[发明专利]连接高压电池前DC-DC转换器的整流变压器的电压适应的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于运行能够连接至一次电池(12)的双向的电压转换器(18)的方法和设备，电压转换器(18)具有初级侧的整流电容器(16，C1DC)、电感变压器(Tr1)和次级侧的钳位电容器(Cclamp)，其中，在连接一次电池(12)之前，通过钳位电容器(Cclamp)的充电的循环传输将初级侧的整流电容器(16，C1DC)上的电压与一次电池(12)的电压相适应。由此可以在连接一次电池之前使初级侧的整流电容器的电压与一次电池的电压相适应，并由此避免了在一次电池(12)的连接过程中出现电流峰值。

技术领域

本发明涉及一种用于运行能够连接至一次电池的双向的电压转换器的方法以及一种为此设计的设备，其中，电压转换器具有初级侧的整流电容器、电感变压器和次级侧的钳位电容器。

背景技术

在具有一次电池和能够与之连接和断开的DC-DC电压转换器的驱动装置中，DC-DC电压转换器用于将通常较高的一次电池(200-800V)的电压转换为较低的直流电压。特别是在安装在电动车辆中的情况下，可以以这种方式从一次电池获得汽车电网需要的低电压(12-24V)。

EP 2 159 908 B1中已知这种类型的设备，其包括一次电池和能够与其连接的DC-DC-电压转换器。其主要由一个电感变压器组成，该电感变压器通过MOSFET全桥电路在初级侧耦合到一次电池。电压在次级侧进行整流。在这种电路中可以高效地进行电压转换，该操作模式被称为“降压模式(Buck-Mode)”。但是，也可以以相反的方式运行这种DC-DC电压转换器，即，将能量从次级侧传递到初级侧，这被称为升压运行(Boost-Betrieb)。

出于各种原因，必须将一次电池与高压总线的其余部分断开或在以后重新连接，DC-DC-电压转换器也属于该高压总线。在这种情况下期望初级侧的整流电容器的电压尽可能地对应于一次电池的电压，以避免开关中的高浪涌电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法，借助该方法可以在连接一次电池之前使初级侧的整流电容器与一次电池的电压相适应。优选地，这应该在不使用额外的组件的情况下完成。

本发明由独立权利要求的特征得出。有利的扩展方案和设计为从属权利要求的主题。本发明的其他的特征、应用可能性和优点可从以下的描述以及对附图中示出的本发明的实施例的说明中得出。

所述目的由此得以实现，即，在连接一次电池之前，通过钳位电容器的充电的循环传输将初级侧的整流电容器上的电压与一次电池的电压相适应。

根据本发明的方法在非常短的时间(例如0.2秒)内以非常快的方式实现初级侧的整流电容器从放电状态到几百伏的一次电池的电压的充电。为此，本发明利用钳位电容器与变压器的漏电感的串联谐振来限制流过半导体开关的电流并达到理想的开关条件。由此导致以下有益效果：

-通过钳位电容器和漏电感的串联谐振限制流过开关的电流，

-由开关QS1和QS3形成的同步整流器仅在非常低的电流下导通或关断，这导致较低的开关损耗，

-EMF排放很少，

-开关设备不需要任何额外的组件，

-接通时间以简单的方式调节。由于组件公差而引起的谐振频率的小幅偏差几乎不会影响该方法的性能。

根据本发明的一个有利的扩展方案，充电循环的长度由钳位电容器与漏电感的串联谐振的半个周期持续时间而确定。由此实现了，在利用上述两个组件的谐振特性的条件下，将存储在钳位电容器中的能量以理想的方式传输至整流电容器中并且使整流电容器通过循环实施的充电步骤而达到一次电池的电压。

根据本发明的一个有利的扩展方案，当整流电容器与一次电池之间的电压差低于阈值(例如10V)时，整流电容器的充电过程结束。由此实现了充电循环以这样的长度重复，即，直到整流电容器具有足够高的电压并且在随后连接一次电池的过程中流过足够小的电流为止。