充电设备的制作方法

充电设备


技术实现要素：

1.本发明所基于的任务是提供一种具有多个电接口的充电设备，所述充电设备具有高运行安全性并且可以成本低地被制造。
2.充电设备具有多个电接口或所谓的充电槽。充电设备可以例如具有2至8个接口或充电槽。
3.各自的电接口能够按预期地与例如蓄电池形式的待充电的电蓄能器耦合用于对待充电的电蓄能器进行充电。
4.充电设备此外具有共同的充电线路，所述充电线路在充电设备的充电运行中载有充电电位，尤其是载有相对于参考电位为正的充电电位。
5.各自的电接口具有第一连接极，所述第一连接极可以按预期地与待充电的电蓄能器的对应的第一连接极电连接。典型地，各自的电接口此外具有第二连接极，所述第二连接极可以按预期地与待充电的电蓄能器的对应的第二连接极电连接。典型地，在第一连接极处施加比在第二连接极处更高的电位。第一连接极和第二连接极之间的电位差典型地是充电电压，所述充电电压例如可以处于5 v和80 v之间的电压范围内。
6.各自的电接口此外具有恰好两个场效应晶体管，所述场效应晶体管在无其他电器件的情况下或与其他电器件共同地在第一连接极和共同的充电线路之间反串联地连成回路。
7.充电设备此外具有例如微处理器形式的至少一个控制单元。控制单元被构造用于操控各自的电接口的两个场效应晶体管，使得在一个时间点，仅电接口中的一个单个电接口的第一连接极经由所述电接口的两个场效应晶体管与共同的充电线路电连接，以便防止多个待充电的电蓄能器之间的短路。充电设备可以具有控制所有接口的运行的单个控制单元。可替代地，每个接口可以具有自身的控制单元，所述控制单元控制所属的接口的运行，其中所述控制单元可以相互连接，以便使控制单元的运行同步。
8.在一种实施方式中，各自的电接口此外具有检验装置，所述检验装置被构造用于检验两个场效应晶体管的按规定的开关功能。检验装置可以以软件和/或硬件的方式来实施。
9.在一种实施方式中，检验装置具有电压测量装置，所述电压测量装置被构造用于测量两个场效应晶体管的连接节点处的电压。检验装置被构造用于将所测量的电压与待预期的电压进行比较，其中在两个场效应晶体管的按规定的开关功能的情况下和在两个场效应晶体管的预先给定的开关状态的情况下，必须在连接节点处出现待预期的电压。如果所测量的电压对应于待预期的电压，则两个场效应晶体管的按规定的开关功能被确定。待预期的电压可以是绝对电压值，或者也可以对应于电压比。
10.在一种实施方式中，检验装置具有第一测试电压产生装置，所述第一测试电压产生装置被构造用于给第一连接极加载第一检验电位，而且尤其是仅当所属的电接口不与待充电的电蓄能器耦合时才给第一连接极加载第一检验电位。
11.在一种实施方式中，充电设备具有第二测试电压产生装置，所述第二测试电压产
生装置被构造用于给充电线路加载第二检验电位，而且尤其是仅当充电设备在充电设备的充电运行之外在共同的充电线路上不产生尤其是正的充电电位时才给充电线路加载第二检验电位。
12.第一和/或第二检验电位的正确产生可以利用充电设备的为此设置的电压测量装置进行。
13.在一种实施方式中，当各自的接口的两个场效应晶体管断开时，预期的电压为0伏特。
14.在一种实施方式中，检验装置具有可操控的开关装置和检验电阻，其中可操控的开关装置和检验电阻在第一连接极与两个场效应晶体管的连接节点之间串联地连成回路。
15.在一种实施方式中，检验装置被构造用于在检验期间以及当两个场效应晶体管断开时闭合可操控的开关装置，其中预期的电压于是与在第一连接极处存在的电压有关，例如对应于在第一连接极处存在的电压。
16.下面参照附图详细地描述本发明。在此情况下：图1示出具有多个电接口的根据本发明的充电设备的框图，其中各自的电接口能够与待充电的电蓄能器耦合用于对蓄能器进行充电。
具体实施方式
17.图1示出具有多个电接口或充电槽（lade-slot）1的充电设备100，其中各自的电接口1能够与例如蓄电池形式的待充电的电蓄能器200耦合用于对待充电的电蓄能器进行充电。目前示范性地示出两个接口1。不言而喻，充电设备100也可以具有超过两个的接口1，例如四个或八个接口1。
18.为了对电蓄能器200进行充电，将所述电蓄能器200与所属的接口1电耦合，其方式是，所述电蓄能器200被插入到接口1的充电插槽（lade-schacht）中。不言而喻，接口1可以具有其他未示出的器件，例如插塞连接器、插口等。就此而言，也应该参考有关的专业文献。
19.充电设备此外具有共同的充电线路2，所述充电线路在充电设备100的充电运行中载有相对于参考电位为正的充电电位。
20.各自的电接口1具有第一连接极3，所述第一连接极按预期地（bestimmungsgem
äß
）可以与待充电的电蓄能器200的对应的第一连接极4电连接。
21.各自的电接口1此外具有第二连接极14，所述第二连接极按预期地可以与待充电的电蓄能器200的对应的第二连接极15电连接。例如，可以在第二连接极14处输出参考电位，使得在连接极3和14之间输出合适的充电电压或合适的充电电流。
22.各自的电接口1此外具有两个（mos）场效应晶体管、即mosfet 5和6，所述（mos）场效应晶体管在第一连接极3和共同的充电线路2之间反串联地（antiseriell）连成回路（eingeschleift）。
23.充电设备100此外对于每个接口1具有一个控制单元7，所述控制单元被构造用于操控所属的接口1的两个场效应晶体管5和6，使得在一个时间点，仅电接口1中的一个单个电接口的第一连接极3经由所述电接口的两个场效应晶体管5和6与共同的充电线路2电连接。
24.如所示，每个接口1均具有所属的控制单元7。可替代地，可以设置控制所有接口1
的运行的单个控制单元。对于这种情况，所示的控制单元7是共同的上级控制单元的组成部分，并且于是构成各个控制单元模块。
25.各自的电接口1的控制单元7经由驱动器16以合适的方式操控两个场效应晶体管5和6，使得所述场效应晶体管在按规定地起作用时采用期望的开关状态。
26.电接口1具有检验装置8，所述检验装置被构造用于检验两个场效应晶体管5和6的按规定的开关功能。目前，检验装置8是控制单元7的组成部分。然而，检验装置8也可以与控制单元7分开地实现。
27.检验装置8具有电压测量装置9，所述电压测量装置被构造用于测量两个场效应晶体管5和6的连接节点处的电压。电压测量装置9此外被构造用于测量连接极3处的电压和共同的充电线路2上的电压。
28.检验装置8被构造用于将在两个场效应晶体管5和6的连接节点处测量的电压与预期的电压进行比较，所述预期的电压在场效应晶体管5和6的预先给定的开关状态的情况下以及在两个场效应晶体管5和6的按规定的开关功能的情况下在连接节点处出现，其中如果所测量的电压对应于预期的电压，则两个场效应晶体管5和6的按规定的开关功能被确定。
29.检验装置8此外具有第一测试电压产生装置10，所述第一测试电压产生装置被构造用于如果没有电蓄能器200与相应的接口1耦合，则给第一连接极3加载第一检验电位。
30.充电设备100此外具有第二测试电压产生装置11，所述第二测试电压产生装置被构造用于如果在充电设备100的充电运行之外在共同的充电线路2上不产生正的充电电位，则给充电线路2加载第二检验电位。
31.检验装置8此外具有可操控的开关装置12和检验电阻（pr
ü
fwiderstand）13，其中可操控的开关装置12和检验电阻13在第一连接极3与两个场效应晶体管5和6的连接节点之间串联地连成回路。
32.下面详细地描述典型的检验流程。
33.为了保证必要的功能安全性，场效应晶体管5和6持续地被监控。为此，测量场效应晶体管5和6的中间抽头或连接节点处的电压。
34.只要两个场效应晶体管5和6截止，场效应晶体管5和6的连接节点处的预期的电压就为0 v。如果在场效应晶体管5和6的连接节点处的测量的电压不为0 v，则可以推断出差错（fehler）并且可以引入相应的差错处理，所述差错处理将充电设备100转变到安全状态。
35.该检验例如总是在开始对电蓄能器200进行充电之前被执行。此外，对于当前未处于充电运行中的那些接口1的检验可以循环地进行。对于处于充电运行中的接口1的检验不是强制性地必要的，因为所述接口的两个场效应晶体管5和6是导通的。
36.为了排除因为在节点3处和在共同的充电线路2上当前没有电压或有相同的电压，所以在场效应晶体管5和6的连接节点处测量的电压仅为0v，根据本发明确保：在检验期间在场效应晶体管5和6的串联电路上总是存在电压降（immer eine spannung an der reihenschaltung der feldeffekttransistoren 5 und 6 abf
ä
llt）。
37.如果蓄能器200连接在接口1上，则该蓄能器可以负责连接极3处的合适的电位。这借助于电压测量装置9来检验。如果因为例如没有蓄能器200连接到接口1上或者蓄能器200不产生足够的电压，所以电压或电位不足，则借助于第一测试电压产生装置10在第一连接极3处通过电容性输入耦合产生第一检验电位。
38.在充电运行中，充电设备100在共同的充电线路2上提供充电电位。在充电运行之外，借助于第二测试电压产生装置11在共同的充电线路2上施加第二检验电位。
39.借助于第一测试电压产生装置10或第二测试电压产生装置11产生的检验电压或检验电位借助于电压测量装置9被测量，并且在所述检验电压或检验电位是否适用于对场效应晶体管5和6进行功能检验方面被检验。
40.附加地对场效应晶体管5和6的连接节点处的电压测量进行合理性检验（plausibilisiert），以便确保电压测量本身按规定起作用。
41.为此，将可操控的开关装置12闭合并且因此在场效应晶体管5和6的连接节点中以高阻性方式施加电压。在此，所施加的电压被选择得如此低，以致于即使在单差错、即例如在另一接口1中的短路的情况下，也不能无意地对储能器200充电。
42.在闭合开关装置12之后，将在连接极3处测量的电压与在场效应晶体管5和6的连接节点处测量的电压相互比较。如果比较不提供期望的结果，则可以假定电压测量的差错和/或场效应晶体管的差错，并且充电设备100被转变到安全状态。因此可以确保借助于连接节点处的电压测量对两个场效应晶体管5和6的开关功能的检验按规定地起作用。
43.根据本发明，因为例如已经可以通过对于每个接口仅使用反串联连接的两个mosfet来实现必要的功能安全性，所以可以减少冗余。通过根据本发明持续地对mosfet的按规定的功能进行监控，在充电路径中不需要其他开关。