DE102019103832A1 - Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz- Hochvoltanwendungen - Google Patents
Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz- Hochvoltanwendungen Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz-Hochvoltanwendungen, aufweisend Y-Kondensatoren in V-Konfiguration zwischen positiver und negativer Hochspannung (HV+, HV-) und Chassismasse. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die in V-Konfiguration geschalteten Y-Kondensatoren über in Reihe geschaltete Y-Kondensatoren, mit der Chassismasse verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz-Hochvoltanwendungen, aufweisend Y-Kondensatoren in V-Konfiguration zwischen positiver und negativer Hochspannung und Chassismasse.
- Zur Abblockung und Bedämpfung von z. B. in Kfz-Hochvolt-Komponenten zum Einsatz kommenden Störsignalen kommen Funk-Entstörkondensatoren zum Einsatz, die je nach Anforderungsprofil in Klassen X und Y definiert sind.
- Klasse-X-Kondensatoren sind nach IEC 60384-1 elektrische Kondensatoren mit „unbegrenzter Kapazität“, die zwischen Phase und Neutralleiter oder zwischen zwei Phasen geschaltet werden. Sie sind für Anwendungen vorgeschrieben, bei denen ihr Ausfall durch Kurzschluss nicht zu einem gefährdenden elektrischen Schlag führen kann.
- Funk-Entstörkondensatoren der Klasse X sind wie folgt in Unterklassen eingeteilt:
Anwendung Impulsspitzenspannung im Betrieb geforderte Impulsfestigkeit Einsatz bei hohen Spitzenspannungen 2,5 kV - 4 kV 4 kV für C ≤ 1 µF Allgemeine Anforderungen ≤ 2,5 kV 2,5 kV für C ≤ 1 µF Allgemeine Anforderungen ≤ 1,2 kV - - Klasse-Y-Kondensatoren nach IEC 60384-1 sind Kondensatoren, die zwischen Phase respektive Neutralleiter und berührbarem, schutzgeerdetem Apparategehäuse angeschlossen werden und somit die Basisisolierung überbrücken. Für Y-Kondensatoren sind nach dieser Norm solche Kondensatoren zulässig, die bei begrenzter Kapazität eine überprüfbare erhöhte elektrische und mechanische Sicherheit aufweisen, da bei ihrer Anwendung im Falle eines Versagens durch Kurzschluss eine Gefährdung von Personen oder Tieren durch elektrischen Schlag auftreten kann.
- Funk-Entstörkondensatoren der Klasse Y sind wie folgt in Unterklassen eingeteilt:
Unterklasse Art der überbrückten Isolation Bemessungsspannungsbereich (Nennspannungsbereich) geforderte Impulsfestigkeit Y1 Doppelte oder verstärkte Isolation ≤ 500 VAC 8 kV Y2 Basis- oder Zusatzisolation ≥ 150 VAC - ≤ 300 VAC 5 kV Y3 Basis- oder Zusatzisolation ≥ 150 VAC - ≤ 250 VAC - Y4 Basis- oder Zusatzisolation < 150 VAC 2,5 kV - Bekannte Schaltungsmaßnahmen zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Hochvoltanwendungen mittels Funk-Entstörkondensatoren sind in
1 und2 gezeigt und werden nachfolgend erläutert. - In Hochvolt-Komponenten deren elektrische Lasten, z.B. der Heizkern eines Heizers, einen kapazitiven Belag gegenüber dem Chassis haben, werden beim Schalten dieser Lasten kapazitive Ströme auf das Chassis geleitet. Diese Ströme können zur Störung anderer elektrischer Komponenten im elektrischen System führen, man spricht von EMV-Gleichtaktstörungen.
- Eine Maßnahme zur Unterdrückung dieser EMV-Gleichtaktstörungen sind Y2-Kondensatoren zwischen HV+ und Chassis und HV- und Chassis in V-Konfiguration geschaltet, wie in
1 gezeigt, mit denen die Störströme vom Chassis ins HV- System zurückgeleitet werden. Es handelt sich bei den in der Schaltung von1 verwendeten Kondensatoren um geratete Y2-Kondensatoren gemäß IEC 60384-1, die in der Industrie eingesetzt und gemäß der Norm LV123 („Elektrische Eigenschaften und elektrische Sicherheit von Hochvolt-Komponenten in Kraftfahrzeugen“) getestet und freigegeben sind. - Für Kfz-Hochvoltanwendungen sind Y2- Kondensatoren aus den folgenden Gründen jedoch nicht geeignet:
- • Die Nennspannung dieser Kondensatoren beträgt 230VAC bzw. 400VAC; in Kfz-Anwendungen werden hingegen Kondensatoren mit einer Nennspannung von 530VDC bzw. 930VDC benötigt.
- • Der Temperaturbereich dieser Kondensatoren (Folienkondensatoren) beträgt -10°C....85°C; in Kfz-Anwendungen werden hingegen Kondensatoren mit einem Temperaturbereich von 40°C..125°C benötigt.
- Wenn keine Y2-geratete Kondensatoren eingesetzt werden können, müssen, wie in
2 gezeigt, z.B. gemäß LV123- Norm mindestens 2 Kondensatoren in Reihe geschaltet werden. Bei Verwendung von Keramik-Kondensatoren bedeutet dies zudem, dass je nach Bauteilgröße, sogar mehr als 2 Kondensatoren in Reihe notwendig sein können, um die Kriechstreckenanforderung gemäß der LV123-Norm zu erfüllen. - Eine Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz-Hochvoltanwendungen ist beispielsweise aus der
CN101997403A bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist den in V-Konfiguration zwischen positiver und negativer Hochspannung und Chassismasse geschalteten Y-Kondensatoren ein X-Kondensator vorgeschaltet. - Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannter Art zu schaffen, die eine stärkere der Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen bei Kfz- Hochvoltanwendungen als bisherige Vorrichtungen für diesen Zweck gewährleistet, und die kostengünstig herstellbar ist.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgelegt.
- Die Erfindung stellt demnach eine Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz-Hochvoltanwendungen bereit, aufweisend Y-Kondensatoren in V-Konfiguration zwischen positiver und negativer Hochspannung und Chassismasse, wobei die in V-Konfiguration geschalteten Y-Kondensatoren über in Reihe geschaltete Y-Kondensatoren, mit der Chassismasse verbunden sind.
- Die Verschaltung der Y-Kondensatoren wird erfindungsgemäß vorteilhafterweise derart vorgenommen, dass eine Reihenschaltung gemäß Norm LV123 entsteht und die geforderten Kriechstrecken erreicht werden. Diese Reihenschaltung ist mit einer geringeren Anzahl von Kondensatoren als im Fall des Standes der Technik gemäß
2 realisierbar. - Die Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit geringeren Kosten als im Stand der Technik realisierbar, weil als Y-Kondensatoren Kleinspannungskondensatoren einsetzbar sind im Gegensatz zu den beim Stand der Technik erforderlichen Y2-gerateten Hochvoltkondensatoren.
- Vorteilhafterweise wird durch die Reihenhaltung der Y-Kondensatoren ein X-Kondensator gebildet, der zur Optimierung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen ohne zusätzlichen Bauteileaufwand zur Bereitstellung der Funktion eines X-Kondensators beiträgt. Insbesondere stellt der X-Kondensator eine Unterdrückung hochfrequenter Common Mode Störungen bereit.
- Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zum wirksamen Entstören des Heizkerns eines Heizers verwendet, der einen kapazitiven Belag gegenüber dem Chassis aufweist.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand er Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen: -
1 zeigt eine Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen mit in V-Konfiguration zwischen HV+ und Chassis und HV- und Chassis geschalteten Y2-Kondensatoren gemäß dem Stand der Technik, -
2 zeigt Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen mit in V-Konfiguration zwischen HV+ und Chassis und HV- und Chassis geschalteten, nicht Y2-gerateten Y-Kondensatoren gemäß dem Stand der Technik, und -
3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen mit in V-Konfiguration zwischen HV+ und Chassis und HV- und Chassis geschalteten, nicht Y2-gerateten Y-Kondensatoren. -
1 und2 sind einleitend zum Stand der Technik erläutert. - Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in
3 gezeigt. - Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in
2 gezeigten Vorrichtung, dadurch, dass die in V-Konfiguration geschalteten nicht Y2-gerateten Y-Kondensatoren über in Reihe geschaltete Y-Kondensatoren, mit der Chassismasse verbunden sind. - Die Reihenschaltung ist derart ausgelegt, dass eine Reihenschaltung gemäß Norm LV123 entsteht und die geforderten Kriechstrecken erreicht werden. Diese Reihenschaltung ist mit einer geringeren Anzahl von Kondensatoren als im Fall des Standes der Technik gemäß
2 realisierbar. - Die Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit geringeren Kosten als im Stand der Technik realisierbar, weil als Y-Kondensatoren Kleinspannungskondensatoren einsetzbar sind im Gegensatz zu den beim Stand der Technik erforderlichen Y2-gerateten Hochvoltkondensatoren.
- Durch die Reihenhaltung der Y-Kondensatoren wird außerdem ein X-Kondensator gebildet, der zur Optimierung der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen ohne zusätzlichen Bauteileaufwand zur Bereitstellung der Funktion eines X-Kondensators beiträgt. Der X-Kondensator eine Unterdrückung hochfrequenter Common Mode Störungen bereit.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- CN 101997403 A [0012]
Claims (4)
- Vorrichtung zur Unterdrückung von EMV-Gleichtaktstörungen in Kfz-Hochvoltanwendungen, aufweisend Y-Kondensatoren in V-Konfiguration zwischen positiver und negativer Hochspannung (HV+, HV-) und Chassismasse, dadurch gekennzeichnet, dass die in V-Konfiguration geschalteten Y-Kondensatoren über in Reihe geschaltete Y-Kondensatoren, mit der Chassismasse verbunden sind.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , wobei die Reihenschaltung der Y-Kondensatoren zur Erzielung von Kriechstrecken gemäß der Norm LV123 in Übereinstimmung mit der Norm LV123 vorgenommen ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 , wobei durch die Reihenhaltung der Y-Kondensatoren ein X-Kondensator gebildet ist. - Verwendung der Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 für den Heizkern eines Heizers, der einen kapazitiven Belag gegenüber dem Chassis aufweist.
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