KR101333170B1 - 에너지 저장장치 및 에너지 저장장치의 전기 결선 차단 또는 단절 방법 - Google Patents

에너지 저장장치 및 에너지 저장장치의 전기 결선 차단 또는 단절 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 결선(4)을 통해 연결되는 적어도 2개의 에너지 소스들(1) 및 안전 요소(2)를 구비한 에너지 저장 장치, 특히 자동차용 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 안전 요소(2)는 에너지 소스들(1) 사이의 전기 결선(4)을 단절하기 위해 변형 및/또는 팽창할 수 있다. 또한, 본 발명은 적어도 2개의 에너지 소스들(1)을 구비한 에너지 저장 장치 전기 결선들을 단절하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 적어도 하나의 검출 수단에 의해 에너지 저장 장치의 단락 위험을 검출하는 단계, 검출 수단의 검출 결과에 따라 추진제(3)를 활성화하는 단계, 에너지 저장 장치의 적어도 하나의 전기 결선(4)을 단절하기 위해 추진제(3)를 활성화함으로써 적어도 하나의 안전 요소(2)를 변형 및/또는 팽창시키는 단계를 포함한다.

Description

에너지 저장장치 및 에너지 저장장치의 전기 결선 차단 또는 단절 방법{AN ENERGY STORE DEVICE AND METHOD FOR SEVERING ELECTRICAL CONNECTION OF SUCH AN ENERGY STORE DEVICE}
본 발명은 적어도 2개의 에너지 소스들, 예컨대 배터리 셀들을 구비한 자동차용, 특히 하이브리드/전기 자동차용 에너지 저장 장치 내지 그러한 에너지 저장 장치의 전기 결선을 단절하는 방법에 관한 것이다.
자동차, 특히 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 사고 상황들에서는, 통상적으로 금속으로 이뤄지고 하나 이상의 배터리 셀들을 포함하고 있는 배터리 하우징이 자동차 차체의 변형에 의해 2개의 지점들에서 배터리 또는 배터리 셀들의 배터리 단자들에 갖다 대어질 수 있고, 그에 따라 배터리가 단락되고 그로 인해 발생하는 소산 열에 의거하여 터질 수 있다. 보닛 또는 배터리에서의 단락은 단락의 접촉점들에서의 가열을 유발하여 배터리 및 자동차를 화재의 위험에 빠뜨릴 수 있다. 사고 중에 또는 사고 후에 자동차 배터리가 단락되지 않고 자동차 전기 시스템으로부터 확실하게 분리되는 것을 보장하여야 한다.
자동차에서 배터리를 자동차 전기 시스템으로부터 단절하기 위한 일련의 안전 장치들이 공지되어 있다. 그러한 안전 장치들에서는, 손상 시에 또는 다른 비상 시에 배터리를 신속하고도 확실하게 자동차 전기 시스템으로부터 단절하기 위해 배터리에의 전기 결선을 커터에 의해 잘라냄으로써 자동차 배터리로부터 방출되는 전류를 자동차 전기 시스템으로부터 차단한다. 그리하여 기술적 장치들의 손상 또는 인명의 위해가 방지될 수 있다. 그 경우, 배터리로부터 나오는 자동차의 라인들이 충돌 시에 분리된다. 그러나 자동차 배터리는 여전히 전력 공급 능력이 있어 혹시라도 있을 수 있는 단락으로부터 배제되지 못한다.
WO 9954904로부터, 활성화될 수 있는 수단이 직접적으로 또는 강성 수단을 통해 전력선에 작용하는 트리거 압력을 생성할 수 있는, 전기 회로를 단절하는 장치가 공지되어 있다.
DE 44 13 847 B4는 추진 에너지가 인가될 수 있는 분리 수단 또는 커터를 구비하여 전기 에너지 소스를 자동차의 전기 시스템으로부터 단절할 수 있는 차단 장치를 구비한 자동차용 안전 장치를 개시하고 있다.
본 발명의 과제는 단락에 대해 보호되는 적어도 2개의 에너지 소스들을 구비한 에너지 저장 장치를 제공하는 것이다.
그러한 과제는 본 발명에 따라 청구항 1의 특징들을 갖는 에너지 저장 장치 내지 청구항 9의 특징들을 갖는 방법에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 구성들 및 부가의 구성들에 관한 것이다.
본 발명은 위험한 상황에서 단락을 배제하기 위해 혹시라도 있을 수 있는 에너지 소스의 플러스 극과 마이너스 극 사이의 직접적인 전기 연결을 회피시킨다는 사상에 기반을 두고 있다. 본 발명에 따르면, 전기 결선을 통해 연결되는 적어도 2개의 에너지 소스들을 구비한 에너지 저장 장치로서, 에너지 저장 장치가 에너지 소스들 사이의 전기 결선을 단절하는 안전 요소를 구비하고, 안전 요소가 전기 결선을 끊기 위해 변형할 수 있는 및/또는 팽창할 수 있는 에너지 저장 장치가 제공된다. 에너지 저장 장치 내지 에너지 소스들에서 또는 그와 연결된 회로에서 단락 위험이 발생할 수 있으면, 안전 요소가 전기 결선을 비가역적으로 단절하기 위해 그 변형 또는 팽창에 의해 전기 결선을 직접 가압할 수 있다. 에너지 저장 장치는 예컨대 2개 이상의 자동차용, 특히 하이브리드/전기 자동차용 배터리 셀들을 포함하는 배터리로서 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 부가의 구성에 따르면, 에너지 저장 장치는 안전 요소를 변형시키는 및/또는 팽창시키는 적어도 하나의 추진제를 구비한다. 추진제는 충돌 추진 장약일 수 있고, 사고 시에 예컨대 제어 가능한 기폭 유닛에 의해 활성화될 수 있다. 추진 장약이 점화되면, 안전 요소가 팽창하여 그 팽창에 의해 생성된 힘을 에너지 소스들의 전기 결선에 직접 가하고, 그럼으로써 전기 결선이 끊어진다.
본 발명의 바람직한 구성에 따르면, 에너지 저장 장치는 적어도 하나의 검출 수단, 특히 충돌 센서를 구비하는데, 그 검출 수단의 검출 결과에 따라 추진제가 활성화될 수 있다. 검출 수단이 비상 상황(예컨대, 충돌)을 인지하면, 그 검출 수단은 예컨대 전기 신호를 제어 장치에 전달하고, 다시 제어 장치가 추진제의 기폭 유닛을 활성화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 안전 요소는 탄성 직물 호스 또는 플라스틱 호스로서 형성된다. 호스가 변형하거나 팽창하면, 호스의 횡단면이 증가한다. 그러면, 호스가 팽창에 의해 에너지 소스들의 전기 결선에 직접 부딪쳐 전기 결선을 끊는다. 그러한 호스는 변형 또는 팽창 후에 교체 없이 사용될 수 있는데, 왜냐하면 그것이 다시 그 원래의 상태로 수축하기 때문이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 전기 결선은 적어도 하나의 예정 파괴점(predetermined breaking point), 특히 홈을 구비한다. 그와 같이 하여, 첫째로 전기 결선의 적어도 하나의 단절점이 미리 정해지고, 둘째로 그러한 소정의 예정 파괴점이 전기 결선을 끊는 것을 수월하게 해준다. 전기 결선이 취성의 전기 전도 재료, 예컨대 특정의 구리 합금 또는 알루미늄 주물로 이뤄지는 경우, 전기 결선이 용이하게 끊어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 안전 요소는 전기 결선과 에너지 소스들 사이에 배치된다. 통상적으로 전기 결선과 에너지 소스들 사이의 간격이 작은데도 팽창한 안전 요소가 비교적 큰 횡단면을 갖기 때문에, 안전 요소가 팽창력을 전기 결선에 더 잘 강력하게 가할 수 있다. 또한, 안전 요소를 전기 결선과 에너지 소스들 사이에 배치함으로써 추가의 공간 소요가 절감되기 때문에, 에너지 저장 장치의 공간 소모가 감소할 수 있다.
또한, 본 발명은 적어도 2개의 에너지 소스들을 구비한 에너지 저장 장치, 특히 자동차용 에너지 저장 장치의 전기 결선을 단절하는 방법으로서, 적어도 하나의 검출 수단, 예컨대 충돌 센서에 의해 에너지 저장 장치의 단락 위험, 특히 사고를 검출하는 단계, 검출 수단의 검출 결과에 따라 추진제를 활성화하는 단계, 이어서 에너지 저장 장치의 적어도 하나의 전기 결선을 단절하기 위해 추진제를 활성화함으로써 적어도 하나의 안전 요소를 변형 및/또는 팽창시키는 단계를 포함하는 에너지 저장 장치의 전기 결선 단절 방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 첨부 도면들에 도시된 실시예들에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 안전 요소를 구비한 에너지 저장 장치를 나타낸 도면이고,
도 2a 및 2b는 호스의 형태의 안전 요소를 나타낸 도면이다.
도 1에는, 직렬 연결된 다수의 배터리 셀들(1) 및 안전 요소(2)를 구비한 자동차 배터리로서의 에너지 저장 장치가 도시되어 있다. 안전 요소(2)는 탄성 호스의 형태로 형성될 수 있다. 전기 결선들(4)은 특정의 구리 합금 또는 알루미늄 주물로 이뤄지고, 그에 따라 취성을 갖게 형성될 수 있다. 전기 결선들(4)은 배터리 셀들(1)을 직렬로 연결하기 위해 2개씩의 인접한 배터리 셀들(1)의 플러스 극(6)과 마이너스 극(7)을 브리지 연결한다. 안전 요소(2)는 전기 결선들(4)과 배터리 셀들(1) 사이에 배치되는데, 안전 요소(2)의 길이 방향 축이 전기 결선들(4)을 대략 가로질러 플러스 극들(6)과 마이너스 극들(7) 사이에서 배터리 셀들(1) 상에 부설된다. 안전 요소(2)의 일 단부에는, 안전 요소(2)를 팽창시키기 위해 충돌 시에 점화되어 활성화될 수 있는 충돌 추진 장약(3)이 배치된다.
도 2a 및 2b는 안전 요소(2)가 탄성 호스의 형태로 형성된다는 것과, 호스(2)가 전기 결선들(4)의 단절을 위해 어떻게 그 기능을 발휘하는지 도시하고 있다. 도 2a 및 2b에서, 호스(2)는 그 원래의 상태(도 2a)와 그 팽창한 상태(도 2b)로 각각 도시되어 있다. 각각의 전기 결선(4)에는 적어도 하나의 홈(5)이 형성되어 있다. 그러한 홈들(5)은 전기 결선(4)의 예정 파괴점을 각각 지정할 수 있다. 그것은 아래쪽으로부터 충격력이 결선(4)에 가압될 때에 결선이 끊어지는 것을 수월하게 해준다.
평상 시에는, 호스(2)가 전기 결선들(4)과 배터리 셀들(1) 사이에서 그 원래의 상태로 위치한다. 충돌 시에는, 배터리 또는 자동차의 검출 수단, 특히 충돌 센서(도면에 도시되지 않음)가 충돌을 인지하여 자동차의 안전 시스템에 전기 신호를 전송하고, 그러며 그 안전 시스템이 충돌 추진 장약(3)을 활성화한다. 점화 후에 충돌 추진 장약(3)이 연소하여 호스(2) 내에 고압의 연소 가스를 생성한다. 호스(2)는 상승한 내부 압력에 의거하여 원래의 상태에서보다 더 큰 팽창된 횡단면을 취한다. 그와 같이 횡단면이 증가함에 따라, 호스(2)의 외벽이 전기 결선(4)에 부딪친다. 따라서, 호스(2)가 그 늘어난 외벽에 의해 결선들(4)에 직접 충격력을 가하여 홈들(5)에서 결선들(4)을 끊어버린다. 그러면, 배터리 또는 배터리 셀들(1)이 확실하게 차단되고, 그럼으로써 배터리 또는 배터리 셀들(1)에서의 단락이 배제되게 된다. 또한, 호스(2)에 의해 배터리가 자동차의 전기 시스템으로부터 전기적으로 단절되기도 한다. 전기 결선들(4)이 끊어진 후에는, 호스(2)가 그 원래의 상태로 수축할 수 있고, 그럼으로써 호스(2)가 교체 없이 배터리용 안전 요소로서 반복하여 여러 번 사용될 수 있다.
또한, 전술한 에너지 저장 장치는 다른 에너지 저장 장치들과 서로 연결될 수도 있다. 저장된 총 에너지가 증가한다. 특히, 그것은 만족할만한 운행 거리에 충분한 개수의 배터리 셀들에 도달하기 위해 의의가 있다.

Claims (11)

  1. 전기 결선(4)을 통해 연결되는 적어도 2개의 에너지 소스들(1) 및 안전 요소(2)를 구비한 에너지 저장 장치에 있어서,
    안전 요소(2)는 에너지 소스들(1) 사이의 전기 결선(4)을 단절하기 위해 변형 또는 팽창할 수 있고, 상기 안전 요소(2)의 변형 또는 팽창으로 인해 상기 안전 요소(2)가 상기 전기 결선(4)을 가압하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 에너지 저장 장치는 안전 요소(2)를 변형 또는 팽창시키기 위한 적어도 하나의 추진제(3)를 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 에너지 저장 장치는 적어도 하나의 검출 수단을 구비하되, 검출 수단의 검출 결과에 따라 추진제(3)가 활성화될 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 안전 요소(2)는 직물 호스 또는 플라스틱 호스인 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 안전 요소(2)는 전기 결선(4)을 단절하는데 반복하여 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전기 결선(4)은 적어도 하나의 예정 파괴점(5)을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 안전 요소(2)는 전기 결선(4)과 에너지 소스들(1) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치.
  8. 적어도 2개의 에너지 소스들(1)을 구비한 에너지 저장 장치의 전기 결선들을 단절하는 방법으로서,
    - 적어도 하나의 검출 수단에 의해 에너지 저장 장치의 단락 위험을 검출하는 단계,
    - 검출 수단의 검출 결과에 따라 추진제(3)를 활성화하는 단계,
    - 에너지 저장 장치의 적어도 하나의 전기 결선(4)을 단절하기 위해 추진제(3)를 활성화함으로써 적어도 하나의 안전 요소(2)를 변형 또는 팽창시키는 단계를 포함하고, 상기 안전 요소(2)의 변형 또는 팽창으로 인해 상기 안전 요소(2)가 상기 전기 결선(4)을 가압하는 에너지 저장 장치의 전기 결선 단절 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 안전 요소(2)를 직물 호스 또는 플라스틱 호스의 형태로 형성하고, 전기 결선(4)을 단절하기 위해 그 길이 방향 축을 가로질러 안전 요소(2)를 변형 또는 팽창시키는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치의 전기 결선 단절 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 전기 결선(4) 상에 적어도 하나의 예정 파괴점(5)을 마련하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치의 전기 결선 단절 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 안전 요소(2)를 전기 결선(4)과 에너지 소스들(1) 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 장치의 전기 결선 단절 방법.
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