Brusa BSC623 User manual

USER’s MANUAL
BETRIEBSANLEITUNG
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc
DC/DC – Converte
r
DC/DC - Wandle
r
BSC623
-
12V
BRUSA Elektronik AG [email protected]
CH - 9466 Sennwald www.brusa.biz

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
Inhaltsverzeichnis
Table of contents 1Vor der Inbetriebnahme Before operation............................................................... 3
2Sicherheitsmassnahmen For safe use of this unit ................................................... 4
3Lieferumfang Scope of delivery............................................................... 6
4Spezifikationen Specifications .................................................................... 7
4.1 Übersicht Overview ................................................................................ 7
4.2 Einführung Introduction ............................................................................ 8
4.3 Terminologie Terminology ............................................................................ 8
4.4 Elektrische Eckdaten Electrical parameters............................................................. 8
4.5 Mechanische Eckdaten Mechanical parameters........................................................ 10
4.6 Blockschaltbild Block diagram...................................................................... 10
5Schnittstellen Interfaces......................................................................... 11
5.1 Leistungsanschlüsse Power connectors ................................................................ 11
5.2 Steueranschluss Control interface .................................................................. 12
6Technische Eigenschaften Technical characteristics................................................ 20
6.1 Interne Stromversorgungen Internal power supplies ....................................................... 20
6.2 Zuverlässigkeit Reliabilty .............................................................................. 22
6.3 EMV – Betrachtungen EMC – considerations......................................................... 26
7Inbetriebnahme des Gerätes Start-up the device .......................................................... 31
7.1 Befestigung des Geräts im Fahrzeug Mounting of the device in the vehicle .................................. 31
7.2 Anschluss des Gerätes Connecting the device......................................................... 32
7.3 Bedienung des Gerätes Operation of the device ....................................................... 33
7.4 Programmieren der Firmware Download the firmware ....................................................... 33
8Garantie Warranty .......................................................................... 41
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 2 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
1 Vor der Inbetriebnahme
Before operation
Geschätzter Kunde!
Mit dem BRUSA DC/DC-Wandler BSC623-12V haben
Sie ein sehr leistungsfähiges und vielseitiges Gerät er-
worben. Um dessen Vorzüge zu nutzen und jegliche
Gefahr für Mensch und Material zu vermeiden, lesen
Sie bitte vor der Inbetriebnahme diese Anleitung sorg-
fältig durch. Wir empfehlen Ihnen die Anleitung für spä-
teres Nachschlagen aufzubewahren.
Änderungen an der Betriebsanleitung sind vorbehalten
und werden nicht angekündigt. Holen Sie sich bitte die
aktuelle Version von unserer Homepage:
www.brusa.biz.
Dear Customer!
With the BRUSA DC/DC-Converter BSC623-12V you
purchased a powerful and versatile product. To take
advantage of its features and to avoid danger for man
and material please read the operating instructions
carefully before operating the unit. We recommend to
keep the user’s manual for later reference.
Changes to the user’s manual are subject to further de-
velopment of the device and won’t be announced.
Please download the latest version of this manual on:
www.brusa.biz.
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 3 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
2 Sicherheitsmassnahmen
For safe use of this unit
Zu Ihrer Sicherheit For your safety
• Lesen Sie die Anleitung gründlich. • Read the manual carefully.
• Bitte beachten Sie, dass sorgloser Umgang mit hö-
heren Gleichspannungen zu sehr gefährlichen und
lebensbedrohenden Situationen führen kann.
• Please note that careless handling of high DC volt-
ages can be very dangerous and lethal.
• Das Gerät produziert Abwärme. Unvorsichtige Be-
rührung kann zu Verbrennungen führen.
Bitte keine leicht entzündbaren Gegenstände in der
Nähe des Gerätes montieren.
• This unit produces waste heat. Touching the hot
unit can lead to injuries and burnings.
Please do not install easy flammable material close
to the unit.
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 4 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
Zu Ihrer Sicherheit
• Lassen Sie das Gerät durch einen Fachmann im
Fahrzeug installieren und in Betrieb nehmen.
• Öffnen Sie keinesfalls das Gerät ohne vorherige
Rücksprache mit dem Werk.
• Stecken Sie niemals die Hochspannungsstecker ein
ohne vorher sicherzustellen, dass am Stecker keine
Hochspannung anliegt (z.B.: im Fahrzeug durch
Schütze).
• Trennen Sie niemals die Hochspannungsstecker
vom Gerät ohne vorher sicherzustellen, dass keine
Hochspannung mehr anliegt.
• Verwenden Sie einen Isolationswächter für die Ü-
berwachung der galvanischen Trennung zwischen
Hoch- und Niederspannungskreis.
For your safety
• Have the unit installed and made operational by a
skilled professional.
• Do not open the unit without contacting the manu-
facturer before.
• Do not connect the high voltage connectors before
being sure that there is no high voltage on the con-
nector itself (e.g.: in a vehicle by contactors).
• Never disconnect the high voltage connectors be-
fore being sure that there is no high voltage on the
DC-link anymore.
• Use an isolation failure detector in order to monitor
the galvanic isolation between the high and the low
voltage DC-link.
Um einen Schaden am Gerät zu vermeiden
• Sorgen Sie für ausreichende Kühlung des Gerätes.
Eine niedrige Kühlwassertemperatur kann die Le-
bensdauer beträchtlich erhöhen.
• Vermeiden Sie den Betrieb nahe an Wärmequellen
oder in direkter Sonnenstrahlung.
• Trotz des hohen IP-Schutzes empfehlen wir, das
Gerät soweit als möglich von Umwelteinflüssen wie
Regen oder Spritzwasser zu schützen.
To prevent from damage of the device
• Ensure sufficient cooling of the device. A low tem-
perature of the cooling water has a considerable
positive effect on the lifetime.
• Avoid operation of the device next to a heat source
or in direct sunlight.
• Even though the high IP-protection we recommend
to not expose the unit to rain or splash water.
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 5 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
3 Lieferumfang
Scope of delivery
Für einen betriebsbereiten DC/DC-Wandler
sind folgende Teile notwendig:
A complete set to run the DC/DC-converter:
• DC/DC-Wandler BSC623-12V
• DC/DC-converter BSC623-12V
• Harting Hochspannungssteckverbindung kunden-
seitig HAN-Modular Compact:
 Tüllengehäuse gerade HAN-Modular Compact
 Trägergehäuse HAN-Modular Compact
 Buchseneinsatz HAN CC
 4mm2Krimpkontaktbuchsen
 Kabelverschraubung HSK-M-EMV M25x1.5 für
Kabeldurchmesser 9-16mm
• Harting High voltage connector customer side HAN-
Modular Compact:
 Hood top entry HAN-Modular Compact
 Carrier hood HAN-Modular Compact
 Socket module HAN CC
 4mm2crimp contact plug sockets
 Cable gland HSK-M-EMV M25x1.5 for cable
diameter 9-16mm
• Niederspannungssteckverbindung kundenseitig:
 Pluspolsteckergehäuse für 50mm2-Kabel
 MC-Kontakt SP10AR-N/50
 O-Ring
 M3x5 Gewindestift
 M8/50mm2 gerader Kabelschuh für 12V-
Minusanschluss
 M8/50mm2abgewinkelter Kabelschuh für 12V-
Minusanschluss
• Low voltage connectors customer side:
 Plus pole connector housing for 50mm2-cable
 MC-contact SP10AR-N/50
 O-ring seal
 M3x5 set screw
 M8/50mm2straight cable shoe for 12V-minus
connection
 M8/50mm2right angle cable shoe for 12V-
minus connection
• 23-poliger Steuerstecker mit Krimpkontakten:
 AMPSEAL Buchse: 770680-1
 AMPSEAL Kontakte: 770854-1
 Drahtquerschnitt: 0.5mm2
• 23-pole control connector with crimp contacts:
 AMPSEAL socket: 770680-1
 AMPSEAL contacts: 770854-1
 Wire cross section: 0.5mm2
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 6 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
4 Spezifikationen
Specifications
4.1 Übersicht
Overview
Wasseranschlüsse
Cooling pipes
Befestigungslöcher
Mounting holes
LV-Minuspol
LV-Minus pole
Druckausgleichs - Membran
Pressure balance membrane
LV-Pluspol Leistungstecker
LV-Plus pole power connector
HV-Leistungstecker
HV-power connector
Steuerstecker
Control connector
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 7 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
4.2 Einführun
g
Introduction
Der BSC623-12V ist ein bidirektionaler DC/DC-Wandler
mit galvanischer Trennung zwischen dem Hochspan-
nungs- und Niederspannungskreis. Das Gerät basiert
zum einen auf einer serien-resonant arbeitenden Trafo-
stufe, durch welche die galvanische Trennung realisiert
wird. Zum anderen kann durch zwei zur Rippelreduzie-
rung verzahnt arbeitende Hochsetz-/Tiefsetzsteller die
gewünschte Spannung im jeweiligen Betriebsmodus
eingestellt werden. Aufgrund der resonanten Topologie
der Trafostufe und der sogenannten Autokommutierung
des Hochsetz-/Tiefsetzstellers werden nicht nur Verlus-
te auf ein Minimum begrenzt, sondern auch hervorra-
gende EMV-Eigenschaften erreicht.
The BSC623-12V is a bidirectional DC/DC-Converter
with galvanic isolation between the high voltage and
low voltage circuit. The device is based on one hand
upon a series-resonant operating transformer stage,
which ensures the galvanic isolation. On the other hand
two buck/boost-converters, that are operated inter-
leaved in order to reduce ripple currents, allow to adjust
the required voltage level in the corresponding opera-
tion mode. Due to the resonant topology of the trans-
former stage and the so-called Autocommutation of the
buck/boost-converter not only losses are reduced to a
minimum but also an excellent EMC-behavior is ob-
tained.
4.3 Terminolo
g
ie
Terminology
• Hochspannung, Leistungsanschluss (HV):
 Fuel Cell Circuit (FCC), Battery Circuit (BC)
• Niederspannung, Leistungsanschluss (LV):
 Bordnetz (AUX)
• Niederspannung, Steueranschluss (LV):
 Bordnetz (AUX)
• High voltage, Power interface (HV):
 Fuel cell circuit (FCC), Battery circuit (BC)
• Low voltage, Power interface (HV):
 Auxiliary supply (AUX)
• Low voltage, Control interface (LV):
 Auxiliary supply (AUX)
4.4 Elektrische Eckdaten
Electrical parameters
Value Unit Remarks
Hochspannungsseite High voltage side
Min. Spannung, eingeschränkte Leistung 170 V ULVmax = 14V Min. voltage, reduced performance
Min. Spannung, volle Leistung 190 V Min. voltage, full performance
Max. Spannung, volle Leistung 425 V Max. voltage, full performance
Überspannung, Abschalten der Leistungsstufe >460 V Overvoltage, shut down of power stage
Max. Spannung, kein Betrieb >600 V Gerät kann beschädigt warden / device may be
damaged
Max. voltage, no operation
Verpolung Sicherung löst aus / fuse may blow Reverse polarity
Niederspannungsseite Low voltage side
Nennspannung 14.0 V +/-0.1V Rated voltage
Min. Spannung, volle Leistung 8.0 V Min. voltage, full performance
Max. Spannung, volle Leistung 16.0 V Max. voltage, full performance
Überspannung, Abschaltung der Leistungsstufe >20.0 V Overvoltage, shut down of power stage
Max. Spannung, kein Betrieb, max. 1min. >25.0 V Gerät kann beschädigt warden / device may be
damaged
Max. voltage, no operation, max. 1min.
Verpolung Sicherung löst aus / fuse may blow Reverse polarity
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 8 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
Leistungsdaten Power rating
LV-Dauerstrom 200 A Continuous LV current
LV-Spitzenstrom 250 A Peak buck mode LV current
HV-Dauerstrom Hochsetzbetrieb 3.6 A @ UHV = 400V, ULV = 8V, η= 90% Continuous boost mode HV current
HV-Spitzenstrom Hochsetzbetrieb 4.5 A @ UHV = 400V, ULV = 8V, η= 90% Peak boost mode HV current
Dauerleistung Tiefsetzbetrieb 2.8 kW @ Nennspannung / @ rated voltage Continuous buck mode output power
Spitzenleistung Tiefsetzbetrieb 3.5 kW @ Nennspannung / @ rated voltage Peak buck mode output power
Dynamisches Verhalten Dynamic performance
Sprungantwort LV-Spannung <500 us ULV_com = 13.0V →14.0V, ILV = 150A, Buck mode LV voltage command step response
Sprungantwort HV-Spannung <500 us UHV_com = 300V →310V; boost mode,
Last auf HV: 2x230V/2kW Lampen /
Load on HV: 2x230V/2kW lamps
HV voltage command step response
Regelgrenzfrequenz 1 kHz PWM-Stellgrösse auf 1kHz begrenzt / PWM com-
mand value limited to 1kHz
Critical regulation frequency
Standby mode Standby mode
55.2 uA @ UHV = 0V, ULV = 12V, enable = low
232.9 mA @ UHV = 0V, ULV = 12V, enable = high
Stromaufnahme an AUX (Steuerstecker)
5.4 mA @ UHV = 280V, ULV = 12V, enable = high
Current consumption at AUX (Control connector)
Galvanische Isolation Galvanical isolation
100 VDC Max. Spannung während Betrieb / max. value du-
ring operation
Spannungsfestigkeit zwischen HV und LV
3000 VDC Max. Spannung ausserhalb des Betriebs / max.
value when not operated
Withstand voltage between HV and LV
Steuerschaltkreise Galvanisch getrennt von Leistungskreis / galvani-
cally isolated from power circuit
Control circuit
Min. Spannung für Signale am Steuerstecker (AUX) 7 V Min. voltage for signals of control connector (AUX)
Max. Spannung für Signale am Steuerstecker (AUX) 32 V Max. voltage for signals of control connector (AUX)
Tiefsetzbetrieb: LV-Spannungsregelung mit HV-
Unterspannungsbegrenzung und Stromlimits
Buck mode: LV voltage control with HV undervoltage
limit and current limits
Hochsetzbetrieb: HV-Spannungsregelung mit LV-
Unterspannungsbegrenzung und Stromlimits
Boost mode: HV voltage control with LV undervoltage
limit and current limits
LV-Spannung Messbereich 0…20.0 V LV voltage signal range
LV-Spannung Signalgenauigkeit +/-1 % Bezogen auf Skalenende / related to scale maxi-
mum value
LV voltage signal accuracy
HV-Spannung Messbereich 0…500.0 V HV voltage signal range
HV-Spannung Signalgenauigkeit +/-1 % Bezogen auf Skalenende / related to scale maxi-
mum value
HV voltage signal accuracy
HV (Low Side)-Strom Messbereich +/-31.25 A HV (low side) current signal range
HV (Low Side)-Strom Signalgenauigkeit +/-3.5 % LEM HV (low side) current signal accuracy
Taktfrequenzen Switching frequencies
Trafostufe 220 kHz Transformer stage
Hoch-/Tiefsetzsteller, min. 30 kHz @ UHV = 170V, ULV = 14.0V, ILV = 250A Buck/Boost stage, min.
Hoch-/Tiefsetzsteller, max. 135 kHz @ UHV = 425V, ULV = 16.0V, ILV = 250A Buck/Boost stage, max.
Wirkungsgrad Efficiency
Typical 93.5 % @ UHV = 280V, ULV = 14.0V, ILV = 150A Typical
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 9 / 41

Betriebsanleitung BSC623-12V User’s manual BSC623-12V
4.5 Mechanische Eckdaten
Mechanical parameters
Kühlung Thermal
Kühlmedium 50% Water, 50% Ethylenglycol Coolant medium
Kühlmittelvolumen 225 ml Inklusive Anschlussstutzen / Including nozzle Coolant volume
Min. Kühlmitteltemperatur -40 °C Min. coolant temperature
Max. Kühlmitteltemperatur 65 °C Max. coolant temperature
Durchflussrate >4 l/min Cooling flow rate
Druckabfall <0.1 bar @ 4l/min Pressure loss
Max. statischer Druck 2 bar Max. static pressure
Umgebungstemperaturbereich (Lagerung) -40...105 °C Ambient temperature range (storing)
Umgebungstemperaturbereich (Betrieb) -40….85 °C Ambient temperature range (operating)
Mechanik Mechanical
Material AlMgSi1 Korrosionsfestes Aluminium / Corrosion-resistant
aluminum
Material
Länge 300 mm Length
Breite 150 mm Width
Höhe 70 mm Height
Volumen 3.15 l Ohne Stecker / without connectors Volume
Gewicht 4.7 kg Weight
IP-Schutz IP65 IP-protection
Wasserdichte Druckausgleichsmembran Integriert / Integrated Waterresistent pressure balance
Aussendurchmesser Kühlwasserstutzen 16 mm Outer diameter of coolant pipe
4.6 Blockschaltbild
Block diagram
Resonant galvanically isolated
bidirectional DC/DC -converter with
constant voltage ratio 10:1
AC
DC
DC
AC
Low Voltage
8…16VDC
max. 250A
Max. voltage
loss: +/-0,5V
Low
voltage
filter
High voltage
170…425VDC
max. 21A
Resonant bidirectional
buck/boost - converte
r
with variable voltage
ratio 0,18…0,87
75…165VDC
max. 25A
High
voltage
filter
10 : 1
BSC623-12V_User_Manual_090615.doc 10 / 41