KR101284576B1 - 교통시설용 무정전 전원장치 - Google Patents

교통시설용 무정전 전원장치 Download PDF

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김동효
허낙원
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Abstract

본 발명은 교통시설용 무정전 전원장치에 관한 것이다.
본 발명은 함체의 내측에 설치되어 평상시 전압을 충전하면서 부하에 출력하고, 정전시 충전된 전압을 받아 부하로 출력하는 무정전 제어모듈; 상기 무정전 제어모듈에 분리 가능하게 설치되어 상기 무정전 제어모듈에 의해 충전된 전압을 부하단에 출력하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈을 구비함으로써, 시설 장소의 배터리 용량에 따라 그 용량에 맞도록 배터리를 가변하여 사용할 수 있는 호환성을 갖도록 하고, 또한 고장 또는 기타 원인으로 인하여 배터리 교체시 해당 배터리만을 분리 교체하여 사용할 수 있게 되므로 유지 보수를 편리하며, 아울러 원격지에서도 무정전 제어모듈을 통해서 배터리모듈의 상태를 감시하고 관리할 수 있게 함으로써, 사전에 성능 저하 및 발생할 수 있는 정전에 대하여 신속하게 대처할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 되는 것이다.

Description

교통시설용 무정전 전원장치{UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY FOR TRAFFIC DEVICE}
본 발명은 교통시설용 무정전 전원장치에 관한 것으로, 상세하게는 교차로의 규모 또는 교통량에 따라 무정전 전원장치의 용량을 선택하여 사용함은 물론 고장수리 및 교체를 간편 용이하게 할 수 있도록 한 교통시설용 무정전 전원장치에 관한 것이다.
일반적으로 갑작스러운 정전 발생시 정전으로 인하여 도로에서는 교통시스템 마비와 함께 교통신호 체계에 혼란을 일으켜 사회적 비용을 유발시키는 것은 물론 교차로의 충돌사고를 유발하여 국민의 생명과 재산에 막대한 피해를 발생시키게 된다.
그래서 상기 정전 발생시에 전압을 공급할 수 있는 무정전 전원장치를 도로의 교통신호기와 같은 교통시설에 필수적으로 구비함으로써 정전에 대비하도록 하고 있다.
통상의 교통시설이나 설비의 무정전 전원장치는 등록특허 제 10-1217777호(명칭: 대체전원 전환장치)에 개시되어 있다, 이들은 함체의 내부에 정류 충전기, 인버터와 축전기를 일체로 구성하거나 또는 별도로 분리하여 구성하여 정상 동작시 상용 또는 예비전압을 정류 충전기를 통해서 교류를 직류로 변환시켜 축전기로 충전함과 아울러 축전지에 충전된 전압은 인버터를 통해서 정전압, 정주파수의 안정된 교류전압으로 변환시켜 부하에 공급한다.
이와 같은 무정전 전원장치가 교통신호설비에 사용될 경우에 통상적으로 도로상에 노출된 상태로 설치되어 온도, 기후, 먼지 등의 환경적 요인에 영향을 받게 된다.
따라서 상기 무정전 전원장치는 막상 정전 발생시 주변환경에 의해 정상적으로 가동하지 못하는 경우가 종종 발생하게 되므로 수시로 점검하여 유지 보수를 하게 된다.
또한 유지 보수시 무정전 전원장치의 배터리를 교체하고자 할 경우,상기 무정전 전원장치를 분해한 상태에서 배터리를 분리하도록 되어 있어 분리 교체에 따른 번거로운 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 상기 무정전 전원장치는 사용 용량에 따라 정해진 용량으로 시설되어 있어, 사용 용량이 다른 곳에서는 호환을 갖고 사용할 수 없는 사용상에 제한을 받는 문제점이 있으며, 사용 용량을 증설하고자 할 경우에는 무정전 전원장치들을 별도의 결합수단으로 서로 접속하여 사용하였다.
이와 같이 종래에는 큰 용량의 무정전 전원장치가 필요한 경우, 다수의 무정전 전원장치를 결합하여 사용하게 되므로, 불필요하게 크기와 부피가 커지는가 하면, 배터리 교체시 배터리만 교체할 수 없고 무정전 전원장치 전체를 교체하여야 하는 비경제적인 문제점을 가지게 되었다.
특히 교통시설에 사용되는 무정전 전원장치의 경우에는 더욱더 주변환경에 영향을 받고, 교통시설의 용량에 따라서 적합하게 배터리 용량이 맞춰져야 하므로 교통시설의 용량에 따라서 배터리 용량을 맞춰서 개별적으로 제작하여야 하는 번거로움 및 비효율적인 문제점을 가지게 되었다.
상기 문제점을 해결하는 본 발명의 과제는 교통시설의 부하 용량에 따라 그에 해당하는 배터리모듈을 선택하여 공급하도록 함으로써, 부하 용량에 호환성을 갖는 무정전 전원장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 과제는 배터리의 과방전 또는 기타 원인으로 인하여 교체시 해당 배터리만을 분리 교체할 수 있도록 함으로써, 유지 보수를 편리하게 하는 무정전 전원장치를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수단은 함체, 상기 함체의 내측 상부에 분리 가능하게 설치되어 평상시 전압을 충전하면서 부하에 출력하고, 정전시 충전된 전압을 받아 부하로 출력하는 무정전 제어모듈, 상기 무정전 제어모듈과 분리 설치되고 함체에 고정설치되어 상기 무정전 제어모듈에 의해 전압을 충전하고 충전된 전압을 방전하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈, 상기 하나 이상의 배터리모듈과 상기 무정전 제어모듈을 개별 접속하는 접속수단을 포함하고, 상기 무정전 제어모듈은 AC입력단자대로부터 외부 전압을 입력되는 입력단자; 상기 입력단자로 입력되는 전압의 노이즈를 제거하는 노이즈필터; 누전을 차단하는 입력누전차단기; 상기 입력누전차단기로부터 입력되는 전압을 충,방전을 절환하는 릴레이; 상기 릴레이를 통해서 절환된 전압의 누전을 차단하는 출력누전차단기; 노이즈 필터를 통해서 부하로 출력하는 AC출력단자대; 상기 릴레이와 접속되어 입력되는 전압을 변환하는 트랜스; 상기 트랜스로부터 변환된 전압을 직류로 변환하여 충전하는 충전부; 상기 충전부를 통해서 변환된 직류를 충전하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈들; 상기 입력누전차단기로부터 정상 전압 입력시 상기 릴레이를 절환하여 출력단으로 전압을 출력하고 상기 입력누전차단기로부터 입력되지 않으면 자동으로 상기 하나 이상의 배터리모듈들로부터 충전된 전압이 출력되도록 상기 릴레이를 자동 절체하는 자동동기절체스위치; 상기 하나 이상의 배터리모듈의 충전전압을 교류로 변환하여 출력하는 인버터; 상기 입력누전차단기로부터 전압을 감지하여 감지된 상태를 표시함과 아울러 상기 배터리모듈들의 동작상태를 표시 제어하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서는 하나 이상의 배터리모듈들과 접속하여 상기 배터리모듈들의 충방전 전압상태를 감지하고 감지된 전압에 따라 충방전을 제어하는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에서 상기 마이크로프로세서는 상기 하나 이상의 배터리모듈들과 상기 하나 이상의 배터리모듈들을 절환하는 배터리모듈릴레이들을 통해서 각각 접속되어 상기 하나 이상의 배터리모듈들로부터 감지되는 전압상태에 따라 상기 배터리모듈릴레이들을 선택적으로 제어 구동하는 릴레이구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 마이크로프로세서는 교통시설의 부하용량에 따라 그에 해당하는 배터리용량으로 배터리모듈을 선택하고 방전하는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
상기 과제의 해결 수단에 따른 본 발명의 효과는 함체의 내측에 설치되어 평상시 전압을 충전하면서 부하에 출력하고, 정전시 충전된 전압을 받아 부하로 출력하는 무정전 제어모듈; 상기 무정전 제어모듈에 분리 설치되고 상기 무정전 제어모듈에 의해 충전된 전압을 부하단에 방전 출력하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈들을 구비하고, 상기 하나 이상의 배터리모듈들에는 마이크로프로세서의 제어신호에 따라 충방전 절환하는 릴레이와 릴레이구동부를 구비함으로써, 시설장소의 부하용량에 따라 그 용량에 맞도록 배터리모듈을 선택하여 사용할 수 있는 호환성을 갖는 무정전 전원장치를 제공효과를 갖게 된다.
또한 본 발명은 고장 또는 기타 원인으로 인하여 배터리모듈의 교체시 부하단에 전압공급을 차단하지 않은 상태로 해당 배터리모듈만을 분리 교체하여 유지 보수를 편리할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 결합사시도
도 2는 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 분해사시도
도 3은 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 무정전 제어모듈의 불럭도
도 4는 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 배터리모듈의 교체 사시도
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 결합사시도 이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 함체(10); 상기 함체(10)의 내측에 설치되고 입력전압을 부하단에 출력 및 입력전압을 충전시키는 무정전 제어모듈(20); 상기 무정전 제어모듈(20)과 분리된 상태로 연결되어 전압을 충전하고 충전된 전압을 방전하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈들(30); 상기 무정전 제어모듈(20)과 적어도 하나 이상의 배터리모듈들(30)을 연결하는 접속수단(40)으로 결합하게 된다.
도 2는 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 분해사시도 이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 함체(10)는 소정의 높이와 폭을 갖는 사각체로 형성되고, 정면에 개폐되는 도어(11)가 구비되며, 측면에 하부로부터 외기를 흡입하여 상부로 배기하는 상 하부 각각에 흡배기구(12)(13)가 구비되고, 상기 흡배기구(12)(13)에는 내측으로 공기를 배기 및 이물질의 유입을 방지하는 방진필터를 구비하는 것이 바람직하다
그러므로 상기 함체(10)는 시설되는 장소에서 흡배기구(12)(13)를 통해서 외기를 유입 및 흡입하고 상기 유입 및 흡입되는 외기는 내부를 순환하면서 배기하여 내부 열을 냉각함과 아울러, 외력 및 주변환경으로부터 내부를 보호하게 된다.
상기 무정전 제어모듈(20)은 전면 상부에 AC입력 단자대(201)와 AC 출력단자대(202)가 구비되고, 상기 AC입력 단자대(201)의 하부 일측에 경보용단자대(204) 및 리모트단자(205)가 구비되며, 상기 AC입력 단자대(201)의 하부 타측에 배터리모듈(30)들의 상태를 표시하는 표시램프(206)가 구비된다.
또한 무정전 제어모듈(20)에는 하부의 중앙으로 내부의 열을 외부로 송풍하는 환기팬(207)이 구비되고, 상기 환기팬(207)의 일측에 외부의 상용전압을 입력하고 차단하는 입력단자(208) 및 입력누전차단기(209)와 전압을 출력하고 차단하는 출력단자(210) 및 출력누전차단기(211)를 구비하게 되며, 상기 입력단자(208)과 출력단자(210)는 AC입력 단자대(201)와 AC 출력단자대(202)와 각각 접속 구비하게 된다.
상기 환기팬(207)의 타측에 후술할 배터리모듈(30)들과 병렬로 접속되어 직류전압을 충전하고 상기 충전된 직류전압을 방전하는 적어도 하나 이상의 충방전소켓(212)을 구비하게 된다.
따라서 무정전 제어모듈(20)은 AC입력 단자대(201)로부터 입력단자(208) 및 입력누전차단기(209)를 통해서 외부전압이 입력되고, 상기 출력단자(210) 및 출력누전차단기(211)를 통해서 AC 출력단자대(202)로 출력하게 된다.
여기서 상기 입력누전차단기(209)는 입력되는 전압이 과입력되는 경우, 입력을 차단하게 되며, 상기 출력누전차단기(211)는 부하단에 과부하시 출력을 차단함으로써, 상기 무정전 제어모듈(20)을 과입력 및 과부하로부터 보호하게 된다.
또한 무정전 제어모듈(20)은 평상시 경보용 드라이포트(204)와 원격제어용 리모트 포트(205)를 통해서 원격지의 통제시스템과 배터리모듈들의 충전 진행상태, 잔여시간 상태, 에러 상태 및 통신상태를 전송하여 감시 및 점검을 하게 된다. 그리고 작업자는 표시부(206)를 통해서 후술할 배터리모듈들(30)의 충전 진행상태, 잔여시간 상태, 에러 상태 및 통신상태를 확인하게 된다.
상기 배터리모듈(30)은 상기 무정전 제어모듈(20)과 분리된 상태로 적어도 하나 이상으로 구비되고, 상기 무정전 제어모듈(20)과 병렬로 접속되거나 필요에 따라서 직렬로 접속되어 상기 무정전 제어모듈(20)로부터 입력되는 전압을 충전하게 되며, 정전시 충전되어 있던 전압을 방전 출력하게 된다.
상기 배터리모듈(30)은 하나의 모듈에 12V × 4 셀(CELL)이 직렬로 구성되고 하나의 모듈은 상기 무정전 제어모듈(20)에 접속하게 된다.
상기 배터리 모듈들(30)은 무정전 제어모듈(20)에 전압을 공급 및 차단하는 온/오프스위치(301) 및 상기 무정전 제어모듈(20)과 접속되는 커넥터 케이블단자(302)를 구비하게 된다.
상기 접속수단(40)은 상기 무정전 제어모듈(20)의 충방전 단자(212)들과 하나 이상의 배터리 모듈들(30)의 커넥터 케이블 단자(302)를 접속하게 된다.
상기 접속수단(40)은 양단에 커넥터를 구비한 커넥터 케이블로 구비된다.
따라서 하나 이상의 배터리 모듈(30)은 접속수단(40)의 커넥터 케이블을 통해서 입력단자(208)로부터 입력되는 전압을 충전함과 아울러 충전된 전압을 무정전 제어모듈(20)로 방전하여 출력단자(210)로 출력하게 된다.
도 3은 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 무정전 제어모듈의 불럭도로서, 상기 무정전 제어모듈(20)은 입력단자(208)로부터 입력되는 전압의 노이즈를 제거하는 입력필터(21)와 누전을 차단하는 입력누전차단기(209)를 통해서 전압을 절환하는 릴레이(22); 상기 릴레이(22)를 통해서 절환된 전압의 누전을 차단하는 출력누전차단기(211)와 출력필터(23)를 통해서 부하로 출력하는 출력단자(210); 상기 릴레이(22)와 접속되어 입력되는 전압을 변환하는 트랜스(24); 상기 트랜스(24)로부터 변환된 전압을 직류로 변환하여 충전하는 충전부(25); 상기 충전부(25)를 통해서 직류를 충전하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈들(30); 상기 배터리모듈들(30)의 충전된 전압을 교류로 변환하는 인버터(26); 상기 입력누전차단기(209)로부터 전압이 입력되지 않으면 자동으로 충전전압이 출력되도록 상기 릴레이(22)를 자동 절체하는 자동동기절체스위치(27); 상기 입력누전차단기(209)로부터 전압을 감지하여 감지된 상태를 표시함과 아울러 상기 배터리모듈들(30)의 동작상태를 표시 제어하는 마이크로프로세서(28); 및 상기 마이크로프로세서(28)는 하나 이상의 배터리모듈들(30)과 접속하여 상기 배터리모듈들(30)의 충 방전 전압상태를 감지하고 감지된 전압에 따라 충방전을 제어하게 된다.
상기 마이크로프로세서(28)에는 하나 이상의 배터리모듈들(30)과 접속하는 배터리모듈릴레이(31), 상기 배터리모듈릴레이(31)을 구동하는 릴레이구동부(32)를 구성하게 된다.
따라서 마이크로프로세서(28)에서는 상기 배터리모듈들(30)의 충방전 전압상태를 감지하고 감지된 전압에 따라 상기 릴레이구동부(32)를 제어하여 상기 릴레이구동하여 상기 하나 이상의 배터리모듈들(30)을 충방전 제어하게 된다.
여기서 상기 마이크로프로세서(28)는 교통시설의 부하용량에 따라 그에 해당하는 배터리용량으로 배터리모듈들(30)을 선택 제어하게 된다.
상기 마이크로프로세서(28)는 하나 이상의 배터리모듈들(30) 중 어느 하나 또는 이상의 수리 교체시 부하단에 전압 공급을 중단하지 않고 충전된 배터리모듈들(30)로부터 부하단에 전압을 공급하면서 배터리모듈들(30)을 교체하도록 제어하게 된다.
그러므로 상기 무정전 제어모듈(20)은 평상시 입력단자(208)를 통해서 입력된 전압을 입력필터(21)와 입력누전차단기(209)를 통해서 노이즈가 제거되고 상기노이즈가 제거된 입력 전압은 자동 동기 절체스위치(27)에 의해 절체된 릴레이(22)를 거쳐 트랜스(24)와 충전부(25)를 통해 직류로 변환하여 배터리모듈들(30)로 충전되고, 상기 릴레이(22)를 통해서 입력되는 전압은 출력누전차단기(211)와 출력필터(23)를 통해서 출력단자(210)로 출력하여 부하에 전압을 공급하게 된다.
한편 정전 발생시에는 자동 동기 절체스위치(27)의 자동 절체 동작에 따라 상기 릴레이(22)가 입력단자(208)측을 차단하고 반면에 출력측으로만 접속하여 상기 배터리모듈들(30)에 충전된 직류전압을 인버터(26)를 통해서 교류전압으로 변환하고 트랜스(24)와 릴레이(22)를 거쳐 출력누전차단기(211)와 출력필터(23)를 통해서 출력단자(210)를 통해서 부하단에 출력하게 된다.
도 4는 본 발명 교통시설용 무정전 전원장치의 배터리모듈의 교체 사시도로서, 하나 이상의 배터리 모듈들(30) 중에 잔류기간이 만료되어 있거나 혹은 불량이 발생된 어느 하나의 배터리 모듈(30) 교체에는 해당 배터리모듈(30)에 구비된 온/오프스위치(301)를 오프하여 상기 충전부(25)와 차단한 후, 상기 배터리 모듈(30)에 접속수단(40)의 커넥터 케이블을 충방전 단자(212)로부터 분리한 후 함체(10)로부터 배터리 모듈(30)를 분리하여 교체하게 된다.
이때 교체되지 않는 배터리모듈(30)은 자동 동기 절체스위치(27)의 자동절체 동작에 의해 충전된 직류전압을 인버터(26)로 교류전압으로 변환하여 트랜스(24)와 릴레이(22), 출력누전차단기(211)와 출력필터(23)를 통해서 AC출력단자대(202)로 출력하여 부하단으로 전압을 공급하게 되어 상기 부하단은 전압이 차단하지 않은 상태로 상기 배터리모듈만을 교체 유지 보수를 할 수 있게 되는 것이다.
10; 함체 11; 도어
12,13; 흡배기구 20; 무정전 제어모듈
201; AC 입력단자대 202; AC 출력단자대
203; 수동 유지보수 절체스위치
204; 경보용 단자대 205; 리모트포트
206; 표시부 207; 환기팬
208; 입력단자 209; 입력누전차단기
210; 출력단자 211; 출력누전차단기
212; 충방전소켓 21; 입력필터
22; 릴레이 23; 출력필터
24; 트랜스 25; 충전부
26; 인버터 27; 자동동기절체스위치
28; 마이크로프로세서 30; 배터리모듈
301; 온/오프스위치 302; 커넥터케이블단자
31; 배터리모듈릴레이 32; 릴레이구동부
40; 접속수단

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 함체, 상기 함체의 내측 상부에 분리 가능하게 설치되어 평상시 전압을 충전하면서 부하에 출력하고, 정전시 충전된 전압을 받아 부하로 출력하는 무정전 제어모듈, 상기 무정전 제어모듈과 분리 설치되고 함체에 고정설치되어 상기 무정전 제어모듈에 의해 전압을 충전하고 충전된 전압을 방전하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈, 상기 하나 이상의 배터리모듈과 상기 무정전 제어모듈을 개별 접속하는 접속수단을 포함하고,
    상기 무정전 제어모듈은 AC입력단자대로부터 외부 전압을 입력되는 입력단자; 상기 입력단자로 입력되는 전압의 노이즈를 제거하는 노이즈필터; 누전을 차단하는 입력누전차단기; 상기 입력누전차단기로부터 입력되는 전압을 충,방전을 절환하는 릴레이; 상기 릴레이를 통해서 절환된 전압의 누전을 차단하는 출력누전차단기; 노이즈 필터를 통해서 부하로 출력하는 AC출력단자대; 상기 릴레이와 접속되어 입력되는 전압을 변환하는 트랜스; 상기 트랜스로부터 변환된 전압을 직류로 변환하여 충전하는 충전부; 상기 충전부를 통해서 변환된 직류를 충전하는 적어도 하나 이상의 배터리모듈들; 상기 입력누전차단기로부터 정상 전압 입력시 상기 릴레이를 절환하여 출력단으로 전압을 출력하고 상기 입력누전차단기로부터 입력되지 않으면 자동으로 상기 하나 이상의 배터리모듈들로부터 충전된 전압이 출력되도록 상기 릴레이를 자동 절체하는 자동동기절체스위치; 상기 하나 이상의 배터리모듈의 충전전압을 교류로 변환하여 출력하는 인버터; 상기 입력누전차단기로부터 전압을 감지하여 감지된 상태를 표시함과 아울러 상기 배터리모듈들의 동작상태를 표시 제어하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서는 하나 이상의 배터리모듈들과 접속하여 상기 배터리모듈들의 충방전 전압상태를 감지하고 감지된 전압에 따라 충방전을 제어하는 것을 특징으로 하는 교통시설용 무정전 전원장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는 상기 하나 이상의 배터리모듈들과 상기 하나 이상의 배터리모듈들을 절환하는 배터리모듈릴레이들을 통해서 각각 접속되어 상기 하나 이상의 배터리모듈들로부터 감지되는 전압상태에 따라 상기 배터리모듈릴레이들을 선택적으로 제어 구동하는 릴레이구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 교통시설용 무정전 전원장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서는 교통시설의 부하용량에 따라 그에 해당하는 배터리용량으로 배터리모듈을 선택하고 방전하는 것을 특징으로 하는 교통시설용 무정전 전원장치.
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KR20090025463A (ko) * 2007-09-06 2009-03-11 유병무 보조 전원 장치를 구비한 교통 신호 제어기

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