[发明专利]用于运行直流电压转换器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行直流电压转换器的方法以及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

也称作DC/DC转换器的直流电压转换器是如下电路，所述电路将在输入端上输送的直流电压转换成具有更高、更低或颠倒的电压水平的直流电压。在此，所述转化通常借助于一个周期性工作的开关和一个蓄能器或多个蓄能器来进行。

在机动车中，直流电压转换器尤其是用在多电压电网中，如所述多电压电网例如用在混合动力车辆中的那样。目前，在汽车工业中，在开发机动车中的混合驱动系统的情况下做出了密集的努力。通常，在汽车中的多电压电网中，存在用于常规耗电器的12V电网以及用于新一代耗电器的48V电网。从中得出在所述两个电网之间进行切换的必要性。对此，逆变转换器（英文Buck-Boost-Converter（降压升压转换器））已经被证明为合适的。

发明内容

在该背景下，介绍一种具有权利要求1的特征的方法以及一种按照权利要求7所述的装置。实施方式根据从属要求以及说明书得到。

在此介绍的方法和相对应的装置提供了一种软件解决方案，该软件解决方案满足了所有要求，在不使用硬件的情况下表现出足够的动态性能并且仅仅需要有限的计算能力。

所介绍的实现该方法的算法最初是作为快速反应的软件组件来开发的，以便调节机动车中的电直流电压转换器单元。在这种情况下需要的是：不仅保证电池的安全运行而且保证连接在直流电压转换器上的所参与的耗电器的安全运行。除了对输出电压和输出电流的调节以外，这还导致了严格的要求和限制。

该方法又尤其适合于所有电系统或技术系统，其中信号渡越时间至少是采样时间的十分之一，并且其中输入和输出参量的改变彼此具有直接的物理关联。

所开发的算法特别适合于：将输出电压和/或输出电流调节到所给定的目标值；限制输出电流；在使用唯一的线性调节器的情况下监控输入电压的最小水平和输入电流的最大水平，所述线性调节器不仅在电压控制模式下工作而且在电流控制模式下工作，而不存在对级联的模式调节器或被切换的模式调节器的需求。

该算法同时执行下列任务：

1.在进行电流限制的情况下调节输出电压，以便遵循目标值；

2.在输出电压的最小和最大水平之内调节输出电流，以便遵循目标值；

3.将输出电流限制到可变的水平，所述可变的水平有能力切换到电流调节模式，以便使目标值保持在输出电压的最小和最大水平之内；

4.通过降低输出电压来将输入电流限制到可变的水平；

5.通过防止输入电压下降到可变的最小水平之下来保护蓄电装置，其中输出功率被降低；

6.通过降低输出电压将在输入或输出侧的功率限制在可变的水平。

所介绍的方法的特点在于，通过所述算法只使用一个调节器，所述调节器是电压模式调节器。所述调节器的目标值利用故障信号的经处理的并且级联的值来修改。该解决方案的最终的结果是一种复杂地进行工作的、然而非常简单的代码。这是离散式线性MISO（Multiple Input Single Output（多输入单输出））块。所有极限值都可以通过该应用动态地来修改。

如果控制信号在每个控制模式下都相同，那么该架构可以是有用的。最大的优点在于，在系统到达不同的状态期间，调节器或控制器遵循在工作极限之间的线性传输特性，其中工作环境予以考虑。因而，该系统的过渡是线性和连续的，这改善了调节的稳定性和鲁棒性。此外，级联连接的缺少保证了总系统的更好的动态性能。关键要素是对输入的故障信号的转换和绑定（Bindung）。该方法可以与大多数类型的调节器一起使用。

所描述的方法例如与直流电压转换器结合地来使用，其中开关元件由时间控制的PWM发生器来操控。在此不使用硬件电流调节器。对于转换器来说，传递函数U_aus/U_ein必须是有效的。相互考虑的信号的渡越时间比采样时间快几个量级。由于比较长的采样时间，该系统不能被划分成在时间上不同地被适配的过程。

应考虑的是，自动化应用环境对转换器的电压调节器算法提出了高要求。所述调节器的主要要求对应于逆变转换器朝两个方向进行转换的要求。介绍了一种更高阶的时变非线性功率转换系统，所述功率转换系统在所有工作点都稳定地工作。

时变性由于传递函数与负载电阻的相关性，在电阻、电感、电容和功率晶体管中的非线性以及在输入和输出电压中的高的变化而存在。