KR20160114677A - 탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 방법 - 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 고-전압 서브 네트워크(20)는 고-전압을 발생하여 고-전압 서브 네트워크(20)로 출력하도록 설계되어 있는 1개의 배터리(40) 및 커플링 유닛(33)으로 안내된 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.

Description

탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 방법{METHOD FOR OPERATION OF AN ONBOARD POWER SUPPLY}
본 발명은, 자동차용 탑재형 전력 공급 장치를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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 고-전압을 발생하여 고-전압 서브 네트워크로 출력하도록 설계되어 있는 1개의 배터리 및 커플링 유닛으로 안내된 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:
a) 접속된 제1 배터리 유닛과 접속될 제2 배터리 유닛 사이에서 라인을 분리하는 단계;
b) 접속될 제2 배터리 유닛을 저-전압 서브 네트워크에 접속하는 단계;
c) 접속된 제1 배터리 유닛을 저-전압 서브 네트워크로부터 차단시키는 단계;
d) 저-전압 서브 네트워크로부터 차단된 제1 배터리 유닛과 저-전압 서브 네트워크에 접속된 제2 배터리 유닛 사이에서 라인을 연결하는 단계.
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.
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.
"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.
독립 청구항에 제시된 방법의 바람직한 실시예들 및 개선예들은 종속 청구항들에 기재된 조치들에 의해서 가능하다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 바람직하게
Figure 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명에 따라, 내연 기관 및 전술된 탑재형 전력 공급 장치를 갖춘 자동차도 제공된다.
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.
소개된 본 발명에 따른 방법은, 저-전압 서브 네트워크에 전력을 공급하는 과정을 중간 없이 가능하게 하는 작동 전술을 포함한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 바람직하게
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims (11)

  1. 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 고-전압 서브 네트워크(20)는 고-전압을 발생하여 고-전압 서브 네트워크(20)로 출력하도록 설계되어 있는 1개의 배터리(40) 및 커플링 유닛(33)으로 안내된 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 있는, 자동차용 탑재형 전력 공급 장치(1)를 작동시키기 위한 방법에 있어서, 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 이루어지는 것을 특징으로 하는, 탑재형 전력 공급 장치(1)를 작동시키기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 유닛(41)이 각각 저-전압을 공급하도록 설계된 것을 특징으로 하는, 작동 방법.
  3. 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.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 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.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 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, 작동 방법.
  6. 제1항에 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.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 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.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 배터리 관리 시스템으로서,
    배터리 유닛(41)을 접속시키기 위한 커플링 유닛(33)을 제어하기 위한 유닛을 구비하는, 배터리 관리 시스템.
  9. 컴퓨터 프로그램이 프로그래밍 가능한 컴퓨터 장치상에서 실행될 때에, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법들 중 하나를 실시하도록 설계된, 컴퓨터 프로그램.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 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).
  11. 제10항에 따른 탑재형 전력 공급 장치(1) 및 내연 기관을 갖춘 자동차.
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