KR102081776B1 - 태양광 발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운반차량의 트레일러(trailer)에 태양전지가 설치되고, 태양의 고도와 방위각이 변화될 때 태양전지가 태양과 수직상태가 되도록 태양전지를 회전하면서 경사도를 변화시키도록 하는 트레일러 장착형 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 고정프레임; 상기 고정프레임의 상부에 설치되며 상기 고정프레임에 대하여 구동모터의 회전력에 의하여 회전되는 가동프레임; 상기 가동프레임의 상부면에 설치되며, 태양전지들이 설치되는 태양전지 프레임; 상기 태양전지 프레임의 법선의 고도를 변화시키고, 상기 가동프레임의 회전을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

태양광 발전시스템{solar energy generation system}

본 발명은 운반차량의 트레일러(trailer)에 태양전지가 설치되고, 태양의 고도와 방위각이 변화될 때 태양전지가 태양과 수직상태가 되도록 태양전지를 회전하면서 경사도를 변화시키도록 하는 트레일러 장착형 태양광 발전시스템에 관한 것이다.

독립형 태양광 발전시스템은 태양광으로 발생되는 전력의 생산과 공급을 전력망에 의존하지 않고 자체적으로 해결할 수 있는 발전시스템으로, 설치지역에 제한을 받지 않기 때문에 주로 전력망 보급이 어려운 산간이나 섬 등의 오지에 전력을 공급하기 위한 발전시스템으로 널리 사용되고 있다. 또한 아프리카와 같이 전력망이 제대로 갖춰지지 않은 지역에 적용되기도 한다. 또한 그 외에 태양광 가로등, 무선기지국, 캠핑카, 이동용 화장실 등에도 독립형 태양광 발전시스템이 적용되고 있다.

이와 같이 사용되는 독립형 태양광 발전시스템은 통상적으로 운반차량에 적재되어 설치위치까지 운반된 후 특정 장소에 설치되어 발전이 이루어지고 있다.

미국 특허공개 US2008-0068782A1(이하, ‘종래기술’이라 함)은 발전시스템으로 이동시에는 개폐 가능한 하우징 안에 태양전지를 수납하여 이동하고, 특정한 위치에 도착하여 하우징으로부터 태양전지를 인출하여 태양의 위치에 태양전지를 맞추어 설치하여 발전을 하는 시스템으로 이루어진다.

그러나 이러한 발전 시스템은 태양의 위치가 가변될 때 태양전지가 태양을 추종할 수 없기 때문에 발전효율이 지극히 불량하였다.

또한 종래의 기술에서 태양전지를 발전시키기 위해서는 태양전지가 수납된 하우징을 개방시켜 하우징 외부로 태양전지를 이동시킨 후 태양광 발전이 이루어지도록 하였으나, 태양전지를 하우징 외부로 인출하는 과정에서 태양전지 패널이 손상되기도 하고, 태양전지를 하우징 외부에 설치하는 작업에 많은 시간이 소요되기 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 트레일러의 고정프레임에 대하여 수평 회전하는 가동프레임을 설치하고, 가동프레임에 태양전지패널을 설치하고, 가동프레임에 태양전지패널의 수직각을 가변시키는 가변장치를 설치함으로써 태양의 위치에 태양전지패널이 추종되도록 함으로써 태양광 발전의 효율을 높이도록 하는 독립형 태양광발전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 해결과제는 트레일러의 가동프레임에 태양전지패널이 설치되어 있기 때문에 트레일러의 하우징을 개방하게 되면 즉시 발전할 수 있는 상태가 되어 설치가 용이하고, 발전개시시간이 빨라지게 된다.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 고정프레임; 상기 고정프레임의 상부에 설치되며 상기 고정프레임에 대하여 구동모터의 회전력에 의하여 회전되는 가동프레임; 상기 가동프레임의 상부면에 설치되며, 태양전지들이 설치되는 태양전지 프레임; 상기 태양전지 프레임의 법선의 고도를 변화시키고, 상기 가동프레임의 회전을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 고정프레임의 상부면에는 베어링이 설치되고 하부면에는 구동모터가 설치되고, 상기 가동프레임의 하부면에는 받침판이 원판형상으로 설치되고, 상기 받침판의 중앙에는 중공부가 형성되고, 상기 중공부에는 상부면에 상기 가동프레임에 고정되는 풀리가 설치되며, 상기 풀리는 상기 구동모터에 의하여 회전되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 태양전지 프레임은 경사각을 변화시키는 실린더가 설치되며, 상기 콘트롤러는 상기 태양전지 프레임이 태양과 수직을 이루도록 상기 구동모터와 상기 실린더를 제어하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 태양전지들 중 하나에는 수직판이 설치되고, 상기 수직판의 주변에는 복수개의 셀들로 이루어지며, 상기 수직판에 의하여 형성되는 그림자에 의하여 주변의 셀들의 발전량이 다르게 되고, 이 셀들의 발전량에 의하여 상기 태양전지 프레임의 법선의 고도와 방위각을 산출하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 고정프레임에는 바퀴가 설치되고 트럭에 의하여 이송되는 트레일러의 일부인 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 태양광 발전시스템을 트레일러 형태로 트럭에 설치하여 항상 운반할 수 있어 전기를 필요로하는 곳으로 즉시 운송할 수 있으며, 커버를 개방시키면 즉시 발전할 수 있는 상태로 되기 때문에 발전개시시간이 그만큼 빠르게 되며, 태양의 방위각과 고도에 태양전지를 일치시킬 수 있어 발전량을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예가 트럭으로부터 분리된 상태의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 태양전지 프레임의 구성과 작동과정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 콘트롤러의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 사시도이다.

도 1은 본 발명의 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)이 운송용 트럭(200)에 결합된 상태를 도시하고 있다.

트럭(200)은 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)과 분리 또는 결합되고, 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)은 트럭(200)에 결합되어 이동 가능한 트레일러 역할을 수행하면서 트럭(200)으로부터 분리되어 태양광발전을 일으킬 수 있는 발전시스템으로 동작한다.

트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)을 발전모드로 동작시키기 위하여 트럭(200)은 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)의 길이방향이 동서방향과 일치되도록 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)을 정렬시키고, 그 후 트럭(200)과 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)은 분리된다.

도 2는 본 발명의 일실시예가 트럭으로부터 분리된 상태의 측면도이다.

본 발명의 트레일러 장착형 태양광 발전시스템(100)은 바퀴가 설치되고 트럭(200)과 결합지그(125)에 의하여 결합됨으로써 이동이 가능한 고정프레임(120)과, 고정프레임(120)의 상부면에 수평으로 설치되어 고정프레임에 대하여 회전하는 가동프레임(130)으로 이루어진다.

또한 고정프레임(120)의 상부면에는 베어링(132)이 설치되고, 가동프레임(130)의 하부면에는 받침판(131)이 원판형상으로 설치되고, 받침판(131)의 중앙에는 중공부가 형성되고, 중공부에는 상부면에 가동프레임(130)에 고정되는 풀리(124)가 설치된다.

또한 고정프레임(120)에는 구동모터(122)가 설치되고, 구동모터(122)의 축에는 풀리(123)가 설치되고 풀리(123)와 풀리(133)는 동력전달수단(123)인 벨트나, 체인에 의하여 결합된다.

가동프레임(130)의 상부면에는 평판상의 태양전지 프레임(140)이 설치되고, 태양전지 프레임(140)에는 복수개의 태양전지 패널(141)이 설치된다.

또한 태양전지 프레임(140)에는 태양전지 프레임(140)의 면을 태양광에 수직으로 조절하기 위한 피스톤이 설치되고, 가동프레임(130)에는 피스톤을 작동시키기 위한 콘트롤러가 설치된다.

또한 가동프레임(130)의 상부면에는 태양전지 패널들에서 발생된 전기를 축전하기 위한 배터리들이 설치되고, 배터리들을 제어하기 위한 BMS(Battery Management System)과 PCS(Power Control System)가 설치된다.

또한 가동프레임(130)의 상부면은 폴딩(folding)식 커버(110)가 설치되고, 커버(110)를 전개했을 때에는 태양전지 프레임(140), 배터리, 콘트롤러, BMS, PCS 등이 커버(110)의 내부에 설치되고, 커버(110)를 접었을 때에는 태양전지 프레임(140)이 외부로 노출되어 태양광 발전이 이루어지도록 한다.

커버(140)가 도 2에서 수평으로 접을 수 있는 폴딩식으로 도시되고 설명되고 있으나, 이에 국한되는 것은 아니고, 상부를 중심으로 양쪽 측부를 상방으로 들어 올릴 수 있는 소위‘윙(wing) 바디’트럭이 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 태양전지 프레임의 구성과 작동과정을 설명하기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 콘트롤러의 구성을 설명하는 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 태양전지 프레임(140)은 전면 프레임(141)과 전면 프레임(141)에 힌지(143)에 의하여 결합된 후면 프레임(142)으로 구성되고, 후면 프레임(142)에는 실린더(144)가 설치되어 전면 프레임(141)에 대하여 절곡 되도록 하거나, 전면 프레임(141)과 동일한 평면을 이루도록 한다. 또한 전면 프레임(141)에도 실린더(145)가 설치되어 있어 전면 프레임(141)의 법선이 수평면과 이루는 각(이하, ‘법선의 고도각’이라 함)이 태양의 고도각과 일치되도록 한다.

또한 가동프레임(130)의 상부면 중 태양전지 프레임(140)의 일측에는 콘트롤러(150)가 설치되어 있으며, 태양전지 프레임(140)의 뒤편에는 배터리 랙(160)이 설치되어 있어 발전된 전기를 배터리 랙(160)의 배터리에 충전된다.

또한 배터리 랙(160)의 일측에는 BMS(Battery Management System)(190)이 설치되어 배터리들의 충방전을 제어하고, 타측에는 PCS(180)(Power Cotroll System)이 설치되어 배터리들의 직류전압을 교류전압으로 변환하거나, 직류전압을 다른 레벨의 직류전압으로 변환하도록 한다.

또한 PCS(180)의 측부에는 충전된 전기를 외부에서 접속되는 휴대형 배터리들에 충전시켜주거나, 외부 전기기기에 전기를 공급하기 위한 코넥터가 구비된 충전스테이션(170)이 설치된다.

또한 전면 프레임(141)에는 전면 프레임(141)의 법선이 이루고 있는 고도각과 방위각을 검출하기 위한 수직판(147)이 전면 프레임(141)의 법선과 일치하도록 돌출되게 설치된다. 수직판(147)은 태양전지(148)의 중앙에 설치되고, 수직판(147)의 주변은 다수의 태양전지 셀들로 이루어지며, 수직판(147)의 그림자에 의하여 특정의 셀은 발전이 이루어지지 않고, 그림자가 없는 다른 셀들은 발전이 이루어지게 되며, 이러한 셀들로부터 발생된 발전량 정보가 콘트롤러(150)에 입력된다.

콘트롤러(150)는 OS(Operating System)를 담당하며 연결된 제어대상을 제어하는 제어모듈(1501)과, GPS 신호를 수신받아 트레일러의 현재위치를 추출하는 위치수신모듈(1502)과, 태양전지(148)의 발전정보를 입력받아 수직판(147)의 그림자 정보를 산출하여 태양전지의 법선의 방위각과 고도를 검출하는 태양전지 방위각 고도 검출모듈(1503)과, 가동프레임(130)의 위치수신모듈(1502)로부터 전송되는 트레일러의 현재위치 및 시각으로부터 태양의 방위각을 산출하고, 태양전지 방위각 고도 검출모듈(1503)로부터 입력되는 태양전지(201)의 방위각을 비교하여 차이값을 산출하고, 차이값이 0이되는 방향으로 모터(122)를 구동시키기 위한 구동신호를 생산하는 방위각 추적모듈(1504)과, 위치수신모듈(1502)로부터 전송되는 트레일러의 현재위치와 현재시각으로 태양의 고도를 산출하고 태양의 고도와 태양전지 방위각 고도 검출모듈(1503)로부터 입력되는 고도와의 차이값을 산출하고, 차이값이 0이되는 방향으로 피스톤(144), (145)을 구동시키기 위한 구동신호를 생산하는 고도추적모듈(1505)을 포함한다.

이하, 본 발명의 동작과정을 설명하기로 한다.

트럭(200)이 발전장소에 위치하게 되면 태양전지 프레임(140), 특히 전면 프레임(141)의 법선이 대략 남쪽을 향하도록 주차시킨 후 커버(110)를 한쪽으로 폴딩시켜 내부의 태양전지 프레임(140)을 노출시킨다.

위치수신모듈(1502)은 현재 위치와 현재시각을 검출하고, 태양전지 방위각 고도 검출모듈(1503)은 현재 태양전지의 방위각과 고도를 검출한다.

또한 방위각 검출모듈(1504)은 입력되는 현재 위치와 현재시각에 따르는 발전량이 최대로 되는 최적의 태양전지 프레임(140)의 방위각을 산출하고, 태양전지 방위각 고도 검출모듈(1503)로부터 입력되는 현재 태양전지의 방위각을 입력받아 최적의 태양전지 프레임(140)의 방위각과 현재 태양전지의 방위각의 차이를 산출하고, 이 차이를 0으로 하는 방향으로 모터(122)를 구동시키는 구동신호를 모터 구동부(1506)에 공급하여, 모터(122)가 구동되도록 한다.

이와 같이 구동신호에 의하여 모터(122)가 구동되면, 동력전달수단(124)에 의하여 풀리(133)가 회전하게 되고, 풀리(133)가 회전하게 되면 가동프레임(130)이 회전하게 되어 태양전지의 법선의 방위각이 태양의 방위각과 일치하게 된다. 이때 가동프레임(130)의 하부면에 받침판(131)은 고정프레임(120)의 상부면에 설치된 베어링(132)에 의하여 지지되기 때문에 최소한의 마찰력으로 회전하게 된다.

또한 고도검출모듈(1505)은 현재 위치와 현재시각에 따르는 발전량이 최대로 되는 최적의 태양전지 프레임(140)의 고도를 산출하고, 태양전지 방위각 고도 검출모듈(1503)로부터 입력되는 현재 태양전지의 고도를 입력받아 최적의 태양전지 프레임(140)의 고도와 현재 태양전지의 고도 차이를 산출하고, 이 고도 차이를 0으로 하는 방향으로 실린더(144), (145)를 구동시키는 구동신호를 실린더 구동부(1507)에 공급하여, 실린더(144), (145)가 구동되도록 한다.

100: 태양광 발전시스템
110: 커버
120: 고정프레임
122: 구동모터
123: 동력전달수단
124, 133: 풀리
125: 결합지그
130: 가동프레임
131: 받침판
140: 태양전지프레임
141: 전면프레임
142: 후면프레임
144, 145: 실린더
147: 수직판
148: 태양전지
150: 콘트롤러
160: 배터리 랙
170: 충전스테이션
180: PCS
190: BMS
200:트럭

Claims (5)

1. 고정프레임;
   상기 고정프레임의 상부에 설치되며 상기 고정프레임에 대하여 구동모터의 회전력에 의하여 회전되는 가동프레임;
   상기 가동프레임의 상부면에 설치되며, 태양전지들이 설치되는 태양전지 프레임;
   상기 태양전지 프레임의 법선의 고도를 변화시키고, 상기 가동프레임의 회전을 제어하는 콘트롤러를 포함하고,
   상기 고정프레임의 상부면에는 베어링이 설치되고 하부면에는 구동모터가 설치되고, 상기 가동프레임의 하부면에는 받침판이 원판형상으로 설치되고, 상기 받침판의 중앙에는 중공부가 형성되고, 상기 중공부에는 상부면에 상기 가동프레임에 고정되는 풀리가 설치되며, 상기 풀리는 상기 구동모터에 의하여 회전되고,
   상기 콘트롤러는 OS(Operating System)를 담당하며 연결된 제어대상을 제어하는 제어모듈과, GPS 신호를 수신받아 트레일러의 현재위치와 현재시각을 추출하는 위치수신모듈과, 상기 태양전지들 중 하나에는 수직판이 설치되고 상기 수직판의 주변의 셀들의 발전량에 의하여 상기 태양전지 프레임의 법선의 고도와 방위각을 산출하는 태양전지 방위각 고도 검출모듈과, 상기 위치수신모듈로부터 전송되는 현재위치 및 현재시각으로부터 산출된 태양의 방위각과 상기 태양전지 방위각 고도 검출모듈로부터 산출되는 방위각을 비교하여 차이값을 산출하고 상기 차이값이 0이되는 방향으로 상기 구동모터를 구동시키기 위한 구동신호를 생산하는 방위각 추적모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템.
2. 삭제
3. 청구항1에 있어서, 상기 태양전지 프레임은 경사각을 변화시키는 실린더가 설치되며, 상기 콘트롤러는 상기 태양전지 프레임이 태양과 수직을 이루도록 상기 구동모터와 상기 실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템.
4. 삭제
5. 삭제

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