用于运行dc-dc转换器的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行充电器(20)的DC?DC转换器(22)的方法，所述DC?DC转换器在初级侧上具有一个第一变换线圈(28)和至少一个第二变换线圈(30)，该第一变换线圈和该至少一个第二变换线圈彼此前后串联并且还安排在一个次级侧变换线圈(48)旁边，其中一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈(30)并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈(30)是通过该半导体开关根据该充电器(20)的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。
【专利说明】
用于运行DC-DC转换器的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于运行用于充电器的DC-DC转换器的方法、涉及一种DC-DC转换器、并且涉及一种用于机动车辆的充电器。
【背景技术】
[0002]具有并且使用至少一个电动马达以用于驱动或移动的机动车辆被称为电动车辆或混合动力车辆。在这种情况下，在机动车辆的行进操作过程中，从至少一个电能存储器向该至少一个电动马达供应电能，该至少一个电能存储器还可以被称为电池或可充电电池。反过来，在充电操作中是对所述至少一个电能存储器供应电能。为此目的尤其使用了机动车辆车载充电器。在此应考虑的是所述充电器的多个运行参数在充电操作过程中变化，其结果是还影响了充电操作。
[0003]在文件DE 26 45 507 Al中描述了一种用于机动车辆可充电电池的电能转换器。所述电能转换器被设计成将该可充电电池的DC电压转变为AC电压。这使其有可能从该可充电电池为该电动车辆的驱动马达馈电，所述驱动马达具有相对高的电压，该可充电电池相比之下具有低电压。
[0004]在文件DE44 37 876 Al中描述了一种用于在电动车辆中的操作电源的方法。所述电源包括用于电动车辆驱动的第一电池以及可以经由DC-DC转换器来充电的、用于为该电动车辆中的其他负载馈电的第二电池。在这种情况下，该DC-DC转换器仅在其负载要求达到方便的最小值时激活。
[0005]从文件US6 150 794 A已知一种用于马达驱动车辆的充电系统。所述充电系统包括两个充电器，其中，所述充电器各自具有一个线圈。如果两个充电器的线圈均被安排在距彼此小的距离处，则可以由充电系统为该车辆的电池充电。
[0006]此外，文件CN201269922 Y披露了一种用于电池的自动检测系统，所述系统被设计成以使得在此仅产生少量的热量的方式来控制其运行。
【发明内容】
[0007]在这种背景下，本发明的目的是用至少一个DC-DC转换器来优化机动车辆的充电器的效率。
[0008]本发明是通过针对一种方法、一种DC-DC转换器和一种充电器的下述1、7和14的特征来实现的。该方法的、该DC-DC转换器的和该充电器的实施例从下述2-6、8-13和15和说明书中变得明显。
[0009]1.—种用于运行充电器(20)的DC-DC转换器(22)的方法，所述DC-DC转换器在初级侧上具有一个第一变换线圈(28)和至少一个第二变换线圈(30)，该第一变换线圈和该至少一个第二变换线圈彼此前后串联并且还安排在一个次级侧变换线圈(48)旁边，其中一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈(30)并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈(30)是通过该半导体开关根据该充电器(20)的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。
[0010]2.如上述I所述的方法，其中将该充电器(20)的温度作为该至少一个运行参数考虑在内。
[0011]3.如上述I或2所述的方法，其中将流经该充电器(20)的电流作为该至少一个运行参数考虑在内。
[0012]4.如以上1-3中任一项所述的方法，其中该至少一个第二初级侧变换线圈(30)是根据之前所检测到的该至少一个运行参数的值来开通或关断的。
[0013]5.如以上1-4中任一项所述的方法，其中至少一个开关(24，36)与这些初级侧变换线圈(28，30)串联连接，其中所述至少一个开关(24，36)是根据该充电器(22)的该至少一个运行参数的当前值来关断或开通的。
[0014]6.如以上1-5中任一项所述的方法，其中该至少一个运行参数的特征曲线被考虑在内。
[0015]7.—种用于充电器(20)的DC-DC转换器，所述DC-DC转换器在初级侧上具有一个第一变换线圈(28)和至少一个第二变换线圈(30)，该第一变换线圈和该至少一个第二变换线圈彼此前后串联并且还安排在一个次级侧变换线圈(48)旁边，其中一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈(30)并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈(30)是有待通过该半导体开关根据该充电器(20)的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。
[0016]8.如上述7所述的DC-DC转换器，该转换器具有至少一个开关(24,36),该至少一个开关与这些初级侧变换线圈(28，30)串联连接，其中所述至少一个开关(24，36)是根据该充电器(20)的该至少一个运行参数的当前值来关断或开通的。
[0017]9.如上述7或8所述的DC-DC转换器，其中至少一个对应的半导体开关被实施为场效应晶体管(38)。
[0018]10.如上述7至9中任一项所述的DC-DC转换器，该转换器具有一个计算单元(40)，该对应的至少一个半导体开关的状态是借助于该计算单元来改变的。
[0019]11.如上述7至10中任一项所述的DC-DC转换器，其中尤其被实施为测量电阻器
(32)的一个电流测量电路与这些初级侧变换线圈(28，30)串联连接，该DC-DC转换器(22)的至少一个运行参数是借助于该电流测量电路来检测的。
[0020]12.如上述10和11所述的DC-DC转换器，其中该计算单元(40)在两个测量点(42，44)处与尤其被实施为测量电阻器(32)的该电流测量电路连接，该计算单元(40)通过这些测量点监测该电流测量电路。
[0021]13.如上述8和上述10至12中任一项所述的DC-DC转换器，其中该至少一个开关(24，36)是由该计算单元(40)来开通或关断的。
[0022]14.—种用于为电能存储器充电的充电器，所述充电器具有如上述7至13中任一项所述的至少一个DC-DC转换器(22)。
[0023]15.如上述14所述的充电器，该充电器是用于机动车辆的。
[0024]根据本发明的方法用于运行充电器的DC-DC转换器，所述DC-DC转换器在初级侧上具有被实施为变换线圈的第一线圈以及被实施为变换线圈的至少一个第二线圈，该第一线圈和该至少一个第二线圈彼此前后串联并且还安排在被实施为变换线圈的次级侧线圈旁边。一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈是通过该半导体开关根据该充电器的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。
[0025]因此，该DC-DC转换器在该第一初级侧变换线圈旁边包括另一个第二初级侧变换线圈、或(如恰当)多个第二初级侧变换线圈，其中所有初级侧变换线圈都彼此前后串联并且安排在该次级侧变换线圈旁边。每个另外的、至少一个第二初级侧变换线圈并联连接一个对应的半导体开关。在该方法的实施例中，在该第一初级侧变换线圈旁边，有通过对应指配的半导体开关来开通或关断的可变可调数量的第二初级侧变换线圈，其结果是可以激活或解除激活可变可调数量的匝数。
[0026]所有有源初级侧变换线圈都在呈AC电流形式的电流流经其时产生电磁场，其中该电磁场在被安排在旁边的次级侧变换线圈中感应出AC电流。该DC-DC转换器的谐振频率受到有源初级侧变换线圈的数量所影响。
[0027]充电器的温度和/或DC-DC转换器的温度以及流经该充电器和/或该DC-DC转换器的电流作为该至少一个运行参数来考虑在内。
[0028]该至少一个第二初级侧变换线圈额外地根据之前所检测的该至少一个运行参数的值来开通或关断。
[0029]此外，至少一个开关、通常两个开关与这些变换线圈串联连接，其中所述至少一个开关是根据该充电器的该至少一个运行参数的当前值来关断或开通的。
[0030]此外，该至少一个运行参数的特征曲线被考虑在内。
[0031]根据本发明的DC-DC转换器被提供用于充电器并且在初级侧上包括第一变换线圈以及至少一个第二变换线圈，该第一变换线圈和该至少一个第二变换线圈彼此前后串联并且还安排在该DC-DC转换器的次级侧线圈旁边。一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈是有待通过该半导体开关根据该充电器的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。
[0032]该至少一个开关与这些变换线圈串联连接。在这种情况下，所述至少一个开关是根据该充电器的该至少一个运行参数的当前值来关断或开通的。
[0033]在实施例中，与该至少一个第二变换线圈并联安排的该至少一个对应的半导体开关被实施为例如场效应晶体管和/或碳化硅半导体。
[0034]该DC-DC转换器此外包括计算单元，该对应的至少一个半导体开关的状态是借助于该计算单元通过开通和关断该至少一个半导体开关来改变的，其结果是使该至少一个第二初级侧变换线圈激活或解除激活。
[0035]在另一个实施例中，电流测量电路与这些变换线圈串联连接，是借助于该电流测量电路来检测该DC-DC转换器的至少一个运行参数的。该计算单元在两个测量点处与该电流测量电路连接，该计算单元通过这些测量点监测该电流测量电路。该电流测量电路被实施为例如测量电阻器或电流变换器、通常是感应电流变换器，以用于测量流经该电流测量电路的电流。
[0036]在实施例中，该至少一个开关是由该计算单元来开通或关断的。
[0037]该DC-DC转换器包括具有至少该第一和该至少一个第二初级侧变换线圈作为电子部件的初级侧电路，所述初级侧变换线圈是串联连接的。同样在该初级侧电路内，该至少一个开关例如是在该初级侧电路的开始处和/或末端处与这些初级侧变换线圈串联连接的。在另一个实施例中，该电流测量电路也是与这些初级侧变换线圈串联连接的。此外，作为至少一个另外可选的电子部件，至少一个感应器线圈和至少一个电容器与这些变换线圈串联连接。至少一个半导体开关与至少一个第二变换线圈并联连接。
[0038]根据本发明的充电器被设计用于为电能存储器充电并且具有所描述的至少一个DC-DC转换器。
[0039]所述充电器用于机动车辆并且用来为该机动车辆的电能存储器充电。
[0040]为了给机动车辆(通常被称为所谓的插入式车辆并且被实施为混合动力车辆或电动车辆)的被实施为牵引用电池的电能存储器充电，该电能存储器经由所提出的充电器来连接至固定电网。在本发明的背景下，该机动车辆中安排的充电器被设计成监控并且因此控制和/或调整用于为该电能存储器充电的充电过程或充电操作以及该充电器自身。
[0041]所述充电器包括多个电子部件，例如，多个二极管、至少一个电隔离的变换器、至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。当执行充电操作时，该充电器通过改变有源初级侧变换线圈的数量来执行参数控制的转换，其结果是补偿了效率方面的降低。在执行本方法时，通过所提出的充电器减少了随着电流强度的升高而在所述电子部件的内阻方面的增加。
[0042]在这种情况下，通过举例，监控了作为所述充电器的至少一个运行参数的该充电器的电流负载和/或温度负载。为了转换或改变充电操作，开启或关断作为变换器的该至少一个谐振DC-DC转换器的多个单独的变换线圈和由此的多个线匝，其结果是进而适配了作为至少一个另外的电子部件的至少一个谐振转换器(例如LLC)的和因此该至少一个谐振DC-DC转换器的多个控制参数。
[0043]在本发明的背景下，优化了充电器在其整个运行范围上的效率。该充电器包括多个单独的电子级，这些单独的电子级进而是由这些电子部件形成的。一个这样的电子级被实施为功率因数校正滤波器并且还被称为功率因数校正或PFC级，其中通过这样的功率因数校正滤波器，在高功率下得到的电流是正弦曲线。作为另一个电子级的中间电路被设计用于存储电能。所提出的DC-DC转换器作为该充电器的至少一个电子级而被设计成用于经由变换器电隔离地传输电能。
[0044]存在连接在次级侧上的这些电子级的下游的、作为另一个电子级的无源整流级，在该电能存储器(通常是高压电池)的充电过程中，通过该无源整流级使AC电压信号平滑。
[0045]在该方法中，在实施例中，监控和因此优化了变换器电感。此外考虑的是，效率至少取决于流经该充电器的驱动电流的值。在这种情况下，由单独的电子级的、以及因此单独的电子部件的或电子部件部分的内阻导致的损耗与该电流的幅值成比例。作为另外的电子部件，该充电器具有至少一个整流二极管、至少一个电隔离的变换器和至少一个M0SFET。
[0046]如果该充电器被实施为具有7.2kW、IIkW或22kW功率的高度整合的充电器，则使用该至少一个谐振切换的DC-DC转换器来作为用于电隔离地传输电能的电子级。所述至少一个谐振DC-DC转换器包括作为电子部件的电容器、电感或线圈以及通常被实施为MOSFET的电子开关，其中借助于该谐振DC-DC转换器就将电能传输保持在取决于负载点的谐振点处。在这种情况下，随后由这些MOSFET以高频馈送电能，由此将该谐振DC-DC转换器输入成和/或保持在谐振下。
[0047]在该方法的实施例中，监控了该充电器的不同的软件和/或硬件功能。在这种情况下，该充电器的一个模块将过去检测到的之前充电功率的积分来评估作为运行参数。此外，另一个模块将冷却剂温度作为运行参数来评估。该充电器的一个模块被设计成将电能通过量作为运行参数来评估。通常被实施为热传感器或温度计的另一个模块将该充电器的外部温度作为运行参数来检测。此外，同样被实施为热传感器的一个模块被设计成检测内温度或内部温度来作为该充电器的运行参数。
[0048]同样由为此目的所提供的模块来检测和评估该充电器的例如该初级侧(或次级侦D电路的相应的功率路径的现有功率来作为运行参数。至少一个另外的模块将例如半导体或变换器的电子部件的电流负载的实际运行状态作为该充电器的运行参数来检测。同样借助于为此目的所提供的模块将这种电子部件的电压负载的实际状态作为运行参数来检测。借助于为此目的设计的模块评估在最近几天、几周、或几个月的时间段上通过积分近似对该充电器的气候环境的评估来作为运行参数。
[0049]此外，提供了一个模块，该模块输出附加功率方面的增加的值来作为运行参数。该充电器还包括用于充电站的一个模块以用于充电管理，该模块执行建议增加功率。此外，在运行过程中随之对该至少一个谐振DC-DC转换器的初级侧电路的匝数和谐振频率加以适配。此外，提供了一个模块，该模块对转换的时间点的滞后进行评估。
[0050]在该方法的背景下为设定优化效率而检测和考虑的关于上述所有运行参数的值的数据都被收集在中央模块(例如主模块)中并且由其加以评估。所述中央模块被实施为例如该DC-DC转换器的所呈现的计算单元。此外，是由所述中央模块或计算单元来计算这些被收集的数据的。当执行软件功能时并且当考虑了存储在该计算单元中的至少一个运行参数的至少一个特征曲线时，随后该计算单元因而计算出转换的时间点。在实施例中，上述模块被实现为在所提出的DC-DC转换器的计算单元中的软件和/或硬件功能。
[0051]本发明的进一步的优点和实施例从说明书和附图中变得明显。
[0052]不言自明的是，以上提及的这些特征以及以下将要解释的特征不仅可以被用在所对应地指明的组合中，也可以用在其它的组合中或者以它们自身来使用而不脱离本发明范围。
【附图说明】
[0053]基于多个实施例在附图中示意性地展示了本发明并且参照附图示意性且彻底地描述本发明。
[0054]图1以示意性图示示出了谐振DC-DC转换器的惯常象征。
[0055]图2以示意性图示示出了作为根据本发明的充电器的一个实施例的部件部分的、根据本发明的谐振DC-DC转换器的一个实施例。
[0056]图3示出了实现根据本发明的方法的一个实施例的图表。
[0057]图4示出了具有根据现有技术所使用的充电器的运行参数的图表。
[0058]图5示出了具有根据本发明的充电器的一个实施例的运行参数的图表。
[0059]将以相互联系和包具总体的方式来描述附图。相同的参考数字表示相同的部件部分。
【具体实施方式】
[0060]如在图1中示意性展示的谐振电隔离的DC-DC转换器2在初级侧上包括在此被实施为晶体管的第一开关4、第一线圈6、第二线圈8、电容器10和被实施为晶体管的另一个开关
12。此外，所述DC-DC转换器2在次级侧上包括线圈14，该线圈与初级侧第二线圈8平行且邻近地安排。
[0061]如在图2中示意性展示的充电器20的实施例被安排在具有至少一个电动机器的机动车辆中，该至少一个电动机器在电动机运行中被设计成驱动或移动该机动车辆。为此目的，从机动车辆的至少一个电能存储器向该至少一个电动机器提供电能，通过该至少一个电动机器将所述电能转换为机械能。在根据本发明的方法的实施例的一个实现方式中，在图2中展示的充电器20用于为该至少一个电能存储器充电，该至少一个电能存储器也被称为电池或可充电电池、通常是高压的电池或可充电电池。
[0062]所述充电器2包括谐振DC-DC转换器22的第一实施例作为第一电子级或电子部件，该谐振DC-DC转换器也可以被称为谐振DC-DC电压转换器。此外，所述充电器20包括另外的电子级124、126、128，在此示意性且通过实例来展示了其中的三个电子级。
[0063]所述DC-DC转换器22在初级侧上作为电子部件包括:在此被实施为晶体管的第一开关24;具有电感CPO的第一线圈，所述第一线圈被实施为感应器线圈26;第二初级侧线圈，该第二初级侧线圈被实施为第一初级侧变换线圈28并且具有电感LPl;第三初级侧线圈，该第三初级侧线圈被实施为具有电感LP2的第二初级侧变换线圈30;电流测量电路，该电流测量电路在此被实施为测量电阻器32;具有电容CP的电容器34;以及同样在此被实施为晶体管的第二开关36。
[0064]在DC-DC转换器22的所呈现的实施例中，提及的这些电子部件串联连接并且形成初级侧电路。此外，在此被实施为金属氧化物半导体场效应晶体管的场效应晶体管38与第三线圈或第二变换线圈30并联连接。此外，DC-DC转换器22包括计算单元40，该计算单元在此被实施为微控制器并且连接至场效应晶体管38。
[0065]此外，所述计算单元40在第一测量点42处和在第二测量点44处与测量电阻器32连接。因此，由计算单元40检测了测量电阻器32的运行参数的对应的当前值。此外，计算单元40与在此被实施为数字信号处理器的电子电路46连接。此外，提供的是使得电子电路46与第一开关24和第二开关36均相连，其中，由电子电路46来断开或闭合对应的开关24、36。
[0066]此外，DC-DC转换器22在次级侧上包括线圈，该线圈同样被实施为变换线圈48并且被安排在与其平行的两个初级侧变换线圈28、38旁边。这些初级侧变换线圈28、30和次级侧变换线圈48被设计成彼此相互作用。取决于场效应晶体管38的状态来开启或关闭第二变换线圈30。在这种情况下，第二变换线圈30在其开启时是与其他的初级侧电子部件相连接的。如果第二变换线圈30关闭，则其与其他的初级侧电子部件断开连接。因此，初级侧电流或者仅流经第一初级侧变换线圈28、或者流经第一初级侧变换线圈28并流经第二初级侧变换线圈30两者。
[0067]如果初级侧电流流经该至少一个初级侧变换线圈28、30，由所述初级侧变换线圈28、30就产生电磁场。在这种情况下，所述电磁场还影响次级侧变换线圈48，其中，由所述电磁场在所述次级侧变换线圈48中感应出次级侧电流。
[0068]在实施该方法的第一实施例时，第二初级侧变换线圈30是由常断场效应晶体管38来驱动的。如果仅开通或使能并因此激活了第一初级侧变换线圈28，则由感应器线圈26和第一初级侧变换线圈28的电感之和会导致DC-DC转换器22的初级侧电感量。在这种情况下，DC-DC转换器22的谐振频率fR是:fR = 0.5A*(CP*(LP0+LP1))—Q.5。然而，如果驱动并因此开通或使能了第二初级侧变换线圈30，其结果是激活了第二初级侧变换线圈30，这产生了对DC-DC 转换器22 的谐振频率f R 的以下公式:f R = 0.5 Λ* (CP* (LP0+LPI+LP2)) —0.5。
[0069]此外，从计算单元40和电子电路46开始，考虑被保存和因此被存储在计算单元40中的至少一个谐振曲线，适配出针对这两个开关24、26中的至少一个开关的控制参数，该控制参数在此是基于计算单元40中的该至少一个谐振曲线来匹配的。
[0070]作为电流测量电路的实施例的测量电阻器32或测量分流器被设计成测量流经初级侧的电流(在此为谐振电流)。为此目的，通过计算单元40经由在测量电阻器32处的测量点42、44将电压的值分接出来，通过计算单元40由该电压的值来确定和监测流动的电流。此夕卜，对所述测量电阻器32指配了热传感器50或温度传感器，该热传感器或温度传感器对测量电阻器32的温度的对应当前值进行测量。将在各自情况下对测量电阻器32当前测得的值与对测量电阻器32的温度为此可允许的极限值进行对比。如果温度的当前值超过极限值，则通过使得电流被关断来实现通常针对完整的DC-DC转换器22的过载保护。
[0071]针对这两个开关24、36的控制参数的所述适配是通过计算单元40和电子电路46来执行的。在这种情况下，至少通过计算单元40考虑该至少一个谐振曲线来计算和预限定对于该至少一个开关24、36的开通持续时间的值。在这种情况下，作为计算单元40所确定的开通持续时间值是取决于DC-DC转换器22的至少一个运行参数来确定的，并且该至少一个开关24、36是由电子电路46根据对应地提供和/或预限定的该开通持续时间值来设定的。
[0072]如果流经测量电阻器32并且由计算单元40监测的电流值超过极限值，则通过执行功率减小来减小初级侧电流，其结果是进而也减小了 DC-DC转换器22的温度。
[0073]谐振DC-DC转换器22产生一个电隔离的变换器(在此为如充电器20的另外的电子级124、126、128之一的高压变换器)传送电能所另外要求的交流电压。为此目的产生了交流电磁场。在这种情况下，该交流电磁场的生成是由被实施为MOSFET的至少一个另外的场效应晶体管来产生的，多个这种场效应晶体管被实施为一个H电桥。在这种情况下，用于提供电能的电流经由这些开关24、36被切换到变换线圈28、30中，这两个变换线圈28、30根据切换频率与电容器34谐振。在这种情况下，所述切换频率是根据负载点并且取决于输出电压和输出功率来适配，其结果是调节了 DC-DC转换器22的运行。
[0074]在DC-DC转换器22的实施例的运行过程中，与参照图1所呈现的DC-DC转换器2相比，通过场效应晶体管根据DC-DC转换器22运行点的这种关断或开通并且由此通过这种解除激活或激活附加或第二初级侧变换线圈30，通常就增加或减少了适配电流流经的匝数。作为结果，就监控了(通常改变了)DC-DC转换器22的初级侧的谐振，并且因此对于DC-DC转换器22实现了优化的运行范围，其中，减少了通常由于在DC-DC转换器22的电子部件中的热量的进展而产生的损耗并且因此增加了其效率。
[0075]在这种情况下，取决于存储在计算单元40或微控制器中的该至少一个特征曲线，已知DC-DC转换器22的对应的运行范围和因此的至少一个运行点。在这种情况下，将该至少一个谐振曲线考虑为可能的特征曲线，来适配DC-DC转换器22的输出电压和出流电流，其中，输出电压可以是例如300V并且出流电流可以是例如10A。
[0076]在这种情况下，由计算单元40监控场效应晶体管38，其中，由计算单元40来计算和评估相应的运行点。如果由于这种评估而提供了场效应晶体管38从“开”到“关”或从“关”到“开”的转换，则计算单元40使场效应晶体管38开通或关断。
[0077]取决于场效应晶体管38的状态，一个第二或另一个额外的初级侧变换线圈30被激活或解除激活。作为结果，改变了 DC-DC转换器22的总电感的总体匝数并且因此改变了相对于次级侧变换线圈48的匝数的匝数比，其结果是进而改善了其效率。
[0078]此外，作为由计算单元40来开通或关断这些开关24、36中的至少一个开关的结果，同样监控了所得到的谐振频率，适配了开关时间，其结果是将DC-DC转换器22保持在谐振下。在此应考虑的是，在DC-DC转换器22的电感方面的变化是与其谐振频率相联系的。
[0079]如参照图2所呈现的DC-DC转换器22的实施例在第一初级侧变换线圈28旁边仅包括一个额外的初级侧变换线圈30，场效应晶体管38与该额外的初级侧变换线圈并联连接。
[0080]在进一步的构型中，根据本发明的DC-DC转换器的另一个实施例有可能在第一初级侧变换线圈旁边具有多个另外的初级侧变换线圈，其中，所有的初级侧变换线圈都串联连接并且邻近次级侧变换线圈来平行安排。在这种情况下，每个另外的初级侧变换线圈并联连接一个场效应晶体管。计算单元监控每个场效应晶体管。因此，对于DC-DC转换器的这个实施例而言，可以取决于运行点来改变该DC-DC转换器的有源和无源初级侧变换线圈的数量和因此的匝数和谐振频率。
[0081]在执行根据本发明的方法的实施例时，执行如参照来自图3的图表而陈列的多个步骤 101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116。
[0082]在这种情况下，第一步骤101涉及评估之前的充电功率的积分来作为充电器20的运行参数，在最近几天、几周、或几个月的时间段中的充电功率被考虑在内。如果所述积分的值至少具有与可针对充电功率定义的极限值相同的幅值，则检测和评估充电器20的冷却介质的温度来作为运行参数，同样将温度的值与极限值进行对比。
[0083]此外，第三步骤103涉及测量充电器20的外部温度来作为运行参数，并且通过与为其提供的至少一个极限值加以对比来对其进行评估。通常与第二和第三步骤102、103同时执行的第四步骤104涉及检测充电器20的至少一个电子部件和因此至少一个电子部件部分的温度来作为另一个运行参数，并且通过与相应地为其提供的极限值加以对比来对其进行评估。
[0084]此外，第五步骤105涉及测量流经充电器20的电能的通量来作为运行参数，并且将其与为其提供的极限值进行对比。如果电能的通量的值大于为其提供的极限值，则第六步骤106涉及确定相应的功率的值来作为相应的功率路径或功率轨的运行参数，其中，将当前检测到的相应的功率路径、例如初级侧或次级侧电路的功率相应值与为其提供的极限值进行对比。如果在此了解到所有的功率路径都情况良好，则第七步骤107涉及检测和评估充电器20的多个电子部件的(至少线圈、电容器、电阻器、半导体和/或变换器的)电流负载来作为运行参数。如果这些是情况良好的，则第八步骤108涉及考虑热状态并且因此至少考虑在充电器20的周围环境占主导的外部温度来评估充电器20的最后充电过程作为运行参数。
[0085]如果作为运行参数的外部温度的值和因此的温度状态低于为其预定的最大极限值，则第九步骤109涉及确定和评估当前充电电流来作为运行参数。此外，在第九步骤109的背景下，基于作为由充电器20供电的至少一个电能存储器的运行参数的预测预期充电状态(SOC)来计算充电器20的优化效率。如果电流或充电电流低于为其提供的最大极限值并且如果经计算的效率大于充电器20的当前效率，则第十步骤110(在此为决策步骤)涉及检查当前效率是否低于或高于预定的期望值。
[0086]如果第十步骤110揭示了效率值低于期望值，则在第十一步骤111中，计算单元40确定该至少一个开关24、36和作为半导体的场效应晶体管38的变换器变换的转换时间点以用于根据经计算的优化效率来使初级侧变换线圈28、30的匝数与次级变换线圈48的匝数相适配，并且使该至少一个开关24、36和/或场效应晶体管38开通或关断。
[0087]此外，第十二步骤112涉及针对使所述半导体的切换损耗最小化来将作为运行参数的谐振DC-DC转换器22的控制参数加以适配。此外，所述控制参数对新的匝数比也是适配的。
[0088]在第十三步骤113中基于在计算单元40中存储的该至少一个谐振特征曲线自动适配所述运行参数。执行这种适配至少取决于对作为运行参数的交流电流的期望值的预限定。
[0089]在这种情况下，作为运行参数考虑了对于电压的期望值和直流电流的期望值的预限定、对于DC-DC转换器22的切换频率的预限定和对于DC-DC转换器22的谐振频率的预限定。
[0090]此外，关于第十四步骤114，如在图5中示出的，充电器20的效率的特征曲线或曲线64、66、68的后部区域和前部区域中均产生增长。
[0091]与其并行的，第十五步骤115涉及监测流经电流测量电路的电流的值，该电流测量电路在此被实施为测量电阻器32，并且第十六步骤116涉及监测测量电阻器32的温度来作为另外的运行参数。
[0092]来自图4和图5的这两个图表在各自情况下包括横坐标60，沿横坐标以安培为单位绘制了流经DC-DC转换器22的交流电流值。此外，这两个图表各自包括纵坐标62，相对于横坐标60沿纵坐标绘制了充电器20的效率的百分比值。
[0093]在来自图4的第一图表中，绘制了现有技术中已知的充电器随着不同运行点的交流电流而变化的效率的第一特征曲线64、第二特征曲线66和第三特征曲线68 ο在这种情况下，所有三个曲线64、66、68示出的是，效率随着交流电流的值的增加而减小。
[0094]这三个曲线64、66、68出于对比的目的同样绘入图5的图表中。此外，来自图5的图表包括额外曲线70，该额外曲线是在以充电器20来执行这种方法的实施例时所述充电器所出现的。在这种情况下，沿所述曲线70标示了运行点72，在该运行点处，在该方法的背景下，通过对DC-DC转换器22的匝数比的适配改变了控制器参数和/或谐振频率，其结果是减小了另外的惯常损耗。
[0095]因此，转换的时间点尤其被作为控制器参数来监控。此外，执行了对谐振频率的适配，其结果是优化了 DC-DC转换器22的效率。
【主权项】
1.一种用于运行充电器(20)的DC-DC转换器(22)的方法，所述DC-DC转换器在初级侧上具有一个第一变换线圈(28)和至少一个第二变换线圈(30)，该第一变换线圈和该至少一个第二变换线圈彼此前后串联并且还安排在一个次级侧变换线圈(48)旁边，其中一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈(30)并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈(30)是通过该半导体开关根据该充电器(20)的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。2.如权利要求1所述的方法，其中将该充电器(20)的温度作为该至少一个运行参数考虑在内。3.如权利要求1或2所述的方法，其中将流经该充电器(20)的电流作为该至少一个运行参数考虑在内。4.如权利要求1或2所述的方法，其中该至少一个第二初级侧变换线圈(30)是根据之前所检测到的该至少一个运行参数的值来开通或关断的。5.如权利要求1或2所述的方法，其中至少一个开关(24，36)与这些初级侧变换线圈(28，30)串联连接，其中所述至少一个开关(24，36)是根据该充电器(20)的该至少一个运行参数的当前值来关断或开通的。6.如权利要求1或2所述的方法，其中该至少一个运行参数的特征曲线被考虑在内。7.—种用于充电器(20)的DC-DC转换器，所述DC-DC转换器在初级侧上具有一个第一变换线圈(28)和至少一个第二变换线圈(30)，该第一变换线圈和该至少一个第二变换线圈彼此前后串联并且还安排在一个次级侧变换线圈(48)旁边，其中一个对应的半导体开关与该至少一个第二初级侧变换线圈(30)并联连接，所述至少一个第二初级侧变换线圈(30)是有待通过该半导体开关根据该充电器(20)的至少一个运行参数的当前值来开通或关断的。8.如权利要求7所述的DC-DC转换器，该转换器具有至少一个开关(24，36)，该至少一个开关与这些初级侧变换线圈(28，30)串联连接，其中所述至少一个开关(24，36)是根据该充电器(20)的该至少一个运行参数的当前值来关断或开通的。9.如权利要求8所述的DC-DC转换器，其中至少一个对应的半导体开关被实施为场效应晶体管(38)。10.如权利要求9所述的DC-DC转换器，该转换器具有一个计算单元(40)，该对应的至少一个半导体开关的状态是借助于该计算单元来改变的。11.如权利要求10所述的DC-DC转换器，其中尤其被实施为测量电阻器(32)的一个电流测量电路与这些初级侧变换线圈(28，30)串联连接，该DC-DC转换器(22)的至少一个运行参数是借助于该电流测量电路来检测的。12.如权利要求11所述的DC-DC转换器，其中该计算单元(40)在两个测量点(42，44)处与尤其被实施为测量电阻器(32)的该电流测量电路连接，该计算单元(40)通过这些测量点监测该电流测量电路。13.如权利要求10至12中任一项所述的DC-DC转换器，其中该至少一个开关(24，36)是由该计算单元(40)来开通或关断的。14.一种用于为电能存储器充电的充电器，所述充电器具有如权利要求7至13中任一项所述的至少一个DC-DC转换器(22)。15.如权利要求14所述的充电器，该充电器是用于机动车辆的。
【文档编号】B60L11/18GK106067735SQ201610257581
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月22日 公开号201610257581.6, CN 106067735 A, CN 106067735A, CN 201610257581, CN-A-106067735, CN106067735 A, CN106067735A, CN201610257581, CN201610257581.6
【发明人】D·斯潘塞
【申请人】保时捷股份公司