直流电压变换器和用于调节直流电压变换器的方法与流程

本发明涉及直流电压变换器以及用于调节直流电压变换器的方法。尤其是，本发明涉及用于将输入直流电压变换成预先确定的输出直流电压的直流电压变换器。

背景技术

在电动或混动车辆的情况下，可以通过车辆的高压电力网络来保证低压汽车电器网络的供给。车辆的高压网在此尤其是被应用用于供给电驱动装置。为了通过高压网来将电能量馈入到电动或混动车辆的低压汽车电器网络中，可以例如使用直流电压转换器。这样的直流电压转换器可以从高压网提取电能量并且将高压网的电压变换成相应的汽车电器网络电压。

出版物de102011083010a1公开一种用于直流电压转换器的控制设备以及用于为了从高压网来对混动车辆的汽车电器网络供给电压来运行直流电压转换器的方法。为此，设置一种电压调节装置，其作为调节参量来对直流电压转换器的输出电压进行调节。此外设置一种电流调节装置，其作为调节参量来对直流电压转换器的输出电流进行调节。

技术实现要素：

本发明公开具有专利权利要求1的特征的、用于将输入直流电压变换成预先确定的输出直流电压的直流电压变换器，以及具有专利权利要求5的特征的、用于调节直流电压变换器的方法。

依此来设置：

用于将输入直流电压变换成预先确定的输出直流电压的直流电压变换器，其具有比较装置、修正装置、调节装置、计算装置和直流电压转换器。该比较装置被设计用于，基于直流电压变换器的输出直流电压的值与用于输出直流电压的预先给定的额定电压值的比较来提供调节参量。该修正装置被设计用于，基于事先所确定的修正函数来适配直流电压变换器的输入直流电压的值并输出经适配的输入直流电压的值。该调节装置被设计用于，在使用经适配的输入直流电压和用于输出直流电压的预先给定的额定电压值的情况下来计算其他调节参量。该计算装置被设计用于，由比较装置的调节参量和调节装置的其他调节参量来计算调节器值（reglerwert）。该直流电压转换器被设计用于，在使用由计算装置所计算的调节器值的情况下将输入直流电压变换成输出直流电压。

此外设置:

一种用于调节直流电压变换器的方法，所述方法具有如下步骤：基于直流电压变换器的输出直流电压的值与用于输出直流电压的预先给定的额定电压值的比较来求取调节参量；基于事先所确定的修正函数来适配直流电压变换器的输入直流电压的值；在使用经适配的输入直流电压和用于输出直流电压的预先给定的额定电压值的情况下来计算其他调节参量；将所求取的调节参量和所计算的其他调节参量组合成调节器值；和基于调节器值来控制直流电压转换器的输出电压。

本发明的优点

本发明基于如下认识：当相应的调节器仅仅要调节较小的调节器偏差的情况下，对直流电压转换器的调节、诸如电压调节能够被快速地并且有效地执行。

因此，本发明的思想是：考虑到该认识并且为了直流电压转换器的输出电压的电压调节来规定预控制，所述预控制能够适应性地适配于直流电压转换器的输入电压。通过适应性地根据输入电压来适配所述预控制的调节参量，因此对于真正的电压调节器仅仅需要：对直流电压转换器的输出端上的剩余的、较小的电压波动进行调节。

所述预控制的适应性适配在此导致在工作点更改时相对小的调节器偏差。由此可以改善直流电压变换器的电压调节的动态行为。

按照一种实施方式，该修正装置被设计用于，在使用通过比较装置所求取的调节参量和输入直流电压的值的情况下计算用于适配输入直流电压的值的修正函数。如果尤其是在稳态运行情况下、根据调节参量探测出：比较装置的调节参量在稳态运行中必须干预调节，以便实现在直流电压转换器的输出端上所期望的输出电压，则这因此说明：预控制和尤其是对直流电压变换器的当前输入电压的考虑并不是被理想地调整的。通过用于输入直流电压的值的适配的修正函数的适应性，可以如此接着适配预控制，使得在稳态运行中尽可能不需要或者仅需要非常小的通过比较装置的调节参量进行的干预。

根据一种实施方式，修正装置被设计用于，当预先给定的释放条件不被满足时，于是对修正函数进行适配。这样的释放条件可以例如包括如下参数，诸如：直流电压转换器的运行模式、到直流电压转换器中的输入电流的值范围、在直流电压转换器中的中间电路电压的评估、直流电压转换器的输出直流电压的评估和/或比较装置的调节参量与预先给定的阈值的比较。事先提及的参量可以彼此间关联以及必要时与其他参量关联，以便由此为了修正函数的适配来引进释放条件。

根据一种实施方式，直流电压转换器包括变压器。在此，调节装置可以被设计用于，在使用变压器的变压比的情况下计算修正值。通过考虑在直流电压转换器中的变压器的变压比可以由在直流电压变换器的输入侧上的电压比推论出在输出侧上的电压比。

根据用于调节直流电压变换器的方法的一种实施方式，在使用所求取的调节参量和输入直流电压的值的情况下计算修正函数。

根据另一种实施方式，当预先给定的释放条件被满足时，然后计算修正函数。该释放条件可以在此考虑如下参数，例如：直流电压转换器的运行模式、在直流电压转换器中的输入电流的值范围、在直流电压转换器中的中间电路电压的评估、直流电压转换器的输出电压的评估和/或调节参量与预先确定的阈值的比较。

根据另一种实施方式，在使用所述到直流电压转换器中的输入电流的值的情况下计算调节器值。通过考虑所述到直流电压转换器中的输入电流，尤其是可以也一并考虑寄生效应，诸如在线路或器件上的电压降等等。

上面的构型方案和扩展方案只要是有意义的就能够任意相互组合。本发明的其他构型方案、扩展方案和实施方案也包括之前或在下文中关于实施例所描述的本发明的特征的没有明确提到的组合。尤其是，本领域技术人员在此也将会将单个方面作为改善方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式。

附图说明

随后，根据在附图的示意图中所说明的实施例进一步阐述本发明。在此，其中：

图1示出根据一种实施例的直流电压变换器的示意图；

图2示出用于求取释放条件的图表的示意图，就如根据一种实施例的直流电压变换器所基于的那样；和

图3示出用于调节直流电压变换器的方法的流程图，就如实施例所基于的那样。

具体实施方式

在所有图中，只要没有另外说明，相同的或功能相同的元件和设备就配备有相同的附图标记。

图1示出根据一种实施方式的直流电压变换器1的框图的示意图。输入直流电压到输出直流电压的变换在此在直流电压转换器20中进行。为了针对直流电压变换器1的输出电压来实现具有预先给定的电压水平的恒定输出直流电压，在此进行电压调节。电压调节在此包括：基于输入直流电压u_in的值，借助修正装置11以及调节装置12和借助通过比较装置10进行的电压调节来进行预控制。比较装置10和预控制的调节参量在计算装置13中被彼此组合并且作为调节器值r3被输送给直流电压转换器20。

该直流电压转换器20接收调节器值r3，该调节器值由比较装置10的调节参量r1与所述预控制的其他的第二调节参量r2的组合中得出。基于所接收的调节器值r3来在直流电压转换器20中进行运行点的适配。例如，可以根据所接收的调节器值r3来适配用于操控在直流电压转换器20中的开关元件的占空比。此外用于适配工作点的任意的适合的其他措施是可能的，以便根据所接收的调节器值r3来适配直流电压转换器20的输出电压u_out。

直流电压转换器20在此可以是任意的直流电压转换器，其输出电压能够根据调节器值r3来适配。尤其是，直流电压转换器20可以例如是降压转换器，该降压转换器将输入直流电压u_in变换成更低的输出直流电压u_out。但是，升压转换器或经组合的升压降压转换器也是可能的。尤其是，直流电压转换器20可以例如包括由逆变器、变压器和在下游接通的整流器所组成的组合。在此，这样的直流电压转换器的逆变器的开关元件操控和/或在直流电压转换器中的有源的整流器的开关元件的操控能够根据所接收的调节器值来被适配。此外，用于直流电压转换器的任意的其他电路配置同样地是可能的。

直流电压转换器20应该尽可能地在此也在波动的输入电压u_in的情况下输出尽可能恒定的输出直流电压u_out。在此用于输出直流电压u_out的预先给定的额定电压值u_soll可以是固定地预先给定的。然而，可替代地也可能的是，用于输出直流电压u_out的额定电压值u_soll能够被适配。

为了调节输出电压u_out将输出直流电压u_out的值输送给比较装置10并且在比较装置10中将输出直流电压u_out的值与预先给定的额定电压值u_soll比较。比较装置10根据在输出直流电压u_out的值和额定电压值u_soll之间的比较来确定第一调节参量r1并且在比较装置10的输出端上提供该第一调节参量。

调节装置12此外生成第二调节参量r2。为了生成第二调节参量r2,调节装置12在此将用于输出直流电压的预先给定的额定电压值u_soll与对应于输入直流电压u_in的值相比较。以这种方式，调节装置12可以生成第二调节参量r2，该第二调节参量考虑在输入直流电压u_in中的波动。在计算装置13中接下来将比较装置10的第一调节参量r1与调节装置12的第二调节参量r2相互组合。例如，在此第一和第二调节参量r1和r2的模拟的或数字的信号可以被相加或叠加。因此，计算装置13由第一调节参量r1和第二调节参量r2的组合生成调节器值r3，该调节器值被使用用于控制直流电压转换器20的运行并且尤其是被使用用于适配直流电压转换器20的输出直流电压u_out。

在此，由系统引起地，在检测输入直流电压u_in时必要时可能发生错误。例如，被使用用于检测输入直流电压u_in的值的电压传感器可能错误地被校准，或者由于温度影响或老化而提供不准确的测量值。导致输入直流电压u_in的错误的或不准确的值的其他影响也显然是可能的。在该情况下，调节装置12作为第二调节参量r2可能提供如下调节参量，该调节参量可能驱使直流电压转换器20将输出直流电压u_out输出，该输出直流电压的值与预先给定的额定电压值u_soll偏差。为了补偿该偏差，比较装置10必须连续生成第一调节参量r1，该第一调节参量抵抗该偏差。在计算装置13中第一调节参量r1和第二调节参量r2的组合在该情况下也导致，直流电压转换器20提供在预先给定的电压水平的输出直流电压u_out。

然而为了避免比较装置10也必须在稳态运行中、尤其是在恒定输入电压u_in的情况下干预调节执行，在修正装置11中进行输入直流电压u_in的值的适配。为此，修正装置11接收直流电压变换器1的输入直流电压u_in的值。例如，该输入直流电压u_in的值可以由电压传感器等检测。基于事先确定的修正函数，在修正装置11中输入直流电压u_in的值被适配并且这个经适配的值u_in，kor接下来作为调节装置12的输入参数来被提供。对于用于适配输入直流电压u_in的值的修正函数，在此任意的适合的函数是可能的。在最简单的情况下，例如与输入直流电压u_in的值的恒定偏移可以被加上或者被减去。附加地或可替代地，以适合的修正因子的乘法也是可能的。此外，为了适配输入直流电压u_in的值，更复杂的修正函数的求取也是可能的。对于用于适配输入直流电压u_in的值的修正函数的求取的示例在接下来还更进一步地被描述。

修正装置11因此由输入直流电压的经适配的值u_in，kor和预先给定的额定电压值u_soll来求取第二调节参量r2，该第二调节参量作为分量被引入到用于控制直流电压转换器20的调节器值r3的计算中。在此的目标是，在稳态运行中，也即在恒定输入直流电压u_in和稳态运行条件的情况下实现如下输出直流电压u_out，该输出直流电压要求尽可能没有借助第一调节器参量r1来进行的比较装置10的干预。必要时，为此可以在通过调节装置12来确定第二调节参量r2时除了输入直流电压的经修正的值u_in，kor以外也还一并引入流到直流电压转换器20中的电流i_in的值。通过考虑输入电流i_in，在此可以例如一并考虑在线路或部件上的波动的电压降。

为了适配或确定在修正装置11中的修正函数，可以例如采用第一调节参量r1，该第一调节参量已经由比较装置10生成。如果在稳态运行中，通过比较装置10来生成第一调节参量r1，则该调节装置12的第二调节参量r2并不理想地被调整，其中该第一调节参量起源于在输出直流电压u_out的值和额定电压值u_soll之间的差。这尤其可以起源于在修正装置11中的输入直流电压的值u_in，kor的错误适配。如果在稳态运行中通过修正装置11来探测这样的第一调节参量r1，则可以在修正装置11中相应地适配修正函数。尤其是，该输入直流电压u_in的值的修正可以这样被适配，使得比较装置10的第一调节参量r1在稳态运行中变成零（null）。为此该修正装置10可以例如在使用第一调节参量r1的情况下适配偏移和/或修正因子。在结束在修正转置11中的修正函数的适配之后，直流电压转换器20的输出电压的调节尽可能唯独经由第二调节参量r2来进行。在稳态运行中，在此，比较装置10的第一调节参量r1应该处于尽可能接近零点。

然而，在修正装置11中的修正函数的适配在此并不连续地进行，而是仅在事先已规定的框架条件下进行。为此，可以例如在预先给定的释放条件被满足时才在修正装置11中进行修正函数的适配。例如，可以在修正装置11处提供激活信号a。只有当该激活信号a激活时（例如逻辑1），才进行第一调节参量r1的评估，用于适配修正函数。

图2示出根据一种实施方式的用于生成用于适配修正函数的释放条件的示意图。例如，可以为了确定该释放条件来评估直流电压转换器20的运行模式m。尤其是，可以将所述激活仅限制于预先确定的运行模式m，诸如降压转换器运行、升压转换器运行等。

此外也可以评估流动到电压变换器1中的直流电流i_in。例如，用于适配修正函数的释放可以被限制于对于输入电流i_in的事先所确定的值范围。以这种方式可以例如确保：直流电压转换器20处于间歇运行中并且因此可能不给出线性框架条件。

此外，可以例如为了确定释放条件a而检验：系统是否处于稳定的状态中。例如如果输出直流电压u_out与预先给定的额定电压值u_soll偏差出多于一个的预先确定的阈值，则该系统还没有被调节。在该情况下，应该不进行用于适配修正函数的释放。

此外，也可以检验，例如施加在直流电压转换器20的中间电路上的输入电压u_in是否稳定。

此外也能够设想，在比较装置10的第一调节参量r1的干预超出预先给定的阈值的情况下于是才实施修正函数的适配。当然，该释放条件的计算并不限于事先确定的条件。可能的是，将全部的事先确定的框架条件相互组合，或者也为了释放条件a来评估事先描述的框架条件的仅一部分。此外，也可以将其他框架条件作为用于确定释放条件a的参量一并包括在内。

图3示出用于调节直流电压变换器的方法的流程图的示意图。在步骤s1中，基于直流电压转换器20的输出直流电压u_out的值与用于输出直流电压u_out的预先给定的额定电压值u_soll的比较来求取调节参量r1。在步骤s2中基于事先确定的修正函数来进行直流电压转换器20的输入直流电压u_in的值的适配。在步骤s3中，在使用经适配的输入直流电压的值u_in,kor和用于输出直流电压u_out的预先给定的额定电压值u_soll的情况下计算其他调节参量r2。在步骤s4中，所求取的调节参量r1和所计算的其他调节参量r2被组合成调节器值r3。最终，在步骤s5中基于该调节器值r3来进行直流电压转换器20的操控。

总体上，本发明涉及直流电压变换器的输出电压的调节。被提供给直流电压变换器的调节器的调节参量在此由电压调节器的调节参量和预控制的其他调节参量组成。电压调节器的调节参量在此直接从输出电压与额定电压的比较中得出。预控制的调节参量尤其是考虑直流电压变换器的输入电压，其中该输入直流电压的值可以如此被修正，使得该电压调节器在稳态运行中能够接近于零点地被运行。以这种方式，得出输出电压的更快速并且更精确的调节。