output in the sunset state and turn on the over-discharge state display lamp.
  • the power control element for lighting output and relay and dimming control Turning on the power control device to "on” the light output in the sunset state and lighting the sunset and discharge status indicator lamps;
  • the power control device for charge control is "pulled on” to enable rapid charging in the sunrise state and to turn on the sunrise and charge status indicator lamps.
  • the charging control power control element is “off” to complete charging; Comparing the above result, if the battery voltage Vbat ⁇ discharge recovery voltage VDRC, recognizing that the battery is in a dischargeable state, releasing the overdischarge state, waiting for discharge and turning off the overdischarge state display lamp; Comparing with the above result, if the battery voltage Vbat ⁇ overcharge voltage VCUO, stopping the driving of the charge control power control element to stop charging and lighting the over-discharge state display lamp; As a result of the comparison, when the battery voltage (Vbat) ⁇ the power supply voltage (VDSM) of the light emitting diode driving SMPS, the lighting is operated in the sunset state, and the battery voltage is recognized as falling, and the power control element for the light output, the relay and the dimming power control And turning on the device and the grid-connected relay to connect the SMPS for driving the LED, which is the grid
  • the operation control subroutine according to the load amount during the discharge of the battery, which is determined to be in the sunset or sunrise state, is applied to the control data previously input to the microcomputer and the selected light output control mode.
  • the lighting is controlled in the on / off mode, in the on / off and pulse width mode, or in one of the on / off, pulse width and proportional control modes.
  • the light output current is detected in real time and compared with the set value, and when the light output current rises above the set value, the load state display lamp is turned on until the reset switch signal is input after the light output is cut off.
  • the on / off control mode may include detecting whether a predetermined first time (for example, six hours) has elapsed since the lighting is turned on after sunset detection; Turning off the lighting when the predetermined first time elapses as a result of the detection, and continuously detecting whether it is before the second predetermined time (for example, two hours) from the total sunset time stored in the time counter; As a result of the above detection, the lighting is turned on when the second sunset time has elapsed from the total sunset time stored in the time counter, and continuously detecting whether the time counter value has passed the second time, and turning off the lighting when the second time elapses. Steps; characterized in that consisting of.
  • the on / off and pulse width control modes may include: detecting whether a predetermined third time (for example, four hours) has elapsed while lighting the illumination and performing pulse width control at 100% after sunset detection; Detecting whether the predetermined third time has elapsed while performing the pulse width control of the lighting at 80% after the sunset detection when the predetermined third time elapses as a result of the detection; As a result of the above detection, when the second predetermined third time elapses, the pulse width control for the lighting is performed at 60% after sunset detection and continuously detects whether the predetermined second time has elapsed, and then the predetermined second time elapses. Turning off the lights; characterized in that consisting of.
  • the on / off, pulse width, and proportional control modes may include: detecting whether a predetermined third time (for example, four hours) has elapsed while lighting the illumination and performing pulse width control at 100% after sunset detection; Turning on the lighting when the predetermined time elapses as a result of the detection, and detecting the output voltage of the solar panel and proportionally controlling the lighting according to the value; And continuously detecting whether the sunrise voltage is detected in the solar panel during the proportional control of the lighting output and turning off the lighting when the sunrise voltage is detected.
  • a predetermined third time for example, four hours
  • the output voltage of the photovoltaic panel is detected and the lighting is proportionally controlled according to the value thereof
  • the PWM is controlled based on the "sunset detection set voltage”
  • the output is operated to be 50-70%.
  • the light output is increased by 1% every time the voltage of the solar panel is reduced by 0.2V, and on the contrary, the light output is decreased by 1% every time the voltage is increased by 0.2V.
  • the lighting state inspection subroutine starts counting a predetermined fourth time (eg, 30 minutes) when the lighting test switch is first turned “on” by the user, and "turns on” the lighting power output relay and controls the pulse width.
  • a predetermined fourth time eg, 30 minutes
  • the light power output relay is kept “on” and the pulse width control method turns the light to 75%.
  • the lighting test switch is turned “on” for the third time within the designated fourth time
  • the lighting power output relay is kept “on” and the lighting is turned on by 50% through the pulse width control method. If the fourth "on” within the fourth time or the fourth time has elapsed since the first "on” of the light test switch is turned on, the lighting power relay is "off” and the lighting It characterized in that for consisting of stopping the pulse width control.
  • the operation initialization and sunset / sunrise data initialization subroutines when a sunset and sunrise data reset switch signal is input by the user, counts the time that the switch is pressed and initializes the error check detection state data when 0.5 seconds or less. If it is more than the second characterized in that it comprises the step of initializing the sunrise and sunset time data previously stored in itself, including the error check detection status data.
  • the emergency power output control subroutine starts counting a fourth time (for example, 30 minutes) that is set when the emergency power output switch is first turned “on” by the user, and "turns on” the emergency power output relay.
  • a fourth time for example, 30 minutes
  • the emergency power status indicator lamp is turned on, and when the emergency power output switch is turned “on” or the fourth time elapses within the specified fourth time. And turning off the emergency power output relay and turning off the emergency power status indicator lamp.
  • the point / light control of the light is controlled in 16 steps through artificial intelligence control using a microcomputer and a user's free choice (for example, PID, PWM,
  • a user's free choice for example, PID, PWM
  • the voltage charged in the battery can be used more efficiently and for a long time, and the battery itself can be prevented from being deteriorated due to overcharging and overdischarging, which shortens the lifespan.
  • lighting and charging control can be carried out according to different sunset and sunrise time according to each country or season or location, which greatly improves the reliability of use and operation of the product.
  • FIG. 1 is a plan view and an electrical connection state diagram of a solar light output control apparatus according to the present invention.
  • FIG 3 is an overall flowchart for explaining the method of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a battery ambient temperature detection subroutine in the method of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a solar panel power generation voltage detection subroutine in the method of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a charge / discharge control subroutine of a storage battery in the method of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart for describing an operation control subroutine according to a load amount during battery discharge in the method of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining an illumination state inspection subroutine in the method of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation initialization and sunset / sunrise data initialization subroutines of the method of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining an emergency power output control subroutine in the method of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart of a lighting output control time applied in the method of the present invention.
  • charging circuit section 31 battery voltage detection section
  • signal input and setting unit 51 power on / off switch
  • control unit 71 microcomputer
  • FIG. 1 is a plan view and an electrical connection state diagram of a solar lighting output control apparatus according to the present invention
  • Figure 2 is a block diagram showing the overall block diagram of the device of the present invention.
  • the device of the present invention is basically a photovoltaic panel 1, a photovoltaic panel voltage detector 2, a charging circuit section 3, a discharge circuit section 4, a signal input and setting section 5, a constant voltage rectifying section 10 ),
  • the temperature detection sensor 6, the control unit 7 and the operation state display unit 8 are the main technical components.
  • the photovoltaic panel voltage detector 2 includes two sets of photovoltaic panel input terminals 21 and a voltage at which the voltage input from the photovoltaic panel 1 starts to rise above a predetermined value and below a predetermined value. Detects the current of the sunset and sunrise voltage detection unit 22 and the solar panel (1) to determine the sunset state begins to decrease to the control unit 7, the solar panel current detection to deliver to the control unit 7 And a series 23 and several series and parallel relays (RY1) to (RY3). When the light energy is converted into electrical energy and inputted through the solar panel 1 during the day, how much is the voltage and current? Determine and transfer it to the charging circuit 3 and the like.
  • the charging circuit unit 3 includes a battery voltage detector 31 and the output voltage of the solar panel 1 input through the solar panel voltage detector 2 is the lowest necessary for charging the battery 9. When the voltage is greater than or equal to the voltage of the control unit 7, the battery 9 is charged.
  • the discharge circuit unit 4 includes an illumination current sensing unit 41 and an illumination output control relay RY4 and includes illumination of a voltage charged in the storage battery 9 under the control of the controller 7. Discharge to various electrical loads.
  • the emergency power control relay RY5 and the emergency power supply terminal 42 are further installed at the output terminal of the discharge circuit unit 4, power voltages are applied to various devices that can be used in an emergency such as a lantern or a power tool. It may be supplied, or may be supplied with a voltage required for charging various portable multimedia devices.
  • the signal input and setting unit 5 allows the user to select and input various types of information.
  • the signal input and setting unit 5 provides power on / off for allowing the user to turn on / off power.
  • Sunset and sunrise voltage setting switch 52 which allows the user to set the voltage according to the sunset and sunrise through the dip switch 51, the dip switch can be arbitrarily set the voltage output by the user through the dip switch It is basically provided with a light output voltage setting switch 53, a sunset and sunrise data reset switch 54 and a light test switch 55, so that the output through the emergency power supply terminal 42, if necessary It further has a form further comprising an emergency power output switch 56 for turning on / off the emergency power voltage.
  • the constant voltage rectifying unit 10 performs a function of rectifying the voltage output from the solar panel voltage detector 2 and the voltage output from the storage battery 9 to a voltage necessary for driving components of the respective parts.
  • the temperature detection sensor 6 performs a function of detecting various loads including the lighting, the storage battery 9, and the ambient temperature and transmitting the detected load to the controller 7.
  • control unit 7 is provided with a microcomputer (71) and the status information and signal input of the photovoltaic panel voltage detection unit 2, the charging circuit unit 3, the discharge circuit unit 4 and the temperature detection sensor 6 and The input information set by the setting unit 5 is received and the control program pre-inputted in the self is performed to perform the overall control function according to the solar lighting control.
  • the operation state display unit 8 performs a function of displaying various state information in accordance with the output signal of the control unit 7 by changing the dot / light and light color of the light emitting diode, and the operation state display unit 8
  • the SMPS driving display lamp 92 which displays an operating state of the SMPS connected for driving the LED is further provided.
  • FIG. 3 shows a whole flowchart for explaining the method of the present invention.
  • the microcomputer (in the control unit 7) 71 is a subroutine (S1) for largely detecting the ambient temperature of the battery in real time, a subroutine (S2) for detecting the state of the voltage generated in the solar panel in real time, and the charge / discharge voltage of the battery in real time
  • S1 for largely detecting the ambient temperature of the battery in real time
  • S2 for detecting the state of the voltage generated in the solar panel in real time
  • the charge / discharge voltage of the battery in real time
  • the temperature data obtained as a result of performing the battery ambient temperature detection subroutine (S1) can be used to calculate the set basic voltage data determined according to the temperature of the battery when the battery charge / discharge control subroutine (S3). And calculating the set basic voltage data determined according to the battery temperature of the battery charge / discharge voltage detection subroutine S3 when the solar cell voltage state detection subroutine S2 is ready to start charging the capacitor.
  • the step is performed, it is configured to perform an operation control subroutine S5 according to the load amount when the battery is discharged when it is determined as the sunset or sunrise state.
  • the microcomputer 71 receives the current temperature and the change of the temperature value of the battery 9 is set in itself Whether the upper limit temperature, the lower limit temperature, the real time temperature rises rapidly and the temperature changes in real time are sequentially detected (S11) to (S14), and the charge and discharge control of the storage battery is performed according to the result as follows.
  • the voltage management of the battery is controlled in such a manner that the voltage is inversely added to 1/500 [V] of the rated voltage of the battery according to the variation of ⁇ 1 ° C. Will be changed to compensation (S19).
  • the temperature rise during charging / discharging of the battery can be suppressed, and the life of the battery can be greatly extended.
  • the charging / discharging efficiency of the battery according to temperature can be improved.
  • the battery life can be significantly extended by reducing the output current to about 50%.
  • the solar panel power generation voltage detection subroutine S2 is detected in real time, and has a predetermined time (for example, 36 hours). While performing counting (S21), the preset reference voltage and the current output voltage of the solar panel are compared with each other according to the sunset / sunrise (S22), and then the following control is performed according to the result.
  • the solar cell is installed in the operation state display unit 8 until the reset switch signal is input after stopping charging and discharging.
  • the status display lamp 87 is turned on in a check state (S24).
  • the setting of the sunset time data "10 hours” is set as the standard of the total sunset time during the day of installation of the product, and then the cumulative storage for 10 days after subtracting the sunrise time from 24 hours every day, 10 After 11 days, the data of the first day (ie 11 days ago) is discarded and the data of the 11th day is applied as the "new sunset to apply the next day”. The above repetition of memory and operation is repeated while the power is "on”.
  • the detection of the output voltage of the solar panel is detected by the solar panel power generation voltage detection subroutine. If the reference voltage is detected for more than a predetermined time, the display lamp is turned on so that it can be judged as an abnormality of the solar panel and the inspection can be checked. In addition, when a sunset or sunrise voltage is detected, the sunset and sunrise situation display lamps are lighted correspondingly, so that the user can easily recognize the power generation voltage state of the solar panel even when the user views only the lighting states of the display lamps.
  • the charge / discharge control subroutine S3 of the battery starts counting for a predetermined time (for example, 36 hours) while detecting the battery charge / discharge voltage Vbat in real time ( S31) as well as the temperature data obtained as a result of performing the battery ambient temperature detection subroutine (S1) and the sunset and sunrise state data determined by the solar panel voltage detection (that is, the solar panel power generation voltage detection subroutine (S2). ) Is compared with the reference voltage set according to the battery voltage detection value and the temperature (S32) using the data obtained at the time of completion of the charging start preparation (S25), and the following control is performed according to the result.
  • a predetermined time for example, 36 hours
  • VDL the battery voltage
  • Vbat the battery voltage
  • VDH the upper limit voltage
  • FET the power control element
  • FET dimming control
  • the magnitude of the above-mentioned voltages are in the order of VDLO ⁇ VDL ⁇ VDSM ⁇ VSM ⁇ VDRC ⁇ VCQF ⁇ VCTS ⁇ VCF ⁇ VDH ⁇ VCUO It means charging at 80-100%, auxiliary charging means charging at 10-30%, and trickle charging means charging at 10% or less.
  • the battery charge / discharge control subroutine S3 uses the battery temperature data obtained as a result of performing the battery ambient temperature detection subroutine S1 and the solar panel voltage which is changed according to the sunset and sunrise conditions. By calculating the set basic voltage data determined according to the temperature, it is possible to control the charge and discharge through the temperature compensation of the battery.
  • the operation control subroutine (S5) according to the load during the discharge of the battery is determined as a sunset or sunrise as a result of performing the solar panel voltage state detection subroutine (S2), as shown in FIG.
  • the load state display lamp 89 is turned on (S53) until the reset switch signal is input after the lighting output is cut off.
  • the on / off control mode (S511) continues to detect (S511-2) whether the predetermined first time (for example 6 hours) has elapsed after turning on the lighting (S511-1) after sunset detection,
  • the lighting is turned off (S511-3) and continuously detected (S11-4) whether it is before the second predetermined time (for example, two hours) from the total sunset time stored in the time counter.
  • the lighting is turned on (S511-5) before the second time (i.e., 2 hours) is determined from the total sunset time stored in the time counter (S511-6) and continuously detecting whether the time counter value has passed the second time (S511-6).
  • the predetermined second time elapses, the lights are turned off (S511-7).
  • the time from sunset to sunrise is set to 10 hours, and when the predetermined sunset time is turned on for 6 hours, the lights are turned off.
  • the lighting is turned on for 2 hours and then automatically turned off, which corresponds to selection number "2" in the time flowchart shown in FIG.
  • the time of extinction is not limited to this example only, and in addition, the sunset as shown in the selection number "0" of the flowchart shown in Figure 11 in the on / off control mode.
  • the lighting can be turned on only for 4 hours, or after turning on the lights for 4 hours after sunset as in the selection number "1", the lights can be turned off for 2 hours before sunrise, and then turned off. If the sunset is detected as the number "3", the light may be continuously turned on from the time until the specified sunrise time. If the sunset is detected as the selection number "4", the light is turned on for 12 hours from the time (but 12 hours If the sunrise is detected before, the lights may be turned off.
  • a predetermined third time for example, 4 hours
  • the pulse width control for the lighting is performed at 80% after the sunset detection (S512-3), and then the detected third time elapses ( S512-4).
  • the pulse width control of the lighting is performed at 60% after the sunset detection (S512-5), and continuously detecting whether the predetermined second time elapses (S512-6).
  • the lighting is turned off (S512-7).
  • the numerical values of the illumination point, the unlit time, and the illumination intensity change value are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
  • the point / light off time and illuminance change value of the illumination may be set in various forms such as “9” and “A” to “C”.
  • the on / off, pulse width and proportional control mode (S513) is a third time (for example, four hours) while lighting the illumination after sunset detection and performing 100% of the pulse width control (S513-1) If the third time elapses as a result of detecting the elapsed time (S513-2), the lighting is turned on, but the output voltage of the solar panel is detected and calculated and the lighting is proportionally controlled according to the value.
  • PWM is controlled based on the "sunset detection set voltage", but the output is operated to be 50-70%.
  • the lighting output increases by 1% every time the voltage of the solar panel decreases by 0.2V, and conversely, the control to decrease the lighting output by 1% every 0.2V increase) (S513-). 3) but proportional control of light output as above If the sunrise voltage is detected in the solar panel is detected (S513-4), the illumination is turned off (S513-5).
  • the example according to the on / off, pulse width, and proportional control parallel mode corresponds to the selection number “D” in the time flow chart shown in FIG. 11, and automatically turns on the illumination point, the unlit time, and the illumination amount.
  • the numerical value of the control value is not limited to this.
  • the point / light off time and illuminance change value of the illumination may be set in various forms such as selection numbers “E” and “F” in the flowchart shown in FIG. 11. have.
  • the artificial intelligence control using the microcomputer allows the lighting output to be purged in 16 steps (ie, in on / off mode or in on / off and pulse width mode or in one of on / off and pulse width and proportional control modes).
  • the lighting output is purged in 16 steps (ie, in on / off mode or in on / off and pulse width mode or in one of on / off and pulse width and proportional control modes).
  • the illumination state inspection subroutine (S6) is, as shown in Figure 8, after the power on / off switch 51 is "on” by the user, the illumination test switch 55 is first “on” (S62) and start counting the predetermined fourth time (e.g., 30 minutes) (S61) " ON " the lighting power output relay (S62a) and turn on the light at 100% through the pulse width control method (S62b)
  • the light test switch 55 is turned “on” for the second time within a predetermined fourth time (S63)
  • the light power output relay is kept in the "ON” state (S63a) and the light is controlled to 75% through the pulse width control method. Turn on (S63b).
  • the lighting power output relay maintains the "ON” state (S64a), and the lighting is reduced to 50% through the pulse width control method. Turn on (S64b), but the fourth time has elapsed since the lighting test switch 55 is turned “four” within the fourth time (S65) or the first time the lighting test switch 55 is turned “first”. In S66, the lighting power output relay is " off “ (S65a) and the pulse width control for the lighting is stopped (S65b).
  • the installer or the user of the device of the present invention can accurately check the output state of the light simply by the simple operation of the light test switch 55, and immediately take necessary measures in case of failure, so that the maintenance / repair according to the inspection of the light can be easily performed. It can be.
  • the operation initialization and sunset / sunrise data initialization subroutine (S7) as shown in Figure 9, when the sunset and sunrise data reset switch 54 signal is input by the user (S71) counts the push time of the switch (S72) If it is 0.5 seconds or less, it initializes the error check detection state data stored in the microcomputer 71 (S73), and if it is more than 1 second, the error check detection state data previously stored in the microcomputer 71 is carried out. Initializes the sunrise and sunset time data, including (S74), so that the microcomputer contains various data inputted in advance. Can be easily returned.
  • the emergency power output control subroutine (S8) is, as shown in Figure 10, after the power on / off switch 51 is "on” by the user the emergency power output switch 56 first " ON “(S81) and start counting a predetermined fourth time (for example, 30 minutes) (S82)” ON “the emergency power output relay (S83) to output the battery voltage through the emergency power supply terminal 42 (S84) and simultaneously turn on the emergency power status display lamp 91 (S85), and the emergency power output switch 56 is turned “second” within a fourth time (S86) or the fourth time. If the counter is automatically stopped because the emergency power output switch 56 does not turn on the second time until the elapse of time (S87), the emergency power output relay is turned off and the emergency power status indicator 91 is turned off. (S88)
  • the power supply voltage can be supplied or charged by connecting a lantern, a power tool or various portable multimedia devices through the emergency power supply terminal 42, and thus the usability of the solar light output control device itself can be greatly increased. .
  • the emergency power is only supplied for 30 minutes, which is the fourth time maximum, and automatically shuts off, the emergency power is not used to consume the voltage charged in the battery 9, thereby preventing the driving of the lighting device to actually supply the power.
  • the case can be prevented beforehand.
  • the sunset sunrise conversion time can be adjusted individually by the solar power lighting device to account for the difference in contrast between
  • the present invention is to improve the conventional problem as described above, and to improve the problem to be produced separately for a variety of voltages, to enable the integrated model production.

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Abstract

본 발명은 태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 낮에 태양광 전지판을 통해 빛에너지가 전기에너지로 변환되어 입력되면 그 전압 및 전류가 어느 정도인지를 판단하고 이를 충전 회로부로 전달하는 태양광 전지판 전압 검출부와; 상기 태양광 전지판 전압 검출부를 통해 입력되는 태양광 전지판의 출력전압이 축전지의 충전에 필요한 최저 전압 이상일 때 제어부의 제어를 받아 축전지를 충전시켜 주는 충전 회로부와; 제어부의 제어를 받아 상기 축전지에 충전되어 있는 전압을 전기 부하들로 방전시켜 주는 방전 회로부와; 사용자가 각종 정보를 선택 및 입력시킬 수 있도록 하는 신호 입력 및 설정부와; 상기 태양광 전지판 전압 검출부에서 출력되는 전압 및 축전지에서 출력되는 전압을 각부를 구성하고 있는 부품들의 구동에 필요한 전압으로 정전압 정류시켜 주는 정전압 정류부와; 부하와 축전지 및 주위온도를 검출하여 제어부로 전달하는 온도검출센서와; 마이컴을 구비하고 상기 태양광 전지판 전압 검출부와 충전 회로부, 방전 회로부 및 온도검출센서의 상태정보와 신호 입력 및 설정부에 의해 설정된 입력정보를 입력받고 자체 내에 기입력되어 있는 제어프로그램을 수행하여 태양광 조명에 따른 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부와; 상기 제어부의 출력신호에 부응하여 각종 상태 정보를 발광다이오드 점/소등 및 불빛 색상 변화로 표시해 주는 작동상태 표시부;로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법
본 발명은 태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이컴을 이용한 인공지능 제어를 통해 조명의 점/소등을 16단계로 퍼지 제어(예를 들어 비례제어(PID), 펄스폭(PWM)제어, F/F(이하 "온/오프"라 약칭함) 제어)하고, 과충전 및 과방전을 방지할 수 있으며, 축전지의 온도보상을 통한 충,방전 제어가 가능하고, 각 나라별 또는 계절별 또는 위치별로 다른 일몰 및 일출시간에 맞춰 조명 및 충전제어가 가능하며, 각종 작동 상태를 한 눈으로 파악할 수 있고, 설치 및 고장에 따른 점검이 용이하며, 비상시 축전지에 충전된 전압을 다른 기기를 구동시킬 수 있는 비상전원으로도 사용할 수 있도록 발명한 것이다.
최근 들어 자연과 에너지에 대한 관심이 높아지면서 친환경적이고 자연을 훼손하지 않는 신 재생 에너지로써 태양광 발전 시스템이 많이 사용되고 있는 실정이다.
특히 태양광 발전 시스템에서 널리 적용되고 있는 태양광 발광다이오드 가로등 및 보안등 등은 그린시설과 공원 산책로 등과 같이 전기 가설이 난해한 지형과 전기가설시 막대한 설치비가 드는 곳에 설치되어 경제적인 면과 실용적인 면 및 경관 예술적인 면에서 많을 효과를 보고 있는 실정이다.
이와 같은 태양광 발전 시스템은 통상 태양 빛을 충분히 받을 수 있는 낮에 태양광 전지판을 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환시킨 후 제어기를 통해 이를 축전지에 충전시켜 두었다가 야간에 제어기를 통해 조명등 등을 구동시키는데 필요한 전력으로 공급시켜 주는 구성으로 되어 있다.
그런데 종래 태양광 발전 시스템에서 사용된 제어기에서는 일조량이 정해진 량 이상 충분히 조사되는 일조시간 대에만 축전지를 충전시켰다가 정해진 일몰시간부터 일조시간 대 까지는 축전지에 충전된 전압을 각종 전기기기(예를 들어 발광다이오드 가로등 및 보안등 등; 이하 "조명"이라 총칭함) 공급시켜 주는 단순 온/오프 제어방식을 채택하고 있어 축전지에 저장된 에너지가 많이 소모되어 제품 구성 시 축전지 용량과 태양광 발전 모듈의 용량을 크게 해야할 뿐만 아니라 단위 시간당 많은 전류를 소모함으로 축전지의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.
또, 축전지에 대한 온도 보상제어 없이 단순히 과충전 및 과방전에 대해서만 제어를 실시하므로 축전지의 충/방전 중 온도 상승을 억제할 수 없어, 축전지의 수명이 크게 단축되고, 충/방전 효율 역시 크게 저하되는 등의 문제점이 있다.
또한, 각 나라별 또는 계절별 설치 위치별로 서로 다른 일몰 및 일출시간을 갖는데도 불구하고 종래에는 미리 설정시켜 둔 일몰 및 일출시간에 맞추어 단순히 조명은 온/오프 제어하고 있어 조명 및 충전 제어에 따른 신뢰도와 축전지 자체의 수명이 크게 저하되는 문제점과 동일 장소에서도 각각의 위치가 다른 장소, 예를 들어 건물에 가려지는 위치에 설치된 장치와 가로수, 건물 등의 가림이 없는 트인 장소의 장치끼리 점등과 소등이 되는 시간 차이가 크게 나면서, 시각적 혼란을 주는 환경적 언밸런스 감이 느껴지는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 각종 작동 상태를 표시해 주는 표시램프들이 구비되어 있지 않아 제품의 설치시 각종 상태 점검을 포함하여 유지/보수가 매우 힘들고, 특히 야외 활동 중 일상생활에서 흔히 사용되는 휴대폰이나, MP3 플레이어, 디지털 카메라 등과 같은 휴대용 멀티미디어 기기들의 충전기능을 포함하여 각종 공구나 랜턴 등에 전원전압을 공급시켜 줄 수 있는 어떠한 장치도 구비되어 있지 않아 야외에서 필요에 따라 태양광 발전조명장치에 내설되어 있는 축전지의 전압을 이용하여 이들을 충전시키거나 구동시킬 수 없는 실정이다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 마이컴을 이용한 인공지능 제어 및 사용자의 자유로운 선택을 통해 조명의 점/소등 제어를 16단계로 퍼지 제어(예를 들어 PID, PWM, 온/오프 제어)할 수 있고, 또한 축전지의 과충전 및 과방전을 미연에 방지할 수 있으며, 축전지의 온도보상을 통한 충,방전 제어가 가능하고, 각 나라별 또는 계절별 또는 위치별로 서로 다른 일몰 및 일출시간에 맞춰 조명 및 충전제어가 가능하며, 각종 작동 상태를 표시램프들을 통해 한 눈으로 파악할 수 있고, 설치 및 고장에 따른 점검이 용이하며, 비상시 축전지에 충전된 전압을 다른 기기를 구동시킬 수 있는 비상전원으로도 사용할 수 있는 태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 낮에 태양광 전지판을 통해 빛에너지가 전기에너지로 변환되어 입력되면 그 전압 및 전류가 어느 정도인지를 판단하고 이를 충전 회로부로 전달하는 태양광 전지판 전압 검출부와; 상기 태양광 전지판 전압 검출부를 통해 입력되는 태양광 전지판의 출력전압이 축전지의 충전에 필요한 최저 전압 이상일 때 제어부의 제어를 받아 축전지를 충전시켜 주는 충전 회로부와; 제어부의 제어를 받아 상기 축전지에 충전되어 있는 전압을 전기 부하들로 방전시켜 주는 방전 회로부와; 사용자가 각종 정보를 선택 및 입력시킬 수 있도록 하는 신호 입력 및 설정부와; 상기 태양광 전지판 전압 검출부에서 출력되는 전압 및 축전지에서 출력되는 전압을 각부를 구성하고 있는 부품들의 구동에 필요한 전압으로 정전압 정류시켜 주는 정전압 정류부와; 부하와 축전지 및 주위온도를 검출하여 제어부로 전달하는 온도검출센서와; 마이컴을 구비하고 상기 태양광 전지판 전압 검출부와 충전 회로부, 방전 회로부 및 온도검출센서의 상태정보와 신호 입력 및 설정부에 의해 설정된 입력정보를 입력받고 자체 내에 기입력되어 있는 제어프로그램을 수행하여 태양광 조명에 따른 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부와; 상기 제어부의 출력신호에 부응하여 각종 상태 정보를 발광다이오드 점/소등 및 불빛 색상 변화로 표시해 주는 작동상태 표시부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 태양광 전지판 전압 검출부는 2조의 태양광 전지판 입력단자와, 태양광 전지판으로부터 입력되는 전압이 정해진 값 이상으로 상승하기 시작하는 일출상태 및 정해진 값 이하로 저하되기 시작하는 일몰상태를 판단하여 제어부로 전달하는 일몰 및 일출 전압 검출부, 태양광 전지판으로부터 입력되는 전류를 검출하여 제어부로 전달하는 태양광 전지판 전류 감지부 및 수개의 직렬 및 병렬 릴레이를 구비한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 충전 회로부에는 축전지 전압 검출부가 구비되고, 상기 방전 회로부에는 조명력전류 감지부를 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방전 회로부의 출력단자에는 비상전원 제어용 릴레이와 비상전원 공급단자를 더 설치하여 랜턴이나 전동 공구 또는 각종 휴대용 멀티미디어 기기들에 전원전압을 공급시켜 주거나 충전시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 신호 입력 및 설정부에는 전원 온/오프 스위치와, 딥 스위치를 통해 사용자가 일몰 및 일출에 따른 전압을 임의로 설정할 수 있도록 하는 일몰 및 일출전압 설정 스위치, 딥 스위치를 통해 사용자가 조명으로 출력되는 전압을 임의로 설정할 수 있도록 하는 조명 출력전압 설정 스위치, 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치 및 조명 테스트 스위치를 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또, 상기 신호 입력 및 설정부에는 비상전원 공급단자를 통해 출력되는 전압을 온/오프시킬 수 있는 비상전원 출력 스위치를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 작동상태 표시부에는 일출 및 충전상황 표시램프와, 일몰 및 방전상황 표시램프, 직렬 및 병렬 충전 표시램프, 과방전 및 과충전 상태 표시램프, 태양전지 및 축전지 상태 표시램프, 부하상태 및 부위온도 상황 표시램프를 구비시킨 것을 특징으로 한다.
또, 상기 작동상태 표시부에 비상전원 상태 표시램프 및 SMPS 구동 표시램프를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 전원 온/오프 스위치가 "온"되어 전원전압이 공급되면 제어부 내 마이컴은 축전지의 주변온도를 실시간으로 검출하는 서브루틴과, 태양광 전지판에서 발전되는 전압의 상태를 실시간으로 검출하는 서브루틴, 축전지의 충/방전 전압을 실시간으로 검출하여 충/방전을 제어하는 서브루틴을 동시에 수행하되, 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴을 수행한 결과 얻어진 온도 데이터는 축전지 충/방전 제어 서브루틴 수행시 축전지 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정에 이용될 수 있도록 하고, 상기 태양광 전지판 전압 상태검출 서브루틴을 수행한 결과 충전시작 준비 완료상태이면 축전지 충/방전 전압 검출 서브루틴의 축전지 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정하는 단계를 실시하도록 하되, 일몰 또는 일출상태로 판정되면 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴을 실시하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기에서 전원이 "온"되면 사용자가 장치의 초기 설치 후 조명상태 검사 서브루틴 수행을 원하는지, 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴의 수행을 원하는지 및, 비상전원 출력제어 서브루틴 수행을 원하는지를 판단하는 과정을 더 실시하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴은 축전지의 현재온도 및 변화되는 온도 값이 마이컴에 기 설정되어 있는 상한온도, 하한온도, 실시간 대비 온도가 급상승하는지 및 실시간으로 온도가 변하는지를 순차적으로 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 상한온도 또는 하한온도이면 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 축전지의 충전 및 방전을 중지시키고 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 과방전 및 과충전 상태 표시램프를 점등시키는 단계와; 상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 실시간 대비 급상승하고 있으면 충전 및 방전을 일시 정지시킨 다음 1분당 온도가 3-5℃ 이상 상승하고 있으면 과방전 및 과충전 상태 표시램프를 점등시키고, 1분당 온도가 3-5℃ 미만 상승하고 있으면 충전 및 방전을 재개시하되, 방전 재개시는 펄스폭변조(PWM)제어를 통해 이전에 방전중이던 전류량 대비 50% 감소시켜 실시하고, 충전은 PWM제어를 통해 이전에 풀(Full) 충전이었을 경우 보조 충전으로, 보조 충전이었을 경우는 트리클 충전으로, 트리클 충전이었을 경우는 충전 중단으로 변경 제어하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 실시간으로 변화되고 있으면 ±1℃ 변동에 따라 축전지 정격전압의 1/500[V]로 전압을 반비례 합산시켜 주는 방식으로 축전지의 전압관리를 온도보상으로 변화시켜 주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 상기 태양광 전지판 발전전압 검출 서브루틴은, 정해진 시간의 카운팅을 실시하면서 일몰/일출에 따라 기 설정된 기준전압과 태양광 전지판의 현재 출력전압을 상호 비교하는 단계와; 상기에서 정해진 시간인 36시간 이상 기준전압 이하이면 충,방전 중단 후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 태양전지 상태 표시램프를 점검상태로 점등시키는 단계와; 상기에서 비교한 결과 태양광 전지판의 출력전압이 1-5분 이상 기준전압 이상일 경우에는 충전시작 준비를 완료하고 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시키는 단계와; 그러나 상기에서 비교한 결과 태양광 전지판의 출력전압이 1-5분 이상 기준전압 이하일 경우에는 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 일몰 및 방전상황 표시램프를 점등시키고, 총 일몰시간 저장을 위한 시간 데이터 및 조명출력 조절 타이밍을 위한 시간 데이터를 카운팅하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 일몰시간 데이터를 설정함에 있어서 제품의 설치시 하루간 총 일몰시간으로 "10시간"을 표준으로 설정하며, 이후 매일 일출시간을 24시간에서 감산한 값을 10일 동안 누적 저장한 다음 10으로 나누어 "11일째 일몰"시간으로 삼으며, 11일 경과 후는 맨 첫날 1일차(11일 전)의 데이터를 버리고 11일 차의 데이터를 적용하여 "다음날 적용할 신규 일몰" 시간으로 삼되, 상기와 같은 기억과 연산의 반복은 전원이 "온"되어 있는 동안 반복하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축전지의 충/방전 제어 서브루틴은, 축전지 충/방전 전압을 실시간으로 검출하면서 정해진 시간의 카운팅을 실시함은 물론 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴을 수행한 결과 얻어진 온도 데이터와 태양광 전지판 전압 검출을 통해 판정된 일몰 및 일출 상태 데이터를 이용하여 축전지 전압 검출 값과 온도에 따라 설정된 기준전압을 상호 비교하는 단계와; 상기에서 정해진 시간인 36시간 이상 축전지의 전압이 0.5V 이하 변동되었으면 충,방전 중단 후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 축전지 상태 표시램프를 점등시키는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 과방전 전압(VDLO)이면 조명출력용 전력제어소자 및 릴레이를 "오프"시켜 일몰상태에서 조명출력중인 것을 즉시 차단하고 과방전 상태 표시램프를 점등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 과방전될 수 있는 하한전압(VDL)이거나, 축전지 전압(Vbat) ≥ 과방전될 수 있는 상한전압(VDH)이면 조명출력용 전력제어소자와 릴레이 및 디밍 제어용 전력제어소자를 "온"시켜 일몰상태에서 조명출력을 "온"시켜 주고 일몰 및 방전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 급속충전 구간전압(VCQ)이면 충전 제어용 전력제어소자를 "풀 온"시켜 일출상태에서 급속충전이 이루어지도록 하고 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 급속충전 종지전압(VCQF)이면 급속충전을 중단시키고 충전 제어용 전력제어소자를 펄스폭 제어방식을 통해 "온"시켜 보조충전을 시작하며 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 보조충전 종지 및 트리클 충전 시작전압(VCTS)이면 보조충전을 중단시키고 충전 제어용 전력제어소자를 펄스폭 제어방식을 통해 "온"시켜 트리클 충전을 시작하며 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 충전 종지전압(VCF)이면 충전 제어용 전력제어소자를 "오프"시켜 충전을 완료시키는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 방전 복귀전압(VDRC)이면 축전지가 방전 가능한 상태로 인식하고 과방전 상태 해제 후 방전 대기하고, 과방전 상태 표시램프를 소등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 과충전 전압(VCUO)이면 충전 제어용 전력제어소자의 구동을 차단하여 충전을 중지시키고 과방전 상태 표시램프를 점등시켜 주는 단계와; 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 발광다이오드 구동용 SMPS의 전원전압(VDSM)이면 일몰상태에서 조명이 작동되다가 축전지 전압이 하강한 것으로 인식하고 조명출력용 전력제어소자와 릴레이, 디밍 제어용 전력제어소자 및 계통연계 릴레이를 "온"시켜 계통연계 장치인 발광다이오드 구동용 SMPS를 연결시켜 줌과 동시에 일몰 및 방전상황 표시램프와 SMPS 구동 표시램프를 점등시켜 주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 태양광 전지판 전압 상태검출 서브루틴을 수행한 결과 일몰 또는 일출상태로 판정되어 실시되는 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴은, 마이컴에 기 입력된 제어 데이터와 선택된 조명출력 제어 모드에 따라 조명을 온/오프 모드로 제어하거나, 온/오프 및 펄스폭 모드로 제어 또는 온/오프와 펄스폭 및 비례 제어모드 중 어느 한 모드로 제어를 실시하되, 상기와 같이 조명출력을 제어하던 중 계속해서 조명출력 전류를 실시간으로 검출, 설정 값과 비교하여 조명출력 전류가 설정 값 이상으로 상승할 경우 조명출력 차단 이후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 부하상태 표시램프를 점등시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 온/오프 제어모드는 일몰 검출 후 조명을 점등시킨 후 정해진 제 1의 시간(예를 들어 6시간)이 경과 되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 정해진 제 1의 시간이 경과 되면 조명을 소등시키고 타임 카운터에 기억된 총 일몰시간에서 정해진 제 2의 시간(예를 들어 2시간) 전인지를 계속 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 타임 카운터에 기억된 총 일몰시간에서 정해진 제 2의 시간 전이면 조명을 점등시키고 타임 카운터 값이 제 2시간을 경과 하는지를 계속 검출하여 정해진 제 2의 시간이 경과되면 조명을 소등시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 상기 온/오프 및 펄스폭 제어모드는 일몰 검출 후 조명을 점등하고 펄스폭 제어를 100% 실시하면서 정해진 제 3의 시간(예를 들어 4시간)이 경과 되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 정해진 제 3의 시간이 경과 되면 일몰 검출 후 조명에 대한 펄스폭 제어를 80%로 실시하면서 다시 정해진 제 3의 시간이 경과 되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 두 번째 정해진 제 3의 시간이 경과 되면 일몰 검출 후 조명에 대한 펄스폭 제어를 60%로 실시하면서 정해진 제 2의 시간이 경과 되는지를 계속 검출하여 정해진 제 2의 시간이 경과되면 조명을 소등시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온/오프와 펄스폭 및 비례제어 모드는 일몰 검출 후 조명을 점등하고 펄스폭 제어를 100% 실시하면서 정해진 제 3의 시간(예를 들어 4시간)이 경과 되는지를 검출하는 단계와; 상기에서 검출한 결과 정해진 제 3의 시간이 경과 되었으면 조명을 점등시키되, 태양광 전지판의 출력전압을 검출 연산하여 그 값에 따라 조명을 비례 제어하는 단계;와; 조명 출력의 비례제어 중 태양광 전지판에서 일출전압이 검출되는지를 계속 검출하여 일출전압이 검출되면 조명을 소등시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 태양광 전지판의 출력전압을 검출 연산하여 그 값에 따라 조명을 비례 제어할 때 "일몰 검출 설정전압"을 기준으로 하여 조명을 PWM 제어할 때 그 출력이 50-70%가 되도록 작동시키는 것을 최저 밝기 기준으로 하고, 태양광 전지판의 전압이 0.2V 감소될 때마다 조명 출력은 1%씩 증가시키고, 이와 반대로 0.2V 증가될 때마다 1%씩 조명 출력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 조명상태 검사 서브루틴은 사용자에 의해 조명 테스트 스위치가 첫 번째 "온"되면 정해진 제 4의 시간(예를 들어 30분)을 카운팅 시작하며 조명 전원출력 릴레이를 "온"시키고 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 100%로 점등시키고, 조명 테스트 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 두 번째 "온"되면 조명 전원출력 릴레이의 "온"상태를 유지시키며 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 75%로 점등시키며, 조명 테스트 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 세 번째 "온"되면 조명 전원출력 릴레이의 "온"상태를 유지시키며 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 50%로 점등시키되, 조명 테스트 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 네 번째 "온"되거나 조명 테스트 스위치가 첫 번째 "온"된 이후 제 4의 시간이 경과된 경우에는 조명 전원출력 릴레이를 "오프"시키고 조명에 대한 펄스폭 제어를 정지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴은, 사용자에 의해 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치 신호가 입력되면 스위치의 누름 시간을 계수하여 0.5초 이하이면 에러 체크 감지상태 데이터를 초기화시켜 주고, 1초 이상이면 에러 체크 감지상태 데이터를 포함하여 자체 내에 기 저장되어 있는 일출 및 일몰시간 데이터를 초기화하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비상전원 출력제어 서브루틴은, 사용자에 의해 비상전원 출력 스위치가 첫 번째 "온"되면 정해진 제 4의 시간(예를 들어 30분)을 카운팅 시작하며 비상전원 출력용 릴레이를 "온"시켜 비상전원 공급단자를 통해 축전지 전압을 출력시켜 줌과 동시에 비상전원 상태 표시램프를 점등시켜 주고, 비상전원 출력 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 두 번째 "온"되거나 제 4의 시간이 경과된 경우에는 비상전원 출력용 릴레이를 "오프"시켜 줌과 동시에 비상전원 상태 표시램프를 소등시켜 주는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 태양광 조명출력 제어함에 있어서 마이컴을 이용한 인공지능 제어 및 사용자의 자유로운 선택을 통해 조명의 점/소등 제어를 16단계로 퍼지 제어(예를 들어 PID, PWM, 온/오프 제어)할 수 있도록 함으로써 축전지에 충전된 전압을 보다 효율적이면서도 장기간 사용할 수 있고, 또 축전지 자체가 과충전 및 과방전에 의해 열화되어 수명이 짧아지는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 축전지의 온도보상을 통한 충,방전 제어가 가능하고, 특히 각 나라별 또는 계절별 또는 위치별로 서로 다른 일몰 및 일출시간에 맞춰 조명 및 충전제어를 실시할 수 있어 제품의 사용성과 작동에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 각종 작동 상태를 표시램프들을 통해 한 눈으로 파악할 수 있어 제품의 설치시 각종 상태 점검을 포함하여 유지/보수를 보다 용이하게 실시할 수 있고, 비상시 비상전원 공급단자를 통해 랜턴이나 전동 공구 또는 각종 휴대용 멀티미디어 기기들을 연결시켜 전원전압을 공급시켜 주거나 충전시킬 수 있으므로 태양광 조명출력 제어장치 자체에 대한 사용성 또한 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명이 실시된 태양광 조명출력 제어장치의 평면도 및 전기적인 결선 상태도.
도 2는 본 발명 장치의 전체 블록 구성도.
도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 전체 플로우챠트.
도 4는 본 발명 방법 중 축전지 주변온도 검출 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 5는 본 발명 방법 중 태양광 전지판 발전전압 검출 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 6은 본 발명 방법 중 축전지의 충/방전 제어 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 7은 본 발명 방법 중 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 8은 본 발명 방법 중 조명상태 검사 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 9는 본 발명 방법 중 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 10은 본 발명 방법 중 비상전원 출력제어 서브루틴을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 11은 본 발명 방법에서 적용한 조명출력 제어 시간 플로우챠트.
(부호의 설명)
1 : 태양광 전지판
2 : 태양광 전지판 전압 검출부 21 : 태양광 전지판 입력단자
22 : 일몰 및 일출 전압 검출부 23 : 태양광 전지판 전류 감지부
3 : 충전 회로부 31 : 축전지 전압 검출부
4 : 방전 회로부 41 : 조명전류 감지부
42 : 비상전원 공급단자
5 : 신호 입력 및 설정부 51 : 전원 온/오프 스위치
52 : 일몰 및 일출전압 설정 스위치 53 : 조명 출력전압 설정 스위치
54 : 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치
55 : 조명 테스트 스위치 56 : 비상전원 출력 스위치
6 : 온도검출센서
7 : 제어부 71 : 마이컴
8 : 작동상태 표시부 81 : 일출 및 충전상황 표시램프
82 : 일몰 및 방전상황 표시램프 83,84 : 직렬 및 병렬 충전 표시램프
85,86 : 과방전 및 과충전 상태 표시램프
87,88 : 태양전지 및 축전지 상태 표시램프
89,90 : 부하상태 및 부위온도 상황 표시램프
91 : 비상전원 상태 표시램프 92 : SMPS 구동 표시램프
9 : 축전지 10 : 정전압 정류부
RY1-RY5 : 릴레이
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 실시된 태양광 조명출력 제어장치의 평면도 및 전기적인 결선 상태도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 장치의 전체 블록 구성도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치는 기본적으로 태양광 전지판(1)과, 태양광 전지판 전압 검출부(2), 충전 회로부(3), 방전 회로부(4), 신호 입력 및 설정부(5), 정전압 정류부(10), 온도검출센서(6), 제어부(7) 및 작동상태 표시부(8)를 포함한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 태양광 전지판 전압 검출부(2)는 2조의 태양광 전지판 입력단자(21)와, 태양광 전지판(1)으로부터 입력되는 전압이 정해진 값 이상으로 상승하기 시작하는 일출상태 및 정해진 값 이하로 저하되기 시작하는 일몰상태를 판단하여 제어부(7)로 전달하는 일몰 및 일출 전압 검출부(22), 태양광 전지판(1)으로부터 입력되는 전류를 검출하여 제어부(7)로 전달하는 태양광 전지판 전류 감지부(23) 및 수개의 직렬 및 병렬 릴레이(RY1)-(RY3)를 구비하고, 낮에 태양광 전지판(1)을 통해 빛에너지가 전기에너지로 변환되어 입력되면 그 전압 및 전류가 어느 정도인지를 판단하고 이를 충전 회로부(3) 등으로 전달하게 된다.
또한, 상기 충전 회로부(3)는 축전지 전압 검출부(31)를 구비하고 상기 태양광 전지판 전압 검출부(2)를 통해 입력되는 태양광 전지판(1)의 출력전압이 축전지(9)의 충전에 필요한 최저 전압 이상일 때 제어부(7)의 제어를 받아 축전지(9)를 충전시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또, 상기 방전 회로부(4)는 조명전류 감지부(41)와 조명출력 제어용 릴레이(RY4)를 구비하고 제어부(7)의 제어를 받아 상기 축전지(9)에 충전되어 있는 전압을 조명을 포함하는 각종 전기 부하들로 방전시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 방전 회로부(4)의 출력단자에는 비상전원 제어용 릴레이(RY5)와 비상전원 공급단자(42)를 더 설치하여 주게 되면, 랜턴이나 전동 공구 등과 같이 비상시 사용할 수 있는 각종 기기들에 전원전압을 공급시켜 줄 수도 있고, 또한 각종 휴대용 멀티미디어 기기 등의 충전에 필요한 전압을 공급시켜 줄 수도 있다.
그리고, 상기 신호 입력 및 설정부(5)는 사용자가 각종 정보를 선택 및 입력시킬 수 있도록 하는 것으로, 상기 신호 입력 및 설정부(5)에는 사용자가 전원을 온/오프 시킬 수 있도록 하는 전원 온/오프 스위치(51)와, 딥 스위치를 통해 사용자가 일몰 및 일출에 따른 전압을 임의로 설정할 수 있도록 하는 일몰 및 일출전압 설정 스위치(52), 딥 스위치를 통해 사용자가 조명으로 출력되는 전압을 임의로 설정할 수 있도록 하는 조명 출력전압 설정 스위치(53), 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치(54) 및 조명 테스트 스위치(55)를 구비한 것을 기본으로 하며, 필요에 따라서는 상기 비상전원 공급단자(42)를 통해 출력되는 비상전원 전압을 온/오프시킬 수 있도록 하는 비상전원 출력 스위치(56)를 더 구비한 형태를 갖는다.
또한, 상기 정전압 정류부(10)는 태양광 전지판 전압 검출부(2)에서 출력되는 전압 및 축전지(9)에서 출력되는 전압을 각부를 구성하고 있는 부품들의 구동에 필요한 전압으로 정전압 정류시켜 주는 기능을 수행하게 되고, 상기 온도검출센서(6)는 조명을 포함한 각종 부하와 축전지(9) 및 주위온도를 검출하여 제어부(7)로 전달하는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 제어부(7)는 마이컴(71)을 구비하고 상기 태양광 전지판 전압 검출부(2)와 충전 회로부(3), 방전 회로부(4) 및 온도검출센서(6)의 상태정보와 신호 입력 및 설정부(5)에 의해 설정된 입력정보를 입력받고 자체 내에 기입력되어 있는 제어프로그램을 수행하여 태양광 조명제어에 따른 전반적인 제어기능을 수행하게 된다.
또, 상기 작동상태 표시부(8)는 제어부(7)의 출력신호에 부응하여 각종 상태 정보를 발광다이오드의 점/소등 및 불빛 색상 변화로 표시해 주는 기능을 수행하는 것으로, 상기 작동상태 표시부(8)에는 일출 및 충전상황 표시램프(81)와, 일몰 및 방전상황 표시램프(82), 직렬 및 병렬 충전 표시램프(83)(84), 과방전 및 과충전 상태 표시램프(85)(86), 태양전지 및 축전지 상태 표시램프(87)(88), 부하상태 및 부위온도 상황 표시램프(89)(90)를 구비한 것을 기본으로 하면서, 필요에 따라서는 비상전원 상태 표시램프(91)와 외부에서 발광다이오드 구동용으로 연결되는 SMPS에 대한 작동상태를 표시해 주는 SMPS 구동 표시램프(92)가 더 구비된 형태를 갖게 된다.
한편, 도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 전체 플로우챠트를 나타낸 것으로 이에 따르면 본 발명 방법은, 전원 온/오프 스위치(51)가 "온"되어 전원전압이 공급되면 제어부(7) 내 마이컴(71)은 크게 축전지의 주변온도를 실시간으로 검출하는 서브루틴(S1)과, 태양광 전지판에서 발전되는 전압의 상태를 실시간으로 검출하는 서브루틴(S2), 축전지의 충/방전 전압을 실시간으로 검출하여 충/방전을 제어하는 서브루틴(S3)을 동시에 수행하는 것을 기본적인 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴(S1)을 수행한 결과 얻어진 온도 데이터는 축전지 충/방전 제어 서브루틴(S3) 수행시 축전지의 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정에 이용될 수 있도록 되어 있고, 상기 태양광 전지판 전압 상태검출 서브루틴(S2)을 수행한 결과 축전기의 충전시작 준비 완료상태이면 축전지 충/방전 전압 검출 서브루틴(S3)의 축전지 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정하는 단계를 실시하도록 하되, 일몰 또는 일출상태로 판정되면 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴(S5)을 실시하도록 구성되어 있다.
뿐만 아니라 본 발명에서는 상기와 같이 전원이 "온"되면, 전술한 서브루틴 이외에도 사용자가 장치의 초기 설치 후 조명상태 검사 서브루틴(S6) 수행을 원하는지, 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴(S7)의 수행을 원하는지 및, 비상전원 출력제어 서브루틴(S8) 수행을 원하는지를 판단하는 과정을 더 실시하도록 프로그램되어 있다.
한편, 상기에 있어서 축전지 주변온도 검출 서브루틴(S1)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 마이컴(71)은 축전지(9)의 현재온도 및 변화되는 온도 값을 입력받아 자체 내에 기 설정되어 있는 상한온도와, 하한온도, 실시간 대비 온도가 급상승하는지 및 실시간으로 온도가 변하는지를 순차적으로 검출(S11)-(S14)하여 그 결과에 따라 다음과 같이 축전지에 대한 충,방전 제어를 실시하게 된다.
먼저, 상기에서 축전지의 온도를 검출한 결과 축전지의 온도가 상한온도 또는 하한온도이면 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 축전지의 충전 및 방전을 중지시키고(S15a) 작동상태 표시부(8) 내에 설치되어 있는 과방전 및 과충전 상태 표시램프(85)(86)를 점등(S15b)시키게 된다.
그런데, 상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 실시간 대비 급상승하고 있으면 충전 및 방전을 일시 정지(S16)시킨 다음 1분당 온도가 3-5℃ 이상 상승하고 있으면(S17) 과방전 및 과충전 상태 표시램프(85)(86)를 점등시키고(S15b), 1분당 온도가 3-5℃ 미만 상승하고 있으면 충전 및 방전을 재개시하되(S18a), 방전 재개시는 펄스폭변조(PWM)제어를 통해 이전에 방전중이던 전류량 대비 50% 감소시켜 실시하고(S18b), 충전은 PWM제어를 통해 이전에 풀(Full) 충전이었을 경우 보조 충전으로, 보조 충전이었을 경우는 트리클 충전으로, 트리클 충전이었을 경우는 충전 중단으로 변경 제어(S18c)하게 된다.
그러나, 상기에서 검출한 결과 축전지(9)의 온도가 실시간으로 변화되고 있으면 ±1℃ 변동에 따라 축전지 정격전압의 1/500[V]로 전압을 반비례 합산시켜 주는 방식으로 축전지의 전압관리를 온도보상으로 변화시켜 주게 된다(S19).
이와 같이 축전지 주변온도를 검출하여 검출되는 온도에 따라 상기와 같은 제어를 실시하게 되면, 축전지의 충/방전 중에 온도가 상승하게 되는 것을 억제할 수 있어, 축전지의 수명을 대폭 연장할 수 있고, 또 온도에 따른 축전지의 충/방전 효율을 향상시킬 수 있는데, 특히 방전 중 온도가 과대하게 급상승하게 될 때 50% 내외로 출력전류를 감소시켜 줌으로써 축전지의 수명을 대폭 연장할 수 있는 것이다.
또, 상기 태양광 전지판 발전전압 검출 서브루틴(S2)은 도 5에 도시된 바와 같이, 태양광 전지판(1)으로부터 출력전압이 입력되면 이를 실시간으로 검출하며 정해진 시간(예를 들어 36시간)의 카운팅을 실시(S21)하면서 일몰/일출에 따라 기 설정된 기준전압과 태양광 전지판의 현재 출력전압을 상호 비교(S22)한 다음 그 결과에 따라 다음과 같은 제어를 실시하게 된다.
먼저, 상기에서 정해진 시간인 36시간 이상 태양광 전지판의 현재 출력전압이 기준전압 이하이면(S23) 충,방전 중단 후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 작동상태 표시부(8) 내에 설치되어 있는 태양전지 상태 표시램프(87)를 점검상태로 점등(S24)시키게 된다.
그러나, 상기에서 비교한 결과 태양광 전지판(1)의 출력전압이 1-5분 이상 기준전압 이상인 일출 모드일 경우(S22b)에는 충전시작 준비를 완료하고(S25) 작동상태 표시부(8) 내에 설치되어 있는 일출 및 충전상황 표시램프(81)를 점등(S26)시키되, 상기에서 비교한 결과 태양광 전지판의 출력전압이 1-5분 이상 기준전압 이하인 일몰 모드일 경우(S22a)에는 작동상태 표시부(8) 내에 설치되어 있는 일몰 및 방전상황 표시램프(82)를 점등(S27)시키고, 총 일몰시간 저장을 위한 시간 데이터 및 조명출력 조절 타이밍을 위한 시간 데이터를 카운팅(S28)하게 된다.
이때, 일몰시간 데이터의 설정은, 제품의 설치시 하루간 총 일몰시간으로 "10시간"을 표준으로 설정하고, 이후 매일 일출시간을 24시간에서 감산한 값을 10일 동안 누적 저장한 다음, 10으로 나누어 "11일째 일몰"시간으로 삼으며, 11일 경과 후는 맨 첫날 1일차(즉, 11일 전)의 데이터를 버리고 11일 차의 데이터를 적용하여 "다음날 적용할 신규 일몰" 시간으로 삼되, 상기와 같은 기억과 연산의 반복은 전원이 "온"되어 있는 동안 반복실시 하게 된다.
이와 같이 태양광 전지판 발전전압 검출 서브루틴에서 태양광 전지판의 출력전압 검출을 검출하여 만약 정해진 시간이상 기준전압 이하가 검출되면 태양광 전지판의 이상으로 판단하고 점검을 점검할 수 있도록 표시램프를 점등시켜 주고, 일몰 또는 일출 전압으로 검출되면 그에 대응하여 일몰 및 일출 상황 표시램프를 점등시켜 줌으로써 사용자가 이들 표시램프의 점등상태만을 보고도 태양광 전지판의 발전전압 상태를 쉽게 인식할 수 있는 것이다.
또한, 상기 축전지의 충/방전 제어 서브루틴(S3)은 도 6에 도시된 바와 같이, 축전지 충/방전 전압(Vbat)을 실시간으로 검출하면서 정해진 시간(예를 들어 36시간)의 카운팅을 시작(S31)함은 물론 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴(S1)을 수행한 결과 얻어진 온도 데이터와 태양광 전지판 전압 검출을 통해 판정된 일몰 및 일출 상태 데이터(즉, 태양광 전지판 발전전압 검출 서브루틴(S2)에서 충전시작 준비 완료(S25)시점에서 얻어진 데이터)를 이용하여 축전지 전압 검출 값과 온도에 따라 설정된 기준전압을 상호 비교(S32)한 다음 그 결과에 따라 다음과 같은 제어를 실시하게 된다.
먼저, 상기에서 정해진 시간인 36시간 이상 축전지의 전압이 0.5V 이하 변동되었으면(S33) 충,방전 중단 후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 작동상태 표시부(8) 내에 설치되어 있는 축전지 상태 표시램프(88)를 점등(S34)시키게 된다.
그러나 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 과방전 전압(VDLO; 예를 들어 12V 시스템의 경우 11V/Rt 25℃)이면(S35) 조명출력용 전력제어소자(FET) 및 릴레이(RY4)를 "오프"시켜 일몰상태에서 조명출력중인 것을 즉시 차단하고(S35a) 과방전 상태 표시램프(85)를 점등(S35b)시켜 주고, 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 과방전될 수 있는 하한전압(VDL)이거나(S36), 축전지 전압(Vbat) ≥ 과방전될 수 있는 상한전압(VDH)이면(S37) 조명출력용 전력제어소자(FET)와 릴레이(RY4) 및 디밍 제어용 전력제어소자(FET)를 "온"시켜 일몰상태에서 조명출력을 "온"시켜 주고(S36a) 일몰 및 방전상황 표시램프를 점등(S36b)시켜 주게 된다.
또, 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 급속충전 구간전압(VCQ)이면(S38) 충전 제어용 전력제어소자(FET)를 "풀 온"시켜 일출상태에서 급속충전이 이루어지도록 하고(S38a) 일출 및 충전상황 표시램프를 점등(S38b)시켜 주고, 축전지 전압(Vbat) ≥ 급속충전 종지전압(VCQF)이면(S39) 급속충전을 중단시키고 충전 제어용 전력제어소자를 펄스폭 제어방식을 통해 "온"시켜 보조충전을 시작하며(S39a) 일출 및 충전상황 표시램프를 점등(S39b)시켜 주며, 축전지 전압(Vbat) ≤ 보조충전 종지 및 트리클 충전 시작전압(VCTS)이면(S40) 보조충전을 중단시키고 충전 제어용 전력제어소자(FET)를 펄스폭 제어방식을 통해 "온"시켜 트리클 충전을 시작하며(S40a) 일출 및 충전상황 표시램프를 점등(S40b)시켜 주게 된다.
또한, 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 충전 종지전압(VCF)이면(S41) 충전 제어용 전력제어소자(FET)를 "오프"시켜 충전을 완료(S41a)시키고, 축전지 전압(Vbat) ≥ 방전 복귀전압(VDRC)이면(S42) 축전지가 방전 가능한 상태로 인식하고 과방전 상태 해제 후 방전 대기하고(S42a) 과방전 상태 표시램프(85)를 소등(S42b)시켜 주며, 또한 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 과충전 전압(VCUO)이면(S43) 충전 제어용 전력제어소자(FET)의 구동을 차단하여 충전을 중지시키고(S43a) 과방전 상태 표시램프(85)를 점등(S43b)시켜 주되, 상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 발광다이오드 구동용 SMPS의 전원전압(VDSM)이면(S44) 일몰상태에서 조명이 작동되다가 축전지 전압이 하강한 것으로 인식하고 조명출력용 전력제어소자(FET)와 릴레이, 디밍 제어용 전력제어소자(FET) 및 계통연계 릴레이를 "온"시켜 계통연계 장치인 발광다이오드 구동용 SMPS를 연결시켜 줌과 동시에 일몰 및 방전상황 표시램프(82)와 SMPS 구동 표시램프(92)를 점등(S44b)(S44c)시켜 주게 된다.
이때, 상기에서 언급된 전압들의 크기는 VDLO < VDL < VDSM < VSM < VDRC < VCQF < VCTS < VCF < VDH < VCUO 순이 되고, 또한 상기에서 언급된 급속충전은 대체적으로 축전지의 전압이 시간당 전류용량의 80-100%로 충전시키는 것을 의미하고, 보조충전은 10-30%로 충전시키는 것을 의미하며, 트리클 충전은 10% 이하로 충전시키는 것을 의미한다.
이와 같이 축전지의 충/방전 제어 서브루틴(S3)에서는 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴(S1)을 수행한 결과 얻어진 축전지 온도 데이터와 일몰 및 일출 상태에 따라 변화되는 태양광 전지판 전압을 이용하여 축전지의 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정함에 따라 축전지의 온도보상을 통한 충,방전 제어가 가능하게 되는 것이다.
한편, 상기 태양광 전지판 전압 상태검출 서브루틴(S2)을 수행한 결과 일몰 또는 일출상태로 판정되어 실시되는 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴(S5)에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 마이컴(71)에 기 입력된 제어 데이터와 선택된 조명출력 제어 모드에 따라 조명을 온/오프 모드로 제어(S511)하거나, 온/오프 및 펄스폭 모드로 제어(S512) 또는 온/오프와 펄스폭 및 비례 제어모드(S513) 중 어느 한 모드로 제어를 실시(S51)하되, 상기와 같이 조명출력을 제어하던 중 계속해서 조명출력 전류를 실시간으로 검출하여 설정 값과 비교(S52)하여, 그 결과 조명출력 전류가 설정 값 이상으로 상승할 경우 조명출력 차단 이후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 부하상태 표시램프(89)를 점등(S53)시키게 된다.
이때, 상기 온/오프 제어모드(S511)는 일몰 검출 후 조명을 점등(S511-1)시킨 후 정해진 제 1의 시간(예를 들어 6시간)이 경과 되는지를 계속 검출(S511-2)하여, 정해진 제 1의 시간이 경과 되면 조명을 소등(S511-3)시키고 타임 카운터에 기억된 총 일몰시간에서 정해진 제 2의 시간(예를 들어 2시간) 전인지를 계속 검출(S11-4)하게 된다. 그 결과 타임 카운터에 기억된 총 일몰시간에서 정해진 제 2의 시간(즉, 2시간) 전이면 조명을 점등(S511-5)시키고 타임 카운터 값이 제 2시간을 경과 하는지를 계속 검출(S511-6)하여 정해진 제 2의 시간이 경과되면 조명을 소등(S511-7)시키게 된다.
즉, 온/오프 제어모드(S511)에서는 일몰 후 일출까지의 시간을 10시간으로 정하고, 정해진 일몰시간이 되면 6시간 동안 조명을 점등시키다가 소등시키되, 정해진 일출시간 2시간 전이되면 일출시까지인 2시간동안 조명을 점등시켰다가 자동 소등시키는 형태를 갖는데, 이는 도 11에 도시된 타임 플로우챠트 중 선택번호 "2"에 해당한다.
물론, 이와 같은 조명 점,소등 시간은 어느 한 예를 들은 것에 불과하여 이에 한정할 수 없는 것으로, 이 밖에도 상기 온/오프 제어모드에서 도 11에 도시된 플로우챠트 중 선택번호 "0"과 같이 일몰 후 4시간 동안만 조명을 점등시킬 수도 있고, 또 선택번호 "1"과 같이 일몰 후 4시간 동안 조명을 점등시킨 후 소등시켰다가 일출 전 2시간 동안 조명을 점등시킨 후 소등시킬 수도 있으며, 또한 선택번호 "3"과 같이 일몰이 검출되면 그 시간부터 정해진 일출시간까지 계속 조명을 점등시킬 수도 있고, 선택번호 "4"와 같이 일몰이 검출되면 그 시간부터 12시간 동안 조명을 점등(단, 12시간 이전이라도 일출이 검지되면 조명을 소등)시킬 수도 있다.
또, 상기한 온/오프 및 펄스폭 제어모드(S512)는 일몰 검출 후 조명을 점등하고 펄스폭 제어를 100% 실시(S512-1)하면서 정해진 제 3의 시간(예를 들어 4시간)이 경과 되는지를 검출(S512-2)하여, 정해진 제 3의 시간이 경과 되면 일몰 검출 후 조명에 대한 펄스폭 제어를 80%로 실시(S512-3)하면서 다시 정해진 제 3의 시간이 경과 되는지를 검출(S512-4)하게 된다. 그 결과 두 번째 정해진 제 3의 시간이 경과 되면 일몰 검출 후 조명에 대한 펄스폭 제어를 60%로 실시(S512-5)하면서 정해진 제 2의 시간이 경과 되는지를 계속 검출(S512-6)하여 정해진 제 2의 시간이 경과되면 조명을 소등(S512-7)시키게 된다.
즉, 온/오프 및 펄스폭 병행 제어모드(S511)에서는 일몰 후 일출까지의 시간을 10시간으로 정한 상태에서 일몰이 검지되면 초기 4시간 동안 조명을 100%로 점등시키다가 4시간이 경과되면 다시 4시간 동안에는 조명을 80%로 감소시켜 점등시키고, 나머지 2시간 동안은 60%로 조명의 조도를 감소시켜 점등시킨 후 소등시키는 형태를 갖는데, 이는 도 11에 도시된 타임 플로우챠트 중 선택번호 "9"에 해당한다.
이와 같은 조명의 점,소등 시간 및 조도량 변화 값에 대한 수치는 단순한 예를 나타낸 것에 불과할 뿐 이에 한정할 수 없으며, 이 밖에도 도 11에 도시된 플로우챠트 중 선택번호 "5" 내지 "8"과 "9" 및 "A" 내지 "C"와 같이 다양한 형태로 조명의 점/소등 시간과 조도량 변화 값을 설정할 수 있다.
또한, 상기 온/오프와 펄스폭 및 비례제어 모드(S513)는, 일몰 검출 후 조명을 점등하고 펄스폭 제어를 100% 실시(S513-1)하면서 정해진 제 3의 시간(예를 들어 4시간)이 경과 되는지를 검출(S513-2)하여, 그 결과 정해진 제 3의 시간이 경과 되었으면 조명을 점등시키되, 태양광 전지판의 출력전압을 검출 연산하여 그 값에 따라 조명을 비례 제어(즉, 상기 태양광 전지판(1)의 출력전압을 검출 연산하여 그 값에 따라 조명을 비례 제어할 때 "일몰 검출 설정전압"을 기준으로 하여 조명을 PWM 제어하되, 그 출력이 50-70%가 되도록 작동시키는 것을 최저 밝기 기준으로 하고, 태양광 전지판의 전압이 0.2V 감소될 때마다 조명 출력은 1%씩 증가시키고, 이와 반대로 0.2V 증가될 때마다 1%씩 조명 출력을 감소시키는 제어)를 실시(S513-3)하되, 상기와 같이 조명 출력의 비례제어 중 태양광 전지판에서 일출전압이 검출되는지를 계속 검출(S513-4)하여 일출전압이 검출되면 조명을 소등(S513-5)시키게된다.
상기한 온/오프와 펄스폭 및 비례제어 병행 모드(S513)에 따른 예시는 도 11에 도시된 타임 플로우챠트 중 선택번호 "D"에 해당하며, 이와 같은 조명의 점,소등 시간 및 조도량 자동제어 값에 대한 수치는 이에 한정할 수 없으며, 이 밖에도 도 11에 도시된 플로우챠트 중 선택번호 "E" 및 "F"와 같이 다양한 형태로 조명의 점/소등 시간과 조도량 변화 값을 설정할 수 있다.
이와 같이 마이컴을 이용한 인공지능 제어를 통해 조명 출력을 16단계로 퍼지 제어(즉, 온/오프 모드 또는 온/오프 및 펄스폭 모드로 또는 온/오프와 펄스폭 및 비례 제어모드 중 어느 한 모드로 제어)하여 다양화시켜 주게 되면, 에너지 절감 및 빛 환경 유해 문제 개선 및 축전지 용량 감소화 및 원가 절감을 실현할 수 있다.
즉, 보행자나 통행 차량, 기타 비 활동적인 시간대에 조명을 몇십% 약하게 하거나(PWM & 온/오프 제어), 태양광 전지판의 전압을 검출하여 그 검출 전압을 기준으로 주위가 밝을 때 조명을 약하게 해 줌으로서(온/오프 & 펄스폭 & 비례제어), 축전지에 저장된 에너지를 적게 소모시킬 수 있어 제품 구성 시 축전지 용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 단위 시간당 적은 전류를 소모함으로 축전지의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 조명상태 검사 서브루틴(S6)은 도 8에 도시된 바와 같이, 전원 온/오프 스위치(51)가 "온"된 후 사용자에 의해 조명 테스트 스위치(55)가 첫 번째로 "온"되면(S62) 정해진 제 4의 시간(예를 들어 30분)을 카운팅 시작하며(S61) 조명 전원출력 릴레이를 "온"시키고(S62a) 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 100%로 점등(S62b)시키고, 조명 테스트 스위치(55)가 정해진 제 4의 시간 이내에 두 번째 "온"되면(S63) 조명 전원출력 릴레이의 "온"상태를 유지(S63a)시키며 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 75%로 점등(S63b)시킨다. 또한, 조명 테스트 스위치(55)가 정해진 제 4의 시간 이내에 세 번째 "온"되면(S64) 조명 전원출력 릴레이의 "온"상태를 유지(S64a)시키며 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 50%로 점등(S64b)시키되, 조명 테스트 스위치(55)가 정해진 제 4의 시간 이내에 네 번째 "온"되거나(S65) 조명 테스트 스위치(55)가 첫 번째 "온"된 이후 제 4의 시간이 경과된 경우(S66)에는 조명 전원출력 릴레이를 "오프"시키고(S65a) 조명에 대한 펄스폭 제어를 정지(S65b)시키게 된다.
따라서 본 발명 장치의 설치자 또는 사용자는 조명 테스트 스위치(55)의 간단한 조작만으로 조명의 출력상태를 정확히 점검하고, 고장시 필요한 조치를 즉시 추할 수 있어 조명의 점검에 따른 유지/보수를 용이하게 실시할 수 있는 것이다.
또, 상기 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴(S7)은 도 9에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치(54) 신호가 입력되면(S71) 스위치의 누름 시간을 계수(S72)하여, 만약 0.5초 이하이면 마이컴(71) 내 기 기억되어 있는 에러 체크 감지상태 데이터를 초기화시켜 주고(S73), 1초 이상이면 마이컴(71) 내에 기 기억되어 있는 에러 체크 감지상태 데이터를 포함하여 일출 및 일몰시간 데이터를 초기화(S74)시켜 주게 되므로 마이컴이 기 입력된 각종 데이터를 포함하여 각종 에러 발생시 해당 에러를 고장 수리한 후 기 점등되어 있는 각종 표시램프들을 원활히 소등시켜 주는 등 원상태로 쉽게 돌려줄 수 있는 것이다.
또한, 상기 비상전원 출력제어 서브루틴(S8)은 도 10에 도시된 바와 같이, 전원 온/오프 스위치(51)가 "온"된 후 사용자에 의해 비상전원 출력 스위치(56)가 첫 번째로 "온"되면(S81) 정해진 제 4의 시간(예를 들어 30분)을 카운팅 시작하며(S82) 비상전원 출력용 릴레이를 "온"시켜(S83) 비상전원 공급단자(42)를 통해 축전지 전압을 출력(S84)시켜 줌과 동시에 비상전원 상태 표시램프(91)를 점등시켜 주고(S85), 비상전원 출력 스위치(56)가 정해진 제 4의 시간 이내에 두 번째 "온"되거나(S86) 제 4의 시간이 경과될 때까지 비상전원 출력 스위치(56)가 두 번째 "온"되지 않아 카운터가 자동 정지되면(S87) 비상전원 출력용 릴레이를 "오프"시켜 줌과 동시에 비상전원 상태 표시램프(91)를 소등(S88)시켜 준다.
따라서, 비상시 비상전원 공급단자(42)를 통해 랜턴이나 전동 공구 또는 각종 휴대용 멀티미디어 기기들을 연결시켜 전원전압을 공급시켜 주거나 충전시킬 수 있으므로 태양광 조명출력 제어장치 자체에 대한 사용성 또한 대폭 증대시킬 수 있다.
이때, 상기 비상전원은 최대 제 4의 시간인 30분만 공급되고 자동으로 차단되므로 축전지(9)에 충전되어 있는 전압을 불필요하게 소모시킴으로 인해 실제로 전원을 공급시켜 주고자 하는 조명기구를 구동시키지 못하게 되는 경우를 미연에 방지할 수 있다.
다시 말해서 본 발명에 따르면 태양광 전지판의 전압 차이, 설치 장소의 위도 및 기후 차이, 설치 장소의 그늘짐의 정도 차이, 태양전지 패널의 유리면 노화(흐려짐)에 따른 차이를, 민족 나라 마다의 일몰 일출의 명암 느낌 차이를 감안하여 태양광 발전 조명 장치의 개별로 일몰 일출 변환 시간을 조절할 수 있다.
또한, 종래 대부분 태양광 전지판의 출력 전압이 6V 근사치가 검출되면 일몰/일출 변환으로 검출 기준 값으로 잡았는데, 그동안 태양광 조명장치가 고가의 조명 장치라 희소성이 있어 보통 한 장소에 시범적으로 1-2대 정도의 소량만을 설치하였기 때문에 검출의 오차를 쉽게 인지하지 못하였지만, 근래 태양광 발전 제품의 가격이 인하되면서 태양광 가로등처럼 한 구간(수십 ~ 수백 km)에 다수의 수량을 일정 간격으로 설치하는 경우가 많아졌으며, 다수의 수량을 설치 한 후 일몰 일출 검출에 따른 시간적(타이밍) 오차로 여러 개의 태양 전지 조명 장치가 시간 차이를 갖으면서 켜지거나 꺼지는 눈에 거슬리는 현상을 볼 수 있다. 즉, 동일한 시간, 동일한 장소, 동일한 위도 상의 위치이더라도, 백야 현상이 있는 지역이거나, 주변에 광고판이 있는 경우이거나, "가로수나 빌딩" 등에 가리는 위치와, "사방이 트인 곳" 등에 설치된 것의 전압 차이로 기인하는 것인데, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래 문제점을 개선하고, 다양한 전압별로 따로 생산하여야 하는 문제점을 개선하여, 모델 통합 생산이 가능하도록 한 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

Claims (22)

  1. 낮에 태양광 전지판을 통해 빛에너지가 전기에너지로 변환되어 입력되면 그 전압 및 전류가 어느 정도인지를 판단하고 이를 충전 회로부로 전달하는 태양광 전지판 전압 검출부와;
    상기 태양광 전지판 전압 검출부를 통해 입력되는 태양광 전지판의 출력전압이 축전지의 충전에 필요한 최저 전압 이상일 때 제어부의 제어를 받아 축전지를 충전시켜 주는 충전 회로부와;
    제어부의 제어를 받아 상기 축전지에 충전되어 있는 전압을 전기 부하들로 방전시켜 주는 방전 회로부와;
    사용자가 각종 정보를 선택 및 입력시킬 수 있도록 하는 신호 입력 및 설정부와;
    상기 태양광 전지판 전압 검출부에서 출력되는 전압 및 축전지에서 출력되는 전압을 각부를 구성하고 있는 부품들의 구동에 필요한 전압으로 정전압 정류시켜 주는 정전압 정류부와;
    부하와 축전지 및 주위온도를 검출하여 제어부로 전달하는 온도검출센서와;
    마이컴을 구비하고 상기 태양광 전지판 전압 검출부와 충전 회로부, 방전 회로부 및 온도검출센서의 상태정보와 신호 입력 및 설정부에 의해 설정된 입력정보를 입력받고 자체 내에 기입력되어 있는 제어프로그램을 수행하여 태양광 조명에 따른 전반적인 제어기능을 수행하는 제어부와;
    상기 제어부의 출력신호에 부응하여 각종 상태 정보를 발광다이오드 점/소등 및 불빛 색상 변화로 표시해 주는 작동상태 표시부;로 구성한 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양광 전지판 전압 검출부는,
    2조의 태양광 전지판 입력단자와, 태양광 전지판으로부터 입력되는 전압이 정해진 값 이상으로 상승하기 시작하는 일출상태 및 정해진 값 이하로 저하되기 시작하는 일몰상태를 판단하여 제어부로 전달하는 일몰 및 일출 전압 검출부, 태양광 전지판으로부터 입력되는 전류를 검출하여 제어부로 전달하는 태양광 전지판 전류 감지부 및 수개의 직렬 및 병렬 릴레이를 구비한 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 회로부에는 축전지 전압 검출부가 구비되고, 상기 방전 회로부에는 조명력전류 감지부를 구비시킨 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 방전 회로부의 출력단자에는 비상전원 제어용 릴레이와 비상전원 공급단자를 더 설치하여 랜턴이나 전동 공구 또는 각종 휴대용 멀티미디어 기기들에 전원전압을 공급시켜 주거나 충전시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 입력 및 설정부에는,
    전원 온/오프 스위치와, 딥 스위치를 통해 사용자가 일몰 및 일출에 따른 전압을 임의로 설정할 수 있도록 하는 일몰 및 일출전압 설정 스위치, 딥 스위치를 통해 사용자가 조명으로 출력되는 전압을 임의로 설정할 수 있도록 하는 조명 출력전압 설정 스위치, 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치 및 조명 테스트 스위치를 구비시킨 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 신호 입력 및 설정부에는 비상전원 공급단자를 통해 출력되는 전압을 온/오프시킬 수 있는 비상전원 출력 스위치를 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동상태 표시부에는,
    일출 및 충전상황 표시램프와, 일몰 및 방전상황 표시램프, 직렬 및 병렬 충전 표시램프, 과방전 및 과충전 상태 표시램프, 태양전지 및 축전지 상태 표시램프, 부하상태 및 부위온도 상황 표시램프를 구비시킨 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 작동상태 표시부에 비상전원 상태 표시램프 및 SMPS 구동 표시램프를 부가 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치.
  9. 전원 온/오프 스위치가 "온"되어 전원전압이 공급되면 제어부 내 마이컴은 축전지의 주변온도를 실시간으로 검출하는 서브루틴과, 태양광 전지판에서 발전되는 전압의 상태를 실시간으로 검출하는 서브루틴, 축전지의 충/방전 전압을 실시간으로 검출하여 충/방전을 제어하는 서브루틴을 동시에 수행하되,
    상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴을 수행한 결과 얻어진 온도 데이터는 축전지 충/방전 제어 서브루틴 수행시 축전지 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정에 이용될 수 있도록 하고,
    상기 태양광 전지판 전압 상태검출 서브루틴을 수행한 결과 충전시작 준비 완료상태이면 축전지 충/방전 전압 검출 서브루틴의 축전지 온도에 따라 결정되는 설정 기본 전압 데이터 산정하는 단계를 실시하도록 하되, 일몰 또는 일출상태로 판정되면 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴을 실시하도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    전원이 "온"되면 사용자가 장치의 초기 설치 후 조명상태 검사 서브루틴 수행을 원하는지, 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴의 수행을 원하는지 및, 비상전원 출력제어 서브루틴 수행을 원하는지를 판단하는 과정을 더 실시하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴은,
    축전지의 현재온도 및 변화되는 온도 값이 마이컴에 기 설정되어 있는 상한온도, 하한온도, 실시간 대비 온도가 급상승하는지 및 실시간으로 온도가 변하는지를 순차적으로 검출하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 상한온도 또는 하한온도이면 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 축전지의 충전 및 방전을 중지시키고 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 과방전 및 과충전 상태 표시램프를 점등시키는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 실시간 대비 급상승하고 있으면 충전 및 방전을 일시 정지시킨 다음 1분당 온도가 3-5℃ 이상 상승하고 있으면 과방전 및 과충전 상태 표시램프를 점등시키고, 1분당 온도가 3-5℃ 미만 상승하고 있으면 충전 및 방전을 재개시하되, 방전 재개시는 펄스폭변조(PWM)제어를 통해 이전에 방전중이던 전류량 대비 50% 감소시켜 실시하고, 충전은 PWM제어를 통해 이전에 풀(Full) 충전이었을 경우 보조 충전으로, 보조 충전이었을 경우는 트리클 충전으로, 트리클 충전이었을 경우는 충전 중단으로 변경 제어하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 축전지의 온도가 실시간으로 변화되고 있으면 ±1℃ 변동에 따라 축전지 정격전압의 1/500[V]로 전압을 반비례 합산시켜 주는 방식으로 축전지의 전압관리를 온도보상으로 변화시켜 주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 태양광 전지판 발전전압 검출 서브루틴은,
    정해진 시간의 카운팅을 실시하면서 일몰/일출에 따라 기 설정된 기준전압과 태양광 전지판의 현재 출력전압을 상호 비교하는 단계와;
    상기에서 정해진 시간인 36시간 이상 기준전압 이하이면 충,방전 중단 후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 태양전지 상태 표시램프를 점검상태로 점등시키는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 태양광 전지판의 출력전압이 1-5분 이상 기준전압 이상일 경우에는 충전시작 준비를 완료하고 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시키는 단계와;
    그러나 상기에서 비교한 결과 태양광 전지판의 출력전압이 1-5분 이상 기준전압 이하일 경우에는 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 일몰 및 방전상황 표시램프를 점등시키고, 총 일몰시간 저장을 위한 시간 데이터 및 조명출력 조절 타이밍을 위한 시간 데이터를 카운팅하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    일몰시간 데이터를 설정함에 있어서 제품의 설치시 하루간 총 일몰시간으로 "10시간"을 표준으로 설정하며, 이후 매일 일출시간을 24시간에서 감산한 값을 10일 동안 누적 저장한 다음 10으로 나누어 "11일째 일몰"시간으로 삼으며, 11일 경과 후는 맨 첫날 1일차(11일 전)의 데이터를 버리고 11일 차의 데이터를 적용하여 "다음날 적용할 신규 일몰" 시간으로 삼되, 상기와 같은 기억과 연산의 반복은 전원이 "온"되어 있는 동안 반복하는 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 축전지의 충/방전 제어 서브루틴은,
    축전지 충/방전 전압을 실시간으로 검출하면서 정해진 시간의 카운팅을 실시함은 물론 상기 축전지 주변온도 검출 서브루틴을 수행한 결과 얻어진 온도 데이터와 태양광 전지판 전압 검출을 통해 판정된 일몰 및 일출 상태 데이터를 이용하여 축전지 전압 검출 값과 온도에 따라 설정된 기준전압을 상호 비교하는 단계와;
    상기에서 정해진 시간인 36시간 이상 축전지의 전압이 0.5V 이하 변동되었으면 충,방전 중단 후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 작동상태 표시부 내에 설치되어 있는 축전지 상태 표시램프를 점등시키는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 과방전 전압(VDLO)이면 조명출력용 전력제어소자 및 릴레이를 "오프"시켜 일몰상태에서 조명출력중인 것을 즉시 차단하고 과방전 상태 표시램프를 점등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 과방전될 수 있는 하한전압(VDL)이거나, 축전지 전압(Vbat) ≥ 과방전될 수 있는 상한전압(VDH)이면 조명출력용 전력제어소자와 릴레이 및 디밍 제어용 전력제어소자를 "온"시켜 일몰상태에서 조명출력을 "온"시켜 주고 일몰 및 방전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 급속충전 구간전압(VCQ)이면 충전 제어용 전력제어소자를 "풀 온"시켜 일출상태에서 급속충전이 이루어지도록 하고 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 급속충전 종지전압(VCQF)이면 급속충전을 중단시키고 충전 제어용 전력제어소자를 펄스폭 제어방식을 통해 "온"시켜 보조충전을 시작하며 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 보조충전 종지 및 트리클 충전 시작전압(VCTS)이면 보조충전을 중단시키고 충전 제어용 전력제어소자를 펄스폭 제어방식을 통해 "온"시켜 트리클 충전을 시작하며 일출 및 충전상황 표시램프를 점등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 충전 종지전압(VCF)이면 충전 제어용 전력제어소자를 "오프"시켜 충전을 완료시키는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 방전 복귀전압(VDRC)이면 축전지가 방전 가능한 상태로 인식하고 과방전 상태 해제 후 방전 대기하고, 과방전 상태 표시램프를 소등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≥ 과충전 전압(VCUO)이면 충전 제어용 전력제어소자의 구동을 차단하여 충전을 중지시키고 과방전 상태 표시램프를 점등시켜 주는 단계와;
    상기에서 비교한 결과 축전지 전압(Vbat) ≤ 발광다이오드 구동용 SMPS의 전원전압(VDSM)이면 일몰상태에서 조명이 작동되다가 축전지 전압이 하강한 것으로 인식하고 조명출력용 전력제어소자와 릴레이, 디밍 제어용 전력제어소자 및 계통연계 릴레이를 "온"시켜 계통연계 장치인 발광다이오드 구동용 SMPS를 연결시켜 줌과 동시에 일몰 및 방전상황 표시램프와 SMPS 구동 표시램프를 점등시켜 주는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 태양광 전지판 전압 상태검출 서브루틴을 수행한 결과 일몰 또는 일출상태로 판정되어 실시되는 축전지 방전시 부하량에 따른 동작제어 서브루틴은,
    마이컴에 기 입력된 제어 데이터와 선택된 조명출력 제어 모드에 따라 조명을 온/오프 모드로 제어하거나, 온/오프 및 펄스폭 모드로 제어 또는 온/오프와 펄스폭 및 비례 제어모드 중 어느 한 모드로 제어를 실시하되, 상기와 같이 조명출력을 제어하던 중 계속해서 조명출력 전류를 실시간으로 검출, 설정 값과 비교하여 조명출력 전류가 설정 값 이상으로 상승할 경우 조명출력 차단 이후 리셋 스위치 신호가 입력될 때까지 부하상태 표시램프를 점등시키는 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 온/오프 제어모드는,
    일몰 검출 후 조명을 점등시킨 후 정해진 제 1의 시간이 경과 되는지를 검출하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 정해진 제 1의 시간이 경과 되면 조명을 소등시키고 타임 카운터에 기억된 총 일몰시간에서 정해진 제 2의 시간 전인지를 계속 검출하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 타임 카운터에 기억된 총 일몰시간에서 정해진 제 2의 시간 전이면 조명을 점등시키고 타임 카운터 값이 제 2시간을 경과 하는지를 계속 검출하여 정해진 제 2의 시간이 경과되면 조명을 소등시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 온/오프 및 펄스폭 제어모드는,
    일몰 검출 후 조명을 점등하고 펄스폭 제어를 100% 실시하면서 정해진 제 3의 시간이 경과 되는지를 검출하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 정해진 제 3의 시간이 경과 되면 일몰 검출 후 조명에 대한 펄스폭 제어를 80%로 실시하면서 다시 정해진 제 3의 시간이 경과 되는지를 검출하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 두 번째 정해진 제 3의 시간이 경과 되면 일몰 검출 후 조명에 대한 펄스폭 제어를 60%로 실시하면서 정해진 제 2의 시간이 경과 되는지를 계속 검출하여 정해진 제 2의 시간이 경과되면 조명을 소등시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 온/오프와 펄스폭 및 비례제어 모드는,
    일몰 검출 후 조명을 점등하고 펄스폭 제어를 100% 실시하면서 정해진 제 3의 시간이 경과 되는지를 검출하는 단계와;
    상기에서 검출한 결과 정해진 제 3의 시간이 경과 되었으면 조명을 점등시키되, 태양광 전지판의 출력전압을 검출 연산하여 그 값에 따라 조명을 비례 제어하는 단계;와;
    조명 출력의 비례제어 중 태양광 전지판에서 일출전압이 검출되는지를 계속 검출하여 일출전압이 검출되면 조명을 소등시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 태양광 전지판의 출력전압을 검출 연산하여 그 값에 따라 조명을 비례 제어할 때 "일몰 검출 설정전압"을 기준으로 하여 조명을 PWM 제어할 때 그 출력이 50-70%가 되도록 작동시키는 것을 최저 밝기 기준으로 하고, 태양광 전지판의 전압이 0.2V 감소될 때마다 조명 출력은 1%씩 증가시키고, 이와 반대로 0.2V 증가될 때마다 1%씩 조명 출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  20. 청구항 10에 있어서,
    상기 조명상태 검사 서브루틴은,
    사용자에 의해 조명 테스트 스위치가 첫 번째 "온"되면 정해진 제 4의 시간을 카운팅 시작하며 조명 전원출력 릴레이를 "온"시키고 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 100%로 점등시키고, 조명 테스트 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 두 번째 "온"되면 조명 전원출력 릴레이의 "온"상태를 유지시키며 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 75%로 점등시키며, 조명 테스트 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 세 번째 "온"되면 조명 전원출력 릴레이의 "온"상태를 유지시키며 펄스폭 제어방식을 통해 조명을 50%로 점등시키되, 조명 테스트 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 네 번째 "온"되거나 조명 테스트 스위치가 첫 번째 "온"된 이후 제 4의 시간이 경과된 경우에는 조명 전원출력 릴레이를 "오프"시키고 조명에 대한 펄스폭 제어를 정지시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  21. 청구항 10에 있어서,
    상기 작동 초기화 및 일몰/일출 데이터 초기화 서브루틴은,
    사용자에 의해 일몰 및 일출 데이터 리셋 스위치 신호가 입력되면 스위치의 누름 시간을 계수하여 0.5초 이하이면 에러 체크 감지상태 데이터를 초기화시켜 주고, 1초 이상이면 에러 체크 감지상태 데이터를 포함하여 자체 내에 기 저장되어 있는 일출 및 일몰시간 데이터를 초기화하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어방법.
  22. 청구항 10에 있어서,
    상기 비상전원 출력제어 서브루틴은,
    사용자에 의해 비상전원 출력 스위치가 첫 번째 "온"되면 정해진 제 4의 시간을 카운팅 시작하며 비상전원 출력용 릴레이를 "온"시켜 비상전원 공급단자를 통해 축전지 전압을 출력시켜 줌과 동시에 비상전원 상태 표시램프를 점등시켜 주고, 비상전원 출력 스위치가 정해진 제 4의 시간 이내에 두 번째 "온"되거나 제 4의 시간이 경과된 경우에는 비상전원 출력용 릴레이를 "오프"시켜 줌과 동시에 비상전원 상태 표시램프를 소등시켜 주는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 조명출력 제어장치 및 그 방법.
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