CN108957166B - 借助主动外屏蔽探测地线中断 - Google Patents

借助主动外屏蔽探测地线中断 Download PDF

Info

Publication number
CN108957166B
CN108957166B CN201810463178.8A CN201810463178A CN108957166B CN 108957166 B CN108957166 B CN 108957166B CN 201810463178 A CN201810463178 A CN 201810463178A CN 108957166 B CN108957166 B CN 108957166B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
outer shield
potential
current
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810463178.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108957166A (zh
Inventor
S·戈茨
S·赞德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of CN108957166A publication Critical patent/CN108957166A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108957166B publication Critical patent/CN108957166B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
    • H02H1/0084—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals by means of pilot wires or a telephone network; watching of these wires
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/14—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to occurrence of voltage on parts normally at earth potential

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种用于在包括多个导线(108，110，112，118)的电缆内探测地线中断的方法，其中，至少一个导线(112)具有外屏蔽(114)，该外屏蔽(114)在该电缆的第一端和第二端分别连接至一电位，该外屏蔽(114)为了使其电位达到预定电位值而在该电缆的至少一端被主动馈电。该电缆在此可以是充电电缆，该电缆以第一端连接至充电桩(102)并以第二端连接至可安装在电动车(104)内的电池，并且外屏蔽(114)的主动馈电(402，404，406，408)是在该电缆的连接至充电桩(102)的第一端进行的。

Description

借助主动外屏蔽探测地线中断
技术领域
本发明涉及一种借助外屏蔽的主动馈电来探测地线中断的方法和系统。
背景技术
当今电动车的电池一般允许两种充电模式。在常见的交流电压或三相电流插座上充电的第一种充电模式即所谓交流充电模式中，电动车具备车载充电器，其不仅执行到直流电流的必要转换，也控制充电运行。但这种交流充电模式因为一般不超过16安培或32安培的可用连接载荷低，并且因为功率足够高的车载充电器受限的安装方式使得充电速度受到严重制约。结果就是，每百公里预期行驶功率的充电时间长达多个小时。
因为充电时间长，故研制出直流电压的第二充电模式，即所谓的直流充电模式。不同于交流充电，电动车在此并不具备自身的充电器。取而代之地，车外充电桩执行充电过程并且形成电池充电所需的电压和电流。在此，交流充电线在充电过程中直接与电动车高电压电池的一个极相连。在直流充电线与电池之间没有电流隔离。目前，直流充电站功率高达50千瓦。但是，为了使充电时间达到相当于内燃机车辆加油的数量级，需要在高达1000伏充电电压下的超过300千瓦的功率。关于在充电系统和电动车中的直流充电和相应过程的细节例如在DIN EN 61851中有所描述。
充电过程大部分由车辆控制。在此，充电桩与车辆之间的通讯按照数字方式大部分通过充电缆内的独立信号导线来实现。信号导线紧邻直流充电线延伸，直流充电线可能具有很高的电流和电压以及两者的瞬态，由此一来，尤其因高电压而存在电容耦合输入的危险。
为了尽量减小信号导线上的干扰，信号导线大多如从现有技术中知道地，配设有至少一个外屏蔽。为了最佳地抑制感应干扰，该外屏蔽还大多在两侧被连接，即在一端与充电桩的金属壳体、充电桩的部件或地线(已知为PE：protective earth，保护地线)相连接，在另一侧与车身或电动车充电插座的PE接线端相连接。在它们具有与PE导线或对应壳体的连接时，所述连接也可以间接地例如通过接线插脚或插头壳体进行。
虽然电动车在常规运行中(抢险车辆是例外，其为随车携带的医用设备而与道路接地)一般不具有接地或PE导线而是被电流隔离，但他们必须根据当前规定(例如EN61851)在充电过程被接地。为此，也用作12伏车载电源的参考电位的电动车车身与充电系统的PE导线相连。如果断开，则充电过程须被中断以排除对人员的威胁。相应地，必须存在PE连接中断的识别。
为此，充电缆一般除了所述的充电线、信号线和外屏蔽之外还具有PE导线。
但是，现在这种PE导线和两端连接的外屏蔽几乎电气并联延伸。经PE导线和经外屏蔽的电流路径之间的电阻差此时或是很小，或是未被限定。不同于必须设计成具有很大横截面和在两侧有良好接触导通以实现高电位均衡电流和在故障情况下实现高故障电流的PE导线，外屏蔽一般只是金属薄膜或屏蔽网。如果在其中出现高电流，则它们一方面可能热过载，另一方面面临感应干扰进入信号导线的威胁。
在常规运行中外屏蔽上的电流可被抑制或阻止，而在充电缆或其在一侧连接处的PE导线断开时的故障情况下，外屏蔽自动但不情愿地担负其功能。因为根据EN 61851的车辆经PE导线接地的责任，该充电系统内的连接断开必须完美完成。但是，迄今的方法在同时存在两侧连接的外屏蔽时无法再满足充电系统内的连接断开功能，该外屏蔽实际上在其负载极限内可维持PE导线功能，但绝未具备所需的载流能力。
过去，PE连接失败是通过电动车的或隔离监测机构的电位移动来探测的。在后者情况下例如存在与车身的进一步连接。如果PE连接中断，则车身会被可测地电容充电，由此在车辆与充电站接地电位之间出现电压，该电压可以通过附加监测导线被探测到，或者被加入附加监测导线中的电流不再经PE连接流回到充电桩中。
作为用于探测三相供电系统内的故障电流的接地保护装置的例子，列举出版物DE102012219457，在此，两个电流供应导线和一个地线分别具有开关。接地保护装置还提供测量机构用于测量三导线系统内的故障电流并生成相应的测量信号。此外，它具备用于依据测量信号控制各开关的控制装置，其中，只有当在电流线路的开关分别打开情况下测得故障电流时才打开地线的开关。
出版物EP 3034350公开了一种用于电动车充电系统的安全方法，其中，在充电过程的地线中断被如此发现，即，充电系统内的特定电流超出阈值。
出版物US 2013258531公开了一种类似系统，其中，地线故障通过地线本身电压的测定来发现。
但在同时存在两侧连接至PE导线的外屏蔽时，现有技术的方法无法再探测PE导线的中断。也缺少PE导线中断的任何其它可探测的征兆，因为还存在通过外屏蔽的电位均衡(即便不充分)。
发明内容
鉴于此背景，本发明的任务是提供用于探测地线中断的方法和系统，当另一个导线的外屏蔽在该导线的两端连接时。
为了完成上述任务，提出一种用于在包括多个导线的电缆内探测地线中断的方法。该电缆包括第一端和第二端。电缆的至少一个导线具有外屏蔽，该外屏蔽在电缆的至少一端被连接至一电位。为了将外屏蔽的电位带至预定电位值，该外屏蔽在至少一个电位接线端处被主动馈电。地线中断被如此发现，即，在主动馈电时出现的一个电参数超出至少一个极限值。
在外屏蔽至少在电缆的第一端被主动馈电的本发明方法的实施方式中，外屏蔽在电缆的第二端连接至一电位，其中，电位连接可以间接通过电气元件进行或直接进行。
在本发明方法的其它实施方式中，该外屏蔽在电缆的第一端被主动馈电并且在电缆的第二端保持悬空，即，没有连接。
该电缆可以是充电缆，该电缆以第一端连接至充电桩并以第二端连接至可安装在电动车中的电池。在电动车中，充电缆的第二端由插头构成，插头被插入电动车的充电插座中。外屏蔽的主动馈电有利地在电缆的连接至充电桩的第一端进行。充电缆可包括多个导线，其中有至少两个导电导线、至少一个地线和至少另一个被用于信号传输的导线。信号导线有利地配设有外屏蔽。
所述外屏蔽或屏蔽的间接电连接可以通过具有选频滤波作用的电气元件进行。最好如此设计该滤波作用，即在通过至少一个屏蔽的信号导线传输的至少一个信号的频率范围内存在低阻抗。另外，至少在通过至少一个屏蔽的信号导线传输的至少一个信号的频率范围之外的一个位点可以存在高阻抗。通过尤其优选的方式，具有高阻抗的频率范围的总带宽大于具有低阻抗的频率范围的带宽。该电气元件的具有高阻抗的频率范围尤其可以包含具有约0赫兹的直流部分。同样具有高阻抗的频率范围近似地可以包含“在通过所述至少一个屏蔽的信号导线传输的至少一个信号的频率范围之上”的主要频率范围部分，因此在此范围内具有低通滤波作用。
低阻抗最好位于至少一个信号导线的线路末端阻抗范围内，例如低阻抗最好低于1000欧姆，尤其优选低于120欧姆或甚至低于50欧姆的低阻抗。本发明意义上的高阻抗等于低阻抗的至少10倍，尤其最好至少是百倍。至少一个信号的频率范围例如可以根据美国和欧洲的当前规定(IEC 61851、IEC 62196、SAE J1772)处于用于所谓控制先导(CP)的1千赫和用于所谓电力线通讯的1-30兆赫。
根据本发明，地线电位通过主动馈电被带至预定电位值，在这里，该电位涉及作为参考的接地电位。该电位也可以有利地对应于接地电位。作为用于另一个参考电位的参考，可以考虑来自充电站或电动车的电位。
外屏蔽主动馈电通过以下电路进行，该电路在最简单情况下调整电压。此时该电路有利地是放大器电路，在此，放大器且尤其是运算放大器将具有预定电位值的电位加入外屏蔽。为了不以全幅值对来自干扰场的干扰做出反应并且不会振荡，可以选择小于1的相对于参考电位的放大。
此外，主动馈电所用的电路可调整为达到预定电位值所需的电流。由此，在来自干扰场的干扰和剧烈电位波动情况下，针对主动馈电获得更高稳定性。
根据本发明，该电路允许对有待通过电压调节来提供的电位或有待驱动的电流的频谱滤波。该电路可以被如此调整，使得外屏蔽被驱动至电位的经滤波的形状。
此外可采用频谱滤波，以尤其覆盖也用在信号传输中的频谱范围。较低和较高频率范围可被相应衰减。为此，易受感应干扰的接地回路 (技术人员也称之为噪声回路)可利用可能存在的其它外屏蔽或PE导线来衰减。这种接地回路尤其被激励至以下频率，其以足够高的电磁功率存在于环境中。这尤其涉及欧洲的50赫兹电网频率和美国的60 赫兹电网频率，它例如在声学系统或敏感测量放大器中被称为50赫兹或60赫兹噪声。此外，来自通讯技术的不多几个高频带载有足以用于这种激励的功率，例如在发射装置附近的长波和中波无线电。另外，充电系统的充电电路尤其产生接通干扰，其可能产生足以激励接地回路的功率。如果相应频率部分在外屏蔽主动馈电时通过放大器被衰减或抑制，则可抑制干扰的谐振能力，或干扰甚至被完全抑制。
外屏蔽一般须主要屏蔽掉信号传输频谱范围内的干扰。如果干扰只具有窄带宽，则它们可通过简单的已知技术在电路的信号接收电子装置输入级中相对于外屏蔽主动馈电被有效抑制或分离。频谱滤波此时可设计成被动一阶滤波、更高阶滤波或主动滤波(例如图4、图5、图6的电路图所示)。
被用于给外屏蔽主动馈电的电路有利地允许准确监测为达到预定电位值而要被驱动的电流，也借助主动调整允许其控制。被施加至所述电路的功率以及外屏蔽的损耗功率和发热可以通过这种方式被限定和调节。由此，可以避免在短路时驱动电流，或可以避免将电流驱动至在地线中断时意外作为替代者的外屏蔽。此外，可以探测到在外屏蔽或地线与另一导线之间的其它可能故障如短路或者地线与电动车失去连接。
另外，放大器电路可通过定标和/或变换(尤其非线性进行)来影响主动馈电用电流之幅值。例如可采取典型的压缩，其缩小用于高幅值的放大率或在极限情况下甚至在期望的最大值时饱和。这种饱和或压缩可在地线断开时阻止在外屏蔽上形成大电流。这种非线性幅值变换也被称为动态范围变换。
在主动馈电的待提供电流中的高幅值表明：外屏蔽中的高功率干扰、接地回路或者地线中断。这尤其适用于此时是具有高幅值但低频率的电流。电流可以流过在两侧直接相连的外屏蔽，该电流在连接阻抗中遇到其极限，因此外屏蔽的连接可能过载。而根据本发明的电流主动馈给允许限制外屏蔽设计所针对的幅值、和/或在无故障情况下电流达到的异常幅值越多时减小有待提供的电流(例如通过图3的传递函数实现)。
在本发明方法的实施方式中，对待驱动电流的监测和/或控制可以直接通过一调节信号进行，该调节信号作为反馈环路结果直接反映要通过放大器驱动的电流强度。或者，驱动电流可以通过分流电阻来测量，分流电阻能够很大并因此提供高精度。大分流电阻之所以可行，是因为放大器在适当反馈时几乎可完全补偿该电阻，从而在例如图2 所示的地线与外屏蔽之间的虚拟阻抗未恶化。
根据本发明，地线中断可以因超出待驱动电流中的极限值而被确定。外屏蔽的待馈给电流此时直接反映PE连接质量。如果至车辆的 PE连接断裂，则补偿电流被迫流过外屏蔽。该电路所要求或所测定的电流因此可以在超出某极限时作为PE连接丧失的可靠指示。这样的极限可以单独地或组合地例如如下所述地形成：
绝对断路阈值：当瞬间电流超出预定绝对值时，认定PE连接出现故障。随后是充电过程的停止和插头上的电压解除。
最大允许电荷(电荷阈值)：当瞬间电流的积分超出预定绝对值时，认定PE连接出现故障。随后是充电过程的停止和插头上的电压解除。
在存在高电流幅值同时的最大允许电流升高(电流升高阈值)：当电流从所述值(其一般低于绝对断路阈值时的预定绝对值)起以大斜率升高时，认定PE连接出现故障。随后是充电过程的停止和插头上的电压解除。
有利地，除了电压调节外，如此设计附加的电流调节，即，相应调节借助于电压和电流的相应极限来进行，并且按照绝对值(即与电压或电流的可能正负符号无关)造成较小输出电流的极限决定了待驱动的电流。
在待驱动电流的主动调整中的其它可能极限通过基本稳定的、针对外屏蔽负载能力所设计的电流极限、由电路最大损耗功率推导出的最大电流极限、由电路电气元件的温度推导出的最大电流极限或者略高于明确探测到PE损失所需要的极限的电流极限构成。所述电流限制值可以适配于所有参与其中的元件的承载能力极限。
根据本发明的方法允许在充电过程开始前通过主动馈电来对外屏蔽通电测试，在此，由此出现的外屏蔽电位变化表明地线中断。通电测试是与电路通常驱动达到的参考电位独立地进行的。当没有发生电流例如经过完好无损的PE导线排走时，电动车车身相对于充电站的其它电位或接地电位带电。电动车车身的成功带电因此表明地线中断。随之出现的外屏蔽电位变化可以通过超出该电路中的微分器中的极限值来确定。
在本发明方法的实施方式中还可以如下测试地线中断，即该外屏蔽通过主动馈电被通电测试，并且在充电桩中，地线至接地电位的连接被主动断开。在PE导线完好无损的情况下，随后可以探测到电动车车身还有在PE导线中的增高电位，或者在这里可因在微分器上超出极限值来确定。
还要求保护一种系统，其设计成以合适的方式执行所述方法。
提供一种用于在包括多个导线的电缆中探测地线中断的系统，其中，该电缆包括第一端和第二端，并且其中，至少一个导线具有外屏蔽，该外屏蔽在电缆的至少一端被连接至一电位。该系统包括至少一个电模块和探测单元，所述电模块设计成在至少一个电位接线端给外屏蔽主动馈电，所述探测单元设计成当在主动馈电时出现的电参数超出至少一个极限值时发现地线中断。
根据本发明系统的一个可能实施方式，该电模块以IC(集成电路) 或者通过多个结合的IC实现。
在其它实施方式中，该电模块包括至少一个选自以下组的电气元件，该组由数字积分器、微分器、放大器、阈值超限器组成。
本发明的其它优点和实施方式来自说明书和附图。
总体上，本发明在此公开了下述1和19的技术方案，下述2-18 和20-22为本发明的优选技术方案：
1.一种用于在包括多个导线(108，110，112，118)的电缆内探测地线中断的方法，其中该电缆包括第一端和第二端，并且至少一个导线(112)具有外屏蔽(114)，该外屏蔽(114)在该电缆的至少一端被连接至一电位，其特征在于，该外屏蔽(114)为了将其电位带至预定电位值而在至少一个电位接线端被主动馈电，并且地线中断是在主动馈电时出现的电参数超过至少一个极限值之时得以探测的。
2.根据上述1的方法，其中，该外屏蔽至少在该电缆的第一端被主动馈电并在该电缆的第二端被连接至一电位，其中电位连接能间接通过电气元件进行或直接进行。
3.根据上述2的方法，其中，该电缆的第二端被连接至一电位，其中电位连接间接通过具有频选滤波性能的电气元件进行。
4.根据上述3的方法，其中，在该电缆的第二端上的间接电位连接的具有频选滤波性能的电气元件在所述至少一个导线(112)的电信号的所用频谱范围内具有低的电阻抗，并且在所述至少一个导线 (112)的电信号的所用频谱范围外的至少一个频率范围内具有高的电阻抗。
5.根据上述1的方法，其中，该外屏蔽在该电缆的第一端被主动馈电并且在该电缆的第二端是悬空的。
6.根据前述1-5之一的方法，其中，该电缆是充电缆，该电缆以第一端被连接至充电桩(102)并以第二端被连接至能安装在电动车 (104)中的电池，该外屏蔽(114)围绕被用于在充电桩(102)与电动车(104)之间传输信号的导线(112)，并且该外屏蔽(114)的主动馈电(402，404，406，408)是在该电缆的被连接至该充电桩(102) 的第一端进行的。
7.根据前述1-6之一的方法，其中，所述预定电位值涉及该地线(118)的接地电位(124)，由此该外屏蔽(114)的电位尤其能对应于该地线(118)的电位。
8.根据前述1-7之一的方法，其中，该主动馈电(402，404， 406，408)通过电路以电压受控方式进行。
9.根据上述8的方法，其中，该电路借助尤其包括运算放大器的放大器电路(406，522)来实现。
10.根据上述8或9的方法，其中，被用于主动馈电(402，404， 406，408)的电路调节为了获得预定电位值所需要的电流(410，516)。
11.根据上述8至10之一的方法，其中，该电路执行有待通过电压调节来设定的电位的、或有待驱动的电流(410，516)的频谱滤波(404，520)。
12.根据上述8至11之一的方法，其中，通过被用于该外屏蔽 (114)的主动馈电(402，404，406，408)的电路来实现为了达到预定电位值而有待驱动的电流的监测和/或控制(528)。
13.根据上述9至12之一的方法，其中，该放大器电路(402， 404，406，408)通过尤其非线性实现的定标和/或变换(402，512)来影响被用于主动馈电的电流(410，516)的幅值。
14.根据上述13的方法，其中，所述监测和/或控制(528)是借助在放大器上推导出的调节信号(516)或在分流电阻上的驱动电流的测量来进行的。
15.根据前述1-14之一的方法，其中，地线中断是通过超出在有待驱动的电流(410，516)中的极限值(408，506，508，510，514) 来确定的。
16.根据上述15的方法，其中，该极限值选自以下组：该组由断路阈值(506)、充电阈值(508)和电流升高阈值组成。
17.根据上述6的方法，其中，该外屏蔽(114)被通电测试，其中该外屏蔽(114)的电位变化表明地线中断。
18.根据上述6的方法，其中，将在充电桩(102)上的电缆端与电缆内的地线(118)的连接从接地电位(124)断开，该外屏蔽(114) 被通电测试，并且该外屏蔽的电位升高表明完好无损的地线(118)。
19.一种用于在包括多个导线(108，110，112，118)的电缆内探测地线中断的系统，其中该电缆包括第一端和第二端，且至少一个导线(112)具有外屏蔽(114)，该外屏蔽(114)在该电缆的至少一端被连接至一电位，其中该系统包括至少一个电模块和探测单元，所述电模块设计成在至少一个电位接线端给该外屏蔽主动馈电，所述探测单元设计成当在主动馈电时出现的电参数超过至少一个极限值时探测地线中断。
20.根据上述19的系统，其中，该电模块是作为IC或者通过多个结合的IC来实现的。
21.根据上述19或20的系统，其中，该电模块包括选自以下组的至少一个电气元件：该组由积分器、微分器、放大器和阈值超限器组成。
22.根据上述19至21之一的系统，该系统被设计用于执行根据上述1至18之一的方法。
显然，上述的且还将如下说明的特征不仅按照各自所指出的组合方式来使用，也可以按照其它组合方式或单独来使用，而没有超出本发明的范围。
附图说明
附图是以互相关联和彼此交叉的方式描述的，相同零部件配有相同的附图标记。
图1以根据现有技术的示意图示出了充电桩和电动车之间的线路走向，其中，地线中断。
图2以根据现有技术的示意图示出了充电桩和电动车之间的线路走向，其中，阻抗通过外屏蔽和地线的线路连接来形成。
图3示出用于待驱动电流的传递函数，其在与之相关设计的电气元件中执行。
图4以示意图示出将实现本发明方法的一个实施方式的电路引入充电桩侧的线路走向中。
图5示出实现本发明方法的一个实施方式的、用于具有电流限制机构的第一电压调整的电路的第一等效电路图。
图6示出了实现本发明方法的另一个实施方式的、用于具有电流限制机构的第二电压调整的电路的第二等效电路图。
图7示出了实现本发明方法的又一个实施方式的、用于具有电流限制机构的第三电压调整的电路的第三等效电路图。
具体实施方式
在图1中示意性示出了从现有技术中知道的在充电桩102和电动车104之间的可能的线路走向。从充电桩102延伸至充电插座106的电缆在此包括两个引导充电电流的导线108和110、一个被外屏蔽114 包围的导线112以及地线118。在外屏蔽114和地线118之间的电连接可以在电动车104侧直接地、或间接地也在充电插座106外通过车身部位122实现。如果电缆内的地线在部位120中断，则有可能替代地，故障电流经该外屏蔽流回至充电桩102，如虚拟线路116示意性所示，这是因为电动车104相对于地电位124被电绝缘(对地绝缘)。因此无法利用迄今从现有技术中知道的方法探测发现这种地线中断。
图2以示意图示出了与图1中一样的线路走向，但电缆内的地线 118未中断。因在车身部位122上的线路连接和在充电桩102上存在的外屏蔽114和地线118的接地而具有所谓的接地回路，该接地回路具有电感220。
图3以曲线图300示出了具有输入302和输出304的非线性传递函数306(其也称为动态范围变换)，其在等效电路图310中被设计成具有输入电流312和输出电流314的电气元件316。为了将地线电位带至预定电位值，需要电流302或312。根据本发明的电流主动馈给通过电气元件316实现了限制外屏蔽设计所针对的幅值、和/或在无故障情况下电流达到的异常幅值越多时减小待提供的电流。
图4以示意图示出了原理性地将本发明的电路引入充电桩侧的线路中。地线118的参考电位的信号通过例如实现信号压缩的动态范围变换402在滤波器404中非线性传输，在那里接受频谱滤波且被送至放大器(或驱动器)406。在输出端连接至外屏蔽114的放大器406生成馈电电流410，该电流在断路元件408中就所选断路控制被检查，这在安全断路系统412的损伤情况下导致充电过程的中断。
图5示出了实现本发明方法的一个实施方式的、用于具有电流限制机构的第一电压调整的电路的第一等效电路。如图4所述的电子元件402、404、406和408可以被分为监测部528和致动器部530，监测部528包含动态范围变换512和可由阈值断路器506、具有预先短时积分514的电荷断路器508和另一个考虑安全极限的元件510组成的断路元件；致动器部530包含示例性频率滤波器520、放大器或驱动器 522和可选的电流限制机构和保护阻抗518。在动态范围变换512的输入端504，存在到地线118的连接来作为大致上待驱动的参考电位。滤波器520(其在此所示的电子元件举例代表任一滤波器)具有至参考电位的接线端524。来自放大器522的馈电电流516在此断路元件中关于由元件506、508、510和514实现的断路控制而被检查，这在充电桩内的安全断路系统502内的损伤情况下导致充电过程中断。来自放大器522的信号通过能可选实现的电流限制机构和保护阻抗518被送至外屏蔽114的屏蔽接线端526。
图6示出了实现本发明方法的另一个实施方式的、用于具有电流限制机构的第二电压调整的电路的第二等效电路图。由放大器522提供的馈电电流516连同由电流限制机构和保护阻抗518得到的信号被供给差值放大器或仪器放大器602，该放大器的输出被送至由元件506、 508、510和514构成的断路元件。
图7示出了实现本发明方法的又一个实施方式的、用于具有电流限制机构的第三电压调整的电路的第三等效电路图。来自放大器522 的馈电电流516或者说在电流限制机构和保护阻抗518之后获得的信号经受其它的电阻/阻抗704、706、710或者被折算(referenziert)至参考电位702。

Claims (22)

1.一种用于在包括多个导线(108，110，112，118)的电缆内探测地线中断的方法，其中该电缆包括第一端和第二端，并且至少一个导线(112)具有外屏蔽(114)，该外屏蔽(114)在该电缆的至少一端被连接至一电位，其特征在于，该外屏蔽(114)为了将其电位带至预定电位值而在至少一个电位接线端被主动馈电，并且地线中断是在主动馈电时出现的电参数超过至少一个极限值之时得以探测的，并且其中该主动馈电通过电路以电压受控方式进行。
2.根据权利要求1的方法，其中，该外屏蔽至少在该电缆的第一端被主动馈电并在该电缆的第二端被连接至一电位，其中电位连接能间接通过电气元件进行或直接进行。
3.根据权利要求2的方法，其中，该电缆的第二端被连接至一电位，其中电位连接间接通过具有频选滤波性能的电气元件进行。
4.根据权利要求3的方法，其中，在该电缆的第二端上的间接电位连接的具有频选滤波性能的电气元件在所述至少一个导线(112)的电信号的所用频谱范围内具有低的电阻抗，并且在所述至少一个导线(112)的电信号的所用频谱范围外的至少一个频率范围内具有高的电阻抗。
5.根据权利要求1的方法，其中，该外屏蔽在该电缆的第一端被主动馈电并且在该电缆的第二端是悬空的。
6.根据前述权利要求之一的方法，其中，该电缆是充电缆，该电缆以第一端被连接至充电桩(102)并以第二端被连接至能安装在电动车(104)中的电池，该外屏蔽(114)围绕被用于在充电桩(102)与电动车(104)之间传输信号的导线(112)，并且该外屏蔽(114)的主动馈电是在该电缆的被连接至该充电桩(102)的第一端进行的。
7.根据权利要求1至5之一的方法，其中，所述预定电位值涉及该地线(118)的接地电位(124)，由此该外屏蔽(114)的电位尤其能对应于该地线(118)的电位。
8.根据权利要求1的方法，其中，该电路借助尤其包括运算放大器的放大器电路(406，522)来实现。
9.根据权利要求1的方法，其中，被用于主动馈电的电路调节为了获得预定电位值所需要的电流(410，516)。
10.根据权利要求1的方法，其中，该电路执行有待通过电压调节来设定的电位的、或有待驱动的电流(410，516)的频谱滤波(404，520)。
11.根据权利要求1的方法，其中，通过被用于该外屏蔽(114)的主动馈电的电路来实现为了达到预定电位值而有待驱动的电流的监测和/或控制(528)。
12.根据权利要求8的方法，其中，通过被用于该外屏蔽(114)的主动馈电的电路来实现为了达到预定电位值而有待驱动的电流的监测和/或控制(528)。
13.根据权利要求12的方法，其中，该放大器电路通过尤其非线性实现的定标和/或变换(402，512)来影响被用于主动馈电的电流(410，516)的幅值。
14.根据权利要求13的方法，其中，所述监测和/或控制(528)是借助在放大器上推导出的调节信号(516)或在分流电阻上的驱动电流的测量来进行的。
15.根据权利要求1至5之一的方法，其中，地线中断是通过超出在有待驱动的电流(410，516)中的极限值来确定的。
16.根据权利要求15的方法，其中，该极限值选自以下组：该组由断路阈值、充电阈值和电流升高阈值组成。
17.根据权利要求6的方法，其中，该外屏蔽(114)被通电测试，其中该外屏蔽(114)的电位变化表明地线中断。
18.根据权利要求6的方法，其中，将在充电桩(102)上的电缆端与电缆内的地线(118)的连接从接地电位(124)断开，该外屏蔽(114)被通电测试，并且该外屏蔽的电位升高表明完好无损的地线(118)。
19.一种用于在包括多个导线(108，110，112，118)的电缆内探测地线中断的系统，其中该电缆包括第一端和第二端，且至少一个导线(112)具有外屏蔽(114)，该外屏蔽(114)在该电缆的至少一端被连接至一电位，其中该系统包括至少一个电模块和探测单元，所述电模块设计成在至少一个电位接线端以电压受控方式给该外屏蔽主动馈电，所述探测单元设计成当在主动馈电时出现的电参数超过至少一个极限值时探测地线中断。
20.根据权利要求19的系统，其中，该电模块是作为IC或者通过多个结合的IC来实现的。
21.根据权利要求19或20的系统，其中，该电模块包括选自以下组的至少一个电气元件：该组由积分器、微分器、放大器和阈值超限器组成。
22.根据权利要求19或20的系统，该系统被设计用于执行根据权利要求1至18之一的方法。
CN201810463178.8A 2017-05-19 2018-05-15 借助主动外屏蔽探测地线中断 Active CN108957166B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017110955.2A DE102017110955A1 (de) 2017-05-19 2017-05-19 Detektion eines Schutzleiterausfalls mittels aktiver Schirmung
DE102017110955.2 2017-05-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108957166A CN108957166A (zh) 2018-12-07
CN108957166B true CN108957166B (zh) 2021-01-26

Family

ID=64271489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810463178.8A Active CN108957166B (zh) 2017-05-19 2018-05-15 借助主动外屏蔽探测地线中断

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11404860B2 (zh)
CN (1) CN108957166B (zh)
DE (1) DE102017110955A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017221298A1 (de) * 2017-11-28 2019-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Messvorrichtung und Verfahren zur Erfassung einer von einer Ladestation übergebenen elektrischen Energie
CN109856492B (zh) * 2018-12-21 2021-02-09 中国航发控制系统研究所 电液伺服阀断线检测电路
DE102021121996A1 (de) 2021-08-25 2023-03-02 Zf Cv Systems Global Gmbh Vorrichtung zur Überprüfung der Funktion einer Kabelabschirmung einer drahtgebundenen Kommunikationsverbindung zwischen zwei Kommunikationspartnern, elektronische Verarbeitungseinheit und Fahrzeug

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6218647B1 (en) * 1998-01-19 2001-04-17 Msx, Inc. Method and apparatus for using direct current to detect ground faults in a shielded heater wire
DE10000551C1 (de) * 2000-01-08 2001-07-05 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zur Überwachung einer Batterieleitung
US7791351B2 (en) * 2006-08-11 2010-09-07 Monte B Raber Method for detecting electrical ground faults
US7915898B1 (en) * 2008-09-23 2011-03-29 Rockwell Collins, Inc. Integrated cable/connector shielding surveillance system
US8335062B2 (en) * 2010-03-08 2012-12-18 Pass & Seymour, Inc. Protective device for an electrical supply facility
US8710850B2 (en) * 2010-12-27 2014-04-29 Renault S.A.S. System and method for detecting an earth ground fault of an external power supply connected to a vehicle
US9662987B2 (en) * 2011-02-18 2017-05-30 Lear Corporation Method and apparatus for detecting the existence of a safety ground
FR2978556B1 (fr) * 2011-07-29 2014-03-07 Schneider Electric Ind Sas Dispositif de surveillance d'un conducteur de terre avec mesure de l'impedance
DE102012219457B4 (de) 2012-01-13 2022-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschaltvorrichtung zum Detektieren eines Fehlerstroms und Steuerverfahren
US20130194101A1 (en) * 2012-01-31 2013-08-01 General Electric Company System and method for health monitoring of power cables
US8964339B2 (en) * 2012-03-30 2015-02-24 Yazaki North America, Inc. Faulty protective earth ground circuit detection system and method
EP2720334A1 (en) * 2012-10-11 2014-04-16 Airbus Operations GmbH Supply system for an aircraft, use of a shielded supply line in an aircraft and an aircraft with a supply system
US9841451B2 (en) * 2013-03-15 2017-12-12 Schneider Electric USA, Inc. Zone fault detection method and system for electric vehicle charging systems
KR101769645B1 (ko) * 2013-03-19 2017-08-18 엘에스산전 주식회사 전기 충전 장치
DE102014210290A1 (de) * 2014-05-30 2015-12-03 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer schutzleiterverbindung
US9715617B2 (en) 2014-05-30 2017-07-25 Image Match Design Inc. Fingerprint sensor
US9696743B1 (en) * 2014-08-27 2017-07-04 Motiv Power Systems, Inc. Generating leakage canceling current in electric vehicle charging systems
EP3034350A1 (en) 2014-12-17 2016-06-22 Delphi Technologies, Inc. Safety method for use in charging electric vehicles
WO2016137424A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Ge Aviation Systems Llc Method and apparatus for an electrical fault detecting system for a cable
DE102015004836A1 (de) * 2015-04-15 2016-10-20 Daimler Ag Hochvolt-Netz für ein Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
US11404860B2 (en) 2022-08-02
CN108957166A (zh) 2018-12-07
DE102017110955A1 (de) 2018-11-22
US20180335463A1 (en) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11190003B2 (en) Method for controlling a charging device of a vehicle and charging device of a vehicle for charging an electrical energy storage device of the vehicle
CN108957166B (zh) 借助主动外屏蔽探测地线中断
US11351877B2 (en) Electrical vehicle charging system for charging an electrical vehicle
EP2360805B1 (en) Electrical power transmission system of a vehicle.
EP2615743B1 (en) Power line communication system, power line communication device, and connector device
US9482699B2 (en) Method and apparatus for monitoring high voltage bushings safely
CN106443301B (zh) 双极高压直流接地故障检测的系统、方法和装置
WO2010113927A1 (ja) 電動車両用充電器および地絡検出方法
US9762431B2 (en) Communication device, on-vehicle communication system, and inspection method
US11173800B2 (en) Method for controlling a vehicle external charging device and, charging device
US20200200833A1 (en) Monitoring device for monitoring an electrical energy source with respect to the source voltage thereof and the insulation resistances thereof, high-voltage system, and method for operating the monitoring device
US11465525B2 (en) Measuring apparatus and method for capturing electrical energy transferred from a charging station
EP2733859B1 (en) Communication system and communication apparatus
JP2014030167A (ja) 通信装置及び通信システム
US10513232B2 (en) Electrical connecting device for transmitting electrical energy and/or data, on-board electrical system and motor vehicle
EP2725718B1 (en) Communication system and communication device
US9146268B2 (en) Method and device for monitoring a sheath voltage arrester of a cable system
EP2724894B1 (en) Communication system and communication device
US20210048484A1 (en) Compensation device for compensating for leakage currents
CN108808622B (zh) 包括电保护装置的电链路和供电方法
EP1391740B1 (en) High-voltage insulated modular connection system with current and voltage acquisition
US10903640B2 (en) Electrical link comprising an electrical protection device
KR20160104349A (ko) 전력선 통신 케이블
EP2840405B1 (en) In-vehicle power source apparatus
JP5837078B2 (ja) 接触電流を推定し該接触電流から電気機器を保護する装置および方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant