DE102016207378A1 - Method and device for determining a capacitance of a DC link capacitor - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators für einen Wechselrichter. Hierzu wird der Zwischenkreis-Kondensator über einen Gleichspannungs-Konverter aufgeladen und dabei Ladestrom und Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator erfasst. Basierend auf Ladestrom und Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator kann daraus auf den Wert der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators geschlossen werden.The present invention discloses a method and apparatus for determining the capacitance of a DC link capacitor for an inverter. For this purpose, the DC link capacitor is charged via a DC voltage converter, thereby detecting charging current and voltage across the DC link capacitor. Based on the charging current and the voltage across the DC link capacitor, this can be used to deduce the value of the capacitance of the DC link capacitor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Bestimmung der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators für einen Wechselrichter. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Wechselrichteranordnung mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators.The present invention relates to a method and a device for determining a capacitance of a DC link capacitor. In particular, the present invention relates to determining the capacitance of a DC link capacitor for an inverter. Furthermore, the present invention relates to an inverter arrangement with a device for determining the capacitance of a DC link capacitor.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Antriebssysteme, wie sie zum Beispiel in Elektro- oder Hybridfahrzeugen Verwendung finden, umfassen in der Regel einen Wechselrichter. Solche Wechselrichter werden von einer Gleichspannungsquelle, wie zum Beispiel einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, gespeist. Zur Stabilisierung der Eingangsspannung derartiger Wechselrichter ist am Eingang des Wechselrichters ein Zwischenkreis-Kondensator vorgesehen. Der Ausgang des Wechselrichters kann zum Beispiel mit einer elektrischen Maschine verbunden werden, um an der Maschine die erforderlichen Spannungen bereitzustellen.Electric drive systems, such as those used in electric or hybrid vehicles, for example, usually include an inverter. Such inverters are powered by a DC power source, such as a traction battery of an electric or hybrid vehicle. To stabilize the input voltage of such inverters, a DC link capacitor is provided at the input of the inverter. The output of the inverter may, for example, be connected to an electrical machine to provide the required voltages to the machine.

Die elektrische Energie der Gleichspannungsquelle, welche den Wechselrichter speist, kann darüber hinaus in Elektro- oder Hybridfahrzeugen auch ein Niederspannungs-Bordnetz speisen. Hierzu kann die elektrische Spannung der Gleichspannungsquelle (beispielsweise der Traktionsbatterie) mittels eines Gleichspannungskonverters (DC-DC-Konverter) auf die gewünschte Spannung von beispielsweise ca. 13,2 Volt des Niederspannungs-Bordnetzes konvertiert werden. The electrical energy of the DC voltage source, which feeds the inverter, can also feed a low-voltage vehicle electrical system in hybrid or electric vehicles. For this purpose, the electrical voltage of the DC voltage source (for example, the traction battery) by means of a DC converter (DC-DC converter) to the desired voltage of, for example, about 13.2 volts of the low-voltage electrical system can be converted.

Die Druckschrift DE 10 2012 220 247 A1 offenbart eine Inverterschaltung für einen elektrischen Antrieb, sowie ein Elektrofahrzeug mit einer Inverterschaltung und ein Verfahren zum Betrieb einer Inverterschaltung. Die Inverterschaltung umfasst dabei insbesondere einen Inverter, an dessen Eingang ein Zwischenkreis-Kondensator vorgesehen ist. The publication DE 10 2012 220 247 A1 discloses an inverter circuit for an electric drive, and an electric vehicle with an inverter circuit and a method for operating an inverter circuit. In particular, the inverter circuit comprises an inverter, to whose input a DC link capacitor is provided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. The present invention discloses a method for determining a capacitance of a DC link capacitor having the features of patent claim 1 and a device for determining a capacitance of a DC link capacitor having the features of patent claim 10.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Ein Verfahren zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators für einen Wechselrichter. Das Verfahren umfasst die Schritte des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators mittels eines Gleichspannungs-Konverters, des Erfassens eines Ladestroms von dem Gleichspannungs-Konverter in den Zwischenkreis-Kondensator während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators und des Erfassens einer Zwischenkreisspannung über dem Zwischenkreis-Kondensator während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Berechnens eines Wertes für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators basierend auf Werten des erfassten Ladestroms und der erfassten Zwischenkreis-Spannung, die während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators erfasst worden sind.A method for determining a capacitance of a DC link capacitor for an inverter. The method includes the steps of charging the DC link capacitor by means of a DC-DC converter, detecting a charging current from the DC-DC converter into the DC link capacitor during charging of the DC link capacitor, and detecting a DC link voltage across the DC link capacitor during the DC link Charging the DC link capacitor. Furthermore, the method comprises the step of calculating a value for the capacitance of the DC link capacitor based on values of the detected charging current and the detected DC link voltage, which have been detected during the charging of the DC link capacitor.

Ferner ist vorgesehen:It is also provided:

Eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators für einen Wechselrichter. Die Vorrichtung umfasst einen Gleichspannungs-Konverter, einen Spannungssensor, einen Stromsensor und eine Auswerteeinrichtung. Der Gleichspannungs-Konverter ist mit dem Zwischenkreis-Kondensator elektrisch gekoppelt. Der Gleichspannungs-Konverter ist dabei dazu ausgelegt, an dem Zwischenkreis-Kondensator eine vorbestimmte elektrische Spannung bereitzustellen, um den Zwischenkreis-Kondensator aufzuladen. Der Spannungssensor ist dazu ausgelegt, eine elektrische Spannung über den Zwischenkreis-Kondensator zu erfassen. Der Stromsensor ist dazu ausgelegt, während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators einen elektrischen Strom von dem Gleichspannungs-Konverter in den Zwischenkreis-Kondensator zu erfassen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgelegt, Messwerte der von dem Spannungssensor erfassten elektrischen Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator und Messwerte des von dem Stromsensor erfassten elektrischen Stroms in den Zwischenkreis-Kondensator zu empfangen. Ferner ist die Auswerteeinrichtung dazu ausgelegt, basierend auf den empfangenen Messwerten von dem Spannungssensor und dem Stromsensor einen Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators zu berechnen. A device for determining a capacitance of a DC link capacitor for an inverter. The device comprises a DC voltage converter, a voltage sensor, a current sensor and an evaluation device. The DC-DC converter is electrically coupled to the DC link capacitor. The DC-DC converter is designed to provide a predetermined electrical voltage to the DC link capacitor to charge the DC link capacitor. The voltage sensor is designed to detect an electrical voltage across the DC link capacitor. The current sensor is designed to detect an electric current from the DC-DC converter into the DC-link capacitor during charging of the DC-link capacitor. The evaluation device is designed to receive measured values of the electrical voltage detected by the voltage sensor across the DC link capacitor and measured values of the electrical current detected by the current sensor into the DC link capacitor. Furthermore, the evaluation device is designed to calculate a value for the capacitance of the DC link capacitor based on the received measured values from the voltage sensor and the current sensor.

Weiterhin ist vorgesehen:Furthermore, it is provided:

Eine Wechselrichteranordnung mit einem Wechselrichter, einem Trennschalter und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators. Der Wechselrichter umfasst einen Zwischenkreis-Kondensator, der an einem Eingangsanschluss des Wechselrichters mit einer Gleichspannungsquelle verbindbar ist. Der Trennschalter ist zwischen dem Eingangsanschluss des Wechselrichters und der Gleichspannungsquelle angeordnet. Der Trennschalter ist dazu ausgelegt, eine elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss des Wechselrichters und der Gleichspannungsquelle zu unterbrechen.An inverter arrangement with an inverter, a circuit breaker and a device according to the invention for determining a capacitance of a DC link capacitor. The inverter includes a DC link capacitor connected to an input terminal of the inverter with a DC source is connectable. The circuit breaker is disposed between the input terminal of the inverter and the DC power source. The circuit breaker is designed to interrupt an electrical connection between the input terminal of the inverter and the DC voltage source.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators, insbesondere beispielsweise die Zwischenkreiskapazität in einem Wechselrichter, während des Betriebs bzw. während der Lebensdauer des Wechselrichters ändern kann. Diese Änderung der Zwischenkreis-Kapazität kann sich gegebenenfalls ungünstig auf den Betrieb des Wechselrichters auswirken.The present invention is based on the finding that the capacitance of a DC link capacitor, in particular, for example, the DC link capacitance in an inverter, can change during operation or during the service life of the inverter. This change in the DC link capacitance may possibly adversely affect the operation of the inverter.

Daher ist es eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine einfache und effiziente Bestimmung einer Zwischenkreis-Kapazität ermöglichen, wie sie beispielsweise in einem Wechselrichter verwendet wird. Therefore, it is an idea of the present invention to take this knowledge into account and to provide a method and a device that allow a simple and efficient determination of a DC link capacity, as used for example in an inverter.

Eine Idee, die der vorliegenden Erfindung dabei zugrunde liegt, besteht darin, den Zwischenkreis-Kondensator für einen Wechselrichter mittels eines gegebenenfalls ohnehin vorhandenen Gleichspannungs-Konverters von einer weiteren Spannungsquelle aufzuladen und dabei den Ladestrom und die Ladespannung zu überwachen. Durch ein solches kontrolliertes Aufladen eines Zwischenkreis-Kondensators und das Auswerten der dabei erfassten Messwerte für Ladestrom und Ladespannung kann die aktuelle Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators ermittelt werden. Da die hierzu erforderlichen Komponenten wie Gleichspannungs-Konverter und die Spannungsquelle, welche den Gleichspannungs-Konverter speist, in der Regel bereits vorhanden sind, kann die Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators mit relativ geringem Aufwand und somit sehr kostengünstig realisiert werden. One idea, which is the basis of the present invention, is to charge the DC link capacitor for an inverter by means of an optionally existing anyway DC-DC converter from another voltage source while monitoring the charging current and the charging voltage. By means of such a controlled charging of a DC link capacitor and the evaluation of the measured values for charging current and charging voltage, the actual capacitance of the DC link capacitor can be determined. Since the components required for this purpose, such as DC voltage converters and the voltage source, which feeds the DC voltage converter, are generally already present, the determination of the capacitance of the DC link capacitor can be realized with relatively little effort and thus very cost-effectively.

Die so ermittelte Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators ermöglicht Rückschlüsse über den Zustand des Zwischenkreis-Kondensators und eine gegebenenfalls fortgeschrittene Alterung. Somit kann ein eventuell bevorstehender Ausfall oder eine Beschädigung eines Wechselrichters mit einem Zwischenkreis-Kondensator frühzeitig erkannt werden. Damit steigt insbesondere auch die Verfügbarkeit eines Systems mit einem Wechselrichter, dessen Zwischenkreis-Kondensator überwacht wird.The thus determined capacitance of the DC link capacitor allows conclusions about the state of the DC link capacitor and an optionally advanced aging. Thus, any impending failure or damage to an inverter with a DC link capacitor can be detected early. This increases in particular the availability of a system with an inverter whose DC link capacitor is monitored.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators ferner einen Schritt zum Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Zwischenkreis-Kondensator und einer an den Zwischenkreis-Kondensator angeschlossenen Spannungsquelle. Ferner kann das Verfahren auch einen Schritt zum Deaktivieren von Verbrauchern umfassen, die an einen Wechselrichter mit dem überwachten Zwischenkreiskondensator angeschlossenen sind. Hierdurch kann der Wechselrichter mit dem zu überwachenden Zwischenkreis-Kondensator von seiner Umgebung abgetrennt werden. Auf diese Weise können störende Außeneinflüsse bei der Bestimmung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators vermieden werden.According to one embodiment, the method for determining a capacitance of a DC link capacitor further comprises a step of disconnecting an electrical connection between the DC link capacitor and a voltage source connected to the DC link capacitor. Further, the method may also include a step of deactivating consumers connected to an inverter with the monitored link capacitor. As a result, the inverter can be separated from the environment with the DC link capacitor to be monitored. In this way, disturbing external influences can be avoided when determining the capacitance of the DC link capacitor.

Gemäß einer Ausführungsform werden bei den Schritten des Erfassens des Ladestroms in den Zwischenkreis-Kondensator und des Erfassens der Zwischenkreis-Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator jeweils Ladestrom und Zwischenkreis-Spannung in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erfasst. Durch eine derartige Untergliederung für die Erfassung von Zwischenkreis-Spannung und Ladestrom kann die Genauigkeit bei der Bestimmung der Zwischenkreis-Kapazität gesteigert werden.According to an embodiment, in the steps of detecting the charging current in the DC link capacitor and detecting the DC link voltage across the DC link capacitor, charging current and DC link voltage are detected at a plurality of successive time intervals, respectively. Such a sub-circuit voltage and charge current detection sub-assembly can increase the accuracy of the DC link capacitance determination.

Gemäß einer Ausführungsform werden in dem Schritt zum Berechnen der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators für jedes Zeitintervall zunächst ein Zwischenwert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators berechnet. Unter Verwendung der so berechneten Zwischenwerte für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators wird daraufhin die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators bestimmt. Beispielsweise kann die Bestimmung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators durch Mittelwertbildung der Zwischenwerte der einzelnen berechneten Kapazitäten des Zwischenkreis-Kondensators bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der ermittelten Zwischenkreis-Kapazität weiter erhöht werden.According to one embodiment, in the step for calculating the capacitance of the DC link capacitor for each time interval, an intermediate value for the capacitance of the DC link capacitor is first calculated. Using the calculated intermediate values for the capacitance of the DC link capacitor, the capacitance of the DC link capacitor is determined. For example, the determination of the capacitance of the DC link capacitor can be determined by averaging the intermediate values of the individual calculated capacitances of the DC link capacitor. In this way, the accuracy of the detected DC link capacity can be further increased.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichspannungs-Konverter in der Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators einen Hochsetzsteller und/oder einen Tiefsetzsteller. Insbesondere kann es sich bei dem Gleichspannungs-Konverter um einen Spannungskonverter handeln, der dazu ausgelegt ist, sowohl eine an den mit dem Zwischenkreis-Kondensator verbundenen Anschlüssen anliegende Hochspannung in eine niedrigere Spannung zu konvertieren, als auch in einem inversen Betrieb eine niedrigere Spannung in eine höhere Spannung zu konvertieren und die höhere Spannung dann an dem Zwischenkreis-Kondensator bereitzustellen.According to one embodiment, the DC-DC converter in the device for determining a capacitance of a DC link capacitor comprises a step-up converter and / or a step-down converter. In particular, the DC-DC converter may be a voltage converter configured to convert both a high voltage applied to the terminals connected to the DC link capacitor to a lower voltage, and a lower voltage to an inverse mode to convert higher voltage and then provide the higher voltage to the DC link capacitor.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Gleichspannungs-Konverter der Wechselrichteranordnung mit einem Niederspannungs-Bordnetz eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges elektrisch gekoppelt.According to one embodiment, the DC-DC converter is the inverter arrangement electrically coupled to a low-voltage electrical system of an electric or hybrid vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wechselrichteranordnung eine Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, vor dem Aufladen des Zwischenkreis-Kondensators die elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss des Wechselrichters und der Gleichspannungsquelle zu unterbrechen. Ferner kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, elektrische Verbraucher, die an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters angeschlossen sind, zu deaktivieren und/oder die elektrischen Verbraucher von dem Wechselrichter elektrisch zu trennen.According to a further embodiment, the inverter arrangement comprises a control device, which is designed to interrupt the electrical connection between the input terminal of the inverter and the DC voltage source before charging the DC link capacitor. Furthermore, the control device can be designed to deactivate electrical consumers which are connected to an output terminal of the inverter and / or to electrically disconnect the electrical consumers from the inverter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Wechselrichter dazu ausgelegt, einen Betriebspunkt des Wechselrichters in Abhängigkeit von der berechneten Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators anzupassen. Auf diese Weise kann auch bei sich ändernden Kapazitäten des Zwischenkreis-Kondensators der Wechselrichter stets in einem möglichst optimalen Betriebspunkt betrieben werden.According to a further embodiment, the inverter is designed to adapt an operating point of the inverter as a function of the calculated capacitance of the DC link capacitor. In this way, even with changing capacities of the DC link capacitor, the inverter can always be operated in the best possible operating point.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, as far as appropriate, combine arbitrarily. Further refinements, further developments and implementations of the invention also include combinations of feature of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. Showing:

1: eine schematische Darstellung einer Wechselrichteranordnung mit einer Vorrichtung zur Bestimmung eine Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators gemäß einer Ausführungsform; 1 1 is a schematic representation of an inverter arrangement having a device for determining a capacitance of a DC link capacitor according to an embodiment;

2: eine schematische Darstellung eines Diagramms von Strom- und Spannungsverlauf über die Zeit, wie sie einer Ausführungsform zugrunde liegen; und 2 a schematic representation of a graph of current and voltage over time, as they are based on an embodiment; and

3: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. 3 1 is a schematic representation of a flowchart underlying a method for determining a capacitance of a DC link capacitor according to one embodiment.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen, soweit nicht anders angegeben, mit gleichen Bezugszeichen versehen.In all figures, identical or functionally identical elements and devices, unless otherwise stated, provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes für eine Wechselrichteranordnung mit einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators gemäß einer Ausführungsform. Die Wechselrichteranordnung umfasst einen Wechselrichter 2, an dessen Eingang ein Zwischenkreis-Kondensator 21 angeordnet ist. Bei dem Zwischenkreis-Kondensator 21 kann es sich dabei um einem in den Wechselrichter 2 integrierten Zwischenkreis-Kondensator 21 handelt. Alternativ kann der Zwischenkreis-Kondensator 21 jedoch auch als separates Bauelement oder als Baugruppe mit mehreren einzelnen Kondensatoren unabhängig von dem Wechselrichter 2 bereitgestellt werden. Der Eingang des Wechselrichters 2 ist mit einer Gleichspannungsquelle 3 verbindbar. Beispielsweise kann es sich bei der Gleichspannungsquelle 3 um eine Batterie bzw. einen Akkumulator, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, handeln. 1 shows a schematic representation of a block diagram for an inverter arrangement with a device for determining a capacitance of a DC link capacitor according to one embodiment. The inverter arrangement comprises an inverter 2 , at whose input a DC link capacitor 21 is arranged. In the DC link capacitor 21 it can be one in the inverter 2 integrated DC link capacitor 21 is. Alternatively, the DC link capacitor 21 but also as a separate component or as an assembly with several individual capacitors regardless of the inverter 2 to be provided. The input of the inverter 2 is with a DC voltage source 3 connectable. For example, it can be at the DC voltage source 3 to a battery or an accumulator, such as a traction battery of an electric or hybrid vehicle act.

Zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem Wechselrichter 2 ist ein Trennschalter 31 vorgesehen. Dieser Trennschalter 31 kann die elektrische Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem Wechselrichter 2 unterbrechen. Dabei kann der Trennschalter 31 entweder nur eine Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem Wechselrichter 2 unterbrechen, oder alternativ ist es auch möglich, dass der Trennschalter 31 beide Verbindungen zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem Wechselrichter 2 unterbricht. Bei dem Trennschalter 31 kann es sich dabei beispielsweise um ein Halbleiterschaltelement oder um ein mechanisches Schaltelement, wie zum Beispiel ein Relais, einen Schütz oder ähnliches, handeln. Der Trennschalter 31 kann dabei beispielsweise mittels einer geeigneten Steuereinrichtung 32 oder ähnlichem angesteuert werden, um die elektrische Verbindung zwischen der Gleichspannungsquelle 3 und dem Wechselrichter 2 zu verbinden oder zu trennen. Am Ausgang des Wechselrichters 2 kann eine elektrische Last 4, wie zum Beispiel eine elektrische Maschine oder ähnliches, vorgesehen sein. Die elektrische Last 4 ist dabei jedoch nicht auf eine elektrische Maschine oder ähnliches begrenzt, sondern kann eine beliebige elektrische Last umfassen, die von einem Wechselrichter 2 angesteuert werden kann. Between the DC voltage source 3 and the inverter 2 is a circuit breaker 31 intended. This circuit breaker 31 can the electrical connection between the DC voltage source 3 and the inverter 2 interrupt. In this case, the circuit breaker 31 either only one connection between the DC voltage source 3 and the inverter 2 interrupt, or alternatively it is also possible that the circuit breaker 31 both connections between the DC voltage source 3 and the inverter 2 interrupts. At the circuit breaker 31 This may be, for example, a semiconductor switching element or a mechanical switching element, such as a relay, a contactor or the like, act. The circuit breaker 31 can, for example, by means of a suitable control device 32 or the like, to the electrical connection between the DC voltage source 3 and the inverter 2 to connect or disconnect. At the output of the inverter 2 can be an electrical load 4 , such as an electric machine or the like may be provided. The electrical load 4 However, it is not limited to an electric machine or the like, but may include any electric load coming from an inverter 2 can be controlled.

Weiterhin ist ein Gleichspannungs-Konverter 11 vorgesehen, der mit einem ersten Anschluss mit der Gleichspannungsquelle 2 elektrisch gekoppelt ist. Dabei ist dieser Anschluss der Gleichspannungsquelle 3 elektrisch mit dem Eingangsanschluss des Wechselrichters 2 verbunden. Entsprechend ist dieser Anschluss des Gleichspannungs-Konverters 11 auch über den Trennschalter 31 mit der Gleichspannungsquelle 3 elektrisch verbunden. Ein weiterer Anschluss des Gleichspannungs-Konverters 11 ist mit einer weiteren Gleichspannungsquelle 10 elektrisch gekoppelt. Bei der weiteren Gleichspannungsquelle 10 kann es sich beispielsweise um das Niederspannungs-Bordnetz eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, handeln. Insbesondere kann die weitere Gleichspannungsquelle 10 beispielsweise einen Akkumulator, wie zum Beispiel einen Bleiakkumulator eines Niederspannungs-Bordnetzes eines Fahrzeugs, umfassen. Somit kann beispielsweise bei einem geschlossenen Trennschalter 31 die elektrische Spannung der Gleichspannungsquelle 3 mittels des Gleichspannungs-Konverters 11 in eine Spannung des mit der weiteren Gleichspannungsquelle 10 gekoppelten elektrischen Netzwerkes konvertiert werden. Alternativ kann der Gleichspannungs-Konverters 11 auch die Spannung der weiteren Gleichspannungsquelle 10 in eine Spannung konvertieren, die dem Spannungsniveau der Gleichspannungsquelle 3 bzw. dem Spannungsniveau am Eingang des Wechselrichters 2 entspricht.Furthermore, a DC-DC converter 11 provided with a first connection to the DC voltage source 2 is electrically coupled. This connection is the DC voltage source 3 electrically with the input terminal of the inverter 2 connected. Accordingly, this connection is the DC-DC converter 11 also via the circuit breaker 31 with the DC voltage source 3 electrically connected. Another connection of the DC-DC converter 11 is with another DC source 10 electrically coupled. For the other DC voltage source 10 it may be, for example, the low-voltage electrical system of a vehicle, such as an electric or hybrid vehicle. In particular, the further DC voltage source 10 For example, an accumulator, such as a lead-acid battery of a low-voltage vehicle electrical system, include. Thus, for example, in a closed circuit breaker 31 the electrical voltage of the DC voltage source 3 by means of the DC-DC converter 11 in a voltage of the other DC voltage source 10 coupled electrical network. Alternatively, the DC-DC converter 11 also the voltage of the further DC voltage source 10 convert to a voltage corresponding to the voltage level of the DC voltage source 3 or the voltage level at the input of the inverter 2 equivalent.

Die Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 umfasst darüber hinaus einen Spannungssensor 12, der die elektrische Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator 21, also am Eingang des Wechselrichters 2, erfasst. Bei diesem Spannungssensor 12 kann es sich um einen beliebigen Spannungssensor handeln, der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Spannung in der entsprechenden Spannungshöhe zu erfassen und ein zu der erfassten Spannung korrespondierendes Ausgangssignal bereitzustellen. Insbesondere kann es sich dabei sowohl um ein analoges wie auch ein digitales Ausgangssignal handeln.The device for determining the capacity of a DC link capacitor according to the embodiment of 1 also includes a voltage sensor 12 , which is the electrical voltage across the DC link capacitor 21 , ie at the input of the inverter 2 , detected. In this voltage sensor 12 it can be any voltage sensor which is designed to detect an electrical voltage at the corresponding voltage level and to provide an output signal corresponding to the detected voltage. In particular, this can be both an analog and a digital output signal.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators einen Stromsensor 13, der in dem elektrischen Strompfad zwischen Gleichspannungs-Konverter 11 und Eingang des Wechselrichters 2 mit dem Zwischenkreis-Kondensator 21 angeordnet ist. Dieser Stromsensor 13 ist dabei insbesondere dazu ausgelegt, einen elektrischen Strom von dem Gleichspannungs-Konverter 11 in den Zwischenkreis-Kondensator 21 zu erfassen und ein zu dem erfassten elektrischen Strom korrespondierendes Ausgangssignal in analoger oder digitaler Form bereitzustellen.Furthermore, the device for determining the capacitance of the DC link capacitor comprises a current sensor 13 which is in the electrical current path between DC-DC converter 11 and input of the inverter 2 with the DC link capacitor 21 is arranged. This current sensor 13 is in particular designed to be an electric current from the DC-DC converter 11 in the DC link capacitor 21 to detect and provide an output signal corresponding to the detected electric current in analog or digital form.

Das Ausgangssignal des Spannungssensors 12 und des Stromsensors 13 können beispielsweise einer Auswerteeinrichtung 14 bereitgestellt werden. Die Auswerteeinrichtung 14 kann hierbei, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, basierend auf den Messwerten von Spannungssensor 12 und Stromsensor 13 eine Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 ermitteln.The output signal of the voltage sensor 12 and the current sensor 13 For example, an evaluation device 14 to be provided. The evaluation device 14 can here, as will be explained in more detail below, based on the measured values of voltage sensor 12 and current sensor 13 a capacitance of the DC link capacitor 21 determine.

Für die Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 für den Wechselrichter 2 kann hierzu zunächst der Trennschalter 31 zwischen Gleichspannungsquelle 3 und Wechselrichter 2 geöffnet werden, um die elektrische Verbindung zwischen Gleichspannungsquelle 3 und Wechselrichter 2 zu unterbrechen. Hierzu kann der Trennschalter 31 beispielsweise mittels der Steuereinrichtung 32 entsprechend angesteuert werden. Ferner kann die Steuereinrichtung 32 auch die an den Wechselrichter 2 angeschlossenen Verbraucher 4 deaktivieren. Gegebenenfalls kann hierzu zwischen Wechselrichter 2 und elektrischem Verbraucher 3 auch ein geeigneter Schalter (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der elektrische Verbindungen zwischen Wechselrichter 2 und elektrischem Verbraucher 4 unterbricht.For determining the capacitance of the DC link capacitor 21 for the inverter 2 For this purpose, first the circuit breaker 31 between DC voltage source 3 and inverters 2 be opened to the electrical connection between DC voltage source 3 and inverters 2 to interrupt. For this purpose, the circuit breaker 31 for example by means of the control device 32 be controlled accordingly. Furthermore, the control device 32 also to the inverter 2 connected consumers 4 deactivate. If necessary, this can be done between inverters 2 and electrical consumers 3 Also be provided a suitable switch (not shown), the electrical connections between inverters 2 and electrical consumers 4 interrupts.

Gegebenenfalls kann zur Initialisierung der Bestimmung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators zunächst der Zwischenkreis-Kondensator 21 entladen werden. Hierzu kann der Wechselrichter 2 beispielsweise kurzzeitig eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen des Zwischenkreis-Kondensators 21 herstellen. Anschließend werden vor der Bestimmung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 in dem Wechselrichter 2 eventuell vorhandene elektrische Verbindungen zwischen den Anschlüssen des Zwischenkreiskondensators 21 geöffnet, um einen möglichen Stromfluss zwischen den beiden Anschlüssen des Zwischenkreis-Kondensators 21 zu vermeiden.Optionally, to initialize the determination of the capacitance of the DC link capacitor first the DC link capacitor 21 be discharged. For this purpose, the inverter 2 For example, for a short time, an electrical connection between the two terminals of the DC link capacitor 21 produce. Subsequently, before determining the capacitance of the DC link capacitor 21 in the inverter 2 any existing electrical connections between the terminals of the DC link capacitor 21 opened to allow a possible current flow between the two terminals of the DC link capacitor 21 to avoid.

Für die Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 wird daraufhin die elektrische Spannung der weiteren Gleichspannungsquelle 10 mittels Gleichspannungs-Konverter 11 in eine vorbestimmte Gleichspannung konvertiert und diese konvertierte Gleichspannung am Eingang des Wechselrichters 2, also über dem Zwischenkreis-Kondensator 21 bereitgestellt. Auf diese Weise kann der Zwischenkreis-Kondensator 21 über den Gleichspannungs-Konverter 11 von der weiteren Gleichspannungsquelle 10 aufgeladen werden. Während dieses Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators 21 wird mittels Spannungssensor 12 die Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator 21 erfasst und ein entsprechendes Signal an der Auswerteeinrichtung 14 bereitgestellt. Ferner wird der elektrische Strom von dem Gleichspannungs-Konverter 11 in den Zwischenkreis-Kondensator 21 von dem Stromsensor 13 erfasst und ein entsprechendes Signal, welches zu dem Ladestrom des Zwischenkreis-Kondensators 21 korrespondiert, an der Auswerteeinrichtung 14 bereitgestellt. Die Signale der Messwerte für Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator 21 und Ladestrom können dabei entweder kontinuierlich an der Auswerteeinrichtung 14 bereitgestellt werden, oder alternativ kann auch jeweils zu diskreten Zeitpunkten jeweils ein Messwert von dem Strom- und Spannungssensor an die Auswerteeinrichtung 14 übertragen werden. For determining the capacitance of the DC link capacitor 21 then the electrical voltage of the further DC voltage source 10 by means of DC-converter 11 converted to a predetermined DC voltage and this converted DC voltage at the input of the inverter 2 , so over the DC link capacitor 21 provided. In this way, the DC link capacitor 21 via the DC-DC converter 11 from the further DC voltage source 10 to be charged. During this charging of the DC link capacitor 21 is by means of voltage sensor 12 the voltage across the DC link capacitor 21 detected and a corresponding signal to the evaluation 14 provided. Further, the electric current from the DC-DC converter 11 in the DC link capacitor 21 from the current sensor 13 detected and a corresponding signal, which to the charging current of the DC link capacitor 21 corresponds, at the evaluation device 14 provided. The signals of the measured values for voltage across the DC link capacitor 21 and charging current can either continuously at the evaluation 14 can be provided, or alternatively, in each case at discrete times in each case a measured value of the current and voltage sensor to the evaluation device 14 be transmitted.

Vorzugsweise wird während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators 21 der Zwischenkreis-Kondensator 21 dabei mit einem vorgegebenen konstanten Ladestrom aufgeladen. Entsprechend kann dabei die von dem Gleichspannungs-Konverter 11 am Eingang des Wechselrichters 2 bereitgestellte Spannung angepasst werden. Beispielsweise kann die Ansteuerung des Gleichspannungs-Konverters 11 zum Aufladen des Zwischenkreis-Kondensators 21 mit einem konstanten Strom durch die Auswerteeinrichtung 14 erfolgen. Preferably, during charging of the DC link capacitor 21 the DC link capacitor 21 charged with a given constant charging current. Accordingly, the case of the DC-DC converter 11 at the input of the inverter 2 provided voltage can be adjusted. For example, the control of the DC-DC converter 11 for charging the DC link capacitor 21 with a constant current through the evaluation device 14 respectively.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Verläufe von Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator UZK und Ladestrom IL über der Zeit. Zum Zeitpunkt t0 wird dabei das Aufladen des entladenen Zwischenkreis-Kondensators 21 über den Spannungskonverter 11 gestartet. Bis zum Zeitpunkt ts erfolgt dabei eine Initialisierung, die beispielsweise das Einstellen eines konstanten Ladestroms umfasst. Nachdem zum Zeitpunkt ts stabilen Strom- bzw. Spannungsverhältnisse eingestellt worden sind, kann mit der Bestimmung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 begonnen werden. Die Kapazität CZK des Zwischenkreis-Kondensators 21 ergibt sich dabei aus dem Quotient der Summe (des Integrals) des vom Startzeitpunkt t0 bis zu diesem Zeitpunkt t in den Zwischenkreis-Kondensator 21 geflossenen Ladestroms i(t) geteilt durch die zu diesem Zeitpunkt am Zwischenkreis-Kondensator 21 anliegende Spannung u(t). Beispielsweise kann die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 somit gemäß der nachfolgenden Formel berechnet werden.

Figure DE102016207378A1_0002
2 shows a schematic representation of the waveforms of voltage across the DC link capacitor U ZK and charging current I L over time. At the time t 0 , the charging of the discharged DC link capacitor is thereby 21 over the voltage converter 11 started. Up to the time t s , an initialization takes place, which includes, for example, the setting of a constant charging current. After stable current or voltage ratios have been set at time t s , the determination of the capacitance of the DC link capacitor can be used 21 to be started. The capacitance C ZK of the DC link capacitor 21 this results from the quotient of the sum (of the integral) of the starting time t 0 up to this time t in the DC link capacitor 21 flowed charging current i (t) divided by the at this time at the DC link capacitor 21 applied voltage u (t). For example, the capacity of the DC link capacitor 21 thus calculated according to the following formula.
Figure DE102016207378A1_0002

Die so ermittelte Zwischenkreis-Kapazität umfasst neben der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 gegebenenfalls auch weitere am Eingang des Wechselrichters 2 anliegende Kapazitäten. Diese sind jedoch in der Regel relativ klein und können daher gegebenenfalls vernachlässigt werden. Sind jedoch diese weiteren Kapazitäten ganz oder zumindest teilweise bekannt, so kann die ermittelte Kapazität um einen entsprechenden Anteil vermindert werden, um zu der tatsächlichen Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 zu gelangen.The DC link capacitance determined in this way includes the capacitance of the DC link capacitor 21 if necessary, further at the input of the inverter 2 attached capacities. However, these are usually relatively small and therefore may be neglected. If, however, these further capacities are wholly or at least partially known, then the determined capacitance can be reduced by a corresponding proportion to the actual capacity of the DC link capacitor 21 to get.

Die Berechnung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 erfolgt dabei in der Regel erst basierend auf Messwerten, nachdem sich für das Aufladen der Zwischenkreis-Kapazität 21 stabile Verhältnisse eingestellt haben und sich beispielsweise ein stabiler konstanter Ladestrom IL eingestellt hat. Dies ist beispielsweise in 2 zum Zeitpunkt ts der Fall. Anschließend kann jeweils zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise in vorgegebenen Zeitintervallen der in den Zwischenkreis-Kondensator 21 hineinfließende Strom integriert bzw. aufsummiert werden und durch die zu diesem Zeitpunkt anliegende Zwischenkreis-Spannung dividiert werden, um einen Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 zu berechnen. Erfolgen nacheinander mehrere solche Berechnungen für den Wert der Zwischenkreis-Kapazität 21, so kann daraufhin basierend auf diesen mehreren Zwischenwerten ein Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 berechnet werden. Beispielsweise kann dies durch Mittelwertbildung der zuvor berechneten Zwischenwerte erfolgen. Gegebenenfalls sind auch andere, beispielsweise gewichtete, Rechenverfahren möglich. The calculation of the capacitance of the DC link capacitor 21 usually takes place based on measured values, after charging for the DC link capacitance 21 Stable conditions have set and, for example, a stable constant charging current I L has been set. This is for example in 2 at time t s the case. Subsequently, in each case at predetermined times, for example at predetermined time intervals in the DC link capacitor 21 Influent current are integrated or summed and divided by the applied at this time DC link voltage to a value for the capacitance of the DC link capacitor 21 to calculate. Successively several such calculations for the value of the DC link capacity 21 , then, based on these multiple intermediate values, a value for the capacitance of the DC link capacitor 21 be calculated. For example, this can be done by averaging the previously calculated intermediate values. Optionally, other, for example, weighted, calculation methods are possible.

Die so ermittelte Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 kann beispielsweise ausgewertet werden, um eine Aussage über den Zustand des Zwischenkreis-Kondensators 21 zu treffen. Beispielsweise kann das Absinken der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 auf eine zunehmende Alterung oder eine andere Beschädigung des Zwischenkreis-Kondensators 21 hindeuten. Sinkt der Wert der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 beispielsweise unterhalb einen vorgegebenen Schwellwert, so kann dies auf eine übermäßige Alterung bzw. Beschädigung des Kondensators hinweisen. Daher kann beim Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 ein Warnhinweis ausgegeben werden oder gegebenenfalls kann auch der weitere Betrieb des Wechselrichters 2 unterbunden werden.The thus determined capacity of the DC link capacitor 21 can be evaluated, for example, to make a statement about the state of the DC link capacitor 21 hold true. For example, the decrease in the capacitance of the DC link capacitor 21 to increasing aging or other damage to the DC link capacitor 21 indicate. If the value of the capacitance of the DC link capacitor decreases 21 For example, below a predetermined threshold, this may indicate excessive aging or damage to the capacitor. Therefore, when falling below a predetermined limit value for the capacitance of the DC link capacitor 21 a warning message can be issued or, if appropriate, also the further operation of the inverter 2 be prevented.

Ferner ist es auch möglich, dass der Betrieb des Wechselrichters 2 entsprechend dem ermittelten Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 angepasst wird. Beispielsweise kann der ermittelte Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 in ein Temperaturmodell mit einfließen. Basierend auf einem solchen Temperaturmodell kann der Betrieb des Wechselrichters 2 derart angepasst werden, dass eine mögliche Erwärmung des Wechselrichters 2 und insbesondere auch des Zwischenkreis-Kondensators 21 einen vorgegebenen maximalen Temperaturwert nicht überschreitet. Beispielsweise kann basierend auf dem ermittelten Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 die maximal zulässige Leistung des Wechselrichters 2 angepasst bzw. reduziert werden. Darüber hinaus sind auch beliebige weitere Anpassungen des Betriebs des Wechselrichters 2 basierend auf der ermittelten Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 möglich.Furthermore, it is also possible that the operation of the inverter 2 in accordance with the determined value for the capacitance of the DC link capacitor 21 is adjusted. For example, the determined value for the capacitance of the DC link capacitor 21 into a temperature model. Based on such a temperature model, the operation of the inverter 2 be adapted such that a possible heating of the inverter 2 and in particular also the DC link capacitor 21 does not exceed a predetermined maximum temperature value. For example, based on the determined value for the capacitance of the DC link capacitor 21 the maximum permissible power of the inverter 2 adapted or reduced. In addition, any other adjustments to the operation of the inverter are 2 based on the determined capacitance of the DC link capacitor 21 possible.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zum Bestimmen der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators 21 für einen Wechselrichter 2 zugrunde liegt. In Schritt S1 können gegebenenfalls zunächst vorbereitende Schritte für die Ermittlung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 ausgeführt werden. Beispielsweise kann dieser Schritt S1 einen Schritt S1a umfassen, in dem eine elektrische Verbindung zwischen dem Zwischenkreis-Kondensator 21 und einer an den Zwischenkreis-Kondensator 21 angeschlossenen Spannungsquelle 3 getrennt wird. Weiterhin kann der Schritt S1 auch einen Schritt S1b umfassen, in dem gegebenenfalls an den Wechselrichter 2 angeschlossene Verbraucher 4 deaktiviert werden. Weiterhin kann gegebenenfalls auch in dem Schritt S1 zunächst der Zwischenkreis-Kondensator 21 vollständig entladen werden. 3 shows a schematic representation of a flowchart, as a method for determining the capacitance of a DC link capacitor 21 for an inverter 2 underlying. If necessary, preparatory steps for ascertaining the capacitance of the DC link capacitor can initially be made in step S1 21 be executed. For example, this step S1 may include a step S1a, in which an electrical connection between the DC link capacitor 21 and one to the DC link capacitor 21 connected voltage source 3 is disconnected. Furthermore, the step S1 may also include a step S1b, in which optionally to the inverter 2 connected consumers 4 be deactivated. Furthermore, if appropriate, the DC link capacitor may also be provided in step S1 21 be completely discharged.

Daraufhin erfolgt in Schritt S2 zunächst ein Aufladen des Zwischenkreis-Kondensators 21 mittels eines Gleichspannungs-Konverters 11. Insbesondere kann dabei beispielsweise der Zwischenkreis-Kondensator 21 mit einem vorgegebenen konstanten Ladestrom aufgeladen werden.This is followed by charging of the DC link capacitor in step S2 21 by means of a DC-DC converter 11 , In particular, in this case, for example, the DC link capacitor 21 be charged with a predetermined constant charging current.

In Schritt S3 wird dabei während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators 21 der Ladestrom von dem Gleichspannungs-Konverter 11 in den Zwischenkreis-Kondensator 21 erfasst. Ferner wird in Schritt S4 während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators 21 die Zwischenkreis-Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator 21 erfasst. In Schritt S5 erfolgt daraufhin das Berechnen eines Werts für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21. Die Berechnung der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators 21 erfolgt dabei, wie zuvor bereits beschrieben, basierend auf den Werten des erfassten Ladestroms und der erfassten Zwischenkreis-Spannung. In step S3, during the charging of the DC link capacitor 21 the charging current from the DC-DC converter 11 in the DC link capacitor 21 detected. Further, in step S4, during the charging of the DC link capacitor 21 the DC link voltage across the DC link capacitor 21 detected. Then, in step S5, a value for the capacitance of the DC link capacitor is calculated 21 , The calculation of the capacitance of the DC link capacitor 21 takes place, as already described above, based on the values of the detected charging current and the detected DC link voltage.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators für einen Wechselrichter. Hierzu wird der Zwischenkreis-Kondensator über einen Gleichspannungs-Konverter aufgeladen und dabei Ladestrom und Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator erfasst. Basierend auf Ladestrom und Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator kann daraus auf den Wert der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators geschlossen werden.In summary, the present invention relates to a method and apparatus for determining the capacitance of a DC link capacitor for an inverter. For this purpose, the DC link capacitor is charged via a DC voltage converter, thereby detecting charging current and voltage across the DC link capacitor. Based on the charging current and the voltage across the DC link capacitor, this can be used to deduce the value of the capacitance of the DC link capacitor.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012220247 A1 [0004] DE 102012220247 A1 [0004]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators (21) für einen Wechselrichter (2), mit den Schritten: Aufladen (S2) des Zwischenkreis-Kondensators (21) mittels eines Gleichspannungs-Konverters (11); Erfassen (S3) eines Ladestroms von dem Gleichspannungs-Konverter (11) in den Zwischenkreis-Kondensator (21) während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators (21); Erfassen (S4) einer Zwischenkreis-Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator (21) während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators (21); und Berechnen (S5) eines Wertes für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) basierend auf Werten des erfassten Ladestroms und der erfassten Zwischenkreis-Spannung, die während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators (21) erfasst worden sind.Method for determining a capacitance of a DC link capacitor ( 21 ) for an inverter ( 2 ), with the steps: charging (S2) of the DC link capacitor ( 21 ) by means of a DC-DC converter ( 11 ); Detecting (S3) a charging current from the DC-DC converter ( 11 ) in the DC link capacitor ( 21 ) during charging of the DC link capacitor ( 21 ); Detecting (S4) a DC link voltage across the DC link capacitor ( 21 ) during charging of the DC link capacitor ( 21 ); and calculating (S5) a value for the capacitance of the DC link capacitor ( 21 ) based on values of the detected charging current and the detected DC link voltage, which occur during the charging of the DC link capacitor ( 21 ) have been recorded. Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten: Trennen (S1a) einer elektrischen Verbindung zwischen dem Zwischenkreis-Kondensator (21) und einer an den Zwischenkreis-Kondensator (21) angeschlossenen Spannungsquelle (3), und Deaktivieren (S1b) von an den Wechselrichter (2) angeschlossenen Verbrauchern (4).Method according to claim 1, comprising the steps of: disconnecting (S1a) an electrical connection between the intermediate circuit capacitor ( 21 ) and one to the DC link capacitor ( 21 ) connected voltage source ( 3 ) and deactivating (S1b) from to the inverter ( 2 ) connected consumers ( 4 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schritte des Erfassen (S3) des Ladestroms und des Erfassen (S4) der Zwischenkreis-Spannung den Ladestrom und die Zwischenkreis-Spannung in einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erfassen.A method according to claim 1 or 2, wherein the steps of detecting (S3) the charging current and detecting (S4) the DC link voltage detect the charging current and the DC link voltage at a plurality of successive time intervals. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt (S5) zum Berechnen der Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) für jedes Zeitintervall einen Zwischenwert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) berechnet, und die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) unter Verwendung der berechneten Zwischenwerte für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) bestimmt wird.Method according to claim 3, wherein the step (S5) for calculating the capacitance of the DC link capacitor ( 21 ) for each time interval an intermediate value for the capacitance of the DC link capacitor ( 21 ) and the capacitance of the DC link capacitor ( 21 ) using the calculated intermediate capacitance values of the DC link capacitor ( 21 ) is determined. Vorrichtungen zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators (21) für einen Wechselrichter (2), mit: einem Gleichspannungs-Konverter (11), der mit dem Zwischenkreis-Kondensator (21) elektrischen gekoppelt ist, und der dazu ausgelegt ist, an dem Zwischenkreis-Kondensator (21) eine vorbestimmte elektrische Spannung bereitzustellen, um den Zwischenkreis-Kondensator (21) aufzuladen; einem Spannungssensor (12), der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator (21) zu erfassen; einem Stromsensor (13), der dazu ausgelegt ist, während des Aufladens des Zwischenkreis-Kondensators (21) einen elektrischen Strom von dem Gleichspannungs-Konverter (11) in den Zwischenkreis-Kondensator (21) zu erfassen; und einer Auswerteeinrichtung (14), die dazu ausgelegt ist, Messwerte der von dem Spannungssensor (12) erfassten elektrischen Spannung über dem Zwischenkreis-Kondensator (21) und Messwerte des von dem Stromsensor (13) erfassten elektrischen Stroms in den Zwischenkreis-Kondensator (21) zu empfangen, und basierend auf den empfangenen Messwerten von dem Spannungssensor (12) und dem Stromsensor (13) einen Wert für die Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) zu berechnen. Devices for determining a capacitance of a DC link capacitor ( 21 ) for an inverter ( 2 ), comprising: a DC-DC converter ( 11 ) connected to the DC link capacitor ( 21 ) is electrically coupled, and which is adapted to the DC link capacitor ( 21 ) provide a predetermined electrical voltage to the DC link capacitor ( 21 ) to charge; a voltage sensor ( 12 ), which is designed to generate an electrical voltage across the DC link capacitor ( 21 ) capture; a current sensor ( 13 ), which is designed during the charging of the DC link capacitor ( 21 ) an electric current from the DC-DC converter ( 11 ) in the DC link capacitor ( 21 ) capture; and an evaluation device ( 14 ), which is adapted to receive measured values from the voltage sensor ( 12 ) detected electrical voltage across the DC link capacitor ( 21 ) and readings of the current sensor ( 13 ) detected electrical current in the DC link capacitor ( 21 ) and based on the received measurements from the voltage sensor ( 12 ) and the current sensor ( 13 ) a value for the capacitance of the DC link capacitor ( 21 ) to calculate. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Gleichspannungs-Konverter (11) einen Hochsetzsteller und/oder einen Tiefsetzsteller umfasst.Apparatus according to claim 5, wherein the DC-DC converter ( 11 ) comprises a boost converter and / or a buck converter. Wechselrichteranordnung, mit: einem Wechselrichter (2) mit einem Zwischenkreis-Kondensator (21), der an einem Eingangsanschluss mit einer Gleichspannungsquelle (3) verbindbar ist; einem Trennschalter (31), der zwischen dem Eingangsanschluss des Wechselrichters (2) und der Gleichspannungsquelle (3) angeordnet ist, und der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss des Wechselrichters (2) und der Gleichspannungsquelle (3) zu unterbrechen; und einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Kapazität eines Zwischenkreis-Kondensators (21) nach Anspruch 5 oder 6.Inverter assembly, comprising: an inverter ( 2 ) with a DC link capacitor ( 21 ) connected to an input terminal with a DC voltage source ( 3 ) is connectable; a circuit breaker ( 31 ) between the input terminal of the inverter ( 2 ) and the DC voltage source ( 3 ) is arranged, and which is adapted to an electrical connection between the input terminal of the inverter ( 2 ) and the DC voltage source ( 3 ) to interrupt; and a device for determining a capacitance of a DC link capacitor ( 21 ) according to claim 5 or 6. Wechselrichteranordnungen nach Anspruch 7, wobei die Gleichspannungsquelle (3) eine Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs umfasst; und wobei der Gleichspannungs-Konverter (11) mit einem Niederspannung-Bordnetz des Elektro- oder Hybridfahrzeugs elektrisch gekoppelt ist.Inverter arrangements according to claim 7, wherein the DC voltage source ( 3 ) comprises a traction battery of an electric or hybrid vehicle; and wherein the DC-DC converter ( 11 ) is electrically coupled to a low voltage electrical system of the electric or hybrid vehicle. Wechselrichteranordnungen nach Anspruch 7 oder 8, mit einer Steuereinrichtung (32), die dazu ausgelegt ist, vor dem Aufladen des Zwischenkreis-Kondensators (21) die elektrische Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss des Wechselrichters (2) und der Gleichspannungsquelle (3) zu unterbrechen und elektrische Verbraucher (4), die an einem Ausgangsanschluss des Wechselrichters (2) angeschlossen sind, zu deaktivieren. Inverter arrangements according to Claim 7 or 8, having a control device ( 32 ), which is designed before charging the DC link capacitor ( 21 ) the electrical connection between the input terminal of the inverter ( 2 ) and the DC voltage source ( 3 ) and electrical consumers ( 4 ) connected to an output terminal of the inverter ( 2 ) are connected to disable. Wechselrichteranordnungen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Wechselrichter (2) dazu ausgelegt ist, einen Betriebspunkt des Wechselrichters (2) in Abhängigkeit von der berechneten Kapazität des Zwischenkreis-Kondensators (21) anzupassen.Inverter arrangements according to one of claims 7 to 9, wherein the inverter ( 2 ) is adapted to an operating point of the inverter ( 2 ) as a function of the calculated capacitance of the DC link capacitor ( 21 ).
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