DE102022130358A1 - Device and method for leakage current compensation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Ableitstromkompensation mit zumindest einer ersten aktiven HV-Zelle (3) und mit zumindest einer zweiten aktiven HV-Zelle (4), wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle (3) mit einem ersten Potential (AC1) verbunden ist und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle (4) mit einem zweiten Potential (AC2) verbunden ist, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle (3) oder die ersten aktiven HV-Zellen (3) und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle (4) oder die zweiten aktiven HV-Zellen (4) über einen jeweils vorgesehenen Anschluss (7, 8) ein VPE-Potential zur Verfügung stellen, wobei der Ableitstrom (9) mittels einer Messschaltung (2) gemessen und auf einen Ausgang (11) eines vorgesehenen Vorsteuerungsreglers (10) addiert und als Stromsollwert (12) den aktiven HV-Zellen (3, 4) zur Verfügung gestellt wird. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ableitstromkompensation. The invention relates to a device (1) for leakage current compensation with at least one first active HV cell (3) and with at least one second active HV cell (4), wherein the at least one first active HV cell (3) is connected to a first potential (AC1) and the at least one second active HV cell (4) is connected to a second potential (AC2), wherein the at least one first active HV cell (3) or the first active HV cells (3) and the at least one second active HV cell (4) or the second active HV cells (4) provide a VPE potential via a respective connection (7, 8), wherein the leakage current (9) is measured by means of a measuring circuit (2) and added to an output (11) of a provided feedforward controller (10) and made available to the active HV cells (3, 4) as a current setpoint (12). The invention also relates to a method for leakage current compensation.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ableitstromkompensation, insbesondere für eine Batterieladeschaltung, insbesondere für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a device and a method for leakage current compensation, in particular for a battery charging circuit, in particular for a battery of a motor vehicle.
Die Kompensation bzw. die Reduktion von Ableitströmen ist bei Batterieladeschaltungen im Stand der Technik ein relevantes Thema, siehe beispielsweise die
Dabei ist im Stand der Technik zu dem Thema Ableitstromkompensation gemäß der
Es ist die Aufgabe, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ableitstromkompensation zu schaffen.The object is to create an improved device and an improved method for leakage current compensation.
Die Aufgabe zu der Vorrichtung zur Ableitstromkompensation wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object of the device for leakage current compensation is achieved with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ableitstromkompensation mit zumindest einer ersten aktiven HV-Zelle und zumindest einer zweiten aktiven HV-Zelle, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle mit einem ersten Potential verbunden ist und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle mit einem zweiten Potential verbunden ist, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle über einen jeweils vorgesehenen Anschluss ein VPE-Potential zur Verfügung stellen, wobei der Ableitstrom mittels einer Messschaltung gemessen und auf einen Ausgang eines vorgesehenen Vorsteuerungsreglers addiert und als Stromsollwert den aktiven HV-Zellen zur Verfügung gestellt wird. Die Vorrichtung erlaubt, dass der Vorsteuerungsregler lediglich noch Abweichungen des Ableitstroms ausregeln muss, so dass die Anforderungen an die Dynamik des Regelkreises sinken und bei geringerem Aufwand und Kosten ein verbessertes Ergebnis erreicht wird. Vorteilhaft sind mehrere erste aktive HV-Zellen und mehrere zweite aktive HV-Zellen jeweils vorgesehen.One embodiment of the invention relates to a device for leakage current compensation with at least one first active HV cell and at least one second active HV cell, wherein the at least one first active HV cell is connected to a first potential and the at least one second active HV cell is connected to a second potential, wherein the at least one first active HV cell and the at least one second active HV cell provide a VPE potential via a respective connection provided, wherein the leakage current is measured by means of a measuring circuit and added to an output of a provided pre-control controller and made available to the active HV cells as a current setpoint. The device allows the pre-control controller to only have to compensate for deviations in the leakage current, so that the requirements for the dynamics of the control loop are reduced and an improved result is achieved with less effort and cost. Advantageously, several first active HV cells and several second active HV cells are provided in each case.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die Messschaltung, insbesondere ICOMP, vorgesehen ist, welche eine Stromquelle zur Erzeugung eines Kompensationsstroms ansteuert. Dabei kann die Messschaltung mit einem Transformator integriert oder verbunden ausgebildet sein und mit dem ersten Potential AC1 und mit dem zweiten Potential AC2 verbunden sein.In one embodiment, it is expedient if the measuring circuit, in particular ICOMP, is provided which controls a current source for generating a compensation current. The measuring circuit can be integrated with or connected to a transformer and can be connected to the first potential AC1 and to the second potential AC2.
Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn der Kompensationsstrom einem VPE-Regler zugeführt wird, bevor das Ausgangssignal des VPE-Reglers zu dem Signal des Ausgangs des Vorsteuerungsreglers addiert wird. Dadurch kann ein stabileres Signal erzeugt werden.In a further embodiment, it is also expedient if the compensation current is fed to a VPE controller before the output signal of the VPE controller is added to the signal of the output of the feedforward controller. This allows a more stable signal to be generated.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die zumindest eine erste aktive HV-Zelle oder die ersten aktiven HV-Zellen und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle oder die zweiten aktiven HV-Zellen aus einer Hochvolt-Batterie versorgbar ist bzw. sind, beispielsweise in einem Spannungsbereich von etwa 200V oder mehr, insbesondere von etwa 400V oder mehr, insbesondere von etwa 800V oder mehr, und/oder sie ist bzw. sind versorgbar aus einem AC-Netz im Spannungsbereich von 110V bis 277V.It is also advantageous if the at least one first active HV cell or the first active HV cells and the at least one second active HV cell or the second active HV cells can be supplied from a high-voltage battery, for example in a voltage range of approximately 200V or more, in particular approximately 400V or more, in particular approximately 800V or more, and/or it can be supplied from an AC network in the voltage range from 110V to 277V.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn die ersten aktiven HV-Zellen und die zweiten aktiven HV-Zellen einen ersten Anschluss zum Anschluss an das erste Potential oder einen zweiten Anschluss zum Anschluss an das zweite Potential, einen dritten Anschluss zum Anschluss an das VPE-Potential und einen vierten Anschluss zum Einspeisen des Stromsollwerts aufweisen. Dadurch kann der Strom zur Kompensation des Ableitstroms in die jeweilige erste aktive HV-Zelle oder in die ersten aktiven HV-Zellen und/oder zweite aktive HV-Zelle oder in die zweiten aktiven HV-Zellen eingespeist werden.In one embodiment, it is expedient if the first active HV cells and the second active HV cells have a first connection for connection to the first potential or a second connection for connection to the second potential, a third connection for connection to the VPE potential and a fourth connection for feeding in the current setpoint. The current for compensating the leakage current can thus be fed into the respective first active HV cell or into the first active HV cells and/or second active HV cell or into the second active HV cells.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der VPE-Regler und/oder der Vorsteuerungsregler als P-Regler, PI-Regler oder PID-Regler ausgebildet ist oder sind. Damit lässt sich eine geeignete Regelung vornehmen.It is also advantageous if the VPE controller and/or the feedforward controller is or are designed as a P controller, PI controller or PID controller. This allows suitable control to be carried out.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das VPE-Potential ein Potential in der Nähe des Schutzleiters PE ist und insbesondere eine Abweichung zu dem Schutzleiter PE von etwa +/-30V aufweist.It is also advantageous if the VPE potential is a potential close to the protective conductor PE and in particular has a deviation from the protective conductor PE of approximately +/-30V.
Die Aufgabe zu dem Verfahren zur Ableitstromkompensation wird mit den Merkmalen von Anspruch 8 gelöst.The object of the method for leakage current compensation is achieved with the features of
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ableitstromkompensation, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ableitstromkompensation, wobei zumindest eine erste aktive HV-Zelle oder erste HV-Zellen und zumindest eine zweite aktive HV-Zelle oder zweite aktive HV-Zellen vorgesehen ist oder sind, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle oder die ersten aktiven HV-Zellen mit einem ersten Potential verbunden wird oder werden und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle oder die zweiten aktiven HV-Zellen mit einem zweiten Potential verbunden wird oder werden, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle oder die ersten aktiven HV-Zellen und zumindest eine zweite aktive HV-Zelle oder die zweiten aktiven HV-Zellen über einen jeweils vorgesehenen Anschluss ein VPE-Potential zur Verfügung stellen, wobei der Ableitstrom gemessen und auf einen Ausgang eines vorgesehenen Vorsteuerungsreglers addiert und als Stromsollwert den aktiven HV-Zellen zur Verfügung gestellt wird. Dadurch lässt sich die Ableitstromkompensation zuverlässig und unkompliziert durchführen.An embodiment of the invention relates to a method for leakage current compensation, in particular with a device according to the invention for leakage current compensation, wherein at least one first active HV cell or first HV cells and at least one second active HV cell or second active HV cells are provided, wherein the at least one first active HV cell or the first active HV cells are provided with a first potential is or are connected and the at least one second active HV cell or the second active HV cells is or are connected to a second potential, wherein the at least one first active HV cell or the first active HV cells and at least one second active HV cell or the second active HV cells provide a VPE potential via a respective connection provided, wherein the leakage current is measured and added to an output of a provided feedforward controller and made available to the active HV cells as a current setpoint. This allows the leakage current compensation to be carried out reliably and easily.
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Messschaltung derart vorgesehen ist, dass sie eine Stromquelle zur Erzeugung eines Kompensationsstroms ansteuert, welcher auf Basis des gemessenen Ableitstroms gesteuert wird. Damit kann der zur Kompensation verwendete Strom dem Ableitstrom angeglichen und dem Ausgangswert des Vorsteuerungsreglers in einer angemessenen Größe addiert werden.It is also expedient if the measuring circuit is designed in such a way that it controls a current source for generating a compensation current, which is controlled on the basis of the measured leakage current. In this way, the current used for compensation can be adjusted to the leakage current and added to the output value of the feedforward controller in an appropriate amount.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kompensationsstrom einem VPE-Regler zugeführt wird, bevor das Ausgangssignal des VPE-Reglers dem Ausgang des Vorsteuerungsreglers addiert wird. Dies erlaubt eine angemessene Glättung und Anpassung.It is also advantageous if the compensation current is fed to a VPE controller before the output signal of the VPE controller is added to the output of the feedforward controller. This allows for appropriate smoothing and adaptation.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Schaltung einer Vorrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ableitstromkompensation.
-
1 a schematic representation of a circuit of a device of a device according to the invention for leakage current compensation.
Die
Die Vorrichtung weist ein erstes Potential L/AC1 auf und ein zweites Potential N/AC2, welche beispielsweise an eine Einrichtung 2 als Transformator und Messschaltung ausgebildet ist.The device has a first potential L/AC1 and a second potential N/AC2, which is designed, for example, to be connected to a
Es ist zumindest eine erste aktive HV-Zelle 3 oder es sind mehrere erste aktive HV-Zellen 3 vorgesehen. Bei mehreren ersten aktiven HV-Zellen 3 sind diese ersten aktiven HV-Zellen 3 beispielsweise miteinander elektrisch verschaltet, beispielweise parallelgeschaltet oder in Gruppen parallelgeschaltet und die Gruppen seriell verschaltet.At least one first active HV cell 3 or several first active HV cells 3 are provided. In the case of several first active HV cells 3, these first active HV cells 3 are, for example, electrically connected to one another, for example connected in parallel or connected in parallel in groups and the groups connected in series.
Es ist zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder es sind mehrere zweite aktive HV-Zellen 4 vorgesehen. Bei mehreren zweiten aktiven HV-Zellen 4 sind diese zweiten aktiven HV-Zellen 4 beispielsweise miteinander elektrisch verschaltet, beispielweise parallelgeschaltet oder in Gruppen parallelgeschaltet und die Gruppen seriell verschaltet.At least one second
Die zumindest eine erste aktive HV-Zelle 3 oder die ersten aktiven HV-Zellen 3 sind mit einem ersten Anschluss 5 mit dem ersten Potential L/AC1 verbunden. Die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder die zweiten aktiven HV-Zellen 4 sind mit einem zweiten Anschluss 6 mit dem zweiten Potential N/AC2 verbunden.The at least one first active HV cell 3 or the first active HV cells 3 are connected to a
Weiterhin ist oder sind die zumindest eine erste aktive HV-Zelle 3 oder die ersten aktiven HV-Zellen 3 und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder die zweiten aktiven HV-Zellen 4 über einen jeweils vorgesehenen dritten Anschluss 7, 8 verbindbar, welche ein VPE-Potential zur Verfügung stellen.Furthermore, the at least one first active HV cell 3 or the first active HV cells 3 and the at least one second
Dabei wird der Ableitstrom 9 mittels eines Messwiderstands 18 gemessen und auf den Eingang des VPE-Reglers 14 verschaltet.The
Im gezeigten Ausführungsbeispiel steuert die Messschaltung 2 eine Stromquelle 13 zur Erzeugung eines Kompensationsstroms 19 an.In the embodiment shown, the
Gleichzeitig ist eine Messschaltung 2 vorgesehen, welche ein Signal 20 auf einen Eingang eines Vorsteuerreglers 10 verschaltet und den Ausgang 11 des Vorsteuerreglers 10 mittels eines Addierers 17 mit dem Ausgang des VPE-Reglers 14 addiert und als Stromsollwert 12 den aktiven HV-Zellen 3, 4 zur Verfügung stellt.At the same time, a
Bei einem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn der VPE-Regler 14 und/oder der Vorsteuerungsregler 10 optional als P-Regler, PI-Regler oder PID-Regler ausgebildet ist oder sind.In one embodiment, it is expedient if the
Aus
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zumindest eine erste aktive HV-Zelle 3 oder sind die ersten aktiven HV-Zellen 3 und/oder ist die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder sind die zweiten aktiven HV-Zellen 4 aus einer Hochvolt-Batterie versorgbar, beispielsweise in einem Spannungsbereich von etwa 200V oder mehr, insbesondere von etwa 400V oder mehr, insbesondere von etwa 800V oder mehr. Auch kann eine Versorgung alternativ oder zusätzlich auch aus einem AC-Netz im Bereich von 110V bis 277V erfolgen.According to one embodiment, the at least one first active HV cell 3 or the first active HV cells 3 and/or the at least one second
Das VPE-Potential ist ein Potential in der Nähe des Schutzleiters PE und weist insbesondere eine Abweichung zu PE von etwa +/-30V auf.The VPE potential is a potential close to the protective conductor PE and in particular has a deviation from PE of approximately +/-30V.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ableitstromkompensation mit einer Vorrichtung 1 zur Ableitstromkompensation sieht vor, dass zumindest eine erste aktive HV-Zelle 3 oder erste aktive HV-Zellen 3 und zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder zweite aktive HV-Zelle 4 vorgesehen sind, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zelle 3 oder die ersten aktiven HV-Zellen 3 mit einem ersten Potential L/AC1 verbunden wird oder werden und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder die zweiten aktiven HV-Zellen 4 mit einem zweiten Potential N/AC2 verbunden wird oder werden, wobei die zumindest eine erste aktive HV-Zellen 3 oder die ersten aktiven HV-Zellen 3 und die zumindest eine zweite aktive HV-Zelle 4 oder die zweiten aktiven HV-Zellen 4 über einen jeweils vorgesehenen Anschluss 7, 8 ein VPE-Potential zur Verfügung stellen, wobei der Ableitstrom 9 gemessen und nach Regelung mittels eines VPE-Reglers 14 auf einen Ausgang 11 eines vorgesehenen Vorsteuerungsreglers 10 mittels des Addierers 17 addiert und als Stromsollwert 12 den aktiven HV-Zellen 3, 4 zur Verfügung gestellt wird.The method according to the invention for leakage current compensation with a
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