WO2020080811A1

WO2020080811A1 - 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템

Info

Publication number: WO2020080811A1
Application number: PCT/KR2019/013542
Authority: WO
Inventors: 최정섭; 박준남
Original assignee: (주)에너캠프
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-04-23

Abstract

스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은 서로 다른 전원 소스와 각각 연결 접속되며, 상기 서로 다른 전원 소스로부터 배터리 팩의 충전을 위한 전원을 입력받기 위한 멀티 전원입력부와, 상기 멀티 전원입력부로부터 인가되는 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩의 정격전원에 맞게 충전을 수행하되, 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하여 스마트 충전 밸런싱 제어를 수행하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Controller Unit)와, 상기 배터리 팩과 결합되어(coupled), 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어 하에, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어를 통해 인가되는 충전 전원으로 상기 배터리 팩을 충전시키기 위한 배터리 팩 충전 연결부를 포함한다.

Description

스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템

본 발명은 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전원을 필요로 하는 전기/전자기기의 각종 전자제품들은 전기사업자(예: 한국전력)가 제공하는 상용 전원을 가정이나 사무실에 구비된 콘센트에 연결하여 사용하고 있다. 또한, 상용 전원이 구비되지 않은 장소에서는 상용 전원 대신 전자기기에 일체형 또는 분리형으로 탑재된 배터리를 이용하여 전원을 공급받아 사용하기도 한다.

한편, 최근 들어 소득 수준의 향상과 더불어, 주 5일제 근무가 널리 보급되면서, 소비 형태도 단순한 금전 소비 형태에서 벗어나 여행이나, 레포츠를 즐기려는 시간 소비 형태로 점차 변모해가고 있는 추세에 있다. 대표적으로 오토캠핑의 인구가 증가하면서 그에 관련한 산업도 크게 성장하고 있다.

이와 같이 아웃도어에 대한 사회적 관심이 높아지고 있는 상황에서 배터리를 이용하여 각종 전자제품을 구동하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 즉, 야외활동에 대한 관심이 높아진 가운데 캠핑, 낚시 및 바캉스 등의 아웃도어 활동을 즐기려는 인구가 대폭 증가하고, 캠핑 등의 아웃도어 문화가 가족단위로 바뀌면서 야외에서도 각종 전자제품을 사용하고자 하는 경향이 많아지고 있다. 이와 같이 현대 생활에서 노트북을 포함하는 각종 전기기기들과 스마트폰 등은 현대인들이 필수적으로 휴대하는 물품으로, 캠핑 이용자들 또한 항시 휴대하고 사용함에 따라 캠핑 중에도 전기의 공급을 필요로 하고 있다. 대부분의 캠핑장에서는 전원 공급이 원활하지 못함에 따라 방전된 스마트폰의 충전이나 노트북 사용이 제한되고 있으며, 전원을 필요로 하는 각종 캠핑 장비들의 사용에도 제한이 따르는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 캠퍼들은 휴대용의 캠핑용 배터리를 구비하여 전기/전자기기들의 전원 공급에 사용하고 있으나, 휴대용의 캠핑용 배터리의 방전 시 재충전 사용에 많은 어려움을 겪고 있는 문제가 있었다. 이와 같은 휴대용의 캠핑용 배터리의 충전은, 캠핑장에서 제공하는 상용 전원을 이용하여 충전하는 방식이나, 소형의 태양광 발전기를 구비하여 충전하는 개별 방식으로 많은 캠퍼들이 있는 야외 장소에서 사용의 제약이 따르는 문제가 있었다. 대한민국 공개실용 제20-2012-0000788호가 선행기술 문헌으로 개시되고 있다.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩의 충전을 수행하되, 서로 다른 전원 소스의 충전 전원을 비교하여 충전 전류 제어를 이용한 스마트 밸런싱 제어가 가능하도록 구성함으로써, 서로 다른 전원 소스의 효율적인 전력 공급의 제어를 통한 배터리 팩의 안정적인 충전이 가능하도록 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩을 충전하되, 야외활동의 장소 특성이나 날씨에 따라 전원 소스를 선택적으로 제어함으로써, 단순 전력 공급을 사용한 충전뿐만 아니라 멀티 전력의 효율적인 공급 제어가 가능하고, 그에 따른 효율적인 전력 공급의 사용 및 제어가 가능하며, 오토캠핑과 같은 야외활동에서의 사용의 편의성이 더욱 향상될 수 있도록 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은, 서로 다른 전원 소스와 각각 연결 접속되며, 상기 서로 다른 전원 소스로부터 배터리 팩의 충전을 위한 전원을 입력받기 위한 멀티 전원입력부와, 상기 멀티 전원입력부로부터 인가되는 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩의 정격전원에 맞게 충전을 수행하되, 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하여 스마트 충전 밸런싱 제어를 수행하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Controller Unit)와, 상기 배터리 팩과 결합되어(coupled), 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어 하에, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어를 통해 인가되는 충전 전원으로 상기 배터리 팩을 충전시키기 위한 배터리 팩 충전 연결부를 포함한다.

상기 서로 다른 전원 소스는, 신재생 에너지원로부터 제1 DC 전원을 공급받는 1차 전원과, 상용전원을 기초로 AC 전원 또는 제2 DC 전원을 공급받는 2차 전원으로 구성될 수 있다.

상기 멀티 전원입력부는, 상기 신재생 에너지원로부터 상기 제1 DC 전원을 공급받기 위한 제1 전원 입력 단자와, 상기 상용전원을 기초로 상기 AC 전원 또는 상기 제2 DC 전원을 공급받는 제2 전원 입력 단자를 포함할 수 있다.

상기 스마트 충전 밸런싱 제어는, 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 1차 전원의 사용은 높이되 상기 2차 전원의 사용을 줄이거나 상기 2차 전원의 전력 공급을 차단시켜 상기 배터리 팩을 충전시킬 수 있다.

상기 소정의 조건은 상기 1차 전원의 에너지 레벨이 소정의 값보다 높은 경우를 포함할 수 있다.

상기 스마트 충전 밸런싱 제어는, 상기 소정의 조건은 야외활동에서 상기 1차 전원의 발전효율이 소정의 값보다 높은 경우를 포함하며, 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 1차 전원의 전류를 높이되 상기 2차 전원의 전류를 낮추거나 상기 2차 전원의 전력 공급을 차단시켜 상기 배터리 팩을 충전시킬 수 있다.

상기 스마트 충전 밸런싱 제어는 상기 신재생 에너지원의 효율이 설정한 수치보다 높아지면 상기 2차 전원의 전력을 차단하고 상기 1차 전원을 통해서만 충전을 진행할 수 있다.

상기 스마트 충전 밸런싱 제어는 미리 설정한 시간과 충전량을 확인해 상기 1차 전원과 상기 2차 전원을 전환해 충전을 제어할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤 유닛은, 상기 서로 다른 전원 소스 중 어느 하나의 전력 공급을 이용한 배터리팩으로의 충전이나, 또는 상기 서로 다른 전원 소스의 멀티 전력 공급을 받아 전류 제어를 통한 상기 배터리 팩으로의 충전을 수행할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤 유닛은, 상기 서로 다른 전원 소스의 충전 전원을 비교하여 스마트 밸런싱 제어를 수행하되, 상기 스마트 밸런싱 제어는 상기 서로 다른 전원 소스의 충전 전류 제어(charging current control)가 될 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤 유닛은, 상기 서로 다른 전원 소스 중 어느 하나의 전력 공급을 이용한 배터리 팩으로의 충전이나, 또는 상기 서로 다른 전원 소스의 멀티 전력 공급을 받아 전류 제어를 통한 배터리 팩으로의 충전을 수행할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤 유닛은, 상기 배터리 팩의 충전을 위한 정격전원이 12V/10Ah인 경우, 상기 서로 다른 전원 소스인 태양광 전원으로 12V/5Ah와 어댑터 전원으로 12V/5Ah의 전원으로 스마트 밸런싱 제어를 수행하되, 날씨가 맑아 상기 태양광 전원의 발전량이 높을 경우 태양광 전원의 전류를 높이고, 상용 전원의 전류를 낮추는 방식으로 미리 설정된 스마트 밸런싱 제어를 수행할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤 유닛은, 상기 배터리 팩의 충전을 위한 정격전원이 12V/10Ah인 경우, 상기 서로 다른 전원 소스인 태양광 전원으로 12V/5Ah와 어댑터 전원으로 12V/5Ah의 전원으로 스마트 밸런싱 제어를 수행하되, 날씨가 흐려 상기 태양광 전원의 발전량이 낮을 경우 태양광 전원의 전류를 낮추고, 상용 전원의 전류를 높이는 방식으로 미리 설정된 스마트 밸런싱 제어를 수행할 수 있다.

상기 배터리 팩은, 야외에서 사용되는 전기 또는 전자기기에 DC 전원 또는 AC 전원을 공급하기 위한 아웃도어 캠핑용 보조 배터리 장치이다.

상기 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은 IoT가 가능하도록 하기 위한 무선통신 모듈을 더 포함하며, 상기 무선통신 모듈을 통해 인터넷을 통한 날씨정보 또는 스마트폰 스케쥴 앱의 일정 관리 서비스의 사용자의 일정 관리 정보를 활용해 상기 사용자의 스케쥴 정보를 수신하여 상기 충전을 제어할 수 있다.

상기 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은 상기 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은 상기 인터넷을 통하여 상기 사용자의 일정 관리 정보와 일기예보를 포함하는 날씨 정보에 기초하여 상기 상용전원을 이용하지 않고 상기 신재생 에너지원으로만 충전을 통해 완전 충전이 가능할 것으로 판단하여 상기 충전을 하도록 제어할 수 있다.

본 발명에서 제안하고 있는 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템에 따르면, 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩의 충전을 수행하되, 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하여 충전 전류 제어를 이용한 스마트 밸런싱 제어가 가능하도록 구성함으로써, 서로 다른 전원 소스의 효율적인 전력 공급의 제어를 통한 배터리 팩의 안정적인 충전이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에서 제안하고 있는 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템에 따르면, 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩을 충전하되, 야외활동의 장소 특성이나 날씨에 따라 전원 소스를 선택적으로 제어함으로써, 단순 전력 공급을 사용한 충전뿐만 아니라 멀티 전력의 효율적인 공급 제어가 가능하고, 그에 따른 효율적인 전력 공급의 사용 및 제어가 가능하며, 오토캠핑과 같은 야외활동에서의 사용의 편의성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템을 도시한 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템에 적용되는 멀티 전원입력부의 구성을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 본체에 구비되는 구성을 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템을 도시한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 개념을 설명하기 위한 전체 시스템 연결 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템에 적용되는 멀티 전원입력부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템의 본체에 구비되는 구성을 기능블록으로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(100)은, 멀티 전원입력부(110), 마이크로 컨트롤 유닛(120), 및 배터리 팩 충전 연결부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

멀티 전원입력부(110)는, 서로 다른 전원 소스(10)와 각각 연결 접속되며, 서로 다른 전원 소스(10)로부터 배터리 팩(20) 또는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)의 충전을 위한 전원을 입력받기 위한 구성이다. 이러한 멀티 전원입력부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 모듈로부터 광전 변환된 DC 전원을 공급받기 위한 제1 전원 입력 단자(111)와, 상용전원을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 어댑터의 DC 전원을 공급받기 위한 제2 전원 입력 단자(112)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 멀티 전원입력부(110)는 태양광 전원을 입력받기 위한 제1 전원 입력 단자(111)와 어댑터 전원을 입력받기 위한 제2 전원 입력 단자(112) 이외에도 예비용의 예비 전원 입력 단자(113)를 더 포함할 수 있다. 이때, 예비 전원 입력 단자(113)는 제1 및 제2 전원 입력 단자(111, 112)의 연결 접속 이상 시에 예비용의 연결 단자로 사용될 수 있다.

서로 다른 전원 소스(10)는 태양광 발전 모듈로부터 광전 변환된 DC 전원을 공급하는 태양광 전원과, 상용전원(AC110V or AC220V)을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 외장형 어댑터 전원으로 구성될 수 있다. 또는 어댑터 전원은 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템에 내장형으로 구현할 수도 있다. 이때, 태양광 전원을 이용하는 전원 소스(10)는 태양광 발전 모듈 이외에, 야외에서 사용될 수 있는 소형의 풍력 발전기 또는 소형의 자가 발전기-예를 들어 시냇물을 이용한 물레방아 형태의 자가 발전기-와 같은 다양한 신재생 전원이 적용될 수도 있다. 또한, 배터리 팩(20)은 야외에서 사용되는 전기 또는 전자기기에 DC 전원 또는 AC 전원을 공급하기 위한 아웃도어 캠핑용 보조 배터리 장치이다.

마이크로 컨트롤 유닛(120)은, 멀티 전원입력부(110)로부터 인가되는 서로 다른 전원 소스(10)의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩(20)의 정격전원에 맞게 충전을 수행하되, 서로 다른 전원 소스(10)의 충전 전원을 비교하여 스마트 밸런싱 제어를 수행하는 제어부의 구성이다. 이러한 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Controller Unit)(120)은 서로 다른 전원 소스(10)의 충전 전원을 비교하여 스마트 밸런싱 제어를 수행하되, 스마트 밸런싱 제어는 서로 다른 전원 소스(10)의 충전 전류 제어(charging current control)이다. 전압 제어로 충전시 배터리 완충 타이밍때 과전압으로 인한 과충전이 이루어져 장시간 사용시 배터리에 데미지가 가해져 배터리 수명에 영향을 줄 수 있는데 반해, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(100)은 전류 제어를 통해 고속 충전을 하다 배터리가 완충(완전 충전) 시점에 왔을 때, 전류량을 제어해 배터리에 과부하를 막고 수명 또한 일반 제품에 비해 연장이 가능하도록 할 수있다. 기존 제품과 특히 차별이 되는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(100)의 전류 제어 기술은 일반적인 전압 제어로 충전시와 비교해볼때, 배터리 팩의 완충(완전 충전)에 대한 정확한 충전량에 대한 효율을 측정했을때 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(100)의 전류 제어를 통하여 배터리 팩등의 제품을 더 안정적이며 효율적으로 충전이 가능하다.

또는, 마이크로 컨트롤 유닛(120)은 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하여 스마트 충전 밸런싱 제어를 수행할 수 있다. 상기 소정의 조건은 신재생 전원의 에너지 레벨, 전력 또는 에너지 효율이 소정의 값보다 높은 경우를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신재생 전원의 에너지 레벨, 전력 또는 에너지 효율이 최소 5W 이상을 만족하고 최대 전력 수치의 10%보다 높은 경우를 포함할 수 있다. 예를들어, 최대 100W 출력을 보유한 신재생 에너지원이 10W 이상의 에너지 효율로 입력되고 최소 수치인 5W 이상을 만족하면 상용 전원의 전력을 차단하고 신재생 에너지 전력을 입력원으로 사용할 수 있다.

상기 스마트 충전 밸런싱 제어는, 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 신재생 전원의 사용은 높이되 상기 어댑터 전원의 사용을 줄이거나 상기 어댑터 전원의 전력 공급을 차단시켜 상기 배터리 팩을 충전시킬 수 있다. 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는, 상기 소정의 조건은 야외활동에서 상기 신재생 전원의 발전효율이 소정의 값보다 높은 경우를 포함하며, 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 신재생 전원의 전류를 높이되 상기 어댑터 전원의 전류를 낮추거나 상기 어댑터 전원의 전력 공급을 차단시켜 상기 배터리 팩을 충전시킬 수 있다.

또한, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는 멀티 전원의 입력을 받아 신재생 에너지원 입력의 효율이 설정한 수치보다 높아지면 상용 전원(어댑터 전원)의 전력을 차단하고 신재생 에너지원을 통해서만 충전을 진행하며, 설정한 시간과 충전량을 확인해 신재생 에너지원과 상용 전원을 유연하게 전환해 사용자가 충전을 위해 특별한 조치 없이도 쉽고, 편리하게 배터리 팩등의 제품을 충전 하도록 제어할 수 있다. 예를들어, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는 멀티 전원의 입력을 받아 신재생 에너지원 입력의 효율이 상용 전원의 충전 효율 대비 10% 보다 높아지면 상용 전원(어댑터 전원)의 전력을 차단하고 신재생 에너지원을 통해서만 충전을 진행할 수 있다. 예를들어, 상용 전원의 충전 효율이 60Wh일 때 10%의 효율이 6W이며 이때, 최대 100W 출력을 보유한 신재생 에너지원이 6W 이상의 에너지 효율로 입력된다면 상용 전원의 충전 효율의 10%를 상회하여 상용 전원의 전력을 차단하고 신재생 에너지 전력을 입력원으로 사용할 수 있다.

또한, 마이크로 컨트롤 유닛(120)은 서로 다른 전원 소스(10) 중 어느 하나의 전력 공급을 이용한 배터리 팩(20)으로의 충전이나, 또는 서로 다른 전원 소스(10)의 멀티 전력 공급을 받아 전류 제어를 통한 배터리 팩(20)으로의 충전을 수행할 수 있다. 즉, 마이크로 컨트롤 유닛(120)은 단순 전력 공급을 사용한 충전뿐만 아니라 멀티 전력 공급을 받아 전류 제어를 통해 효율적인 전력 공급이 가능하도록 기능할 수 있다.

또한, 마이크로 컨트롤 유닛(120)은 배터리 팩(20)의 충전을 위한 정격전원이 12V/10Ah인 경우, 서로 다른 전원 소스(10)인 태양광 전원으로 12V/5Ah와 어댑터 전원으로 12V/5Ah의 전원으로 스마트 밸런싱 제어를 수행하되, 날씨가 맑아 태양광 전원의 발전량이 높을 경우 태양광 전원의 전류를 높이고, 상용 전원의 전류를 낮추는 방식으로 미리 설정된 스마트 밸런싱 제어를 수행할 수 있다. 즉, 캠핑과 같은 야외활동에서 배터리 팩(20)으로의 충전 시, 태양광 전원과 상용 전원을 멀티 전력 소스로 사용할 때 날씨가 맑아 태양광 전원이 발전 효율이 높을 경우 비용을 지불하는 상용 전원의 사용을 줄이고, 태양광 전원을 이용한 전력 공급을 통한 효율적인 전력 공급을 통한 충전이 가능하도록 스마트 밸런싱 제어를 할 수 있다.

반면에, 마이크로 컨트롤 유닛(120)은 배터리 팩(20)의 충전을 위한 정격전원이 12V/10Ah인 경우, 서로 다른 전원 소스(10)인 태양광 전원으로 12V/5Ah와 어댑터 전원으로 12V/5Ah의 전원으로 스마트 밸런싱 제어를 수행하되, 날씨가 흐려 태양광 전원의 발전량이 낮을 경우 태양광 전원의 전류를 낮추고, 상용 전원의 전류를 높이는 방식으로 미리 설정된 스마트 밸런싱 제어를 수행할 수도 있다. 여기서, 배터리 팩(20)의 충전을 위한 정격전원의 12V/10Ah는 본 발명의 실시 구성의 일례를 들어 설명한 것으로 이에 제한을 두지는 않으며, 다양한 정격 전원이 사용되는 것으로 이해될 수 있다.

배터리 팩 충전 연결부(130)는, 배터리 팩(20) 또는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)과 연결 접속되며, 마이크로 컨트롤 유닛(120)의 제어 하에, 스마트 밸런싱 제어를 통해 인가되는 충전 전원으로 배터리 팩(20) 또는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)을 충전시키기 위한 구성이다.

이와 같은 본 발명에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(100)은 멀티 전원입력부(110), 마이크로 컨트롤 유닛(120), 및 배터리 팩 충전 연결부(130) 이외에도, 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(101)의 노출되는 충전상태 표시부(140)와 배터리 팩 충전 설정부(150), 및 전원 스위치(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 충전상태 표시부(140)는 배터리 팩(20)으로의 충전 상황인 충전 전압, 충전률 등의 상태를 표시할 수 있으며, 배터리 팩 충전 설정부(150)는 배터리 팩(20)의 충전을 위한 정격 전원의 설정을 위한 조작부로 구성되며, 전원 스위치(160)는 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(100)의 전원 온/오프 스위치로 기능할 수 있다. 또한, 본체(101)는 급속 충전의 과정에서 발생되는 발열을 줄일 수 있는 다수의 통공(미도시)이 형성되는 구조로 구성될 있으며, 휴대 및 사용의 편의성이 증대될 수 있는 손잡이(미도시)를 구비하는 함체 형상으로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은, 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩의 충전을 수행하되, 서로 다른 전원 소스의 충전 전원을 비교하여 충전 전류 제어를 이용한 스마트 밸런싱 제어가 가능하도록 구성함으로써, 서로 다른 전원 소스의 효율적인 전력 공급의 제어를 통한 배터리 팩의 안정적인 충전이 가능하도록 할 수 있으며, 특히, 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩을 충전하되, 야외활동의 장소 특성이나 날씨에 따라 전원 소스를 선택적으로 제어함으로써, 단순 전력 공급을 사용한 충전뿐만 아니라 멀티 전력의 효율적인 공급 제어가 가능하고, 그에 따른 효율적인 전력 공급의 사용 및 제어가 가능하며, 오토캠핑과 같은 야외활동에서의 사용의 편의성이 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있게 된다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(600)은 멀티전원입력부(610)와, 마이크로 컨트롤 유닛(620), 배터리 팩 충전 연결부(630), IoT가 가능하도록 하기 위한 무선통신 모듈(640)를 포함할 수 있다.

도 6의 멀티전원입력부(610), 마이크로 컨트롤 유닛(620), 배터리 팩 충전 연결부(630)는 도 3의 멀티전원입력부(110)와, 마이크로 컨트롤 유닛(120), 배터리 팩 충전 연결부(130)에 대응되는 구성으로 자세한 설명은 생략한다.

스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(600)은 무선통신 모듈(640)을 통해 멀티 전원 입력에 대한 전압/전류 센싱 데이터 외에도 인터넷을 통한 일기예보, 조도 센서 값등을 포함하는 날씨정보(643) 및/또는 스마트폰 스케쥴 앱의 일정 관리 서비스의 사용자의 일정 관리 정보(641)를 활용해 사용자의 스케쥴 정보를 취합해 보다 효율적으로 배터리 팩의 충전을 하도록 지원할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 스마트폰의 스케쥴 앱에서 이번주 토요일에 캠핑을 간다는 스케쥴을 가지고 있는 경우, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(600)은 인터넷을 통하여 사용자의 일정 관리 정보(641)를 무선통신 모듈(640)을 통해 획득하고, 일기예보와 같은 날씨 정보(643)를 통해 한주간 맑은 날씨가 예상된다는 정보를 무선통신 모듈(640)을 통해 수신하여 이번주 월요일부터 상용전원(613)과 태양광 전원(611)과 같은 신재생 전원을 통해 배터리 팩(650)등의 제품 충전을 시작했을때 상용전원을 이용하지 않고 신재생 에너지원으로만 5일간 충전을 통해 완충이 가능할 것으로 판단해 충전을 하도록 제어할 수 있다.

또한, 위 실시예에서, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템(600)은 충전 상태(22)를 확인하여 이번주 금요일까지 충전률이 낮아 남은 시간동안 신재생에너지로 충전이 불가하다는 판단이 되면 자동으로 상용전원을 선택해 충전을 하도록 충전 전원 선택을 제어할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

[부호의 설명]

10, 611,613 : 전원 소스

20: 배터리 팩

100, 600: 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템

101: 본체

110, 610: 멀티 전원입력부

111: 제1 전원 입력 단자

112: 제2 전원 입력 단자

113: 예비 전원 입력 단자

120,620: 마이크로 컨트롤 유닛

130,630: 배터리 팩 충전 연결부

140: 충전상태 표시부

150: 배터리 팩 충전 설정부

160: 전원 스위치

Claims

스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템으로서,

서로 다른 전원 소스와 각각 연결 접속되며, 상기 서로 다른 전원 소스로부터 배터리 팩의 충전을 위한 전원을 입력받기 위한 멀티 전원입력부;

상기 멀티 전원입력부로부터 인가되는 서로 다른 전원 소스의 인가되는 충전 전원을 이용하여 배터리 팩의 정격전원에 맞게 충전을 수행하되, 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하여 스마트 충전 밸런싱 제어를 수행하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Controller Unit); 및

상기 배터리 팩과 결합되어(coupled), 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 제어 하에, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어를 통해 인가되는 충전 전원으로 상기 배터리 팩을 충전시키기 위한 배터리 팩 충전 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 서로 다른 전원 소스는,

신재생 에너지원로부터 제1 DC 전원을 공급받는 1차 전원과,

상용전원을 기초로 AC 전원 또는 제2 DC 전원을 공급받는 2차 전원으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 멀티 전원입력부는,

상기 신재생 에너지원로부터 상기 제1 DC 전원을 공급받기 위한 제1 전원 입력 단자; 및

상기 상용전원을 기초로 상기 AC 전원 또는 상기 제2 DC 전원을 공급받는 제2 전원 입력 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는,

상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 1차 전원의 사용은 높이되 상기 2차 전원의 사용을 줄이거나 상기 2차 전원의 전력 공급을 차단시켜 상기 배터리 팩을 충전시키는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 소정의 조건은 상기 1차 전원의 에너지 레벨이 소정의 값 보다 높은 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는,

상기 소정의 조건은 야외활동에서 상기 1차 전원의 발전효율이 소정의 값보다 높은 경우를 포함하며, 상기 소정의 조건을 만족하는 경우 상기 1차 전원의 전류를 높이되 상기 2차 전원의 전류를 낮추거나 상기 2차 전원의 전력 공급을 차단시켜 상기 배터리 팩을 충전시키는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는

상기 신재생 에너지원의 효율이 설정한 수치보다 높아지면 상기 2차 전원의 전력을 차단하고 상기 1차 전원을 통해서만 충전을 진행하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는

미리 설정한 시간과 충전량을 확인해 상기 1차 전원과 상기 2차 전원을 전환해 충전을 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 스마트 충전 밸런싱 제어는 상기 서로 다른 전원 소스의 충전 전류 제어(charging current control)인 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제9항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛은,

상기 서로 다른 전원 소스 중 어느 하나의 전력 공급을 이용한 배터리팩으로의 충전이나, 또는 상기 서로 다른 전원 소스의 멀티 전력 공급을 받아 전류 제어를 통한 상기 배터리 팩으로의 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은

IoT가 가능하도록 하기 위한 무선통신 모듈을 더 포함하며, 상기 무선통신 모듈을 통해 인터넷을 통한 날씨정보 또는 스마트폰 스케쥴 앱의 일정 관리 서비스의 사용자의 일정 관리 정보를 활용해 상기 사용자의 스케쥴 정보를 수신하여 상기 충전을 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.
제11항에 있어서, 상기 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은

상기 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템은 상기 인터넷을 통하여 상기 사용자의 일정 관리 정보와 일기예보를 포함하는 날씨 정보에 기초하여 상기 상용전원을 이용하지 않고 상기 신재생 에너지원으로만 충전을 통해 완전 충전이 가능할 것으로 판단하여 상기 충전을 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 밸런싱 에너지 충전 제어 시스템.