KR20230002277A - 능동 방전 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20230002277A
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얌나 바칼리
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발레오 지멘스 이오토모티브 프랑스 에스에이에스
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Abstract

전기 에너지 저장 장치(C1)를 능동적으로 방전하는 장치(200)는, 분기(204) - 분기(204)는, 전기 에너지 저장 장치(C1)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 단부(206, 208) 및 2개의 단부(206, 208) 사이에, 서미스터(210)의 온도에 따라 증가하는 저항을 갖는 서미스터(210) 및 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하도록 제어 신호(VGS)를 수신하도록 설계된 스위치(212)를 포함하며, 서미스터(210)와 스위치(212)가 서로 연결되어 스위치(212)가 닫힐 때 제1 단부(206)를 통해 방전 전류(iD)가 유입되고, 서미스터(210)와 스위치(212)를 차례로 통과해 흐르며, 제2 단부(208)를 통해 나옴 - 와, 스위치(212)를 제어하기 위한 장치(214)를 포함한다. 제어 장치(214)는 서미스터(210)의 저항과 독립적으로 제어 신호(VGS)를 제공하도록 스위치(212)에 연결된다.

Description

능동 방전 장치 및 방법
본 발명은 능동 방전 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 자동차, 특히 전기 추진 또는 하이브리드 추진을 갖는 자동차 분야에 적용된다.
구체적으로, 이러한 자동차는 입력 및/또는 출력에 전기 에너지 저장 장치, 예를 들어, 캐패시터를 포함하는 전기 구성요소를 포함한다. 이들 저장 장치의 단자 양단의 전압은 예를 들어, 60V와 1000V 사이로 높을 수 있다. 전기 구성요소의 입력 또는 출력이 연결해제될 때, 전기 에너지는 저장 장치에 계속 저장되어 있다. 따라서, 예를 들어, 자동차의 유지 보수 작업 중에 사람이 저장 장치와 접촉하면, 저장된 에너지가 이 사람에게 방출되어 부상을 입힐 수 있다.
이를 방지하기 위해, 명령에 따라 전기 에너지 저장 장치를 방전하도록 설계된 능동 방전 장치를 사용하는 것이 알려져 있다. 많은 양의 전기 에너지가 짧은 시간에 방전되어야 하기 때문에, 능동 방전 장치에 의해 소산되는 전력이 높아서 구성요소 부품이 가열되어 화재까지 발생할 수 있다. 따라서 일반적으로 가열에 대한 보호가 제공된다.
예를 들어, US 2011/0057627 A1으로 공개된 특허 출원은 다음을 포함하는 유형의 전기 에너지 저장 장치를 능동적으로 방전하는 장치를 설명한다:
분기 - 분기는, 전기 에너지 저장 장치의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 단부 및 2개의 단부 사이에, 서미스터의 온도에 따라 증가하는 저항을 갖는 서미스터 및 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하도록 제어 신호를 수신하도록 설계된 스위치를 포함하며, 서미스터와 스위치가 서로 연결되어 스위치가 닫힐 때 제1 단부를 통해 방전 전류가 유입되고, 서미스터와 스위치를 차례로 통과해 흐르며, 제2 단부를 통해 나옴 - 와,
스위치를 제어하기 위한 장치.
이 특허 출원에서, 스위치는 금속 산화물 게이트가 있는 전계 효과 트랜지스터(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 또는 MOSFET)로, 전류 입력 드레인, 전류 출력 소스 및 게이트를 구비한다. 이 스위치의 경우, 제어 신호는 게이트-소스 전압이다. 보다 정확하게는, 스위치는 게이트-소스 전압이 0일 때 열리고 0이 아닐 때 닫힌다. 후자의 경우, 스위치에 의해 소모되는 방전 전류는 게이트-소스 전압에 따라 증가한다. 또한, 서미스터는 스위치의 소스에 연결되고 제어 장치는 서미스터와 스위치의 게이트 사이에 스위치의 폐쇄 전압을 제공하기 위해 배열된다. 제어 장치의 출력에 제너 다이오드가 있기 때문에, 폐쇄 전압은 실질적으로 일정하다. 따라서, 게이트-소스 전압은 폐쇄 전압(상수)과 서미스터의 단자 양단의 전압 간의 차이와 같다.
스위치가 가열되는 경우, 스위치와 서미스터 사이의 열 결합으로 인해 서미스터의 온도가 상승하여 저항이 증가하고 이에 따라 단자 양단의 전압이 증가한다. 그 결과 게이트-소스 전압이 감소하고 따라서 스위치를 통해 흐르는 방전 전류가 감소하여 가열이 제한된다.
전술한 특허에서 제안된 능동 방전 장치의 하나의 문제점은 대부분의 열이 스위치에서 필연적으로 소산되어 수명이 단축되거나 손상될 수 있다는 것이다.
따라서, 스위치에 의해 소산되는 전력을 감소시키는 것을 가능하게 하는 능동 방전 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 전기 에너지 저장 장치를 능동적으로 방전하기 위한 전술한 유형의 장치가 제안되며, 제어 장치가 서미스터의 저항과 독립적으로 제어 신호를 제공하도록 스위치에 연결되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 위의 특허 출원에서 게이트-소스 전압은 서미스터의 저항에 의존하기 때문에, 서미스터는 매우 낮은 방전 전류에서 게이트-소스 전압을 무효화하지 않고 단자 양단의 전압이 너무 높지 않도록 반드시 낮은 저항을 가져야 한다.
본 발명에 의해, 제어 장치는 저항과 독립적으로 제어 신호를 서미스터에 제공한다. 따라서, 서미스터는 방전 전류의 대부분을 소산시키도록 매우 높은 저항을 갖는 것으로 선택될 수 있다. 그런 다음 스위치는 방전 전력의 작은 부분만 소산하면 되며 시간이 지남에 따라 발열 및 마모의 위험이 없다.
선택적으로, 능동 방전 장치는 제어 장치를 스위치에 연결하는, 제어 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 연결부를 더 포함하되, 서미스터는 제어 신호를 제공하기 위한 각각의 연결부 외부에 위치된다. 즉, 제어 신호를 제공하기 위한 제어 장치와 스위치 사이의 연결부는 서미스터를 포함하지 않는다.
또한 선택적으로, 스위치는 방전 전류를 위한 입력 단자, 방전 전류를 위한 출력 단자 및 제어 단자를 구비하고, 제어 신호는 제어 단자와 출력 단자 사이의 제어 전압이며, 능동 방전 장치는 제어 장치를 제어 단자 및 출력 단자에 각각 연결하는, 제어 신호를 제공하기 위한 2개의 연결부를 포함한다.
또한 선택적으로, 서미스터는 분기의 제1 단부와 스위치의 입력 단자 사이에 연결된다.
또한 선택적으로, 서미스터는 스위치의 출력 단자와 분기의 제2 단부 사이에 연결된다.
또한 선택적으로, 제어 장치를 출력 단자에 연결하는, 제어 신호를 제공하기 위한 연결부는 스위치의 출력 단자와 서미스터 사이에 위치한 분기의 지점과 제어 장치 사이의 연결부를 포함한다.
또한 선택적으로, 서미스터는 예를 들어, 그들 사이에 개재된 단열 장벽에 의해 스위치로부터 열적으로 분리된다.
또한 선택적으로, 서미스터는 스위치로부터 적어도 1cm 떨어진 곳에 위치한다.
또한 선택적으로, 25℃에서 서미스터의 저항은 폐쇄 상태에서 스위치의 저항보다 적어도 10배, 바람직하게는 100배, 더 바람직하게는 1000배 더 높다.
또한 선택적으로, 서미스터는, 스위치보다 더 많은 전력을 소산시키는 기능과, 서미스터의 온도가 상승할 때 방전 전류를 제한하는 기능과, 측정된 전압이 스위치의 명령에 따라 예상되는 전압과 다를 때 오류 메시지를 보내도록 설계된 검증 모듈에 의해 측정되는, 방전 전류를 나타내는 전압을 갖는 기능 중 하나 이상, 바람직하게는 세 가지 모두를 수행하도록 설계된다.
전기 에너지 저장 장치를 능동적으로 방전하는 방법이 또한 제안되며, 방법은,
개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하기 위해 스위치에 제어 신호를 제공하는 단계 - 스위치는 분기의 일부를 형성하며, 분기는 스위치 외에, 전기 에너지 저장 장치의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 단부 및 서미스터의 온도에 따라 증가하는 저항을 갖는 서미스터를 포함하고, 서미스터와 스위치는 2개의 단부 사이에서 서로에 연결됨 - 와,
스위치를 폐쇄 상태로 변경하여, 방전 전류가 제1 단부를 통해 유입되고, 서미스터와 스위치를 차례로 통과해 흐르며, 제2 단부를 통해 나오게 하는 단계와,
방전 시간 동안 서미스터의 저항 변화와 독립적으로 제어 신호를 유지하는 단계를 포함한다.
본 발명은 예로서만 주어지고 첨부 도면을 참조하여 제공되는 다음 설명의 도움으로 더 명확하게 이해될 것이다.
[도 1] 도 1은 전기 구성요소를 이용하는 전기 추진 또는 하이브리드 추진을 갖는 자동차를 개략적으로 나타내며, 전기 구성요소 중 일부는 적어도 하나의 에너지 저장 장치를 포함한다.
[도 2] 도 2는 도 1의 에너지 저장 장치 중 하나인 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동 방전 장치의 회로도이다.
[도 3] 도 3은 도 2의 능동 방전 장치의 스위치의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이다.
[도 4] 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 방전 방법의 연속적인 단계들을 도시한다.
[도 5] 도 5는 도 1의 에너지 저장 장치 중 하나인 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동 방전 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 전기 추진 또는 하이브리드 추진(전기 모터 및 가열 엔진 포함)을 갖는 자동차(100)는 다양한 전기 구성요소를 포함한다.
특히, 자동차(100)는 먼저 60V 초과, 일반적으로 60V와 1000V 사이의 DC 고전압(HT)을 제공하도록 설계된 고전압 배터리(102)를 포함한다.
자동차(100)는 또한 전기 네트워크(105)로부터 고전압 배터리(102)를 충전하도록 설계된 충전기(104)를 포함한다.
자동차(100)는 또한 선택적으로 고전압(HT)으로부터 적어도 하나의 AC 전압(TA)을 제공하거나 AC 전압 또는 전압(들)으로부터 고전압 배터리(102)를 재충전하도록 설계된 인버터/정류기(106)를 포함한다.
자동차(100)는 자동차(100)의 구동 휠(110)에 전력을 공급하기 위한 전기 모터(108)를 더 포함한다. 전기 모터(108)는 AC 전압 또는 전압들(TA)에 의해 공급된다. 일반적으로, 전기 모터(108)는 또한 발전기 모드에서 기능할 수 있으며, 휠(110)의 전력 공급은 인버터/정류기(106)가 고전압 배터리(102)를 재충전하도록 AC 전압 또는 전압들(TA)을 생성한다.
자동차(100)는 고전압(HT)으로부터 DC 저전압을 제공하도록 설계된 DC-DC 변환기(112)를 더 포함한다.
자동차(100)는 또한 자동차(100)의 다양한 전기 시스템(미도시)에 공급하기 위해 저전압(BT)을 제공하도록 설계된 저전압 배터리(114)를 포함한다. 저전압 배터리(114)는 또한 DC-DC 변환기(112)를 통해 고전압 배터리(102)에 의해 재충전될 수 있다.
충전기(104), 인버터/정류기(106) 및 DC-DC 변환기(112)는 각각 캐패시터(C1, C2 및 C3)를 가지며, 이 캐패시터에 고전압(HT)이 인가되면서 많은 양의 에너지가 저장된다.
도 2를 참조하여, 자동차(100)에 존재하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동 방전 장치(200)가 이제 설명될 것이다.
능동 방전 장치(200)는 수요에 따라 자동차(100)의 전기 에너지 저장 장치를 방전하도록 설계된다. 예를 들어, 캐패시터(C1 내지 C3) 및 배터리(102, 114) 각각은 능동 방전 장치(200)와 같은 능동 방전 장치와 연관될 수 있다. 아래 설명에서, 캐패시터(C1)를 능동 방전하는 경우는 비제한적인 예로 간주될 것이다.
능동 방전 장치(200)는 먼저 인쇄 회로 보드(PCB)(202)를 포함한다.
능동 방전 장치(200)는 또한 방전 전류(iD)를 수신하기 위해 커패시터(C1)의 양극 단자(+)에 연결된 제1 단부(206) 및 예를 들어, 음극 단자(-)가 연결된 전기 접지(209)를 통해 캐패시터(C1)의 음극 단자(-)에 연결된 제2 단부(208)를 포함하는 전류 방전 분기(204)를 인쇄 회로 보드 상에 포함한다.
분기(204)는 또한 2개의 단부(206, 208) 사이에, 설명된 예에서 3가지 기능을 수행하도록 의도된 서미스터(210)를 포함한다: 전력을 소산시키는 제1 기능, 방전을 열적으로 보호하는 제2 기능 및 방전의 올바른 작동을 검증하는 제3 기능. 이 3가지 기능은 나머지 설명을 읽으면 명확해질 것이다. 분기(204)는 또한 2개의 단부(206, 208) 사이에 스위치(212)를 포함한다. 서미스터(210)와 스위치(212)는 방전 전류(iD)가 그들을 통해 교대로 흐르도록 서로 연결된다. 설명된 예에서, 서미스터(210)는 제1 단부(206)에 연결되고 스위치(212)는 제2 단부(208)에 연결된다. 따라서, 방전 전류(iD)는 먼저 서미스터(210)를 통해 흐른 다음 스위치(212)를 통해 흐른다.
서미스터(210)는 PTC(positive temperature coefficient) 서미스터이며, 즉, 서미스터(210)의 온도에 따라 저항(RT)이 증가한다. 능동 방전 장치(200)는 저항(RT)이 25°C에서 예컨대, 1kΩ과 100kΩ 사이의 매우 높은 서미스터를 사용하는 것이 바람직하다.
스위치(212)는 개방 또는 폐쇄 상태를 정의하는 제어 신호를 수신하도록 설계된다. 개방 상태에서, 스위치(212)는 방전 전류(iD)가 0이 되도록 분기(204)를 차단한다. 폐쇄 상태에서, 스위치(212)는 방전 전류(iD)를 배출한다. 후자의 경우, 일반적으로 1mΩ과 100mΩ 사이의 낮은 저항(r)을 갖는다. 따라서, 25°C에서 저항(RT)은 저항(r)보다 적어도 10배, 바람직하게는 100배, 또는 심지어 1000배 더 높다. 이와 같이, 방전 동안, 전력의 대부분은 서미스터(210)에서 소산된다. 보다 정확하게는, 서미스터(210)는 전력(RT×iD2)을 소산시키는 반면, 스위치(212)는 전력(r×iD2)을 소산시킨다. 따라서, 저항(RT)이 저항(r)보다 100배 더 높을 때, 서미스터(210)는 스위치(212)보다 100배 더 많은 에너지를 소산시킨다. 따라서, 스위치(212)는 매우 조금 가열되고 화재가 발생할 위험이 매우 낮다.
서미스터(210)와 스위치(212)는 바람직하게는 서로 열적으로 분리되어 서미스터(210)가 스위치(212)를 가열하지 않는다. 이것은 적어도 1 cm의 거리만큼 서로를 분리하고/하거나 단열 장벽(213)을 사용함으로써 획득될 수 있다.
스위치(212)는 방전 전류(iD)를 위한 입력 및 출력 단자(D 및 S)와 제어 단자(G)를 갖는다. 설명된 예에서, 제어 신호는 제어 단자(G)와 출력 단자(S) 사이의 제어 전압(VGS)이다. 또한, 저항(r)은 입력 단자(D)와 출력 단자(S) 사이의 저항이다.
설명된 예에서, 스위치(212)는 그 자체로 알려진 바와 같이 각각 입력 단자(D), 출력 단자(S) 및 제어 단자(G)를 형성하는 드레인, 소스 및 게이트를 가진 금속 산화물 게이트를 갖는 전계 효과 트랜지스터(금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 또는 MOSFET)이다.
스위치(212)는 또한 바이폴라 트랜지스터, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 사이리스터 또는 임의의 다른 제어가능한 스위치일 수 있다.
능동 방전 장치(200)는 또한 예를 들어, 자동차(100)의 컴퓨터(215)로부터 나오는 방전 명령(CMD)의 수신에 응답하여, 서미스터(210)의 저항(RT)과 독립적으로, 제어 신호(VGS)를 제공하도록 스위치(212)에 연결되는, 스위치(212)를 제어하기 위한 장치(214)를 포함한다. 제어 장치(214)는 바람직하게는 저전압 배터리(114)의 저전압(LV)에 의해 공급된다. 제어 장치(214)는 또한 고전압 배터리(102)의 고전압(HT)에 의해 간접적으로 공급될 수 있다.
설명된 예에서, 능동 방전 장치(200)는 제어 신호(VGS)를 제공하기 위한 2개의 연결부(216, 218)를 포함하며, 이는 제어 장치(214)를 스위치(212)의 제어 단자(G) 및 출력 단자(S)에 각각 연결한다. 서미스터(210)는 제1 단부(206)와 입력 단자(D) 사이에 연결되므로, 제어 신호(VGS)를 제공하기 위해 이들 연결부(216, 218) 각각의 외부에 위치된다. 따라서, 제어 신호(VGS)를 제공하기 위한 연결부(216, 218)는 서미스터(210)를 피하거나 우회한다.
보다 정확하게는, 능동 방전 장치(200)는 출력 단자(S)와 제2 단부(208) 사이에 위치한 분기(204)의 지점(P)과 제어 장치(214) 사이의 연결부(220)를 포함한다. 따라서, 제어 장치(214)를 출력 단자(S)에 연결하는 제어 신호(VGS)를 제공하기 위한 연결부(218)는 지점(P)과 출력 단자(S) 사이에서 연장되는 분기(204)의 부분(222) 및 연결부(220)를 포함한다.
따라서, 제어 신호(VGS)는 제어 장치(214)에 의해 정의되고 서미스터(210)의 저항(RT)과 무관하다.
제어 장치(214)에 의해 제공되는 제어 신호(VGS)는 (제어 신호(VGS)를 확립한 시간 이후에) 실질적으로 일정한 값을 가질 수 있거나 이와 달리 원하는 제어의 유형에 따라 방전 동안 변할 수 있다.
또한, 능동 방전 장치(200)는 스위치(212)의 올바른 작동(예를 들어, 전압(VDS)의 값)을 확인하고, 스위치(212)의 오작동을 검출하는 경우 능동 방전을 중단시키도록 방전 명령(CMD)을 중단하도록 설계된 진단 모듈(224)을 포함한다.
또한, 능동 방전 장치(200)는 방전의 올바른 작동을 검증하도록 설계된 검증 모듈(226)을 포함한다. 이를 위해, 검증 모듈(226)은 서미스터(210)의 단자 양단의 전압(VRT)을 측정함으로써 전류(iD)를 모니터링하도록 설계된다. 검증 모듈(226)은 또한 측정된 전압을 명령(CMD)에 따라 예상되는 전압과 비교하도록 설계된다. 벗어나는 경우, 모듈(226)은 컴퓨터(215)로 오류 메시지를 전송하도록 설계된다. 전압(VRT)을 측정하기 위해, 검증 모듈(226)은 서미스터(210)의 단자, 예를 들어, 단자(206 및 D)에 연결된다.
도 2에 도시된 예에서, 캐패시터(C1)는 저항기의 단자 양단의 전압(VRT)과 스위치(212)의 단자 양단의 전압(VDS)의 합과 동일한 전압(E)을 갖는다. 따라서, 서미스터(210)의 온도 증가는 전압(VRT)을 증가시키고, 따라서 전압(VDS)을 감소시킨다.
도 3은 전압(VGS)의 다양한 증가 값(VGS0 = 0 < VGS1 < VGS2 < VGS3)에 대한 스위치(212)의 전류(iD) - 전압(VDS) 특성을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, VGS의 모든 값에 대해, 전압(VDS)이 감소할 때 방전 전류(iD)가 감소한다. 그 결과, 서미스터(210)의 온도 상승은 방전 전류(iD)의 감소로 이어지고, 이는 서미스터(210)의 가열을 감소시킨다. 따라서, 서미스터(210)의 온도가 조절되어, 후자의 과열의 위험을 감소시키며 따라서 "위험한 열적 이벤트"(HTE)의 위험을 감소시킨다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 능동 방전 방법(400)이 이제 설명될 것이다.
초기 단계(402) 동안, 제어 장치(214)는 스위치(212)에 제어 전압(VGS)을 공급하지 않음(전압(VGS)은 0임)으로써 스위치(212)를 개방 상태로 유지한다. 따라서 방전 전류(iD)는 0이다. 또한, 서미스터(210)는 주변 온도(예를 들어, 약 85℃)에 있고 이 온도와 연관된 저항(RT)을 갖는다. 전압(VDS)은 캐패시터(C1)의 전압(E)과 같고, 그 자체는 고전압(HT)과 같다.
단계(404) 동안, 제어 장치(214)는 방전 명령(CMD)을 수신하고, 이에 응답하여 스위치(212)에 제어 신호(VGS)를 제공하며, 이는 설명된 예에서 사전정의된 값, 예를 들어, 값(VGS3)으로 일정하다.
단계(406) 동안, 제어 신호(VGS)에 응답하여, 스위치(212)는 폐쇄 상태로 변경되고 방전 전류(iD)를 배출하는데, 이는 제1 단부(206)를 통해 유입되고, 서미스터(210) 및 스위치(212)를 차례로 통과해 흐르며, 제2 단부(208)를 통해 나타난다. 방전 전류(iD)의 출현으로 인해, 서미스터(210)의 단자 양단의 전압(VRT)은 값(RT × iD)을 취한다.
단계(408) 동안, 제어 장치(214)는 제어 신호(VGS)를 예를 들어, 일정한 값(예컨대, 값(VGS3))으로 유지하거나, 이와 달리 방전 시간 동안 제어 장치(214)에 의해 제공되는 다음 사전정의된 변동을 유지한다.
이 방전 시간 동안, 서미스터(210)는 대부분의 전력(위에서 설명된 바와 같이, 스위치(212)보다 적어도 10배 더 많은 전력)을 소산시킴으로써 전력 소산의 제1 기능을 수행한다. 동시에, 서미스터는 방전 전류(iD)의 흐름으로 인해 (예컨대, 105℃까지) 가열됨으로써 방전을 열적으로 보호하는 제2 기능을 수행하므로 저항(RT)이 증가한다. 전술한 바와 같이, 이는 스위치(212)의 전압(VDS)을 감소시키고 따라서 방전 전류(iD)를 감소시키는 효과를 가지며, 이는 서미스터(210)의 가열을 감소시킨다. 따라서 서미스터(210)의 온도가 조절된다.
병렬로, 방전 전류(iD)는 캐패시터(C1)를 방전하고 방전 시간이 끝날 때 전압(E)을 수용가능한 임계값, 예를 들어, 60V 미만으로 감소시킨다.
방전 시간 동안, 제어 장치(214)가 서미스터(210)를 피하면서 스위치(212)에 연결된다는 사실에 의해, 제어 신호(VGS)는 서미스터(214)의 저항(RT)의 변화와 독립적으로 유지된다는 것이 이해될 것이다. 즉, 제어 신호(VGS)는 저항(RT)의 변화에 의해 영향을 받지 않는다.
제어 장치(214)가 제어 신호(VGS)를 일정하게 유지하도록 설계될 때, 제어 신호(VGS)는 저항(RT)의 변화와 독립적으로 일정하게 유지된다.
제어 장치(214)가 방전 동안 제어 신호(VGS)를 변경하도록 설계될 때, 이들 변화는 저항(RT)의 변화와 독립적으로 제어 장치(214)에 의해 제공되는 바와 같이 수행된다. 능동 방전과 동시에, 서미스터는 검증 모듈(226)이 전압(VRT)에 의해 전류(iD)를 모니터링할 수 있게 함으로써 검증의 제3 기능을 수행한다. 측정된 전압과 명령(CMD)에 따라 예상되는 전압 사이에 차이가 있는 경우, 검증 모듈(226)은 컴퓨터(215)에 오류 메시지를 전송한다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자동차(100)의 능동 방전 장치(500)가 이제 설명될 것이다.
능동 방전 장치(500)는 서미스터(210)와 스위치(212)가 교환된 것을 제외하고는 도 2의 능동 방전 장치와 동일하다. 따라서, 스위치(212)의 입력 단자(D)는 제1 단부(206)에 연결되는 반면, 서미스터(210)는 한편으로는 출력 단자(S)에 연결되고 다른 한편으로는 제2 단부(208)에 연결된다.
연결부(220)는 스위치(212)의 출력 단자(S)와 서미스터(210) 사이에 위치한 분기(204)의 지점(P)에 연결되어, 제어 장치의 제어 신호(VGS)를 출력 단자(S)에 제공하기 위한 연결부(218)가 서미스터(210)를 피한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 제어 신호(VGS)는 항상 서미스터(210)의 저항(RT)과 무관하다.
또한, 검증 모듈(226)을 서미스터(210)의 단자에 연결하는 것은 전압(VRT)이 전기 접지(209)를 참조하여 취해지도록 서미스터(210)가 그 단자 중 하나에 의해 전기 접지(209)에 연결된다는 사실에 의해 도 2의 회로에 비해 단순화된다는 것이 이해될 것이다.
능동 방전 장치(500)의 동작은 능동 방전 장치(200)의 동작과 동일하다.
위에서 설명한 것과 같은 능동 방전 장치를 사용하면 스위치에 의해 소산되는 전력을 제한할 수 있음을 분명히 알 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 오히려 이하의 청구범위에 의해 정의된다. 이에 대해 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 참으로 명백할 것이다.
예를 들어, 제어 신호는 0이 아닌 전압보다는 전압의 부재(또는 0 전압)를 구성할 수 있다.
또한, 청구범위에 사용된 용어는 전술한 실시예의 요소로 제한되는 것으로 이해되어서는 안 되며, 오히려 당업자가 그들의 일반적인 지식에 기초하여 추론할 수 있는 균등한 모든 요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (11)

  1. 전기 에너지 저장 장치(C1, C2, C3, 102, 114)를 능동적으로 방전하는 장치(200; 500)로서,
    분기(204) - 상기 분기(204)는, 상기 전기 에너지 저장 장치(C1, C2, C3, 102, 114)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 단부(206, 208) 및 2개의 상기 단부(206, 208) 사이에, 서미스터(210)의 온도에 따라 증가하는 저항을 갖는 상기 서미스터(210) 및 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하도록 제어 신호(VGS)를 수신하도록 설계된 스위치(212)를 포함하며, 상기 서미스터(210)와 상기 스위치(212)가 서로 연결되어 상기 스위치(212)가 닫힐 때 상기 제1 단부(206)를 통해 방전 전류(iD)가 유입되고, 상기 서미스터(210)와 상기 스위치(212)를 차례로 통과해 흐르며, 상기 제2 단부(208)를 통해 나옴 - 와,
    상기 스위치(212)를 제어하기 위한 장치(214) - 상기 제어 장치(214)는 상기 서미스터(210)의 저항과 독립적으로 상기 제어 신호(VGS)를 제공하도록 상기 스위치(212)에 연결됨 - 를 포함하는
    능동 방전 장치(200; 500).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치(214)를 상기 스위치(2)에 연결하는, 상기 제어 신호(VGS)를 제공하기 위한 적어도 하나의 연결부(216, 218)를 더 포함하되,
    상기 서미스터(210)는 상기 제어 신호(VGS)를 제공하기 위한 각각의 연결부(216, 218) 외부에 위치되는
    능동 방전 장치(200; 500).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치(212)는 상기 방전 전류(iD)를 위한 입력 단자(D), 상기 방전 전류(iD)를 위한 출력 단자(S) 및 제어 단자(G)를 구비하고, 상기 제어 신호(VGS)는 상기 제어 단자(G)와 상기 출력 단자(S) 사이의 제어 전압(VGS)이며,
    상기 능동 방전 장치는, 상기 제어 장치(214)를 상기 제어 단자(G) 및 상기 출력 단자(S)에 각각 연결하는, 상기 제어 신호(VGS)를 제공하기 위한 2개의 연결부(216, 218)를 포함하는
    능동 방전 장치(200; 500).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 서미스터(210)는 상기 분기(204)의 상기 제1 단부(206)와 상기 스위치(212)의 상기 입력 단자(D) 사이에 연결되는
    능동 방전 장치(200).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 서미스터(210)는 상기 스위치(212)의 상기 출력 단자(S)와 상기 분기(204)의 상기 제2 단부(208) 사이에 연결되는
    능동 방전 장치(500).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 장치(214)를 상기 출력 단자(S)에 연결하는, 상기 제어 신호를 제공하기 위한 상기 연결부(218)는 상기 스위치(212)의 상기 출력 단자(S)와 상기 서미스터(210) 사이에 위치한 상기 분기(204)의 지점(P)과 상기 제어 장치(214) 사이의 연결부(220)를 포함하는
    능동 방전 장치(500).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서미스터(210)는 예를 들어, 그들 사이에 개재된 단열 장벽(213)에 의해 상기 스위치(212)로부터 열적으로 분리되는
    능동 방전 장치(200; 500).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서미스터(210)는 상기 스위치(212)로부터 적어도 1cm 떨어진 곳에 위치하는
    능동 방전 장치(200; 500).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    25℃에서 상기 서미스터(210)의 저항은 상기 폐쇄 상태에서 상기 스위치(212)의 저항보다 적어도 10배, 바람직하게는 100배, 더 바람직하게는 1000배 더 높은
    능동 방전 장치(200; 500).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서미스터(210)는,
    상기 스위치(212)보다 더 많은 전력을 소산시키는 기능과,
    상기 서미스터(210)의 온도가 상승할 때 상기 방전 전류(iD)를 제한하는 기능과,
    상기 측정된 전압이 상기 스위치(212)의 명령(CMD)에 따라 예상되는 전압과 다를 때 오류 메시지를 보내도록 설계된 검증 모듈(226)에 의해 측정되는, 상기 방전 전류(iD)를 나타내는 전압을 갖는 기능
    중 하나 이상, 바람직하게는 세 가지 모두를 수행하도록 설계되는
    능동 방전 장치(200; 500).
  11. 전기 에너지 저장 장치(C1, C2, C3, 102, 114)를 능동적으로 방전하는 방법(400)으로서,
    개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경하기 위해 스위치(212)에 제어 신호(VGS)를 제공하는 단계(404) - 상기 스위치(212)는 분기(204)의 일부를 형성하며, 상기 분기(204)는 상기 스위치(212) 외에, 상기 전기 에너지 저장 장치(C1, C2, C3, 102, 114)의 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되는 제1 및 제2 단부(206, 208) 및 서미스터(210)의 온도에 따라 증가하는 저항을 갖는 상기 서미스터(210)를 포함하고, 상기 서미스터(210)와 상기 스위치(212)는 2개의 상기 단부(206, 208) 사이에서 서로에 연결됨 - 와,
    상기 스위치(212)를 상기 폐쇄 상태로 변경하여, 방전 전류(iD)가 상기 제1 단부(206)를 통해 유입되고, 상기 서미스터(210)와 상기 스위치(212)를 차례로 통과해 흐르며, 상기 제2 단부(208)를 통해 나오게 하는 단계(406)와,
    방전 시간 동안 상기 서미스터(214)의 저항 변화와 독립적으로 상기 제어 신호(VGS)를 유지하는 단계를 포함하는
    방법(400).
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