KR20160107177A

KR20160107177A - 접촉기를 통해 적어도 하나의 고전압 단자에 의해 연결 가능한 배터리를 포함하는 배터리 시스템 및 상기 접촉기를 스위칭하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20160107177A
Application number: KR1020167018467A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 슈타일; 게르겔리 감람프
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-09-13
Also published as: US20160332522A1; US10220708B2; WO2015104206A1; DE102014200262A1; CN105873788A; CN105873788B; KR102311125B1

Abstract

본 발명은 고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이며, 상기 배터리는 접촉기(10)를 통해 적어도 하나의 고전압 단자에 의해 연결될 수 있고, 상기 접촉기는 제어 코일(20)을 포함하고, 제어 코일을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 제어 코일을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방된다. 이 경우 제어 전류의 생성을 위해, 제어 코일은 공급 회로(80)를 통해 공급 유닛(50)에 접속될 수 있고, 상기 공급 유닛에 의해, 배터리에 의해 생성된 전압보다 작은, 미리 정해진 전압이 제공될 수 있다. 또한 접촉기 또는 공급 회로는 에너지 어큐뮬레이터(90)를 포함하고, 상기 에너지 어큐뮬레이터는, 제어 코일에 접속되어 미리 정해진 전압을 제공하는 공급 유닛에 의해, 미리 정해진 전기 에너지량으로 충전될 수 있고, 미리 정해진 전압의 중단 시, 충전된 에너지량의 방출에 의해, 제어 코일을 통해 흐르는 제어 전류를 제 1 시간 동안 생성할 수 있다.

Description

접촉기를 통해 적어도 하나의 고전압 단자에 의해 연결 가능한 배터리를 포함하는 배터리 시스템 및 상기 접촉기를 스위칭하기 위한 방법{BATTERY SYSTEM HAVING A BATTERY WHICH CAN BE CONNECTED BY AT LEAST ONE OF ITS HIGH VOLTAGE TERMINALS VIA A CONTACTOR, AND METHOD FOR SWITCHING SUCH A CONTACTOR}

본 발명은 접촉기를 통해 적어도 하나의 고전압 단자에 의해 연결될 수 있으며 고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리를 포함하는 배터리 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 접촉기를 통해 하나의 고전압 단자에 연결될 수 있으며 고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리용 접촉기를 스위칭하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 배터리 시스템을 구비한 차량에 관한 것이다.

차량(승용차)에서, 고전압 전력 시스템에 고전압을 공급할 수 있는 배터리를 포함하는 배터리 시스템이 사용된다. 따라서 배터리 셀들 또는 이러한 배터리들의 배터리 모듈들은 주로 직렬 접속된다. 이러한 배터리들은 높은 전력에서도 낮은 전류만을 제공해야 한다. 배터리들은 이 경우 트랙션 라인을 통해 그것의 고전압 단자에, 즉 배터리가 고전압 전력 시스템에 고전압을 출력하는 단자들에 연결된다. 일반적으로 트랙션 라인에서 배터리의 양극 및 음극 고전압 단자에 접촉기가 사용된다. 접촉기에 의해, 상기 배터리는 주차 시 또는 에러를 가진 작동 상태에서 고전압 전력 시스템 또는 차량의 나머지 고전압 시스템으로부터 분리될 수 있다.

이러한 접촉기(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된다. 이 경우 동일한 구성요소들에는 동일한 도면부호가 사용된다.

도 1에는 폐쇄된 접촉기(10)가 도시되고, 도 2에 개방된 접촉기(10)가 도시된다. 접촉기(10)는 제어 코일(20)을 가진 마그네틱 스위치(11)로서 형성된다. 마그네틱 스위치(11)는 이 경우 하나의 가동 콘택 브리지(30)와 2개의 단자(40)를 포함한다. 접촉기(10)는, 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않는 다른 상태에서 개방된다.

제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르면, 콘택 브리지(30)는 자력에 의해 단자(40)를 향해 이동하고, 상기 단자(40)에 대해 가압된다. 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않으면, 콘택 브리지(30)는 즉시 단자(40)에 대해 이격된 위치로 복귀한다.

제어 전류의 생성을 위해 제어 코일(20)에 전기 에너지가 공급되어야 한다. 이를 위해 접촉기(10)는 예를 들어 제어부(60)를 통해 공급 유닛(에너지원;50)에 연결 가능하고, 상기 제어부는 바람직하게 배터리 제어부이다.

공급 유닛(50)은 이 경우 12 V의 전압을 제공하는 차량의 저전압 전력 시스템일 수 있다. 제어 코일(20)이 제어부(60)를 통해 공급 유닛(50)에 연결되면, 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르고, 접촉기(10)는 폐쇄된다. 제어 코일(20)과 에너지원(50) 사이의 연결이 제어부(60)에 의해 중단되면, 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않고, 접촉기(10)는 개방된다.

배터리의 트랙션 라인에 사용되는 이러한 접촉기(10)는 에러를 가진 작동 상태에서 약 1 내지 2 kA의 전류를 분리할 수 있다. 더 높은 전류를 위해 일반적으로 퓨즈(안전퓨즈)가 사용된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 3 내지 10 kA 이상의 전류의 경우에 폐쇄된 접촉기(10)에 생기는 로렌츠 힘(Lorentz force;70)에 의해 야기된, 단자(40)와 콘택 브리지(30) 사이의 반발 작용이 나타난다. 3 내지 10 kA 이상의 전류는 예를 들어 배터리의 트랙션 라인 내에 단락 발생 시 또는 배터리에 전기 접속된 인버터 내에 단락의 발생 시 생길 수 있다. 이러한 현상을 부상(levitation)이라고 한다. 이 경우 제어 전류가 흐르는 제어 코일(20)의 활성화에도 불구하고 단자(40)와 콘택 브리지(30) 사이에 작은 간격이 생긴다. 이러한 에어 갭에 의해 아크(71)가 형성되고, 상기 아크는 단자(40)의 접촉면을 용융시킨다. 그리고 나서 해당하는 고전압 단자에 연결된 퓨즈에 의해 단락 전류가 차단되면, 콘택 브리지(30)는 용융된 2개의 단자(40)를 함께 압착한다. 이 경우 재료는 고화되고, 콘택 브리지(30)는 제어 코일(20)을 통해 흐르는 제어 전류의 차단 후에 더 이상 개방될 수 없다. 이런 에러를 접촉기 접착(contactor adhesive)이라고 한다. 접촉기(10)의 2개의 단자(40)는 서로 도전 접속되고 분리될 수 없다.

이러한 효과를 방지하면서 접촉기(10)가 단락 전류를 견딜 수 있어야 하는 시간은 바람직하게 설계된 접촉기(10)의 경우 상기 단락 전류를 분리하기 위해 할당된 퓨즈(안전퓨즈)가 필요로 하는 시간보다 항상 더 길다. 접촉기(10)가 이렇게 설계되면, 접촉기(10)는 상기 효과로 인해 용착되지 않고, 끊어진 퓨즈에 의한 단락 전류의 분리 후에 여전히 스위칭 가능하고, 배터리를 차량의 고전압 전력 시스템으로부터 분리할 수 있다.

이러한 접촉기(10)의 개방과 폐쇄는 일반적으로 접촉기(10)가 사용되는 배터리의 배터리 제어부에 의해 실시된다. 이 경우, 차량의 저전압 전력 시스템에 의해 제공되는 12 V의 저전압이 배터리 제어부에 의해 접촉기(10)로 전달될 수 있다.

12 V의 이러한 저전압이 중단되면, 접촉기(10)는 즉시 개방된다. 차량의 저전압 전력 시스템 내에서 전압 변동 시에도 접촉기(10)가 의도치 않게 개방될 위험이 있다.

DE 199 47 105 C2호에는 자기 구동장치를 포함하는, 회로 기술적으로 구현된 신속한 스위칭 오프 방식 접촉기가 공개되어 있다. 신속한 스위칭 오프에 의해, 접촉기는 접촉기를 통해 흐르는 단락 전류의 존재 시 접점 용착으로부터 보호되도록 지속적으로 개방될 수 있다.

본 발명의 과제는 선행기술의 단점들을 제거하고 배터리 시스템의 안전성이 높아지도록, 접촉기를 통해 적어도 하나의 고전압 단자에 의해 연결 가능한 배터리를 포함하는 배터리 시스템 및 상기 접촉기를 스위칭하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 배터리 시스템 및 청구항 제 6 항에 따른 방법에 의해 해결된다.

본 발명에 따라, 고전압 전력 시스템의 전력 공급을 위해 형성된 배터리를 포함하는 배터리 시스템이 제공되고, 상기 배터리는 접촉기를 통해 적어도 하나의 고전압 단자에 의해 연결될 수 있고, 상기 접촉기는 제어 코일을 포함하고, 제어 코일을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄돼고, 제어 코일을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방된다. 이 경우 제어 전류의 생성을 위해 제어 코일은 공급 회로를 통해 공급 유닛에 접속될 수 있고, 상기 공급 유닛에 의해, 배터리에 의해 생성된 전압보다 작은, 미리 정해진 전압이 제공될 수 있다. 또한 접촉기 또는 공급 회로는 에너지 어큐뮬레이터를 포함하고, 상기 에너지 어큐뮬레이터는, 제어 코일에 접속되어 미리 정해진 전압을 제공하는 공급 유닛에 의해, 미리 정해진 전기 에너지량으로 충전될 수 있다. 에너지 어큐뮬레이터는 미리 정해진 전압의 중단 시, 충전된 에너지량의 방출에 의해, 제어 코일을 통해 제어 전류를 제 1 시간 동안 계속해서 생성할 수 있다.

본 발명에 따라 또한 고전압 전력 시스템의 전력 공급을 위해 형성된 배터리용 접촉기를 스위칭하기 위한 방법이 제공되고, 상기 배터리는 접촉기를 통해 고전압 단자에 의해 연결 가능하고, 상기 접촉기는 제어 코일을 포함하고, 제어 코일을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 제어 코일을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방된다. 이 경우 제어 전류의 생성을 위해, 제어 코일은 공급 회로를 통해 공급 유닛에 접속될 수 있고, 상기 공급 유닛에 의해 배터리에 의해 생성된 전압보다 작은, 미리 정해진 전압이 제공될 수 있다. 또한 공급 회로 또는 접촉기 내에 배치된 에너지 어큐뮬레이터는, 제어 코일에 접속되어 미리 정해진 전압을 제공하는 공급 유닛에 의해, 미리 정해진 전기 에너지량으로 충전된다. 미리 정해진 전압의 중단 시, 제어 코일을 통해 흐르는 제어 전류는 에너지 어큐뮬레이터에 의한 충전된 에너지량의 방출에 의해 제 1 시간 동안 계속해서 생성된다.

종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들을 제시한다.

본 발명에서 배터리를 그것의 고전압 단자로부터 분리하기 위해 사용되는 접촉기는, 공급 전압이라고도 하는 미리 정해진 전압의 중단 시에도, 적어도 하나의 본 발명에 따른 에너지 어큐뮬레이터에 의해 여전히 전기 에너지를 공급받는다. 배터리는 예를 들어 그것의 고전압 단자를 통해 차량의 고전압 전력 시스템에 접속될 수 있고, 전기 에너지를 공급할 수 있다. 이 경우, 공급 전압의 중단 시 제 1 시간 동안 본 발명에 따른 에너지 어큐뮬레이에 의해, 해당하는 접촉기를 상기 시간 동안 폐쇄된 상태로 유지하고 의도치 않게 개방하지 않는 제어 전류가 생성된다. 즉, 본 발명에 따른 에너지 어큐뮬레이터에 의해, 접촉기는 미리 정해진 전압의 변동(강하)의 존재 시에도 적어도 제 1 시간 동안 충분한 전기 에너지를 공급받고 상기 시간 동안 의도치 않게 개방되지 않는다. 이로 인해 접촉기들은 적어도 제 1 시간 동안 발생 가능한 아크로 인해 용착되어 다시 개방될 수 없는 것이 방지된다. 접촉기들이 전류를 통전하는 상태에서 의도치 않게 개방되면, 접촉기를 통해 통전되는 전류의 특정 세기부터 부상(Levitation) 시처럼 아크가 발생할 수 있고, 상기 아크는 접촉기의 용착을 야기한다.

본 발명에 따른 배터리 시스템의 바람직한 실시예에서 접촉기를 통해 배터리에 연결 가능한 고전압 단자는 또한 적어도 하나의 퓨즈에 연결되거나 연결 가능하다. 이 경우 퓨즈는, 폐쇄된 접촉기를 통해 흐르는 전류의 적어도 일부를 통전하도록 형성되고, 미리 정해진 한계를 초과하는 전류 세기를 갖는 전류가 퓨즈를 통해 흐르면 제 1 시간보다 짧은 제 2 시간 내에 활성화되도록 형성된다.

접촉기가 예를 들어 단락 전류처럼, 접촉기의 개방 시 접촉기의 용착을 야기하는 아크가 발생할 수 있는 세기의 전류를 통전하면, 공급 전압 변동 또는 공급 전압 중단으로 인해 접촉기가 개방되기 전에, 접촉기에 의해 통전되는 전류는 활성화된 퓨즈에 의해 차단된다. 즉, 접촉기가 발생된 아크로 인해 용착되어 더 이상 개방될 수 없는 것이 방지된다.

바람직하게는 퓨즈가 활성화되는 제 2 시간은 상응하는 세기의 전류, 예를 들어 단락 전류를 통전하는 접촉기 내에 부상이 발생할 수 있는 시간보다 짧다.

본 발명에 따른 배터리 시스템의 다른 바람직한 실시예에서 제어 코일은 공급 회로를 통해 저전압 전력 시스템에 접속 가능하고, 상기 저전압 전력 시스템은 미리 정해진 전압 또는 공급 전압을 제공한다.

바람직하게 제어 코일은 12 V의 공급 전압을 제공하는 차량의 저전압 전력 시스템에 접속된다.

바람직하게 에너지 어큐뮬레이터는 커패시터 또는 다른 코일 또는 어큐뮬레이터 셀을 포함한다. 바람직하게 커패시터 또는 다른 코일 또는 어큐뮬레이터 셀은 공급 유닛에 대해 및/또는 제어 코일에 대해 병렬 접속되거나 접속 가능하다. 더 바람직하게 다른 코일은 공급 유닛 및/또는 제어 코일에 직렬 접속되거나 접속 가능하다.

에너지 어큐뮬레이터, 특히 커패시터, 예를 들어 각각의 접촉기의 제어 코일의 접속부들 사이의 커패시터를 사용함으로써, 공급 전압의 변동(강하) 및 공급 전압의 중단이 완충될 수 있다. 이로 인해 이러한 경우 접촉기들은 계속해서 폐쇄될 수 있다.

차량의 저전압 전력 시스템에 의해 전기 에너지를 공급받는 제어 코일을 가진 접촉기를 포함하는 본 발명에 따른 배터리 시스템을 구비한 차량에서, 본 발명에 의해, 예를 들어 차량의 저전압 전력 시스템이 부분적으로 또는 완전히 손상되거나 셧다운되는 사고에 의해 발생할 수 있는, 저전압 전력 시스템에 의해 제공되는 공급 전압의 변동 및 중단이 방지될 수 있다. (차량의 이러한 저전압 전력 시스템은 12 V의 전압을 제공한다.) 차량의 고전압 전력 시스템 내에 예를 들어 사고로 인해 야기된 단락의 발생 시 배터리 시스템의 퓨즈들(안전퓨즈) 중 적어도 하나의 퓨즈가 활성화될 때까지 접촉기들은 확실하게 폐쇄되어 유지됨으로써, 너무 높은 전기 부하 시 접촉기의 개방 및 그에 따른 접촉기의 접착이 방지된다.

본 발명에 따른 배터리 시스템의 매우 바람직한 실시예에서 공급 회로는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 공급 유닛에 접속되거나 접속 가능하고, 상기 제어부는 공급 유닛에 접속된 상태에서 공급 유닛에 의해 제공되는 전압을 계속해서 제공한다. 바람직하게 공급 회로 내에 배치된 제어부는, 접촉기의 스위칭을 위해 제어 코일을 공급 유닛에 접속하도록 그리고 공급 유닛으로부터 분리하도록 형성된다. 또한 바람직하게 공급 회로 내에 배치된 제어부는, 제어 코일을 통해 흐르는 제어 전류를 조절하도록, 특히 낮추도록 형성된다.

바람직하게는 제어부는 배터리 제어부이다.

본 발명에 따른 배터리 시스템에 사용되는 이러한 접촉기들은 높은 풀인(pull-in) 전압에 의해 폐쇄된다. 접촉기의 개방과 폐쇄는 바람직하게 배터리 제어부에 의해 실시된다. 이 경우 접촉기의 제어 코일은 배터리 제어부에 의해 전기 에너지를 공급받을 수 있다. 바람직하게는 12 V의 전압이 차량의 저전압 전력 시스템으로부터 배터리 제어부에 의해 접촉기에 전달된다.

바람직하게 접촉기의 폐쇄 후에 접촉기의 제어 코일을 통해 흐르는 제어 전류는 펄스폭 변조 신호에 의해 및/또는 감소한 홀딩 전압에 의해 및/또는 소위 이코노마이저 코일(economizer coil)의 사용에 의해 감소한다. 폐쇄된 상태에서 접촉기는 훨씬 작은 전력을 필요로 한다.

본 발명의 다른 양상은 본 발명에 따른 배터리 시스템을 구비한 차량에 관한 것이다.

본 발명의 주요 장점은 차량에 사용되고 차량의 저전압 전력 시스템에 의해 전기 에너지를 공급받는 접촉기를 가진 본 발명에 따른 배터리 시스템(배터리 팩)의 안전성의 향상인데, 그 이유는 이러한 본 발명에 따른 배터리 시스템의 완전한 기능의 보장은 더 이상 저전압 전력 시스템(12V-공급)의 백퍼센트의 기능에 의존하지 않기 때문이다.

계속해서 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면과 관련해서 상세히 설명된다.

도 1은 폐쇄된 상태에서 선행기술에 공개된 접촉기를 도시한 도면.
도 2는 개방된 상태에서 도 1에 도시된 접촉기를 도시한 도면.
도 3은 부상의 발생 시 도 1에 도시된 접촉기를 도시한 도면.
도 4는 고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리, 및 배터리의 트랙션 라인 내에 위치한 접촉기에 전기 에너지를 추가로 공급하기 위한 적어도 하나의 에너지 어큐뮬레이터를 포함하는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 시스템을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 본 발명에 따른 배터리 시스템에 사용되는 접촉기를 할당된 에너지 어큐뮬레이터와 함께 상세히 도시한 도면.
도 6은 도 4의 본 발명에 따른 배터리 시스템에 사용되는 접촉기를 커패시터를 포함하는 할당된 에너지 어큐뮬레이터와 함께 상세히 도시한 도면.
도 7은 도 4의 본 발명에 따른 배터리 시스템에 사용되는 접촉기를 다른 코일을 포함하는 할당된 에너지 어큐뮬레이터와 함께 상세히 도시한 도면.

도 4에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 시스템(100)이 도시되고, 상기 배터리 시스템은 차량의 고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리(101), 및 배터리(101)의 트랙션 라인(120, 121)에 위치한 접촉기(10)에 전기 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 (도시되지 않은) 에너지 어큐뮬레이터를 포함한다. 배터리(101)는 고전압 전력 시스템에 적합한 배터리 전압의 형성을 위한 직렬 접속된 다수의 배터리 모듈(102)을 포함한다. 각각의 트랙션 라인(120, 121)에 접촉기(10)가 배치된다. 배터리(101)는 2개의 접촉기들(10) 중 하나의 접촉기를 통해 양의 고전압 단자(130)에 연결되고, 다른 접촉기를 통해 음의 고전압 단자(131)에 연결될 수 있다.

배터리(101)의 고전압 단자들(130, 131) 사이에 병렬 접속된 2개의 컨슈머(140, 141)가 접속된다. 이 경우 양의 고전압 단자(130)는 컨슈머 경로(150)를 통해 컨슈머(140)에 연결되고, 컨슈머 경로(151)를 통해 컨슈머(141)에 연결된다. 배터리 시스템(배터리 팩;100)의 배터리(101)는 중앙에 퓨즈를 포함하지 않는다. 각각의 컨슈머 경로(150, 151)는 배터리 시스템(100)의 할당된 퓨즈(110)에 의해 개별적으로 보호된다. 2개의 퓨즈(110)는 고전압 단자(130)에 직접 연결된다.

전술한 아키텍처는 배터리 중앙의 하나의 퓨즈(안전퓨즈)를 위한 전체 배터리 전류가 너무 큰 배터리 시스템에 사용된다. 즉 배터리(101)의 수명에 걸쳐서 배터리 전류에 대한 요구 조건을 충족시킬 수 있는 퓨즈는 시중에 없다. 컨슈머 경로들(150, 151) 중 하나의 경로에서 단락은 배터리 시스템(100) 내에 있는 상기 경로에 할당된 퓨즈(110)를 활성화시킨다. 다른 컨슈머(150, 151)와 차량의 고전압 전력 시스템을 전압 없이 스위칭하기 위해, 후속해서 2개의 접촉기들(10)이 개방된다.

도 5에는 본 발명에 따른 배터리 시스템(100)에 사용을 위한 접촉기(10)가 본 발명의 제 1 실시예에 따라 상세히 도시된다.

접촉기(10)는 제어 코일(20)을 가진 마그네틱 스위치(11)로서 형성된다. 마그네틱 스위치(11)는 하나의 이동 가능한 콘택 브리지(30)와 2개의 단자(40)를 포함한다. 접촉기(10)는 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방된다. 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르면, 콘택 브리지(30)는 자력에 의해 단자(40)를 향해 이동되고, 상기 단자(40)에 대해 가압된다. 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않으면, 콘택 브리지(30)는 즉시 단자(40)에 대해 이격된 위치로 복귀한다. 도 5에서 접촉기(10)는 폐쇄된 상태로 도시되고, 이러한 상태에서 접촉기(10)는 단자(40) 및 콘택 브리지(30)를 통해, 배터리의 트랙션 라인(120, 121)을 통해 흐를 수 있는 높은 전류, 특히 단락 전류를 통전할 수 있다.

제어 전류의 생성을 위해, 제어 코일(20)은 공급 회로(80)를 통해 공급 유닛(50)에 연결 가능하고, 상기 공급 유닛은 배터리(101)에 의해 생성된 배터리 전압보다 작은, 미리 정해진 전압을 제공한다. 공급 유닛(50)은 이 경우 12 V의 전압을 제공하는 차량의 저전압 전력 시스템일 수 있다.

공급 회로(제어 라인;80)는 이 경우 제어부(61), 및 제어 코일(20)을 제어부(61)에 연결하기 위한 케이블 하니스를 포함한다. 제어부(61)는, 제어 코일(20)을 접촉기(10)의 폐쇄를 위해 공급 유닛(50)에 연결하도록 그리고 제어 코일(20)을 접촉기(10)의 개방을 위해 공급 유닛(50)으로부터 분리하도록 형성된다. 바람직하게 제어부(61)는, 제어 코일(20)을 통해 흐르는 전류를 접촉기(10)의 스위칭에 적합하게 조절하도록 형성된다. 또한 바람직하게 제어부(61)는 배터리 시스템(100)의 배터리 제어부이다.

공급 회로(70)는 또한 에너지 어큐뮬레이터(에너지 안정화 유닛;90)를 포함하고, 상기 에너지 어큐뮬레이터는 도 5에서 제어부(61) 내에 배치된다. 에너지 어큐뮬레이터(90)는 제어부(61)의 기판 상에 또는 제어 코일(20)을 제어부(61)에 연결하기 위한 케이블 하니스 내에, 즉 제어부(61)와 접촉기(10) 사이에 위치한 케이블 하니스 내에 설치될 수 있다. 대안으로서 에너지 어큐뮬레이터(90)는 접촉기(10) 내에 또는 상에 설치될 수 있다. 이 경우 에너지 어큐뮬레이터(90)는, 제어 코일(20)에 접속되어 미리 정해진 전압을 제공하는 공급 유닛(50)에 의해, 미리 정해진 전기 에너지량으로 충전되도록 그리고 미리 정해진 전압의 중단 시, 충전된 에너지량의 방출에 의해, 제어 코일을 통해 흐르는 제어 전류를 제 1 시간 동안 계속해서 생성하도록 제공된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 어큐뮬레이터(90)는 바람직하게 적어도 하나의 커패시터(91), 예를 들어 전해질 커패시터를 포함하고, 상기 커패시터는 공급 유닛(50) 및/또는 제어 코일(20)에 대해 전기적으로 병렬 접속되거나 접속 가능하다.

공급 유닛(50)에 의해 이루어지는 접촉기(10)의 전압 공급이 중단되거나 일시적으로 차단되면, 에너지 어큐뮬레이터(90) 또는 에너지 어큐뮬레이터(90)의 커패시터(91)에 저장된 전기 에너지는 접촉기(10)를 폐쇄된 상태로 유지하게 하는데, 그 이유는 상기 접촉기의 제어 코일(20)이 여전히 전기 에너지를 공급받기 때문이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 에너지 어큐뮬레이터(90)는 커패시터(91)의 위치에 바람직하게는 적절한 인덕턴스를 갖는 다른 코일(92)을 포함하고, 상기 다른 코일은 공급 유닛(50) 및/또는 제어 코일(20)에 직렬 접속되거나 접속 가능하고, 상기 다른 코일은 공급 유닛(50)에 의해 제공되는 예를 들어 12 V의 공급 전압의 중단 시 제어 코일(20)을 통해 흐르는 제어 전류의 전류 흐름을 계속해서 유지한다. 대안으로서 에너지 어큐뮬레이터(90)의 다른 코일(92)은 공급 유닛(50) 및/또는 제어 코일(여기 코일;20)에 대해 병렬 접속되거나 접속 가능할 수 있다.

더 바람직하게 에너지 어큐뮬레이터(90)는 커패시터(91)의 위치에 어큐뮬레이터 셀(재충전 셀)을 포함할 수 있고, 상기 어큐뮬레이터 셀은 공급 유닛(50) 및/또는 제어 코일(20)에 대해 병렬 접속되거나 접속 가능하다. 바람직하게 어큐뮬레이터 셀은 공급 유닛(50)에 대해 병렬로 접촉기(10)의 공급 경로에, 예를 들어 제어부(61)의 또는 배터리 시스템(100)의 배터리 제어부의 기판 상에 제공된다. 공급 유닛(50)에 의해 제공되는 예컨대 12 V의 공급 전압의 중단 시 상기 어큐뮬레이터 셀은 제어 코일(20)의 공급 전압을 계속해서 유지한다.

본 발명에 따른 배터리 시스템(100)에 의해 작동되는 차량은 아크의 발생 및 접촉기(10)의 용착을 야기할 수 있는 사고 테스트(충돌 테스트)를 받을 수 있다.

차량의 사고 시 차량의 장치에 의해 차량의 저전압 전력 시스템은 분리된다. 또한 사고에 의해 저전압 전력 시스템의 관련 라인들이 끊어질 수 있다. 사고 시 차량의 고전압 전력 시스템은 여전히 작동한다. 사고에 의해 상기 고전압 전력 시스템 내에 저저항 단락이 발생한다. 차량이 본 발명에 따른 배터리 시스템(100)에 의해 작동되면, 예를 들어 커패시터(92)로서 형성된 에너지 어큐뮬레이터(90)는 배터리(101)의 2개의 접촉기(10)에서, 활성화된 퓨즈(110)에 의한 고전압 전력 시스템의 분리 전에 이미 저전압 전력 시스템이 파괴되더라도, 적어도 하나의 활성화된 퓨즈(안전퓨즈;110)에 의한 고전압 전력 시스템의 분리 후에야 접촉기(10)가 개방되게 한다. 이로 인해 접촉기(10)는 적어도 하나의 안전 퓨즈(110)에 의한 고전압 전력 시스템의 분리 후에, 즉 전류가 상기 접촉기를 통해 흐르지 않는 시점에 규정대로 개방된다. 따라서 접촉기(10)는 접착되지 않고, 배터리(101)는 상기 고전압 전력 시스템으로부터 분리되었기 때문에 차량의 고전압 전력 시스템은 무전압 상태이다. 구조원들은 감전 위험 없이 잠재적인 부상 승객을 구조할 수 있다.

전술한 공개 내용과 더불어, 본 발명의 다른 공개 내용에 관해 보완적으로 도 1 내지 도 7이 참조된다.

10 접촉기
20 제어 코일
50 공급 유닛
80 공급 회로
90 에너지 어큐뮬레이터
100 배터리 시스템
101 배터리

Claims

고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리(101)를 포함하는 배터리 시스템(100)으로서, 상기 배터리는 접촉기(10)를 통해 적어도 하나의 고전압 단자(130, 131)에 의해 연결될 수 있고, 상기 접촉기는 제어 코일(20)을 포함하고, 상기 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 상기 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방되고, 상기 제어 전류의 생성을 위해 상기 제어 코일(20)은 공급 회로(80)를 통해 공급 유닛(50)에 접속될 수 있고, 상기 공급 유닛에 의해, 상기 배터리(101)에 의해 생성된 전압보다 작은, 미리 정해진 전압이 제공될 수 있는, 상기 배터리 시스템에 있어서,
상기 접촉기(10) 또는 상기 공급 회로(80)는 에너지 어큐뮬레이터(90)를 포함하고, 상기 에너지 어큐뮬레이터(90)는 상기 제어 코일(20)에 접속되어 상기 미리 정해진 전압을 제공하는 상기 공급 유닛(50)에 의해 미리 정해진 전기 에너지량으로 충전될 수 있고, 상기 미리 정해진 전압의 중단 시 충전된 에너지량의 방출에 의해 상기 제어 코일(20)을 통해 흐르는 상기 제어 전류를 제 1 시간 동안 계속해서 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 접촉기(10)는 또한 적어도 하나의 퓨즈(110)에 연결되거나 연결 가능하고, 상기 퓨즈는, 폐쇄된 상기 접촉기(10)를 통해 흐르는 전류의 적어도 일부를 통전하도록 그리고 미리 정해진 한계를 초과하는 전류 세기를 갖는 전류가 상기 퓨즈(110)를 통해 흐르면 상기 제 1 시간보다 짧은 제 2 시간 내에 활성화되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 코일(20)은 상기 공급 회로(80)를 통해 저전압 전력 시스템에 접속 가능하고, 상기 저전압 전력 시스템은 상기 미리 정해진 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 어큐뮬레이터(80)는 커패시터(91) 또는 다른 코일(92) 또는 어큐뮬레이터 셀을 포함하고, 상기 커패시터(91) 또는 상기 다른 코일(92) 또는 상기 어큐뮬레이터 셀은 상기 공급 유닛(50)에 대해 및/또는 상기 제어 코일(20)에 대해 병렬 접속되거나 접속 가능하고 또는 상기 다른 코일은 상기 공급 유닛(50) 및/또는 상기 제어 코일(20)에 직렬 접속되거나 접속 가능한 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 회로(80)는 제어부(61)를 포함하고, 상기 제어부는 상기 공급 유닛(50)에 접속되거나 접속 가능하고, 상기 제어부는 상기 공급 유닛에 접속된 상태에서 상기 공급 유닛(50)에 의해 제공되는 전압을 계속해서 제공하고 및/또는 상기 접촉기(10)의 스위칭을 위해 상기 제어 코일(20)을 상기 공급 유닛(20)에 접속하도록 그리고 상기 공급 유닛(50)으로부터 분리하도록 및/또는 상기 제어 코일(20)을 통해 흐르는 제어 전류를 조절하도록, 특히 낮추도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 시스템.
고전압 전력 시스템의 에너지 공급을 위해 형성된 배터리(101)용 접촉기(10)를 스위칭하기 위한 방법으로서, 상기 배터리는 상기 접촉기(10)를 통해 하나의 고전압 단자(130, 131)에 의해 연결 가능하고, 상기 접촉기(10)는 제어 코일(20)을 포함하고, 상기 제어 코일(20)을 통해 제어 전류가 흐르는 상태에서 폐쇄되고, 상기 제어 코일(20)을 통해 전류가 흐르지 않는 상태에서 개방되고, 상기 제어 전류의 생성을 위해 상기 제어 코일(20)은 공급 회로(80)를 통해 공급 유닛(50)에 접속되고, 상기 공급 유닛에 의해, 배터리에 의해 생성된 전압보다 작은, 미리 정해진 전압이 제공되는, 접촉기(10)를 스위칭하기 위한 방법에 있어서,
상기 공급 회로(80) 또는 상기 접촉기(10) 내에 배치된 에너지 어큐뮬레이터는 상기 제어 코일(20)에 접속되어 상기 미리 정해진 전압을 제공하는 상기 공급 유닛(50)에 의해 미리 정해진 전기 에너지량으로 충전되고, 상기 미리 정해진 전압의 중단 시 상기 제어 코일(20)을 통해 흐르는 상기 제어 전류는 에너지 어큐뮬레이터(80)에 의한 충전된 에너지량의 방출에 의해 제 1 시간 동안 계속해서 생성되는 것을 특징으로 하는 접촉기(10)를 스위칭하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 접촉기(10)는 또한 폐쇄된 접촉기(10)를 통해 흐르는 전류의 적어도 일부의 통전을 위해 적어도 하나의 퓨즈(110)에 연결되어 있거나 연결되고, 상기 퓨즈(110)는 미리 정해진 한계를 초과하는 전류 세기를 갖는 전류가 퓨즈를 통해 흐르면 상기 제 1 시간보다 짧은 제 2 시간 내에 활성화되는 것을 특징으로 하는 접촉기(10)를 스위칭하기 위한 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 제어 코일(20)은 상기 공급 회로(80)를 통해 저전압 전력 시스템에 접속되고, 상기 저전압 전력 시스템에 의해 상기 미리 정해진 전압이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 어큐뮬레이터(80)는 커패시터(91) 또는 다른 코일(92) 또는 어큐뮬레이터 셀을 포함하고, 상기 커패시터(91) 또는 상기 다른 코일(92) 또는 상기 어큐뮬레이터 셀은 상기 공급 유닛(50)에 대해 및/또는 상기 제어 코일(20)에 대해 병렬 접속되어 있거나 접속되고 또는 다른 코일은 상기 공급 유닛(50) 및/또는 상기 제어 코일(20)에 직렬 접속되어 있거나 접속되는 것을 특징으로 하는 접촉기(10)를 스위칭하기 위한 방법.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부(60)에 의해 상기 제어 코일(20)이 상기 공급 유닛(50)에 접속되고 또는 상기 공급 유닛(50)으로부터 분리되고 및/또는 상기 제어 코일(20)을 통해 흐르는 제어 전류가 상기 공급 회로(80) 내에 배치된 상기 제어부(61)에 의해 조절되고, 특히 낮아지고, 이로써 상기 공급 회로(80) 내에 배치되고 상기 공급 유닛(50)에 접속된 제어부(61)에 의해 상기 미리 정해진 전압이 제공되고 및/또는 상기 접촉기(10)는 상기 공급 회로(80) 내에 배치된 상기 제어부(61)에 의해 스위칭되는 것을 특징으로 하는 접촉기(10)를 스위칭하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 시스템(100)을 구비한 차량.