專利名稱：檢測存在安全接地的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此陳述的實施方式大致上涉及用于評估安全接地的質(zhì)量的方法和設(shè)備。背景已知提供了檢測安全接地的連續(xù)性的接地檢測設(shè)備。下面陳述了用于檢測安全接地的連續(xù)性的一個實例。 Gnadt的編號為5，754，114的美國專利提供了自動檢測一臺設(shè)備的安全接地的連續(xù)性的接地檢測設(shè)備。所述接地檢測設(shè)備包括用于確定接地連接是否斷開的測試?yán)^電器電路。如果接地連接是斷開的，比較邏輯電路用于產(chǎn)生故障信號并阻止電氣設(shè)備通電。延遲電路用于穩(wěn)定輸入電壓測量，并在所需的時間段測試線路。鎖存電路用于鎖存故障狀態(tài)，并確保在電氣設(shè)備通電之前所有的延遲已經(jīng)結(jié)束，并且不存在故障狀況。可選地，鎖存電路可以用于阻止鎖存在“停電(brownout)”狀態(tài)。如果設(shè)備沒有提供安全接地，則不能給設(shè)備供電。這阻止了由未接地設(shè)備引起的對用戶可能的電擊。接地檢測設(shè)備還提供指示不存在接地連接的聲音警報，并且還可以提供燈光指示。概述提供了一種包括測試裝置的設(shè)備，所述設(shè)備用于評估安全接地的質(zhì)量。測試裝置被配置成從用于給交通工具充電的電源接收能量信號，并響應(yīng)于第一能量信號產(chǎn)生第一輸出信號。測試裝置還被配置成測量第一輸出信號的特性并提供測試信號。測試裝置還被配置成響應(yīng)于提供測試信號而產(chǎn)生第二輸出信號并測量第二輸出信號的特性。測試裝置還被配置成基于第一輸出信號的特性和第二輸出信號的特性之間的差值來評估電源和交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。提供了一種用于評估安全接地的質(zhì)量的方法。所述方法包括從用于給交通工具充電的電源接收能量信號，并響應(yīng)于能量信號產(chǎn)生第一輸出信號。所述方法還包括測量第一輸出信號的特性并提供測試信號。所述方法還包括響應(yīng)于提供測試信號而產(chǎn)生第二輸出信號并測量第二輸出信號的特性。所述方法還包括基于第一輸出信號的特性和第二輸出信號的特性之間的差值來評估電源和交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。提供了一種包括測試裝置的設(shè)備，所述設(shè)備用于評估安全接地的質(zhì)量。測試裝置被配置成從用于給交通工具充電的電源接收能量信號，并響應(yīng)于能量信號產(chǎn)生第一放大的濾波輸出。測試裝置還被配置成測量第一放大的濾波輸出的電壓并提供測試信號。測試裝置還被配置成響應(yīng)于提供測試信號而產(chǎn)生第二放大的濾波輸出并測量第二放大的濾波輸出的電壓。測試裝置還被配置成基于第一放大的濾波輸出的電壓、第二放大的濾波輸出的電壓和閾值來評估電源和交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。
附圖
的簡要描述在所附權(quán)利要求中具體指出了本公開內(nèi)容的實施方式。然而，通過結(jié)合附圖并參照以下的詳細(xì)描述，各種實施方式的其他特征將變得更明顯并且將被充分理解，在附圖中圖I描繪了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于檢測安全接地的存在的設(shè)備；圖2描繪了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的交通工具模塊的更詳細(xì)的圖。圖3描繪了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于檢測安全接地的存在的方法。詳細(xì)描述根據(jù)需要，在此公開了本發(fā)明的詳細(xì)的實施方式；然而，應(yīng)該理解的是，所公開的實施方式僅僅是可以用各種及可選的形式實現(xiàn)的本發(fā)明的示例。附圖不必要按比例繪制；可以放大或縮小一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制性的，而應(yīng)解釋為僅用來教導(dǎo)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員以多種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。一般地，對于正確的接地連接，對應(yīng)的接地電阻Rg應(yīng)該小于10歐姆。一種傳統(tǒng)的方法可以包括一種裝置，所述裝置檢測當(dāng)使用最小的測試電流時接近Rg的接地電平。由于測試電流可能小于來自接地故障中斷(GFI)(在電力站中(例如，家、建筑物、外部的充電站等))的上游的漏電流(即，在交通工具中)，這一測試電流應(yīng)該實質(zhì)上小于GFI的跳閘電流。GFI的跳閘電流可以是4到6mA。在這種情況下，測試電流應(yīng)該實質(zhì)上小于GFI的跳閘電流。因此，結(jié)合本裝置所使用的測試電流可能小于1mA。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用低測試電流時，電偶電壓可以對檢測接地電阻的能力產(chǎn)生顯著影響。電偶電壓(VEiiffl, Galvanic voltage)是通常由不同的材料形成的電壓,并且根據(jù)彼此接觸的材料類型，電偶電壓可以在+700毫伏或-700毫伏的范圍內(nèi)。V4ffl可以表現(xiàn)為對為了測試接地連續(xù)性進(jìn)行的任何測量的偏移或附加電壓。V^1對檢測接地電阻的能力的影響可以通過以下等式示出 V測試=V電偶+I測試*R接地(等式I)其中Vsm是當(dāng)試圖檢測1 _時測試裝置可以接收的電壓。由于在存在+700mV或_700mV的!時必須檢測良好的接地，因此V3sm應(yīng)該比最大允許的+700mV的V高大約20% ( S卩，Ymt= 840mV)。關(guān)于能檢測到Rs地的總體的最高精確度，Vsm= 840mV,I K= 1mA，并且乂_的最小可能值為-700mV。通過將這些值代入等式I中，發(fā)現(xiàn)R接地等于1440歐姆。在這一級別的Rstt可能難以檢測，并且可能不足以保證存在正確的接地。如果不存在有效的接地，諸如雨、水和濕度的其他的環(huán)境因素可能相當(dāng)于接地電阻。因此，使用上述檢測接地電阻的傳統(tǒng)方法可能阻止產(chǎn)品用于有良好的接地但具有高電偶電壓的區(qū)域或當(dāng)不存在正確的接地時允許電池充電的區(qū)域中。對于混合動力或電動的交通工具，在此公開的一個或多個方面可以提高當(dāng)交通工具正在充電時，良好的接地連接/不良的接地連接的檢測質(zhì)量。在存在不良的接地時，充電 操作可以跳閘以阻止交通工具充電。在此公開的測試裝置可以測量并記錄來自濾波器和放大器的輸出的第一放大的濾波輸出。在記錄第一放大的濾波輸出之后，測試裝置然后可以施加測試電流。然后測試裝置可以測量并記錄來自濾波器和放大器的輸出的第二放大的濾波輸出。在閾值和第一放大的濾波輸出與第二放大的濾波輸出之間的電壓差之間進(jìn)行比較。如果電壓差小于閾值，那么測試裝置可以確定交通工具的接地連接是良好的。如果電壓差大于閾值，那么測試裝置可以確定交通工具的接地連接是不良的，并使交通工具不再進(jìn)行充電操作。通過以在此陳述的方式計算電壓差，可以避免確定在這種低級別的RStt。以下陳述的實施方式可以提供檢測存在安全的接地連接的方法，所述方法可適用于不同的家居布線配置，并可以提供區(qū)分臨界接地與良好的接地的能力。當(dāng)測量并記錄第一和第二放大的濾波輸出時，所述實施方式還可能考慮電流電壓。本公開內(nèi)容的實施方式通常提供多個電路或其他的電氣裝置。對電路和其他的電氣裝置以及由電路和電氣裝置提供的功能的所有參考不旨在局限于只包含在此闡述和描述的內(nèi)容。雖然可以對所公開的各種電路或其他的電氣裝置分配特定的標(biāo)簽，但這些標(biāo)簽不旨在限制電路和其他的電氣裝置的操作范圍。可以基于所需的電氣實現(xiàn)的特定類型將這些電路和其他的電氣裝置以任何方式互相組合和/或分開。認(rèn)識到，在此公開的任何電路或其他的電氣裝置可以包括任何數(shù)量的彼此協(xié)作以執(zhí)行在此公開的操作的微處理器、集成 電路、存儲器裝置(例如，F(xiàn)LASH、RAM、ROM、EPROM、EEPROM或它們的其他合適的變體)和軟件。圖I描繪了依據(jù)本公開內(nèi)容的一種實施方式的用于檢測安全接地的存在的設(shè)備
10。設(shè)備10包括電力站12、測試裝置14和交通工具模塊16。電力站12包括電源18，電源18位于提供交流電的設(shè)施周圍。在一個示例中，電力站12可以包括電源插座(未示出)，電源插座被可操作地耦合到電源18使得能夠傳輸交流能量。測試裝置14可定位在充電站、便攜式充電線組和交通工具之一中。交通工具模塊16也可以定位在充電站、便攜式充電線組和交通工具之一中。交通工具可以包括用于接收AC能量的一個或多個電池(未示出)，使得電池充電器或其他合適的裝置將AC能量轉(zhuǎn)換成DC能量以對一個或多個電池(未示出)充電。電力站12包括用于使電源18接地的保護(hù)性接地(PEG)和安全接地(SG)。PEG通常被認(rèn)為是到大地或地面的自然接地通路。一般地，測試裝置14被配置成當(dāng)交通工具正在通過電力站12充電時檢測接地連接的(例如，SG的)總體質(zhì)量。當(dāng)檢測到存在不良接地時，交通工具模塊16可以跳閘并阻止交通工具充電。電阻(由Rg表示)可以反映存在良好的接地還是不良的接地。高接地電阻可以反映SG的不良接地連接(或斷開接地)。低接地電阻可以反映SG的良好接地。在一個示例中，良好的接地連接可以對應(yīng)Rg具有小于100歐姆的電阻。不良的接地連接可以對應(yīng)Rg具有大于100歐姆的電阻。測試裝置14通常包括濾波器20、放大器電路22、電流源24和控制器26。如所描繪的，輸入線I (例如，來自電力站12的火線)被提供到交通工具模塊16和濾波器20。測試裝置14可以按以下方式執(zhí)行安全接地測試。在輸入線I上的交流能量提供給濾波器20。來自濾波器20的第一輸出(例如,第一平均直流能量值)提供給放大器電路22。放大器電路22放大來自濾波器20的輸出并產(chǎn)生第一放大的濾波輸出。控制器26接收第一放大的濾波輸出并測量其中的電壓?？刂破?6測量并存儲來自第一放大的濾波輸出的電壓?？刂破?6將轉(zhuǎn)換的交流測試電流施加到線I和中性線上。通過在線I和中性線上施加轉(zhuǎn)換的交流測試電流，這一條件可以允許容易的極性反轉(zhuǎn)。例如，控制器26包括限流二極管(未示出)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換的交流測試電流，從而限制電流在交流周期的負(fù)半周上通過。控制器26控制電流源24將額外的電流注入到線I和中性線上。增加到線I和中性線上的額外的電流增大了信噪比。轉(zhuǎn)換的交流測試電流被饋送到濾波器20。濾波器20基于轉(zhuǎn)換的交流測試電流產(chǎn)生第二輸出(例如，第二平均直流能量值)。放大器電路22放大第二輸出并產(chǎn)生第二放大的濾波輸出?？刂破?6測量并存儲來自第二放大的濾波輸出的電壓。控制器26將第一放大的濾波輸出與第二放大的濾波輸出進(jìn)行比較。如果第一放大的濾波輸出和第二放大的濾波輸出之間的差值在閾值以下，則控制器26確定存在良好的接地連接(例如，匕的電阻低) 。如果第一放大的濾波輸出和第二放大的濾波輸出之間的差值高于閾值(例如，300V)，則控制器26確定存在不良的連接(例如，Rg的電阻高)。例如，如果第一放大的濾波輸出和第二放大的濾波輸出之間的電壓差小于300mv，則控制器26確定存在良好的接地條件(例如，安全接地)。在控制器26確定第一放大的濾波輸出和第二放大的濾波輸出之間的電壓差高于閾值時，則控制器26通過信號CTR控制交通工具模塊16以使到交通工具的交流能量的傳輸失效。圖2描繪了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的交通工具模塊16的更詳細(xì)的圖。交通工具模塊16可以包括耦合到線I的第一開關(guān)32和耦合到中性線的第二開關(guān)34。如圖所示，控制器26響應(yīng)于確定第一放大的濾波輸出和第二放大的濾波輸出之間的差值大于閾值，控制交通工具模塊16以打開包括在其中的開關(guān)32、34，以阻止來自電力站12的交流能量流向交通工具模塊16。圖3描繪了依據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于檢測安全接地的存在的方法60。認(rèn)識到，結(jié)合方法60所陳述的一項或多項操作可以按任何順序執(zhí)行，并且這些操作不旨在僅以示出的方式執(zhí)行。在操作61中，控制器26響應(yīng)于接收第一放大的濾波輸出，確定交通工具正在進(jìn)行充電操作。在操作62中，控制器26可以引入第一延遲，使得允許穩(wěn)定從濾波器20接收的第一放大的濾波輸出?？刂破?6可以引入第一延遲，并在對第一放大的濾波輸出進(jìn)行測量之前等待其上的值到可接受的范圍內(nèi)。在一個示例中，第一延遲可以是3秒。在操作64中，在延遲時間結(jié)束之后，控制器26在沒有測試電流時(例如，控制器26不施加轉(zhuǎn)換的交流測試電流)測量來自第一放大的濾波輸出的電壓。在操作66中，控制器26在沒有測試電流時存儲來自第一放大的濾波輸出的電壓。在操作68中，控制器26將轉(zhuǎn)換的交流測試電流施加到線I和中性線上。在操作70中，控制器26響應(yīng)于施加轉(zhuǎn)換的交流測試電流，觸發(fā)第二延遲。控制器26引入第二延遲使得從濾波器20接收的第二放大的濾波輸出有機(jī)會穩(wěn)定?？刂破?6在對第二放大的濾波輸出進(jìn)行測量之前，等待其上的值到可接受的范圍內(nèi)。在操作72中，控制器26在施加測試電流時測量并存儲來自第二放大的濾波輸出的電壓。在操作74中，控制器26將第一放大的濾波輸出和第二放大的濾波輸出之間的電壓差與閾值進(jìn)行比較。如果電壓差小于閾值，那么方法60移到操作76。如果電壓差大于閾值，那么方法60移到操作78。閾值可以設(shè)置成300mV或其他合適的值。一般地，差值(或閾值)越低，系統(tǒng)10在確定接地連接的妥善性時越精確。如果使用的話，差值越大，可以使讀數(shù)或測量更加抗噪。在操作76中，控制器26確定建立了良好的或妥善的接地連接?？刂破?6控制交通工具模塊16以使能量能夠傳輸?shù)浇煌üぞ摺Ｔ诓僮?8中，控制器26確定建立了不良的接地連接。控制器26控制交通工具模塊16以使能量不能夠傳輸?shù)浇煌üぞ?。雖然以上描述了示例性的實施方式，但這些實施方式不旨在描述本發(fā)明的所有可能的形式。相反，在說明書中所使用的詞是描述性的詞而不是限制性的詞，并且應(yīng)該理解的 是，可以進(jìn)行各種變化而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。此外，可以組合各種實現(xiàn)實施方式的特征以形成本發(fā)明的另外的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于評估安全接地的質(zhì)量的設(shè)備，所述設(shè)備包括 測試裝置，所述測試裝置被配置成 從用于給交通工具充電的電源接收能量信號； 響應(yīng)于所述第一能量信號而產(chǎn)生第一輸出信號； 測量所述第一輸出信號的特性； 提供測試信號； 響應(yīng)于提供所述測試信號而產(chǎn)生第二輸出信號；測量所述第二輸出信號的特性；以及 基于所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值，評估所述電源和所述交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成將所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值與閾值進(jìn)行比較以評估安全接地的質(zhì)量。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成如果所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值大于所述閾值，則確定安全接地是有故障的。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成如果所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值小于所述閾值，則確定安全接地是可接受的。
5.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述測試裝置包括濾波器，所述濾波器被配置成過濾所述能量信號以產(chǎn)生第一基于直流的信號。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述測試裝置包括放大器，所述放大器被配置成增 大所述第一基于直流的信號以產(chǎn)生所述第一輸出信號。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成測量所述第一輸出信號的電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成響應(yīng)于所述第一輸出信號而產(chǎn)生交流(AC)測試信號。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述濾波器被配置成過濾所述交流測試信號以產(chǎn)生第二基于直流的信號。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述放大器還被配置成增大所述第二基于直流的信號以產(chǎn)生所述第二輸出信號。
11.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性每一個為電壓。
12.一種用于評估安全接地的質(zhì)量的方法，所述方法包括 從用于給交通工具充電的電源接收能量信號； 響應(yīng)于所述能量信號而產(chǎn)生第一輸出信號； 測量所述第一輸出信號的特性； 提供測試信號； 響應(yīng)于提供所述測試信號而產(chǎn)生第二輸出信號；測量所述第二輸出信號的特性；以及 基于所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值，評估所述電源和所述交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中評估安全接地的質(zhì)量還包括比較所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括如果所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值大于所述閾值，則確定安全接地是有故障的。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括如果所述第一輸出信號的所述特性和所述第二輸出信號的所述特性之間的差值小于所述閾值，則確定安全接地是可接受的。
16.一種用于評估安全接地的質(zhì)量的設(shè)備，所述設(shè)備包括 測試裝置，所述測試裝置被配置成 從用于給交通工具充電的電源接收能量信號； 響應(yīng)于所述能量信號而產(chǎn)生第一放大的濾波輸出； 測量所述第一放大的濾波輸出的電壓； 提供測試信號； 響應(yīng)于提供所述測試信號而產(chǎn)生第二放大的濾波輸出； 測量所述第二放大的濾波輸出的電壓；以及 基于所述第一放大的濾波輸出的電壓、所述第二放大的濾波輸出的電壓和閾值來評估所述電源和所述交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成將所述第一放大的濾波輸出的電壓和所述第二放大的濾波輸出的電壓之間的差值與所述閾值進(jìn)行比較以評估安全接地的質(zhì)量。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成如果所述第一放大的濾波輸出的電壓和所述第二放大的濾波輸出的電壓之間的差值大于所述閾值，則確定安全接地是有故障的。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述測試裝置還被配置成如果所述第一放大的濾波輸出的電壓和所述第二放大的濾波輸出的電壓之間的差值小于所述閾值，則確定安全接地是可接受的。
20.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述測試信號是交流(AC)測試信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測存在安全接地的方法和設(shè)備。提供了一種包括測試裝置的設(shè)備，所述設(shè)備用于評估安全接地的質(zhì)量。測試裝置被配置成從用于給交通工具充電的電源接收能量信號，并響應(yīng)于第一能量信號產(chǎn)生第一輸出信號。測試裝置還被配置成測量第一輸出信號的特性并提供測試信號。測試裝置還被配置成響應(yīng)于提供測試信號而產(chǎn)生第二輸出信號并測量第二輸出信號的特性。測試裝置還被配置成基于第一輸出信號的特性和第二輸出信號的特性之間的差值來評估電源和交通工具中的至少一個的安全接地的質(zhì)量。
文檔編號G01R31/02GK102645575SQ20121003537
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者大衛(wèi)·A·海恩, 阿哈默德·哈利法 申請人:李爾公司