继电器监视装置的制作方法

本发明涉及一种用于监视至少一个开关的功能性的设备，其中，通过信号发生器和至少一个电容器将交流电压信号耦合输入到待监视的开关的电流路径中，其中，通过至少一个另外的电容器将交流电压信号再次耦合输出用于检测输出电压，其中，当至少一个开关闭合时，不存在输出电压。

背景技术：

由公开文献de102015211510a1已知这种根据所述分类的用于监视至少一个开关的功能性的设备。在该公开文献中描述一种用于监视尤其继电器的功能性的设备，该设备求取：继电器是否完全地分离。出于安全原因，必须检查重要的继电器的功能性，以便确保可以使电路从电网完全地分离。此外，该安全功能也应用在电动汽车的充电设备和充电线缆中。因为在继电器的情况下存在以下危险：在频繁的开关过程时、尤其在大电流时、在开关过程时出现高温，这导致开关触头至少部分地彼此焊接。该焊接导致继电器不再完全地断开，因此电路不再可以完全地分离。借助用于监视至少一个开关的功能性的设备避免该安全风险，其方式是，针对继电器的功能性持久地测试继电器。为此，该设备使用信号发生器，该信号发生器通过至少一个电容器将交流电压信号耦合输入到待监视的继电器的电流路径中。此外，通过至少一个另外的电容器可以将交流电压信号再次耦合输出用于检测输出电压。在此，该电路如此构造，使得仅仅当继电器断开时才存在输出电压，并且当继电器闭合时不存在输出电压。这意味着，仅仅当开关断开时才能检测到输出电压。如果信号发生器例如失效，则将会不存在输出电压并且因此发出以下信号：开关未被断开并且存在安全问题。因此，电路具有以下优点：一方面监视继电器的功能性并且该电路本身是安全的，因为为此所需的信号发生器在失效的情况下同样导致缺乏的输出电压，因此这同样被发信号给用户。在缺乏的输出电压的情况下，不允许电路和所属的装置与设备运行。

技术实现要素：

用于监视至少一个开关的功能性的设备为此需要信号发生器。然而，该信号发生器是附加的成本因素，这在相对便宜的电路和所属的设备的情况下是不可忽略的。因此，该任务在于针对功能性监视开关，而不必为监视开关的目的而设置附加的信号发生器。

根据本发明，该任务通过权利要求1来解决。本发明的有利的构型可以从从属权利要求和附图中提取。根据本发明，用于检查至少一个开关的功能性的交流电压信号不通过自身的信号发生器产生，而是由用于电路的其他监视设备耦合输出。通常，在电路中已经存在监视设备，所述监视设备同样使用交流电压信号用于检查确定的状态。所谓的“磁通门”传感器属于所述监视设备，借助“磁通门”传感器可以测量例如通过电导线产生的磁场。这些传感器以如下为依据：在环形的可磁化的物体上施加两个线圈。在此，设置所谓的驱动器绕组和所谓的传感器绕组。在此，驱动器绕组由交流电压信号周期性地供给并且将磁芯持续地重新磁化。传感器绕组输出感应电压。在此，驱动器绕组的电压和传感器的输出电压处于确定的关系中。如果现在将磁的物体或具有磁场的电流流过的导线引入传感器中，则输出电压发生变化，并且由原始输出电压与发生变化的输出电压之间的差可以确定磁场。该原理例如应用在所谓的fi保护开关的情况下，所述fi保护开关可以可靠地识别交流故障电流和直流故障电流并且为安全起见而切断电压。在本发明中，现在设置：将fi保护开关的输出电压或通过其他的绕组分接的输出电压用于产生交流电压信号，该交流电压信号被供给到设有待监视的开关的电路中。以这种类型和方式，现有技术中的信号发生器的交流电压信号可以通过其他监视设备的输出信号、尤其fi保护开关的输出信号来取代。

在本发明的另一构型中可能的是，由用于电路的其他监视设备的信号发生器耦合输出交流电压信号。代替将fi保护开关的输出信号用作第二绕组的或附加的第三绕组的输出信号地，也可以直接使用fi保护开关的经耦合输入的信号，并且因此也可以使用fi保护开关的信号发生器作为用于监视至少一个开关的功能性的设备的信号发生器。

在本发明的一种特别有利的构型中设置，其他的监视装置和用于监视至少一个开关的功能性的设备共同布置在充电设备或充电线缆中。在这种情况下，在尤其用于给电动汽车的电池充电的充电线缆或充电设备中可以省去至少一个信号发生器，其方式是，将例如原本出于安全原因所需的fi保护开关的输出信号用于针对功能性检查至少一个其他的开关(例如继电器)。这明显地降低相应的在安全技术上规定的用于给电动汽车充电的电路的构造成本。

附图说明

以下根据多个附图进一步描述和阐述本发明。

图1示出一种根据现有技术的用于监视电压供给装置的导线、零导线和保护导线中的并联布置的三个开关的功能性的设备的电路图；

图2示出一种根据本发明的用于监视具有组合式信号发生器的电压供给装置的导线、零导线和保护导线中的并联布置的三个开关的功能性的设备的电路图。

具体实施方式

图1示出一种电压供给装置的区段，该电压供给装置根据现有技术例如是用于电动汽车的蓄电池的充电设备的一部分。在充电设备有缺陷的情况下，必须将该充电设备从电网的电压供给装置可靠地分离。这在图1中借助三个继电器——导线l1中的rel-l1、零导线n中的rel-n和保护导线pe中的rel-pe实现。以该类型和方式，可以将导线l1、零导线n和保护导线pe都从充电设备的电压供给装置解耦并且因此可以可靠地抑制电网充电设备之间的通过电流。但是，这仅仅当继电器可靠地起作用时才能被保证。尤其必须确保：将继电器可靠地分离，以便抑制电压供给。在图1中可以看出变压器t，通过该变压器的初级绕组tr可以耦合输入交流电压信号。该交流电压信号由信号发生器s产生，该信号发生器又可以是充电设备的一部分，并且，该信号发生器的例如用于控制开关电源中的半导线构件的交流电压信号来自充电设备的控制电子装置。

导线l1、零导线n和保护导线pe分别通过电容器c2、c3、c4与次级绕组tr1连接，从而信号发生器s的交流电压可以通过电容器c2、c3、c4耦合输入到开关中，而不必存在导线l1、n、pe之间的电连接。该交流电压通过另外的电容器c1再次耦合输出并且向光电耦合器1传递，该光电耦合器与在截止方向上并联连接的二极管d1连接。通过光电耦合器1同样可以将左侧的电路与右侧的低电压区域完全地电分离。

如果所有开关rel-l1、rel-n、rel-pe断开，则仅仅小的电压降落在电阻r1上并且电流流过光电耦合器。由此，可以在光电耦合器的输出端上确定输出电压u-out。这意味着，当在右侧在输出端上可以确定输出电压u-out时，所有开关rel-l1、rel-n和rel-pe总是断开并且因此总是可靠地分离。如果三个开关rel-l1、rel-n、rel-pe中的仅仅一个是闭合的，则全部的电压下降在电阻r1上并且无电流流过光电耦合器1。这导致：在输出端上不存在输出电压u-out。

如果信号发生器s有缺陷并且根本无交流电压通过变压器绕组tr耦合输入，则出现相同的效果。然后同样无电流流过光电耦合器1，并且不存在输出电压u-out。反之这意味着，如果一方面所有的开关rel-l1、rel-n、rel-pe分离并且另一方面信号发生器s起作用并且馈入交流电压，则存在输出电压u-out。在这种情况下可以从以下出发：继电器运行正常并且真正地存在信号发生器s的交流电压。因此，在任何情况下，未出现输出电压u-out都表明故障，要么信号发生器s有缺陷、要么开关rel-l1、rel-n和rel-pe未分离。在任何情况下存在故障并且在充电设备中输出相应的警告。因此，为了监视三个继电器rel-l1、rel-n和rel-pe仅仅需要一个唯一的信号发生器s，也还可以并行地监视任意多个另外的继电器。此外，导线l1和零导线n通过电容器c3、c4电分离。

对于由于信号发生器s的交流电压而出现电磁干扰的情况，该交流电压可以通过开关ts接通和切断信号发生器s的交流电压。因此能够实现，仅仅以确定的时间间隔通过开关ts短暂地接通交流电压，以便执行开关rel-l1、rel-n和rel-pe的测试并且因此将电磁不兼容性限制在最小值上。

图2示出一种根据本发明的设备，其基于图1中的设备。在此，省去在图1中存在的信号发生器s，并且，在fi保护开关fi的次级绕组tr1处分接次级绕组的电压utr1。fi保护开关fi本身具有自己的信号发生器sfi，该信号发生器被需要用于fi保护开关fi的运行方式。fi保护开关fi用于比较导线——例如导线l1、零导线n或保护导线pe——中的电流并且在超出可靠的电流差的情况下将电路从电网切断。根据本发明，现在由fi保护开关fi耦合输出交流电压utr1，该交流电压用于检查继电器rel-l1至rel-n的以及继电器rel-pe的功能性。因为尤其在用于电动汽车的充电设备和充电线缆的情况下出于安全原因而原本必须存在fi保护开关fi，所以可以省去在现有技术中在图1中所需的信号发生器s，并且信号取而代之地由fi保护开关fi耦合输出。以这种方式和类型，可以在其他设备中显著降低对于电动汽车的充电线缆和充电设备的安全技术的成本。

附图标记列表

1光电耦合器

l1导线

n零导线

fifi保护开关

pe保护导线

rel-l1导线中的继电器

rel-n零导线中的继电器

rel-pe保护导线中的继电器

tr初级绕组

tr1次级绕组

t变压器

c1、c2、c3、c4、c10电容器

d1二极管

r1、r2、r5电阻

u-out输出电压

utr1次级绕组的电压

s信号发生器

sfifi保护开关的信号发生器

ts开关

vcc光电耦合器的供给电压