KR102318277B1 - 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛 및 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 - Google Patents
유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛 및 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102318277B1 KR102318277B1 KR1020197029318A KR20197029318A KR102318277B1 KR 102318277 B1 KR102318277 B1 KR 102318277B1 KR 1020197029318 A KR1020197029318 A KR 1020197029318A KR 20197029318 A KR20197029318 A KR 20197029318A KR 102318277 B1 KR102318277 B1 KR 102318277B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- generator
- storage device
- energy storage
- electrical energy
- unit
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 82
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00302—Overcharge protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00308—Overvoltage protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
- H02J7/007184—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
-
- H02J7/1461—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
Abstract
본 발명은 유틸리티 차량(100)에 대한 전력 공급 유닛(110)에 관한 것이다. 전력 공급 유닛(110)은 전기 에너지 저장 장치(115), 발전기(12) 및 유틸리티 차량(100)의 적어도 하나의 전기 부하(140)에 대한 인터페이스(135)를 포함한다. 전력 공급 유닛(110)은 또한 에너지 저장 장치(115) 및 발전기(120)를 인터페이스(135)에 연결하도록 설계된 전력 라인 유닛(145)을 포함하며, 전력 라인 유닛(145)은 전기 에너지 저장 장치를 인터페이스(135)로부터 전기적으로 분리하기 위한 스위치(150)를 포함한다. 마지막으로, 전력 공급 유닛(110)은 센서 유닛(155)을 포함하고, 이 센서 유닛은 전기 에너지 저장 장치(115), 발전기(120) 및/또는 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인(220)에서 결함을 검출하도록 설계되고, 검출된 결함에 응답하여, 발전기(120)를 인터페이스(135)로부터 분리하도록 스위치(150)를 제어하도록 설계되며, 특히 전기 에너지 저장 장치(115)는 인터페이스(135)에 전기적으로 연결된 상태로 유지된다.
Description
본 발명은 본원의 독립 청구항에 따른 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛 및 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.
현대 유틸리티 차량에서는 종종 전기 에너지 저장 장치로서의 차량 배터리를 충전하기 위한 제너레이터 또는 발전기가 제공된다. 이러한 전기 에너지 저장 장치의 역할은 예를 들어 차량 안내 시스템, 엔진 제어 시스템, 분사 시스템, 스타터 또는 스티어링 기어 모터와 같은 매우 많은 상이한 전기 부하를 갖는 유틸리티 차량의 차량 전기 시스템을 안정화시키고 전기 에너지를 공급하는 것이다. 이제 이러한 전기 에너지 저장 장치 또는 차량 전압 시스템에 결함이 발생하면, 이로 인해 차량 전기 시스템 공급 장치가 완전히 고장 나고, 이는 다시 안전 임계 주행 상황으로 이어지는데, 왜냐하면 이러한 경우 차량 안내 기능, 스티어링 유닛, 브레이크 유닛, 엔진 제어 시스템의 고장 및 궁극적으로 차량 엔진의 고장을 우려해야 하기 때문이다. 이러한 결함은 예를 들어 이러한 전기 에너지 저장 장치의 단락에 또는 차량 전기 시스템의 라인 간에 존재할 수 있으며, 여기서 전기 에너지 저장 장치를 충전하는 발전기는 이러한 결함에 의해 직접 영향을 받고, 이러한 결함에 의해 마찬가지로 손상될 수도 있다. 이러한 결함은 드물지만, 그러나 이러한 결함이 발생하는 경우, 이러한 결함의 결과는 주행 중인 유틸리티 차량의 안전에 그리고 결과적으로 또한 이러한 유틸리티 차량의 바로 근처에 있는 도로 사용자에게도 극단적으로 임계적이다.
이러한 배경에 대해, 본 발명에 의해 차량 안전성을 향상시킬 수 있는 가능성이 제공된다.
이러한 목적은 본원의 독립 청구항의 주제에 의해 해결된다.
여기에 제시된 접근 방식은 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛을 생성하며, 전력 공급 유닛은 다음의 특징부:
- 전기 에너지 저장 장치;
- 발전기,
- 유틸리티 차량의 적어도 하나의 전기 부하에 대한 인터페이스;
- 에너지 저장 장치 및 발전기를 인터페이스에 연결하도록 설계된 전력 라인 유닛 - 전력 라인 유닛은 발전기를 인터페이스로부터 전기적으로 분리하기 위한 스위치를 포함함 - ; 및
- 전기 에너지 저장 장치 및/또는 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인 및/또는 발전기에서 결함을 검출하고, 검출된 결함에 응답하여, 발전기를 인터페이스로부터 분리시키도록 스위치를 제어하도록 설계되는 센서 유닛 - 특히 전기 에너지 저장 장치는 인터페이스에 전기적으로 연결되어 유지됨 -
을 포함한다.
전기 에너지 저장 장치라 함은 전기 화학적, 전기적 또는 전자기적 형태로 에너지를 저장할 수 있는 에너지 저장 장치인 것으로 이해될 수 있다. 발전기라 함은 예를 들어 전기 동기 기계 또는 비동기 기계인 것으로 이해될 수 있다. 발전기는 유틸리티 차량의 구동 모터에 의해 구동될 수 있고 그리고/또는 유틸리티 차량의 이러한 구동 모터의 출력 샤프트에 결합되거나 또는 결합될 수 있다. 전력 라인 유닛이라 함은 전기 에너지 저장 장치 및/또는 발전기를 인터페이스에 연결하기 위해 상이한 라인들을 포함하는 유닛인 것으로 이해될 수 있다. 스위치라 함은 발전기와 인터페이스 사이의 전기 전도성 연결을 차단하거나 또는 생성하기 위한 전기적 또는 전기 기계적 요소를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 특히, 여기서 스위치를 통해, 인터페이스로부터 발전기가 전기적으로 분리되어 있음에도 불구하고 여전히 전기적 메모리는 인터페이스에 전기 전도성으로 결합되는 전력 라인 유닛의 스위칭 상태가 달성될 수 있다. 센서 유닛이라 함은 예를 들어 발전기 및/또는 전기 에너지 저장 장치의 내부 저항 및/또는 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인에서의 전류 흐름을 측정 값으로서 검출하거나 또는 이러한 측정 값을 판독하고 평가하는 측정 유닛인 것으로 이해될 수 있고, 여기서 측정 값이 미리 결정된 기준을 만족하는 경우, 예를 들어 발전기의 너무 낮은 또는 너무 높은 내부 저항 및/또는 전력 라인 유닛의 하나의 라인에서의 너무 높은 전류 흐름을 나타내는 경우, 스위치는 그에 상응하게 제어된다. 이 경우, 센서 유닛은 전기 에너지 저장 장치 및/또는 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인 또는 발전기에서의 결함을 추론할 수 있다.
여기에 제시된 접근 방법은 센서 유닛에 의해 제어되는 스위치를 사용함으로써 인터페이스로부터 발전기를 신뢰할 수 있게 전기적으로 분리하는 것이 가능하다는 지식에 기초한다. 전력 공급 유닛의 이러한 실시예는 드물게 발생하지만 그럼에도 불구하고 발전기에서 고려되는 결함이 발생하는 경우에, 유틸리티 차량의 차량 전기 시스템의 전체 고장이 방지될 수 있다는 장점을 갖는다. 전력 라인 유닛의 제 2 라인은 예를 들어 발전기에 여전히 연결되어 있어, 적어도 전기 에너지 저장 장치는 유틸리티 차량에서의 인터페이스에 연결된 하나 이상의 전기 부하에 전기 에너지를 공급할 수 있다. 이를 통해, 예를 들어 인터페이스에 연결된 전기 부하에서 전기 에너지 저장 장치 또는 발전기에 의해 제공되는 전기 에너지를 사용하여 유틸리티 차량의 안전한 정지가 가능하게 되는, 유틸리티 차량에 대한 비상 작동 모드를 설정하는 것이 가능하게 된다. 이러한 방식으로, 여기에 제시된 발명에 의해, 차량 안전성을 향상시킬 수 있는 가능성이 생성될 수 있다. 단락으로 인한 발전기의 고장의 경우, 인터페이스에 대한 연결을 개방하면 여전히 작동하는 에너지 저장 장치를 사용하여 차량 전기 시스템의 추가적인 작동이 가능하게 될 수 있다.
여기에 제안된 접근 방법의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 전기 에너지 저장 장치는 전기 화학 에너지 저장 장치로서 및/또는 어큐뮬레이터로서, 특히 유틸리티 차량의 차량 배터리로서 설계될 수 있다. 여기에 제안된 접근 방법의 이러한 실시예는 유리한 전력 공급 유닛의 범위 내에서 유틸리티 차량에 이미 존재하는 다양한 전기 에너지 저장 장치를 사용하는 장점을 제공한다.
여기에 제안된 접근 방법의 다른 실시예에 따르면, 발전기는 교류 발전기로서 설계되고 그리고/또는 유틸리티 차량의 구동 모터의 구동 샤프트에 결합되거나 또는 결합될 수 있으며, 특히 발전기는 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인에 직류를 공급하기 위한 정류기를 포함할 수 있다. 여기에 제안된 접근 방법의 이러한 실시예는 기술적으로 성숙하고 비용 효율적인 구성 요소를 발전기로서 사용할 수 있다는 장점을 제공한다.
또한 여기서 제안된 접근 방법의 실시예가 유리한데, 여기서 스위치는 스위칭 요소로서 적어도 하나의 릴레이 및/또는 반도체 스위칭 요소를 포함한다. 이러한 반도체 스위칭 요소라 함은 예를 들어 MOSFET 트랜지스터, 사이리스터, 트라이액(triac) 등인 것으로 이해될 수 있다. 여기에 제안된 접근 방법의 이러한 실시예는 마찬가지로 광범위하게 이용 가능하고 비용 효율적인 구성 요소를 스위치로서 사용하는 장점을 제공한다.
스위치가 직렬로 연결된 적어도 2개의 스위칭 요소를 포함하고 있는 경우, 발전기로부터 인터페이스를 전기적으로 분리하는 것은 특히 신뢰할 수 있고 안전하게 이루어질 수 있으며, 특히 여기서 스위칭 요소는 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
여기서 제안된 접근 방법의 일 실시예가 또한 고려될 수 있는데, 여기서 전력 라인 유닛은 스위치에 의해 서로 분리 가능한 2개의 전력 라인을 포함하며, 인터페이스는 전기 에너지 저장 장치로부터의 전력을 부하 중 제 1 부하에 공급하고, 발전기로부터의 전기 에너지를 제 2 부하에 공급하도록 설계된다. 여기에 제안된 접근 방법의 이러한 실시예는 전기 에너지 저장 장치 및/또는 발전기로부터의 전기 에너지를 부하에 중복(바람직하게는 독점적으로) 공급함으로써 매우 높은 고장 방지성을 제공한다.
여기에 제시된 접근 방법의 일 실시예가 또한 유리한데, 여기서 센서 유닛은 전기 에너지 저장 장치 및/또는 전력 라인 유닛의 라인 및/또는 발전기에서의 단락을 결함으로서 검출하도록 설계된다.
여기에 제안된 접근 방법은, 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 일 실시예에 따라 센서 유닛은 전기 에너지 저장 장치의 과충전을 초래하는 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인의 과충전 전압 상태를 검출하도록 설계되며, 여기서 센서 유닛은 과충전 상태의 검출 시 발전기가 전기 에너지 저장 장치로부터 분리되도록 스위치를 제어하도록 추가로 설계되는 시나리오에서 특히 효율적으로 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 교통 안전성 측면에서 특히 임계적 결함이 유리하고 매우 신뢰할 수 있게 검출될 수 있고 그 영향이 완화될 수 있다.
여기에 제안된 접근 방식의 장점은 특히 여기에 제시된 접근 방식의 변형예에 따른 전력 공급 유닛을 구비하는 유틸리티 차량에서 특히 효율적으로 구현될 수 있고, 특히 여기서 적어도 2개의 부하가 인터페이스에 결합되고 그리고/또는 부하로서 부하로서의 스티어링 기어 모터가 인터페이스와 결합된다.
특히, 여기서 유틸리티 차량의 형태로 제안된 접근 방법의 일 실시예가 특히 유리하게 구현될 수 있는데, 여기서 유틸리티 차량은, 편향이 각각 스티어링 기어 모터에 의해 발생되는 2개의 스티어링 가능한 축을 포함하며, 스티어링 가능한 축 중 제 1 스티어링 가능한 축의 스티어링 기어 모터에는 스위치가 개방될 때 발전기로부터의 전기 에너지가 공급되고, 스티어링 가능한 축 중 제 2 스티어링 가능한 축의 스티어링 기어 모터는 전기 에너지 저장 장치에 전기적으로 결합되고, 특히 여기서 제 1 스티어링 가능한 축은 제 2 스티어링 가능한 축에 기계적으로 결합되고, 특히 여기서 스티어링 가능한 축은 제 1 축의 스티어링 움직임이 제 2 축의 동일한 스티어링 움직임을 발생시키도록 결합된다. 유틸리티 차량의 형태로 여기에 제안된 접근 방법의 이러한 실시예는 적어도 하나의 스티어링 기어 모터의 중복적인 그리고 이에 따라 매우 안전한 제어를 가능하게 하여, 전기 에너지 저장 장치의 결함이 발생한 경우에도, 적어도 발전기에 의해 전기 에너지가 공급되는 스티어링 기어 모터 및/또는 2개의 스티어링 가능한 축의 기계적 결합을 통해 스티어링의 기본적인 기능이 가능하게 되고, 이는 유틸리티 차량의 교통 안전성이 크게 향상되는데 기여한다.
인터페이스가 적어도 2개의 부하를 전기 에너지 저장 장치 및 발전기에 대한 각각의 라인과 연결하도록 설계되는 유틸리티 차량으로서 여기에 제안된 접근 방법을 구현하는 일 실시예가 특히 안전하고, 신뢰할 수 있고, 이에 따라 교통 안전성이 제공된다. 따라서, 인터페이스의 이러한 중복 설계는 적어도 2개의 부하에 에너지 저장 장치로부터의 그리고, 만일 이것이 고장인 경우에는, 발전기로부터의 전기 에너지를 공급하는 것을 안정적으로 가능하게 한다. 마찬가지로, 이러한 이중 설계는 발전기의 단락 시에 반대로 작용하는데, 이 경우 여기서 전기 에너지 저장 장치는 특정 시간동안 적어도 2개의 부하의 공급을 유지한다.
여기에 제안된 접근 방법의 장점은 또한 여기에 제시된 변형예에 따른 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법의 형태로 매우 간단하고 효율적으로 구현될 수 있으며, 여기서 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 전기 에너지 저장 장치 및/또는 발전기 그리고 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인에서의 결함을 검출하는 단계; 및
- 검출된 결함에 응답하여, 발전기를 인터페이스로부터 분리하도록 스위치를 제어하는 단계 - 특히 여기서 전기 에너지 저장 장치는 인터페이스에 전기적으로 연결되어 유지됨 - .
그러나, 추가적으로 또는 대안적으로, 차량 전기 시스템 또는 전기 에너지 저장 장치가 단락을 갖는 경우, 적어도 2개의 부하에 전기 에너지를 공급하는 것을 보장하기 위해, 발전기는 결함이 있는 차량 전기 시스템으로부터 분리될 수 있다.
여기에 제시된 접근 방법은 또한 여기에 제시된 방법의 변형예의 단계들을 대응하는 장치에서 실행하고, 제어하고 또는 구현하도록 설계된 제어 장치를 생성한다. 또한 제어 장치의 형태의 본 발명의 이러한 변형예에 의해, 본 발명의 기초가 되는 목표는 신속하고 효율적으로 달성될 수 있다.
이를 위해, 제어 장치는 신호 또는 데이터를 처리하기 위한 적어도 하나의 계산 유닛, 신호 또는 데이터를 저장하기 위한 적어도 하나의 메모리 유닛, 센서로부터 센서 신호를 판독하기 위한 또는 제어 신호를 액추에이터에 출력하기 위한 센서 또는 액추에이터에 대한 적어도 하나의 인터페이스 및/또는 통신 프로토콜에 내장된 데이터를 판독하거나 또는 출력하기 위한 적어도 하나의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 계산 유닛은 예를 들어 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등일 수 있으며, 여기서 메모리 유닛은 플래시 메모리, EEPROM 또는 자기 메모리 유닛일 수 있다. 통신 인터페이스는 무선으로 그리고/또는 유선으로 데이터를 판독하거나 또는 출력하도록 설계될 수 있고, 여기서 유선으로 데이터를 판독하거나 또는 출력할 수 있는 통신 인터페이스는 이러한 데이터를 예를 들어 전기적으로 또는 광학적으로 대응하는 데이터 전송 라인으로부터 판독하거나 또는 대응하는 데이터 전송 라인으로 출력할 수 있다.
본 경우에, 제어 장치라 함은 센서 신호를 처리하고 그에 따라 제어 및/또는 데이터 신호를 출력하는 전기 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제어 장치는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 설계될 수 있는 인터페이스를 포함할 수 있다. 하드웨어 기반 설계의 경우, 인터페이스는 예를 들어 제어 장치의 다양한 기능을 포함하는 소위 시스템-ASICs의 일부일 수 있다. 그러나, 인터페이스가 자체 집적 회로이거나 또는 적어도 부분적으로 개별 구성 요소로 이루어지는 것도 가능하다. 소프트웨어 기반 설계의 경우, 인터페이스는 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈 외에 마이크로 컨트롤러 상에 존재하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
또한, 반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광 메모리와 같은 기계 판독 가능한 캐리어 또는 메모리 매체 상에 저장될 수 있고, 특히 프로그램 제품 또는 프로그램이 컴퓨터 또는 장치 상에서 실행될 때, 위에서 설명한 실시예들 중 하나에 따른 방법의 단계들을 수행하고, 구현하고 그리고/또는 제어하기 위해 사용되는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 프로그램이 유리할 수 있다.
본 명세서에 제시된 접근 방법의 실시예들은 도면을 참조하여 다음의 설명에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛을 갖는 유틸리티 차량의 블록도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다.
도 3은 다른 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다.
도 4는 다른 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다.
도 5는 유틸리티 차량의 특수 부하와 조합된 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 개략도를 도시한다.
도 6은 유틸리티 차량의 특수 부하와 조합된 다른 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 개략도를 도시한다.
도 7은 유틸리티 차량의 특수 부하와 조합된 다른 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 개략도를 도시한다.
도 8은 방법으로서의 여기에 제안된 접근 방법의 일 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 9는 고장 시 비가역적인 개방을 위한 스위치의 개략도를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다.
도 3은 다른 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다.
도 4는 다른 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다.
도 5는 유틸리티 차량의 특수 부하와 조합된 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 개략도를 도시한다.
도 6은 유틸리티 차량의 특수 부하와 조합된 다른 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 개략도를 도시한다.
도 7은 유틸리티 차량의 특수 부하와 조합된 다른 일 실시예에 따른 전력 공급 유닛의 개략도를 도시한다.
도 8은 방법으로서의 여기에 제안된 접근 방법의 일 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 9는 고장 시 비가역적인 개방을 위한 스위치의 개략도를 도시한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전력 공급 유닛(110)을 구비한 유틸리티 차량(100)의 블록도를 도시한다. 전력 공급 유닛(110)은 예를 들어 유틸리티 차량(100)의 차량 배터리 또는 어큐뮬레이터의 형태로 구성되는 전기 에너지 저장 장치(115)를 포함한다. 또한, 전력 공급 유닛(110)은 예를 들어 그 구동 샤프트(130)를 통해 유틸리티 차량(100)의 구동 모터(125)에 결합되는 발전기(120)를 포함한다. 또한, 전력 공급 유닛(110)은 적어도 하나의 전기 부하(140)에 대한 인터페이스(135)를 포함한다. 전기 부하(140)는 예를 들어 차량 스티어링 시스템(140a), 운전자 보조 시스템(140b), 구동 모터(125)를 제어하기 위한 모터 제어 유닛(140c) 및/또는 차량 브레이크 시스템(140d)으로 설계된다. 전기 에너지 저장 장치(115) 및 발전기(120)를 인터페이스(135)에 연결하기 위해, 전력 공급 유닛(110)은 예를 들어 복수의 라인을 포함하는 전력 라인 유닛(145)을 포함하며, 여기서 전력 라인 유닛(145)은 발전기(120)를 인터페이스(145)로부터 분리하기 위한 스위치(150)를 더 포함한다. 스위치(150)는 예를 들어 릴레이 또는 반도체 스위치로서 설계될 수 있다. 전기 에너지 저장 장치(115), 발전기(120) 및/또는 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인에 결함이 있는 경우 스위치(150)를 그에 상응하게 제어하기 위해, 전기 에너지 저장 장치(115), 발전기(120) 및/또는 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인에서 이러한 결함을 검출하도록 센서 유닛(155)이 또한 제공된다. 이러한 검출된 결함에 응답하여, 센서 유닛(155)은 이제 인터페이스(135)가 발전기(120)로부터 전기적으로 분리되는 방식으로 스위치(150)를 제어하도록 설계된다.
도 1에 개략적으로 도시된 전력 공급 유닛(110)에 의해, 발전기(120)에 결함, 예를 들어 단락이 발생하는 경우, 예를 들어 발전기(120)의 출력의 단락으로 인해 또한 차량 배터리(115)에서의 단락을 초래할 수 있는 전력 공급 유닛(230)에서의 전력 공급의 고장을 우려하지 않도록 보장될 수 있다. 오히려, 센서 유닛(155)에 의해 전력 라인 유닛(145)의 라인에서 그리고/또는 발전기(120)에서 결함이 검출되는 경우 스위치(150)를 개방함으로써, 결함이 있는 발전기(120)의 형태의 오류 소스가 전력 라인 유닛(145)으로부터 전기적으로 분리되어, 전력 공급 유닛(230)의 나머지 "본체" 시스템은 이제 전기 에너지 저장 장치(115)에 의해 제공되는 전기 에너지를 하나 이상의 대응하는 전기 부하(140a 내지 140d)에게 분배할 수 있다. 전기 발전기(120)가 예를 들어 적어도 3.5 kW의 전력을 공급하기에 충분히 큰 치수인 경우, 예를 들어 제 2 스티어링 축(160a) 및 제 1 스티어링 축(160b)과 같은 기계적 구성 요소를 충분한 힘으로 운동하도록 설정할 수 있는 유틸리티 차량(100)의 부하(140)가 또한 확실하게 제어되는 것이 가능하다. 발전기(120)의 전력이 부하(140)의 지속적인 작동에 충분하지 않은 경우에도, 유틸리티 차량(100)이 정지됨으로써, 적어도 하나의 비상 작동이 유지될 수 있고, 이에 따라 전기 에너지 저장 장치(115) 또는 발전기(120)의 영역에서 결함이 발생하는 경우 교통 안전의 명확한 증가가 달성될 수 있다.
전기 에너지 저장 장치(115)는 따라서 발전기(120) 또는 그 차량 전압 시스템(220)에 결함이 발생하는 경우 안전 임계 시스템을 위한 적절한 중복 전력 공급 장치가 된다.
또한 스위치(150)는 발전기(120)의 출력부에 직접 배치되지 않고 에너지 저장 장치(115)에 배치되는 것이 또한 고려될 수 있지만, 그러나 이 경우 스위치가 개방되는 경우에 발전기(120)는 인터페이스(135)에 전기 에너지를 확실하게 공급할 수 있는 것이 보장되어야 한다.
도 2는 일 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛(110)의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다. 여기서 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 발전기(120)는 예를 들어 사이리스터(또는 다이오드)와 같은 적절히 제어된 정류기 요소(D1 내지 D16)를 통해 기계(200)를 통해 제공된 교류로부터 직류로 변환하는 정류기(210)에 3상 전압을 제공하는 동기식 또는 비동기식 기계(200)를 포함할 수 있고, 상기 직류는 전력 라인 유닛(145)의 라인들(220 및 230)(여기서 B+ 및 R+로 표시됨)을 통해 전달되어 예를 들어 에너지 저장 장치(115)를 충전하는데 사용될 수 있다. 발전기 또는 전기 에너지 저장 장치(115)로부터 라인(220)의 전기적 분리를 가능하게 하기 위해, 정류기 요소(D1 내지 D16)의 제어를 수행할 수 있는 스위치 제어 유닛(225)이 제공되어, 예를 들어 이들 정류기 요소(D1 내지 D16)는 이들 정류기 요소를 통한 전류 흐름이 가능하지 않은 차단 모드로 전환된다. 여기서 유의해야 하는 점은, 2개의 그룹(D1 내지 D6 및 D10 내지 D16)으로 배열되는 정류기 요소는 발전기(120)에 할당될 수 있고, 비록 예시적인 이유로 제 2 그룹(D10 내지 D16)의 정류기 요소가 제 1 그룹의 정류기 요소(D1 내지 D6)와는 스위치 제어 유닛(225)의 다른 측면에 배치되는 경우에도 마찬가지이다.
여기서, 스위치 제어 유닛(225)의 좌측에 도시된 브랜치는 단자들(B+ 및 B-) 사이에 제공되어(즉, 다이오드들(D1 내지 D6)을 갖는 브랜치), 배터리 각각의 에너지 저장 장치(115)에 대한 전기적 연결을 확립하고, 스위치 제어 유닛(225)의 우측에 도시된 브랜치는 단자들(R+ 및 R-) 사이에 제공되어(즉, 다이오드들(D10 내지 D16)을 갖는 브랜치), 적어도 하나의 부하에 전기 에너지를 공급할 수 있다. 이와 관련하여, 도 1과 관련하여 도시된 인터페이스(135)는 도 2에서 발전기 또는 정류기 요소(D1 내지 D16)의 두 그룹으로부터의 라인과 단자들(B+ 및 R+) 사이의 전달 영역으로서 관찰될 수 있다.
스위치 제어 유닛(225)은 또한 예를 들어 센서 유닛(155)에 의해 에너지 저장 장치(115), 발전기(120)에서 단락이 결정된 경우 또는 전력 라인 유닛(145)의 라인(220)에서 과전압(부하 덤프)이 발생한 경우 이로 인해 에너지 저장 장치(115), 부하(140) 또는 발전기(120)에 대한 가능한 손상의 위험이 있는 경우, 발전기(120) 또는 전기 에너지 저장 장치(115)의 적어도 하나의 출력을 차단하기 위해 라인(220 또는 230)의 출력 모니터링을 수행할 수 있다.
발전기(120), 스위치 제어 유닛(225) 및 인터페이스(135)는 구조 공간 절약형 설계를 위해 또한 조합 유닛(235)으로서 결합될 수 있고 그리고 단일 통합 컴포넌트로서 구현될 수 있다.
또한, 기계(200)의 작동을 제어하거나 또는 조절할 수 있는 발전기 조절 장치(240)가 제공될 수 있다. 센서 유닛(155)은 이 경우 또한 정류기(210) 또는 그 제어 유닛의 일부일 수 있다. 이러한 경우, 스위치(150)는 또한 다이오드 또는 사이리스터(D1 내지 D16)의 정류기 요소를 적절히 구동함으로써 구현될 수도 있다. 그러나, 이 경우에, 회로 토폴로지에 의해, 정류기 요소(D1 내지 D16)의 차단 시에도 여전히 부하(140)를 작동하기 위해 전기 에너지가 인터페이스(135)로 전송되는 것이 보장될 수 있다; 따라서 모든 정류기 요소가 동시에 차단 모드로 전환되어야 하는 것은 아니다.
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛(110)의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다. 도 3에 도시된 전력 공급 유닛(110)의 구성 요소의 회로 토폴로지는 이미 도 2를 참조하여 예시된 회로 토폴로지에 실질적으로 대응하지만, 그러나 여기서 이제 센서 유닛(155)은 스위치 제어 유닛(225)에 직접 통합되어, 라인(B+)의 출력부에서 직접 차단 모듈(AM1)의 형태의 별도로 제공된 스위치(150)를 제어한다. 차단 모듈(AM1) 형태의, 여기서 예를 들어 차단 가능한 다이오드 또는 사이리스터 형태의 이러한 스위치(150)는 오류가 발생했을 때 발전기(120)로부터 차량 배터리 형태의 에너지 저장 장치(150)를 안전하게 분리시키는 것, 정류기 요소(D1 내지 D6)에 대한 단락 자체를 보장한다. 또한, 일부 억제 다이오드(D17 내지 D19)는 에너지 저장 장치(115)의 과충전을 회피하기 위해 과전압 방지 장치(부하 덤프)로서 제공되는 도 3에 도시된 바와 같은 다이오드 회로 장치(300)에 배치된다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따라 여기에 제안된 전력 공급 유닛(110)의 구성 요소의 개략적인 회로도를 도시한다. 도 3에 도시된 전력 공급 유닛(110)의 구성 요소의 회로 토폴로지는 도 3을 참조하여 이미 설명된 회로 토폴로지에 실질적으로 대응하지만, 그러나 여기서 이제 스위치(150)는 2개의 개별적으로 제어 가능한 스위칭 요소(410 및 420)가 제공되는 대안적인 차단 모듈(AM2)의 형태로 구성된다. 이 경우, 스위칭 요소(410 및/또는 420)는 도 4에 예로서 전력 전자 부품 컴포넌트로서 MOSFET 트랜지스터의 형태로 도시된 바와 같이 릴레이 및/또는 반도체 스위칭 요소로서 구성될 수 있다. 이 경우, 제 1 스위칭 요소(420)는 예를 들어 발전기 조절 장치(240)에 의해 제어될 수 있고, 한편 제 2 스위칭 요소(420)는 센서 유닛(155)에 의해 제어된다. 스위칭 요소들(410 및 420) 중 하나가 개방 상태로 되는 즉시, 이에 따라 스위치(150)를 통한 전기 에너지의 전달이 억제되어, 라인(220)에 연결된 배터리 또는 전기 에너지 저장 장치(115)는 발전기(120)로부터 분리된다. 이러한 방식으로, 오류의 경우, 예를 들어 결함을 검출한 경우에 에너지 저장 장치(115)에 대한 전기적 연결의 분리가 수행되는 것이 매우 확실하게 보장될 수 있다.
도 5는 유틸리티 차량(100)의 특수 부하와 조합된 예시적인 실시예에 따른 전력 공급 유닛(110)의 개략도를 도시한다. 특히, 도 5에는 예를 들어 24 볼트 작동 전압을 갖는 차량 배터리 형태의 에너지 저장 장치(115)가 도시되어 있으며, 이는 예를 들어 도 2 내지 도 4의 예시에 대응하게 3 상 발전기로 설계되고 B+와 B- 사이의 연결 및 R+와 R- 사이의 연결을 통해 전기 에너지를 출력할 수 있는 유틸리티 차량의 스타터(500) 및 유틸리티 차량의 발전기(120)에 전력 라인 유닛(145)을 통해 연결된다. R+와 R- 사이의 연결은 여기서 마찬가지로 전력 라인 유닛(145)에 속하는 것으로 이해될 수 있는데, 왜냐하면 이 경우 전기 에너지의 전송에 필요한 유틸리티 차량(100)의 인프라가 전력 라인 유닛(145)인 것으로 이해될 수 있기 때문이다.
도 5에 도시된 회로 토폴로지에 따르면, 에너지 저장 장치(115)는 제 1 부하로서 전기 에너지를 제 1 스티어링 기어 모터(510)에 공급하도록 설계되고, 여기서 발전기는 제 2 부하로서 전기 에너지를 제 2 스티어링 기어 모터(520)에 공급하도록 조합 유닛(235)에 형성된다. 제 1 스티어링 기어 모터(510)는 예를 들어 3 kW의 전력을 전달하고, 2개의 스티어링 축(160) 중 제 1 스티어링 축의 편향을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제 1 스티어링 기어 모터(510)는 또한 유틸리티 차량(100)의 운전자로부터 스티어링 휠 또는 스티어링 유닛(530)의 제어 신호를 수신하여 이를 대응하는 스티어링 토크 또는 대응하는 스티어링 각도 및 이에 따른 제 1 스티어링 축(160)의 편향으로 변환할 수 있다. 제 2 스티어링 기어 모터(520)는 예를 들어 제 2 스티어링 축(160)을 편향시키도록 구성되고(예를 들어 마찬가지로 스티어링 유닛(530)으로부터의 스티어링 신호를 사용하여 수행되지만, 그러나 이는 명확성을 이유로 도 5에 더 상세히 도시되지 않음), 이를 위해 예를 들어 마찬가지로 3 kW의 전력을 출력할 수 있다. 도 5에 개략적으로 도시되어 있는 본 실시예에서는, 2개의 스티어링 축(160)은 스티어링 로드(540)에 결합되어, 제 1 스티어링 축(160a)의 편향은 또한 제 2 스티어링 축(160b)의 대응하는 편향으로 이어지고 그 반대도 마찬가지이다.
예를 들어 트레일링 축을 형성하는 제 2 스티어링 축(160b)은 이에 따라 제 2 스티어링 기어 모터(520)에 의해 편향되고, 이 제 2 스티어링 기어 모터는 조합 유닛(235)의 발전기(120)의 제 2 출력부[즉, 단자(R+ 및 R-)를 갖는 출력부]에 의해 직접 전기 에너지를 공급받는다. 이러한 방식으로, 에너지 저장 장치(115), 발전기(120), 또는 에너지 저장 장치(115)에 직접 연결되어 있는 전력 라인 유닛(145)의 라인에 결함이 있는 경우, 유틸리티 차량(100)의 스티어링 가능성에 대한 전체적인 고장을 우려하지 않도록 보장될 수 있는데, 왜냐하면 적어도 제 2 스티어링 기어 모터(520)에는 도 2 내지 도 4에 대응하는 조합 유닛(235)에서 에너지 저장 장치(115) 또는 발전기(120)의 분리에 의해 여전히 안정적으로 전기 에너지가 공급될 수 있기 때문이다. 추가적으로, 스티어링 로드(540)에 의해, 제 2 스티어링 축(160b)의 편향은 또한 제 1 스티어링 축(160a)의 대응하는 설계로 변환되고 따라서 에너지 저장 장치(115)의 고장 또는 결함이 있는 경우에도 차량(100)의 스티어링이 가능하게 되는 것이 보장될 수 있다. 여기에 제안된 접근 방법은 또한 전력 라인 유닛(145)의 상이한 라인의 지능적인 분리에 의해 고가의 대안적인 유압적 해결 방안의 절약을 제공한다.
예를 들어 차량 배터리의 전압 강하에 의한 에너지 저장 장치(115)에서의 그리고/또는 전력 라인 유닛(145)의 차량 전기 시스템에서의 또는 발전기(120)에서의 단락의 단락 검출은 이에 따라 조합 유닛(235) 내의 또는 조합 유닛(235) 상의 센서 유닛(155)에 의해 이루어질 수 있으므로, 배터리 또는 에너지 저장 장치(115)로부터 발전기(120)의 전기적 분리가 신뢰성 있게 수행될 수 있다. 이 경우, 대응하는 필요한 구성 요소들은 컴팩트하게 구현되는 조합 유닛(235)에 함께 결합되어, 이에 따라 구조 공간을 절약하는 방식으로 수용될 수 있다. 이러한 조합 유닛(235)은 예를 들어 2개의 별도의 출력부(B+/- 또는 R+/-)를 포함하고, 이러한 2개의 별도의 출력부를 통해 전력 라인 유닛(145)의 상이한 서브 브랜치에는 전기 에너지가 작용할 수 있다.
도 6은 유틸리티 차량(100)의 특수 부하와 조합된 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전력 공급 유닛(110)의 개략도를 도시한다. 도 5에 도시된 전력 공급 유닛(110)의 구성 요소의 회로 토폴로지와 대조적으로, 이제 도 5의 표현에서와 같이 조합 유닛(235)이 제공되는 것이 아니라, 센서 유닛(155) 및 스위치(150)는 이제 발전기(120)와 별도로 구성되거나 또는 배치된다. 그러나, 예를 들어 센서 유닛(155)에 의해 에너지 저장 장치(115) 또는 발전기(120)에서의 결함 또는 전력 라인 유닛(145)의 라인에서의 전압 강하가 결정되는 경우, 스위치(150)가 에너지 저장 장치(115) 또는 발전기(120)로부터 제 2 스티어링 기어 모터(520)의 전기적 분리를 가능하게 한다는 것이 다시 인식될 수 있다.
도 7은 유틸리티 차량(100)의 특수 부하와 조합된 또 다른 예시적인 실시예에 따른 전력 공급 유닛(110)의 개략도를 도시한다. 도 5와 대조적으로, 이제 부하에 대한 중복 에너지 공급이 유닛(135)의 에너지 저장 장치(115)뿐만 아니라 발전기(120)를 통해서도 제공된다. 예를 들어, 부하(160)는 도 5 및 도 6에 도시된 스티어링 기어 모터(510, 520)로서 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 대안적으로 그리고/또는 추가적으로 예를 들어 운전자 보조 시스템(140b)과 같은 차량 안내 장치, 엔진 제어 유닛(140c) 및/또는 차량 브레이크에 대한 제어 유닛(140d)에 대한 유닛으로서도 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 안전 임계적 차량 시스템을 위한 중복 전력 공급 장치를 구현할 수 있다. 개별 차량 시스템에서, 이 경우 예를 들어 도 7에 도시된 회로도에 따라, 전기 에너지는, 2개의 단자 중 어느 것이 차량 시스템의 작동에 필요한 대응하는 전기 에너지를 제공할 수 있는지에 따라, 단자(B+) 또는 단자(R+)로부터 얻어질 수 있다. 이러한 경우, 도 7에 도시된 차량 시스템에만 전기 에너지가 공급될 필요가 있고 그에 상응하게 고성능의 스티어링 기어 모터에는 전기 에너지가 공급될 필요가 없는 경우에는, 예를 들어 필요한 경우 더 낮은 출력 전력을 전달하기 위해 제 2 발전기 출력(R+)이 제공될 수 있다. 이로 인해, 정류기 요소(D10 내지 D16)는 더 작은 전력의 전송을 위해 설계될 수 있고 따라서 상응하는 정류기 요소(D10 내지 D16)에서의 열 손실이 최소화될 수 있거나 또는 대안적으로 또한 전기 또는 전자 스위치는 예를 들어 MOSFET 반도체로서 다시 변경될 수 있다. 예를 들어 사이리스터로 구성되거나 또는 이를 포함할 수 있는 전환 가능한 정류기 요소(D1 내지 D16) 그리고 도 3 및 도 4에 도시된 발전기(120) 내의 차단 모듈의 기능 테스트를 위해, 이들은 예를 들어 산발적인 간격으로 차단되고 그들의 실제 차단이 모니터링된다. 이러한 방식으로, 단락(배터리 또는 발전기 측)의 경우 발전기(120)의 출력은 항상 배터리로부터 확실하게 분리될 수 있거나 또는 발전기(120)에서의 결함이 발생하는 경우 에너지 저장 장치(115)는 항상 발전기(120)로부터 확실하게 분리될 수 있는 것이 보장될 수 있다.
정류기 요소(D1 내지 D16) 중 하나에서의 단락이 발생하는 경우에도 발전기(120)의 고장을 방지하기 위해, 예를 들어 추가의 다이오드 또는 2개의 저-저항 FET 반도체가 전자 스위치로서 작용하여, 예를 들어 도 3 또는 도 4에서 스위치(150)로서 차단 모듈(AM1 및 AM2)로 도시된 바와 같이, 발전기를 배터리 또는 에너지 저장 장치(151)로부터 분리시킨다. 다이오드 또는 전자 스위치(AM1)는 또한 발전기(120) 또는 대응하는 조합 유닛(235)의 외부에 배치될 수도 있다.
또한, 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 유틸리티 차량(100)의 안전 임계 시스템은 에너지 저장 장치(115)로부터 뿐만 아니라 발전기(120) 또는 조합 유닛(235)의 제 2 출력부(R+)로부터도 공급될 수 있다. 추가 회로가, 도 7에서 다이오드(D20 및 D21)로 도시된 바와 같이, 예를 들어 2개의 다이오드에 의해, 2개의 전압 공급을 분리시키고, 2개의 공급 경로(220, 230)의 가용성에 대한 상호 손상을 방지한다. 다이오드(D20 및 D21)가 단락되면, 도 7의 회로도 섹션에 도시된 바와 같이, 퓨즈(Si1 및 Si2) 또는 저항이 각각의 안전 임계 시스템의 공급의 연속성 및 2개의 공급 경로(220, 230) 사이의 확실한 분리를 보장한다.
과전압(부하 덤프)의 경우, 배터리 전압은 정류기 요소(D1 내지 D16)를 차단함으로써 과전압으로부터 보호될 수 있다. R+-단자에 고성능의 엔진을 사용하는 경우, 엔진의 대응하는 제어를 통해 부하 덤프로 인한 과전압이 제거될 수 있다. 엔진(3 kW)은 이 경우 정지 상태를 유지하도록 제어될 수 있다. 대안적으로, 각각의 발전기 단자들 사이의 억제 다이오드(D17, D18, D19)는, 도 3 및 도 4에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 선택적으로 차단된 정류기 요소를 해로운 과전압으로부터 보호할 수 있다.
도 8은 하나의 예시적인 실시예에 따른 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법(800)으로서 여기에 제안된 접근 방법의 예시적인 실시예의 흐름도를 도시한다. 상기 방법(800)은 전기 에너지 저장 장치 및/또는 전력 라인 유닛의 적어도 하나의 라인에서 결함을 검출하는 단계(810) 및 전기 에너지 저장 장치를 인터페이스로부터 분리하기 위해 검출된 결함에 응답하여 스위치를 제어하는 단계(820)를 포함한다.
도 9는 퓨즈 또는 종래의 스위치(150)에 대한 대안으로서의 표현을 도시한다. 바이어스된 스프링 플레이트(440)는 스위치 접촉 표면을 폐쇄하여, 발전기와 배터리 사이에 고 전류로 부하가 가해질 수 있는 연결이 존재한다.
고장이 발생한 경우, 제어 라인(145c)을 통해 전류가 공급되어, 스프링 플레이트(440)는 수축부(450)에서 용융된다. 이를 통해, 스프링 플레이트는 이완되고, 스위칭 접점(430)을 개방한다. 차량 배터리(115)와 발전기(120) 사이의 연결(150)은 이에 따라 영구적으로 중단된다.
100 유틸리티 차량
110 전력 공급 유닛
115 에너지 저장 장치
120 발전기
125 구동 모터
130 구동 샤프트
135 인터페이스
140 전기 부하
140a 차량 스티어링 시스템
140b 운전자 보조 시스템
140c 엔진 제어 유닛
140d 차량 브레이크, 차량 브레이크 제어 유닛
145a 차량 전기 시스템의 전력 라인 유닛
145b 중복성의 전력 라인 유닛
145c 제어 라인
150 스위치
155 센서 유닛
160a 제 1 스티어링 축
160b 제 2 스티어링 축
200 기계
210 정류기
D1-D16 정류기 요소
220 차량 전기 시스템 공급 장치의 라인
225 스위치 제어 유닛
230 중복 공급 장치의 라인
235 조합 유닛
240 발전기 조절 장치
300 다이오드 회로 장치, 억제 회로
410, 420 스위칭 요소
430 스위칭 접점
440 스프링 플레이트
450 플레이트 내의 수축부
500 스타터
510 제 1 스티어링 기어 모터
520 제 2 스티어링 기어 모터
530 스티어링 유닛, 스티어링 휠
540 스티어링 로드
800 작동하기 위한 방법
810 검출하는 단계
820 제어하는 단계
110 전력 공급 유닛
115 에너지 저장 장치
120 발전기
125 구동 모터
130 구동 샤프트
135 인터페이스
140 전기 부하
140a 차량 스티어링 시스템
140b 운전자 보조 시스템
140c 엔진 제어 유닛
140d 차량 브레이크, 차량 브레이크 제어 유닛
145a 차량 전기 시스템의 전력 라인 유닛
145b 중복성의 전력 라인 유닛
145c 제어 라인
150 스위치
155 센서 유닛
160a 제 1 스티어링 축
160b 제 2 스티어링 축
200 기계
210 정류기
D1-D16 정류기 요소
220 차량 전기 시스템 공급 장치의 라인
225 스위치 제어 유닛
230 중복 공급 장치의 라인
235 조합 유닛
240 발전기 조절 장치
300 다이오드 회로 장치, 억제 회로
410, 420 스위칭 요소
430 스위칭 접점
440 스프링 플레이트
450 플레이트 내의 수축부
500 스타터
510 제 1 스티어링 기어 모터
520 제 2 스티어링 기어 모터
530 스티어링 유닛, 스티어링 휠
540 스티어링 로드
800 작동하기 위한 방법
810 검출하는 단계
820 제어하는 단계
Claims (15)
- 유틸리티 차량(100)에 대한 전력 공급 유닛(110)으로서,
상기 전력 공급 유닛(110)은 다음의 특징부:
- 전기 에너지 저장 장치(115);
- 발전기(120);
- 상기 유틸리티 차량(100)의 적어도 하나의 전기 부하(140)에 대한 인터페이스(135);
- 상기 에너지 저장 장치(115) 및 상기 발전기(120)를 상기 인터페이스(135)에 연결하도록 설계된 전력 라인 유닛(145) - 상기 전력 라인 유닛(145)은 상기 발전기(120)를 상기 인터페이스(135)로부터 전기적으로 분리하기 위한 스위치(150)를 포함함 - ; 및
- 상기 전기 에너지 저장 장치(115), 상기 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인(220), 및 상기 발전기(120) 중 적어도 하나에서 결함을 검출하고, 상기 검출된 결함에 응답하여, 상기 발전기(120)를 상기 인터페이스(135)로부터 분리시키도록 상기 스위치(150)를 제어하게 설계되는 센서 유닛(155) - 특히 상기 전기 에너지 저장 장치(115)는 상기 인터페이스(135)에 전기적으로 연결되어 유지됨 -
을 포함하고,
상기 유틸리티 차량(100)은 2개의 스티어링 가능한 축(160a, 160b)을 포함하고, 상기 2개의 스티어링 가능한 축(160a, 160b) 각각은 스티어링 기어 모터(510, 520)에 의해 스티어링되고, 제 1 스티어링 가능한 축(160b)의 스티어링 기어 모터(520)에는 스위치(150)가 개방될 때 상기 발전기(120)로부터의 전기 에너지가 공급되고, 제 2 스티어링 가능한 축(160a)의 스티어링 기어 모터(510)는 전기 에너지 저장 장치(115)에 전기적으로 결합되는, 전력 공급 유닛(110). - 제 1 항에 있어서, 상기 전기 에너지 저장 장치(115)는, 전기 화학 에너지 저장 장치(115) 및 어큐뮬레이터 중 적어도 하나로서, 특히 상기 유틸리티 차량(100)의 차량 배터리로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발전기(120)는, 교류 발전기로서 설계되고 그리고/또는 상기 유틸리티 차량(100)의 구동 모터(125)의 구동 샤프트에 결합되거나, 결합될 수 있으며, 특히 상기 발전기(120)는 상기 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인에 직류를 공급하기 위한 정류기(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스위치(150)는 적어도 하나의 릴레이 및 반도체 스위칭 요소(AM1, AM2, 410, 420) 중 적어도 하나를 스위칭 요소로서 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 4 항에 있어서, 상기 스위치(150)는 적어도 2개의 직렬 연결된 스위칭 요소(410, 420, AM2)를 포함하며, 특히 상기 스위칭 요소는 서로 독립적으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전력 라인 유닛(145)은, 상기 스위치(150)에 의해 서로 분리 가능한 2개의 전력 라인(220)을 포함하며, 상기 인터페이스(135)는, 상기 전기 에너지 저장 장치(115)로부터의 전력을 상기 부하(140) 중 제 1 부하에 공급하고 상기 발전기(120)로부터의 전기 에너지를 제 2 부하(140)에 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서 유닛(155)은, 상기 전기 에너지 저장 장치(115), 상기 전력 라인 유닛(145)의 라인, 및 상기 발전기(120) 중 적어도 하나에서의 단락을 결함으로서 검출하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서 유닛(155)은, 상기 전기 에너지 저장 장치(115)의 과충전을 초래하는 상기 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인(220)의 과충전 전압 상태를 검출하도록 설계되며, 상기 센서 유닛(155)은 또한, 상기 과충전 전압 상태를 검출한 경우 상기 발전기(120)가 상기 전기 에너지 저장 장치(115)로부터 분리되도록 상기 스위치(150)를 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 전력 공급 유닛(110).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 전력 공급 유닛(110)을 구비하는 유틸리티 차량(100)으로서, 특히 적어도 2개의 부하(140a, 510, 520, 140b, 140c, 700)가 상기 인터페이스(135)에 결합되고 그리고/또는 부하(140, 510, 520)로서의 스티어링 기어 모터가 상기 인터페이스(135)에 부하(140, 510, 520)로서 결합되는, 유틸리티 차량(100).
- 제 9 항에 있어서,
상기 2개의 스티어링 가능한 축(160a, 160b)의 편향은 각각 스티어링 기어 모터(510, 520)에 의해 발생되고, 특히 상기 제 1 스티어링 가능한 축(160b)은 상기 제 2 스티어링 가능한 축(160a)에 기계적으로 결합되고, 특히 상기 스티어링 가능한 축(160a, 160b)은 상기 제 1 스티어링 가능한 축(160b)의 스티어링 움직임이 상기 제 2 스티어링 가능한 축(160a)의 동일한 스티어링 움직임을 발생시키도록 결합되는 것을 특징으로 하는, 유틸리티 차량(100). - 제 9 항에 있어서, 상기 인터페이스(135)는, 적어도 2개의 부하(140, 510, 520)를 상기 전기 에너지 저장 장치(115) 및 상기 발전기(120)에 대한 각 라인과 연결하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 유틸리티 차량(100).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 전력 공급 유닛(110)을 작동하기 위한 방법(800)으로서,
상기 방법은 다음 단계들:
- 상기 전기 에너지 저장 장치(115), 상기 발전기(120), 및 상기 전력 라인 유닛(145)의 적어도 하나의 라인 중 적어도 하나에서의 결함을 검출하는 단계(810); 및
- 상기 검출된 결함에 응답하여, 상기 발전기(120)를 상기 인터페이스(135)로부터 분리하도록 상기 스위치(150)를 제어하는 단계(820) - 특히 상기 전기 에너지 저장 장치(115)는 상기 인터페이스(135)에 전기적으로 연결되어 유지됨 -
를 포함하는, 방법(800). - 제 12 항에 따른 방법의 단계들을 대응하는 유닛에서 실행하거나 제어하도록 구성되는, 제어 장치(155, 210).
- 제 12 항에 따른 상기 방법(800)을 실행하고 그리고/또는 제어하도록 구성되는, 기계 판독 가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
- 제 14 항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된, 기계 판독 가능 저장 매체.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017104667.4A DE102017104667A1 (de) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Stromversorgungseinheit für ein Nutzfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Stromversorgungseinheit für ein Nutzfahrzeug |
| DE102017104667.4 | 2017-03-06 | ||
| PCT/EP2018/054440 WO2018162248A1 (de) | 2017-03-06 | 2018-02-22 | Stromversorgungseinheit für ein nutzfahrzeug und verfahren zum betreiben einer stromversorgungseinheit für ein nutzfahrzeug |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190120381A KR20190120381A (ko) | 2019-10-23 |
| KR102318277B1 true KR102318277B1 (ko) | 2021-10-26 |
Family
ID=61274275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197029318A KR102318277B1 (ko) | 2017-03-06 | 2018-02-22 | 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛 및 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11077809B2 (ko) |
| EP (1) | EP3592611B1 (ko) |
| KR (1) | KR102318277B1 (ko) |
| CN (1) | CN110582431B (ko) |
| DE (1) | DE102017104667A1 (ko) |
| WO (1) | WO2018162248A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020103150A1 (de) * | 2020-02-07 | 2021-08-12 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Elektromechanische Zweikreislenkung für ein Nutzfahrzeug |
| EP4113774A1 (en) * | 2021-07-02 | 2023-01-04 | AptivTechnologies Limited | Vehicle power supply circuit |
| US11845433B1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-12-19 | Ford Global Technologies, Llc | Chassis power management |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011234479A (ja) | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Denso Corp | 電源装置 |
| WO2016045836A1 (de) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | Robert Bosch Gmbh | Bordnetz |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19734598C1 (de) | 1997-08-09 | 1999-02-04 | Continental Ag | Sicherheitsrelevantes System, wie z. B. eine elektrische Bremsanlage oder eine elektrische Lenkanlage für ein Kraftfahrzeug |
| DE19855245B4 (de) | 1997-12-02 | 2010-08-12 | Robert Bosch Gmbh | Redundante Spannungsversorgung für elektrische Verbraucher |
| DE19916452C2 (de) | 1999-04-12 | 2001-10-25 | Rheinmetall Landsysteme Gmbh | Vorrichtung für einen Powerring |
| US6640172B2 (en) | 2001-08-01 | 2003-10-28 | Delphi Technologies, Inc. | Dual gain algorithm for four wheel steering system |
| DE10301528B4 (de) | 2003-01-17 | 2014-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Energiebordnetz zur Versorung eines Hochleistungsverbrauchers mit erhöhten Anforderungen an die Verfügbarkeit |
| US7999408B2 (en) | 2003-05-16 | 2011-08-16 | Continental Automotive Systems, Inc. | Power and communication architecture for a vehicle |
| DE102005004330A1 (de) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Bordnetz für sicherheitsrelevante Verbraucher |
| DE102005005236B4 (de) | 2005-02-02 | 2006-11-16 | Universität Kassel | Fahrzeug mit einem Bordnetz und einer Mehrzahl von elektrischen Lasten |
| DE102005013440A1 (de) | 2005-03-21 | 2006-10-05 | Daimlerchrysler Ag | Stromversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeug mit hochsicherheitsrelevanten elektrischen Verbrauchern |
| JP2013514755A (ja) * | 2009-12-17 | 2013-04-25 | ルノー・トラックス | 操舵モータ電力供給方法及び係る方法に適応される電源システム |
| JP5477409B2 (ja) * | 2012-03-12 | 2014-04-23 | 株式会社デンソー | 電源システム |
| DE102012207624A1 (de) | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Moduleinheit, Verbund und Verfahren zum Überwachen eines Energieversorgungsnetzes |
| WO2014115275A1 (ja) * | 2013-01-24 | 2014-07-31 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の電動パワーステアリング装置 |
| US9472981B2 (en) * | 2013-05-14 | 2016-10-18 | Equinix, Inc. | Segment protected parallel bus |
| DE102013225020A1 (de) * | 2013-12-05 | 2015-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Bordnetz zur fehlertoleranten und redundanten Versorgung |
| DE102015101235A1 (de) | 2015-01-28 | 2016-07-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Elektrisches Energieversorgungssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieversorgungssystems |
| JP5977855B1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-08-24 | 富士重工業株式会社 | 車両用電源装置 |
-
2017
- 2017-03-06 DE DE102017104667.4A patent/DE102017104667A1/de not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-02-22 WO PCT/EP2018/054440 patent/WO2018162248A1/de unknown
- 2018-02-22 KR KR1020197029318A patent/KR102318277B1/ko active IP Right Grant
- 2018-02-22 CN CN201880030020.XA patent/CN110582431B/zh active Active
- 2018-02-22 US US16/491,451 patent/US11077809B2/en active Active
- 2018-02-22 EP EP18707031.3A patent/EP3592611B1/de active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011234479A (ja) | 2010-04-27 | 2011-11-17 | Denso Corp | 電源装置 |
| WO2016045836A1 (de) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | Robert Bosch Gmbh | Bordnetz |
| JP2017537828A (ja) | 2014-09-23 | 2017-12-21 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 搭載電源網 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110582431B (zh) | 2023-07-18 |
| WO2018162248A1 (de) | 2018-09-13 |
| EP3592611B1 (de) | 2021-06-16 |
| CN110582431A (zh) | 2019-12-17 |
| US11077809B2 (en) | 2021-08-03 |
| DE102017104667A1 (de) | 2018-09-06 |
| KR20190120381A (ko) | 2019-10-23 |
| EP3592611A1 (de) | 2020-01-15 |
| US20200031295A1 (en) | 2020-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9802562B2 (en) | Automotive power unit | |
| US8054014B2 (en) | Control system for an electrical machine | |
| US6239515B1 (en) | Circuit for the protection of electrical devices | |
| EP2546980B1 (en) | Electric motor control system | |
| EP2607178B1 (en) | Power supply for powering an electric load of a vehicle | |
| CN109159669B (zh) | 一种电驱动系统的保护系统和方法 | |
| KR102318277B1 (ko) | 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛 및 유틸리티 차량에 대한 전력 공급 유닛을 작동하기 위한 방법 | |
| US20150314740A1 (en) | Method For The Controlled Connection Of A Plurality Of On-Board Power System Branches Of A Vehicle, Control Unit For Carrying Out The Method And On-Board Power System | |
| US10811897B2 (en) | Relay device and power supply device | |
| CN109874350B (zh) | 电源控制装置 | |
| CN105636820A (zh) | 用于电驱动单元的安全电路设备 | |
| CN109075558B (zh) | 继电器装置 | |
| CN103733508A (zh) | 逆变器用的运行状态切换系统及逆变器运行状态调节方法 | |
| US10608575B2 (en) | Abnormality diagnosis apparatus | |
| CN110505972B (zh) | 车辆 | |
| CN108574262A (zh) | 具有反向电流保护电路的电气系统 | |
| US20230246570A1 (en) | Control device for an inverter, electric drive system and method for establishing a safe operating mode | |
| CN109716614B (zh) | 控制系统 | |
| US11764563B2 (en) | Vehicle electrical system, particularly for a motor vehicle | |
| JP7182650B2 (ja) | スイッチ、スイッチングアーム、及び電気設備を制御するためのシステム | |
| EP3473483B1 (en) | Inverter for an electric machine, electric machine for a vehicle, vehicle and method for operating an inverter | |
| US20200207296A1 (en) | Connection unit and power supply system | |
| US11777436B2 (en) | Method and system for a safety concept for an AC battery | |
| CN220291898U (zh) | 电机控制器、车辆制动系统及电动汽车 | |
| CN110171392B (zh) | 刮水器驱动电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |