[发明专利]用于对机动车辆电池安全充电的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对机动车辆的电池充电的车载设备的用户安全性，并且更具体地讲涉及估算联接到用于对机动车辆的电池充电的设备上的供电网络的接地质量。

背景技术

在对电动机动车辆的电池充电的过程中，强烈的电流流过供电网络而到达该车辆的电池。为了能够正确地对车辆充电，对这些电流进行斩波以考虑供电网络的限制因素。

这些电流的斩波导致漏电流的出现，这些漏电流需要通过该供电网络的地线连接件来排走。这个地线连接件被连接到该车辆的底盘并且因此为所有寄生电流提供了一条路径。

为了确保完全安全的充电，必须确保到地面的连接具有良好的品质，也就是说该接地路径的等效电阻与触摸到机动车辆底盘的人所提供的电阻相比是较低的。在没有这种到地面的连接的情况下，可能出现触电现象。如果一个人触摸到车辆的底盘，则此人的身体建立了充电器与地面之间的连接，并且因此在不添加控制装置的情况下，所有漏电流(这可能是危险的)将通过这个人。

品质差的地线，也就是具有的电阻相等于人体电阻的地线，还允许一部分漏电流穿过人的身体。确切而言，如果一个人触摸到正被充电的车辆的底盘，在这种情况下，漏电流会具有两个电阻相同的平行路径，因此一半的漏电流可能通过该个体返回至大地。

为了确保不可能出现触电，有必要在对机动车辆的电池充电之前确保到地面的连接件的电阻值低于某一阈值。

为了能够估算供电网络的地线与零线之间的电阻，有可能将电流脉冲直接注入地线路径并且通过该网络的零线回路折返、并且测量该零线与地线之间的电压。

在理想的情况下，测量了注入到地线的电流以及电压，该电压是所注入的电流根据欧姆定律的图像。于是通过将所测量的电压除以所测量的电流来获得该电阻值。

不幸的是，不可能如此简单地得到正确的结果，因为该零线与地线之间的电压非常紊乱。

这些紊乱的第一部分可能来自上述漏电流。由于这些电流也通过地线，它们扰乱了该零线与地线之间电压的测量。

对于所有这些扰动而言，某些数据是已知的。在低频率时，尤其是对于低于1kHz的频率而言，这些扰动是在供电网络的谐波(即，例如50Hz，100Hz等)处生成的并且具有最大幅值7V的均方根电压和最大幅值6.6mA的电流。这些扰动水平是由EDF标准限定的。对于较高的频率而言，EDF标准预测扰动电流的幅值是在1.5kHz的6.6mA与15kHz时的66mA之间连续变化，该电流的幅值在高达150kHz时保持在66mA。

最后，由于不可能将任意电流送到地线而产生了第二个限制因素。总之，必须不使这个电路所连接到的网络跳闸。因此不可能发生幅值太高和/或持续时间太长的脉冲。

因此，挑战是尽管有所有的误差源而成功估算地线电阻、而同时考虑到由于需要能够将该系统嵌入到机动车辆上的这些约束所强加的限制因素，该机动车辆的处理器以10kHz的最大频率运行。

这些扰动的第二部分(代表了扰动的主要部分)可以来自这些充电端子或正被充电的另一个机动车辆，因为该另一个机动车辆的部件将在该供电网络的地线与零线之间连接一个寄生电容，这可能显著损害对地线的电阻的测量。

例如在该网络的地线未连接的情况下，电流的唯一路径是由该寄生电容提供的。为了测量地线的电阻而注入地线中的电流脉冲于是将对该寄生电容进行充电。

例如在充电装置连接到1μF的寄生电容的情况下，注入振幅为20mA且脉冲持续时间为1ms的电流脉冲将得到对该电容充电的约5V的电压，这相当于250ohms的电阻。与真正的地线电阻平行布置的这个假想电阻于是将损害这种计算，尤其是通过将于估算的地线电阻所获得的值减小。估算的误差可能对于使用者的安全是危险的。

市场上有一些设备实施对地线电阻的估算。这些设备具有远高于在机动车辆上可得到的计算能力，并且价格太高以致不能设想在每台机动车辆上都设置一个。

然而，这些设备并非被配置成用于管理个人的安全性。确切而言，这些设备仅仅被配置成提供关于地线电阻值的信息。

专利申请CN 201 508 392描述了一种方法以用于测量地线电阻从而使得有可能消除零线/地线电压中的单一频率。然而，并没有消除由其他谐波产生的扰动并且仍干扰该地线/零线电压的测量并且因此干扰地线电阻的确定。