專利名稱：用于限制漏電流的設備和方法
技術領域：
本發明涉及對電氣設備的漏電流的限制，且更特別地，限制在與電池充電器連接時可能發生在電動的或者混合動力的機動車輛的底盤內的漏電流。
背景技術：
在某些電動車輛中使用的充電器不絕緣。充電器中的每個元件相對底盤具有共模電容器。在與配電網絡連接時,施加到這些各種元件的電壓將通過這些電容器導致流向地的漏電流。這些流向地的漏電流在它們發生時可能引起對殘余電流的差動保護，所述差動保護能夠中斷充電過程。如果在充電過程中用戶接觸電動車輛的底盤，如果車輛存在接地故障，則流向地的漏電流變成稱為“接觸”電流的電流。這些接觸電流是潛在的危險并且由國際標準61851-21 限制為 3.5mAο因此必須限制這些漏電流。因此，已經提出了:在配電網絡和電池之間使用變壓器產生電絕緣。
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所使用的變壓器是龐大的元件，其尺寸隨著充電功率、或者隨著流過它們的電流而增加。該解決方案因此具有導致附加成本和設備體積增加的缺陷，這大大地使電動車輛處于不利地位。此外，可能將電流充電器與單相或者三相網絡連接，以便于獲得更高的充電功率。在與三相網絡連接的過程中，因此增加了所使用的變壓器的上的壓力。
發明內容
由于前述內容，本發明的目的是限制電氣設備的漏電流。本發明的另一個目的是限制若干類型的供電網絡的漏電流。根據第一方面，因此提出一種用于限制電氣設備的漏電流的設備，所述電氣設備例如是，具有電驅動或者混合驅動的機動車輛的車載電池充電器。該設備包括:用于檢測為電氣設備供電的源的中性線(neutral)的位置的裝置；以及，用于在中性線和其中放置電氣設備的導電結構之間連接用于限制漏電流的電容器的
>J-U ρ α裝直。因而，放置在中性線和導電結構之間的電容器，有可能將電氣設備的漏電流部分地轉移到中性線。該解決方案可以被應用到任何類型的非絕緣充電器。有益地，該設備包括:用于電源的每一相的電壓傳感器。電壓傳感器使得可能確定電源的類型(單相，三相)，以及檢測各個相的位置和中性線的位置。電源可以是三相或者單相供電網絡。該設備可以包括三個電容器，所述三個電容器的第一電極連接在一起，且與能夠將該三個電容器與所述結構連接的第一開關連接，所述三個電容器的第二電極分別與電源的三個相中的一個相連接。當與沒有中性線的三相供電網絡連接時，可以通過將三個相與電容器連接來重構中性線。開關使得可能將導電結構和因此重構的中性線連接。此外，至少兩個相分別與能夠將這兩個相中的至少一個相與連接到所述結構的電容器連接的開關連接。當與單相供電網絡連接時，使用這兩相。開關使得可能將在其上檢測到中性的相連接到所述結構。根據另一方面，提出了一種用于限制漏電流的方法，其用于電氣設備，所述電氣設備例如是，具有電驅動或者混合驅動的機動車輛的車載電池充電器。根據該方法的一般特征，檢測給電氣設備供電的源的中性線的位置，以及連接用于限制中性線和其中放置電氣設備的導電結構之間的漏電流的電容器。有益地，中性線由三相電源中的相形成。如果中性線沒有被檢測到與電氣設備的導電結構連接，或者如果中性線沒有形成，則電氣設備不被供電。因而，即使不能說限制漏電流，根據本發明的方法也使得能夠防止電氣設備的至少一部分工作。
研究了被作為非限制性示例和由附圖所圖示的以下描述，本發明的其它優點和特征將變得顯而易見，其中:-圖1圖示了在電動車輛的電池充電器中漏電流的發生；-圖2示意性地示出了根據本發明的限制漏電流的一般原理；-圖3圖示了根據本發明的限制設備的一個實施例；以及-圖4，5和6圖示了圖3設備的操作。
具體實施例方式圖1示出了在與不電絕緣的電池充電器連接的電動車輛中產生稱為“接觸”電流的漏電流的原理然而，將要指出的是，該原理適用于任何類型的設備、任何類型的電池充電器或者其它類型，特別用于具有電驅動或者混合驅動系統的機動車輛，在所述機動車輛中，接觸電流可能發生在設備連接之后接觸車輛的車身時。在該圖中，附圖標記I表示車輛整體以及附圖標記2表示車輛的導電結構，在該例子中，是車輛的車身。如所示出的，電動車輛I在該例子中配備有充電器3并且還包括電池組件和不絕緣的電傳動系統組件。自然地，車輛I還可以裝有許多另外的部件，出于簡化的原因，它們未在圖中示出。在充電過程中，充電器3通過若干電連接4a、4b與供電網絡連接。電連接4a可以包括若干相，并且連接4b對應于中性線。當充電器3與電網連接時，充電器3和結構2之間的干擾電容器(由干擾電容器5來代表)是漏電流的源。如果此處由其阻抗來圖示的用戶6接觸結構2，則通過干擾電容器5生成的接觸電流流過后者。圖2示意性地示出了對在將車輛與再充電終端連接過程中所生成的漏電流的限制。可以看出的，電容器7連接在中性線4b和結構2之間。漏電流因而至少部分地通過電容器7朝向中性線轉移，以使得通過比在圖1中所描述的情況更小的電流流過而保護用戶6。圖3詳細示出了根據本發明的漏電流限制設備的構造，圖示了車輛1，該車輛I包括:提供車輛與三相或者單相網絡的連接的三個電連接4a、4b和4c。設備I在該例子中包括三個電容器9a、9b和9c，它們的第一電極連接在一起并且與能夠將三個電容器9a、9b和9c連接到導電結構2的第一開關I1連接。電容器9a、9b和9c的第二電極分別與三個電連接4a、4b和4c中的一個連接。兩個電連接4a和4b分別與能夠將兩個電連接4a和4b中至少一個與連接到結構2的電容器10連接的兩個開關I2和I3連接。處理單元11用來控制開關Ip I2和13。該處理單元還與充電器3連接，以及與三個電壓傳感器12a、12b和12c連接。處理單元11還與充電器3連接。因而，電壓傳感器12a、12b和12c可以指示已經與車輛I連接的供電網絡的類型，然后，處理單元可以致動開關I1U2或者I3中的一個，以便于通過電容器將中性線與所述結構連接。圖4圖示了根據本發明的設備的使用的示例。車輛I在該例子中與三相供電網絡13連接。在第一步中，處理單元11防止充電器3被供電。三個電連接4a、4b和4c分別傳遞多個相中的一個相，并且三個電壓傳感器12a、12b和12c向處理單元11指出:車輛I與三相供電網絡連接。處理單元11閉合開關I1,以便于重構中性線，該中性線將通過三個電容器9a、9b和9c與結構2連接。處理單元11然后允許充電器3被供電。圖5圖示了根據本發明的設備的使用的另一種方法，其中，車輛I與單相供電網絡14連接。在第一步中，處理單元11防止充電器被供電。電壓傳感器12a檢測相的位置并且電壓傳感器12b檢測中性線。處理單元因此閉合開關13，以便于將中性線通過電容器10與結構2連接。處理單元11然后允許充電器3被供電。將要指出的是，當與單相供電網絡連接時，該相能夠位于電連接4b上，且中性線在電連接4a上。處理單元11于是將閉合開關12。圖6給出了在設備中所使用的不同步驟的細節，用于根據以上設想的使用的不同方法來限制漏電流。這些步驟在該例子中應用到包括充電器3的電動車輛I中。未在此處示出的步驟包括:將車輛I與供電網絡連接以及防止對電池充電。第一步驟El借助于三個傳感器12a、12b和12c來實施。這些傳感器12a、12b和12c分別測量電壓VpV2和V3。所測量的值然后被供給到處理單元11，在處理單元11中它們被比較。如果三個被測量的電壓V1J2和V3相等(步驟E2)，那么，考慮的是，車輛已經正確地與三相供電網絡13連接。下一步驟E3然后被實施。其對應于從三相電源13的三個相形成中性線以及閉合開關1:。該步驟也通過處理單元11來執行。充電然后被允許(步驟E4)。如果電SV1具有等于230V的均方根值，并且如果電壓V2具有零值(步驟E5)，那么，考慮車輛I已經正確地與單相供電網絡14連接，并且電連接4a傳遞該相，而電連接4b對應中性線。開關I3因此在步驟E6過程中閉合，以便于通過電容器10將中性線與結構2連接。步驟E7對應允許充電。步驟E8、E9和ElO與在其中相和中性線顛倒的情形中的步驟E5、E6和E7相似。如果電壓V1等于電壓V2但是不同于電壓V3 (步驟El I )，那么，車輛連接到其中中性線未被確定并且不能被重構的供電網絡。防止充電的步驟E12然后被實現。由于本發明，用戶從可以在包括不絕緣的電氣部件的任何類型的電氣設備中使用的設備中受益。本發明允許用戶被保護以及電氣設備的簡單使用，該電氣設備的操作將不會由于流向地的漏電流而中斷。而且，本發明可以限制與單相或者三相供電網絡連接的電氣設備內部的漏電流。
權利要求
1.一種為電氣設備限制漏電流的設備，所述電氣設備例如是，具有電驅動或者混合驅動的機動車輛的車載電池充電器，該設備的特征在于包括: 用于檢測為電氣設備(3)供電的源(13，14)的中性線的位置的裝置(ll，12a，12b，12c)，以及用于在中性線和其中放置電氣設備(3)的導電結構(2)之間連接用于限制漏電流的電容器(9&，沘，9(:，10)的裝置(I1, Ii, I2, 13)。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，它包括:用于電源(13，14)的每一相(4a，4b,4c)的電壓傳感器(12a，12b，12c)。
3.根據權利要求1和2中一個所述的設備，其特征在于，電源是三相(13)或者單相(14)供電網絡。
4.根據權利要求3所述的設備，其特征在于，它包括三個電容器(9a，9b，9c)，所述三個電容器的第一電極連接在一起，且連接到能夠將所述三個電容器(9a，9b，9c )與所述結構(2)連接的第一開關(I1),所述三個電容器(9a，9b，9c)的第二電極分別與電源(13，14)的三個相(4a，4b，4c)中的一個相連接。
5.根據權利要求4所述的設備，其特征在于，至少兩個相(4a，4b)分別連接到能夠將這兩個相(4a，4b)中的至少一個相與連接到所述結構(2)的電容器(10)連接的開關(12，13)。
6.一種為電氣設備限制漏電流的方法，所述電氣設備例如是，具有電驅動或者混合驅動的機動車輛的車載電池充電器，該方法的特征在于: 檢測為電氣設備(3)供電的源(13，14)的中性線的位置，以及在中性線和其中放置電氣設備(3 )的導電結構(2 )之間連接限制漏電流的電容器(9a，9b，9c，IO )。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，中性線由三相電源(13)中的相(4a，4b，4c)形成。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，如果中性線沒有被檢測到與電氣設備(2)的導電結構(2)連接，或者如果中性線沒有形成，則電氣設備(3)不被供電。
全文摘要
本發明涉及用于限制漏電流的設備和方法。該設備包括檢測用于電能設備(3)的電源的中性線的位置的裝置，以及用于在中性線和其中放置電能設備(3)的導電結構(2)之間連接用于限制漏電流的電容器(9a，9b，9c，10)的裝置(1I，I1，I2，I3)，所述電能設備(3)例如是電動車輛或者混合動力車輛的電池充電器。本發明可以用于在對電力牽引或者混合牽引機動車輛重新充電的過程中限制漏電流。
文檔編號H02J7/00GK103109436SQ201180043243
公開日2013年5月15日 申請日期2011年8月2日 優先權日2010年9月8日
發明者C·里波爾, F·弗路克薩 申請人:雷諾股份公司