(57)【要約】  本発明は、特に局所電気グリッドで用いられるバッテリーシステムに関する。当該バッテリーシステムは、少なくとも１つのバッテリーモジュール（１）、前記バッテリーモジュール（１）と電気的に接続され、前記局所電気グリッドに対して前記バッテリーモジュールを充電及び／又は放電するように機能する出力端子（２）、前記バッテリーモジュール（１）と前記出力端子（２）の少なくとも１つの極（２１，２２）との間に配置されて、開状態では前記バッテリーモジュール（１）と前記出力端子（２）の少なくとも１つの極（２１，２２）との間での電気的接続を切断するように構成される断路器（３）、前記バッテリーモジュール（１）によって特定される故障状態において、前記バッテリーモジュール（１）と前記出力端子（２）の少なくとも１つの極（２１，２２）との間での電気的接続を中断するように前記断路器（３）を動かすように構成される第１信号回路（４１）、を有する。本発明はまたバッテリーシステムと、前記出力端子（２）に接続されるインバータと、多極断路器（３）を有する局所電気グリッドにも関する。当該多極断路器は、出力端子（２）の少なくとも１つの極（２１，２２）からバテリーモジュール（１）を切断する第１スイッチ（３０１）と、少なくとも第２スイッチ（３０２）及び／又は第３スイッチ（３０３）と、始動される場合にのみ前記スイッチを閉状態に保持するように構成される、少なくとも第１保持コイル（３１）と第２保持コイル（３２）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所電気グリッドで用いられるバッテリーシステムであって、
少なくとも１つのバッテリーモジュール、
前記バッテリーモジュールに電気的に接続されて、前記局所電気グリッドに対して前記バッテリーモジュールを充電及び／又は放電するように機能する出力端子、
前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間に配置されて、開状態では前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間での電気的接続を切断するように構成される断路器、
前記バッテリーモジュールによって特定される故障状態において、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間での電気的接続を中断するように前記断路器を動かすように構成される第１信号回路、
を有するバッテリーシステム。
【請求項２】
前記第１信号回路は第１故障中継器を有し、
前記第１故障中継器は、前記バッテリーモジュールによって制御され、前記バッテリーモジュールによって特定される前記故障状態では、前記第１信号回路を開くために開かれ、あるいは、前記第１信号回路を所定の電位にするために閉じられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーシステム。
【請求項３】
前記バッテリーモジュールによって特定される故障状態において、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間での電気的接続が中断されるように前記断路器を動かすように構成される第２信号回路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーシステム。
【請求項４】
前記第２信号回路は第２故障中継器を有し、
前記第２故障中継器は、前記バッテリーモジュールによって制御され、前記バッテリーモジュールによって特定される前記故障状態では、前記第２信号回路を開くために開かれ、あるいは、前記第２信号回路を所定の電位にするために閉じられる、
ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーシステム。
【請求項５】
１つ又は複数の他のバッテリーモジュールが供され、
前記第１信号回路は、前記バッテリーモジュールによって制御される１つ又は複数の他の第１故障中継器を有し、かつ／あるいは、
前記第２信号回路は、前記バッテリーモジュールによって制御される１つ又は複数の他の第２故障中継器を有する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項６】
前記断路器は、前記第１信号回路によって電流が供給される第１保持コイル、及び／又は、前記第２信号回路によって電流が供給される第２保持コイルを有し、
前記第１保持コイル及び／又は前記第２保持コイルは、閉状態で前記断路器を保持するように構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項７】
前記断路器は、開状態では、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の２つの極との間での電気的接続を切断するように第１スイッチと第２スイッチを備える少なくとも２極型に構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項８】
前記断路器は、該断路器の閉状態では、前記第１信号回路及び／又は前記第２信号回路の電流供給を保証し、前記断路器の開状態では、前記第１信号回路及び／又は前記第２信号回路の電流供給を中断するように第３スイッチを備える３極型に構成される、ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーシステム。
【請求項９】
前記断路器は、第１スイッチを備える単極型又は少なくとも第２スイッチ及び／若しくは第３スイッチを備える多極型に構成され、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び前記第３スイッチの各々は電気ヒューズを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項１０】
前記断路器は、第１スイッチを備える単極型又は少なくとも第２スイッチ及び／若しくは第３スイッチを備える多極型に構成され、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び前記第３スイッチのすべては、共同でのみ前記断路器の開状態と閉状態とを変化させることができるように互いに機械的に結合する、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項１１】
前記断路器は始動素子を有し、
前記始動素子によって、前記断路器は、前記開状態から前記閉状態へ手動で移行することができる、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項１２】
前記第１信号回路及び／又は前記第１信号回路は前記バッテリーモジュールから給電されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のバッテリーシステム及び前記出力端子に接続されるインバータを有する局所電気グリッド。
【請求項１４】
出力端子の少なくとも１つの極からバテリーモジュールを切断する第１スイッチと、少なくとも第２スイッチ及び／又は第３スイッチと、
始動される場合にのみ前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び前記第３スイッチを閉状態に保持するように構成される、少なくとも第１保持コイルと第２保持コイル、
を有する多極断路器。
【請求項１５】
始動素子を有し、
前記始動素子によって、前記スイッチは前記開状態から前記閉状態へ手動で移行することができる、
請求項１４に記載の多極断路器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーシステム、局所電気グリッド、及び断路器に関する。特に本発明は、局所電気グリッドで用いられるバッテリーシステム、当該局所電気グリッド、及び、当該バッテリーシステムで用いられる断路器に関する。当該バッテリーシステムは、好適には２ｋＷｈ超の合計蓄電容量を有する複数の相互接続されたバッテリー又は電気２次電池で構成される少なくとも１つのバッテリーモジュールを有する。よって個々のバッテリーは、複数の２次電池から構築される。２次電池はまた、構造的に互いに分離した電気２次電池に結合されてもよい。よってバッテリー及び電気的に結合したバッテリーから構成されるバッテリーモジュールは、そのバッテリーモジュールが局所電気グリッドである充電及び放電装置に接続される場合に、再度の充電及び放電が可能である。この特性のため、そのようなバッテリーシステムを用いて、たとえば急な消費を要しない局所ＤＣ又はＡＣ電源からの電気エネルギーは、後で生じる需要のために蓄電され得る。
【背景技術】
【０００２】
しかしそのようなバッテリーシステムは機能的に安全でなければならない。換言すると安全上重大な状況−たとえば過電圧、温度過上昇、過充電等−が存在する場合に、接続する充電及び放電装置からバッテリーモジュールを断路できなければならない。少なくともドイツでは、この断路は義務づけられており、将来的には保証されなければならない。
【０００３】
文書によって実証されていない従来技術から、機能上の信頼性があるバス通信及び／又は受動部材−たとえば高電流中継器−によるバス接続によって、そのようなバッテリーシステムの機能上の安全性を実現することが知られている。しかしこれは一般的に高価で、複雑で、認証を受けるのは困難である。
【０００４】
さらに特許文献１はＤＣ電圧端子を有する電圧変換器を開示している。この電圧変換器は、ＤＣ電源に結合することができる。電気スイッチ素子は、ＤＣ電源端子とＤＣ電源との間に配置されてよく、ＤＣ電源端子とＤＣ電源との間の電気的接続を中断するように設計される。電気スイッチ素子は、バッテリー回路ブレーカー又は過電流保護装置として構成される。
【０００５】
しかし費用対効果がよくて実現及び認証が単純な上述の型のバッテリーシステムの機能的安全性が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許第１０２０１５２２０８２０Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、費用対効果がよくて実現が単純なバッテリーシステム、局所電気システム、及び断路器を供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、特に局所電気グリッドで用いられるバッテリーシステムに関する。当該バッテリーシステムは、
−  少なくとも１つのバッテリーモジュール、
−  前記バッテリーモジュールと電気的に接続され、前記局所電気グリッドに対して前記バッテリーモジュールを充電及び／又は放電するように機能する出力端子、
−  前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間に配置されて、開状態では前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間での電気的接続を切断するように構成される断路器、
−  前記バッテリーモジュールによって特定される故障状態において、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間での電気的接続を中断するように前記断路器を動かすように構成される第１信号回路、を有する。
【０００９】
当該バッテリーシステムはモジュールで構成されている。前記第１信号回路である制御装置と、前記局所電気グリッドに対して前記バッテリーモジュールを充電及び／又は放電する出力端子と、前記出力端子を前記バッテリーモジュールから切断する断路器である断路装置が存在する。その結果、当該バッテリーシステムは費用対効果よく実現が単純となる。しかも当該バッテリーシステムの機能上の安全性が保証される。しかもいかなる場合でもソフトウエアに依拠しなくても機能上の安全性が得られるため、機能上の安全性を実現する根拠としてのハードウエアのみを使用することが可能となる。
【００１０】
バッテリーモジュールの個数は少なくとも１つである。換言すると当該バッテリーシステムは、１つのバッテリーモジュール又は複数のバッテリーモジュールを有してよい。当該バッテリーシステムが複数のバッテリーモジュールを含む場合、前記バッテリーモジュールは、好適にはケース毎にたとえばバス接続用のプラグを介して互いに接続される。前記プラグは、便利な機能という意味において（つまり安全性には関係しない）バス通信と前記バッテリーモジュールの電圧供給を行い、前記第１信号回路へ信号を送るように構成されることが好ましい。前記プラグはたとえば、多極でＲＪ４５プラグであることが好ましい。前記プラグについて、各バッテリーモジュールは２つのソケットを有する。前記２つのソケットのうちの一は、他のバッテリーモジュールへの入力用で、前記２つのソケットのうちの他は、さらに他のバッテリーモジュールへの入力用、又は、当該バッテリーシステムの制御装置と第１信号回路との接続用である。当該バッテリーシステムが含むバッテリーモジュールの個数に関係なく、機能上の安全性は、前記第１信号回路によって保証される。前記プラグを介した接続によって、安全で便利となるようにすべての通信を保証することが可能となる。
【００１１】
各バッテリーモジュールは、故障状態を特定できるので、前記第１信号回路へ故障状態として安全性にとって重大な状況を報告できる。それにより、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の少なくとも１つの極との間での電気的接続を中断するように、前記断路器が始動する。従って前記第１信号回路である安全装置は、当該バッテリーシステムが含むバッテリーモジュールの個数に関わらず常に機能する。
【００１２】
前記局所電気グリッドに対して前記バッテリーモジュールを充電及び／又は放電する前記出力端子は、インバータに接続可能に構成されることが好ましい。
【００１３】
一の好適実施形態では、前記第１信号回路は第１故障中継器を有する。前記第１故障中継器は、前記バッテリーモジュールによって制御され、前記バッテリーモジュールによって特定される前記故障状態では、前記第１信号回路を開くために開かれる。中継器は、他の電気部品と比較して有利である。なぜなら前記中継器は、ミリオーム範囲の相対的に低い接触境界抵抗と相対的に高い投入容量すなわち過負荷耐量を有し、冷却を必要とせず、相対的に頑丈だからである。当該バッテリーシステムはケーブルの断線に対して耐性を有する。
【００１４】
説明した実施形態では、前記第１故障中継器は、特に開かれることで前記第１信号回路が急速に中断するように前記第１信号回路内に集積されてよい。この実施形態の代替例として、前記第１故障中継器は、前記第１信号回路を所定の電位−たとえば前記装置の接地電位−にするため、前記バッテリーモジュールによって特定される前記故障状態において閉じられるように構成及び／又は配備されてよい。特に前記第１故障中継器は、閉じるときに、前記第１信号回路を前記所定の電位−具体的には接地電位−に接続するため、プルダウン構成をとってよい。これを実現するため、前記第１故障中継器に接続される第１プルアップレジスタが供されることが好ましい。前記第１プルアップレジスタは、前記第１信号回路の電位を動作電位にするようにバイアス印加する。
【００１５】
好適には、当該バッテリーシステムはさらに、当該バッテリーシステムによって特定される故障状態において、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の前記少なくとも１つの極との間の電気的接続が中断されるように前記断路器を始動させるように構成される第２信号回路を有する。この冗長性のため、各バッテリーモジュールは、前記出力端子への接続を、２つの独立する信号回路によって中断することができる。結果として安全性が増大する。
【００１６】
一の好適実施形態では、前記第２信号回路は第２故障中継器を有する。前記第２故障中継器は、前記バッテリーモジュールによって制御され、前記バッテリーモジュールによって特定される前記故障状態において、前記第２信号回路を開くように開かれる。よって前記バッテリーモジュールは、前記第１故障中継器と前記第２故障中継器を制御する。ここでも代わりに、前記第２故障中継器は、前記第２信号回路を所定の電位−たとえば前記装置の接地電位−にするため、前記バッテリーモジュールによって特定される前記故障状態において閉じられるように構成及び／又は配備されてよい。特に前記第２故障中継器は、閉じるときに、前記第２信号回路を前記所定の電位−具体的には接地電位−に接続するため、プルダウン構成をとってよい。これを実現するため、前記第２故障中継器に接続される第２プルアップレジスタが供されることが好ましい。前記第２プルアップレジスタは、前記第２信号回路の電位を動作電位にするようにバイアス印加する。
【００１７】
好適には、１つ又は複数の他のバッテリーモジュールが供される。前記第１信号回路は、前記バッテリーモジュールによって制御される１つ又は複数の他の第１故障中継器を有する。前記第２信号回路は、前記バッテリーモジュールによって制御される１つ又は複数の他の第２故障中継器を有する。好適には各バッテリーモジュールはそれぞれ、第１故障中継器と第2故障中継器に割り当てられる。前記複数又はすべてのバッテリーモジュールの前記第１故障中継器は、互いに直列に接続されることが好ましい。これは、前記第２故障中継器にも適用されることが好ましい。従って前記第１故障中継器と前記第２故障中継器はそれぞれ、バッテリーモジュールが故障状態を特定しない場合には閉じられている。
【００１８】
好適には前記第１故障中継器と前記第２故障中継器の各々は、「通常開」構成をとる。つまり作成コンタクトが含まれる。前記作成コンタクトは、始動すなわち駆動するときにコンタクトを形成するように構成され、始動するときにコンタクトを確立するため通常開コンタクトとも呼ばれる。これは、たとえバッテリーが完全に故障して故障信号を発することができない場合でさえも、前記バッテリーの（複数の）中継器及び関連回路が開いているという利点を有する。この場合、前記故障中継器が駆動しないことは、故障信号とみなされる。
【００１９】
対応するように複数の第１故障回路及び／又は複数の第２故障回路が供されるように、１つ又は複数の他のバッテリーモジュールが供される場合、上で説明した実施形態による前記第１故障回路のうちの一は、そのバッテリーモジュールによって特定される故障状態において、前記第１信号回路を開くために開かれ得る一方、以降で説明する実施形態による前記第１故障回路のうちの他は、前記第１信号回路を所定の電圧にするために閉じられる。前複数の第２故障回路が存在する限りにおいて、上で述べたことは、前記複数の第２故障回路にも適用され得る。
【００２０】
一の好適実施形態では、前記断路器は、前記第１信号回路によって電流が供給される第１保持コイル、及び／又は、前記第２信号回路によって電流が供給される第２保持コイルを有する。前記第１保持コイル及び／又は前記第２保持コイルは、閉状態で前記断路器を保持するように構成される。前記断路器は、前記第１保持コイル及び／又は前記第２保持コイルが中断する場合、前記（複数の）バッテリーモジュールを自動的に前記出力端子から切断するように構成される。よって、具体的には認証仕様IEC 62619, VDE-AR-E2510-50:2017-05, UL 1973/9540に対応する安全状態が実現され得る。
【００２１】
一の好適実施形態では、前記バッテリーシステムは、前記第１信号回路、前記第２信号回路、並びに、前記第１保持コイル及び前記第２保持コイルを有する前記断路器を含む。前記第１保持コイルには前記第１信号回路による電流が供給される。前記第２保持コイルには前記第２信号回路による電流が供給される。前記第１保持コイルと前記第２保持コイルは、該第１保持コイルと前記第２保持コイルに電流が流れるときに、閉状態で前記断路器を保持するように構成される。
【００２２】
上述の実施形態の一の変化型では、前記バッテリーシステムは、前記第１信号回路、前記第２信号回路、並びに、前記第１保持コイル及び前記第２保持コイルを有する前記断路器を含み、さらには第１及び第２の中継器を含む。前記第１中継器には前記第１信号回路による電流が供給される。前記第２中継器には前記第２信号回路による電流が供給される。さらに前記第１中継器は、前記第１保持コイルが設けられている第１補助回路を切り換え、前記第２中継器は、前記第２保持コイルが設けられている第２補助回路を切り換える。電流が前記第１保持コイル及び前記第２保持コイルを流れる限り、前記断路器は前記閉状態に保持される。よって前記第１保持コイル及び前記第２保持コイルにはそれぞれ、前記第１信号回路及び前記第２信号回路による電流が供給される。
【００２３】
あるいはその代わりに、上述の２つの実施形態では、前記断路器は１つしか保持コイルを備えない。前記第１信号回路又は前記第２信号回路を流れる電流が、前記保持コイルを流れるか、あるいはその代わりに、前記第１信号回路又は前記第２信号回路を流れる電流が、補助回路を閉じる中継器を駆動させることで、前記保持コイルを流れる。
【００２４】
好適には前記断路器は、開状態では、前記バッテリーモジュールと前記出力端子の２つの極との間での電気的接続を切断するように第１スイッチと第２スイッチを備える少なくとも２極型に構成される。好適には前記断路器は、該断路器の閉状態では、前記第１信号回路及び／又は前記第２信号回路の電流供給を保証し、前記断路器の開状態では、前記第１信号回路及び／又は前記第２信号回路の電流供給を中断するように第３スイッチを備える３極型に構成される。前記第３スイッチはさらなる安全性を構成する。
【００２５】
一の好適実施形態では、前記断路器は、第１スイッチを備える単極型又は少なくとも第２スイッチ及び／若しくは第３スイッチを備える多極型に構成される。ここで各スイッチは電気ヒューズを有する。その結果、前記断路器は、過電流ヒューズ機能をも有することになる。よって追加の過電流ヒューズは不要となる。
【００２６】
好適には前記断路器は、第１スイッチを備える単極型又は少なくとも第２スイッチ及び／若しくは第３スイッチを備える多極型に構成される。ここですべてのスイッチは、共同でのみ前記断路器の開状態と閉状態とを変化させることができるように互いに機械的に結合する。前記第１保持コイルが−又は供される場合には前記第２保持コイルも−始動されない場合、前記断路器のすべてのスイッチは共同で前記開状態を実現する。
【００２７】
一の好適実施形態では、前記断路器は、始動素子を有する。前記始動素子によって、前記断路器は、前記開状態から前記閉状態へ手動で移行することができる。その結果、前記断路器は、オンとオフを手動で切り換えることができる。
【００２８】
好適には、前記第１信号回路及び／又は前記第１信号回路は前記バッテリーモジュールから給電される。例として、前記バッテリーシステムは、前記バッテリーモジュールと前記第１信号回路及び／又は前記第１信号回路との間で接続されるＤＣ／ＤＣ変換器を有する。補助回路が供される場合、前記補助回路もまた、前記バッテリーモジュールから給電されることが好ましい。
【００２９】
前記バッテリーシステムは、建物の電気エネルギー供給ネットワークに電気エネルギーを一時的に供給するのに適したバッテリーシステムであることが好ましい。前記（複数の）バッテリーモジュールのバッテリー又は２次電池は蓄電容量を有するため、前記バッテリーシステムによって、たとえば急な消費を要しない局所ＤＣ又はＡＣ電源からの前記電気エネルギーは、将来生じる需要に備えて蓄電され得る。局所ＤＣ及びＡＣ電源−つまり前記建物のネットワークに相対的に近接して作られる電源−はたとえば、光電装置、風力装置、あるいは熱電併給（コージェネレーション）プラントである。これらのバッテリーシステムは特に、家庭及び職場の建物の電気エネルギー供給ネットワークに電気エネルギーを供給するのに用いられる。
【００３０】
本発明はさらに、上述の実施形態のうちの１つ以上によるバッテリーシステム、及び、前記出力端子に接続されるインバータを有する局所電気グリッドに関する。前記出力端子への接続用端子に加えて、前記インバータは、前記建物の電気エネルギー供給ネットワーク及び／又は特に光電装置の前記局所ＤＣ又はＡＣ電源への接続用端子をさらに有することが好ましい。前記インバータは、光電装置のソーラーモジュールによって生成される電気を変換し、前記電気を前記バッテリーシステム及び／又は前記建物の電気エネルギー供給ネットワークへ供給する。同時に前記インバータは、前記バッテリーシステムを監視及び／又は制御するように構成されてよい。
【００３１】
さらに本発明は多極断路器に関する。当該多極断路器は、出力端子の少なくとも１つの極からバテリーモジュールを切断する第１スイッチと、少なくとも第２スイッチ及び／又は第３スイッチと、始動される場合にのみ前記スイッチを閉状態に保持するように構成される、少なくとも第１保持コイルと第２保持コイルを有する。
【００３２】
好適には当該多極断路器は、前記スイッチが前記開状態から前記閉状態へ手動で移行することができる始動素子をさらに有する。しかも前記バッテリーシステムに関連して説明して前記バッテリーシステム内に含まれる前記断路器に関する好適実施形態は、必要な変更を加えた上で前記断路器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の他の特性及び利点は、図示されて以降の例で説明される典型的実施形態によって明らかになる。図の概略は以下の通りである。
【００３４】
【図１】第１実施形態によるバッテリーシステムの回路図を示している。
【図２】第２実施形態によるバッテリーシステムの回路図を示している。
【図３】第３実施形態によるバッテリーシステムの回路図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、第１実施形態によるバッテリーシステムの回路図を示している。バッテリーシステムは、純粋な例として、３つのバッテリーモジュール１を有する。ここでは３つのバッテリーモジュール１は単に概略的にのみ示され、個別的には示されていない。さらにバッテリーシステムは、バッテリーモジュール１に電気的に接続されて、局所電気グリッド（不図示）に対してバッテリーモジュール１を充電及び／又は放電するように機能する出力端子２を有する。出力端子は、インバータ（不図示）に接続されるように構成される。
【００３６】
出力端子２は極２１と極２２を有する。断路器３は、バッテリーモジュール１と極２１，２２との間に配置される。断路器３は、開状態では、バッテリーモジュール１と極２１，２２との間の電気的接続を切断するように構成される。さらにバッテリーシステムは、バッテリーモジュール１によって特定される故障状態において、バッテリーモジュール１と極２１，２２との間の電気的接続を中断するように断路器３を始動させるように構成される第１信号回路４１を有する。さらにバッテリーシステムは、バッテリーモジュール１によって特定される故障状態において、バッテリーモジュール１と極２１，２２との間の電気的接続を中断するように断路器３を始動させるように構成される第２信号回路４２を有する。
【００３７】
断路器３は、第１信号回路４１によって電流が供給される第１保持コイル３１、及び、第２信号回路４２によって電流が供給される第２保持コイル３２を有する。第１保持コイル３１及び第２保持コイル３２は、双方に同時に電流が供給される場合に断路器３を閉状態に保持するように構成される。
【００３８】
断路器３はさらに３極型の構成をとる。断路器３は、開状態でバッテリーモジュール１と極２１，２２との間の電気的接続を切断するように構成される第１スイッチ３０１及び第２スイッチ３０２を有する。第１スイッチ３０１が極２１に接続される一方で、第２スイッチ３０２が極２２に接続される。断路器３の第３スイッチ３０３は、断路器３の閉状態では、第１信号回路４１及び第２信号回路４２の電流供給を保証し、断路器３の開状態では、第１信号回路４１及び第２信号回路４２の電流供給を中断するように構成される。断路器３は、電流が第１保持コイル３１と第２保持コイル３２の両方を流れるときにのみ閉状態に保持される。
【００３９】
第１信号回路４１は、第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有する。第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ、３つのバッテリーモジュール１のうちの１つに割り当てられる。第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は直列に接続されている。同様に第２信号回路４２は、第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を有する。第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６はそれぞれ、３つのバッテリーモジュール１のうちの１つに割り当てられる。第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６もまた直列に接続されている。換言すると、２つの独立する故障中継器−具体的には第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及び第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６−によって、各バッテリーモジュールは、故障状態を特定したときに閉状態から開状態への断路器３の切換を引き起こすことができる。
【００４０】
第１信号回路４１及び第２信号回路４２は、バッテリーモジュール１から給電される。この目的のため、バッテリーシステムは、バッテリーモジュール１と第１信号回路４１及び第２信号回路４２との間で接続されるＤＣ／ＤＣ変換器５を有する。バッテリーモジュール１の電圧範囲及び保持コイル３１，３２の電圧範囲が対応する場合では、ＤＣ／ＤＣ変換器５は必要ない。
【００４１】
図２は、第２実施形態によるバッテリーシステムの回路図を示している。図２に示されたバッテリーシステムは、図１に示されたバッテリーシステムと同一の構成要素を有するが、さらに第１中継器Ｒ１と第２中継器Ｒ２を有する。図１で説明した構成要素と図２に示されたバッテリーシステムの構成要素は、図１で説明したバッテリーシステムと同様の構成と機能を有する。ただし、第１中継器Ｒ１には第１信号回路４１による電流が供給され、第２中継器Ｒ２には第２信号回路４２による電流が供給される点は異なる。図１に示された実施形態とは異なり、第１保持コイル３１は第１信号回路４１の一部ではなく、その代わりに第１中継器Ｒ１が第１信号回路４１の一部になっている。それに対応して第２保持コイル３２は第２信号回路４２の一部ではなく、その代わりに第２中継器Ｒ２が第２信号回路４２の一部になっている。
【００４２】
第１中継器Ｒ１は、内部に第１保持コイル３１が設けられる第１補助回路Ｒ４１を切り換える。第２中継器Ｒ２は、内部に第２保持コイル３２が設けられる第２補助回路Ｒ４２を切り換える。よって第１保持コイル３１及び第２保持コイル３２には、それぞれ第１信号回路４１及び第２信号回路４２によって間接的に電流が供給される。
【００４３】
図１による第１バッテリーシステムと図２による第２バッテリーシステムのいずれでも、他の切り換え素子とは独立して第１保持コイル３１を流れる電流をオフに切り換えることが可能な制御中継器６がさらに供される。この目的のため、制御中継器６は、制御端子６１を介して対応信号を受ける。
【００４４】
図３は、第３実施形態によるバッテリーシステムの回路図を示している。図３に示された第３実施形態によるバッテリーシステムは、第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及び第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の配置と機能の点で、図２に示された第２実施形態によるバッテリーシステムとは異なる。図２による実施形態における第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が、第１信号回路４１内で交互に直列接続され、故障状態及びその結果として第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちの１つが開くことで第１信号回路４１が開く。他方、図３による実施形態における第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、第１信号回路４１と接地電位との間で互いに並列に配置されている。この場合、故障状態によって、第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のうちの１つは閉じられる。この結果、第１信号回路４１は接地電位になり、第１中継器Ｒ１を流れる電流は中断される。この目的のため、第１プルアップ抵抗器ＰＵ１は、第１信号回路４１の正極と第１故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との間に配置される。
【００４５】
この機能はまた、第２信号回路４２内にも供され、第２プルアップ抵抗器ＰＵ２と互いに並列に配置される３つの第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６によって実現される。第２故障中継器Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の１つ又は複数はバッテリーシステム１の故障状態では、第２信号回路４２を接地電位にするために閉じられる。その結果、第２中継器Ｒ２を流れる電流は中断される。
【００４６】
回路の機能は、故障中継器Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の１つ又は複数によって生成されるプルアップ／プルダウン信号を中継器信号に変換することを必要とすることに留意して欲しい。ハードウエア部品を用いてこれを実現するための回路の詳細は、当業者には十分知られているので、ここでは具体的に説明しない。
【符号の説明】
【００４７】
ＰＵ１  第１プルアップ抵抗器、ＰＵ２  第２プルアップ抵抗器、Ｒ１  第１中継器、Ｒ２  第２中継器、Ｒ４１  第１補助回路、Ｒ４２  第２補助回路、Ｓ１  第１中継器、Ｓ２  他の第１中継器、Ｓ３  他の第１中継器、Ｓ４  第２中継器、Ｓ５  他の第２中継器、Ｓ６  他の第２中継器、１  バッテリーモジュール、２  出力端子、２１  極、２２  極、３  断路器、３０１  第１スイッチ、３０２  第２スイッチ、３０３  第３スイッチ、３１  第１保持コイル、３２  第２保持コイル、４１  第１信号回路、４２  第２信号回路、５  ＤＣ／ＤＣ変換器、６  制御中継器、６１  制御端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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