AT524279A1 - Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung - Google Patents

Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung Download PDF

Info

Publication number
AT524279A1
AT524279A1 ATA50834/2020A AT508342020A AT524279A1 AT 524279 A1 AT524279 A1 AT 524279A1 AT 508342020 A AT508342020 A AT 508342020A AT 524279 A1 AT524279 A1 AT 524279A1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
converter
current
control unit
converter units
voltage
Prior art date
Application number
ATA50834/2020A
Other languages
English (en)
Other versions
AT524279B1 (de
Inventor
Reisinger Dr Erwin
Schmidt Dr Ing Martin
Original Assignee
Avl List Gmbh
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 Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Priority to ATA50834/2020A priority Critical patent/AT524279B1/de
Priority to KR1020237014329A priority patent/KR20230074578A/ko
Priority to US18/029,140 priority patent/US20230369981A1/en
Priority to EP21794715.9A priority patent/EP4222851A1/de
Priority to JP2023519168A priority patent/JP2023543256A/ja
Priority to CN202180066851.4A priority patent/CN116325463A/zh
Priority to PCT/AT2021/060349 priority patent/WO2022067364A1/de
Publication of AT524279A1 publication Critical patent/AT524279A1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT524279B1 publication Critical patent/AT524279B1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009—Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/77—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Gleichspannungswandler zur Umwandlung einer Eingangs-Gleichspannung V1 in zumindest eine variable Ausgangs-Gleichspannung Vout, umfassend zumindest zwei geschaltete Wandlereinheiten (2, 2‘) mit jeweils zumindest einer elektronisch steuerbaren Halbbrücke (3, 3‘), und eine Steuerungseinheit (4), die zur Ansteuerung der Halbbrücken (3, 3‘) in einem Modulationsverfahren mit einer variablen Periodendauer und einem variablen Tastverhältnis ausgebildet ist, wobei in den Ausgangsleitungen (5, 5‘) der Wandlereinheiten (2, 2‘) jeweils ein dedizierter Stromsensor (6, 6‘) vorgesehen ist, und die Steuerungseinheit (4) dazu ausgebildet ist, die von den Stromsensoren (6, 6‘) gemessenen Stromstärken I2, I2‘ der Wandlereinheiten (2, 2‘) entgegenzunehmen, und die Wandlereinheiten (2, 2‘)mit voneinander unterschiedlichen Tastverhältnissen anzusteuern, insbesondere einzelne Wandlereinheiten (2, 2‘) mit gegenüber anderen Wandlereinheiten (2, 2‘) reduzierten Tastverhältnissen oder nicht zu aktivieren.

Description

Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung
Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler mit einer Straomsensoranordnung
und einen Zelltester mit einem derartigen Gleichspannungswandler.
Aus dem Stand der Technik sind gesteuerte Gleichspannungswandler (DC/DCWandler) zur Umwandlung einer Eingangs-Gleichspannung in eine oder mehrere, zeitlich variable Ausgangs-Gleichspannungen unter Verwendung von geschalteten Wandlereinheiten mit elektronisch steuerbaren Halbbrücken bekannt. Eine elektronische Steuerungseinheit sorgt dabei für die synchrone Aktivierung der Wandlereinheiten, indem sie die Halbbrücken durch ein Modulationsverfahren, beispielsweise Pulsweitenmodulation (PWM), mit einer variablen Periodendauer und einem variablen Tastverhältnis ein- und ausschaltet. Die Halbleiterschalter der Halbbrücken schalten die Eingangs-Gleichspannung mit hoher Schaltfrequenz ein und aus; eine nachgeschaltete Filteranordnung glättet den erzeugten Spannungspuls und wandelt ihn in die gewünschte Ausgangs-Gleichspannung um. Die Schaltfrequenz liegt dabei weit über der Netzfrequenz und meist über 20 kHz. Die AusgangsGleichspannung kann kleiner oder größer als die Eingangs-Gleichspannung sein und gleiche oder unterschiedliche Polarität aufweisen.
Zur Messung des übertragenen Stroms bzw. der übertragenen Leistung ist es bekannt, den Ausgangsstrom durch eine Stromsensoranordnung zu messen. Eine Problematik besteht jedoch darin, dass bei herkömmlichen Stromsensoren eine hohe Genauigkeit nur in einem eng definierten Messbereich möglich ist.
Deshalb wird im Stand der Technik meist versucht, die Stromsensoranordnung derart zu dimensionieren, dass genau im erwarteten Strombereich die gewünschte Genauigkeit erzielt wird. Wird der erwartete Strombereich verlassen, so wird bei herkömmlichen Stromsensoren der Messbereich umgeschaltet. Dadurch entstehen jedoch Unstetigkeiten, die umso störender sind, je höher die Dynamik des bereitgestellten Nutzsignals ist.
Gerade Zelltester von elektrischen Batteriemodulen oder Brennstoffzellen erfordern jedoch die Bereitstellung von Gleichspannungen mit sehr hoher Dynamik sowohl im Zeitbereich als auch bezüglich der Größenordnung des Laststroms. Eine sehr hohe Messgenauigkeit wäre hier über einen weiten Strombereich und bei hoher Dynamik wünschenswert. Konkrete Anforderungen sind etwa die hochpräzise Messung des Stroms bzw. der Leistung bei variablen Gleichspannungen mit einer Dynamik von bis zu 150 kHz in einem Strombereich von 0 A — 250 A oder darüber.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, diese Probleme zu beheben und einen elektrischen Gleichspannungswandler sowie einen Zelltester bereitzustellen, der in der Lage ist, zeitlich hochdynamische Gleichspannungen zu erzeugen, und die dabei übertragenen Ströme mit konstanter und hoher Genauigkeit über einen sehr weiten
Messbereich zu messen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Gleichspannungswandler ist zur Umwandlung einer EingangsGleichspannung Vı in zumindest eine variable Ausgangs-Gleichspannung Vout ausgebildet und umfasst zumindest zwei geschaltete Wandlereinheiten mit jeweils zumindest einer elektronisch steuerbaren Halbbrücke, sowie eine Steuerungseinheit, die zur Ansteuerung der Halbbrücken in einem Modulationsverfahren mit einer variablen
Periodendauer und einem variablen Tastverhältnis ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist in den Ausgangsleitungen der geschalteten Wandlereinheiten
jeweils ein dedizierter Stromsensor vorgesehen.
Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, die von den Stromsensoren gemessenen Stromstärken der Wandlereinheiten entgegenzunehmen, und die Wandlereinheiten mit voneinander unterschiedlichen Tastverhältnissen anzusteuern. Insbesondere kann die Steuerungseinheit einzelne Wandlereinheiten mit gegenüber anderen Wandlereinheiten reduzierten Tastverhältnissen aktivieren. Die Steuerungseinheit kann auch dazu ausgebildet sein, einzelne Wandlereinheiten nicht, also mit einem Tastverhältnis von Null zu aktivieren. Die Steuerungseinheit steuert erfindungsgemäß also den über die jeweiligen Wandlereinheiten übertragenen Anteil des gesamten übertragenen elektrischen Stroms.
Vorzugsweise sind die Ausgangsleitungen der Wandlereinheiten nach den Stromsensoren zusammengeschaltet. Dadurch wird erreicht, dass sich die Ströme der Ausgangsleitungen addieren. Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, durch Abfrage der Stromsensoren den Summenstrom lou zu berechnen. Es kann eine beliebige Zahl von Wandlereinheiten und zugeordneten Ausgangsleitungen vorgesehen sein. Die Steuerungseinheit berechnet den Summenstrom als Summe aller Ströme der
Ausgangsleitungen.
In Folge kann die Steuerungseinheit das Modulationsverfahren derart anpassen, dass genau jene Wandlereinheiten aktiviert werden, deren zugeordnete Stromsensoren für die betreffende Stromstärke des Summenstroms den minimalen Messfehler aufweisen. Folglich wird ein minimaler Messfehler für den gesamten Summenstrom erreicht, ohne dass es erforderlich ist, Messbereiche umzuschalten. Anstatt Messbereiche umzuschalten, aktiviert die Steuerungseinheit jene Wandlereinheiten, deren zugordnete
Stromsensoren den passenden Nennstrom aufweisen.
Insbesondere kann die Steuerungseinheit dazu ausgebildet sein, die Wandlereinheiten in Abhängigkeit des berechneten Summenstroms lou oder in Abhängigkeit eines Sollwerts Iso des Summenstroms zu aktivieren. Mit anderen Worten, die Steuerungseinheit kann den zu übertragenden Summenstrom bereits im Vorhinein kennen und vorab genau jene Wandlereinheiten aktivieren, deren zugeordnete
Stromsensoren für diesen Sollwert zum geringsten Messfehler führen werden.
In Ausführungsformen der Erfindung können die Stromsensoren jeweils gleiche Nennströme In, In‘ aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Stromsensoren unterschiedliche Nennströme In, In‘ aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Stromsensoren jeweils unterschiedliche Messbereiche
aufweisen.
Mit dem Nennstrom eines Stromsensors ist jeweils eine bestimmte Skalengenauigkeit (Full-Scale-Genauigkeit) in diesem Messbereich verbunden. Beispielsweise hat ein Stromsensor mit In=600 A und einer Skalengenauigkeit von 0,01 % im Messbereich bis 600 A einen zu erwartenden Fehler von +/- 60 mA, jener mit einem Nennstrom von In‘ = 300 A und gleicher Skalengenauigkeit im Messbereich bis 300 A einen Fehler von +/30 mA. Der absolut zu erwartende Messfehler eines Stromsensors mit hohem Nennstrom ist also in der Regel höher als der eines Stromsensors mit niedrigem
Nennstrom.
Die Stromsensoren können jeweils einen niederohmigen elektrischen Shuntwiderstand und ein Voltmeter aufweisen. Insbesondere können die Stromsensoren Messwiderstände Rm, Rm‘ aufweisen, deren Widerstandswerte sich um einen Faktor von zumindest 5, beispielsweise um einen Faktor von 10 bis 20, unterscheiden. Beispielsweise kann der Widerstandswert Rm eines ersten Stromsensors etwa 100 uQ und der Widerstandswert Rm‘ eines zweiten Stromsensors etwa 2 mQ betragen. Die Stromsensoren können aber auch einen Magnetkreis zur induktiven Strommessung aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Mechanismen zur Strommessung
beschränkt.
Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, den Summenstrom lout mit den Nennströmen In, In‘ zu vergleichen und jene Wandlereinheit zu aktivieren, deren zugeordneter Stromsensor einen Nennstrom aufweist, der größer als der Summenstrom ist, aber am nächsten zum Summenstrom liegt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der
Summenstrom kleiner als ein Nennstrom eines einzigen Stromsensors ist.
Die Steuerungseinheit kann aber auch dazu ausgebildet sein, den Summenstrom lout mit den Nennströmen In, In‘ zu vergleichen und jene Wandlereinheiten zu aktivieren, deren Summe ihrer Nennströme größer als der Summenstrom ist, aber am nächsten zum Summenstrom liegt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der Summenstrom größer als jeder einzelne Nennstrom der Stromsensoren ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stromstärken in den Ausgangsleitungen der aktivierten Wandlereinheiten jeweils unter, aber möglichst nahe am Nennstrom In, In‘ der zugeordneten Stromsensoren liegen. Dadurch werden die Messbereiche der verwendeten Stromsensoren jeweils möglichst
weit ausgenutzt, um den zu erwartenden Messfehler zu reduzieren.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass in den Ausgangsleitungen Interleavingdrosseln vorgesehen sind. Zumindest eine der Wandlereinheiten kann zwei, drei, vier oder mehr Halbbrücken aufweisen, deren Ausgänge zur Bildung ihrer gemeinsamen Ausgangsleitung über Interleavingdrosseln, welche insbesondere
stromkompensiert sein können, zusammengeschaltet sind.
Jede der Halbbrücken kann zwei gesteuerte Halbleiterschalter oder einen gesteuerten Halbleiterschalter und eine Diode umfassen, wobei die Halbleiterschalter vorzugsweise als SiC- oder GaN-Transistoren ausgebildet sind, und wobei gegebenenfalls mehrere dieser Transistoren parallelgeschaltet sind.
Die Wandlereinheiten können in einer gemeinsamen Umrichterbaugruppe integriert
sein.
Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Halbbrücken bei der Verwendung von SiC-Transistoren mit einer Schaltfrequenz von bis zu 200 kHz, beispielsweise 24 kHz, 33 kHz, oder 75 kHz, und bei der Verwendung von GaN-
Transistoren mit einer Schaltfrequenz von bis zu 2,5 MHz anzusteuern.
In den Ausgangsleitungen der Wandlereinheiten können LC-Filteranordnungen angeordnet sein, die als Tiefpässe mit Grenzfrequenzen über der Frequenz des bereitzustellenden Nutzsignals ausgebildet sind, vorzugsweise einer Grenzfrequenz
über 30 kHz, beispielsweise etwa 60 kHz, bis zu über 150 kHz.
In den LG-Filteranordnungen können Filterdrosseln vorgesehen sein, die eine Induktivität im Bereich von jeweils etwa 150 nH bis 300 nH aufweisen. Die Stromsensoren können beispielsweise Nennströme In, In‘ im Bereich von etwa 50 A, 175 A, 300 A, 600 A oder 700 A aufweisen. Die Messgenauigkeiten der Stromsensoren können, bezogen auf deren Nennströme In, In‘, beispielsweise im Bereich von etwa +/0,005 %, +/- 0,01 % oder +/- 0,05 % liegen.
Ein erfindungsgemäßer Gleichspannungswandler kann einen ersten Messkanal mit geringer Messgenauigkeit und hoher Dynamik, beispielsweise etwa 1 MHz, und einen zweiten Messkanal mit hoher Messgenauigkeit und geringer Dynamik, beispielsweise etwa 10 Hz, aufweisen, wobei die Steuerungseinheit zur sequentiellen oder gleichzeitigen Abfrage beider Messkanäle ausgebildet sein kann. Die beiden Messkanäle können voneinander getrennt sein, die beiden Messkanäle können aber auch in den jeweiligen Stromsensoren integriert sein. Beispielsweise können die Stromsensoren je einen Shuntwiderstand zur Messung des Spannungsabfalls und zwei zugeordnete Spannungsverstärker sowie zwei nachgeschaltete A/D-Wandler zur Messung und Digitalisierung des Spannungsabfalls in zwei Messkanälen aufweisen.
Die Stromsensoren können zur thermischen Konditionierung, beispielsweise zur Sicherstellung einer Temperatur der Stromsensoren von etwa 50°C, mit Kühlelementen, beispielsweise Peltier-Elementen oder Flüssigkeitskühlkörpern, und/oder mit
Heizelementen, beispielsweise Heizwiderständen thermisch leitend verbunden sein.
Ein erfindungsgemäßer Gleichspannungswandler kann eine interne galvanische Trennung zur Trennung der Eingangs-Gleichspannung Vı von der Ausgangs-
Gleichspannung Vout aufweisen, beispielsweise einen Transformator.
Die Erfindung betrifft ferner einen Zelltester zum Testen von ein oder mehreren elektrischen Batteriezellen oder Brennstoffzellen, umfassend einen erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler. Der Begriff Zelltester umfasst dabei jede Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Energiespeichern oder Brennstoffzellen, insbesondere Vorrichtungen zum Prüfen von einzelnen Zellen, einer Mehrzahl von Zellen, einzelner
oder mehrerer Batteriepacks, oder auch gesamter elektrischer Batterien.
7723
Zur Bereitstellung der Eingangs-Gleichspannung V1 kann ein Netzumrichter mit
galvanischer Trennung, beispielsweise einem Transformator, vorgesehen sein.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren und der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von nicht ausschließlichen Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1a zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelltesters;
Fig. 1b zeigt ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers;
Fig. 1c zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers;
Fig. 1d zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers.
Fig. 1a zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zelltesters. Der Zelltester ist zum Testen von ein oder mehreren elektrischen Batteriezellen 8, 8‘, die beispielsweise Teil eines gemeinsamen Batteriemoduls sein können, ausgebildet und umfasst zwei erfindungsgemäße Gleichspannungswandler 1, 1‘.
Die Gleichspannungswandler 1, 1‘ werden von einem gemeinsamen Netzumrichter 10 mit der Eingangsspannung V1 versorgt. Der Netzumrichter 10 ist an das 3-phasige Versorgungsnetz angeschlossen und mit einer galvanischen Trennung, beispielsweise einem internen Transformator, versehen. Die Gleichspannungswandler 1, 1‘ erzeugen voneinander unabhängige, im Amplituden- und Frequenzbereich hochdynamisch varlierende Gleichspannungen Vout, Vout‘ zum Testen der Batteriezellen 8, 8‘. Eine Steuerungseinheit 4 ist mit beiden Gleichspannungswandlern 1, 1‘ über eine schematisch dargestellte Datenleitung verbunden und bezieht von diesen die gelieferten Strom- bzw. Spannungswerte. Ferner ist die Steuerungseinheit 4 über Ansteuerleitungen mit den Wandlereinheiten der Gleichspannungswandler 1, 1‘
verbunden.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jeder Gleichspannungswandler 1, 1‘ eine interne galvanische Trennung. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die zu testenden Batteriezellen 8, 8‘ elektrisch
verbunden sind, beispielsweise wenn sie Teil eines gemeinsamen Batteriepacks sind.
Fig. 1b zeigt ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers 1. Der Gleichspannungswandlers 1 umfasst zwei geschaltete Wandlereinheiten 2, 2‘ mit jeweils einer elektronisch steuerbaren Halbbrücke 3, 3‘, und eine elektronische Steuerungseinheit 4, die zur Ansteuerung der Halbbrücken 3, 3‘ in einem Modulationsverfahren mit einer variablen Periodendauer und einem variablen Tastverhältnis ausgebildet ist. In den Ausgangsleitungen 5, 5‘ der Wandlereinheiten 2, 2‘ist jeweils ein dedizierter Stromsensor 6, 6‘ vorgesehen.
Die Steuerungseinheit 4 ist dazu ausgebildet, die von den Stromsensoren 6, 6‘ gemessenen Stromstärken 12, I2‘ der Wandlereinheiten 2, 2‘ über schematisch
angedeutete Datenleitungen entgegenzunehmen und zu verarbeiten.
Die Ausgangsleitungen 5, 5‘ der Wandlereinheiten 2, 2‘ sind nach den Stromsensoren 6, 6‘ zusammengeschaltet, sodass sich die Ströme der Ausgangsleitungen 5, 5‘ addieren. Die Steuerungseinheit 4 ist dazu ausgebildet, den Summenstrom lout = I2 + I2‘
zu berechnen.
Die Steuerungseinheit 4 ist ferner dazu ausgebildet, die Wandlereinheiten 2, 2‘mit voneinander unterschiedlichen Tastverhältnissen anzusteuern. Die Steuerungseinheit kann also die Wandlereinheit 2 mit gegenüber der Wandlereinheit 2‘ reduzierten Tastverhältnissen aktivieren, oder eine der Wandlereinheiten 2, 2‘ gar nicht aktivieren. Dies erfolgt in Abhängigkeit des berechneten Summenstroms low oder eines Sollwerts
Isolt des Summenstroms lout.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Nennstrom des ersten Stromsensors 6 gleich In = 600 A und der Nennstrom des zweiten Stromsensors 6‘ gleich In‘ = 300A. Der Skalenfehler der Stromsensoren ist jeweils 0,01 %. In diesem Fall aktiviert die Steuerungseinheit bei einem Summenstrom von 0A bis 300 A ausschließlich die zweite Wandlereinheit 2‘, um den Messfehler bei +/- 30 mA zu begrenzen. Bei einem Summenstrom von 300 A bis 600 A wird die erste Wandlereinheit 2 aktiviert, und die zweite Wandlereinheit 2‘ deaktiviert, um den Messfehler bei +/- 60 mA zu begrenzen. Bei einem Summenstrom von 600 A bis 900 A aktiviert die Steuerungseinheit sowohl die erste Wandlereinheit 2, als auch die zweite Wandlereinheit 2‘. Die erste Wandlereinheit 2 kann dabei mit einem gegenüber der zweiten Wandlereinheit 2‘ reduzierten Tastverhältnis aktiviert werden, um den zweiten Stromsensor 2‘ mit einem Messstrom von 300 A voll auszunutzen, und den ersten Stromsensor 2 geringer zu belasten. Bei einem Summenstrom von 900 A werden schließlich beide
Wandlereinheiten 2, 2‘ mit gleich hohem Tastverhältnis aktiviert.
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Wandlereinheiten mit identischen Stromsensoren vorgesehen, deren Nennströme gleich In = 300 A sind. Der Skalenfehler der Stromsensoren ist jeweils 0,01 %. In diesem Fall aktiviert die Steuerungseinheit bei einem Summenstrom von 0A bis 300 A ausschließlich die erste Wandlereinheit, um den Messfehler bei +/- 30 mA zu begrenzen. Bei einem Summenstrom von 300 A bis 600 A wird zusätzlich die zweite Wandlereinheit aktiviert, um den Messfehler bei +/- 60 mA zu begrenzen. Bei einem Summenstrom von 600 A bis 900 A aktiviert die Steuerungseinheit zusätzliche die dritte Wandlereinheit, um den Messfehler bei +/- 90 mA zu begrenzen.
In den Ausgangsleitungen 5, 5‘ der Wandlereinheiten 2, 2‘ sind Interleavingdrosseln 7, 7‘ vorgesehen. Jede der Halbbrücken 3, 3‘ umfasst zwei gesteuerte Halbleiterschalter, die als SiC-Transistoren ausgebildet sind, wobei mehrere dieser Transistoren zur Bildung eines Halbleiterschalters parallelgeschaltet sind. Die Wandlereinheiten 2, 2‘ sind in einer gemeinsamen Umrichterbaugruppe 8 integriert. Die Schaltfrequenz beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 75 kHz.
In den Ausgangsleitungen 5, 5‘ der Wandlereinheiten 2, 2‘ sind LC-Filteranordnungen 9, 9‘ angeordnet, die als Tiefpässe mit Grenzfrequenzen über der Frequenz des bereitzustellenden Nutzsignals ausgebildet sind, nämlich hier etwa 45 kHz.
Fig. 1c zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht jenem aus Fig. 1b mit dem Unterschied, dass die erste Wandlereinheit 2 drei parallelgeschaltete Halbbrücken 3, 3a, 3b aufweist, deren Ausgänge über Interleavingdrosseln 7, 7a, 7b zusammengeschaltet sind. Wiederum sind in den beiden Ausgangsleitungen 5, 5‘ Stromsensoren 6, 6‘ vorgesehen. Es ist ein erster Messkanal 11 mit geringer Messgenauigkeit und hoher Dynamik, beispielsweise etwa 1 MHz, und ein zweiter Messkanal 11‘ mit hoher Messgenauigkeit und geringer Dynamik, beispielsweise etwa 10 Hz, vorgesehen, wobei die Steuerungseinheit 4 zur Abfrage beider Messkanäle 11, 11‘ ausgebildet ist. Die Stromsensoren 6, 6‘ stellen den zweiten Messkanal 11‘ zur Verfügung; hingegen sind für den ersten Messkanal 11 separate, schematisch angedeutete Stromsensoren vorgesehen.
Fig. 1d zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht jenem aus Fig. 1c mit dem Unterschied, dass die Stromsensoren 6, 6‘ jeweils einen ersten Messkanal 11 und einen zweiten Messkanal 11‘ zur Verfügung stellen. Zu diesem Zweck sind in den Stromsensoren 6, 6‘ jeweils zwei schematisch angedeutete Spannungsmessvorrichtungen angeordnet, beispielsweise in Form von separaten
Spannungsverstärkern mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen und A/D-Wandlern.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargelegten Ausführungsbeispiele, sondern umfasst sämtliche Vorrichtungen im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die Verwendung bestimmter Arten von Stromsensoren beschränkt.
Bezugszeichenliste
1 Gleichspannungswandler 2,2‘ Wandlereinheit
3, 3‘ Halbbrücke
4 Steuerungseinheit 5, 5‘ Ausgangsleitung
6, 6‘ Stromsensor
7, Ta, 7b, 7° Interleaving-Drossel 8, 8‘ Batteriezelle
9, 9‘ LG-Filteranordnung 10 Netzumrichter
11, 11° Messkanal

Claims (20)

Patentansprüche
1. Gleichspannungswandler (1) zur Umwandlung einer Eingangs-Gleichspannung V1 in zumindest eine variable Ausgangs-Gleichspannung Vout, umfassend a. zumindest zwei geschaltete Wandlereinheiten (2, 2°) mit jeweils zumindest einer elektronisch steuerbaren Halbbrücke (3, 3°), und b. eine Steuerungseinheit (4), die zur Ansteuerung der Halbbrücken (3, 3‘) in einem Modulationsverfahren mit einer variablen Periodendauer und einem variablen Tastverhältnis ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - in den Ausgangsleitungen (5, 5°) der Wandlereinheiten (2, 2°) jeweils ein dedizierter Stromsensor (6, 6‘) vorgesehen ist, und - die Steuerungseinheit (4) dazu ausgebildet ist, o die von den Stromsensoren (6, 6‘) gemessenen Stromstärken I2, I2‘ der Wandlereinheiten (2, 2°) entgegenzunehmen, und o die Wandlereinheiten (2, 2‘)mit voneinander unterschiedlichen Tastverhältnissen anzusteuern, insbesondere einzelne Wandlereinheiten (2, 2‘) mit gegenüber anderen Wandlereinheiten (2, 2‘) reduzierten Tastverhältnissen oder nicht zu aktivieren.
2, Gleichspannungswandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleitungen (5, 5‘) der Wandlereinheiten (2, 2‘) nach den Stromsensoren (6, 6°) zusammengeschaltet sind, sodass sich die Ströme der Ausgangsleitungen (5, 5‘) addieren, wobei die Steuerungseinheit (4) dazu ausgebildet ist, den
Summenstrom lout zu berechnen.
3. Gleichspannungswandler (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (4) dazu ausgebildet ist, die Wandlereinheiten (2, 2‘) in Abhängigkeit des berechneten Summenstroms laut oder eines Sollwerts Ison des Summenstroms lout zu aktivieren.
4. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsensoren (6, 6‘) gleiche Nennströme In, In‘
aufweisen.
5. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsensoren (6, 6°) unterschiedliche Nennströme In,
In‘ aufweisen.
6. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (4) dazu ausgebildet ist, den Summenstrom lout mit den Nennströmen In, In‘ zu vergleichen und
a. jene Wandlereinheit (2, 2‘) zu aktivieren, deren zugeordneter Stromsensor (6, 6‘) einen Nennstrom aufweist, der größer als der Summenstrom lout ist, aber am nächsten zum Summenstrom lout liegt, oder b. jene Wandlereinheiten (2, 2‘) zu aktivieren, deren Summe ihrer Nennströme größer als der Summenstrom ist, aber am nächsten zum Summenstrom liegt, sodass die Stromstärken in den Ausgangsleitungen (5, 5‘) der aktivierten Wandlereinheiten (2, 2‘) jeweils unter, aber möglichst nahe am Nennstrom In, In‘ der zugeordneten Stromsensoren (6, 6°) liegt.
7. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ausgangsleitungen (5, 5‘) Interleavingdrosseln (7, 7°) vorgesehen sind.
8. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Wandlereinheiten (2) zwei, drei, vier oder mehr Halbbrücken (3, 3a, 3b) aufweist, deren Ausgänge zur Bildung ihrer gemeinsamen Ausgangsleitung (5) über Interleavingdrosseln (7, 7a, 7b), welche
insbesondere stromkompensiert sind, zusammengeschaltet sind.
9. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Halbbrücken (3, 3‘) a. zwei gesteuerte Halbleiterschalter oder b. einen gesteuerten Halbleiterschalter und eine Diode umfasst, wobei die Halbleiterschalter vorzugsweise als SiC- oder GaNTransistoren ausgebildet sind, und wobei gegebenenfalls mehrere dieser Transistoren parallelgeschaltet sind.
10. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinheiten (2, 2‘) in einer gemeinsamen Umrichterbaugruppe (8) integriert sind.
11. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (4) dazu ausgebildet ist, die Halbbrücken (3, 3‘) bei der Verwendung von SiC-Transistoren mit einer Schaltfrequenz von bis zu 200 kHz, beispielsweise 24 kHz, 33 kHz, oder 75 kHz, und bei der Verwendung von GaN-Transistoren mit einer Schaltfrequenz von bis zu 2,5 MHz anzusteuern.
12. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ausgangsleitungen (5, 5‘) LC-Filteranordnungen (9, 9‘) angeordnet sind, die als Tiefpässe mit Grenzfrequenzen über der Frequenz des bereitzustellenden Nutzsignals ausgebildet sind, vorzugsweise einer Grenzfrequenz über 30 kHz, beispielsweise etwa 60 kHz, bis zu über 150 kHz.
13. Gleichspannungswandler (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den LC-Filteranordnungen (9, 9°) Filterdrosseln vorgesehen sind, die eine Induktivität im Bereich von jeweils etwa 150 nH bis 300 nH aufweisen.
14. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stromsensoren (6, 6‘) Nennströme In, In‘ im Bereich von etwa 50 A, 175 A, oder 700 A aufweisen.
15. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgenauigkeiten der Stromsensoren (6, 6‘) bezogen
auf deren Nennströme In, In‘ im Bereich von etwa +/- 0,01% liegen.
16. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Messkanal (11) mit geringer Messgenauigkeit und hoher Dynamik, beispielsweise etwa 1 MHz, und ein zweiter Messkanal (11°) mit hoher Messgenauigkeit und geringer Dynamik, beispielsweise etwa 10 Hz, vorgesehen sind, wobei die Steuerungseinheit (4) zur Abfrage beider Messkanäle (11, 11°) ausgebildet ist.
17. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsensoren (6, 6‘) zur thermischen Konditionierung, beispielsweise zur Sicherstellung einer Temperatur der Stromsensoren (6, 6‘) von etwa 50°C, mit Kühlelementen, beispielsweise Peltier-Elementen oder Flüssigkeitskühlkörpern, und/oder Heizelementen, beispielsweise Heizwiderständen thermisch leitend verbunden sind.
18. Gleichspannungswandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine galvanische Trennung zur Trennung der EingangsGleichspannung Vı von der Ausgangs-Gleichspannung Vout vorgesehen ist,
beispielsweise ein interner Transformator.
19. Zelltester zum Testen von ein oder mehreren elektrischen Batteriezellen (8, 8‘) oder Brennstoffzellen, umfassend einen Gleichspannungswandler (1) nach einem
der Ansprüche 1 bis 18.
20. Zelltester nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung der
Eingangs-Gleichspannung V1 ein Netzumrichter (10) mit galvanischer Trennung vorgesehen ist.
ATA50834/2020A 2020-09-29 2020-09-29 Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung AT524279B1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50834/2020A AT524279B1 (de) 2020-09-29 2020-09-29 Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung
KR1020237014329A KR20230074578A (ko) 2020-09-29 2021-09-28 전류 센서 배열을 포함하는 dc-dc 변환기
US18/029,140 US20230369981A1 (en) 2020-09-29 2021-09-28 Dc-to-dc converter comprising a current sensor arrangement
EP21794715.9A EP4222851A1 (de) 2020-09-29 2021-09-28 Gleichspannungswandler mit stromsensoranordnung
JP2023519168A JP2023543256A (ja) 2020-09-29 2021-09-28 電流センサ機構を有する直流電圧コンバータ
CN202180066851.4A CN116325463A (zh) 2020-09-29 2021-09-28 具有电流传感器机构的直流变压器
PCT/AT2021/060349 WO2022067364A1 (de) 2020-09-29 2021-09-28 Gleichspannungswandler mit stromsensoranordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50834/2020A AT524279B1 (de) 2020-09-29 2020-09-29 Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT524279A1 true AT524279A1 (de) 2022-04-15
AT524279B1 AT524279B1 (de) 2023-02-15

Family

ID=78302598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50834/2020A AT524279B1 (de) 2020-09-29 2020-09-29 Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230369981A1 (de)
EP (1) EP4222851A1 (de)
JP (1) JP2023543256A (de)
KR (1) KR20230074578A (de)
CN (1) CN116325463A (de)
AT (1) AT524279B1 (de)
WO (1) WO2022067364A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100033154A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Chung-Sheng Cheng Current balance in a multi-phase power converter with constant on-time control
WO2013174967A1 (de) * 2012-05-24 2013-11-28 Avl List Gmbh Verfahren und eine vorrichtung zur prüfung des antriebsstranges von zumindest teilweise elektrisch betriebenen fahrzeugen
DE102012106262A1 (de) * 2012-07-12 2014-01-16 Hella Kgaa Hueck & Co. Mehrphasen-Gleichspannungswandler
EP2863528A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Einsatz eines Wechselrichters als Gleichstrom-Wander
DE102015200716A1 (de) * 2015-01-19 2016-07-21 Efficient Energy Gmbh Schaltnetzteil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6795009B2 (en) * 2002-09-09 2004-09-21 Primarion, Inc. System and method for current handling in a digitally-controlled power converter
CN201369679Y (zh) * 2009-03-10 2009-12-23 东南大学 电力线路用电子变压器
US9240721B2 (en) * 2012-07-12 2016-01-19 Infineon Technologies Austria Ag Multiphase digital current mode controller with dynamic current allocation
CN106416034B (zh) * 2014-06-03 2019-04-16 株式会社村田制作所 多相型dc/dc转换器以及多相型dc/dc转换器系统
US10063146B1 (en) * 2017-03-31 2018-08-28 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. Full-time inductor current monitoring method by sensing low side switch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100033154A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Chung-Sheng Cheng Current balance in a multi-phase power converter with constant on-time control
WO2013174967A1 (de) * 2012-05-24 2013-11-28 Avl List Gmbh Verfahren und eine vorrichtung zur prüfung des antriebsstranges von zumindest teilweise elektrisch betriebenen fahrzeugen
DE102012106262A1 (de) * 2012-07-12 2014-01-16 Hella Kgaa Hueck & Co. Mehrphasen-Gleichspannungswandler
EP2863528A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Einsatz eines Wechselrichters als Gleichstrom-Wander
DE102015200716A1 (de) * 2015-01-19 2016-07-21 Efficient Energy Gmbh Schaltnetzteil

Also Published As

Publication number Publication date
CN116325463A (zh) 2023-06-23
JP2023543256A (ja) 2023-10-13
WO2022067364A1 (de) 2022-04-07
KR20230074578A (ko) 2023-05-30
EP4222851A1 (de) 2023-08-09
AT524279B1 (de) 2023-02-15
US20230369981A1 (en) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014002853B4 (de) Isolationsdetektor und elektrische Vorrichtung
DE102011014561B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Elektromotor-Steuerschaltung
WO2000000839A1 (de) Vorrichtung zum überprüfen von autonomen solaranlagen
DE102018008603A1 (de) Schaltungsanordnung und Verfahren zum Laden einer Batterieanordnung mit mehreren Batteriemodulen
EP2801145B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines umrichters
WO2010049185A1 (de) Anordnung und verfahren zur phasenanschnitt-steuerung
WO2023170226A1 (de) Schaltungsanordnung zum erzeugen einer ausgangsgleichspannung sowie verwendung der schaltungsanordnung zum testen von elektrischen energiespeichern
WO2010121896A1 (de) Ladeschaltung für einen ladungsspeicher und verfahren zum laden eines solchen
WO1990009598A1 (de) Vorrichtung zur überwachung und anzeige einer bestimmten mindest-energiereserve von batterien
DE102014103321A1 (de) Isolationsüberwachung für reihenkompensierte Wicklungen eines kontaktlosen Energieübertragungssystems
AT524279B1 (de) Gleichspannungswandler mit Stromsensoranordnung
EP3929595A1 (de) Energiemessklemme beziehungsweise messschaltung einer energiemessklemme
EP1378757A2 (de) Verfahren und Anordnung zur Ermittlung des Ladezustandes einer Batterie
EP2936174B1 (de) Elektrische baugruppe und messverfahren zur überwachung von bauteilen der elektrischen baugruppe
AT521604B1 (de) Vorrichtung zur Überprüfung von Fehlerstromschutzschaltern
WO2021140211A1 (de) Hochstromquelle für ein prüfsystem zur prüfung einer elektroenergieeinrichtung sowie prüfsystem
DE19912410A1 (de) Meßverfahren für eine Hochspannungsdurchführung und geeignete Meßanordnung
DE102013219530A1 (de) Ermittlung eines Stromnulldurchgangs eines Wechselstroms
EP3021126B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur potentialgetrennten Strommessung
EP3521838A1 (de) Vorrichtung zum messen der impedanz eines elektrochemischen energiespeichers
WO2014118252A2 (de) Verfahren zum festlegen von ansteuerzeitdauern für einen wechselrichter
DE102015118400B4 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brückenanordnung
DE102012100477B4 (de) Shuntstrommessung für Multistringgeräte und Interleavingwandler
WO2011101315A2 (de) Verfahren zur phasendiagnose eines mehrphasigen wandlers
EP0171563B1 (de) Schaltungsanordnung für die Belastungsprüfung von Niederspannungs-Stromquellen