用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法和设备技术方案

一种用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法，包括以下步骤：在第一中性节点(N)和第二接地节点(PE)之间注入交流测量信号；检测表示第一节点(N)和第二节点(PE)之间的电位差的电压信号；处理电压信号，从而提取具有等于测量信号频率的频率和与其相关的相位的第一信号；以及根据测量信号和所述第一信号的参考值之间的比率计算接地电阻值。之间的比率计算接地电阻值。之间的比率计算接地电阻值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法和设备


[0001]本专利技术涉及一种用于测量电池充电系统(优选地，牵引(汽车)电池)中的接地电阻的方法和设备。

技术介绍

[0002]因此，本专利技术主要应用于汽车领域，特别是电池充电系统的设计和构造。
[0003]在电动车辆领域，事实上，电池组充电模式划分为两个截然不同的宏观类别：车载充电器和地面充电器。
[0004]顾名思义，“车载充电器”内置于车辆中，包括将电网中的交流电转换为电池组充电所需的直流电所需的所有电力和控制电子设备。
[0005]另一方面，“地面”充电器是通常的“柱”或壁盒，其通过向车辆提供直流电来直接操作转换。
[0006]因此，从用户的安全角度来看，这两种类型的电池充电器似乎都存在重大问题，因为它们必须管理来自电网的交流电并将其转换为直流电以对高压电池进行充电，并且必须配备有合适的保护系统。
[0007]这在非绝缘车载充电系统的构造中甚至更为关键，在该系统中，电池充电器具有与交流线路的直接(非感应)电连接。
[0008]与安全系统相关的主要研究领域之一是检查车辆或柱是否正确“接地”，在某些情况下，这是通过向电网注入电流信号、通过适当的计算测量产生的电压以及计算相应的接地电阻来实现的。
[0009]然而，不利的是，这种方法并非没有缺点，因为它的有效性与边界条件，即，噪声电网条件密切相关。
[0010]考虑到配电系统有许多用户连接到具有最多样应用的同一变电站，在生成电流信号时使用的频率已经被非常显著的干扰占据并不罕见。
[0011]在一些情况下，考虑到严格的监管约束，将可用于测量的电流强度限制在略高于1mA，这涉及到确定检测到的电压信号的哪个分量与注入信号相关以及哪个分量是噪声分量的实际困难。

技术实现思路

[0012]因此，本专利技术的目的是提供一种用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法和设备，其可以克服现有技术的上述缺点。
[0013]具体地，本专利技术的目的是提供一种用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法和设备，其高度可靠并且通用，因此它们可以在不损失效率的情况下适应具有变化噪声水平的配电系统。
[0014]所述目的是借助于具有一个或多个权利要求的特征的用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法和设备来实现的。
[0015]具体地，该方法包括在电网的第一中性节点和第二接地节点之间注入(或生成)交流测量信号。
[0016]优选地，测量信号具有预设频率和预设持续时间。
[0017]因此，检测表示所述第一节点和所述第二节点之间的电位差的电压信号。
[0018]根据本专利技术，因此，处理电压信号，从而提取具有等于所述预设频率的频率和与所述测量信号的相位相关的相位的第一信号。
[0019]应当注意，术语“相位相关”旨在定义第一信号具有相对于所述测量信号为零或随时间恒定的相移。
[0020]换句话说，通过知道测量信号或其频率，可以确定要检测的电压信号应该具有哪个频率，与与测量信号密切相关的相同频率的任何噪声分量不同，该频率必须相对于测量信号保持相同的相移，从而允许提取。
[0021]此时，一旦已知电压信号，就可以根据识别测量信号的值与所述第一信号的参考值之间的比率计算接地电阻值。
[0022]显然，由于配电系统处于交流电中，因此还必须同时考虑电路的等效阻抗和电容来计算电阻。
[0023]然而，根据本专利技术的另一方面，迄今为止描述的测量方法可以用作保护电池充电系统的方法的基础，这也是本专利技术的(独立的)目的。
[0024]实际上，该保护方法包括使用测量/计算的接地电阻值作为将其与参考极限值进行比较的基础，然后如果所述接地电阻值超过所述参考极限值，则将电池充电器的转换器组件与电网绝缘。
[0025]优选地，参考极限值被设置为小于300欧姆，更优选地大约200欧姆。
[0026]本专利技术的另一个目的是一种用于测量电池充电系统中的接地电阻的设备，该设备配备有被配置为实施上面描述的方法的处理单元。
[0027]通过引用并入本文的从属权利要求对应于本专利技术的不同实施例。
附图说明
[0028]根据如附图中所示的用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法和设备的优选但非排他性的实施例的指示性并且因此是非限制性的描述，本专利技术的进一步特征和优点将变得更加显而易见，其中：
[0029]‑
图1示意性地示出了根据本专利技术的配备有保护设备的车载充电设备的结构；
[0030]‑
图2示意性地示出了根据本专利技术的用于测量接地电阻的设备的结构。
具体实施方式
[0031]参考附图，附图标记1通常表示根据本专利技术的用于测量电池充电系统中的接地电阻的设备。
[0032]以下将纯粹以示例的方式描述用于测量车载充电设备100内部的接地电阻的设备1；事实上，本说明书并不旨在限制本专利技术的应用和范围。
[0033]对于接地充电系统，可以提供类似的描述，例如柱或壁盒，但是由于测量接地电阻在车辆中更关键，因此在以下优选中，提供了本专利技术发现更大优点的应用的描述。
[0034]本文中的术语车载充电设备100通常旨在定义用于牵引电池组6的任何充电系统，该牵引电池组能够连接到AC电网，在给电池供电之前将其转换成直流电。
[0035]为此，充电设备100至少包括一个外壳C(接地)，该外壳与用于连接到电网G的连接插座9相关联，并且包含转换器组件4，该转换器组件被配置为将来自电网G的交流电转换成可用于对电池组6进行再充电的直流电。
[0036]因此，连接插座9被配置为接收三相L1、L2、L3和中性N两者。
[0037]优选地，充电设备100进一步包括沿着电流输入线布置的至少一个电磁干扰过滤元件，即，在连接插座9和转换器组件4之间。
[0038]更优选地，电磁干扰过滤元件是两个，第一个电磁干扰过滤元件5沿着(交流)电流输入线，第二个电磁干扰过滤元件7沿着(直流)电流输出线，即，在转换器组件4和电池组6之间。
[0039]在优选实施例中，充电设备100是非绝缘类型的，即，它在电池和配电系统之间提供物理(即，非感应)连接。
[0040]优选地，在这种类型的设备100中，转换器组件4包括至少一个升压模块和至少一个降压模块。
[0041]在优选实施例中，转换器组件4包括：
[0042]‑
第一转换级(或AC
‑
DC转换器)，被配置为将来自电网G的交流电转换成直流电；
[0043]‑
充电级，优选地由电容器组限定，可操作地布置在第一转换级的下游，并且被配置为通过接收其输出来充电；
[0044]‑
第二转换级(或DC
‑
DC转换器)，被配置为调制发送到电池组6的直流电的电平。
[0045]在优选实施例中，如上所述，充电设备100是非绝缘类型的，因此，第二转换级直接连接到电池组(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量电池充电系统中的接地电阻的方法，所述电池充电系统连接到或能够连接到电网(G)并设置有转换器组件(4)，所述转换器组件被配置为将来自所述电网(G)的交流电转换成能够用于对电池组(6)充电的直流电；所述方法包括以下步骤：
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检测表示所述电网电压的电压信号；
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识别自由频率范围，其中，所述电压信号具有最小值或零值；
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在第一中性节点(N)和第二接地节点(PE)之间注入交流测量信号；所述测量信号在所述自由范围内具有预设持续时间和预设频率；
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检测表示所述第一节点(N)和所述第二节点(PE)之间的电位差的电压信号；
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处理所述电压信号，从而提取具有等于所述预设频率的频率和与所述测量信号的相位相关的相位的第一信号；
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根据识别所述测量信号的值与所述第一信号的相应参考值之间的比率计算接地电阻值。2.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
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将所述第一信号变换到所述频域中；
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在等于所述预设频率的频率值识别所述参考值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一信号的所述相位随时间以恒定的方式等于或不同于所述测量信号的所述相位。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理步骤涉及：
‑
将所述电压信号和参考信号相乘，从而获得包含等于所述电压信号的所述频率和所述参考信号的频率之和的第一频率内容和等于所述电压信号的所述频率和所述参考信号的频率之差的第二频率内容的结果信号；
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对获得的所述结果信号进行滤波，从而仅提取所述结果信号的第一内容或第二内容。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述识别值由与所述测量信号的振幅相对应的至少一个参数限定。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量信号在每个电流周期内具有极限平均值；所述测量信号注入步骤涉及调制所述测量信号的所述识别值和所述预设持续时间，使得识别所述测量信号的所述值具有与所述极限平均值兼容的最大值。7.根据权利要求6所述的方法，包括电网噪声分析步骤，其中：
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在给定时间间隔内检测噪声峰值；
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根据所述峰值调制所述测量信号的所述识别值和所述预设持续时间。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二接地节点(PE)可以是，可替代地：
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物理电网节点；
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重构虚拟节点，其电位与接地电位对应，并且与所述第一中性节点(N)和所述相位(L1、L2、L3)电连续。9.一种用于保护电池充电系统的方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯夸莱，
申请(专利权)人：DRINGHCF保时捷股份公司，
类型：发明
国别省市：