[發明專利]用于對機動車輛電池安全充電的系統和方法

有效

• 申請號: 201380030823.2
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN104379385B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: L·梅里耶納
• 申請（專利權）人: 雷諾股份公司
• 主分類號: B60L3/12
• 分類號: B60L3/12;G01R27/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李崢;于靜

技術領域

本發明涉及用于對機動車輛的電池充電的車載設備的用戶安全性，并且更具體地講涉及估算聯接到用于對機動車輛的電池充電的設備上的供電網絡的接地質量。

背景技術

在對電動機動車輛的電池充電的過程中，強烈的電流流過供電網絡而到達該車輛的電池。為了能夠正確地對車輛充電，對這些電流進行斬波以考慮供電網絡的限制因素。

這些電流的斬波導致漏電流的出現，這些漏電流需要通過該供電網絡的地線連接件來排走。這個地線連接件被連接到該車輛的底盤并且因此為所有寄生電流提供了一條路徑。

為了確保完全安全的充電，必須確保到地面的連接具有良好的品質，也就是說該接地路徑的等效電阻與觸摸到機動車輛底盤的人所提供的電阻相比是較低的。在沒有這種到地面的連接的情況下，可能出現觸電現象。如果一個人觸摸到車輛的底盤，則此人的身體建立了充電器與地面之間的連接，并且因此在不添加控制裝置的情況下，所有漏電流(這可能是危險的)將通過這個人。

品質差的地線，也就是具有的電阻相等于人體電阻的地線，還允許一部分漏電流穿過人的身體。確切而言，如果一個人觸摸到正被充電的車輛的底盤，在這種情況下，漏電流會具有兩個電阻相同的平行路徑，因此一半的漏電流可能通過該個體返回至大地。

為了確保不可能出現觸電，有必要在對機動車輛的電池充電之前確保到地面的連接件的電阻值低于某一閾值。

為了能夠估算供電網絡的地線與零線之間的電阻，有可能將電流脈沖直接注入地線路徑并且通過該網絡的零線回路折返、并且測量該零線與地線之間的電壓。

在理想的情況下，測量了注入到地線的電流以及電壓，該電壓是所注入的電流根據歐姆定律的圖像。于是通過將所測量的電壓除以所測量的電流來獲得該電阻值。

不幸的是，不可能如此簡單地得到正確的結果，因為該零線與地線之間的電壓非常紊亂。

這些紊亂的第一部分可能來自上述漏電流。由于這些電流也通過地線，它們擾亂了該零線與地線之間電壓的測量。

對于所有這些擾動而言，某些數據是已知的。在低頻率時，尤其是對于低于1kHz的頻率而言，這些擾動是在供電網絡的諧波(即，例如50Hz，100Hz等)處生成的并且具有最大幅值7V的均方根電壓和最大幅值6.6mA的電流。這些擾動水平是由EDF標準限定的。對于較高的頻率而言，EDF標準預測擾動電流的幅值是在1.5kHz的6.6mA與15kHz時的66mA之間連續變化，該電流的幅值在高達150kHz時保持在66mA。

最后，由于不可能將任意電流送到地線而產生了第二個限制因素。總之，必須不使這個電路所連接到的網絡跳閘。因此不可能發生幅值太高和/或持續時間太長的脈沖。

因此，挑戰是盡管有所有的誤差源而成功估算地線電阻、而同時考慮到由于需要能夠將該系統嵌入到機動車輛上的這些約束所強加的限制因素，該機動車輛的處理器以10kHz的最大頻率運行。

這些擾動的第二部分(代表了擾動的主要部分)可以來自這些充電端子或正被充電的另一個機動車輛，因為該另一個機動車輛的部件將在該供電網絡的地線與零線之間連接一個寄生電容，這可能顯著損害對地線的電阻的測量。

例如在該網絡的地線未連接的情況下，電流的唯一路徑是由該寄生電容提供的。為了測量地線的電阻而注入地線中的電流脈沖于是將對該寄生電容進行充電。

例如在充電裝置連接到1μF的寄生電容的情況下，注入振幅為20mA且脈沖持續時間為1ms的電流脈沖將得到對該電容充電的約5V的電壓，這相當于250ohms的電阻。與真正的地線電阻平行布置的這個假想電阻于是將損害這種計算，尤其是通過將于估算的地線電阻所獲得的值減小。估算的誤差可能對于使用者的安全是危險的。

市場上有一些設備實施對地線電阻的估算。這些設備具有遠高于在機動車輛上可得到的計算能力，并且價格太高以致不能設想在每臺機動車輛上都設置一個。

然而，這些設備并非被配置成用于管理個人的安全性。確切而言，這些設備僅僅被配置成提供關于地線電阻值的信息。

專利申請CN?201?508?392描述了一種方法以用于測量地線電阻從而使得有可能消除零線/地線電壓中的單一頻率。然而，并沒有消除由其他諧波產生的擾動并且仍干擾該地線/零線電壓的測量并且因此干擾地線電阻的確定。