KR20120006920A - 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치 - Google Patents

갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치 Download PDF

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팀 쉬애퍼
닥터. 안드레아스 구트쉬
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리-텍 배터리 게엠베하
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Abstract

본 발명은 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치를 제1 작동 상태에서 적어도 하나의 제2 작동 상태로 제어 이동을 하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기능성 및 반응 잠재성은 감소되어 있거나 완전히 제거되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치 {SAFETY MECHANISM FOR ELECTRIC MECHANISMS OPERATING ACCORDING TO GALVANIC PRINCIPLES}
본 발명은 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치를 제1 작동 상태에서 적어도 하나의 제2 작동 상태로 제어 이동을 하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기능성 및 반응 잠재성을 감소시키거나 완전히 제거하기 위한 전기 장치용 안정장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 자동차의 구동 장치에 대해 전원을 공급을 하도록 구성된 리튬 이온 전지와 관련하여 설명한다. 그러나, 여기서 지적되어야 하는 것은 본 발명은 설명되는 예에 한정되지 않고, 리튬 이온 전지 또한 자동차에서의 응용에만 제한되지는 않는다는 점이다.
본 발명에 따른 장치 및 그것의 작동 방법에 의해 갈바니 방식에 따라 작동하는 다른 전기 장치도 제1 작동 상태에서 적어도 하나의 제2 작동 상태로 이동될 수 있다.
예를 들어, 축전지로 이용되는 리튬 이온 전지와 같은 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치는 세파리온(Separion)과 같은 세라믹 세퍼레이터에 의해 안전 공학적으로 개선될 수 있다. 세파리온과 같은 세라믹 재료를 함유하고 있는 세퍼레이터는 특히 리튬 이온 전지의 경우에 적합한데, 그 이유는 열적 영향에 대하여 더 높은 저항을 나타낸다는 특징이 있기 때문이다.
종래 기술에 따른 리튬 전지는 축전지에서 기본적으로 오작동 상태의 경우에 위험해진다. 오작동 상태라고 하는 것은 축전지의 또 다른 제어된 작동 및/또는 제어 가능한 작동, 특히 안전한 작동에 심각한 손상을 주거나 그러한 작동을 불가능하게 하는 상태로 이해될 수 있다.
이러한 오작동 상태는 축전지 내부의 기능 불량에 의해 또는 축전지 주변에서의 기능 불량에 의해 발생 또는 유발될 수 있다.
별도로 다루어야 하는 오작동 상태는 자동차의 사고에 의해 또는 적어도 부분적으로 파괴적인 다른 사고들에 의해 나타나는 위험한 상태이다. 위험한 상태에서는 축전지의 제어 가능성과 안전한 작동은 더 이상 불가능하다.
또한, 저장된 에너지의 제어 불가능한 방전으로부터 자동차에 탑승한 승객에 대해 또는 자동차의 주변에 있는 다른 사람들, 예를 들어 구조자에 대해 특히나 위험한 상황이 나타나게 된다. 이들의 안전을 위해서는 이러한 제2 작동 상태로 제어된 이동을 하는 것이 바람직한 일일 것이다.
무엇보다도 상기 전지(들)가 강력한 열 발생에 의하여 과열되는 경우에 위험한 상황이 초래된다. 강력한 열 발생은 내부 및 외부 단락, 과부하의 반응, 과충전, 외부 열원, 고전류 충전, 고부하 인자에 의한 충전, 이미 높은 온도에 있어서의 충전 시작 및 낮은 냉각 비율의 결과로 나타날 수 있다.
온도 상승에 의하여 전지 내부의 전해질은 결국 증발이 될 때까지 가열된다. 가스가 통하지 않도록 밀봉이 되어 있는 전지 내부에서 이루어지는 전해질 증기의 축적은 결과적으로 내부 압력 증가로 이어진다.
상기 내부 압력이 한계 수치를 초과하면 전지의 폭발로 이어질 수 있으며, 이 경우에 사람에게 해로운 전지 성분 물질이 밖으로 방출되거나 화재가 발생할 수도 있다.
상기 전지의 내부 압력이 소정의 한계점을 초과하는 경우, 가스가 통하지 않도록 밀봉되어 있는 전지 및/또는 전지 스택의 내부에서 발생하는 가스가 방출될 수 있도록 함으로써 과도한 가스 축적을 방지하는 안전 장치가 존재한다.
종래 기술에 따른 안전 장치는 압력 조절을 가능하게 하는 밸브를 구비하고 있으며, 이는 전지용 밸브를 기술하고 있는 미국 특허 US 5,523,178에서 제안하고 있다. 하지만, 이러한 밸브를 구현하는 경우 실제적으로는 상당한 어려움에 맞닥뜨리게 된다.
또한, 밸브 디자인의 고도의 복잡성에 의해 밸브 생산 비용 및 그에 따른 전지 제조 비용이 증가하게 된다. 덜 복잡하게 설계된 밸브는 단지 높은 압력에서만 또는 좁은 압력 범위 안에서만 개방된다는 단점을 지닌다.
미국 특허 출원 US 2006/0019150 A1을 통해 공개된 또 다른 안전 장치는 소정의 내부 압력에 의해 파괴되고 주기적으로 발생하는 증기에 배기 가능성을 제공하는 기준 파괴점(breaking point)을 갖춘 전지 스택 또는 전지 하우징을 제공하고 있다. 그 밖에도 상기 기준 파괴점은 서로 분열이 일어날 때 동일한 방식으로 양극화된 전지의 전극 및 이에 상응하는 조립체의 집전체 사이에 개재된 전기 도선을 차단하도록 구성되어 있다.
그러나, 이러한 실시예의 단점은 예를 들어 하나의 전지가 고장인 경우에도 그것을 포함하는 전지 스택이 전체적인 기능성을 상실하게 된다는 것이며, 이는 정상적인 전지 안에 저장된 에너지가 더 이상 사용될 수 없다는 것을 의미한다.
종래 기술에 따른 상기 두 가지 안전 장치는 다음과 같은 단점을 갖는다. 위험 잠재성, 즉 오작동 및/또는 고장인 경우 전지 스택 및/또는 전지의 반응 잠재성을 줄이거나 완전히 제거하는 것이 아니라, 단지 이에 따라 나타난 결과를 적어도 부분적으로 제한한다는 것이다. 이와 동시에 전지 및/또는 전지 스택의 디자인의 복잡성이 높아지며, 이는 생산 비용 상승 및 이에 따른 비용 증가로 이어진다.
오작동 및/또는 고장의 결과로, 특히 리튬 이온 축전지는 그것이 가진 이론적인 에너지의 일곱 배 이상을 열 분해 반응에 의하여 방출할 수 있다. 만약 축전지가 경제성이 있어야 한다면, 이는 축전지의 최적의 구성 요소 및 디자인의 선택에 의해 결코 피할 수가 없다.
리튬 이온 축전지에 대한 안전 요구 사항은 특히 자동차 산업의 경우에 매우 까다로우며, 이와 동시에 그러한 축전지가 경제성이 있어야 하기 때문에, 리튬 전지 또는 적어도 그 안에 포함되는 다수의 전지가 특히 하이브리드 구동, 전기 구동, 또는 정지 상태에 있어서 오작동 상태 및/또는 전지 고장의 경우에, 그 안에 저장된 전기 에너지 및/또는 저장된 잠재성 및 이에 따른 기능성을 상실하게 된다면 바람직할 것이다.
종래 기술에 따른 안전 장치가 동시에 경제성도 고려해야 한다면 이와 같은 안전 요구 사항을 충족할 수 없다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치가 모든 종류의 오작동 및/또는 전지 고장의 경우에 제어되어 위험하지 않은 작동 상태로 이동되도록 하는 처음에 명시된 방식의 안전 장치의 제공을 그 과제로 한다. 또한, 오작동 상태의 검출을 가능하게 하고, 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 제어된 이동을 보장하는 방법이 명시될 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따른 청구항 1의 주제를 통하여 해결된다.
본 발명에 따른 상기 장치의 작동을 위한 방법은 청구항 8의 주제이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항의 주제이다.
갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치는 본 발명의 틀 안에서 특히 충전 가능한 밧데리 또는 이차 전지 및/또는 축전지뿐만 아니라 밧데리용 전지 및 전지 스택 및/또는 일차 전지 등을 포함한다.
이러한 전지 및/또는 전지 스택은 바람직하게는 원통 형태 또는 직육면체 형태를 지니고 있다. 상기 전지 또는 전지 스택은 통상적으로는 기체 밀봉 포장 안에 수용되어 있으며, 이것은 바람직하게는 상기 장치 안으로 습기가 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 상기 장치에 있어서 적어도 하나의 위치 이동 장치가 구비되어 있는데, 이는 작동부를 제1 위치에서 적어도 하나의 제2 위치 쪽으로 이동시킨다.
적어도 하나의(상기 위치 이동 장치의 도움을 통하여) 도달 가능한 위치에 있어서, 상기 작동부는 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치의 구성 요소들을 조작하여, 그것의 갈바니 기능성이 감소되거나 또는 완전히 제거되도록 한다.
특히 세퍼레이터의 조작 과정 중에 적어도 하나의 전지가 본질적으로 비가역적으로 파괴되거나 상기 전극, 즉 적어도 하나의 전지의 애노드 및 캐소드가 단락이 된다.
상기 위치 이동 장치는 고정적으로 장착되어 있거나, 또는 바람직하게는 휴대 가능한 하우징 안에 수용되어 있다. 이러한 두 가지 경우에 있어서, 상기 위치 이동 장치는 작동부가 전지 및/또는 전지들에 대한 의도된 조작을 위하여 유리한 위치로 이동 가능할 수 있도록 위치되어 있다.
상기 위치 이동 장치에서부터 상기 작동부로 전달 가능한 위치 이동 에너지는 상기 작동부와 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치가 함께 작용을 할 경우에 타격력으로 전환된다.
상기 위치 이동 에너지는 바람직하게는 결과적으로 나오는 타격력이 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치에 있는 적어도 하나의 전지를 관통할 수 있을 만큼 충분히 크도록 선택된다.
상기 작동부에 전달되어야 하는 상기 위치 이동 에너지의 크기는 바람직하게는 상기 작동부가 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치에 구비된 일정한 수의 전지를 관통하도록 선택되어 있다. 이러한 조정에 따라 제공되는 장점은 조립체의 나머지 전지의 갈바니 기능성이 기본적으로 유지된 채로 남아 있는 동안 선택된 전지들의 전위가 기본적으로 완전히 제거된다는 것이다.
상기 위치 이동 장치는 적어도 하나의 작동부의 보관을 위해서, 예를 들어 보관통(magazine)과 같은 적어도 하나의 내부 및/또는 외부 용기를 구비하고 있다.
그러나, 바람직하게는 다양한 길이를 갖고, 바람직하게는 다양한 실시예로 나타나는 여러 가지 작동부가 보관 가능하고, 필요시 수동으로 또는 바람직하게는 자동으로 제거 가능하다.
상기 위치 이동 장치에 대해 하나의 방출수단이 제공되어 있으며, 이는 특히 제어수단으로부터 인가되는 신호에 따라서 상기 위치 이동 장치의 기능성을 활성화한다.
상기 방출수단은 바람직하게는 상기 제어수단과 신호 연결되어 있다.
본 발명에 따른 상기 장치에 있어서 적어도 하나의 작동부가 장착되어 있으며, 이는 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치 또는 그 안에 구비된 하나의 전지를 조작하여 그것의 전위 및 그에 따른 갈바니 기능성이 감소되거나 또는 완전히 제거되도록 한다.
상기 작동부는 기본적으로 삼차원적인 몸체이며, 이는 기본적으로 적어도 두 개의 차원에 있어서 최소한 단면상 전기 전도성을 지니고 있다. 각각의 실시예에 따라서 상기 작동부의 체적 요소가 예를 들어 세라믹 재료와 같이 전도성이 없는 재료로 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 작동부의 형태는 회전 대칭 및/또는 축 대칭으로 되어 있다. 특히 상기 작동부의 형태는 타원체 형태, 원뿔 형태, 원통 형태, 피라미드 형태, 직육면체 형태 또는 이러한 형태들의 결합으로 이루어져 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 작동부의 형태는, 이차원적인 제1 전면으로부터 제3 차원으로 연장되고, 따라서 적어도 하나의 측면이 구비되어 있으며 제2 전면에서 차단되도록 되어 있다. 이러한 제1 전면은 하나의 다각형 또는 또 다른 닫힌 선(closed line)과 경계를 이루고 있다.
바람직하게는, 이러한 전면들이 평행하게 서로 뒤틀리지 않고 합동으로(congruent) 배열되어 있다. 바람직하게는, 상기 작동부는 이러한 제1 전면에서 수직으로 뻗어 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 작동부의 형태는 회전 대칭 및/또는 축 대칭으로 되어 있지 않고, 예를 들어 물결 형태의 측면 및/또는 상면에서 그것으로부터 차이가 있는 형태를 보여 준다.
상기 작동부는 내부가 채워져 있을 수도 있고, 또는 적어도 하나의 빈 공간을 나타낼 수도 있다. 비어 있는 작동부가 특히 제공하는 장점은 그것을 통하여 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치를 위험하지 않은 작동 상태로 제어된 이동을 할 때에 발생되는 연기를 감소시킬 수 있다는 것이다.
상기 작동부는 그것을 통하여 흐르는 기본적으로 1백 내지 수백 암페어의 범위 안에 있는 단락 회로 전류를 견딜 수 있을 만큼 특히 열적으로 충분하게 안정적이다.
상기 작동부의 기계적 안정성은 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치에 있는 적어도 하나의 구성 요소나 전지를 관통하기에 충분한 에너지가 상기 위치 이동 장치로부터 작동부로 전달될 수 있도록 구성되어 있다.
그 밖에도 상기 작동부는 기계적으로 소정 압력 하에서 작동 가능하도록 되어 있는데, 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치에 있는 피복뿐만 아니라 적어도 하나의 구성 요소 및/또는 전지가 상기 작동부에 의하여 관통될 수 있도록 되어 있다.
상기 작동부는 예를 들어 보관통과 같이 그것에 맞게 고안된 용기 안에 보관된다. 이때에 상기 용기는 상기 위치 이동 장치 내부 및/또는 외부에 장착되어, 필요한 경우에 상기 작동부가 수동으로 또는 바람직하게는 자동으로 제거될 수 있도록 한다.
또한, 상기 작동부는 상기 위치 이동 장치의 구성 요소로서 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 장치는 적어도 하나의 제어수단, 바람직하게는 하나의 프로그램 제어 마이크로프로세서가 장착되어 있는데, 이것은 입력되는 센서 신호 및/또는 안전 전자 장치의 신호를 처리하고 상기 방출수단 및/또는 상기 위치 이동 장치에 대한 제어 신호의 송출을 제어한다.
상기 제어수단은 오작동 상태 및/또는 고장의 확인을 위한 센서 장치 및/또는 전자 기기와 신호 연결되어 있다. 특히 상기 제어수단의 이러한 구성이 제공하는 장점은, 예를 들어 무선 신호 전송의 경우에 나타나는 것과 달리, 장애 신호에 대하여 민감하지 않다는 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 제어수단은 방출수단 및/또는 위치 이동 장치 및/또는 센서 장치들 및/또는 안전 전자 장치들과 무선으로 통신한다.
이 경우에 상기 제어수단은 상응하는 전송 장치 및/또는 수신 장치가 장착되어 있다. 상기 전송 장치는 자체적인 제어수단, 바람직하게는 프로그램 제어 마이크로프로세서를 구비하고 있으며, 이는 제어 신호의 송출을 제어한다.
그 밖에도 상기 전송 장치는 신호 전달 장치를 구비하고 있으며, 이것은 각각의 전송 장치에 특징적인 식별 신호를 생성한다. 이러한 신호는 제어 신호의 전송 전에 또는 전송 후에 적어도 한 번 전송된다.
상기 수신 장치에는 메모리가 구비되어 있으며, 그 안에 식별 비교 신호가 저장되는데, 이는 상기 센서 장치 및/또는 안전 전자 장치의 개별적인 전송 장치의 식별 신호에 할당되어 있다. 상기 식별 신호는 정확하게 식별 비교 신호에 상응하거나 또는 바람직하게는 수학적 관계를 통하여 식별 비교 신호에 할당되어 있다.
또한, 상기 수신 장치에는 비교 장치가 구비되어 있으며, 이것은 센서 장치 및/또는 안전 전자 장치의 개별적인 전송 장치로부터 신호가 송출될 때만 센서 장치 신호 및/또는 안전 전자 장치 신호의 계속적인 처리가 이루어지도록, 그리고 상기 수신 장치로부터 수신한 식별 신호가 수신 장치 안에 저장된 식별 비교 신호와 동일하게 되어 있거나 또는 이에 할당되어 있도록 작용한다.
이러한 구성을 통하여 상기 제어수단에 대하여 지극히 높은 신뢰성이 생기고 전송 장치 및 수신 장치 사이의 데이터 전송의 장애에 대비하여 강력한 보호가 이루어진다.
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치가 모든 종류의 오작동 및/또는 전지 고장의 경우에 제어되어 위험하지 않은 작동 상태로 이동돌 수 있게 된다.
본 발명의 상술한 그리고 그 밖의 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 제한적이지 않은 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명을 통하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기본 전지의 구성도이다.
도 2는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기본 전지의 사시도이다.
도 3은 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 평면도이다.
도 4는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 측면도이다.
도 5a는 실린더형 작동부의 사시도이다.
도 5b는 직육면체형 작동부의 사시도이다.
도 5c는 원통형 망원경 작동부의 사시도이다.
도 5d는 도 5c에 도시된 원통형 망원경 작동부의 단면을 도시한 측면도이다.
도 6a 및 6b는 기본적으로 기계에 기반한 위치 이동 장치를 도시한 도면이다.
도 7a 및 7b는 기본적으로 화학에 기반한 위치 이동 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 제어수단의 개략적인 블록도이다.
우선, 도 1 내지 도 4를 참조하여 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기본 구조를 설명하기로 한다.
도 1은 예를 들어 리튬 이온 전지와 같이 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기본 전지(10)의 필수적인 구성 요소를 도시하고 있다. 양전하로 충전된 전극(애노드)(13) 및 음전하로 충전된 전극(캐소드)(14) 사이에 세퍼레이터(15)가 장착되어 있다.
상기 애노드(13)는 집전체(11)를 구비하고 있으며, 상기 캐소드(14)는 집전체(12)를 구비하고 있다.
도 2는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 기본 전지(10)의 사시도이다. 상기 기본 전지(10)는 기본적으로 애노드(13), 캐소드(14) 및 세퍼레이터(15)로 구성되어 있다.
이러한 구성 요소들은 기본적으로 기체 밀봉 포장(18) 안에 수용되어 있다. 상기 애노드(13)의 집전체(11) 및 상기 캐소드(14)의 집전체(12)는 상기 포장(18) 밖으로 돌출되어 있다.
도 3은 소정의 회로 구성에 따라서 여덟 개의 리튬 이차 전지(10)가 스택 전지(20)로서 내장되어 있는 실시예를 도시하고 있다. 이 전지는 음극 및 양극 출력 단자(15, 17)를 구비하고 있다.
이 스택 전지(20)에 있어서, 상기 양극 출력 단자(17) 및 음극 출력 단자(15)는 서로 상응하는 개별적인 연결 장치로서 구성된다.
상기 양극 출력 단자(17) 및 음극 출력 단자(15)는 서로 분리되어 소정의 위치인 상기 전지 스택의 전면(21) 및 반대쪽 후면(22)에 장착되어 있다.
상기 출력 단자들(15, 17)의 위치는 여러 개의 스택 전지(20)가 하나의 더 큰 모듈로 서로 연동될 수 있도록 선택되어 있다.
갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치(20)의 도 3 및 도 4에 도시된 실시예들은 24 볼트의 출력 전압을 제공하며, 이 경우에 여덟 개의 기본 전지(10)는 3 볼트의 출력 전압이 각각 직렬로 연결되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기본 전지들(10)은 하나의 하우징(25) 안에 수용되어 있고 세퍼레이터들(27)에 의해 서로 분리되어 있다.
상기 기본 전지들(10)은 교대로 배열되어 있어서, 각각 애노드(13)의 집전체(11) 및 캐소드(14)의 집전체(12)가 밀집하여 배열되어 있다.
상기 애노드(13)의 집전체(11)는 캐소드(14)의 집전체(12)와 직접 연결된 단락 부재들(19)에 의해 전도성을 갖추어 연결되어 있으며, 이를 통하여 상기 기본 전지(10)의 연속적인 연결이 이루어지게 된다.
상기 두 개의 단자(14, 16)들은 그것들의 극성에 따라서 도체 경로(26, 27)들을 통하여 상기 양극 출력 단자(17) 또는 상기 음극 출력 단자(15)와 연결되어 있다.
도 5a 내지 도 5d는 상기 작동부(30)의 바람직한 실시예를 나타낸 것이다.
도 5a는 실린더형 작동부(30)의 사시도이다. 이 작동부(30)는 원형의 상면(31) 및 원형의 하면(33)을 구비하고 있으며, 이들은 측면(32)을 통하여 연결되어 있다. 이 작동부(30)의 두께(d) 및 길이(l)는 특정되어 있다.
특히 상기 두께(d)는 전체 길이(l)를 통하여 일정하지 않으며 변할 수 있다. 특히 상기 상면(31) 및 하면(33)의 실시예는 가변적이다. 예를 들어 그것들은 타원형으로 형성될 수 있다.
도 5b는 직육면체형 작동부(30)의 사시도이다. 이 작동부(30)는 직사각형 상면(34) 및 직사각형 하면(36)을 구비하고 있으며, 이것들은 직사각형 측면(35, 39)들을 통하여 연결되어 있다. 상기 작동부(30)의 높이(h), 너비(b), 그리고 깊이(t)는 특정되어 있다.
특히 상기 너비(b) 및/또는 깊이(t)는 전체 높이(h)를 통하여 일정하지 않으며 변할 수 있다.
도 5c는 원통형 망원경 작동부(30)의 사시도이다. 이 작동부(30)는 세 개의 원통형 구성 요소(37, 38, 40)들로 구성되어 있다.
상기 구성 요소들은 세로 축(41)을 따라서 서로 이동이 가능하다. 이 작동부(30)의 최대 전체 길이(lg)는 구성 요소(37)의 길이(l1)와 구성 요소(38)의 길이(l2) 및 구성 요소(40)의 길이(l3)의 합이다.
상기 구성 요소들(37, 38, 40)의 두께(d1, d2, d3)는 기본적으로 d1<d2<d3이라는 수학적 조건을 충족해야 한다. 상기 구성 요소(37, 38, 40)들의 길이(l1, l2 및 l3) 및 두께(d1, d2 및 d3)는 특정되어 있다.
도 5d는 도 5c에 도시된 원통형 망원경 작동부의 단면을 도시한 측면도이다. 이 경우에 전체 길이(lg)는 최대가 아닌데, 그 이유는 상기 구성 요소(37, 38, 40)들이 서로 완전히 분리되어 있지 않기 때문이다.
도 6a는 위치 이동 장치(60)의 제1 실시예를 나타낸 것이다. 이 위치 이동 장치(60)는 작동부(30)를 포함하고 있으며 제1 작동 상태에 있다.
상기 위치 이동 장치(30)는 측면(65)에 구멍이 형성된 하우징(62)으로 이루어져 있다. 상기 구멍은 작동부(30)가 그것을 통하여 유도될 수 있도록 구성되어 있다.
필요한 위치 이동 에너지의 저장은 예를 들어 팽팽한 스프링 부재(61)를 통하여 기계적으로 이루어지는데, 이 경우에 스프링 부재(61)의 일단은 하우징(62)과 견고하게 연결되고, 스프링 부재(61)의 타단은 이동형 슬라이드(63)와 연결되어 있다.
상기 이동형 슬라이드 (63)는 스프링 부재(61)들 안에 저장된 에너지의 유지를 위하여 예를 들어 전자석과 같은 방출수단(64)에 의해 제1 위치에 자리 잡고 있다. 상응하는 방출 신호를 수신하게 되면 상기 방출수단(64)은 상기 이동형 슬라이드(63)를 놓아 주게 되고, 이를 통하여 상기 스프링 부재(61)들 안에 저장된 에너지가 위치 저장 에너지의 형태로 작동부(30)쪽으로 전송된다.
상기 위치 이동 장치(60)는 방출된 후에는 제2 작동 상태에 놓여지게 되는데, 이는 도 6b에 상세히 도시되어 있다. 상기 이동형 슬라이드(63)는 하우징 안에서 더 이상 방출수단(64)에 의하여 유지되지 않고 스프링 부재(61)들은 기본적으로 더 이상 팽팽한 상태로 있지 않다.
도 7a는 제1 작동상태에 있는 작동부(30)를 포함하는 위치 이동 장치(70)의 제2 실시예를 나타낸 것이다.
상기 위치 이동 장치(70)는 측면(72)에 구멍이 형성된 하우징(71)으로 이루어져 있다. 상기 구멍은 작동부(30)가 그것을 통하여 유도될 수 있도록 구성되어 있다.
필요한 위치 이동 에너지의 저장은 예를 들어 추진 장약(73)을 통하여 화학적으로 이루어진다. 이 추진 장약(73)은 상기 위치 이동 장치(70)의 이동형 슬라이드(75) 및 하우징(71)에 의해서 기본적으로 촘촘하게 밀봉된 제1 용적 부분 내부에 자리 잡고 있다.
이 경우에 상기 이동형 슬라이드(75)는 제1 위치에 자리 잡고 있다. 상응하는 방출 신호를 수신하게 되면, 예를 들어 전자 점화 장치 같은 방출수단(74)은 상기 위치 이동 장치(70)의 기능을 활성화 한다.
점화된 추진 장약(73)의 발열 반응 시에 방출되는 에너지에 상응하여 용적 변화가 발생되고, 이에 따라 이동형 슬라이드(75)는 위치 이동 장치 안에서 움직이게 되는데, 이를 통하여 화학적으로 저장된 에너지가 기본적으로 위치 이동 에너지로서 바람직하게는 상기 작동부(30)쪽으로 전달된다.
상기 위치 이동 장치(70)는 방출 이후 바람직하게는 제2 작동 상태에 있으며, 이는 도 7b에 상세히 도시되어 있다. 상기 이동형 슬라이드(75)는 하우징 안에서 제2 위치에 놓여지고, 상기 추진 장약(73)은 소모되어 있다.
본 발명에 따른 제어수단(80)은 도 8에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 센서 장치(87) 및/또는 적어도 하나의 안전 전자 장치(88) 및 단지 도식적으로 도시되어 있는 위치 이동 장치의 방출수단(86)과 전기 도선에 의해 연결되어 있다.
센서 장치로서는 바람직하게는 압전 센서가 사용된다. 이러한 센서에 있어서는 압전 센서 플레이트가 동압변동(dynamic pressure fluctuation)을 전기 신호로 변환하게 되는데, 이는 추가적으로 처리될 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 센서 장치의 아날로그 신호는 신호 처리 회로(81)내에서 아날로그-디지탈 변환기를 통하여 디지털 신호로 변환된다. 디지털 처리된 신호는 저장 장치(82)와 연결되어 있는 마이크로프로세서 계산 장치(83)에 전달된다. 상기 저장 장치(82)내에 또는 읽기 전용 메모리 내에 상기 마이크로프로세서를 제어하기 위한 프로그램이 개별적으로 또는 서로 다른 저장 영역내에 분할적으로 저장되어 있다.
상기 마이크로프로세서에 의해 적어도 하나의 센서 장치 및/또는 안전 전자 장치의 입력 신호가 평가된다. 오작동 상태 및/또는 고장이 확인되는 경우, 상기 마이크로프로세서(83)는 방출수단에 대해 상응하는 전송 신호를 생성하게 되고, 이러한 전송신호는 송신 출력단(84)으로 전달된다.
상기 송신 출력단에 의해 상기 신호는 위치 이동 장치의 방출수단(86)으로 전송된다. 상기 제어수단의 전원 공급을 위하여 밧데리, 바람직하게는 리튬 이온 전지가 구비되어 있다.
이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

Claims (13)

  1. 밧데리, 축전지 또는 연료 전지 스택과 같은 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치를 제1 작동 상태에서 적어도 하나의 제2 작동 상태로 이동시키기 위한 장치에 있어서,
    상기 전기 장치의 기능성은 제한되어 있고,
    적어도 하나의 작동부가 구비되며,
    상기 작동부는 상기 전기 장치의 제1 작동상태에서 적어도 하나의 제1 위치에 유지되고, 적어도 하나의 위치 이동 장치에 의해서 상기 제1 위치에서 적어도 하나의 제2 위치로 이동될 수 있고,
    상기 작동부는 상기 전기 장치의 구성 요소와 함께 작용하여 갈바니 기능을 감소시키거나 완전히 제거되도록 하며,
    상기 위치 이동 장치를 활성화 하는 적어도 하나의 방출수단과,
    상기 적어도 하나의 방출수단 및/또는 하나의 위치 이동 장치와 신호 연결되는 적어도 하나의 제어수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동부가 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치의 적어도 하나의 전지를 관통하도록, 상기 위치 이동 장치가 위치 이동 에너지를 상기 작동부 쪽으로 전송할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 작동부가 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치의 적어도 하나의 전지를 관통하도록, 상기 작동부가 충분한 위치 이동 에너지를 저장하고 있으며 이것을 타격력으로 전환할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동부가 그것의 수평적 및/또는 수직적 공간 연장에 있어서 적어도 단면상 전기 전도성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제어수단이 적어도 하나의 센서 장치 및/또는 적어도 하나의 전자 장치와 신호 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치가 조작 가능한 전위를 갖는 적어도 두 개의 분리된 영역이 갖추어져 있는 적어도 하나의 전지를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치가 전기 에너지의 전기 화학적 저장을 위하여 재충전 가능한 하나의 장치인 것을 특징으로 하는 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치용 안전 장치.
  8. 배터리, 축전지 또는 연료 전지 스택과 같은, 갈바니 방식에 따라 작동하는 전기 장치를 제1 작동 상태에서 적어도 하나의 제2 작동 상태로 이동시키기 위한 방법에 있어서,
    상기 전기 장치의 기능성은 제한되어 있고,
    적어도 하나의 작동부가 구비되며,
    상기 작동부는 상기 전기 장치의 제1 작동 상태에서 적어도 하나의 제1 위치에 유지되어 있고, 적어도 하나의 위치 이동 장치에 의하여 상기 제1 위치에서 적어도 하나의 제2 위치로 이동될 수 있으며,
    상기 작동부는 상기 전기 장치의 구성 요소들과 함께 작용하여 그것의 갈바니 기능성이 감소되거나 완전히 제거되도록 하며,
    적어도 하나의 방출수단이 상기 위치 이동 장치를 활성화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 작동부가 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치의 적어도 하나의 전지를 관통하도록, 상기 작동부가 충분한 위치 이동 에너지를 저장하고 있으며 이것을 타격력으로 전환할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 작동부가 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치의 적어도 하나의 전지를 관통하도록, 상기 위치 이동 장치가 위치 이동 에너지를 상기 작동부 쪽으로 전송할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 장치들 및/또는 전기 장치들이 오작동 상태 또는 고장 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 장치들 및/또는 전기 장치들이 오작동 상태 또는 고장 상태를 검출한 이후에 적어도 하나의 방출수단 및/또는 하나의 위치 이동 장치를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전지의 갈바니 기능성이 감소되거나 또는 완전히 제거되도록 상기 작동부가 갈바니 방식에 따라 작동하는 상기 전기 장치와 함께 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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