KR102477042B1 - 액츄에이터를 사용한 직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체 - Google Patents

Abstract

직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체(1)는 1차 전기 도체(11) 및 2차 전기 도체(12)를 통해 전기적 연결을 수립함으로써 직류 전압원(2)과 적어도 하나의 부하(3) 사이에 통합된다. 스위치 조립체(1)의 상기 1차 전기 도체(11)는 서로 병렬로 연결된 2개의 브랜치들(111, 112)을 포함하고, 이중 제1 브랜치(111)는 용융 부재(41)를 가진 전기 퓨즈(4)를 포함하고, 제2 브랜치(12)는 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)의 차단에 기인하여 상기 차단 부재(51)의 적합한 이동을 보증할 수 있는 액츄에이터(52) 뿐만 아니라, 상기 파이로스위치(5)를 통해 연장하는 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)를 차단할 수 있는 차단 부재(51)를 가진 파이로스위치(5)를 포함한다. 상기 파이로스위치(5)는 상기 파이로스위치(5) 내에서, 그에 의해 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)가 차단되지 않고 상기 차단 부재(51)가 2차 전기 도체(12)로부터 이격된 충분한 거리에 유지되는 자신의 제1, 즉 원래 위치에서, 1차 전기 도체(11)의 제2 브랜치(112)에 걸쳐 전기 회로가 차단되고 차단 부재(51)가 스위치 조립체(1)의 2차 도체(12)와 전기적 도전성 접촉하여 유지되는 자신의 제2, 즉 이동된 위치로 변위가능한 이러한 차단 부재(51)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 스위치 조립체(1)에는 전류의 소정의 값을 초과함에 의해 활성화되는 전자기 스위치(525) 뿐만 아니라, 접촉 부재(524')를 갖는 열 전기 퓨즈(524)를 포함하는 전기 회로가 구비되고, 상기 퓨즈(524)와 상기 스위치(525)는 서로 병렬로 연결된다.

Description

액츄에이터를 사용한 직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체

본 발명은 직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체에 관한 것으로, 국제 특허 분류에 따라, 이러한 발명은 전기에 속하며 기본 전기 요소, 즉 스위치 및 스위치 조립체 중에서 전류에 의존하여 적절한 장치에 의해 개시되는 폭발에 의해 활성화되는 스위칭 디바이스들 중에 나열되고 이러한 발명은 H 01 H 39/006 클래스에 속한다.

본 발명은 한편으로는 동적 전류 부하, 즉 각각의 직류 전압(DC) 전기 회로 내의 전류값의 변동 뿐만 아니라 장기간의 반복된 유도 관련 영향을 견딜 수 있어야 하고, 다른 한편으로 이의 활성화에 의해 전류의 각각의 일회성 값에 관계없이 그리고 전기 아크의 어떠한 형성도 없이, 상기 전기 회로의 즉각적인 차단을 가능하게 하여야 하고, 동시에 전류 및 전압의 각각의 일회성 값에 관계없이 각 전압원으로부터 각 전기 부하(들)의 전체 전기 절연을 보장하여야 하는, 작고 간단한 스위치 조립체를 어떻게 생성할 것인가 하는 문제에 기반하며, 이러한 스위치 조립체는 자체 액츄에이터를 구비해야 하는데, 이는 예를 들면, 차량 충돌 상황에서, 전기 및 기계적 과부하 둘 다에 신뢰성있게 반응해야 하고 따라서 다양한 목적을 위해 사용될 수 있고 각 차량 또는 다른 장치에서 이용가능하며, 상기 스위치 조립체가 장착되어질 임의의 다른 조립체에 독립적으로 장착 및 기능하기에 적합한 완전 자율 조립체로서 간주될 것이다.

이와 같은 직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체는 출원인이 참조로 언급한 계류중인 슬로베니아 특허 출원 번호 P-201700227에 기재되어 있다. 이러한 스위치 조립체는 직류 전기 회로의 차단을 위해 예견되고, 직류 전압원과 적어도 하나의 부하 사이에 통합에 적합한 1차 전기 도체 및 2차 전기 도체를 통해 전기적 연결을 수립시, 스위치 조립체의 상기 도체들에 의해 상기 전원의 1차 단자가 각각의 전기 부하의 1차 단자와 전기적으로 연결될 수 있고, 전원의 2차 단자가 각각의 전기 부하의 2차 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 한 것이다. 스위치 조립체의 상기 1차 전기 도체는 서로 병렬로 연결된 2개의 브랜치들을 포함하고, 제1 브랜치는 용융 부재를 가진 전기 퓨즈를 포함하고, 제2 브랜치는 각각의 전기 회로에서 전류값의 모니터링에 적합한 센서로부터, 또는 적어도 하나의 물리적 특징을 모니터링하는데 적합하고 상기 스위치 조립체가 통합된 임의의 장치 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 수신된 전기 임펄스에 의해 그에 내포된 적어도 하나의 화학 반응물에 의한 폭발에 의해 1차 전기 도체의 상기 제2 브랜치의 차단에 기인하여 상기 차단 부재(51)의 적합한 이동을 보증할 수 있는 액츄에이터 뿐만 아니라, 상기 파이로스위치를 통해 연장하는 1차 전기 도체의 상기 제2 브랜치를 차단할 수 있는 차단 부재를 가진 파이로스위치를 포함한다. 상기 파이로스위치는 상기 파이로스위치 내에서, 그에 의해 1차 전기 도체의 상기 제2 브랜치가 차단되지 않고 상기 차단 부재가 2차 전기 도체로부터 이격된 충분한 거리에 유지되는 자신의 제1, 즉 원래 위치에서, 1차 전기 도체의 제2 브랜치에 걸쳐 전기 회로가 차단되고 차단 부재가 스위치 조립체의 2차 도체와 전기적 도전성 접촉하여 유지되는 자신의 제2, 즉 이동된 위치로 변위가능한 이러한 차단 부재를 포함한다.

그러나, 논의된 스위치 조립체에서, 중요한 상황, 즉 기계적 과부하의 경우, 특히 충돌 상황에서, 상기 액츄에이터는 각각의 전기 회로에서 전류값의 모니터링하기 위해 사용되는 센서로부터, 또는 임의의 다른 물리적 값을 모니터링하는데 사용되고 상기 스위치 조립체가 장착된 장치 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 요구되는 임펄스 또는 신호를 수신한다. 이러한 경우에, 스위치 조립체의 기능은 각각의 다른 디바이스의 기능에 의존하는데, 이로부터 상기 액츄에이터는 차단 부재의 트리거링 및 변위에 필요한 신호를 수신할 것이다. 실제 응용에 의해, 이것은 이러한 스위치 조립체의 액츄에이터가 트리거링 신호를 수신해야 하는 각각의 특정한 조립체에 적응되어야 하고 따라서 이러한 스위치 조립체의 기능에 의한 신뢰성은 액츄에이터가 이의 트리거링을 위해 필요한 신호를 수신해야 하는 각각의 다른 디바이스의 신뢰성에 절대적으로 의존함을 의미한다.

직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체는 US 9,221,343 B2(Tesla Motors, Inc.)에 개시되어 있다. 이러한 스위치 조립체는 1차 및 2차 도체를 통해 각각의 부하와 전기적으로 연결된 직류 전압원을 포함한다. 이러한 조립체는 일반적으로 전기 차량에 장착하기에 적합하고, 예를 들어 차량 충돌에 의한 비상 상황에서 전기 회로를 차단하는 역할을 한다. 실질적으로, 상기 전압원은 배터리 또는 상호 연결된 배터리 세트이고, 상기 부하는 인버터이며 이를 통해 각각의 추가 전기 회로에 전기가 공급되고 예컨대 차량 운전, 조명, 난방 및 냉방, 서보모터 구동 등에 사용한다. 논의된 해결책과 관련하여, 2차 전기 도체는 전기 에너지원의 음의 단자와 부하의 대응하는 연결 단자 사이에서 연속적으로 연장된다. 상기 직류 전압원의 양의 단자와 부하의 잔류 연결 단자 사이에서 연장되는 1차 전기 도체는 분기되고 서로 병렬로 연결된 2개의 개별 브랜치로 구성되며, 제1 브랜치엔 용융 부재를 가진 전기 퓨즈가 통합되고, 제2 브랜치는 파이로스위치를 포함하는데, 이는 전기 회로의 정규 동작 중에는 비-차단된다. 상기 파이로스위치에는 케이싱이 제공되고, 이를 통해 이 특별한 경우엔 1차 도체의 상기 제2 브랜치에 해당하는 전기 도체를 연장한다. 상기 케이싱의 내부에는 단두대 형태의 블레이드가 통합되어 있는데, 이는 전기 절연 재료로 구성되며 전기 회로의 정규 동작 동안엔 상기 도체로부터 어떤 거리에 유지되는데, 그러나 원칙적으로는 파이로테크닉(pyrotechnic) 액츄에이터에 의해 필요시 도체를 향해 이동될 수 있다. 상기 액츄에이터의 활성화는 전기 회로 내의 전류 값을 모니터링하기에 적합한 센서 측으로부터 또는 선택적으로, 임의의 다른 일회성 센서 측으로부터, 예를 들면, 각 차량 내에서 부풀어질 수 있는 에어백의 활성화를 위해 사용되는 센서로부터 액츄에이터에 의해 수신되는 신호에 기초하여 발생한다. 이러한 스위치의 활성화에 의해, 이러한 차단된 전기 도체의 두 섹션은 서로 이격하여 편향되고 서로 이격하여 그리고 임의의 다른 전기 도전성 요소로부터 분리된 상태에 있다.

파이로스위치는 일반적으로 두가지 실시예, 즉 상시 차단(NO - 상시 개방)되는 것과 상시 비-차단(NC - 상시 폐쇄)되는 것으로 상업적으로 이용가능하다. 논의된 해결책에서, 이러한 스위치는 정규 동작 동안엔 차단되지 않지만, 임의의 필요로 차단될 수 있어 이에 의해 전기 회로가 차단된다. 상시 폐쇄 스위치는 훨씬 부피가 커서 전기 파워 차량에서 사용엔 적합하지 않다.

낮은 전기 손실 외에도, 이러한 파이로스위치는 활성화, 즉 각 전기 회로의 차단에 의해 대략 1 ms 내에 수행되는 극히 짧은 반응 시간인 것에서 뛰어나다. 다른 한편으로, 이러한 스위치는 시간 동안에 그리고 온도 변동에 기인하여 그 안에 내포된 화학 반응물의 특성의 잠재적인 변동의 관점에서, 그리고 이외에도, 전압 과부하 및 유도-관련 현상의 관점에서 문제가 있다. 결과적으로, 스위치 조립체의 각각의 정규 동작 동안, 두 도체는 한편으로는 전압원과 연결되고, 다른 한편으로는 각각의 전기 부하와 연결되는데, 이에 의해 전기 퓨즈 내의 용융 부재의 비교적 높은 저항으로 인해 전류는 상기 파이로스위치가 통합된 이들 브랜치를 통해서만 도통된다. 이러한 방식으로, 특히 전기 차량에서 이러한 스위치 조립체를 사용함으로써, 내구성있는 동적 전류 과부하를 견딜 수 없는, 용융 부재를 가진 전기 퓨즈와 관련된 결함이 최소화된다. 즉, 전기 차량에서 전기 퓨즈를 이용하는 동안, 용융 부재의 재료의 물리적 특성은 장기간에 기인하여 변동할 수 있어 그를 통해 도통되는 전류의 값은 다가올 전류 부하 동안 용융 부재의 임의의 추가의 반응이 비교적 예측불가능하고 신뢰할 수 없게될 정도로 변화될 수 있음이 발견되어졌다.

US 9,221,343 B2에 따라 상기 스위치 조립체가 이것이 통합된 전기 회로의 이러한 전류 과부하에 노출되었을 때, 이것은 수신된 신호에 기초하여 1차 전류를 차단함으로써 반응할 것인데, 이에 의해 상기 모든 파이로스위치 중 첫번째가 활성화되어 대응하는 브랜치 내의 전류를 차단하게 되고, 이때 전류는 다른 브랜치 통해 즉 전기 퓨즈의 용융 부재를 통해 여전히 도통될 수 있고, 이어 용융되기 시작하여, 이에 의해 스위치 조립체 전체에 걸친, 즉 전압원과 각각의 전기 부하 간의 전기 회로는 완전히 차단된다. 전류가 전기 퓨즈에서의 공칭 전류 한도값의 배수값을 초과하는 필수 전류 과부하의 경우, 용융 부재의 차단은 비교적 신속하게 수행되는데, 이는 실질적으로 약 20ms 이내를 의미한다. 그러나, 차량에서 이러한 스위치 조립체를 사용할 때, 특히 매끄러운 주행 동안에 전류 과부하는 일반적으로 그다지 높지 않다. 이러한 경우에, 차량 충돌에 의해 상기 액츄에이터는 정상적으로는 파이로스위치를 트리거할 것이며 이에 의해 전기 회로내 1차 도체의 부속 브랜치가 차단되고, 이때 전류는 상기 도체의 잔류 브랜치를 통해 재지향된다. 전류 과부하가 전기 퓨즈의 공칭 값보다 약간 높을 때, 상기 용융 부재의 용융은 몇분 또는 심지어 1시간 이상이 걸릴 수 있으며, 이는 단락회로 및/또는 전기 아크를 수립하는 위험에 기인하여 임의의 충돌 상황에서 매우 수용할 수 없고 위험하다. 이외에도, 직류 전압 전기 회로와 각 전기 부하 사이의 전기 회로 내 1차 도체가 신속하고 성공적으로 차단된 경우에도, 2차 도체는 여전히 차단되지 않고 전압원과 전기 부하 둘 다에 연결된 채로 있는다. 특히, 차량에서, 상기 전기 부하는 한편으로는 상기 전압원과 연결되고, 다른 한편으로는 다양한 전기 회로에도 연결되고 이들 중 일부는 용량이 여전히 저장된 채로 있고 추가적인 전압원을 나타낼 수 있으며 이러한 스위치 조립체의 1차 전기 도체의 차단에도 불구하고 활성인 채로 지속하고 있는 커패시터를 내포할 수 있기 있기 때문에, 이 결함은 문제에 이르게 할 수 있다. 이러한 "숨겨진" 전압원은 또한 상기 차량 충돌 상황에서 극히 위험할 수 있다.

전술한 기술의 전자기 스위치는 그와 같이 당업자에게 알려져 있고, 예를 들어 US 5,847,632 A에 기술되어 있다. 이러한 스위치는 기계적 부하 및/또는 변형의 변화와 상관된 가속에 노출된 자석의 변위에 기인하여 전자기장의 변동에 기초하여 기능하고 있다.

본 발명은 1차 전기 도체 및 2차 전기 도체를 통해 전기적 연결을 수립시 직류 전압원과 적어도 하나의 부하 사이에 통합에 적합하여, 스위치 조립체의 상기 도체들에 의해 상기 전원의 1차 단자가 각각의 전기 부하의 1차 단자와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 전원의 2차 단자가 각각의 전기 부하의 2차 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록 한 직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체에 대한 것이다. 스위치 조립체의 상기 1차 전기 도체는 서로 병렬로 연결된 2개의 브랜치들을 포함하고, 제1 브랜치는 용융 부재를 가진 전기 퓨즈를 포함하고, 제2 브랜치는 각각의 전기 회로에서 전류값의 모니터링에 적합한 센서로부터, 또는 적어도 하나의 물리적 특징을 모니터링하는데 적합하고 상기 스위치 조립체가 통합된 임의의 장치 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 수신된 전기 임펄스에 의해 그에 내포된 적어도 하나의 화학 반응물에 의한 폭발에 의해 1차 전기 도체의 상기 제2 브랜치의 차단에 기인하여 상기 차단 부재의 적합한 이동을 보증할 수 있는 액츄에이터 뿐만 아니라, 상기 파이로스위치를 통해 연장하는 1차 전기 도체의 상기 제2 브랜치를 차단할 수 있는 차단 부재를 가진 파이로스위치를 포함한다.

상기 파이로스위치는 상기 파이로스위치 내에서, 그에 의해 1차 전기 도체의 상기 제2 브랜치가 차단되지 않고 상기 차단 부재가 2차 전기 도체로부터 이격된 충분한 거리에 유지되는 자신의 제1, 즉 원래 위치에서, 1차 전기 도체의 제2 브랜치에 걸쳐 전기 회로가 차단되고 차단 부재가 스위치 조립체의 2차 도체와 전기적 도전성 접촉하여 유지되는 자신의 제2, 즉 이동된 위치로 변위가능한 이러한 차단 부재를 포함한다.

본 발명에 따라, 상기 액츄에이터는 상기 차단 부재를 통해 스위치 조립체의 2차 도체와 연결될 수 있으며,

- 전기 임펄스에 의해 그 안에 내포된 적어도 하나의 화학 반응물의 폭발성 화학 반응의 개시에 적합한 전기 개시 요소;

- 상기 개시 요소의 활성화시 상기 반응물의 상기 화학 반응 동안, 1차 도체와 접촉하고 2차 도체(12)와 떨어져있는 초기 위치에서 2차 도체와 접촉하는 2차 위치로의 상기 차단 부재의 변위를 보장하기 위해, 차단 부재를 향한 방향으로 변위가능한 푸싱 부재; 및

- 상기 병렬 브랜치들에 부가하여, 1차 도체의 상기 브랜치들과 직렬로 상기 전압원 및 상기 부하와 연결되는 방식으로 상기 1차 전기 도체에 통합되는 전기 회로를 포함하고, 상기 전기 회로는 스위치 조립체의 정규 동작 동안 차단되고 폐쇄, 즉, 스위치 조립체 내의 상기 전류의 소정의 값이 초과될 때에만 비-차단 상태로 설정되는 차단 부재를 갖는 적어도 하나의 전자기 리드 스위치 뿐만 아니라, 스위치 조립체의 정규 동작 동안 차단되고 폐쇄, 즉 전기 과부하가 발생할 때만 비-차단 상태로 설정되는 접촉 부재를 갖는 적어도 하나의 비가역 열 전기 퓨즈로 구성된다. 액츄에이터의 상기 퓨즈와 액츄에이터의 상기 전자기 스위치는 서로 병렬로 연결된다. 상기 액츄에이터가 하나 이상의 퓨즈를 포함할 때마다, 퓨즈들은 서로 병렬로 연결된다. 또한 상기 액츄에이터가 하나 이상의 전자기 스위치를 포함할 때마다, 각각의 일회성 스위치들은 또한 서로 병렬로 연결된다.

또한, 적어도 하나의 추가 도체가 상기 전기 회로에 연결될 수 있으며, 이에 의해 이어 상기 회로는 적어도 하나의 외부 센서와 연결되고, 따라서 각각의 중요한 상황에서, 예를 들어 차량 충돌 상황에서, 상기 액츄에이터에는 차단 부재의 변위의 개시에 필요하고, 어떤 회로 내의 전류를 모니터링하는데 적합한 상기 외부 센서로부터, 또는 적어도 하나의 추가의 물리적 값의 모니터링에 적합하고 상기 스위치 조립체가 통합된 장치의 영역 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 수신되는 신호가 상기 추가의 도체를 통해 제공된다.

본 발명은 또한, 상기 차단 부재가 이의 초기 위치로부터 제2 위치로 변위가능하고 기계적으로 차단될 수 있는, 1차 전기 도체의 제2 브랜치의 섹션인 것을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 스위치 조립체는 1차 전기 도체의 제2 브랜치를 통해 전기 회로가 차단되는 제2 즉, 이동된 위치에 있는 상기 차단 부재는 스위치 조립체의 제2 전기 도체와 전기 도전성 접촉, 및 결과적으로 각각의 부하와 그리고 직류 전압원의 2차 단자와 전기 도전성 접촉을 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기 개시 요소는 또한 상기 전기 회로 및 적어도 하나의 외부 센서와의 상호연결을 설정하기에 적합한 적어도 하나의 추가 전기 도체와 연결될 수 있다.

본 발명은 도 1에 개략적으로 도시된 실시예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.

직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체(1)는 1차 전기 도체(11) 및 2차 전기 도체(12)를 통해 전기적 연결을 설정함으로써 직류 전압원(2)과 적어도 하나의 부하(3) 사이에 통합될 수 있다. 이것에서, 스위치 조립체(1)의 상기 도체(11, 12)에 의해서, 상기 전원(2)의 1차 단자(21)는 각각의 전기 부하(3)의 1차 단자(31)와 전기적으로 연결가능하고, 상기 전원(2)의 2차 단자(22)는 각 전기 부하(3)의 2차 단자(32)와 전기적으로 연결가능하다.

스위치 조립체(1)의 상기 1차 전기 도체(11)는 서로 병렬로 연결된 2개의 브랜치(111, 112)를 포함하고, 제1 브랜치(111)는 용융 부재(41)를 갖는 전기 퓨즈(4)를 포함하고 제2 브랜치(12)는 파이로스위치(5)를 포함한다.

상기 파이로스위치(5)에는 수신된 전기 임펄스에 의해 안에 내포된 적어도 하나의 화학 반응물의 폭발에 의해 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)의 차단에 기인하여 상기 차단 부재(51)의 적절한 이동을 보장할 수 있는 액츄에이터(52) 뿐만 아니라, 상기 파이로스위치(5)를 통해 연장되는 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)를 차단할 수 있는 차단 부재(51)가 구비된다.

선택적으로, 예컨대 차량 충돌에 의한 각각의 중요한 상황에서 상기 액츄에이터(52)는 각각의 전기 회로에서 전류 값의 모니터링에 적합한 센서의 요소(524, 525)로부터, 또는 적어도 하나의 추가의 물리적 특징을 모니터링하기에 적합하고 상기 스위치 조립체(1)가 통합된 장치 내 각각의 원하는 위치에서 이용가능한 임의의 다른 센서(526')로부터, 차단 부재의 변위의 개시에 필요한 임펄스를 수신할 수 있다.

스위치 조립체(1)의 상기 파이로스위치(5)는 상기 파이로스위치(5) 내에서, 그에 의해 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)가 차단되지 않고 상기 차단 부재(51)가 2차 전기 도체(12)로부터 이격된 충분한 거리에 유지되는 자신의 제1, 즉 원래 위치에서, 1차 전기 도체(11)의 제2 브랜치(112)에 걸쳐 전기 회로가 차단되고 차단 부재(51)가 스위치 조립체(1)의 2차 도체(12)와 전기적 도전성 접촉하여 유지되는 자신의 제2, 즉 이동된 위치로 변위가능한 차단 부재(51)를 포함한다.

이것에서, 상기 차단 부재(51)는 이의 초기 위치로부터 제2 위치로 변위가능하고 기계적으로 차단될 수 있는, 1차 전기 도체(11)의 제2 브랜치(112)의 섹션일 수 있다.

결과적으로, 상기 차단 부재(51)는 1차 전기 도체(11)의 제2 브랜치(112)를 통해 전기 회로가 차단되어 스위치 조립체(1)의 제2 전기 도체(12), 이에 의해 결과적으로 각각의 부하(3) 및 직류 전압원(2)의 2차 단자(22)와 전기 도전성 접촉을 유지하는 제2 즉, 이동된 위치에 있다.

스위치 조립체(1)는 의심할 여지없이 간단하며, 적절한 파이로스위치(5)의 도입에도 불구하고 각각의 필요한 공간 면에서 부피가 크지 않다. 상기 파이로스위치(5) 및 1차 전기 도체(11)의 2개의 개별 브랜치(111, 112)로 용융 부재(4)를 갖는 전기 퓨즈(4)의 배열 덕분에, 이러한 스위치 조립체(1)는 온도 변동의 온도 변동을 견딜 수 있고 또한 동적 전류 세기, 즉 각각의 특정 직류 전압(DC) 전기 회로 내에서 전류 값의 빈번한 변화 뿐만 아니라 유도성의 유도성 변동을 처리할 수 있다. 다른 한편으로, 상기 스위치 조립체는 각 전기 전압에 그리고 전류의 실제 값에 관계없이, 특히 전기 아크를 확립하지 않고, 예를 들어 전기로 구동되는 차량 충돌의 상황에서, 액츄에이터(52)의 활성화에 기초하여 상기 직류 전압 전기 회로의 신속한 차단을 가능하게 하며, 이에 의해 각각의 일회성 전기 부하(들)은 또한 각각의 일회성 직류 전압원 대해 완전히 절연된다. 원래의, 즉 차단되지 않은 위치에서 상기 스위치 조립체(1) 및 각 부하(3)를 통해 각각의 직류 전압 회로에서 2차 도체(12)와 접촉하는 이동된 위치로의 차단 부재(51)의 상기 변위에 덕분으로, 추가의 전기 회로가 확립되는데, 이는 전압원(2)으로부터 완전히 분리되고, 임의의 추가의 전원이 이러한 새로이 확립된 회로 내에 숨겨진 채로 있을지라도, 이러한 전원은 전원(2)과 접촉될 수 없다.

본 발명은 각각의 소정의 요건이 충족될 때 스위치 조립체(1)의 자동 활성화를 가능하게 한다. 이를 위해, 상기 액츄에이터(52)는 상기 차단 부재(51)를 통해 스위치 조립체(1)의 2차 도체(12)와 연결될 수 있고, 전기 개시 요소(521), 푸싱 부재(522) 및 전기 회로(523)를 포함하며, 이는 하나씩 더 자세히 설명될 것이다.

상기 전기 개시 요소(521)는 전기 임펄스에 의해 그 안에 내포된 하나 이상의 화학 반응물의 폭발성 화학 반응의 개시에 적합하며, 상기 화학 반응물의 화학 구조는 종래 기술에 공지된 파이로스위치에서 사용되는 것들에 대응할 수 있다.

상기 푸싱 부재(522)는 상기 개시 요소(521)의 활성화시 상기 반응물의 상기 화학 반응 동안에, 1차 도체(11)와 접촉하고 2차 도체(12)와 떨어져 있는 초기 위치로부터 2차 도체(12)와 접촉하는 2차 위치로 상기 차단 부재(51)의 변위를 보장하기 위해 차단 부재(51)를 향한 방향으로 변위가능하다.

상기 전기 회로(523)는, 상기 병렬 브랜치(111, 112)에 부가하여, 1차 도체(11)의 상기 브랜치(111, 112)와 직렬로 상기 전압원(2) 및 상기 부하(3)와 연결되는 방식으로 상기 1차 전기 도체(11)에 통합된다. 이것에서, 상기 전기 회로(523)는 스위치 조립체(1)의 정규 동작 동안 차단되고 폐쇄, 즉, 스위치 조립체(1) 내의 전류의 소정의 값이 초과될 때에만 비-차단 상태로 설정되는 차단 부재(525')를 갖는 적어도 하나의 전자기 리드 스위치(525) 뿐만 아니라, 스위치 조립체(1)의 정규 동작 동안 차단되고 폐쇄, 즉 전기 과부하가 발생할 때만 비-차단 상태로 설정되는 접촉 부재(524')를 갖는 적어도 하나의 비가역 열 전기 퓨즈(524)로 구성된다. 액츄에이터(52)의 상기 퓨즈(524)와 액츄에이터(52)의 상기 전자기 스위치(525)는 서로 병렬로 연결된다.

또한, 이 경우에, 상기 액츄에이터(52)가 하나 이상의 퓨즈(524)를 포함할 때, 각각의 일회성 퓨즈(524)는 서로 병렬로 연결되고, 상기 액츄에이터(52)가 하나 이상의 전자기 스위치(525)를 포함할 때마다, 각각의 일회성 스위치(525)는 또한 서로 병렬로 연결된다.

전기 개시 요소(521)는 상기 전기 회로(523) 및 적어도 하나의 외부 센서(526')와의 상호연결을 설정하기에 적합한 적어도 하나의 추가의 전기 도체(526)와 연결된다.

중대 상황에서, 예를 들어 차량 충돌 상황에서, 차단 부재(51)의 변위의 개시에 필요하고, 어떤 회로 내의 전류를 모니터링하는데 적합한 상기 외부 센서(526')로부터, 또는 적어도 하나의 추가의 물리적 값의 모니터링에 적합하고 상기 스위치 조립체(1)가 통합된 장치의 영역 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 상기 추가의 도체(526)를 통해 수신되는 신호가 상기 액츄에이터(52)에 제공될 수 있는 추가의 실시예가 또한 가능하다.

이러한 스위치 조립체의 활성화는 일반적으로 전류 과부하를 초과함으로써 또는 단락회로 상황에서 수행된다.

전류를 초과함에 의한 활성화는 스위치 조립체의 도전성 요소와 열도전성 접촉하여 배열된 상기 비가역 열 전기 퓨즈(524)에 의해 수행된다. 전류를 증가시킴으로써, 온도도 증가하고, 퓨즈(524)의 적절한 치수 또는 선택에 기초하여 각각의 활성화 조건이 미리 정의될 수 있다. 전류가 소정의 공칭 값보다 높아지자마자, 파이로스위치의 도전성 요소은 가열을 시작하고, 접촉 부재(524')를 갖는 퓨즈(524)도 가열된다. 소정의 온도에 도달하자마자, 퓨즈(524)의 접촉 부재(524')가 이동되고 퓨즈(524)를 통한 전기 회로가 확립되는데, 즉 차단되지 않으며, 이를 통해 전류가 흐르기 시작하는데, 그러나 이는 액츄에이터(52)의 저항으로 제한되며, 따라서 과부하의 경우에 상기 파이로스위치(5)가 활성화되고, 따라서 차단 부재(51)는 액츄에이터(52)에 의해 1차 도체(11)와 접촉하는 초기 위치에서 2차 도체(12)와 접촉하는 2차 위치로 이동된다.

단락회로 상황에서의 활성화는 상기 전자기 리드 스위치(525)에 의해 수행되며, 이는 외부 자기장에 감응할 수 있고, 매우 짧은 시간 내에, 예를 들어 50 μs 내에 반응할 수 있다. 상기 기간은 더 높은 전류 및 대응하여 더 높은 자기장 강도에 의해 더 짧아진다. 이러한 짧은 활성화, 즉 트리거링 기간은 특히 단락회로 조건에서 파이로스위치가 전류를 견디는 것에 의해 달성될 필요가 있다. 상기 전자기 리드 스위치는 파이로스위치(5)의 도전성 요소로부터 적절한 거리에 배열되고, 전자기 스위치가 단락회로 과부하에 반응하는 각각의 조건은 상기 스위치(525)의 감도, 즉 반응성은 전자기장 소스로부터의 거리에 상호 비례하기 때문에, 상기 스위치(525)의 위치를 조정하는 것에 기초하여 미리 결정될 수 있다. 단락회로 상황에서 전류가 증가하기 시작할 때, 전자기장이 발생되어 전자기 리드 스위치(525)에 영향을 미친다. 소정의 자기장 강도에서 전자기 스위치(525)의 접촉 부재(525')는 서로 접촉하게 되고, 이에 따라 전류를 도통시키기에 적합한 회로가 상기 스위치(525) 내에 확립된다. 전류는 또한 이 상황에서 결정되는데, 즉 액츄에이터(52)의 저항에 의해 제한되고, 과부하에 의해, 즉 단락회로에 의해 상기 파이로스위치(5)가 활성화되고, 따라서 상기 액츄에이터(52)에 의해 차단 부재(51)는 1차 도체(11)와 접촉하는 초기 위치로부터 2차 도체(12)와 접촉하는 2차 위치로 이동된다.

Claims (5)

1차 전기 도체(11) 및 2차 전기 도체(12)를 통해 전기적 연결을 수립함으로써 직류 전압원(2)과 적어도 하나의 부하(3) 사이에 통합에 적합하고, 따라서 스위치 조립체(1)의 상기 도체들(11, 12)에 의해 상기 직류 전압원(2)의 1차 단자(21)가 각각의 전기 부하(3)의 1차 단자(31)와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 직류 전압원(2)의 2차 단자(22)가 각각의 전기 부하(3)의 2차 단자(32)와 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 스위치 조립체(1)의 상기 1차 전기 도체(11)는 서로 병렬로 연결된 2개의 브랜치들(111, 112)을 포함하고, 제1 브랜치(111)는 용융 부재(41)를 가진 전기 퓨즈(4)를 포함하고, 제2 브랜치(112)는 각각의 전기 회로에서 전류값의 모니터링에 적합한 센서로부터, 또는 적어도 하나의 물리적 특징을 모니터링하는데 적합하고 상기 스위치 조립체(1)가 통합된 임의의 장치 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 수신된 전기 임펄스에 의해 내포된 적어도 하나의 화학 반응물의 폭발에 의해 상기 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)의 차단에 기인하여 차단 부재(51)의 적합한 이동을 보장할 수 있는 액츄에이터(52) 뿐만 아니라, 파이로스위치(5)를 통해 연장하는 상기 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)를 차단할 수 있는 상기 차단 부재(51)를 가진 파이로스위치(5)를 포함하며, 상기 파이로스위치(5)는 상기 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)가 차단되지 않고 상기 차단 부재(51)가 상기 2차 전기 도체(12)로부터 이격된 충분한 거리에 유지되는 자신의 제1, 즉 원래 위치에서, 상기 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)에 걸쳐 상기 전기 회로가 차단되고 상기 차단 부재(51)가 상기 스위치 조립체(1)의 상기 2차 도체(12)와 전기적 도전성 접촉하여 유지되는 자신의 제2, 즉 이동된 위치로 변위가능한, 상기 파이로스위치(5) 내에 있는 차단 부재(51)를 포함하는, 직류 전류 전기 회로 차단 스위치 조립체(1)에 있어서,
상기 액츄에이터(52)는 상기 차단 부재(51)를 통해 상기 스위치 조립체(1)의 상기 2차 도체(12)와 연결될 수 있고,
- 전기 임펄스에 의해 그 안에 내포된 적어도 하나의 화학 반응물의 폭발성 화학 반응의 개시에 적합한 전기 개시 요소(521);
- 상기 개시 요소(521)의 활성화시 상기 반응물의 상기 화학 반응 동안, 상기 1차 도체(11)와 접촉하고 상기 2차 도체(12)와 떨어져 있는 초기 위치에서 상기 2차 도체(12)와 접촉하는 2차 위치로의 상기 차단 부재(51)의 변위를 보장하기 위해, 상기 차단 부재(51)를 향한 방향으로 변위가능한 푸싱 부재(522); 및
- 상기 병렬 브랜치들(111, 112)에 부가하여, 상기 1차 도체(11)의 상기 브랜치들(111, 112)과 직렬로 상기 전압원(2) 및 상기 부하(3)와 연결되는 방식으로 상기 1차 전기 도체(11)에 통합되는 전기 회로(523)를 포함하고, 상기 전기 회로(523)는 상기 스위치 조립체(1)의 정규 동작 동안 차단되고 폐쇄, 즉, 상기 스위치 조립체(1) 내의 상기 전류의 소정의 값이 초과될 때에만 비-차단 상태로 설정되는 차단 부재(525')를 갖는 적어도 하나의 전자기 리드 스위치(525) 뿐만 아니라, 상기 스위치 조립체(1)의 정규 동작 동안 차단되고 폐쇄, 즉 전기 과부하가 발생할 때만 비-차단 상태로 설정되는 접촉 부재(524')를 갖는 적어도 하나의 비가역 열 전기 퓨즈(524)로 구성되고, 상기 액츄에이터(52)의 상기 퓨즈(524)와 상기 액츄에이터(52)의 상기 전자기 스위치(525)는 서로 병렬로 연결되고, 상기 퓨즈(524)와 상기 전자기 스위치(525)가 서로 병렬로 연결되는 경우에, 상기 액츄에이터(52)가 하나 이상의 퓨즈(524)를 포함할 때, 상기 퓨즈들(524)은 서로 병렬로 연결되고, 상기 퓨즈(524)와 상기 전자기 스위치(525)가 서로 병렬로 연결되는 경우에, 상기 액츄에이터(52)가 하나 이상의 전자기 스위치(525)를 포함할 때, 각각의 일회성 스위치들(525)은 또한 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위치 조립체.

청구항 1에 있어서, 상기 회로(523)가 적어도 하나의 외부 센서(526')와 연결됨에 의해 적어도 하나의 추가 도체(526)가 상기 전기 회로(523)에 연결되고, 따라서 각각의 중요한 상황에서, 예를 들어 차량 충돌 상황에서, 상기 액츄에이터(52)에는 상기 차단 부재(51)의 변위의 개시에 필요하고, 어떤 회로 내의 전류를 모니터링하는데 적합한 상기 외부 센서(526')로부터, 또는 적어도 하나의 추가의 물리적 값의 모니터링에 적합하고 상기 스위치 조립체(1)가 통합된 장치의 영역 내 각각의 요망되는 위치에서 가용한 임의의 다른 센서로부터 수신되는 신호가 상기 추가의 도체(526)를 통해 제공되는 것을 특징으로 하는 스위치 조립체.

청구항 1에 있어서, 상기 차단 부재(51)는 상기 차단 부재(51)의 초기 위치로부터 제2 위치로 변위가능하고 기계적으로 차단될 수 있는, 상기 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)의 섹션인 것을 특징으로 하는 스위치 조립체.

청구항 1에 있어서, 상기 1차 전기 도체(11)의 상기 제2 브랜치(112)를 통해 상기 전기 회로가 차단되는 제2 즉, 이동된 위치에 있는 상기 차단 부재(51)는 상기 스위치 조립체(1)의 상기 제2 전기 도체(12)와 전기 도전성 접촉, 및 결과적으로 각각의 부하(3)와 그리고 상기 직류 전압원(2)의 상기 2차 단자(22)와 전기 도전성 접촉을 유지하는 것을 특징으로 하는 스위치 조립체.

청구항 1에 있어서, 상기 전기 개시 요소(521)는 상기 전기 회로(523) 및 적어도 하나의 외부 센서(526')와의 상호연결을 설정하기에 적합한 적어도 하나의 추가 전기 도체(526)와 연결되는 것을 특징으로 하는 스위치 조립체.

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