KR101696750B1 - High-efficiency solar generation charging device - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a charging apparatus for high-efficiency solar generation, and more particularly, to a charging apparatus for high-efficiency solar generation, which uses power bypassed among power generated from a solar cell due to the full charging state of a secondary battery as power required to maintain a temperature capable of increasing the efficiency of the secondary battery. The charging apparatus includes a solar cell, a secondary battery, a heater coil, and a control part.

Description

고효율 태양 발전용 충전장치{HIGH-EFFICIENCY SOLAR GENERATION CHARGING DEVICE}[0001] HIGH-EFFICIENCY SOLAR GENERATION CHARGING DEVICE [0002]

본 발명은 고효율 태양 발전용 충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지의 만충 상태로 인하여 솔라셀로부터 생성된 전력 중 바이패스 되는 전력을 이용하여 이차전지의 온도가 이차전지의 효율을 높일 수 있는 온도로 유지하는데 필요한 전력으로 사용하는 고효율 태양 발전용 충전장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a charging apparatus for a high-efficiency solar cell, and more particularly, to a charging apparatus for a high-efficiency solar cell, which is capable of increasing the efficiency of a secondary battery by using power that is bypassed among power generated from a solar cell due to a full- And more particularly, to a high-efficiency charging apparatus for a solar power generator which is used as a power required to maintain a predetermined temperature.

온실가스를 배출하는 화석에너지 대신에 청정에너지에 대한 연구개발이 진행되어 태양발전이나 풍력발전이 화석에너지를 대체할 수 있는 미래 에너지원으로서 부각되고 있다.Instead of fossil energy that emits greenhouse gases, research and development on clean energy has progressed, and solar power and wind power generation are emerging as future energy sources that can replace fossil energy.

종래의 가로등은 자체 발전설비 없이 외부에서 전력을 공급받아 동작하기 때문에 먼 거리의 전력공급처로부터 지중 또는 지상의 전력 케이블을 통하여 전력을 공급받아야 한다. 따라서 길이가 긴 전력 케이블이 필요하며, 또한 복수개의 가로등을 전력 케이블로 연속적으로 연결하여야 하기 때문에 설치비용 및 관리비용이 상당히 소요되는 문제가 있다. 또한 폭우 등에 의한 홍수 시 전력 케이블 등의 누전으로 인하여 안전사고가 발생할 확률이 많다.Since conventional street lamps operate by receiving power from the outside without self-generating facilities, electric power is supplied from a power source of a long distance through a ground or ground power cable. Therefore, a long power cable is required, and a plurality of street lamps must be continuously connected by a power cable, thus requiring a considerable installation and management cost. In addition, there is a high probability that a safety accident will occur due to a short circuit such as a power cable in a flood due to heavy rain or the like.

따라서 각각의 가로등마다 태양발전 시스템을 구비함으로써 자체발전에 따라 야간 점등이 이루어지도록 하는 태양 가로등이 점차적으로 증가되고 있다. 이러한 태양 가로등은 한낮에 조사되는 태양을 전기에너지로 저장하기 위한 축전지(이차전지)가 필수적으로 수반되어야 한다.Therefore, the solar street lamps which are provided with the solar power generation system for each streetlight to enable the nighttime lighting according to the self-generated power are gradually increasing. Such solar street lamps must be accompanied by a battery (secondary battery) for storing the solar irradiating daylight as electric energy.

현재 상용화되고 있는 태양 가로등에는 대부분 납축전지 또는 Ni/Cd 전지가 사용되고 있다. 납축전지의 경우는 대용량이 가능하고 안전성이 뛰어나며 비용이 저렴하다는 장점이 있으나 에너지 밀도가 낮아 설치공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 사용시간 및 수명이 짧고 유지보수 비용이 과다하게 소요됨은 물론 납, 황산 등과 같은 유해공해물질이 배출된다는 문제점이 있다. Ni/Cd 전지의 경우도 납축전지와 마찬가지로 에너지 밀도가 낮아 설치공간을 많이 차지함은 물로 카드뮴(Cd)이라는 독성이 강한 공해물질을 배출하는 문제점이 있다.Most lead-acid solar street lamps currently use lead acid batteries or Ni / Cd batteries. Lead-acid batteries have the advantages of large capacity, high safety and low cost, but they have a low energy density, so they take up a lot of installation space, shorten the operating time and life span, and require excessive maintenance costs. There is a problem that harmful pollutants are discharged. In the case of Ni / Cd batteries, as well as lead-acid batteries, there is a problem of discharging highly toxic pollutants such as cadmium (Cd), which occupy a large space due to low energy density.

이러한 태양 발전시스템에 적용되는 배터리는 납축전지가 주로 사용되었으며, 최근에는 리튬전지(리튬이온, 리튬폴리머 등)로 전환되고 있는 추세이다.Lead-acid batteries have been mainly used for batteries used in such solar power generation systems, and recently, they are being converted to lithium batteries (lithium ion, lithium polymer, etc.).

통상 축전지는 충전이 덜된 상태에서는 단자전압이 낮으며 충전량이 정격 충전량에 도달하면 정격전압이 된다.Normally, the battery voltage is low when the battery is not charged and the rated voltage is reached when the charge amount reaches the rated charge amount.

따라서 충전 시 충전 단자전압이 설정전압(정격전압)에 도달하면 축전지의 충전이 만충 된 것으로 판단하고 더 이상 충전하지 않고 (솔라셀에서 발전한 전력을) 바이패스 시킨다.(배터리 수명이 단축되는 것을 예방)Therefore, when the charging terminal voltage reaches the set voltage (rated voltage) during charging, it is judged that the battery is fully charged and bypassed (the power generated by the solar cell) is no longer charged (preventing the battery life from shortening) )

그러나 저온에서는 충전기 단자에 가전압(가짜전압, 표면전압)이 발생하여 축전지가 만충 되지 않은 상태에서도 축전지가 만충 된 것처럼 축전지 충전단자에 가전압이 생겨서 축전지가 만충된 것으로 오판하여 발전전력을 바이패스 시키게 되는 문제점이 있다.However, at low temperature, the charge voltage is applied to the charger terminal (fake voltage, surface voltage), so that even when the battery is not fully charged, the battery is charged at the charge terminal of the battery, There are problems to be made.

한국등록특허 [10-1035705]에서는 태양 배터리 충방전 제어장치가 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1035705 discloses a solar battery charge / discharge control device.

한국등록특허 [10-1035705](등록일자: 2011년05월12일)Korea registered patent [10-1035705] (Registration date: May 12, 2011)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이차전지의 만충 상태로 인하여 솔라셀로부터 생성된 전력 중 바이패스 되는 전력을 이용하여 이차전지의 온도가 이차전지의 효율을 높일 수 있는 온도로 유지하는데 필요한 전력으로 사용하는 고효율 태양 발전용 충전장치에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method of controlling a secondary battery in which the temperature of a secondary battery is increased by using power that is bypassed among power generated from a solar cell due to a full state of the secondary battery, And more particularly, to a high-efficiency charging apparatus for a solar power generator used as a power required to maintain a temperature at which efficiency of a battery can be improved.

본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치는태양 발전용 솔라셀(100); 상기 솔라셀(100)로부터 발전된 전력이 충전되며 이중 구조로 케이싱 된 케이스(290)가 형성된 이차전지(200); 상기 이차전지(200) 케이스(290)의 이중구조 사이에 개재 구비된 보온용 히터코일(300); 및 충전상태(SOC)를 판단하여, 상기 이차전지(200)가 과충전이 아닌 상태인 경우 상기 솔라셀(100)로부터 생성된 전력이 상기 이차전지(200)를 충전하도록 전기적 연결을 제어하고, 상기 이차전지(200)가 과충전 상태인 경우 상기 솔라셀(100)로부터 생성된 전력이 바이패스 되도록 전기적 연결을 제어하며, 상기 히터코일(300)이 전원을 필요로 할 경우 상기 바이패스 되는 전력을 상기 히터코일(300)의 전원으로 이용하도록 전기적 연결을 제어하고, 심야시간대에는 이차전지(200)의 온도와 상기 이차전지(200)의 방전전압 여유율을 단속 제어하는 제어부(900);를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a high efficiency solar cell charging apparatus including: a solar cell for solar power generation; A secondary battery 200 in which electric power generated from the solar cell 100 is charged and a casing 290 is formed in a double structure; A heater coil 300 for maintaining a temperature between the dual structure of the case 290 of the secondary battery 200; And controls the electrical connection so that the power generated from the solar cell 100 charges the secondary battery 200 when the secondary battery 200 is not overcharged, Controls the electrical connection so that power generated from the solar cell (100) is bypassed when the secondary battery (200) is in an overcharged state, and controls the electric power to be bypassed when the heater coil (300) And a controller 900 for controlling electrical connection to be used as a power source of the heater coil 300 and intermittently controlling the temperature of the secondary battery 200 and the margin of the discharge voltage of the secondary battery 200 in the night time zone .

또한, 상기 제어부(900)는 상기 이차전지(200)의 단자전압 및 온도를 근거로 상기 이차전지(200)의 충전상태(SOC)를 판단하고, 이에 따라 상기 이차전지(200)의 충방전을 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit 900 determines the state of charge (SOC) of the secondary battery 200 based on the terminal voltage and the temperature of the secondary battery 200 and controls the charge and discharge of the secondary battery 200 And a control unit.

또, 상기 제어부(900)는 온도센서로부터 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정온도 미만인 경우 상기 히터코일(300)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.The control unit 900 supplies power to the heater coil 300 when the temperature sensed by the secondary battery 200 is lower than a predetermined temperature.

또한, 상기 제어부(900)는 외기 온도가 설정 최저 온도보다 낮을 경우 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최고온도에서 상기 히터코일(300)에 전원 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit 900 controls the power supply to the heater coil 300 to be cut off when the temperature of the secondary battery 200 senses the maximum temperature when the outside air temperature is lower than the set minimum temperature.

또, 상기 고효율 태양 발전용 충전장치는 상기 이차전지(200)의 온도를 저감시키는 냉각부(400);를 더 포함하며, 상기 제어부(900)는 온도센서로부터 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정온도 초과인 경우 상기 냉각부(400)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.In addition, the high-efficiency solar power charging apparatus may further include a cooling unit 400 for reducing the temperature of the secondary battery 200. The control unit 900 controls the temperature of the secondary battery 200 And supplies power to the cooling unit 400 when the temperature exceeds the set temperature.

또한, 상기 제어부(900)는 외기 온도가 설정 최고 온도보다 높을 경우 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최저온도에서 상기 냉각부(400)에 전원 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit 900 controls the power supply to the cooling unit 400 to be cut off when the temperature sensed by the secondary battery 200 is lower than a set minimum temperature when the outside air temperature is higher than the set maximum temperature.

또, 상기 냉각부(400)는 공랭식, 유랭식, 수랭식, 가스 냉각식 또는 전자식 냉각장치로 구성된 것을 특징으로 한다.The cooling unit 400 is characterized by being composed of an air cooling type, a milk cooling type, a water cooling type, a gas cooling type, or an electronic cooling device.

또한, 상기 냉각부(400)는 열전소자를 이용한 냉각장치로 구성된 것을 특징으로 하되, 열 흡수 측은 상기 이차전지(200) 외부에 접하고, 발열측은 외부로 노출되게 설치되는 것을 특징으로 한다.The cooling unit 400 is configured by a cooling device using a thermoelectric element, wherein the heat absorption side is contacted to the outside of the secondary battery 200, and the heat generation side is exposed to the outside.

또, 상기 설정온도는 13℃~43℃인 것을 특징으로 한다.Further, the preset temperature is 13 ° C to 43 ° C.

또한, 상기 고효율 태양 발전용 충전장치는 상기 이차전지(200)의 케이스(290)가 외부로 노출되지 않도록 감싸는 보온용 보온재(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The charging device for high-efficiency solar power may further include a thermal insulating material (500) for covering the case (290) of the secondary battery (200) so as not to be exposed to the outside.

또, 상기 히터코일(300)은 자체 보온 효과를 갖는 실리콘으로 피복된 것을 특징으로 한다.Further, the heater coil 300 is coated with silicon having a self-heating effect.

또한, 상기 보온재(500)는 피복형 패드인 것을 특징으로 한다.Also, the insulating material 500 is a covered pad.

또, 상기 보온재(500)는 상기 히터코일(300)에 대한 내열성을 갖되, 상기 피복형 패드를 외부 또는 전체는 난연 재질 또는 불연 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the heat insulating material 500 is heat-resistant to the heater coil 300, and the covering pad is formed of a flame-retardant material or a non-burnable material.

아울러, 상기 보온재(500)는 지퍼에 의해 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the thermal insulating material 500 is detachable by a zipper.

본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치에 의하면, 이차전지의 충방전 효율을 높일 수 있도록 이차전지 내부의 온도를 조절할 수 있음으로써 이차전지의 충방전 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the charging apparatus for high-efficiency solar power generation according to an embodiment of the present invention, the temperature inside the secondary battery can be adjusted so as to increase the charging / discharging efficiency of the secondary battery, thereby improving the charging / discharging efficiency of the secondary battery .

또한, 이차전지 내부의 온도를 센싱하고, 이를 근거로 이차전지의 충전상태(SOC)를 판단하며, 이에 따라 이차전지의 충방전을 제어함으로써, 온도에 따라 발생되는 충전상태 판단의 오차를 줄일 수 있어 정밀한 제어를 할 수 있는 효과가 있다.Also, by sensing the temperature inside the secondary battery, determining the state of charge (SOC) of the secondary battery based on the sensed temperature, and controlling the charging / discharging of the secondary battery accordingly, So that it is possible to perform precise control.

또, 온도센서로부터 이차전지를 센싱한 온도가 설정온도 미만인 경우 히터코일에 전원을 공급함으로써, 이차전지 내부의 온도가 낮아져 이차전지의 충방전 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.When the temperature at which the secondary battery is sensed by the temperature sensor is lower than the set temperature, power is supplied to the heater coil to lower the temperature inside the secondary battery, thereby preventing the secondary battery from lowering in charge / discharge efficiency.

또한, 외기 온도가 설정 최저 온도보다 낮을 경우 이차전지를 센싱한 온도가 설정 최고온도에서 히터코일에 전원 공급이 차단되도록 제어함으로써, 잉여전력이 없더라도 배터리의 설정온도를 좀 더 장시간 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the outside air temperature is lower than the set minimum temperature, the temperature at which the secondary battery is sensed is controlled so that the power supply to the heater coil is cut off at the set maximum temperature, so that the set temperature of the battery can be maintained for a longer time have.

또, 이차전지 내부를 센싱한 온도가 설정온도 초과인 경우 냉각부에 전원을 공급하여 이차전지 내부의 온도를 낮춤으로써, 솔라셀로부터 생성된 전력이 바이패스되어 소멸될 에너지로 이차전지의 충방전 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.When the temperature sensed inside the secondary battery is higher than the set temperature, power is supplied to the cooling unit to lower the temperature inside the secondary battery, so that the power generated from the solar cell is bypassed and consumed, The efficiency can be further increased.

또한, 외기 온도가 설정 최고 온도보다 높을 경우 이차전지를 센싱한 온도가 설정 최저온도에서 냉각부에 전원 공급이 차단되도록 제어함으로써, 잉여전력이 없더라도 배터리의 설정온도를 좀 더 장시간 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, when the outside air temperature is higher than the set maximum temperature, the power supply to the cooling unit is cut off at the temperature at which the secondary battery is sensed at the set minimum temperature, so that the set temperature of the battery can be maintained for a longer time have.

또한, 열전소자를 이용한 냉각장치로 구성된 냉각부를 포함함으로써, 이차전지 내부의 온도를 설정온도로 유지시키는데 필요한 설비의 부피 및 무게를 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.Further, by including the cooling unit constituted by the cooling device using the thermoelectric element, it is possible to minimize the volume and weight of the equipment required to maintain the temperature inside the secondary battery at the set temperature.

또, 셀 전압을 센싱하여 셀간 전압 불균형이 발생되면 충전 시 가장 전압이 낮은 셀부터 충전 되도록 스위치를 스위칭 제어함으로써, 이차전지의 배터리 수명을 늘림릴 수 있는 효과가 있다.In addition, when the cell voltage is sensed to cause an unbalance in the cell voltage, the switch is controlled to be switched from the cell having the lowest voltage at the time of charging so as to increase the battery life of the secondary battery.

또한, 케이스를 감싸는 보온재로 인하여 이차전지 내부의 온도를 조절하는데 필요한 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the power required for controlling the temperature inside the secondary battery can be reduced owing to the insulating material surrounding the case.

또, 자체 보온 효과를 갖는 실리콘으로 피복된 히터코일을 사용함으로써, 이차전지 내부의 온도를 조절하는데 필요한 전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, by using the heater coil coated with silicon having a self-warming effect, the power required for controlling the temperature inside the secondary battery can be reduced.

또한, 피복형 패드, 난연 재질 또는 불연 재질로 형성되어 피복형 패드를 감싸는 보온재, 지퍼에 의해 탈부착 가능하며 외부의 바람을 차단하는 비닐 혹은 인조가죽 커버 등을 이용하여 보온 효과를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, it can be detachable by zipper, which is made of coated pad, flame-retardant material or non-burnable material, and can wrap the pad. .

또, 이차전지가 만충 된 것으로 오판하여 발전전력을 바이패스 시키게 되는 문제점을 개선하기 위해 배터리의 온도를 최적으로 유지하여 충전전력량을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of maximizing the amount of charge power by optimally maintaining the temperature of the battery in order to solve the problem that the secondary battery is misplaced and misplaced generation power is bypassed.

아울러, 이차전지의 내부온도가 낮아지거나 높아질 경우 솔라 셀에서 바이패스되는 잉여 전력을 이용하거나, 심야시간대에 이차전지의 방전전압 여유율을 계산 제어하여 이차전지를 히팅 또는 쿨링 시켜 4계절 내내 배터리의 내부온도를 이차전지의 충방전 효율이 가장 좋은 구군의 최적온도로 유지시킴으로써, 이차전지의 충전 저장 용량과 방전 방출량을 95% 이상 늘려주므로 배터리의 이용 계수를 늘릴 수 있는 효과가 있으며, 이차전지 방전종료 전압 연장으로 배터리의 수명을 늘릴 수 있으며, 이로 인하여 자연 훼손을 최소화 하고 유지보수비도 현재 기술보다 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, when the internal temperature of the secondary battery is low or high, surplus power bypassed from the solar cell is used, or the discharge voltage margin rate of the secondary battery is calculated and controlled in the night time zone to heat or cool the secondary battery, By maintaining the temperature at the optimum temperature for the charging and discharging efficiency of the secondary battery, the charging storage capacity and the discharging discharge amount of the secondary battery are increased by 95% or more, so that the utilization coefficient of the battery can be increased. It is possible to extend the life of the battery by extending the voltage, thereby minimizing the natural damage and greatly reducing the maintenance cost compared with the current technology.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치의 개념도.
도 2는 종래의 온도에 따른 배터리 충방전 효율을 보여주는 그래프.
도 3은 도 1에 냉각부가 추가 구비된 개념도.
도 4는 도 1의 이차전지 내부 회로의 예를 보여주는 예시도.
도 5는 도 1의 이차전지 내부 회로의 다른 예를 보여주는 예시도.
도 6은 도 1에 보온재가 추가 구비된 개념도.1 is a conceptual diagram of a charging apparatus for high-efficiency solar power generation according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph showing the battery charge / discharge efficiency according to the conventional temperature. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram in which a cooling unit is additionally provided in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is an exemplary diagram showing an example of the secondary battery internal circuit of FIG. 1; FIG.
Fig. 5 is an exemplary diagram showing another example of the secondary battery internal circuit of Fig. 1; Fig.
FIG. 6 is a conceptual diagram in which a thermal insulating material is additionally provided in FIG. 1;

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprises" or "having ", etc. is intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly interpret the concept of the term to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치의 개념도이고, 도 2는 종래의 온도에 따른 배터리 충방전 효율을 보여주는 그래프이며, 도 3은 도 1에 냉각부가 추가 구비된 개념도이고, 도 4는 도 1의 이차전지 내부 회로의 예를 보여주는 예시도이며, 도 5는 도 1의 이차전지 내부 회로의 다른 예를 보여주는 예시도이고, 도 6은 도 1에 보온재가 추가 구비된 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a charging device for high-efficiency solar power generation according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing charge / discharge efficiency of a battery according to a conventional temperature, FIG. 3 is a conceptual diagram FIG. 4 is an exemplary view showing an example of the secondary battery internal circuit of FIG. 1, FIG. 5 is an exemplary view showing another example of the secondary battery internal circuit of FIG. 1, and FIG. 6 is a cross- It is a conceptual diagram.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치는 솔라셀(100), 이차전지(200), 히터코일(300) 및 제어부(900)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the high efficiency solar power charging apparatus according to an embodiment of the present invention includes a solar cell 100, a secondary battery 200, a heater coil 300, and a control unit 900.

솔라셀(100)은 태양 발전용으로 사용된다.The solar cell 100 is used for solar power generation.

솔라셀(100)는 "태양전지" 또는 "광전지"라고도 하며, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말한다.The solar cell 100 is also referred to as a "solar cell" or a "photovoltaic cell", and refers to a device capable of converting solar energy into electric energy.

PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전장이 전자는 N형 반도체로, 정공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생한다. N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능해진다. 태양 전지 반도체의 재료로서는 실리콘뿐만이 아니라 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의 복합체를 사용하고 있으나, 일반적으로 실리콘을 쓴다. When the semiconductor junction region having the PN junction surface is irradiated with light having a larger energy than that of the forbidden band, electrons and holes are generated, and the internal electric field formed in the junction region moves the electrons to the N type semiconductor and the holes to the P type semiconductor, do. The electrodes to which the N-type semiconductor and the P-type semiconductor are respectively attached become the negative electrode and the positive electrode, so that the direct current can be taken. As a material of the solar cell semiconductor, not only silicon but also gallium arsenide, cadmium tellurium, cadmium sulfide, indium phosphorus, or a complex between these materials is used, but silicon is generally used.

이차전지(200)는 상기 솔라셀(100)로부터 발전된 전력이 충전되며 이중 구조로 케이싱 된 케이스(290)가 형성된다.The secondary battery 200 is charged with electric power generated from the solar cell 100, and a case 290, which is cashed in a dual structure, is formed.

상기 이차전지(200)는 충전 및 방전이 가능한 충전지를 말하는 것으로, 태양광 또는 태양열을 공급받을 수 있는 주간시간대에 태양전지판(솔라셀)으로부터 전기를 충전하고 일몰 후 또는 특정시간대에 방전되는 충방전 배터리로서, 내부저항이 극히 낮으며 필요하면 단시간에 큰 전류를 출력 할 수 있는 장점이 있다.The rechargeable battery 200 is a rechargeable battery that can be charged and discharged. The rechargeable battery 200 is charged with electricity from a solar cell (solar cell) during a week time zone in which sunlight or solar heat can be supplied, As a battery, the internal resistance is extremely low, and a large current can be output in a short time if necessary.

또한, 상기 이차전지(200)는 DC 히터코일(300)을 장착할 수 있도록 2중 구조(사이에 히터코일(300)을 설치할 수 있도록 공간이 형성된 구조)로 된 케이스(290)로 케이싱 되어 있다.The secondary battery 200 is cashed in a case 290 of a double structure (a structure in which a space is formed so that the heater coil 300 can be installed therebetween) so as to mount the DC heater coil 300 .

또, 상기 이차전지(200)는 납 축전지, 실(Seal) 납축전지, 니카드 전지, 니켈 수소 전지 또는 리튬 축전지(리튬이온, 리튬폴리머 등) 등으로 구성할 수 있다.The secondary battery 200 may be a lead acid battery, a seal lead battery, a nickel-cadmium battery, a nickel hydride battery, or a lithium battery (lithium ion, lithium polymer, etc.).

상기 이차전지(200)는 봉지 모양의 파우치와 깡통 모양의 캔 두 방식으로 나눌 수 있다. 파우치 타입은 캔 타입에 비해 가격 경쟁력과 제품 응용력이 뛰어나고 캔 타입은 제품 완성도와 생산성 등에 장점이 있다. 즉, 케이스(290)를 캔 타입과 파우치 타입으로 제작이 가능함으로 이중구조의 케이스(290)를 캔 타입 또는 파우치 타입으로 제작하여 적용할 수 있다.The secondary battery 200 can be divided into a bag-shaped pouch and a can-can. The pouch type is superior in price competitiveness and product application ability compared to the can type, and the can type is advantageous in the product completion and productivity. That is, since the case 290 can be manufactured as a can type and a pouch type, the double case 290 can be manufactured as a can type or a pouch type.

히터코일(300)은 상기 이차전지(200) 케이스(290)의 이중구조 사이에 개재 구비되며 보온용으로 사용된다.The heater coil 300 is interposed between the dual structures of the case 290 of the secondary battery 200 and is used for keeping warm.

이차전지(200)의 충방전 효율은 온도에 따라 변화된다. 일반적으로 영상 23도 정도에서 높은 효율을 보이고 온도가 너무 낮거나(0℃ 이하) 너무 높으면(60℃ 이상) 효율이 떨어지며, 온도가 낮은 상태가 온도가 높은 상태보다 충방전 효율이 떨어진다. 따라서, 이차전지(200) 내부의 온도가 낮아지지 않도록 하는 것이 중요하다.The charging / discharging efficiency of the secondary battery 200 changes with temperature. In general, the efficiency is high at about 23 ° C. If the temperature is too low (0 ° C. or less) or too high (60 ° C. or more), the efficiency is lowered. Therefore, it is important that the temperature inside the secondary battery 200 is not lowered.

따라서, 이차전지(200) 내부의 온도가 낮아지지 않도록 히터코일(300)을 구비하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to provide the heater coil 300 so that the temperature inside the secondary battery 200 is not lowered.

즉, 상기 히터코일(300)은, 상기이차전지(200)를 보온하기 위한 히팅수단으로, 상기 이차전지(200)의 내부 온도가 낮을 경우 배터리 성능을 일정 수준 이상 유지할 수 있는 온도(예: 13℃~43℃)를 유지할 수 있도록 DC 1 ~ 5 A 정격을 갖되, 이차전지(200) 내부의 온도가 적정 온도가 되었을 경우에는 히팅을 하지 않도록 할 수 있다.That is, the heater coil 300 is a heating means for keeping the secondary battery 200 warm. When the internal temperature of the secondary battery 200 is low, the temperature of the secondary battery 200 can be maintained at a certain level The temperature of the secondary battery 200 is DC 1 to 5 A so that the temperature of the secondary battery 200 can be maintained.

다시 말해, 상기 제어부(900)의 제어에 의해 상기 이차전지(200)의 내부 온도가 낮을 경우 상기 솔라셀(100)의 잉여 전력을 상기 히터코일(300)에 공급되도록 하여 히팅 시킬 수 있다.In other words, when the internal temperature of the secondary battery 200 is low by the control of the controller 900, the surplus electric power of the solar cell 100 may be supplied to the heater coil 300 to be heated.

제어부(900)는 충전상태(SOC)를 판단하여, 상기 이차전지(200)가 과충전이 아닌 상태인 경우 상기 솔라셀(100)로부터 생성된 전력이 상기 이차전지(200)를 충전하도록 전기적 연결을 제어하고, 상기 이차전지(200)가 과충전 상태인 경우 상기 솔라셀(100)로부터 생성된 전력이 바이패스 되도록 전기적 연결을 제어하며, 상기 히터코일(300)이 전원을 필요로 할 경우 상기 바이패스 되는 전력을 상기 히터코일(300)의 전원으로 이용하도록 전기적 연결을 제어하고, 심야시간대에는 이차전지(200)의 온도와 상기 이차전지(200)의 방전전압 여유율을 단속 제어한다.The control unit 900 determines the state of charge SOC so that the electric power generated from the solar cell 100 is electrically connected to charge the secondary battery 200 when the secondary battery 200 is not overcharged Controls the electrical connection so that the power generated from the solar cell 100 is bypassed when the secondary battery 200 is in an overcharged state and when the heater coil 300 requires power, The temperature of the secondary battery 200 and the margin of the discharge voltage of the secondary battery 200 are intermittently controlled in the night time zone.

상기 제어부(900)는, 상기 이차전지(200)의 과충전 상태로 인하여 바이패스(By-pass)되는 잉여전력을 상기 히터코일(300)이 전원을 필요로 할 경우(이차전지(200) 내부의 온도가 적정온도(예 13℃) 이하로 떨어질 경우)상기 히터코일(300)에 전원을 공급할 수 있도록 전기적인 연결을 제어한다.When the heater coil 300 needs electric power to be surplus by-pass due to the overcharged state of the secondary battery 200 (the control unit 900) And controls the electrical connection so that the heater coil 300 can be supplied with power when the temperature drops below a predetermined temperature (e.g., 13 占 폚).

예를 들어, 주간시간대에 상기 이차전지(200)의 부하단에 소모되는 전력이 없고 충전이 필요할 시에는 솔라셀(100)에서 생성되는 전기 에너지를 상기 이차전지(200)에 충전시키도록 제어부(900)가 전기적인 연결을 제어한다.For example, when there is no power consumed at the lower end of the secondary battery 200 during the daytime and the secondary battery 200 is charged with electric energy generated in the solar cell 100, 900 controls the electrical connection.

이후, 상기 이차전지(200)의 부하단에 소모되는 전력이 없고 만충 되었을 시에는 솔라셀(100)에서 생성되는 전기 에너지가 상기 이차전지(200)에 공급되지 않도록(바이패스 되도록) 제어부(900)가 전기적인 연결을 제어한다. 여기서, 만충 되었다는 것은 (배터리의 효율을 고려하거나, 미리 설정해둔 충전량을 초과하여)충전을 필요로 하지 않거나 충전을 더 이상 할 수 없는 상태를 말한다.Thereafter, when there is no power consumed at the bottom of the secondary battery 200 and the battery 900 is fully charged, the controller 900 controls the electric energy generated in the solar cell 100 to be supplied to the secondary battery 200 ) Controls the electrical connection. Here, full charge means a state in which charging is not required or the charging can no longer be performed (considering the efficiency of the battery or exceeding the preset charging amount).

이때, 상기 이차전지(200) 내부의 온도가 적정온도(예 13℃) 이하로 떨어질 경우 바이패스 되는 전력을 히터코일(300)로 공급할 수 있도록 제어부(900)가 전기적인 연결을 제어한다.At this time, when the temperature inside the secondary battery 200 drops below a proper temperature (for example, 13 ° C), the controller 900 controls the electrical connection so that the bypass coil can supply power to the heater coil 300.

또한, 심야시간대에는 이차전지(200) 내부의 온도와 상기 이차전지(200)의 방전전압 여유율을 동시 제어할 수 있다.In addition, the temperature inside the secondary battery 200 and the discharge voltage margin of the secondary battery 200 can be simultaneously controlled in the night time zone.

동절기 주간시간대에 2~3시간만으로 과충전 상태로 By-Pass 되는 태양 에너지의 잉여 전력을, 2중 구조를 갖는 케이스(290) 내부 공간에 설치된 히터코일(300)에 전원을 연결시켜 히팅시킴으로써, 외부 온도가 -10℃~-15℃일지라도 축전지의 내부 온도를 항상 로 최적화(예: 13℃~43℃)시켜 충전 저장 공간과 방전의 방출량을 95% 이상 유지시킬 수 있다.By connecting the power source to the heater coil 300 installed in the inner space of the case 290 having the double structure by heating the surplus electric power of the solar energy bypassed in the overcharged state in the winter time zone during the winter season, Even if the temperature is between -10 ° C and -15 ° C, the internal temperature of the battery can always be optimized (eg, 13 ° C to 43 ° C) to maintain the charge storage space and the discharge rate over 95%.

또한, 만충전으로 사용하다가 심야시간대에 외부 온도가 -15℃~-25℃까지 급강하 하더라도 제어부(900)가 배터리 방전 전압의 여유율을 계산하여 여유 전력이 있을 경우 히터코일(300)에 전원을 공급하여 이차전지(200) 내부를 히팅시킴으로써, 축전지의 내부 온도가 최적화(예: 13℃~43℃) 상태로 유지되므로, 충전 저장 공간과 방전의 방출량을 95% 이상 늘려주므로 배터리의 이용 계수를 크게 늘릴 수 있는 특징이 있다.Also, even if the external temperature falls to -15 ° C to -25 ° C during the nighttime during the nighttime, the controller 900 calculates the margin of the battery discharge voltage and supplies power to the heater coil 300 The inside temperature of the secondary battery 200 is maintained to be optimized (for example, 13 ° C. to 43 ° C.) by heating the inside of the secondary battery 200. Therefore, the charge storage space and the discharge amount of the discharge are increased by 95% There is a feature that can increase.

이때, 히터코일(300)에 전원을 공급하는 것(전기 공급을 더욱 원활하게 할 수 있도록 하기위한)에 대한 결정은 부하단의 전기 사용 패턴을 분석하여 결정할 수 있다.At this time, the determination of the supply of power to the heater coil 300 (to make the supply of electricity more smooth) can be determined by analyzing the electricity usage pattern at the lower end.

본 발명은 솔라셀(100)로부터 발전되는 태양 전력이 상기 이차전지(200)에서 만충전 상태가 되었다고 판단되면, 상기 솔라 셀(10)에서 계속적으로 발전되는 잉여 전력(40)을 바이패스(By-pass)시키는 구성으로 이루어져 있다.The present invention is characterized in that when it is determined that the solar power generated from the solar cell 100 is fully charged in the secondary battery 200, the surplus power 40 continuously generated in the solar cell 10 is bypassed -pass).

우선적으로 이차전지(200) 그 자체가 동절기에 대비한 보온 기능이 미비하기 때문에 기온이 급격하게 떨어지는 겨울철(예; 외부온도: -0℃ 이하) 배터리 온도 특성상 이차전지(200) 내부 온도가 외부의 기온만큼 크게 떨어질 경우, 축전지 내부의 전기 화학적 반응이 전체 충전량의 80% 이하로 떨어질 수 있다. 즉, 배터리의 충전 저장량이 적어져 쉽게 만충전 상태가 되므로 배터리 이용 효율이 크게 떨어진다The internal temperature of the secondary battery 200 is lower than the external temperature of the secondary battery 200 due to the characteristic of the battery temperature during winter (e.g., an external temperature: -0 ° C or less) in which the temperature drops sharply because the secondary battery 200 itself has insufficient heat- If the temperature drops significantly, the electrochemical reaction inside the battery may drop below 80% of the total charge. That is, since the charged amount of the battery is reduced, the battery is efficiently charged,

따라서 본 발명은 종래의 솔라 셀을 이용한 배터리 충전장치가 갖고 있는 문제점을 개선하고 사계절 배터리의 이용 효율을 크게 높이기 위해 솔라 셀로부터 발전되는 잉여 전력을 이용하여 이차전지(200) 내부의 온도를 올리는 장치를 제공하는 것에 그 특징이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a device for increasing the temperature inside the secondary battery 200 by using surplus electric power generated from a solar cell in order to improve the problems of a battery charging apparatus using a conventional solar cell and to greatly improve utilization efficiency of four- And the like.

상기 제어부(900)는 상기 이차전지(200)의 단자전압 및 온도를 근거로 상기 이차전지(200)의 충전상태(SOC)를 판단하고, 이에 따라 상기 이차전지(200)의 충방전을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit 900 determines the state of charge (SOC) of the secondary battery 200 based on the terminal voltage and the temperature of the secondary battery 200 and controls the charging / discharging of the secondary battery 200 accordingly . ≪ / RTI >

이는, 이차전지(200)는 전기 화학적 반응을 이용한 것으로, 온도에 따라 충전상태(SOC) 정도가 변할 수 있어, 온도가 변하더라도 정확한 충전상태(SOC)를 판단하고 이를 적용하기 위함이다.This is because the secondary battery 200 uses an electrochemical reaction, and the degree of the state of charge (SOC) can be changed according to the temperature, so that the state of charge (SOC) is determined and applied even if the temperature changes.

상기 제어부(900)는 온도센서로부터 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정온도 미만인 경우 상기 히터코일(300)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit 900 may supply power to the heater coil 300 when the temperature sensed by the secondary battery 200 is lower than a predetermined temperature.

통상 배터리는 충전이 덜된 상태에서는 단자전압이 낮으며 충전량이 정격 충전량에 도달하면 정격전압이 된다. 따라서 충전 시 충전 단자전압이 설정전압(정격전압)에 도달하면 배터리가 충전이 만충 된 것으로 판단하고 더 이상 충전하지 않고 (솔라셀(100)에서 발전된 전력을) 바이패스 시킨다.Normally, the battery voltage is low when the battery is not charged, and the rated voltage is reached when the charged amount reaches the rated charge amount. Accordingly, when the charging terminal voltage reaches a set voltage (rated voltage) at the time of charging, the battery is determined to be fully charged and bypassed (power generated in the solar cell 100) no longer charged.

그러나 저온에서는 충전기 단자에 가전압(가짜전압, 표면전압)이 발생하여 배터리가 만충 되지 않은 상태에서도 배터리가 만충 된 것처럼 배터리 충전단자에 가전압이 생겨서 배터리가 만충 된 것으로 오판하여 발전전력을 바이패스 시키는 문제점이 있었으며, 이를 개선하기 위해 배터리의 온도를 최적(예: 13℃~43℃)으로 유지하여 충전전력량을 극대화 하고자 한다.However, at low temperatures, the charge voltage is applied to the charger terminal (fake voltage, surface voltage), so that even if the battery is not fully charged, as the battery is fully charged, In order to improve this, the battery temperature is optimized (eg, 13 ° C. to 43 ° C.) to maximize the charging power.

따라서, 온도센서로부터 상기 이차전지(200) 내부의 온도를 센싱하고, 센싱한 온도가 설정온도 미만인 경우 상기 제어부(900)는 상기 히터코일(300)에 전원을 공급하여, 온도를 최적(예: 13℃~43℃)으로 유지하여 충전전력량을 극대화 시키는 것이 바람직하다.Therefore, when the temperature sensed inside the secondary battery 200 is sensed from the temperature sensor and the sensed temperature is lower than the set temperature, the controller 900 supplies power to the heater coil 300 to optimize the temperature (e.g., 13 < 0 > C to 43 < 0 > C) so as to maximize the charging power.

여기서, 상기 설정온도는 13℃~43℃인 것을 특징으로 할 수 있다. Here, the set temperature may be 13 ° C to 43 ° C.

이차전지의 관리에 있어서, 가장 중요한 것은 적정 사용온도를 유지하는 것이다. In the management of the secondary battery, the most important thing is to maintain an appropriate operating temperature.

연납 축전지를 이차전지로 사용할 경우, 배터리 특성상 온도가 낮을수록 전해액의 확산이 어렵게 되어 음/양극 간의 황물질의 화학반응이 둔화되고 전해액의 전기저항이 증가하고 기전력이 감소하여 충전 시 전류의 손실이 클 뿐만 아니라 가스 발생률이 높아지게 된다. 그리고 배터리는 온도에 따른 방전 특성(용량의 변화)에 의해 -20℃에서는 셀의 사용율이 30%, -10℃에서는 60%, 0℃에서는 85%, 23℃에서는 100%, 60℃에서는 90%의 사용 저장율 차이를 두고 있으므로 상온의 기후보다 영하의 겨울에는 치명적인 효율감소와 수명 감소가 있음을 확인하였다(도 2 참조).When the lead acid battery is used as a secondary battery, the lower the temperature of the battery, the less the diffusion of the electrolyte becomes, and the chemical reaction of the sulfur material between the anode and the anode is slowed, and the electric resistance of the electrolyte increases and the electromotive force decreases. And the gas generation rate is increased as well. The use rate of the cell is 30% at -20 ° C, 60% at -10 ° C, 85% at 0 ° C, 100% at 23 ° C and 90% at 60 ° C due to discharge characteristics (change in capacity) (See FIG. 2), it is found that there is a fatal decrease in efficiency and a decrease in lifetime in the sub-zero winter than in the normal temperature.

특히, 100Ah의 배터리를 사용한 태양광 충전 방식의 보안등은 동절기인 경우, 배터리 내부 온도가 주간에는 - 5 ~ -10℃, 야간심야시간대에는 -15 ~ -20℃ 정도로 유지되므로 배터리의 저장 공간은 100Ah 용량이 실제로 30Ah로 가동되어 사용부하가 40W 25시간용 부하일 경우 배터리 구조 효율 저하와 배터리 저장 공간 축소로 5시간 정도 사용되는 것을 확인하였다. 또한, 충전 시간도 일출 후 40V 5A의 솔라 셀 발전장치로 5.5 ~ 6시간 충전이 되어야 하는데 온도 특성상 저장 공간 협소로 2시간 정도의 충전으로 만충전 상태로 표시됨은 물론, 바이 패스(By-Pass)되어 더 이상의 전해액 확산이 어려워 음/양극간 황 물질의 화학반응 둔화 현상을 볼 수 있었다. 그리고 하절기와 동절기간에도 충전 시간이 3배수나 차이가 나며 방전량은 4배수의 차이를 엿 볼 수가 있었다.Especially, in case of the solar charging system security lamp using 100Ah battery, in the winter season, the battery internal temperature is maintained at -5 to -10 ° C in the daytime and -15 to -20 ° C in the nighttime at nighttime, When the capacity is actually operated at 30 Ah and the load for use is 40 W for 25 hours, it is confirmed that the battery is used for about 5 hours due to a reduction in battery efficiency and a reduction in battery storage space. In addition, the charging time should be charged 5.5 ~ 6 hours with the solar cell power generation device of 40V 5A after sunrise. Due to the temperature characteristic, And the diffusion of the electrolyte was difficult. As a result, the chemical reaction of the sulfur between the anode and the anode was observed to be slow. Also, during the summer and winter months, the charging time was three times or more, and the discharge amount was four times the difference.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 전기 화학적 반응이 원활(충방전 효율 95% 이상)하게 일어나는 온도인 13℃~43℃를 설정온도로 하여 배터리 내부의 온도를 제어하는 것이 바람직하다.In order to solve this problem, it is preferable to control the internal temperature of the battery at a setting temperature of 13 to 43 캜, which is a temperature at which the electrochemical reaction is smooth (charge / discharge efficiency of 95% or more).

이를 위해, 상기 히터코일은 DC 1 ~ 5 A 정격을 갖는 전기적 특성의 재질로 형성된 것이 바람직하다.For this purpose, it is preferable that the heater coil is formed of an electrical characteristic material having a DC rating of 1 to 5 A.

상기에서 설정온도를 13℃~43℃로 하는 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 이차전지의 종류(납 축전지, 실(Seal) 납축전지, 니카드 전지, 니켈 수소 전지 또는 리튬 축전지(리튬이온, 리튬폴리머 등) 등)에 따라 다양하게 나타나는 특성을 근거로 설정온도를 설정하여 사용할 수 있음은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments and can be applied to a secondary battery such as a lead battery, a seal lead battery, a nickel-cadmium battery, a nickel hydride battery, or a lithium battery Lithium ion, lithium polymer, etc.) and the like), it is of course possible to set and use the set temperature.

리튬 이온 배터리 속 전해질로 많이 쓰이는 육불화인산리튬(LiPF6, lithium hexafluorophosphate)은 온도가 올라가게 되면 물과 반응하는 성질이 있다. 이 때문에 전해질에는 물 대신 유기용매를 이용해서 전해질을 만들게 되는데, 미량에 수분만 있어도 전해질이 반응하게 되어 리튬 이온을 옮겨주는 능력이 떨어지게 된다. Lithium hexafluorophosphate (LiPF6), which is often used as an electrolyte in lithium-ion batteries, reacts with water when the temperature rises. For this reason, the electrolyte is made of an organic solvent instead of water. Even if there is only a trace amount of water, the electrolyte reacts, and the ability to transfer lithium ions is lowered.

또 온도가 높으면 양극재와 음극재의 성질도 변할 수 있는데, 이 두 물질의 성질 변화는 배터리 수명에 큰 영향을 미친다. 리튬 이온이 양극재 혹은 음극재에 얼마나 많이 붙을 수 있느냐에 따라 충전용량이 결정되기 때문이다. 만약 열에 의해 두 물질의 성질이 변할 경우 용량이 영구적으로 감소하게 된다. If the temperature is high, the properties of the cathode material and the anode material may be changed. The change in properties of the two materials greatly affects battery life. This is because the charge capacity is determined depending on how much lithium ions adhere to the cathode material or the anode material. If the properties of both materials change by heat, the capacity is permanently reduced.

반면에 온도가 낮을 경우에는 배터리에서 일어나는 화학반응이 천천히 일어나게 된다. 또한 전해질은 낮은 온도에서는 점도가 높아져서 리튬 이온을 전달하는 역할을 제대로 수행하지 못한다. 이 때문에 배터리가 완전히 충전되더라도 기기로 전기로 전달을 하기 힘들게 된다. On the other hand, when the temperature is low, the chemical reaction occurring in the battery occurs slowly. Also, the electrolyte has a high viscosity at a low temperature and does not perform the role of delivering lithium ions. This makes it difficult to transfer electricity to the device even when the battery is fully charged.

또한, 상기 제어부(900)는 외기 온도가 설정 최저 온도보다 낮을 경우 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최고온도에서 상기 히터코일(300)에 전원 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit 900 controls the power supply to the heater coil 300 to be cut off when the temperature of the secondary battery 200 senses the maximum temperature when the outside air temperature is lower than the set minimum temperature have.

즉, 겨울처럼 외기 온도가 설정 최저온도보다 낮을 경우 상기 제어부(900)는 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최저온도 미만인 경우 상기 히터코일(300)을 작동 시키고, 이후 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최고온도에 다다르면 상기 히터코일(300)을 멈춘다.That is, when the outside air temperature is lower than the preset minimum temperature, such as winter, the controller 900 operates the heater coil 300 when the sensed temperature of the secondary battery 200 is lower than the set minimum temperature, The heater coil 300 is stopped.

이는, 외기 온도에 의해 배터리 온도가 낮아 질 것 에 대비하여 설정온도의 최고치 까지 히팅함으로써 잉여전력이 없더라도 배터리의 설정온도를 좀더 장시간 유지하기 위함이다.This is to keep the set temperature of the battery for a longer time even if there is no surplus power by heating to the maximum set temperature in preparation for the battery temperature being lowered due to the ambient temperature.

여기서, 설정온도를 13℃~43℃로 설정하였다면 설정 최저온도는 13 ℃가 되고, 설정 최고온도는 43℃가 된다.Here, if the set temperature is set at 13 ° C to 43 ° C, the set minimum temperature becomes 13 ° C and the set maximum temperature becomes 43 ° C.

발생된 전기는 이용하지 않으면 소멸된다. 때문에, 바이패스 되는 전기를 사용하지 않으면 에너지를 낭비하게 된다. 따라서, 바이패스 되는 전기를 상기 이차전지(200)의 충방전 효율을 높이는데 사용하는 것이 바람직하다.The generated electricity disappears when not in use. Therefore, if you do not use the electricity that is bypassed, you will waste energy. Therefore, it is preferable to use the electricity to be bypassed to increase the charging / discharging efficiency of the secondary battery 200.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치는 상기 이차전지(200)의 온도를 저감시키는 냉각부(400)를 더 포함하며, 상기 제어부(900)는 온도센서로부터 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정온도 초과인 경우 상기 냉각부(400)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.3, the charging apparatus for high-efficiency solar power generation according to an exemplary embodiment of the present invention further includes a cooling unit 400 for reducing the temperature of the secondary battery 200, And supplies power to the cooling unit 400 when the temperature sensed by the temperature sensor exceeds the set temperature.

상기에서 이차전지(200) 내부의 온도가 낮은 경우의 예에 대한 설명을 하였으나, 이차전지(200) 내부의 온도가 높을 경우에도 도 2에 도시된 바와 같이 배터리의 충방전 효율이 떨어지므로 이차전지(200) 내부의 온도가 높을 경우에 배터리의 충방전 효율을 높이기 위해 상기 냉각부(400)를 이용하여 이차전지(200) 내부의 온도를 낮추는 것이다.As described above, when the internal temperature of the secondary battery 200 is low, the charge / discharge efficiency of the secondary battery 200 is low as shown in FIG. 2, The temperature inside the secondary battery 200 is lowered by using the cooling unit 400 to increase the charge / discharge efficiency of the battery when the temperature inside the battery 200 is high.

예를 들어, 솔라셀(100)에서 생성되는 전기 에너지가 바이패스 되는 상황에서 상기 이차전지(200) 내부의 온도가 적정온도(예: 13℃~43℃) 이하로 떨어지지 않을 경우, 상기 이차전지(200) 내부의 온도가 점점 상승하여 적정온도(예: 13℃~43℃)를 넘어설 수 있다면, 냉각부(400)를 이용하여 미리 최적점 온도(예: 23℃) 정도로 미리 냉각시킬 수 있으며, 그 이하로 냉각시키는 것도 가능하다.For example, when the temperature inside the secondary battery 200 does not drop below an appropriate temperature (for example, 13 ° C. to 43 ° C.) under the condition that the electric energy generated in the solar cell 100 is bypassed, (For example, 23 占 폚) by using the cooling unit 400 if the temperature inside the cooling unit 200 gradually increases to exceed the proper temperature (for example, 13 占 폚 to 43 占 폚) It is also possible to cool it below.

즉, 상기 이차전지(200) 내부의 온도가 적정온도 이하로 떨어질 경우에만 히팅하는 것은 배터리 충방전 효율을 최상으로 끌어올리기 어려우나, 히팅도 가능하고 쿨링도 가능하다면 상기 이차전지(200) 내부의 온도를 최적점 온도(예: 23℃)에 가깝도록 제어할 수 있고, 이로 인해 상기 이차전지(200)의 충방전 효율을 더욱 높일 수 있다.That is, it is difficult to maximize the charge / discharge efficiency of the battery by heating only when the temperature inside the secondary battery 200 falls below a proper temperature. However, if it is possible to heat and cool the secondary battery 200, Can be controlled to be close to the optimum point temperature (for example, 23 DEG C), so that the charging / discharging efficiency of the secondary battery 200 can be further increased.

또한, 상기 제어부(900)는 외기 온도가 설정 최고 온도보다 높을 경우 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최저온도에서 상기 냉각부(400)에 전원 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.The control unit 900 controls the power supply to the cooling unit 400 to be cut off when the temperature sensed by the secondary battery 200 is the set minimum temperature when the outside air temperature is higher than the set maximum temperature have.

즉, 여름처럼 외기 온도가 설정 최고온도보다 높을 경우 상기 제어부(900)는 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최고온도보다 높을 경우 상기 냉각부(400)를 작동 시키고, 이후 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최저온도 다다르면 상기 냉각부(400)를 멈춘다.That is, when the outside air temperature is higher than the preset maximum temperature, such as summer, the controller 900 operates the cooling unit 400 when the sensed temperature of the secondary battery 200 is higher than the set maximum temperature, 200 is detected reaches the set minimum temperature, the cooling unit 400 is stopped.

이는, 외기 온도에 의해 배터리 온도가 높아 질 것 에 대비하여 설정온도의 최저치 까지 쿨링함으로써 잉여전력이 없더라도 배터리의 설정온도를 좀더 장시간 유지하기 위함이다.This is to maintain the set temperature of the battery for a longer time even if there is no surplus power by cooling the battery up to the set temperature in preparation for the battery temperature rising due to the ambient temperature.

여기서, 설정온도를 13℃ ~ 43℃로 설정하였다면 설정 최저온도는 13 ℃가 되고, 설정 최고온도는 43℃가 된다.Here, if the set temperature is set at 13 ° C to 43 ° C, the set minimum temperature becomes 13 ° C and the set maximum temperature becomes 43 ° C.

이때, 상기 냉각부(400)는 공랭식, 유랭식, 수랭식, 가스 냉각식 또는 전자식 냉각장치로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the cooling unit 400 may be an air cooling type, a milk cooling type, a water cooling type, a gas cooling type, or an electronic cooling device.

공랭식 냉각장치의 경우, 상기 이차전지(200) 주위에 방열판을 설치하고 상승된 열기를 대기 중으로 방산시킬 수 있다. 또한, 냉각 효율을 상승시키기 위해, 방열판에 블로워로 공기가 순환할 수 있도록 도와주어 냉각효율을 더욱 높일 수 있다.In the case of the air cooling type cooling apparatus, a heat sink may be installed around the secondary battery 200 and the raised heat may be dissipated into the atmosphere. Further, in order to increase the cooling efficiency, air can be circulated to the heat radiating plate by the blower, thereby further increasing the cooling efficiency.

유랭식, 수랭식 또는 가스 냉각식 냉각장치의 경우, 상기 이차전지(200) 주위에 냉각튜브를 설치하고 상기 냉각튜브와 연결된 펌프(모터), 라디에이터, 팬(블로워) 및 수온조절기(서머스탯) 등으로 구성될 수 있다.In the case of a water-cooled, water-cooled or gas-cooled cooling device, a cooling tube is installed around the secondary battery 200, and a pump (motor), a radiator, a fan (blower), a water temperature controller (thermostat) .

상기 이차전지(200)의 외부를 보온시킬 경우에는 공랭식 냉각장치 보다 유랭식, 수랭식 또는 가스 냉각식 냉각장치를 설치하는 것이 바람직하다.When warming the outside of the secondary battery 200, it is preferable to provide a cooling system of oil-cooling type, water-cooling type or gas cooling type rather than the air-cooling type cooling device.

여기서, 상기 냉각부(400)는 열전소자를 이용한 냉각장치로 구성된 것을 특징으로 하되, 열 흡수 측은 상기 이차전지(200) 외부에 접하고, 발열측은 외부로 노출되게 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the cooling unit 400 may be a cooling device using a thermoelectric device, wherein the heat absorbing side is in contact with the outside of the secondary battery 200, and the heat generating side is exposed to the outside.

즉, 상기 냉각부(400)의 흡열측이 상기 이차전지(200)의 열을 흡수하여 상기 이차전지 내부의 온도를 낮춰준다. 이때, 상기 냉각부(400)의 발열측이 상기 이차전지(200)의 온도에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.That is, the heat absorption side of the cooling unit 400 absorbs the heat of the secondary battery 200 to lower the temperature inside the secondary battery. At this time, it is preferable that the heat generation side of the cooling unit 400 does not affect the temperature of the secondary battery 200.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(200)는 다수의 셀(210)을 포함하고, 각각의 셀(210)이 상기 이차전지(200)의 단자와 전기적 연결을 제어하는 스위치(220) 및 상기 각각의 셀(210) 전압을 센싱하여 셀간 전압 불균형이 발생되면 충전 시 가장 전압이 낮은 셀(210)부터 충전 되도록 상기 스위치(220)를 스위칭 제어하는 배터리관리시스템(230)을 포함할 수 있다.4, the secondary battery 200 includes a plurality of cells 210, and each of the cells 210 includes a switch 220 for controlling electrical connection with a terminal of the secondary battery 200, And a battery management system 230 for controlling switching of the switch 220 so as to charge the cell 210 having the lowest voltage at the time of charging when an inter-cell voltage imbalance occurs by sensing the voltage of each cell 210 have.

상기 셀(210)(Cell) 각각은 1.2 ~ 2.2V 정도의 전압이 되도록 구성될 수 있고, 상기 셀(210)의 구조는 격리판(Separato), 터미널포스트, 셀 커버, 지지대, 셀 컨테이너 등으로 구성될 수 있으며, 양극판, 음극판, 전해질 등이 수용될 수 있다.Each of the cells 210 may be configured to have a voltage of about 1.2 to 2.2 V and the structure of the cell 210 may include a separator, a terminal post, a cell cover, a support, And a cathode plate, a cathode plate, an electrolyte, or the like can be accommodated.

또한, 상기 이차전지(200)의 각각의 셀(210)당 전압은, 만충전 상태에서 1.2 ~ 2.2V 이지만 방전 시 내부저항에 의한 전압강하 때문에 약간 낮은 전압(1.1 ~ 2.0V)으로 방전될 수 있다. The voltage per each cell 210 of the secondary battery 200 is 1.2 to 2.2 V in a fully charged state but may be discharged at a slightly lower voltage (1.1 to 2.0 V) due to a voltage drop due to an internal resistance at the time of discharging have.

상기 이차전지(200)의 전기적 연결은 다수의 셀이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 구조로 상기 이차전지(200)의 단자(+ 단자, - 단자)와 연결될 수 있다.In the electrical connection of the secondary battery 200, a plurality of cells may be connected to the terminals (+ terminal, - terminal) of the secondary battery 200 in a series, parallel or series / parallel combination structure.

도 4에서는 직렬로 연결된 예를 도시하였다. In FIG. 4, an example of connecting in series is shown.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(200)는 다수의 셀(210)이 직렬로 연결되고, 셀(210)과 셀(210) 사이에 각각의 도선이 연결되어 있으며, 셀(210)과 셀(210) 사이 및 셀(210)과 이차전지(200)의 단자 사이에도 스위치(220)가 구비될 수 있다.4, the secondary battery 200 includes a plurality of cells 210 connected in series, a plurality of leads connected between the cells 210 and the cells 210, The switch 220 may be provided between the cell 210 and the cell 210 and between the terminal of the secondary cell 200 and the cell 210. [

이는, 상기 이차전지(200)의 단자로 공급되는 충전 전력으로 충전하고자 하는 셀(210)을 선택적으로 충전할 수 있도록 전기적 연결을 제어하기 위함이다.This is to control the electrical connection so that the cell 210 to be charged can be selectively charged with the charging power supplied to the terminal of the secondary battery 200.

이때, 단자로 공급되는 충전전력은 셀 하나를 충전할 수 있는 충전전력이 공급되는 것이 바람직하며, 충전하고자 하는 셀을 단자와 병렬로 연결되도록 하여 충전 시킬 수 있다.At this time, it is preferable that the charging power supplied to the terminal is supplied with the charging power capable of charging one cell, and the cell to be charged may be charged by being connected in parallel with the terminal.

즉, 배터리관리시스템(230)이 상기 각각의 셀(210) 전압을 센싱하고, 셀간 전압 불균형이 발생되면 충전 시 가장 전압이 낮은 셀(210)부터 충전 되도록 상기 스위치(220)를 스위칭 제어할 수 있다.That is, the battery management system 230 senses the voltage of each cell 210, and when the inter-cell voltage imbalance occurs, the switch 220 can be controlled so as to be charged from the cell 210 having the lowest voltage at the time of charging have.

또한, 상기 이차전지(200)가 부하로 전력을 공급 시에는 방전전력이 공급되도록 상기 스위치(220)를 스위칭 제어할 수 있다.In addition, when the secondary battery 200 supplies power to the load, the switch 220 can be controlled so as to be supplied with the discharge power.

이때, 상기 충전전력(예: 2V)과 방전전력(예: 12V)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 충전전력은 충전이 필요한 셀이 병렬로 연결되도록 스위칭 할 수 있고, 방전전력은 부하로 전력을 공급할 셀이 직렬로 연결되도록 스위칭 할 수 있다.At this time, the charging power (for example, 2 V) and the discharging power (for example, 12 V) may be different from each other. For example, the charging power can be switched so that cells requiring charging are connected in parallel, and the discharging power can be switched so that the cells supplying power to the load are connected in series.

다시 말해, 스위치(220)는 상기 셀(210)들과 상기 이차전지(200)의 단자 간의 전기적 연결을 스위칭 한다.In other words, the switch 220 switches the electrical connection between the cells 210 and the terminals of the secondary battery 200.

즉, 충전은 셀을 선택적으로 선택하여 충전할 수 있고, 방전은 정해진 전압으로 방전할 수 있다.That is, the charging can be selectively performed by charging the cell, and the discharge can be discharged at a predetermined voltage.

아울러, 상기 스위치(220)는 셀(100)들의 일부가 방전되고 방전되지 않는 다른 셀(100)들의 일부 또는 전부가 충전되도록 스위칭 하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the switch 220 may be configured such that some or all of the cells 100, which are discharged and not discharged, are charged.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이차전지(200)는 충전부(240)와 방전부(250)를 더 포함할 수 있다.5, the secondary battery 200 may further include a charging unit 240 and a discharging unit 250. Referring to FIG.

충전부(240)는 충전단자와 스위치(220) 사이에 구비되며, 솔라셀(100)로부터 공급되는 전력을 충전이 필요한 셀에 공급하여 충전시킬 수 있다.The charging unit 240 is provided between the charging terminal and the switch 220 so that the power supplied from the solar cell 100 can be supplied to the cells to be charged and charged.

방전부(250)는 방전단자와 스위치(220) 사이에 구비되며, 외부 부하로 공급하기 위해 필요로 하는 전력을 출력시킬 수 있다. The discharging unit 250 is provided between the discharging terminal and the switch 220, and can output a power required for supplying the discharging terminal to the external load.

여기서, 상기 충전부(240)를 통해 충전되는 셀은 배터리관리시스템(230)이 스위치(220)를 스위칭 제어하여 선택할 수 있고, 상기 방전부(250)를 통해 방전되는 셀 역시 배터리관리시스템(230)이 스위치(220)를 스위칭 제어하여 선택할 수 있으며, 충전에 사용되는 셀과 방전에 사용되는 셀을 구분하여 충전과 방전을 동시에 수행할 수 있다.The cells to be charged through the charging unit 240 can be selected by the battery management system 230 by switching and controlling the switches 220. The cells discharged through the discharging unit 250 are also connected to the battery management system 230, The switch 220 can be controlled by switching, and a cell used for charging and a cell used for discharging can be distinguished from each other to perform charging and discharging simultaneously.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 태양 발전용 충전장치는 상기 이차전지(200)의 케이스(290)가 외부로 노출되지 않도록 감싸는 보온용 보온재(500)를 더 포함할 수 있다.6, the charging apparatus for high-efficiency solar power generation according to an embodiment of the present invention further includes a thermal insulating material 500 for covering the case 290 of the secondary battery 200 so that the case 290 is not exposed to the outside can do.

이때, 상기 보온재(500)는 피복형 패드인 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the insulating material 500 may be a covered pad.

이때, 열전소자를 이용한 냉각장치로 구성된 냉각부(400)를 사용하는 경우, 열전소자 이용 시 열전소자의 열흡수측은 상기 이차전지(200)의 외부에 접하고, 발열측은 외부로 노출되도록 상기 냉각부(400)가 상기 보온재(500)를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, when the cooling unit 400 configured by the cooling device using the thermoelectric element is used, the heat absorbing side of the thermoelectric element when the thermoelectric element is used is in contact with the outside of the secondary battery 200, (400) is installed through the heat insulating material (500).

이는, 상기 냉각부(400)의 발열측이 상기 이차전지(200)의 온도에 영향을 미치지 않도록 하기 위함이다.This is to prevent the heat generation side of the cooling unit 400 from affecting the temperature of the secondary battery 200.

또한, 폭발에 의한 화재 등을 예방하기 위해, 상기 보온재(500)는 상기 히터코일(300)에 대한 내열성을 갖되, 상기 피복형 패드를 외부 또는 전체는 난연 재질 또는 불연 재질로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.Further, in order to prevent a fire due to an explosion, the heat insulating material 500 has heat resistance to the heater coil 300, and the covering pad is formed of a flame retardant material or a non-combustible material .

아울러, 탈부착이 용이하게 하기 위해, 상기 보온재(500)는 지퍼에 의해 탈부착 가능한 것을 특징으로 할 수 있으며, 비닐 또는 인조가죽 커버 등을 사용할 수 있다.Further, in order to facilitate detachment and attachment, the heat insulating material 500 can be detachably attached to a zipper, and a vinyl or artificial leather cover or the like can be used.

상기에서 예를 들은 보온재(500) 중 하나를 선택적으로 사용할 수 있으나, 이들을 중복 적용하는 것도 가능함은 물론이다.One of the insulation members 500 may be selectively used, but it is also possible to apply the insulation members 500 in a redundant manner.

예를 들어, 상기 보온재(500)는, 상기 이차전지(200)를 보온시키는 상기 히터코일(300)에 의해 발열된 이차전지(200)의 보온효과를 극대화시키며, 외부의 바람을 차단(외부 온도로 인해 온도가 변하는 것을 방지하기 위함)하기 위한 보온용 부재로서, 1차적으로 상기 히터코일(300)을 감싸는 보온부재(피복형 패드)를 사용하며, 2차적으로 난연 재질 또는 불연 재질로 형성되어 내열성을 갖는 보온부재를 사용하고, 3차적으로는 지퍼에 의해 탈부착 가능하며 외부의 바람을 차단하는 비닐 혹은 인조가죽 커버등을 사용할 수 있다.For example, the heat insulating material 500 may maximize the thermal effect of the secondary battery 200 generated by the heater coil 300 that warms the secondary battery 200, (A cover type pad) that primarily surrounds the heater coil 300 is used, and is formed of a flame retardant material or a non-combustible material as a secondary material A heat insulating member having heat resistance can be used, and a vinyl or artificial leather cover that can be detachably attached by a zipper and shields wind from the outside can be used.

즉, 상기 히터코일(300)에 전원을 공급하여 히팅 또는 상기 냉각부(400)에 전원을 공급하여 쿨링을 하여 이차전지(200) 내부의 온도를 조절하며, 이차전지(200) 내부의 조절된 온도가 외부 온도에 의하여 온도가 변하는 것을 방지(보온)하기 위해 부가적인 보온재(500)를 이용할 수 있다.That is, power is supplied to the heater coil 300 to supply power to the heating unit or the cooling unit 400 to cool the unit, thereby adjusting the temperature inside the secondary battery 200, An additional insulating material 500 may be used to prevent (change) the temperature from being changed by the external temperature.

상기 히터코일(300)은 자체 보온 효과를 갖는 실리콘으로 피복된 것을 특징으로 할 수 있다.The heater coil 300 may be coated with silicon having a self-heating effect.

이는, 상기 히터코일(300) 자체의 보온 효과를 높여 히팅에 사용되는 전력을 줄이기 위함이다.This is to reduce the electric power used for heating by raising the heating effect of the heater coil 300 itself.

즉, 히터코일(300)을 자체 보온 효과를 갖는 실리콘으로 피복 처리한 것을 사용하며, 상기 이차전지(200)의 2중 구조로 된 케이스(290) 내부에 상기 히터코일(300)을 설치하고, 3 중으로 보온 처리된 보온재(500)를 이용하면 피복, 케이스, 피복형 패드, 내열성을 갖는 보온부재 및 지퍼에 의해 탈부착 가능한 커버를 사용할 경우 5 중 보온 효과를 누릴 수 있다.That is, the heater coil 300 is coated with silicon having a self-heating effect, and the heater coil 300 is installed inside the case 290 having a double structure of the secondary battery 200, When a three-dimensionally insulated thermal insulating material 500 is used, a five-insulation effect can be obtained when a cover, a case, a covered pad, a heat insulating member having heat resistance, and a cover detachable by a zipper are used.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 솔라셀 200: 이차전지
210: 셀 220: 스위치
230: 배터리관리시스템 240: 충전부
250: 방전부 290: 케이스
300: 히터코일 400: 냉각부
500: 보온재 900: 제어부100: Solar cell 200: Secondary cell
210: cell 220: switch
230: Battery management system 240:
250: discharging part 290: case
300: heater coil 400: cooling part
500: Insulating material 900: Control unit

Claims (14)

태양 발전용 솔라셀(100);
상기 솔라셀(100)로부터 발전된 전력이 충전되며 이중 구조로 케이싱 된 케이스(290)가 형성된 이차전지(200);
상기 이차전지(200) 케이스(290)의 이중구조 사이에 개재 구비된 보온용 히터코일(300); 및
충전상태(SOC)를 판단하여, 상기 이차전지(200)가 과충전이 아닌 상태인 경우 상기 솔라셀(100)로부터 생성된 전력이 상기 이차전지(200)를 충전하도록 전기적 연결을 제어하고, 상기 이차전지(200)가 과충전 상태인 경우 상기 솔라셀(100)로부터 생성된 전력이 바이패스 되도록 전기적 연결을 제어하며, 상기 히터코일(300)이 전원을 필요로 할 경우 상기 바이패스 되는 전력을 상기 히터코일(300)의 전원으로 이용하도록 전기적 연결을 제어하고, 심야시간대에는 이차전지(200)의 온도와 상기 이차전지(200)의 방전전압 여유율을 단속 제어하는 제어부(900);로 이루어지되,
상기 이차전지(200)의 케이스(290)가 외부로 노출되지 않도록 감싸는 보온용 보온재(500)를 더 포함하되 상기 보온재(500)는 피복형 패드인 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
A solar cell (100) for solar power generation;
A secondary battery 200 in which electric power generated from the solar cell 100 is charged and a casing 290 is formed in a double structure;
A heater coil 300 for maintaining a temperature between the dual structure of the case 290 of the secondary battery 200; And
And controls the electrical connection so that the electric power generated from the solar cell 100 charges the secondary battery 200 when the secondary battery 200 is not overcharged by determining the state of charge SOC, Controls the electrical connection so that power generated from the solar cell 100 is bypassed when the battery 200 is in an overcharged state and controls the electrical power to be bypassed when the heater coil 300 requires power, And a control unit 900 for controlling the electrical connection to be used as a power source of the coil 300 and intermittently controlling the temperature of the secondary battery 200 and the margin of the discharge voltage of the secondary battery 200 in the night time zone,
Wherein the heat insulating material (500) is a cover type pad, and further comprises a heat insulating material (500) for covering the case (290) of the secondary battery (200) so as not to be exposed to the outside.
제1항에 있어서,
상기 제어부(900)는
상기 이차전지(200)의 단자전압 및 온도를 근거로 상기 이차전지(200)의 충전상태(SOC)를 판단하고, 이에 따라 상기 이차전지(200)의 충방전을 제어하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
The method according to claim 1,
The control unit 900
(SOC) of the secondary battery (200) based on the terminal voltage and the temperature of the secondary battery (200), and controls charging / discharging of the secondary battery (200) Charging device for power generation.
제1항에 있어서,
상기 제어부(900)는
온도센서로부터 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정온도 미만인 경우 상기 히터코일(300)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
The method according to claim 1,
The control unit 900
And supplies power to the heater coil (300) when the temperature sensed by the secondary battery (200) is lower than the set temperature.
제3항에 있어서,
상기 제어부(900)는
외기 온도가 설정 최저 온도보다 낮을 경우 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최고온도에서 상기 히터코일(300)에 전원 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
The method of claim 3,
The control unit 900
And controls the power supply to the heater coil (300) to be cut off when the temperature sensed by the secondary battery (200) is the set maximum temperature when the outside air temperature is lower than the set minimum temperature.
제1항에 있어서,
상기 고효율 태양 발전용 충전장치는
상기 이차전지(200)의 온도를 저감시키는 냉각부(400);
를 더 포함하며,
상기 제어부(900)는
온도센서로부터 상기 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정온도 초과인 경우 상기 냉각부(400)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
The method according to claim 1,
The high efficiency solar power charging apparatus
A cooling unit 400 for reducing the temperature of the secondary battery 200;
Further comprising:
The control unit 900
And supplies power to the cooling unit (400) when the temperature sensed by the secondary battery (200) exceeds a set temperature.
제5항에 있어서,
상기 제어부(900)는
외기 온도가 설정 최고 온도보다 높을 경우 이차전지(200)를 센싱한 온도가 설정 최저온도에서 상기 냉각부(400)에 전원 공급이 차단되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
6. The method of claim 5,
The control unit 900
And controls the power supply to the cooling unit (400) to be cut off when the temperature sensed by the secondary battery (200) is the set minimum temperature when the outside air temperature is higher than the set maximum temperature.
제5항에 있어서,
상기 냉각부(400)는
공랭식, 유랭식, 수랭식, 가스 냉각식 또는 전자식 냉각장치로 구성된 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
6. The method of claim 5,
The cooling unit 400
Characterized in that it comprises an air cooling type, an oil cooling type, a water cooling type, a gas cooling type or an electronic cooling device.
제5항에 있어서,
상기 냉각부(400)는
열전소자를 이용한 냉각장치로 구성된 것을 특징으로 하되,
열 흡수 측은 상기 이차전지(200) 외부에 접하고, 발열측은 외부로 노출되게 설치되는 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
6. The method of claim 5,
The cooling unit 400
And a cooling device using a thermoelectric element,
Wherein the heat absorption side is in contact with the outside of the secondary battery (200), and the heat generation side is exposed to the outside.
제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 설정온도는
13℃~43℃인 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
The method according to claim 3 or 5,
The set temperature
13 < 0 > C to 43 < 0 > C.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 히터코일(300)은
자체 보온 효과를 갖는 실리콘으로 피복된 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.
The method according to claim 1,
The heater coil 300
Characterized in that it is coated with silicon having a self-warming effect.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 피복형 패드는
상기 히터코일(300)에 대한 내열성을 갖되, 난연 재질 또는 불연 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.

The method according to claim 1,
The coated pad
Wherein the heater coil has a heat resistance to the heater coil, and is formed of a flame retardant material or a non-combustible material.

제1항에 있어서,
상기 피복형 패드는
지퍼에 의해 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 고효율 태양 발전용 충전장치.The method according to claim 1,
The coated pad
Wherein the fastening means is detachable by a zipper.
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