CN116569459A - 直流电压转换器装置、用于电动车的车载电网和用于运行直流电压转换器装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个并联地布置的直流电压转换器的直流电压转换器装置。所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器在此被设定到不同的目标输出电压上。由此能够进行具有多个直流电压转换器的直流电压转换器装置的稳定运行。

Description

直流电压转换器装置、用于电动车的车载电网和用于运行直 流电压转换器装置的方法

技术领域

本发明涉及一种直流电压转换器装置以及一种用于运行直流电压转换器装置的方法。本发明还涉及一种用于电动车的车载电网。

背景技术

完全或至少部分地用电驱动的车辆通常拥有电能存储器、像例如牵引电池。这种牵引电池提供为了驱动电动车所必需的电能。所述牵引电池通常提供数百伏的输出电压并且为车辆的所谓的高压电网馈电。此外，这样的车辆通常包括多个电负载，所述电负载通过低压电网用较小的电压来供给。为了使高压电网和低压电网耦合并且尤其为了将电能从高压电网传输到低压电网中，能够设置所谓的直流电压转换器，所述直流电压转换器将高压电网的直流电压转换成低压电网的直流电压。

公开文献DE 10 2009 028 147 A1描述了一种用于电动车的车载电网的电路装置，其中设置了用于在两个车载电网部件之间进行耦合的直流电压转换器(DC/DC转换器)。

发明内容

本发明提供具有独立权利要求的特征的一种直流电压转换器装置、一种用于运行直流电压转换器装置的方法和一种用于电动车的车载电网。其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。

因此规定：

一种具有多个直流电压转换器的直流电压转换器装置。所述多个直流电压转换器分别设计用于将共同的输入直流电压转换为输出直流电压。此外，所述直流电压转换器分别设计用于在共同的节点上提供经转换的输出直流电压。为此，各个直流电压转换器能够在输出侧在节点处相互电耦合。在所述多个直流电压转换器中的至少两个直流电压转换器中，设定了不同的目标输出电压。

此外规定：

一种用于电动车的车载电网，所述车载电网具有高压电网、低压电网和按本发明的直流电压转换器装置。所述高压电网设计用于与高压电能存储器耦合。尤其所述高压电网能够在直流电压转换器装置上提供直流电压。为此，所述直流电压转换器装置在输入端上与高压电网电耦合。此外，所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器在共同的节点处与低压电网电耦合。

最后规定：

一种用于运行具有多个直流电压转换器的直流电压转换器装置的方法。直流电压转换器中的每个直流电压转换器设计用于将共同的输入直流电压转换为输出直流电压并且在共同的节点处提供经转换的输出直流电压。所述方法包括用于在所述多个直流电压转换器中的至少两个直流电压转换器中设定不同的目标输出电压的步骤。

本发明的优点，本发明基于以下认识，即：直流电压转换器的最大的输出电流或者最大的输出功率通常受到了限制。为了提高输出功率，能够将多个直流电压转换器并联连接。在此，通常必须采取附加的措施，以便使各个直流电压转换器彼此同步并且必要时避免在调节直流电压转换器时的不稳定性。

因此，本发明的构思是，考虑到这种认识并且提供一种可靠的并且尽可能简单的具有多个并联的直流电压转换器的直流电压转换器装置。为此而规定，在具有多个直流电压转换器的直流电压转换器装置中，各个直流电压转换器被设定到略微不同的目标输出电压上。通过这种方式能够使所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器不同地被给予优先权。这能够实现在各个直流电压转换器的运行特性中的协调，而不必为此借助于附加的连接或控制机构使各个直流电压转换器彼此同步。所述各个直流电压转换器能够通过这种方式个体地来运行和调节。在此不需要所述直流电压转换器的各个调节的数据交换或其他方式的同步。

所述各个直流电压转换器的目标输出电压在此分别规定了应该通过直流电压转换器的相应的调节回路设定的目标输出电压。如果直流电压转换器的输出电流或者输出功率达到最大允许的或者预先给定的数值，那么相应的直流电压转换器不再能够维持预先给定的目标输出电压。因此，相应的直流电压转换器将会由于输出电流或者输出功率的限制而提供较低的输出电压。

因为所述按本发明的直流电压转换器装置的各个直流电压转换器被设定到不同的目标输出电压上，所以在超过直流电压转换器的最大的输出功率或者最大的输出电流时所述输出电压能够一直下降，直至这个直流电压转换器的输出电压达到或者低于另一个直流电压转换器的目标输出电压。因此，这另一个直流电压转换器的调节回路将激活所述另一个直流电压转换器并且同样提供输出电流或者输出功率。

然而，因为本发明不限于仅仅两个直流电压转换器，此外具有两个以上的直流电压转换器的直流电压转换器装置也是可能的，其中各个直流电压转换器能够被设定到不同的目标输出电压上，从而随着在直流电压转换器装置的输出侧上的负荷的增大和伴随而来的电压降而逐渐地越来越多的直流电压转换器装置的直流电压转换器主动地提供输出功率或者输出电流，直至能够达到稳定的工作点。

所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器在此原则上能够是任意合适的直流电压转换器，这些直流电压转换器适合于根据预先给定的目标输出电压将输入直流电压转换为输出直流电压。在此，如之前已经引用的那样，各个直流电压转换器能够分别具有不取决于其他直流电压转换器的个体的调节和操控。

例如所述直流电压转换器装置能够由电动车的高压电网馈电并且在输出侧供给该车辆的低压电网。通过这种方式，例如所述低压电网中的电负载能够通过直流电压转换器装置由牵引电池的电能供给。在此，随着在低压侧上的功率需求的上升，所述直流电压转换器中的一个或多个逐渐会达到其最大的功率输出并且接着在低压侧上的电压下降。随着低压侧上的电压的降低，接着达到或者低于所述直流电压转换器装置的另一个直流电压转换器的目标输出电压，使得这些直流电压转换器也主动地执行从高压侧到低压侧的电压转换。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器装置的多个直流电压转换器中的每个直流电压转换器都被设定到不同的目标输出电压上。通过这种方式，可能的是，逐级地逐渐随着输出侧上的负荷的增加逐步地激活另一个直流电压转换器并且由此提供用于从输入侧到输出侧的功率转换的贡献。因此，通过为直流电压转换器装置的不同的直流电压转换器设定不同的目标输出电压、即目标值，能够设定各个直流电压转换器的工作点，而各个直流电压转换器不必通过数据线路或同步线路来彼此同步。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器设计用于在重启或初始化时分别设定不同的目标输出电压。通过这种方式，在每次重启时或者在所述直流电压转换器装置中的直流电压转换器每次初始化时分别用其它目标输出电压来进行各个直流电压转换器的配置。由此可能的是，在每次重启时或者在每次初始化时给予各个直流电压转换器的新的不同的优先权。因此，例如可能的是，各个直流电压转换器交替地被给予更高的优先权，从而使所述直流电压转换器装置中的所有直流电压转换器经受更均匀的负荷。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器装置的直流电压转换器设计用于在重启或初始化时从一组预先确定的目标输出电压中分别周期性地选出目标输出电压并且设定所选出的目标输出电压。通过这种方式，例如能够定义一组预先给定的目标输出电压。在每次重启或者每次初始化时，直流电压转换器随后根据预先给定的方案或者周期性地从这组预先给定的目标输出电压中选出预先给定的目标输出电压之一。在此，所述目标输出电压的预先给定的组能够在每个直流电压转换器中个体地被预先给定。例如，在所有直流电压转换器中，相同的目标输出电压能够被指定为组，其中但是在此各个直流电压转换器如此被配置，使得各个直流电压转换器从这个组中分别选择不同的目标输出电压。通过这种方式，例如能够在全部直流电压转换器中按照预先给定的方案、例如旋转地为每个直流电压转换器个体地从目标输出电压组中确定并且设定目标输出电压。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器设计用于分别将输出电流限制到最大值。原则上任意其它适当的措施也是可能的，以便限制直流电压转换器的最大输出功率。

如果直流电压转换器的输出电流或者输出功率达到预先给定的最大值，那么在输出侧上存在另一负荷时所述直流电压转换器的调节回路不能继续维持目标输出电压，从而在输出侧所述输出电压的数值下降。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器能够分别具有个体的最大的输出电流或者最大的输出功率。尤其所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器的输出电流或者输出功率能够是不同的。然而原则上，具有多个相同的或相同类型的直流电压转换器的直流电压转换器装置也是可能的，所述直流电压转换器具有相同的或至少近似相同的最大的输出电流或者最大的输出功率。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器装置的直流电压转换器设计用于在该直流电压转换器输出其最大的输出电流或者其最大的输出功率的情况下提高相应的目标输出电压。例如，能够连续地或逐级地逐渐一直提高直流电压转换器的目标输出电压，直至达到了所述直流电压转换器装置的最大的额定输出电压。通过这种方式，在达到直流电压转换器的最大的输出电流或者最大的输出功率之后，对所述直流电压转换器装置的多个直流电压转换器来说能够达到一种运行状态，在该运行状态下所有激活的直流电压转换器为总输出功率或者总输出电流贡献了尽可能相同的相对份额。

根据一种实施方式，所述直流电压转换器装置的直流电压转换器设计用于在相应的直流电压转换器已经事先提高相应的目标输出电压之后降低所述相应的目标输出电压。在已经在预先确定的时间段里提高相应的目标输出电压之后，尤其所述直流电压转换器能够引发目标输出电压的降低。通过这种方式，如果事先已经暂时提高所述目标输出电压，则能够返回最初设定的目标输出电压。在此，所述目标输出电压的降低尤其能够逐步地、例如以预先给定的级来进行。

只要有意义，上述设计方案和改进方案能够任意地相互组合。本发明的其他设计方案、改进方案和实现方式也包括本发明的之前或下面关于实施例所描述的特征的未明确提到的组合。尤其本领域的技术人员也会将单个方面作为改进或补充添加到本发明的相应的基本形式中。

附图说明

下面借助于附图来解释本发明的其它特征和优点。在此：

图1示出了按照一种实施方式的直流电压转换器装置的框图的示意图；并且

图2示出了如作为用于运行按照一种实施方式的直流电压转换器装置的方法的基础一样的流程图的示意图。

具体实施方式

图1示出了按照一种实施方式的直流电压转换器装置1的框图的示意图。所述直流电压转换器装置1例如能够在输入侧与直流电压源2耦合。在输出侧，所述直流电压转换器装置1能够与一个或多个电负载3相连接。除了电负载3之外，原则上也能够作为补充方案或替代方案地设置电能存储器，该电能存储器通过由直流电压转换器装置1提供的能量来充电并且在后来的时刻又能够输出这种电能。例如，所述直流电压转换器装置1能够在电动车辆中在输入侧与高压电网相连接并且在输出侧对低压电网进行馈电。在此，例如所述直流电压源2能够在直流电压转换器装置1的输入侧包括电动车的牵引电池。低压侧上的电负载3例如能够是附加总成、例如空调压缩机、转向辅助装置、照明组件或类似总成。

如在图1中可以看出的一样，所述直流电压转换器装置1能够包括多个直流电压转换器10-i。在这里所示出的三个直流电压转换器10-i的数量在此只应该示例性地来理解并且不代表对于本发明的限制。原则上，仅仅两个或三个以上并联布置的直流电压转换器10-i也是可能的。所述直流电压转换器10-i在其输入侧11-i上相互电连接。例如，所有直流电压转换器10-i都能够在其输入端11-i处与电动车的高压电网或任意其他的直流电压源2相连接。所述直流电压转换器10-i的输出端12-i同样相互电连接并且例如能够共同地给电动车的低压电网馈电或者也能够给任意其他的电负载3馈电。原则上，不仅在输入侧而且在输出侧都能够必要时设置任意其他的组件、像比如用于个体地接通或者断开各个直流电压转换器10-i的声学元件。

直流电压转换器10-i中的每个直流电压转换器都能够将由直流电压源2提供的直流电压转换成直流电压并且在相应的输出端12-i处予以提供。在具有多个并联连接的直流电压转换器的常规的直流电压转换器装置中，在此通常需要各个直流电压转换器的附加的同步。

然而，所述直流电压转换器10-i的这种附加的同步在图1所示的实施方式中不是必需的。更确切地说，相应的目标输出电压、也就是用于所述各个直流电压转换器10-i中的各个直流电压转换器10-i的输出电压的目标值被设定得略微不同。如果被连接在直流电压转换器装置1的输出侧上的低压电网例如应该在大约12与14V之间的电压范围内运行，则例如在各个直流电压转换器10-i中目标输出电压可能彼此相差0.1至0.5V。然而，根据所使用的直流电压转换器10-i的数量和被连接在直流电压转换器装置1的输出侧上的电压网络的电压水平，原则上也能够实现在各个直流电压转换器10-i的目标输出电压之间的其他电压差。

如果所述直流电压转换器装置1的输出侧上的电压侧没有或仅仅很少地经受负荷，则所述直流电压转换器装置1的输出侧上的电压将升高到与具有最高的目标输出电压的直流电压转换器10-i的目标输出电压相对应的电压值。在此，通常仅仅所述被设定到最高的目标输出电压上的直流电压转换器10-i提供输出电流。

随着在所述直流电压转换器装置1的输出侧上的电压网的负荷的增大，所述直流电压转换器10-i的最大的输出电流用最高的目标输出电压来达到。如果所述负荷随后还继续升高，则相应的直流电压转换器10-i可能不能继续维持目标输出电压，并且因此所述电压将下降。

如果在所述直流电压转换器装置的输出侧上的电压由于增加的负荷而下降到与具有较小的目标输出电压的直流电压转换器10-i的目标输出电压相对应的数值，或者如果在所述直流电压转换器装置1的输出端上的电压可能处于这个目标输出电压之下，那么这个直流电压转换器10-i(达到或者低于该直流电压转换器的目标输出电压)也被激活。由此，所有直流电压转换器10-i始终提供以下贡献，所述贡献的目标输出电压大于或等于在直流电压转换器装置1的输出侧上的电压的数值。

如果所述直流电压转换器装置1的各个直流电压转换器10-i的目标输出电压被设定得不同，那么随着所述直流电压转换器装置1的输出侧的负荷的增加以及由此电压的下降而逐渐地越来越多的直流电压转换器10-i提供对于直流电压转换器装置1的输出侧上的功率的贡献。

如果在所述直流电压转换器装置1的运行期间直流电压转换器10-i识别出达到了其最大的输出功率或者其最大的输出电流，那么这个直流电压转换器10-i必要时能够连续地或逐级地提高其目标输出电压。尤其这样的直流电压转换器10-i能够将其目标输出电压一直提高至预先给定的目标值、比如所述直流电压转换器装置1中的直流电压转换器10-i的最大的目标输出电压。通过这种方式，必要时能够实现更加均匀的负荷分布。在进一步的过程中，这样的已经提高了其目标输出电压的直流电压转换器10-i在预先给定的时间段之后也能够连续地或逐级地降低其目标输出电压。尤其能够进行所述降低过程直至降低原始设定的目标输出电压。通过这种方式，当在所述直流电压转换器装置1的输出侧上的功率需求再次下降时，能够再次设定所述目标输出电压的原始配置。

所述各个直流电压转换器10-i原则上能够是任意的直流电压转换器，它们适合用于将在输入侧提供的直流电压转换成在输出侧上所需要的直流电压。尤其在此能够涉及多个相同的或相同类型的直流电压转换器10-i。但是原则上，具有不同的直流电压转换器10-i的组合也是可能的。例如，不同的直流电压转换器能够针对不同的最大输出电流或者输出功率来设计。

在一种实施方式中，可能的是，所述直流电压转换器10-i中的每个直流电压转换器都被固定地设定到预先给定的目标输出电压上。然而，此外也可能的是，所述目标输出电压被改变。例如能够在每次重启或每次初始化直流电压转换器装置1时改变用于在各个直流电压转换器10-i中的目标输出电压的个体的预先给定。例如，在每次重启或每次初始化直流电压转换器装置1时，能够分别将另一个直流电压转换器10-i设定到最高的目标输出电压上。通过这种方式，能够实现各个直流电压转换器10-i的更均匀的负荷。例如能够在每个直流电压转换器10-i中设置计数器，该计数器在每次重启或每次初始化直流电压转换器装置1时增加计数。相应地，能够根据这个计数器的数值从一组预先给定的目标输出电压中分别选择一个目标输出电压。在此能够考虑，在所述各个直流电压转换器10-i中分别在每次初始化或每次重启时选择不同的目标输出电压。例如，所述直流电压转换器10-i中的每个直流电压转换器都能够在每次重启或每次初始化时周期性地从一组预先给定的目标输出电压中选择不同的用于目标输出电压的数值。此外，任意其它用来选择各个直流电压转换器10-i中的目标输出电压的方法当然也是可能的。

图2示出了用于运行具有多个直流电压转换器10-i的直流电压转换器装置的方法的流程图的示意图。原则上，所述方法能够执行如之前已经结合直流电压转换器装置1所描述的一样的任意步骤。相应地，上面所描述的直流电压转换器装置1也能够具有任意的、适合于实现下面所描述的方法的组件。

在步骤S1中，在具有多个并联连接的直流电压转换器10-i的直流电压转换器装置1中，在各个直流电压转换器中设定不同的目标输出电压。

接着，在步骤S2中能够如此运行所述直流电压转换器装置1，使得各个直流电压转换器10-i分别一直在输出端处设定其目标输出电压，直至达到了最大的输出电流或者最大的输出功率。

如果直流电压转换器10-i的输出端上的电压超过目标输出电压，则相应的直流电压转换器10-i被去除激活。

总之，本发明涉及一种具有多个并联布置的直流电压转换器的直流电压转换器装置。在此，所述直流电压转换器装置的各个直流电压转换器被设定到不同的目标输出电压上。由此能够实现具有多个直流电压转换器的直流电压转换器装置的稳定运行，而各个直流电压转换器不必借助于附加的数据连接或同步连接来相互同步。

Claims (10)

1.直流电压转换器装置(1)，具有：

多个直流电压转换器(10-i)，它们分别设计用于将共同的输入直流电压转换为输出直流电压并且在共同的节点处提供经转换的输出直流电压，

其中在所述多个直流电压转换器(10-i)中的至少两个直流电压转换器中设定不同的目标输出电压。

2.根据权利要求1所述的直流电压转换器装置(1)，其中所述多个直流电压转换器(10-i)中的每个直流电压转换器都被设定到不同的目标输出电压上。

3.根据权利要求1或2所述的直流电压转换器装置(1)，其中所述多个直流电压转换器(10-i)设计用于在重启或初始化时分别设定另一个目标输出电压。

4.根据权利要求3所述的直流电压转换器装置(1)，其中所述多个直流电压转换器(10-i)设计用于在重启或初始化时从一组预先确定的目标输出电压中分别周期性地选出并且设定目标输出电压。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的直流电压转换器装置(1)，其中所述多个直流电压转换器(10-i)分别设计用于将最大的输出电流限制到预先确定的最大值上。

6.根据权利要求5所述的直流电压转换器装置(1)，其中每个直流电压转换器(10-i)具有个体的最大输出电流。

7.根据权利要求5或6所述的直流电压转换器装置(1)，其中所述直流电压转换器(10-i)设计用于在所述直流电压转换器(10-i)输出相应的最大的输出电流的情况下提高相应设定的目标输出电压。

8.根据权利要求7所述的直流电压转换器装置(1)，其中所述直流电压转换器(10-i)设计用于在所述直流电压转换器(10-i)事先已经提高所述目标输出电压之后降低相应的目标输出电压。

9.用于电动车的车载电网，具有：

高压电网，所述高压电网设计用于与高压电能存储器(2)耦合；

低压电网；以及

根据权利要求1至8中任一项所述的直流电压转换器装置(1)，

其中所述直流电压转换器装置(1)在输入端处与所述高压电网电耦合并且所述多个直流电压转换器(10-i)的共同的节点与所述低压电网电耦合。

10.用于运行具有多个直流电压转换器(10-i)的直流电压转换器装置(1)的方法，所述直流电压转换器分别设计用于将共同的输入直流电压转换为输出直流电压并且在共同的节点处提供经转换的输出直流电压，

其中所述方法包括用于在所述多个直流电压转换器(10-i)中的至少两个直流电压转换器中设定不同的目标输出电压的步骤(S 1)。