[go: up one dir, main page]

WO2020207619A1 - Verfahren zur ermittlung von kapazitäten von ableitkondensatoren in einem ladekabel - Google Patents

Verfahren zur ermittlung von kapazitäten von ableitkondensatoren in einem ladekabel Download PDF

Info

Publication number
WO2020207619A1
WO2020207619A1 PCT/EP2020/025021 EP2020025021W WO2020207619A1 WO 2020207619 A1 WO2020207619 A1 WO 2020207619A1 EP 2020025021 W EP2020025021 W EP 2020025021W WO 2020207619 A1 WO2020207619 A1 WO 2020207619A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching means
switched
energy source
capacitors
ground potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2020/025021
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Hähre
Marija JANKOVIC
Raoul Heyne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of WO2020207619A1 publication Critical patent/WO2020207619A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for determining capacities of
  • the IEC 61851-23 and SAE J1772 standards specify limit values for the maximum energy that may be present in the capacitors. This also results in a limitation of the permitted capacitance for the bypass capacitors depending on the applied voltage.
  • DE 10 2015 016 000 A1 discloses a circuit arrangement for a motor vehicle which enables the Y discharge capacitors to be discharged. The capacities are not monitored during the charging process.
  • the insulation resistances are often determined using a resistance bridge.
  • a measuring resistor is alternately switched between the positive and negative output potential of the energy source. This creates an asymmetry in the
  • the present invention is based on the object of creating a method with which a better compatibility of an energy storage device
  • Motor vehicle can be reached with different charging stations.
  • a system is to be created which is designed to carry out such a method.
  • a chargeable energy store preferably of a motor vehicle
  • the energy source can include, for example, a public power grid or a charging station for an electronically operated motor vehicle.
  • the charging cable can be connecting elements, e.g. Include plugs and / or sockets which are designed to be connected to the motor vehicle and to the energy source.
  • a first output of the energy source is electrically connected to a ground potential via a first bypass capacitor.
  • a second output of the energy source is electrically connected to the ground potential via a second bypass capacitor.
  • a first test resistor and a first switching means are parallel to the first
  • Switching means connected one behind the other in series.
  • a second test resistor and a second switching means are connected in parallel to the second bypass capacitor.
  • the second test resistor and the second switching means are connected in series.
  • a parallel circuit is understood to mean a parallel circuit in the electrical sense. It is not necessary, but possible, that the relevant components are also arranged parallel to one another in the geometric sense. The same applies accordingly to the connection in series.
  • the first and the second switching means can be switched on and off. In the switched-on state, electrical current can flow through the switching means, while in the switched-off state, no current can flow through the switching means.
  • the first switching means is switched on. In this state, the first output of the energy source is connected to the ground potential via the first test resistor.
  • the second switching means is switched on. In this state, the second output of the energy source is connected to the ground potential via the second test resistor.
  • a time profile of a first electrical voltage between the first output of the energy source and the ground potential is measured.
  • the first output can for example be the positive output of the energy source.
  • the second output can be, for example, the negative output of the energy source.
  • the capacitances of the bypass capacitors are determined using the measured time profile of the first electrical voltage. If the time course of the second electrical voltage was measured, this can also be used to determine the capacitances of the bypass capacitors. With this monitoring, in the event of an asymmetry of the voltage between the outputs compared to the
  • Discharge capacitor are discharged.
  • the discharge capacitors can be designed as Y discharge capacitors.
  • this is understood to mean, in particular, a class Y leakage capacitor in accordance with the IEC 60384-1 standard. They are connected between a phase or neutral conductor of the energy source and touchable and protective earthed components and bridge the insulation.
  • Y discharge capacitors have a verifiable increased electrical and mechanical safety, as their use can endanger people in the event of a failure due to a short circuit.
  • the capacitances of the bypass capacitors each exceed a threshold value.
  • the threshold value is exceeded by at least one of the two discharge capacitors, the
  • the second switching means can be switched off when the first switching means is switched on. This can take place in particular while the time profile of the first voltage is measured.
  • the first switching means can be switched off while the second switching means is switched on. This can take place in particular while the time profile of the first voltage is measured.
  • the first and the second switching means can be switched on simultaneously before the first switching means is switched off. This can take place in particular while the time profile of the first voltage is measured.
  • the second switching means can initially be switched off when the first switching means is switched on. After that it will second switching means switched on, while the first switching means remains switched on. The first switching means is then switched off while the second switching means remains switched on. These steps can in particular be carried out while the time profile of the first voltage is measured.
  • the first bypass capacitor can be arranged parallel to a first insulation resistor.
  • the second bypass capacitor can be arranged parallel to a second insulation resistor.
  • the insulation resistances can be used to determine the capacitance of the discharge capacitors.
  • Insulation resistances can be determined. The resistance values can be used to determine the capacitance of the discharge capacitors.
  • the system of claim 10 includes a motor vehicle having the rechargeable
  • the motor vehicle comprises a control device which is designed to implement a method according to one of the preceding
  • Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of a device for determining the
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a time profile of two measured electrical potentials.
  • An energy source 100 outputs a voltage VDC via a positive and a negative output, which is used for charging an energy store
  • the positive output is electrically connected to the capacitance C y + , a first insulation resistor R S0 + and a first test resistor Rt es t + to a ground potential PE via a first Y leakage capacitor.
  • Insulation resistance R S0 + and the first test resistance Rt es t + are connected in parallel to one another.
  • a first switching means Si is in series with the first
  • Test resistor Rt es t + switched so that the connection of the positive output to the ground potential PE can be switched on and off via the first test resistor.
  • the negative output is electrically connected to the capacitance C y , a second insulation resistor R S0 and a second test resistor Rtest- to a ground potential PE via a second Y leakage capacitor.
  • the second bypass capacitor, the second insulation resistor R S0 and the second test resistor Rtest are connected in parallel to one another.
  • a second switching means S2 is in series with the second
  • Test resistor Rtest switched so that the connection of the positive output to the ground potential PE can be switched on and off via the second test resistor.
  • the voltage between the positive output and the ground potential PE can be measured by means of a first measuring device and is referred to as vi.
  • the voltage between the negative output and the ground potential PE can be measured by means of a second measuring device and is designated as V2.
  • the switching means Si and S2 are switched as follows. First will the first switching means Si switched on, so that the positive output is connected to the ground potential via the first test resistor Rt es t +. The second switching means S2 is then switched on, while the first switching means Si remains switched on. In this state, the negative output is connected to the ground potential via the second test resistor Rtest. The first switching means Si is then switched off, while the second switching means S2 remains switched on.
  • the first switching means Si and the second switching means S2 are both switched on.
  • the first switching means Si is switched off and the second switching means S2 is switched on.
  • the third period 3 is followed by the first period 1 again.
  • each period recharging takes place, after the end of which a constant voltage is established within the respective period.
  • the period of time required for the reloading during the transition from the first period 1 to the second period 2 is denoted by 5x2.
  • the period of time required for the reloading during the transition from the second period 2 to the third period 3 is denoted by 5x 3 .
  • the period of time required for the reloading during the transition from the third period 3 to the first period 1 is denoted by 5xi.
  • the resistance values of the two test resistors Rt es t + and Rtest are known.
  • S0 can be calculated using the following formulas:
  • vi (x) denotes the constant voltage in the period x between the positive output and the ground potential PE.
  • the effective capacitance C e is reloaded from all resistors by the parallel connection. This explains the formula for calculating the second time period 12.
  • the effective capacitance C e is reloaded via the parallel connection from R S0 + , Rtest Riso. This explains the formula for calculating the third time period 13.
  • the capacities C y + and C y of the two Y leakage capacitors can then be determined from the effective capacitance C e .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von Ableitkondensatoren in einem Ladekabel während eines Ladevorgangs, bei dem ein Energiespeicher über das Ladekabel von einer Energiequelle (100) aufgeladen wird, wobei ein erster Ausgang der Energiequelle (100) über einen ersten Ableitkondensator mit einem Massepotential (PE) elektrisch verbunden ist, wobei ein zweiter Ausgang der Energiequelle (100) über einen zweiten Ableitkondensator mit dem Massepotential (PE) elektrisch verbunden ist, wobei ein erster Testwiderstand und ein erstes Schaltmittel (S1) parallel zum ersten Ableitkondensator geschaltet sind, wobei ein zweiter Testwiderstand und ein zweites Schaltmittel (S2) parallel zum zweiten Ableitkondensator geschaltet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einschalten des ersten Schaltmittels (S1), sodass der erste Ausgang der Energiequelle (100) über den ersten Testwiderstand mit dem Massepotential (PE) verbunden ist; Einschalten des zweiten Schaltmittels (S2), sodass der zweite Ausgang der Energiequelle (100) über den zweiten Testwiderstand mit dem Massepotential (PE) verbunden ist; Messung eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Spannung (v1) zwischen dem ersten Ausgang der Energiequelle (100) und dem Massepotential (PE); Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren unter Verwendung des gemessenen zeitlichen Verlaufs.

Description

Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von Ableitkondensatoren in einem
Ladekabel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von
Ableitkondensatoren in einem Ladekabel während eines Ladevorgangs gemäß Anspruch 1
Beim Ladevorgang elektrochemischer Energiespeicher, zum Beispiel aufladbarer Batterien oder Akkumulatoren, in Kraftfahrzeugen werden sogenannte
Ableitkondensatoren oder auch Entstörkondensatoren verwendet. Sie leiten
hochfrequente Störsignale gegen die Masse oder den Neutralleiter oder schließen sie kurz und bewirken damit die Herabsetzung der elektromagnetischen Störungen. Dabei sind in den Normen IEC 61851-23 und SAE J1772 Grenzwerte für die maximale Energie festgelegt, die in den Kondensatoren vorhanden sein darf. Hieraus ergibt sich auch eine Begrenzung der erlaubten Kapazität für die Ableitkondensatoren in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung.
In der DE 10 2015 016 000 Al ist eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug offenbart, die eine Entladung der Y-Ableitkondensatoren ermöglicht. Eine Überwachung der Kapazitäten während des Ladevorgangs erfolgt nicht.
Eine Überwachung der Isolationswiderstände während eines Ladevorgangs ist in FR 3026191 Al offenbart.
Die Isolationswiderstände werden häufig mittels einer Widerstandsmessbrücke bestimmt. Dabei wird zwischen dem positiven und negativen Ausgangspotenzial der Energiequelle abwechselnd ein Messwiderstand geschaltet. Dies erzeugt eine Asymmetrie im
Spannungsverlauf, sodass die in einem der Ableitkondensatoren vorhandene Energie den zulässigen Grenzwert überschreiten kann. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine bessere Kompatibilität eines Energiespeichers eines
Kraftfahrzeugs mit verschiedenen Ladestationen erreicht werden kann. Außerdem soll ein System geschaffen werden, das dazu ausgebildet ist, solch ein Verfahren durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein System gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Während das Verfahren durchgeführt wird, wird ein aufladbarer Energiespeicher, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, über ein Ladekabel von einer Energiequelle aufgeladen. Die Energiequelle kann beispielsweise ein öffentliches Stromnetz oder eine Ladesäule für ein elektronisch betriebenes Kraftfahrzeug umfassen. Das Ladekabel kann dabei Verbindungselemente, z.B. Stecker und/oder Buchsen umfassen, die dazu ausgebildet sind, mit dem Kraftfahrzeug und mit der Energiequelle verbunden zu werden.
Ein erster Ausgang der Energiequelle ist über einen ersten Ableitkondensator mit einem Massepotential elektrisch verbunden. Ein zweiter Ausgang der Energiequelle ist über einen zweiten Ableitkondensator mit dem Massepotential elektrisch verbunden.
Ein erster Testwiderstand und ein erstes Schaltmittel sind parallel zum ersten
Ableitkondensator geschaltet. Dabei sind der erste Testwiderstand und das erste
Schaltmittel hintereinander in Reihe geschaltet. Ein zweiter Testwiderstand und ein zweites Schaltmittel sind parallel zum zweiten Ableitkondensator geschaltet. Dabei sind der zweite Testwiderstand und das zweite Schaltmittel hintereinander in Reihe geschaltet. Unter einer parallelen Schaltung wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung eine parallele Schaltung im elektrischen Sinne verstanden. Es ist nicht notwendig, jedoch möglich, dass die betreffenden Bauteile auch im geometrischen Sinne parallel zueinander angeordnet sind. Das gleiche gilt entsprechend für die Schaltung in Reihe. Das erste und das zweite Schaltmittel können ein- und ausgeschaltet werden. Im eingeschalteten Zustand kann elektrischer Strom durch das Schaltmittel fließen, während im ausgeschalteten Zustand kein Strom durch das Schaltmittel fließen kann.
Das erste Schaltmittel wird eingeschaltet. In diesem Zustand ist der erste Ausgang der Energiequelle über den ersten Testwiderstand mit dem Massepotential verbunden.
Das zweite Schaltmittel wird eingeschaltet. In diesem Zustand ist der zweite Ausgang der Energiequelle über den zweiten Testwiderstand mit dem Massepotential verbunden.
Es wird ein zeitlicher Verlauf einer ersten elektrischen Spannung zwischen dem ersten Ausgang der Energiequelle und dem Massepotential gemessen. Der erste Ausgang kann beispielsweise der positive Ausgang der Energiequelle sein. Zusätzlich kann ein zeitlicher Verlauf einer zweiten elektrischen Spannung zwischen dem zweiten Ausgang der
Energiequelle und dem Massepotential gemessen werden. Der zweite Ausgang kann beispielsweise der negative Ausgang der Energiequelle sein.
Die Kapazitäten der Ableitkondensatoren werden unter Verwendung des gemessenen zeitlichen Verlaufs der ersten elektrischen Spannung ermittelt. Falls der zeitliche Verlauf der zweiten elektrischen Spannung gemessen wurde, kann auch dieser zur Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden. Durch diese Überwachung kann bei einer Asymmetrie der Spannung zwischen den Ausgängen gegenüber dem
Massepotential eine Überschreitung der zulässigen in den Ableitkondensatoren gespeicherten Energie detektiert werden. Dies erhöht die Kompatibilität des
Energiespeichers im Kraftfahrzeug mit verschiedenen Ladestationen. Asymmetrien, die durch Messungen der Isolationswiderstände erzeugt wurden, können somit erkannt werden. Falls aufgrund einer solchen Asymmetrie die in einem der Ableitkondensatoren gespeicherte Energie zu groß wird, kann der Ladevorgang abgebrochen und der
Ableitkondensator entladen werden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Ableitkondensatoren als Y- Ableitkondensatoren ausgebildet sein. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Ableitkondensator der Klasse Y gemäß der Norm IEC 60384-1 verstanden. Sie werden zwischen einer Phase oder Neutralleiter der Energiequelle und berührbaren und schutzgeerdeten Komponenten angeschlossen und überbrücken die Isolierung. Y-Ableitkondensatoren weisen bei begrenzter Kapazität eine überprüfbare erhöhte elektrische und mechanische Sicherheit auf, da bei ihrer Anwendung im Falle eines Versagens durch Kurzschluss eine Gefährdung von Personen auftreten kann.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann überwacht werden, ob die Kapazitäten der Ableitkondensatoren jeweils einen Schwellwert überschreiten. Bei Überschreitung des Schwellwerts durch zumindest einen der beiden Ableitkondensatoren wird der
Ladevorgang unterbrochen und der betroffene Ableitkondensator entladen. Dies erhöht die Sicherheit für Personen im Umfeld der Energiequelle und des Kraftfahrzeugs.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Schaltmittel ausgeschaltet sein, wenn das erste Schaltmittel eingeschaltet wird. Dies kann insbesondere erfolgen, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Schaltmittel ausgeschaltet werden, während das zweite Schaltmittel eingeschaltet ist. Dies kann insbesondere erfolgen, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können das erste und das zweite Schaltmittel gleichzeitig eingeschaltet sein, bevor das erste Schaltmittel ausgeschaltet wird. Dies kann insbesondere erfolgen, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann zunächst das zweite Schaltmittel ausgeschaltet sein, wenn das erste Schaltmittel eingeschaltet wird. Danach wird das zweite Schaltmittel eingeschaltet, während das erste Schaltmittel eingeschaltet bleibt. Danach wird das erste Schaltmittel ausgeschaltet, während das zweite Schaltmittel eingeschaltet bleibt. Diese Schritte können insbesondere durchgeführt werden, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der erste Ableitkondensator parallel zu einem ersten Isolationswiderstand angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Ableitkondensator parallel zu einem zweiten Isolationswiderstand angeordnet sein. Die Isolationswiderstände erhöhen die Sicherheit für Personen im Umfeld der
Energiequelle und des Kraftfahrzeugs. Außerdem können die Isolationswiderstände zur Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können Widerstandswerte der
Isolationswiderstände ermittelt werden. Die Widerstandswerde können bei der Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden.
Das System gemäß Anspruch 10 umfasst ein Kraftfahrzeug mit dem aufladbaren
Energiespeicher, das Ladekabel und die Energiequelle. Das Kraftfahrzeug umfasst ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen
Ansprüche auszuführen, während der Energiespeicher über das Ladekabel von der Energiequelle aufgeladen wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Vorrichtung zur Ermittlung der
Kapazitäten von Ableitkondensatoren; und Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Zeitverlaufs zweier gemessener elektrischer Potentiale.
Eine Energiequelle 100 gibt über einen positiven und einen negativen Ausgang eine Spannung VDC aus, die für einen Ladevorgang eines Energiespeichers eines
Kraftfahrzeugs verwendet wird.
Der positive Ausgang ist über einen ersten Y-Ableitkondensator mit der Kapazität Cy+, einen ersten Isolationswiderstand R S0+ und einen ersten Testwiderstand Rtest+ mit einem Massepotential PE elektrisch verbunden. Der erste Ableitkondensator, der erste
Isolationswiderstand R S0+ und der erste Testwiderstand Rtest+ sind dabei parallel zueinander geschaltet. Ein erstes Schaltmittel Si ist in Reihe mit dem ersten
Testwiderstand Rtest+ geschaltet, sodass die Verbindung des positiven Ausgangs mit dem Massepotential PE über den ersten Testwiderstand ein- und ausgeschaltet werden kann.
Der negative Ausgang ist über einen zweiten Y-Ableitkondensator mit der Kapazität Cy , einen zweiten Isolationswiderstand R S0 und einen zweiten Testwiderstand Rtest- mit einem Massepotential PE elektrisch verbunden. Der zweite Ableitkondensator, der zweite Isolationswiderstand R S0 und der zweite Testwiderstand Rtest sind dabei parallel zueinander geschaltet. Ein zweites Schaltmittel S2 ist in Reihe mit dem zweiten
Testwiderstand Rtest geschaltet, sodass die Verbindung des positiven Ausgangs mit dem Massepotential PE über den zweiten Testwiderstand ein- und ausgeschaltet werden kann.
Die Spannung zwischen dem positiven Ausgang und dem Massepotential PE kann mittels eines ersten Messmittels gemessen werden und wird als vi bezeichnet. Die Spannung zwischen dem negativen Ausgang und dem Massepotential PE kann mittels eines zweiten Messmittels gemessen werden und wird als V2 bezeichnet.
Um die Kapazitäten der Ableitkondensatoren Cy+ und Cy während des Ladevorgangs zu bestimmen, werden die Schaltmittel Si und S2 folgendermaßen geschaltet. Zunächst wird das erste Schaltmittel Si eingeschaltet, sodass der positive Ausgang über den ersten Testwiderstand Rtest+ mit dem Massepotential verbunden ist. Anschließend wird das zweite Schaltmittel S2 eingeschaltet, während das erste Schaltmittel Si eingeschaltet bleibt. In diesem Zustand ist der negative Ausgang über den zweiten Testwiderstand Rtest mit dem Massepotential verbunden. Danach wird das erste Schaltmittel Si ausgeschaltet, während das zweite Schaltmittel S2 eingeschaltet bleibt.
Bei dieser Schaltung der beiden Schaltmittel Si und S2 ergibt sich der in Figur 2 dargestellte Verlauf der gemessenen Spannungen vi und V2. Während eines ersten Zeitraums 1 ist das erste Schaltmittel Si ein- und das zweite Schaltmittel S2
ausgeschaltet. Während eines zweiten Zeitraums 2 sind das erste Schaltmittel Si und das zweite Schaltmittel S2 beide eingeschaltet. Während eines dritten Zeitraums 3 ist das erste Schaltmittel Si aus- und das zweite Schaltmittel S2 eingeschaltet. An den dritten Zeitraum 3 schließt sich wieder der erste Zeitraum 1 an.
Zu Beginn jedes Zeitraums erfolgen Umladungen, nach deren Ende sich eine innerhalb des jeweiligen Zeitraums konstante Spannung einstellt. Die für die Umladungen benötigte Zeitspanne beim Übergang vom ersten Zeitraum 1 in den zweiten Zeitraum 2 wird mit 5x2 bezeichnet. Die für die Umladungen benötigte Zeitspanne beim Übergang vom zweiten Zeitraum 2 in den dritten Zeitraum 3 wird mit 5x3 bezeichnet. Die für die Umladungen benötigte Zeitspanne beim Übergang vom dritten Zeitraum 3 in den ersten Zeitraum 1 wird mit 5xi bezeichnet.
Die Widerstandswerte der beiden Testwiderstände Rtest+ und Rtest sind bekannt. Die Widerstandswerte der beiden Isolationswiderstände R|S0+ und R|S0 lassen sich mittels der folgenden Formeln berechnen:
Figure imgf000009_0001
R test+ R iso+
R test+ + R iso+
Vi(2) = v D, C
Rtest+ * Rjso+ Rtest— * Rjso-
Rtest+ Riso+ Rtest- R iso - Riso+
Vi(3) = v D, C
Rtest- Rjso-
R + R iso+
test - Riso-
Dabei bezeichnet vi(x) die konstante Spannung im Zeitraum x zwischen dem positiven Ausgang und dem Massepotential PE.
Die Zeitspannen ti bis 13 können gemessen werden. Aus ihnen lässt sich anhand der folgenden Formeln die effektive gesamte Kapazität Ce der Y-Ableitkondensatoren berechnen. Dabei gilt Ce=Cy++Cy .
Figure imgf000010_0001
Beim Übergang vom dritten Zeitraum 3 in den ersten Zeitraum 1 wird der zweite Ableitkondensator mit der Kapazität Cy auf- und der erste Ableitkondensator mit der Kapazität Cy+ entladen. Die effektive Kapazität Ce wird also durch die Parallelschaltung von Riso+, Riso und Rtest+ umgeladen. Dies erklärt die Formel zur Berechnung der ersten Zeitspanne ti.
Beim Übergang vom ersten Zeitraum 1 in den zweiten Zeitraum 2 wird die effektive Kapazität Ce durch die Parallelschaltung aus allen Widerständen umgeladen. Dies erklärt die Formel zur Berechnung der zweiten Zeitspanne 12. Beim Übergang vom zweiten Zeitraum 2 in den dritten Zeitraum 3 wird die effektive Kapazität Ce über die Parallelschaltung aus RS0+, Rtest Riso umgeladen. Dies erklärt die Formel zur Berechnung der dritten Zeitspanne 13. Aus der effektiven Kapazität Ce lassen sich dann die Kapazitäten Cy+ und Cy der beiden Y- Ableitkondensatoren ermitteln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von Ableitkondensatoren in einem
Ladekabel während eines Ladevorgangs, bei dem ein aufladbarer Energiespeicher über das Ladekabel von einer Energiequelle (100) aufgeladen wird, wobei das Ladekabel einen ersten Ableitkondensator und einen zweiten Ableitkondensator umfasst, wobei ein erster Ausgang der Energiequelle (100) über den ersten Ableitkondensator mit einem Massepotential (PE) elektrisch verbunden ist, wobei ein zweiter Ausgang der Energiequelle (100) über den zweiten Ableitkondensator mit dem Massepotential (PE) elektrisch verbunden ist, wobei ein erster
Testwiderstand und ein erstes Schaltmittel (Si) parallel zum ersten
Ableitkondensator geschaltet sind, wobei ein zweiter Testwiderstand und ein zweites Schaltmittel (S2) parallel zum zweiten Ableitkondensator geschaltet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Einschalten des ersten Schaltmittels (Si), sodass der erste Ausgang der Energiequelle (100) über den ersten Testwiderstand mit dem
Massepotential (PE) verbunden ist;
- Einschalten des zweiten Schaltmittels (S2), sodass der zweite Ausgang der Energiequelle (100) über den zweiten Testwiderstand mit dem
Massepotential (PE) verbunden ist;
- Messung eines zeitlichen Verlaufs einer ersten elektrischen Spannung (vi) zwischen dem ersten Ausgang der Energiequelle (100) und dem Massepotential (PE); und
- Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren unter Verwendung des gemessenen zeitlichen Verlaufs der ersten elektrischen Spannung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Ableitkondensatoren als Y-Ableitkondensatoren ausgebildet sind.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überwacht wird, ob die Kapazitäten der Ableitkondensatoren jeweils einen Schwellwert überschreiten, und wobei bei Überschreitung des Schwellwerts durch den ersten Ableitkondensator und/oder durch den zweiten Ableitkondensator der Ladevorgang unterbrochen und der jeweilige Ableitkondensator entladen wird.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltmittel (S2) ausgeschaltet ist, wenn das erste Schaltmittel (Si) eingeschaltet wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltmittel (Si) ausgeschaltet wird, während das zweite Schaltmittel (S2) eingeschaltet ist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltmittel (Si) und das zweite Schaltmittel (S2) gleichzeitig
eingeschaltet sind, bevor das erste Schaltmittel (Si) ausgeschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das zweite Schaltmittel (S2) ausgeschaltet ist, wenn das erste
Schaltmittel (Si) eingeschaltet wird, und dass danach das zweite Schaltmittel (S2) eingeschaltet wird, während das erste Schaltmittel (Si) eingeschaltet bleibt, und dass danach das erste Schaltmittel (Si) ausgeschaltet wird, während das zweite Schaltmittel (S2) eingeschaltet bleibt.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ableitkondensator parallel zu einem ersten Isolationswiderstand und/oder der zweite Ableitkondensator parallel zu einem zweiten
Isolationswiderstand angeordnet ist.
9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass
Widerstandswerte der Isolationswiderstände ermittelt werden, wobei die
Widerstandswerte bei der Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden.
10. System, umfassend ein Kraftfahrzeug mit dem aufladbaren Energiespeicher, das Ladekabel und die Energiequelle (100), wobei das Kraftfahrzeug ein Steuergerät umfasst, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen, während der Energiespeicher über das Ladekabel von der Energiequelle (100) aufgeladen wird.
PCT/EP2020/025021 2019-04-12 2020-01-21 Verfahren zur ermittlung von kapazitäten von ableitkondensatoren in einem ladekabel Ceased WO2020207619A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019109720.7A DE102019109720A1 (de) 2019-04-12 2019-04-12 Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von Ableitkondensatoren in einem Ladekabel
DE102019109720.7 2019-04-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020207619A1 true WO2020207619A1 (de) 2020-10-15

Family

ID=69192020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/025021 Ceased WO2020207619A1 (de) 2019-04-12 2020-01-21 Verfahren zur ermittlung von kapazitäten von ableitkondensatoren in einem ladekabel

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019109720A1 (de)
WO (1) WO2020207619A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4041588A1 (de) * 2019-10-07 2022-08-17 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum überwachen von zumindest einer y-kapazität eines elektrischen bordnetzes eines fahrzeugs, sowie elektrisches bordnetz

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021005534B3 (de) 2021-11-09 2023-03-30 Daimler Truck AG Verfahren zum Bestimmen zumindest eines aktuellen Kapazitätswerts einer Y-Kapazität eines elektrischen Bordnetzes, sowie elektrischen Bordnetz

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3026191A1 (fr) 2014-09-22 2016-03-25 Renault Sas Procede de mesure d’une resistance d’isolation et dispositif de mesure correspondant
DE102015016000A1 (de) 2015-12-10 2016-08-11 Daimler Ag Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entladung von Y-Kapazitäten in Fahrzeugen mit Hochvoltbordnetz
CN107238758A (zh) * 2017-05-08 2017-10-10 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 新能源汽车高压系统y电容检测系统、方法和新能源汽车

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120221269A1 (en) * 2011-02-28 2012-08-30 Kent David Wanner Method and system for determining dc bus leakage

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3026191A1 (fr) 2014-09-22 2016-03-25 Renault Sas Procede de mesure d’une resistance d’isolation et dispositif de mesure correspondant
DE102015016000A1 (de) 2015-12-10 2016-08-11 Daimler Ag Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Entladung von Y-Kapazitäten in Fahrzeugen mit Hochvoltbordnetz
CN107238758A (zh) * 2017-05-08 2017-10-10 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 新能源汽车高压系统y电容检测系统、方法和新能源汽车

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4041588A1 (de) * 2019-10-07 2022-08-17 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum überwachen von zumindest einer y-kapazität eines elektrischen bordnetzes eines fahrzeugs, sowie elektrisches bordnetz

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019109720A1 (de) 2020-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4078754B1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches gleichstromnetz, bordnetz für ein fahrzeug, fahrzeug und gleichstromladestation
DE102018221621A1 (de) Masseschluss-Erfassungsvorrichtung
DE102010042750A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Kurzschlusses
DE102016211387A1 (de) Ladevorrichtung
DE102018216025A1 (de) Erdschlussdetektionsvorrichtung
DE102009018601A1 (de) Erdschluss-Erfassungssystem für Fahrzeuge mit einem Hochspannungs-Stromnetz
DE102018217003A1 (de) Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers
EP2419750A1 (de) Ermittlung des innenwiderstands einer batteriezelle einer traktionsbatterie bei einsatz von resistivem zellbalancing
WO2017194263A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer energiespeicherzelle, batteriemodul und fahrzeug
WO2019192819A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines kraftfahrzeugs
DE102017107160A1 (de) Verfahren zur Überprüfung des Schaltzustandes einer Trennschalteranordnung
DE102015214732A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Energiespeichereinrichtung
DE102020007868A1 (de) Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs unter Berücksichtigung einer elektrischen Isolation einer Ladestation, sowie Ladevorrichtung und Fahrzeug
EP2750922A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum laden eines energiespeichers eines fahrzeugs
DE102016109074A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Laden einer Fahrzeugbatterie
WO2020207619A1 (de) Verfahren zur ermittlung von kapazitäten von ableitkondensatoren in einem ladekabel
DE102021003843B4 (de) Isolationswächter und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102016222271A1 (de) Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer Ladedose eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs und Ladestecker
DE102015219828A1 (de) Fortbewegungsmittel, Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Spannung einer Zelle eines Strangs mehrerer in Reihe geschalteter Zellen eines elektrochemischen Energiespeichers
WO2021048002A1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektrofahrzeugs und elektrofahrzeug
EP4377123B1 (de) Bordnetz für ein kraftfahrzeug und verfahren
EP4041588A1 (de) Verfahren zum überwachen von zumindest einer y-kapazität eines elektrischen bordnetzes eines fahrzeugs, sowie elektrisches bordnetz
DE102019200510A1 (de) Messanordnung, Hochvoltbatterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Bestimmen einer komplexen Impedanz
DE102018111536B3 (de) Verfahren zur Steuerung eines Ladevorgangs eines Elektrofahrzeugs und Ladekabel
DE102021134236B4 (de) Vorrichtung zur Ermittlung einer elektrischen Leistung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20701912

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20701912

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1