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KR20240033700A - 회로 차단기 유닛 - Google Patents

회로 차단기 유닛 Download PDF

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Publication number
KR20240033700A
KR20240033700A KR1020247005996A KR20247005996A KR20240033700A KR 20240033700 A KR20240033700 A KR 20240033700A KR 1020247005996 A KR1020247005996 A KR 1020247005996A KR 20247005996 A KR20247005996 A KR 20247005996A KR 20240033700 A KR20240033700 A KR 20240033700A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit breaker
resistor
electrical system
resistance
fault
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020247005996A
Other languages
English (en)
Inventor
라이너 기틀
마르틴 괴첸베르거
Original Assignee
비테스코 테크놀로지스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 filed Critical 비테스코 테크놀로지스 게엠베하
Publication of KR20240033700A publication Critical patent/KR20240033700A/ko
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for DC applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for DC systems

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Abstract

본 발명은 제1 전기 네트워크(1)와 제2 전기 네트워크(2)를 포함하는 적어도 두 개의 전기 네트워크(1, 2)를 연결하기 위한 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛(3)에 관한 것이다. 회로 차단기 유닛(3)은 네트워크(1, 2)의 전압(U1, U2) 및/또는 회로 차단기를 통과하는 적어도 하나의 전류(I1, I2)를 모니터링하고, 네트워크(1, 2) 중 하나에 과전압 또는 부족 전압 또는 회로 차단기에 걸쳐 과전류의 결함 중 하나가 발생하는 경우, 두 네트워크(1, 2)를 서로 분리하도록 구성된 제어 유닛(4)을 갖고, 회로 차단기는 적어도 하나의 제어 가능한 제1 저항기(R1), 제어 가능한 제2 저항기(R2) 및 제어 가능한 제3 저항기(R3)를 포함하고, 세 개의 저항기(R1 내지 R3) 모두는 각각이 공통 노드(K)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 제1 저항기(R1)는 또한 제1 네트워크(1)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 제2 저항기(R2)는 제2 네트워크(2)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 제3 저항기(R3)는 기준 전위(G)에 연결된다. 제어 유닛(4)은 네트워크(1, 2) 중 하나에 결함이 발생하는 경우, 네트워크(1, 2)가 서로 분리되고, 결함 없는 네트워크(1, 2)의 전압(U1, U2)이 미리 정해진 한계 내에 유지되도록 저항기(R1, R2, R3)의 값을 조정하도록 구성된다.

Description

회로 차단기 유닛
본 발명은 적어도 두 개의 전기 시스템을 연결하기 위한 회로 차단기(circuit breaker)를 갖는 회로 차단기 유닛에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 회로 차단기를 동작시키기 위한 방법 및 대응하는 제어 유닛에 관한 것이다.
전기 소스에서 직접 사용되거나 서로 연결된 두 개의 전력 공급 시스템(예를 들어, 자동차용 12V 및 48V 차량 전기 시스템) 사이에 사용되는 회로 차단기가 알려져 있다. 이러한 회로 차단기는 과전류, 과전압, 및 부족 전압(특히 단락의 경우)의 세 가지 결함 모드에 반응한다. 이러한 결함 모드는 전류 및 전압 측정에서 임계값에 도달하면 트리거된다.
알려진 회로 차단기는 과전류, 과전압 및 부족 전압 검출을 위한 임계값과 측정 속도에 따라 회로 차단기에 의해 서로 연결된 소스 또는 두 개의 전력 공급 시스템의 연결 해제를 트립(trip)한다. 이 경우 전압은 두 전력 공급 시스템 모두에 연결된 부하에 중요한 값에 도달할 수 있다. 회로 차단기는 억제 다이오드 등을 사용하여 어느 정도 제한적으로 전압을 제한할 수 있다. 또한, 알려진 회로 차단기는 높은 전류에 매우 늦게 반응하여, 전기 시스템에 축적되는 높은 에너지로 인해 많은 수의 전력 부품을 필요로 한다. 이로 인해 과전압과 부족 전압을 극복하기 위해 제어 유닛의 보호 요소와 저장 디바이스 및 회로 차단기 모두에 대해 높은 비용을 야기한다.
본 발명은 개선된 회로 차단기 유닛을 제시하는 목적에 기초한다.
본 목적은 본 발명에 따라 독립 청구항의 각 주제에 의해 달성된다.
본 발명의 유리한 구성은 종속 청구항의 주제이다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 회로 차단기 유닛에 의해 구별된다. 본 발명에 따른 회로 차단기 유닛은 회로 차단기와 제어 유닛을 갖는다. 회로 차단기는 제1 전기 시스템과 제2 전기 시스템을 포함하는 적어도 두 개의 전기 시스템을 서로 연결하는 데 사용된다. 제어 유닛은 전기 시스템의 전압 및/또는 회로 차단기를 통과하는 적어도 하나의 전류를 모니터링하고, 전기 시스템 중 하나에 과전압 또는 부족 전압 또는 과전류 중 하나의 결함이 발생하는 경우 회로 차단기를 통해 두 개의 전기 시스템을 서로 연결 해제하도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 회로 차단기는 적어도 하나의 가변 제1 저항, 하나의 가변 제2 저항 및 하나의 가변 제3 저항을 포함하고, 세 개의 저항 모두는 각 경우에 공통 노드에 연결되고, 제1 저항은 제1 전기 시스템에 추가로 연결되고, 제2 저항은 제2 전기 시스템에 연결되고, 제3 저항은 기준 전위, 특히 접지에 연결되며, 제어 유닛은 전기 시스템 중 하나에 결함이 있는 경우에 전기 시스템이 서로 연결 해제되고 결함 없는 전기 시스템의 전압이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 저항의 값을 조정하도록 구성된다.
따라서, 적어도 두 개의 전기 시스템 중 적어도 하나가 연결된 부하에 완전히 또는 만족스럽게 제한된 방식으로 공급할 수 있게 유지되는 것이 보장된다.
본 발명에 따른 회로 차단기에서, 3개의 저항은 각 경우에 노드에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있고/있거나 각 전기 시스템에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 다이오드 또는 인덕턴스 또는 전류 측정을 위한 분로가 노드와 하나의 저항 사이에 제공되거나 또는 하나의 저항과 하나의 전기 시스템 사이에 제공되어 간접 연결을 구성할 수 있다.
또한 회로 차단기 유닛의 구성요소 중 일부가 하우징에 배치되고, 구성요소의 다른 부분이 다른 하우징에 배치되고, 이들 구성요소가 하나 이상의 라인을 통해 서로 연결되는 것도 가능하다.
두 개의 전기 시스템은 기준 전위, 특히 접지와 관련될 수 있다.
본 발명의 의미에서, 두 개의 전기 시스템의 연결 해제는 특히 또한 두 개의 전기 시스템이 상응하게 설정된 저항을 통해 높은 저항(예를 들어, 수 메그옴(megohm))이 연결된 것으로 이해되어야 한다. 대조적으로, 낮은 저항이 연결된 경우, 상응하게 설정된 저항을 통해 두 개의 전기 시스템이 서로 연결된 것으로 이해된다.
더 높은 외부 로직이 회로 차단기 유닛의 완전한 제어를 비활성화하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 차량이 정지해 있을 때 회로 차단기를 통해 시동 전류가 흐르는 것으로 제공될 수 있다. 이는 실제로 과전류 이벤트이지만 예상된 바이므로 회로 차단기가 트립되어서는 안 되므로 여기서 회로 차단기의 기능을 비활성화할 수 있다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 제1 저항에 직렬로 인덕턴스가 배치되고/되거나 제2 저항에 직렬로 인덕턴스가 배치된다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 제어 유닛은, 저항의 값을 조정할 때, 전기 시스템이 서로 연결 해제되고, 결함 없는 전기 시스템의 전압이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록, 결함 없는 전기 시스템의 전압 및/또는 결함 있는 전기 시스템의 전압 및/또는 적어도 하나의 전류에 대해 미리 결정된 시간 간격(time step)으로 검출되거나 제공된 값에 따라 적어도 하나의 저항을 적어도 가끔 작동시켜 적어도 하나의 저항이 연속적인 선형 제어기로 기능하도록 설계된다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 제어 유닛은 결함이 없는 경우에 제1 저항과 제2 저항을 낮은 저항으로 설정 및 유지하고/하거나, 제3 저항을 높은 저항으로 설정 및/또는 유지하도록 구성된다.
두 개의 전기 시스템을 연결 해제하고, 결함 없는 전기 시스템을 사실상 실시간으로 안정화하기 위해 기본 조정 속도보다 몇 배 더 높은 매개변수 전압 및/또는 전류의 측정 속도가 제공될 수 있다. 더욱이, 임계값과 관련하여 충분히 정확한 측정은 바람직하게는 충분히 짧은 시간(예를 들어, 0.1㎲ 내지 20㎲) 내에 이루어져야 하며, 회로 차단기의 직접적인 반응은 바람직하게는 이러한 임계값에 도달하거나 임계값을 초과한 후에 발생해야 한다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 제어 유닛은 전기 시스템 중 하나에 부족 전압의 결함이 발생하는 경우 결함 없는 전기 시스템에 연결된 제1 또는 제2 저항을 높은 저항으로 설정하고, 이 직후 제3 저항을 낮은 저항으로 설정하도록 구성된다. 이는 제2 전기 시스템에서 부족 전압의 결함이 발생하면 제1 저항이 높은 저항으로 설정되고, 제1 전기 시스템에 부족 전압의 결함이 발생하면 제2 저항이 높은 저항으로 설정되는 것을 의미한다. 특히, 제어 유닛은 제1 저항 또는 제2 저항이 미리 설정된 높은 저항 값에 도달한 직후에 제3 저항을 낮은 저항으로 설정하도록 구성된다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 제어 유닛은, 전기 시스템 중 하나에 과전류의 결함이 발생하는 경우, 결함 없는 전기 시스템에 연결된 제1 저항 또는 제2 저항을 증가시키고 제3 저항을 낮은 저항으로 설정하도록 구성된다. 이는 제2 전기 시스템에 과전류의 결함이 발생하는 경우 제1 저항이 증가하고, 제1 전기 시스템에 과전류의 결함이 발생하는 경우 제2 저항이 증가함을 의미한다. 결함 없는 전기 시스템의 전압이 시스템 전압에 대해 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 제1 저항 또는 제2 저항이 증가한다. 제1 저항 또는 제2 저항이 증가하는 것은 특히 결함 없는 전기 시스템의 전압 및/또는 결함 있는 전기 시스템의 전압 및/또는 적어도 하나의 전류에 대해 미리 결정된 시간 간격으로 검출되거나 제공된 값에 따라 발생한다.
부족 전압 및 과전류의 경우 다음과 같이 진행할 수 있다:
특히 트랜지스터로 설계된 제1 및 제2 저항은 각 경우에 드레인 단자를 사용하여 연결된 전기 시스템 중 하나의 전기 시스템의 방향으로 연결되고, 소스 단자를 사용하여 노드에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 제1 저항과 제2 저항은 각 게이트를 통해 전도성에서 비전도성으로, 즉 스위치 오프된 상태로 작동된다. 두 트랜지스터의 스위치 오프 속도는 축적되는 전류가 이 전류를 스위치 오프할 때 두 트랜지스터 중 하나가 지정된 값을 벗어나는 수준에 도달해서는 안 되는 크기여야 한다. 트랜지스터는 연결 해제로 인해 손상되어서는 안 되며, 이 스위치 오프 펄스를 반복적으로 견뎌야 한다. 여기서 스위치 오프 속도라는 용어는 보다 광범위하게 이해되어야 한다. 올바른 제어를 위해 총 시간은 특히 전압 측정 및/또는 전류 측정 시간, 디지털 필터의 실행 시간, 트랜지스터의 게이팅 시간, 및 스위치 오프 펄스의 총 펄스 지속 시간 등의 시간으로부터 결정된다.
바람직하게는 전기 시스템을 재연결할 때 트랜지스터가 다시 언제든지 손상 없이 전체 펄스를 견딜 수 있는 것이 보장된다. 이를 위해 회로 차단기의 제어 시 열적 측면을 고려할 수 있다.
전류로 인해 결함 없는 전기 시스템의 회로 차단기 리드 인덕턴스에 유도 에너지가 존재하여, 트랜지스터로 형성된 제1 저항이 스위치 오프되면 전압이 증가하게 된다. 이 전류가 충분히 크면 전압이 정해진 과전압 제한(예를 들어, 16V)을 초과할 수 있다. 그런 다음 트랜지스터로 형성되고 결함 없는 전기 시스템에 연결된 저항의 게이트가 다시 작동(스위치 온)되어 선형 저항을 재개방하거나 줄임으로써 전압이 정해진 과전압 제한 값(예를 들어, 16V)으로 조정되도록 한다. 이는 전류가 이상적으로 0 값에 도달하여 회로 차단기 리드 인덕턴스의 총 에너지가 소산될 때까지 발생한다. 따라서 결함 없는 전기 시스템은 적어도 대략 지정된 전압 한계 내에 유지된다.
두 개의 회로 차단기 리드 인덕턴스(그 값은 0.3μH와 8μH 사이에 있으며, 더 나아가 동일하지 않을 수도 있음)의 상호 작용이 없도록 하기 위해 트랜지스터 또는 두 개의 역직렬 연결된 트랜지스터 또는 두 개의 병렬 트랜지스터 또는 4개의 역직렬 및 병렬 트랜지스터로 형성된 제3 저항은 전도성으로 되어야 한다. 회로 차단기 리드 인덕턴스의 알려져 있는 에너지 및 유도 값으로 인해 기준 전위, 특히 접지에 낮은 저항의 제1 및 제2 저항을 연결함이 없이 조정 가능하지 않은 상태가 설정된다. 또한 트랜지스터의 에너지는 잠재적으로 파괴로 이어질 수 있다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 제어 유닛은 전기 시스템 중 하나에 과전압의 결함이 발생하는 경우 결함 없는 전기 시스템의 라인 인덕턴스에 의해 결함 없는 전기 시스템 측에 야기된 부족 전압이 미리 결정된 한계 아래로 떨어지지 않도록 결함 있는 전기 시스템에 연결된 저항을 조정하도록 구성되고, 제3 저항은 높은 저항으로 유지되거나 높은 저항으로 설정되고, 결함 없는 전기 시스템에 연결된 저항도 마찬가지로 라인 인덕턴스의 전류의 소산 후 높은 저항으로 설정된다. 따라서 결함 있는 전기 시스템에 연결된 저항은 결함 없는 전기 시스템의 라인 인덕턴스에 의해 야기된 부족 전압에 따라 결함 없는 전기 시스템 측에서 저항이 연속적인 선형 제어기로 기능하도록 작동된다. 트랜지스터로 구현된 저항은 결함 없는 전기 시스템이 높은 유도성으로 연결된 경우에 대해 다이오드 기능을 유지한다. 소산될 전류는 이후 제3 저항에서 프리휠링(freewheel)될 수 있다.
예를 들어, 트랜지스터 등으로 형성될 수 있는 제1 저항과 제2 저항에 과전압이 발생하면 높은 저항으로 스위칭(스위치 오프)된다. 스위치 오프 직후, 결함 있는 전기 시스템을 가리키는 드레인 단자를 갖는 트랜지스터의 게이트는 결함 없는 전기 시스템의 전압만이 정해진 낮은 임계값으로 떨어지도록 작동된다. 그렇지 않은 경우 결함 없는 전기 시스템의 회로 차단기 리드 인덕턴스의 유도 방전으로 인해 전압은 이 낮은 임계값보다 낮아질 수 있고 잠재적으로 음수가 될 수도 있다. 따라서, 노드의 전압이 감소하는 것을 방지하기 위해 트랜지스터로 형성된 제3 저항은 활성화되지 않는다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 저항은 반도체 부품, 특히 트랜지스터, 예를 들어, MOSFET, 바이폴라 트랜지스터, IGBT, GaN HEMT 및/또는 SiC 반도체로 형성된다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 회로 차단기 유닛은 적어도 두 개의 연결된 전기 시스템으로부터 중복적으로 전력을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 연결된 전기 시스템과 독립적인 별도의 전력 공급원도 생각할 수 있으며, 이 별도의 전력 공급원은 출력 측에 동일한 기준 전위 기준, 특히 접지 기준만을 갖는다. 저장 디바이스로 인해 제어 유닛 내부에 자체 공급원을 갖는 것도 가능하다.
제1 양태에 따른 일 실시형태에서, 저항 중 적어도 하나는 중복적으로 설계된다. 예를 들어, 모두 노드에 직접 또는 간접적으로 연결된 역병렬 또는 역직렬 경로 및 이들의 조합을 갖는 다수의 변형을 생각할 수 있다.
제2 및 제3 양태에 따르면, 본 발명은 회로 차단기를 동작시키기 위한 방법 및 대응하는 제어 유닛에 의해 구별된다. 회로 차단기는 전기 시스템 그룹을 연결하도록 설계된다. 전기 시스템 그룹은 적어도 하나의 제1 전기 시스템과 하나의 제2 전기 시스템을 갖는다. 회로 차단기는 적어도 하나의 가변 제1 저항, 하나의 가변 제2 저항 및 하나의 가변 제3 저항을 포함하고, 세 개의 저항 모두는 각 경우에 공통 노드에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 제1 저항은 추가로 제1 전기 시스템에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 제2 저항은 제2 전기 시스템에 직접 또는 간접적으로 연결되며, 제3 저항은 기준 전위, 특히 접지에 연결된다. 방법에서 전기 시스템의 전압 및/또는 회로 차단기를 통과하는 적어도 하나의 전류가 모니터링된다. 또한, 전기 시스템 중 하나에 과전압 또는 부족 전압 또는 과전류 중 하나의 결함이 발생하는 경우 전기 시스템이 서로 연결 해제되고 결함 없는 전기 시스템의 전압이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 회로 차단기를 사용하여 저항의 값이 조정된다.
제2 및 제3 양태에 따른 유리한 실시형태는 전기 시스템이 서로 연결 해제되고 결함 없는 전기 시스템의 전압이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 저항의 값을 조정하는 것을 포함하고, 적어도 하나의 저항이 연속적인 선형 제어기로 기능하도록 결함 없는 전기 시스템의 전압 및/또는 결함 있는 전기 시스템의 전압 및/또는 적어도 하나의 전류에 대해 미리 결정된 시간 간격으로 검출되거나 제공된 값에 따라 저항 중 적어도 하나의 저항을 적어도 가끔 작동시키는 것을 포함한다.
제어 유닛과 관련된 제1 양태에 따른 유리한 실시형태는 제2 및 제3 양태에도 적용된다.
본 발명에 따른 솔루션은 결함 발생 시 예를 들어 12V에 대해 중복 구조의 전압 공급을 안정화할 수 있다. 이는 결함 안전성(fail-safety)을 향상시킨다. 게다가, 종래 기술에 알려진 솔루션에 비해 비용이 감소된다.
회로 차단기의 반응이 거의 실시간인 것으로 인해 예를 들어 전압 제한을 위한 추가 구성요소를 제공하지 않고도 미리 정해진 마진 내에서 손상되지 않은 분기의 전압 값을 유지할 수 있고, 이 구성요소는 또한 허용된 점프 스타트와 같은 특수한 경우를 허용하려면 스위칭이 가능해야 한다. 이러한 마진을 통해 이 분기의 모든 구성요소가 그 기능을 완전히 또는 허용된 제한된 범위까지 유지하는 것이 보장된다. 따라서 구성요소의 제어되지 않은 재시작이 방지된다. 이러한 조건은 결함 안전성을 크게 증가시킨다.
회로 차단기 유닛은 전기 단락을 예를 들어 실시간으로 포착하고 격리해야 하는 모든 디바이스 및 배터리 모니터링 시스템에 사용될 수 있다.
특히, 회로 차단기 유닛은 자동차의 복수의 전기 시스템을 케이스별로 연결하거나 연결 해제하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태는 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 제1 전기 시스템과 제2 전기 시스템 사이에 배치된 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛의 개략도를 도시한다.
도 2는 제2 전기 시스템에 부족 전압, 예를 들어, 단락이 발생한 경우 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛의 개략도를 도시한다.
도 3은 제2 전기 시스템에 과전류가 발생한 경우 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛의 개략도를 도시한다.
도 4는 제1 전기 시스템에 과전압이 발생한 경우 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛의 개략도를 도시한다.
도 5는 회로 차단기 유닛의 일 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 6의 a) 내지 d)는 중복 설계된 회로 차단기의 다양한 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 7의 a) 내지 e)는 회로 차단기의 제3 저항의 설계에 대한 다양한 예시적인 실시형태를 도시한다.
모든 도면에서 상호 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호가 제공되었다.
본 발명의 목적은 전기 시스템 중 하나에 결함이 발생하는 경우 각각의 다른 전기 시스템이 완전히 또는 제한된 범위에서 기능을 유지하도록 낮은 저항 방식으로 서로 결합된 두 개의 전기 시스템을 서로 연결 해제하는 것이다. 두 개의 전기 시스템이 이 전기 시스템의 전기 부하를 전달할 수 있는 크기의 전기 소스를 갖는 경우 매우 높은 결함 안전성을 갖춘 중복 전기 시스템을 구축할 가능성이 생성된다. 낮은 저항 연결로 인해 전기적 의존성이 생성된다. 이러한 의존성은 결함이 발생하는 경우 연결 해제를 필요로 하며, 이러한 연결 해제는 지정된 전압 한계 내로 결함 없는 전기 시스템을 안정화시킨다. 따라서 두 개의 전기 시스템 중 적어도 하나가 완전히 기능을 유지하는 것이 보장된다. 다음과 같은 결함 상황이 발생할 수 있다:
1) 부족 전압
2) 과전류
3) 과전압
결함의 실제 원인(예를 들어, 소스의 강하, 부하의 단락)은 이러한 결함이 항상 언급된 세 가지 결함 상황 중 하나로 표현되기 때문에 본질적으로 관련이 없다.
도 1은 제1 전기 시스템(1)과 제2 전기 시스템(2) 사이에 배치된 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛(3)의 형태로 세 가지 결함 상황을 모두 해결하기 위한 전자 회로의 개략도이다.
회로 차단기는 적어도 하나의 가변 제1 저항(R1), 하나의 가변 제2 저항(R2) 및 하나의 가변 제3 저항(R3)을 포함하고, 여기서 세 개의 저항(R1 내지 R3) 모두는 각 경우에 공통 노드(K)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 제1 저항(R1)은 추가로 제1 전기 시스템(1)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 제2 저항(R2)은 제2 전기 시스템(2)에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 제3 저항(R3)은 기준 전위(G), 특히 접지에 연결된다.
제1 전기 시스템(1)은 전압 소스(Uq1)와 하나 이상의 부하로 표현되고, 이 부하는 본 경우 병렬 연결된 복소 저항(Z11, Z12, Z1n)(예를 들어, 핀 커패시턴스 및 유도성 부분이 있는 응용)으로 표시된다. 전압 소스(Uq1)와 부하 사이의 공급 라인은 소스 리드 인덕턴스(L1)를 갖는다. 제1 전기 시스템(1)과 회로 차단기 사이의 공급 라인은 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1)을 갖는다.
제2 전기 시스템(2)은 전압 소스(Uq2)와 하나 이상의 부하로 표현되고, 이 부하는 본 경우 병렬 연결된 복소 저항(Z21, Z22, Z2n)(예를 들어, 핀 커패시턴스 및 유도성 부분이 있는 응용)으로 표시된다. 전압 소스(Uq2)와 부하 사이의 공급 라인은 소스 리드 인덕턴스(L2)를 갖는다. 제2 전기 시스템(2)과 회로 차단기 사이의 공급 라인은 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'2)를 갖는다.
전압 소스(Uq1, Uq2)는 임의의 전압을 가질 수 있지만, 전압 소스(Uq1, Uq2) 중 하나가 추가로 저장 디바이스(예를 들어, 납 배터리)가 아닌 한, 두 전압 소스(Uq1, Uq2)에 대해 동일하다. 이 경우, 충전 과정 동안 서로 다른 전압 값이 설정될 수 있다. 더 많은 수의 전압 소스가 전기 시스템(1, 2) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 더욱이, 2개 초과의 전기 시스템이 회로 차단기에 의해 서로 결합되고 이에 대응하여 회로 차단기에 의해 조정되는 것도 생각할 수 있다.
전압 소스(Uq1, Uq2)로부터 부하까지의 소스 리드 인덕턴스(L1, L2)의 값은 회로 차단기의 설계 시에는 알려져 있지 않다.
결함 측에 전압 강하가 발생한 경우 손상되지 않은 측에 필요한 전압 한계를 유지하기 위해 각 경우에 회로 차단기의 회로의 치수에 따라 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1, L'2)에 필요한 최소 인덕턴스(예를 들어, 0.5μH)가 제공된다. 이 최소 인덕턴스가 각 공급 라인에 필요한 수준으로 존재하지 않는 경우 대응하는 인덕턴스는 각 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1, L'2)에 직렬로 회로 차단기에 제공될 수 있다. 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1, L'2)는 기능적 측면에서 전압을 안정시키지만 이 인덕턴스는 저항(R1, R2)으로 소산되어야 하는 저장 에너지를 증가시킬 수 있다.
전기 시스템(1, 2) 중 하나에 결함이 발생하는 경우, 두 개의 전기 시스템(1, 2)이 서로 연결 해제될 수 있고, 손상되지 않은 측의 전압 값이 원하는 한계 내로 이동하도록 저항(R1, R2, R3)의 값이 조정된다.
정상 상태에서, 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)은 가능한 한 낮은 저항, 예를 들어, 100 밀리옴 미만 또는 30 밀리옴 미만, 특히 1 밀리옴 미만이고, 제3 저항(R3)은 가능한 한 높은 저항, 예를 들어, 1 킬로옴 초과, 특히 수 메그옴이다.
도 2는 제2 전기 시스템(2)에 부족 전압이 발생하는 경우 제1 전기 시스템(1)과 제2 전기 시스템(2) 사이에 배치되는 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛(3)의 개략도이다.
전기 시스템(1, 2) 중 하나에 부족 전압이 발생하는 경우, 예를 들어, 제2 전기 시스템(2)에 단락이 발생하는 경우, 급격히 증가하는 단락 전류(Ik)가 생성되어, 제2 전기 시스템(2)을 위한 회로 차단기의 단자에서, 즉 제2 저항(R2)에서의 전압(U2)이 감소한다. 따라서, 낮은 저항 연결로 인해 제1 전기 시스템(1)을 위한 회로 차단기의 단자에서, 즉 제1 저항(R1)에서의 전압(U1)도 감소하게 된다.
두 전압(U1, U2)의 변화율은 소스 리드 인덕턴스(L1, L2)와, 전압(U1 및 U2)의 측정 지점의 핀 커패시턴스에 의해 결정적으로 제한된다.
전압(U1, U2)의 미리 결정된 임계값이 아래로 떨어지는 경우, 저항(R1, R2 및 R3)은,
a) 두 개의 전기 시스템(1, 2)이 서로 연결 해제되거나, 소스 리드 인덕턴스(L1 및 L2)의 방전 후, 여전히 매우 높은 저항으로 서로 연결되도록,
b) 전압(U1)이 소스 리드 인덕턴스(L1)의 유도 방전 동안 제1 전기 시스템(1)의 전압의 원하는 임계값을 넘어 증가하지 않도록,
c) 소스 리드 인덕턴스(L2)의 유도 방전이 낮은 저항의 제3 저항(R3)을 통해 발생할 수 있도록
변화된다.
이 경우, 제1 저항(R1)을 통한 제1 전류(I1)가 0이 되고, 제2 저항(R2)을 통한 제2 전류(I2)가 제3 저항(R3)을 통한 제3 전류(I3)와 같아지는 시점은 알려져 있지 않다. 그러나, 짧은 대기 시간 후, 예를 들어, 제1 저항(R1)이 높은 저항이 된 직후, 제3 저항(R3)은 낮은 저항이 되어야 한다. 대기 시간은 예를 들어 수 ㎲, 특히 10㎲ 미만일 수 있다.
따라서 일반적으로, 결함 있는 전기 시스템(1 또는 2)에 연결된 회로 차단기의 저항(R1 또는 R2)은 먼저 높은 저항이 되어야 하고, 그 직후 기준 전위(G), 특히 접지로 이어지는 회로 차단기의 제3 저항(R3)은 낮은 저항이 되어야 한다. 저항(R1, R2, R3)이 트랜지스터, 예를 들어, MOSFET, 바이폴라 트랜지스터, IGBT, GaN HEMT 및/또는 SiC 반도체(탄화규소)로 형성된 경우 결함 있는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 저항(R1 또는 R2)은 대기 시간 후에도 스위치 오프될 수 있다. 결함 있는 전기 시스템(1, 2)의 인덕턴스로 인한 유도 펄스는 이 경우 트랜지스터로 형성된 저항(R1 또는 R2)의 바디 다이오드를 통해 프리휠링될 수 있다.
결함 자체는 회로 차단기 유닛(3)에 의해 극복되지 않는다. 두 개의 전기 시스템(1, 2)은, 결함이 제거되고 두 개의 전기 시스템(1, 2) 모두의 값이 미리 결정된 임계값 내에 놓이자마자 서로 재연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 저항(R3)은 초기에 높은 저항으로 설정될 수 있고, 이후 예를 들어 짧은 대기 시간 후에 이전에 결함 있는 전기 시스템에 연결된 저항(R1, R2)은 낮은 저항으로 설정될 수 있다. 이 경우 재연결은 트랜지스터로 인해 열적 의존성을 가질 수 있다. 예를 들어 회로 차단기가 연결 해제되고 전기 시스템(1, 2)이 복구된다. 저항(R1 및/또는 R2)의 엄청난 온도 상승으로 인해 이러한 유형의 펄스는 즉시 수용되지 않을 수 있다.
도 3은 제2 전기 시스템(2)에 과전류가 발생한 경우, 제1 전기 시스템(1)과 제2 전기 시스템(2) 사이에 배치되는 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛의 개략도이다.
전압(U1 및 U2)에 대해 미리 결정된 값이 준수됨에도 불구하고 예를 들어 제2 전기 시스템(2)의 부하를 통과하는 부하 전류(Iv)가 너무 높기 때문에 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 통해 너무 높은 전류가 생성되는 경우 두 개의 전기 시스템(1, 2)의 연결 해제도 마찬가지로 트립될 수 있다.
전기 시스템(1)을 안정화하려면 다음 조건이 충족되어야 한다:
a) 제1 저항(R1)은 소스 리드 인덕턴스(L1)의 유도 방전 시 전압(U1)이 원하는 전압 값을 초과하지 않도록 너무 빠르거나 느리게 증가해야 한다. 제1 저항(R1)이 트랜지스터로 형성된 경우, 전압(U1)이 원하는 전압값을 초과하지 않도록 게이트가 제어된다.
b) 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1 및 L'2)의 유도 방전은 제1 저항(R1)의 증가 후, 예를 들어, 5㎲ 내지 10㎲의 대기 시간 후, 낮은 저항으로 설정되는 제3 저항(R3)의 도움으로 다시 발생한다. 제1 전류(I1) 또는 제2 전류(I2)가 처음에 0인지 여부에 따라 프리휠 경로, 즉 낮은 저항의 제3 저항(R3)을 갖는 바디 다이오드는 각 다른 경로의 전류를 수용한다.
따라서 일반적으로, 결함 없는 전기 시스템(1 또는 2)에 연결된 회로 차단기의 저항(R1 또는 R2)이 먼저 증가한 후, 기준 전위(G), 특히 접지로 이어지는 회로 차단기의 3차 저항(R3)은 낮은 저항으로 되어야 한다.
부족 전압 및 과전류의 경우, 두 개의 전기 시스템(1, 2)을 연결 해제하고, 결함 없는 전기 시스템을 사실상 실시간으로 안정화하기 위해 기본 조정 속도보다 몇 배 더 높은 매개변수 전압(U1 또는 U2) 및/또는 전류(I1 또는 I2)의 측정 속도가 제공될 수 있다. 또한 임계값과 관련하여 충분히 정확한 측정은 충분히 짧은 시간, 예를 들어, 0.1㎲ 내지 20㎲ 내에 이루어져야 하며, 이러한 임계값이 도달하거나 임계값을 초과한 후에 회로 차단기 유닛(3) 또는 회로 차단기의 직접적인 반응이 이루어져야 한다.
이 경우 다음과 같이 진행할 수 있다:
트랜지스터로 형성된 저항(R1 및 R2)은 각 경우 도 2에 도시된 지점(U1 및 U2)의 단자 드레인을 사용하고 그리고 노드(K)의 단자 소스를 직접 또는 간접적으로 사용하여 연결되고, 전도성에서 비전도성으로, 즉 스위치 오프된 상태로 각 게이트를 통해 작동된다. 두 트랜지스터의 스위치 오프 속도는 축적되는 전류가 이 전류를 스위치 오프할 때 두 트랜지스터 중 하나가 지정된 값을 벗어나는 수준에 도달해서는 안 되는 크기여야 한다. 트랜지스터는 연결 해제로 인해 손상되어서는 안 되며, 이 스위치 오프 펄스를 반복적으로 견뎌야 한다.
제1 전류(I1)로 인해, 결함 없는 전기 시스템(1)의 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1)에 유도 에너지가 존재하여, 트랜지스터로 형성된 제1 저항(R1)이 스위치 오프될 때 전압(U1)이 증가하게 된다. 제1 전류(I1)가 충분히 큰 경우 전압(U1)은 정해진 과전압 한계(예를 들어, 16V)를 넘어갈 수 있다. 그런 다음, 트랜지스터로 형성된 제1 저항(R1)의 게이트가 다시 작동(스위치 온)되어 선형 저항을 다시 개방하거나 감소시켜 전압(U1)이 정해진 과전압 한계, 예를 들어, 16V로 조정되게 한다. 이는 제1 전류(I1)가 이상적으로 0 값에 도달하여 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1)의 총 에너지가 소산될 때까지 발생한다. 따라서 제1 전기 시스템(1)은 적어도 대략적으로 지정된 전압 한계 내에 유지된다.
두 개의 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1 및 L'2)(그 값은 0.3μH와 8μH 사이에 있으며, 더욱이 동일하지 않을 수도 있음)의 상호 작용이 없도록 트랜지스터 또는 두 개의 역직렬 연결된 트랜지스터로 형성된 제3 저항(R3)은 전도성이 되어야 한다. 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'1 및 L'2)의 알려지지 않은 에너지 및 유도 값으로 인해 기준 전위(G), 특히 접지와 관련하여 두 저항(R1 및 R2)의 낮은 저항 연결 없이 조정 가능하지 않은 상태가 설정된다. 또한 트랜지스터의 에너지는 잠재적으로 파괴를 초래할 수 있다.
도 4는 제1 전기 시스템(1)에 과전압이 발생하는 경우 제1 전기 시스템(1)과 제2 전기 시스템(2) 사이에 배치되는 회로 차단기를 갖는 회로 차단기 유닛(3)의 개략도이다.
전압 소스(예를 들어, Uq1)의 손상으로 인해 전압 소스(Uq1) 밖으로 흐르는 전류(Iq1)가 크게 증가하여 전압(U1)이 미리 설정된 임계값을 초과할 수 있다. 이 경우, 안정화되어야 할 전기 시스템은 제2 전기 시스템(2)이다. 따라서, 저항(R1 내지 R3) 중 적어도 하나, 예를 들어, 제1 저항(R1)은,
a) 소스 리드 인덕턴스(L2)의 유도 방전으로 인해 전압(U2)이 미리 결정된 값 아래로 떨어지지 않도록,
b) 제1 저항(R1)이 제1 전류(I1)를 소산시키기 위해 높은 저항이거나 높은 저항으로 되도록,
c) 제2 전류(I2)가 0이 아니고 제2 저항(R2)이 높은 저항인 한, 전압(U2)이 기준 전위(G), 특히 접지에 낮은 저항 방식으로 연결되지 않게끔 제1 저항(R3)이 조정되도록
변화되어야 한다.
이 경우, 제1 저항(R1)은 회로 차단기에 손상이 발생하지 않을 정도로 충분히 내전압성이 있어야 한다.
따라서 일반적으로, 결함 있는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 저항(R1, R2)은 각 결함 없는 전기 시스템(1, 2)의 라인 인덕턴스에 의해 결함 없는 전기 시스템(1, 2) 측에 야기된 부족 전압이 미리 결정된 한계 아래로 떨어지지 않도록 각 경우에 조정되고, 여기서 제3 저항(R3)은 높은 저항으로 유지되거나 높은 저항으로 설정되고, 결함 없는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 저항(R1, R2)도 마찬가지로 라인 인덕턴스에서 전류가 소산된 후 높은 저항으로 설정된다.
과전압의 경우, 두 개의 전기 시스템(1, 2)을 연결 해제하고, 결함 없는 전기 시스템을 사실상 실시간으로 안정화하기 위해 기본 조정 속도보다 몇 배 더 높은 매개변수 전압(U1 또는 U2) 및/또는 전류(I1 또는 I2)의 측정 속도를 제공할 수 있다. 나아가 임계값과 관련하여 충분히 정확한 측정은 충분히 짧은 시간, 예를 들어, 0.1㎲ 내지 20㎲ 내에 이루어져야 하며, 이러한 임계값이 도달하거나 임계값을 초과한 후에 회로 차단기 유닛(3) 또는 회로 차단기의 직접적인 반응이 이루어져야 한다.
과전압이 발생하는 경우 예를 들어 트랜지스터로 형성될 수 있는 두 저항(R1, R2)은 모두 높은 저항으로 스위칭된다(스위치 오프). 스위치 오프 직후, 결함 있는 전기 시스템(1)을 가리키는 드레인 단자를 갖는 트랜지스터의 게이트는 전압(U2)만이 정해진 하위 임계값으로 떨어지도록 작동된다. 그렇지 않은 경우 회로 차단기 리드 인덕턴스(L'2)의 유도 방전으로 인해 전압(U2)은 이 하위 임계값보다 낮아질 수 있고 잠재적으로 음수일 수도 있다. 따라서, 노드(K)의 전압이 감소하는 것을 방지하기 위해 트랜지스터로 형성된 제3 저항(R3)은 또한 활성화되지 않는다.
도 5는 예를 들어 차량, 예를 들어 자동차의 12V 공급 시스템에 설치될 수 있는 회로 차단기의 예시적인 실시형태를 갖는 회로 차단기 유닛(3)의 일 실시형태의 개략도이다. 일반적으로 회로 차단기(3)의 다수의 다양한 실시형태가 가능하다.
가변 저항(R1 내지 R3)은 반도체 부품, 예를 들어, 트랜지스터로 형성될 수 있다. 작동에 따라 이러한 반도체 부품은 1 밀리옴 미만에서 수 메그옴에 이르는 값을 가질 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 트랜지스터는 N-채널 MOSFET으로 구현될 수 있다. 회로 차단기 유닛(3)에서 전압(U1, U2)과 전류(I1 및/또는 I2)의 매우 빠른 측정과, 높은 측정 주파수(예를 들어, 최대 수 MHz)에서 저항(R1, R2, R3)의 작동은 예를 들어 측정 유닛을 사용하여 일어난다. 측정 유닛은 예를 들어 하우징에 회로 차단기와 함께 배치된다. 대안적으로, 제어 유닛은 측정 유닛을 포함할 수 있다.
회로 차단기, 제어 유닛 및 측정 유닛은 예를 들어 하우징에 배치된다. 대안적으로, 회로 차단기, 또는 회로 차단기의 중복 구현, 즉 다중 구현의 경우, 회로 차단기들, 제어 유닛 및 측정 유닛이 차량 안에서 서로 떨어져 배치된 적어도 두 개의 별개의 하우징에 배치되는 것이 가능하다.
도 5에서 저항(R1 및 R2)은 트랜지스터(T1, T2)로 형성된다. 저항(R3)은 직렬로 연결된 두 개의 트랜지스터(T3, T4)로 형성된다.
제어 변수로서 결정적인 전압(U1 및 U2)은 영구적으로 모니터링될 수 있다. 이를 위해, 전압(U1 및 U2)은 미리 정해진 시간 간격으로 검출될 수 있다. 트리거 기준으로 전류(I1 및/또는 I2)의 측정도 마찬가지로 영구적으로 수행될 수 있다. 마찬가지로, 모니터링 및/또는 측정을 스위치 오프하는 등의 방법으로 모니터링 및/또는 측정이 영구적으로 발생하지 않는 솔루션도 생각할 수 있다.
원하는 전압 또는 전류 값이 초과되거나 아래로 떨어지는 경우, 트랜지스터(T1 내지 T4)는 손상되지 않은 전기 시스템(1 또는 2)이 특정 한계 내에 유지되도록 작동되어야 한다. 이는 소스 리드 인덕턴스(L1 및 L2)의 유도 방전으로 인해 트랜지스터의 게이트의 작동이 정확히 전압(U1 및/또는 U2)이 미리 결정된 값을 초과하거나 그 미만으로 떨어지지 않는 속도로 발생함을 의미한다.
바람직하게는 임의의 다른 부품과 같이 회로 차단기도 적어도 하나의 안정적인 공급원에 의존하기 때문에 자체 전력 공급원이 제어 유닛(4)에 제공된다. 이는 자체 전력 공급원이 마찬가지로 OR 배열의 두 개의 전기 시스템에서 두 번 구현된다는 것을 의미한다. 대안적으로 또는 추가적으로 외부 전력 공급원도 고려 가능하다. 안정적인 전압(U1 및/또는 U2)이 확보되면 회로 차단기 유닛(3)의 공급도 보장된다.
도 5의 트랜지스터(T4)는 역극성 보호용으로만 사용되며, 반드시 필요한 것은 아니다.
전류 측정은 저항(R1 및 R2)을 통해 수평 구획을 따라 임의의 원하는 지점에서 이루어질 수 있다. 예를 들어 전류(I1) 대신 전류(I2)를 측정할 수 있다. 도 5의 실시형태에서는 전류(I3)의 측정이 제공되지 않는다. 그러나 대안적인 실시형태에서 전류(I3)의 측정이 추가적으로 제공될 수 있다.
MOSFET 대신에, 바이폴라 트랜지스터, IGBT, GaN HEMT 및/또는 SiC 반도체와 같은 다른 반도체 부품도 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, T1, T2 및/또는 T3을 통한 경로는 또한 동작 동안 순환 테스트를 가능하게 하고 손상이 발생한 경우, 완전한 결함 안전성을 보장하기 위해 예를 들어 T1 및/또는 T2에 대한 직렬, 역직렬 또는 병렬 트랜지스터를 사용하여 중복적으로 구성될 수 있다. 도 6은 특히 전기 시스템(U1, U2)의 전압이 각 경우에 인가되는 시스템 전압 노드와 공통 노드(K) 사이의 각 구획에 대해 중복 설계된 회로 차단기의 다양한 예시적인 실시형태를 도시한다. 도 7은 회로 차단기의 제3 저항의 설계에 대한 다양한 예시적인 실시형태를 도시한다.
연결, 즉 반도체 부품, 특히 트랜지스터(T1, T2 및/또는 T3)를 통한 연결이 너무 빨리 개방되거나 또는 제어되지 않은 상태로 개방되면 반도체 부품의 일 단자 또는 양 단자에 부족 전압 또는 과전압을 초래할 수 있다. 이는 사용된 반도체 부품 중 적어도 일부를 선형 제어하는 것에 의해, 특히 이것이 가변 선형 저항처럼 거동하도록 반도체 부품을 작동시킴으로써 방지될 수 있다.
1: 제1 전기 시스템
2: 제2 전기 시스템
3: 회로 차단기 유닛
4: 제어 유닛
G: 기준 전위
I1: 1차 전류
I2: 제2 전류
I3: 제3 전류
Ik: 단락 전류
IV: 부하 전류
Iq1: 전류
K: 노드
L1: 소스 리드 인덕턴스
L2: 소스 리드 인덕턴스
L'1: 회로 차단기 리드 인덕턴스
L'2: 회로 차단기 리드 인덕턴스
R1: 제1 저항
R2: 제2 저항
R3: 제3 저항
T1 내지 T4: 트랜지스터
U1: 전압
U2: 전압
Uq1: 전압 소스
Uq2: 전압 소스
Z11, Z12, Z1n: 복소 저항
Z21, Z22, Z2n: 복소 저항

Claims (14)

  1. 제1 전기 시스템(1)과 제2 전기 시스템(2)을 포함하는 적어도 두 개의 전기 시스템(1, 2)을 연결하는 회로 차단기와 제어 유닛(4)을 갖는 회로 차단기 유닛(3)으로서,
    상기 제어 유닛(4)은, 상기 회로 차단기를 통해 상기 전기 시스템(1, 2)의 전압(U1, U2) 및/또는 적어도 하나의 전류(I1, I2)를 모니터링하고, 상기 전기 시스템(1, 2) 중 하나에 과전압 또는 부족 전압 중 하나의 결함이 발생하거나 과전류가 발생한 경우 상기 회로 차단기에 의해 상기 두 개의 전기 시스템(1, 2)을 서로 연결 해제하도록 구성되고,
    상기 회로 차단기는 적어도 하나의 가변 제1 저항(R1), 하나의 가변 제2 저항(R2) 및 하나의 가변 제3 저항(R3)을 포함하고, 세 개의 저항(R1 내지 R3) 모두는 각 경우에 공통 노드(K)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제1 저항(R1)은 추가로 상기 제1 전기 시스템(1)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제2 저항(R2)은 상기 제2 전기 시스템(2)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제3 저항(R3)은 기준 전위(G), 특히 접지에 연결되며, 상기 제어 유닛(4)은 상기 전기 시스템(1, 2) 중 하나에 결함이 있는 경우에 상기 전기 시스템(1, 2)이 서로 연결 해제되고 결함 없는 전기 시스템(1, 2)의 전압(U1, U2)이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 상기 저항(R1, R2, R3)의 값을 조정하도록 구성된, 회로 차단기 유닛(3).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 차단기의 제1 저항(R1)에 직렬로 인덕턴스가 배치되고/되거나, 상기 회로 차단기의 제2 저항(R2)에 직렬로 인덕턴스가 배치되는, 회로 차단기 유닛(3).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛(4)은, 상기 저항(R1, R2, R3)의 값을 조정할 때 상기 전기 시스템(1, 2)이 서로 연결 해제되고 결함 없는 전기 시스템(1, 2)의 전압(U1, U2)이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록, 결함 없는 전기 시스템의 전압(U1, U2) 및/또는 결함 있는 전기 시스템의 전압(U1, U2) 및/또는 적어도 하나의 전류(I1, I2)에 대해 미리 결정된 시간 간격으로 검출되거나 제공된 값에 따라 적어도 하나의 저항을 적어도 가끔 작동시켜 적어도 하나의 저항이 연속적인 선형 제어기로 기능하도록 설계되는, 회로 차단기 유닛(3).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(4)은, 결함이 없는 경우, 상기 제1 저항(R1)과 상기 제2 저항(R2)을 낮은 저항으로 설정하고, 상기 제3 저항(R3)을 높은 저항으로 설정하도록 구성된, 회로 차단기 유닛(3).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(4)은 상기 전기 시스템(1, 2) 중 하나에 부족 전압의 결함이 발생한 경우, 결함 없는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 제1 또는 제2 저항(R1, R2)을 높은 저항으로 설정하고, 이 직후 상기 제3 저항(R3)을 낮은 저항으로 설정하도록 구성된, 회로 차단기 유닛(3).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(4)은 상기 전기 시스템(1, 2) 중 하나에 과전류의 결함이 발생한 경우, 결함 없는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 제1 또는 제2 저항(R1, R2)을 증가시고 상기 제3 저항(R3)을 낮은 저항으로 설정하도록 구성된, 회로 차단기 유닛(3).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(4)은 상기 전기 시스템(1, 2) 중 하나에 과전압의 결함이 발생하는 경우, 결함 없는 전기 시스템(1, 2)의 라인 인덕턴스에 의해 결함 없는 전기 시스템(1, 2) 측에 야기된 부족 전압이 미리 정해진 전압(U1, U2) 한계 아래로 떨어지지 않도록, 결함 있는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 저항(R1, R2)을 조정하도록 구성되고, 상기 제3 저항(R3)은 높은 저항으로 유지되거나 높은 저항으로 설정되고, 결함 없는 전기 시스템(1, 2)에 연결된 저항(R1, R2)도 마찬가지로 상기 라인 인덕턴스의 전류의 소산 후 높은 저항으로 설정되는, 회로 차단기 유닛(3).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항(R1, R2, R3)은 반도체 부품, 특히 트랜지스터로 형성된, 회로 차단기 유닛(3).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 트랜지스터는 MOSFET, 바이폴라 트랜지스터, IGBT, GaN HEMT 및/또는 SiC 반도체로 형성된, 회로 차단기 유닛(3).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 차단기 유닛(3)은 적어도 두 개의 연결된 전기 시스템(1, 2)으로부터 중복적으로 전력을 공급받도록 구성된, 회로 차단기 유닛(3).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저항(R1, R2, R3) 중 적어도 하나는 중복적으로 설계된, 회로 차단기 유닛(3).
  12. 회로 차단기를 동작시키는 방법으로서,
    - 상기 회로 차단기는 전기 시스템 그룹을 연결하도록 설계되고, 상기 전기 시스템 그룹은 적어도 하나의 제1 전기 시스템과 하나의 제2 전기 시스템을 갖고,
    - 상기 회로 차단기는 적어도 하나의 가변 제1 저항(R1), 하나의 가변 제2 저항(R2) 및 하나의 가변 제3 저항(R3)을 포함하고, 세 개의 저항(R1 내지 R3) 모두는 각 경우에 공통 노드(K)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제1 저항(R1)은 추가로 상기 제1 전기 시스템(1)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제2 저항(R2)은 상기 제2 전기 시스템(2)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제3 저항(R3)은 기준 전위(G)에 연결되고,
    상기 방법은,
    - 상기 전기 시스템(1, 2)의 전압(U1, U2) 및/또는 상기 회로 차단기를 통과하는 적어도 하나의 전류(I1, I2)를 모니터링하는 단계, 및
    - 상기 전기 시스템(1, 2) 중 하나에 과전압 또는 부족 전압 또는 과전류 중 하나의 결함이 발생하는 경우 상기 전기 시스템(1, 2)이 서로 연결 해제되고 결함 없는 전기 시스템(1, 2)의 전압(U1, U2)이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 상기 회로 차단기를 사용하여 상기 저항(R1, R2, R3)의 값을 조정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전기 시스템(1, 2)이 서로 연결 해제되고, 결함 없는 전기 시스템(1, 2)의 전압(U1, U2)이 미리 결정된 한계 내에 유지되도록 상기 저항(R1, R2, R3)의 값을 조정하는 것은 적어도 하나의 저항이 연속적인 선형 제어기로 기능하도록 결함 없는 전기 시스템의 전압 및/또는 결함 있는 시스템의 전압 및/또는 적어도 하나의 전류에 대해 미리 결정된 시간 간격으로 검출되거나 제공된 값에 따라 적어도 하나의 저항을 적어도 가끔 작동시키는 것을 포함하는, 방법.
  14. 회로 차단기를 동작시키기 위한 제어 유닛으로서,
    - 상기 회로 차단기는 전기 시스템 그룹을 연결하도록 설계되고, 상기 전기 시스템 그룹은 적어도 하나의 제1 전기 시스템과 하나의 제2 전기 시스템을 갖고,
    - 상기 회로 차단기는 적어도 하나의 가변 제1 저항(R1), 하나의 가변 제2 저항(R2) 및 하나의 가변 제3 저항(R3)을 포함하고, 세 개의 저항(R1 내지 R3) 모두는 각 경우에 공통 노드(K)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제1 저항(R1)은 추가로 상기 제1 전기 시스템(1)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제2 저항(R2)은 상기 제2 전기 시스템(2)에 직접 또는 간접적으로 연결되고, 상기 제3 저항(R3)은 기준 전위(G)에 연결되고,
    - 상기 제어 유닛은 제12항 또는 제13항에 따른 방법을 실행하도록 설계된, 제어 유닛.
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