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CN102729832A - 校正泄漏电流的直流偏置的装置 - Google Patents

校正泄漏电流的直流偏置的装置 Download PDF

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CN102729832A
CN102729832A CN2012100754137A CN201210075413A CN102729832A CN 102729832 A CN102729832 A CN 102729832A CN 2012100754137 A CN2012100754137 A CN 2012100754137A CN 201210075413 A CN201210075413 A CN 201210075413A CN 102729832 A CN102729832 A CN 102729832A
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current
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大卫·A·海恩
保罗·戈尔兹
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Lear Corp
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Abstract

公开了一种校正泄漏电流的直流偏置的装置。在此提出了用于在交通工具充电操作期间校正泄漏电流的装置。该装置包括平衡电路，其配置成接收指示交通工具泄漏电流的感测电流以响应为交通工具提供充电电流的外部电源。交通工具泄漏电流包括第一泄漏分量和第二泄漏分量。平衡电路进一步配置成产生对应于第一泄漏分量的第一电压值以及提供通常对应于第一泄漏分量的正值的第二电压值。平衡电路进一步配置成将第二电压值应用至第一电压值以实质上从交通工具泄漏电流消除第一泄漏分量。

Description

校正泄漏电流的直流偏置的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年3月31日提交的美国临时申请第61/469,964号的权益，并且要求于2011年12月19日提交的美国申请第13/329,395号的优先权，上述申请的内容据此以引用方式全面并入。
技术领域
本公开内容的实施方式大体涉及到一种校正泄漏电流的直流(DC)偏置的装置。
背景
用于检测交通工具泄漏电流的应用已被熟知。检测用于电动交通工具的充电电缆中的泄漏电流的一个例子阐述如下。
Mukai等人的国际公开第WO 2010/049775A2号公开了电动交通工具的充电电缆，其包括适于可拆卸地连接到商业电源插座的电源插头。充电电缆包括用以检测电源插座温度的温度检测单元和适于可拆卸地连接到电动交通工具的电缆接头，该电缆插头为电动交通工具的电池提供充电电流。充电电缆还包括了开关单元，其用来打开和关闭电源插头与电缆接头之间的电流路径。充电电缆进一步包括了泄漏检测单元和电源截止单元，泄漏检测单元用于基于流过电流路径的电流来检测漏电，而电源截止单元在温度监测装置检测到的温度值超过阈值或者在泄漏检测装置检测到漏电时断开开关单元。
概述
在此提出了一种在交通工具的充电操作期间校正泄漏电流的装置。该装置包括平衡电路，该平衡电路配置成接收指示响应于为交通工具提供充电电流的外部电源的交通工具泄漏电流的感测电流。交通工具的泄漏电流包括第一泄漏分量及第二泄漏分量。平衡电路被进一步配置成产生第一电压值以及提供第二电压值，该第一电压值与第一泄漏分量的负值相对应，该第二电压值大体与第一泄漏分量的正值相对应。平衡电路被进一步配置成将第二电压值应用至第一电压值以实质上从交通工具泄漏电流消除第一泄漏分量。
在此提出了用于在交通工具充电操作期间校正泄漏电流的方法。该方法包括响应为交通工具提供的充电电流的外部电源确定交通工具泄漏电流，交通工具泄漏电流包括第一泄漏分量和第二泄漏分量。该方法进一步包括产生第一电压值以及提供第二电压值，该第一电压值与第一泄漏电流的负值相对应，该第二电压值与第一泄漏分量的正值相对应。该方法进一步包含将第二电压值应用至第一电压值以实质上从交通工具泄漏电流消除第一泄漏分量。
在此提出了一种包含平衡电路的装置。平衡电路配置成响应于为交通工具提供充电电流的外部电源而接收指示交通工具泄漏电流的感测电流，交通工具泄漏电流包括直流(DC)泄漏分量。平衡电路进一步配置成产生与直流(DC)泄漏分量的负值相对应的第一电压值，以及提供通常与直流(DC)泄漏分量的正值相对应的第二电压值。平衡电路进一步配置成将第二电压值应用至第一电压值以实质上从交通工具泄漏电流消除直流(DC)泄漏分量。
附图简述
本公开内容的实施方式在所附的权利要求中已被特别指出。然而，通过结合附图参考在下面的详细描述，各种实施方式的其他特性会变得更加明显，并将很容易理解，其中：
图1示出了依照本发明的一个实施方式的校正泄漏电流的直流(DC)偏置的装置；
图2示出了依照本发明的一个实施方式的平衡偏置电路；以及
图3示出了依照本公开内容的一个实施方式的校正泄漏电流的直流偏置的方法。
详细描述
依照需求，本发明中的具体实施方式在这里被公开；然而，应该了解到公开的实施方式仅仅是本发明的一些示例，本发明是可以以多样和可选形式实施的。附图不一定是按比例绘制；为了表示出特定部件的细节，一些特性可能被放大或缩小了。因此，在本文公开的特定结构和功能细节并不应解释为限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员多样使用本发明的基础代表。
本文以及附图1-3中阐释的本公开内容的实施方式大体描述并且/或者阐明多个电路或者其他电气设备。对电路和其他电气设备以及各个电路和电气设备所提供的功能的引用，并不打算仅限于只包含在这里阐明和描述的内容。当特定的标注可分配给所公开的多种电路及其他电气设备时，这些标注不打算限制这些电路及其他电气设备的操作的范围。这些电路及其他电气设备可以互相结合起来以及/或者在所期望的电气实现的特定类型基础上以任意方式分开。应当了解到，在这里公开的任何电路或者其他电气设备可能包括若干微处理器，集成电路，存储设备(例如：FLASH，RAM，ROM，EPROM，EEPROM，或者它们的其他合适的变形)以及在这里所公开的互相协作进行操作的软件。
图1示出了依照本公开内容的实施方式的用于校正泄漏电流的直流偏置的装置10。应当了解到，装置10也可以校正交流(AC)。装置10包括了线组(cord set)12。连接部13在线组12与壁装插座14之间形成。壁装插座14通常定位在住所、商业机构或者充电站来为交通工具18提供交流能量，以对其进行充电。
线组12使得来自可操作地耦合到壁装插座14(其装配了接地故障中断器(GFI 15))的电源供给(未显示)的以交流(AC)为基础的能量能够输送到交通工具18中的功率转换设备16(例如电池充电器或者其他合适的设备)。线组12可以是能够将交通工具18电耦合到壁装插座14的便携设备。线组12可以包括一些开关21，开关21使得壁装插座14与交通工具18之间的电传输成为可能。这些开关21通常闭合以使得能量传输至交通工具18。在一个例子中，线组12还可以是定位在住所、商业机构或者充电站中的设备。在另一个例子中，线组12可以被纳入交通工具18的车载计算机/控制器中。功率转换设备16将交流能量转换为直流能量以贮存在交通工具18中的一个或者多个电池中(未显示)。如图所示，线组12从连接部13接收输入线路(“L1”)，中性线路(“N”)，以及地线(“GND”)。
线组12包括了平衡电路22以将交通工具交流泄漏电流(参照图1中的交通工具泄漏电流17)减小到小于壁装插座14中的接地故障中断器(GFI)15的跳闸电流的值。在充电操作中，交通工具交流泄漏电流可能会超出接地故障中断器(GFI)15所允许的最大泄漏电流量。电流传感器19将指示交通工具泄漏电流17(或者I感测)的电流读数提供给平衡电路22。在平衡电路22接收到的由I感测示出的电流读数大体与交通工具泄漏电流17相对应。交通工具泄漏电流17可能起因于电阻差异，其使得通过L1从壁装插座14流向交通工具18的输入能量与通过N从交通工具18流回到壁装插座14的能量不同。在图1中示出的交通工具泄漏电流17用于说明的目的。
平衡电路22可以将从交通工具18流回到壁装插座14(例如：通过N)的交流电流调整到大体相似于从壁装插座14流向交通工具18(例如：通过输入电路L1)的交流电流，以防止在GFI15的跳闸。例如，平衡电路22将交通工具交流泄漏电流的量减小至小于接地故障中断器(GFI)15中的泄漏电流的最大量，以防止接地故障中断器(GFI)15中未期望/不应当的跳闸。平衡电路22提供了补偿电流(例如：I补偿)，该补偿电流指示了对从交通工具18流回至壁装插座14的交流电流的调整量。在充电操作期间，I补偿大体等于由壁装插座14流向交通工具18的(例如：在输入线路L1与中性线路N之间、去往和来自交通工具18)的交流电流的量。由于I补偿大体与流向交通工具18的电流量相似，这种情况可能会防止接地故障中断器(GFI)15的未期望跳闸事件。平衡电路22减小(或者平衡)泄漏电流的方式的一个例子是在共同审理中的于2010年5月6日提交的美国序列号为12/775,124；标题为“APPARATUS AND METHOD FORBALANCING THE TRANSFER OF ELECTRICAL ENERGY FROM ANEXTERNAL POWER”阐述，该美国申请据此以引用方式全部并入。
在充电操作期间，安全起见，在交通工具泄漏电流17被检测到超过预定电流值时，可断开开关21。然而，如果交通工具泄漏电流17被检测出低于预定电流值(例如：一个安全电流水平)，接地故障中断器(GFI)15仍然可能发生未期望的跳闸事件。举例说明，接地故障中断器(GFI)15可以设置在5mA跳闸，而预定电流值可以设置到20mA。如果交通工具泄漏电流17超过了5mA但仍然小于20mA，那么接地故障中断器(GFI)15可跳闸。这种未期望的跳闸事件会妨碍交通工具充电。因此，只要交通工具泄漏电流17被检测出低于预期电流水平，平衡电路22就可以补偿(或者平衡)交通工具泄漏电流。通常情况下，开关21被配置成当发生电流超过预定电流值事件时比接地故障中断器(GFI)15更快跳闸。
通常情况下，平衡电路22包括了若干电气设备(或者电子器件)以能够将交流能量传送至交通工具并平衡交通工具交流泄漏电流。这些电子器件的副产品，是随着交通工具进行充电操作时可能会产生的交流泄漏电流而出现的直流(DC)泄漏电流。在一个例子中，直流泄漏电流可以从多种电子器件中产生，比如放大器的输入偏移电流或输入偏移电压。(除了交流泄漏电流以外)直流(DC)泄漏电流也可以引起接地故障中断器(GFI)15经历无用的跳闸事件，并且可能会因由此产生的功率损失而导致交通工具充电效率的整体下降。如上所述，平衡电路22可产生I补偿以补偿交通工具交流泄漏电流。平衡电路22也可减轻或者减小直流(DC)泄漏电流，这些将会在下面进行更加详细的讨论。
图2示出了依照本发明实施方式的平衡偏置电路22的更详细的实施方案。电路22通常配置成确定伴随着交流泄漏电流出现的直流泄漏电流，以减小或者消除直流泄漏电流以防止接地故障中断器(GFI)15中不应当的跳闸事件并且/或者保证高的交通工具充电效率。在图2中示出的交通工具泄漏电流17(或者从电流传感器19接收的I感测)可包括交流泄漏电流分量(“ACLCC”)以及直流泄漏电流分量(“DCLCC”)。电路22包括了加法器电路50、电流测量电路52、滤波器54、反相器56以及直流(DC)误差测量电路58。加法器50接收I感测，I感测包括了ACLCC以及DCLCC。如上所述，交通工具充电操作期间，装置10中可出现交通工具泄漏电流17。
电流测量电路52测量在交通工具泄漏电流17中呈现出的ACLCC以及DCLCC的量。这类信息可被贮存在存储设备中(未显示)。滤波器54可被实现为低通滤波器(或者其他合适的设备)以将交通工具泄漏电流17上的ACLCC与DCLCC分开。滤波器54输出与DCLCC量相对应的电压，该DCLCC是交通工具泄漏电流17的一部分。反相器56反转滤波器54的输出电压。电路22使用ACLCC来输出I补偿。
直流误差测量电路58通常配置成产生与DCLCC相对应的电压输出，DCLCC是由于装置10内多种电子器件所致。例如，众所周知多种电子器件(例如，但不仅限于，运算放大器，比较器等等)都可能不完善。这些电子器件的输出可能会随时间及温度漂移，从而导致装置10中DCLCC的产生。电子器件和他们各自的与在交通工具内部结合实现电池充电操作提供电子兼容性(EMC)滤波方面的缺陷也可以增加DCLCC。通过考虑到多种电气产品的缺陷量，直流误差测量电路58配置成贮存与DCLCC的量相对应的电压。滤波器54将DCLCC与ACLCC分离，并允许DCLCC从该滤波器通过。通常来说，电路58可以但不仅限于由放大器及各种电阻组成。根据所认识到的本文现在公开的电路58的预期功能，可以以多种安排来形成电路58的整体结构。
直流误差测量电路58可以考虑到电子器件的多种引起DCLCC的、诸如温度、偏移和由此产生的漂移等情况，并输出与DCLCC相对应的偏移电压。贮存在线组12内的补偿值可以是一个预定义的电压值，该预定义电压值基于温度、偏移或者装置10的多种电子器件(或者多种通常使用来使交通工具充电操作的电子器件)的漂移。可以通过对装置10中的多种电子器件进行电路分析来确定DCLCC，以了解装置10的电子器件在多种温度、偏移及漂移下的影响。
直流误差测量电路58输出与测量的DCLCC大体相似的正电压值(或者偏移电压)。从直流误差测量电路58提供的正偏移电压可以与从反相器56输出得到的DCLCC的负电压进行总和。通过将在反相器56输出的以及直流误差测量电路58的输出的相反值的DCLCC进行总和，在装置10中表现出来的DCLCC可以实质上被消除、最小化或者使之无效。平衡电路22输出I补偿，其可与ACLCC相似(例如并不包括会增加总体交通工具泄漏电流以及引起未期望跳闸事件的DCLCC)。
图3示出了依照本公开内容的一个实施方式的校正泄漏电流的直流偏置的方法70。方法70中的操作执行时的特定顺序可以以任何顺序并且不仅限于只被顺序执行。操作的顺序是可以被更改和变化的，这取决于特定实现所期望的标准。
在操作72中，加法器50从电流传感器19接收I感测。如上所述，电流传感器19测量大体上指示交通工具泄漏电流17的电流。交通工具泄漏电流17被认为与I感测相似。
在操作74中，电流测量电路52测量I感测中存在的ACLCC以及DCLCC。响应于测量到ACLCC，平衡电路22产生I补偿以平衡交通工具泄漏电流17中存在的交流泄漏电流。
在操作74中，滤波器54从交通工具泄漏电流17消除ACLCC，并且允许DCLCC从其通过。
在操作78中，反相器56反转DCLCC以生成先前在滤波器54接收到的DCLCC的负值。
在操作80中，直流误差测量电路58提供已贮存的DCLCC的正偏移值。DCLCC的正偏移值可以是预定义的值，该预定义值基于多种漂移确定，而该多种漂移可以结合装置10中的电子器件随时间发生。DCLCC的正偏移应用于负DCLCC以抵消该负DCLCC。
虽然示例性实施方式已经在上面描述过了，但这些实施方式并不打算描述出本发明的一切可能的形式。相反，在本说明书中使用的文字是描述文字而不是限制，应当被了解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，多种变化可产生。此外，多种实现的实施方式的特性可结合起来以形成本发明进一步的实施方式。

Claims (19)

1.一种用于在交通工具充电操作期间校正泄漏电流的装置，所述装置包括：
平衡电路，其配置成：
接收感测电流，该感测电流指示响应于为交通工具提供充电电流的外部电源的交通工具泄漏电流，所述交通工具泄漏电流包括第一泄漏分量以及第二泄漏分量；
产生与所述第一泄漏分量的负值相对应的第一电压值；
提供大体与所述第一泄漏分量的正值相对应的第二电压值；以及
将所述第二电压值应用至所述第一电压值以实质上从所述交通工具泄漏电流中消除所述第一泄漏分量。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述平衡电路包括反相器，该反相器配置成产生响应于所述第一泄漏分量的所述第一电压值。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述平衡电路包括滤波器，该滤波器配置成在所述反相器产生所述第一电压值之前将所述第一泄漏分量从所述第二泄漏分量分离。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述滤波器是低通滤波器。
5.如权利要求3所述的装置，其中，所述平衡电路包括用于提供所述第二电压值的误差电路，所述第二电压值为一预定值，该预定值与位于所述装置中的电子器件的各种温度漂移或者偏移相对应。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一泄漏分量与直流(DC)泄漏分量相对应，并且所述第二泄漏分量与交流(AC)泄漏分量相对应。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述平衡电路被安排为可操作地耦合到接地故障中断器(GFI)电路，并且所述平衡电路还配置成将所述第二电压值应用至所述第一电压值以实质上从所述交通工具泄漏电流消除所述第一泄漏电流，以防止所述GFI电路的未期望的跳闸。
8.一种用于在交通工具充电操作期间校正泄漏电流的方法，所述方法包括：
确定响应于为交通工具提供充电电流的外部电源的交通工具泄漏电流，所述交通工具泄漏电流包括第一泄漏分量以及第二泄漏分量；
产生与所述第一泄漏电流的负值相对应的第一电压值；
提供大体与所述第一泄漏分量的正值相对应的第二电压值；以及
将所述第二电压值应用至所述第一电压值，以实质上从所述交通工具泄漏电流消除所述第一泄漏分量。
9.如权利要求8所述的方法，还包括在产生所述第一电压值之前反转所述第一泄漏分量以产生所述第一泄漏分量的负值。
10.如权利要求9所述的方法，还包括在反转所述第一泄漏分量之前将所述第一泄漏分量从所述第二泄漏分量分离。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述第二电压值与预定值相对应，该预定值基于位于交通工具中的电子器件的漂移或者偏移。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述第一泄漏分量与直流(DC)泄漏分量相对应，并且所述第二泄漏分量与交流(AC)泄漏分量相对应。
13.如权利要求8所述的方法，其中，将所述第二电压值应用至所述第一电压值以实质上消除所述第一泄漏分量还包括将所述第二电压值应用至所述第一电压值以实质上从所述交通工具泄漏电流消除所述第一泄漏分量，以防止在交通工具外部放置的GFI电路的未期望的跳闸。
14.一种装置，包括：
平衡电路，其配置成：
接收指示响应于为交通工具提供充电电流的外部电源的交通工具泄漏电流的感测电流，所述交通工具泄漏电流包括直流(DC)泄漏分量；
产生与所述直流(DC)泄漏分量的负值相对应的第一电压值；
提供大体与所述DC泄漏分量的正值相对应的第二电压值，；以及
将所述第二电压值应用至所述第一电压值以实质上从所述交通工具泄漏电流消除所述DC泄漏分量。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述平衡电路包括反相器，该反相器配置成产生响应于所述DC泄漏分量的所述第一电压值。
16.如权利要求15所述的装置，其中，所述交通工具泄漏电流还包括交流(AC)泄漏分量，以及其中，所述平衡电路包括滤波器，该滤波器配置成在所述反相器产生所述第一电压值之前将所述AC泄漏分量从所述直流(DC)泄漏分量分离。
17.如权利要求16所述的装置，其中，所述滤波器是低通滤波器。
18.如权利要求16所述的装置，其中，所述平衡电路包括用于提供所述第二电压值的误差电路，所述第二电压值为与位于所述装置中的电子器件的各种温度漂移或者偏移有关的预定值。
19.如权利要求16所述的装置，其中，所述平衡电路被安排为可操作地耦合到接地故障中断器(GFI)电路，并且所述平衡电路还配置成将所述第二电压值应用至所述第一电压值以实质上从所述交通工具泄漏电流消除所述DC泄漏分量，以防止所述GFI电路的未期望的跳闸。
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