차량내 전기 회로망의 배터리 극성 변환 방지 장치 {REVERSE BATTERY PROTECTION DEVICE FOR THE ON-BOARD ELECTRIC NETWORK OF A VEHICLE}
자동차의 특정 장애 상황에서는 배터리와 가능한 가까운 거리에서 차량내 회로망을 갑자기 차단하는 것이 바람직하다. 외부 배터리가 배터리 점퍼 케이블(battery jumper cable)의 교환으로 인해 잘못된 극성으로 배터리의 출력부에 접속되는 스타트 보조시의 배터리 극성 변환이 그러한 경우이다. 이 경우, 차량내 배터리의 손상 외에도 회로망의 전자 시스템이 파괴된다. 이러한 위험을 피하기 위해, 지금 까지는 다른 장치에서도 널리 사용되는 것 처럼 차량내의 전자 시스템을 직렬 다이오드 또는 정류기 브릿지에 의해 보호하는 것이 일반적이다. 그러나 이것은, 정상 작동 동안 각각의 직렬 다이오드를 통해 전력이 변환되는 단점이 있다. 차량에서 이러한 추가적인 전력 소비는 매우 바람직하지 못하다. 이 외에도 현대 차량의 다수의 전자 시스템에서의 이러한 개별적인 퓨즈 보호(fuse protection)는 부품 및 회로 기술에서 높은 비용을 의미한다. 다른 장애 요소, 특히 차량내 회로망에서의 단락에 대한 안전 조치로 이미 다양한 방법이 공지되어 있다. DE 41 10 240 C1에는 차량내의 주 전류 경로의 퓨즈 보호 장치가 공지되어 있다. 이 경우, 단락 상황이 다양한 센서 및 비교기에 의해 검출되고 전류 회로의 분리를 위해 평가된다. 상기의 경우, 단절 부재로는 예를 들어 프라이머(primer) 또는 전자기 액추에이터가 언급되며 상기 방식의 액추에이터의 구조 및 기능은 자세히 설명되지 않는다. 그러나 전자기 시스템을 갖는 과전류-차단기 형태의 부하 분리 스위치는 다른 사용 목적으로 예를 들어 EP 0 322 987 B1에 공지되어 있다.
본 발명은, 2개의 출력 전극에 상이한 전위를 갖는 2개의 전류 라인이 제공된 배터리를 갖는 차량내 전기 회로망의 배터리 극성 변환 방지 장치에 관한 것이다.
도 1은, 양극이 부하 전류 라인(2)에 접속되고 음극이 접지 라인(3)에 접속된, 배터리(1)를 도시한다.
본 발명의 목적은, 간단하고 효과적으로 배터리 접속부의 배터리 극성 변환으로부터 차량의 회로망을 보호할 수 있는 보호 장치를 제공하는 것이다. 상기 목적은 본 발명에 따라, 제 1 전위를 전달하는 직렬 회로의 전류 라인에 전자기 분리 스위치의 분리 콘택부가 끼워지고, 상기 전자기 분리 스위치가 코어 및/또는 요오크(yoke) 및 분리 콘택부를 갖는 강자기 회로를 작동하는 전기자를 형성하며, 낮은 저항을 갖는 분기(shunt)가 배터리 반대편의 분리 콘택부측으로부터 차단 방향으로 접속된 다이오드를 통해 제 2 전위를 전달하는 전류 라인으로 유도되고, 상기 분기가 분리 스위치의 강자기 회로를 교차하여 지나가는 것에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 보호 장치는 전자기 분리 스위치를 이용하며, 상기 분리 스위치는 반응시 전류 회로에 배치된 콘택부를 통해 상기 전류 회로를 차단한다. 간단한 회로 기술적 조치에 의해, 즉 배터리 극성 변환시에 다이오드를 통해 제공된 분기에 의해 상기 자기 스위치가 차단되며, 이 경우, 상응하는 공간적 배열, 즉 커플링시의 높은 단락 전류가, 전기자를 리프팅(lifting)하여 콘택부를 개방하기 위해, 자기 회로에서 충분히 높은 여자(excitation)를 형성한다. 이 경우, 분기는, 요오크와 코일 사이에서 또는 요오크 외부에서 그것의 길이 방향에 대해 대략적으로 수직으로 지나감으로써, 한번 또는 절반의 권선을 형성한다. 잘못된 극성의 단락 전류를 갖는 자기 시스템의 차단은 코일 권선의 공동 작용 없이 이루어져서, 이러한 목적에서 자기 시스템은 기본적으로 권선 없이 사용될 수 있다. 그러나 실제적인 사용에서는, 정상 작동시에, (올바른 극성의) 단락 전류 또는 충격-가속 센서의 고장시와 같은 장애 요소가 있을 때 예를 들어 배터리를 분리하기 위해, 코일 권선에 의해 차단되는 전자기 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 보호 장치는 배터리 분리 스위치와 접속되며, 상기 배터리 분리 스위치는 위치적으로 배터리 영역에 배치되며 코일 및 요오크를 갖는 전자기 시스템을 포함한다. 이 경우, 분기는 도전성이 우수한 금속으로 이루어진 시이트 스트립(sheet strip) 형태로 권선과 요오크 사이를 지나갈 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 자세히 살펴보면 하기와 같다. 도 1은, 양극이 부하 전류 라인(2)에 접속되고 음극이 통상적으로 접지 라인(3)에 접속되는, 배터리(1)를 도시한다. 도시된 실시예에서 상기 2개의 전류 라인은 개략적으로 도시된 분리 스위치 유닛을 관통하여 지나가며, 상기 분리 스위치 유닛의 출력부에는 회로망 클램프(5 및 6)가 배치된다. 상기 차량내 회로망에는 예를 들어 전자 시스템이 접속되며, 상기 전자 시스템은 어떤 경우에도 회로망의 배터리 극성 변환을 방지해야 한다. 배터리 극성 변환에 대한 위험은 특히, 차량내 배터리(1)가 조립시 잘못 접속되거나 약한 배터리를 지원하기 위해 추가 외부 배터리(7)가 스타트 보조 케이블(8)을 통해 잘못된 극성과 접속될 때 발생한다. 분리 스위치 유닛(4)에는 개략적으로 도시된 전자기 시스템(9)이 배치되고, 상기 전자기 시스템(9)은 코일(10), U-자형 요오크(11) 및 리프팅 전기자(12)를 포함한다. 상기 전기자(12)는, 전기자(12)의 리프팅시 개방되고 이에 따라 전류 라인(2)이 차단되는, 브레이크 콘택부(break contact)를 작동시킨다. 전기자(12)와 분리 콘택부(13) 사이의 기계적 커플링은 개략적으로만 도시되었다. 이러한 커플링은 실제로, 전기자가 다시 정지 위치로 복귀하더라도, 해제 후 콘택부가 개방되고 개방된 상태로 유지되도록 형성된다. 그러면 콘택부(13)는 손동작에 의해 작동 엘리먼트(14)를 통해 차단된다. 상기 방식의 과전류 차단기는 전류 회로망용으로 공지되어 있어서, 당업자가 선행기술로부터 상응하는 구조를 선택할 수 있다. 리프팅 자기 시스템 대신에 예를 들어 컷아웃(cut out) 전기자를 갖는 다른 릴레이 자기 시스템이 사용될 수 있다. 자기 시스템(9)의 정상적인 차단을 위해 제어 장치(16)로부터 나온 여자기 신호가 코일 접속부(15)를 통해 코일(10)에 전달된다. 상기 제어 장치(16)는 임의의 신호, 예를 들어 전류 센서(17) 또는 충격 가속 센서(18)의 신호를 평가할 수 있다. 본 발명에 있어서 물론 자기 시스템(9)의 특별한 구조 및 특별한 제어는 중요하지 않다. 중요한 것은, 여기서 예를 들어 요오크(11) 및 전기자(12)에 의해 형성된 자기 회로를 갖는 자기 시스템의 존재이다. 본 발명에 따라, 분기 라인(20)이 부하 전류 라인(2)과 배터리 반대쪽 콘택부(13)측 사이에서 접지 라인(3), 예를 들어 접속점(21)으로 접속된다. 상기 분기 라인(20)은 예를 들어 도전성이 우수한 시이트 스트립(22)의 형태로 강자기 회로(11, 12)를 관통하여 또는 상기 강자기 회로(11, 12) 가까이로 지나가서, 상기 시이트 스트립(22)이 강자기 회로에 거의 수직으로 교차하여 지나간다. 이 외에도 분기 회로(20)에 다이오드(23)가 배치되고, 상기 다이오드(23)는 정상적으로 조립된 차량내 배터리(1)와 관련하여 차단 방향으로 접속된다. 분기 회로는 외부 배터리(7)의 극성 변환시에만 다이오드(23)에 의해 높은 단락 전류를 포함하며, 상기 단락 전류는 도체(20)를 통해 요오크(11) 및 전자기(12)의 강자기 회로에 자기 시스템(9)을 반응시키는 자기 흐름을 유도한다. 상기 전자기(12)는 리프팅되고 콘택부(13)를 개방한다. 분기(20) 및 다이오드(23)에 의한 상기 보호 회로에 의해 배터리 극성 변환시 차량내 회로망에서의 전압은 대략적으로 다이오드에 의한 전압 하강에 상응하며 따라서 약 -1 볼트이다. 상기 전압은 매우 짧은 시간동안만 인가된다. 왜냐 하면, 설명한 바와 같이, 다이오드를 통해 흐르는 단락 전류가 1000분의 1초 이내에서 자기 시스템을 차단하고 콘택부(13)를 개방하기 때문이다. 본 발명에 따른 보호 장치는, 직렬 다이오드를 갖는 지금 까지의 보호 회로와 비교하여 더이상 각각의 개별 전자 시스템을 배터리 극성 변환으로부터 보호할 필요가 없다는 장점이 있다. 이 외에도 각각의 직력 다이오드와 접속된 전력 변환 장치가 생략된다. 상기 시스템은 자기 시스템내의 단락 전류를 직접적으로 이용함으로써 추가 전자 부품이 필요치 않으며 차단을 위한 에너지 저장기가 필요치 않다. 게다가, 상기 시스템은 하나의 다이오드만을 필요로 하며, 전자기 시스템이 분리 회로로서 존재할 경우 분기를 위한 도체를 필요로 한다. 또한, 이것은 회로 기술적인 비용 측면에서 매우 저럼하며 경제적이다. |
