KR101841559B1 - Method for operation of an onboard power supply - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 탑재형 전력 공급 장치(1)가 1개 이상의 저-전압 사용자 장치(29)를 위한 저-전압 서브 네트워크(21) 및 1개 이상의 고-전압 사용자 장치(25)를 위한 고-전압 서브 네트워크(20) 및 스타터-제너레이터(30)를 구비하며, 이 경우 고-전압 서브 네트워크(20)는 커플링 유닛(33)을 통해서 저-전압 서브 네트워크(21)와 연결되어 있고, 커플링 유닛은 고-전압 서브 네트워크(20)로부터 에너지를 빼내서 저-전압 서브 네트워크(21)에 공급하도록 설계되어 있으며, 이 경우 상기 고전압 서브 네트워크(20)는 배터리(40)를 구비하고, 이 배터리는 상기 커플링 유닛(33)을 이용하여 고전압을 생성하여 고전압 서브 네트워크(20)로 출력하도록 구성되고 커플링 유닛(33)으로 안내되는 개별 전압 탭(80)을 갖는 2개 이상의 배터리 유닛(41)을 구비하며, 이 경우 커플링 유닛(33)은 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)에 선택적으로 접속하도록 설계되어 있는, 자동차용 탑재형 전력 공급 장치(1)를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 이 방법은, 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 제1 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속될 제2 배터리 유닛(41)으로 교체하는 과정이 다음과 같은 단계들: a) 접속된 제1 배터리 유닛(41)과 접속될 제2 배터리 유닛(41) 사이에서 라인을 분리하는 단계; b) 접속될 제2 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속하는 단계; c) 접속된 제1 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단시키는 단계; d) 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단된 제1 배터리 유닛(41)과 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 제2 배터리 유닛(41) 사이에서 라인을 연결하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 배터리 관리 시스템 및 본 발명에 따른 방법을 실시하도록 설계되어 있는 컴퓨터 프로그램, 그리고 본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 탑재형 전력 공급 장치 및 자동차와도 관련이 있다.The present invention is based on the assumption that the onboard power supply 1 comprises a low-voltage sub-network 21 for one or more low-voltage user devices 29 and a high- Voltage sub-network 20 is connected to the low-voltage sub-network 21 via a coupling unit 33, and the high-voltage sub- The ring unit is designed to extract energy from the high-voltage subnetwork 20 and supply it to the low-voltage subnetwork 21, in which case the high voltage subnetwork 20 comprises a battery 40, Is connected to two or more battery units (41) having separate voltage taps (80) which are configured to generate and output a high voltage to the high voltage subnetwork (20) using the coupling unit (33) , In which case the coupling unit (33) Voltage sub-network 21, which is designed to selectively connect a low-voltage sub-network 41 to a low-voltage sub-network 21, The process of replacing the first battery unit 41 connected to the network 21 with the second battery unit 41 connected to the low-voltage sub-network 21 comprises the following steps: a) Separating the line between the battery unit (41) and the second battery unit (41) to be connected; b) connecting a second battery unit (41) to be connected to the low-voltage sub-network (21); c) disconnecting the connected first battery unit (41) from the low-voltage sub-network (21); d) connecting the lines between the first battery unit 41 disconnected from the low-voltage subnetwork 21 and the second battery unit 41 connected to the low-voltage subnetwork 21 . The invention also relates to a battery management system and a computer program designed to carry out the method according to the invention, as well as an onboard power supply and an automobile on which the method according to the invention can be carried out.

Description

탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 방법{METHOD FOR OPERATION OF AN ONBOARD POWER SUPPLY}METHOD FOR OPERATION OF AN ONBOARD POWER SUPPLY BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은, 자동차용 탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for operating an automotive on-board power supply.

본 발명은 또한, 배터리 관리 시스템 및 본 발명에 따른 방법을 실시하도록 설계되어 있는 컴퓨터 프로그램, 그리고 본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 탑재형 전력 공급 장치 및 자동차와도 관련이 있다.The invention also relates to a battery management system and a computer program designed to carry out the method according to the invention and to an onboard power supply and an automobile on which the method according to the invention can be carried out.

내연 기관을 갖춘 자동차 내부에는, 내연 기관을 위한 전기 시동기 또는 스타터(starter) 그리고 자동차의 또 다른 전기 장치들에 전력을 공급하기 위해, 표준에 따라 12 볼트로 작동되는 탑재형 전력 공급 장치가 제공된다. 내연 기관을 시동할 때에는, 탑재형 전력 공급 장치를 통해서 스타터 배터리로부터 전압이 스타터에 공급되며, 이 스타터는 예를 들어 상응하는 스타터 신호에 의해서 스위치가 닫히는 경우에 내연 기관을 시동한다. 내연 기관이 시동되면, 이 내연 기관이 전기 제너레이터를 구동시키며, 그 다음에 이 전기 제너레이터가 약 12 볼트의 전압을 발생하고, 탑재형 전력 공급 장치를 통해서 차량 내에 있는 다양한 전기 사용자 장치에 전압을 공급한다. 이때, 전기 제너레이터는 스타트 과정에 의해서 부하를 받은 스타터 배터리도 재차 충전한다. 배터리가 탑재형 전력 공급 장치를 통해서 충전되면, 실제 전압은 또한 공칭 전압 위에, 예컨대 14 V 또는 14.4 V에 놓이게 된다. 본 공개문의 범위 안에서, 12 V 혹은 14 V 전압을 갖는 탑재형 전력 공급 장치는 저-전압 탑재형 전력 공급 장치로서도 명명된다.Inside a vehicle equipped with an internal combustion engine, an on-board power supply operating at 12 volts in accordance with the standard is provided for supplying electric starter or starter for the internal combustion engine and other electric devices of the vehicle . When starting the internal combustion engine, a voltage is supplied to the starter from the starter battery via the onboard power supply, which starts the internal combustion engine when the switch is closed, for example, by a corresponding starter signal. When the internal combustion engine is started, the internal combustion engine drives the electric generator, which then generates a voltage of about 12 volts and supplies the various electrical user devices in the vehicle via the onboard power supply do. At this time, the electric generator recharges the starter battery loaded by the start process. When the battery is charged through the onboard power supply, the actual voltage is also placed above the nominal voltage, e.g., 14 V or 14.4 V. Within the scope of this disclosure, on-board power supplies with a 12 V or 14 V voltage are also referred to as low-voltage on-board power supplies.

본 발명의 범위 안에서 고-전압 탑재형 전력 공급 장치로서도 명명되는 48 V의 공칭 전압을 갖는 또 다른 탑재형 전력 공급 장치를 전기- 및 하이브리드 차량에 사용하는 것이 공지되어 있다.It is known to use another on-board power supply having a nominal voltage of 48 V, also referred to as a high-voltage on-board power supply within the scope of the present invention, for electric and hybrid vehicles.

본 발명에 따른 방법은 자동차용 탑재형 전력 공급 장치와 관련이 있으며, 이 경우 탑재형 전력 공급 장치는 1개 이상의 저-전압 사용자 장치를 위한 저-전압 서브 네트워크 및 1개 이상의 고-전압 사용자 장치를 위한 고-전압 서브 네트워크 및 스타터-제너레이터를 구비하며, 이 경우 고-전압 서브 네트워크는 커플링 유닛을 통해서 저-전압 서브 네트워크와 연결되어 있고, 커플링 유닛은 고-전압 서브 네트워크로부터 에너지를 빼내서 저-전압 서브 네트워크에 공급하도록 설계되어 있으며, 이 경우 고-전압 서브 네트워크는 배터리를 포함하고, 이 배터리는 커플링 유닛을 이용하여 고전압을 생성하여 고전압 서브 네트워크로 출력하도록 구성되고 커플링 유닛으로 안내되는 개별 전압 탭(tap)을 갖는 2개 이상의 배터리 유닛을 구비하며, 이 경우 커플링 유닛은 배터리 유닛들을 저-전압 서브 네트워크에 선택적으로 접속하도록 설계되어 있다. 저-전압 서브 네트워크에 접속된 제1 배터리 유닛을 저-전압 서브 네트워크에 접속될 제2 배터리 유닛으로 교체하는 과정은 다음과 같은 단계들로 이루어진다:The method according to the present invention relates to an on-board power supply in which the onboard power supply comprises a low-voltage sub-network for one or more low-voltage user devices and one or more high- Voltage sub-network and a starter-generator, wherein the high-voltage sub-network is connected to the low-voltage sub-network via a coupling unit, and the coupling unit is connected to the high- Wherein the high-voltage sub-network comprises a battery, the battery being configured to generate a high voltage using a coupling unit and output to a high-voltage sub-network, And a plurality of battery units having separate voltage taps, Units is that the battery units are designed to be selectively coupled to a voltage subnetworks. The process of replacing a first battery unit connected to a low-voltage sub-network with a second battery unit connected to a low-voltage sub-network comprises the following steps:

a) 접속된 제1 배터리 유닛과 접속될 제2 배터리 유닛 사이에서 라인을 분리하는 단계;a) separating a line between a connected first battery unit and a second battery unit to be connected;

b) 접속될 제2 배터리 유닛을 저-전압 서브 네트워크에 접속하는 단계;b) connecting a second battery unit to be connected to the low-voltage subnetwork;

c) 접속된 제1 배터리 유닛을 저-전압 서브 네트워크로부터 차단시키는 단계;c) disconnecting the connected first battery unit from the low-voltage sub-network;

d) 저-전압 서브 네트워크로부터 차단된 제1 배터리 유닛과 저-전압 서브 네트워크에 접속된 제2 배터리 유닛 사이에서 라인을 연결하는 단계.d) connecting the line between the first battery unit disconnected from the low-voltage subnetwork and the second battery unit connected to the low-voltage subnetwork.

본 발명은, 낮은 제1 전압에 맞추어 설계된 전기 사용자 장치가 저-전압 서브 네트워크에 의해서 작동될 수 있고, 고-출력 사용자 장치를 위해서 고-전압 서브 네트워크, 다시 말해 제1 전압에 비해 증가된 전압을 갖는 서브-탑재형 전력 공급 장치가 사용될 수 있다는 장점을 갖는다. 저-전압 서브 네트워크에 전력을 공급하는 과정은 고-전압 서브 네트워크 내에서 이루어지는 충전- 및 방전 과정과 중첩된다. 이때, 고-전압 서브 네트워크를 통해서 저-전압 서브 네트워크에 전력을 공급하는 과정은 단일 방향으로 이루어지는데, 다시 말하자면 커플링 유닛이 에너지 전달을 바람직하게 단 하나의 방향으로만 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the discovery that an electrical user equipment designed for a low first voltage can be operated by a low-voltage sub-network and a high-voltage sub-network for a high-output user equipment, Lt; RTI ID = 0.0 > power supply < / RTI > The process of powering the low-voltage subnetwork overlaps the charge-and-discharge process occurring in the high-voltage subnetwork. At this time, the process of supplying power to the low-voltage sub-network through the high-voltage sub-network takes place in a single direction, that is, the coupling unit preferably provides energy transfer in only one direction.

본 발명에 따른 방법은, 저-전압 서브 네트워크에 전력을 공급하는 과정이 중단 없이 이루어지도록, 다시 말해 전환 과정 중에도 1개 이상의 배터리 유닛으로부터 저-전압 서브 네트워크에 전력이 공급되도록 허용하는 바람직한 전환 컨셉을 제공해준다. 그럼으로써, 추가의 버퍼 장치 없이도 저-전압 서브 네트워크 내에서의 전압 강하가 피해질 수 있다. 배터리는 전환 과정 동안 고-전압 서브 네트워크를 계속해서 저장기로서 이용할 수 있다. 이때, 전압은 단시간 동안 공칭 값 아래에 놓일 수 있지만, 2개 방향으로의 에너지 흐름, 즉 배터리 충전 및 배터리 방전 방향으로의 에너지 흐름이 가능하다.The method according to the invention is advantageous in that the process of supplying power to the low-voltage subnetwork is carried out without interruption, that is to say, during the switching process, . Thereby, the voltage drop in the low-voltage sub-network can be avoided without an additional buffer device. The battery can continue to use the high-voltage subnetwork as a reservoir during the switching process. At this time, the voltage can be placed below the nominal value for a short time, but energy flow in two directions, i.e., battery charging and battery discharge, is possible.

"배터리" 및 "배터리 유닛"이라는 용어들은 본 명세서에서 통상적인 언어 사용에 매칭되고, 축전지 혹은 축전지 유닛을 위해 사용된다. 배터리는 배터리 셀, 배터리 모듈, 모듈 열 또는 배터리 팩을 지칭할 수 있는 1개 또는 복수의 배터리 유닛을 포함한다. 이때, 배터리 셀들은 바람직하게 공간적으로 집중되어 있고, 회로 기술적으로 서로 연결되어 있는데, 예를 들어 모듈에 대해 직렬 또는 병렬로 접속되어 있다. 복수의 모듈은 소위 배터리 다이렉트 컨버터(BDC: Battery Direct Converter)를 형성할 수 있고, 복수의 배터리 다이렉트 컨버터는 1개의 배터리 다이렉트 인버터(BDI: Battery Direct Inverter)를 형성할 수 있다.The terms "battery" and "battery unit" are used in this document for language use and are used for a battery or battery unit. A battery includes one or more battery units that can refer to a battery cell, a battery module, a module heat, or a battery pack. At this time, the battery cells are preferably spatially concentrated and are connected to each other in circuit technology, for example, connected in series or in parallel to the modules. A plurality of modules can form a so-called battery direct converter (BDC), and a plurality of battery direct converters can form one battery direct inverter (BDI: Battery Direct Inverter).

독립 청구항에 제시된 방법의 바람직한 실시예들 및 개선예들은 종속 청구항들에 기재된 조치들에 의해서 가능하다.Preferred embodiments and improvements of the methods set out in the independent claims are possible by the measures described in the dependent claims.

따라서, 선택적으로 접속될 수 있는 배터리 유닛들이 각각 저-전압을 제공하도록 설계되어 있는 경우가 장점이 된다. 이로써, 배터리 유닛들은, 예컨대 스타트-스톱-시스템을 지원하기 위해 저-전압을 제공하라는 요구를 교대로 받을 수 있으며, 이와 같은 상황은 배터리 유닛의 수명을 증가시킨다.Thus, it is advantageous if the selectively connectable battery units are each designed to provide a low-voltage. As such, the battery units may alternately receive a request to provide a low-voltage to support a start-stop-system, for example, and this situation increases the life of the battery unit.

한 바람직한 실시예에 따라, 커플링 유닛은 후방 차단이 가능한 1개 이상의 스위치를 구비한다. 바람직하게, 후방 차단이 가능한 스위치는, 저-전압 서브 네트워크에 선택적으로 접속될 수 있는 배터리 유닛을 접속 및 분리하기에 적합하다. 이와 같은 스위치는, "온(on)" 상태에서는 전류 흐름을 단 하나의 방향으로만 가능하게 하고, "오프(off)" 상태에서는 두 가지 극성의 차단 전압을 수용할 수 있다는 특성을 지니고 있다.According to one preferred embodiment, the coupling unit is provided with one or more switches capable of rear blocking. Preferably, the switch capable of backward blocking is suitable for connecting and disconnecting a battery unit which can be selectively connected to the low-voltage sub-network. Such a switch has the characteristic that it allows the current flow only in one direction in the "on" state and can accept the two cutoff voltages in the "off" state.

단계 b)에서 접속될 제2 배터리 유닛을 접속하는 경우에는 바람직하게 1개 이상의 후방 차단 가능 스위치, 특히 바람직하게는 2개의 후방 차단 가능 스위치가 작동된다. 단계 c)에서 접속된 제1 배터리 유닛을 차단하는 경우에도 마찬가지로 바람직하게 1개 이상의 후방 차단 가능 스위치, 특히 바람직하게는 2개의 후방 차단 가능 스위치가 작동된다.When connecting the second battery unit to be connected in step b), preferably one or more rear cut-off switches, particularly preferably two rear cut-off switches, are operated. In the case of cutting off the first battery unit connected in step c), one or more rear cuttable switches, particularly preferably two rear cuttable switches, are likewise preferably operated.

한 바람직한 실시예에 따라, 커플링 유닛은 전방 차단이 가능한 1개 이상의 스위치를 구비한다. 바람직하게, 전방 차단이 가능한 스위치는, 선택적으로 접속될 수 있는 배터리 유닛을 직렬 접속하기에 적합하다. 바람직하게, 단계 a)에서 접속된 제1 배터리 유닛과 접속될 제2 배터리 유닛 사이에서 라인을 분리하는 경우에 1개 이상의 전방 차단 가능 스위치가 작동되는 것이 소개되어 있다. 또한 바람직하게, 저-전압 서브 네트워크로부터 차단된 제1 배터리 유닛과 저-전압 서브 네트워크에 접속된 제2 배터리 유닛 사이에서 라인을 연결하는 경우에 1개 이상의 전방 차단 가능 스위치가 작동되는 것도 소개되어 있다.According to one preferred embodiment, the coupling unit comprises one or more switches capable of forward blocking. Preferably, the switch capable of forward blocking is suitable for series connection of selectively connectable battery units. Advantageously, it is disclosed that at least one front breakable switch is actuated when separating the line between the first battery unit connected in step a) and the second battery unit to be connected. Also preferably, it has been disclosed that one or more forward cuttable switches are activated when connecting lines between a first battery unit that is disconnected from the low-voltage subnetwork and a second battery unit that is connected to the low-voltage subnetwork have.

한 바람직한 실시예에 따라, 접속된 제1 배터리 유닛 및 접속될 제2 배터리 유닛은 단계 b)에서 접속될 배터리 유닛이 저-전압 서브 네트워크에 접속된 후에 그리고 단계 c)에서 접속된 제1 배터리 유닛이 저-전압 서브 네트워크로부터 차단되기 전에, 저-전압 서브 네트워크에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 그럼으로써, 2개 배터리 유닛의 충전 상태가 심하게 다른 경우에는, 저-전압 서브 네트워크에 전력을 공급하는 과정이, 상대적으로 더 높은 충전 상태를 갖거나 상대적으로 더 높은 전압을 공급하는 배터리 유닛으로부터 이루어지는 것이 가능해진다. 배터리 유닛들의 충전 상태가 동일하거나 유사한 경우에는, 2개의 배터리 유닛으로부터 저-전압 서브 네트워크에 전력이 공급된다.According to one preferred embodiment, the connected first battery unit and the second battery unit to be connected are arranged such that after the battery unit to be connected in step b) is connected to the low-voltage sub-network and in step c) Are connected in parallel to the low-voltage subnetwork before being disconnected from the low-voltage subnetwork. Thereby, when the charging states of the two battery units are significantly different, the process of supplying power to the low-voltage sub-network consists of a battery unit having a relatively higher charging state or supplying a relatively higher voltage Lt; / RTI > When the charging states of the battery units are the same or similar, power is supplied from the two battery units to the low-voltage sub-network.

한 바람직한 실시예에 따라, 접속된 제1 배터리 유닛 및 접속될 제2 배터리 유닛 또는 차단된 제1 배터리 유닛 및 접속된 제2 배터리 유닛은, 이들 배터리 유닛 사이에 라인이 연결된 경우에는, 고-전압 서브 네트워크에 대하여 직렬로 접속되어 있다. 특히 바람직하게, 제1 및 제2 배터리 유닛은, 이들 배터리 유닛 사이에 라인이 연결된 경우에는, 고-전압 서브 네트워크에 대하여 직렬로 접속되어 있고 서로 인접해 있다. 곧바로 인접해 있지 않은 배터리 유닛으로의 교체가 필요한 경우에는, 복수의 전환 과정이 짧은 시퀀스로 연속 실행됨으로써, 결과적으로 각각의 전환 과정에서는 인접하는 배터리 유닛들이 관여하게 된다.According to one preferred embodiment, the connected first battery unit and the second battery unit to be connected or the first battery unit to be disconnected, and the connected second battery unit, when a line is connected between these battery units, And are connected in series with respect to the subnetwork. Particularly preferably, the first and second battery units are connected in series with respect to the high-voltage sub-network and are adjacent to each other when the lines are connected between these battery units. If it is necessary to immediately replace the battery unit that is not adjacent to each other, a plurality of conversion processes are successively executed in a short sequence, so that adjacent battery units are involved in each conversion process.

추가로, 저-전압 서브 네트워크가 1개 이상의 커패시터를 구비하는 것이 제안될 수 있다. 커패시터는 바람직하게, 접속된 배터리 유닛이 교체될 때에 저-전압을 계속해서 안정시키도록 설계되어 있다. 이때, 커패시터의 치수 설계는 바람직하게In addition, it may be proposed that the low-voltage sub-network comprises one or more capacitors. The capacitor is preferably designed to continue to stabilize the low-voltage when the connected battery unit is replaced. At this time, the dimension design of the capacitor is preferably

Figure 112016083516486-pct00001
Figure 112016083516486-pct00001

에 따라 선택되며, 이 경우 Imax는 전환 과정 동안 저-전압 서브 네트워크 내에서 흘러야만 하는 탑재형 전력 공급 장치의 최대 전류이고, tumschalt는 전력 공급용 배터리 유닛이 제공되지 않는 기간이며, ΔUmax는 전환 과정 동안 최대로 허용될 수 있는 탑재형 전력 공급 장치 전압의 변동이다. 커패시터는 또한 바람직하게, 적어도 단시간 동안 저-전압을 발생하여 저-전압 서브 네트워크로 출력하도록 설계되어 있는 에너지 저장기로서도 적합하다., Where I max is the maximum current of the onboard power supply that must flow in the low-voltage sub-network during the switching process, t umschalt is the period during which no battery unit for power supply is provided, and ΔU max Is the variation of the on-board power supply voltage that can be maximally allowed during the switching process. The capacitor is also preferably suitable as an energy reservoir designed to generate a low-voltage for at least a short time to output to the low-voltage subnetwork.

탑재형 전력 공급 장치의 전류가 가급적 적은 시점에 전환이 이루어지면, 저-전압 서브 네트워크 내에서 발생하는 전압 강하가 더욱 바람직하게 줄어들 수 있다. 이와 같은 과정은 예를 들어 탑재형 전력 공급 장치의 전류에 대한 신호를 평가함으로써 그리고 그에 따라 커플링 유닛의 스위치를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 더 나아가서는, 공칭 값에 해당하는 전압 강하가 없는 배터리 유닛들의 전환 과정을 가능하게 하기 위해, 예컨대 안락감을 상실하지 않으면서 가열 시스템과 같은 고-출력 사용자 장치를 단시간 동안 차단하기 위하여, 사용자 장치 관리 시스템과의 동기화도 이루어질 수 있다.If the switching is made when the current of the on-board power supply is as low as possible, the voltage drop occurring in the low-voltage sub-network can be more preferably reduced. This can be done, for example, by evaluating the signal for the current of the onboard power supply and by controlling the switches of the coupling unit accordingly. Further, in order to enable the switching process of the battery units having no voltage drop corresponding to the nominal value, for example, to shut off the high-output user device such as a heating system for a short time without losing comfort, Synchronization with the system can also be achieved.

본 발명에 따라, 컴퓨터 프로그램이 프로그래밍 가능한 컴퓨터 장치상에서 실행될 때에, 본원에 기술된 방법들 중 하나를 실시하게 하는 컴퓨터 프로그램도 제안된다. 컴퓨터 프로그램으로서는 예를 들어 탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 장비를 구현하기 위한 모듈 또는 차량 배터리 관리 시스템을 구현하기 위한 모듈이 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 기계 판독 가능한 메모리 매체상에, 예컨대 영구적인 또는 반복 기술이 가능한 메모리 매체상에 기억될 수 있거나, 예를 들어 CD-ROM, DVD, Blu-ray 디스크, USB-스틱 또는 메모리 카드와 같은 휴대 가능한 메모리 상에서 컴퓨터 장치에 액세스할 수 있다. 상기 내용에 추가로 그리고 대안적으로, 컴퓨터 프로그램은 다운로드하기 위해, 예를 들어 인터넷과 같은 데이터 네트워크 또는 예컨대 전화선 혹은 무선 연결과 같은 통신 연결을 통해서, 예컨대 서버 또는 클라우드-서버와 같은 컴퓨터 장치 상에 제공될 수 있다.In accordance with the present invention, there is also provided a computer program that, when executed on a programmable computer device, causes one of the methods described herein to be implemented. As a computer program, for example, a module for implementing the equipment for operating the onboard power supply or a module for implementing the vehicle battery management system can be used. The computer program may be stored on a machine-readable memory medium, such as a permanent or repetitive memory medium, or may be stored on a computer readable memory medium such as, for example, a CD-ROM, DVD, Blu-ray disk, USB- The computer device can be accessed on a portable memory. In addition to and as an alternative to the above, the computer program may be downloaded to a data network, such as the Internet, for example via a communication link such as a telephone line or a wireless connection, for example on a computer device such as a server or a cloud- Can be provided.

본 발명에 따라, 탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 전술된 방법들 중 하나를 실시하기 위한 장비들을 구비하는 배터리 관리 시스템(BMS)도 제공된다. 특히, 배터리 관리 시스템은, 배터리 유닛이 저-전압 서브 네트워크에 접속 및 차단되게끔 커플링 유닛을 제어하도록 설계되어 있는 유닛을 구비한다.In accordance with the present invention, there is also provided a battery management system (BMS) having equipment for implementing one of the aforementioned methods for operating the onboard power supply. In particular, the battery management system comprises a unit designed to control the coupling unit such that the battery unit is connected to and disconnected from the low-voltage subnetwork.

본 발명에 따라, 기술된 방법들 중 하나가 실행될 수 있는 탑재형 전력 공급 장치도 제공되며, 이 경우 커플링 유닛은, 배터리 유닛들을 고-전압 서브 네트워크에 대해서는 서로 직렬로 커플링 하도록 그리고 저-전압 서브 네트워크에 대해서는 서로 병렬로 커플링하도록 설계되어 있다.According to the present invention there is also provided an on-board power supply in which one of the described methods can be implemented, wherein the coupling unit is configured to couple the battery units in series with one another for the high- And are designed to couple in parallel with each other for a voltage sub-network.

탑재형 전력 공급 장치는 예컨대 풍력 설비와 같은 고정식 적용예에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 예컨대 하이브리드- 및 전기 차량과 같은 차량에서도 사용될 수 있다. 특히, 탑재형 전력 공급 장치는 스타트-스톱-시스템을 구비하는 차량에서 사용될 수 있다.The onboard power supply can be used not only in stationary applications such as wind turbines, but also in vehicles such as hybrid and electric vehicles. In particular, the onboard power supply can be used in a vehicle equipped with a start-stop-system.

소개된 시스템, 즉 탑재형 전력 공급 장치 및 배터리 관리 시스템은 특히 48-볼트-제너레이터 및 14-볼트-스타터를 구비하는 차량에서 사용하기에 적합하며, 이 경우 14-볼트-스타터는 바람직하게 스타트/스톱-시스템용으로 설계되었다.The introduced system, namely the onboard power supply and the battery management system, is particularly suitable for use in vehicles with a 48-volt generator and a 14-volt starter, in which case the 14- Stop-system.

소개된 시스템은 특히 소위 부스트-회복 시스템(BRS: Boost Recuperation System)을 구비하는 차량에서 사용하기에 적합하다. 부스트-회복 시스템(BRS)에서는, 전기 사용자 장치에 제공하기 위한 전기 에너지가 제동 과정 중에, 내리막 주행 중에 또는 코스팅 모드(coasting mode) 중에 획득된다. BRS가 시스템 효율을 증가시킴으로써, 결과적으로 연료가 절감될 수 있거나 배출 가스가 줄어들 수 있다. 고-전압 서브 네트워크 내에 있는 배터리는 내연 기관을 지원하거나 - 이와 같은 지원은 소위 부스트로서 명명됨 - 짧은 구간을 위해 속도가 낮은 경우에는 심지어 전기 주행을 위해서 사용되는데, 예컨대 전기식으로 주차하는 경우 및 주차 공간으로부터 벗어나는 경우에 사용된다.The system introduced is particularly suited for use in vehicles with a so-called Boost Recuperation System (BRS). In the boost-recovery system (BRS), the electrical energy to provide to the electrical user equipment is obtained during braking, downhill or coasting mode. As the BRS increases the system efficiency, the fuel can be saved as a result or the exhaust gas can be reduced. The battery in the high-voltage sub-network supports the internal combustion engine - such support is termed a so-called boost - used for electric drive even at low speeds for short sections, It is used in case of deviating from space.

본 발명에 따라, 내연 기관 및 전술된 탑재형 전력 공급 장치를 갖춘 자동차도 제공된다.According to the present invention, there is also provided an automobile equipped with an internal combustion engine and the aforementioned on-board power supply.

본 발명은, 차량용 리튬-이온-배터리 시스템을 갖춘 비용 효율적인 탑재형 전력 공급 장치를 제공해주며, 이와 같은 탑재형 전력 공급 장치는 예를 들어 48-볼트-제너레이터를 갖는 고-전압 서브 네트워크, 저-전압 서브 네트워크, 및 저-전압 서브 네트워크에 단일 방향으로 전력을 공급하는 부스트-회복 시스템을 구비한다. 이 경우에는, 공지된 시스템들에 비해, 전위를 분리하는 DC/DC-변환기 및 납-산-배터리가 생략될 수 있다. 또한, 저-전압 서브 네트워크 내에서 별도의 스타터도 필요치 않다. 적합하게 설계된 경우, 부스트-회복 시스템은 현재 개발 중에 있는 BRS-시스템들에 비해 훨씬 더 많은 에너지를 저장할 수 있고, 그럼으로써 장시간의 제동 과정 또는 내리막 주행 중에 더 많은 전기 에너지를 시스템 내에서 다시 획득할 수 있다.The present invention provides a cost-effective on-board power supply with a lithium-ion-battery system for a vehicle, such as a high-voltage sub-network with a 48-volt generator, Voltage sub-network, and a boost-recovery system that supplies power in a single direction to the low-voltage sub-network. In this case, compared to known systems, a DC / DC-converter and a lead-acid battery that separate potentials can be omitted. Also, no separate starter is needed within the low-voltage sub-network. When properly designed, the boost-recovery system can store much more energy than BRS-systems currently in development, thereby acquiring more electrical energy in the system during the long braking process or downhill running .

소개된 본 발명에 따른 방법은, 저-전압 서브 네트워크에 전력을 공급하는 과정을 중간 없이 가능하게 하는 작동 전술을 포함한다.The disclosed method according to the present invention includes an operational tactic that enables the process of powering the low-voltage subnetworks without intermediary.

본 발명의 실시예들은 각각의 도면에 도시되어 있고, 이하의 명세서에 상세하게 설명되어 있다.
도 1은 선행 기술에 따른 저-전압 서브 네트워크를 도시하고,
도 2는 고-전압 서브 네트워크 및 저-전압 서브 네트워크 및 전위를 분리하는 단일 방향 DC/DC-변환기를 갖춘 탑재형 전력 공급 장치를 도시하며,
도 3은 고-전압 서브 네트워크 및 저-전압 서브 네트워크 및 전위를 분리하는 양방향 DC/DC-변환기를 갖춘 탑재형 전력 공급 장치를 도시하고,
도 4는 고-전압 서브 네트워크 및 저-전압 서브 네트워크 및 갈바니 전기 방식으로 분리하지 않는 단일 방향 DC/DC-변환기를 갖춘 탑재형 전력 공급 장치를 도시하며,
도 5는 커플링 유닛을 도시하고,
도 6은 도 5에 도시된 커플링 유닛을 예시된 작동 상태에서 도시하며, 그리고
도 7은 후방- 및 전방 차단 가능한 스위치를 도시한다.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and described in detail in the following specification.
Figure 1 shows a prior art low-voltage sub-network,
Figure 2 shows an onboard power supply with a high-voltage subnetwork and a low-voltage subnetwork and a unidirectional DC / DC-converter for separating potential,
3 shows an onboard power supply with a high-voltage subnetwork and a low-voltage subnetwork and a bi-directional DC / DC-converter for separating potentials,
Figure 4 shows an onboard power supply with a unidirectional DC / DC-converter that does not separate the high-voltage subnetwork and the low-voltage subnetwork and galvanically,
Figure 5 shows the coupling unit,
Figure 6 shows the coupling unit shown in Figure 5 in the illustrated operating state, and
Fig. 7 shows a rear-and-front blockable switch.

도 1은, 선행 기술에 따른 저-전압 서브 네트워크를 보여준다. 내연 기관을 시동할 때에는, 탑재형 전력 공급 장치(1)를 통해서 스타터 배터리(10)로부터 전압이 스타터(11)에 공급되며, 이 스타터는 예를 들어 상응하는 스타터 신호에 의해서 스위치(12)가 닫히는 경우에 내연 기관(도시되지 않음)을 시동한다. 내연 기관이 시동되면, 상기 내연 기관이 전기 제너레이터(13)를 구동시키며, 그 다음에 상기 전기 제너레이터(13)가 약 12 볼트의 전압을 발생하고, 탑재형 전력 공급 장치(1)를 통해서 차량 내에 있는 다양한 전기 사용자 장치(14)에 전압을 공급한다. 이때, 전기 제너레이터(13)는 스타트 과정에 의해서 부하를 받은 스타터 배터리(10)도 재차 충전한다.Figure 1 shows a prior art low-voltage sub-network. When starting the internal combustion engine, a voltage is supplied from the starter battery 10 to the starter 11 via the on-board power supply device 1, and the starter 11, for example, The internal combustion engine (not shown) is started. When the internal combustion engine is started, the internal combustion engine drives the electric generator 13, and then the electric generator 13 generates a voltage of about 12 volts, Lt; RTI ID = 0.0 > 14 < / RTI > At this time, the electric generator 13 recharges the starter battery 10 that has been loaded by the start process.

도 2는, 고-전압 서브 네트워크(20) 및 저-전압 서브 네트워크(21), 및 고-전압 서브 네트워크(20)와 저-전압 서브 네트워크(21) 사이에서 커플링 유닛을 형성하는, 전위를 분리하는 단일 방향 DC/DC-변환기(22)를 갖춘 탑재형 전력 공급 장치(1)를 보여준다. 탑재형 전력 공급 장치(1)는 차량, 특히 자동차, 운송 차량 또는 지게차(forklift)의 탑재형 전력 공급 장치일 수 있다.2 is a schematic diagram of the high-voltage sub-network 20 and the low-voltage sub-network 21 forming a coupling unit between the high-voltage sub-network 20 and the low- Directional DC / DC-converter 22 for separating the power supply from the power supply. The onboard power supply 1 may be a vehicle, in particular an automobile, a transport vehicle or a forklift mounted power supply.

고-전압 서브 네트워크(20)는 예를 들어 내연 기관(도시되지 않음)에 의해서 작동될 수 있는 전기 제너레이터(23)를 갖춘 48-볼트-탑재형 전력 공급 장치이다. 본 실시예에서 제너레이터(23)는, 차량 모터의 회전 동작에 따라 전기 에너지를 발생하여 고-전압 서브 네트워크(20)에 공급하도록 형성되어 있다. 고-전압 서브 네트워크(20)는 또한, 예를 들어 리튬-이온-배터리로서 형성될 수 있고 필요한 작동 전압을 고-전압 서브 네트워크로 출력하도록 설계되어 있는 배터리(24)를 포함한다. 고-전압 서브 네트워크(20) 내에는, 예를 들어 고-전압에 의해서 작동되는 1개 이상의, 바람직하게는 복수의 자동차 전기 사용자 장치에 의해서 형성될 수 있는 또 다른 부하 저항(25)이 배치되어 있다.The high-voltage sub-network 20 is a 48-volt-on-board power supply with an electric generator 23 that can be operated, for example, by an internal combustion engine (not shown). In the present embodiment, the generator 23 is configured to generate electric energy in accordance with the turning operation of the vehicle motor and supply it to the high-voltage sub-network 20. [ The high-voltage sub-network 20 also includes a battery 24 that may be formed, for example, as a lithium-ion-battery and designed to output the required operating voltage to the high-voltage sub-network. Within the high-voltage sub-network 20, another load resistor 25, which may be formed by, for example, one or more, preferably a plurality of, automotive electrical user devices operated by a high- have.

출력 측에서 DC/DC-변환기(22)에 배치되어 있는 저-전압 서브 네트워크(21) 내에는, 내연 기관을 시동하기 위해 스위치(27)를 닫도록 설계되어 있는 스타터(26), 그리고 저-전압 서브 네트워크(21)를 위한 12 V 높이의 공칭 전압을 공급하도록 설계되어 있는 에너지 저장기(28)가 있다. 저-전압 서브 네트워크(21) 내에는 저-전압에 의해서 작동되는 또 다른 사용자 장치(29)가 배치되어 있다. 에너지 저장기(28)는 예를 들어 갈바니 전기 셀, 특히 완전히 충전된 상태(state of charge, SOC = 100%)에서 통상적으로 12.8 V의 전압을 갖는 납-산-배터리를 포함한다. 방전된 상태(state of charge, SOC = 0%)에서 에너지 저장기(28)는 부하를 받지 않아 전형적인 10.8 볼트의 단자 전압(terminal voltage)을 갖는다. 운전 모드에서는 저-전압 서브 네트워크(21) 내에 있는 탑재형 전력 공급 장치 전압이 에너지 저장기(28)의 온도 및 충전 상태에 따라 대략 10.8 볼트 내지 15 볼트 범위 안에 놓여 있다.Within the low-voltage sub-network 21 located at the output side of the DC / DC-converter 22 there are a starter 26 designed to close the switch 27 to start the internal combustion engine, There is an energy reservoir 28 that is designed to supply a nominal voltage of 12 V for the voltage sub-network 21. Within the low-voltage sub-network 21 is another user device 29, which is operated by a low-voltage. A battery-based energy storage 28, for example a conventional lead with a voltage of 12.8 V from the galvanic cell, especially in the fully charged state (state of charge, SOC = 100%) - acid. At the state of charge (SOC = 0%), the energy store 28 is unloaded and has a typical terminal voltage of 10.8 volts. In the operating mode, the onboard power supply voltage in the low-voltage sub-network 21 lies within the range of approximately 10.8 volts to 15 volts, depending on the temperature and charge state of the energy store 28. [

DC/DC-변환기(22)는 입력 측에서 고-전압 서브 네트워크(20) 및 제너레이터(23)와 연결되어 있다. DC/DC-변환기(22)가 출력 측에서는 저-전압 서브 네트워크(21)와 연결되어 있다. DC/DC-변환기(22)는, 입력 측에서 수신된 직류 전압, 예를 들어 고-전압 서브 네트워크를 작동시키고 예를 들어 12 내지 48 볼트에 해당하는 직류 전압을 수신하도록, 그리고 입력 측에서 수신된 전압과 상이한, 특히 입력 측에서 수신되었고 예를 들어 12 V 또는 14 V에 해당하는 전압보다 작은 출력 전압을 발생하도록 형성되어 있다.The DC / DC-converter 22 is connected to the high-voltage sub-network 20 and the generator 23 at the input side. The DC / DC-converter 22 is connected to the low-voltage sub-network 21 on the output side. The DC / DC-converter 22 is configured to operate on a DC voltage received at the input side, e.g., a high-voltage subnetwork, to receive a DC voltage corresponding to, for example, 12 to 48 volts, For example, 12 V or 14 V, which is different from the applied voltage, especially at the input side.

도 3은, 전위를 분리하는 양방향 DC/DC-변환기(31)에 의해서 상호 연결되어 있는 고-전압 서브 네트워크(20) 및 저-전압 서브 네트워크(21)를 갖춘 탑재형 전력 공급 장치(1)를 보여준다. 본 도면에 도시된 탑재형 전력 공급 장치(1)는 도 2에 도시된 탑재형 전력 공급 장치와 실질적으로 동일하게 형성되어 있으며, 이 경우에는 제너레이터가 고-전압 서브 네트워크 내에 연결되어 있고, 부분 탑재형 전력 공급 장치(20, 21) 사이에서 에너지를 전달하기 위해, 전위를 분리하도록 구현된 DC/DC-변환기(31)가 사용된다. 2개의 부분 탑재형 전력 공급 장치(20, 21) 내에는 또한 도 2를 참조해서 기술되어 있는 바와 같이 배터리(24, 28) 및 사용자 장치(25, 29)가 배치되어 있다. 실질적으로, 도 3에 도시된 시스템은 스타터가 연결되어 있다는 점에서 구별된다. 도 2에 도시된 시스템에서는 스타터(26)가 저-전압 서브 네트워크(21) 내에 배치되어 있고, 이로 인해 DC/DC-변환기(22)가 단일 방향으로 고-전압 서브 네트워크(20)로부터 저-전압 서브 네트워크(21)로 에너지를 운송하도록 설계될 수 있는 한편, 도 3에 도시된 설계 방식에서는 스타터-제너레이터(30)가 고-전압 서브 네트워크(20) 내에서 사용된다. 이 경우에는 DC/DC-변환기(31)가 양방향으로 구현됨으로써, 결과적으로 리튬-이온-배터리(24)는 경우에 따라 저-전압 서브 네트워크(21)를 통해서 충전될 수 있다. 그 다음에, 저-전압 차량의 시동 보조가 저-전압 인터페이스 및 DC/DC-변환기(31)를 통해서 이루어진다.Figure 3 shows an on-board power supply 1 with a high-voltage sub-network 20 and a low-voltage sub-network 21 interconnected by a bi-directional DC / DC- Lt; / RTI > The onboard power supply 1 shown in this figure is formed substantially the same as the onboard power supply shown in Fig. 2, in which case the generator is connected in the high-voltage sub-network, In order to transfer energy between the power supplies 20 and 21, a DC / DC-converter 31 implemented to separate the potentials is used. Batteries 24 and 28 and user devices 25 and 29 are also located within the two sub-mounted power supplies 20 and 21 as described with reference to FIG. Practically, the system shown in Fig. 3 is distinguished in that a starter is connected. In the system shown in Fig. 2, the starter 26 is located in the low-voltage sub-network 21, which causes the DC / DC-converter 22 to go from the high- Voltage sub-network 20 while starter-generator 30 is used in the high-voltage sub-network 20 in the design scheme shown in Fig. In this case, the DC / DC-converter 31 is implemented bi-directionally, so that the lithium-ion-battery 24 can be charged through the low-voltage sub-network 21 as the case may be. Subsequently, starting assistance of the low-voltage vehicle is made through the low-voltage interface and the DC / DC-converter 31.

도 4는, 고-전압 서브 네트워크(20) 및 저-전압 서브 네트워크(21)를 갖춘 탑재형 전력 공급 장치(1), 예를 들어 차량, 특히 자동차, 운송 차량 또는 지게차의 탑재형 전력 공급 장치(1)를 보여준다. 탑재형 전력 공급 장치(1)는 특히 48-볼트-제너레이터, 14-볼트-스타터 및 부스트-회복 시스템을 갖춘 차량에서 사용하기에 적합하다.Figure 4 shows an on-board power supply 1 with a high-voltage sub-network 20 and a low-voltage sub-network 21, for example a vehicle, in particular an onboard power supply of a vehicle, (1). The onboard power supply 1 is particularly suited for use in vehicles with a 48-volt-generator, a 14-volt-starter and a boost-recovery system.

고-전압 서브 네트워크(20)는, 내연 기관(도시되지 않음)을 시동할 수 있고 내연 기관에 의해서 작동될 수 있는 스타터-제너레이터(30)를 포함한다. 스타터-제너레이터(30)는, 차량 모터의 회전 동작에 따라 전기 에너지를 발생하여 고-전압 서브 네트워크(20)에 공급하도록 형성되어 있다. 고-전압 서브 네트워크(20) 내에는, 예를 들어 고-전압에 의해서 작동되는 1개 이상의, 바람직하게는 복수의 자동차 전기 사용자 장치에 의해서 형성될 수 있는 또 다른 부하 저항(25)이 배치되어 있다.The high-voltage sub-network 20 includes a starter-generator 30 which is capable of starting an internal combustion engine (not shown) and which can be operated by an internal combustion engine. The starter-generator 30 is configured to generate and supply electric energy to the high-voltage sub-network 20 in accordance with the rotation operation of the vehicle motor. Within the high-voltage sub-network 20, another load resistor 25, which may be formed by, for example, one or more, preferably a plurality of, automotive electrical user devices operated by a high- have.

고-전압 서브 네트워크(20)는 또한, 예를 들어 리튬-이온-배터리로서 형성될 수 있고, 48 볼트의 작동 전압을 고-전압 서브 네트워크로 출력하도록 설계되어 있는 배터리(40)를 포함한다. 필요한 전기 에너지를 저장할 수 있기 위하여, 리튬-이온-배터리(40)는 48 볼트의 저-전압에서 바람직하게 약 15 Ah의 최소 커패시턴스를 갖는다.The high-voltage sub-network 20 also includes a battery 40 that may be formed, for example, as a lithium-ion-battery and is designed to output an operating voltage of 48 volts to the high-voltage subnetwork. In order to be able to store the necessary electrical energy, the lithium-ion-battery 40 preferably has a minimum capacitance of about 15 Ah at a low voltage of 48 volts.

배터리(40)는 복수의 배터리 유닛(41-1, 41-2, ... 41-n)을 구비하며, 이 경우 배터리 유닛(41)에는 복수의 배터리 셀이 할당되어 있고, 이들 배터리 셀은 통상적으로 배터리(40)를 이용해서 요구되는 출력- 및 에너지 데이터를 얻기 위해 서로 직렬로 접속되고, 부분적으로는 추가로 서로 병렬로 접속된다. 개별 배터리 셀은 예를 들어 2.8 내지 4.2 볼트의 전압 범위를 갖는 리튬-이온-배터리이다.The battery 40 includes a plurality of battery units 41-1, 41-2, ..., 41-n. In this case, a plurality of battery cells are allocated to the battery unit 41, Are typically connected in series with each other to obtain the required output- and energy data using the battery 40, and in part connected in parallel with each other. The individual battery cells are lithium-ion-batteries having a voltage range of, for example, 2.8 to 4.2 volts.

배터리 유닛(41-1, 41-2, ... 41-n)에는 개별 전압 탭(80-11, 80-12, 80-21, 80-22, ... 80-n1, 80-n2)이 할당되어 있으며, 이들 개별 전압 탭을 통해서 전압이 커플링 유닛(33)에 공급된다. 커플링 유닛(33)은, 저-전압 서브 네트워크(21)를 작동시키거나 지원할 목적으로 배터리(40)의 1개 이상의 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속시키는 과제를 갖는다.80-21, ..., 80-n1, 80-n2 are connected to the battery units 41-1, 41-2, ..., 41- And a voltage is supplied to the coupling unit 33 through these individual voltage taps. The coupling unit 33 has the task of connecting one or more battery units 41 of the battery 40 to the low-voltage subnetwork 21 for the purpose of operating or supporting the low-voltage subnetwork 21 .

커플링 유닛(33)은 고-전압 서브 네트워크(20)를 저-전압 서브 네트워크(21)와 커플링하고, 출력 측에서 예를 들어 12 V 또는 14 V에 해당하는 필요한 작동 전압을 저-전압 서브 네트워크(21)에 공급한다. 커플링 유닛(33)의 구조 및 기능 방식은 도 5 및 도 6을 참조해서 기술될 것이다.The coupling unit 33 couples the high-voltage sub-network 20 with the low-voltage sub-network 21 and converts the required operating voltage, for example 12 V or 14 V, To the sub-network (21). The structure and functioning of the coupling unit 33 will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.

저-전압 서브 네트워크(21)는 예를 들어 14 V 전압에서의 작동을 위해 설계된 저-전압 사용자 장치(29)를 포함한다. 한 실시예에 따라, 리튬-이온-배터리(40)는 차량이 정지한 상태에서, 도면에 사용자 장치(25, 29)로서 도시되어 있는 대기 전류 사용자 장치에 전력을 공급하는 역할을 담당한다. 예를 들어, 이때에는 소위 공항 테스트의 요구 조건들이 충족될 수 있는데, 이 경우에는 6주의 정지 시간 후에도 여전히 차량이 시동될 수 있으며, 이 경우 배터리는, 예를 들어 도난 경보 설비에 전력이 공급되도록 하기 위해, 정지 시간 동안 저-전압 서브 네트워크(21) 내에 있는 저-전압 사용자 장치(29)에 대기 전류를 공급한다.The low-voltage sub-network 21 includes a low-voltage user device 29 designed for operation at, for example, a 14 V voltage. According to one embodiment, the lithium-ion-battery 40 is responsible for supplying power to the standby current user device, shown as user devices 25, 29 in the figure, with the vehicle stationary. For example, at this time the requirements of the so-called airport test can be met, in which case the vehicle can still be started after six weeks of downtime, in which case the battery can be switched on, Voltage sub-network 21 for a period of time to provide a low-voltage user device 29 with a quiescent current.

저-전압 서브 네트워크(21) 내에는, 단시간 동안 매우 높은 출력을 송출할 수 있는, 다시 말해 고-출력에 최적화된 고-출력 저장기(28) 또는 버퍼 메모리가 선택적으로 배치되어 있다. 고-출력 저장기(28)는, 배터리 유닛(41)이 전환될 때에 과전압을 더욱 피하려는 목적을 충족시킨다. 고-출력 저장기(28)로서 커패시터가 사용되면, 커패시터의 치수 설계는 바람직하게In the low-voltage sub-network 21, a high-output reservoir 28 or buffer memory, which is capable of delivering a very high output over a short period of time, i. The high-output reservoir 28 fulfills the purpose of further avoiding the overvoltage when the battery unit 41 is switched. If capacitors are used as the high-output reservoir 28, the dimensioning of the capacitors is preferably

Figure 112016083516486-pct00002
Figure 112016083516486-pct00002

에 따라 선택되며, 이 경우 Imax는 전환 과정 동안 탑재형 전력 공급 장치 내에서 흐를 수 있는 탑재형 전력 공급 장치의 최대 전류이고, tumschalt는 전력 공급용 배터리 유닛(41)이 제공되지 않는 기간이며, ΔUmax는 전환 과정 동안 최대로 허용될 수 있는 탑재형 전력 공급 장치 전압의 변동이다.Where I max is the maximum current of the onboard power supply that can flow in the onboard power supply during the switching process and t umschalt is the period during which the battery unit 41 for power supply is not provided , ΔU max is the on-board power supply voltage fluctuations, which may be permitted to a maximum during the conversion process.

도 4에 도시된 탑재형 전력 공급 장치는 또한 배터리 관리 시스템(BMS)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 배터리 관리 시스템은, 온도, 공급된 전압, 송출된 전류 및 배터리(40) 혹은 배터리 유닛(41)의 충전 상태에 대한 측정 데이터를 수집하고, 처리하며, 이로부터 예를 들어 배터리(40)의 건강 상태에 대한 진술을 획득하도록 설계되어 있는 제어 장치를 포함한다. 이때, 배터리 관리 시스템은, 커플링 유닛(33)이 배터리 유닛(41)을 선택적으로 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속할 수 있게끔 커플링 유닛을 조절하도록 설계되어 있는 유닛을 포함한다.The onboard power supply shown in FIG. 4 may also include a battery management system (BMS) (not shown). The battery management system collects and processes measurement data on the temperature, the supplied voltage, the discharged current, and the state of charge of the battery 40 or the battery unit 41, from which, for example, And a control device designed to obtain a statement of the state. At this time, the battery management system includes a unit designed to adjust the coupling unit so that the coupling unit 33 can selectively connect the battery unit 41 to the low-voltage sub-network 21. [

도 5는, 갈바니 전기 방식으로 분리하지 않는 단일 방향의 직류 전압 변환기(DC/DC-변환기)로서 구현되어 있는 커플링 유닛(33)을 보여준다. 커플링 유닛(33)은 후방 차단이 가능한 스위치(44, 45)를 구비하며, 이와 같은 스위치는, "온(on)" 상태에서는 전류 흐름을 단 하나의 방향으로만 가능하게 하고, "오프(off)" 상태에 해당하는 제2 상태에서는 두 가지 극성의 차단 전압을 수용할 수 있다는 특성을 지니고 있다. 이와 같은 스위치는 예컨대 IGBT-스위치와 같은 단순한 반도체 스위치와는 매우 상이한데, 그 이유는 이들 반도체 스위치가 자체 고유의(intrinsic) 다이오드로 인해 후진 방향으로는 차단 전압을 수용할 수 없기 때문이다. 전류 흐름 방향에 대한 의존성으로 인해, 도 5에는 두 가지 상이한 타입의 스위치가 도시되어 있는데, 다시 말하자면 제조 측면에서는 차이가 없고 다만 상이한 극성으로만 설치되어 있는 스위치(RSS_I(45) 및 RSS_r(44))가 도시되어 있다. 후방 차단 가능 스위치(44, 45)의 더욱 상세한 구조에 대한 예는 도 7을 참조해서 기술될 것이다.Fig. 5 shows a coupling unit 33 implemented as a unidirectional DC voltage converter (DC / DC-converter) that is not galvanically isolated. The coupling unit 33 is provided with switches 44 and 45 which are capable of rear blocking such that the current flow is enabled in only one direction in the " quot; off "state, the second state has the characteristic of being able to accommodate the cut-off voltages of two polarities. Such a switch is very different from a simple semiconductor switch such as, for example, an IGBT-switch, because these semiconductor switches can not accept a cut-off voltage in the backward direction due to their intrinsic diodes. Because of its dependence on the current flow direction, there are two different types of switches shown in Fig. 5, namely switches (RSS_I 45 and RSS_r 44), which are not different in terms of manufacturing and are only provided with different polarities, Are shown. An example of a more detailed structure of the rear cuttable switches 44 and 45 will be described with reference to Fig.

커플링 유닛(33) 내에서, 배터리 유닛(41)의 개별 탭(80)은 각각 상이한 후방 차단 가능 스위치(RSS_I(45) 및 RSS_r(44)) 중 하나로 안내되어 있다. 후방 차단 가능 스위치(RSS_I(45))는 커플링 유닛(33)의 출력 측에서 양극(52)과 접속되어 있고, 후방 차단 가능 스위치(RSS_r(44))는 커플링 유닛(33)의 출력 측에서 음극(51)과 접속되어 있다.Within the coupling unit 33, the individual tabs 80 of the battery unit 41 are each guided to one of the different rear breakable switches (RSS_I 45 and RSS_r 44). The rear cuttable switch RSS_I 45 is connected to the anode 52 at the output side of the coupling unit 33 and the rear cuttable switch RSS_r 44 is connected to the output side of the coupling unit 33 Which is connected to the cathode 51.

커플링 유닛(33)은, 예를 들어 표준-반도체 스위치일 수 있는 전방 차단이 가능한 스위치(90)를 포함한다. 전방 차단 가능 스위치(90)의 더욱 상세한 구조에 대한 예는 도 7을 참조해서 기술될 것이다. 커플링 유닛(33) 내에서는 배터리 유닛(41)의 개별 탭(80)이 분기되어 후방 차단 가능 스위치에 대해 병렬로, 각각 하나의 전방 차단 가능 스위치(VSS(90))로 안내된다. 전방 차단 가능 스위치(VSS(90))는, 스위치(90)가 닫힌 경우에 복수의 배터리 유닛(41)을 서로 직렬로 연결한다. 이 경우에는, 각각 2개의 배터리 유닛(41) 사이에 전방 차단 가능 스위치(90)가 배치되어 있음으로써, 결과적으로 배터리 유닛(41)의 개수가 n개인 경우에는 n-1개의 전방 차단 가능 스위치(VSS(90-1), VSS(90-2), ... VSS(90-n-1))가 제공된다.The coupling unit 33 includes a switchable switch 90 which can be, for example, a standard-semiconductor switch. An example of a more detailed structure of the forward cuttable switch 90 will be described with reference to Fig. In the coupling unit 33, the individual tabs 80 of the battery unit 41 are branched and guided in parallel to the rear cuttable switch, respectively, to one forward cuttable switch VSS 90. The front blockable switch (VSS 90) connects the plurality of battery units 41 in series with each other when the switch 90 is closed. In this case, since the forward cut-off switch 90 is disposed between the two battery units 41, consequently, when the number of the battery units 41 is n, n-1 front cut- VSS 90-1, VSS 90-2, ... VSS 90-n-1) are provided.

저-전압 서브 네트워크(21)의 접지에 대한 고-전압 서브 네트워크(20)의 전압 위치는, 어느 배터리 유닛(41)(들)이 접속되어 있는가에 의존한다. 하지만, 어느 배터리 상태도 아닌 경우에는, 전위 중 하나가 고-전압과 저-전압의 총합 수준에 있는 전압 한계를 초과하는 값을 갖게 되는데, 다시 말하자면 대략 62 볼트에서 48-볼트-네트워크 및 14-볼트-네트워크인 경우에 상기와 같은 값을 갖게 된다. 하지만, 저-전압 서브 네트워크의 접지에 대해서는 음의 전위가 발생할 수 있다.The voltage position of the high-voltage sub-network 20 relative to the ground of the low-voltage sub-network 21 depends on which battery unit 41 (s) are connected. However, in the absence of any battery state, one of the potentials will have a value that exceeds the voltage limit at the sum of the high-voltage and low-voltage levels, i.e., from about 62 volts to 48- In case of a bolt-network, it has the same value as above. However, a negative potential may be generated for the ground of the low-voltage sub-network.

스타터-제너레이터(30)의 작동은 커플링 유닛(33)의 작동 및 저-전압 서브 네트워크에 대한 전력 공급과 무관하다. 저-전압 서브 네트워크(21)에 전력을 공급하는 배터리 유닛(41)이 접속된 경우에는, 저-전압 서브 네트워크 및 경우에 따라 스타터-제너레이터(30)로부터 전체 배터리(40)에 공급된 충전 전류(제너레이터 모드)에 의해서 또는 전체 배터리(40)로부터 빼내진 방전 전류(모터 모드)에 의해서 중첩 현상이 나타난다. 배터리 셀의 허용 한계, 예컨대 셀의 최대로 허용 가능한 방전 전류가 초과되지 않는 한, 상기와 같은 과정들은 상호 무관하게 관찰될 수 있다. 저-전압 서브 네트워크(21)에 안전하게 전력이 공급되도록 하기 위해서, 항상 1개 이상의 배터리 유닛(41)이 관련 스위치(44, 45, 90)를 통해 커플링 장치(33)에 접속된다. 전력이 저-전압 서브 네트워크(21)에 여러 번 과다하게(redundantly) 공급되기 때문에, 앞에서 소개된 설계 방식에 의해서는, 저-전압 서브 네트워크 내에서의 전기 에너지의 활용도가 매우 높은 시스템이 구성될 수 있다.The operation of the starter-generator 30 is independent of the operation of the coupling unit 33 and the power supply to the low-voltage sub-network. When the battery unit 41 that supplies power to the low-voltage sub-network 21 is connected, the charge current supplied to the entire battery 40 from the low-voltage sub-network and from the starter- (Generator mode) or a discharging current (motor mode) drawn from the entire battery 40. In this case, As long as the allowable limit of the battery cell, for example the maximum allowable discharge current of the cell, is not exceeded, the above processes can be observed irrespective of each other. One or more battery units 41 are always connected to the coupling device 33 via the associated switches 44, 45 and 90 in order to ensure that the low-voltage subnetwork 21 is safely powered. Because the power is supplied redundantly to the low-voltage subnetwork 21 several times, the design scheme described above constitutes a very high utilization of the electrical energy in the low-voltage subnetwork .

도 6은, 예를 들어 배터리 유닛(41-1, 41-2)으로부터 스위치-온 된 후방 차단 가능 스위치(RSS_I(45-i), RSS_I(45-j), RSS_r(44-i), RSS_r(44-j)) 및 배터리 유닛(44-1, 44-2) 사이에 있는 개방된 전방 차단 가능 스위치(VSS(90-1))를 통해서 저-전압 서브 네트워크(21)에 전력이 공급되는 과정을 보여준다. 양극(52)으로부터 제1 전류 경로(71)가 후방 차단 가능 스위치(RSS_I(45-i)), 제1 배터리 유닛(44-1) 및 또 다른 후방 차단 가능 스위치(RSS_r(44-j))를 거쳐서 음극(51)까지 뻗는다. 또한, 양극(52)으로부터 또 다른 전류 경로(72)가 후방 차단 가능 스위치(RSS_I(45-j)), 접속된 제2 배터리 유닛(41-2) 및 또 다른 후방 차단 가능 스위치(RSS_r(44-i))를 거쳐서 음극(51)까지 뻗는다. 스위치(90-1)가 개방되어 있기 때문에, 제1 배터리 유닛(41-1)과 제2 배터리 유닛(41-2)은 저-전압 서브 네트워크에 대하여 병렬로 접속되어 있다. 제1 배터리 유닛(41-1)의 양극은 전기적으로 하이 임피던스로 접속되어 있다.6 is a block diagram showing an example of a configuration in which the rear blockable switches (RSS_I 45-i, RSS_I 45-j, RSS_r 44-i, RSS_r Voltage sub-network 21 through the open front cutoff switch VSS (90-1) between the battery units 44-1 and 44-2 Show the process. The first current path 71 from the anode 52 is connected to the back shut-off switch (RSS_I 45-i), the first battery unit 44-1 and another back cut-off switch (RSS_r 44- To the cathode (51). Further, another current path 72 from the anode 52 is connected to the rear disconnectable switch RSS_I (45-j), the connected second battery unit 41-2 and another rear disconnectable switch RSS_r 44 -i) and extends to the cathode 51. Since the switch 90-1 is open, the first battery unit 41-1 and the second battery unit 41-2 are connected in parallel to the low-voltage sub-network. The positive electrode of the first battery unit 41-1 is electrically connected with a high impedance.

저-전압 서브 네트워크(21)에 중단 없이 전력을 공급하기 위해, 본 발명은 전환 방법을 제안하며, 이 전환 방법에서 제1 단계 a)에서는 접속된 제1 배터리 유닛, 본 실시예에서는 예를 들어 배터리 유닛(41-1)과 접속된 제2 배터리 유닛, 본 실시예에서는 배터리 유닛(41-2) 사이에 있는 라인이 이 라인 내에 배치된 전방 차단 가능 스위치(VSS(90-1))에 의해서 분리된다. 단계 a) 이후에는, 배터리(40)가 고-전압 서브 네트워크(20)에 공급되는 36 볼트의 총 전압을 가짐으로써, 결과적으로 고-전압 서브 네트워크(20)에는 양방향으로 에너지가 흘러갈 수 있게 된다. 이때, 또 다른 배터리 유닛(41-2, ... 41-n)은 n-1개의 배터리 유닛으로 구성된 직렬 회로를 형성한다.In order to supply power to the low-voltage sub-network 21 without interruption, the present invention proposes a switching method wherein in this first step a) the connected first battery unit, in this embodiment for example, The line between the second battery unit connected to the battery unit 41-1 and the battery unit 41-2 in this embodiment is connected to the front breakable switch VSS 90-1 disposed in this line Separated. After step a), by having the battery 40 have a total voltage of 36 volts supplied to the high-voltage subnetwork 20, consequently, the high-voltage subnetwork 20 can be energized in both directions do. At this time, the other battery units 41-2, ..., 41-n form a series circuit composed of n-1 battery units.

후속하는 제2 단계 b)에서는, 사용된 스위치(44, 45, 90)의 특성에 실질적으로 의존하는 기간 동안 지연된 후에, 접속된 제2 배터리 유닛(41-2)이 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된다. 도 6은, 2개의 배터리 유닛(41-2 및 41-1)이 병렬로 접속되어 있는 단계 b) 이후의 상태를 보여준다.In the subsequent second stage b), the connected second battery unit 41-2 is connected to the low-voltage sub-network 21-2 after being delayed for a period of time substantially dependent on the characteristics of the used switches 44,45, . Fig. 6 shows a state after step b) in which two battery units 41-2 and 41-1 are connected in parallel.

스위치-오프와 스위치-온 사이의 지연은 필요한데, 그 이유는 지연이 없는 경우에는 저-전압 서브 네트워크(21) 내의 전압이 모든 전환 과정에서의 천이 단계 동안에 허용되지 않을 정도로 높은 값까지, 도 6에 도시된 경우에는 부분 배터리(41-1 및 41-2)의 전압의 총합에 해당하는 값까지, 더 상세하게 말하자면 2배에 해당하는 값까지 상승될 수 있기 때문이다. 그러나 커플링 장치(33)가 지연 시간을 갖고 접속된다는 것은 저-전압 서브 네트워크(21)에 대한 전력 공급이 단시간 동안 중단된다는 것을 의미한다. 허용되지 않는 전압 강하를 피하기 위하여, 도 4를 참조해서 기술된 바와 같은 몇몇 실시예에 따라, 커패시터(28)를 이용해서 버퍼링이 실행될 수 있다.The delay between switch-off and switch-on is needed because in the absence of delay, the voltage in the low-voltage sub-network 21 is increased to a high enough value that it is not allowed during the transition phase in every switching process, It is possible to increase the voltage to a value corresponding to the sum of the voltages of the partial batteries 41-1 and 41-2, more specifically, to a value corresponding to twice. However, the fact that the coupling device 33 is connected with a delay means that the power supply to the low-voltage sub-network 21 is interrupted for a short time. To avoid an unacceptable voltage drop, buffering may be performed using capacitor 28, in accordance with some embodiments as described with reference to FIG.

제3 단계 c)에서는, 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 배터리 유닛(41)이 교체되는 경우에, 접속된 제1 배터리 유닛(41-1)이 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단된다. 제4 단계 d)에서는, 전방 차단 가능한 스위치(VSS(90-1))를 통해서 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단된 제1 배터리 유닛(41-1)과 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 제2 배터리 유닛(41-2) 사이에 라인이 재차 형성된다. 재차 연결이 이루어진 후에는, 저-전압 서브 네트워크(21)에 대한 전력 공급이 중단됨이 없이, 제1 배터리 유닛으로부터 제2 배터리 유닛으로의 정류가 완료된다.In the third step c), when the battery unit 41 connected to the low-voltage sub-network 21 is replaced, the connected first battery unit 41-1 is disconnected from the low-voltage sub-network 21 . In the fourth step d), the first battery unit 41-1 and the low-voltage sub-network 21, which are disconnected from the low-voltage sub-network 21 via the forward switchable switch VSS 90-1, A line is again formed between the first battery unit 41-2 and the second battery unit 41-2. After the connection is made again, the rectification from the first battery unit to the second battery unit is completed without interruption of the power supply to the low-voltage sub-network 21.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예들에 따라, 단계 a)에서는 전방 차단 가능한 모든 스위치(90)가 스위치-오프된다. 전환 단계에서 스타터-제너레이터(30)는 에너지를 고-전압 서브 네트워크에 공급하지도 않고, 부스트 모드에서도 작동하지 않는다. 사용된 스위치의 특성에 의존하는 기간에 해당하는 짧은 지연 동안에는, 접속될 관련 배터리 유닛 또는 배터리 유닛들(41)의 후방 차단 가능 스위치(44, 45)가 스위치-온된다. 따라서, 전환은 곧바로 인접하지 않는 배터리 유닛들(41) 사이에서도 이루어질 수 있다.According to still further embodiments of the method according to the invention, in step a) all switchable shutters 90 are switched off. In the switching stage, the starter-generator 30 does not supply energy to the high-voltage sub-network and does not operate in the boost mode. During a short delay corresponding to a period of time depending on the characteristics of the switch used, the rear disconnect switch 44, 45 of the associated battery unit or battery unit 41 to be connected is switched on. Thus, the switching can also be done immediately between the battery units 41 that are not adjacent to each other.

도 7은, 후방 차단 가능 스위치(44, 45) 및 전방 차단 가능 스위치(90)의 한 가지 가능한 구조를 보여준다. 이때, 통과 방향은 도면 부호 I로 지시되어 있다. 후방 차단 가능 스위치(RSS_r(44))는 예를 들어 IGBT, MOSFET 또는 양극성 트랜지스터(101) 및 이 트랜지스터에 직렬로 접속된 다이오드(103)를 포함한다. 도 8에는, 함께 도시된 고유의 다이오드(102)를 구비하는 MOSFET(101)가 도시되어 있다. MOSFET(101)에 직렬로 접속된 다이오드(103)는 MOSFET(101)의 고유 다이오드(102)의 방향과 반대인 극성을 갖는다. 후방 차단 가능 스위치(RSS_r(44))는 통과 방향(I)으로 전류를 통과시키고, 반대 방향으로는 전류를 차단한다. 후방 차단 가능 스위치(RSS_I(45))가 후방 차단 가능 스위치(RSS_r(44))에 상응하고, 다만 반대 극성으로만 설치되어 있기 때문에, 결과적으로 통과 방향과 차단 방향이 바뀌게 된다. 전방 차단 가능 스위치(90)는 MOSFET, IGBT 또는 양극성 트랜지스터(101)를 포함하며, 본 도면에는 이 트랜지스터의 고유 다이오드(102)가 함께 도시되어 있다. 스위치(RSS_I(45), RSS_r(44) 및 VSS(90))는 특히 또한 전환 과정에서 눈에 띌만한 지연을 거의 나타내지 않는 것을 특징으로 하는데, 다시 말하자면 매우 짧은 전환 기간을 허용한다. 스위치의 스위치-오프와 스위치-온 간의 시간 지연은 적합한 제어 회로를 통해서 매우 정확하게 설정될 수 있다.Fig. 7 shows one possible structure of the rear breakable switch 44, 45 and the front breakable switch 90. Fig. At this time, the passing direction is indicated by the reference numeral I. The back cutoff switch (RSS_r 44) includes, for example, an IGBT, a MOSFET or a bipolar transistor 101 and a diode 103 connected in series to the transistor. In Figure 8, a MOSFET 101 is shown having its own diode 102 shown together. The diode 103 connected in series to the MOSFET 101 has a polarity opposite to the direction of the intrinsic diode 102 of the MOSFET 101. [ The rear cuttable switch (RSS_r 44) passes current in the passing direction I and cuts off current in the opposite direction. Since the rear cuttable switch (RSS_I 45) corresponds to the rear cuttable switch (RSS_r 44) and is provided only in the opposite polarity, the passing direction and the cutoff direction are changed as a result. The forward cut-off switch 90 includes a MOSFET, an IGBT or a bipolar transistor 101, the unique diode 102 of which is shown in the figure. The switches (RSS_I 45, RSS_r 44 and VSS 90) are particularly characterized by also showing little noticeable delay in the switching process, in other words allowing a very short transition period. The time delay between switch-off and switch-on of the switch can be set very precisely via the appropriate control circuitry.

본 발명은, 본원에 기술된 실시예들 및 이들 실시예에서 드러나는 양상들에 한정되지 않는다. 오히려, 청구범위에 의해 제시된 범위 안에서 당업자의 행위의 범주 안에 속하는 다수의 변형예들이 가능하다.The invention is not limited to the embodiments described herein and to the aspects disclosed in these examples. Rather, numerous modifications are possible that fall within the scope of the ordinary skill of the art within the scope of the claims.

Claims (11)

탑재형 전력 공급 장치(1)를 작동시키기 위한 방법으로서,
탑재형 전력 공급 장치(1)가 1개 이상의 저-전압 사용자 장치(29)를 위한 저-전압 서브 네트워크(21) 및 1개 이상의 고-전압 사용자 장치(25)를 위한 고-전압 서브 네트워크(20) 및 스타터-제너레이터(30)를 구비하며, 상기 고-전압 서브 네트워크(20)는 커플링 유닛(33)을 통해서 저-전압 서브 네트워크(21)와 연결되어 있고, 상기 커플링 유닛은 고-전압 서브 네트워크(20)로부터 에너지를 빼내서 저-전압 서브 네트워크(21)에 공급하도록 설계되어 있으며, 상기 고전압 서브 네트워크(20)는 배터리(40)를 구비하고, 이 배터리는 상기 커플링 유닛(33)을 이용하여 고전압을 생성하여 고전압 서브 네트워크(20)로 출력하도록 구성되고 커플링 유닛(33)으로 안내되는 개별 전압 탭(80)을 갖는 2개 이상의 배터리 유닛(41)을 구비하며, 상기 커플링 유닛(33)은 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)에 선택적으로 접속하도록 설계되어 있으며, 상기 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 제1 배터리 유닛(41)을 상기 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속될 제2 배터리 유닛(41)으로 교체하는 과정이 다음과 같은 단계들:
a) 접속된 제1 배터리 유닛(41)과 접속될 제2 배터리 유닛(41) 사이에서 라인을 분리하는 단계;
b) 접속될 제2 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속하는 단계;
c) 접속된 제1 배터리 유닛(41)을 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단시키는 단계;
d) 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단된 제1 배터리 유닛(41)과 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 제2 배터리 유닛(41) 사이에서 라인을 연결하는 단계로 수행되는, 상기 방법에 있어서,
상기 커플링 유닛(33)이 전방 차단 가능 스위치(90)를 구비하고, 상기 단계 a)에서 접속된 제1 배터리 유닛(41)과 접속될 제2 배터리 유닛(41) 사이에서 라인이 분리된 경우에 1개 이상의 전방 차단 가능 스위치(90)가 작동되는 것을 특징으로 하는, 탑재형 전력 공급 장치(1)를 작동시키기 위한 방법.A method for operating an on-board power supply (1)
The onboard power supply 1 includes a low-voltage sub-network 21 for one or more low-voltage user devices 29 and a high-voltage sub-network 21 for one or more high- 20 and a starter-generator 30, the high-voltage subnetwork 20 being connected to the low-voltage subnetwork 21 via a coupling unit 33, Voltage sub-network 21 and the battery 40, which is connected to the coupling unit (not shown) (41) configured to generate and output a high voltage to the high voltage subnetwork (20) using a plurality of battery units (33) and having separate voltage taps (80) guided to the coupling unit (33) The coupling unit 33 connects the battery unit 41 to the low- Voltage sub-network 21 and a first battery unit 41 connected to the low-voltage sub-network 21 is connected to the second sub-network 21 to be connected to the low-voltage sub- The process of replacing with the unit 41 is as follows:
a) separating a line between a connected first battery unit (41) and a second battery unit (41) to be connected;
b) connecting a second battery unit (41) to be connected to the low-voltage sub-network (21);
c) disconnecting the connected first battery unit (41) from the low-voltage sub-network (21);
d) connecting the line between the first battery unit 41 disconnected from the low-voltage subnetwork 21 and the second battery unit 41 connected to the low-voltage subnetwork 21, In the above method,
When the coupling unit 33 has the front breakable switch 90 and the line is separated between the first battery unit 41 connected in the step a) and the second battery unit 41 to be connected Characterized in that at least one forward cuttable switch (90) is actuated on the at least one front power supply (1). 제1항에 있어서,
상기 배터리 유닛(41)이 각각 저-전압을 공급하도록 설계된 것을 특징으로 하는, 작동 방법.The method according to claim 1,
Characterized in that the battery unit (41) is designed to supply a respective low-voltage. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 커플링 유닛(33)이 후방 차단 가능 스위치(44, 45)를 구비하고, 상기 단계 b)에서 접속될 제2 배터리 유닛(41)이 접속된 경우에 1개 이상의 후방 차단 가능 스위치(44, 45)가 작동되는 것을 특징으로 하는, 작동 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the coupling unit (33) comprises a rear cuttable switch (44, 45), and in the step b) one or more rear cuttable switches (44, 45) are actuated. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 커플링 유닛(33)이 후방 차단 가능 스위치(44, 45)를 구비하고, 상기 단계 c)에서 접속된 제1 배터리 유닛(41)이 차단된 경우에 1개 이상의 후방 차단 가능 스위치(44, 45)가 작동되는 것을 특징으로 하는, 작동 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the coupling unit (33) comprises a rear cut-off switch (44, 45) and wherein when the first battery unit (41) connected in step c) 45) are actuated. 삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접속된 제1 배터리 유닛(41) 및 상기 접속될 제2 배터리 유닛(41)은 단계 b)에서 접속될 제2 배터리 유닛(41)이 저-전압 서브 네트워크(21)에 접속된 후에 그리고 단계 c)에서 상기 접속된 제1 배터리 유닛(41)이 저-전압 서브 네트워크(21)로부터 차단되기 전에, 상기 저-전압 서브 네트워크(21)에 대하여 병렬로 접속되는, 작동 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The connected first battery unit 41 and the second battery unit 41 to be connected are connected after the second battery unit 41 to be connected in step b) is connected to the low-voltage sub- voltage sub-network (21) before the connected first battery unit (41) is disconnected from the low-voltage sub-network (21). 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접속된 제1 배터리 유닛(41)과 상기 접속될 제2 배터리 유닛(41) 사이에 라인이 연결된 경우에는, 상기 배터리 유닛들(41)이 고-전압 서브 네트워크(20)에 대하여 직렬로 접속되고 서로 인접하는 것을 특징으로 하는, 작동 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
When the line is connected between the connected first battery unit 41 and the second battery unit 41 to be connected, the battery units 41 are connected in series to the high-voltage sub- And are adjacent to one another. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실시하기 위한 배터리 관리 시스템으로서,
배터리 유닛(41)을 접속시키기 위한 커플링 유닛(33)을 제어하기 위한 유닛을 구비하는, 배터리 관리 시스템.4. A battery management system for implementing the method according to claim 1 or 2,
And a unit for controlling a coupling unit (33) for connecting the battery unit (41). 컴퓨터 프로그램이 프로그래밍 가능한 컴퓨터 장치상에서 실행될 때에, 제1항 또는 제2항에 따른 방법들 중 하나를 실시하도록 설계된 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체. A computer readable storage medium comprising a computer program designed to perform one of the methods of claims 1 or 2 when the computer program is run on a programmable computer device. 제1항 또는 제2항에 따른 방법들 중 하나가 실행될 수 있는, 탑재형 전력 공급 장치(1)로서,
커플링 유닛(33)이, 배터리 유닛들(41)을 고-전압 서브 네트워크(20)에 대해서는 서로 직렬로 커플링 하도록 그리고 저-전압 서브 네트워크(21)에 대해서는 서로 병렬로 커플링하도록 설계된, 탑재형 전력 공급 장치(1).An onboard power supply (1) in which one of the methods according to claim 1 or 2 can be carried out,
The coupling unit 33 is designed to couple the battery units 41 in series with each other for the high-voltage subnetwork 20 and parallel to each other for the low-voltage subnetwork 21, Onboard power supply (1). 제10항에 따른 탑재형 전력 공급 장치(1) 및 내연 기관을 갖춘 자동차.An onboard power supply (1) according to claim 10 and a vehicle equipped with an internal combustion engine.
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