公用设施接地侦测的制作方法

背景技术：

一种向电气车辆充电的方法为以公用设施电源供应给车辆以便使所述车辆中的充电器可对所述车辆中的电池充电。如果在所述公用设施电源处缺少接地，或所述接地不供应给汽车，那么所述汽车可能带有电荷。如果有人在接地的同时触摸汽车，那么此人可能受电击。

需要一种方法来侦测公用设施接地的缺失。在另一实施例中需要一种方法来侦测公用设施接地的缺失而不会出现错误指示。

技术实现要素：

在一个可能的实施例中，提供一种缺少公用设施接地侦测电路，所述电路包括一对平衡电阻器，连接每一平衡电阻器以接收公用设施电压，所述公用设施电压是来自一对公用设施电源线的一不同电源线，所述平衡电阻器在加总节点处连接在一起以能够将来自所述对公用设施电源线的所述电压进行合计。所述缺少公用设施接地侦测电路包括不平衡电阻器，连接所述不平衡电阻器以便对来自所述公用设施电源线的一电源线的电压进行分路。所述缺少公用设施接地侦测电路具有加法放大器，所述加法放大器具有耦接至所述加总节点及第一参考电压的第一输入端，及耦接至第二参考电压的第二输入端。所述缺少公用设施接地侦测电路具有平均电路，所述平均电路是连接于所述加法放大器的所述输出端。提供比较器，所述比较器具有连接至所述平均电路的第一输入端及连接至临限电压的第二输入端。

在一些实施例中，可在公用设施电源线输入端与接地之间连接所述不平衡电阻器。

在一些实施例中，所述加法放大器的所述第一输入端亦可能经由偏置电阻 器连接至参考电压。在一些实施例中，所述加法放大器的所述第二输入端可连接至接地，且连接所述加法放大器的所述第一输入端以经由偏置电阻器接收正参考电压。

在其他的实施例中，可在所述加法放大器的第一输入端与所述平衡电阻器之间连接二极体(例如，齐纳二极体(Zener diode))。所述二极体可替代所述参考电压及偏置电阻器。

在另外一些实施例中，可在临限电阻器之间连接所述比较器的所述第二输入端，所述临限电阻器以串联方式相互连接，在接地与参考电压之间连接所述临限电阻器。在一些实施例中，可在所述比较器的所述第二输入端与所述比较器的输出端之间连接反馈电阻器。

在一个可能的实施例中，提供一种缺少公用设施接地侦测电路，所述电路包括加法放大器，所述加法放大器具有经连接以经由平衡电阻器接收公用设施电压且经由以分路方式连接的偏置电阻器接收参考电压的所述反相输入端。所述非反相输入端经连接以接收参考电压。以分路方式在公用设施电源线输入端与参考电压之间连接不平衡电阻器。将滤波器连接至所述加法放大器的所述输出端。所述缺少公用设施接地侦测电路也包括比较器，所述比较器具有连接至所述滤波器的输出端的所述反相输入端及经连接以接收临限电压的所述非反相输入端。可在所述比较器的所述非反相输入端与所述比较器的所述输出端之间连接可选的反馈电阻器。

在一些实施例中，将所述加法放大器的所述非反相输入端连接至接地，且连接所述加法放大器的所述反相输入端以经由分路方式连接的所述偏置电阻器接收正参考电压。

在一个可能的实施例中，提供一种缺少公用设施接地侦测电路，所述电路包括加法放大器，所述加法放大器具有经连接以经由齐纳二极体接收公用设施电压的所述反相输入端，所述齐纳二极体与并联的平衡电阻器以串联方式连接，所述平衡电阻器各自连接至公用设施电源输入端。将所述非反相输入端连接至参考电压。以分路方式在公用设施电源线输入端与参考电压之间连接不平衡电阻器。将滤波器连接至所述加法放大器的所述输出端。所述缺少公用设施接地侦测电路也包括比较器，所述比较器具有连接至所述滤波器的输出端的所述反相输入端及经连接以接收临限电压的所述非反相输入端。可在所述比较器 的所述非反相输入端与所述比较器的所述输出端之间连接可选的反馈电阻器。

在一个可能的实施中，提供一种用于侦测公用设施电压输入中的缺少公用设施接地的方法。所述方法可包括以下步骤：对所述公用设施电压输入的一者进行偏置；对所述偏置的公用设施电压及所述公用设施电压输入的另一者进行感测及合计；以及将所述合计的电压与临限电压相比以提供比较输出。将所述比较输出平均化。随后将所述平均输出与临限电压相比以提供接地故障讯号。

一些实施进一步包括以下步骤：使用所述接地故障讯号作为输入来控制公用设施电源接触器，以决定是否实行以下举动中的至少一个：开启所述公用设施电源接触器以便供应公用设施电源给AC输出，或者关闭所述公用设施电源接触器以便对AC输出抑制公用设施电源。

一些实施包括以下步骤：在将所述合计的电压与临限电压相比之前，将所述合计的电压与偏置电压进行组合。在一些实施中，对所述电压进行偏置的步骤包括以下步骤：以正电压进行偏置。

替代性实施包括以下步骤：在将所述合计的电压与临限电压相比以提供所述比较输出之前，对所述合计的电压进行整流。在一些实施中，整流的步骤包括以下步骤：使用齐纳二极体。

在一个实施中，使用平衡电阻器执行所述感测的步骤。

在一个实施中，平均化的步骤包括以下步骤：使用串联电阻器及并联电容器过滤所述比较输出。

一些实施包括以下步骤：反馈接地故障讯号的一部分且将所述部分与所述临限电压进行组合，以使得所述平均输出与所述组合临限电压及所述接地故障讯号的反馈部分相比以提供所述接地故障讯号。

附图说明

结合以上描述、附加权利要求书及随附图式将更易理解本发明的所述特征及优点，其中:

图1图示所述缺少公用设施接地侦测电路的一个可能的实施例的简图。

图2图示图1的所述缺少公用设施接地侦测电路的部分的简图，图2图示用于公用设施电源L1(AC_1)及L2(AC_2)的平衡加总电阻器及不平衡电阻器。

图3图示使用齐纳二极体的所述缺少公用设施接地侦测电路的另一可能的实施例的简图。

图4图示将公用设施电源连同一些相关电路连接至电气车辆(未图示)的电缆的图解视图。

图5图示接触器控制电路的图解视图。

图6图示显示于图4中部分图解中的所述引导电路的放大的总图。

具体实施方式

在接地为真实的接地时侦测读数将为零。在接地为三相中点(中性的)时，所述中性状态将正弦波动。缺少公用设施接地电路10(图1)的各种实施例的一个目的是识别电压L1及L2(图4)的中点是否连接至接地。两个电压L1及L2表示相对于接地/中性的两相。如果为单相(240V)，那么两个电压源L1及L2是异相180度，或如果为三相(208V)，那么两个电压源L1及L2是异相120度。图示于图1中的讯号AC_1及AC_2分别为公用设施电源电压L1及L2(图4)。

图1图示所述缺少公用设施接地侦测电路10的一个可能的实施例的简图。如以下所论述，放大器200在本文称为加法放大器200，是因为放大器200的反相输入端2为加总节点。加法放大器200作用如同比较器，因为所述放大器为不具有反馈电阻器的单个供应放大器，所以所述放大器无净增益。如果所述加法放大器200的所述反相输入2低于非反相输入3，那么输出1升高。如果所述加法放大器200的反相输入2高于所述非反相输入3，那么输出1降低。在图示于图1中的实施例中，VDC为3.3V。如图1及图3所示，如果有需要可将VDC经由电容器(例如，0.1微法拉电容器)耦接至接地。

图2图示图1的缺少公用设施接地侦测电路10的部分10b的简图，所述图图示用于公用设施电源L1(AC_1)及L2(AC_2)的平衡加总电阻器130及140，及不平衡电阻器120。如图2所示，AC_1讯号经由不平衡电阻器120连接至接地。在本实例中不平衡电阻器120为60K欧姆，此情形在图中表示为串联三个20k欧姆的1瓦特电阻器。分别经由平衡传感电阻器130及140将AC_1及AC_2讯号连接至加法放大器200的反相输入2。因此，如本实例中将三个1M欧姆的电阻器串联所示，经由3M欧姆的平衡传感电阻器130将 AC_1讯号连接至加法放大器200的反相输入2，且如本实例中将三个1M欧姆的电阻器串联所示，经由也为3M欧姆的平衡传感电阻器140将AC_2讯号连接至加法放大器200的反相输入2。也在加法放大器200的反相输入2与参考电压VDC之间连接偏置电阻器50。在本实例中所述偏置电阻器为49.9K欧姆且所述偏置电阻器的参考电压VDC为+3.3V。将加法放大器的非反相输入3连接至接地。

在缺少公用设施接地电路10连接至三相公用设施电源时，总和不会合计为零，但会有少量变化。对于较高电压，也就是说三相240V，此举可引起不适当的故障信号AC_GND_FAULT。为抑制少量正弦电压上的AC_GND_FAULT且仅指示用于缺少公用设施接地的电压特性的较大量的AC_GND_FAULT，偏置电阻器50用以偏置量测以使得不适当的AC_GND_FAULT指示不会出现。加法放大器200对总和进行半波整流，且偏置电阻器50沿正向偏置电压。

在操作中，如果不存在公用设施接地，那么不平衡电阻器120将接线电压向电路的接地/共用处(也就是说，电路板上的接地)吸引。如果没有公用设施接地，那么不平衡电阻器120吸引加法放大器200的反相输入2处的电压，此举引起加法放大器200的输出1产生脉冲。滤波电路160对来自加法放大器200的输出1的脉冲进行平均化且将所述脉冲提供给比较器300(也就是说，作用如同比较器300的运算放大器)。滤波电路160具有串联电阻器162，所述串联电阻器162与比较器300的反相输入6以串联方式连接。滤波器160也具有电容器164，所述电容器164并联连接至电阻器162与比较器300的反相输入6之间的接地。在本实例中，为形成低通滤波器，电阻器162为1M欧姆且电容器164为1微法拉。

比较器300将滤波器160的输出与临限电压相比，且如果滤波器160的输出跨越所述临限电压，那么比较器300在比较器300的输出7处提供AC_GND_FAULT讯号。临限电阻器170及180在所述临县电阻器各自的末端连接至接地及参考电压Vref(在本实例中为3.0V)，且另一末端连接在一起且连接至比较器300的非反相输入5以提供临限电压。临限电阻器170及180分别为3.65K欧姆及49.9K欧姆。因此，比较器300的非反相输入5经由电阻器170连接至接地且经由电阻器180连接至参考电压Vref。

反馈电阻器190自比较器300的输出7连接至比较器300的非反相输入5。反馈电阻器190在比较中引入迟滞作用以使侦测的临限值发生变化，但是在各种实施例中电路10将在随后闩锁的故障第一次发生时跳闸，因此AC_GND_FAULT的振荡在所述实施例中不是影响因素。在一个实施例中，反馈电阻器190为1M欧姆。

偏置电阻器50将加法放大器200的输出1推向接地，以使得比较器300不会在实际具有接地的三相电力上发生不当的跳闸。随着供应电压升高(也就是说，240V及高于240V)，正弦电压的振幅增加，此举增加不当的AC_GND_FAULT的可能性。在约240V或以上的三相电力的情况下，电路10在没有偏置电阻器50的情况下将不能可靠地进行工作。

加法放大器200及比较器300两者都可为运算放大器，例如由Texas Instruments(Dallas,TX)供应的LMV342IDR型运算放大器。

在电路10中，特定值或元件可以是变化的。在本文论述的特定实例中，如果所述接地缺少，或在约200K欧姆至500K欧姆以上，那么提供AC_GND_FAULT。

在替代性实施例(图3)中，可在加法放大器200的反相输入之前插入齐纳二极体55，来代替偏置电阻器50(图1)。在此实施例中，齐纳二极体55将以串联方式插入平衡传感电阻器130及140的网络与加法放大器200的反相输入2之间。因此，在输入加法放大器200的反相输入2之前，来自的AC_GND_SNS讯号将通过齐纳二极体55。

在又一实施例中(未图示)，侦测器或指示器(也就是说，插件板级的跨接线、程式开关等等)可用以识别公用设施电源的特性，也就是说240V、208V、三相、单相等等。如果使用三相240V或更高，那么可侦测公用设施的电压以决定公用设施电压是否超过临限值位准，也就是说是否存在公用设施过电压。如果存在过电压，那么AC_GND_FAULT可能是无效的且可能为错误的跳闸。

在各种实施例中，过电压可引起错误的跳闸的事实十分不便，但可容易进行恢复。在侦测到错误的缺少接地故障时，随后CPU(未图示)可决定是否是过电压引起所述错误的跳闸，且因此以不同方式处理错误的回应。在各种实施例中，此举是「平行」故障侦测，因为可侦测缺少接地故障及过电压故障两 者。所述故障的过电压临限值可藉由元件选择进行调整以利用所述过电压临限值，或将所述过电压临限值扩展出跳闸范围。

参阅图1至图6，在许多可能的实施例的一个实施例中，当不存在公用设施接地G(图4)时，由于跨越一个相到达接地的电阻引线120(图2)，由平衡电阻参考130(图2)及140(图2)设置的接地平衡的接线将不平衡。此举将在比较器200(图1)的反相输入2的加总节点处建立非零电压，所述非零电压将对储存电容器164(图1)进行超时充电且使比较器300(图1)跳闸以提供AC_GND_FAULT(图1及图6)。所述AC_GND_FAULT(图1及图6)讯号可用于闩锁住接触器截断正反器652(图6)且使接触器驱动器570(图5)不能关闭继电式接触器571(图5)，并因此而不能关闭接触器440(图4)，上述操作进一步公开于由Flack于2011年4月14日提出申请且标题为GROUND FAULT INTERRUPT CIRCUIT FOR ELECTRIC VEHICLE的PCT申请案PCT/US11/032576中，所述PCT申请案要求由Flack在2010年4月14日提出申请且标题为GROUND FAULT INTERRUPT CIRCUIT FOR ELECTRIC VEHICLE的临时申请案第61/324,296号的权益，所述两个申请案都以引用的方式全部并入本文。

值得注意的是「一个实施例」或「一实施例」意谓与所述实施例结合描述的特定的特征、结构、特性如果需要时可归入一实施例中。在说明书中各处的用语「在一个实施例中」不必全部参照相同的实施例。可将各种实施例的其他特征进一步归入其他实施例中。

本文提供的说明及实例是用于说明的目的且不欲限制附加权利要求书的范畴。本公开案将视为本发明的原则的实例且不欲限制本发明及/或所说明的实施例的权利要求书的精神及范畴。

熟习此项技术者将针对本发明的特定申请案对本发明进行修改。

包括在本专利案内的论述意欲充当基本的描述。读者应了解特定的论述不可能明确地描述所有可能的实施例且替代性实施例是隐式的。同时，本论述可能并不充分解释本发明的通用性质且可能并不明确地显示每一特征或元素如何能实际成为代表性的或等效的元素。此外，所述内容隐含在本公开案中。在以装置取向的术语来描述本发明的情况下，装置的每一元素隐性地执行功能。同时应理解在不脱离本发明的实质的前提下可进行各种改变。所述改变亦隐含 在本说明中。所述改变仍属于本发明的范畴。

此外，亦可以各种方式达到本发明及权利要求书的各种元素的各者。本公开案应理解为包含以下变化中的各者：任何装置实施例、方法实施例的变化，或甚至仅仅所述实施例的任何元素的变化。详细地说，应理解因为本公开案涉及本发明的诸元素，所以即使仅仅功能或结果是相同的，每一元素的用语亦可由等效装置来表达。所述等效的、范围更宽的或甚至更为通用的术语应视为包含在每一元素或作用的描述中。在期望使本发明授权的隐性的较宽范围变得明确的情况下可替代所述术语。应理解全部作用可表达为用于产生所述作用的手段或可表达为引起所述作用的元素。类似地，所公开的每一实体元素应理解为包含彼实体元素促成的作用的公开。所述改变及替代性术语理解为明确地包括在本说明中。

已结合若干实施例描述了本发明，现在熟习此项技术者将必然了解修改。本文的示例性实施例不欲视为限制性的，可能存在特征结构的各种配置及组合。因而，除由附加的权利要求书所要求的之外，本发明不局限于所公开的实施例。