KR101768844B1 - 배터리 및 배터리의 고전압 단자들을 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 및／또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자들을 통해 고전압 네트워크에 인가된 전압을 제한하기 위한 적어도 하나의 스위칭 유닛 및 고전압 네트워크를 공급하기 위한 배터리를 구비한 배터리 시스템 및 상응하는 방법 - Google Patents

배터리 및 배터리의 고전압 단자들을 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 및／또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자들을 통해 고전압 네트워크에 인가된 전압을 제한하기 위한 적어도 하나의 스위칭 유닛 및 고전압 네트워크를 공급하기 위한 배터리를 구비한 배터리 시스템 및 상응하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101)를 포함하는 배터리 시스템(100)에 관한 것이며, 상기 배터리의 고전압 단자들(130, 131) 중 하나가 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)에 접속된다. 이 경우, 각각, 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나는 적어도 2개의 컨슈머(140, 141) 중 하나에 할당되고, 할당된 컨슈머(140, 141)에 접속될 수 있다. 배터리 시스템(100)은 2개의 스위칭 상태를 가진 적어도 하나의 스위칭 유닛(155)을 포함한다. 상기 스위칭 유닛은, 상기 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 상기 2개의 스위칭 상태 중 제 1 스위칭 상태로 스위칭되며, 상기 제 1 스위칭 상태에서는, 할당된 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 각각의 퓨즈(110, 111)를 통해 흐르고, 상기 스위칭 유닛은 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나의 퓨즈의 트리거 시에 상기 2개의 스위칭 상태 중 제 1 스위칭 상태로부터 제 2 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제 2 스위칭 상태에서는 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛이 상기 배터리(101), 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131), 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 가진 각각의 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하고 및/또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131) 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 차단한다.

Description

배터리 및 배터리의 고전압 단자들을 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 및／또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자들을 통해 고전압 네트워크에 인가된 전압을 제한하기 위한 적어도 하나의 스위칭 유닛 및 고전압 네트워크를 공급하기 위한 배터리를 구비한 배터리 시스템 및 상응하는 방법{BATTERY SYSTEM WITH A BATTERY FOR SUPPLYING A HIGH-VOLTAGE NETWORK AND AT LEAST ONE SWITCHING UNIT FOR LIMITING A RESIDUAL CURRENT FLOWING ACROSS THE BATTERY AND THE HIGH-VOLTAGE TERMINALS OF THE BATTERY AND/OR FOR LIMITING A VOLTAGE APPLIED FROM THE BATTERY ACROSS THE HIGH-VOLTAGE TERMINALS OF THE BATTERY TO THE HIGH-VOLTAGE NETWORK AND A CORRESPONDING METHOD}
본 발명은 고전압 네트워크의 서로 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머를 공급하도록 형성된 배터리를 구비한 배터리 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 고전압 네트워크의 서로 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머를 공급하도록 형성된 배터리 및 상기 배터리의 고전압 단자를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자를 통해 고전압 네트워크에 인가된 전압을 제한하기 위한 상응하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 시스템을 구비한 차량에 관한 것이다.
각각 고전압 네트워크에 고전압을 공급할 수 있는 배터리들을 구비한 배터리 시스템이 차량(승용차)에 사용된다. 그 때문에, 상기 배터리의 배터리 셀 들 또는 배터리 모듈들은 대개 직렬로 접속된다. 이러한 배터리들은 높은 전력에서도 낮은 전류만을 공급해야 한다. 배터리들은 고전압 라인을 통해 그 고전압 단자에, 즉 배터리가 고전압을 고전압 네트워크로 전달하는 단자에 접속된다. 통상, 고전압 라인 내에서 배터리의 포지티브 및 네거티브 고전압 단자에 접촉기가 사용된다. 접촉기에 의해, 상기 배터리는 주차 시에 또는 에러를 가진 기능 상태에서(에러의 경우) 고전압 네트워크로부터 또는 차량의 나머지 고전압 시스템으로부터 분리될 수 있다.
배터리의 고전압 라인 내에 사용 가능한 접촉기(10)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다. 여기서, 동일한 컴포넌트에는 동일한 부호가 사용된다.
도 1에는 폐쇄된 접촉기(10)가 그리고 도 2에는 개방된 접촉기(10)가 도시되어 있다. 접촉기(10)는 제어 코일(20)을 가진 솔레노이드 스위치(11)로서 형성된다. 솔레노이드 스위치(11)는 하나의 가동 콘택 브릿지(30) 및 2개의 단자(40)를 포함한다. 접촉기(10)는 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방된다.
제어 전류가 제어 코일(20)을 통해 흐르면, 콘택 브릿지(30)가 자력에 의해 단자(40)로 이동되어 상기 단자(40)에 대해 가압된다. 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않으면, 콘택 브릿지(30)가 직접 상기 단자(40)에 대해 이격된 그 위치로 되돌아간다.
제어 전류를 발생시키기 위해, 제어 코일(20)에 전기 에너지가 공급되어야 한다. 즉, 제어 코일(20)에 적합한 공급 전압이 제공되어야 한다.
상기 접촉기(10)의 개방 및 폐쇄는 통상 접촉기(10)가 사용된 고전압 라인을 가진 배터리의 배터리 제어 장치(60)에 의해 실시된다. 즉, 배터리 제어 장치(60)에 의해 접촉기(10)에 전기 에너지가 공급되는 방식으로 실시된다. 통상, 배터리 제어 장치(60)에 의해, 에너지 소스(50)로서 사용되는 차량의 저전압 네트워크에 의해 제공된 12 V의 저전압이 제어 전류의 발생을 위해 접촉기(10)로 전달된다.
상기 접촉기들(10)은 통상 높은 풀-인(pull-in) 전압에 의해 폐쇄된다. 그리고 나서, 코일(20)을 통해 흐르는 제어 전류는 펄스 폭 변조 신호에 의해 또는 감소된 공급 전압(홀딩 전압)에 의해 또는 사용된 절감 코일("이코노마이저 코일")에 의해 강하된다. 따라서, 접촉기(10)는 그 폐쇄 상태에서 훨씬 더 작은 전력을 필요로 한다. 그럼에도, 접촉기(10)가 더 높은 전력으로 작동되면, 단자(40)에 대한 콘택 브릿지(30)의 가압력이 약간 커진다. 이로 인해, 제어 코일(20)이 일정 시간 후에 과열되어 용융된다. 그 후에, 접촉기(10)의 폐쇄 시마다 예비 응력을 받는 스프링에 의해 접촉기(10)가 개방되고 더 이상 기능하지 않는다.
배터리의 고전압 라인 내에 사용된 이런 접촉기들은 에러를 가진 기능 상태에서 약 1 kA 내지 2 kA의 전류를 분리할 수 있다. 더 높은 전류에 대해서는 통상 퓨즈가 사용된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 3 kA 내지 10 kA를 초과하는 전류에 대해서는 폐쇄된 접촉기(10)에서 나타나는 로렌츠 힘(70)에 의해 야기된, 단자(40)와 콘택 브릿지(30) 사이의 반발이 나타난다. 3 kA 내지 10 kA를 초과하는 전류는 예컨대 배터리의 고전압 라인 내에 단락의 존재 시에 또는 배터리와 전기 접속된 인버터 내에 단락의 존재 시에 나타날 수 있다. 이러한 현상을 레비테이션이라 한다. 이 경우, 제어 전류가 흐르는 액티브한 제어 코일(20)에도 불구하고 단자(40)와 콘택 브릿지(30) 사이에 작은 간격이 생긴다. 상기 에어 갭에 의해, 단자(40)의 접촉 표면을 용융시키는 아크(71)가 형성된다. 그 후에 단락 전류가 상응하는 고전압 단자에 접속된 퓨즈에 의해 차단되면, 콘택 브릿지(30)가 2개의 용융된 단자(40)를 함께 가압한다. 이 경우, 재료가 응고되고, 콘택 브릿지(30)는 제어 코일(20)을 통해 흐르는 제어 전류의 차단 후에 더 이상 개방될 수 없다. 이 에러를 접촉기 접착이라 한다. 접촉기(10)의 2개의 단자(40)는 서로 전도 방식으로 접속되고, 분리될 수 없다.
차량의 저전압 네트워크에 의해 전기 에너지가 접촉기(10)에 공급되고 저전압 네트워크의 12 V 저전압이 빠지면, 접촉기(10)가 지체 없이 개방된다. 차량의 저전압 네트워크에서 전압 변동 시에도, 접촉기(10)가 의도치 않게 개방될 위험이 있다. 접촉기(10)가 개방된 한편 전류가 접촉기(10)를 통해 흐르면, 접촉기(10)를 통해 흐르는 상기 전류의 특정 세기부터, 레비테이션의 발생 시와 유사하게, 아크(71)가 형성되고, 상기 아크는 접촉기(10)의 단자(40)의 접촉 표면을 용융시킨다. 그 다음에 저전압 네트워크에 의해 제공된 12 V의 전압이 다시 완전히 안정화됨으로써, 접촉기(10)가 다시 폐쇄될 수 있거나 또는 콘택 브릿지(30)가 기계적 충격에 의해 다시 폐쇄되면, 단자(40)의 용융된 접촉 표면이 접착되고 접촉기(10)가 용융된다.
폐쇄된 접촉기(10) 내에서 레비테이션이 나타나지 않으면서, 접촉기(10)가 단락 전류를 견딜 수 있는 시간은 이상적으로 치수 설계된 접촉기(10)의 경우, 접촉기(10)에 할당된 퓨즈가 상기 단락 전류를 분리하기 위해 필요로 하는 시간보다 항상 더 크다. 접촉기(10)가 발생한 레비테이션으로 인해 용융되지 않도록 접촉기(10)가 치수 설계되면, 단락 전류의 분리 후에 트리거된 퓨즈에 의해 스위칭될 수 있고, 배터리를 차량의 고전압 네트워크로부터 분리할 수 있다. 이는, 배터리(배터리 팩)가 자신의 고전압 단자에 병렬 접속된, 고전압 네트워크의 2개의 컨슈머를 공급해야 하고, 자신의 중심에 배치된 퓨즈를 포함하지 않고 각각의 컨슈머가 개별적으로 고유의 퓨즈에 의해 보호되는 경우에 특히 중요하다.
도 4는 고전압 단자(130, 131)에 병렬 접속된, 고전압 네트워크(103)의 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하는 배터리(101)를 구비한, 선행 기술에 공지된 배터리 시스템(100)을 도시한다. 배터리(101)는 고전압 네트워크(103)에 적합한 배터리 전압을 발생시키기 위해 직렬로 접속된 다수의 배터리 모듈(102)을 포함한다. 배터리(101)의 2개의 고전압 라인(120, 121)의 각각에는 접촉기(10)가 배치된다. 배터리(101)는 2개의 접촉기(10) 중 하나의 접촉기를 통해 자신의 포지티브 고전압 단자(130)에 접속될 수 있으며, 2개의 접촉기(10) 중 다른 접촉기를 통해 자신의 네거티브 고전압 단자(131)에 접속될 수 있다.
포지티브 고전압 단자(130)는 컨슈머(140)가 배치된 컨슈머 경로(150)에 그리고 컨슈머(141)가 배치된 컨슈머 경로(151)에 접속된다. 배터리 시스템(배터리 팩; 100)의 배터리(101)는 자신의 중심에 배치된 퓨즈를 포함하지 않는다. 각각의 컨슈머(140, 141)는 배터리 시스템(100)의 관련 퓨즈(110, 111)에 의해 개별적으로 보호된다. 2개의 퓨즈(110, 111)는 고전압 단자(130)에 직접 접속된다.
전술한 아키텍처는 배터리 중심에 있는 단일 퓨즈에 대해 총 배터리 전류가 너무 큰, 즉 배터리(101)의 수명에 걸쳐 배터리 전류에 대한 요구 조건을 충족시킬 수 있는 퓨즈가 시장에 없는, 배터리 시스템(100)에 사용된다. 컨슈머 경로들(150, 151) 중 하나에서의 단락은 상기 컨슈머 경로(150, 151) 내에 배치된 퓨즈(110, 111)를 트리거시킨다. 다른 컨슈머(140, 141) 및 차량의 고전압 네트워크(103)를 무전압으로 스위칭하기 위해, 그 후에 2개의 접촉기(10)가 개방된다.
그러나 예컨대 12000 A를 초과하는 단락 전류를 발생시킬 수 있는 고성능 배터리 시스템도 있다. 이러한 배터리 시스템에서는 접촉기 내에 레비테이션 및 그에 따라 접촉기 접착이 생길 위험이 항상 있다. 이런 고성능 배터리 시스템이 도 4에 도시된 아키텍처를 가지면, 배터리(101)는 접촉기(10) 내에 접촉기 접착의 존재시 더 이상 차량의 고전압 네트워크(103)로부터 분리될 수 없다. 도 4에 도시된 배터리 시스템(100)에서, 이런 경우는, 예컨대 컨슈머(140)의 컨슈머 경로(150) 내에 저옴 단락이 발생하고 상기 단락에 의해 퓨즈(110)가 용융될 때 발생할 것이다. 이 경우 2개의 접촉기(10)는 접착된다. 다른 컨슈머(141) 및 그에 따라 상기 컨슈머(141)의 단자 상의 고전압 네트워크(103)는 관련 컨슈머 경로(151) 내에 온전한 기능 상태로 있는 퓨즈(111)로 인해 계속 에너지를 공급받을 것이다. 달리 표현하면, 도 4에 도시된 상기 배터리 시스템(100)에서 접촉기(10)가 컨슈머들(140, 141) 중 하나에 나타나는 단락 전류에 의해 용융되는 경우, 다른 컨슈머(140, 141)는 더 이상 무전압으로 스위칭될 수 없고, 상기 다른 컨슈머(140, 141)에 노출된 부품들의 접촉시 전기적 충격의 위험이 있다.
또한, 간행물 US 2012/0105015에는 배터리용 과충전 보호 장치가 개시되어 있다. 과충전 보호 장치는 과충전된 배터리의 존재시 상기 배터리의 배터리 단자를 단락시키도록 설계된다. 이로 인해, 배터리 셀 단자들 중 하나와 배터리 사이에 배치된 퓨즈를 통해, 상기 과충전된 배터리에 의해 발생되는, 단시간 후에 상기 퓨즈를 트리거시킬 정도로 높은 전류가 흐른다.
본 발명의 과제는 배터리 시스템의 안전성을 높이고 배터리 시스템의 완전한 기능을 보장하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른 배터리 시스템, 방법 및 차량에 의해 해결된다.
본 발명에 따라 고전압 네트워크의 서로 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머를 공급하도록 형성된 배터리를 구비한 배터리 시스템이 제공된다. 배터리의 고전압 단자들 중 하나가 적어도 2개의 퓨즈에 접속되거나 접속될 수 있다. 이 경우 적어도 2개의 퓨즈 중 하나가 적어도 2개의 컨슈머 중 하나에 할당되고, 할당된 컨슈머에 접속되거나 접속될 수 있다. 또한, 배터리 시스템은 2개의 스위칭 상태를 가진 적어도 하나의 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 스위칭 유닛은, 적어도 2개의 컨슈머가 배터리의 고전압 단자에 접속된 상태에서 상기 2개의 스위칭 상태 중 제 1 스위칭 상태로 스위칭 되고, 상기 제 1 스위칭 상태에서는 할당된 컨슈머를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 각각의 퓨즈를 통해 흐른다. 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은 적어도 2개의 퓨즈 중 하나의 트리거 시에 2개의 스위칭 상태 중 상기 제 1 스위칭 상태로부터 제 2 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제 2 스위칭 상태에서 적어도 하나의 스위칭 유닛은 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하거나 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크로 인가된 잔류 전압을 차단한다.
본 발명에 따라 또한 고전압 네트워크의 서로 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머를 공급하도록 형성된 배터리를 통해 그리고 배터리의 고전압 단자를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자를 통해 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법이 제공된다. 배터리의 고전압 단자들 중 하나가 적어도 2개의 퓨즈에 접속된다. 적어도 2개의 퓨즈 중 하나가 각각 적어도 2개의 컨슈머 중 하나에 할당되고, 할당된 컨슈머에 접속된다. 상기 방법에서, 2개의 스위칭 상태를 가진 적어도 하나의 스위칭 유닛이 사용된다. 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은 적어도 2개의 컨슈머가 배터리의 고전압 단자에 접속된 상태에서 상기 2개의 스위칭 상태 중 제 1 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제 1 스위칭 상태에서는 할당된 컨슈머를 통해 흐르는 작동 전류가 각각의 퓨즈를 통해 흐른다. 또한, 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은 적어도 2개의 퓨즈 중 하나의 트리거 시에 2개의 스위칭 상태 중 상기 제 1 스위칭 상태로부터 제 2 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제 2 스위칭 상태에서 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하고 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크로 인가되는 잔류 전압을 차단한다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들을 제시한다.
바람직하게는 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 연장하는 회로의 개방에 의해 잔류 전류를 직접 차단하기 위해 제공된다.
본 발명에서, 고전압 네트워크의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 배터리의 고전압 단자에 접속될 수 있다. 이 경우, 적어도 2개의 컨슈머의 각각은 적어도 2개의 퓨즈 중 할당된 퓨즈와 직렬로 접속되거나 접속될 수 있어서, 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머가 고전압 단자에 접속되는, 본 발명에 따른 배터리 시스템의 정상 모드 중에, 각각 할당된 컨슈머를 통해 흐르는 작동 전류의 존재 시에 상기 작동 전류가 적어도 2개의 퓨즈의 각각을 통해 흐른다. 본 발명에 따른 배터리 시스템은 2개의 스위칭 상태를 가진 적어도 하나의 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 스위칭 유닛은 본 발명에 따른 배터리 시스템의 정상 모드 동안 제 1 스위칭 상태에 스위칭된다. 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은, 이 스위칭 유닛이 제 1 스위칭 상태에 접속되면 배터리 시스템의 정상 모드 동안 나타나는 작동 전류가 배터리, 배터리의 고전압 단자 및 적어도 2개의 접속된 컨슈머 또는 적어도 2개의 컨슈머 중 스위치-온 된 컨슈머를 통해 방해 없이 흐를 수 있도록 형성되고 배치된다. 또한, 적어도 하나의 스위칭 유닛은, 적어도 2개의 컨슈머 중 하나의 컨슈머에서 단락이 나타나며 그로 인해 상기 컨슈머에 할당된 퓨즈가 트리거되면, 스위칭 유닛이 제 2 스위칭 상태로 스위칭되고, 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하고 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압을 차단하도록, 형성되고 배치된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템에서, 배터리는 적어도 하나의 접촉기를 통해 그 고전압 단자들 중 하나에 접속될 수 있고, 상기 접촉기는 자신의 전도성 스위칭 상태에서 배터리 및 배터리의 고전압 단자를 통해 흐르는 전류에 의해 관류되며, 자신의 비-전도성 스위칭 상태에서 배터리 및 배터리의 고전압 단자를 통해 흐르는 전류를 차단한다. 적어도 2개의 컨슈머 중 하나에 나타나는 단락으로 인해 적어도 하나의 접촉기가 용융되어 더 이상 개방될 수 없으면, 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 전술한 잔류 전류가 흐른다. 예컨대 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 적어도 하나의 컨슈머가 차단되거나 또는 사고로 인해 파괴되면, 상기 컨슈머를 통해 잔류 전류가 흐르지 않는다. 그러나 배터리로부터 배터리의 고전압 단자, 및 차단되거나 파괴된 컨슈머에 할당된 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크에 잔류 전압이 인가된다. 따라서, 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 컨슈머가 더 이상 무전압으로 스위칭될 수 없고, 무전압으로 스위칭되지 않은 컨슈머에 노출된 부품들의 접촉시 전기적 충격의 발생 위험이 있다. 제 2 스위칭 상태에 스위칭된 적어도 하나의 스위칭 유닛에 의해 전술한 잔류 전류가 차단되고 및/또는 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압이 차단된다. 잔류 전류가 차단됨으로써 및/또는 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압이 차단됨으로써, 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 컨슈머는 무전압으로 스위칭된다.
바람직하게 적어도 하나의 스위칭 유닛은, 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 컨슈머를 통해 연장하는 회로의 개방에 의해, 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 흐르는 잔류 전류를 직접 차단하기 위해 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압을 직접 차단하기 위해 제공된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 배터리 시스템은 파이로(pyro) 테크닉 분리 소자로서 형성된 단일 스위칭 유닛 및 제어 회로를 포함한다. 상기 파이로 테크닉 분리 소자는 적어도 2개의 컨슈머가 배터리의 고전압 단자에 접속된 상태에서, 배터리 및 배터리의 고전압 단자를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 상기 분리 소자를 통해 흐르는 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭된다. 또한, 분리 소자는, 제어 회로에 의해 제공된 제어 신호의 존재시 또는 상기 제어 회로에 의해 제공된 제어 전압의 존재시, 자신의 전도성 스위칭 상태로부터 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭된다. 또한, 제어 회로는, 적어도 2개의 퓨즈의 각각에서 강하하는 전압을 검출하고, 상응하는 퓨즈의 트리거 시에 나타나는 트리거 전압과 동일한, 검출된 전압의 존재시, 제어 신호를 발생시켜 분리 소자에 제공하거나 또는 적어도 2개의 퓨즈 중 하나에서 강하하는 트리거 전압의 존재시 분리 소자에 트리거 전압의 상응하는 부분을 제어 전압으로서 제공하기 위해 제공된다.
본 발명의 상기 실시예에서, 용융된 퓨즈를 통한 전압 강하는 제어 회로에 의해 매우 간단한 방식으로 파이로 테크닉 분리 소자용 트리거로서 사용된다.
바람직하게는 제어 전압은 적어도 2개의 퓨즈의 각각에서 강하하는 트리거 전압에 상응한다. 이 경우 제어 회로는 적어도 2개의 퓨즈 중 하나에서 강하하는 트리거 전압의 존재시 분리 소자에 상기 트리거 전압을 제어 전압으로서 직접 제공하기 위해 제공된다.
더 바람직하게는 제어 회로는 주문형 집적 회로로서 또는 프로그래밍 가능한 집적 회로로서 또는 마이크로 컨트롤러로서 또는 바람직하게는 하나의 트랜지스터 또는 하나의 슈미트 트리거를 포함하는 반도체 회로로서 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에서 배터리의 고전압 단자에, 병렬 접속된 2개의 컨슈머가 접속될 수 있고, 본 발명에 따른 배터리 시스템은 각각 파이로 테크닉 분리 소자로서 형성된 2개의 스위칭 유닛을 포함한다. 이 경우, 2개의 분리 소자 중 하나의 분리 소자는 각각 2개의 컨슈머 중 하나의 컨슈머에 할당된다. 또한, 각각의 분리 소자는, 2개의 컨슈머가 배터리의 고전압 단자에 접속된 상태에서, 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 전도성 스위칭 상태에서는, 2개의 컨슈머 중 할당된 컨슈머를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 상응하는 분리 소자를 통해 흐른다. 각각의 분리 소자는, 이 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머에 할당된 퓨즈에서 강하하는 그리고 상기 퓨즈의 트리거시 발생하는 트리거 전압의 존재시, 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 각각의 분리 소자는 2개의 제어 라인을 포함하고, 상기 제어 라인의 단자들은 상기 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머에 할당된 퓨즈의 단자에 접속된다. 이 경우, 각각의 분리 소자는, 이 분리 소자의 제어 라인의 단자들 사이에 인가되는 전압, 즉 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머에 할당된 퓨즈의 트리거 전압과 동일한 전압의 존재시, 자신의 전도성 스위칭 상태로부터 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭되도록 형성된다.
본 발명의 상기 실시예에서, 각각의 파이로 테크닉 분리 소자는, 용융된 퓨즈를 통한 전압 강하가 매우 간단한 방식으로 직접 제어 라인을 통해 상응하는 분리 소자에 제공됨으로써, 패시브하게 활성화된다.
바람직하게는 각각의 파이로 테크닉 분리 소자의 2개의 제어 라인 중 하나의제어 라인 내에 저항 및/또는 추가의 퓨즈가 배치된다. 이로 인해, 상응하는 제어 라인를 통해 흐르는 큰 전류는 매우 간단한 방식으로 저항에 의해 제한될 수 있거나 또는 추가의 퓨즈에 의해 차단될 수 있다.
바람직하게는 적어도 하나의 스위칭 유닛은, 각각의 트리거되지 않은 퓨즈의 트리거에 의해 배터리, 배터리의 고전압 단자, 및 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하기 위해 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압을 차단하기 위해 제공된다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 스위칭 유닛은 적어도 하나의 폐쇄 소자로서, 특히 적어도 하나의 파이로 테크닉 폐쇄 소자로서 또는 적어도 하나의 접촉기로서 형성된다. 또한, 적어도 하나의 폐쇄 소자는, 적어도 2개의 컨슈머가 배터리의 고전압 단자에 접속된 상태에서, 자신의 비-전도성 스위칭 상태에 스위칭되고, 상기 비-전도성 스위칭 상태에서는 적어도 하나의 폐쇄 소자를 통해 전류가 흐르지 않는다. 또한, 적어도 하나의 폐쇄 소자는, 적어도 2개의 퓨즈 중 하나의 퓨즈의 트리거시, 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 트리거되지 않은 각각의 퓨즈의 트리거를 위해 배터리에 의해 발생된 잔류 전류가 배터리의 고전압 단자를 통해, 그리고 트리거된 퓨즈를 가진 컨슈머, 적어도 하나의 폐쇄 소자 및 각각의 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 연장하는 전류 경로를 통해, 흐른다.
상기 잔류 전류는, 예컨대 배터리가 바람직하게는 접촉기를 통해 자신의 고전압 단자 중 적어도 하나에 접속되고, 상기 접촉기는 상기 단락으로 인해 용융되어 더 이상 개방될 수 없을 때, 나타난다.
적어도 2개의 컨슈머 중 하나의 컨슈머에서 발생하는 단락으로 인해 트리거된 퓨즈의 존재시, 제 2 스위칭 상태로 스위칭된 적어도 하나의 스위칭 유닛에 의해, 상기 잔류 전류가 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머를 통해 연장하는 전류 경로로부터, 트리거된 퓨즈를 가진 컨슈머를 통해 그리고 각각의 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 연장하는 전류 경로로 우회된다. 이 경우, 상기 잔류 전류는, 제 2 스위칭 상태로 스위칭된 적어도 하나의 스위칭 유닛에 의해, 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 컨슈머가 트리거된 퓨즈를 가진 컨슈머에 의해 단락됨으로써, 우회된다. 예컨대, 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 적어도 하나의 컨슈머가 차단되거나 또는 사고로 인해 파괴되면, 상기 적어도 하나의 컨슈머가 제 2 스위칭 상태로 스위칭된 적어도 하나의 스위칭 유닛을 이용해서, 단락과 관련된 컨슈머에 의해 단락된다. 이 경우, 잔류 전류는 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 각각의 기능성의 접속된 컨슈머를 통해 연장하는 전류 경로로부터, 트리거된 퓨즈를 가진 컨슈머를 통해 그리고 각각의 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 연장하는 전류 경로로 우회된다. 어느 경우에도 적어도 2개의 컨슈머 중 하나에서 발생한 단락으로 인해 트리거된 퓨즈의 존재시, 배터리에 의해 발생된 잔류 전류는 배터리의 고전압 단자를 통해, 그리고 트리거된 퓨즈를 가진 컨슈머, 제 2 스위칭 상태로 스위칭된 적어도 하나의 스위칭 유닛 및 각각의 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 연장하는 전류 경로를 통해, 흐른다.
적어도 2개의 컨슈머 중 하나에서 발생한 단락으로 인해, 단락과 관련된 컨슈머의 저항이 현저히 줄어든다. 단락과 관련 없는 다른 컨슈머가 각각 단락과 관련된 컨슈머에 의해 단락됨으로써, 관련 컨슈머 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 잔류 전류가 흐르고, 상기 잔류 전류는 관련 컨슈머의 현저히 줄어든 저항으로 인해 현저히 증가한 전류 값을 가지며 일정한 시간 후에 각각의 트리거되지 않은 퓨즈를 트리거시킨다. 따라서, 이 경우에도 잔류 전류가 차단되고 및/또는 배터리로부터 배터리의 고전압 단자 및 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압, 특히 배터리로부터 배터리의 고전압 단자, 및 차단된 또는 파괴된 컨슈머에 할당된 트리거되지 않은 퓨즈를 통해 고전압 네트워크에 인가된 잔류 전압이 차단되고, 그로 인해 상기 단락으로 인해 여전히 트리거되지 않은 퓨즈를 가진 컨슈머가 무전압으로 스위칭된다.
바람직하게는 적어도 하나의 폐쇄 소자는, 배터리 시스템 내에 배치된 배터리 제어 장치에 의해 제공된 적어도 하나의 제어 신호의 존재시, 자신의 비-전도성 스위칭 상태로부터 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭된다. 또한, 배터리 제어 장치는 트리거된 퓨즈의 존재를 바람직하게는 적어도 2개의 퓨즈에서 각각 강하하는 전압의 평가에 의해 검출하고, 트리거된 퓨즈의 존재시 적어도 하나의 제어 신호를 발생시켜 적어도 하나의 폐쇄 소자에 제공하기 위해 제공된다.
바람직하게는 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 배터리 시스템의 기능적 특징들을 개별적으로 또는 조합해서 포함한다.
본 발명의 다른 양상은 본 발명에 따른 배터리 시스템을 구비한 차량에 관한 것이다.
본 발명의 중요한 장점은, 접촉기를 통해 자신의 고전압 단자들 중 적어도 하나에 접속될 수 있고 상기 고전압 단자에 고전압 네트워크의 병렬 접속된 다수의 컨슈머가 접속되며 상기 컨슈머들은 각각 관련 퓨즈에 의해 보호되는 배터리를 포함하는 본 발명에 따른 배터리 시스템에서, 적어도 하나의 접촉기의 접촉기 접착을 야기하는 단락의 존재시, 상기 배터리 및 자신의 고전압 단자를 통해 연장하는 메인 회로는 매우 간단한 방식으로 적어도 하나의 본 발명에 따른 스위칭 유닛의 사용에 의해 고전압 네트워크로부터 분리될 수 있다는 것이다. 이로 인해, 본 발명에 따른 배터리 시스템(배터리 팩)의 안전성이 높아지고 그것의 완전한 기능이 보장된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템을 구비한 사고 차량은 구조력에 의해 위험 없이 접촉될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들이 첨부한 도면들을 참고로 상세히 설명된다. 동일한 컴포넌트들에는 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 1은 폐쇄된 상태에서 선행 기술에 공지된 접촉기의 개략도.
도 2는 개방된 상태에서 도 1에 도시된 접촉기의 개략도.
도 3은 레비테이션의 존재시 도 1에 도시된 접촉기의 개략도.
도 4는 고전압 네트워크의 공급을 위해 형성된 배터리를 포함하며, 상기 배터리가 도 1 내지 도 3에 도시된 접촉기를 통해 자신의 고전압 단자들 중 적어도 하나에 접속 가능한, 선행 기술에 공지된 배터리 시스템의 개략도.
도 5는 파이로 테크닉 분리 소자로서 형성된 본 발명에 따른 스위칭 유닛을 포함하는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 시스템의 개략도.
도 6은 각각 파이로 테크닉 분리 소자로서 형성된 2개의 본 발명에 따른 스위칭 유닛을 포함하는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 시스템의 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 폐쇄 소자를 포함하는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 시스템의 개략도.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 시스템의 등가 회로도.
도 9는 파이로 테크닉 폐쇄 소자로서 형성되며, 파이로 테크닉 폐쇄 소자의 파이로 테크닉 장약이 점화 신호에 의해 점화된 상태에서 도시된, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 시스템용 폐쇄 소자.
도 10은 파이로 테크닉 장약의 점화 직후에 나타난 상태로 도시되어 있는, 도 9에 도시된 파이로 테크닉 폐쇄 소자의 개략도.
도 11은 파이로테크닉 장약의 점화 후에 나타나는 다른 상태로 도시되어 있는, 도 10에 도시된 파이로 테크닉 폐쇄 소자의 개략도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 시스템(100)을 도시한다. 배터리 시스템(100)은 배터리(101)를 포함하고, 상기 배터리(101)는 자신의 고전압 단자(130, 131)에 병렬 접속된, 고전압 네트워크(103)의 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급한다. 배터리(101)는 직렬로 접속되어 고전압 네트워크(103)에 적합한 배터리 전압을 생성하는 다수의 배터리 모듈(102)을 포함한다. 배터리(101)의 2개의 고전압 라인(120, 121)의 각각에는 접촉기(10)가 배치된다. 배터리(101)는 2개의 접촉기(10) 중 하나를 통해 자신의 포지티브 고전압 단자(130)에 그리고 2개의 접촉기(10) 중 다른 하나를 통해 자신의 네거티브 고전압 단자(131)에 접속될 수 있다.
포지티브 고전압 단자(130)는 컨슈머(140)가 배치된 컨슈머 경로(150)에 접속되며, 컨슈머(141)가 배치된 컨슈머 경로(151)에 접속된다. 각각의 컨슈머 경로(150, 151)에는 상응하는 컨슈머(140, 141)에 할당된 퓨즈(110, 111)가 각각 배치된다. 2개의 퓨즈(110, 111)는 고전압 단자(130)에 직접 접속된다.
컨슈머 경로들(150, 151) 중 하나에서의 단락은 이 컨슈머 경로(150, 151) 내에 배치된 퓨즈(110, 111)를 트리거시킨다. 그리고 나서, 다른 컨슈머(140, 141) 및 차량의 고전압 네트워크(103)를 무전압으로 스위칭하기 위해, 2개의 접촉기(10)가 개방된다.
이러한 본 발명에 따른 배터리 시스템 내에 예컨대 12000 A를 초과하는 단락 전류가 발생할 수 있다. 그러나 이러한 높은 단락 전류의 존재시, 항상 접촉기(10) 내에 레비테이션 및 그에 따라 접촉기 접착이 발생할 위험이 있다. 이러한 높은 단락 전류는, 예컨대 컨슈머(140)의 컨슈머 경로(150) 내에 저옴 단락이 발생하고 이로 인해 퓨즈(110)가 용융될 때 나타날 수 있다. 이 경우, 2개의 접촉기(10)는 접착된다. 다른 컨슈머(141) 및 그에 따라 상기 컨슈머(141)의 단자 상의 고전압 네트워크(103)는 관련 컨슈머 경로(151) 내에 온전한 작동 상태로 있는 퓨즈(111)로 인해 계속 에너지를 공급받을 것이다. 이러한 경우에 배터리(101)를 자신의 고전압 단자들(130, 131)로부터 분리하기 위해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 본 발명의 배터리 시스템(100) 내에 파이로 테크닉 분리 소자(155)가 사용되었고, 상기 분리 소자는 배터리(101), 접촉기(10) 및 고전압 단자들(130, 131)을 통해 연장하는 배터리(101)의 메인 회로(메인 전류 경로)(104) 내에 배치된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 시스템(100)에서, 용융된 퓨즈(110, 111)를 통한 전압 강하는 파이로 테크닉 분리 소자(155; 파이로 테크닉 분리 장치)용 트리거로서 사용된다. 따라서, 파이로 테크닉 분리 소자(155)의 지능적이고 신속한 제어가 이루어진다. 이 경우 2개의 퓨즈(110, 111)를 통한 전압 강하(U1, U2)는, 각각 상응하는 퓨즈(110, 111)의 전방 및 후방에 접속된 2개의 와이어 라인(162, 163, 164, 165)을 통해, 배터리 시스템(100) 내에 배치된, 예컨대 제어 장치로서 형성된 제어 회로(160; 전자 제어 장치)로 각각 전달된다. 파이로 테크닉 분리 소자(155)는 제어 회로(160)에 의해 예컨대 제어 라인(161)을 통해 제어될 수 있다.
퓨즈들(110, 111) 중 하나가 용융되면, 이 순간에 상기 퓨즈(110, 111)에서 큰 전압 강하가 생긴다. 상기 전압 강하는 전기적으로 또는 전자적으로 제어 회로(160)에서 다시 파이로 테크닉 분리 소자(155)의 점화를 트리거시킨다. 파이로 테크닉 분리 소자(155)가 배터리(101)의 메인 회로(104)를 분리한 후에, 배터리(100)는 예컨대 차량의 고전압 네트워크인 고전압 네트워크(103)로부터 분리된다. 이 경우, 상기 차량은 무전압 상태일 것이다.
제어 회로(160)는 퓨즈(110, 111)를 통한 전압 강하(U1, U2)의 변화에 반응한다. 예컨대 컨슈머(140) 내에서 단락이 발생하면, 단락 전류가 컨슈머(140)의 컨슈머 경로(150) 내에서 특정 시간 후에 퓨즈(110)의 트리거에 의해 분리된다. 단락 전류가 분리된 순간에, 상기 외부 단락의 지속시 퓨즈(110)에서 배터리 전압(배터리 팩 전압)에 대략 상응하는 전압 강하(U1)가 나타난다. 이 경우, 배터리(101), 고전압 단자들(130, 131) 및 컨슈머들(140, 141)을 통해 연장하는 상기 회로 내에서 추가의 접촉 저항을 통한 전압 강하는 무시될 수 있다.
퓨즈(110)에서 나타나는 전압 강하(U1), 즉 단락 전에는 0V 였고 상응하는 퓨즈(110)의 용융 후에는 거의 배터리 전압 레벨에 놓인 트리거 전압이 되는 전압 강하(U1)는 파이로 테크닉 분리 소자(155)를 바람직하게는 직접 트리거시킨다.
대안으로서, 제어 회로(160)는 하드웨어 회로로서 구성된다. 제어 회로(160)는 ASIC 모듈(별도로 도시되지 않음) 또는 FPGA 모듈(별도로 도시되지 않음)을 포함하고, 상기 모듈들은 퓨즈(110, 111)를 통한 전압 강하(U1, U2)를 직접 판독 입력하고, 퓨즈들(110, 111) 중 하나의 용융시, 파이로 테크닉 분리 소자(155)의 트리거를 위한 제어 신호(트리거 펄스 또는 점화 신호)를 발생시킨다. 이러한 하드웨어 회로의 사용시 장점은 통상의 마이크로 컨트롤러의 반응 시간에 비해 상기 모듈의 매우 신속한 반응 시간에 있고, 전압 강하(U1, U2)의 전술한 직접 사용에 비해 높아진 신뢰도에 있다.
바람직하게 상기 제어 회로(160)는 마이크로 컨트롤러(별도로 도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 상기 마이크로 컨트롤러는 전압 강하(U1, U2)를 판독 입력하여 평가하고, 퓨즈들(110, 111) 중 하나의 용융시 파이로 테크닉 분리 소자(155)를 트리거시키기 위한 제어 신호(트리거 펄스 또는 점화 신호)를 발생시킨다.
선택적으로, 제어 회로(160)는 순수한 반도체 회로로 구성된다. 반도체 회로는 분압기(별도로 도시되지 않음)를 포함하고, 상기 분압기는 퓨즈들(110, 111)에서 강하하는 전압(U1, U2)을 분할한다. 바람직하게는 상기 분압기에 트랜지스터(별도로 도시되지 않음)가 접속되고, 상기 트랜지스터는 예컨대 전계 효과 트랜지스터로서 또는 바이폴라 트랜지스터로서 형성된다. 트랜지스터는 특정 한계 전압부터 제어 전압(공급 전압)을 파이로 테크닉 분리 소자(155)의 트리거 장치로 접속한다. 깨끗한 에지를 발생시키기 위해, 바람직하게는 슈미트 트리거(별도로 도시되지 않음)와 같은 소자들이 단일 트랜지스터 대신에 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 시스템(100)을 도시한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 도 5에 도시된 배터리 시스템과는 달리, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 시스템(100)은 개별 파이로 테크닉 분리 소자(155) 및 제어 회로(160) 대신에 2개의 개별 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)를 포함한다. 여기서도 각각의 컨슈머(140, 141)은 인버터로서 형성될 수 있다.
각각의 파이로 테크닉 분리 소자(Pyroswitch; 170, 180)는 각각 할당된 컨슈머 경로(150, 151) 내에 배치된다. 이 경우, 각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)는 4개의 단자를 포함한다. 4개의 단자들 중 2개는 각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)의 메인 단자(메인 콘택)로서 형성되고, 각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)의 4개의 단자들 중 다른 2개는 제어 단자(서브 콘택)로서 형성된다. 각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)의 2개의 메인 단자는 각각 할당된 컨슈머 경로(150, 151) 내에 통합된다. 각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)의 2개의 제어 단자에 미리 정해진 전압 또는 미리 정해진 전류가 인가되면, 상응하는 분리 소자(170, 180) 내에 배치된 이니시에이터(별도로 도시되지 않음)는, 관련 분리 소자(170, 180)의 메인 단자들 사이에 연장되며 상응하는 분리 소자(170, 180) 내부에 있는 전류 경로(별도로 도시되지 않음)의 기계적 분리를 야기하는 상응하는 분리 소자(170, 180)의 챔버 내의 압력 상승을 제공한다. 각각의 분리 소자(170, 180) 내부에 있는 내부 전류 경로의 기계적 분리에 의해, 상응하는 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)가 배치된 컨슈머 경로(150, 151)도 분리된다.
본 발명의 제 2 실시예에서, 각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)는 패시브하게 활성화된다. 즉, 컨슈머 경로(150) 내에 배치된 파이로 테크닉 분리 소자(170)의 제어 단자들에 접속된 2개의 제어 라인들(171, 172)은 컨슈머 경로(151) 내에 있는 퓨즈(111)의 양측에 배치되고, 컨슈머 경로(151) 내에 있는 파이로 테크닉 분리 소자(180)의 제어 단자들과 접속된 2개의 제어 라인(181, 182)은 컨슈머 경로(150) 내에 있는 퓨즈(110)의 양측에 배치된다.
예컨대 인버터로서 형성된 컨슈머(140) 내에서 단락이 발생하고, 그로 인해 접촉기(10)가 예컨대 각각의 접촉기(10) 내에서 발생하는 접촉기 접착 때문에 개방되지 않거나 또는 적시에 개방되지 않고 동시에 퓨즈(110)가 트리거되면, 퓨즈(110)를 통해 전압(U1)이 강하한다. 상기 전압(U1)은 총 배터리 전압(배터리 팩 전압)의 크기 내에 놓인다. 상기 트리거된 퓨즈(110)에서의 전압 강하(U1)는 단락과 관련되지 않았던 컨슈머(141)의 컨슈머 경로(151) 내에 있는 파이로 테크닉 분리 소자(180)의 제어 라인들(181, 182) 내에서 전류 흐름을 야기한다. 상기 전류 흐름은 또한 활성화된 상태에서 컨슈머(141)의 컨슈머 경로(151)를 차단하는 파이로 테크닉 분리 소자(180)를 활성화시킨다. 따라서, 컨슈머(141)는 무전압으로 스위칭된다.
예컨대 인버터로서 형성된 컨슈머(141) 내에서 단락이 발생하고, 그로 인해 접촉기(10)가 예컨대 각각의 접촉기(10) 내에서 발생하는 접촉기 접착 때문에 개방되지 않거나 또는 적시에 개방되지 않고 동시에 퓨즈(111)가 트리거되면, 퓨즈(111)를 통해 전압(U2)이 강하한다. 상기 전압(U2)은 총 배터리 전압(배터리 팩 전압)의 크기 내에 놓인다. 상기 트리거된 퓨즈(111)에서의 전압 강하(U2)는 이 경우 단락과 관련되지 않았던 컨슈머(140)의 컨슈머 경로(150) 내에 있는 파이로 테크닉 분리 소자(170)의 제어 라인들(171, 172) 내에서 전류 흐름을 야기한다. 상기 전류 흐름은, 활성화된 상태에서 컨슈머(140)의 컨슈머 경로(150)를 차단하는 파이로 테크닉 분리 소자(170)의 활성화를 야기한다. 따라서, 컨슈머(140)는 무전압으로 스위칭된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 시스템(100)에서, 용융된 퓨즈(110, 111)를 통한 전압 강하(U1, U2)는 각각 2개의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180) 중 상응하는 분리 소자를 점화시키기 위해 이용된다. 퓨즈(110)가 용융되면, 상기 용융된 퓨즈(110)는 파이로 테크닉 분리 소자(180)의 제어 라인(181, 182)을 통해 단락된다. 다른 퓨즈(111)가 용융되면, 상기 다른 용융된 퓨즈(111)는 파이로 테크닉 분리 소자(170)의 제어 라인(171, 172)을 통해 단락된다.
바람직하게는, 퓨즈(111)의 용융시 제어 라인(171, 172)을 통해 흐르는 전류를 제한하기 위해, 각각 옴 저항(별도로 도시되지 않음) 또는 대안으로서 퓨즈(별도로 도시되지 않음)가 제어 라인들(171, 172) 내에 설치된다. 제어 라인(171, 172) 내에 옴 저항 또는 퓨즈의 사용은 제어 라인들(171, 172)이 각각 너무 심한 열 부하를 받지 않게 한다. 이로 인해, 컨슈머(141)의 컨슈머 경로(151) 내에 있는 퓨즈(111)가 용융되어 상기 컨슈머 경로(151)를 분리했음에도, 파이로 테크닉 분리 소자(170)의 점화 후에, 위험한 전압이 제어 라인(171, 172)을 통해 컨슈머(141)로 그리고 예컨대 차량의 고전압 네트워크(103)인 고전압 네트워크(103)로 전송되는 것이 방지된다.
더 바람직하게는, 퓨즈(110)의 용융시 제어 라인들(181, 182)을 통해 흐르는 전류를 제한하기 위해, 각각 옴 저항(별도로 도시되지 않음) 또는 대안으로서 퓨즈(별도로 도시되지 않음)가 제어 라인들(181, 182) 내에 설치된다. 제어 라인(181, 182) 내에 옴 저항 또는 퓨즈의 사용은 제어 라인들(181, 182)이 각각 너무 심한 열 부하를 받지 않게 한다. 이로 인해, 컨슈머(140)의 컨슈머 경로(150) 내에 있는 퓨즈(110)가 용융되어 상기 컨슈머 경로(150)를 분리했음에도, 파이로 테크닉 분리 소자(180)의 점화 후에, 위험한 전압이 제어 라인들(181, 182)을 통해 컨슈머(140)로 그리고 예컨대 차량의 고전압 네트워크(103)인 고전압 네트워크(103)로 전송되는 것이 방지된다.
이러한 파이로 테크닉 분리 소자들은 이미 오래전부터 차량의 저전압 네트워크(12V 네트워크) 내에 직렬로 사용되고, 상기 파이로 테크닉 분리 소자의 제어 라인들은 에어백 제어 장치에 의해 활성화된다. 이 경우 단점은 이렇게 사용된 파이로 테크닉 분리 소자가 높은 전압에서 낮은 전류만을 분리할 수 있다는 것이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 시스템(100)을 도시한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 도 5에 도시된 배터리 시스템과는 달리, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배터리 시스템(100)은 개별 파이로 테크닉 분리 소자(155) 및 제어 회로(160) 대신에 단일 폐쇄 소자(190)를 포함하고, 상기 폐쇄 소자(190)는 자신의 비-활성화된 상태에서 개방되어 전류를 안내할 수 없고, 자신의 활성화된 상태에서는 각각 폐쇄되어 전류를 안내할 수 있다. 도 7에서 폐쇄 소자(190)는 자신의 비-활성화된 상태로, 즉 자신의 개방된 상태로 도시되어 있다. 이 경우, 폐쇄 소자(190)의 2개의 단자 중 하나의 단자는 컨슈머 경로(150) 내에 배치된 퓨즈(110)의 단자로서, 컨슈머 경로(150) 내에 배치된 컨슈머(140)와 직접 접속된 단자에 접속되고, 폐쇄 소자(190)의 2개의 단자 중 다른 단자는 컨슈머 경로(151) 내에 배치된 퓨즈(111)의 단자로서, 컨슈머 경로(151) 내에 배치된 다른 컨슈머(141)와 직접 접속된 단자에 접속된다. 여기서도 각각의 컨슈머(140, 141)가 인버터로서 형성될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 본 발명의 배터리 시스템(100)이 차량(도시되지 않음)의 고전압 네트워크(103)를 공급하기 위해 사용되면, 폐쇄 소자(190)는 바람직하게 차량 측에서 2개의 컨슈머 경로(150, 151)의 퓨즈들(110, 111)을 마주보고 배치된다. 상기 폐쇄 소자(190)는 정상의 경우 개방된다. 컨슈머(140) 내에 단락이 나타나고, 이로 인해 상기 컨슈머(140)에 할당된 퓨즈가 트리거되면, 폐쇄 소자(190)가 활성화된다. 접촉기(10)가 상기 단락으로 인해 용융되면, 퓨즈(111)가 트리거될 때까지, 상기 활성화된 폐쇄 소자(190), 단락과 관련된 컨슈머(140) 및 단락과 관련되지 않은 컨슈머(141)에 할당된 퓨즈(111)를 통해 전류가 흐른다. 따라서, 단락과 관련되지 않은 컨슈머(141) 또는 단락과 관련되지 않은 컨슈머(141)의 회로가 무전압으로 스위칭될 수 있다.
더 바람직하게는, 다른 컨슈머(141)에서 단락이 발생하고 이로 인해 상기 다른 컨슈머(141)에 할당된 퓨즈(111)가 트리거되면, 폐쇄 소자(190)가 활성화된다. 접촉기(10)가 상기 단락으로 인해 용융되면, 퓨즈(110)가 트리거될 때까지, 상기 활성화된 폐쇄 소자(190), 단락과 관련된 다른 컨슈머(141) 및 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140)에 할당된 퓨즈(110)를 통해 전류가 흐른다. 따라서, 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140) 또는 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140)의 회로가 무전압으로 스위칭될 수 있다. 예컨대, 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140, 141)의 노출된 컴포넌트들(부품들)로서 매우 놓은 전압이 인가되는 컴포넌트들의 접촉시 나타나거나 또는 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140, 141)의 회로를 통한 배터리의 과충전에 의해 나타나는 모든 위험들이 배제될 수 있다. 배터리(100)가 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140, 141)의 회로에 의해 과부하를 받고 배터리(101)의 배터리 셀들이 매우 위험한 발열 반응을 하면, 위험한 상황이 나타날 수 있다. 또한, 단락과 관련되지 않은 컨슈머(140, 141)의 컴포넌트들이 사고에 의해 손상되어서 노출될 수 있다. 이 경우, 상기 컴포넌트들의 접촉은 전기적 충격을 야기할 수 있다.
컨슈머들(140, 141) 중 하나에 단락이 나타나고, 상기 단락으로 인해 통상 3kA 보다 크고 7kA 이하의 높은 단락 전류가 생기면, 접촉기(10)가 용융될 수 있다. 상기 경우, 그 직후 수 밀리초 내에 상응하는 퓨즈(110, 111)가 트리거된다. 도 7에서, 퓨즈(110)를 통해 강하하는 전압이 U1으로 표시되었고 퓨즈(111)를 통해 강하하는 전압은 U2로 표시되었다.
바람직하게는 배터리 시스템(100)의 배터리 제어 장치(별도로 도시되지 않음)에 의해, 트리거된 퓨즈(110, 111) 및/또는 적어도 하나의 접착된 접촉기(10)의 존재가 검출된다. 더 바람직하게는 배터리 제어 장치에 의해, 트리거된 퓨즈(110, 111) 및/또는 적어도 하나의 접착된 접촉기(10)의 존재시, 본 발명에 따른 폐쇄 소자(폐쇄 유닛; 190)가 활성화된다.
폐쇄 소자들은 기본적으로 정상(normal) 스위치로서 설계될 수 있다. 통상의 스위치는 10 kA까지의 상기 단락 전류를 접속할 수 없기 때문에, 본 발명에 따른 폐쇄 소자(폐쇄 유닛; 190)에는 특수한 구성이 제공된다. 본 발명에 따른 폐쇄 소자는 바람직하게는 비-활성화된 상태에서 개방되고(normaly open) 제어 전압의 인가에 의해 접촉기가 폐쇄되는 자신의 활성화된 상태로 스위칭되는 접촉기로서 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 폐쇄 소자(190)는 바람직하게는 핀이 파이로 테크닉 장약에 의해 가속되고, 그렇게 가속된 핀이 2개의 접촉 레일을 단락시키는, 종래의 파이로 테크닉 폐쇄 소자(pyrotechnical closing device)로서 형성될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 본 발명의 배터리 시스템(100)의 등가 회로도가 도시되어 있다. 도 8에서, 다수의 화살표로 전류 흐름이 도시되는데, 상기 전류 흐름은, 폐쇄 소자(190)가 활성된 후에, 컨슈머(140)에서 단락이 발생하고, 상기 단락으로 인해 상기 컨슈머(140)에 할당된 퓨즈(110)가 트리거되며 배터리 시스템(100)의 접촉기(10)가 용융될 때, 배터리 시스템(100)에서 나타난다. 이 경우, 퓨즈(111)가 트리거될 때까지, 배터리(101), 상기 배터리(101)의 고전압 단자들(130, 131), 활성화된 폐쇄 소자(190), 단락과 관련된 컨슈머(140), 및 단락과 관련되지 않은 컨슈머(141)에 할당된 퓨즈(111)를 통해 전류가 흐른다.
도 9 내지 11에는 파이로 테크닉 폐쇄 소자(PCD; 191)로서 형성된 본 발명에 따른 폐쇄 소자(190)가 도시되어 있다.
도 9에는 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)의 파이로 테크닉 장약(210)이 점화 신호(200)에 의해 점화된 상태에서 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)가 도시되어 있다. 도 8에는 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)의 핀(220)에 의해 아직 단락되지 않은 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)의 접촉 레일(230, 231)이 도시되어 있다.
도 10에는 파이로 테크닉 장약(210)의 점화 직후에 나타나는 상태의 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)가 도시되어 있으며, 상기 상태에서 핀(220)은 파이로 테크닉 장약(210)에 의해 가속되며 접촉 레일들(230, 231)은 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)의 핀(220)에 의해 아직 단락되지 않는다.
도 11에는 파이로 테크닉 장약(210)의 점화 후에 나타나는 다른 상태의 파이로 테크닉 폐쇄 소자(191)가 도시되어 있으며, 상기 상태에서 파이로 테크닉 장약(210)에 의해 가속된 핀(220)은 접촉 레일(230, 231)을 단락시켰다.
전술한 공개 내용과 더불어, 본 발명의 추가 공개 내용에 대해 도 5 내지 도 11이 참고된다.
100: 배터리 시스템 101: 배터리
103: 고전압 네트워크 110, 111: 퓨즈
130, 131: 고전압 단자 140, 141: 컨슈머
155, 170, 180, 190: 스위칭 유닛 160: 제어 회로
171, 172, 181, 182: 제어 라인 190, 191: 폐쇄 소자

Claims (20)

  1. 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101)를 포함하는 배터리 시스템(100)으로서, 상기 배터리의 고전압 단자들(130, 131) 중 하나가 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)에 접속되거나 접속될 수 있고, 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나는 각각 적어도 2개의 컨슈머(140, 141) 중 하나에 할당되며, 할당된 컨슈머(140, 141)에 접속되거나 접속될 수 있는, 상기 배터리 시스템(100)에 있어서,
    상기 배터리 시스템(100)은 2개의 스위칭 상태를 가진 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180, 190)을 포함하고, 상기 스위칭 유닛은, 상기 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 상기 2개의 스위칭 상태 중 제 1 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 제 1 스위칭 상태에서는, 할당된 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 각각의 퓨즈(110, 111)를 통해 흐르고, 상기 스위칭 유닛은, 상기 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나의 퓨즈의 용융시 상기 2개의 스위칭 상태 중 상기 제 1 스위칭 상태로부터 제 2 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제 2 스위칭 상태에서 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180, 190)은 상기 배터리(101), 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131), 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 가진 각각의 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하거나 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131) 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 차단하는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180)은 상기 배터리(101), 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131), 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 가진 각각의 컨슈머(140, 141)를 통해 연장하는 회로의 개방에 의해 상기 잔류 전류를 직접 차단하기 위해 또는 상기 잔류 전압을 직접 차단하기 위해 제공되거나, 또는 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(190)은 각각의 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)의 용융에 의해 상기 잔류 전류를 차단하기 위해 또는 상기 잔류 전압을 차단하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 시스템(100)은 파이로 테크닉 분리 소자(155)로서 형성된 단일 스위칭 유닛 및 제어 회로(160)를 포함하고, 상기 파이로 테크닉 분리 소자(155)는, 상기 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 자신의 전도성 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 상기 배터리(101) 및 상기 고전압 단자들(130, 131)을 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 상기 분리 소자(155)를 통해 흐르고, 상기 파이로 테크닉 분리 소자(155)는 상기 제어 회로(160)에 의해 제공된 제어 신호 또는 상기 제어 회로에 의해 제공된 제어 전압의 존재시 자신의 전도성 스위칭 상태로부터 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제어 회로(160)는, 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)의 각각에서 강하하는 전압(U1, U2)을 검출하고, 상응하는 퓨즈(110, 111)의 트리거시 나타나는 트리거 전압과 동일한, 검출된 전압(U1, U2)의 존재시 상기 제어 신호를 발생시켜 상기 분리 소자(155)에 제공하기 위해 또는 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나에서 강하하는 트리거 전압의 존재시 상기 분리 소자(155)에 제어 전압으로서 상기 트리거 전압의 상응하는 부분을 제공하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 전압은 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)의 각각에서 강하하는 트리거 전압에 상응하고, 상기 제어 회로(160)는 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나에서 강하하는 트리거 전압의 존재시 상기 분리 소자(155)에 제어 전압으로서 상기 트리거 전압을 직접 제공하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 회로(160)는 주문형 집적 회로로서 또는 프로그래밍 가능한 집적 회로로서 또는 마이크로 컨트롤러로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에는 병렬 접속된 2개의 컨슈머(140, 141)가 접속될 수 있고, 상기 배터리 시스템(100)은 각각 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)로서 형성된 2개의 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 2개의 분리 소자(170, 180) 중 하나의 분리 소자가 상기 2개의 컨슈머(140, 141) 중 하나의 컨슈머에 할당되고, 각각의 분리 소자(170, 180)는, 상기 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 자신의 전도성 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 상기 2개의 컨슈머(140, 141) 중 할당된 컨슈머를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 상응하는 분리 소자(170, 180)를 통해 흐르고, 상기 각각의 분리 소자(170, 180)는, 상기 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머(140, 141)에 할당된 퓨즈(110, 111)에서 강하하며 상기 퓨즈(110, 111)의 트리거시 나타나는 트리거 전압의 존재시, 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각각의 분리 소자(170, 180)는 2개의 제어 라인(171, 172, 181, 182)을 포함하고, 상기 제어 라인들의 단자들은 상기 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머(140, 141)에 할당된 퓨즈(110, 111)의 단자에 접속되고, 각각의 분리 소자(170, 180)는, 상기 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머(140, 141)에 할당된 퓨즈(110, 111)의 트리거 전압과 동일한, 상기 제어 라인(171, 172, 181, 182)의 단자들 사이에 인가된 전압(U1, U2)의 존재시, 자신의 전도성 스위칭 상태로부터 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)의 상기 2개의 제어 라인(171, 172, 181, 182) 중 하나 내에, 저항 또는 추가의 퓨즈가 배치되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스위칭 유닛은 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)로서 형성되고, 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)는, 상기 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 자신의 비-전도성 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 비-전도성 스위칭 상태에서는 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)를 통해 전류가 흐르지 않고, 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)는, 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나의 퓨즈의 트리거시 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 각각의 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)의 트리거를 위해 상기 배터리(101)에 의해 생성된 잔류 전류가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)을 통해, 그리고 트리거된 퓨즈(110, 111)를 가진 컨슈머(140, 141), 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190) 및 각각의 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 통해 연장하는 전류 경로를 통해, 흐르는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)는, 상기 배터리 시스템(100) 내에 배치된 배터리 제어 장치에 의해 제공된 적어도 하나의 제어 신호의 존재시, 자신의 비-전도성 스위칭 상태로부터 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 배터리 제어 장치는 트리거된 퓨즈(110, 111)의 존재시 상기 적어도 하나의 제어 신호를 발생시켜 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)에 제공하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  11. 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법으로서, 상기 배터리(101)의 고전압 단자들(130, 131) 중 하나가 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)에 접속되고, 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나는 각각 적어도 2개의 컨슈머(140, 141) 중 하나에 할당되며, 할당된 컨슈머(140, 141)에 접속되는, 상기 방법에 있어서,
    2개의 스위칭 상태를 가진 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180, 190)이 사용되고, 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180, 190)은, 상기 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 상기 2개의 스위칭 상태 중 제 1 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 제 1 스위칭 상태에서는 상기 할당된 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 각각의 퓨즈(110, 111)를 통해 흐르고, 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180, 190)은 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나의 퓨즈의 트리거시 상기 2개의 스위칭 상태 중 상기 제 1 스위칭 상태로부터 제 2 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제 2 스위칭 상태에서 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180, 190)은 상기 배터리(101), 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131), 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 가진 각각의 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 잔류 전류를 차단하거나 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131) 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 차단하는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(155, 170, 180)을 이용해서, 상기 배터리(101), 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131), 및 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 가진 각각의 컨슈머(140, 141)를 통해 연장하는 회로의 개방에 의해, 상기 잔류 전류가 직접 차단되고 또는 상기 잔류 전압이 직접 차단되거나, 또는 상기 적어도 하나의 스위칭 유닛(190)을 이용해서 각각의 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)의 트리거에 의해 상기 잔류 전류가 차단되거나 또는 상기 잔류 전압이 차단되는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    파이로 테크닉 분리 소자(155)로서 형성된 단일 스위칭 유닛 및 제어 회로(160)가 사용되고, 상기 파이로 테크닉 분리 소자(155)는, 상기 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 자신의 전도성 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 상기 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)을 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 상기 분리 소자(155)를 통해 흐르고, 상기 파이로 테크닉 분리 소자(155)는, 상기 제어 회로(160)에 의해 제공된 제어 신호 또는 제어 전압의 존재시, 자신의 전도성 스위칭 상태로부터 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 제어 회로(160)에 의해, 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)의 각각에서 강하하는 전압(U1, U2)이 검출되고, 상응하는 퓨즈(110, 111)의 트리거시 나타나는 트리거 전압과 동일한, 검출된 전압(U1, U2)의 존재시, 상기 제어 신호가 발생되어 상기 분리 소자(155)에 제공되거나, 또는 상기 제어 회로(160)에 의해 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나에서 강하하는 트리거 전압의 존재시 상기 분리 소자(155)에 제어 전압으로서 상기 트리거 전압의 상응하는 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에는 병렬 접속된 2개의 컨슈머(140, 141)가 접속되고, 각각 파이로 테크닉 분리 소자(170, 180)로서 형성된 2개의 스위칭 유닛이 사용되고, 상기 2개의 분리 소자(170, 180) 중 하나의 분리 소자가 각각 상기 2개의 컨슈머(140, 141) 중 하나의 컨슈머에 할당되고, 각각의 분리 소자(170, 180)는, 상기 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 자신의 전도성 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 할당된 컨슈머(140, 141)를 통해 흐르는 작동 전류의 존재시 상기 작동 전류가 상응하는 분리 소자(170, 180)를 통해 흐르고, 상기 각각의 분리 소자(170, 180)는, 상기 분리 소자에 할당되지 않은 컨슈머(140, 141)에 할당된 퓨즈(110, 111)에서 강하하며 상기 퓨즈(110, 111)의 트리거시 나타나는 트리거 전압의 존재시, 자신의 비-전도성 스위칭 상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    적어도 하나의 폐쇄 소자(190)로서 형성된, 적어도 하나의 스위칭 유닛이 사용되고, 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)는, 상기 2개의 컨슈머(140, 141)가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)에 접속된 상태에서, 자신의 비-전도성 스위칭 상태에 스위칭되며, 상기 비-전도성 스위칭 상태에서는 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)를 통해 전류가 흐르지 않고, 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)는 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111) 중 하나의 퓨즈의 트리거시 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 전도성 스위칭 상태에서는 각각의 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)의 트리거를 위해 상기 배터리(101)에 의해 생성된 잔류 전류가 상기 배터리(101)의 상기 고전압 단자들(130, 131)을 통해, 그리고 트리거된 퓨즈(110, 111)를 가진 컨슈머(140, 141), 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190) 및 각각의 트리거되지 않은 퓨즈(110, 111)를 통해 연장하는 전류 경로를 통해, 흐르는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    배터리 제어 장치에 의해 제공된 적어도 하나의 제어 신호의 존재시, 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)는 자신의 비-전도성 스위칭 상태로부터 자신의 전도성 스위칭 상태로 스위칭되고, 상기 배터리 제어 장치에 의해, 트리거된 퓨즈(110, 111)의 존재시 상기 적어도 하나의 제어 신호가 발생되어 상기 적어도 하나의 폐쇄 소자(190)에 제공되는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 배터리 시스템(100)을 구비한 차량.
  18. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 회로(160)는 하나의 트랜지스터 또는 하나의 슈미트 트리거를 포함하는 반도체 회로로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 트리거된 퓨즈(110, 111)의 존재는 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)에서 각각 강하하는 전압(U1, U2)의 평가에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 배터리 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 트리거된 퓨즈(110, 111)의 존재는 상기 적어도 2개의 퓨즈(110, 111)에서 각각 강하하는 전압(U1, U2)의 평가에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는, 고전압 네트워크(103)의 병렬 접속된 적어도 2개의 컨슈머(140, 141)를 공급하도록 형성된 배터리(101) 및 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 흐르는 잔류 전류를 제한하기 위한 또는 상기 배터리(101)로부터 상기 배터리(101)의 고전압 단자(130, 131)를 통해 상기 고전압 네트워크(103)에 인가된 잔류 전압을 제한하기 위한 방법.
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