KR20200041776A - 소모기 유닛을 위한 에너지 공급 시스템 및 소모기 유닛에 에너지를 공급하는 방법 - Google Patents

소모기 유닛을 위한 에너지 공급 시스템 및 소모기 유닛에 에너지를 공급하는 방법 Download PDF

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Abstract

하나 이상의 안전-관련 전자 소모기(14a..x)를 가진 소모기 유닛을 위한 에너지 공급 시스템은, 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기(14a..x)가 연결될 수 있거나 연결되는 에너지 공급망(12), 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 전기 에너지를 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전하기 위한 메인 에너지 공급원(10), 및 상기 메인 에너지 공급원(10)에 의해 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 전기 에너지를 검출하기 위한 제 1 에너지 검출 디바이스(18)를 포함한다. 또한, 상기 메인 에너지 공급원(10)에 의하여 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전될 수 있는 전기 에너지가 불충분하면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 에너지 공급망(12)에 전기 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 열배터리(26a..n), 및 상기 제 1 에너지 검출 디바이스(18)에 의해 검출되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트(undershoot)되면, 상기 에너지 공급 시스템을 상기 긴급 동작 모드로 스위칭하고 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)를 활성화하기 위한 제어기(20)가 더 제공된다.

Description

소모기 유닛을 위한 에너지 공급 시스템 및 소모기 유닛에 에너지를 공급하는 방법{Energy supply system for a consumer unit and method for supplying energy to a consumer unit}
본 발명은 하나 이상의 안전-관련 전자 소모기를 가진 소모기 유닛을 위한 에너지 공급 시스템, 및 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기를 가지는 소모기 유닛에 에너지를 공급하는 방법에 관한 것이다.
에너지 공급이 끊기면 생명을 위협하는 상황이 생길 수 있기 때문에, 안전-관련 전자 소모기(safety-relevant electronic consumer)에 에너지를 공급하는 것은 예를 들어 자동차, 리프트, 기술적 의료 시스템 등과 같은 많은 소모기 유닛에 관계된다. 종래의 에너지 공급 시스템에서 사용되는 긴급 배터리는 일반적으로 낮은 에너지 밀도를 가질 뿐이고, 따라서 크기가 크고 무거우며 규칙적으로 충전되어야 한다.
본 발명의 목적은 안전-관련 전자 소모기가 있는 소모기 유닛을 위한 개선된 에너지 공급 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항의 교시 내용에 의해 달성된다. 본 발명의 특히 바람직한 정교한 예와 개발예들은 종속항의 청구 대상이다.
하나 이상의 안전-관련 전자 소모기를 가지는 소모기 유닛을 위한 본 발명에 따른 에너지 공급 시스템은, 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기가 연결될 수 있거나 연결되는 에너지 공급망, 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 전기 에너지를 상기 에너지 공급망 내로 급전하기 위한 메인 에너지 공급원, 및 상기 메인 에너지 공급원에 의해 상기 에너지 공급망 내로 급전되는 전기 에너지를 검출하기 위한 제 1 에너지 검출 디바이스를 포함한다. 본 발명에 따르면, 에너지 공급 시스템은, 상기 메인 에너지 공급원에 의하여 상기 에너지 공급망 내로 급전될 수 있는 전기 에너지가 불충분하면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 에너지 공급망에 전기 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 열배터리, 및 상기 제 1 에너지 검출 디바이스에 의해 검출되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템을 상기 긴급 동작 모드로 스위칭하고 상기 적어도 하나의 열배터리를 활성화하기 위한 제어기를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 메인 에너지 공급이 고장이거나 불충분한 경우, 긴급 동작 모드에서 에너지 공급을 위해 열배터리를 사용하는 것이 제안된다. 열배터리는 콤팩트함, 적은 무게, 유지보수가 필요없음, 신뢰성, 높은 전력 밀도 및 에너지 밀도 및 낮은 제조 비용에 의하여 우수하다. 그러므로, 열배터리는 긴급 에너지 공급원으로서 본 발명에 따른 용도에 특히 적합하다. 적어도 하나의 열배터리는 어떤 시간 동안 긴급하기 필요한 에너지를 공급하는 독립적인 에너지 저장소로서의 역할을 한다. 열배터리의 본 발명에 따른 용도는, 예를 들어 일차 배터리로 드라이브를 보상하는 것 또는, 예를 들어 전기차를 위한 일차 배터리에 대한 시동 보조와는 차별화되어야 한다.
소모기 유닛이 자동차인 예시적인 애플리케이션에서, 메인 에너지 공급원은, 예를 들어 자동차의 일차 배터리이고, 에너지 공급망은, 예를 들어 자동차의 온-보드 파워 시스템이며, 안전-관련 전자 소모기는, 예를 들어 조향 시스템, 브레이크, 전자 자세 제어 시스템(electronic stability control system; ESP), 에어백 제어기, 긴급 호출 시스템, 깜빡이 경고 등화 시스템, 유선-조향 기능, 유선-브레이크 기능 등이다. 그러나, 본 발명의 에너지 공급 시스템은, 바람직하게는, 예를 들어 리프트, 무선 리프트, 삭도, 기술적 의료 제품 및 시스템, 기술적 응급품 및 시스템 등과 같은 다른 소모기 유닛을 위해서도 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 정제된 예에서, 상기 적어도 하나의 열배터리는, 상기 소모기 유닛의 열원에 연결되는 열교환기에 커플링된다. 이러한 조치에 의하여, 열배터리는 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 예열될 수 있어서, 열배터리의 활성화 기간(점화와 안정한 공급 전압에 도달하는 것 사이의 시간)이 단축될 수 있고, 열배터리는 요구된 에너지가 더 신속하게 이용가능해지게 할 수 있다. 본 발명의 애플리케이션에 따라서, 열배터리는, 예를 들어 자동차의 모터의 잔열(residual heat), 전기 히팅 시스템, 냉각수 회로, 오일 회로 또는 배출 가스 시스템에 의해 예열될 수 있다. 열배터리는 바람직하게는 약 300ㅀC까지 예열된다.
본 발명의 하나의 정제된 예에서, 상기 적어도 하나의 열배터리는, 상기 열배터리를 활성화하기 위하여, 바람직하게는 분산 방식으로 배치되고 상기 제어기에 의하여 활성화되는 복수 개의 점화기를 포함한다. 이러한 조치에 의하여, 열배터리의 활성화 기간을 더욱 단축함으로써, 열배터리는 요구된 에너지가 더 신속하게 이용가능해지게 할 수 있다.
더욱이, 열배터리 자체는 본 발명의 기술 요지가 아니다. 오히려, 본 발명의 에너지 공급 시스템은 열배터리의 기능의 특정 디자인 또는 특정 방법으로 한정되지 않는다.
복수 개의 열배터리는 에너지 공급 시스템 내에 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 상기 제어기는, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 복수 개의 열배터리를 순차적으로 활성화시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 안전-관련 전자 소모기의 가능한 에너지 공급의 지속기간이 이러한 방식으로 연장될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 제 1 에너지 검출 디바이스에 의해 검출되는 에너지가 미리 결정된 한계치를 다시 초과하면, 제어기는 또한 에너지 공급 시스템을 정상 동작 모드로 다시 스위칭하고 임의의 추가적 열배터리를 더 이상 활성화하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다. 다르게 말하면, 소모기 유닛의 에너지 공급이 짧은 인터럽트 후에 메인 에너지 공급원에 의해 다시 이용가능해질 수 있다면, 아직 활성화되지 않은 열배터리가 장래의 긴급 상황에 대비하여 예비 상태로 홀딩될 수 있다.
본 발명의 하나의 정제된 예에서, 에너지 공급 시스템은 상기 적어도 하나의 열배터리와 병렬 연결되고, 상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 상기 메인 에너지 공급원에 의해 충전될 수 있는, 적어도 하나의 커패시터를 더 포함한다. 이러한 적어도 하나의 커패시터가 있으면, 충전된 커패시터로부터 안전-관련 소모기로 전기 에너지를 즉시 공급하기 위하여, 열배터리의 활성화 기간이 커버될 수 있다. 복수 개의 커패시터 및/또는 커패시터 뱅크가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 정제된 예에서, 에너지 공급 시스템은 상기 소모기 유닛의 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하기 위한 동작 파라미터 검출 디바이스를 더 포함한다. 이러한 경우에, 상기 제어기는, 상기 동작 파라미터 검출 디바이스에 의해 검출된 상기 동작 파라미터가 미리 결정된 한계치를 초과하거나 언더슈트될 경우에만, 상기 에너지 공급 시스템을 상기 긴급 동작 모드로 스위칭하고 상기 적어도 하나의 열배터리를 활성화하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 조치에 의하여, 소모기 유닛의 특정 동작 상태(예를 들어 자동차의 정지된 상태, 내연 기관 엔진의 시동 등)가 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드를 불필요하게 트리거링하는 것을 방지할 수 있다. 이에 상응하여, 이러한 목적을 위하여 모니터링되는 소모기 유닛의 동작 파라미터는, 예를 들어 자동차의 속도 등이다.
본 발명의 다른 정제된 예에서, 상기 적어도 하나의 열배터리는 상기 소모기 유닛 내에 또는 상에 교체가능한 방식으로 장착된다. 예를 들어, 열배터리는, 예를 들어 베이오넷 마감재(bayonet closure) 또는 스크류 마감재를 이용하여 닫을 수 있는 뚜껑 밑에 장착될 수 있다. 자동차의 애플리케이션에서, 따라서 열배터리는 작업실 또는 연료공급 스테이션에서, 예를 들어 오일 필터와 유사하게 쉽게 교체될 수 있다.
본 발명의 다른 정제된 예에서, 적어도 하나의 안전-무관 전자 소모기도 상기 에너지 공급망에 연결될 수 있거나 연결된다. 이러한 실시예에서, 상기 안전-무관 전자 소모기와 직렬로 스위치가 제공되며,
상기 제어기는, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 안전-무관 전자 소모기의 스위치를 개방하고 따라서 이것을 에너지 공급망으로부터 단절시킴으로써, 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 안전-관련 전자 소모기에만 적어도 하나의 열배터리에 의해 전기 에너지가 공급되게 하도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 정제된 예에서, 적어도 하나의 커패시터가 상기 적어도 하나의 열배터리와 병렬로 연결되고, 상기 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기와 직렬로 스위치가 제공되며, 상기 적어도 하나의 열배터리에 의하여 상기 에너지 공급망 내로 급전되는 전기 에너지를 검출하기 위하여 제 2 에너지 검출 디바이스도 제공되고, 상기 제어기는, 상기 제 2 에너지 검출 디바이스에 의하여 검출되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 적어도 하나의 커패시터를 충전하기 위하여, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 안전-관련 전자 소모기의 스위치를 개방하도록 구성된다. 즉, 열배터리가 특정한 시간 기간 이후에 안전-관련 소모기를 위해 충분히 높은 에너지를 이용가능하게 만들 수 없다면, 적어도 상기 커패시터가 잔여 에너지로 재충전될 것이다.
본 발명의 또 다른 정제된 예에서, 에너지 공급 시스템은, 에너지 공급 시스템의 동작 상태를 소모기 유닛의 사용자에게 디스플레이하기 위하여 제어기에 연결되는 디스플레이 디바이스를 더 포함한다. 디스플레이 디바이스가 있으면, 특히, 현재 동작 모드(정상 동작 모드 또는 긴급 동작 모드) 또는 그 외의 메인 에너지 공급원의 낮은 에너지 레벨, 열배터리에 의한 잔여 에너지 공급 시간, 열배터리의 교체 필요성 등을 사용자에게 디스플레이하는 것이 가능하다.
에너지 공급망에 연결된 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기를 가지는 소모기 유닛에 에너지를 공급하는 방법에 의하면, 상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서, 전기 에너지가 메인 에너지 공급원에 의하여 상기 에너지 공급망 내로 급전되고, 상기 메인 에너지 공급원에 의하여 상기 에너지 공급망 내로 급전되는 전기 에너지가 모니터링되며, 상기 메인 에너지 공급원에 의하여 상기 에너지 공급망 내로 급전되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드로의 스위칭이 발생하고, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 전기 에너지를 상기 에너지 공급망 내로 급전하기 위하여, 적어도 하나의 열배터리가 활성화된다.
이러한 에너지 공급 방법에 의하면, 전술된 바와 같은 본 발명의 에너지 공급 시스템과 같은 장점을 얻을 수 있다. 장점, 바람직한 실시예, 및 개념들에 대해서는, 에너지 공급 시스템과 관련된 전술된 설명을 더 참조한다.
본 발명의 하나의 정제된 예에서, 상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서, 상기 적어도 하나의 열배터리는 상기 소모기 유닛의 열원에 의해 예열된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 열배터리는, 바람직하게는 분산 방식으로 배치되는 복수 개의 점화기에 의해 활성화된다.
본 발명의 하나의 정제된 예에서는 복수 개의 열배터리가 제공된다. 이러한 경우에, 이러한 복수 개의 열배터리는 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 순차적으로 활성화되는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에서, 메인 에너지 공급원에 의하여 에너지 공급망 내로 급전되는 에너지가 미리 결정된 한계치를 다시 초과하면, 에너지 공급 시스템은 정상 동작 모드로 다시 스위칭되는 것이 바람직하고, 추가 열배터리가 더 이상 활성화되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 정제된 예에서, 상기 열배터리의 활성화 기간에, 전기 에너지가 적어도 하나의 커패시터로부터 상기 에너지 공급망 내로 급전되고, 상기 커패시터는, 상기 적어도 하나의 열배터리와 병렬 연결되고, 상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 상기 메인 에너지 공급원에 의해 충전된다.
본 발명의 다른 정제된 예에서, 상기 소모기 유닛의 적어도 하나의 동작 파라미터도 모니터링된다. 이러한 경우에, 상기 동작 파라미터가 미리 결정된 한계치를 초과하거나 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템이 긴급 동작 모드로 스위칭되고 상기 적어도 하나의 열배터리가 활성화되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 정제된 예에서, 적어도 하나의 안전-무관 전자 소모기도 에너지 공급망에 연결된다. 이러한 실시예에서, 이러한 적어도 하나의 안전-무관 전자 소모기는 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 에너지 공급망으로부터 단절되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 적어도 하나의 상기 적어도 하나의 열배터리에 의해 상기 에너지 공급망 내로 급전되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 적어도 하나의 열배터리와 병렬 연결되는 적어도 하나의 커패시터가 상기 적어도 하나의 열배터리에 의해 충전된다.
본 발명의 또 다른 정제된 예에서, 에너지 공급 시스템의 동작 상태는 소모기 유닛의 사용자에게 디스플레이될 수 있다.
본 발명의 위에 설명된 특징 및 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 비한정적인 예시적인 실시예의 후속하는 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다. 상기 도면에서, 하나의 도면인 도 1은 대부분 개략적인 형태로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르는 에너지 공급 시스템의 회로도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 공급 시스템의 예시적인 실시예가 소모기 유닛으로서 자동차의 예를 사용하여 더 상세하게 후술될 것이다.
자동차 분야에서, ISO 26262 표준은 안전-관련 시스템에 대한 다양한 안전성 요건 레벨(Automotive Safety Integrity Level; ASIL)을 규정한다. ASIL 3까지의 자동차에서는, 운전자가 여전히 모든 책임을 지고 있으며 차량의 조향을 수행한다; 긴급 상황에서는 자동차를 도로 경계에 안전하게 세우기 위하여 10 내지 30 초의 에너지 공급이 요구된다. ASIL 4(자동화된 차량 유도) 또는 ASIL 5(완전 자율 구동)에 따른 자동차에서는, 긴급 상황에서 운전자의 주위를 끌고 자동차를 세우기 위해서 약 5 분 동안 에너지 공급이 요구된다. 편의 기능을 구현하기 위하여, 긴급 상황에서 자동차를 작업실 또는 안전한 위치로 운전하기 위해서는 15 내지 30 분 동안의 에너지 공급이 요구된다. 본 발명의 에너지 공급 시스템은 높은 안전성 요건 레벨의 현대적인 자동차를 구현하기 위해서도 적합하다.
도 1의 에너지 공급 시스템은 메인 에너지 공급원(10), 예를 들어 자동차의 일차 배터리를 포함하는데, 이것은 정상 동작 모드에서, 전기 에너지를 에너지 공급망(12), 예를 들어 자동차의 온-보드 파워 시스템 내로 급전한다. 복수 개의 안전-관련 전자 소모기(14a..x), 예를 들어 조향 시스템, 브레이크, 전자 자세 제어 시스템(ESP), 에어백 제어기, 긴급 호출 시스템, 깜빡이 경고 등화 시스템, 유선-조향 기능, 유선-브레이크 기능 등, 및 복수 개의 안전-무관 전자 소모기(16a..y), 예를 들어 에어-컨디셔닝 시스템, 엔터테인먼트 미디어 등이 에너지 공급망(12)에 연결된다. 안전-관련 소모기(14..x)는, 필요할 경우 단절될 수 있도록 스위치(15a..x)를 통해 에너지 공급망(12)에 각각 선택적으로 연결된다. 안전-무관 소모기(16..y)는, 필요할 경우, 및 특히 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 에너지 공급망(12)으로부터 단절될 수 있도록, 스위치(17a..y)를 통해 에너지 공급망(12)에 각각 연결된다.
메인 에너지 공급원(10)에 의해 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 에너지는 제 1 에너지 검출 디바이스(18)를 이용하여 모니터링된다. 제 1 에너지 검출 디바이스(18)는, 에너지 공급 시스템 및 소모기(14a..x, 16a..y)의 스위치(15a..x, 17a..y)를 작동시키기 위한 제어기(20)에 연결된다. 제어기(20)는, 에너지 공급 시스템의 동작 상태에 대한 정보(시각 정보 및/또는 음향 정보)를 자동차의 사용자에게 디스플레이할 수 있도록, 디스플레이 디바이스(22)에 추가적으로 연결된다. 제어기(20)는, 예를 들어 차량 속도와 같은 자동차의 동작 파라미터를 검출하기 위하여, 동작 파라미터 검출 디바이스(24)에도 연결되는 것이 바람직하다. 제어기(20)는, 예를 들어 어떠한 경우에서도 자동차 내에 존재하는 전자 제어 유닛(ECU), 또는 에너지 공급 시스템의 적합한 전자장치일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 에너지 공급 시스템은, 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 전기 에너지를 에너지 공급망(12) 내로 급전하기 위한 복수 개의 열배터리(26a..n)를 더 포함한다. 열배터리는 콤팩트함, 적은 무게, 유지보수가 필요없음, 높은 신뢰성, 높은 전력 밀도 및 에너지 밀도 및 낮은 제조 비용에 의하여 우수하다. 열배터리(26a..n)는 자동차 내에 또는 상에, 예를 들어 자동차의 엔진 캐비티 내에, 예를 들어 베이오넷 마감재(closure) 또는 스크류 마감재를 이용하여 개폐가능한 뚜껑 아래에 교체가능한 방식으로 장착된다. 그러므로, 필요한 경우, 열배터리(26a..n)는, 예를 들어 작업실 또는 연료공급 스테이션에서 오일 필터와 유사하게 쉽게 교체될 수 있다.
열배터리의 기능의 디자인 및 방법은 기본적으로 당업자에게 알려져 있으며, 그러한 이유로 이러한 콘텍스트에서 더 상세한 설명은 제공되지 않을 것이다. 기본적으로, 임의의 요구되는 열배터리가 본 발명의 에너지 공급 시스템을 위하여 사용될 수 있다.
더욱이, 에너지 공급 시스템은 열배터리(26a..n)와 병렬로 연결되는 적어도 하나의 커패시터(28)를 포함한다. 이러한 적어도 하나의 커패시터(28)는 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 메인 에너지 공급원(10)에 의하여 충전되고, 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서는, 예를 들어 약 50 ms 내지 500 ms의 열배터리(26a..n)의 활성화 기간(점화와 안정한 공급 전압에 도달할 때 사이의 시간)을 커버하기 위하여 에너지 공급망(12)에 전기 에너지를 급전할 수 있다. 50 ms 미만의 전압 강하(dip)는, 예를 들어 전력의 신속하고 높은 출력과 넓은 동작 온도 범위 때문에 탁월한 알루미늄-전해질 커패시터로 커버될 수 있다. 1초 정도의 범위를 커버하기 위해서는, 이중층 커패시터(수퍼캡(supercap) 또는 울트라캡(ultracap))가 사용될 수 있고, 수 초의 경우에는 커패시터 뱅크가 사용될 수 있다. 이러한 에너지 공급 시스템의 적어도 하나의 커패시터(28)에 대해서는, 이미 존재하는 회생(recuperation) 커패시터 뱅크를 선택적으로 사용하는 것도 역시 가능하다.
에너지 공급 시스템은, 열배터리(26a..n)에 의해 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 전기 에너지를 모니터링하기 위한 제 2 에너지 검출 디바이스(30)를 포함하는 것이 바람직하다. 에너지 공급 시스템은 커패시터(28)의 충전상태를 모니터링하기 위한 전압 검출 디바이스(32)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 에너지 공급망(12) 내에, 메인 에너지 공급원(10)과 열배터리(26a..n) 사이에 다이오드(34)가 제공되고, 열배터리(26a..n)와 전자 소모기(14a..x, 16a..y) 사이에 다이오드(36)가 제공된다. 더욱이, 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 메인 에너지 공급원(10)을 에너지 공급망(12)으로부터 단절시킬 수 있도록, 에너지 공급망(12) 내에, 메인 에너지 공급원(10)과 열배터리(26a..n) 사이에 스위칭 소자(38)가 선택적으로 제공된다.
도 1에 표시된 같이, 열배터리(26a..n)는, 분산 방식으로 배치되고 열배터리(26a..n)를 활성화시키기 위하여 제어기(20)에 의해 작동될 수 있는 복수 개의 점화기(40a..n)를 각각 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 복수 개의 점화기(40a..n)를 이용하면, 열배터리(26a..n)의 활성화 기간이 단축될 수 있어서, 열배터리(26a..n)가 긴급 동작 모드에서 요구된 에너지가 더 신속하게 이용가능해지게 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 열배터리(26a..n)는 소모기 유닛, 예를 들어 자동차의 모터, 전기 히팅 시스템, 냉각수 회로, 오일 회로 또는 배출 가스 시스템의 열원에 연결되는 열교환기(42a..n)에도 커플링됨으로써, 긴급 동작 모드로 스위칭할 때 열배터리의 활성화 기간을 단축시키기 위하여 열배터리(26a..n)가 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 예열될 수 있게 된다. 열배터리(26a..n)는, 예를 들어 약 300ㅀC까지 예열될 수 있다.
이러한 에너지 공급 시스템을 동작시키는 방법은, 예를 들어 다음과 같다: 고장 시 또는 제 1 에너지 검출 디바이스(18)에 의해 검출되는 메인 에너지 공급원(10)의 파워가 불충분한 경우, 제어기(20)는 에너지 공급 시스템을, 예를 들어 500 ms보다 길게 긴급 동작 모드로 스위칭한다. 이러한 콘텍스트에서, 그러나, 예를 들어 차량의 정지된 상태 또는 내연 기관 엔진의 시동과 같은 차량의 특정한 동작 상태는 긴급 동작 모드를 트리거링하도록 의도되지 않고, 이러한 경우는 동작 파라미터 검출 디바이스(24)의 대응하는 동작 파라미터를 모니터링함으로써 달성될 수 있다.
에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드로의 스위칭이 발생하면, 제어기는 대응하는 스위치(38 및/또는 17a..y)를 개방함으로써 메인 에너지 공급원(10) 및 안전-무관 소모기(16a..y)를 에너지 공급망(12)으로부터 단절시키고, 그들의 점화기(40a)를 작동시킴으로써 제 1 열배터리(26a)를 활성화시킨다. 제 1 열배터리(26a)의 활성화 기간 중에, 전기 에너지가 적어도 하나의 커패시터(28)로부터 에너지 공급망(12) 내로 급전된 후, 후속하여 제 1 열배터리(26a)로부터 급전된다. 제 1 열배터리(26a)의 활성화의 시간은 적어도 하나의 커패시터(28)의 충전상태를 전압 검출 디바이스(32)를 이용하여 모니터링함으로써 최적화될 수 있다.
복수 개의 열배터리(26a..n)는, 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 제어기(20)에 의하여 순차적으로 활성화된다. 에너지 공급망(12) 내로의 에너지의 무정전 급전을 가능한 한 보장하기 위하여, 액티브 열배터리의 파워가 끝나기 충분히 전에, 다음 열배터리가 제어기(20)에 의해 활성화된다. 그러나, 그 사이에 메인 에너지 공급원(10)이 제 1 에너지 검출 디바이스(18)에 의해 검출되는 충분한 에너지가 다시 이용가능해지게 할 수 있으면, 추가적인 열배터리는 더 이상 활성화되지 않고 그 대신에 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드로의 스위치백이 발생된다.
활성화된 열배터리(26a..n)가, 예를 들어 약 300 초의 특정한 시간 기간 이후에 제 2 에너지 검출 디바이스(30)에 의해 검출되는 충분히 높은 전력을 더 이상 출력할 수 없으면, 적어도 하나의 커패시터(28)는 여전히 이러한 열배터리의 잔여 에너지로 다시 충전될 수 있다. 이러한 단계에서, 안전-관련 소모기(14a..x)는 또한 스위치(15a..x)를 이용하여 에너지 공급망(12)으로부터 단절된다.
참조 번호들의 목록
10 메인 에너지 공급 유닛
12 에너지 공급망
14a..x 안전-관련 전자 소모기
15a..x 스위치
16a..y 안전-무관 전자 소모기
17a..y 스위치
18 제 1 에너지 검출 디바이스
20 제어기
22 디스플레이 디바이스
24 동작 파라미터 검출 디바이스
26a..n 열배터리
28 커패시터 또는 커패시터 뱅크
30 제 2 에너지 검출 디바이스
32 전압 검출 디바이스
34 다이오드
36 다이오드
38 스위칭 요소
40a..n 점화기
42a..n 열교환기

Claims (17)

  1. 하나 이상의 안전-관련 전자 소모기(electronic consumer)(14a..x)를 가진 소모기 유닛을 위한 에너지 공급 시스템으로서,
    적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기(14a..x)가 연결될 수 있거나 연결되는 에너지 공급망(12);
    에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 전기 에너지를 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전하기 위한 메인 에너지 공급원(10);
    상기 메인 에너지 공급원(10)에 의해 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 전기 에너지를 검출하기 위한 제 1 에너지 검출 디바이스(18);
    상기 메인 에너지 공급원(10)에 의하여 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전될 수 있는 전기 에너지가 불충분하면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 에너지 공급망(12)에 전기 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 열배터리(26a..n); 및
    상기 제 1 에너지 검출 디바이스(18)에 의해 검출되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트(undershoot)되면, 상기 에너지 공급 시스템을 상기 긴급 동작 모드로 스위칭하고 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)를 활성화하기 위한 제어기(20)를 포함하는, 에너지 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)는, 상기 소모기 유닛의 열원에 연결되는 열교환기(42a..n)에 커플링되는, 에너지 공급 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)는, 상기 열배터리(26a..n)를 활성화하기 위하여 상기 제어기(20)에 의하여 활성화되는 복수 개의 점화기(40a..n)를 포함하는, 에너지 공급 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 열배터리(26a..n)가 제공되고,
    상기 제어기(20)는, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 복수 개의 열배터리(26a..n)를 순차적으로 활성화시키도록 구성되는, 에너지 공급 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 시스템은,
    상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)와 병렬 연결되고, 상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 상기 메인 에너지 공급원(10)에 의해 충전될 수 있는, 적어도 하나의 커패시터(28)를 더 포함하는, 에너지 공급 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 시스템은,
    상기 소모기 유닛의 적어도 하나의 동작 파라미터를 검출하기 위한 동작 파라미터 검출 디바이스(24)를 더 포함하고,
    상기 제어기(20)는, 상기 동작 파라미터 검출 디바이스(24)에 의해 검출된 상기 동작 파라미터가 미리 결정된 한계치를 초과하거나 언더슈트될 경우에만, 상기 에너지 공급 시스템을 상기 긴급 동작 모드로 스위칭하고 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)를 활성화하도록 구성되는, 에너지 공급 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)는 상기 소모기 유닛 내에 또는 상에 교체가능한 방식으로 장착되는, 에너지 공급 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 안전-무관 전자 소모기(16a..y)도 상기 에너지 공급망(12)에 연결될 수 있거나 연결되고,
    상기 안전-무관 전자 소모기(16a..y)와 직렬로 스위치(17a..y)가 제공되며,
    상기 제어기는, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 안전-무관 전자 소모기(16a..y)의 스위치(17a..y)를 개방하도록 구성되는, 에너지 공급 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 커패시터(28)가 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)와 병렬로 연결되고,
    상기 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기(14a..x)와 직렬로 스위치(15a..x)가 제공되며,
    상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)에 의하여 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 전기 에너지를 검출하기 위하여 제 2 에너지 검출 디바이스(30)도 제공되고,
    상기 제어기는, 상기 제 2 에너지 검출 디바이스(30)에 의하여 검출되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 적어도 하나의 커패시터(28)를 충전하기 위하여, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 상기 안전-관련 전자 소모기(14a..x)의 스위치(15a..x)를 개방하도록 구성되는, 에너지 공급 시스템.
  10. 에너지 공급망(12)에 연결된 적어도 하나의 안전-관련 전자 소모기(14a..x)를 가지는 소모기 유닛에 에너지를 공급하는 방법으로서,
    상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서, 전기 에너지가 메인 에너지 공급원(10)에 의하여 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 단계;
    상기 메인 에너지 공급원(10)에 의하여 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 전기 에너지가 모니터링되는 단계;
    상기 메인 에너지 공급원(10)에 의하여 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드로의 스위칭이 발생하는 단계;
    상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 전기 에너지를 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전하기 위하여, 적어도 하나의 열배터리(26a..n)가 활성화되는, 에너지 공급 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서, 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)는 상기 소모기 유닛의 열원에 의해 예열되는, 에너지 공급 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)는 복수 개의 점화기(40a..n)에 의하여 활성화되는, 에너지 공급 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수 개의 열배터리(26a..n)가 제공되고,
    상기 복수 개의 열배터리(26a..n)는 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서 순차적으로 활성화되는, 에너지 공급 방법.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열배터리(26a..n)의 활성화 기간에, 전기 에너지가 적어도 하나의 커패시터(28)로부터 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되고,
    상기 커패시터(28)는, 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)와 병렬 연결되고, 상기 에너지 공급 시스템의 정상 동작 모드에서 상기 메인 에너지 공급원(10)에 의해 충전되는, 에너지 공급 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소모기 유닛의 적어도 하나의 동작 파라미터도 모니터링되고,
    상기 동작 파라미터가 미리 결정된 한계치를 초과하거나 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템이 긴급 동작 모드로 스위칭되고 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)가 활성화되는, 에너지 공급 방법.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 안전-무관 전자 소모기(16a..y)도 상기 에너지 공급망(12)에 연결되고,
    상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 상기 적어도 하나의 안전-무관 전자 소모기(16a..y)는 상기 에너지 공급망(12)으로부터 단절되는, 에너지 공급 방법.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)에 의해 상기 에너지 공급망(12) 내로 급전되는 에너지가 미리 결정된 한계치에 언더슈트되면, 상기 에너지 공급 시스템의 긴급 동작 모드에서, 적어도 하나의 열배터리(26a..n)와 병렬 연결되는 적어도 하나의 커패시터(28)가 상기 적어도 하나의 열배터리(26a..n)에 의해 충전되는, 에너지 공급 방법.
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