KR102364699B1

KR102364699B1 - 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차

Info

Publication number: KR102364699B1
Application number: KR1020210159042A
Authority: KR
Inventors: 김희성
Original assignee: 부커셰링코리아(주)
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2022-02-18

Abstract

본 발명은 청소용 고전압 배터리 시스템을 이용하되 고전압인터락 회로를 구성함으로써 스파크, 쇼크노이즈 등을 방지할 수 있는 안정성을 높인 전기식 노면청소차에 관한 것이다. 그의 구성은, 고출력을 제공하는 고전압배터리유닛; 독립되어 있는 사용처에 전력을 각각 공급하기 위하여 상기 고전압배터리유닛에 연결되는 배전반; 상기 배전반과 각각 연결되는 것으로서 공급받은 직류전원을 교류전원으로 변환시키기 위한 복수 개의 인버터; 상기 인버터에 각각 연결됨으로써 인버터를 통해 공급되는 교류전원을 사용하여 노면청소를 위한 동력을 발생시키는 복수 개의 청소장비; 및 상기 고전압배터리유닛으로부터 상기 청소장비에 공급되는 전력을 온오프하기 위한 인터락수단을 포함하되; 상기 인터락수단은, 상기 고전압배터리유닛의 출력단자와 상기 배전반 사이에 연결되어 있는 고압케이블의 중간에 설치되는 것으로서, 차량운행을 위해 자체적으로 구비되어 있는 차량배터리로부터 전원을 공급받아 상기 고압케이블을 통전시키는 릴레이스위치; 일단은 상기 릴레이스위치에 연결되며, 폐루프(closed loop)를 이루도록 상기 배전반과 인버터를 순차적으로 통과한 후 차체에 접지되는 릴레이스위치케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차{Electric Road Cleaning Vehicle Having Improved Safety By High Voltage Interlock Circuit System}

본 발명은 전기노면청소차에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 청소용 고전압 배터리 시스템을 이용하되 고전압인터락 회로를 구성함으로써 스파크, 쇼크노이즈 등을 방지할 수 있는 안정성을 높인 전기식 노면청소차에 관한 것이다.

노면청소차량은 일반도로, 활주로 등의 노면을 청소하기 위한 특수차량으로서 차량의 운행을 위한 엔진과는 별도로 청소용 장비를 구동하기 위한 독립된 동력원을 필요로 한다.

종전에는 내연기관 엔진을 청소용 장비를 구동하기 위한 동력원으로 이용하여 왔다. 대용량의 블로워, 워터펌프, 브러쉬, 유압펌프 등을 기동하기 위해서는 큰 에너지를 필요로 하기 때문이다.

그러나 근래는 배터리 기술의 발전, 환경보호를 위한 탄소배출량 저감 노력에 의해 내연기관의 사용이 자제되고 있는 분위기에 있다. 본 발명은 노면청소차량의 청소장비를 전기에너지를 이용하여 가동시킬 수 있는 전기적 시스템에 관한 것이다.

청소장비는 차량의 운행을 위해 구비되어 있는 12V 또는 24V 용량의 배터리로써 작동시킬 수 없으며, 별도의 고전압 배터리 시스템을 이용하여야 한다.

고전압 배터리 시스템을 이용함에 있어서, 노면청소차량의 운전환경은 기후변화, 노면상태에 따라서 열악한 운전환경에 처하게 된다. 노면에 있는 장애물도 그 종류나 성질을 예측할 수 없는 경우가 많기 때문에 불측의 상황이 많이 발생한다. 그러므로 노면청소차량에 고전압 배터리 시스템을 적용하기 위해서는 고전압 배터리 시스템의 전기적 안정화와 전기 안전에 대한 특별한 고려가 필요하게 된다. 또한 노면청소차량은 고전압 배터리 시스템은 고전압 뿐 아니라 중전류 내지 대전류를 필요로 하는 만큼 그 시스템의 조립 및 배선 커넥터 연결 등의 과정에서 작업자의 감전 우려를 막을 수 있어야 한다.

대한민국 특허등록 제10-0858685호 대한민국 특허등록 제10-2065695호

위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은 노면청소를 위한 청소용 장비를 구동하기 위해 필요한 동력원이 고전압 배터리 시스템으로 되어 있는 노면청소차량을 제공하는 것에 있다. 좀 더 구체적으로는 노면청소용 장비의 고전압 배터리 시스템의 안전성을 향상시킴으로써 작업자 및 장치를 함께 보호할 수 있는 노면청소차의 고전압인터락 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 목적은, 고출력을 제공하는 고전압배터리유닛; 독립되어 있는 사용처에 전력을 각각 공급하기 위하여 상기 고전압배터리유닛에 연결되는 배전반; 상기 배전반과 각각 연결되는 것으로서 공급받은 직류전원을 교류전원으로 변환시키기 위한 복수 개의 인버터; 상기 인버터에 각각 연결됨으로써 인버터를 통해 공급되는 교류전원을 사용하여 노면청소를 위한 동력을 발생시키는 복수 개의 청소장비; 상기 고전압배터리유닛으로부터 상기 청소장비에 공급되는 전력을 온오프하기 위한 인터락수단;을 포함하되;

상기 인터락수단은, 상기 고전압배터리유닛의 출력단자와 상기 배전반 사이에 연결되어 있는 고압케이블의 중간에 설치되는 것으로서, 차량운행을 위해 자체적으로 구비되어 있는 차량배터리로부터 전원을 공급받아 상기 고압케이블을 통전시키는 릴레이스위치;

일단은 상기 릴레이스위치에 연결되며, 폐루프(closed loop)를 이루도록 상기 배전반과 인버터를 순차적으로 통과한 후 차체에 접지되는 릴레이스위치케이블;을 포함함으로써;

상기 릴레이스위치케이블의 어느 한 곳에 단선이 생길 경우에 상기 배전반으로 공급되는 전력이 상기 릴레이스위치에 의해 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 고압케이블과 릴레이스위치케이블은 하나의 케이블로 합체된 상태로 상기 배전반과 인버터에 각각 연결되며;

상기 배전반과 인버터의 연결부위에는 전기적인 연결 및 분리를 가능하게 하는 커넥터가 설치되어 있을 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 커넥터는 고압케이블을 연결 또는 분리하기 위한 고압연결단자와, 릴레이스위치케이블을 연결 또는 분리하기 위한 저압연결단자를 포함하며;

상기 커넥터를 연결하는 경우 상기 고압연결단자가 먼저 접속되며; 상기 커넥터를 분리하는 경우 상기 저압연결단자가 먼저 분리되도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 노면청소차량에 구비되어 있는 블로워, 워터펌프, 브러쉬 등을 구동하기 위한 동력원으로 고전압 배터리 시스템을 사용하는 노면청소차가 제공된다. 특히, 열악한 운전환경에서도 고전압 시스템의 전기적 스파크, 쇼크노이즈 등 전기적 문제를 억제함으로써 고전압 시스템을 안정적으로 운영할 수 있으며 나아가 작업자를 고전압 감전으로부터 보호할 수 있는, 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차가 제공된다.

이에 의하면, 고전압 배터리 시스템을 적용하는 노면전기차량에서 고전압 시스템의 전기적 안정화와 전기 안전에 대한 대책이 마련되는 것이며, 본 발명의 노면청소차량의 고전압 배터리 시스템은 고전압 뿐 아니라 큰 전류를 필요로 하는 만큼 그 시스템의 조립 및 배선 커넥터 연결 등의 과정에서 작업자의 감전 우려도 막을 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차의 청소장치의 회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차의 커넥터의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차의 측면 구성도이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

본 발명에 의한 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차(1. 이하, ‘노면청소차’라 함)는 노면을 청소하기 위한 것으로서 일반적으로 노면에 물을 분사하고 브러시로 긁어내며 진공으로 이물질을 흡입하는 시스템을 가지고 있다. 노면은 보통 포장도로이며, 일반도로가 될 수도 있고 비행장의 활주로가 될 수도 있으며 광장이나 주차장이 될 수도 있다. 주된 작업 장소에 따라 노면청소차의 구체적인 구성은 상이할 수 있다. 노면청소차의 구체적인 작업방식이나 구조에 따라서 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니 한다.

본 발명은 특히 전기식 노면청소차(1)에 관한 것이며, 배터리 전원을 이용하여 청소부를 구성하는 각 장치를 운전하는 시스템을 가지고 있다. 청소부의 각 장치, 즉 청소장비(20)는 블로워(21), 브러쉬(22), 워터펌프(23) 등을 말한다. 청소장비(20)의 실질적인 구성은 예시된 것과 다를 수 있으며, 그 종류도 다양할 수 있다. 청소장비(20)는 큰 동력을 필요로 하므로 대용량 배터리 시스템을 필요로 한다.

도 1에는 3종의 청소장비(20)가 예시되고 있다. 고전압배터리유닛(10)이 각 청소장비(20)에 동력을 공급한다. 고전압배터리유닛(10)은 예를 들어, DC 300 ~ 800V, 좀 더 구체적으로는 DC550 ~ 750V 의 고출력을 제공할 수 있다.

도 2에 도시된 배전반(30)은 독립되어 있는 사용처에 전력을 각각 분배 공급하기 위한 것이다. 배전반(30)은 고압케이블(11)을 통해 고전압배터리유닛(10)의 출력측에 연결된다. 배전반(30)의 출력측에는 복수 개의 고압케이블(11)이 병렬로 분기 연장되게 된다.

배전반(30)의 각 출력측은 복수 개의 인버터(40,40',40")와 각각 전기적으로 연결된다. 인버터(40,40',40")는 공급받은 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환시키기 위한 것이다. 현재 시중에 제공되고 있는 대용량 청소장비가 보통 3상 교류전원을 이용하고 있기 때문이다. 따라서 인버터(40,40',40")이전에는 2상의 고압케이블(11')이 되고 그 이후에는 3상의 고압케이블(11")이 된다.

복수 개의 청소장비(20)가 인버터(40,40',40")의 출력단에 각각 연결됨으로써 교류전원을 사용하여 노면청소를 위한 동력을 발생시킨다. 언급한 것처럼, 청소장비는 블로워(21), 브러쉬(22), 워터펌프(23)를 포함할 수 있다.

블로워(21), 브러쉬(22), 워터펌프(23)는 각각 블로워모터(71), 브러쉬모터(72) 및 워터펌프모터(23)에 의해 구동된다. 블로워모터(71)는 100KW의 대용량모터일 수 있고, 브러쉬모터(72) 및 워터펌프모터(73)는 10KW의 소형모터일 수 있다.

본 발명의 특징에 의하면, 고전압배터리유닛(10)으로부터 청소장비(20)에 공급되는 전력을 온오프하기 위한 인터락수단(interlock means)이 포함된다. 인터락(interlock)은 기계 각 부분의 작동이 정상적으로 작동하는 조건이 만족되지 못하는 경우에 기계적, 유ㆍ공압적 등의 방법에 의해 자동적으로 그 기계를 작동할 수 없도록 하는 기구를 말하는 것으로서 주로 안전장치로 사용된다.

본 발명의 실시예에 의하면 릴레이스위치(50)와, 폐루프(closed loop) 회로를 이루는 릴레이스위치케이블(52)이 인터락수단으로 사용된다. 릴레이스위치케이블(52)은 구분의 편의를 위해 도 2에서 점선으로 표시되어 있다.

릴레이스위치(50)는 차량운행을 위해 구비되어 있는 자체 배터리, 즉 차량배터리(51)의 전원을 이용한다. 릴레이스위치(50)의 일측 단자는 차량배터리(51)의 (+)단자에 접속되고 타측 단자는 (-)단자에 접지되어 있는 차체에 연결된다.

차량배터리(51)는 DC12V 또는 DC24V의 용량을 가지는데, 대형차에 속하는 노면청소차(1)는 일반적으로 DC24V 용량의 배터리를 사용한다.

릴레이스위치(50)는 고전압배터리유닛(10)의 출력단자와 배전반(30) 사이에 연결되어 있는 고압케이블(11)의 중간에 설치된다. 릴레이스위치(50)는 정상운전 상태에서 각 청소장비(20)에 고전압이 공급되도록 접점(12)을 온(on)하여 고압케이블(11)을 통전시킨다. 그러나 청소장비(20)의 어느 하나를 포함하여 회로 상에 단선이 생긴 경우에는 배전반(30)에 공급되는 전기를 차단하기 위해 접점(12)을 오프(off)하여 고압케이블(11)을 단락시킨다.

즉 어느 한 곳에 문제가 생긴 경우에는 릴레이스위치(50)로 하여금 청소장비(20)에 공급되는 전체 전원의 전류흐름을 차단하도록 하는 것이다. 이로써 회로의 어느 일부분에 과부하가 걸리거나, 일부 청소장비만 헛되이 구동하는 문제 등을 사전에 방지할 수 있게 되는 것이다.

릴레이스위치케이블(52)은 일단이 릴레이스위치에 연결된 상태에서 폐루프 회로를 이루도록 도 1에 도시된 바와 같이 배전반(30)과 각 인버터(40,40',40")를 순차적으로 통과한 후 타단이 차체에 접지된다. 릴레이스위치케이블(52)은 배전반(30), 제1인터버(40), 배전반(30), 제2인버터(40'), 배전반(30), 제3인버터(40") 및 배전반(30)을 차례로 통과하게끔 연장되고 있다.

다만, 도 1에 도시된 바와 같이 릴레이스위치케이블(52)은 인터버(40,40',40")까지만 연장된 다음 회선(回旋)하도록 배선될 수도 있고, 경우에 따라서는 구동장치 본체까지 연장된 다음 회선하도록 배선될 수 있다. 도 1에 도시된 바에 의하면 제1인터버(40)로 유입되는 릴레이스위치케이블(52)은 100KW 용량의 블로워모터(71)까지 연장된 다음 회선되고 있다.

릴레이스위치케이블(52)의 임의의 어느 한 곳에 단선이 생길 경우에 배전반(30)으로 공급되는 전력은 릴레이스위치(50)에 의해 차단된다. 그 결과 모든 청소장비(20)는 가동할 수 없는 상태가 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 고압케이블(11)과 릴레이스위치케이블(52)은 하나의 케이블(63,64, 도 2 참조)로 합체된 상태에서 배전반(30)과 인버터(40,40',40")에 각각 연결된다. 그리고 배전반(30)과 인버터(40,40',40")의 연결부위 전부 또는 일부에는 전기적인 연결 및 분리를 가능하게 하는 커넥터(60-1, 60-2,60-3,60-4,60-5,60-6,60-7. 이하, '60')가 설치되어 있다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 배전반(30)의 입력부 1곳(60-1), 배전반(30)의 출력부 3곳(60-2,60-3,60-4), 및 인버터(40,40',40")의 각 입력부(60-5,60-6, 60-7)에 커넥터(60)가 설치되어 있다. 즉 배전반(30)과 인버터(40,40',40")의 모든 연결부위에 커넥터(60)가 설치되어 있는 것이다.

모든 커넥터(60)는 동일한 방식으로 되어 있을 수도 있고, 다른 형식으로 되어 있을 수 있다. 청소장비(20) 중 어느 것만을 분리, 정비, 교체하고자 할 때 해당 커넥터(60)만을 분리하면 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 커넥터(60)의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.

커넥터(60)는 고압케이블(11)을 연결 또는 분리하기 위한 고압연결단자(61-1,62-1)와, 릴레이스위치케이블(52)을 연결 또는 분리하기 위한 저압연결단자(61-2,62-2)를 포함한다. 나아가 커넥터(60)를 연결하는 경우 고압연결단자(61-1,62-1)가 먼저 접속되며, 커넥터(60)를 분리하는 경우 저압연결단자(61-2,62-2)가 먼저 분리되도록 구성된다. 이하, 좀 더 상세히 설명한다.

커넥터(60)는 암수결합하는 소켓(61,62)으로 구성된다. 수소켓(61)에는 수단자(61-1,61-2)가 설치되어 있고, 암소켓(62)에는 암단자(62-1,62-2)가 설치되어 있다. 수단자(61-1,61-2)는 길이가 상대적으로 긴 고압수단자(61-1)와 길이가 상대적으로 짧은 저압수단자(61-2)로 구성된다. 고압수단자(61-1)는 고압케이블(11)과 연결되어 있는 것이며, 저압수단자(61-2)는 릴레이스위치케이블(52)과 연결되어 있다.

암단자(62-1,62-2)는 길이가 상대적으로 긴 고압암단자(62-1)와 길이가 상대적으로 짧은 저압암단자(62-2)로 구성된다. 고압암단자(62-1)는 고압케이블(11)과 연결되어 있는 것이며, 저압암단자(62-2)는 릴레이스위치케이블(52)과 연결되어 있다.

위와 같은 구성의 경우 도 2(b)에 도시된 것처럼 소켓(61,62)이 암수결합하는 과정에서 고압수단자(61-1)와 고압암단자(62-1)가 먼저 전기적으로 접속하게 되고 따라서 고압케이블(11)이 먼저 연결된다. 그러나 이 상태에서 전력이 공급되지는 않는다. 왜냐하면 릴레이스위치케이블(52)이 여전히 단선되어 있는 상태여서 릴레이스위치(50)가 오프(off)되어 있기 때문이다.

그러나 소켓(61,62)을 도 2(c)에 도시된 것처럼 완전히 암수결합하게 되면 저압수단자(61-2)와 고압암단자(62-2)까지 전기적으로 접속하게 되고 따라서 릴레이스위치케이블(52)이 끊김 없이 연결되어 릴레이스위치(50)가 온(on)된다. 그러면 비로소 고전압배터리유닛(10)의 전원이 고압케이블(11)을 통해 배전반(30)과 인버터(40,40',40")를 통해 청소장비(20)에 공급된다.

어느 하나의 커넥터(60)를 분리할 때는 위의 설명과 역순으로 진행된다. 즉 먼저 릴레이스위치(50)가 오프(off)되어 고전압배터리유닛(10)으로부터의 전력공급이 차단되고, 이후 고압케이블(11)이 전기적으로 분리된다.

위와 같은 구성은 고압케이블(11)을 연결(또는 분리)하는 것과 동시에 고전압이 흐를 경우(또는 차단될 경우)에 생기는 스파크, 쇼크노이즈 등 전기적 트러블을 방지하기 위한 것이다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 다양한 조합이 가능할 것이며, 가능한 모든 조합은 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1 : 노면청소차 10 : 고전압배터리유닛
11 : 고전압케이블 12 : 접점
20 : 청소장비 21 : 블로워
22 : 브러쉬 23 : 워터펌프
30 : 배전반 40,40',40" : 인버터
50 : 릴레이스위치 51 : 차량배터리
52 : 릴레이스위치케이블
60(60-1,60-2,60-3,60-4,60-5,60-6,60-7) : 커넥터
71 : 블로워모터 72 : 브러쉬모터
73 : 워터펌프모터

Claims

고출력을 제공하는 고전압배터리유닛;
독립되어 있는 사용처에 전력을 각각 공급하기 위하여 상기 고전압배터리유닛에 연결되는 배전반;
상기 배전반과 각각 연결되는 것으로서 공급받은 직류전원을 교류전원으로 변환시키기 위한 복수 개의 인버터;
상기 인버터에 각각 연결됨으로써 인버터를 통해 공급되는 교류전원을 사용하여 노면청소를 위한 동력을 발생시키는 복수 개의 청소장비; 및
상기 고전압배터리유닛으로부터 상기 청소장비에 공급되는 전력을 온오프하기 위한 인터락수단을 포함하되;
상기 인터락수단은,
상기 고전압배터리유닛의 출력단자와 상기 배전반 사이에 연결되어 있는 고압케이블의 중간에 설치되는 것으로서, 차량운행을 위해 자체적으로 구비되어 있는 차량배터리로부터 전원을 공급받아 상기 고압케이블을 통전시키는 릴레이스위치;
일단은 상기 릴레이스위치에 연결되며, 폐루프(closed loop)를 이루도록 상기 배전반과 인버터를 순차적으로 통과한 후 차체에 접지되는 릴레이스위치케이블;을 포함함으로써;
상기 릴레이스위치케이블의 어느 한 곳에 단선이 생길 경우에 상기 배전반으로 공급되는 전력이 상기 릴레이스위치에 의해 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차.
제1항에 있어서,
상기 고압케이블과 릴레이스위치케이블은 하나의 케이블로 합체된 상태로 상기 배전반과 인버터에 각각 연결되며;
상기 배전반과 인버터의 연결부위에는 전기적인 연결 및 분리를 가능하게 하는 커넥터가 설치되는 것을 특징으로 하는 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차.
제2항에 있어서,
상기 커넥터는 고압케이블을 연결 또는 분리하기 위한 고압연결단자와, 릴레이스위치케이블을 연결 또는 분리하기 위한 저압연결단자를 포함하되;
상기 커넥터를 연결하는 경우 상기 고압연결단자가 먼저 접속되며;
상기 커넥터를 분리하는 경우 상기 저압연결단자가 먼저 분리되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압인터락 회로를 구성하여 안전성을 높인 전기식 노면청소차.