• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Vorrichtung und Verfahren zum Ladungsausgleich der Kondensatoren eines Doppelschichtkondensators, mit je einem jedem Einzelkondensator zugeordneten Einzeltransformator und mit einem Flyback-Transformator oder einer Spule, von welchem/welcher die Energie über die Einzeltransformatoren auf den Einzelkondensator mit der jeweils niedrigsten Ladung übertragen wird, wobei von der gemessenen Ladezeitdauer und Entladezeitdauer des Flyback-Transformators Rückschlüsse auf den Zustand des Doppelschichtkondensators und der Ladungsausgleichsschaltung gezogen werden.Apparatus and method for charge equalization of the capacitors of a double-layer capacitor, each with a single capacitor associated with each individual transformer and with a flyback transformer or a coil, from which / which the energy is transferred via the individual transformers to the single capacitor with the lowest charge, of the conclusions are drawn on the state of the double-layer capacitor and the charge equalization circuit measured charging time duration and discharge time of the flyback transformer.
    公开号:DE102004005136A1
    申请号:DE200410005136
    申请日:2004-02-02
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Stephan Bolz；Martin GÖTZENBERGER；Rainer Knorr；Günter Dr. Lugert
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:H02J7-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ladungsausgleich der inReihe geschalteten Kondensatoren eines Doppelschichtkondensators,insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz, nach Anspruch 1 oder2.TheThe invention relates to a device for charge compensation of inSeries switched capacitors of a double-layer capacitor,in particular in a motor vehicle electrical system, according to claim 1 orSecond
    [0002] DieErfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtungnach Anspruch 5.TheThe invention also relates to a method of operating this deviceaccording to claim 5.
    [0003] Doppelschichtkondensatorenhaben sich als sinnvollste technische Lösung zur Speicherung und Bereitstellungkurzfristig hoher Leistungen in einem Kraftfahrzeug-Bordnetz herausgestellt,beispielsweise bei der Beschleunigungsunterstützung (Boosten) der Brennkraftmaschinedurch einen als Elektromotor arbeitenden integrierten Starter-Generatoroder bei der Wandlung von Bewegungsenergie beim regenerativen Bremsvorgang(Rekuperation) in elektrische Energie durch den als Generator arbeitenden integriertenStarter-Generator.Double-layer capacitorshave proven to be the most sensible technical solution for storage and deploymentshort-term high performance in a motor vehicle electrical system,For example, in the acceleration support (Boosten) of the internal combustion engineby an integrated starter-generator operating as an electric motoror in the conversion of kinetic energy during regenerative braking(Recuperation) into electrical energy by working as a generator integratedStarter-generator.
    [0004] Diemaximale Spannung eines Einzelkondensators eines Doppelschichtkondnsatorsist auf etwa 2.5 V bis 3.0 V begrenzt, so dass für eine Spannung von beispielsweise60 V – eintypischer Spannungswert füreinen in einem 42 V-Bordnetz verwendeten Doppelschichtkondensator – etwa 20bis 25 Einzelkondensatoren zu einem Kondensatorstapel in Reihe geschaltetwerden müssen.Themaximum voltage of a single capacitor of a Doppelschichtkondnsatorsis limited to about 2.5V to 3.0V, so for a voltage of for example60V - onetypical voltage value fora double-layer capacitor used in a 42 V electrical system - about 20to 25 single capacitors connected in series to a capacitor stackNeed to become.
    [0005] Bedingtdurch unterschiedliche Selbstentladung der Einzelkondensatoren (etwaum 5% bis 8% innerhalb von 16 Stunden) baut sich im Lauf der Zeit einLadungsungleichgewicht im Kondensatorstapel auf, welches den Doppelschichtkondensatorletztendlich unbrauchbar macht, wenn kein Ladungsausgleich vorgenommenwird. Extrapoliert man die Entladekurve auf Zeiträume von Wochenbis Monate, die beim Kraftfahrzeug relevant sind, so wird das bestehendeProblem offensichtlich.conditionedby different self-discharge of the individual capacitors (sucharound 5% to 8% within 16 hours) builds up over timeCharge imbalance in the capacitor stack, which is the double-layer capacitorultimately rendering useless if no charge equalization is madebecomes. Extrapolate the discharge curve for periods of weeksto months, which are relevant in the motor vehicle, then the existingProblem obviously.
    [0006] Eineinfacher Ladugsausgleich, beispielsweise durch geringes Überladendes Stapels wie bei einem Blei-Säure-Akkumulator,ist bei einem Doppelschichtkondensator jedoch nicht möglich.Oneeasy charge compensation, for example, by low overchargingof the stack as with a lead acid accumulator,is not possible with a double-layer capacitor.
    [0007] Aus EP 0 432 639 B2 istbekannt, bei einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Akkumulatoreneinen Ladungsausgleich zwischen einem schwach geladenen Akkumulatorund der Gruppe der übrigen Akkumulatorenherbeizuführen,indem fürjeden Einzelakkumulator des Akkumulatorstapels eine Vergleichsschaltungund eine Ladeschaltung, welche einen Rechteck-Funktionsgeneratoraufweist, sowie eine Diode, ein Transformator und ein Unterbrecher vorgesehensind. Mittels dieser als Flyback-Converter (nach dem Sperrwandlerprinzip)arbeitenden Vorrichtung wird dem gesamten Stapel Energie entnommenund diese anschließendin den am meisten entladenen Akkumulator zurückgespeist.Out EP 0 432 639 B2 It is known to induce a charge balance between a low-charge accumulator and the group of remaining accumulators in a plurality of series-connected accumulators by a comparison circuit and a charging circuit having a rectangular function generator, and a diode, for each Einzakakumulator the accumulator stack Transformer and a breaker are provided. By means of this device, which operates as a flyback converter (according to the flyback converter principle), energy is taken from the entire stack and subsequently fed back into the most-discharged accumulator.
    [0008] DieserAufwand mag fürzwei oder drei Akkumulatoren gerechtfertigt sein, für einenStapel aus zwanzig oder mehr Akkumulatoren/Kondensatoren ist erentschieden zu hoch.ThisEffort likes fortwo or three accumulators be justified for oneHe is stack of twenty or more accumulators / capacitorsdecided too high.
    [0009] Esist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung mit einem vereinfachtenAufbau zu schaffen, mittels welcher ein selbstgesteuerter Betriebzum Ladungsausgleich zwischen den Einzelkondensatoren des Kondensatorstapelseines Doppelschichtkondensators mit geringem technischem Aufwanderreicht werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahrenzum Betrieb dieser Vorrichtung anzugeben, mit dessen Hilfe eineFunktionsüberwachungder Vorrichtung und des Kondensatorstapels vorgenommen werden kann.ItObject of the invention is a device with a simplifiedTo create a structure by means of which a self-controlled operationfor charge compensation between the individual capacitors of the capacitor stacka double-layer capacitor with low technical complexitycan be achieved. The object of the invention is also a methodto indicate the operation of this device, with the help of afunction monitoringthe device and the capacitor stack can be made.
    [0010] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß durch eineVorrichtung gemäß den Merkmalenvon Anspruch 1 oder 2 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch5 gelöst.TheseThe object is achieved by aDevice according to the featuresof claim 1 or 2 and a method according to the features of claim5 solved.
    [0011] VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zuentnehmen.advantageousFurther developments of the invention are the dependent claimsremove.
    [0012] Ausführungsbeispielenach der Erfindung werden nachstehend anhand einer schematischen Zeichnungnäher erläutert. Inder Zeichnung zeigen:embodimentsaccording to the invention will be described below with reference to a schematic drawingexplained in more detail. Inshow the drawing:
    [0013] 1 dieSchaltung eines ersten Ausführungsbeispielsnach der Erfindung, 1 the circuit of a first embodiment according to the invention,
    [0014] 2 Spannungsverläufe ausgewählter Punkte dieser Schaltung, 2 Voltage curves of selected points of this circuit,
    [0015] 3 Stromverläufe ausgewählter Punkte dieser Schaltung, 4 dieSchaltung eines zweiten Ausführungsbeispielsnach der Erfindung. 3 Current curves of selected points of this circuit, 4 the circuit of a second embodiment of the invention.
    [0016] 1 zeigtdie Schaltung eines ersten Ausführungsbeispielsnach der Erfindung mit einem einen positiven und einen negativenAnschluss V+ und V– aufweisendenDoppelschichtkondensator DLC, bestehend aus n in Reihe geschaltetenEinzelkondensatoren C1 bis Cn. 1 shows the circuit of a first embodiment according to the invention with a positive and negative terminals V + and V- having double-layer capacitor DLC, consisting of n series-connected single capacitors C1 to Cn.
    [0017] DieSchaltung weist einen Flyback-Transformator Tr0 auf, dessen Primär- und Sekundärwicklung gegenphasigzueinander gewickelt sind und welcher die Funktion eines magnetischenEnergiespeichers hat. Die bei den Transformatoren eingezeichneten Punktein den 1 und 4 bezeichnen den jeweiligenWicklungsanfang.The circuit has a flyback transformer Tr0 whose primary and secondary windings are wound in opposite phase to one another and which has the function of a magnetic energy store. The drawn at the transformers Points in the 1 and 4 denote the respective beginning of the winding.
    [0018] DiePrimärwicklungdes Flyback-Transformators Tr0 ist einerseits mit dem positivenAnschluss V+ und andererseits mit dem Drainanschluss eines beispielsweiseals MOSFET ausgebildeten Schalttransistors T1 verbunden. Der SchalttransistorT1 kann jedoch auch als bipolarer Transistor mit Basis-, Emitter-und Kollektoranschluss ausgebildet sein. Der Sourceanschluss desSchalttransistors T1 ist einerseits mit dem invertierenden Eingangeines ersten Spannungskomparators KOMP1 und andererseits über einenersten Widerstand R1 mit dem negativen An schluss V–, der amBezugspotential (Masse) der Schaltung liegt, verbunden.Theprimaryof the flyback transformer Tr0 is on the one hand with the positiveTerminal V + and on the other hand with the drain terminal of an exampleconnected as MOSFET switching transistor T1. The switching transistorHowever, T1 can also be used as a bipolar transistor with base, emitterand collector terminal may be formed. The source of theSwitching transistor T1 is on the one hand with the inverting inputa first voltage comparator KOMP1 and on the other hand via afirst resistor R1 to the negative terminal V-, the amReference potential (ground) of the circuit is connected.
    [0019] DerGateanschluss des Schalttransistors T1 ist mit dem Ausgang einesersten Undgliedes UND1 verbunden, dessen einem Eingang ein Steuersignal ENzugeführtwird, welches von einer externen, nicht dargestellten Steuerungslogikgeliefert wird, und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eineszweiten Undgliedes UND2 verbunden ist.Of theGate terminal of the switching transistor T1 is connected to the output of afirst AND gate AND1, whose one input a control signal ENsuppliedwhich is from an external, not shown control logicis delivered, and its other input to the output of asecond AND element AND2 is connected.
    [0020] Dernichtinvertierende Eingang des ersten Spannungskomparators KOMP1ist mit einer massebezogenen Referenzspannung Vref1 verbunden und seinAusgang ist mit einem Eingang des zweiten Undgliedes UND2 und miteinem ersten Eingang einer ÜberwachungseinheitDIAG (Diagnose) verbunden.Of thenon-inverting input of the first voltage comparator KOMP1is connected to and is a ground related reference voltage Vref1Output is connected to an input of the second AND element AND2 anda first input of a monitoring unitDIAG (diagnostics) connected.
    [0021] EinAnschluss der Sekundärwicklungdes Flyback-Transformators Tr0 ist direkt, der andere Anschluss über eineerste Diode D0 und einen zweiten Widerstand R2 mit dem negativenAnschluss V– verbunden.Ein erster Kondensator CO ist einerseits mit der Katode der erstenDiode D0 und andererseits mit dem negativen Anschluss V– verbunden.Der Verbindungspunkt von Katode der ersten Diode D0 und zweitemWiderstand R2 ist mit dem invertierenden Eingang eines zweiten Spannungsverglei-chers KOMP2verbunden, währenddessen nichtinvertierender Eingang an der Referenzspannung Vref1 liegt.OneConnection of the secondary windingof the flyback transformer Tr0 is direct, the other connection via afirst diode D0 and a second resistor R2 with the negativeConnection V- connected.A first capacitor CO is on the one hand with the cathode of the firstDiode D0 and on the other hand connected to the negative terminal V-.The junction of cathode of the first diode D0 and secondResistor R2 is connected to the inverting input of a second voltage comparator KOMP2connected whilewhose non-inverting input is at the reference voltage Vref1.
    [0022] DerAusgang des zweiten Spannungskomparators KOMP2 ist einerseits mitdem anderen Eingang des zweiten Undgliedes UND2 und andererseitsmit einem zweiten Eingang der ÜberwachungseinheitDIAG verbunden.Of theOutput of the second voltage comparator KOMP2 is on the one hand withthe other input of the second AND gate AND2 and on the other handwith a second input of the monitoring unitDIAG connected.
    [0023] Eindritter Eingang der Überwachungseinheit DIAGist mit dem invertierenden Eingang des zweiten SpannungskomparatorsKOMP2 verbunden und ein vierter Eingang der Überwa-chungseinheit DIAG liegt aneiner zweiten massebezogenen Referenzspannung Vref2. Der Ausgangder Überwachungseinheit DIAGliefert ein Statussignal ST, welches von einer externen, nicht dargestelltenAuswertelogik überwachtwird, worauf späternäher eingegangenwird.Onethird input of the monitoring unit DIAGis with the inverting input of the second voltage comparatorKOMP2 connected and a fourth input of the monitoring unit DIAG is presenta second ground reference voltage Vref2. The exitthe monitoring unit DIAGprovides a status signal ST, which from an external, not shownEvaluation logic monitoredwill, on what laterdiscussed in more detailbecomes.
    [0024] JedemEinzelkondensator C1 bis Cn des Doppelschichtkondensators DLC istein gleichphasig gewickelter (Primär- und Sekundärwicklungsind gleichphasig zueinander gewickelt) Einzeltransformator Tr1bis Trn zugeordnet.EachIs single capacitor C1 to Cn of the double-layer capacitor DLCan in-phase wound (primary and secondary windingare wound in phase with each other) Single transformer Tr1assigned to Trn.
    [0025] DerWicklungsanfang der Sekundärwicklung jedesEinzeltransformators Tr1 bis Trn ist über eine Einzeldiode D1 bisDn mit dem positiven Anschluss +C1 bis +Cn des ihm zugeordnetenEinzelkondensators C1 bis Cn verbunden, während der andere Anschlussdirekt mit dem anderen (negativen) Anschluss des ihm zugeordnetenEinzelkondensators C1 bis Cn verbunden ist.Of theWinding start of the secondary winding eachSingle transformer Tr1 to Trn is a single diode D1 toDn with the positive terminal + C1 to + Cn of its associatedSingle capacitor C1 to Cn connected while the other terminaldirectly to the other (negative) port of his assignedSingle capacitor C1 to Cn is connected.
    [0026] DiePrimärwicklungender Einzeltransformatoren Tr1 bis Trn sind parallelgeschaltet, wobeider gemeinsame Wicklungsanfang mit der Katode der ersten Diode D0und das gemeinsame Wicklungsende mit negativen Anschluss V– (Bezugspotential)und mit dem Wicklungsende der Sekundärwicklung des Flyback-Transformators Tr0verbunden ist. Dabei erfolgt die Verbindung des Flyback-Transformators (Tr0)mit den Einzeltransformatoren durch eine Zweidraht-Busleitung.Theprimariesthe individual transformers Tr1 to Trn are connected in parallel, whereinthe common winding start with the cathode of the first diode D0and the common winding end with negative terminal V- (reference potential)and with the coil end of the secondary winding of the flyback transformer Tr0connected is. The connection of the flyback transformer (Tr0)with the individual transformers through a two-wire bus line.
    [0027] Nachstehendwird das Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung anhand von inden 2a bis 2e (Spannungen)sowie 3a und 3b (Ströme) dargestelltenSignalverläufenausgewählter Punkteder Schaltung beschrieben. Angenommen ist dabei, dass die Nennspannungdes Doppelschichtkondensators DLC = 10 V, und die Nennspannung einesEinzelkondensators = 2.5 V beträgt,mit n = 4. Ein Ladungsausgleich erfolgt hier aus der Gesamtspannungdes Doppelschichtkondensators DLC, kann aber auch aus anderen Energiespeichernerfolgen, sobald welche mit dem Doppelschichtkondensator DLC verbundensind, was jedoch in 1 nicht dargestellt ist.Hereinafter, the method for operating this device based on in the 2a to 2e (Tensions) as well 3a and 3b (Currents) shown signal waveforms selected points of the circuit. It is assumed that the nominal voltage of the double-layer capacitor DLC = 10 V, and the rated voltage of a single capacitor = 2.5 V, where n = 4. A charge equalization takes place here from the total voltage of the double-layer capacitor DLC, but can also be made from other energy storage, as soon as which are connected to the double-layer capacitor DLC, which, however, in 1 not shown.
    [0028] Mittelsdes bereits erwähntenSteuersignals EN (2a, Beginn zum Zeitpunkt t =1μs) wirdwährendseiner Dauer der Schalttransistor T1 über das Undglied UND1 freigegeben( 2b zeigt die Spannung am Drainanschluss des SchalttransistorsT1; bis zum Zeitpunkt t = 1μsbeträgtdie Spannung am Drainanschluss +10 V, im Zeitpunkt t = 1μs sinkt sie aufannähernd0 V). Liegen das Steuersignal EN und der Ausgang des UndgliedesUND2 auf High-Pegel, so wird Schalttransistor T1 leitend geschaltet (2e,t = 1μs).By means of the already mentioned control signal EN ( 2a , Beginning at time t = 1 μs), the switching transistor T1 is enabled via the AND gate AND1 during its duration ( 2 B shows the voltage at the drain of the switching transistor T1; until the time t = 1 μs, the voltage at the drain connection is +10 V, at the time t = 1 μs it drops to approximately 0 V). If the control signal EN and the output of the AND gate AND2 are at high level, switching transistor T1 is turned on ( 2e , t = 1μs).
    [0029] Esbeginnt ein Strom vom positiven Anschluss V+ durch die Primärwicklungdes Flyback-Transformators Tr0, durch den Schalttransistor T1 undden ersten Widerstand R1 zum negativen Anschluss V– zu fliessen(3a), wobei am ersten Widerstand R1 eine diesemStrom proportionale Spannung anliegt (2c).A current from the positive terminal V + through the primary winding of the flyback transformer Tr0 starts flowing through the switching transistor T1 and the first resistor R1 to the negative terminal V- ( 3a ), whereby at the first Wi R1 has a voltage proportional to this current ( 2c ).
    [0030] Dieam ersten Widerstand R1 anliegende Spannung steigt mit zunehmendemStromfluss, also auch mit zunehmender Aufladung des Kerns des Flyback-TransformatorsTr0. Erreicht sie den Wert der Referenzspannung Vref1 zum Zeitpunktt ≅ 2.2 μs, so schaltetder Spannungskomparator KOMP1 seinen Ausgang von High- auf Low-Pegel,worauf der Ausgang des Undgliedes UND" ebenfalls auf Low-Pegel geht und damitden Schalttransistor nichtleitend schaltet. Der SpannungskomparatorKOMP1 dient also zur Erfassung des Primärstroms des Flyback-TransformatorsTr0.TheThe voltage applied to the first resistor R1 increases with increasingCurrent flow, so with increasing charging of the core of the flyback transformerTr 0. When it reaches the value of the reference voltage Vref1 at the timet ≅ 2.2 μs, so switchesthe voltage comparator KOMP1 its output from high to low level,whereupon the output of the AND gate "also goes to low level and thusswitches the switching transistor non-conductive. The voltage comparatorKOMP1 thus serves to detect the primary current of the flyback transformerTr 0.
    [0031] Danun der durch den ersten Widerstand R1 fliessende Strom rasch sinkt,verringert sich auch die an ihm anliegende Spannung und sinkt unterden Wert der Referenzspannung Vref1. Der Ausgang von KOMP1 würde nunsofort wieder auf High-Pegel gehen, wodurch Schalttransistor T1erneut leitend geschaltet würde.Therenow the current flowing through the first resistor R1 rapidly decreases,also reduces the voltage applied to it and falls belowthe value of the reference voltage Vref1. The output of KOMP1 would now beimmediately go back to high level, creating switching transistor T1would be switched on again.
    [0032] Umdies zu verhindern, wird der beim Ausschalten des Flyback-Transformators Tr0an dessen Sekundärseiteauftretende Span nungssprung detektiert und dazu verwendet, SchalttransistorT1 nichtleitend zu halten, bis sich der Flyback-Transformator Tr0vollständigentladen hat.AroundTo prevent this, when switching off the flyback transformer Tr0on its secondary sideoccurring voltage jump detected and used to switching transistorT1 non-conductive, until the flyback transformer Tr0Completelyhas discharged.
    [0033] BeimNichtleitendschalten des Schalttransistors T1 steigt die Spannungder Primärseitedes Flyback-Transformators Tr0 – getriebendurch die in seinem Kern gespeicherte Energie – über die Spannung am positivenAnschluss V+ hinaus an. Ebenso steigt die Spannung an dessen Sekundärseite;der von ihr verursachte Strom fliesst über die in Durchlassrichtungbetriebene erste Diode D0 (2d) underzeugt am zweiten Widerstand R2 eine proportionale Spannung, derenAnstiegsgeschwindigkeit durch die Aufladung des ersten KondensatorsCO bestimmt wird. Diese Spannung gelangt an den invertierenden Eingangdes Spannungskomparators KOMP2. Dieser dient also zur Erfassungder Sekundärspannungdes Flyback-Transformators Tr0.When the switching transistor T1 is not turned on, the voltage of the primary side of the flyback transformer Tr0 - driven by the energy stored in its core - rises above the voltage at the positive terminal V +. Likewise, the voltage rises at its secondary side; the current caused by it flows through the forward-biased first diode D0 ( 2d ) and generates at the second resistor R2 a proportional voltage whose rate of rise is determined by the charging of the first capacitor CO. This voltage is applied to the inverting input of the voltage comparator KOMP2. This therefore serves to detect the secondary voltage of the flyback transformer Tr0.
    [0034] Solangediese Spannung grösserals die Referenzspannung Vref1 ist, schaltet der Ausgang des SpannungskomparatorsKOMP2 auf Low-Pegel, so dass Schalttransistor T1, über dieUndglieder UND2 und UND1 nichtleitend bleibt. Erst wenn der Flyback-Transformator Tr0vollständigentladen ist und die Spannung an seiner Sekundärseite zusammenbricht, sinktdie Spannung am invertierenden Eingang des SpannungskomparatorsKOMP2 unter die Referenzspannung Vref1, woraufhin dessen Ausgangauf High-Pegel geht und überdie Undglieder UND2 und UND1 den Schalttransistor T1 wieder leitendsteuert.So longthis tension is greaterwhen the reference voltage is Vref1, the output of the voltage comparator switchesKOMP2 to low level, so that switching transistor T1, over theUndders AND2 and UND1 remain non-conductive. Only when the flyback transformer Tr0Completelyis discharged and the voltage on its secondary side collapses, sinksthe voltage at the inverting input of the voltage comparatorKOMP2 below the reference voltage Vref1, whereupon its outputgoes to high-level and overthe AND gates AND2 and AND1 turn on the switching transistor T1 againcontrols.
    [0035] Dassdie Spannung an der Sekundärwicklungdes Flyback-Transformators Tr0 beim Leitendschalten des SchalttransistorsT1 negativ wird, ist dabei bedeutungslos, da nun die erste DiodeD0 sperrt.Thatthe voltage at the secondary windingthe flyback transformer Tr0 when Leitendschalten the switching transistorT1 is negative, it is meaningless, since now the first diodeD0 locks.
    [0036] Dieim Flyback-Transformator Tr0 gespeicherte Energie fliesst nach demNichtleitendschalten des Schalttransistors T1 über die Sekundärwicklung desFlyback-Transformators Tr0 und die erste Diode D0 zum ersten KondensatorCO und zu den parallelgeschalteten Primärwicklungen der kleinen EinzeltransformatorenTr1 bis Trn und von dort überderen Sekundärwicklungensowie die Einzeldioden D1 bis Dn zu den Einzelkondensatoren C1 bisCn.Theenergy stored in the flyback transformer Tr0 flows to theNon-conductive switching of the switching transistor T1 via the secondary winding of theFlyback transformer Tr0 and the first diode D0 to the first capacitorCO and to the parallel-connected primary windings of the small individual transformersTr1 to Trn and from there overtheir secondary windingsand the single diodes D1 to Dn to the individual capacitors C1 toCn.
    [0037] Dermit dem Nichtleitendschalten des Schalttransistors T1 verbundenerasche Stromanstieg in der Sekundärwicklung des Flyback-Transformators Tr0lädt zunächst denersten Kondensator C0. Dadurch erhalten die Hauptinduktivitäten derEinzeltransformatoren Tr1 bis Trn genügend Zeit zum Stromaufbau,so dass schließlichauch auf deren Sekundärseitenein Strom fließenkann.Of theconnected to the non-conductive switching of the switching transistor T1rapid increase in current in the secondary winding of the flyback transformer Tr0first load thefirst capacitor C0. This gives the main inductances of theIndividual transformers Tr1 to Trn sufficient time to build up power,so finallyalso on their secondary pagesa current is flowingcan.
    [0038] Aufder Sekundärseiteeines Einzeltransformators, beispielsweise Tr1, entsteht somit eine Spannung,die der Summe aus Ladespannung des Einzelkondensators C1 und derFlußspannungder Einzeldiode D1 entspricht. Dies ist in gleicher Weise auch für die Sekundärspannungender Transformatoren Tr2 bis Trn der Fall. Ein typischer Wert für diese Spannungist beispielsweise 3.2V wobei die Ladespannung von C1 2.5V betrageund die Flußspannung vonD1 0.7V. Bei Verwendung von Schottkydioden beträgt die Diodenflußspannungnur ca. 0.3V.Onthe secondary sidea single transformer, for example Tr1, thus creates a voltagethe sum of the charging voltage of the single capacitor C1 and theforward voltagethe single diode D1 corresponds. This is the same for the secondary voltagesthe transformers Tr2 to Trn the case. A typical value for this tensionis for example 3.2V where the charging voltage of C1 is 2.5Vand the forward voltage ofD1 0.7V. When Schottky diodes are used, the diode current voltage isonly about 0.3V.
    [0039] DiePrimärspannungeines jeden Einzeltransformators ist durch die jeweilige Sekundärspannungund das – für jedenEinzeltransformator Tr1 bis Trn als identisch angesetzte Übersetzungsverhältnis gegeben.Theprimary voltageof each individual transformer is by the respective secondary voltageand that - for everyoneSingle transformer Tr1 to Trn given as identical gear ratio.
    [0040] Darausfolgt, daß sichfür unterschiedliche Ladespannungender Einzelkondensatoren C1 bis Cn auch unterschiedliche Primärspannungender Transformatoren Tr1 bis Trn ergeben.from thatfollows thatfor different charging voltagesthe individual capacitors C1 to Cn also different primary voltagesof the transformers Tr1 to Trn.
    [0041] Danun aber die PrimärwicklungensämtlicherTransformatoren Tr1 bis Trn parallel geschaltet sind, ergibt sichzwangsläufigeine einheitliche Primärspannung – und somitauch eine einheitliche Sekundärspannung.Therebut now the primary windingsallTransformers Tr1 to Trn are connected in parallel, resultinginevitablya uniform primary voltage - and thusalso a uniform secondary voltage.
    [0042] Dieseeinheitliche Primärspannungwird dabei durch den Einzelkondensator, beispielsweise C1, mit derniedrigsten Ladespannung verursacht, da er ja auch die niedrigstePrimärspannungan dem ihm zugeordneten Einzeltransformator Tr1 erzeugt.Theseuniform primary voltageis characterized by the single capacitor, such as C1, with theLowest charging voltage causes, since he is also the lowestprimary voltagegenerated at the associated individual transformer Tr1.
    [0043] Dieseeinheitliche Primärspannungliegt – mit demreziproken Übersetzungsverhältnis derTransformatoren übersetzt – auch anden Sekundärseiten alleranderen Transformatoren Tr2 bis Trn an.This uniform primary voltage is - with translated to the reciprocal ratio of the transformers - also on the secondary sides of all other transformers Tr2 to Trn.
    [0044] Dadiese Spannung nun aber kleiner ist als die Summe aus Ladespannungdes jeweiligen Einzelkondesators C2 bis Cn und der Flußspannungder zugeordneten Einzeldiode, werden diese Einzeldioden D2 bis Dnnicht leiten und die Einzelkondensatoren C2 bis Cn erhalten keinenLadestrom. Vielmehr fließtder von der Sekundärseitedes Flybacktransformators Tr0 kommende Strom im wesentlichen dem Einzelkondesator(C1) mit der kleinsten Spannnug als Ladestrom zu.Therebut this voltage is smaller than the sum of the charging voltageof the respective Einzelkondesators C2 to Cn and the Flußspannungthe associated single diode, these single diodes D2 to Dndo not conduct and the individual capacitors C2 to Cn get noneCharging current. Rather, it flowsfrom the secondary sideThe current coming from the flyback transformer Tr0 is essentially the single condenser(C1) with the smallest voltage as charging current.
    [0045] ImVerlaufe des Ladevorganges wird nun die Spannung dieses Kondensatorssteigen und sie erreicht den Wert des Kondensators mit der zweitniedrigstenSpannung. Von nun an wird auch die diesem Kondensator zugeordneteEinzeldiode leitend und auch dieser Kondensator erhält einenTeil des Ladestromes. Deshalb werden von nun an die Spannungen beiderKondensatoren ansteigen, bis ihre Spannung den Wert des Kondensatorsmit der drittniedrigsten Spannung erreicht, u.s.w..in theCharging process will now be the voltage of this capacitorrise and it reaches the value of the capacitor with the second lowestTension. From now on, the capacitor associated with thisSingle diode conductive and also this capacitor receives onePart of the charging current. Therefore, from now on, the tensions of bothCapacitors rise until their voltage is the value of the capacitorreached with the third lowest voltage, u.s.w ..
    [0046] DieserVorgang wiederholt sich, bis schließlich alle Kondesatoren C1bis Cn des Stapels die gleiche Spannung haben. Damit ist dann derLadevorgang abgeschlossen.ThisThe process repeats itself, until finally all condenser C1until Cn of the stack have the same voltage. This is then theCharging completed.
    [0047] Mittelsder ÜberwachungsschaltungDIAG wird die am Ausgang des Spannungskomparators KOMP1 messbareSignaldauer = Ladezeitdauer und die am Ausgang des Spannungskomparators KOMP2messbare Signaldauer = Entladezeitdauer des Flyback-Trans formatorsTr0 gemessen und mit vorgegebenen oberen und unteren Grenzwertenverglichen.throughthe monitoring circuitDIAG becomes measurable at the output of the voltage comparator KOMP1Signal duration = charging time duration and that at the output of the voltage comparator KOMP2measurable signal duration = discharge time of the flyback transformerTr0 measured and given upper and lower limitscompared.
    [0048] Liegendie gemessenen Dauern innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte, sokann von einem einwandfreien Zustand des DoppelschichtkondensatorsDLC und der Ladungsausgleichschaltung ausgegangen werden. Funktionsfehler,wie etwa Kurzschluss oder Unterbrechung einzelner Einzelkondensatorenlassen sich auf diese Weise einfach erfassen.Liethe measured durations within the given limits, somay be from a perfect condition of the double layer capacitorDLC and the charge balance circuit are assumed. Malfunction,such as short circuit or interruption of individual single capacitorscan be captured in this way easily.
    [0049] EinezusätzlicheMessung der gleichgerichteten Sekundärspannung des Flyback-TransformatorsTr0 (2d) erlaubt darüber hinauseine Erfassung der niedrigsten Spannung eines EinzelkondensatorsC1 bis Cn, indem beispielsweise, in den zeitlichen Dimensionen nach 2d,etwa 0.2 μsbis 1.0 μsnach dem Anstieg der Spannung und des Einschwingvorgangs die Amplitudeerfasst wird. Dieser Wert ist proportional zu der momentan kleinsten Spannungeines Einzelkondensators.An additional measurement of the rectified secondary voltage of the flyback transformer Tr0 ( 2d Moreover, it allows detection of the lowest voltage of a single capacitor C1 to Cn by, for example, in the temporal dimensions 2d , about 0.2 μs to 1.0 μs after the increase of the voltage and transient amplitude is detected. This value is proportional to the currently smallest voltage of a single capacitor.
    [0050] EinVergleich dieses Wertes mit vorgegebenen oberen und unteren Grenzwertenerlaubt ebenfalls eine Aussage überdie Funktion des Doppelschichtkondensators DLC.OneComparison of this value with given upper and lower limitsalso allows a statement aboutthe function of the double-layer capacitor DLC.
    [0051] Derauf diese Weise erfasste Gesamtzustand des DoppelschichtkondensatorsDLC wird am Ausgang der ÜberwachungseinheitDIAG durch ein Statussignal ST mit entsprechendem Pegel dargestellt.Dieses Statussignal ST zeigt an, ob der DoppelschichtkondensatorDLC fehlerfrei arbeitet oder ob eine Werkstatt zur Überprüfung oderReparatur aufgesucht werden soll.Of thedetected in this way overall state of the double-layer capacitorDLC is at the output of the monitoring unitDIAG represented by a status signal ST with the appropriate level.This status signal ST indicates whether the double-layer capacitorDLC works flawlessly or whether a workshop for review orRepair should be sought.
    [0052] 4 zeigtdie Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispielsnach der Erfindung, die im wesentlichen mit der Schaltung nach 1 identischist, ausser dass bei ihr der Flyback-Transformator Tr0 durch eineSpule L1 ersetzt ist und zusätzlichein Transistor T2, beispielsweise ein PNP-Transistor, und ein dritterWiderstand R3, hinzugefügtsind. 4 shows the circuit of a second embodiment of the invention, which substantially with the circuit according to 1 is identical except that in her the flyback transformer Tr0 is replaced by a coil L1 and in addition a transistor T2, such as a PNP transistor, and a third resistor R3, are added.
    [0053] DieSchaltung weist an der Stelle, an der in 1 der Flyback-TransformatorTr0 zu finden war, eine Spule L1 auf. Der eine Anschluss der SpuleL1 ist mit dem positiven Anschluss V+ und der andere Anschluss einerseitsmit dem Drainanschluss des Schalttransistors T1 und andererseits über eineerste Diode D0 und einen dritten Widerstand R3 mit dem Emitteranschlusseines als Pegelwandler betriebenen Transistors T2 verbunden, dessenBasisanschluss mit dem positiven Anschluss V+ und dessen Kollektoranschlussmit dem zweiten Widerstand R2 und dem invertierenden Eingang desSpannungskomparators KOMP2 verbunden ist. Der erste KondensatorCO ist einerseits mit dem Katodenanschluß der ersten Diode D0 und andererseitsmit dem positiven Anschluß V+verbunden.The circuit points at the point where in 1 the flyback transformer Tr0 was to find a coil L1 on. The one terminal of the coil L1 is connected to the positive terminal V + and the other terminal on the one hand to the drain terminal of the switching transistor T1 and on the other hand via a first diode D0 and a third resistor R3 to the emitter terminal of a transistor operated as a level converter T2 whose base terminal connected to the positive terminal V + and whose collector terminal is connected to the second resistor R2 and the inverting input of the voltage comparator KOMP2. The first capacitor CO is connected on the one hand to the cathode terminal of the first diode D0 and on the other hand to the positive terminal V +.
    [0054] DerAnschluss der Primärwicklungender Einzeltransformatoren Tr1 bis Trn an die Spule L1 erfolgt inder Weise, dass die miteinander verbundenen Wicklungsanfänge mitdem Verbindungspunkt von erster Diode D0 und drittem WiderstandR3 verbunden sind, und dass die miteinander verbundenen Wicklungsendenmit dem positiven Anschluss V+ verbunden sind.Of theConnection of the primary windingsthe individual transformers Tr1 to Trn to the coil L1 takes place inthe way that the interconnected winding starts withthe junction of first diode D0 and third resistorR3 are connected, and that the interconnected coil endsconnected to the positive terminal V +.
    [0055] Die übrige Schaltungist, wie bereits erwähnt, mitderjenigen nach 1 identisch. Auch bei diesemAusführungsbeispielerfolgt die Verbindung der Spule (L1) mit den Einzeltransformatorendurch eine Zweidraht-Busleitung.The rest of the circuit is, as already mentioned, with that after 1 identical. Also in this embodiment, the connection of the coil (L1) takes place with the individual transformers by a two-wire bus line.
    [0056] DieMessung der Entladespannung der Spule L1 muss bei dieser Schaltungauf die am positiven Anschluss V+ liegende Spannung bezogen werden, wasmittels des als Pegelwandler betriebenen PNP-Transistors T2 erfolgt..TheMeasurement of the discharge voltage of the coil L1 must be in this circuitrelated to the positive terminal V + voltage, whichdone by means of the level converter operated as PNP transistor T2 ..
    [0057] IstSchalttransistor T1 leitend gesteuert und seine Drainspannung deshalbniedrig, so sperrt die erste Diode D0 und verhindert somit einenStromfluss von der Spule L1 durch die Basis-Emitter-Diode von TransistorT2 in Sperrichtung.isSwitching transistor T1 conductively controlled and therefore its drain voltagelow, so locks the first diode D0 and thus prevents oneCurrent flow from the coil L1 through the base-emitter diode of transistorT2 in the reverse direction.
    [0058] Dadie auf Potential des positiven Anschlusses V+ liegende Basisspannungvon Transistor T2 nun höherals seine Emitterspannung ist, sperrt Transistor T2 und die Spannungan R2 bzw. am invertierenden Eingang des Spannungskomparators KOMP2beträgt0 Volt.Therethe base voltage lying at the potential of the positive terminal V +from transistor T2 now higherwhen its emitter voltage is off, transistor T2 and the voltage are offat R2 or at the inverting input of the voltage comparator KOMP2is0 volts.
    [0059] Springtnach dem Nichtleitendwerden des Schalttransistors T1 die Spannungan der Spule L1 überdas Potential am positiven Anschluss V+, so wird die erste DiodeD0 leitend und es beginnt ein Strom von der Spule L1 über dieerste Diode D0, den dritten Widerstand R3, Transistor T2 und denzweiten Widerstand R2 zum negativen Anschluss V– (Bezugspotential) zu fließen.jumpsafter the Nichtleitendwerden the switching transistor T1, the voltageon the coil L1 overthe potential at the positive terminal V + becomes the first diodeD0 conductive and it starts a current from the coil L1 on thefirst diode D0, the third resistor R3, transistor T2 and thesecond resistor R2 to the negative terminal V- (reference potential) to flow.
    [0060] DieserStrom erzeugt am zweiten Widerstand R2 eine positive Spannung, welche,wie bei dem Ausführungsbeispielnach 1 beschrieben, grösser als die ReferenzspannungVref1 ist, so dass der Ausgang des Spannungskomparators KOMP2 aufLow-Pegel schaltet, was letztendlich Schalttransistor T1, über dieUndglieder UND2 und UND1 nichtleitend schaltet.This current generates at the second resistor R2, a positive voltage, which, as in the embodiment of 1 described, greater than the reference voltage Vref1, so that the output of the voltage comparator KOMP2 switches to low level, which ultimately switching transistor T1, via the AND gates AND2 and non-conducting switches.
    [0061] Erstwenn die Spule L1 vollständigentladen ist, sinkt deren Entladespannung auf nahezu Bezugspotential,woraufhin der Stromfluss durch den zweiten Widerstand R2 zusammenbrichtund Schalttransistor T1, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 beschrieben,wieder leitend gesteuert wird.Only when the coil L1 is completely discharged, the discharge voltage drops to almost reference potential, whereupon the current flow through the second resistor R2 collapses and switching transistor T1, as in the embodiment according to 1 described, is again controlled conductively.
    [0062] Die übrige Funktionsweiseder Schaltung und das Verfahren zu deren Betrieb sind identisch wiebei dem Ausführungsbeispielnach 1, wie bereits weiter oben beschriebenen.The rest of the operation of the circuit and the method for their operation are identical as in the embodiment according to 1 as already described above.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1]
    Vorrichtung zum Ladungsausgleich der in Reihegeschalteten Kondensatoren eines Doppelschichtkondensators (DLC),mit je einem jedem Kondensator (C1 bis Cn) zugeordneten Einzeltransformator(Tr1 bis Trn), dessen Sekundärwicklungmit dem positiven Anschluss des Kondensators über eine Einzeldiode (D1 bisDn) und mit dem negativen Anschluss direkt verbunden ist, und miteinem Spannungskomparator, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flyback-Transformator(Tr0) vorgesehen ist, dessen Primär- und Sekundärwicklunggegenphasig zueinander gewickelt sind, wobei das Wicklungsende dessenPrimärwicklungmit dem positiven Anschluss (V+) des Doppelschichtkondensators (DLC)und der Wicklungsanfang mit dem Kollektor- oder Drainanschluss einesSchalttransistors (T1) verbunden ist, dass das Wicklungsendeder Sekundärwicklungdes Flyback-Transformators(Tr0) direkt mit dem negativen Anschluss (V–) des Doppelschichtkondensators (DLC)verbunden ist, währendder Wicklungsanfang überdie Reihenschaltung einer ersten Diode (D0) und eines zweiten Widerstandes(R2) mit dem negativen Anschluss (V–) des Doppelschichtkondensators (DLC)verbunden ist, dass ein erster Spannungskomparator (KOMP1)vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang einerseits mit demEmitter- oder Sourceanschlussdes Schalttransistors (T1) und andererseits mit einem ersten Widerstand(R1) verbunden ist, dessen anderer Anschluss mit dem negativen Anschluss(V–) des Doppelschichtkondensators(DLC) verbunden ist, dass ein erstes Undglied (UND1) vorgesehenist, dessen Ausgang mit dem Basis- oder Gateanschluss des Schalttransistors(T1) verbunden ist und dessen einem Eingang ein externes Steuersignal(EN) zugeführtwird, dass ein zweites Undglied (UND2) vorgesehen ist, dessenAusgang mit dem anderen Eingang des ersten Undgliedes (UND1) verbundenist, und dessen einer Eingang mit dem Ausgang des ersten Spannungskomparators(KOMP1) verbunden ist, dass ein zweiter Spannungskomparator (KOMP2)vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang mit dem Verbindungspunktzwischen der ersten Diode D0 und dem zweiten Widerstand (R2) verbundenist, dass eine erste Referenzspannung (Vref1) vorgesehen ist,welche an die nichtinvertierenden Eingänge des ersten (KoMP1) undzweiten Spannungskomparators (KOMP2) angelegt ist, dass derAusgang des zweiten Spannungskomparators (KOMP2) mit dem anderenEingang des zweiten Undgliedes (UND2) verbunden ist, dass eine Überwachungseinheit(DIAG) vorgesehen ist, deren erster Eingang mit dem Ausgang desersten Spannungsvergleichers (KOMP1) verbunden ist, deren zweiterEingang mit dem Ausgang des zweiten Spannungskomparators (KOMP2)verbunden ist, deren dritter Eingang mit dem invertierenden Eingang deszweiten Spannungskomparators (KOMP2) verbunden ist, deren vierterEingang an einer zweiten Referenzspannung (Vref2) liegt, und anderen Ausgang ein Statussignal (ST) abnehmbar ist, dass dieEinzeltransformatoren (Tr1 bis Trn) gleichphasig gewickelt sind,wobei der Wicklungsanfang der Sekundärwicklung jedes Einzeltransformators (Tr1bis Trn) übereine Einzeldiode (D1 bis Dn) mit dem positiven Anschluss des ihmzugeordneten Einzelkondensators (C1 bis Cn) verbunden ist, während dessenWicklungsende direkt mit dem negativen Anschluss des ihm zugeordnetenEinzelkondensators (C1 bis Cn) verbunden ist, dass die Primärwicklungender Einzeltransformatoren (Tr1 bis Trn) parallelgeschaltet sind,wobei der gemeinsame Wicklungsanfang mit dem Verbindungspunkt zwischender ersten Diode (D0) und dem zweiten Widerstand (R2) und das gemeinsameWicklungsende mit dem negativen Anschluss (V–) und mit dem Wicklungsendeder Sekundärwicklungdes Flyback-Transformators (Tr0) verbunden ist.Device for charge compensation of the series-connected capacitors of a double-layer capacitor (DLC), each with a capacitor (C1 to Cn) associated with each individual transformer (Tr1 to Trn), the secondary winding to the positive terminal of the capacitor via a single diode (D1 to Dn) and with is directly connected to the negative terminal, and with a voltage comparator, characterized in that a flyback transformer (Tr0) is provided, the primary and secondary windings are wound in phase opposition to each other, wherein the winding end of the primary winding to the positive terminal (V +) of the double-layer capacitor (DLC) and the winding start is connected to the collector or drain terminal of a switching transistor (T1), that the winding end of the secondary winding of the flyback transformer (Tr0) is directly connected to the negative terminal (V-) of the double-layer capacitor (DLC) the winding start via the series connection a first diode (D0) and a second resistor (R2) to the negative terminal (V) of the double-layer capacitor (DLC) is connected, that a first voltage comparator (KOMP1) is provided, whose inverting input on the one hand to the emitter or source terminal of Switching transistor (T1) and on the other hand connected to a first resistor (R1) whose other terminal is connected to the negative terminal (V-) of the double-layer capacitor (DLC), that a first Andglied (AND1) is provided, whose output to the base or gate of the switching transistor (T1) is connected and to which an input an external control signal (EN) is supplied, that a second AND gate (AND2) is provided, whose output is connected to the other input of the first AND gate (AND1), and whose an input to the output of the first voltage comparator (KOMP1) is connected, that a second voltage comparator (KOMP2) is provided, the inve is connected to the connection point between the first diode D0 and the second resistor (R2), that a first reference voltage (Vref1) is provided which is applied to the non-inverting inputs of the first (KoMP1) and second voltage comparator (KOMP2) the output of the second voltage comparator (KOMP2) is connected to the other input of the second AND gate (UND2) to provide a monitoring unit (DIAG) whose first input is connected to the output of the first voltage comparator (KOMP1) whose second input is connected to Output of the second voltage comparator (KOMP2) whose third input is connected to the inverting input of the second voltage comparator (KOMP2) whose fourth input is connected to a second reference voltage (Vref2) and at the output of which a status signal (ST) is removable; that the individual transformers (Tr1 to Trn) are wound in phase, the beginning of the winding the secondary winding of each individual transformer (Tr1 to Trn) is connected via a single diode (D1 to Dn) to the positive terminal of the individual capacitor (C1 to Cn) assigned to it, while its winding end is connected directly to the negative terminal of the individual capacitor (C1 to Cn) assigned to it. is connected, that the primary windings of the individual transformers (Tr1 to Trn) are connected in parallel, wherein the common winding start with the connection point between the first diode (D0) and the second resistor (R2) and the common coil end connected to the negative terminal (V-) and to the coil end of the secondary winding of the flyback transformer (Tr0).
    [2]
    Vorrichtung zum Ladungsausgleich der in Reihe geschaltetenKondensatoren eines Doppelschichtkondensators (DLC), mit je einemjedem Kondensator (C1 bis Cn) zugeordneten Einzeltransformator (Tr1bis Trn), dessen Sekundärwicklungmit dem positiven Anschluss des Kondensators über eine Einzeldiode (D1 bisDn) und mit dem negativen Anschluss direkt verbunden ist, und miteinem Spannungskomparator, dadurch gekennzeichnet, dass eineSpule (L1) vorgesehen ist, deren einer Anschluss mit dem positivenAnschluss (V+) des Doppelschichtkondensators (DLC) und deren anderer Anschlusseinerseits mit dem Kollektor- oder Drainanschluss eines Schalttransistors(T1) verbunden ist, dass ein PNP-Transistor (T2) vorgesehenist, dessen Basisanschluss mit dem einen Anschluss der Spule (L1)verbunden ist, dessen Emitteranschluss über einen dritten Widerstandund eine erste Diode (D0) mit dem anderen Anschluss der Spule (L1)verbunden ist, und dessen Kollektoranschluss über einen zweiten Widerstandmit dem negativen Anschluss (V–) desDoppelschichtkondensators (DLC) verbunden ist, dass ein erster Spannungskomparator(KOMP1) vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang einerseitsmit dem Emitter- oderSourceanschluss des Schalttransistors (T1) und andererseits miteinem ersten Widerstand (R1) verbunden ist, dessen anderer Anschlussmit dem negativen Anschluss (V–)des Doppelschichtkondensators (DLC) verbunden ist, dass einerstes Undglied (UND1) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem Basis-oder Gateanschluss des Schalttransistors (T1) verbunden ist unddessen einem Eingang ein externes Steuersignal (EN) zugeführt wird, dassein zweites Undglied (UND2) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit demanderen Eingang des ersten Undgliedes (UND1) verbunden ist, unddessen einer Eingang mit dem Ausgang des ersten Spannungskomparators(KOMP1) verbunden ist, dass ein zweiter Spannungskomparator(KOMP2) vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang mit dem Verbindungspunktvon Kollektor des Transistors (T2) und zweitem Widerstand (R2) verbundenist, dass eine erste Referenzspannung (Vref1) vorgesehen ist,welche an die nichtinvertierenden Eingänge des ersten (KoMP1) undzweiten Spannungskomparators (KOMP2) angelegt ist, dass derAusgang des zweiten Spannungskomparators (KOMP2) mit dem anderenEingang des zweiten Undgliedes (UND2) verbunden ist, dass eine Überwachungseinheit(DIAG) vorgesehen ist, deren erster Eingang mit dem Ausgang desersten Spannungskomparators (KOMP1) verbunden ist, deren zweiterEingang mit dem Ausgang des zweiten Spannungskomparators (KOMP2)verbunden ist, deren dritter Eingang mit dem invertierenden Eingang deszweiten Spannungskomparators (KOMP2) verbunden ist, deren vierterEingang an einer zweiten Referenzspannung (Vref2) liegt, und anderen Ausgang ein Statussignal (ST) abnehmbar ist, dass dieEinzeltransformatoren (Tr1 bis Trn) gleichphasig gewickelt sind,wobei der Wicklungsanfang der Sekundärwicklung jedes Einzeltransformators (Tr1bis Trn) übereine Einzeldiode (D1 bis Dn) mit dem positiven Anschluss des ihmzugeordneten Einzelkondensators (C1 bis Cn) verbunden ist, während dessenWicklungsende direkt mit dem negativen Anschluss des ihm zugeordnetenEinzelkondensators (C1 bis Cn) verbunden ist, und dass diePrimärwicklungender Einzeltransformatoren (Tr1 bis Trn) parallelgeschaltet sind,wobei der gemeinsame Wicklungsanfang mit dem Verbindungspunkt zwischender ersten Diode (D0) und dem dritten Widerstand (R3) und das gemeinsameWicklungsende mit dem positiven Anschluss (V+) des Doppelschichtkondensators(DLC) und mit dem einen Anschluss der Spule (L1) verbunden ist.Charge balance device in seriesCapacitors of a double-layer capacitor (DLC), each with oneeach capacitor (C1 to Cn) associated with individual transformer (Tr1to Trn), whose secondary windingwith the positive connection of the capacitor via a single diode (D1 toDn) and is directly connected to the negative terminal, and witha voltage comparator, characterizedthat oneCoil (L1) is provided, whose one connection with the positiveTerminal (V +) of the double-layer capacitor (DLC) and its other terminalon the one hand with the collector or drain terminal of a switching transistor(T1) is connected,that a PNP transistor (T2) is providedwhose base terminal is connected to one terminal of the coil (L1)is connected, its emitter terminal via a third resistorand a first diode (D0) with the other terminal of the coil (L1)is connected, and its collector terminal via a second resistorwith the negative terminal (V-) of theDouble layer capacitor (DLC) is connected to a first voltage comparator(KOMP1) is provided, whose inverting input on the one handwith the emitter orSource terminal of the switching transistor (T1) and on the other hand witha first resistor (R1) is connected, the other terminalwith the negative connection (V-)the double-layer capacitor (DLC) is connected,the existencefirst AND gate (AND1) whose output is connected to the baseor gate terminal of the switching transistor (T1) is connected andwhose input is supplied with an external control signal (EN),thata second AND gate (AND2) is provided whose output is connected to theother input of the first AND gate (AND1) is connected, andone input to the output of the first voltage comparator(KOMP1) is connected,that a second voltage comparator(KOMP2) is provided, whose inverting input to the connection pointconnected by the collector of the transistor (T2) and the second resistor (R2)isa first reference voltage (Vref1) is provided,which to the non-inverting inputs of the first (KoMP1) andsecond voltage comparator (KOMP2) is applied,that theOutput of the second voltage comparator (KOMP2) with the otherInput of the second AND gate (AND2) is connected,that a monitoring unit(DIAG) is provided, whose first input to the output offirst voltage comparator (KOMP1) is connected, the secondInput with the output of the second voltage comparator (KOMP2)whose third input is connected to the inverting input of thesecond voltage comparator (KOMP2) is connected, the fourthInput is at a second reference voltage (Vref2), and onwhose output a status signal (ST) is removable,that theIndividual transformers (Tr1 to Trn) are wound in phase,wherein the winding start of the secondary winding of each individual transformer (Tr1to Trn)a single diode (D1 to Dn) with the positive terminal of itassociated single capacitor (C1 to Cn) is connected during whichWinding end directly to the negative terminal of its associatedSingle capacitor (C1 to Cn) is connected, andthat theprimariesthe individual transformers (Tr1 to Trn) are connected in parallel,wherein the common winding start with the connection point betweenthe first diode (D0) and the third resistor (R3) and the commonWinding end with the positive terminal (V +) of the double-layer capacitor(DLC) and connected to the one terminal of the coil (L1).
    [3]
    Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Einzeltransformatoren (Tr1 bis Trn) und die EinzeldiodenD1 bis Dn zusammen mit den Einzelkondensatoren (C1 bis Cn) im Gehäuse desDoppelschichtkondensators (DLC) angeordnet sind.Device according to Claim 1 or 2, characterizedthat the individual transformers (Tr1 to Trn) and the single diodesD1 to Dn together with the single capacitors (C1 to Cn) in the housing of theDouble layer capacitor (DLC) are arranged.
    [4]
    Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Verbindung des Flyback-Transformators (Tr0) oder der Spule(L1) mit den Einzeltransformatoren durch eine Zweidraht-Busleitungerfolgt.Device according to Claim 1 or 2, characterizedthat the connection of the flyback transformer (Tr0) or the coil(L1) with the individual transformers through a two-wire bus linehe follows.
    [5]
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein erster Kondensator (CO) vorgesehen ist, welcher einerseitsmit dem Katodenanschluss der ersten Diode (D0) und andererseitsmit dem negativen Anschluss (V–)verbunden ist.Device according to claim 1, characterized in thatthat a first capacitor (CO) is provided, which on the one handwith the cathode terminal of the first diode (D0) and on the other handwith the negative connection (V-)connected is.
    [6]
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass ein erster Kondensator (CO) vorgesehen ist, welcher einerseitsmit dem Katodenanschluß derersten Diode (D0) und andererseits mit dem positiven Anschluß (V+) verbundenist.Device according to claim 2, characterized in thatthat a first capacitor (CO) is provided, which on the one handwith the cathode terminal offirst diode (D0) and on the other hand connected to the positive terminal (V +)is.
    [7]
    Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb selbstgesteuerterfolgt, wobei Schalttransistor (T1) leitend gesteuert wird,solange ein externes Steuersignal (EN) vorliegt und solange dieSpannung an der Sekundärwicklungdes Flyback-Transformators (Tr0) oder an der Spule (L1) unterhalbeines vorgegebenen Wertes liegt, nichtleitend gesteuert wird,wenn der durch die Primärwicklungdes Flyback-Transformators (Tr0) oder durch die Spule (L1) fließende Stromeinen vorgegebenen Wert erreicht, und nichtleitend gesteuertbleibt, solange die Spannung an der Sekundärwicklung des Flyback-Transformators(Tr0) oder an der Spule (L1) einen vorgegebenen Wert übersteigtoder das externe Steuersignal (EN) nicht vorliegt.Method for operating the device according to claim 1 or 2, characterized in that the operation is self-controlled, switching transistor (T1) is conductively controlled, as long as an external control signal (EN) is present and as long as the voltage at the secondary winding of the flyback transformer (Tr0 ) or at the coil (L1) is below a predetermined value, is non-conducting controlled when the current flowing through the primary winding of the flyback transformer (Tr0) or through the coil (L1) current is a PREFERENCE value is reached, and non-conducting controlled, as long as the voltage at the secondary winding of the flyback transformer (Tr0) or on the coil (L1) exceeds a predetermined value or the external control signal (EN) is not present.
    [8]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dassdie am Ausgang des ersten Spannungskomparators (KOMP1) messbare,der Ladezeitdauer entsprechende Signaldauer und die am Ausgang des zweitenSpannungskomparators (KOMP2) messbare, der Entladezeitdauer desFlyback-Transformators (Tr0) oder der Spule (L1) entsprechende Signaldauer inder Überwachungsschaltung(DIAG) jeweils mit einem oberen und einem unteren Grenzwert verglichenwird, und dass von einem einwandfreien Zustand des Doppelschichtkondensators(DLC) und der Ladungsausgleichschaltung ausgegangen wird, solangedie gemessenen Werte innerhalb der Grenzwerte liegen, und dassdie Überwachungsschaltung(DIAG) ein diesem Zustand entsprechendes Statussignal (ST) ausgibt.Method according to claim 1 or 2, characterizedthatthe measurable at the output of the first voltage comparator (KOMP1),the charging period corresponding signal duration and at the output of the secondVoltage comparator (KOMP2) measurable, the discharge time of theFlyback transformer (Tr0) or the coil (L1) corresponding signal duration inthe monitoring circuit(DIAG) are each compared with an upper and a lower limitwill, andthat of a perfect condition of the double-layer capacitor(DLC) and the charge balance circuit is assumed, as long asthe measured values lie within the limits, andthatthe monitoring circuit(DIAG) outputs a status signal (ST) corresponding to this state.
    [9]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die bei einem Entladevorgang des Flyback-Transformators (Tr0)oder der Spule (L1) nach dem Einschwingvorgang messbare Amplitudeder gleichgerichteten Entladespannung proportional zu der momentanniedrigsten Spannung eines Einzelkondensators (C1 bis Cn) des Doppelschichtkondensators(DLC) ist.Method according to claim 1 or 2, characterizedthat when unloading the flyback transformer (Tr0)or the coil (L1) after the transient measurable amplitudethe rectified discharge voltage proportional to the momentarylowest voltage of a single capacitor (C1 to Cn) of the double-layer capacitor(DLC) is.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dassdie nach dem Einschwingvorgang messbare Amplitude der gleichgerichtetenEntladespannung in der Überwachungsschaltung(DIAG) jeweils mit einem oberen und einem unteren Grenzwert verglichenwird, dass von einem einwandfreien Zustand des Doppelschichtkondensators(DLC) ausgegangen wird, solange die gemessenen Werte innerhalb derGrenzwerte liegen, und dass die Überwachungsschaltung (DIAG)ein diesem Zustand entsprechendes Statussignal (ST) ausgibt.Method according to claim 8 or 9, characterizedthatthe measurable after the transient amplitude of the rectifiedDischarge voltage in the monitoring circuit(DIAG) are each compared with an upper and a lower limitbecomes,that of a perfect condition of the double-layer capacitor(DLC) is assumed as long as the measured values within theLimits are, andthat the monitoring circuit (DIAG)a status signal (ST) corresponding to this state is output.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    DE10347252B4|2008-12-04|Circuit for measuring the ionization current in a combustion chamber of an internal combustion engine
    DE102007003575B4|2009-01-29|Lighting control device for a vehicle lighting device
    EP1212799B1|2005-07-20|Vorrichtung zum ansteuern wenigstens eines kapazitiven stellgliedes
    EP1603219B1|2013-12-18|Verfahren und Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur |
    DE60027037T2|2006-08-31|ELECTRICAL ENERGY STORAGE DEVICE CONTROLLING CELL ENERGY AND CONTROL METHOD OF THIS CELL ENERGY
    EP1711990B1|2010-09-15|Vorrichtung und verfahren zum ladungsausgleich der in reihe geschalteten kondensatoren eines doppelschichtkondensators
    EP2501588B1|2018-01-03|Bordnetz und verfahren und vorrichtung zum betreiben des bordnetzes
    EP1784910B1|2010-10-13|Spannungsregler mit überspannungsschutz
    EP0176800B1|1990-05-30|Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Schaltzustands eines Abschaltthyristors
    EP1463189B1|2007-05-02|Hilfsspannungsquelle für einen spannungsseitigen NMOS-Transistor
    DE4430670B4|2006-02-23|Control device for an electric generator / engine for an internal combustion engine
    DE102013111675A1|2014-04-24|METHOD AND CONTROL FOR DETERMINING A DEGAUSSING ZERO POWER TIME FOR A SWITCHING POWER SUPPLY
    DE19723456C2|2003-03-27|Fault detection device for electrical consumers
    EP2888800B1|2020-01-22|Notlichtgerät
    EP2369708A1|2011-09-28|Schutzschalteinrichtung für ein Solarmodul
    EP1527470B1|2007-12-19|Steueranordnung für einen elektromagnetischen antrieb
    EP1211794B1|2005-07-06|Verfahren zur Regulierung des Ausgangsstroms und/oder der Ausgangsspannung eines Schaltnetzteils
    WO2004016472A1|2004-02-26|Steuergerät in einem fahrzeug
    EP0609875B1|1996-04-24|Verfahren zum Begrenzen der Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators in einer Steuerschaltung eines Resonanzwandler-Schaltnetzteils und Steuerschaltung für ein Resonanzwandler-Schaltnetzteil
    DE102008064659A1|2010-04-15|Circuit arrangement and drive circuit for a power supply, computer power supply and method for switching a power supply
    DE102005021821A1|2006-02-16|Power source device and charge control method therefor
    DE102004031394B4|2016-03-31|DC-DC converter and method for converting a DC voltage
    EP1593188A1|2005-11-09|Vorrichtung zur energieversorgung eines zweispannungs-bordnetzes
    DE102005025902A1|2005-12-29|Power supply device and vehicle light
    DE112010001775T5|2012-08-02|Control device of a transformer coupling type booster
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2007520186A|2007-07-19|
    DE502005010258D1|2010-10-28|
    EP1711990B1|2010-09-15|
    DE102004005136B4|2008-05-08|
    KR20070006762A|2007-01-11|
    CN1943091A|2007-04-04|
    US20070127274A1|2007-06-07|
    WO2005074092A1|2005-08-11|
    JP4072187B2|2008-04-09|
    EP1711990A1|2006-10-18|
    US7312596B2|2007-12-25|
    CN100446380C|2008-12-24|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-09-04| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
    2008-11-06| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-09-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-11-27| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20140902 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410005136|DE102004005136B4|2004-02-02|2004-02-02|Device and method for charge equalization of the series-connected capacitors of a double-layer capacitor|DE200410005136| DE102004005136B4|2004-02-02|2004-02-02|Device and method for charge equalization of the series-connected capacitors of a double-layer capacitor|
    KR1020067017697A| KR20070006762A|2004-02-02|2005-01-07|2층 커패시터의 직렬 접속된 커패시터들의 전하를 등화하기위한 장치 및 방법|
    EP20050707747| EP1711990B1|2004-02-02|2005-01-07|Vorrichtung und verfahren zum ladungsausgleich der in reihe geschalteten kondensatoren eines doppelschichtkondensators|
    JP2006550152A| JP4072187B2|2004-02-02|2005-01-07|２重層キャパシタの直列接続されたキャパシタの充電を補償するための装置および方法|
    DE200550010258| DE502005010258D1|2004-02-02|2005-01-07| in reihe geschalteten kondensatoren eines doppelschichtkondensators|
    US10/587,921| US7312596B2|2004-02-02|2005-01-07|Device and method for equalising the charge of serially connected capacitors belonging to a double layer capacitor|
    CNB2005800108725A| CN100446380C|2004-02-02|2005-01-07|用于双层电容器的串联电容器的电荷平衡的装置和方法|
    PCT/EP2005/050050| WO2005074092A1|2004-02-02|2005-01-07|Vorrichtung und verfahren zum ladungsausgleich der in reihe geschalteten kondensatoren eines doppelschichtkondensators|
    [返回顶部]