KR20220154874A - 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법 - Google Patents

운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 있어서, 상기 독립전원공급 장치는, 계통으로부터 전력이 정상적으로 공급되는지 여부를 센싱하는 고장등 진단장치; 상기 조명장치를 구성하는 LED 부하에 대응되는 전력을 공급하는 배터리; 상기 배터리를 계통으로부터 전력을 공급받아 충전하거나 상기 LED 부하에 전력을 공급하는 전력변환기; 상기 LED 부하와 배터리 사이에 설치되는 스위치; 상기 배터리의 충전상태 데이터로부터 배터리의 SOC를 추정하여 상기 전력변환기에 전력변환 시그널을 출력하고, 고장등 진단장치로부터 입력되는 전압데이터로부터 계통정전유무를 판별하여, 계통이 정전으로 판별되는 경우 상기 스위치에 On 시그널을 출력하여 상기 LED 부하에 전력을 공급하고, 상기 LED 부하의 출력을 제어하는 LED 제어 시그널을 송출하는 제어기;를 포함하여 구성되되, 상기 고장등 진단장치는 계통과 LED 부하 사이에 설치된 전원스위치에 병렬로 연결되는 100kΩ 이상인 값을 가지는 우회저항; 상기 우회저항의 LED 부하방향 활선과 계통의 뉴트럴선사이에 설치되어 절연하되 전압을 낮추는 변압기; 상기 변압기에 병렬로 연결되어 정류하는 정류기; 상기 정류기에 병렬로 연결되어 평활하는 캐패시터; 상기 캐패시터와 병렬로 연결되는 센싱저항; 및 평활된 전압을 센싱하는 전압센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 관한 것이다.
본 과제(결과물)는 2020년도 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과이다.

Description

운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법{Tunnel Smart Hybrid Lighting System For Driver Safety And Its Control Method}
본 발명은 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 있어서, 상기 독립전원공급 장치는, 계통으로부터 전력이 정상적으로 공급되는지 여부를 센싱하는 고장등 진단장치; 상기 조명장치를 구성하는 LED 부하에 대응되는 전력을 공급하는 배터리; 상기 배터리를 계통으로부터 전력을 공급받아 충전하거나 상기 LED 부하에 전력을 공급하는 전력변환기; 상기 LED 부하와 배터리 사이에 설치되는 스위치; 상기 배터리의 충전상태 데이터로부터 배터리의 SOC를 추정하여 상기 전력변환기에 전력변환 시그널을 출력하고, 고장등 진단장치로부터 입력되는 전압데이터로부터 계통정전유무를 판별하여, 계통이 정전으로 판별되는 경우 상기 스위치에 On 시그널을 출력하여 상기 LED 부하에 전력을 공급하고, 상기 LED 부하의 출력을 제어하는 LED 제어 시그널을 송출하는 제어기;를 포함하여 구성되되, 상기 고장등 진단장치는 계통과 LED 부하 사이에 설치된 전원스위치에 병렬로 연결되는 100kΩ 이상인 값을 가지는 우회저항; 상기 우회저항의 LED 부하방향 활선과 계통의 뉴트럴선사이에 설치되어 절연하되 전압을 낮추는 변압기; 상기 변압기에 병렬로 연결되어 정류하는 정류기; 상기 정류기에 병렬로 연결되어 평활하는 캐패시터; 상기 캐패시터와 병렬로 연결되는 센싱저항; 및 평활된 전압을 센싱하는 전압센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 관한 것이다.
최근 5년(14~18년) 동안 터널 안에서 발생한 교통사고는 총 3,218건이며, 7,472명(사망 125명, 부상 7,347명)의 인명피해 발생한 바 특히 터널 안 교통사고 인명피해는 사고당 2.32명으로 연간 교통사고 인명피해 사고당 1.52명에 비해 위험도가 훨씬 높은 것으로 알려졌다.
터널 진입 시에는 빛이 갑작스럽게 변화하면서 운전자의 시야가 일시적으로 확보되지 않아 내부의 위험 상황을 확인하기가 어려운바, 터널 안에서 화재 등의 사고가 발생한 경우 신속하게 운전자가 대피 할 수 있도록 효과적으로 안내 할 수 있는 시스템이 요구된다 할 것이다.
따라서 터널 내 조명장치의 경우 운전자에게 가장 직관적으로 빠르게 정보를 제공할 수 있기 때문에 터널 내 안전운행을 유도하거나 차량사고 또는 정전 등의 긴급상황 시 운전자의 안전을 위해 교통정보를 효과적으로 운전자에게 안내하는 스마트 조명장치 개발이 절실히 요청된다 할 것이다.
본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 다음과 같은 목적이 있다.
(1) 본 발명의 목적은 운전자의 안전을 위해 LED 기반 계통 또는 배터리로부터 모두 전력을 공급받을 수 있는 터널 내 안전운행 및 긴급상황 등의 교통정보를 효과적으로 운전자에게 안내하는 하이브리드 조명장치를 제공함에 있다.
(2) 본 발명의 또다른 목적은 별도의 보조배터리를 활용한 하이브리드 전원 방식을 활용하여 정전 시에도 활용이 가능하도록 한 Fail-Safe기능이 탑재 가능한 조명장치를 제공함에 있다.
(30 본 발명의 또다른 목적은 터널내 안전사고등 긴급상황 모니터링하여 운전자가 안전하게 대피할 수 있도록 조명장치에 의한 안내 기능 구현함에 있다.
본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 있어서, 상기 독립전원공급 장치(IP)는, 계통(G)으로부터 전력이 정상적으로 공급되는지 여부를 센싱하는 고장등 진단장치(FSD); 상기 조명장치를 구성하는 LED 부하(LL)에 대응되는 전력을 공급하는 배터리(B); 상기 배터리(B)를 계통으로부터 전력을 공급받아 충전하거나 상기 LED 부하(LL)에 전력을 공급하는 전력변환기(PC); 상기 LED 부하(LL)와 배터리(B) 사이에 설치되는 스위치(T); 상기 배터리(B)의 충전상태 데이터로부터 배터리의 SOC를 추정하여 상기 전력변환기(PC)에 전력변환 시그널을 출력하고, 고장등 진단장치(FSD)로부터 입력되는 전압데이터로부터 계통정전유무를 판별하여, 계통이 정전으로 판별되는 경우 상기 스위치(T)에 On 시그널을 출력하여 상기 LED 부하(LL)에 전력을 공급하고, 상기 LED 부하(LL)의 출력을 제어하는 LED 제어 시그널을 송출하는 제어기(C);를 포함하여 구성된다.
상기 고장등 진단장치(FSD)는 계통(G)과 LED 부하(LL) 사이에 설치된 전원스위치에 병렬로 연결되는 100kΩ 이상인 값을 가지는 우회저항(121); 상기 우회저항(121)의 LED 부하방향 활선과 계통의 뉴트럴선사이에 설치되어 절연하되 전압을 낮추는 변압기(122); 상기 변압기(122)에 병렬로 연결되어 정류하는 정류기(123); 상기 정류기(123)에 병렬로 연결되어 평활하는 캐패시터(124); 상기 캐패시터(124)와 병렬로 연결되는 센싱저항(125); 및 평활된 전압을 센싱하는 전압센서(VS);;를 포함하여 구성된다.
상기 고장등 진단 장치(FSD)의 전압센서로부터 센싱되는 전압데이터가 상기 독립전원공급 장치(IP)에 설치되는 제어부에 유무선 통신에 의해 입력됨을 특징으로 한다.
상기 제어기(C)는 계통이 정전인 경우로 판별되는 경우, 배터리의 SOC 추정 연산에 의해 상기 LED 부하(LL)가 작동되는 시간을 연산하여 외부로 표시하는 디스플레이장치(부호 미부여 및 미도시)를 더 포함하되, 외부의 중앙관제센터에 작동시간 데이터를 유무선 통신으로 송출함이 바람직하다.
터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법은
정전등 정상적으로 계통으로부터 전력을 공급받을 수 있는지 여부를 상기 고장등 진단장치로부터 입력되는 전압데이터로 판별하는 정전등 고장 여부 판별 단계(S100);
정전등 고장으로 판별된 경우 상기 제어기가 상기 스위치에 On 시그널을 출력하는 스위치 On 단계(S110);
상기 스위치가 On 되어 상기 독립전원공급 장치에 포함된 배터리에 의해 독립전원을 공급하는 독립전원공급 단계(S120);
계통이 정상적으로 전력을 공급하는 것으로 판별된 경우 조명장치와 계통 사이에 설치된 전원스위치가 On된 것인지를 판별하는 전원스위치 On 판별 단계(S200);
전원스위치가 Off된 것으로 판별된 경우 상기 독립전원공급 장치에 포함된 배터리의 SOC를 MCU에 임베딩된 프로그램에 의해 추정하는 배터리 SOC 추정 단계(S210);
상기 배터리의 완충 여부를 판단하는 배터리 완충여부 판별 단계(S220);
상기 배터리가 완충되어 있지 아니한 경우 상기 제어기가 상기 전력변환기에 전력변환 시그널을 출력하여 상기 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계(S230); 및 상기 전원스위치가 On 되어 있는 경우 현재 시간이 사용자가 설정한 전력수요 시간 패턴 테이블에 따른 시간대를 만족하는지를 판별하여 불만족될 경우 상기 시작단계로 리턴하고 만족하는 경우 상기 배터리 SOC 추정 단계로 회귀하는 전력수요 패턴 테이블에 따른 시간대 만족 여부 판별 단계(S300);로 구성된다.
본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 운전자의 안전을 위해 LED 기반 계통 또는 배터리로부터 모두 전력을 공급받을 수 있는 터널 내 안전운행 및 긴급상황 등의 교통정보를 효과적으로 운전자에게 안내하는 하이브리드 조명장치를 제공한다.
(2) 본 발명은 별도의 보조배터리를 활용한 하이브리드 전원 방식을 활용하여 정전 시에도 활용이 가능하도록 한 Fail-Safe기능이 탑재 가능한 조명장치를 제공한다.
(3) 본 발명은 터널내 안전사고등 긴급상황 모니터링하여 운전자가 안전하게 대피할 수 있도록 조명장치에 의한 안내 기능 구현한다.
도 1은 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법을 시계열적 단계로 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명인운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법에 있어서, 계통이 비정전상태이고, 전원스위치도 On 상태인 경우의 전력 흐름과 제어신호를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법에 있어서, 계통이 비정전상태이고, 전원스위치가 Off인 상태인 경우의 전력 흐름과 제어신호를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법에 있어서, 계통이 정전상태인 경우의 전력흐름과 제어신호를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명인 고장등 진단 장치의 회로를 스키메틱으로 구현한 도면이다.
도 7은 본 발명에 대한 바람직한 일실시예의 예시로서, 전력수요 시간 패턴 테이블에 따른 시간대를 정하는 기준이 될 수 있는 우리나라의 요일별, 계절별 부하시간대를 나타낸 것으로서, 전력을 종속변수로 하고 있고, (a)는 봄, 여름, (b-1)은 여름, (b-2)는 겨울에 대한 첨두부하시간대를 표시한 도면이다.
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법을 시계열적 단계로 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명인운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법에 있어서, 계통이 비정전상태이고, 전원스위치도 On 상태인 경우의 전력 흐름과 제어신호를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법에 있어서, 계통이 비정전상태이고, 전원스위치가 Off인 상태인 경우의 전력 흐름과 제어신호를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법에 있어서, 계통이 정전상태인 경우의 전력흐름과 제어신호를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명인 고장등 진단 장치의 회로를 스키메틱으로 구현한 도면이며, 도 7은 본 발명에 대한 바람직한 일실시예의 예시로서, 전력수요 시간 패턴 테이블에 따른 시간대를 정하는 기준이 될 수 있는 우리나라의 요일별, 계절별 부하시간대를 나타낸 것으로서, 전력을 종속변수로 하고 있고, (a)는 봄, 여름, (b-1)은 여름, (b-2)는 겨울에 대한 첨두부하시간대를 표시한 도면이다.
도 1 및 5를 참조하면 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 있어서, 상기 독립전원공급 장치(IP)는, 계통(G)으로부터 전력이 정상적으로 공급되는지 여부를 센싱하는 고장등 진단장치(FSD); 상기 조명장치를 구성하는 LED 부하(LL)에 대응되는 전력을 공급하는 배터리(B); 상기 배터리(B)를 계통으로부터 전력을 공급받아 충전하거나 상기 LED 부하(LL)에 전력을 공급하는 전력변환기(PC); 상기 LED 부하(LL)와 배터리(B) 사이에 설치되는 스위치(T); 상기 배터리(B)의 충전상태 데이터로부터 배터리의 SOC를 추정하여 상기 전력변환기(PC)에 전력변환 시그널을 출력하고, 고장등 진단장치(FSD)로부터 입력되는 전압데이터로부터 계통정전유무를 판별하여, 계통이 정전으로 판별되는 경우 상기 스위치(T)에 On 시그널을 출력하여 상기 LED 부하(LL)에 전력을 공급하고, 상기 LED 부하(LL)의 출력을 제어하는 LED 제어 시그널을 송출하는 제어기(C);를 포함하여 구성된다.
도 6을 참조하면 상기 고장등 진단장치(FSD)는 계통(G)과 LED 부하(LL) 사이에 설치된 전원스위치에 병렬로 연결되는 100kΩ 이상인 값을 가지는 우회저항(121); 상기 우회저항(121)의 LED 부하방향 활선과 계통의 뉴트럴선사이에 설치되어 절연하되 전압을 낮추는 변압기(122); 상기 변압기(122)에 병렬로 연결되어 정류하는 정류기(123); 상기 정류기(123)에 병렬로 연결되어 평활하는 캐패시터(124); 상기 캐패시터(124)와 병렬로 연결되는 센싱저항(125); 및 평활된 전압을 센싱하는 전압센서(VS);;를 포함하여 구성된다.
상기 고장등 진단 장치(FSD)의 전압센서로부터 센싱되는 전압데이터가 상기 독립전원공급 장치(IP)에 설치되는 제어부에 유무선 통신에 의해 입력됨을 특징으로 한다.
상기 제어기(C)는 계통이 정전인 경우로 판별되는 경우, 배터리의 SOC 추정 연산에 의해 상기 LED 부하(LL)가 작동되는 시간을 연산하여 외부로 표시하는 디스플레이장치(부호 미부여 및 미도시)를 더 포함하되, 외부의 중앙관제센터에 작동시간 데이터를 유무선 통신으로 송출함이 바람직하다.
상기 제어기(C)는 계통이 정전이 될 경우를 대비하여 배터리(B)의 충전여부를 파악하여, 배터리가 완충되도록 하여야 하는바, 될 수 있으면 전력을 가장 많이 사용하는 시간대(첨두부하 시간대)를 회피하여 충전할 수 있도록 하는데, 물론 예외적인 경우도 있을 수 있는바, 비상시에 LED 부하에 전력을 공급하여 배터리가 완전 방전된 경우 정전이 회복되는 경우 바로 충전이 시작될 수 있도록 함이 바람직하다.
상기 제어기(C)는 상기 고장등 진단장치(FSD)에 포함된 전압센서(VS)로부터 센싱되어 입력되는 전압데이터를 10배 ~ 1000배 증폭한 데이터를 사용하여, 이로부터 계통 정전 유무를 판별하는 것을 특징으로 한다.
'증폭'이라는 단어를 사용하였으나, 실제 증폭회로를 사용한다는 의미가 아니고, 프로그램 내지 알고리즘내에서 센싱된 전압데이터값에 10 ~ 1000 중에서 선택되는 값을 곱하고, 이러한 곱해진 값을 기준으로 계통 정전 유무를 판별한다는 의미인 바, 계통이 정전 경우와 계통이 무정전이면서 단순히 전원스위치가 Off 된 경우에 센싱되는 전압값이 매우 작을 수 있고, 이중 계통이 무정전이면서 단순히 전원스위치가 Off 된 경우의 수치를 매우 작은 값이 아닌 특정 수치 이상의 판별되는 수치로 나타내어 0에 가까운 수치를 가지는 계통 정전인 경우와 구별하고자 하는 의미가 있다.
도 7을 참조하면 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법은
정전등 정상적으로 계통으로부터 전력을 공급받을 수 있는지 여부를 상기 고장등 진단장치로부터 입력되는 전압데이터로 판별하는 정전등 고장 여부 판별 단계(S100);
정전등 고장으로 판별된 경우 상기 제어기가 상기 스위치에 On 시그널을 출력하는 스위치 On 단계(S110);
상기 스위치가 On 되어 상기 독립전원공급 장치에 포함된 배터리에 의해 독립전원을 공급하는 독립전원공급 단계(S120);
계통이 정상적으로 전력을 공급하는 것으로 판별된 경우 조명장치와 계통 사이에 설치된 전원스위치가 On된 것인지를 판별하는 전원스위치 On 판별 단계(S200);
전원스위치가 Off된 것으로 판별된 경우 상기 독립전원공급 장치에 포함된 배터리의 SOC를 MCU에 임베딩된 프로그램에 의해 추정하는 배터리 SOC 추정 단계(S210);
상기 배터리의 완충 여부를 판단하는 배터리 완충여부 판별 단계(S220);
상기 배터리가 완충되어 있지 아니한 경우 상기 제어기가 상기 전력변환기에 전력변환 시그널을 출력하여 상기 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계(S230); 및
상기 전원스위치가 On 되어 있는 경우 현재 시간이 사용자가 설정한 전력수요 시간 패턴 테이블에 따른 시간대를 만족하는지를 판별하여 불만족될 경우 상기 시작단계로 리턴하고 만족하는 경우 상기 배터리 SOC 추정 단계로 회귀하는 전력수요 패턴 테이블에 따른 시간대 만족 여부 판별 단계(S300);로 구성된다.
도 7을 참조하면 전력수요 시간 패턴 테이블은 [표 1]과 같이 만들 수 있고, 이 [표 1]은 하나의 예시에 불과한 바 첨두부하 시간대 혹은 부하 소비전력(메가와트 단위)의 변화양상에 따라 하기의 [표 1]의 구체적인 시간대는 변화할 수 있음은 물론이다.
계절별 구분 첨두부하 시간대 상기 배터리 충전 가능 시간대
봄, 가을
[도 7 (a) 참조] 		17:30~21:30
22:00~23:30		 00:00~17:29
21:31~21:59
23:31~24:00
여름
[도 7 (b-1) 참조] 		09:30~23:30 00:00~09:29
23:31~24:00
겨울
[도 7 (b-2) 참조] 		09:30~12:30
13:30~21:00
22:30~24:00		 00:00~09:29
12:31~13:29
20:59~22:29
상기 표 1에서 첨두부하 시간대로부터 배터리 충전 가능 시간대로 전환되거나 반대인 경우 모두 초단위로 산정하여 서로 겹치지 않음을 유의할 필요가 있다.
상기 전력수요 시간 패턴 테이블에 따른 시간대 만족 여부 판별 단계(S400)는 한전에 전력공급의 부하(Load), 특히 여름의 첨두부하의 시간대에 전력부하를 최대한 줄여, 본 발명에 있어서의 조명시스템이 독립전원을 무리없이 사용할 수 있도록 하고, 첨두부하 시간대에 배터리부를 충전하도록 하여 한전 계통의 정전에 불리한 영향을 끼치지 않도록 함에 있다.
본 발명인 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치와 그 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 운전자의 안전을 위해 LED 기반 계통 또는 배터리로부터 모두 전력을 공급받을 수 있는 터널 내 안전운행 및 긴급상황 등의 교통정보를 효과적으로 운전자에게 안내하는 하이브리드 조명장치를 제공한다.
(2) 본 발명은 별도의 보조배터리를 활용한 하이브리드 전원 방식을 활용하여 정전 시에도 활용이 가능하도록 한 Fail-Safe기능이 탑재 가능한 조명장치를 제공한다.
(3) 본 발명은 터널내 안전사고등 긴급상황 모니터링하여 운전자가 안전하게 대피할 수 있도록 조명장치에 의한 안내 기능 구현한다.
FSD : 고장등 진단장치
WS : 전원스위치 LL : LED 부하
121 : 우회 저항 122 : 변압기
123 : 정류기 124 : 평활콘덴서
125 : 센싱 저항 VS : 전압센서
IP : 독립전원공급 장치 PC : 전력변환기
B : 배터리 C : 제어기
T : 스위치 G : 계통
S100 : 계통 정전등 고장 여부 판별 단계
S110 : 스위치 On 단계
S120 : 독립전원공급 단계 S200 : 전원스위치 On 판별 단계
S210 : 배터리 SOC 추정 단계 S220 : 배터리 완충여부 판별 단계
S230 : 배터리 충전 단계
S300 : 전력수요 패턴 테이블에 따른 시간대 만족 여부 판별 단계

Claims (4)

  1. 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치에 있어서,
    상기 독립전원공급 장치는,
    계통으로부터 전력이 정상적으로 공급되는지 여부를 센싱하는 고장등 진단장치; 상기 조명장치를 구성하는 LED 부하에 대응되는 전력을 공급하는 배터리; 상기 배터리를 계통으로부터 전력을 공급받아 충전하거나 상기 LED 부하에 전력을 공급하는 전력변환기; 상기 LED 부하와 배터리 사이에 설치되는 스위치; 상기 배터리의 충전상태 데이터로부터 배터리의 SOC를 추정하여 상기 전력변환기에 전력변환 시그널을 출력하고, 고장등 진단장치로부터 입력되는 전압데이터로부터 계통정전유무를 판별하여, 계통이 정전으로 판별되는 경우 상기 스위치에 On 시그널을 출력하여 상기 LED 부하에 전력을 공급하고, 상기 LED 부하의 출력을 제어하는 LED 제어 시그널을 송출하는 제어기;를 포함하여 구성되되,
    상기 고장등 진단장치는 계통과 LED 부하 사이에 설치된 전원스위치에 병렬로 연결되는 100kΩ 이상인 값을 가지는 우회저항; 상기 우회저항의 LED 부하방향 활선과 계통의 뉴트럴선사이에 설치되어 절연하되 전압을 낮추는 변압기; 상기 변압기에 병렬로 연결되어 정류하는 정류기; 상기 정류기에 병렬로 연결되어 평활하는 캐패시터; 상기 캐패시터와 병렬로 연결되는 센싱저항; 및 평활된 전압을 센싱하는 전압센서;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장등 진단 장치의 전압센서로부터 센싱되는 전압데이터가 상기 독립전원공급 장치에 설치되는 제어부에 유무선 통신에 의해 입력되는 것을 특징으로 하는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 계통이 정전인 경우로 판별되는 경우, 배터리의 SOC 추정 연산에 의해 상기 LED 부하가 작동되는 시간을 연산하여 외부로 표시하는 디스플레이장치를 더 포함하되, 외부의 중앙관제센터에 작동시간 데이터를 유무선 통신으로 송출하는 것을 특징으로 하는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치.
  4. 청구항 1 내지 3중 어느 하나의 항에 따른 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법은
    정전등 정상적으로 계통으로부터 전력을 공급받을 수 있는지 여부를 상기 고장등 진단장치로부터 입력되는 전압데이터로 판별하는 정전등 고장 여부 판별 단계;
    정전등 고장으로 판별된 경우 상기 제어기가 상기 스위치에 On 시그널을 출력하는 스위치 On 단계;
    상기 스위치가 On 되어 상기 독립전원공급 장치에 포함된 배터리에 의해 독립전원을 공급하는 독립전원공급 단계;
    계통이 정상적으로 전력을 공급하는 것으로 판별된 경우 조명장치와 계통 사이에 설치된 전원스위치가 On된 것인지를 판별하는 전원스위치 On 판별 단계;
    전원스위치가 Off된 것으로 판별된 경우 상기 독립전원공급 장치에 포함된 배터리의 SOC를 MCU에 임베딩된 프로그램에 의해 추정하는 배터리 SOC 추정 단계;
    상기 배터리의 완충 여부를 판단하는 배터리 완충여부 판별 단계;
    상기 배터리가 완충되어 있지 아니한 경우 상기 제어기가 상기 전력변환기에 전력변환 시그널을 출력하여 상기 배터리를 충전하는 배터리 충전 단계; 및
    상기 전원스위치가 On 되어 있는 경우 현재 시간이 사용자가 설정한 전력수요 시간 패턴 테이블에 따른 시간대를 만족하는지를 판별하여 불만족될 경우 상기 시작단계로 리턴하고 만족하는 경우 상기 배터리 SOC 추정 단계로 회귀하는 전력수요 패턴 테이블에 따른 시간대 만족 여부 판별 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 운전자 안전을 위한 터널 스마트 하이브리드 조명장치의 제어방법.
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