JP2015515844A - 車両内の連続成分を含む漏れ電流の検出 - Google Patents

車両内の連続成分を含む漏れ電流の検出 Download PDF

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Abstract

本発明は、車両、特に自動車の電気回路からの電流を測定するための手段(124)を備える、漏れ電流を検出するためのデバイスに関し、前記検出デバイスが、前記車両に積み込まれるように構成され、前記測定手段(124)が、電気回路からの電流が通過する1つまたは複数の導電素子(127)が通過するように構成された磁気コア(128)であって、前記導電素子(127)が一次巻線を形成する、磁気コア(128)と、基準電流から磁束を発生させるための、コア(128)の周囲に巻回された二次巻線(130)と、二次巻線(130)を通る基準電流を発生させるための発振器(132)であって、基準電流が、前記コア(128)を飽和させるように構成される、発振器(132)とを備えるようなものである。本発明によれば、一次巻線(127)の電流の値は、完全なコア(128)の磁化および消磁サイクルをカバーする発振期間にわたる二次巻線(130)での電流の平均値から得られる。本発明は、前記デバイスを使用する様々なオンボードシステムにも関する。

Description

本発明は、車両に搭載された漏れ電流を検出するためのデバイスに関する。本発明は、車両に搭載されたバッテリの充電を保護するための電気システム、および、前記バッテリを充電するのに役立つ家庭用設備の接地インピーダンスを測定するためのシステムにも関し、これらのシステムは、漏れ電流を検出するためのそのようなデバイスを備える。
本発明は、そのような電気保護システムおよび/またはそのような接地インピーダンスを測定するためのシステムを備える前記バッテリを充電するためのシステムにも関する。本発明は、バッテリを充電するためのそのようなシステムを備える車両にも関する。
より詳細には、本発明は、電気またはハイブリッド車両の分野に関する。そのような車両では、電気モータ、一般的には、三相モータが、車両を駆動するのに役立つ、または、少なくともこのプロセスに関与する。モータは、定期的に再充電を必要とするバッテリによって給電される。
交流電流が供給される家庭用電気回路などの、電流を供給する固定設備を用いてバッテリを再充電することが知られている。車両は設備に接続され、車両に搭載された回路は、特に整流器を用いて、バッテリを再充電することを可能にする。
搭載された電気回路は、特に回路と車両のシャーシとの間に配置された寄生成分によって、漏れ電流の発生源になり得る。そのような漏れ電流は、その人の足が床と接触しているときに車体に触れている人などの、シャーシとグランドとの間に配置されたインピーダンスを通過する可能性がある。一方の手が車体に触れ、他方の手が住居の金属製の備品に触れている場合にも、同じ問題に遭遇する可能性がある。生物に対するそのような現象の結果は、より深刻であったりまたはそれほど深刻ではなかったりし、単に不快な感覚から、感電死までの範囲であり得る。
図1〜図3に示すように、このリスクを制限するために、電気コネクタ6a、6bによって、家庭用電気設備5を接地させるためのケーブル4に車両1のシャーシ3を接続することを可能にする接地導体2を車両1に装備することが知られている。
これらの図では、電気グリッド8、家庭用電気設備5および車両の電気回路7を通る電流の循環は、ここでは相(phase)/中性(neutral)の構成で、矢印9、10によって示されている。残留電流回路遮断器11が、給電グリッド8と家庭用電気設備5との間に設けられている。前記回路遮断器の目的は、危険が生じた場合、漏れ電流を検出し、電力供給を遮断することである。
図1では、漏れ電流が存在し、矢印12によって示される。漏れ電流は、典型的に、主に交流である設計による寄生成分と、交流および/または連続信号を含むことができる既定値成分とを含む。既定値成分は、絶縁不良の原因となる望ましくないイベントに対応する。
漏れ電流は、電磁両立性の目的のために使用される寄生キャパシタ13によってシャーシ3に達する。接地導体2は、ここで動作しており、漏れ電流は、好ましくは、車両のシャーシ3から前記接地ケーブル4を介して家庭用設備に戻る。残留電流回路遮断器11の発動に関係なく、漏れ電流の一部がシャーシと接触する人14を通過し、したがってその人を傷つけるリスクは、その結果制限される。
図2では、同じ漏れ電流が存在するが、接地導体は故障している。ここでは、接地導体は、切断されている。この前提では、漏れ電流は、シャーシとの接触時に人14を通過するが、残留電流回路遮断器11が動作している場合、そのような故障の影響は、制限されたままである。実際には、この回路遮断器は、前記回路遮断器の発動のための固定しきい値、典型的には、現行の規格では50Hzの周波数の交流電流に関して30mAに達した場合、電力供給を遮断する。人14は、シャーシ3との接触時に、漏れ電流の通過を経験する危険性があるが、動作可能な回路遮断器を発動することにより、人がどのような深刻な身体的損傷も受けないようになる。
図3では、漏れ電流が依然として存在する。前記漏れ電流がゼロ平均を有すると仮定された前の場合とは対照的に、今度は連続成分を有する。前記漏れ電流は、寄生キャパシタ13および寄生抵抗器15によってシャーシに達する。連続成分の存在は、現在の家庭用電気設備に存在する残留電流回路遮断器11の大半が故障する原因となるので、特に危険である。そのような場合、接地導体2も故障しているならば、前記回路遮断器はもはや作動され得ないので、人14が残留電流回路遮断器11によって保護されることなく、漏れ電流は、シャーシ3との接触時に人14を通過する。次いで、感電死を被る可能性がある。
加えて、家庭用電気設備5の全体の保護が影響を受ける。実際には、残留電流回路遮断器11が故障しているので、設備のいかなる電気装置に干渉する漏れ電流も、もはや検出できなくなる。前記残留電流回路遮断器11によって本来ならば保護される住居のすべての居住者は、したがって、危険に置かれる。
連続成分が存在する場合の上記で検討した残留電流回路遮断器で遭遇する問題の原因を、図4、図5および図6を参照して説明する。
図4は、このタイプの装置を概略的に示す。保護される設備の流入電流Iaおよび外向き電流Irは、入口/出口導体、ここでは、相20および中性21に沿って設けられた巻線22、23を通過する。前記巻線22、23は、同じ磁気コア24上に配置される。それらは、相20を介して流れる電流が中性21によって流れる電流と同じ強度である場合、同じ強さであるが、コア内で反対方向に循環する磁束を発生するように構成される。第3の巻線25は、コア上に配置される。前記第3の巻線は、前記第3の巻線25に特定のしきい値を超える電流が存在する場合、保護される設備の電流の供給を停止することを可能にする切断デバイス26に接続される。より正確には、第3の巻線25は、電磁石28に給電する回路27に接続され、電磁石28は、回路27内を循環する電流に応じて、切断デバイス26の開放を発動させるために設けられる。
相20内を循環する電流が中性21内を循環する電流と同じである限り、巻線22、23によってコア内に誘導される磁束は、永続的に打ち消され、磁束の変化は、コア24内に発生しない。したがって、第3の巻線によって発生する電流は存在せず、保護される設備の電力供給は、保証される。
対照的に、漏れ電流が存在する場合、導体20、21内を循環する電流は、もはや同じではなく、磁束の変動が、コア24内に発生し、磁束の変動は、回路27内の電流の循環を発動させる。漏れ電流の強度は、相電流と中性電流との間の差の大きさに対応し、この差の大きさは、コア内の磁束の変動の大きさに対応し、したがって、回路27内を循環する電流の強度に対応し、この差の大きさは、ことによると、前記強度に応じて、電磁石28によって切断デバイス26を作動させる。
図5および図6は、上記で考察した磁気コアによって発生した磁束の変化に対する漏れ電流内の連続成分の存在の影響を示す。これらの図は、そのようなコアを形成する材料の従来の磁化曲線を示す。(A/mまたはエルステッドで測定した)励磁の強度Hは、横座標に沿って与えられ、(テスラまたはガウスで測定した)磁束または誘導の密度Bは、縦座標に沿って示される。磁化曲線は、励磁の関数として生成される誘導の値を与え、誘導の値は、磁界を生成する導体を流れる電流に依存する。知られているように、使用される磁性材料は、ヒステリシスサイクル30、および、それより上の、励磁の変化が誘導の非常に弱い変化に対応する飽和31のすべてのゾーンを有する。
図5は、ここでは半波形(縦軸が時間軸としての役割をする)の、漏れ電流の影響に対応する励磁のプロファイル32を示す。そのような励磁は、最大値Bmと、材料の残留誘導に対応する値Brとの間の誘導の変動を引き起こす。そのような場合、漏れ電流は、したがって、磁気コア内に磁束の変動ΔBを引き起こし、残留電流回路遮断器は、公称の方法で機能することができる。ここで、ΔB=Bn-Brは、検出を可能にするには十分に大きい。
図6は、依然として半波形の、漏れ電流によって引き起こされる励磁の別のプロファイル33を示すが、今度は、連続成分を含む(縦軸に平行な軸34が時間軸としての役割をする)。前記連続成分により、励磁は、材料が飽和するゾーンに位置し、連続成分に追加される励磁の変動は、もはや、誘導のいかなる変動も引き起こさない、または誘導の非常に小さい変動しか引き起こさないことがわかる。ここで、ΔB=Bn-Brは、検出を可能にするには低すぎる。そのような場合、電流の連続成分は、磁性材料を飽和させることによって、磁束のいかなる変動も妨げ、したがって、前記コアを備えた残留電流回路遮断器が故障する原因となる。残留電流回路遮断器に一般に使用される磁性材料に関して、6mAより大きい連続成分を有する電流は、現行の基準によって許容されないと考えられる。
電気車両に装備する回路から発する電流のより強い強度の連続成分の出現のリスクは、特にバッテリを再充電するために使用される、特に力率補正(PFC:power factor correction)機能を有するステップアップ変圧コンバータの存在のため、小さくない。
そのようなリスクは、図7および図8に詳述されており、図7および図8は、充電コネクタ43に接続されたブリッジ整流器42と、電圧ステップアップコンバータおよび場合によっては力率補正器であるコンバータ44とを備えるバッテリ41を充電するための回路を装備する車両40を概略的に示す。充電コネクタ43は、残留電流回路遮断器49によって保護された、交流電流を供給する家庭用電気設備45に接続されることが意図される。漏れ電流の存在は、漏れ抵抗器46、46'によって表される。
図7では、漏れ電流は、回路のグランド47と、車両のシャーシ48との間を循環する。そのような前提では、漏れ電流は、ブリッジ整流器42を介する家庭用電気設備によって供給される電流の交流化によって変化する。漏れ電流内の連続成分は存在せず、残留電流回路遮断器49は、動作可能である。
図8では、漏れ電流は、バッテリ41の正端子50と、車両のシャーシ48との間に生成される。漏れ電流は、したがって、バッテリによって供給される電圧から発する連続成分を含み、連続成分は、そのとき、漏れ電流内に見出され、前記連続成分が高すぎる場合、残留電流回路遮断器49は、もはや動作可能ではない。
そのような回路遮断器を危険にさらす可能性があるリスクを回避するための第1の解決策は、家庭用電気設備に、電気的により堅牢な回路遮断器を装備することである。クラスB回路遮断器とも呼ばれるそのような回路遮断器は、知られている。しかしながら、それらは、家庭用設備を保護するためにめったに使用されない。それらは、非常に高価であるが、家庭内ネットワークでの標準より高い連続成分の(充電中以外の)出現のリスクは、非常に低い。
加えて、車両のユーザは、ユーザがプラグで接続することを望む家庭用電気設備がそのような回路遮断器を装備しているかどうかをチェックすることができるとは限らない。特定の個人は、リスクを知らないこと、または必要による強制によって、自身の車両を、適切な回路遮断器を装備していない設備に接続することをいずれにしても決定する可能性がある。
また、電気車両の潜在的な購入者に対し、その購入者が自身の車両を自宅から再充電できるようにしたい場合、その購入者の電気設備を変更することを要求することは、商業的にほとんど妥当性がないと思われることに留意されたい。これは、この車両のタイプの流通をひどく妨げることになる。
本発明の目的は、これらの困難を克服することであり、この目的のため、車両、特に自動車の電気回路からの電流を測定するための手段を備える、漏れ電流、例えば、交流および/または連続電流を検出するためのデバイスを提案することであり、前記検出デバイスは、前記車両に搭載されるように構成される。
そのようなデバイスは、車両内に存在する手段のみに基づいて漏れ電流を検出することを可能にする。特定の用途では、デバイスは、外部機器に依存する必要なく、車両が接続される家庭用電気設備に過度に高い連続成分を有する電流を送るリスクが存在するかどうかを知ることを可能にする。したがって、車両のユーザは、もはや、ユーザが接続している電気設備が互換性を持つかどうかについて知る必要はない。
一緒にまたは別々に検討され得る本発明の異なる実施形態によれば、
測定手段が、前記回路からの電流に基づいて磁束を発生させる手段を備え、
磁束を発生させる手段が、前記回路からの電流から発する磁束が通過するように構成された磁気コアを備え、
磁束を発生させるための前記手段が、基準電流に基づいて磁束を発生させるための、前記コアの周囲に巻回された二次巻線を備え、前記磁気コアが、電気回路からの前記電流が通過する1つまたは複数の導体素子が通過するように構成され、前記導体素子が、一次巻線を形成し、
測定手段が、二次巻線を通る基準電流を発生させるための発振器を備え、基準電流が、前記コアを飽和させるように構成され、
測定手段が、発振器の機能を保護するための手段をさらに備え、
測定手段が、
回路からの電流に依存する一次巻線での電流のイメージと呼ばれる電流を送出するように構成された積分器/比較器モジュールと、
前記モジュールによって送出された電流に基づいて電気回路からの電流によって発生する磁束を補償するための手段と
を備え、
磁束補償手段が、前記コアの周囲に巻回された第3の巻線を備え、一次巻線での電流のイメージである前記電流が前記第3の巻線を通過するように、前記積分器/比較器モジュールの出力が、前記第3の巻線に接続され、
磁束補償手段が、前記二次巻線によって形成され、一次巻線での電流のイメージである前記電流が、前記二次巻線を通過するように、前記積分器/比較器モジュールの出力が、前記二次巻線に接続され、
前記測定手段が、デバイスの出力特性および発振器の特性を調整するために、二次巻線および発振器に接続された第1の端子と、デバイスの出力端子および積分器/比較器モジュールに接続された第2の端子とを有する、パラメータ化抵抗器と呼ばれる抵抗器を備え、
前記測定手段が、発振器の特性を調整するために、二次巻線および発振器に接続された第1の端子と、前記デバイスのグランドに接続された第2の端子とを有する、調整抵抗器と呼ばれる抵抗器を備え、
前記測定手段が、デバイスの出力特性を調整するために、二次巻線に接続された第1の端子と、デバイスの出力端子および積分器/比較器モジュールに接続された第2の端子とを有する、測定抵抗器と呼ばれる抵抗器を備え、
測定手段が、一次巻線での電流のイメージである前記電流をフィルタリングし、したがって、電気回路からの電流と実質的に同一のプロファイルを有する信号を得ることを可能にするための手段を備え、
測定手段が、フィルタモジュールの出力での電圧範囲を調整するための手段を備え、
デバイスが、仮想グランドの発生器を備え、前記測定手段が、前記仮想グランドに接続され、
前記発振器および/または前記仮想グランドの発生器および/または前記積分器/比較器モジュールが、少なくとも1つのそれぞれの演算増幅器を備え、
前記演算増幅器が、その遷移時間が50ns未満であるようなものであり、
前記演算増幅器が、電流増幅器の出力に接続される。
本発明は、車両、特に自動車の電気回路からの電流を測定するための手段を備える、漏れ電流を検出するためのデバイスにも関し、前記検出デバイスは、前記車両に搭載されるように構成され、前記測定手段が、
電気回路からの前記電流が通過する1つまたは複数の導電素子が通過するように構成された磁気コアであって、前記導電素子が一次巻線を形成する、磁気コアと、
基準電流に基づいて磁束を発生させるための、前記コアの周囲に巻回された二次巻線と、
二次巻線を通る基準電流を発生させるための発振器であって、基準電流が、前記コアを飽和させるように構成される、発振器と
を備えるようなものであり、
一次巻線の電流の値が、完全なコアの磁化および消磁サイクルをカバーする発振期間にわたる二次巻線での電流の平均値に基づいて得られる。
検出デバイスは、上記で説明した特徴のいずれかを有することができる。
本発明は、本発明による漏れ電流を検出するためのデバイスを備える、車両、特に自動車に搭載されたバッテリの充電を保護するための電気システムにも関する。
前記保護デバイスは、例えば、前記バッテリを充電するのに役立つ回路が低下モードで動作することを可能にする制御手段を備える。
本発明は、自動車のバッテリを充電するのに役立つ家庭用設備の接地インピーダンスを測定するためのシステムにも関し、前記測定システムは、本発明による漏れ電流を検出するためのデバイスを備える。
本発明は、そのような電気保護システムおよび/または接地インピーダンスを測定するためのそのようなシステムを備える、車両に搭載されたバッテリを充電するためのシステムにも関する。
上記で考察した異なるシステムは、車両に搭載されるように構成され、本発明は、さらに、前記検出デバイスおよび/または1つもしくは複数の前記システムを備える車両に関する。
前記検出デバイスによって得られた測定値を利用する電気保護システムを車両に装備することによって、車両近くを通過する個人、ならびに、車両が接続される住居の居住者を危険にさらすことを回避することが可能である。これらの個人は、実際には、そのタイプがいかなるものであっても、住居の残留電流回路遮断器によって保護されることになる。前記検出デバイスは、それが接続される家庭用設備の接地インピーダンスのチェックを可能にするなどの、さらなる用途を有することができる。
本発明は、最後に、
本発明による充電システムの供給と、
前記充電システムによる力率補正を用いるバッテリの充電と、
漏れ電流の連続成分とこの漏れ電流の交流成分との間の比が所定のしきい値より大きいときの、力率補正なしの充電の継続と
を含む、バッテリ、特に車両のバッテリを充電するための方法に関する。
本発明の実施形態を、ここで、添付図面を参照して、より詳細に、しかし、非限定的な方法で説明する。
すでに説明した従来技術の電気車両のバッテリの再充電に関連するリスクを概略的に示す図である。 すでに説明した従来技術の電気車両のバッテリの再充電に関連するリスクを概略的に示す図である。 すでに説明した従来技術の電気車両のバッテリの再充電に関連するリスクを概略的に示す図である。 すでに説明した従来技術の残留電流回路遮断器を概略的に示す図である。 すでに説明した図4に示すタイプの残留電流回路遮断器を横切る連続成分を有する電流の影響を示す目的で磁化曲線を示す図である。 すでに説明した図4に示すタイプの残留電流回路遮断器を横切る連続成分を有する電流の影響を示す目的で磁化曲線を示す図である。 すでに説明した連続成分を有する漏れ電流の出現のリスクを示す目的でバッテリを充電するためのデバイスを装備する従来技術の車両を概略的に示す図である。 すでに説明した連続成分を有する漏れ電流の出現のリスクを示す目的でバッテリを充電するためのデバイスを装備する従来技術の車両を概略的に示す図である。 本発明による検出デバイスを装備する車両を概略的に示す図である。 一次巻線での電流の連続成分を測定する目的のための本発明による検出デバイスの第1の例示的な実施形態を概略的に示す図である。 一次回路内の連続成分の非存在下で前記デバイス内を循環する電流の変動を時間の関数として示す曲線を示す図である。 一次巻線での電流内の連続成分の存在下および非存在下での前記デバイスの機能を示す磁化曲線である。 一次巻線での電流内の連続成分の存在下および非存在下で得られる曲線を比較するために図11を再び取り上げる(resume)図である。 本発明による検出デバイスの第2の実施形態を概略的に示す図である。 本発明による検出デバイスの第3の実施形態を概略的に示す図である。 本発明によるバッテリの充電を保護するための電気システムを概略的に示す図である。 本発明に関連する異なる電流プロファイルを時間グラフの形で示す図である。 本発明に関連する異なる電流プロファイルを時間グラフの形で示す図である。 本発明に関連する異なる電流プロファイルを時間グラフの形で示す図である。 本発明による検出デバイスの別の例示的な実施形態を概略的に示す図である。 本発明による検出デバイスの第4の例示的な実施形態を概略的に示す図である。
図9に示すように、本発明は、車両102に搭載されるように構成された漏れ電流を検出するためのデバイス100に関する。特に車両、とりわけ自動車は、電気的に駆動される車両であり得、すなわち、おそらくは熱機関に結合されていることによって車両のトラクションおよび/または推進力を提供する電気モータを備える車両であり得る。言い換えれば、電気車両として知られているもの、または、ハイブリッド車両として知られているものでもよい。前記電気モータは、前記車両102に搭載されたバッテリ(図示せず)によって給電される。
前記車両102は、特に前記バッテリを再充電するのに役立つ電気回路103を備える。前記回路103は、図示のように、単相または多相、特に三相の方式で給電される回路であり得る。回路は、ここでは、車両102の接続端子106によって、住居105の家庭用電気設備104に接続される。給電ライン107が、前記回路103と前記接続端子106との間に設けられる。前記保護デバイスは、給電ライン107上に位置している。前記接続端子106を前記家庭用設備104に接続するために、電気ケーブル108が使用され得る。
前記住居105は、前記家庭用設備104を保護する残留電流回路遮断器110を備える。住居は、抵抗器114によって象徴される接地インピーダンスを有する接地ケーブル112も備える。接続端子106は、車両の接地導体116(ここでは、グランドは、車両のシャーシである)を、前記接地インピーダンス114に接続されたケーブル108の接地導体11に接続するように構成される。
前記住居105は、特に低交流電圧の電圧源120を従来通りに備えるネットワーク118によって給電される。電気家庭用設備104は、残留電流回路遮断器110によってネットワークに接続される。前記ネットワーク118は、それ自体の接地インピーダンス121を備える。
前記検出デバイス100は、特にケーブル122によって、車両の電気回路103の制御ユニットに接続されるように構成される。
図10に示すように、前記検出デバイスは、車両の電気回路によって発生した電流を測定するための手段124を備える。
前記測定手段124は、例えば、電気回路によって発生した電流に基づいて磁束を発生させるための手段126を備える。
例えば、電流は、車両の前記電気回路103の導電素子127内で循環する。これは、例えば、回路103の給電ライン107の相または中性であり得る。通常モードでは、前記導電素子127は、交流電流が通過することが意図されている。異常が発生した場合、交流および/または連続であり得る漏れ電流が通過する可能性もある。
等価なものとして、電流は、いくつかの異なる導電素子127内を循環する電流から生じる合計に対応し得る。特に単相設備では、電流は、給電ライン107の相および中性内で循環する電流の結果である。
磁束を発生させるための前記手段126は、特に、前記導電素子127内を循環する電流から発する磁束が通過するように構成された磁気コア128を備える。
前記磁気コア128は、例えば、5000〜150000の、特に約15000の最大比透磁率μr、および/または、1〜3A/mの保磁力場Hcを有する磁性材料によって形成される。特に、フェライトまたはアモルファス材料で作ることができる。
コア128は、一次巻線を形成する前記導電素子127が通過するように構成される。言い換えれば、前記一次巻線127は、1ターンを含む。これは、前記一次巻線が前記コア128を直線的に通過するように、磁気コア128が構成されることを意味する。
磁束を発生させるための前記手段126は、基準電流に基づいて前記コアを通過する磁束を発生させるための、前記コア128の周囲に巻回された二次巻線130を備える。
前記測定手段124は、さらに、例えば、二次巻線を流れる前記基準電流を発生させる発振器132を備える。前記発振器は、ここでは、一方では、二次巻線128の第1の端子に接続され、他方では、前記二次巻線128の第2の端子に接続され、前記測定手段124の抵抗器133は、前記第2の端子に接続される。前記抵抗器133は、前記第2の端子とグランドとの間に配置される。発振器132は、例えば、交互の2つの値+Vmaxおよび-Vmaxを仮定して、方形波型の電圧を発生させる。発振器は、ここでは、二次巻線130内の電流の最大値または最小値Ip+またはIp-に達するとすぐに、+Vmaxから-Vmaxに、およびその逆に移行するように構成される。抵抗器133は、二次巻線130に送出される振動を、特に、二次巻線130のピーク電流の値Ip+またはIp-に調整することを可能にする。
前記測定手段124、特に、前記発振器132および前記二次巻線130は、ピーク電流の作用下で前記コア128を飽和させるように構成される。
図11を参照して、そのような発振器132によって送出される電圧の影響下で二次巻線130を通過する電流の形態を説明する。この図では、電流の強度は、縦座標に示され、時間は、横座標に示される。発振器によって送出される方形波電圧信号に応答して、二次巻線130内の電流は、交互に繰り返す上昇相134および下降相136を有する。前記上昇相および下降相134、136の各々の中間部分138では、二次巻線130で発生する電流は、コア128の非飽和状態に対応する。これらの中間部分では、電流は、比較的ゆっくりと増加または減少する。前記上昇相および下降相134、136の各々の開始140部分および終了142部分では、二次巻線で発生する電流は、対照的に、磁気コア128の飽和状態に対応し、電流は、比較的急速に増加または減少する。
一次巻線内を循環する電流が存在するまたは存在しない場合の、コア128の磁化および消磁に対応するサイクルは、図12に示される。
実線で示す曲線は、最大磁化曲線である。
点によって示す曲線144は、一次巻線内を循環する電流が存在しない場合に対応する。この場合、誘導の極値は、材料の飽和ゾーンに対応することがわかる。極値は、絶対値に関して等しいこともわかる。これは、同様に絶対値に関して等しく、反対の符号の、二次巻線内を循環する電流の極値Ip+、Ip-によって、図11の曲線上に反映される。これは、また、それぞれ、横座標と上昇相および下降相134、136の正の部分との間、ならびに、横座標と上昇相および下降相134、136の負の部分との間に位置する表面S1およびS2が等しいことによって、すなわち、前記二次巻線内を循環する電流の平均ゼロ値によっても反映される。
破線によって示す曲線146は、電流が一次巻線内に導入される場合に対応する。曲線144と比較すると、曲線146は、図示されているように、誘導の正の値に向かってオフセットされている。磁性材料の飽和のレベルは、一次電流が正の起磁場を発生させるとき、負の値よりも正の値で大きい。
逆に、磁性材料の飽和のレベルは、一次電流が負の起磁場を発生させるとき、正の値よりも負の値で大きい。この場合には、曲線144と比較すると、曲線146は、誘導の負の値に向かってオフセットされることになる。
言い換えれば、一次巻線127内の電流の存在は、コア128の磁化状態を変更し、それは、コア128の磁化および消磁のサイクルを変更させ、二次巻線での電流を変更させる。
図13は、正の起磁場の場合の二次巻線130内の電流の強度を時間の関数として示す曲線148を示す。一次巻線内を循環する電流が存在しない場合の曲線138の上昇相および下降相134、136も、比較を容易にするために示されている。
曲線148では、磁化および消磁の曲線146の非対称性を見ることができる。飽和が負の部分よりも正の部分で良好であるので、二次巻線での電流の進行の速度は、負の部分よりも正の部分ではるかに高い。これは、正の部分および負の部分の表面S1、S2間の違いを説明することを可能にする。言い換えれば、二次巻線内を循環する電流の平均値は、もはやゼロではない。この平均値は、一次巻線内を循環する電流に依存する。
結果として、一次巻線の電流が変化すると、二次巻線での電流の平均値は、振動の周期にわたって比例的に変化する。したがって、二次巻線での電流を観察することによって、一次巻線内の電流の値に戻ることができる。一次巻線内を循環する電流の存在を実証することを可能にし、その値を定量化することさえ可能にする解決策が、このようにして提供される。加えて、磁束を発生させるための手段126のおかげで、車両の回路103と測定のために実装される回路との間のガルバニック分離を有しながら、一次巻線内の電流の測定が得られる。
コア128の飽和に達することができるようにするような二次巻線130での電流の値が好ましい。図12および図13は、コアの飽和の利点を示す。実際に、この現象のおかげで、誘導の変動の振幅が一次巻線を流れる電流のレベルに依存して有意に変化するのを見ることができる。したがって、測定の精度を向上させることができる。
磁性材料の飽和の良好なレベルを保証するために、二次巻線内を循環する電流を十分に高くすることが必要である。例えば、前記二次巻線内を循環する絶対値での最大電流は、コア128の良好な飽和で約100mAである。
加えて、一次巻線内を循環する電流は、可変タイプのものであり得る。例えば、電流は、50Hzの周波数を有することができる。発振器の周波数が一次巻線内を循環するこの電流の測定を得ることを可能にするために、この発振器の周波数を、前記一次巻線内を循環する電流の周波数よりもかなり大きく、特に、少なくとも10倍、例えば100倍大きくする必要がある。これは、一次巻線での電流を、その利用のために十分に忠実な方法で再構成することを可能にする。発振器132の周波数は、1〜20kHzの間であり得る。特に、発振器132の周波数は、一次巻線での周波数50Hzの電流の測定を可能にするために、7kHzであり得る。言い換えれば、例えば、ピーク値で5〜10%の誤差で、一次巻線127での電流の波形を再現することが求められる。
1ターンを有する一次巻線に対して、二次巻線130のために、10〜50ターンの間のターン数、特に、20〜30ターンの間のターン数を選択することによって、この意味で、有利な結果が得られている。
しかしながら、一次巻線127は、2ターン以上を有することができる。二次巻線130は、その場合、対応するターン数を有する。
図18に示す第1の実施形態によれば、測定手段124は、二次巻線130内を循環する電流から前記導電素子127内を循環する電流の値を得ることを可能にするデジタル処理手段151を備える。言い換えれば、図13に示すような二次巻線での電流の値は、マイクロコントローラまたはデジタル回路に直接放出される。一次巻線での電流の値は、信号の処理によって演繹される。
しかしながら、この第1の実施形態によるデバイスは、以下の実施形態に対して線形性の点で効率が低い結果を与える。図12を参照すると、一次巻線127での電流の高い値は、起磁場が正である場合、曲線146を極値+Bsatに近づけさせ、発生する起磁場が負である場合、曲線146を極値-Bsatに近づけさせることが理解される。これは、一次巻線での電流の高い値に関して、一次巻線127での電流と二次巻線130での電流の値との間の線形関係が、もはや保証されないことを意味する。言い換えれば、例えば、図12の曲線144または図11の曲線138に対応する、コア128がその中性の磁気状態から著しく離されたとき、一次巻線での電流の信頼できる測定は、もはや保証されない。
図10、図14および図15に示す第2および第3の実施形態では、一次巻線127内を循環する電流の値を定量化するために、測定手段124は、測定すべき漏れ電流に依存する一次巻線での電流のイメージと呼ばれる出力電流を送出する積分器/比較器モジュール150を備える。
モジュール150は、二次巻線130から発した電流を積分し、その平均値をゼロ値と比較する。積分器/比較器モジュール150は、二次巻線130での電流の平均値とゼロ値との間の差に依存する電流を送出する。この目的のため、この差は、例えば、70bBより大きい利得で、大きく増幅される。モジュール150は、差が実質的にゼロにならないように、その出力電流を変更するように構成される。
測定手段124は、さらに、前記積分器/比較器モジュール150によって送出された電流に基づいて、前記導電素子127内を循環する電流によってコア128内に発生する磁束を補償するための手段を備える。
したがって、コア128は、常に中性の磁気状態に戻され、二次巻線での電流の平均値は、常にゼロ値に戻され、モジュール150によって送出される電流は、導電素子127を通過する電流、言い換えれば、測定すべき漏れ電流に対応する。モジュール150および磁束補償手段は、コア128の磁気状態を制御する制御ループを画定する。
前記積分器/比較器モジュール150は、前記二次巻線130に接続される。特に、前記積分器/比較器モジュール150は、特に抵抗器166によって二次巻線130の前記第2の端子に接続された反転入力と、グランドに接続された非反転入力とを備える。
図10に示すものに対応する第2の実施形態によれば、前記補償手段は、前記コア128の周囲に巻回された第3の巻線152に対応する。測定手段は、前記第3の巻線152がコア内に、前記一次巻線によって発生する磁束と比較して対向する、補償磁束と呼ばれる磁束を発生させるように構成され、補償磁束は、積分器/比較器モジュール150によって送出される電流に基づいて発生する。
前記第3の巻線152は、一次巻線での電流のイメージである電流が前記第3の巻線を通過するように、積分器/比較器モジュール150の出力に接続される。
例えば、出力端子153と呼ばれる、積分器/比較器モジュール150に接続された方と反対側の第3の巻線152の端子は、出力抵抗器154に接続され、出力抵抗器154は、今度はその反対側の端子によってグランドに接続される。出力端子での電圧VOUTは、したがって、前記出力抵抗器154の抵抗Rsと、一次巻線127内を循環する電流の強度Ieを前記第3の巻線152のターン数Nで割った値との積に等しい。一次巻線127内を循環する電流の強度Ieは、したがって、前記出力端子153での電圧の単純な測定によって得られる。
VOUT=Rs×(Ie/N)
第3の実施形態は、図14および図15に示される。これらの図では、コア128は、概略的に示される。一次巻線は、図15に示されていないことにも留意されたい。
この第3の実施形態では、前記補償手段は、二次巻線130に対応する。積分器/比較器モジュール150の出力は、二次巻線130に接続され、前記測定手段124は、一次巻線127によって発生する磁束を補償するように積分器/比較器モジュール150が二次巻線130内を循環する電流を発生させるように構成される。言い換えれば、この実施形態では、一次巻線127内を循環する電流によってコア128内に発生する磁束は、もはや、第3のコイルを通過する電流によって発生する磁束によって補償されない。測定手段124は、補償磁束が二次巻線130を通過する補償電流によって直接発生するように構成される。この実施形態では、したがって、第3の巻線152を使用する必要はない。
図14および図15では、発振器132は、演算増幅器156と、2つの抵抗器158、160を備える分圧器ブリッジとを備えていることがわかる。前記分圧器の中点は、前記演算増幅器156の非反転入力に接続される。演算増幅器156の出力、前記分圧器の中点と反対側の抵抗器の一方158の端子、および、二次巻線130の端子のうちの1つは、同じ電位である。前記分圧器ブリッジの抵抗器の他方160は、グランドに接続される。
積分器/比較器モジュール150は、演算増幅器162と、キャパシタ164および抵抗器166を備えるブリッジRCとを備える。前記演算増幅器162の非反転入力は、グランドに接続される。その反転入力は、ブリッジRCの中点に接続される。
図14に示す変形例では、測定手段124は、パラメータ化抵抗器と呼ばれる抵抗器135を備える。前記測定抵抗器の端子の一方は、発振器132の演算増幅器156の反転入力、発振器132の前記演算増幅器156の出力に接続された方と反対側の二次巻線130の端子、および、前記ブリッジRCの中点と反対側のブリッジRCの抵抗器166の端子と同じ電位に置かれる。前記測定抵抗器135の端子の他方は、積分器/比較器モジュール150の前記演算増幅器162の出力、前記ブリッジRCの中点と反対側のブリッジRCのキャパシタ164の端子、および、出力点170と同じ電位に置かれる。
この変形例によれば、前記測定抵抗器135は、二重の役割を果たす。
抵抗器135は、発振器132、特に二次巻線130での電流のピーク値Ip+、Ip-をパラメータ化することを可能にする。
加えて、抵抗器135は、二次巻線130を、補償電流を循環させるための積分器/比較器モジュール150の出力に接続する。前記測定抵抗器135は、図11の実施形態の構成の意味で出力抵抗としての役割をする。出力点170での電圧測定は、一次巻線127内で循環する電流の値を与えることになる。
しかしながら、抵抗器135は、単一の値のみを取ることができるので、発振器132の仕様と、出力点170での電圧の測定に関連した仕様との間の妥協を尊重しなければならない。図15に示す変形例は、この問題を解消することを可能にする。
図15に示す変形例によれば、測定手段124は、前記二次巻線と前記発振器132との間に配置された二次巻線130の端子と、前記デバイスのグランドとの間に配置された、調整抵抗器と呼ばれる抵抗器169を備える。調整抵抗器169は、発振器132の特性を、特にコア128の飽和を保証する観点から適合させることを可能にする。キャパシタ180は、調整抵抗器169に送出される電流内の連続成分を除去することを可能にする。したがって、調整抵抗器169は、発振器132によって決定された振動電流のみを受け取る。
測定手段124は、さらに、図11の実施形態の構成の意味で出力抵抗器としての役割をする、測定抵抗器と呼ばれる抵抗器168を備える。
発振器の抵抗器の機能と、補償電流を確立するのに役立つ導体の機能とは、したがって、図10のように、第3の巻線を追加する必要なしに、分離される。
図15は、半展開回路図を示す図14と比較して、展開回路図を示すことに留意されたい。図15に示す変形例のいくつかの要素は、図14の変形例と同様の方法で統合され得、特に、発振器132の電流増幅器172および抵抗器174と、積分器/比較器モジュール150の電流増幅器178とが統合され得、同様に、フィルタモジュール182と、出力信号の電圧範囲を調整することを可能にする手段194と、仮想グランド184の生成器183と、発振器の機能を保護するための手段193、195、196とが統合され得る。
発振器132の演算増幅器156の出力は、例えば、電流増幅器172の入力に接続される。前記電流増幅器172の出力、前記分圧器の中点と反対側の抵抗器の一方158の端子、および、二次巻線130の端子の一方は、同じ電位である。
発振器132は、抵抗器174を備えることができ、抵抗器174の第1の端子は、前記発振器132の演算増幅器156の反転入力に接続される。
積分器/比較器モジュール150の演算増幅器162の出力は、例えば、電流増幅器178の入力に接続される。前記測定抵抗器168の端子の一方は、前記電流増幅器178の出力、前記ブリッジRCの中点と反対側の積分器/比較器モジュール150のブリッジRCのキャパシタ164の端子、および、出力点170と同じ電位に置かれる。
測定抵抗器168の他方の端子は、抵抗器174の第2の端子、発振器132の前記電流増幅器152の出力に接続された方と反対側の二次巻線130の端子、および、前記ブリッジRCの中点と反対側の積分器/比較器モジュール150のブリッジRCの抵抗器166の端子と同じ電位に置かれる。この端子は、また、ここではキャパシタ180によって、調整抵抗器169の端子の一方と同じ電位である。
上記で説明した異なる回路のおかげで、一次巻線での電流の存在およびそのレベルさえも、このように決定され得る。
この点で、前記測定手段は、さらに、出力点170を電圧測定点170'に接続するフィルタモジュール182を含むことができる。前記フィルタモジュール182は、発振器132から発する波動を信号から除去するように構成される。前記フィルタモジュール182のキャパシタ192の端子では、したがって、信号が得られ、特に、導電素子127内を循環する電流と実質的に同一のプロファイルを有する電圧が得られる。
前記信号の処理を容易にするために、測定手段は、さらに、デバイスの出力点170'で利用可能な信号の電圧範囲を調整することを可能にする手段194を備えることができる。例えば、調整手段194は、出力電圧が電源Vsupに基づいて決定される正の電圧範囲になるように構成される。これは、例えば、制御ユニットによる、出力信号のその後の処理を容易にする。例えば、-100mAの一次巻線での電流は、0Vの出力電圧Voutに対応し、0mAの一次巻線での電流は、値
Figure 2015515844
の出力電圧Voutに対応し、100mAの一次巻線での電流は、値Vsupの出力電圧Voutに対応する。出力電圧Voutが次いで制御ユニットによって処理される場合、電源Vsupは、この制御ユニットの電源に対応し得る。
また、異なる手段を使用して、特に、一次巻線127内を循環する電流が存在しない場合に二次巻線130でできるだけ対称な電流が得られることを保証することによって、測定をより信頼できるものにすることができる。これは、上記で考察した表面S1およびS2が、最小の誤差、特にオフセットタイプの誤差で、できる限り近い電流を意味する。
この目的のため、前記検出デバイス100は、仮想グランド184の生成器183を備えることができ、前記測定手段124は、前記仮想グランド184に接続される。より正確には、前記発振器132の分圧器ブリッジの抵抗器160、調整抵抗器169、および/または、積分器/比較器モジュール150の演算増幅器162の反転入力は、前記仮想グランド184に接続され得る。仮想グランドの生成器183の目的は、測定のオフセットに影響を及ぼす発振器の振幅の最大の非対称を制限するために、できる限り同一である値を有する2つの対称的な電源を生成することである。
仮想グランド184の前記生成器は、演算増幅器185を備え、演算増幅器185の出力は、電流増幅器186によって前記仮想グランドに接続される。仮想グランド184の前記生成器は、さらに、分圧器ブリッジ188を備え、分圧器ブリッジ188の中点は、演算増幅器185の非反転入力に接続される。分圧器ブリッジおよび電流増幅器の端部は、電圧供給源、特に0〜24Vの間に接続される。仮想グランドの前記生成器は、また、仮想グランドと前記演算増幅器185の反転入力との間に配置された抵抗器190を備える。
一次巻線内を循環する電流が存在しない場合にできる限り対称な電流が二次巻線内で得られることを保証することに寄与する別の解決策は、測定手段および/または仮想グランドの生成器の演算増幅器156、162、185の出力で電流増幅器172、178、186を使用することにある。したがって、送出する電流がより少ないので、限られたコストのままで、正確な演算増幅器を選択することが可能である。同様に、前記電流増幅器172、178、186は、例えば、バイポーラトランジスタを備える。
依然として、一次巻線内を循環する電流が存在しない場合に二次巻線においてできる限り対称な電流を得ることを目的として、測定手段および/または仮想グランドの生成器の演算増幅器156、162、185は、50ns未満であるそれらの出力電圧の値+Vmaxと値-Vmaxとの間の遷移時間を保証するように選択され得る。これは、特に発振器132の演算増幅器156に関する場合である。時間的な非対称性は、このようにして、図11に示す生成された信号に伝わることが防止される。
検出デバイス100のすべての実施形態の変形例によれば、測定手段124は、さらに、発振器132の機能を保護するための手段193、195、196を備える。
一次巻線での電流が非常に高いとき、コア128は、恒久的に激しく飽和し、それは、発振器132の周波数の上昇につながる。一次巻線での非常に高い電流は、例えば、約1A、さらには約10Aである。発振器132の周波数は、その場合、非常に高くなり得るので、積分器/比較器モジュール150が発振器によって送出される信号を処理することができなくなる可能性がある。コア128の激しい飽和は、振動の停止につながる可能性すらある。これは、検出デバイス100の不安定性につながる。出力電圧Voutは、この場合、もはや一次巻線での電流に確実には対応しない。出力電圧が一次巻線での電流の過小評価された値を与えるリスクが存在し、それは、車両の電気的安全性に影響を及ぼす可能性がある。
保護手段193、195、196は、発振器が正しく機能することを保証するように、発振器132の周波数を制御する。
例えば、保護手段は、発振器132と二次巻線130との間の直列のインダクタ196から構成される。インダクタ196は、コア128に巻回されず、したがって、コアの磁気状態と実質的に無関係である。インダクタ196は、一次巻線での電流が非常に高いときであっても、発振器132が発振することを保証する。インダクタ196は、その場合、飽和しすぎた二次巻線130に取って代わり、発振器132の周波数を決定する。例えば、インダクタ196は、積分器/比較器モジュール150と互換性のある振動の周波数Fmaxを保証する。出力電圧Voutは、一次巻線での電流が非常に高いまたはデバイスの測定範囲外であることを示す対応する電圧で安定する。
例えば、保護手段は、図19に示すように、発振器132の周波数を測定するための手段193、195から構成される。したがって、発振器132が設計によって提供される周波数範囲内で機能するかどうかをチェックすることができる。例えば、周波数が、多かれ少なかれ25%の範囲内に留まることが保証される。図19は、インダクタ196がトランジスタ193および抵抗器195で置換されている、図15の変形例に対応する。
測定手段は、トランジスタ193を備えることができ、トランジスタ193のグリッド電圧は、グランドと発振器132の演算増幅器156の非反転入力との間に接続された抵抗器160の端子での電圧に対応する。トランジスタ193のドレインは、抵抗器195によって電源に接続される。この電源は、例えば、電圧範囲調整デバイス194によって使用されるのと同じ電源Vsupである。
トランジスタ193は、MOSFETトランジスタであり得る。トランジスタ193のドレイン-ソース電圧は、発振器132の周波数Foutに対応する。
最大振動周波数は、とりわけ、コア128の磁性材料、二次巻線130のターン数、および、一次巻線での電流に依存する。
本発明は、さらに、本発明による漏れ電流を検出するためのデバイス100と、漏れ電流中の連続成分を検出するための手段214とを備える連続成分検出システムに関する。
連続成分を検出するための手段214は、測定手段124によって送出される最小限の信号によるしきい値の通過を検出することを保証することができる。
例えば、検出デバイス100の測定手段124によって送出される信号に基づいて、連続成分を検出するための手段214は、一次巻線127で測定された電流が期間毎に少なくとも1回ゼロを通過するかどうかをチェックすることができ、期間は、例えば、車両102の回路103が接続されたセクターの周波数によって決定される。
そうではない場合、すなわち、電流がゼロを通過しない場合、連続成分を検出するための手段214は、測定された電流の最小値がゼロから逸脱する回数を測定する。この最小値は、例えば、現在施行されている規格によって決定される所定のしきい値Is、特に、6mAの値のしきい値より低くなければならない。そうでない場合、検出手段214は、導電素子127内、すなわち、漏れ電流中の連続成分の存在を示す。
例えば、連続成分を検出するための前記手段214は、検出デバイス100によって送出される電圧Voutを基準電圧と比較する電圧比較器を備えることができる。検出デバイス100によって送出される電圧Voutが前記基準電圧より大きい場合、検出手段214は、導電素子127内の連続成分の存在を示す。
前記検出システムは、所定のしきい値Isで電流を検出するように構成され、所定のしきい値Isの値は、100mA、特に30mA、より詳細には6mAに、さらに約1mAまたはそれ未満の誤差で達することができる。より高い強度のために、デバイスは、その最大測定値で機能する。
本発明は、車両、特に自動車に搭載されたバッテリの充電を保護するための電気システムにも関する。
保護システムを、図16に示す用途を参照して説明する。
前記電気回路103は、ここでは、バッテリ充電器であり、AC-DCコンバータ、特に整流器204と、DC-DCコンバータ、特に電圧ステップアップコンバータ206とを直列に備える。整流器204は、特に起動電流制限器208によって、給電ライン107に接続される。ステップアップ電圧コンバータ206は、特に出力フィルタ210によって、充電すべきバッテリに接続される。デカップリングキャパシタ212が、整流器204と電圧ステップアップコンバータ206との間に挿入され得る。
入力フィルタ202が、給電ライン107上に、コネクタ106と直列に挿入され得ることに留意されたい。
本発明による保護システムは、上記で説明したような漏れ電流を検出するためのシステムと、電気回路103を制御することを目的とする制御手段200とを備える。
連続成分検出手段214は、連続成分の非存在または存在を示す信号を、電気回路103に適合した信号を送出するユニット201に送出する。
検出システムが漏れ電流内の連続成分の存在を示すとき、電気保護システムの前記制御手段200は、例えば、バッテリを充電するのに役立つ電圧コンバータまたは整流器204を、低下モードで動作させることを可能にする。より正確には、前記制御手段200は整流器204で電流を変換するのに役立つ、スイッチ、特にトランジスタのすべてまたは一部を開く命令を送信するように構成され得る。
さらにより正確には、前記制御手段は、コンバータのスイッチが力率補正を行うことを停止するように、コンバータのスイッチの制御を変更することによって、充電機能を低減するように構成され得る。言い換えれば、バッテリの充電は中止されず、すなわち、ネットワーによって送出される電流は、中断されないが、部分的にのみ継続され、特に、ネットワークによって課される制約に依然として適合するために必要な測定においてのみ継続される。
バッテリの充電は、このように、図7および図8を参照して説明したような前記検出システムによって検出された連続成分を含む電流の予想される発生源を排除することによって変更され得る。前記制御手段200は、バッテリの充電を停止することさえできる。
本発明は、曲線300によって時間の関数として一次巻線127での交流電流の変化を示す図17a〜図17cを参照してより良く理解されるであろう。これらの図に示す電流は、同じ振幅ΔI=Imax-Iminを有する。
図17aでは、一次巻線での電流は、ゼロ平均Imのものであり、連続成分を持たない。コア128は、その中性の磁気状態にあり、漏れ電流100を検出するためのデバイスは、また、ゼロ平均の信号を送出する。保護システムの制御手段200は、バッテリが公称の方法で充電されることを可能にする。
図17bでは、一次巻線での電流は、もはやゼロ平均ではない。しかしながら、電流の平均Imが所定のしきい値Isよりも大きくても、電流の最小値Iminは、前記しきい値Is未満のままである。コア128は、もはやその中性の磁気状態ではなく、漏れ電流を検出するためのデバイスは、また、非ゼロ平均の信号を送出するが、その最小値Iminは、十分に低い。そのような状況は、車両が記録された家庭用設備の回路遮断器が機能することを妨げないと思われる。制御手段200は、したがって、バッテリが公称の方法で充電されることを依然として可能にする。
対照的に、図17では、電流の最小値Iminは、所定のしきい値Isの上を通過する。したがって、そのような状況は、危険であると思われる。制御手段200は、その場合、バッテリの低下充電のモードを命じる、またはバッテリの充電を停止する。
保護システムのおかげで、車両と家庭用設備との間を循環する電流内に連続成分が存在する場合であっても、車両は、車両近くを通過する個人、ならびに、バッテリを再充電するために車両が接続される住居の居住者を保護するために、それ自体で十分である。実施には、車両に搭載された前記測定手段124のおかげで、前記家庭用設備に取り付けられた回路遮断器のタイプがいかなるものであっても、危険な構成を検出し、適切な対策を実施することができる。
制御手段200は、車両の電気回路103に統合され得る。前記連続成分検出システム、およびバッテリを充電するための保護システムの前記制御手段200は、その場合、特に前記電気回路103と漏れ電流を検出するための前記デバイス100とを接続するケーブル122によって接続される。
前記連続成分検出手段214は、制御手段200内に含まれ得る。前記連続成分検出手段214は、その場合、例えば、車両の電気回路103と前記検出デバイス100との間の接続を保証するケーブル122によって、前記検出デバイス100の出力端子170、170'に接続される。あるいは、これらの連続成分検出手段214は、測定デバイス100内に含まれ得る。これは、制御手段200の作業負荷を低減することを可能にする。前記保護デバイスは、その場合、漏れ電流内の連続成分の存在に関する前記情報が検出デバイス100から制御手段200に送出されるように構成され、制御手段200は、次いで、前記存在情報に応じてバッテリの低下充電モードを発動させる。
図9を再び見ると、本発明は、自動車のバッテリ102を充電するのに役立つ家庭用設備104の接地インピーダンスを測定するためのシステムにも関する。前記測定システムは、上記で説明したような漏れ電流を検出するためのデバイス100を備える。
前記検出デバイス100は、その場合、例えば、車両の電気回路103に供給する供給ケーブル107の中性導体での測定値を与えるように構成される。
前記測定システムは、前記中性導体と家庭用設備104のグランドとの間の電圧を測定する手段を備える。検出デバイス100によって実行される電流の測定のおかげで、その場合、測定電圧と測定(接地)電流とを比較することによって、オームの法則により接地インピーダンスの値を推定することが可能である。
前記測定システムは、また、中性と車両のシャーシとの間の電圧を測定するための手段を備えることができる。オームの法則によって推定され得るインピーダンスは、その場合、シャーシのインピーダンスも含む。
接地インピーダンスを測定するための前記システムは、また、前記供給ケーブル108内に連続成分を有するテスト電流を誘発することができる電源を備えることができる。
もちろん、本発明は、説明した例に限定されない。
特に、本発明は、いくつかの相を有するモータに適用される。
加えて、本発明を、導電素子127内を循環する電流を測定する測定手段124を用いて説明してきた。しかしながら、手段124は、合成電流を測定することができる。この場合、コア128を、この合成電流を生成するいくつかの導電素子が通過する。
特に、電気回路103は、例えば、その内容が本明細書に組み込まれている本出願人名義の仏国特許出願FR2938711またはFR2944391に開示されたデバイスなどの、Hブリッジインバータ/充電器である。
図17cは、一次巻線での(すなわち、回路103からの)電流が住居の残留電流回路遮断器11を故障させる連続成分を有するかどうかを決定することを可能にする基準が、一次巻線での電流の最小値Iminが所定のしきい値Isより大きいときを決定することにある例を示す。しかしながら、他の基準が存在する。例えば、残留電流回路遮断器11を故障させる連続成分の存在は、回路103からの電流の連続成分と、同じ電流の交流成分との間の比が所定のしきい値より大きいときに強調され得る。
100 デバイス
102 車両
103 電気回路
104 家庭用電気設備
105 住居
106 接続端子
107 給電ライン
108 電気ケーブル
110 残留電流回路遮断器
112 接地ケーブル
114 抵抗器、接地インピーダンス
116 接地導体
118 ネットワーク
120 電圧源
121 接地インピーダンス
122 ケーブル

Claims (19)

  1. 車両(102)、特に自動車の電気回路(103)からの電流を測定するための手段(124)を備える、漏れ電流を検出するためのデバイス(100)であって、前記検出デバイス(100)が、前記車両(102)に搭載されるように構成され、前記測定手段(124)が、
    前記電気回路(103)からの前記電流が通過する1つまたは複数の導電素子(127)が通過するように構成された磁気コア(128)であって、前記導電素子(127)が一次巻線を形成する、磁気コア(128)と、
    基準電流に基づいて磁束を発生させるための、前記コア(128)の周囲に巻回された二次巻線(130)と、
    前記二次巻線(130)を通る前記基準電流を発生させるための発振器(132)であって、前記基準電流が、前記コア(128)を飽和させるように構成される、発振器(132)と
    を備えるようなものであり、
    前記一次巻線(127)の電流の値が、完全なコア(128)の磁化および消磁サイクルをカバーする発振期間にわたる前記二次巻線(130)での電流の平均値に基づいて得られる、デバイス(100)。
  2. 前記測定手段(124)が、さらに、前記発振器(132)の機能を保護するための手段(193、195、196)を備える、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記測定手段(124)が、
    前記回路(103)からの電流に依存する前記一次巻線での電流のイメージと呼ばれる電流を送出するように構成された積分器/比較器モジュール(150)と、
    前記モジュール(150)によって送出された電流に基づいて前記電気回路(103)からの電流によって発生する磁束を補償するための手段(130、152)と
    を備える、請求項1または2に記載のデバイス。
  4. 前記磁束補償手段が、前記コア(128)の周囲に巻回された第3の巻線(152)を備え、前記一次巻線での電流のイメージである前記電流が、前記第3の巻線(152)を通過するように、前記積分器/比較器モジュール(150)の出力が、前記第3の巻線(152)に接続される、請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記磁束補償手段が、前記二次巻線(130)によって形成され、前記一次巻線での電流のイメージである前記電流が、前記二次巻線(130)を通過するように、前記積分器/比較器モジュール(150)の出力が、前記二次巻線(130)に接続される、請求項3に記載のデバイス。
  6. 前記測定手段(124)が、前記デバイスの出力特性および前記発振器(132)の特性を調整するために、前記二次巻線(130)および前記発振器(132)に接続された第1の端子と、前記デバイスの出力端子(170)および前記積分器/比較器モジュール(150)に接続された第2の端子とを有する、パラメータ化抵抗器と呼ばれる抵抗器(135)を備える、請求項5に記載のデバイス。
  7. 前記測定手段(124)が、前記発振器(132)の特性を調整するために、前記二次巻線(130)および前記発振器(132)に接続された第1の端子と、前記デバイス(100)のグランドに接続された第2の端子とを有する、調整抵抗器と呼ばれる抵抗器(169)を備える、請求項5に記載のデバイス。
  8. 前記測定手段(124)が、前記デバイスの出力特性を調整するために、前記二次巻線(130)に接続された第1の端子と、前記デバイスの出力端子(170)および前記積分器/比較器モジュール(150)に接続された第2の端子とを有する、測定抵抗器と呼ばれる抵抗器(168)を備える、請求項6または7に記載のデバイス。
  9. 前記測定手段(124)が、前記一次巻線での電流のイメージである前記電流をフィルタリングし、それにより、前記電気回路(103)からの電流と実質的に同一のプロファイルを有する信号を得ることを可能にするための手段(182)を備える、請求項3から8のいずれか一項に記載のデバイス。
  10. 前記測定手段(124)が、フィルタモジュール(182)の出力での電圧範囲を調整するための手段(194)を備える、請求項9に記載のデバイス。
  11. 仮想グランド(184)の発生器(183)を備え、前記測定手段(124)が、前記仮想グランド(184)に接続される、請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス。
  12. 前記発振器(132)および/または仮想グランド(184)の発生器および/または積分器/比較器モジュール(150)が、少なくとも1つのそれぞれの演算増幅器(156、162、185)を備える、請求項1、3、および11のいずれか一項に記載のデバイス。
  13. 前記演算増幅器(156、162、185)が、その遷移時間が50ns未満であるようなものである、請求項12に記載のデバイス。
  14. 前記演算増幅器(156、162、185)が、電流増幅器(172、178、186)の出力に接続される、請求項12または13に記載のデバイス。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に記載の漏れ電流を検出するためのデバイス(100)を備える、車両、特に自動車に搭載されたバッテリの充電を保護するための電気システム。
  16. 前記バッテリを充電するのに役立つ回路が低下モードで動作することを可能にする制御手段(200)を備える、請求項15に記載のシステム。
  17. 請求項1から14のいずれか一項に記載の漏れ電流を検出するためのデバイス(100)を備える、自動車のバッテリを充電するのに役立つ家庭用設備(104)の接地インピーダンス(114)を測定するためのシステム。
  18. 請求項15もしくは16に記載の電気保護システムおよび/または請求項17に記載の接地インピーダンスを測定するためのシステムを備える、車両に搭載されたバッテリを充電するためのシステム。
  19. バッテリ、特に車両のバッテリを充電するための方法であって、
    請求項18に記載の充電システムの提供と、
    前記充電システムによる力率補正を用いる前記バッテリの充電と、
    前記漏れ電流の連続成分とこの漏れ電流の交流成分との間の比が所定のしきい値より大きいときの、前記力率補正なしの前記充電の継続と
    を含む方法。
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