KR102843391B1

KR102843391B1 - 릴레이, 릴레이 시스템 및 릴레이 시스템의 동작 방법

Info

Publication number: KR102843391B1
Application number: KR1020200002178A
Authority: KR
Inventors: 미카엘 하인들; 막시밀리안 호퍼
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2025-08-05
Anticipated expiration: 2040-01-07
Also published as: KR20200090104A; EP3683087A1

Abstract

본 발명의 실시 예는 릴레이, 릴레이 시스템 및 이를 동작시키는 방법에 관한 것으로, 상기 릴레이는, 제1 도체와 연결되도록 구성된 제1 메인 커넥터, 제2 도체와 연결되도록 구성된 제2 메인 커넥터, 상기 제1 메인 커넥터와 연결된 제1 버스바, 상기 제2 메인 커넥터와 연결된 제2 버스바, 닫힘 위치와 개방 위치 사이에서 움직일 수 있는 회로 차단기, 및 상기 회로 차단기를 구동하기 위한 코일을 포함하며, 제1 온도 감지 소자가 상기 제1 버스바 상에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 회로 차단기는 상기 닫힘 위치에서는 상기 버스바들 사이에 전기적 연결을 수립하기 위해 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 모두에 접촉하고, 상기 개방 위치에서는 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 양쪽으로부터 이격 된다.

Description

릴레이, 릴레이 시스템 및 릴레이 시스템의 동작 방법{RELAY, RELAY SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 릴레이, 릴레이 시스템 및 릴레이 시스템의 동작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 안전 애플리케이션에 사용하기 위한 릴레이, 릴레이 시스템 및 릴레이 시스템의 동작 방법에 관한 것이다.

최근 동력원으로 전기 전력을 사용하여 화물들 및 사람들을 수송하기 위한 차량들이 개발되고 있다. 이러한 전기 차량은 충전식 전지에 저장된 에너지를 사용하는 전기 모터에 의해 구동되는 차량이다. 전기 차량은 전적으로 전기 모터에 의해서만 구동되거나, 예를 들어 가솔린 발전기에 의해 구동되는 구동되는 하이브리드 차량의 형태일 수도 있다. 또한, 차량은 전기 모터와 기존의 연소 엔진의 조합을 포함 할 수도 있다. 일반적으로, 전기 차량용 전지(electric vehicle battery, EVB) 또는 견인 전지(traction battery)는 전지 전기 차량(battery electric vehicle, BEV)의 추진력을 공급하는 데 사용되는 전지이다. 전기 차량용 전지는, 지속된 기간 동안 전력을 공급하도록 설계되었으므로, 시동(starting), 조명(lighting), 및 점화(ignition)용 전지와 다르다. 이차 전지(rechargeable 또는 secondary battery)는 충전과 방전을 반복적으로 할 수 있다는 점에서, 화학 에너지로부터 전기 에너지로 비가역적 변환만을 하는 일차 전지(primary battery)와 다르다. 저용량의 이차 전지는 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 장치용 전원으로서 사용되는 반면, 고용량의 이차 전지는 하이브리드(hybrid) 차량 등을 위한 전원으로 사용된다.

일반적으로, 이차 전지들은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 전극 조립체에 전기적으로 연결되는 전극 단자들을 포함한다. 양극, 음극 및 전해질 용액의 화학적 반응을 통해 이차 전지의 충전 및 방전이 가능하도록 하기 위해, 이차 전지의 케이스 내부로 전해질 용액이 주입된다. 케이스의 형상은 예를 들어, 원통형, 직사각형 등으로 전지의 용도에 따라서 달라진다. 최근 개발 중인 전기 차량들에는 랩탑(laptop) 및 가전 제품에 널리 사용되는 것으로 알려진 리튬 이온(및 비슷한 리튬 폴리머) 전지가 주로 적용된다.

이차 전지들은 예를 들어, 전기 차량의 모터 구동을 위한 경우와 같이 높은 에너지 밀도를 제공하기 위해, 직렬 및/또는 병렬로 결합된 복수의 단위 전지셀로 형성되는 전지 모듈로 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 고출력의 충전식 전지를 구현하기 위해, 필요한 전력량에 따라 복수의 단위 전지셀의 전극 단자들을 연결하여 형성된다.

전지 팩은 여러 개의 전지 모듈들의 세트이다. 전지 모듈들은 요구되는 전압, 용량 또는 전력 밀도를 제공하기 위해, 직렬, 병렬 또는 두 가지의 혼합 방식으로 구성될 수 있다. 전지 팩의 구성 요소들에는 각각의 전지 모듈들과, 이들 간의 전기 전도성을 제공하는 인터커넥트(interconnect)들이 포함된다.

전지의 전력 출력 및 충전에 대한 고정(static) 제어만으로는 전지 시스템에 연결된 다양한 전기 소비자들의 동적 전력 수요를 충족시키기에 충분하지 않다. 따라서, 전지 시스템과 전기 소비자의 제어기 사이에는 지속적 또는 간헐적인 정보 교환이 요구된다. 전지 시스템은 통상적으로 전술한 정보를 처리하기 위해 전지 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 및/또는 전지 관리 유닛(Battery Management Unit, BMU)을 포함한다. BMS/BMU는 적절한 통신 버스, 예를 들어, SPI 또는 CAN 인터페이스를 통해 다양한 전기 소비자들의 제어기와 통신할 수 있다. BMS/BMU는 안전 작동 영역 외부에서 동작하는 것으로부터 전지를 보호하거나, 전지의 상태 모니터링, 보조 데이터 산출, 데이터 보고, 전지의 환경 제어, 전지 인증, 및/또는 전지 밸런싱 등에 의해, 전지 팩을 관리하도록 제공된다.

전력의 사용 정도(10kW에서 120kW 이상의 구동력)에 관계없이 BEV의 차량 전기 시스템은 매우 높은 복잡성을 가진다. BEV는 순수 연소 모터(12 VDC/24 VDC)가 장착된 차량에 비해 작동 전압이 크게 높아야 하고, 고전압 전지가 온보드 전기 시스템에 충전식 에너지원으로 통합되어 있다. 따라서 BEV에서는 릴레이들, 커넥터들 및 와이어들과 같은 구성 요소들에 대해 더 높은 요구 사항들, 그리고 추가적인 요구 사항들이 발생한다. 예를 들어, BEV에서는 최대 1,000VDC 이상의 전압 및 킬로 암페어 단위의 단락 전류가 발생할 수 있기 때문에, BEV의 작동 및 안전 컨셉은 위험한 전위의 접촉을 방지하고 대인 보호가 보장되어야만 한다.

BEV에 장착되는 전지 시스템과 같은 고전압 에너지 저장 장치는 다양한 경우에 전기 시스템에서 능동적으로 분리 가능해야 하며 다시 연결 또한 가능해야 한다. 또한, 정상 작동 시, 유지 보수/서비스 중, 그리고 특히 사고가 발생하거나 고장이 발생한 경우(예를 들어, 충돌, 단선(line interruption) 등), 전기 절연이 확보되어야만 한다. BEV, 특히 BEV의 전지 시스템에서 전류 차단은 매우 복잡하면서도 안전과 관련된 기능이다.

ISO 26262와 같은 안전 표준을 고려해야 하는 사실 때문에, BEV에서는 전류 차단을 위해 통상적으로 하이-앤드-로우 사이드(high-and-low-side) 릴레이가 사용된다. BEV는 전류 차단 외에도 고속 충전 애플리케이션/기능을 위한 추가 릴레이들을 필요로 한다. 현재까지, 이러한 릴레이들은 일반적으로 표준 릴레이로 구현되며, 릴레이에 안전 조치가 직접 구현되지는 않았다. 최근 릴레이에 대한 접근 방식은, 엄격한 안전 요구 사항들에 따라 릴레이를 설계하고 있어, 릴레이의 성능이 실제 필요한 것보다 훨씬 높아지고, 그 결과 릴레이 단가가 비싸지는 단점이 있다.

특히, 릴레이 소싱(sourcing)의 경우 여러 최악의 케이스를 고려해야 한다. 예를 들어, 환경 온도는 60 °C로 가정하고, 도체 온도는 또한 자체 발열 영향 없이 60 °C로 유지되는 것으로 가정하여 고려할 필요가 있다. 이 외에도, 릴레이 코일의 저항에 대해 최악의 케이스로 고려해야할 가정들이 더 있다. 이러한 가정들은 코일의 저항이 온도에 의존한다는 사실에 따라 선택해야 하지만, 릴레이의 코일 온도는 다양한 상황에 대해 알려져 있지 않다.

위에서 살펴본 바와 같이, 안전 요구 사항을 충족시키기 위해 릴레이의 설계는 다양한 최악의 케이스에 대한 가정들 때문에 필요한 것보다 훨씬 더 강건할 수 밖에 없어, 릴레이는 결국 매우 비싼 장치가 될 수 밖에 없다. 그럼에도 불구하고, 이렇게 강건하게 설계된 릴레이 장치들의 경우에도 과전류 모니터링(over current monitoring, OCM)의 구현이 추가로 필요할 수 있다.

본 발명의 실시 예를 통해 해결하고자 하는 과제는, ISO 26262와 같은 다양한 표준에 따른 안전 요구 사항을 충족하면서도, 저렴한 단가로 구현이 가능한 릴레이, 릴레이 시스템 및 릴레이 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는 안전 애플리케이션에 사용하기에 적합한 릴레이에 관한 것이다. 상기 릴레이는, 제1 도체(conductor)와 연결되도록 구성된 제1 메인 커넥터(main connector), 제2 도체와 연결되도록 구성된 제2 메인 커넥터, 상기 제1 메인 커넥터와 연결된 제1 버스바(busbar), 상기 제2 메인 커넥터와 연결된 제2 버스바, 및 회로 차단기(circuit breaker)를 포함한다. 상기 회로 차단기는 닫힘 위치(closed position)와 개방 위치(open position) 사이에서 이동할 수 있다. 상기 닫힘 위치에서, 상기 회로 차단기는 상기 버스바들 사이에 전기적 연결을 수립하기 위해, 상기 제1 버스바 및 상기 제2 버스바 모두에 접촉된다. 상기 개방 위치에서 상기 회로 차단기는 상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바 양쪽으로부터 이격된다. 따라서, 상기 개방 위치에서는, 상기 버스바들 사이의 전기적 연결이 수립되지 않는다.

또한, 상기 릴레이는 코일을 포함하며, 상기 코일은 상기 코일을 통해 흐르는 전류에 따라 상기 회로 차단기를 구동하기 위한 것이다. 즉, 상기 코일에 전류가 공급되면 상기 코일에 의해 발생된 자기장의 존재, 또는 그러한 자기장의 부재는 상기 회로 차단기가 개방 또는 닫힘 위치로 이동하도록 할 수 있다.

또한, 제1 온도 감지 소자(temperature sensing element)가 상기 제1 버스바(120a) 상에 배치된다.

"버스바 상에"는 상기 온도 감지 소자가 상기 버스바에 직접 배치 되어 있음을 나타낼 수 있다. 이 경우, 상기 버스바와 상기 온도 감지 소자 사이에 전기 절연층이 형성될 수도 있다. "버스바 상에"는 상기 버스바에 직접 배치되지 않은 경우에도, 상기 온도 감지 소자가 상기 버스바 근처에 위치하여 상기 버스바의 기 설정된 온도 범위 내의 온도가 상기 온도 감지 소자에 의해 측정될 수 있음을 나타낼 수도 있다. 이는 다른 온도 감지 소자에 대해 필요한 부분만 약간 수정하여 적용할 수 있으며, 상기 버스바 대신에 상기 코일이 사용될 수도 있다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 제2 온도 감지 소자가 상기 제2 버스바 상에 배치된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 메인 커넥터뿐만 아니라 상기 제1 및 제2 버스바는 각각 고전압 전류, 특히 고전압 직류(high-voltage direct current, HVDC)를 전도하도록 구성된다. 상기 고전압 전류는 100 kV 내지 1,500kV 사이의 전위에서 흐르는 전류를 지칭할 수 있다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제1 온도 감지 소자는 부온도계수(negative temperature coefficient, NTC) 서미스터(thermistor) 또는 정온도계수(positive temperature coefficient, PTC) 서미스터이다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제2 온도 감지 소자는 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터이다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 제3 온도 감지 소자가 상기 코일 상에 배치된다. 상기 제3 감지 소자는 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터 일 수 있다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 릴레이는 하우징 내에 위치된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 릴레이는 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된 제1 제어 커넥터(control connector)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 제어 커넥터는 상기 제1 코일 전류 접속 수단(coil current junction means) 및 제2 코일 전류 접속 수단을 갖는다. 상기 코일은 제1 단자 및 제2 단자를 갖는다. 상기 제1 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 상기 제2 단자와 전기적으로 연결된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제1 제어 커넥터는 플러그이고, 상기 제1 및 제2 코일 전류 접속 수단들은 상기 플러그 내 핀들로서 형성된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제1 제어 커넥터는 소켓이고, 상기 제1 및 제2 코일 전류 접속 수단들은 상기 소켓의 리시빙 홀(receiving hole)들로서 형성된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제1 제어 커넥터는 상기 하우징에 고정된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 릴레이는 상기 릴레이에 포함된 상기 온도 감지 소자들 각각에 의해 출력된 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된 제2 제어 커넥터를 더 포함한다. 상기 제2 제어 커넥터는 상기 릴레이에 포함된 상기 온도 감지 소자들 각각을 위한, 제1 감지 소자 접속 수단 및 제2 감지 소자 접속 수단을 포함한다. 상기 온도 감지 소자들 각각은, 접지에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 및 상기 온도 감지 소자들 각각에 의해 출력된 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 연결되는 제2 단자를 갖는다. 각 온도 감지 소자에 대해, 상기 각 온도 감지 소자의 제1 단자는 상기 각 온도 감지 소자를 위한 상기 제1 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결되고, 상기 각 온도 감지 소자의 제2 단자는 상기 각 온도 감지 소자를 위한 상기 제2 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제2 제어 커넥터는 플러그이고, 각 온도 감지 소자를 위한 상기 제1 및 제2 감지 소자 접속 수단은 상기 플러그 내 핀들로 형성된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제2 제어 커넥터는 소켓이고, 각 온도 감지 소자를 위한 상기 제1 및 제2 감지 소자 접속 수단은 상기 소켓 내 리시빙 홀들로서 형성된다.

상기 릴레이의 일 실시 예에서, 상기 제2 제어 커넥터는 하우징에 고정된다.

상기 릴레이의 다른 실시 예에서, 상기 릴레이는 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된 제어 커넥터를 더 포함한다. 상기 제어 커넥터는 상기 제1 코일 전류 접속 수단 및 상기 제2 코일 전류 접속 수단을 갖는다. 상기 코일은 제1 단자 및 제2 단자를 갖는다. 상기 제1 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 상기 제2 단자와 전기적으로 연결된다. 상기 제어 커넥터는 또한 상기 릴레이에 포함된 상기 온도 감지 소자들 각각에 의해 출력된 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된다. 상기 제어 커넥터는 상기 릴레이에 포함된 상기 온도 감지 소자들 각각을 위한, 제1 감지 소자 접속 수단 및 제2 감지 소자 접속 수단을 포함한다. 상기 온도 감지 소자들 각각은, 접지에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 및 상기 온도 감지 소자들 각각에 의해 출력된 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 연결되는 제2 단자를 갖는다. 각 온도 감지 소자에 대해, 상기 각 온도 감지 소자의 제1 단자는 상기 각 온도 감지 소자를 위한 상기 제1 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결되고, 상기 각 온도 감지 소자의 제2 단자는 상기 각 온도 감지 소자를 위한 상기 제2 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결된다.

상기 릴레이의 다른 실시 예에서, 상기 제어 커넥터는 플러그이고 각 접속 수단(즉, 상기 코일 전류 접속 수단들 및 상기 감지 소자 접속 수단들 중 어느 하나)은 상기 플러그 내의 핀으로서 형성된다.

상기 릴레이의 다른 실시 예에서, 상기 제어 커넥터는 소켓이고 각 접속 수단은 상기 소켓 내 리시빙 홀로서 형성된다.

상기 릴레이의 다른 실시 예에서, 상기 제어 커넥터는 상기 하우징에 고정될 수 있습니다.

본 발명의 다른 양태는 안전 애플리케이션에 사용하기 위한 릴레이 시스템에 관한 것으로서, 상기 릴레이 시스템은, 상기 릴레이, 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단, 및 상기 릴레이에 포함된 상기 온도 감지 소자들의 온도 신호를 수신 및 평가하기 위한 수단을 포함한다. 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단은, 상기 온도 감지 소자들 각각에 대해, 상기 온도 감지 소자들로부터 출력된 온도 신호들을 수신하고, 상기 온도 신호들에 기초하여 온도 값을 결정하며, 상기 온도 값이 상기 온도 감지 소자들 각각에 대해 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 검출하도록 구성된다. 또한, 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단은, 상기 온도 감지 소자들 중 하나의 온도 신호에 대해 평가된 온도 값이 각 온도 감지 소자와 관련하여 기 설정된 상기 임계치를 초과하는 것을 검출하면, 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단으로 정지 신호를 전송하도록 추가로 구성된다. 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단은, 상기 온도 신호를 수신 및 평가하기 위한 수단으로부터 상기 정지 신호를 수신하면, 상기 회로 차단기가 상기 닫힘 위치에 있는 경우 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치로 이동하거나, 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치에 있으면 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치에 유지되도록 제어하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 양태는 전술한 상기 릴레이 시스템을 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은, a) 상기 릴레이에 포함된 상기 온도 감지 소자들 각각에 의해, 각 온도 감지 소자의 위치에서의 온도를 지속적으로 측정하고, 상기 측정에 기초해, 온도 신호들을 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단으로 지속적으로 출력하는 단계; b) 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 의해, 상기 온도 감지 소자들 각각에 의해 출력되는 상기 온도 신호들을 지속적으로 수신하는 단계; c) 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 의해, 수신된 온도 신호 각각에 대해, 각각의 온도 신호에 기초한 온도 값을 지속적으로 결정하는 단계; d) 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 의해, 상기 c)단계에서 결정된 상기 온도 값들 각각에 대해, 상기 온도 값이 각 온도 감지 소자와 관련해 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 지속적으로 검출하는 단계; e) 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단에 의해, 상기 온도 감지 소자들 중 하나의 온도 신호에 대해 평가된 상기 온도 값이 각 온도 감지 소자와 관련해 기 설정된 상기 임계치를 초과하는 것을 검출하면, 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단으로 정지 신호를 전송하는 단계; 및 f) 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단에 의해, 상기 온도 신호들을 수신 및 평가하기 위한 수단으로부터 상기 정지 신호를 수신하면, 상기 회로 차단기가 닫힘 위치에 있으면 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치로 이동하거나, 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치에 있으면 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치를 유지하도록 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예들에 따르면 ISO 26262와 같은 다양한 표준에 따른 안전 요구 사항을 충족하면서도, 저렴한 단가로 구현이 가능한 릴레이, 릴레이 시스템 및 릴레이 시스템의 동작 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 릴레이의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이와 함께 사용되는 커넥터의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이의 비용-성능 관계를 종래 기술에 따른 릴레이와 비교하여 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참고로 하여 여러 실시 예들에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예들의 효과 및 특징, 그리고 그 구현 방법을 상세히 설명하며, 특별히 언급되지 않는 한, 첨부 도면 및 상세한 설명 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타내며, 그에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 본 문서에서 "및/또는"이라는 용어는 관련되어 열거된 복수의 항목들의 모든 조합 또는 복수의 항목들 중 어느 하나의 항목을 포함한다. 또한, 실시 예들을 설명 시 "~할 수 있다", "~일 수 있다"를 사용하는 것은 본 발명의 하나 이상의 실시 예를 나타낸다.

본 문서에서 "제1", "제2", 등의 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해서만 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2구성요소는 제1구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1구성요소도 제2구성요소로 명명될 수 있다.

다음의 실시 예들에 대한 설명에서, 단수 형태의 용어는 문맥에 달리 명시되지 않는 한 복수 형태를 포함할 수 있다.

특성, 영역, 고정 수, 단계, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 이들의 조합을 특정하기 위한 "포함한다", "포함하는" 등의 용어들은 다른 특성, 영역, 고정 수, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 그들의 조합을 배제하는 것은 아니다.

본 발명의 특징 및 이를 달성하기 위한 방법은 이하의 실시 예들 및 첨부된 도면의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명하며, 명세서 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시 예들은 본 발명의 양태 및 특징들을 당업자에게 충분히 전달할 수 있도록 예로서 제공된다. 따라서, 본 발명의 양태 및 특징들의 이해를 위해 당업자에게 필요하지 않다고 여겨지는 프로세스들, 요소들, 및 기술들은 설명되지 않을 수 있다. 특별히 언급하지 않는 한, 첨부된 도면 및 상세한 설명 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 따라서 그에 대한 설명은 반복되지 않는다. 도면에서, 엘리먼트들, 층들 및 영역들의 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다.

본 문서에서 "제1", "제2", "제3" 등의 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이들 용어들은 하나의 구성요소, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 구성요소, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 이하에서 설명되는 제1 구성요소, 제1 성분, 제1 영역, 제1 층 또는 제1 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 제2 구성요소, 제2 성분, 제2 영역, 제2 계층 또는 제2 섹션으로 지칭될 수 있다.

본 문서에서, "아래에", "하부에", "위에", "상/상부에" 등과 같이 공간적인 관계를 나타내는 용어는 하나의 구성요소 또는 특징들 간의 관계를 설명함에 있어 설명의 편의를 위해 사용될 수 있다. 이러한 공간적인 관계를 나타내는 용어들은 도면에 도시된 방향뿐만 아니라, 장치의 사용 또는 작동 시 달라지는 방향들 또한 포함하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집히면, 다른 요소 또는 특징의 "아래" 또는 "하부"로 기술된 요소 또는 특징은, 상기 다른 요소 또는 특징의 "위" 또는 "상부"로 배향될 수 있다. 따라서, "아래에", "하부에" 등의 예시적인 용어들은 위와 아래 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 다른 방향으로 회전할 수도 있고(예를 들어, 90도 또는 다른 방향으로 회전될 수 있음), 본 명세서에서 공간적인 관계를 기술하는 기술어는 그에 따라 해석되어야 한다.

본 문서에서 하나의 구성요소 또는 층이 다른 구성요소 또는 층에 대해 "상에", "연결된", 또는 "결합된" 것으로 기재되는 경우에 있어, "상에", "연결된" 및 "결합된" 것은 직접, 또는 하나 이상의 다른 구성요소 또는 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, 하나의 구성요소 또는 층이 2개의 구성요소 또는 층 "사이"에 있는 것으로 기재되는 경우, 2개의 구성요소 또는 층 사이의 유일한 구성요소 또는 층이거나, 하나 이상의 개재된 다른 요소 또는 층이 존재함으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수 형태는 문맥 상 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 경우 특성, 영역, 고정 수, 단계, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 이들의 조합을 특정하기 위한 "포함한다", "포함하는" 등의 용어들은 다른 특성, 영역, 고정 수, 프로세스, 요소, 소자, 부품, 성분, 및 그들의 조합을 배제하는 것은 아니다. 본 문서에서 "및/또는"이라는 용어는 관련되어 열거된 복수의 항목들의 모든 조합 또는 복수의 항목들 중 어느 하나의 항목을 포함한다. 구성요소들의 목록 앞에서의 "적어도 하나"와 같은 표현은 구성 요소들의 전체 목록을 수식하고, 목록의 개별 구성요소를 수식하지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "실질적으로", "약", "대략" 및 이와 유사한 용어들은 근사(approximation) 용어로 사용되고 정도(degree)를 나타내는 용어로는 사용되지 않으며, 측정 값들 또는 계산 값들에 내재된 편차를 설명하기 위한 것임을 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 또한, "실질적으로"라는 용어가 수치를 사용하여 표현될 수 있는 특징과 조합되어 사용되는 경우, "실질적으로"라는 용어는 ± 5%의 범위를 나타낸다. 또한, 본 발명의 실시 예를 기술할 때 "~할 수 있다", "~일 수 있다"를 사용하는 것은 본 발명의 하나 이상의 실시 예를 나타낸다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 실시 예에 따른 전자 장치 또는 전기 장치, 및/또는 임의의 다른 관련 장치, 또는 구성 요소들은, 임의의 적합한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 어플리케이션-주문형 집적 회로), 소프트웨어 또는 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들 장치의 다양한 구성 요소는 하나의 집적 회로(IC) 칩 또는 개별 IC 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 이들 장치의 다양한 구성 요소는 연성 인쇄 회로 필름, 테이프 캐리어 패키지(TCP), 인쇄 회로 기판(PCB), 또는 하나의 기판 상에 구현될 수 있다. 또한, 이들 장치들의 다양한 구성 요소들은 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 포함된 하나 이상의 프로세서에서 실행되고, 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하고, 본 문서에 설명된 다양한 기능을 수행하기 위해 다른 시스템 구성 요소와 상호 작용하는 프로세스 또는 스레드일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같이 표준 메모리 장치를 사용하는 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어 CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수도 있다. 또한, 당업자라면 본 발명의 예시적인 실시 예의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 컴퓨터 장비들의 기능이 단일 컴퓨팅 장치에 결합 또는 통합될 수 있으며, 특정 컴퓨팅 장치의 기능이 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들로 분산될 수 있음을 알 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어(기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술 및/또는 본 명세서와 관련하여 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야하며, 본 명세서에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다.

이하에서, 두 요소(예를 들어, 상기 버스바들)에 관한 "전기적으로 연결"이 의미하는 것은, 전류가 이들 요소들 중 하나로부터 다른 요소로 직접 흐르거나, 또는 이들 요소들이 직접 기계적으로 연결되지 않은 상황에서도 각각의 전위의 존재 하에 이들 요소들 중 하나로부터 다른 요소로 전류가 흐르는 임의의 경우 또는 상황들을 지칭한다. 후자의 경우, 요소들은 전도성 제3 요소(예를 들어, 와이어, 회로 차단기 등)에 의해 연결되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 릴레이(10)의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.

릴레이는 전기적으로 작동되는 스위치이다. 일반적으로 릴레이는 전자석을 사용하여 스위치를 기계적으로 작동시킨다. 릴레이는 별도의 저전력 신호로 회로를 제어해야 하거나 하나의 신호로 여러 회로를 제어해야 하는 경우에 사용된다.

도 1을 예로 들면, 간단한 구조의 전자기 릴레이(10)는 연철 코어(솔레노이드(solenoid), 미도시) 주위에 감긴 와이어 코일(wire coil)(140), 철과 같은 전도성 재료의 가동 회로 차단기(movable circuit breaker)(130), 그리고 제1 메인 커넥터(110a) 및 제2 메인 커넥터(110b)를 포함하는 적어도 한 쌍의 접점(contact)들을 포함하며, 적어도 한 쌍의 접점은 도체와 연결되도록 구성된다. 릴레이(10)는 하우징(160)을 포함할 수 있다. 각 커넥터(110a, 110b)는 버스바(120a, 120b)에 부착된다. 회로 차단기(130)는, 버스바들(120a, 120b) 모두에 접하여 이들 버스바들 사이에 전류 흐름을 허용하는 브릿지(bridge)를 형성하는 위치(이하, "닫힘 위치"라 칭함)와, 회로 차단기(130)가 버스바들(120a, 120b)에 접하지 않아 버스바들(120a, 12b) 사이의 전류 흐름을 방지하는 위치(이하, "개방 위치"라 칭함) 사이에서 움직일 수 있다. 도1을 예로 들면, 회로 차단기(130)는 개방 위치로 도시되어 있다.

도 1에서, 회로 차단기(130)는 코일(140)에 흐르는 전류에 의해 코일(140)이 여기되어 코일(140)에 의해 자기장이 발생될 때, 개방 위치로 끌어 당겨지도록 릴레이(10) 내에 배치된다. 회로 차단기(130)를 닫힘 위치로 이동시키기 위해서는, 코일(140)이 더 이상 여기되지 않거나(유휴 위치(idle position)에 있거나), 스프링(미도시)과 같은 수단이 회로 차단기(130)를 닫힘 위치로 압박하는 힘을 가하는 릴레이 내에 배치될 수 있다. 물론, 도 1에 도시된 예시 외에, 코일(140)이 여기되면 회로 차단기(130)가 버스바들(120a, 120b) 사이를 브리지하고(닫힘 위치), 코일이 여기되지 않으면 스프링과 같은 수단에 의해 회로 차단기(130)가 움직여 버스바들(120a, 120b)로부터 이격된 위치(개방 위치)까지 이동하도록, 릴레이(10)가 설계될 수도 있다. 어느 경우이든, 코일(140)의 설계 및 코일(140)을 여기시키기 위해 코일(140)에 공급되는 전류는, 회로 차단기(130)에 가해지는 자기력이 스프링 등의 대항력을 능가할뿐만 아니라, 또한, 추가적으로 버스바(120a, 120b) 및 회로 차단기(130)를 통해 흐르는 전류에 의해 발생된 힘을 어느 정도 능가하도록 선택되어야만 한다.

도 1의 릴레이(10)는 전지 전기 차량(battery electric vehicle, BEV)에서 고전압 직류를 스위칭하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 회로 차단기(130)가 닫힘 위치에 있으면, 고전압 전류가 회로 차단기(130)뿐만 아니라 커넥터들(110a, 110b) 사이에도 흐르고, 이에 따라 버스바(120a, 120b)를 통해서도 흐른다. 그리고, 스프링 등에 의해 가해지는 힘과 동일한 방향으로 향하는 고전압 전류에 의해 회로 차단기(130)에 추가적인 힘이 가해진다. 따라서, 릴레이(10), 특히 코일(140)의 설계 및 코일(140)에 공급되는 전류의 강도는, 코일(140)에 의해 발생되는 자기장에 의해 회로 차단기(130)에 가해지는 힘이 스프링 등의 힘과 고전압 전류의 합보다 더 강하도록 맞춰져야 한다.

도 1을 예로 들면, 플러그 형태의 제어 커넥터(170)가 하우징(160)의 상부에 제공되어, 제어 커넥터(170)와 연결된 코일(140)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 외부 제어 수단에, 대응하는 소켓(미도시)을 통해, 용이하게 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이(100)의 개략적인 단면도를 도시한다.

스위치로서의 기능과 관련하여, 도 2의 릴레이(100)는 도 1에 도시되고 상술된 종래 기술에 따른 릴레이(10)에 대응한다. 따라서, 도 2의 릴레이(100)를 구성하는 구성 요소들 중 릴레이(10)의 구성 요소들과 동일한 기능을 수행하는 구성요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.

도 2의 릴레이(100)에서, 각 버스바(120a, 120b) 상에는 온도 감지 소자(150a, 150b)가 배치된다. 버스바들(120a, 120b)과 그 위에 배치된 각각의 온도 감지 소자(150a, 150b) 사이에는 열전도성 재료로 만들어진 절연층이 배치될 수도 있다.

본 발명의 실시 예는 하나의 온도 감지 소자, 예를 들어 제1 버스바(120a) 상에 배치된, 제1 온도 감지 소자(150a)만으로도 작동이 가능하다. 그러나, 안전상의 이유들로, 즉, 릴레이(100)의 온도 감지 기능이 실패할 확률을 최소화하기 위해, 제2 버스바(120b) 상에 제2 온도 감지 소자(150b)가 추가로 배치될 수도 있다. 이 경우, 제1 및 제2 온도 감지 소자들(150a, 150b) 중 하나가 작동하지 않는 경우에도 버스바들(120a, 120b) 중 적어도 하나의 온도를 측정할 수 있다.

제1 온도 감지 소자(150a)는 부온도계수(negative temperature coefficient, NTC) 서미스터일 수 있다. 상이한 유형의 온도 감지 소자들을 사용하여 릴레이(100)의 안전성을 더욱 증가시키기 위해, 제2 온도 감지 소자(150b)는 정온도계수(positive temperature coefficient, PTC) 서미스터일 수 있다.

릴레이(100)는 코일(140) 상에 배치된 제3 온도 감지 소자(150c)를 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 코일(140)의 온도 또한 측정될 수 있다. 또한, 제3 온도 감지 소자(150c)는 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터일 수 있다.

서미스터는 저항 값이 표준 저항에 비해 온도에 의존적인 저항 유형이다. 서미스터는 다음의 두 가지 기본 유형이 있다. NTC 서미스터를 사용하면 온도가 상승함에 따라 저항이 감소한다. PTC 서미스터를 사용하면 온도가 상승함에 따라 저항이 증가한다. 이러한 유형의 온도 감지 소자들은 제조 및 소싱 비용이 저렴하다는 점에서 특히 유리하다.

버스바들(120a, 120b) 상에 배치된 제1 및 제2 온도 감지 소자들(150a, 150b)은 대응하는 버스바들(120a, 120b)의 온도를 지속적으로 측정한다. 또한, 제3 온도 감지 소자(150c)는 코일(140)의 온도를 측정한다. 온도 감지 소자들(150a, 150b, 150c)의 출력 신호(이하, '온도 신호'라 칭함)는 각 버스바(120a, 120b) 또는 코일(140) 각각의 온도의 평가 또는 결정을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 이 온도 신호는 적절한 평가 수단(미도시)에 의해 수신되어야 한다. 이러한 평가 수단은 릴레이(100)의 일부가 아니다. 온도 감지 소자들(150a, 150b, 150c)에 의해 측정된 온도들이 기 설정된 특정 임계치를 초과하는 경우, 평가 수단은 릴레이의 코일(140)에 공급되는 전류를 제어하는 제어 수단(미도시, 릴레이(100)의 일부가 아님)에 신호를 전송할 수 있다. 제어 수단은 평가 수단으로부터 각각의 신호를 수신함에 따라, 회로 차단기(130)가 닫힘 위치에 있는 경우, 회로 차단기(130)가 개방 위치로 가압되도록 코일(140)에 공급되는 전류를 제어 할 수 있다. 또한, 제어 수단은, 예를 들어, 릴레이(100)를 통해 전류를 공급받는 부하의 일부를 셧다운시킴으로써, 릴레이(100)의 버스바들(120a, 120b)을 통해 흐르는 전류를 감소시킬 수 있다.

온도 감지 소자들(150a, 150b, 150c)에 의해 출력으로서 생성된 온도 신호들은 적절한 평가 수단들에 의해 수신 가능해야 하기 때문에, 각각의 온도 감지 소자(150a, 150b, 150c)의 단자들은 커넥터(170)에 포함된 접속 수단들에 연결된다. 커넥터(170)는, 도 2 및 3에 도시된 바와 같은(각 접속 수단과 온도 감지 소자들(150a, 150b, 150c) 사이의 연결은 미도시됨), 플러그(plug)이고, 접속 수단들은 플러그의 핀(pin)으로 형성될 수 있다. 플러그는 릴레이(100)의 하우징(160)에 배치된다. 다른 실시 예에서는, 커넥터(170)는 플러그 대신에 소켓(socket)이 사용되며, 접속 수단을 형성하는 핀들은, 전기 접점을 수립하기 위해, 적합한 핀들을 수용하도록 구성된 구멍으로 대체될 수 있다.

평가 수단과의 연결을 위해, 각 온도 감지 소자마다 두 개의 접속 수단들이 사용될 수 있다. 이 경우, N개의 온도 감지 소자가 릴레이(100)에 사용되는 경우, 2N개의 접속 수단들이 온도 감지 소자용 커넥터(170)에 제공되어야 한다. 또한, 각 온도 감지 소자에 대해, 하나의 접속 수단은 접지와의 연결을 수립하도록 구성되고, 다른 접속 수단은 적절한 평가 수단들의 온도 신호용 입력 포트와의 연결을 수립하도록 구성된다.

온도 신호들용 커넥터(170)는 코일(140)의 전류 공급원에 대한 접점들을 수립하도록 추가로 구성될 수도 있다. 이 경우, 두 개의 추가 접속 수단들이 커넥터(170)에 제공될 수 있다. 따라서, 릴레이(100)에서 N 개의 온도 감지 소자를 사용할 때, 이러한 커넥터(170)에는 2N + 2개의 접속 수단들이 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 릴레이와 함께 사용되는 커넥터의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도로서, 릴레이 내에 2 개의 온도 감지 소자가 사용되는 경우를 예로 들어 도시한다. 이러한 온도 감지 소자들은, 예를 들어, 버스바들(120a, 120b) 상에 각각 배치된 온도 감지 소자(150a, 150b)일 수 있다.

도 3의 커넥터(170)는 접속 수단으로서 핀들을 갖는 플러그로서 형성된다. 핀들의 예시적인 할당은 다음과 같다. 예를 들어, 핀(172)은 도 2의 코일(140)의 양극 단자에 연결되며, 핀(174a)은 도 2의 온도 감지 소자(150a)의 접지 단자(GND1)에 연결되고, 핀(174a ')은 도 2의 온도 감지 소자(150a)의 출력 단자에 연결되며, 핀(174b)은 도 2의 온도 감지 소자(150b)의 접지 단자에 연결되고, 핀(174b ')은 도 2의 온도 감지 소자(150b)의 출력 단자에 연결되며, 핀(172')은 도 2의 코일(140)의 음극 단자에 연결된다.

한편, 도 2 및 도 3에서는, 하나의 커넥터가 온도 감지 소자들을 위한 접속 수단들과 코일(140)의 전류 공급원에 대한 접속 수단들을 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 온도 감지 소자들을 위한 접속 수단들을 포함하는 커넥터와, 코일(140)의 전류 공급원에 대한 접속 수단들을 포함하는 커넥터는 서로 다른 두 개의 커넥터로 구현될 수도 있다.

전술한 실시 예에 따르면, 다양한 최악의 시나리오에 적합하도록 릴레이 자체를 개조할 필요 없이 안전이 중요한 상황들에서 릴레이가 사용될 수 있는 방법을 제공한다. 또한, 릴레이가 높은 전압/전류를 차단하도록 적시에 강제할 수 있도록 릴레이의 동작 상태를 모니터링하는 저렴한 방법이 제공된다.

특히, 모니터링이 가능한 릴레이를 제공하기 위해 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터와 같은 온도 감지 소자들을 사용함으로써, 릴레이 가격을 고려하면 온도 측정을 위해 매우 저렴한 비용만을 필요로 한다. 특히, NTC/PTC 서미스터의 단가는 전체 릴레이의 단가와 비교할 때 무시할 만하다.

안전 애플리케이션을 위한 릴레이는 과전류 모니터링(over current monitoring, OCM)과 함께 사용될 수 있다. 전술한 실시 예에 따르면, 릴레이 내에 온도 감지 소자들을 배치하여, 온도 감지 소자들에 의해 저렴히 측정된 온도 값들은 정확한 모니터링을 제공할 수 있도록 OCM에 대한 입력으로 사용됨으로써, 적은 비용으로 정확한 OCM이 가능할 수 있다.

또한, 전술한 실시 예에 따르면, 특수한 커넥터의 사용으로 릴레이를 하나 이상의 제어 장치 또는 릴레이를 동작시키기 위한 수단에 간단한 방법으로 연결할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 커넥터는 온도 감지 소자들을 위한 추가 핀(또는 리시빙 홀)들을 필요로 하므로, 이로 인해 표준 저전압 커넥터에 비해 요구되는 공간과 비용이 모두 증가할 수도 있다. 그러나, 이와 같이 특수한 커넥터의 사용으로 비용이 증가하더라도, 전술한 실시 예에 따른 릴레이는 최악의 시나리오들에서 작동하기 위해 릴레이가 개조되는 것보다 생산 비용이 여전히 저렴하다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이의 비용-성능 관계를 종래 기술에 따른 릴레이와 비교하여 도시한 도면이다.

도 4에서 (A)는 종래 기술에 따른 릴레이, (B)는 본 발명의 릴레이, 그리고 (C)는 이론적으로 최적화된 릴레이의 비용과 성능 사이의 관계를 도시한다. 도 4에서 가로축은 릴레이의 성능과 관련이 있고, 세로축은 제조 비용 및 이에 따른 각 릴레이 디자인의 실제 구매 가격과 관련이 있다. 도표는 개략적인 것이므로, 축들의 단위들은 제공되지 않는다.

도 4를 참조하면, 릴레이 성능에 대한 요구 사항이 낮을수록 릴레이의 제조/구매를 위한 비용이 낮아진다. 릴레이의 비용-성능 관계는 여전히 개선될 수 있고 최적화(도 4의 "C"참조)될 수 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 릴레이(도 4의 "B" 참조)는 종래 기술에 따른 릴레이(도 4의 "A" 참조)에 비해 적절한 비용으로 적절한 성능을 제공할 수 있다.

10, 100: 릴레이
110a: 제1 메인 커넥터
110b: 제2 메인 커넥터
120a: 제1 버스바
120b: 제2 버스바
130: 회로 차단기
140: 코일
150a: 제1 온도 감지 소자
150b: 제2 온도 감지 소자
150c: 제3 온도 감지 소자
160: 하우징
170: 제어 커넥터
172, 172 ': 코일 전류 접속 수단
174a, 174b, 174a ', 174b': 감지 소자 접속 수단

Claims

릴레이로서,
제1 도체와 연결되도록 구성된 제1 메인 커넥터;
제2 도체와 연결되도록 구성된 제2 메인 커넥터;
상기 제1 메인 커넥터와 연결된 제1 버스바;
상기 제2 메인 커넥터와 연결된 제2 버스바;
닫힘 위치와 개방 위치 사이에서 움직일 수 있는 회로 차단기; 및
상기 회로 차단기를 구동하기 위한 코일을 포함하며,
상기 회로 차단기는, 상기 닫힘 위치에서는 상기 제1 및 제2 버스바 모두에 접촉하고, 상기 개방 위치에서는 상기 제1 및 제2 버스바 모두로부터 이격되며,
제1 온도 감지 소자가 상기 제1 버스바 상에 배치되는, 릴레이.
제1항에 있어서,
제2 온도 감지 소자가 상기 제2 버스바 상에 배치되는, 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 메인 커넥터, 및 상기 제1 및 제2 버스바는 고전압 전류를 전도하도록 구성되는, 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 제1 온도 감지 소자는 NTC(negative temperature coefficient) 서미스터(thermistor) 또는 PTC(positive temperature coefficient) 서미스터인, 릴레이.
제2항있어서,
상기 제2 온도 감지 소자는 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터인, 릴레이.
제1항에 있어서,
제3 온도 감지 소자가 상기 코일 상에 배치되는, 릴레이.
제6항에 있어서,
상기 제3 온도 감지 소자는 NTC 서미스터 또는 PTC 서미스터인, 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 릴레이는 상기 코일에 공급된 전류를 제어하기 위한 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된 제1 제어 커넥터를 더 포함하고,
상기 제1 제어 커넥터는 제1 코일 전류 접속 수단 및 제2 코일 전류 접속 수단을 가지며,
상기 코일은 제1 단자 및 제2 단자를 가지고,
상기 제1 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 제2 단자와 전기적으로 연결되는, 릴레이.
제8항에 있어서,
상기 제1 제어 커넥터는 플러그이고, 상기 제1 및 제2 코일 전류 접속 수단은 상기 플러그에 핀들로서 형성되며,
상기 제1 제어 커넥터는 상기 릴레이의 하우징에 고정되는, 릴레이.
제8항에 있어서,
상기 제1 제어 커넥터는 소켓이고 상기 제1 및 제2 코일 전류 접속 수단은 상기 소켓의 리시빙 홀(receiving hole)들로서 형성되며,
상기 제1 제어 커넥터는 상기 릴레이의 하우징에 고정되는, 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 릴레이는 상기 제1 온도 감지 소자에 의해 출력된 온도 신호를 수신 및 평가하기 위한 평가 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된 제2 제어 커넥터를 더 포함하고,
상기 제2 제어 커넥터는 상기 제1 온도 감지 소자에 대해, 제1 감지 소자 접속 수단 및 제2 감지 소자 접속 수단을 포함하며,
상기 제1 온도 감지 소자는, 접지에 전기적으로 연결되도록 구성된 제1 단자, 및 상기 평가 수단에 전기적으로 연결되도록 구성된 제2 단자를 포함하고,
상기 제1 온도 감지 소자의 제1 단자는 상기 제1 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 온도 감지 소자의 제2 단자는 상기 제2 감지 소자 접속 수단에 전기적으로 연결되는, 릴레이.
제11항에 있어서,
상기 제2 제어 커넥터는 플러그이고, 상기 제1 및 제2 감지 소자 접속 수단은 상기 플러그에 핀들로서 형성되며,
상기 제2 제어 커넥터는 상기 릴레이의 하우징에 고정되는, 릴레이.
제11항에 있어서,
상기 제2 제어 커넥터는 소켓이고, 상기 제1 및 제2 감지 소자 접속 수단은 상기 소켓에 리시빙 홀로서 형성되며,
상기 제2 제어 커넥터는 상기 릴레이의 하우징에 고정되는, 릴레이.
제1항에 있어서,
상기 릴레이는 상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성된 제어 커넥터를 더 포함하고,
상기 제어 커넥터는 제1 코일 전류 접속 수단 및 제2 코일 전류 접속 수단을 가지며,
상기 코일은 제1 단자 및 제2 단자를 가지고,
상기 제1 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 코일 전류 접속 수단은 상기 코일의 제2 단자와 전기적으로 연결되는, 릴레이.
제14항에 있어서,
상기 제어 커넥터는 상기 제1 온도 감지 소자에 의해 출력된 온도 신호를 수신 및 평가하기 위한 평가 수단에 상기 릴레이를 연결하도록 구성되고,
상기 제어 커넥터는, 상기 제1 온도 감지 소자에 대해, 제1 감지 소자 접속 수단 및 제2 감지 소자 접속 수단을 포함하며;
상기 제1 온도 감지 소자는, 접지에 전기적으로 연결되는 제1 단자, 및 상기 평가 수단에 전기적으로 연결되는 제2 단자를 포함하며;
상기 제1 온도 감지 소자의 제1 단자는 상기 제1 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 온도 감지 소자의 제2 단자는 제2 감지 소자 접속 수단과 전기적으로 연결되는, 릴레이.
제15항에 있어서,
상기 제어 커넥터는 플러그이고, 상기 제1 및 제2 코일 전류 접속 수단, 및 상기 제1 및 제2 감지 소자 접속 수단은 상기 플러그에 핀들로서 형성되며,
상기 제어 커넥터는 상기 릴레이의 하우징에 고정되는, 릴레이
제15항에 있어서,
상기 제어 커넥터는 소켓이고, 상기 제1 및 제2 코일 전류 접속 수단, 및 상기 제1 및 제2 감지 소자 접속 수단은 상기 소켓에 리시빙 홀들로서 형성되며,
상기 제어 커넥터는 상기 릴레이의 하우징에 고정되는, 릴레이.
릴레이 시스템으로서,
제1 도체와 연결되도록 구성된 제1 메인 커넥터, 제2 도체와 연결되도록 구성된 제2 메인 커넥터, 상기 제1 메인 커넥터와 연결된 제1 버스바, 상기 제2 메인 커넥터와 연결된 제2 버스바, 닫힘 위치와 개방 위치 사이에서 움직일 수 있는 회로 차단기, 및 상기 회로 차단기를 구동하기 위한 코일을 포함하며, 상기 회로 차단기가 상기 닫힘 위치에서는 상기 제1 및 제2 버스바 모두에 접촉하고 상기 개방 위치에서는 상기 제1 및 제2 버스바 모두로부터 이격되도록 구성되고, 제1 온도 감지 소자가 상기 제1 버스바 상에 배치되는, 릴레이;
상기 코일에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제어 수단; 및
상기 릴레이에 포함된 상기 제1 온도 감지 소자로부터 온도 신호를 수신하고, 수신된 상기 온도 신호를 평가하기 위한 평가 수단을 포함하며,
상기 평가 수단은, 상기 제1 온도 감지 소자에 대해, 상기 온도 신호에 기초하여 온도 값을 결정하며, 상기 온도 값이 상기 제1 온도 감지 소자에 대해 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 검출하도록 구성되고,
상기 평가 수단은, 상기 온도 값이 상기 임계치를 초과하는 것을 검출하면, 상기 제어 수단으로 정지 신호를 전송하도록 추가로 구성되며,
상기 제어 수단은, 상기 평가 수단으로부터 상기 정지 신호를 수신하면, 상기 회로 차단기가 상기 닫힘 위치에 있는 경우에는 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치에 있는 경우에는 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치를 유지하도록 제어하는, 릴레이 시스템.
제18항에 따른 릴레이 시스템의 동작 방법으로서,
a) 상기 릴레이에 포함된 상기 제1 온도 감지 소자에 의해, 상기 제1 온도 감지 소자의 위치에서의 온도를 지속적으로 측정하고, 상기 측정에 기초해, 상기 온도 신호를 상기 평가 수단으로 지속적으로 출력하는 단계;
b) 상기 평가 수단에 의해, 상기 제1 온도 감지 소자에 의해 출력되는 상기 온도 신호를 지속적으로 수신하는 단계;
c) 상기 평가 수단에 의해, 수신된 상기 온도 신호에 대해, 상기 온도 신호에 기초한 상기 온도 값을 지속적으로 결정하는 단계;
d) 상기 평가 수단에 의해, 상기 온도 값이 상기 임계치를 초과하는지 여부를 지속적으로 검출하는 단계;
e) 상기 평가 수단에 의해, 상기 제1 온도 감지 소자에 대해 평가된 상기 온도 값이 상기 임계치를 초과하는 것을 검출하면, 상기 제어 수단으로 상기 정지 신호를 전송하는 단계; 및
f) 상기 제어 수단에 의해, 상기 평가 수단으로부터 상기 정지 신호를 수신하면, 상기 회로 차단기가 상기 닫힘 위치에 있는 경우에는 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치로 이동하도록 제어하고, 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치에 있는 경우에는 상기 회로 차단기가 상기 개방 위치를 유지하도록 제어하는 단계를 포함하는, 방법.