CN110191823A - 分配单元 - Google Patents

Abstract

一种用于将至少两个用电器并联连接到机动车的车载电网上的分配单元，该分配单元包括：用于将分配单元与机动车的插座电连接的输入接口，用于将分配单元分别与一个用电器电连接的至少两个输出接口，以及分配电子器件。该分配电子器件在输入接口与输出接口之间提供电子连接，并且该分配电子器件包括控制装置和电子开关。该开关能够通过该控制装置被如此操控，使得由输入接口分别给输出接口中的一个供电，而不给所有其余的输出接口供电。

Description

分配单元

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的分配单元，该分配单元用于将至少两个用电器并联连接到机动车的车载电网上。

背景技术

目前，在现代机动车中安装有至少一个(通常多个)用于点烟器和/或其他能够电插拔的设备的插座。

随着电子设备的不断发展，这些设备也越来越频繁地应用于所有生活场景中。移动电话、笔记本电脑和MP3播放器是现代日常生活中不可或缺的设备。随着移动电子设备以及在个人汽车中使用的电子设备的发展，这些电子设备现在也可以通过点烟器的插座由车辆自身的电源充电。为此，除此之外还有12V适配器和带有USB端口的5V适配器可供使用。这两种适配器都只能单独使用，因此点烟器插座限于一种唯一的功能。这导致在多个待充电的电子设备的情况下出现供不应求的情况。

现有技术了解如何解决上述问题：将多个适配器***到汽车中的点烟器的插座中，以便简单且灵活地将多个充电设备或用电器与车辆的车载电网连接。

然而，点烟器在最大连接功率方面受到限制，使得可能出现如下情况：所连接的充电设备的总功耗超过车辆或点烟器的装备的总功耗。如果发生这种情况，通常会使电源的或点烟器的保险丝断开。由此需要更换保险丝和/或通过车载电网对电源的进一步使用可能会受到限制。

因此，本发明的任务是公开如下可能性：在不超过车载电网的最大连接功率的情况下，通过车载电网对多个用电器进行充电。在此，所提出的解决方案应该允许即使后续地也能够快速且容易地安装到机动车中，并且该解决方案应该是成本有利且节省空间的。

根据本发明，所述任务通过一种具有权利要求1的特征的分配单元实现，该分配单元用于将至少两个用电器并联连接到机动车的车载电网上。本发明的有利构型、变型方案和扩展方案可以由从属权利要求得出。

发明内容

根据本发明的用于将至少两个用电器并联连接到机动车的车载电网上的分配单元包括：输入接口、至少两个输出接口以及分配电子器件，该输入接口用于将分配单元与机动车的插座电连接，所述至少两个输出接口用于将分配单元分别与一个用电器电连接。

该分配电子器件在输入接口与输出接口之间建立电子连接，并且该分配电子器件包括控制装置和电子开关。该开关能够通过控制装置被如此操控，使得由输入接口分别给输出接口中的一个供电，而不给所有其余的输出接口供电。以这种方式提供如下分配单元：该分配单元灵活地为所有所需的插座提供空间并且***点烟器的插座，同时，该分配单元能够作为分电器对多个用电器进行充电，由此能够确保其总功耗超过插座的连接功率的多个用电器同时工作，而不会导致安装的过载和/或机动车保险丝的断开。

在本申请的范畴内，用电器尤其应理解为充电设备、移动电话、平板电脑、计算机、导航设备、免提设备和类似的用电器。

在一种有利的构型中，控制装置设置用于如此操控开关，使得以确定的切换序列并且分别对于时间段Δt给输出接口供电。在此，控制装置优选如此设置，使得时间段Δt是预定义的恒定值。以这种方式，可以确定例如1分钟至5分钟之间的特别有利的切换时间，使得即使在短的行驶时间和/或在发动机短暂停机(例如启停)时，也确保所有用电器上的均匀的能量分配。

因此，通过用电器的几乎相等的平均接通时间实现了很大程度上均匀的能量分布。通常，分配单元如此设置，使得仅当电池电压具有足够的电压水平时，或者仅当机动车的发电机能够提供足够的能量时，分配单元才给所连接的用电器供电。

优选地，分配电子器件包括电流传感器，其中，电流传感器设置用于检测分配单元的当前的电流消耗，其中，控制装置设置用于至少部分地根据该当前的电流消耗来确定时间段Δt。以这种方式得出以下优点：仅具有低电流需求的用电器(例如已经大致完成了蓄电池的充电过程的充电设备)被搁置，以便支持当前具有较高电流需求的用电器(例如给基本上空的蓄电池充电的充电设备)。

在另一实施方式中，控制装置设置用于当电流消耗低于确定的极限值时以切换序列继续切换(weiterschalten)所述开关，其中，该极限值小于值1.5A、优选小于值1A、尤其优选小于值0.5A。

在一种优选构型中，分配电子器件还包括存储单元，其中，控制装置设计用于在电子开关的每个切换过程中将如下信息存储在存储器中：通过相关的切换过程给输出接口中的哪个供电。

有利地，控制装置设计用于在分配单元处发生电压中断之后恢复供电的情况下，从存储单元调用如下信息：哪个输出接口最后被供电。此外，控制装置设计用于在该最后被供电的输出接口处恢复切换序列。

在另一有利实施方式中，控制装置设置用于在存储单元中存储自上次切换过程以来经过的时间。此外，控制装置设置用于在分配单元处发生电压中断之后恢复供电的情况下，从存储单元调用关于自上次切换过程以来经过的时间的信息，并且控制装置设置用于对于如下时间段给最后被供电的输出接口供电：该时间段相应于确定的时间段Δt与所经过的时间的差。这意味着，在重新启动最后被充电的用电器的充电过程时，在切换到下一用电器之前只经过剩余时间段。

通过这种存储能够有效的防止始终以同一用电器开始的不利特性。这又支持了本发明的上述优点：可以通过用电器的几乎相等的平均接通时间来实现可用能量的均匀分布。

优选地，控制装置构造用于借助随机算法来确定切换序列，其中，可选地，可以一次性地或者在每次切换过程之后调用随机算法。因此，要么可以在开始时随机地确定切换序列的顺序，要么可以总是在预给定时间段Δt过去之后重新且随机地确定切换序列的顺序。

在一种优选实施方式中，分配单元包括用户界面。事实证明有利的是，用户界面如此设置并且与控制装置连接，使得用户可以自由地选择和调整时间段Δt。此外，用户界面如此设置并且与控制装置连接，使得用户能够分别以切换序列启动下一切换过程。可以想到的是，例如在车辆内部空间中存在所谓的“继续切换按钮”，通过该继续切换按钮，用户能够可选地继续切换到下一用电器。在另一实施方式中，用户界面如此设置并且与控制装置连接，使得用户可以调整电流消耗的确定的极限值，由此，用户能够使该极限值匹配于所连接的用电器的相应需求。

本发明的其他的特征、应用可能性和优点从以下对本发明的实施例的描述中得出，所述实施例在附图中示出。在此应注意，所示出的特征仅具有描述性特征并且也可以与其他上述扩展方案的特征组合使用，并且不旨在以任何方式限制本发明。

附图说明

以下根据优选实施例进一步阐述本发明，其中，相同的附图标记用于相同的特征。附图是示意性的并且示出：

图1示例性地示出车载电网的电路图，该车载电网具有所连接的用电器和根据本发明的分配单元；

图2示例性地示出根据本发明的分配单元的切换序列的时间变化过程。

具体实施方式

图1示意性地示出机动车的车载电网400的电路图。用电器200通过根据本发明的分配单元100连接到车载电网400上，其中，在所示实施例中，分配单元100通过插头元件105、插座410(例如点烟器)以及保险丝420连接到车载电网400上。在所示的示例性实施例中，分配单元100借助并联连接将三个用电器201、202、203连接到机动车的车载电网400上，其中，所连接的用电器200的数量是可变的，从而本发明示出多头适配器形式的分配单元100，该多头适配器用于两个、三个、四个或任意数量的用电器200。分配单元100包括一个输入接口110和任意数量的输出接口120，该输入接口用于将分配单元100与机动车的插座410电连接，其中，在图1所示的变型方案中示出三个输出接口121、122、123。三个用电器201、201、203通过三个输出接口121、122、123与分配单元100连接。

此外，分配单元100具有分配电子器件150，该分配电子器件在输入接口110与输出接口121、122、123之间建立电子连接。此外，分配电子器件150还具有控制装置152和电子开关154，其中，开关154能够通过控制装置152被如此操控，使得由输入接口110分别给输出接口121中的一个供电，而不给所有其余的输出接口122、123供电。此外，控制装置152能够如此操控开关154，使得以确定的切换序列并且分别对于时间段Δt给输出接口120供电，其中，时间段Δt可以是预定义的恒定值或者可以如下面所述那样被动态影响。

如图1所示，分配电子器件150还包括存储单元158。控制装置154设计用于在电子开关154的每个切换过程中将信息存储在存储单元158中。在此，这种信息尤其涉及如下陈述：通过相关切换过程给输出接口121、122、123中的哪个供电。原则上有利的是：控制装置152设计用于在分配单元150处发生电压中断之后恢复供电的情况下，直接从存储单元158调用关于最后给哪个输出接口121、122、123供电的信息，并且在那一个输出接口121、122、123处恢复切换序列。

此外，控制装置152设置用于在存储单元158中定期地存储自上次切换过程以来经过的时间，使得在分配单元150处发生电压中断之后恢复供电的情况下，也可以从存储单元158调用关于自上次切换过程以来经过的时间的信息。然后，在恢复供电时，对于如下时间段给最后被供电的输出接口121、122、123供电：该时间段相应于确定的时间段Δt与所经过的时间的差。

分配电子器件150还包括电流传感器156，该电流传感器设置用于检测分配单元100的当前的电流消耗。在此，在本发明的优选实施方式中，控制装置152设置用于至少部分地根据当前的电流消耗来确定时间段Δt。

控制装置152设计用于一旦电流消耗低于确定的极限值，就以切换序列继续切换开关154。已经证明将极限值设定在1.5A、优选1A、尤其优选0.5A是有利的。

分配单元100还包括用户界面160，该用户界面与控制装置152电连接。用户可以通过用户界面160一方面自由地选择和调整时间段Δt，并且另一方面分别以所述切换序列启动下一切换过程。用户还能够通过用户界面调整电流消耗的确定的极限值。

控制装置152还设置用于借助随机算法确定切换序列，其中，可选地，可以一次性地或者在每个切换过程之后调用随机算法。

图2示例性地示出根据本发明的分配单元100的切换序列的时间变化过程。在这种情况下，该切换序列通过顺序“输出接口121-输出接口122-输出接口123-输出接口121......”或类似于此地通过顺序“用电器201-用电器202-用电器203-用电器201......”表示，只要在输入接口110上存在电压，该切换序列就会重复进行。

在图2的上半部分示出连接到输出接口120上的各个用电器200的随时间变化的电流消耗。在图2的示例中，由图1已知的三个用电器201、202和203连接到分配单元100上，其中，电子开关154的切换序列促使：对于确定的时间段Δt给用电器200中的每个供电。对应于用电器201、202和203的电流消耗由方块201'、202'和203'表示。如图中所示，在方块201'、202'和203'之间的切换序列中，在输出接口121、122、123中的两个之间的切换之间存在休息时间或暂停时间，然而，这些休息时间减少到技术上所需的最小值。

在图2的上半部分中首先在时间轴上绘制的方块201'表示用电器201的电流消耗。在该示例中，电流消耗的变化过程不是恒定的，而是区段式线性的。在这种情况下，电流消耗的持续时间相应于确定的时间段Δt，该时间段通过沿时间轴的相应标记清楚表明。

在图2的下半部分中，输出接口201的供电由对应的方块201"表示，该方块对于时间段Δt具有值“接通”。

在经过确定的时间段Δt之后，电子开关154根据预给定的切换序列将供电继续切换到下一用电器(在这种情况下是如方块202'所示的用电器202)。在图2的下半部分中，与上述类似地读取方块202"的值“接通”。

如能够从图2的上半部分中看出的那样，用电器202的电流消耗是双线性的，并且该电流消耗在初始恒定的阶段之后线性地减小。例如当用电器202涉及充电设备时，就会出现这种特性。对于这些用电器而言，在低电流消耗或低功耗的情况下可以预期到：待充电的蓄电池已经达到高填充度，或者，充电设备处于待机(stand-by)状态。当待充电的蓄电池完全充满电或者不存在待充电的蓄电池时，就会出现这种状态。在所谓的CV(ConstantVoltage：恒压)阶段中，充电设备的功耗从最大值稳定地减小到最小值。

在图2的示例中，电流消耗202'现在下降到以虚线表示的下极限值(例如该极限值可以是1A)以下。如已经结合图1提到的，这可以由控制装置152通过电流传感器156识别到。根据本发明的一种实施方式，在供电低于下极限值的情况下，在确定的时间段Δt过去之前，控制装置152借助电子开关促使供电继续切换到下一用电器，在这种情况下，所述下一用电器是由方块203'表示的用电器203。

通过控制装置的这种特性，可以将目前固定预给定的时间段Δt缩短，以便提前切换至下一用电器，并且因此提高各个用电器200的供电效率。

在确定的时间段Δt过去之后，电子开关154以切换序列继续进行切换，其中，在三个输出接口121、122和123的情况下，切换序列重新开始于121或对应的用电器201。如能够从图2中看出，由方块201'代表的用电器201的电流消耗从一开始就低于电流消耗的下极限值，从而在此也在时间段Δt过去之前切换至下一输出接口或下一用电器202。

由于该用电器的电流消耗202'在确定的时间段Δt内没有降低到低于下极限值，因此控制装置152仅在确定的时间段Δt过去之后才按照确定的切换序列继续对供电进行切换，由此现在再次给由方块203'所表示的用电器203供电。

方块203'和203"后面的三个点表示：只要在输入接口110上存在电压，就按照上述规律连续地重复切换序列。

本发明不局限于所描述的实施例，而是还包括具有相同效果的其他实施方式。附图说明仅用于理解本发明的目的。

Claims (13)

1.一种用于将至少两个用电器(200)并联连接到机动车的车载电网(400)上的分配单元(100)，所述分配单元包括：

输入接口(110)，所述输入接口用于将所述分配单元(100)与机动车的插座(410)电连接；

至少两个输出接口(121，123)，所述至少两个输出接口用于将所述分配单元(100)分别与一个用电器(201，203)电连接；

分配电子器件(150)，其中，所述分配电子器件(150)在所述输入接口(110)与所述输出接口(120)之间建立电子连接；

其中，所述分配电子器件(150)包括控制装置(152)和电子开关(154)；

其中，所述开关(154)能够通过所述控制装置(152)被如此操控，使得由所述输入接口(110)分别给所述输出接口(122)中的一个供电，而不给所有其余的输出接口(124)供电。

2.根据权利要求1所述的分配单元(100)，其特征在于，所述控制装置(152)设置用于如此操控所述开关(154)，使得以确定的切换序列并且分别对于时间段Δt给所述输出接口(121，123)供电。

3.根据权利要求2所述的分配单元(100)，其特征在于，所述控制装置(152)如此设置，使得所述时间段Δt是预定义的恒定值。

4.根据权利要求2或3所述的分配单元(100)，其特征在于，所述分配电子器件(150)包括电流传感器(156)，其中，所述电流传感器(156)设置用于检测所述分配单元(100)的当前的电流消耗，其中，所述控制装置(152)设置用于至少部分地根据所述当前的电流消耗来确定所述时间段Δt。

5.根据权利要求4所述的分配单元(100)，其特征在于，所述控制装置(152)设计用于在所述电流消耗低于确定的极限值时以所述切换序列继续切换所述开关(154)，其中，所述极限值小于值1.5A、优选小于值1A、尤其优选小于值0.5A。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的分配单元(100)，其特征在于，所述分配电子器件(150)还包括存储单元(158)；并且所述控制装置(152)设计用于在所述电子开关(154)的每个切换过程中将如下信息存储在存储器中：通过相关的切换过程给所述输出接口(121，123)中的哪个供电。

7.根据权利要求6所述的分配单元(100)，其特征在于，所述控制装置(152)设计用于在所述分配单元(150)处发生电压中断之后恢复供电的情况下，从所述存储单元(158)调用关于哪个输出接口(121，123)最后被供电的信息；所述控制装置还设计用于在最后被供电的输出接口(121，123)处恢复切换序列。

8.根据权利要求7所述的分配单元(100)，其特征在于，所述控制装置(152)设置用于在所述存储单元(158)中定期地存储自上次切换过程以来经过的时间；所述控制装置还设置用于在所述分配单元(150)处发生电压中断之后恢复供电的情况下，从所述存储单元(158)调用自上次切换过程以来经过的时间；所述控制装置还设置用于在所述分配单元(150)处发生电压中断之后恢复供电的情况下，对于如下时间段给所述最后被供电的输出接口(121，123)供电：所述时间段相应于确定的时间段Δt与所经过的时间的差。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的分配单元(100)，其特征在于，所述控制装置(152)设置用于借助随机算法来确定所述切换序列，其中，可选地，能够一次性地或者在每个切换过程之后调用所述随机算法。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的分配单元(100)，其特征在于，所述分配单元(100)包括用户界面(160)。

11.根据权利要求10所述的分配单元(100)，其特征在于，所述用户界面(160)如此设置并且与所述控制装置(152)连接，使得用户能够自由地选择和调整所述时间段Δt。

12.根据权利要求10或11所述的分配单元(100)，其特征在于，所述用户界面(160)如此设置并且与所述控制装置(152)连接，使得所述用户能够分别以所述切换序列启动下一切换过程。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的分配单元(100)，其特征在于，所述用户界面(160)如此设置并且与所述控制装置(152)连接，使得所述用户能够调整电流消耗的确定的极限值。