CN108352705B - 用于电路的有源控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配在电路(CE)上的控制装置(DC)，所述电路包括电流发生器(GC)，所述电流发生器与第一电能存储器(SE1)、消耗网络(RA1)以及DC/DC类型的转换器(CV)并联连接，所述转换器与第二电能存储器(SE2)串联连接。该装置(DC)包括：开关模块(MI)，所述开关模块串联装配在电流发生器(GC)与转换器(CV)之间，并且包括串联装配的两个开关部件(MI1‑MI2)，所述两个开关部件每个都包括具有三个状态的主开关(IP)；以及控制部件(MC)，所述控制部件在转换器(CV)为第二电能存储器(SE2)充电并且消耗网络(RA)的端子处的电压测量值大于这些相同端子处的电压限制设定值时控制成使主开关(IP)安置在中间状态上。

Description

用于电路的有源控制装置
技术领域
本发明涉及包括电流发生器的电路，所述电流发生器与供电网络以及切断式的DC/DC类型的转换器并联连接。
背景技术
如本领域技术人员已知，在一些领域(例如(任选地机动类型的)运输工具的领域)中，使用具有电流发生器(例如交流发电机)的电路，所述电流发生器与第一电能存储器、(包括至少一个电能消耗构件的)消耗网络以及切断式的DC/DC类型的转换器并联连接，所述转换器位于所述第一电能存储器与所述消耗网络之间，并且与第二电能存储器串联连接。
在该类型的电路中，使用可逆(即可按照“充电”模式以及“放电”模式运行)的转换器，所述“充电”模式用于向与所述转换器串联连接的电能存储器提供电能，所述“放电”模式用于向所述供电网络提供存储在与所述转换器串联连接的电能存储器中的电能。
当该类型的转换器按照充电模式运行时，所述转换器在供电网络中引起电磁干扰(例如过电压)，所述电磁干扰对一些电能消耗构件是有害的，或者导致不令人满意和/或潜在危险的运行变化。为了减小这些干扰，在转换器上装配例如CLC(电容-电感-电容)类型的无源滤波器。然而，该无源滤波器体积大、笨重且昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的尤其在于改善该情况。
为此，本发明提供了一种用于装配在电路上的控制装置，所述电路包括电流发生器，所述电流发生器与第一电能存储器、消耗网络以及切断式的DC/DC类型的转换器并联连接，所述消耗网络包括至少一个电能消耗构件，所述转换器位于所述第一电能存储器与所述消耗网络之间，并且与第二电能存储器串联连接。
所述控制装置的特征在于，所述控制装置包括：
-开关模块，所述开关模块能够串联装配在一方面所述电流发生器和所述第一电能存储器以及另一方面所述转换器和所述消耗网络之间，并且包括至少两个开关部件，一方面，所述至少两个开关部件每个都包括至少一个具有至少三个状态的主开关并且包括二极管，所述至少三个状态中的至少一个为部分导通的中间状态，所述至少一个具有至少三个状态的主开关和所述二极管并联连接，另一方面，所述至少两个开关部件串联连接并且带有以相反的方式装配的所述二极管，以及
-控制部件，所述控制部件配置用于在所述转换器处于为所述第二电能存储器充电的模式并且所述消耗网络的端子处的电压测量值大于所述消耗网络的端子处的电压限制设定值的情况下控制成使所述主开关中的至少一个安置在中间状态上，并且在任何其它情况下控制成使所述主开关安置在由外部运行设定值限定的状态上。
因此布置了一种有源类型的控制装置，所述控制装置能够减小由切断式的DC/DC转换器引起的电磁干扰，同时体积小、重量轻且便宜。
根据本发明的控制装置可包括可分开或组合采用的其它特征，尤其是：
-所述控制装置的控制部件可配置用于在每个主开关具有多个中间状态时控制成使所述主开关中的至少一个安置在连续的状态上，所述连续的状态是预定法则的函数，在所述消耗网络的端子处的电压测量值大于所述消耗网络的端子处的电压限制设定值时，所述预定法则能够引起所述消耗网络的端子处的电压的降低；
Figure GDA0002237240350000021
预定法则可为非线性或线性的；
Figure GDA0002237240350000022
所述控制装置的控制部件可配置用于在接收到所述消耗网络的端子处的电压的第一测量值之后带有第一预定时间间隔开启根据所述预定法则的控制，所述第一测量值大于所述消耗网络的端子处的电压限制设定值；
Figure GDA0002237240350000023
所述控制装置的控制部件可配置用于带有第二时间间隔停止根据所述预定法则的控制，所述第二时间间隔是所述消耗网络的端子处的电压测量值的函数；
·所述控制装置的控制部件可配置用于根据所述转换器的切断频率、在所述切断期间由所述转换器消耗的电流、在所述开关模块上游执行的电压测量值、以及所述电路的在所述开关模块上游的至少一个电阻特征来选择所述第二时间间隔；
-所述控制装置的控制部件可配置用于还根据(至少)从所述消耗网络的端子处的最小电压设定值、所述电路的即时状态、以及所述控制装置的运行设定值中选择的至少一个参数来控制所述主开关的安置；
-所述控制装置的控制部件可配置用于以基本同步的方式又或以异步的方式控制所述主开关的安置。
本发明还提供了一种电路，所述电路能够装配在系统上并且一方面包括电流发生器，所述电流发生器与第一电能存储器、消耗网络以及切断式的DC/DC类型的转换器并联连接，所述消耗网络包括至少一个电能消耗构件，所述转换器位于所述第一电能存储器与所述消耗网络之间，并且与第二电能存储器串联连接，所述电路另一方面包括上文所述类型的控制装置，所述控制装置串联装配在一方面所述电流发生器和所述第一电能存储器以及另一方面所述转换器和所述消耗网络之间。
本发明还提供了一种任选地机动类型的运输工具，所述运输工具包括上文所述类型的电路。
附图说明
通过阅读下文详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图上：
-图1示意性且功能性示出了包括根据本发明的控制装置的电路的实施例，
-图2至图7示意性且功能性示出了根据本发明的控制装置的开关模块的六个不同的实施例，
-图8示意性示出了主开关的电阻(RIP)随其电压命令(CIP)变化的曲线图，
-图9示意性示出了切断式的DC/DC转换器的功率开关的电压命令(CCV)的时间变化的第一曲线图以及在存在切断式的DC/DC转换器的电压命令(CCV)的该时间变化的情况下主开关的电压命令(CIP)的时间变化的第二曲线图，
-图10示意性示出了切断式的DC/DC转换器的功率开关的电压命令(CCV)的时间变化的第一曲线图、在带有为零的第一时间间隔ε1以及分别为零(C1)和非零(C2)的第二时间间隔ε2时并且在存在切断式的DC/DC转换器的电压命令(CCV)的该时间变化的情况下主开关的电压命令(CIP)的时间变化的第二曲线图、以及在分别存在C1(C3)和C2(C4)的情况下消耗网络的端子处的电压(V2)的时间变化的第三曲线图，以及
-图11示意性示出了在带有分别为零(黑色)和非零(深灰色)的第二时间间隔ε2时消耗网络的端子处电压(URA1)的快速傅里叶变换(FFT)的频率变化的曲线图，所述消耗网络作为包括根据本发明的控制装置以及DC/DC转换器的电路的一部分，所述DC/DC转换器包括缩减的无源滤波器。
具体实施方式
本发明的目的尤其在于提供一种用于装配在电路CE上的控制装置DC，所述电路包括至少一个电流发生器GC、(第一)消耗网络RA1、切断式的DC/DC类型的转换器CV、第一电能存储器SE1、和第二电能存储器SE2。
在下文中，作为非限制性示例，认为电路CE用于装配在任选地机动类型的运输工具(例如轿车)上。但本发明不限于该类型的应用。事实上，电路CE可装配在任何类型的系统上，尤其是(陆上、海上(或河上)和空中的)运输工具和设施(包括工业类型的设施(例如供电保障系统))上。
图1上示意性示出了根据本发明的电路CE的非限制性示例。如图所示，这种电路CE包括至少一个电流发生器GC、第一消耗网络RA1、转换器CV、第一电能存储器SE1和第二电能存储器SE2、以及根据本发明的控制装置DC。
第一消耗网络RA1包括至少一个电能消耗构件OCj。作为非限制性示例，构件OCj可为计算机、传感器、组合显示器、雨刮器、电动助力转向装置、电动涡轮增压器、电动悬架、电动机(或电机)或发动机停止/启动管理系统。注意到，在图1上所示的非限制性示例中，第一消耗网络RA1包括三个构件OC1至OC3(j＝1至3)。但所述第一消耗网络可包括任何数量的电能消耗构件，只要该数量大于或等于一(1)。
电流发生器GC与第一电能存储装置SE1、第一消耗网络RA1和转换器CV并联连接。在运输工具的情况下，所述电流发生器例如是交流发电机或交流起动器。注意到，如果电流发生器GC是交流发电机，则电路CE还包括与交流发电机GC并联装配的起动器DE，如图1上非限制性所示。
还注意到，如图1上非限制性所示，电路CE可包括第二消耗网络RA2，所述第二消耗网络一方面并联装配在电流发生器GC与第一电能存储器SE1之间，并且另一方面包括至少一个电能消耗器构件(尤其是起动器DE)。
第一电能存储器SE1并联连接在电流发生器GC与转换器CV之间。所述第一电能存储器例如是(例如12V或24V类型的)主电池，所述主电池负责向第二消耗网络RA2(此处尤其是起动器DE)以及任选地向第一消耗网络RA1提供电能。
转换器CV是切断式的DC/DC(“直流/直流”)类型的，并且与第二电能存储器SE2串联连接。所述转换器还是可逆的，以便能够至少按照“充电”模式以及“放电”模式运行，所述“充电”模式用于向第二电能存储器SE2提供(例如由电流发生器GC产生的)电能，所述“放电”模式用于向第一消耗网络RA1提供存储在第二电能存储器SE2中的电能。注意到，转换器CV例如能够是“buck/boost(降压/升压式)”或“FLYBACK(反激式)”又或“FORWARD(正激式)”类型的。另外，转换器CV可实施带有固定或可变的切断频率的切断。
转换器CV因此包括至少一个功率开关。当转换器CV提取功率并因此处于充电模式(或PWM)以用于为第二电能存储器SE2充电时，所述至少一个开关在断开位置与闭合位置之间切换。
转换器CV借助于数字或模拟数据链路20向控制装置DC发送至少一个开关的位置(断开或闭合)或发送到所述至少一个开关的命令。
由于第一电能存储器的大电容效应，第一电能存储器SE1尤其用作第一消耗电网RA1的滤波器。例如，所述第一电能存储器根据转换器CV的结构是低压或超低压类型的。作为示例，所述第一电能存储器可为12V或24V又或48V(更通常地12V至500V)类型的。同样作为示例，所述第一电能存储器可包括串联装配的多个(例如三个或五个)超级电容器。
根据本发明的控制装置DC包括至少一个开关模块MI并且包括控制部件MC。
开关模块MI能够串联装配在电流发生器GC与转换器CV之间。该串联装配优选地经由串联安置在开关模块MI上游和下游的两个电感器I1和I2进行，如图1上非限制性所示。注意到，在图1上，串联安置在开关模块MI上游和下游的两个电感器I1和I2表示电路CE的电缆的电感效应，尤其是第一消耗网络RA1和可能的第二消耗网络RA2的电感效应。
该开关模块MI包括至少两个开关部件MIk，所述至少两个开关部件每个都包括至少一个具有至少三个状态的主开关IP并且包括二极管DI，所述至少一个具有至少三个状态的主开关和所述二极管并联连接。这些状态是OFF状态(断开(或不导通)状态)、ON状态(闭合(或导通)状态)、以及至少一个中间状态(部分断开(或部分导通)状态)。
另外，如在图2和图3的两个实施变型中所示，这些开关部件MIk串联连接，并且这些开关部件的各自的二极管DI以相反的方式装配。开关模块MI由此构成可变电阻。
开关模块MI的该特殊配置具有多种解释，所述多种解释可任选地相关联。
第一种解释在于，如下文中所示，开关部件MIk可基于MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)部件来实施，所述MOSFET部件本身包括并联的二极管。因此，单一的开关部件MIk由于二极管的导电性而仅可在单一方向上中断电流，并且因此有用地实施两个开关部件MIk的相反的装配，以能够在两个方向上中断电流。
第二种解释在于，当期望使第二电能存储器SE2仅放电至第一消耗网络RA1中时，需要带有二极管的开关，所述二极管防止电流向第二消耗网络RA2(由第二开关部件MI2实施的旁路(by-pass))返回。单一的开关部件MIk(此处第一开关部件MI1)断开，而第二开关部件MI2强制闭合，以便获得能量节省并改善效率。二极管DI是约束：如果第一消耗网络RA1的电压崩溃，在闭合相关联的开关时，电流通过二极管DI。
第三种解释在于，为了实施有源过滤功能，第二开关部件MI2是不够的，这是因为所述第二开关部件出于在第二开关部件MI2中与主开关并联装配的二极管DI的原因而仅能够最大过滤0.7V。因此需要添加第一开关部件MI1(带有二极管DI的主开关IP)，以便在电流从第一开关部件MI1向第二开关部件MI2流动时按照断开/闭合或“OFF/ON”模式和线性(可变电阻)模式使用所述第一开关部件。
第四种解释在于，所述二极管作为运行安全约束的补充。
注意到，如在图4的实施变型中非限制性所示，开关部件MIk中的至少一个可任选地包括各自由主开关IP和二极管DI构成的至少两对，所述至少两对以相同的方式配置并且并联连接。这能够增加断路性能和电流传导性能。
例如，每个主开关IP可为MOSFET类型的电子功率部件，并且所述电子功率部件的状态(断开、闭合或部分断开)取决于电压命令。
例如，每个主开关IP可为MOSFET类型的电子功率部件，所述电子功率部件的状态(断开或者部分断开或闭合)取决于电压命令CIP(例如等于0.5V)。图8上示意性示出了MOSFET类型的主开关IP的电阻RIP随电压命令CIP变化的非限制性示例的曲线图。附图标记CIP1表示主开关IP的最小电压命令(此处等于4V)。附图标记CIP2表示主开关IP的最大电压命令(此处等于10V)。附图标记RIP1表示在电压命令CIP等于CIP2时的主开关IP的电阻。附图标记RIP2表示在电压命令CIP等于CIP1时的主开关IP的电阻。附图标记P1表示主开关IP处于断开(或非导通)状态的电压命令CIP的区域。附图标记P2表示主开关IP处于中间(部分导通)状态的电压命令CIP的区域。在电压命令CIP的该区域P2中，可使主开关IP按照“线性”模式运行，以便使所述主开关的电阻基本线性地变化。附图标记P3表示使主开关IP处于闭合(或导通)状态的电压命令CIP的区域。
还注意到，如在图5至图7的实施变型中非限制性所示，开关模块MI可任选地包括作为补充的至少一个具有两个状态的辅助开关IA，所述至少一个具有两个状态的辅助开关与主开关IP中的至少一个并联装配。这些状态是ON状态(闭合(或导通)状态)和OFF状态(断开(或不导通)状态)。
该选择具有多个优点。事实上，当在运输工具处于醒觉(veille)状态时第一消耗网络RA1的一些消耗器需被供电，辅助开关IA需在所述运输工具醒觉时被闭合以便能够进行该供电。另外，这能够掩盖主开关IP的可能故障(如果所有主开关IP都不工作，则不再可能为第一消耗网络RA1供电，并因此需要应急的辅助开关IA)。
在图5的实施变型中，辅助开关IA与两个开关部件MIk并联装配。在图6的实施变型中，辅助开关IA与单一的第一开关部件MI1并联装配。在图7的实施变型中，辅助开关IA与单一的第二开关部件MI2并联装配。例如当转换器CV处于休眠模式时，辅助开关IA能够在两个开关部件MIk断开时使低强度的电流通过。
图5的示例能够覆盖所有故障，这是因为能够借助于辅助开关IA将两个开关部件MIk“分流”。
在图6和图7的示例中，仅使阻止电流流动的开关部件MIk短路。事实上，当主开关IP断开时，相关联的二极管DI的阴极与能量存储器的一侧连接。
优选地，每个辅助开关IA默认地安置在闭合(或导通)状态上，以便在醒觉(或休眠)模式中使醒觉电流在第一消耗网络RA1中通过。因此，一旦不再为辅助开关IA供电，所述辅助开关闭合并且能够为第一消耗网络RA1供电。此外，当所述运输工具处于醒觉状态时，常闭的开关不消耗电流(因此不引起存储器放电)。
另外，每个辅助开关IA可为机电继电器。
控制部件MC配置用于在转换器CV提取功率(并因此处于充电模式(或PWM)以用于为第二电能存储器SE2充电)并且第一消耗网络RA1的端子处的电压V2的测量值大于该第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim的情况下控制成使主开关IP中的至少一个安置在中间(部分导通)状态上。
在不对应于上述情况的任何其它情况下，控制部件MC配置用于控制成使主开关IP安置在由外部运行设定值限定的状态上。因此，当第一消耗网络RA1的端子处的电压V2的测量值小于设定值URA1lim时，主开关IP被安置在ON(完全导通)状态上。
开关模块MI的该状态控制能够使开关模块MI的可变电阻在转换器CV的切断时刻期间(即在该转换器CV向电流发生器GC提取功率时)变化，并因此能够减小电压变化和因此减小在转换器CV运行时由所述转换器引起的电磁干扰。该状态控制借助于由控制部件MC根据所选择的参数确定的命令CIP(在MOSFET的情况下的电压命令)来进行，以便考虑到动态约束和响应时间并因此保证所期望的性能。
注意到，控制部件MC可确保模拟控制(借助于电子部件)或数字控制(例如借助于微控制器)。
不同的主开关IP的外部运行设定值由监控计算机CS提供，所述监控计算机负责监控系统(此处运输工具)以及尤其是其电路CE的运行。
转换器CV的充电模式为转换器CV的传输信息，所述传输信息可由监控计算机CS提供。当转换器CV处于充电模式时，第一消耗网络RA1的端子处的电压V2需大于该第一消耗网络RA1的端子处的最小电压设定值URA1min，但不大于该第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim。因此，当V2小于URA1min时，控制装置DC不需要运行，但当V2大于URA1lim(存在过电压)时，控制装置DC需运行以使其开关模块MI在极短的时间周期上用作可变电阻，以通过促使(开关模块MI上游的)电压V1与(开关模块MI下游的)电压V2之间的电压的下降来尽可能地限制该过电压。
转换器CV的充电模式可由监控计算机CS借助于数字或模拟数据链路10向控制装置DC提供。
作为非限制性示例，URA1lim可选择为等于13.1V。作为变型，URA1lim可选择为等于14V或15V，这例如取决于电流发生器GC的端子处的电压。
电压V1在开关模块MI上游并且在包括电流发生器GC、第一电能存储器SE1和可能的第二消耗网络RA2的组件的下游由电压传感器CT1测量。在图1上非限制性所示的示例中，电压传感器CT1作为控制装置DC的一部分。但这不是强制性的。所述电压传感器事实上可位于控制装置DC外部，并且负责为系统(此处运输工具)的另一设备提供电压测量。然而，位于外部不是最佳的，这是因为位于外部增加了响应时间并且需要与外部的接口。
第一消耗网络RA1的端子处电压V2在开关模块MI下游由电压传感器CT2测量。在图1上非限制性所示的示例中，电压传感器CT2作为控制装置DC的一部分。但这不是强制性的。所述电压传感器事实上可位于控制装置DC外部，并且负责为系统(此处运输工具)的另一设备提供电压测量。然而，位于外部不是最佳的，这是因为位于外部增加了响应时间并且需要与外部的接口。
通常，转换器CV可提供运行设定值和运行状态。该运行设定值例如是“脉冲宽度调制”(PWM“Pulse Width Modulation”)命令。该运行设定值尤其由控制部件MC用于确定要提供给开关模块MI的恰当设定值以及控制装置DC处于有源状态的阶段。
图9的上部示意性示出了切断式的DC/DC转换器的功率开关的运行命令CCV(此处电压命令)的时间变化的第一曲线图。附图标记T表示切换(或切断)周期，所述切换周期为转换器CV的切断频率的倒数(所述切断频率可根据由转换器CV执行的调节类型而为固定的或可变的)。如图所示，在周期T期间，转换器CV的功率开关根据运行命令CCV2(“1”)在α*T期间安置在闭合(“ON”)状态上，然后根据运行命令CCV1(“0”)在(1-α)*T期间安置在断开(或“OFF”)状态上。附图标记α表示安置在断开状态上的安置时长与安置在闭合状态上的安置时长之间的周期比。注意到，周期比α可根据由转换器CV执行的调节类型而为固定的或可变的。
当所述切断(或切换)为“脉冲宽度调制”(PWM(“Pulse WidthModulation”))类型时，为0的运行命令标记成“PWM＝0”，为1的运行命令标记成“PWM＝1”。注意到，当运行命令为1(PWM＝1)时，转换器CV在包括电流发生器GC和第一电能存储器SE1的组件上提取功率，因此存在通过主开关IP的电流以便为第一消耗网络RA1和转换器CV供电。
第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim为可由监控计算机CS提供的信息。
注意到，当开关模块MI包括至少一个辅助开关IA时，控制部件MC配置用于至少根据辅助开关IA的运行设定值来控制该(每个)辅助开关IA的状态。该(每个)辅助开关IA的运行设定值由监控计算机CS提供。
还注意到，当每个主开关IP具有多个中间状态(例如在主开关为MOSFET类型(见图8)的情况下)，控制部件MC可有利地配置用于控制成使主开关IP中的至少一个安置在连续的状态上，所述连续的状态是预定法则的函数。在该第一消耗网络RA1的端子处的电压V2的测量值大于第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim时，该预定法则能够引起第一消耗网络RA1的端子处的电压V2的降低。
例如，该预定法则可为非线性的。但在实施变型中，该预定法则可为线性的。
在根据预定法则(例如非线性)的控制期间，每个主开关IP的运行命令CIP在CIP1与CIP2之间变化，以便引起第一消耗网络RA1的端子处的电压V2下降到小于或等于该第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim。
注意到，控制部件MC可配置用于以基本同步的方式又或以异步的方式控制主开关IP的安置。
还注意到，控制部件MC可配置用于在接收到第一消耗网络RA1的端子处的电压V2的第一测量值之后带有第一预定时间间隔ε1开启根据预定法则的控制，所述第一测量值大于该第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim。该选择用于使根据预定法则的控制的起动延迟ε1，以便避免干扰。在物理学上，该测得的值V2不同于0，这是因为该值与采集链或处理链相关。在该情况下，根据预定法则的控制的起动更晚地在t＝α.Τ+ε1的时刻上开始。第一预定时间间隔ε1仅介入控制的起动。
例如，ε1可默认地选择为等于零(0)。
还注意到，控制部件MC可配置用于带有第二时间间隔ε2停止根据预定法则的控制，所述第二时间间隔是消耗网络RA1的端子处的电压V2的测量值的函数。该第二时间间隔ε2为时间延迟，所述时间延迟为请求维持对两个开关部件MIk按照线性模式使用的结果。该选择用于使根据预定法则的控制的停止延迟ε2，以便通过减小过电压峰值并因此减小电磁干扰来减弱电气架构和电流发生器GC的电感效应。
在存在所选择的第二时间间隔ε2的情况下，根据预定法则的控制的停止更晚地在t＝Τ+ε2的时刻上开始(如在图9的第二曲线图中所示)。注意到，ε2可任选地选择为等于零(0)。
在存在所选择的第一时间间隔ε1和第二时间间隔ε2的情况下，根据预定法则的控制的最大时长等于(1-α)*Τ-ε1+ε2。
例如，控制部件MC可配置用于例如根据转换器CV的切断频率(等于1/T)、在切断期间由转换器CV消耗的电流ICV、在开关模块MI上游执行的电压V1的测量值、以及电路CE的在开关模块MI上游的至少一个电阻特征来选择第二时间间隔ε2。注意到，所消耗的电流值ICV越高，过电压越高。
为了性能问题，在切断期间由转换器CV消耗的电流值ICV例如可由转换器CV提供。注意到，监控计算机CS可给出所允许的用于充电的最大电流设定值。另外，电路CE的在开关模块MI上游的每个电阻特征例如可由监控计算机CS提供。
还注意到，控制部件MC可配置用于还根据至少从第一消耗网络RA1的端子处的最小电压设定值URA1min、电路CE的即时状态、以及控制装置DC的运行设定值中选择的至少一个参数来控制主开关IP的安置。
第一消耗网络RA1的端子处的最小电压设定值URA1min由监控计算机CS提供。作为非限制性示例，URA1min可选择为等于12V。
电路CE的即时状态由监控计算机CS提供。该即时状态用于唤醒控制装置DC，并且取决于所使用的供电类型。
作为非限制性示例，当控制部件MC布置有上文中提及的所有参数且开关模块MI仅包括两个主开关IP和一个辅助开关IA时，所述控制部件可通过实施如下描述的算法类型来确定电压命令CIP。
在该算法的第一步骤中，控制部件MC可确定控制装置DC是否已被激活。为此，所述控制部件分析控制装置DC的运行设定值。当所述激活已由监控计算机CS决定时，控制部件MC执行第二步骤。在相反的情况下，控制部件MC执行第八步骤，在所述第八步骤中，所述控制部件：
-对于第一开关部件MM的第一主开关IP，生成电压命令CIP，该电压命令等于该第一主开关IP的运行设定值CF1，该运行设定值由监控计算机CS提供，
-对于第二开关部件MI2的第二主开关IP，生成电压命令CIP，该电压命令等于该第二主开关IP的运行设定值CF2，该运行设定值由监控计算机CS提供，以及
-对于辅助开关IA，生成电压命令CIA，该电压命令等于该辅助开关IA的运行设定值CF3，该运行设定值由监控计算机CS提供。
在该算法的第二步骤中，控制部件MC可确定转换器CV是否处于充电模式。目的事实上在于在切断式供电提取功率时减小电磁干扰。为此，所述控制部件分析转换器CV的传输信息，所述传输信息由监控计算机CS提供。当转换器CV处于充电模式时，控制部件MC执行第三步骤。在相反的情况下，控制部件MC执行第八步骤。
在该算法的第三步骤中，控制部件MC可确定转换器CV是否处于充电电流限制。为此，所述控制部件分析转换器CV的运行设定值，所述运行设定值由转换器CV提供。当转换器CV处于充电电流限制时，控制部件MC执行第四步骤。在相反的情况下，控制部件MC执行第八步骤。
在该算法的第四步骤中，控制部件MC可确定转换器CV是否安置在闭合(ON)状态上。为此，所述控制部件分析运行命令CCV。当所述运行命令为零(PWM＝0)时，控制部件MC执行第五步骤。在相反的情况下，控制部件MC执行第八步骤。
在该算法的第五步骤中，控制部件MC可确定第一消耗网络RA1的端子处的电压V2是否大于该第一消耗网络RA1的端子处的最小电压设定值URA1min。当V2>URA1min时，控制部件MC执行第六步骤。在相反的情况下，控制部件MC执行第八步骤。
在该算法的第六步骤中，控制部件MC可确定第一消耗网络RA1的端子处的电压V2是否大于该第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim。当V2>URA1lim时，存在过电压并且开关模块MI需在极短的时间周期上用作可变电阻，以通过促使电压V1与电压V2之间的电压的下降来尽可能地限制该过电压。为此，控制部件MC需执行第七步骤。在相反的情况下(V2≤URA1lim)，控制部件MC执行第八步骤。
在该算法的第七步骤中，控制部件MC借助于电压命令CIP根据预定法则(例如非线性)来控制每个主开关IP。更确切地，每个主开关IP的电压命令CIP在CIP1与CIP2之间变化，以便引起第一消耗网络RA1的端子处的电压V2下降到小于或等于该第一消耗网络RA1的端子处的电压限制设定值URA1lim。此外，辅助开关IA的电压命令CIA等于该辅助开关IA的运行设定值CF3，所述运行设定值由监控计算机CS提供。
图10上示意性示出了时间模拟结果的三个曲线图，所述三个曲线图用于以示例的形式示出由控制装置DC带来的优点。第一曲线图示出了图1上所示类型的电路CE中的转换器CV的功率开关的电压命令CCV的时间变化示例。第二曲线图示出了在使用为零的第一时间间隔ε1以及分别为零(曲线C1)和为非零(曲线C2)的第二时间间隔ε2时并且在存在第一曲线图的电压命令CCV的时间变化示例的情况下电路CE的控制装置DC的主开关IP的电压命令CIP的两个时间变化示例。第三曲线图示出了在分别存在曲线C1(曲线C3)和曲线C2(曲线C4)的示例的情况下在第一消耗网络RA1的端子处测得的电压V2的时间变化示例。
注意到，在图10的曲线图上所示的示例中，转换器CV有利地包括缩减的无源滤波器，因为这能够更大地减小切断期间的电磁干扰。此处“缩减的无源滤波器”理解成由于物理特征而重量小、体积小且成本低的无源滤波器。例如所述无源滤波器为CLC类型(100μF、100nH、100μF)的滤波器。
当使用为零的第一时间间隔ε1和第二时间间隔ε2(见曲线C3)时，得到在存在现有技术中所使用的并且因此不缩减(例如CLC类型(3mF，200nH，3mF))的无源滤波器的情况下在同一电路CE中引起的电磁干扰幅度(此处过电压峰值)的大约2倍的减小。因此，过电压峰值的幅度可减小到大约40mV。
当使用为零的第一时间间隔ε1和非零的第二时间间隔ε2(见曲线C4)时，得到在存在为零的第一时间间隔ε1和第二时间间隔ε2的情况下在电路CE中引起的电磁干扰幅度(此处过电压峰值)的大约2倍的减小。因此，过电压峰值的幅度可减小到大约20mV，如图11的曲线图上显示，图11示出了在第二时间间隔ε2分别为零(黑色)和非零(深灰色)时第一消耗网络RA1的端子处的电压URA1的快速傅里叶变换(FFT)的频率变化。

Claims (9)

1.一种用于电路(CE)的控制装置(DC)，所述电路包括电流发生器(GC)，所述电流发生器与第一电能存储器(SE1)、消耗网络(RA1)以及切断式的DC/DC类型的转换器(CV)并联连接，所述转换器位于所述第一电能存储器(SE1)与所述消耗网络(RA1)之间，并且与第二电能存储器(SE2)串联连接，其特征在于，所述控制装置包括：
i)开关模块(MI)，所述开关模块能够串联装配在一方面所述电流发生器(GC)和所述第一电能存储器(SE1)以及另一方面所述转换器(CV)和所述消耗网络(RA1)之间，并且包括至少两个开关部件(MIk)，一方面，所述至少两个开关部件每个都包括至少一个具有至少三个状态的主开关(IP)并且包括二极管(DI)，所述至少三个状态中的至少一个为部分导通的中间状态，所述至少一个具有至少三个状态的主开关和所述二极管并联连接，另一方面，所述至少两个开关部件串联连接并且带有以相反的方式装配的所述二极管(DI)，以及
ii)控制部件(MC)，所述控制部件配置用于在所述转换器(CV)处于为所述第二电能存储器(SE2)充电的模式并且所述消耗网络(RA1)的端子处的电压V2的测量值大于所述消耗网络(RA1)的端子处的电压限制设定值的情况下控制成使所述主开关(IP)中的至少一个安置在中间状态上，所述主开关(IP)的电压命令根据转换器(CV)的至少一个功率开关的命令来确定，所述控制部件(MC)配置用于在每个主开关(IP)具有多个中间状态时控制成使所述主开关(IP)中的至少一个安置在连续的状态上，所述连续的状态是预定法则的函数，在所述消耗网络(RA1)的端子处的电压V2的测量值大于所述消耗网络(RA1)的端子处的电压限制设定值时，所述预定法则能够引起所述消耗网络(RA1)的端子处的电压V2的降低。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述预定法则为非线性的。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件(MC)配置用于在接收到所述消耗网络(RA1)的端子处的电压的第一测量值之后带有第一预定时间间隔开启根据所述预定法则的控制，所述第一测量值大于所述消耗网络(RA1)的端子处的电压限制设定值。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件(MC)配置用于带有第二时间间隔停止根据所述预定法则的控制，所述第二时间间隔是所述消耗网络(RA1)的端子处的电压测量值的函数。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件(MC)配置用于根据所述转换器(CV)的切断频率、在所述切断期间由所述转换器(CV)消耗的电流、在所述开关模块(MI)上游执行的电压测量值、以及所述电路(CE)的在所述开关模块(MI)上游的至少一个电阻特征来选择所述第二时间间隔。
6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件(MC)配置用于还根据从包括所述消耗网络(RA1)的端子处的最小电压设定值、所述电路(CE)的即时状态、以及所述控制装置(DC)的运行设定值的组中选择的至少一个参数来控制所述主开关(IP)的安置。
7.根据权利要求1、2、5中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制部件(MC)配置用于以基本同步的方式又或以异步的方式控制所述主开关(IP)的安置。
8.一种电路(CE)，所述电路能够装配在系统上并且包括电流发生器(GC)，所述电流发生器与第一电能存储器(SE1)、消耗网络(RA1)以及切断式的DC/DC类型的转换器(CV)并联连接，所述消耗网络包括至少一个电能消耗构件(OCj)，所述转换器位于所述第一电能存储器(SE1)与所述消耗网络(RA1)之间，并且与第二电能存储器(SE2)串联连接，其特征在于，所述电路还包括根据上述权利要求中任一项所述的控制装置(DC)，所述控制装置串联装配在一方面所述电流发生器(GC)和所述第一电能存储器(SE1)以及另一方面所述转换器(CV)和所述消耗网络(RA1)之间。
9.一种运输工具，其特征在于，所述运输工具包括根据权利要求8所述的电路(CE)。
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