用于为中间电路电容器充电的预充电电路.pdf

本发明提出了一种用于为中间电路电容器(2)充电的预充电电路(7)，其具有第一电子构件(8)、第二电子构件(9)以及诊断电路(14)。该诊断电路(14)被构造用于对第一电子构件(8)和/或第二电子构件(9)进行功能检验并且包括具有端电压的能量源(21)。通过能量源(21)能够在第一电子构件(8)之上形成电压降，由此能够检验第一电子构件(8)和/或第二电子构件(9)的功能性。该诊断电路(14)具有诊断开关(20)，通过诊断开关，能量源(21)能够如此地与第一电子构件(8)连接，从而使得在第一电子构件(8)之上下降的电压相应于端电压。

1.  一种用于为中间电路电容器(2)充电的预充电电路，所述预充电电路具有：
第一电子构件(8)，
第二电子构件(9)以及
诊断电路(14、14′)，
其中，所述诊断电路(14、14′)被构造用于对所述第一电子构件(8)和/或所述第二电子构件(9)进行功能检验并且包括具有端电压的能量源(21)，
其中，通过所述能量源(21)能够在所述第一电子构件(8)之上形成电压降，由此能够检验所述第一电子构件(8)和/或所述第二电子构件(9)的功能性，
其特征在于，
所述诊断电路(14、14′)具有诊断开关(9、20)，通过所述诊断开关所述能量源(21)能够如此地与所述第一电子构件(8)连接，从而使得在所述第一电子构件(8)之上下降的电压相应于所述端电压。

2.  根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，设置有用于测量并且分析在所述第一电子构件(8)之上下降的电压的微控制器(15、15′)。

3.  根据权利要求2所述的预充电电路，其特征在于，所述微控制器(15、15′)将所测量的电压降与预先设置的值作比较。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的预充电电路，其特征在于，所述诊断开关(9、20)能够通过所述微控制器(15、15′)来进行开关。

5.  根据前述权利要求中任一项所述的预充电电路，其特征在于，所述能量源(21)通过所述诊断开关(20)而与所述第一电子构件(8)并联连接。

6.  根据权利要求1至4中任一项所述的预充电电路，其特征在于，所述第二电子构件被构造为诊断开关(9)。

7.  根据权利要求6所述的预充电电路，其特征在于，所述诊断开关被构造为晶体管(9)，所述晶体管通过所述微控制器(15)而以导通的和截止的状态进行开关。

8.  根据权利要求7所述的预充电电路，其特征在于，所述晶体管(9)为了其功能检验而以截止的状态进行开关，其中，在所述第一电子构件(8)之上所下降的电压具有为零的值。

9.  根据前述权利要求中任一项所述的预充电电路，其特征在于设置有用于将所述预充电电路(7、7′)从所述中间电路电容器(2)解耦的解耦开关(9、24)。

10.  一种用于机动车的充电电路，所述充电电路包括根据权利要求1至9中任一项所述的预充电电路(7、7′)。

用于为中间电路电容器充电的预充电电路
技术领域
本发明涉及一种用于为中间电路电容器充电的预充电电路，其具有第一电子构件、第二电子构件和诊断电路，其中，该诊断电路被构造用于对第一电子构件和/或第二电子构件进行功能检验并且包括具有端电压的能量源，其中，通过该能量源能够在第一电子构件之上形成电压降，由此能够检验第一电子构件和/或第二电子构件的功能性。
背景技术
由DE 10 2011 016 532 A1已知用于机动车的充电装置，其具有被构造用于为机动车的蓄电池充电的充电单元。设置有诊断装置，借助于该诊断装置能够检验充电单元的功能性。为此，将测试电压耦合进入充电单元的交流电输入端并且测量通过该测试电压在充电装置的不同的测量点所引起的电压。借助于该诊断装置能够检验充电单元的单个的组件。单个的电子构件的检验并不能实现。
发明内容
依据本发明的预充电电路包括具有诊断开关的诊断电路，通过该诊断开关能够如此地与第一电子构件相连接，从而使得在第一电子构件之上所下降的电压相应于端电压。
借助于依据本发明的预充电电路能够有针对性地检验第一和第二电子构件的功能性和损害。优选地，两个电子构件为在预充电电路之中最严格地加以要求的构成元件。
示例性地，第一电子构件被构造为电阻并且第二电子构件被构造为晶体管。借助于这两个构件能够恒定地调节用于中间电路电容器的充电电流。
优选地，所述电流源被构造为理想的电流源，其提供额恒定的电 流。
在本发明的范围之中能够得出，在处于导通状态之下的晶体管之上所下降的电压能够被忽略。
从属权利要求示出了本发明的优选的改进方案。
在尤其有利的实施形式之中，微控制器被构造用于测量并且分析在第一电子构件之上所下降的电压。例如设置这样的诊断路径，在其上在第一电子构件之上所下降的电压传输至微控制器。
优选地，微控制器将所测量的电压降与预先设置的值作比较。例如，将与由所述电流源所生成的电流与第一电子构件的电阻的乘积相对于的电压选择为预先设置的值。如果所测量的电压降与预先设置的值有偏差，那么被检验其功能的相应的电子构件则为故障的。优选地，在确定预先设置的值时设置容差范围，从而使得在所测量的电压之中的较小的振荡不会引起对于电子构件的功能状态的错误的评价。
在本发明的一个尤其优选的实施形式之中，所述诊断开关由微控制器来开关。因此，能够由微控制器来实施所述电子构件的功能检验。例如，所述微控制器包括通过其所述诊断开关能够开关的控制部。其中，在本发明的范围之中措辞连接控制部意味着连接微控制器。这不仅对于诊断开关有效而且对于所有其他的开关以及本发明的范围之中的所有实施形式有效。
尤其优选地，所述电流源通过所述诊断开关并联连接至所述第一电子构件。如果应当检验所述第一电子构件的功能性，那么所述电流源借助于所述诊断开关并联连接至所述电子构件。如果在所述第一电子构件之上所下降的电压相应于所述电流源的端电压，那么所述第一电子构件功能正常。如果由所述微控制器所测量的电压与所述电流源的端电压偏差较大，这将意味着该差别大于在微控制器之中所设置的值加上预先限定的容差范围，那么所述第一电子构件的功能不再正常。
在本发明的另一个实施形式之中，所述第二电子构件被构造为诊断开关。例如，所述诊断电路被构造为既检验所述第一电子构件的功 能性也检验所述第二电子构件的功能性。为此而设置另一个开关，通过该开关所述电流源如此地与所述两个电子构件相连接，从而使得所述电流源的端电压施加在两个电子构件之上。如果所述第二电子构件被构造为诊断开关并且能够忽略在第二电子构件之上在导通状态之下的电压降，那么在第一电子构件之上所下降的电压相应于所述端电压。
同样地，所述诊断开关能够被构造为晶体管，其通过微控制器而连接在导通和截止状态之下。通过将所述晶体管由微控制器来加以开关，其能够被用作诊断开关并且由此被用于对两个电子构件进行功能检验。如果例如应当检验所述第一电子构件的功能性，那么所述晶体管通过微控制器连接在导通的状态之下。其中，所述晶体管的电阻在导通状态之下能够忽略不计，所以所述第一电子构件的功能性正常的前提是所测量的在所述第一电子构件之上的电压降相应于所述电流源的端电压。如果在第一电子构件之上所测量的电压与所述电流源的端电压的偏差较大，那么所述第一电子构件为有缺陷的。
尤其有利地，所述晶体管为了其功能检验而连接在截止状态之下，其中，在第一电子构件之上所下降的电压的值为0。电流源的端电压施加在晶体管和第一电子构件之上。如果所述晶体管通过所述微控制器连接在截止的状态之下，那么不会有电流流经第一电子构件，因此不会在第一电子构件之上测量到任何电压降。因此能够得出所述晶体管的功能性。
同样地能够设置用于将预充电电路从中间电路电容器解耦的解耦开关。由此能够在第一电子构件和/或第二电子构件的功能检验期间屏蔽在中间电路之中的影响或者故障功能。所以，在预充电电路之中的故障唯一地加以诊断。如果例如该诊断电路仅仅被配置用于对第一电子构件进行功能检验，那么第二电子构件将被构造为解耦开关，其在截止状态之下连接以用于解耦。如果该诊断电路如此地加以配置，即其能够检验两个电子构件的功能，那么所述解耦开关将被附加地构造为通过微控制器加以控制的开关并且在断开的状态之下将预充电 电路从中间电路电容器解耦。
在本发明的范围之中还涉及用于包括依据本发明的预充电电路的机动车的充电电路。例如，该充电电路还具有蓄电池和两个主继电器，通过它们该蓄电池与中间电路电容器相连接。优选地，为了给中间电路电容器进行充电而首先闭合一个主继电器并且将第二主继电器借助于预充电电路进行桥接。如果该中间电路电容器达到了足够的充电状态，那么闭合该第二主继电器。
本发明的有利的改进方案将在从属权利要求之中给出并且在说明书之中加以描述。
附图说明
将借助于附图和后续的说明书来进一步阐述本发明的实施例。其中：
图1示出了第一实施形式之中的具有预充电电路的充电电路；以及
图2示出了第二实施形式之中的具有预充电电路的充电电路。
具体实施方式
图1示出了用于为中间电路电容器2充电的充电电路1，该中间电路电容器设置在中间电路3之中。该充电电路1包括用于提供充电电压的蓄电池4、用于将蓄电池4与中间电路电容器2相连接的第一继电器开关5和第二继电器开关6。
充电电路1还包括预充电电路7，借助于该预充电电路能够在第一继电器开关5闭合时调节用于为中间电路电容器2充电的恒定的预充电电流。为此，该预充电电路7包括被构造为电阻8的第一电子构件和被构造为晶体管9的第二电子构件。
预充电电路7还包括调节器10，其在连接端11之上以工作电压来加以供电。一方面通过反馈12而传输作为实际值的预充电电流并且另一方面通过输入端13而传输预先限定的标称值至该调节器10。 该调节器10将实际值与标称值作比较并且根据所存在的偏差来调节晶体管9，进而调节恒定的预充电电流。
预充电电路7包括具有微控制器15的诊断电路14，该微控制器通过诊断路径16来监控经调节的电流或者充电过程。
微控制器15具有控制部17，通过该控制部该微控制器能够借助于第一开关18来开关用于将预充电电路7从中间电路3解耦的被构造为晶体管9的解耦开关。为此该微控制器以截止的状态来开关该晶体管9。通过控制部17该微控制器15可选地能够另外来开关第二开关19，该第二开关中断至调节器10的反馈12。微控制器15还能够通过其控制部17来开关被构造为第三开关20的诊断开关，从而在第三开关20闭合时能够将被构造为电流源21的能量源并联连接至电阻8。
该电流源21在其端部提供端电压。该电流源21是诊断电路14的一部分并且由此为预充电电路7的组成部分。
接下来将借助于图1来简短地阐述诊断电路14的功能方式。如果应当检验电阻8的功能，那么预充电电路7将从中间电路3分离。为此，该晶体管9通过第一开关18的闭合而由微控制器15的控制部17以截止的状态来加以开关。可选地，能够附加地通过第二开关19的断开来中断至调节器10的反馈12。通过第三开关20的闭合能够将电流源21并联连接至电阻8。由此该能量源能够在电阻8之上形成电压降，从而能够检验电阻8的功能性。
在电阻8上下降的电压将通过诊断路径16传输至微控制器15。该微控制器15测量在电阻8之上所下降的电压并且对其进行分析。在此，该微控制器15将位于电阻8之上的电压降和与端电压相对应的预先限定的值进行比较。如果在电阻8之上所测量的电压与电流源21的端电压相对应或者所测量的电压处于由微控制器15所预先给定的围绕电流源21的端电压的容差范围之内那么该电阻8是功能正常的。
如果该微控制器15确定了在电阻8之上所测量的电压和预先限 定的值之间存在显著的偏差并且该偏差大于由微控制器15所预先给定的容差范围，那么该电阻8是有故障的。
图2示出了预充电电路7′的第二实施形式，其中与第一实施形式相同的构件设置了相同的附图标记。依据图2，该预充电电路7′包括诊断电路14′，其被构造用于对电阻8以及晶体管9进行功能检验。该诊断电路14′包括具有控制部17′的微控制器15′。
与图1之中的诊断电路14相比较而言，诊断电路14′包括第四开关23，其能够通过微控制器15′的控制部17′加以连接并且能够通过控制部17′而连接在导电状态之下。
与图1之中的诊断电路14的另一个区别在于在诊断电路14′之中第二电子构件被构造为诊断开关。作为诊断开关设置了晶体管9。该晶体管9能够通过第一开关18的闭合而连接在截止状态之中并且通过第四开关23的闭合而连接在导电的状态之中。
和图1之中的诊断电路14的区别还在于被构造为第五开关24的解耦开关，其能够通过微控制器15′来加以开关并且通过其该预充电电路7′能够从中间电路3解耦。
诊断电路14′还包括第六开关25，通过该第六开关在控制部17′的控制之下电流源21能够与电阻8和晶体管9相连接。与诊断电路14相比较而言该诊断电路14′省去了第三开关20的功能(图1)。
在接下来将借助于图2来简短地详细描述预充电电路7′的第二实施形式的功能方式。
为了检验电阻8或者晶体管9的功能，由控制部17′或者由微控制器15′来断开第五开关24从而使得预充电电路7′与中间电路3解耦。可选地能够通过由微控制器15′来断开第二开关19从而中断至调节器10的反馈。第六开关25的闭合将会引起电流源21在端22之上所引起的端电压而施加在晶体管9和电阻8之上。
如果应当检验晶体管9的功能性，那么晶体管9将借助于微控制器15′通过闭合第一开关18而连接在截止状态之中。如果通过诊断路径16由微控制器15′在晶体管9的该开关状态之中不能确定在电阻8 上的电压降或者在电阻8之上所下降的电压具有为0的值，那么该晶体管9是功能正常的。如果在该晶体管9处于截止状态之中时将通过微控制器15′来测量到存在在电阻8之上的电压降，那么该晶体管9是故障的。
如果应当检验该电阻8的功能性，那么第一开关18将通过微控制器15′来加以断开并且闭合第四开关23，从而使得该晶体管8处于导通的状态之中。如果在电阻8之上所下降的并且由微控制器15′在诊断路径16之上所测量的电压为电流源21的端电压的值，那么电阻8为功能正常的。如果由微控制器15′所测量的在电阻8之上所下降的电压与预先限定的值具有显著的偏差，那么电阻8是故障的。
电阻8的功能性的检验基于以下假设，即在以导通的状态加以连接的晶体管9之上的电压降能够得以忽略。因此能够通过将晶体管9连接在导通状态之中来如此地将电流源21与电阻8加以连接，从而使得在电阻8之上所下降的电压相应于端电压。