CN104364114B - 用于测量接地电阻的装置以及用于装备有这样的装置的车辆的车载充电器 - Google Patents

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Abstract

用于测量接地电阻的装置以及用于装备有这样的装置的车辆的车载充电器。一种用于测量设备的接地电阻(24)的装置(26)，该装置包括：‑布置在一个第一电气分支(21)上的一个电流源(8)和一个电流计(9)，该第一电气分支被提供成使一个供电网(3)的一条相线(5)与该设备的地极(19)相连，‑一个第二电气分支(22)，该第二电气分支被提供成使该供电网(3)的一条零线(4)与该设备的地极(19)相连，其包括一个电阻器(13)、并且包括与该电阻器串联的一个第一电容器(10)，跨过该电阻器的端子连接了一个电压计(14)。该装置包括被提供用于使该供电网的零线(4)与该设备的地极(19)相连的一个第三电气分支(23)、并且在该第三分支上包括与该第一电容器(10)和该第一电阻器(13)并联的具有与该第一电容器(10)相比更高的值的一个第二电容器(20)。

Description

用于测量接地电阻的装置以及用于装备有这样的装置的车辆 的车载充电器
技术领域
本发明的主题涉及多种用于测量接地电阻的装置、并且特别是集成到车辆车载电池充电器中的用于测量接地电阻的装置。
背景技术
对旨在用于推进电动车辆的电池充电时所使用的电流强度是特别高的。
出于安全原因，因此有必要在开始对电池充电之前检查该充电器的接地是足够有效的，以便在电流泄露的情况下保护与该车辆接触的人员。
存在多种用于测量接地电阻的装置。这些装置典型地包括配备有一个电流发生器和一个电流计的一个第一电气分支，并且该第一电气分支被连接到电网的一个相线上。这些装置进一步包括一个第二分支，一个电容器和配备有一个电压计的一个电阻器被放置在该第二分支上，该分支是被连接到该电网的一条零线上的一个分支。
测量接地电阻正常地应当是在除这个用于测量接地的装置之外没有任何电器连接到该电网上的情况下完成的。如果另一个电器被连接至该电网，则该电器可能产生可以改变测量结果的电流回路干扰。
发明内容
本发明的目的是通过一种保持良好的测量精度而同时对于由可能与所使用的供电网相连的电器所产生的干扰电流具有降低敏感性的用于测量接地电阻的装置。
为此，本发明提供了一种用于测量设备接地电阻的装置，该装置包括：
-安排在一个第一分支上的一个电流源和一个电流计，该第一分支被提供用于使一个供电网的一条相线与该设备的地极相连，
-一个第二分支，该第二分支被提供用于使该供电网的一条零线与该设备的地极相连，其包括一个电阻器、并且包括与该电阻器串联的一个第一电容器，在该电阻器的这些端子处连接了一个电压计。
该装置包括被提供用于使该供电网的零线与该设备的地极相连的一个第三分支、并且在该第三分支上包括与该第一电容器和该第一电阻器并联的具有与该第一电容器相比更高的值的一个第二电容器。
可以安置与该电阻器和该第一电容器串联的、与该第二电容器并联的一个电感器。
有利地，该第二电容器比该第一电容器大至少五倍，并且优选地是比该第一电容器大至少十倍。
该第二电容器可以具有在10nF(纳法)与100nF之间的、并且优选是在20nF与300nF之间的一个值。
该电感器可以具有在1mH(毫亨)与10mH之间的一个值。
本发明还提供了一种用于机动车辆电池的、包括上述接地电阻测量装置的充电器。
该充电器可以包括能够将该第二电气分支交替地连接至该充电器电源的一个第一连接端子和该充电器电源的与该第一端子不同的一个第二连接端子的一个继电器。该充电器还可以包括连接在接地端子与该第二端子之间以使其可以由该继电器断开的一个第二电压计(15)，并且包括连接在该接地端子与该第一端子之间以使其可以由该继电器断开的一个第三电压计。
根据本发明的一个优选实施例，该第一分支和第二分支可以使用同一个机械开关来被对应地连接至该装置的一个第一输入端子和该装置的一个第二输入端子上、或者相反地被对应地连接至该第二端子和第一端子上，该机械开关包括在这些连接端子一侧上的或是在该第一电气分支和第二电气分支的这些末端处的分开的连接件、并且包括两个接触器，这些接触器各自能够切换，一个从这些分开的末端的第一末端切换到第二末端同时另一个从第二末端切换至第一末端。
该充电器可以包括一个电子控制单元，该电子控制单元被配置成当这些端子被连接到一个供电网上时切换该继电器，以使得该第二分支连接至这两个端子中的在该第二电容器的这些端子处的电压最低的那个端子上。
如果该电阻器的这些端子处测量出的电压在激活该继电器之后保持高于一个阈值电压，则该电子控制单元可以被配置成防止在尝试连接至一个供电网之后对一个电池充电。
该电子控制单元可以被配置成如果根据该电流计和该第一电压计的读数计算出的一个接地电阻大于或等于一个阈值电阻则防止对一个电池充电。
附图说明
通过阅读仅仅借助非限制性实例并且参照附图给出的以下说明，将会清楚本发明的其他目的、特征以及优点，在附图中：
-图1是根据现有技术的一种用于测量接地电阻的示意性表示，
-图2是根据本发明的一种用于测量接地电阻的示意性表示，并且
-图3是根据本发明的另一种用于测量接地电阻的示意性表示。
具体实施方式
如在图1中展示出的，一个车辆车载的电池充电器1包括用于测量接地电阻2的一个装置。充电器1包括一个第一连接端子6和一个第二连接端子7，这些连接端子在几何形状上被配置成将该第一连接端子插入与一个电网3的一条相线5相连的一个电源插头以及将第二连接端子插入与同一电网的一条零线4相连的一个插头。
该电网在此由一个电压源3示意性地象征。
充电器1还包括一个接地端子32，该接地端子被配置成能够被安置成与该电网的一条地线19电接触。
测量装置2包括用于连接第一端子6和接地端子32的一个第一电气分支21。安排在这个分支21上的是与一个电流计9和一个二极管29串联装配的一个电流发生器8，该二极管被配置成用于只允许该电网的电流以与由电流发生器8注入的电流相同的方向通过。
用于测量接地电阻的装置2进一步包括用于连接第二端子7和接地端子32的一个第二电气分支22。与这个第二分支串联安排的是一个第一电容器10和一个电阻器13，一个第一电压计14与该电阻器的这些端子相连。一个电子控制单元16连接电压计14和电流计9以便能够收集由该电压计和电流计测量的值。电子控制单元16还被连接至电流发生器8以便能够将一个电流注入测量装置2的第一分支21。
由电流发生器8注入该第二分支中的电流产生经由接地件32至电网3的零线4的一个返回电流以及通过电阻器13的一个并联的电流回路。
可以测量在接地件19与该电网的零线4之间对抗电流流动的电阻24。这个电阻24是有待使用装置2测量的接地电阻。
已知的测量程序使得电子控制单元16能够基于由电流计9和电压计14传送的值而推导出接地电阻24的值。例如，可以认为是第一近似值的是，接地电阻24具有为RT的值，其中：
RT＝V/A，其中V是由第一电压计14测量的电压，并且A是由电流计9在相同时间测量的电流强度，特别是如果由此确定的值RT远小于电阻器13的值。
然而，如果这种测量值是在一个干扰电器12连接到同一个电网3上时测量的，则这个干扰电器12可以给接地件19发送一个寄生电流并且产生一个寄生电流回路25(在图1中使用一条加粗线和指示该电流流动的一个箭头表示出)。这个寄生电流回路25通过电阻器13并且然后修改由电子控制单元16执行的接地电阻测量结果。
图2描绘了配备有根据本发明的一个用于测量电阻的装置26的一个充电器1。
图2中发现的一些元件与图1中用于测量接地电阻2的装置是共同的，相同的元件由相同的参考符号指代。
测量装置26包括使第二端子7和接地端子32相连的一个第三电气分支23。
具有比电容器10更大的值的一个电容器20被放置在这个分支上。一个第二电压计15可以被连接在该充电器的接地端子32与第一连接端子6之间。一个第三电压计30可以被连接在该充电器的接地端子32与第二连接端子7之间。
第二分支22可以保持与图1中针对装置2所描述的相同，或者可以包括与第一电容器10串联安置的一个电感器11。
电容器20的值被选择成远大于、例如十倍于该第二分支的电容器10。以此方式，由干扰器12产生的总体具有与测量接地电阻所使用的频率相比更高频率的以及总体具有与该电网的频率相比更高频率的寄生电流在电容器20的水平处“遇见”与该第二分支的阻抗相比一个更低的阻抗。这个阻抗差使寄生电流回路25转移朝向该第三分支并且防止这些寄生电流干扰流动通过装置26的第二分支的测量电流。
与该电网传送的50赫兹相比，由家用电器产生的干扰电流可能典型地具有千赫数量级的频率。可以使用电感器11来使这些寄生电流在装置26的第二分支22上“遇到”的阻抗增大。
对于这样的电流频率，一个电容器可以有利地被选择成具有10nF(纳法)与100nF之间的、并且优选地是在20nF与300nF之间一个值。
该电感器可以具有在1mH(毫亨)与10mH之间的一个值。在没有额外的电感器的变体实施例中该值可以是零。
如由电子控制单元16执行的用于测量接地电阻的程序保持基本上不变。
用于测量接地电阻的装置26可以在这些连接端子6和7的水平处进一步地包括一个继电器系统，以便确保该第一分支被恰当地连接到电网3的相线5上并且确保该第二分支22被恰当地连接到电网3的零线4上。
一个第一继电器17可能例如能够将第二分支22的连接交替地切换到第一物理端子6和切换到第二物理端子7。
一个第二继电器18可能能够将第一分支21的连接交替地切换到第一物理端子6和切换到第二物理端子7。
由这些电压计15和30执行的测量可以用于检查零线4的位置，然后在已经执行这些测量之后，将第二分支22和第三分支23连接至零线4，并且将第一分支21连接至相线5。
因此，确保了第二分支22被恰当地连接至电网3的零线4。然后电子控制单元16可以将第二继电器18切换离开其既不与端子7也不与端子6接触的位置，以便将该第二继电器放置成与留给第一继电器17可供使用的端子相接触。
图3描绘了图2中的充电器的一个变体实施例。在这个变体实施例中，该第一分支和第二分支到该电网的连接是使用包括由电子控制单元16同时操作的一个第一接触器27和一个第二接触器28的一个双动开关来形成的。充电器1的端子6和端子7是各自分开的，对应地进入用于端子6的两个触点6a、6b和用于端子7的两个触点7a、7b。例如，触点6a、6b被定位在触点7a、7b外侧。与第一分支21相连的第一接触器27能够从触点6a切换至触点7a，并且同时该第二接触器能够从触点7b切换至触点6b。
当第一接触器27与触点6a相接触时，第二接触器28与触点7b相接触。于是认为如图1中展示出的，端子6被连接至该电网的一条相线，并且端子7被连接到该定位的零线4上。
当端子6被连接到该电网的零线上并且端子7被连接到该电网的一条相线上时(在这些图中未示出的配置)，电子控制单元16切换接触器27以使得该接触器与触点7a形成接触。同时接触器28则切换与触点6b接触，例如是由于连接这两个接触器的机械联接所致。因此，第一分支21被连接至相线5，并且第二分支22被连接至零线4。
根据一个变体实施例，这些连接可以是在第一电气分支21和第二电气分支22侧分开的，而不是在连接端子6和7处分开的。以一种类似于图2中的实施例的方式，放置在这些接触器上游的两个电压计15和30使得电子控制单元16能够将第一分支21连接到该电网的相线5上并且将第二分支22连接到该电网的零线4上。
电子控制单元16可以被配置成用于防止在尝试将该第一分支和第二分支对应地正确地连接至该电网的相线和零线之后由电压计14测量的电压保持高于一个预选阈值的条件下使用该充电器。这个反常电压可能例如是由于接触器17-18或27-28的系统失效，其仍然停留在与相对于将充电器14连接至电网3所使用的电插头的几何构型所期望的构型相反的构型中而引起的。
电子控制单元16还可以被配置成用于在接地电阻高于一个确定阈值(例如高于一百欧姆，或者若非如此而接地电阻高于200欧姆)的条件下防止使用该充电器。
根据本发明的用于测量接地电阻的装置既可以通过可靠地监测该设备的接地电阻值而用于提高安全性、又可以用于确保该装置的正确连接，以便防止在该设备的相线和零线被切换的情况下将该相线直接连接到该装置的第三分支上，而这可能导致向车辆地极发送不想要的电流强度的风险。
本发明并不受限于所描述实施方式的这些实例并且可以具有许多变体。
用于测量接地的装置26可能与可用于切换该相线和零线的可变几何形状不相关。
在该设备包括至少一条相线、一条零线以及一条相对应的用于接地的线的情况下，该装置可以被设计成是连接到一个单相、两相或三相电网上的。
于是可以将该装置连接在这些相线之一与该零线之间。
该装置可以不包括电感器11、或者可以不包括第二电压计15或第三电压计30。可以根据该电网的电流频率范围和这个电网上的预期干扰器的电流频率范围来修改该第一电容器和第二电容器所采用的值。电流发生器8中使用的电流注入频率可以被适配成使这些频率保持远离由这些干扰器12发出的寄生电流的预期频率。如果预期干扰器12反而以远低于电流发生器8所使用的频率的一个频率域运行，则该第三分支中的电容器20可以被替代为一个值低的电感器(例如具有1mH与10mH之间的一个值)。
除了已经提及的部件之外，在该装置中可以提供其他额外的电阻器、电容器、电感器。

Claims (12)

1.一种用于测量设备的接地电阻(24)的装置(26)，该装置包括：
-安排在第一电气分支(21)上的电流源(8)和电流计(9)，该第一电气分支被提供用于使供电网(3)的相线(5)与该设备的地极(19)相连，
-第二电气分支(22)，该第二电气分支被提供用于使该供电网(3)的零线(4)与该设备的地极(19)相连、包括电阻器(13)、并且包括与该电阻器串联的第一电容器(10)，在该电阻器的两个端子处连接了第一电压计(14)，
其特征在于，该装置包括被提供用于使该供电网的零线(4)与该设备的地极(19)相连的第三电气分支(23)、并且在该第三电气分支(23)上包括与该第一电容器(10)和该电阻器(13)并联的、具有与该第一电容器(10)相比更高值的第二电容器(20)。
2.如权利要求1所述的装置，其中安置了与该电阻器(13)和该第一电容器(10)串联的、与该第二电容器(20)并联的电感器(11)。
3.如权利要求1所述的装置，其中该第二电容器(20)比该第一电容器(10)大至少五倍。
4.如权利要求1所述的装置，该第二电容器(20)比该第一电容器(10)大至少十倍。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中该第二电容器(20)具有在10nF与100nF之间的值。
6.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中该第二电容器(20)具有在20nF与300nF之间的值。
7.如权利要求2所述的装置，其中该电感器(11)具有在1mH与10mH之间的值。
8.一种用于机动车辆电池的充电器(1)，该充电器包括如以上权利要求中任一项所述的装置(26)。
9.如权利要求8所述的充电器，包括能够将该第二电气分支(22)交替地连接至该充电器(1)电源的第一端子(6)和该充电器电源的与该第一端子不同的第二端子(7)的继电器(17)，包括连接在接地端子(32)与该第二端子(7)之间以使其能够由该继电器断开的第二电压计(15)，并且包括连接在该接地端子(32)与该第一端子(6)之间以使其可以由该继电器断开的第三电压计(30)。
10.如权利要求9所述的充电器，进一步包括一个电子控制单元(16)，该电子控制单元被配置成当第一端子(6)和第二端子(7)被连接到供电网(3)上时用于切换该继电器(17)，以使得该第二电气分支(22)连接至使得在该第二电容器(20)的两个端子处测量的电压最低的第一端子(6)和第二端子(7)中的那个端子上。
11.如权利要求10所述的充电器，其中如果在该电阻器(13)的两个端子处测量出的电压在激活该继电器(17)之后保持高于阈值电压，则该电子控制单元(16)被配置成防止在尝试连接至供电网(3)之后对电池充电。
12.如权利要求8至11中任一项所述的充电器，包括电子控制单元(16)，该电子控制单元被配置成如果根据该电流计(9)和该第一电压计(14)的读数计算出的接地电阻(24)大于或等于阈值电阻则防止对电池充电。
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