WO2020207619A1 - Method for determining capacitances of bypass capacitors in a charging cable - Google Patents

Method for determining capacitances of bypass capacitors in a charging cable Download PDF

Info

Publication number
WO2020207619A1
WO2020207619A1 PCT/EP2020/025021 EP2020025021W WO2020207619A1 WO 2020207619 A1 WO2020207619 A1 WO 2020207619A1 EP 2020025021 W EP2020025021 W EP 2020025021W WO 2020207619 A1 WO2020207619 A1 WO 2020207619A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switching means
switched
energy source
capacitors
ground potential
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/025021
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karsten Hähre
Marija JANKOVIC
Raoul Heyne
Original Assignee
Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft filed Critical Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft
Publication of WO2020207619A1 publication Critical patent/WO2020207619A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605Measuring capacitance
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

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

Abstract

The invention relates to a method for determining capacitances of bypass capacitors in a charging cable during a charging process, in which method an energy store is charged by an energy source (100) via the charging cable, a first output of the energy source being electrically connected to a ground potential (PE) via a first bypass capacitor, a second output of the energy source (100) being electrically connected to the ground potential (PE) via a second bypass capacitor, a first test resistor and a first switch means (S1) being connected in parallel with the first bypass capacitor, and a second test resistor and a second switch means (S2) being connected in parallel with the second bypass capacitor. The method comprises the following steps. switching on the first switch means (S1) so that the first output of the energy source (100) is connected to the ground potential (PE) via the first test resistor; switching on the second switch means (S2) so that the second output of the energy source (100) is connected to the ground potential (PE) via the second test resistor; measuring a temporal profile of an electrical voltage (v1) between the first output of the energy source (100) and the ground potential (PE); determining the capacitances of the bypass capacitors using the measured temporal profile.

Description

Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von Ableitkondensatoren in einem Process for the determination of capacities of bypass capacitors in one
Ladekabel Charging cable
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von The invention relates to a method for determining capacities of
Ableitkondensatoren in einem Ladekabel während eines Ladevorgangs gemäß Anspruch 1 Diverting capacitors in a charging cable during a charging process according to Claim 1
Beim Ladevorgang elektrochemischer Energiespeicher, zum Beispiel aufladbarer Batterien oder Akkumulatoren, in Kraftfahrzeugen werden sogenannte During the charging process of electrochemical energy stores, for example rechargeable batteries or accumulators, in motor vehicles, so-called
Ableitkondensatoren oder auch Entstörkondensatoren verwendet. Sie leiten Bypass capacitors or interference suppression capacitors are used. You direct
hochfrequente Störsignale gegen die Masse oder den Neutralleiter oder schließen sie kurz und bewirken damit die Herabsetzung der elektromagnetischen Störungen. Dabei sind in den Normen IEC 61851-23 und SAE J1772 Grenzwerte für die maximale Energie festgelegt, die in den Kondensatoren vorhanden sein darf. Hieraus ergibt sich auch eine Begrenzung der erlaubten Kapazität für die Ableitkondensatoren in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung. high-frequency interference signals to the ground or the neutral conductor or short-circuit them, thus reducing the electromagnetic interference. The IEC 61851-23 and SAE J1772 standards specify limit values for the maximum energy that may be present in the capacitors. This also results in a limitation of the permitted capacitance for the bypass capacitors depending on the applied voltage.
In der DE 10 2015 016 000 Al ist eine Schaltungsanordnung für ein Kraftfahrzeug offenbart, die eine Entladung der Y-Ableitkondensatoren ermöglicht. Eine Überwachung der Kapazitäten während des Ladevorgangs erfolgt nicht. DE 10 2015 016 000 A1 discloses a circuit arrangement for a motor vehicle which enables the Y discharge capacitors to be discharged. The capacities are not monitored during the charging process.
Eine Überwachung der Isolationswiderstände während eines Ladevorgangs ist in FR 3026191 Al offenbart. Monitoring the insulation resistances during a charging process is disclosed in FR 3026191 A1.
Die Isolationswiderstände werden häufig mittels einer Widerstandsmessbrücke bestimmt. Dabei wird zwischen dem positiven und negativen Ausgangspotenzial der Energiequelle abwechselnd ein Messwiderstand geschaltet. Dies erzeugt eine Asymmetrie im The insulation resistances are often determined using a resistance bridge. A measuring resistor is alternately switched between the positive and negative output potential of the energy source. This creates an asymmetry in the
Spannungsverlauf, sodass die in einem der Ableitkondensatoren vorhandene Energie den zulässigen Grenzwert überschreiten kann. Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine bessere Kompatibilität eines Energiespeichers eines Voltage curve, so that the energy present in one of the discharge capacitors can exceed the permissible limit value. In contrast, the present invention is based on the object of creating a method with which a better compatibility of an energy storage device
Kraftfahrzeugs mit verschiedenen Ladestationen erreicht werden kann. Außerdem soll ein System geschaffen werden, das dazu ausgebildet ist, solch ein Verfahren durchzuführen. Motor vehicle can be reached with different charging stations. In addition, a system is to be created which is designed to carry out such a method.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch ein System gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen This object is achieved by a method according to claim 1 and by a system according to claim 10. Embodiments of the invention are in the dependent
Ansprüchen angegeben. Claims stated.
Während das Verfahren durchgeführt wird, wird ein aufladbarer Energiespeicher, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, über ein Ladekabel von einer Energiequelle aufgeladen. Die Energiequelle kann beispielsweise ein öffentliches Stromnetz oder eine Ladesäule für ein elektronisch betriebenes Kraftfahrzeug umfassen. Das Ladekabel kann dabei Verbindungselemente, z.B. Stecker und/oder Buchsen umfassen, die dazu ausgebildet sind, mit dem Kraftfahrzeug und mit der Energiequelle verbunden zu werden. While the method is being carried out, a chargeable energy store, preferably of a motor vehicle, is charged from an energy source via a charging cable. The energy source can include, for example, a public power grid or a charging station for an electronically operated motor vehicle. The charging cable can be connecting elements, e.g. Include plugs and / or sockets which are designed to be connected to the motor vehicle and to the energy source.
Ein erster Ausgang der Energiequelle ist über einen ersten Ableitkondensator mit einem Massepotential elektrisch verbunden. Ein zweiter Ausgang der Energiequelle ist über einen zweiten Ableitkondensator mit dem Massepotential elektrisch verbunden. A first output of the energy source is electrically connected to a ground potential via a first bypass capacitor. A second output of the energy source is electrically connected to the ground potential via a second bypass capacitor.
Ein erster Testwiderstand und ein erstes Schaltmittel sind parallel zum ersten A first test resistor and a first switching means are parallel to the first
Ableitkondensator geschaltet. Dabei sind der erste Testwiderstand und das erste Discharge capacitor switched. Here are the first test resistor and the first
Schaltmittel hintereinander in Reihe geschaltet. Ein zweiter Testwiderstand und ein zweites Schaltmittel sind parallel zum zweiten Ableitkondensator geschaltet. Dabei sind der zweite Testwiderstand und das zweite Schaltmittel hintereinander in Reihe geschaltet. Unter einer parallelen Schaltung wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung eine parallele Schaltung im elektrischen Sinne verstanden. Es ist nicht notwendig, jedoch möglich, dass die betreffenden Bauteile auch im geometrischen Sinne parallel zueinander angeordnet sind. Das gleiche gilt entsprechend für die Schaltung in Reihe. Das erste und das zweite Schaltmittel können ein- und ausgeschaltet werden. Im eingeschalteten Zustand kann elektrischer Strom durch das Schaltmittel fließen, während im ausgeschalteten Zustand kein Strom durch das Schaltmittel fließen kann. Switching means connected one behind the other in series. A second test resistor and a second switching means are connected in parallel to the second bypass capacitor. The second test resistor and the second switching means are connected in series. In the context of this description, a parallel circuit is understood to mean a parallel circuit in the electrical sense. It is not necessary, but possible, that the relevant components are also arranged parallel to one another in the geometric sense. The same applies accordingly to the connection in series. The first and the second switching means can be switched on and off. In the switched-on state, electrical current can flow through the switching means, while in the switched-off state, no current can flow through the switching means.
Das erste Schaltmittel wird eingeschaltet. In diesem Zustand ist der erste Ausgang der Energiequelle über den ersten Testwiderstand mit dem Massepotential verbunden. The first switching means is switched on. In this state, the first output of the energy source is connected to the ground potential via the first test resistor.
Das zweite Schaltmittel wird eingeschaltet. In diesem Zustand ist der zweite Ausgang der Energiequelle über den zweiten Testwiderstand mit dem Massepotential verbunden. The second switching means is switched on. In this state, the second output of the energy source is connected to the ground potential via the second test resistor.
Es wird ein zeitlicher Verlauf einer ersten elektrischen Spannung zwischen dem ersten Ausgang der Energiequelle und dem Massepotential gemessen. Der erste Ausgang kann beispielsweise der positive Ausgang der Energiequelle sein. Zusätzlich kann ein zeitlicher Verlauf einer zweiten elektrischen Spannung zwischen dem zweiten Ausgang der A time profile of a first electrical voltage between the first output of the energy source and the ground potential is measured. The first output can for example be the positive output of the energy source. In addition, a time profile of a second electrical voltage between the second output of the
Energiequelle und dem Massepotential gemessen werden. Der zweite Ausgang kann beispielsweise der negative Ausgang der Energiequelle sein. Energy source and the ground potential are measured. The second output can be, for example, the negative output of the energy source.
Die Kapazitäten der Ableitkondensatoren werden unter Verwendung des gemessenen zeitlichen Verlaufs der ersten elektrischen Spannung ermittelt. Falls der zeitliche Verlauf der zweiten elektrischen Spannung gemessen wurde, kann auch dieser zur Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden. Durch diese Überwachung kann bei einer Asymmetrie der Spannung zwischen den Ausgängen gegenüber dem The capacitances of the bypass capacitors are determined using the measured time profile of the first electrical voltage. If the time course of the second electrical voltage was measured, this can also be used to determine the capacitances of the bypass capacitors. With this monitoring, in the event of an asymmetry of the voltage between the outputs compared to the
Massepotential eine Überschreitung der zulässigen in den Ableitkondensatoren gespeicherten Energie detektiert werden. Dies erhöht die Kompatibilität des Ground potential, an excess of the permissible energy stored in the discharge capacitors can be detected. This increases the compatibility of the
Energiespeichers im Kraftfahrzeug mit verschiedenen Ladestationen. Asymmetrien, die durch Messungen der Isolationswiderstände erzeugt wurden, können somit erkannt werden. Falls aufgrund einer solchen Asymmetrie die in einem der Ableitkondensatoren gespeicherte Energie zu groß wird, kann der Ladevorgang abgebrochen und der Energy storage in the motor vehicle with various charging stations. Asymmetries that were created by measuring the insulation resistance can thus be recognized. If the energy stored in one of the bypass capacitors becomes too great due to such an asymmetry, the charging process can be aborted and the
Ableitkondensator entladen werden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Ableitkondensatoren als Y- Ableitkondensatoren ausgebildet sein. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Ableitkondensator der Klasse Y gemäß der Norm IEC 60384-1 verstanden. Sie werden zwischen einer Phase oder Neutralleiter der Energiequelle und berührbaren und schutzgeerdeten Komponenten angeschlossen und überbrücken die Isolierung. Y-Ableitkondensatoren weisen bei begrenzter Kapazität eine überprüfbare erhöhte elektrische und mechanische Sicherheit auf, da bei ihrer Anwendung im Falle eines Versagens durch Kurzschluss eine Gefährdung von Personen auftreten kann. Discharge capacitor are discharged. According to one embodiment of the invention, the discharge capacitors can be designed as Y discharge capacitors. In the context of this description, this is understood to mean, in particular, a class Y leakage capacitor in accordance with the IEC 60384-1 standard. They are connected between a phase or neutral conductor of the energy source and touchable and protective earthed components and bridge the insulation. With a limited capacity, Y discharge capacitors have a verifiable increased electrical and mechanical safety, as their use can endanger people in the event of a failure due to a short circuit.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann überwacht werden, ob die Kapazitäten der Ableitkondensatoren jeweils einen Schwellwert überschreiten. Bei Überschreitung des Schwellwerts durch zumindest einen der beiden Ableitkondensatoren wird der According to one embodiment of the invention, it can be monitored whether the capacitances of the bypass capacitors each exceed a threshold value. When the threshold value is exceeded by at least one of the two discharge capacitors, the
Ladevorgang unterbrochen und der betroffene Ableitkondensator entladen. Dies erhöht die Sicherheit für Personen im Umfeld der Energiequelle und des Kraftfahrzeugs. Charging interrupted and the affected discharge capacitor discharged. This increases the safety for people in the vicinity of the energy source and the motor vehicle.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Schaltmittel ausgeschaltet sein, wenn das erste Schaltmittel eingeschaltet wird. Dies kann insbesondere erfolgen, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird. According to one embodiment of the invention, the second switching means can be switched off when the first switching means is switched on. This can take place in particular while the time profile of the first voltage is measured.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Schaltmittel ausgeschaltet werden, während das zweite Schaltmittel eingeschaltet ist. Dies kann insbesondere erfolgen, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird. According to one embodiment of the invention, the first switching means can be switched off while the second switching means is switched on. This can take place in particular while the time profile of the first voltage is measured.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können das erste und das zweite Schaltmittel gleichzeitig eingeschaltet sein, bevor das erste Schaltmittel ausgeschaltet wird. Dies kann insbesondere erfolgen, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird. According to one embodiment of the invention, the first and the second switching means can be switched on simultaneously before the first switching means is switched off. This can take place in particular while the time profile of the first voltage is measured.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann zunächst das zweite Schaltmittel ausgeschaltet sein, wenn das erste Schaltmittel eingeschaltet wird. Danach wird das zweite Schaltmittel eingeschaltet, während das erste Schaltmittel eingeschaltet bleibt. Danach wird das erste Schaltmittel ausgeschaltet, während das zweite Schaltmittel eingeschaltet bleibt. Diese Schritte können insbesondere durchgeführt werden, während der zeitliche Verlauf der ersten Spannung gemessen wird. According to one embodiment of the invention, the second switching means can initially be switched off when the first switching means is switched on. After that it will second switching means switched on, while the first switching means remains switched on. The first switching means is then switched off while the second switching means remains switched on. These steps can in particular be carried out while the time profile of the first voltage is measured.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der erste Ableitkondensator parallel zu einem ersten Isolationswiderstand angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Ableitkondensator parallel zu einem zweiten Isolationswiderstand angeordnet sein. Die Isolationswiderstände erhöhen die Sicherheit für Personen im Umfeld der According to one embodiment of the invention, the first bypass capacitor can be arranged parallel to a first insulation resistor. Alternatively or additionally, the second bypass capacitor can be arranged parallel to a second insulation resistor. The insulation resistances increase the safety for people in the vicinity of the
Energiequelle und des Kraftfahrzeugs. Außerdem können die Isolationswiderstände zur Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden. Energy source and the motor vehicle. In addition, the insulation resistances can be used to determine the capacitance of the discharge capacitors.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung können Widerstandswerte der According to one embodiment of the invention, resistance values of
Isolationswiderstände ermittelt werden. Die Widerstandswerde können bei der Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden. Insulation resistances can be determined. The resistance values can be used to determine the capacitance of the discharge capacitors.
Das System gemäß Anspruch 10 umfasst ein Kraftfahrzeug mit dem aufladbaren The system of claim 10 includes a motor vehicle having the rechargeable
Energiespeicher, das Ladekabel und die Energiequelle. Das Kraftfahrzeug umfasst ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Energy storage, the charging cable and the energy source. The motor vehicle comprises a control device which is designed to implement a method according to one of the preceding
Ansprüche auszuführen, während der Energiespeicher über das Ladekabel von der Energiequelle aufgeladen wird. Perform claims while the energy storage device is charged from the energy source via the charging cable.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Further features and advantages of the present invention will become clear on the basis of the following description of a preferred exemplary embodiment with reference to the accompanying figures.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Vorrichtung zur Ermittlung der Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of a device for determining the
Kapazitäten von Ableitkondensatoren; und Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Zeitverlaufs zweier gemessener elektrischer Potentiale. Capacitance of bypass capacitors; and FIG. 2 shows a schematic diagram of a time profile of two measured electrical potentials.
Eine Energiequelle 100 gibt über einen positiven und einen negativen Ausgang eine Spannung VDC aus, die für einen Ladevorgang eines Energiespeichers eines An energy source 100 outputs a voltage VDC via a positive and a negative output, which is used for charging an energy store
Kraftfahrzeugs verwendet wird. Motor vehicle is used.
Der positive Ausgang ist über einen ersten Y-Ableitkondensator mit der Kapazität Cy+, einen ersten Isolationswiderstand R S0+ und einen ersten Testwiderstand Rtest+ mit einem Massepotential PE elektrisch verbunden. Der erste Ableitkondensator, der erste The positive output is electrically connected to the capacitance C y + , a first insulation resistor R S0 + and a first test resistor Rt es t + to a ground potential PE via a first Y leakage capacitor. The first bypass capacitor, the first
Isolationswiderstand R S0+ und der erste Testwiderstand Rtest+ sind dabei parallel zueinander geschaltet. Ein erstes Schaltmittel Si ist in Reihe mit dem ersten Insulation resistance R S0 + and the first test resistance Rt es t + are connected in parallel to one another. A first switching means Si is in series with the first
Testwiderstand Rtest+ geschaltet, sodass die Verbindung des positiven Ausgangs mit dem Massepotential PE über den ersten Testwiderstand ein- und ausgeschaltet werden kann. Test resistor Rt es t + switched so that the connection of the positive output to the ground potential PE can be switched on and off via the first test resistor.
Der negative Ausgang ist über einen zweiten Y-Ableitkondensator mit der Kapazität Cy , einen zweiten Isolationswiderstand R S0 und einen zweiten Testwiderstand Rtest- mit einem Massepotential PE elektrisch verbunden. Der zweite Ableitkondensator, der zweite Isolationswiderstand R S0 und der zweite Testwiderstand Rtest sind dabei parallel zueinander geschaltet. Ein zweites Schaltmittel S2 ist in Reihe mit dem zweiten The negative output is electrically connected to the capacitance C y , a second insulation resistor R S0 and a second test resistor Rtest- to a ground potential PE via a second Y leakage capacitor. The second bypass capacitor, the second insulation resistor R S0 and the second test resistor Rtest are connected in parallel to one another. A second switching means S2 is in series with the second
Testwiderstand Rtest geschaltet, sodass die Verbindung des positiven Ausgangs mit dem Massepotential PE über den zweiten Testwiderstand ein- und ausgeschaltet werden kann. Test resistor Rtest switched so that the connection of the positive output to the ground potential PE can be switched on and off via the second test resistor.
Die Spannung zwischen dem positiven Ausgang und dem Massepotential PE kann mittels eines ersten Messmittels gemessen werden und wird als vi bezeichnet. Die Spannung zwischen dem negativen Ausgang und dem Massepotential PE kann mittels eines zweiten Messmittels gemessen werden und wird als V2 bezeichnet. The voltage between the positive output and the ground potential PE can be measured by means of a first measuring device and is referred to as vi. The voltage between the negative output and the ground potential PE can be measured by means of a second measuring device and is designated as V2.
Um die Kapazitäten der Ableitkondensatoren Cy+ und Cy während des Ladevorgangs zu bestimmen, werden die Schaltmittel Si und S2 folgendermaßen geschaltet. Zunächst wird das erste Schaltmittel Si eingeschaltet, sodass der positive Ausgang über den ersten Testwiderstand Rtest+ mit dem Massepotential verbunden ist. Anschließend wird das zweite Schaltmittel S2 eingeschaltet, während das erste Schaltmittel Si eingeschaltet bleibt. In diesem Zustand ist der negative Ausgang über den zweiten Testwiderstand Rtest mit dem Massepotential verbunden. Danach wird das erste Schaltmittel Si ausgeschaltet, während das zweite Schaltmittel S2 eingeschaltet bleibt. In order to determine the capacitances of the bypass capacitors C y + and C y during the charging process, the switching means Si and S2 are switched as follows. First will the first switching means Si switched on, so that the positive output is connected to the ground potential via the first test resistor Rt es t +. The second switching means S2 is then switched on, while the first switching means Si remains switched on. In this state, the negative output is connected to the ground potential via the second test resistor Rtest. The first switching means Si is then switched off, while the second switching means S2 remains switched on.
Bei dieser Schaltung der beiden Schaltmittel Si und S2 ergibt sich der in Figur 2 dargestellte Verlauf der gemessenen Spannungen vi und V2. Während eines ersten Zeitraums 1 ist das erste Schaltmittel Si ein- und das zweite Schaltmittel S2 In this connection of the two switching means Si and S2, the course of the measured voltages vi and V2 shown in FIG. 2 results. During a first time period 1, the first switching means Si is on and the second switching means S2
ausgeschaltet. Während eines zweiten Zeitraums 2 sind das erste Schaltmittel Si und das zweite Schaltmittel S2 beide eingeschaltet. Während eines dritten Zeitraums 3 ist das erste Schaltmittel Si aus- und das zweite Schaltmittel S2 eingeschaltet. An den dritten Zeitraum 3 schließt sich wieder der erste Zeitraum 1 an. switched off. During a second time period 2, the first switching means Si and the second switching means S2 are both switched on. During a third time period 3, the first switching means Si is switched off and the second switching means S2 is switched on. The third period 3 is followed by the first period 1 again.
Zu Beginn jedes Zeitraums erfolgen Umladungen, nach deren Ende sich eine innerhalb des jeweiligen Zeitraums konstante Spannung einstellt. Die für die Umladungen benötigte Zeitspanne beim Übergang vom ersten Zeitraum 1 in den zweiten Zeitraum 2 wird mit 5x2 bezeichnet. Die für die Umladungen benötigte Zeitspanne beim Übergang vom zweiten Zeitraum 2 in den dritten Zeitraum 3 wird mit 5x3 bezeichnet. Die für die Umladungen benötigte Zeitspanne beim Übergang vom dritten Zeitraum 3 in den ersten Zeitraum 1 wird mit 5xi bezeichnet. At the beginning of each period, recharging takes place, after the end of which a constant voltage is established within the respective period. The period of time required for the reloading during the transition from the first period 1 to the second period 2 is denoted by 5x2. The period of time required for the reloading during the transition from the second period 2 to the third period 3 is denoted by 5x 3 . The period of time required for the reloading during the transition from the third period 3 to the first period 1 is denoted by 5xi.
Die Widerstandswerte der beiden Testwiderstände Rtest+ und Rtest sind bekannt. Die Widerstandswerte der beiden Isolationswiderstände R|S0+ und R|S0 lassen sich mittels der folgenden Formeln berechnen: The resistance values of the two test resistors Rt es t + and Rtest are known. The resistance values of the two insulation resistances R | S0 + and R | S0 can be calculated using the following formulas:
Figure imgf000009_0001
R test+ R iso+
Figure imgf000009_0001
R test + R iso +
R test+ + R iso+ R test + + R iso +
Vi(2) = v D, C Vi (2) = v D, C
Rtest+ * Rjso+ Rtest— * Rjso- Rtest + * Rjso + Rtest— * Rjso-
Rtest+ Riso+ Rtest- R iso - Riso+ Rtest + Riso + Rtest- R iso - Riso +
Vi(3) = v D, C Vi (3) = v D, C
Rtest- Rjso- Rtest- Rjso-
R + R iso+ R + R iso +
test - Riso- test - Riso-
Dabei bezeichnet vi(x) die konstante Spannung im Zeitraum x zwischen dem positiven Ausgang und dem Massepotential PE. Here vi (x) denotes the constant voltage in the period x between the positive output and the ground potential PE.
Die Zeitspannen ti bis 13 können gemessen werden. Aus ihnen lässt sich anhand der folgenden Formeln die effektive gesamte Kapazität Ce der Y-Ableitkondensatoren berechnen. Dabei gilt Ce=Cy++Cy . The time spans ti to 13 can be measured. From these, the effective total capacitance C e of the Y discharge capacitors can be calculated using the following formulas. The following applies here: C e = C y + + Cy.
Figure imgf000010_0001
Beim Übergang vom dritten Zeitraum 3 in den ersten Zeitraum 1 wird der zweite Ableitkondensator mit der Kapazität Cy auf- und der erste Ableitkondensator mit der Kapazität Cy+ entladen. Die effektive Kapazität Ce wird also durch die Parallelschaltung von Riso+, Riso und Rtest+ umgeladen. Dies erklärt die Formel zur Berechnung der ersten Zeitspanne ti.
Figure imgf000010_0001
During the transition from the third period 3 in the first period of the second bypass capacitor 1 having the capacitance C y up and the first bypass capacitor having the capacitance C + y is discharged. The effective capacitance C e is therefore reloaded by connecting Riso +, Riso and Rtest + in parallel. This explains the formula for calculating the first time period ti.
Beim Übergang vom ersten Zeitraum 1 in den zweiten Zeitraum 2 wird die effektive Kapazität Ce durch die Parallelschaltung aus allen Widerständen umgeladen. Dies erklärt die Formel zur Berechnung der zweiten Zeitspanne 12. Beim Übergang vom zweiten Zeitraum 2 in den dritten Zeitraum 3 wird die effektive Kapazität Ce über die Parallelschaltung aus RS0+, Rtest Riso umgeladen. Dies erklärt die Formel zur Berechnung der dritten Zeitspanne 13. Aus der effektiven Kapazität Ce lassen sich dann die Kapazitäten Cy+ und Cy der beiden Y- Ableitkondensatoren ermitteln. During the transition from the first period 1 to the second period 2, the effective capacitance C e is reloaded from all resistors by the parallel connection. This explains the formula for calculating the second time period 12. During the transition from the second period 2 to the third period 3, the effective capacitance C e is reloaded via the parallel connection from R S0 + , Rtest Riso. This explains the formula for calculating the third time period 13. The capacities C y + and C y of the two Y leakage capacitors can then be determined from the effective capacitance C e .

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Ermittlung von Kapazitäten von Ableitkondensatoren in einem 1. Procedure for the determination of capacities of bypass capacitors in one
Ladekabel während eines Ladevorgangs, bei dem ein aufladbarer Energiespeicher über das Ladekabel von einer Energiequelle (100) aufgeladen wird, wobei das Ladekabel einen ersten Ableitkondensator und einen zweiten Ableitkondensator umfasst, wobei ein erster Ausgang der Energiequelle (100) über den ersten Ableitkondensator mit einem Massepotential (PE) elektrisch verbunden ist, wobei ein zweiter Ausgang der Energiequelle (100) über den zweiten Ableitkondensator mit dem Massepotential (PE) elektrisch verbunden ist, wobei ein erster Charging cable during a charging process, in which a rechargeable energy store is charged via the charging cable from an energy source (100), the charging cable comprising a first bypass capacitor and a second bypass capacitor, a first output of the energy source (100) having a ground potential via the first bypass capacitor (PE) is electrically connected, a second output of the energy source (100) being electrically connected to the ground potential (PE) via the second discharge capacitor, a first
Testwiderstand und ein erstes Schaltmittel (Si) parallel zum ersten Test resistor and a first switching means (Si) parallel to the first
Ableitkondensator geschaltet sind, wobei ein zweiter Testwiderstand und ein zweites Schaltmittel (S2) parallel zum zweiten Ableitkondensator geschaltet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bypass capacitors are connected, a second test resistor and a second switching means (S2) being connected in parallel to the second bypass capacitor, the method comprising the following steps:
- Einschalten des ersten Schaltmittels (Si), sodass der erste Ausgang der Energiequelle (100) über den ersten Testwiderstand mit dem - Switching on the first switching means (Si) so that the first output of the energy source (100) via the first test resistor with the
Massepotential (PE) verbunden ist; Ground potential (PE) is connected;
- Einschalten des zweiten Schaltmittels (S2), sodass der zweite Ausgang der Energiequelle (100) über den zweiten Testwiderstand mit dem - Switching on the second switching means (S2) so that the second output of the energy source (100) via the second test resistor with the
Massepotential (PE) verbunden ist; Ground potential (PE) is connected;
- Messung eines zeitlichen Verlaufs einer ersten elektrischen Spannung (vi) zwischen dem ersten Ausgang der Energiequelle (100) und dem Massepotential (PE); und - Measurement of a time profile of a first electrical voltage (vi) between the first output of the energy source (100) and the ground potential (PE); and
- Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren unter Verwendung des gemessenen zeitlichen Verlaufs der ersten elektrischen Spannung. - Determination of the capacitances of the discharge capacitors using the measured time profile of the first electrical voltage.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. The method according to claim 1, characterized in that the
Ableitkondensatoren als Y-Ableitkondensatoren ausgebildet sind. Diverting capacitors are designed as Y diverting capacitors.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überwacht wird, ob die Kapazitäten der Ableitkondensatoren jeweils einen Schwellwert überschreiten, und wobei bei Überschreitung des Schwellwerts durch den ersten Ableitkondensator und/oder durch den zweiten Ableitkondensator der Ladevorgang unterbrochen und der jeweilige Ableitkondensator entladen wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is monitored whether the capacities of the diverting capacitors each exceed a threshold value, and if the threshold is exceeded by the first diverting capacitor and / or by the second diverting capacitor, the charging process is interrupted and the respective diverting capacitor is discharged.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltmittel (S2) ausgeschaltet ist, wenn das erste Schaltmittel (Si) eingeschaltet wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second switching means (S2) is switched off when the first switching means (Si) is switched on.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltmittel (Si) ausgeschaltet wird, während das zweite Schaltmittel (S2) eingeschaltet ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first switching means (Si) is switched off, while the second switching means (S2) is switched on.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltmittel (Si) und das zweite Schaltmittel (S2) gleichzeitig 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first switching means (Si) and the second switching means (S2) simultaneously
eingeschaltet sind, bevor das erste Schaltmittel (Si) ausgeschaltet wird. are switched on before the first switching means (Si) is switched off.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das zweite Schaltmittel (S2) ausgeschaltet ist, wenn das erste 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that first the second switching means (S2) is switched off when the first
Schaltmittel (Si) eingeschaltet wird, und dass danach das zweite Schaltmittel (S2) eingeschaltet wird, während das erste Schaltmittel (Si) eingeschaltet bleibt, und dass danach das erste Schaltmittel (Si) ausgeschaltet wird, während das zweite Schaltmittel (S2) eingeschaltet bleibt. Switching means (Si) is switched on, and that then the second switching means (S2) is switched on while the first switching means (Si) remains switched on, and that afterwards the first switching means (Si) is switched off while the second switching means (S2) remains switched on .
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ableitkondensator parallel zu einem ersten Isolationswiderstand und/oder der zweite Ableitkondensator parallel zu einem zweiten 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first bypass capacitor is parallel to a first insulation resistor and / or the second bypass capacitor is parallel to a second
Isolationswiderstand angeordnet ist. Insulation resistance is arranged.
9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass 9. The method according to the preceding claim, characterized in that
Widerstandswerte der Isolationswiderstände ermittelt werden, wobei die Resistance values of the insulation resistances are determined, whereby the
Widerstandswerte bei der Ermittlung der Kapazitäten der Ableitkondensatoren verwendet werden. Resistance values are used when determining the capacitance of the bypass capacitors.
10. System, umfassend ein Kraftfahrzeug mit dem aufladbaren Energiespeicher, das Ladekabel und die Energiequelle (100), wobei das Kraftfahrzeug ein Steuergerät umfasst, das dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen, während der Energiespeicher über das Ladekabel von der Energiequelle (100) aufgeladen wird. 10. System comprising a motor vehicle with the chargeable energy store, the charging cable and the energy source (100), wherein the motor vehicle comprises a control device which is designed to carry out a method according to any one of the preceding claims, while the energy store via the charging cable of the Energy source (100) is charged.
PCT/EP2020/025021 2019-04-12 2020-01-21 Method for determining capacitances of bypass capacitors in a charging cable WO2020207619A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019109720.7A DE102019109720A1 (en) 2019-04-12 2019-04-12 Method for determining the capacitance of bypass capacitors in a charging cable
DE102019109720.7 2019-04-12

Publications (1)

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

Family

ID=69192020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/025021 WO2020207619A1 (en) 2019-04-12 2020-01-21 Method for determining capacitances of bypass capacitors in a charging cable

Country Status (2)

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

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021005534B3 (en) 2021-11-09 2023-03-30 Daimler Truck AG Method for determining at least one current capacitance value of a Y capacitance of an on-board electrical system and on-board electrical system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3026191A1 (en) 2014-09-22 2016-03-25 Renault Sas METHOD FOR MEASURING AN ISOLATION RESISTANCE AND CORRESPONDING MEASURING DEVICE
DE102015016000A1 (en) 2015-12-10 2016-08-11 Daimler Ag Circuit arrangement for a motor vehicle and method for discharging Y capacities in vehicles with high-voltage on-board electrical system
CN107238758A (en) * 2017-05-08 2017-10-10 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 New-energy automobile high-pressure system Y capacitance detecting system, method and new-energy automobile

Family Cites Families (1)

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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3026191A1 (en) 2014-09-22 2016-03-25 Renault Sas METHOD FOR MEASURING AN ISOLATION RESISTANCE AND CORRESPONDING MEASURING DEVICE
DE102015016000A1 (en) 2015-12-10 2016-08-11 Daimler Ag Circuit arrangement for a motor vehicle and method for discharging Y capacities in vehicles with high-voltage on-board electrical system
CN107238758A (en) * 2017-05-08 2017-10-10 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 New-energy automobile high-pressure system Y capacitance detecting system, method and new-energy automobile

Also Published As

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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018221621A1 (en) Ground fault detection device
DE102016122115B3 (en) SWITCHING CONDITION OF A MECHANICAL SWITCH
DE102010042750A1 (en) Method and device for detecting a short circuit
DE102018217003A1 (en) Device for detecting a ground fault
DE102009018601A1 (en) Ground fault detection system for vehicles with a high-voltage power grid
DE102016211387A1 (en) loader
WO2010118909A1 (en) Determination of the internal resistance of a battery cell of a traction battery while using resistive cell balancing
WO2017194263A1 (en) Method and device for operating an energy storage cell, battery module, and vehicle
WO2014005674A1 (en) Diagnostic device for checking a control signal line
DE102015214732A1 (en) Method for operating an energy storage device and motor vehicle with an energy storage device
DE102017107160A1 (en) Method for checking the switching state of a circuit breaker arrangement
EP3774434A1 (en) Method and device for operating a motor vehicle
DE102021003180A1 (en) On-board electrical system for an electrically operated vehicle and method for operating an on-board electrical system
DE102016109074A1 (en) Method and arrangement for charging a vehicle battery
EP2750922A2 (en) Method and device for charging an energy store of a vehicle
DE102019213980B3 (en) Method of operating an electric vehicle and electric vehicle
WO2020207619A1 (en) Method for determining capacitances of bypass capacitors in a charging cable
WO2019072488A1 (en) Energy storage device and device and method for determining a capacitance of an energy storage device
DE102020110190A1 (en) Method for monitoring an electrical potential of an electrically operated vehicle and electronic monitoring system
WO2023006339A1 (en) Insulation monitoring device and method for operating same
DE102019200510A1 (en) Measuring arrangement, high-voltage battery, motor vehicle and method for determining a complex impedance
DE102016222271A1 (en) Circuit arrangement for controlling a charging socket of an electric or hybrid vehicle and charging plug
WO2021069240A1 (en) Method for monitoring at least one y-capacitor of an onboard electrical system of a vehicle, and onboard electrical system
DE102020206987A1 (en) Method and device for charging an intermediate circuit capacitor in a high-voltage network
DE102014015189A1 (en) Method for determining an internal resistance of an electric battery

Legal Events

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

Ref document number: 20701912

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20701912

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1