KR100416844B1 - 전원의출력에있는직류전압백업시스템 - Google Patents

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한스-요아힘 게레
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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 하나의 제어 유닛(CU) 및 적어도 하나의 백업 배터리(BATT), 특히 전원(SV)을 통해 충전될 수 있는 축전지를 포함하는 백업 시스템에 관한 것이다. 상기 제어 유닛(CU)은 직류 전압(Ua)의 실제값이 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 작을 때에 백업 배터리에 접속되어 미리 정해진 백업 시간격(tm)을 형성하고, 상기 시간격이 경과되었을 때에 주기적으로 상기 백업 배터리로부터 차단된다. 본 발명에 따른 시스템의 장점은, 전원의 출력 직류 전압의 복원이 간단하고도 효과적으로 검출될 수 있다는 점이다. 사용자 장치에 필수적인 전원의 출력 직류 전압이 모니터링되기 때문에, 공급 입력 전압이 차단되는 경우뿐만 아니라 전력 공급이 차단되는 경우에도 사용자에게는 계속해서 전력이 공급된다. 상기 시스템은 구성에 필요한 조절기 없이 전원의 하부에 부가될 수 있다. 본 발명에 따른 시스템의 다른 장점은, 단락의 결과로서 전원의 출력 직류 전압이 차단되는 경우에도 부하 전압이 최소값 이하로 떨어지자마자 백업의 목적으로 상기 시스템이 배터리에 자동으로 접속되는 점이다. 따라서, 본 발명에 의해서 출력 직류 전압이 인가될 수 있거나 또는 다수의 외란의 경우에도 거의 연속적으로 백업될 수 있다.

Description

전원의 출력에 있는 직류 전압 백업 시스템{DIRECT VOLTAGE BACK-UP SYSTEM AT A POWER SUPPLY OUTLET}
사용자 장치로부터 회로망으로 작동되는 전원을 통해 전력을 공급할 때는 통상적으로, 전원을 동작시키는 회로망이 단시간 파괴되는 경우를 위한 예방 조치들이 취해졌다. 상기 방식의 회로망에서는 일반적으로 교류 전압 회로망이 사용된다. 그러나 직류 전압 회로망도 또한 사용될 수 있다.
전력을 공급하는 회로망이 파괴되거나 또는 상기 회로망의 전압이 정해진 값 이하로 떨어지는 현상은 일반적으로 전원의 입력에서 특수한 검출 시스템에 의해 검출되고 지시된다. 상기 검출 시스템은 예를 들어 릴레이에 의해 배터리에 접속되거나 또는 반도체 스위치에 의해 사용자 장치에 접속된다. 상기 전력 공급 회로망이 정해진 전압값에 재차 도달하자마자 스위치는 다시 개방된다. 전원은 또한 통상적으로, 상기 전원이 입력에 있는 전력 공급 회로망으로부터 확실하게 분리된 출력 직류 전압을 제공하도록 설계되어야 한다. 이러한 설계 방식은 특히 회로망으로 400V 또는 230V의 교류 전압 회로망이 사용되는 경우에 이용된다. 상기 경우에는 전원이 EN 60950(EN: Europa Norm 유럽 표준)에 따라 예를 들어 24V의 값을 갖는 소위 SELV-직류 전압(SELV: Safety Extra Low Voltage)을 송출하는 것이 필수적일 수 있다.
상기 경우에는 회로망 입력측에서 관측된 전압용 검출 시스템에 의해 마찬가지로 안전한 분리에 대한 요구가 충족될 수 있다. 그러나 상기 분리를 위해 요구되는 큰 에어 갭 및 크리프 경로(creep path)는 높은 경비와 공간 비용 및 상응하게 비싼 부품들을 필요로 하기 때문에 단점이 된다.
전력을 공급하는 회로망 전압을 전원의 입력측에서 직접 검출하는 방식의 또 다른 단점은, 전원의 파괴시에는 배터리 자체가 접속되지 않는다는 것인데, 그 이유는 전원 파괴시에는 검출 시스템이 변동되지 않은 상태로 존재하는 회로망 전압 때문에 오류의 경우를 인식하지 못하기 때문이다. 그러나 전원은 전류, 전압 및 온도의 높은 충전 때문에 매우 강한 부하를 받는 시스템이기 때문에, 일반적으로는 대부분 상기 전원으로부터 공급되는 사용자 장치보다 더 일찍 파괴된다. 따라서 상기 시스템에 의해서는, 예를 들어 1차 트랜지스터의 제어 시스템이 언제 파괴되는지, 언제 전원이 일시적으로 상승되지 않는지 혹은 1차 회로 또는 2차 회로내에 있는 어떤 부품 또는 결합이 개방되었는지가 인식되지 않는다. 전원이 1차 단락에 의해서 파괴되고 그 결과 직렬 연결된 안전 개폐기가 전력 공급 회로망을 분리시키는 특히 불리한 경우에만 배터리가 접속된다.
다른 문제점은, 예를 들어 백열등, DC/DC-변환기, 커패시터, 직류 모터, DC-공간 절약 권선을 갖는 접촉기 등과 같은 직류측에 있는 많은 사용자 장치는 예컨대 접속시에 높은 시동 전류를 필요로 한다는 점이다. 과부하시에는 대부분의 전원이 즉시 차단된다. 이것은 단점이 될 수 있는데, 그 이유는 사용자 장치의 전력 공급이 갑작스럽게 완전히 중단되기 때문이다. 다른 전원들은 자동 전류 제한 시스템을 갖추고 있으며, 상기 시스템에 의해 출력 전압이 오옴 법칙 U = RLastx IStrombegrenzung에 따라 중단된다. 상기 경우에는, 높은 시동 전류에 기인한 전압 중단의 시간격동안 사용자 장치에는 허용되지 않는 낮은 전압이 바람직하지 않게 공급된다.
회로망 입력 전압에 의존하는 전원의 출력 직류 전압의 복원은 공지된 회로에서 다이오드에 의해 인식될 수 있으며, 상기 다이오드는 포지티브 전위를 갖는 출력 라인내에서 전원과 사용자 장치 사이에 접속되어 있다. 상기 다이오드의 캐소드에는 사용자 전압이 인가되는데, 예를 들어 배터리가 차단된 상태에서는 다이오드(V1)의 도통 전압을 뺀 전류 공급 시스템의 24V의 출력 직류 전압이 인가되고, 배터리가 접속된 상태에서는 배터리 전압이 인가된다. 다이오드의 콜렉터에서는 전류 공급 시스템의 실제 출력 직류 전압이 검출될 수 있다. 전류 공급 시스템이 출력 전압을 공급하지 않으면, 다이오드의 콜렉터에서의 전압은 거의 O볼트이다. 여기로부터 배터리의 접속을 유지시키는 제어 신호가 도출될 수 있다. 콜렉터에서의 전압이 미리 정해질 수 있는 값 이상으로 상승되면, 배터리의 불필요한 방전을 피하기 위해 배터리는 재차 사용자 장치로부터 접속 분리된다. 상기 다이오드에 의해 정적인 경우에 사용자 장치의 직류 전압이 전원으로부터 공급되는지 또는 배터리로부터 공급되는지가 확실하게 구별될 수 있다. 그러나 상기 방식의 다이오드의 사용은, 출력 직류 전압을 감소시키는 약 1볼트의 전압 강하, 높은 전력 손실 및 크기가 큰 냉각 바디용 공간 비용의 상승과 같은 단점을 야기시킨다.
본 발명은 하나의 제어 유닛 및 적어도 하나의 백업 배터리, 특히 전원을 통해 충전될 수 있는 축전지를 포함하는 백업 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록 회로도이고,
도 2a 및 2b는 출력 직류 전압의 조절기용 내부 추가 전압 공급 시스템을 포함하는 전원의 실시예에서 백업 과정 동안 본 발명에 따른 시스템의 주전압의 파형도이며,
도 3a, 3b 및 3c는 출력 직류 전압의 조절기를 상승시키기 위한 내부 추가 전압을 공급하기 위한 메모리 커패시터를 포함하는 전원의 실시예에서 백업 과정 동안 본 발명에 따른 시스템의 주전압의 파형도이다.
본 발명의 목적은, 한편으로는 큰비용 없이 구성 가능하고, 다른 한편으로는 전원의 파괴시 또는 전원의 출력 과부하 상태에서도 출력 직류 전압의 백업에 작용될 수 있는, 직류 전압을 백업하기 위한 보편적인 시스템을 전원의 출력에 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구의 범위 청구항 1에 제공된 시스템에 의해 달성된다. 상기 시스템의 바람직한 다른 실시예는 종속항에 기술되어 있다.
본 발명은 하기에 간략하게 도시된 도면에 기술된 실시예를 참조하여 자세히 설명된다.
도 1의 블록 회로도에서 도면 부호 DC-USV로 표시된 본 발명에 따른 시스템은 전원(SV)의 출력에 있는 직류 전압(Ua)을 백업하기 위해 이용된다. 도 1의 예에서 상기 시스템의 회로망 측에는 교류 전압(Un)이 공급되기 때문에, 전원(SV)은 소위 AC-DC 모듈을 의미한다. 도시되지 않은 다른 실시예에서는 전원에 회로망 직류 전압이 공급될 수도 있다.
본 발명에 따른 시스템은 하나 이상의 백업 배터리(BATT)를 포함한다. 본 경우에 상기 배터리는 전원(SV)을 통해 충전 가능한 축전지일 수도 있다. 상기 경우에는 축전지를 충전하기 위해 예를 들어 충전 전류를 제한하도록 작용하는 수단이 부가적으로 제공된다. 상기 수단은 개관을 명확히 할 목적으로 도 1에는 도시하지 않았으며, 도 1에 도시된 제어 유닛(CU)내에 통합될 수도 있다.
직류 전압(Ua)의 실제값이 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 작은 경우에는, 본 발명에 따라 상기 제어 유닛(CU)이 백업 배터리(BATT)에 접속된다. 상기 비교 과정은 제어 유닛(CU)에 의해 이루어진다. 상기 비교로부터 포지티브한 결과가 얻어지면, 즉 출력 직류 전압(Ua)이 유지되어야만 한다면, 바람직하게 배터리(BATT)가 전자 제어 요소(V)의 제어에 의해 상기 제어 유닛(CU)으로부터 송출된 스위치 신호(SI)에 접속된다. 그러면 출력 직류 전압(Ua)이 상기 배터리에 의해 유지되어 실제로 이용 가능한 배터리 전압값을 취하게 된다.
제어 유닛내에서는 배터리(BATT)의 접속과 동시에 미리 정해진 백업 시간격이 생기게 된다. 상기 백업 시간격의 지속 시간은 초의 크기로 짧게 선택되는 것이 바람직한데, 그 값은 예를 들어 값은 tm = 1초가 바람직하다. 백업 시간격이 종료된 후에는 제일 먼저 백업 배터리가 재차 차단된다. 그것에 의해서 출력 직류 전압이 다시 미리 정해진 최소값(Uamin)을 초과하면, 상기와 같은 일련의 접속 및 차단 사이클이 설정되어 출력 직류 전압(Ua)의 복원 때문에 출력 직류 전압의 미리 정해진 최소값(Uamin)에 미달되는 일이 더 이상 발생되지 않게 되며, 결과적으로는 또 다른 배터리 접속 사이클이 더 이상 발생되지 않게 된다. 출력 직류 전압(Ua)의 복원은 예를 들어 공급되는 회로망의 복원에 의해서 또는 전원 내부에서 차단 조건이 자체적으로 사라짐으로써 이루어질 수 있다.
실시예에서 직접 모니터링된 전원(SV)의 출력 직류 전압(Ua)의 값은 +24V DC이다. 상기 경우에는 최소값(Uamin)이 바람직하게 +23V DC로 미리 정해질 수 있다. 그에 의해 출력 직류 전압(Ua)의 값이 떨어지면, 어떤 경우에는 계속 1V 만큼 23V 이하로 떨어지면, DC-USV 백업 시스템은 상기 시스템에 의해 미리 충전된 배터리(BATT)를 즉시 출력에 전기적으로 접속시킨다. 따라서, 사용자 장치의 출력에서 나타나는 최소 전압은 예컨대 미리 정해진 23V DC의 최소 전압값 이하로 떨어지지 않게 되는데, 상기 값은 18.5V라는 부족 전압에 대한 이론적인 한계보다 훨씬 높은 것이다. 상기 백업 배터리(BATT)는 직류 전압(Ua)의 공칭값(Uanenn)보다 더 큰 무부하 전압(Ub)을 갖는 것이 바람직하다. 전원(SV)의 출력 직류 전압(Ua)의 공칭값이 +24V일 때는 예를 들어 백업 배터리가 약 27.3V의 무부하 전압을 가져야 된다는 상기 조건이 충족된다.
전원의 출력 전압의 가능한 복원은, 본 발명에 따라 백업 시스템(DC-USV)의배터리(BATT)가 바람직하게 약 1초의 지속 시간을 갖는 각 백업 시간격(tm)의 시퀀스로 주기적으로 차단됨으로써 인식될 수 있다. 2개의 백업 시간격(tm) 사이의 상기와 같은 인터벌 중에 사용자 장치에 인가되는 직류 전압(Ua)의 실제값이 측정된다. 전원이 전압을 공급하지 않으면, 배터리 전압의 값을 갖는 출력 직류 전압(Ua)은 상기 차단 단계 동안 짧은 시간내에 예컨대 23V DC의 미리 정해질 수 있는 최소 전압값까지 떨어진다. 그렇게 되면 백업 시스템(DC-USV)은 재차 배터리를 사용자 장치에 자동으로 접속시키고, 다른 백업 시간격(tm)이 진행된다. 그와 반대로 백업 시간격(tm)의 진행 동안 전원의 출력 전압이 리턴되면, 배터리 차단 후에도 백업 시간격이 진행됨에 따라서 최소 전압값(Uamin)이 더 이상 미달되지 않는다. 그렇게 되면 출력 전압(Ua)은 전원에 의해 일반적으로 정격값(Uanenn)의 레벨로 고정되고, 배터리는 더 이상 접속되지 않으며, 경우에 따라서는 전원(SV)으로부터 재차 충전된다.
본 발명에 따른 시스템은 또한, 공급되는 입력 교류 전압의 중단에 의해 전원의 출력 직류 전압이 중단되는 때에도 완전히 기능적이다. 상기 경우에는, 정상 작동시 출력 직류 전압을 일정하게 유지시키는 과제를 갖는 조절기가 전원의 내부에서 입력 교류 전압의 복원 후 임의의 인터벌 시간 동안 백업 시간격(tm)이 종료된 후에 목표값 이하의 출력 직류 전압(Ua)의 실제값을 검출한다. 그렇게 되면 상기 방식으로 조절된 전원은 공급되는 입력 전압의 복원시 자동으로 재차 상승된다.
많은 경우에 회로망으로 작동되는 전원(SV)은 직류 전압 출력(DC)에 하나의 커패시터를 포함하는데, 상기 커패시터는 백업 시간격(tm) 동안 백업 배터리(BATT)에 의해 충전된다. 임의의 백업 시간격이 경과된 후 얼마 동안의 정지 시간 동안 상기 커패시터는 Q = I x t = C x U에 따라 du/dt = ILaststrom으로 방전된다. 따라서 출력 직류 전압(Ua)이 고장인 경우에는, 주기적으로 연속되는 백업 시간격의 일부 시간격이 경과된 후에 백업된 전압(Ua)은 갑자기 떨어지지 않고, 오히려 미리 정해진 최소값(Uamin)까지 시간 상수로 감쇠된다. 이러한 현상은 백업 시간격 사이의 정지 시간이 지나치게 짧아지지 않고 경우에 따라서는 사용자 장치가 허용되지 않는 스위칭 포인트로 충전된다는 점에서 장점이 된다.
본 발명에 따른 시스템이 없다면, 특별히 대략 정격값 범위내에 있는 출력 직류 전압이 재활성 전원으로부터 공급되는지 혹은 접속된 배터리로부터 공급되는지를 인식할 수가 없게 된다. 본 발명에 따른 시스템은 전원의 출력 직류 전압의 복원이 큰비용 없이도 효과적으로 인식될 수 있다는 장점을 갖는다. 상기 장점에 의해, 배터리는 오류가 없어진 후에는 배터리가 신속하게 재차 사용자 장치로부터 접속 단절되어 불필요하게 방전되지 않는다. 본 발명에 의해서는 예를 들어 직류 전압 검출용 출력 회로내에 다이오드를 제공할 필요가 없다. 다이오드의 생략과 관련하여 발생되는 단점, 예를 들어 도통 상태 전압의 강하, 높은 전력 손실 및 냉각 바디용 공간 비용의 상승은 피할 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은, 전원의 출력에 공급되는 선간 전압을 직접 검출하기 위한 저렴하고도 공간 비용을 절약할 수 있는 조치들을 제공할 필요가 없다는 또 다른 장점을 갖는다. 본 발명에서 사용자 장치는 공급 입력 전압의 고장시뿐만아니라 전원 자체가 고장인 경우에도 계속 제공되는데, 그 이유는 전원 또는 사용자 장치 입력 전압의 사용자 장치에 중요한 출력 직류 전압이 모니터링 되기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 시스템은 전원 구성에 결합시킬 필요 없이 전원 뒤에 부가적으로 접속될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 또한, 예를 들어 사용자 장치의 높은 스위칭 전류에 의해 야기되는, 전원의 직류 전압의 일시적인 단락시에도, 사용자 전압이 예컨대 미리 정해질 수 있는 23V DC의 최소값 이하로 떨어지자마자 본 시스템이 배터리에 자동으로 지지부로서 접속되는 장점을 갖는다. 따라서 본 발명에 의해서는, 다수의 오류의 경우에도 출력 직류 전압의 전달 또는 지지가 거의 일정하게 이루어진다. 또한, 배터리는 본 발명에 따른 강제 차단의 경우에 임의의 백업 시간격이 종결된 후 어떠한 경우에도 출력 직류 전압이 정상 상태로 복원된 후에 매우 신속하게 차단될 수 있다. 그럼으로써, 경우에 따라 매우 길게 유지되는 병렬 동작이 전원 및 배터리에 의해 피해지며, 그렇지 않은 경우에는 상기 병렬 동작은 비교적 오랜 시간 후에 배터리의 점차적인 방전에 의해 종결될 수 있다.
사용자 장치가 단락된 경우에도 부가의 전류가 공급되는데, 그 이유는 전압이 미리 정해진 최소값 이하로 떨어지자마자 배터리의 접속은 어떠한 경우에도 출력 직류 전압의 모니터링에 의해 이루어지기 때문이다. 그럼으로써, 변조를 없앨 목적으로 사용자 장치 앞에 접속된 안전 차단 장치가 보다 신속하고 신뢰할만하게 스타팅될 수 있다. 상기 경우에는 바람직하게 배터리 전류가 백업 시스템내에 통합된 전자 단락 전류 제한 시스템에 의해 전형적으로 정해진 값, 즉 t = 20ms에 대해 120A의 값으로 제한된다.
본 발명은 도 2a, 2b 및 3a 내지 3c에 도시된 2개의 전압 곡선을 참조하여 계속 설명된다. 상기 도면에서 2가지 타입의 전원(SV)은 기본적으로 작동 동작 면에서 상이할 수 있다.
제 1타입의 전원에서 출력 직류 전압을 일정하게 유지시키기 위한 조절기에는 독자적이며 회로망 입력 전압으로부터 공급되는 내부 보조 전원 장치가 설치된다. 실제 출력 전압(Ua)이 배터리(BATT)의 접속에 의해 목표값(Uanenn)에 대해 인가되는 경우에도 상기 보조 전원 장치는 계속적으로 제공된다. 회로망 입력 전압이 오류인 경우에는 정해진대로 조절기가 차단된다.
제 2타입의 전원에서는 조절기를 상승시키기 위해 메모리 커패시터의 형태로 된 보조 전원 장치가 제공되는데, 상기 시스템에 의해 정해진 시간 동안 보조 에너지가 제공된다. 상승이 이루어진 후에 메모리 커패시터는 고오옴 저항을 통해 예를 들어 선간 전압으로 충전되고, 조절기는 주변압기의 보조 코일을 통해 전원으로부터 공급된다. 상기 제 2타입의 전원에서는, 입력 전압의 오류시에는 상기 조절기를 위한 안정된 에너지가 공급되지 않는다는 단점이 있다. 상기 단점 때문에, 출력 직류 전압(Ua)이 배터리의 접속으로 인해 목표값 이상인 경우에는 전원(SV)을 상승시키기 위해 연속적으로 이루어지는 시도들은 아무런 결과가 없게 된다.
그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 시스템은 2가지 타입의 출력에 커플링될 수 있다. 상기 2가지 타입에서는, 고유의 백업 과정이 종료된 후에, 즉 예를 들어 회로망 고장이 종결된 후에 또는 다이내믹 부하 스파이크가 사라진 후에 본 발명에따른 백업 시스템에 의해 신속하게 그리고 간단하고도 전력 손실이 없는 방식으로 배터리가 부하로부터 분리될 수 있다.
설명을 좀 더 명확히 하기 위해서 도 2a, 2b에서는, 전원의 예에서의 백업 과정 동안 본 발명에 따른 시스템의 중요한 전압 곡선이 나타나며, 상기 전원은 전술한 제 1타입의 전원에 상응하게 출력 직류 전압 조절기를 위한 내부 보조 전원 장치를 포함한다.
도 2a에 따르면, 전원을 공급하는 회로망은 시점(t1)에서 중단되었다가 시점(t8)에서 복원되는 것을 알 수 있다. 도 2b에 따르면, 시점(t1)에서의 중단으로 인해 출력 직류 전압(Ua)은 제 1지지 시간격(ts1) 안에 Ua = Uanenn으로부터 Uamin으로 떨어지며, 이 때의 전압 곡선은 전원의 출력 커패시터 및 부하 전류(Ia)의 크기에 의존한다. 상기 시점(t2)에서는 본 발명에 따른 백업 시스템이 배터리(BATT)에 접속된다. 그 결과 Ua는 Uamin으로부터 값 Ub까지 - 시점(t3)에서의 dU까지 - 상승되며, 이 경우 Ub는 배터리의 무부하 전압을 의미하고, dU는 상기 배터리를 실행시키는 스위치에서의 전압 강하를 의미한다. 상기 부하 때문에 배터리 전압은 시점(t3)에서부터 무부하값(Ub) 이하로 약간 떨어진다. 시점(t2)에서는 상기 상태와 병렬로 백업 시간격(tm)이 발생된다.
시점(t4)에서 tm이 종결된 후에는 필연적으로 배터리는 차단되고, 출력 직류 전압(Ua)이 다시 Uamin까지 강하되는 다른 백업 시간격(ts2)이 이어진다. 시점(t5)에서는 배터리는 재차 접속되고, t7까지 계속되는 백업 시간격(tm)이 형성되어 시점(t6)에서는 Ua - dU의 값(Ub)까지 재차 상승된다. 상기 시퀀스는 선간전압(Un)이 복원되지 않는 한 반복된다.
시점(t8)에서는 선간 전압(Un)의 복원이 이루어진다. 상기 시점(t8)에서 진행되는 실제 백업 시간격(tm)이 시점(t9)에서 종결되는 것과 동시에 배터리의 지속적인 차단이 자동으로 이루어진다. 출력 직류 전압(Ua)은 시점(t10)에서 Uanenn까지 강하된다. 상기 시점부터는 전원이 부하의 계속적인 공급을 담당하고, 전원의 조절기는 Ua를 최대한 값(Uanenn)으로 일정하게 유지시킨다. 출력 직류 전압이 더 이상 미리 정해진 최소값(Uamin)까지 떨어지지 않기 때문에, 배터리는 차단 상태로 유지된다.
특별히 전원의 중단이 오랫동안 계속되면, 배터리는 방전되고 상기 배터리 전압(Ub)과 일치하는 직류 전압(Ua)의 실제값이 그 다음의 여러 백업 시간격(tm) 동안 최소값(Uamin)을 더 이상 초과하지 않게 되는 특수한 경우가 나타날 수가 있다. 상기 경우에는, 제어 유닛(CU)에 의해 백업 시간격(tm)이 더 이상 형성되지 않고, 그 결과 배터리의 접속 후에 직류 전압(Ua)의 실제값이 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 작을 때에는 백업 배터리가 더 이상 차단되지 않는 것이 바람직하다. 백업 시간격(tm)이 더 이상 형성되지 않음으로써 직류 전압(Ua)의 실제값이 재차 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 커지는 경우에는, 백업 배터리(BATT)가 제어 유닛(CU)내에 있는 별도의 로직에 의해 재차 차단되는 것이 바람직하다.
백업 시간(tm) 동안의 배터리의 충전은 배터리의 점차적인 방전에 영향을 미친다. 배터리의 무부하 전압(Ub) 및 백업 시간 동안 세팅되는 출력 직류 전압(Ua= Ub - dU)의 값은 서서히 강하된다. 상기 과정은 개관을 명확히 할 목적으로 도 2a, 2b, 3a, 3b, 3c에는 도시하지 않았다.
마지막으로 도 3a 내지 도 3c에는, 출력 직류 전압 조절기를 상승시키기 위한 추가 전압을 공급하기 위한 전술한 제 2타입에 상응하게 하나의 메모리 커패시터를 포함하는 전원의 예에서 백업 과정 동안의 본 발명에 따른 시스템의 중요한 전압 곡선이 도 2b 및 도 2c와 비교 가능한 방식으로 도시되었다.
도 3a 및 도 3b에서의 진행은 시점(t8)까지는 도 2a 및 도 2b에서의 진행과 일치한다. 전원내에 조절기를 공급하기 위해 이용되는 추가 전압(Uh) 곡선을 보여주는 도 3c가 부가되었다.
예를 들어 전원을 공급하는 선간 전압의 복원 또는 전원을 차단하는 조건의 종료를 특징으로 하는 시점(t8)부터는 상기 추가 전압(Uh)이 0으로부터 한계값(Ustart)까지 상승된다. 이러한 상승은 전원내에 있는 저항을 통한 메모리 커패시터의 충전에 의해 영향을 받는다. 시점(t9)에서 한계값에 도달했을 때 전원의 조절기가 작동되기 시작한다. 도 3c의 시점(t9)에서 3a까지 끌어올려져서 파선으로 도시된 화살표로써 지금 현재 백업 시간(tm)이 진행중이라는 것을 알 수 있다. 시점(t9)에서는 출력 직류 전압(Ua)이 배터리의 변동 없는 접속에 의해 Uanenn보다 훨씬 더 크기 때문에, 조절기가 메모리 커패시터를 방전시키기는 하지만, 전원은 상승될 수 없다. Uh = Ustop인 시점(t11)에서는 조절기가 정지되고 메모리 커패시터의 충전이 새롭게 시작된다. 이것의 원인은, 이전의 시점(t9)에서 백업 시간격(tm)이 진행되기는 하더라도 상기 모멘트(11)에서는 출력 직류전압(Ua)이 Uanenn보다 점점 더 커지고, 배터리는 접속 차단되며, 그것의 결과로서 Ua가 강하되기 때문이다.
"백업 시간격(tm)의 스타트/종료" 및 그와 연관된 배터리의 접속/차단 그리고 "조절기 스타트/스톱"의 시퀀스들은 선간 전압(Un)의 복원 후에 우선 서로 비동기적으로 진행된다. 이것은 도 3b 및 도 3c에서 시점(t12, t13)으로 그리고 그에 연속하는 이중 파선으로 지시되었다. 상기 비동기성은 조건 "조절기 작동" 및 Uamin < Ua < Uanenn이 일치할 때에 비로소 종결된다. 이러한 경우의 예는 도 3b 및 도 3c의 시점(t15)의 경우이다. 상기 경우에는 Ua < Uanenn이기 때문에, 조절기는 준 "조절 필요" 상태에서 계속 작동된다. 그것의 결과로서 출력 직류 전압(Ua)은 더 이상 Uamin까지 떨어지지 않고, 시점(t16)에서 Uanenn으로 상승될 때까지 복원된 선간 전압(Un)에 의해 작동된다. 따라서, Uamin이 더 이상 그 이하로 떨어질 수 없기 때문에 배터리는 더 이상 접속되지 않게 된다. 동시에 조절기의 추가 전압(Uh)은 시점(t15)부터 메모리 커패시터가 완전히 충전될 때까지 상부 한계값(Ustart)을 초과한다.
실시예에서, 평균적으로 약 5의 백업 시간격(tm)이 종결된 후 선간 전압이 복원된 후에 또는 예컨대 도 3c의 시점(t8)에서 전원의 동작을 중단시키는 조건이 해결된 후에는 전원은 상승되고 배터리는 차단되었다.
임의의 백업 시간격(tm) 동안 거의 정격값의 범위내에 있는 부하 전류(Ia)가 제공되는 경우에는 배터리 전압(Ub = Ua)이 바람직하게 직류 전압(Ua)의 정격값(Uanenn) 위에 있는 전압값까지만 방전되도록 하기 위해, 백업 배터리(BATT)는 무부하 전압(Ub) 및 용량을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다. 상기 조건은 실제로 Uanenn = 24V일 때 배터리(BATT)의 무부하 전압(Ub)이 적어도 27V의 값을 갖는 경우에 충족될 수 있다.

Claims (6)

  1. a) 적어도 하나의 백업 배터리(BATT), 특히 전원(SV)을 통해 충전될 수 있는 축전기, 및
    b) 하나의 제어 유닛(CU)을 포함하며, 상기 제어 유닛은
    b1) 직류 전압(Ua)의 실제값이 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 작을 때 백업 배터리(BATT)에 접속되고,
    b2) 미리 정해진 백업 시간격(tm)을 발생시키며, 백업 시간격이 종료된 후에는 백업 배터리(BATT)를 주기적으로 재차 차단하도록 구성된, 회로망 작동되는 전원(SV)의 출력에 있는 직류 전압(Ua)을 백업하기 위한 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어 유닛의 접속 후에 직류 전압(Ua)의 실제값이 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 작을 때는, 제어 유닛(CU)에 의해 백업 시간격(tm)이 더 이상 형성되지 않고 백업 배터리(BATT)도 더 이상 차단되지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 백업 시간격(tm)이 더 이상 형성되지 않고 직류 전압(Ua)의 실제값이 미리 정해진 최소값(Uamin) 보다 더 클 때는, 백업 배터리(BATT)가 제어 유닛(CU)에 의해 재차 차단되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백업 배터리(BATT)의 무부하 전압(Ub)은 직류 전압(Ua)의 정격값(Uanenn) 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 임의의 백업 시간격(tm) 동안 거의 정격값의 범위내에 있는 부하 전류가 제공되는 경우에는 상기 백업 배터리(BATT)가 단지 직류 전압(Ua)의 정격값(Uanenn) 이상의 전압값까지만 방전될 수 있도록, 백업 배터리(BATT)는 무부하 전압(Ub) 및 용량을 고려해서 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 회로망 작동되는 상기 전원(SV)은 직류 전압 출력(DC)에서 하나의 커패시터를 포함하며, 상기 커패시터는 임의의 백업 시간격(tm) 동안 백업 배터리(BATT)에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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