專利名稱：評(píng)估車輛充電電路的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式涉及用于評(píng)估電動(dòng)車輛充電的充電電路的性能的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
用于具有高壓電網(wǎng)的車輛的接地故障探測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)示例是Acena等人的第 2009/0278547A1號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)公開。附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于評(píng)估充電電路的性能的系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1的系統(tǒng)的示意性電路圖；圖3是進(jìn)一步圖示圖1的系統(tǒng)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖1的系統(tǒng)的等效電路圖；及圖5是圖示通過圖1的系統(tǒng)執(zhí)行的、用于評(píng)估充電電路的性能的方法操作的流程 圖。詳述根據(jù)需要，本文公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方式；然而要理解，所公開的實(shí)施方式僅 僅是可以各種形式和替換形式實(shí)施的本發(fā)明的示例。附圖無需按照比例；一些特征可以放 大或縮小以顯示特定構(gòu)件的細(xì)節(jié)。從而，本文公開的特定的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋 為限制，而只是用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員不同地實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。通常，混合電動(dòng)車輛和電動(dòng)車輛可連接到用于向車輛的電池充電的外部電力供 應(yīng)。車輛可連接到從外部電力供應(yīng)接收交流電(AC)的住宅或商業(yè)建筑。不幸地是，住宅線 路可能具有高阻抗特性。具有高阻抗特性的線路在充電期間導(dǎo)致高功率耗散，這是低效的 且可導(dǎo)致熱作用。本發(fā)明提供用于在充電期間監(jiān)測(cè)電功率以評(píng)估供應(yīng)電路的性能的系統(tǒng)和方法。該 系統(tǒng)可響應(yīng)于性能來調(diào)節(jié)充電電流。參照?qǐng)D1，根據(jù)實(shí)施方式圖示了用于評(píng)估電動(dòng)車輛充電的供應(yīng)電路的性能的系統(tǒng)， 且通常以數(shù)字10指示。系統(tǒng)10包括用于使車輛14電連接到外部電力供應(yīng)16的配線組件 (cordset assembly)12。配線組件12包括充電電纜18和電動(dòng)車輛供應(yīng)設(shè)備(EVSE)20。充電電纜18包括 插頭22和附接到充電電纜18的相對(duì)端的連接件24。EVSE20可沿著充電電纜18在插頭22 和連接件24之間布置，用于在充電期間監(jiān)測(cè)通過電纜18的電功率。住宅或商業(yè)建筑比如住戶(圖2中所示)包括電連接到外部電力供應(yīng)16的一系 列AC插座26。AC插座26接收用于幫助車輛充電的插頭22。車輛14包括用于接收連接件 24的車輛插入口 28。連接件24可包括如通過SAE J1772 HEV導(dǎo)電電荷耦合器規(guī)范指定的 五個(gè)端子。然而，系統(tǒng)10考慮了具有可替代的端子配置的連接件24，該端子配置可由其他 協(xié)會(huì)指定。
參照?qǐng)DI和2，外部電力供應(yīng)16呈現(xiàn)可從各種電源接收功率的輸電網(wǎng)并沿著電線傳送AC功率。外部電力供應(yīng)16包括靠近每個(gè)住戶30位置的變壓器32。變壓器32通過逐漸降低電壓并逐漸升高電流來轉(zhuǎn)變AC功率，以向每個(gè)住戶30提供240伏有效電壓的三線單相供應(yīng)電壓。分配板(未示出)提供在每個(gè)住戶30中并將電壓分到兩條120伏有效電壓的線(LI和L2)中。供應(yīng)電路34由使外部電力供應(yīng)16電連接到每個(gè)AC插座26 (沿著LI或L2)的住宅線路限定。各種其他的電力設(shè)備(比如家用電器)可連接到供應(yīng)電路34。車輛電路38由使車輛插入口 28電連接到車輛電池40的車輛線路限定。電動(dòng)車輛14可包括多個(gè)電池40 (例如高壓電池和低壓電池)。車輛電路38包括布置在車輛插入口 28和電池40之間的車載充電器42，用于控制提供到電池40的電功率。車載充電器42 包括車輛控制裝置44和車輛變壓器46。車輛變壓器46將AC功率轉(zhuǎn)換成直流電(DC)。車輛控制裝置44控制車輛變壓器46，用于設(shè)定由車輛14接收的充電電流量。供應(yīng)電路34、充電電纜18和車輛電路38共同地限定充電電路48。沿著充電電路 42的線路可具有不同的長(zhǎng)度、規(guī)格和絕緣性，其導(dǎo)致改變線路的電阻。充電電纜18包括火線導(dǎo)體50、中性導(dǎo)體52和接地導(dǎo)體54。每個(gè)導(dǎo)體50、52、54在插頭22和連接件24之間跨越充電電纜18的長(zhǎng)度。每個(gè)導(dǎo)體50、52、54與供應(yīng)電路34和車輛電路38兩者的相應(yīng)的導(dǎo)體電連接。車輛電路38和充電電纜18可包括具有大體共同的電線長(zhǎng)度和直徑(規(guī)格)的標(biāo)準(zhǔn)線路。標(biāo)準(zhǔn)線路通常提供共同的線阻抗特性。然而，供應(yīng)電路34不是標(biāo)準(zhǔn)的，從而線路阻抗在不同的住戶之間甚至在同一住戶30的LI和L2之間可能變化。例如，車輛電路38和充電電纜18的每個(gè)導(dǎo)體可被標(biāo)準(zhǔn)化以具有共同的規(guī)格(比如16AWG)和大約30英尺的組合長(zhǎng)度，這導(dǎo)致O. 151歐姆的組合電阻。然而，住宅線路(供應(yīng)電路34)的每個(gè)導(dǎo)體可包括長(zhǎng)度在5英尺和135英尺之間的14AWG導(dǎo)線，這將導(dǎo)致O. 02到O. 4歐姆之間的線路電阻。參照?qǐng)D2和3，系統(tǒng)10監(jiān)測(cè)充電電纜18中的電功率，以評(píng)估供應(yīng)電路34的性能。 EVSE20包括相互電連接的控制電路56和控制器58?？刂齐娐?6包括用于使車輛電路38 從供應(yīng)電路34斷開連接的開關(guān)60。開關(guān)60可沿著火線導(dǎo)體50、中性導(dǎo)體52或?qū)w50、52 兩者布置。在所示的實(shí)施方式中，控制電路56包括一對(duì)開關(guān)60，分別在火線導(dǎo)體50和中性導(dǎo)體52上?？刂破?8通過傳輸控制信號(hào)(CTRL)在打開位置和關(guān)閉位置驅(qū)動(dòng)開關(guān)60?？刂破?8可硬線連接到開關(guān)60。開關(guān)60可從已知的各種開關(guān)設(shè)備中(比如繼電器和IGBT) 選擇?？刂齐娐?6測(cè)量流過充電電纜18的電功率?？刂齐娐?6可包括用于測(cè)量電功率并向控制器58提供相應(yīng)信號(hào)的第一電壓傳感器62、第二電壓傳感器64和電流傳感器66。第一電壓傳感器62測(cè)量充電電纜18的線電壓。第一電壓傳感器62向控制器58 提供線電壓信號(hào)(VL)，其指示火線導(dǎo)體50和中性導(dǎo)體52之間的電勢(shì)。第一電壓傳感器62 可硬線連接到控制器58。第二電壓傳感器64測(cè)量充電電纜18的中性電壓。第二電壓傳感器64向控制器 58提供中性電壓信號(hào)(VN)，其指示中性導(dǎo)體52和接地導(dǎo)體54之間的電勢(shì)。第二電壓傳感器64可硬線連接到控制器58。電流傳感器66測(cè)量充電電纜18的線路電流。電流傳感器66向控制器58提供線
6電流信號(hào)(IL)，其指示沿火線導(dǎo)體50和中性導(dǎo)體52中的至少一個(gè)的電流。電流傳感器66 可硬線連接到控制器58。控制器58將線電壓信號(hào)(VL)、中性電壓信號(hào)(VN)和線電流信號(hào)(IL)中的至少一個(gè)與預(yù)定的數(shù)據(jù)比較，以評(píng)估充電電路48的性能?？刂破?8分析電壓和電流的測(cè)量結(jié)果以計(jì)算電阻值?？刂破?8然后將計(jì)算的電阻值與預(yù)定的電阻數(shù)據(jù)比較，以評(píng)估全部充電電路48尤其是供應(yīng)電路34的性能。控制器58與車輛控制裝置44通信以控制充電電流。控制器58和車輛控制裝置 44的每一個(gè)通常包括任意數(shù)量的微處理器、ASIC、1C、存儲(chǔ)器(例如閃存、ROM、RAM、EPROM 和/或EEPR0M)和軟件代碼，以彼此共同作用以執(zhí)行一系列操作。通過在由SAE J1172規(guī)范指定的硬線連接上傳輸脈寬調(diào)制(PWM)的指示信號(hào) (CPLT)，控制器58與車輛控制裝置44可相互通信。只要控制器58評(píng)估了供應(yīng)電路34的性能，控制器58就確定允許的電荷值。例如，如果供應(yīng)電路34具有較低的線路電阻，控制器58可確定較高的允許電荷。然而，如果供應(yīng)電路34具有較高的線路電阻，控制器58可確定較低的允許電荷或者無電荷。然后，控制器58向車輛控制裝置44傳輸指示允許電荷的指示信號(hào)(CPLT)。車輛控制裝置44設(shè)定由車輛14接收的充電電流。車輛控制裝置44可接收指示電池40的電流狀態(tài)的多個(gè)輸入信號(hào)(BAT_INF0)，比如電池電壓、電池電流和電池的充電狀態(tài)(SOC)。車輛控制裝置44可硬線連接到電池控制器(未示出)以接收BAT_INF0信號(hào)，或者車輛控制裝置44可通過車輛的總線通信網(wǎng)絡(luò)(例如CAN)接收BAT_INF0。車輛控制裝置 44還可接收指示車輛運(yùn)行特性(比如輪速、踏板位置等)的其他車輛信號(hào)。車輛控制裝置44分析BAT_INF0信號(hào)以確定對(duì)電池40進(jìn)行充電所需要的電流大小。如果需要充電，車輛控制裝置44向控制器58傳輸請(qǐng)求充電循環(huán)的指示信號(hào)(CPLT)。 然后車輛控制裝置44從控制器58接收指示允許電荷的指示信號(hào)(CPLT)。響應(yīng)于該允許電荷，車輛控制裝置44向車輛變壓器46傳送激勵(lì)信號(hào)(EXCT)以設(shè)定充電電流。控制器58繼續(xù)監(jiān)測(cè)充電期間通過控制電路56的電功率?？刂破?8可隨后確定不同的允許電荷，并發(fā)送更新的CPLT信號(hào)。另外，在車輛控制裝置44將充電電流設(shè)定在允許電荷以上的情形下，控制器58可驅(qū)動(dòng)開關(guān)60到打開位置，從而斷開充電電路48的連接。所示實(shí)施方式圖示了包括控制電路56和控制器58兩者的EVSE20。由于控制電路 56監(jiān)測(cè)供應(yīng)電路34，控制電路56位于供應(yīng)電路34的附近。然而，系統(tǒng)10考慮了控制器58 在EVSE20的外部的各種位置。例如，系統(tǒng)10的其他實(shí)施方式考慮了控制器位于車輛內(nèi)、住戶內(nèi)或者車輛和配線組件兩者(全部未示出)外部。可選擇地，在系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施方式中，控制器和車輛控制裝置的功能組合在單個(gè)控制器(未示出)中。圖4圖示了系統(tǒng)10的等效電路68以用于電路分析。等效電路68圖示了分配板 70和車輛變壓器46之間的電路(包括供應(yīng)電路34、充電電纜18和車輛電路38)的線路阻抗。供應(yīng)電路34包括使分配板70電連接到每個(gè)AC插座26的住宅線路(如圖I和2 所示)。住宅線路可被配置為菊花鏈配置，其中線路從分配板70延伸到第一插座26，然后到每個(gè)后續(xù)的插座26。供應(yīng)電路34的每個(gè)插座26電連接到分配板70內(nèi)的單個(gè)斷路器(未示出)。等效電路68包括兩個(gè)電流源IL1和IL2，其表示通過連接到供應(yīng)電路34的其他插座26的電器(未不出)所消耗的電流(負(fù)載電流)。關(guān)于沿著供應(yīng)電路34的線路阻抗電阻器(R1H、R1N和RlG)表示沿著每個(gè)導(dǎo)體在分配板70和第一插座(由ILl表示)之間的線路電阻。電阻器(R2H、R2N和R2G)表示沿著每個(gè)導(dǎo)體在第一插座和第二插座(由IL2表示)之間的線路電阻。且電阻器(R3H、R3N 和R3G)表示沿著每個(gè)導(dǎo)體在第二插座和充電電纜18之間的線路電阻。在等效電路68中，充電電纜18的線路阻抗與車輛電路38的線路阻抗組合，其中 R4H表示火線導(dǎo)體的線路阻抗；R4N表示中性導(dǎo)體的線路阻抗；及R4G表示接地導(dǎo)體的線路阻抗。如上所述，控制電路56提供指示充電電纜18內(nèi)的電壓和電流的信號(hào)。第一電壓傳感器62測(cè)量為火線導(dǎo)體⑶和中性導(dǎo)體(N)之間的電勢(shì)的線電壓(VL)。第二電壓傳感器64測(cè)量為中性導(dǎo)體(N)和接地導(dǎo)體(G)之間的電勢(shì)的中性電壓(VN)。電壓傳感器62、 64可從各種已知的電壓傳感器設(shè)備(比如運(yùn)算放大器)中選擇。電流傳感器66測(cè)量沿著中性導(dǎo)體(N)的線電流(IL)，其與沿著火線導(dǎo)體(H)的線電流IL相同。電流傳感器66可從各種已知的電流傳感器設(shè)備(比如分流傳感器或霍爾效應(yīng)傳感器)中選擇。系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施方式包括用于測(cè)量火線導(dǎo)體和接地導(dǎo)體之間的火線電勢(shì)(VH)的電壓傳感器(未示出)。系統(tǒng)10的其他實(shí)施方式考慮了使用單個(gè)電壓傳感器或多個(gè)電流傳感器(未示出)。控制器58可以分析在無負(fù)載和負(fù)載狀態(tài)，以及超時(shí)的負(fù)載狀態(tài)下的測(cè)量信號(hào)以評(píng)估性能?？刂破?8驅(qū)動(dòng)開關(guān)60至打開位置，以獲取開路，或者無負(fù)載(NL)的測(cè)量信號(hào)。 控制器還驅(qū)動(dòng)開關(guān)60至關(guān)閉位置，并命令車輛控制裝置(未示出)設(shè)定預(yù)定的負(fù)載(L)或充電電流(比如11A)，以獲取負(fù)載(L)的測(cè)量信號(hào)。通過比較開關(guān)60打開時(shí)(NL)得到的線電壓(VL)和開關(guān)60關(guān)閉時(shí)(L)得到的線電壓(VL)和線電流(IL)，控制器58可確定總線路配線電阻(RL)。以下所示的等式I提供用于計(jì)算總線路配線電阻(RL)的等式RL =^式通過比較開關(guān)60打開時(shí)(NL)得到的中性電壓(VN)和開關(guān)60關(guān)閉時(shí)(L)得到的中性電壓(VN)和線電流(IL)，控制器58可確定中性配線電阻(RN)。以下所示的等式2提供用于計(jì)算中性配線電阻(RN)的等式RN =而式 2
I hj_通過比較所計(jì)算的總線路配線電阻(式I的RL)和所計(jì)算的中性配線電阻(式2 的RN)，控制器58可確定火線配線電阻(RH)。以下所示的等式3提供用于計(jì)算火線配線電阻(RH)的等式RH = RL-RN 式 3通過比較開關(guān)60關(guān)閉時(shí)(L)得到的負(fù)載線電流(IL)和所計(jì)算的總線路配線電阻 (式I的RL)，控制器58可確定總線路功率損失(PL)。以下所示的等式4提供用于計(jì)算總線路功率損失(PU的等式PL= (IL2) *RL 式 4通過比較開關(guān)60關(guān)閉時(shí)(L)得到的負(fù)載線電流(IL)和所計(jì)算的火線配線電阻 (式3的RH)，控制器58可確定火線配線功率損失(PH)。以下所示的等式5提供用于計(jì)算火線配線功率損失(PH)的等式PH = (IL2)^RH 式 5通過比較開關(guān)60關(guān)閉時(shí)(L)得到的負(fù)載線電流(IL)和所計(jì)算的中性配線電阻 (式2的RN)，控制器58可確定中性配線功率損失(PN)。以下所示的等式6提供用于計(jì)算中性配線功率損失(PN)的等式PN = (IL2)^RN 式 6通過比較所計(jì)算的火線配線電阻(式3的RH)和所計(jì)算的中性配線電阻(式2的 RN)，控制器58可確定電阻平衡比(R_BAL)。以下所示的等式7提供用于計(jì)算電阻平衡比 (R_BAL)的等式
PMR BAL = ^式 7
_RN通過比較所計(jì)算的火線配線功率損失(式5的PH)和所計(jì)算的中性配線功率損失 (式6的PN)，控制器58可確定功率平衡比(P_BAL)。以下所示的等式8提供用于計(jì)算功率平衡比(P_BAL)的等式P I /I L = 2式 8
一p:’J控制器58還可以分析超時(shí)的測(cè)量信號(hào)以評(píng)估性能。通過比較所計(jì)算的總線路配線電阻(在tl時(shí)，式I的RL)和在預(yù)定的時(shí)間間隔后得到的第二總線配線電阻(在t2時(shí)， 式I的RL)以確定總線路配線電阻漂移(R_DRIFT)，控制器58確定總線路配線電阻漂移(R_ DRIFT)。以下所示的等式9提供用于計(jì)算總線路配線電阻漂移(R_DRIFT)的等式Rdeift — Rt2_Rti 式 9控制器58還可以使用等式9并替換等式2中計(jì)算的RN，以確定中性配線電阻漂移，或者替換等式3中計(jì)算的RH，以確定火線配線電阻漂移。通過比較所計(jì)算的總線路配線功率損失(在tl時(shí)，式4的PL)和在預(yù)定時(shí)間間隔后得到的第二總線路配線功率損失(在t2時(shí)，式4的PL)以確定總線路配線功率損失漂移 (P_DRIFT)，控制器58可確定總線路配線功率損失漂移(P_DRIFT)。以下所示的等式10提供用于計(jì)算總線路配線功率損失漂移(P_DRIFT)的等式PDRIFT = Pt2-Ptl 式 10控制器58還可以使用等式10并替換等式6中計(jì)算的PN，以確定中性配線功率損失漂移，或者替換等式5中計(jì)算的PH，以確定火線配線功率損失漂移。根據(jù)另一實(shí)施方式圖示了用于評(píng)估電動(dòng)車輛充電的供應(yīng)電路的性能的系統(tǒng)，且通常以數(shù)字110指示。系統(tǒng)110包括簡(jiǎn)化的控制電路156，控制電路156包括用于測(cè)量線路電流(IL)的電流傳感器166和用于測(cè)量線路電壓(VL)的單個(gè)電壓傳感器162。在此實(shí)施方式中不包括用于測(cè)量中性電壓的電壓傳感器，因而在圖4中將其以假想形式顯示。系統(tǒng)110包括與電壓傳感器162和電流傳感器166電通信的控制器158?？刂破?158可以分析在無負(fù)載或者負(fù)載狀態(tài)下的測(cè)量信號(hào)以評(píng)估性能?？刂破?58驅(qū)動(dòng)開關(guān)160 至打開位置，以獲取開路或者無負(fù)載(NL)的測(cè)量信號(hào)。控制器158還驅(qū)動(dòng)開關(guān)160至關(guān)閉位置，并命令車輛控制裝置(圖2中所示)設(shè)定預(yù)定的負(fù)載(L)或充電電流(比如11A)，以獲取負(fù)載(L)的測(cè)量信號(hào)。通過比較線路電壓(VL)和線路電流(IL)，系統(tǒng)110可確定火線配線電阻(RH)和中性配線電阻(RN)。此測(cè)量是可能的，因?yàn)榛鹁€導(dǎo)體和中性導(dǎo)體沿著共同的路徑因此應(yīng)該具有相同的電阻。以下所示的等式11提供用于計(jì)算火線配線電阻(RH)和中性配線電阻 (RN)的等式RH = RN = ■^式 Il
IL:- i圖5圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于評(píng)估供應(yīng)電路34的性能的方法72的操作流程圖。在操作74中，控制器58、158初始化，其包括建立與車輛控制裝置44和控制電路56、 156的通信。另外，控制器58、158通過向開關(guān)60、160傳輸控制信號(hào)(CTRL)來驅(qū)動(dòng)開關(guān)60、 160至打開位置。在操作76中，控制器58、158接收并記錄來自控制電路56、156的開路，或者無負(fù)載(NL)的測(cè)量信號(hào)。測(cè)量信號(hào)包括線路電壓信號(hào)(VL_NL)，也可包括中性電壓信號(hào)(VN_ NL)。在操作78中，控制器58、158確定在操作76中接收的電壓信號(hào)(VL_NL和VN_NL) 是否在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)?？墒褂迷跓o負(fù)載時(shí)的線路電壓(VL_NL*)和中性電壓(VN_NL*)的適當(dāng)范圍的預(yù)定數(shù)據(jù)來配置控制器58、158。例如，預(yù)定數(shù)據(jù)可指示在無負(fù)載時(shí)線路電壓(VL_ NL*)的適當(dāng)范圍為120V+/-10V有效電壓。另外，預(yù)定數(shù)據(jù)可指示在無負(fù)載時(shí)中性電壓(VN_ NL*)的適當(dāng)范圍為0V+/-10V有效電壓。為了清楚，本公開內(nèi)容中描述的預(yù)定數(shù)據(jù)通過星號(hào)
O)標(biāo)識(shí)。如果控制器58、158確定在操作78中為“否”，即電壓不在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，則控制器 58、158繼續(xù)到步驟80并提供故障指示?？刂破?8、158可通過向車輛控制裝置44傳輸相應(yīng)的指示信號(hào)(CPLT)來提供故障指示。如果控制器58、158確定在操作78中為“是”，即電壓在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，則控制器 58、158繼續(xù)到操作82。在操作82中，控制器58、158核查確認(rèn)車輛控制裝置44是否通過指示信號(hào)(CPLT)請(qǐng)求了充電循環(huán)。如果沒有請(qǐng)求充電循環(huán)，則控制器回到操作76。如果控制器58、158確定為“是”，即已經(jīng)請(qǐng)求了充電循環(huán)，然后控制器繼續(xù)步驟84 并起動(dòng)車輛充電循環(huán)?？刂破?8、158通過關(guān)閉開關(guān)60、160并向車輛控制裝置44傳輸指示低電流允許電荷(例如6A或11A)的指示信號(hào)(CPLT)來起動(dòng)車輛充電循環(huán)。在操作86中，控制器58、158接收并記錄來自控制電路56、156的關(guān)閉電路或者負(fù)載(L)的測(cè)量信號(hào)。負(fù)載(L)的測(cè)量信號(hào)包括線路電壓信號(hào)(VL_L)、中性電壓信號(hào)(VN_L) 和線路電流信號(hào)(I_L)。在操作88中，控制器58、158確定在步驟86中接收的測(cè)量信號(hào)(VL_L、VN_L和1_ L)是否在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)?？刂破?8、158使用等式1-11將操作76中記錄的無負(fù)載的測(cè)量信號(hào)與操作86中記錄的負(fù)載測(cè)量信號(hào)比較，以確定充電電路48的電阻和功率值?？刂破?58將所計(jì)算的電阻和功率值與預(yù)定數(shù)據(jù)比較，以確定信號(hào)是否在由預(yù)定數(shù)據(jù)限定的適當(dāng)范圍內(nèi)。可使用充電電路48的電阻和功率損失值的適當(dāng)范圍的預(yù)定數(shù)據(jù)來配置控制器 58、158。例如，控制器58、158可包括預(yù)定數(shù)據(jù)，該預(yù)定數(shù)據(jù)指示在沿著每個(gè)具有5到135英尺長(zhǎng)度的14AWG導(dǎo)體的負(fù)載處于IlA時(shí)，供應(yīng)電路34的每個(gè)火線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的線路電阻(RlH氺、RlN*、RIG*、R2H*、R2N*、R2G*、R3H*、R3N*、R3G*)的適當(dāng)范圍為 O. 02到O. 4歐姆。該預(yù)定的電阻數(shù)據(jù)還可指示在沿著每個(gè)具有30英尺長(zhǎng)度的14AWG導(dǎo)體的負(fù)載處于IlA時(shí)，與充電電纜18組合的車輛電路38的每個(gè)火線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體的線路電阻(R4H*、R4N*、R4G*)的適當(dāng)范圍為O. 151歐姆。通過此預(yù)定數(shù)據(jù)，控制器58、158 可通過將電阻值連續(xù)地加起來以計(jì)算充電電路48的每個(gè)導(dǎo)體的總的電阻范圍。以下所示的等式12提供用于從預(yù)定數(shù)據(jù)(RN*)計(jì)算總的中性配線電阻的等式RN* = (RN1*+RN2*+RN3*) + (R4N*) 式 I2RN* = (O. 02 到 O. 4 歐姆)+ (0. 151 歐姆)RN* = (O. 171 到 O. 551 歐姆)通過確定所測(cè)量的信號(hào)(等式2的RN)是否在預(yù)定范圍(RN*)內(nèi)，控制器58、158 評(píng)估供應(yīng)電路34的性能?？刂破?8、158還可包括用于區(qū)分允許的充電電流的在所述范圍內(nèi)的閾值的預(yù)定數(shù)據(jù)。例如，控制器58、158可包括用于中性導(dǎo)體的電阻范圍的預(yù)定數(shù)據(jù)，其通過O. 4歐姆的闕值分為三個(gè)范圍?？刂破?8、158可確定第一范圍，其中如果RN超過最大電阻值，則沒有允許的電荷(范圍_1* :如果RN > O. 551歐姆，則沒有允許的電荷)?？刂破?8、158 可確定第二范圍，其中如果RN超過闕值但小于最大電阻值，則有較低電流的允許電荷(范圍_2* :如果O. 4 < RN < O. 551歐姆，則有較低電流的允許電荷)?？刂破?8、158可確定第三范圍，其中當(dāng)RN小于闕值時(shí)，則有正常電流的允許電荷(范圍_3* :如果RN < O. 4歐姆)。如果控制器58、158確定在操作88中信號(hào)在范圍I*內(nèi)(例如RN > O. 551歐姆)， 則控制器58、158繼續(xù)到操作80并提供故障指示。控制器58、158可通過向車輛控制裝置 44傳輸相應(yīng)的指示信號(hào)(CPLT)來提供故障指示。如果控制器58、158確定在操作88中信號(hào)在范圍2*內(nèi)(例如O. 4 < RN < O. 551 歐姆)，則控制器58、158繼續(xù)到操作90并延續(xù)低電流充電循環(huán)?？刂破?8、158可通過向車輛控制裝置44傳輸指示低電流(M)的允許電荷的指示信號(hào)(CPLT)來延續(xù)低電流充電循環(huán)。如果控制器58、158確定在操作88中信號(hào)在范圍3*內(nèi)(例如O. 171 < RN < O. 4 歐姆)，則控制器58、158繼續(xù)到操作92并命令正常電流的充電循環(huán)?？刂破?8、158可通過向車輛控制裝置44傳輸指示正常電流(11-16A)的允許電荷的指示信號(hào)(CPLT)來命令正常電流的充電循環(huán)。在操作90和92之后，控制器58、158繼續(xù)到操作94并確定充電循環(huán)是否完成。通過監(jiān)測(cè)接收自車輛控制裝置44的用作響應(yīng)信號(hào)的指示信號(hào)(CPLT)，控制器58、158可確定充電循環(huán)是否完成。如果控制器58、158確定為“否”，即充電循環(huán)沒有完成，則控制器58、 158將回到操作86。在操作94中，只要控制器58、158確定為“是”，即充電循環(huán)完成，控制器58、158將繼續(xù)到操作96并斷開車輛的充電。通過向開關(guān)60、160傳輸控制信號(hào)(CTRL)來驅(qū)動(dòng)開關(guān) 60、160至打開位置，控制器58、158可斷開車輛的充電。在操作96中，控制器58、158斷開車輛的充電之后，控制器回到操作76。雖然以上描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但不意指這些實(shí)施方式描述了本發(fā)明所有可能的形式。相反，詳述中使用的詞語是描述性而不是限制性的詞語，且可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種變化。另外，各種實(shí)施方式中的特征可以組合以形成本發(fā)明的其他實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于評(píng)估電動(dòng)車輛充電的供應(yīng)電路的性能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括充電電纜，其用于在供應(yīng)電路和車輛電路之間電連接，所述充電電纜包括火線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體；至少一個(gè)電壓傳感器，其用于提供線路電壓信號(hào)和中性電壓信號(hào)中的至少一個(gè)，所述線路電壓信號(hào)指示所述火線導(dǎo)體和所述中性導(dǎo)體之間的電勢(shì)，且所述中性電壓信號(hào)指示所述中性導(dǎo)體和所述接地導(dǎo)體之間的電勢(shì)；電流傳感器，其用于提供指示沿著所述火線導(dǎo)體和所述中性導(dǎo)體中的至少一個(gè)的電流的線路電流信號(hào)；以及控制器，其與所述至少一個(gè)電壓傳感器和所述電流傳感器電通信，所述控制器被配置以接收所述線路電壓信號(hào)和所述中性電壓信號(hào)中的至少一個(gè)以及所述線路電流信號(hào)，以及將所述線路電壓信號(hào)、所述中性電壓信號(hào)和所述線路電流信號(hào)中的至少一個(gè)與預(yù)定數(shù)據(jù)相比較，以評(píng)估供應(yīng)電路的性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)定數(shù)據(jù)包括所述供應(yīng)電路的住宅配線的電阻值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器電通信的車輛控制裝置，所述車輛控制裝置用于響應(yīng)于指示信號(hào)來設(shè)定通過所述充電電纜的充電電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置以響應(yīng)于所述供應(yīng)電路的性能來確定允許電荷；以及向所述車輛控制裝置傳輸指示所述允許電荷的所述指示信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括與所述控制器電通信的開關(guān)，所述開關(guān)用于響應(yīng)于接收自所述控制器的控制信號(hào)，將所述車輛電路從所述供應(yīng)電路選擇地?cái)嚅_連接，且其中所述控制器還被配置以監(jiān)測(cè)所述線路電流信號(hào)；以及當(dāng)所述線路電流信號(hào)超過所述允許電荷時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)至打開位置。
6.一種用于評(píng)估電動(dòng)車輛充電的供應(yīng)電路的性能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制器，其與具有電傳感器的控制電路電通信，所述電傳感器與電連接到所述供應(yīng)電路的充電電纜通信，其中所述充電電纜具有火線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體，所述控制器被配置以接收來自所述電傳感器的輸入信號(hào)，所述輸入信號(hào)包括線路電壓信號(hào)和中性電壓信號(hào)中的至少一個(gè)和線路電流信號(hào)，所述線路電流信號(hào)指示沿著所述火線導(dǎo)體和所述中性導(dǎo)體中的至少一個(gè)的電流，所述線路電壓信號(hào)指示所述火線導(dǎo)體和所述中性導(dǎo)體之間的電勢(shì)， 及所述中性電壓信號(hào)指示所述中性導(dǎo)體和所述接地導(dǎo)體之間的電勢(shì)，以及將所述線路電壓信號(hào)、所述中性電壓信號(hào)和所述線路電流信號(hào)中的至少一個(gè)與預(yù)定數(shù)據(jù)相比較，以評(píng)估供應(yīng)電路的性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述控制電路還包括開關(guān)，所述開關(guān)被配置以將所述充電電纜從所述供應(yīng)電路斷開電連接，且其中所述控制器還被配置以在打開位置和關(guān)閉位置之間驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)，在所述打開位置，所述充電電纜與所述供應(yīng)電路斷開電連接，在所述關(guān)閉位置，所述充電電纜電連接到所述供應(yīng)電路；在驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)到所述打開位置之后，分析所述輸入信號(hào)以確定無負(fù)載的線路電壓和無負(fù)載的中性電壓；以及將所述無負(fù)載的線路電壓和所述無負(fù)載的中性電壓與預(yù)定數(shù)據(jù)相比較以評(píng)估電壓范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置以接收來自車輛控制裝置的充電請(qǐng)求信號(hào)；以及響應(yīng)于所述電壓范圍和所述車輛的循環(huán)充電請(qǐng)求，驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)到所述關(guān)閉位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置以分析當(dāng)所述開關(guān)處于所述關(guān)閉位置時(shí)接收的所述輸入信號(hào)，以確定負(fù)載線路電壓、負(fù)載中性電壓和負(fù)載線路電流；將所述無負(fù)載的線路電壓和所述無負(fù)載的中性電壓中的至少一個(gè)與所述負(fù)載線路電壓、所述負(fù)載中性電壓和所述負(fù)載線路電流中的至少一個(gè)相比較，以確定電阻；以及將所述電阻與預(yù)定數(shù)據(jù)相比較以評(píng)估供應(yīng)電路的性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置以響應(yīng)于所述供應(yīng)電路的性能確定允許電荷；以及向車輛控制裝置傳輸指示所述允許電荷的指示信號(hào)。
11.一種用于評(píng)估電動(dòng)車輛充電的供應(yīng)電路的性能的方法，所述方法包括在車輛電路和供應(yīng)電路之間建立電連接以用于外部的交流電(AC)電力供應(yīng)，其中所述電連接包括火線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體；傳輸控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)沿著所述電連接布置的開關(guān)，以選擇地起動(dòng)車輛的充電；接收輸入信號(hào)，所述輸入信號(hào)包括指示沿著所述火線導(dǎo)體和所述中性導(dǎo)體中的至少一個(gè)的電流的線路電流信號(hào)、以及線路電壓信號(hào)和中性電壓信號(hào)中的至少一個(gè)，所述線路電壓信號(hào)指示所述火線導(dǎo)體和所述中性導(dǎo)體之間的電勢(shì)，所述中性電壓信號(hào)指示所述中性導(dǎo)體和所述接地導(dǎo)體之間的電勢(shì)，以及將所述輸入信號(hào)中的至少一個(gè)與預(yù)定的電阻數(shù)據(jù)相比較，以評(píng)估供應(yīng)電路的性能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中評(píng)估供應(yīng)電路的性能還包括將當(dāng)所述開關(guān)打開時(shí)得到的所述線路電壓信號(hào)與當(dāng)所述開關(guān)關(guān)閉時(shí)得到的所述線路電壓信號(hào)及所述線路電流信號(hào)相比較，以確定總線路配線電阻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括比較所述總線路配線電阻和預(yù)定的電阻數(shù)據(jù)，以確定所述總線路配線電阻是否在可接受的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中評(píng)估供應(yīng)電路的性能還包括比較當(dāng)所述開關(guān)關(guān)閉時(shí)得到的所述線路電流信號(hào)和所述總線路配線電阻，以確定總線路功率損失。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括確定在預(yù)定的時(shí)間間隔之后的第二總線路功率損失；以及比較所述第二總線路功率損失和所述總線路功率損失，以確定總線路功率損失漂移。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括響應(yīng)于所述總線路功率損失確定第一允許電荷；向車輛控制裝置傳輸指示所述第一允許電荷的第一指示信號(hào)；響應(yīng)于所述總線路功率損失漂移確定第二允許電荷；以及向所述車輛控制裝置傳輸指示所述第二允許電荷的第二指示信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中評(píng)估供應(yīng)電路的性能還包括將當(dāng)所述開關(guān)打開時(shí)得到的所述中性電壓信號(hào)與當(dāng)所述開關(guān)關(guān)閉時(shí)得到的所述中性電壓信號(hào)及所述線路電流信號(hào)相比較，以確定中性配線電阻。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中評(píng)估供應(yīng)電路的性能還包括將當(dāng)所述開關(guān)打開時(shí)得到的所述線路電壓信號(hào)與當(dāng)所述開關(guān)關(guān)閉時(shí)得到的所述線路電壓信號(hào)及所述線路電流信號(hào)相比較，以確定總線路配線電阻；將當(dāng)所述開關(guān)打開時(shí)得到的所述中性電壓信號(hào)與當(dāng)所述開關(guān)關(guān)閉時(shí)得到的所述中性電壓信號(hào)及所述線路電流信號(hào)相比較，以確定中性配線電阻；以及比較所述總線路配線電阻和所述中性配線電阻，以確定火線配線電阻。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括比較所述火線配線電阻和所述中性配線電阻以確定電阻平衡比。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中評(píng)估供應(yīng)電路的性能還包括比較所述線路電流信號(hào)、所述線路電壓信號(hào)和所述中性電壓信號(hào)中的至少兩個(gè)，以確定第一電阻；比較在預(yù)定的時(shí)間間隔后得到的所述線路電流信號(hào)、所述線路電壓信號(hào)和所述中性電壓信號(hào)中的至少兩個(gè)，以確定第二電阻；以及比較所述第一電阻和所述第二電阻，以確定電阻漂移。
全文摘要
提供了用于評(píng)估車輛充電電路的系統(tǒng)和方法，其評(píng)估電動(dòng)車輛充電的供應(yīng)電路的性能。在車輛電路和供應(yīng)電路之間建立電連接以用于外部的交流電(AC)電力供應(yīng)。電連接包括火線導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體。傳輸控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)沿著電連接布置的開關(guān)，以選擇地起動(dòng)車輛的充電。接收的輸入信號(hào)包括指示沿著火線導(dǎo)體和中性導(dǎo)體中的至少一個(gè)的電流的線路電流信號(hào)、以及線路電壓信號(hào)和中性電壓信號(hào)中的至少一個(gè)。線路電壓信號(hào)指示火線導(dǎo)體和中性導(dǎo)體之間的電勢(shì)。中性電壓信號(hào)指示中性導(dǎo)體和接地導(dǎo)體之間的電勢(shì)。將至少一個(gè)輸入信號(hào)與預(yù)定的電阻數(shù)據(jù)相比較，以評(píng)估供應(yīng)電路的性能。
文檔編號(hào)G01R27/08GK102608515SQ20111044132
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者大衛(wèi)·A·海恩 申請(qǐng)人:李爾公司