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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers, der mit einem Spannungswandler gekoppelt ist. Der Spannungswandler umfasst zumindest ein erstes und ein zweites Schaltelement, die über einen Knotenpunkt elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das erste Schaltelement ist einem Versorgungspotential und das zweite Schaltelement ist einem Bezugspotential zugeordnet. Ferner umfasst der Spannungswandler einen Messverstärker, der dazu ausgebildet ist, einen Strom, der dem Energiespeicher zugeführt wird, zu erfassen und ausgangsseitig ein Stromsignal abhängig von dem erfassten Strom zur Verfügung zu stellen. Eine Spannung über dem Energiespeicher bildet eine Betriebsspannung des Messverstärkers. Der Energiespeicher ist über den Knotenpunkt mit dem ersten und zweiten Schaltelement gekoppelt.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden hohe Anforderungen an elektrische Energiespeicher gestellt, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb. In diesem Bereich werden als Energiespeicher bevorzugt Doppelschichtkondensatoren eingesetzt, die eine besonders hohe Leistungsdichte und somit hohe Kapazität aufweisen und in der Lage sind, innerhalb sehr kurzer Zeitdauern eine hohe Leistung einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Dies ist insbesondere bei einem Betrieb einer elektrischen Maschine (Starter) zum Starten der Brennkraftmaschine erforderlich oder zur Umwandlung von Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie durch die als Generator arbeitende elektrische Maschine. Dabei wird der jeweilige Doppelschichtkondensator bevorzugt mittels eines Spannungswandlers an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs gekoppelt und mittels diesem überwacht und angesteuert. Allerdings stellt sich beispielsweise nach einem Einbau eines neuen und komplett ungeladenen Doppelschichtkondensators in das Kraftfahrzeug die Aufladung eines solchen auf einen vorgegebenen Spannungswert als besonders schwierig dar.
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Nach
DE 10 2006 028 503 A1 wird zur Aufladung eines vollständig entladenen Doppelschichtkondensators ein zweiter Gleichspannungswandler vorgeschlagen, der dazu ausgebildet ist, den Doppelschichtkondensator bis zur Spannung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs aufzuladen.
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GB 2 379 036 A offenbart ein Schaltnetzteil, das ausgangsseitig eine Ausgangsspannung zur Verfügung stellt. Die Ausgangsspannung wird mit einer vorgegebenen Schwellenspannung verglichen. Überschreitet die Ausgangsspannung die Schwellenspannung, wird ein Schaltelement des Schaltnetzteils derart angesteuert, dass eine von dem Schaltnetzteil ausgangsseitig zur Verfügung gestellte elektrische Leistung begrenzt wird.
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DE 42 13 096 A1 offenbart einen Spannungswandler, der zum Aufladen von Batterien verwendbar ist. Dabei wird mittels eines Strom- und Spannungsreglers ein Ausgangsstrom und eine Ausgangsspannung des Spannungswandlers vorgegeben.
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US 2003/0128019 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung mit einem ersten und zweiten Schaltelement, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Dabei wird mittels des zweiten Schaltelementes ein Bootstrap-Kondensator der Schaltungsanordnung optimal aufgeladen.
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DE 697 33 679 T2 offenbart ein Schaltnetzteil umfassend zwei elektrisch in Reihe geschaltete Schaltnetzteilgeräteeinheiten. Beide Schaltnetzteilgeräteeinheiten umfassen jeweils ein Schaltelement, eine Strommesseinrichtung und eine Spannungsmesseinrichtung. Das Schaltnetzteil ist derart ausgebildet, dass mittels der ersten Schaltnetzteilgeräteeinheit eine Konstantspannung und ein Konstantstrom der zweiten Schaltnetzteilgeräteeinheit zur Verfügung gestellt wird, wenn ausgangsseitig an der zweiten Schaltnetzteilgeräteeinheit ein kurzzeitiger Spitzenstrom angefordert wird.
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US 4 238 695 A beschreibt einen Komparatorschaltkreis zur Steuerung der Schaltvorgänge von Schalttransistoren. Eine Überbrückungssteuerung begrenzt ein Minimaltastverhältnis, wenn ein Fehlersignalpegel unter eine Grenze fällt.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers anzugeben, das bzw. die besonders einfach und kostengünstig ist und eine zuverlässige Aufladung des Energiespeichers ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers, der mit einem Spannungswandler gekoppelt ist. Der Spannungswandler umfasst zumindest ein erstes und ein zweites Schaltelement, die über einen Knotenpunkt elektrisch in Reihe geschaltet sind. Das erste Schaltelement ist einem Versorgungspotential und das zweite Schaltelement ist einem Bezugspotential zugeordnet. Ferner umfasst der Spannungswandler einen Messverstärker, der dazu ausgebildet ist, einen Strom, der dem Energiespeicher zugeführt wird, zu erfassen und ausgangsseitig ein Stromsignal abhängig von dem erfassten Strom zur Verfügung zu stellen. Eine Spannung über dem Energiespeicher bildet eine Betriebsspannung des Messverstärkers. Der Energiespeicher ist über den Knotenpunkt mit dem ersten und zweiten Schaltelement gekoppelt. Die Spannung über dem Energiespeicher wird erfasst. Ein ungeladener Zustand des Energiespeichers wird detektiert, wenn die Spannung über dem Energiespeicher kleiner ist als eine Mindestbetriebsspannung des Messverstärkers, die benötigt wird, um einen fehlerfreien Betrieb des Messverstärkers zu gewährleisten. Während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers werden abhängig von dem Stromsignal das erste und zweite Schaltelement derart angesteuert, dass der Energiespeicher aufgeladen wird.
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Dies hat den Vorteil, dass der Spannungswandler auch zum Aufladen des Energiespeichers während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers verwendet werden kann. Dabei erfolgt die Ansteuerung des ersten und zweiten Schaltelements abhängig von einem Reglersignal, das abhängig von dem Stromsignal zum Ansteuern des ersten und zweiten Schaltelements erzeugt wird. Dabei wird das Reglersignal derart korrigiert, dass der Energiespeicher auch bei einem für das Laden des Energiespeichers unzureichenden Reglersignal aufgeladen wird, während der ungeladene Zustand des Energiespeichers vorliegt. Somit entfällt eine zum Aufladen des Energiespeichers im ungeladenen Zustand verwendete separate Schaltungsanordnung, wodurch eine einfache und kostengünstige Aufladung des ungeladenen Energiespeichers ermöglicht wird. Die Betriebsspannung, insbesondere die Mindestbetriebsspannung, bezeichnet in diesem Zusammenhang eine Spannung, die benötigt wird, um einen fehlerfreien Betrieb des Messverstärkers zu gewährleisten. Damit umfasst die Betriebsspannung nicht nur eine Versorgungsspannung des Messverstärkers, sondern beispielsweise auch eine Common-Mode-Spannung des Messverstärkers. Vorzugsweise kann erst bei einer vorgegebenen Mindestbetriebsspannung das Stromsignal proportional zum Strom erzeugt werden. Andernfalls ist das Stromsignal nichtproportional zum Strom.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung, werden zum Laden des Energiespeichers während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers das erste und zweite Schaltelement derart angesteuert, dass vor einem Einschalten des ersten Schaltelements für eine vorgegebene erste Zeitdauer das zweite Schaltelement für eine vorgegebene zweite Zeitdauer eingeschaltet wird, wobei die zweite Zeitdauer kleiner ist als die erste Zeitdauer.
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Mittels der Ansteuerung des zweiten Schaltelements vor dem ersten Schaltelement, kann besonders zuverlässig das erste Schaltelement angesteuert werden. Bevorzugt ist das erste Schaltelement als High-Side-Schalter ausgebildet und benötigt daher eine separate Ansteuerung, die beispielsweise mittels eines sogenannten „Bootstrapkondensators” realisiert werden kann. Mittels der kurzzeitigen Ansteuerung des zweiten Schaltelements wird der Bootstrapkondensator derart aufgeladen, dass eine nachfolgende Ansteuerung des ersten Schaltelements zuverlässig erfolgen kann. Ist die erste Zeitdauer großer als die zweite Zeitdauer, kann eine Aufladung des Energiespeichers sicher gewährleistet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, werden während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers das erste und zweite Schaltelement abhängig von einem pulsförmigen Schaltsignal und einem pulsförmigen Freigabesignal angesteuert. Das Schaltsignal und das Freigabesignal werden abhängig von dem Reglersignal erzeugt. Das Schaltsignal folgt dem Freigabesignal um die zweite Zeitdauer, während der das zweite Schaltelement eingeschaltet ist, phasenverschoben. Abhängig von dem phasenverschobenen Schaltsignal nach Ablauf der zweiten Zeitdauer wird das erste Schaltelement eingeschaltet.
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Dies hat den Vorteil, dass das zweite Schaltelement vor dem ersten Schaltelement angesteuert wird und somit die Ansteuerung des bevorzugt als High-Side-Schalter ausgebildeten ersten Schaltelements gewährleistet ist. Die Ansteuerung des zweiten Schaltelements erfolgt dabei zu einem Pulsbeginn des Freigabesignals und die Ansteuerung des ersten Schaltelements erfolgt zu einem Pulsbeginn des Schaltsignals, wobei die Ansteuerung des ersten und zweiten Schaltelements komplementär zueinander erfolgt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, wird das erste Schaltelement abhängig von dem Freigabesignal ausgeschaltet.
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Dies hat den Vorteil, dass die Ansteuerung mittels des Spannungswandlers besonders einfach und kostengünstig erfolgt, da vorhandene Signale zur Ansteuerung der Schaltelemente verwendet werden und somit zusätzliche Komponenten zum Betreiben des Energiespeichers nicht erforderlich sind. Wird das erste Schaltelement abhängig von dem Freigabesignal ausgeschaltet, ergibt sich, dass die Pulsdauer des Freigabesignals im Gesamten der ersten und zweiten Zeitdauer entspricht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, wird im ungeladenen Zustand des Energiespeichers das Freigabesignal abhängig von der Spannung über dem Energiespeicher erzeugt.
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Dies hat den Vorteil, dass das Freigabesignal abhängig von dem geladenen oder ungeladenen Zustand des Energiespeichers erzeugt wird und somit entsprechend an den jeweiligen Zustand des Energiespeichers angepasst werden kann. Der geladene Zustand des Energiespeichers ist dann gegeben, wenn die Spannung über dem Energiespeicher größer oder gleich ist als die Mindestbetriebsspannung des Messverstärkers.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, werden das Schaltsignal und das Freigabesignal derart vorgegeben, dass ein lückender Betrieb des Spannungswandlers vorgegeben wird.
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Bei lückendem Betrieb des Spannungswandlers ist sichergestellt, das der Strom, der dem Energiespeicher zugeführt wird, einen vorgegebenen Neutralwert aufweist, so z. B. 0A, bevor eine jeweilige Ansteuerung der Schaltelemente erfolgt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Energiespeichers,
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2 zeitliche Darstellungen.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist ein Spannungswandler DC/DC dargestellt, der bevorzugt als Tiefsetzsteller ausgebildet ist. Grundsätzlich sind aber auch andere Arten von Spannungswandlern, insbesondere Gleichspannugswandler, verwendbar. Der Spannungswandler DC/DC umfasst eine Halbbrücke, die ein erstes Schalterelement S1 und ein zweites Schaltelement S2 aufweist, wobei das erste Schaltelement S1 als High-Side-Schalter und das zweite Schaltelement S1 als Low-Side-Schalter ausgebildet ist. Das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 sind über einen Knotenpunkt KP elektrisch in Reihe geschaltet. Das erste Schaltelement S1 ist dabei mit seinem ersten Anschluss an ein Versorgungspotential V_IN und einem ersten Anschluss eines Zwischenkreiskondensators CL gekoppelt. Der zweite Anschluss des Zwischenkreiskondensators CL ist einem Bezugspotential GND zugeordnet, das beispielsweise als Masse des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Das Versorgungspotential V_IN ist beispielsweise der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs zugeordnet. Das zweite Schaltelement S2 ist mit seinem zweiten Anschluss dem Bezugspotential GND zugeordnet. Der Knotenpunkt KP ist mit einem erste Anschluss einer Drosselspule L gekoppelt.
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Dem zweiten Anschluss der Drosselspule L ist ein erster Anschluss eines Messwiderstands RS zugeordnet, der bevorzugt als Shuntwiderstand ausgebildet ist und beispielsweise einen Widerstandswert von 1 mΩ aufweist. Einem zweiten Anschluss des Messwiderstands RS ist ein erster Anschluss eines Energiespeichers DLC zugeordnet, der mit seinem zweiten Anschluss mit dem Bezugspotential GND gekoppelt ist. Der Energiespeicher DLC ist bevorzugt als Doppelschichtkondensator ausgebildet.
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Die einem durch den Messwiderstand RS fließenden Strom I zugeordnete Spannung wird mittels eines Messverstärkers SM, der beispielsweise als Shuntverstärker INA170 von TEXAS INSTRUMENTS ausgebildet ist, erfasst. Ausgangsseitig wird ein Stromsignal S_I, welches repräsentativ ist zu der erfassten Spannung über dem Messwiderstand RS, einer Reglereinheit CU zugeführt. Der Messverstärker SM wird typischerweise mittels einer Spannung V_DLC über dem Energiespeicher DLC versorgt. Die Spannung V_DLC kann auch als Common-Mode-Spannung des Messverstärkers SM bezeichnet werden und sollte zur Gewährleistung eines fehlerfreien Betriebs des Messverstärkers SM eine Mindestbetriebsspannung, so z. B. 3 V, aufweisen. Der Strom I kann auch als Iststrom durch die Drosselspule L bezeichnet werden und wird mittels der Reglereinheit CU mit einem Sollstrom I_REF, so z. B. 50 A, verglichen. Abhängig von einem Differenzwert zwischen Strom I und dem Sollstrom I_REF wird ausgangsseitig der Reglereinheit CU ein Reglersignal S_CU zur Verfügung gestellt, von dem abhängig das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 angesteuert werden. Das Reglersignal S_CU ist bevorzugt als pulsweitenmoduliertes Signal ausgebildet, wobei beispielsweise ein Low-Pegel des Reglersignals S_CU bevorzugt einer Ansteuerung des zweiten Schaltelements S2 und ein High-Pegel des Reglersignals S_CU bevorzugt einer Ansteuerung des ersten Schaltelements S1 zugeordnet ist. Die Reglereinheit CU umfasst neben einem Regler auch eine Pulsweitenbegrenzung, die dazu ausgebildet ist, auch bei Tastgraden von 0% bzw. 100% einen Puls mit einer vorgegebenen Pulsdauer T vorzugeben.
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Ein ungeladener Zustand des Energiespeichers DLC ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung V_DLC über dem Energiespeicher kleiner ist als die Mindestbetriebsspannung des Messverstärkers SM. Erst ab einer Spannung V_DLC größer oder gleich der Mindestbetriebsspannung des Messverstärkers SM ist ein fehlerfreier Betrieb des Messverstärkers gewährleistet.
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Liegt ein ungeladener Zustand des Energiespeichers DLC vor, z. B. durch Einbau eines neuen Energiespeichers DLC, ist typischerweise die Mindestbetriebsspannung des Messverstärkers und somit ein fehlerfreier Betrieb des Messverstärkers SM nicht gewährleistet. Insbesondere neue Doppelschichtkondensatoren werden von ihrem Hersteller elektrisch kurzgeschlossen geliefert, um eine Gefährdung durch vorhandene Ladungen auf dem jeweiligen Energiespeicher DLC zu vermeiden. Bevorzugt gibt der Messverstärker SM mangels ausreichender Betriebsspannung in diesem ungeladenen Zustand des Energiespeichers DLC das Stromsignal S_I der Reglereinheit CU vor, dessen Wert einem Strom I entsprechen würde, der größer ist als ein Wert des Sollstroms I_REF. Daraufhin würde der Regler der Reglereinheit CU ein Regelsignal vorgeben, dass einem Tastgrad von 0% entsprechen würde. Aufgrund der Pulsweitenbegrenzung gibt die Reglereinheit CU ausgangsseitig jedoch das pulsförmige Reglersignal S_CU vor mit der minimalen Pulsdauer T, die beispielsweise einem Tastgrad von 3 bis 10% entspricht.
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Das pulsförmige Reglersignal S_CU wird eingangsseitig einer Freigabeeinheit RU zugeführt. Neben dem Reglersignal S_CU wird der Freigabeeinheit RU ein Vergleichssignal S_COMP zugeführt, das von einer Vergleichseinheit COMP ausgangsseitig zur Verfügung gestellt wird. Die Vergleichseinheit COMP ist dazu ausgebildet, die Spannung V_DLC über dem Energiespeicher DLC zu erfassen und mit einer Referenzspannung V_REF, der bevorzugt die Mindestbetriebsspannung des Messverstärkers SM zugeordnet ist, zu vergleichen und davon abhängig das Vergleichssignal S_COMP zu erzeugen. Beispielsweise ist die Vergleichseinheit COMP als Komparator ausgebildet und gibt mittels des Vergleichssignals S_COMP ein High-Signal der Freigabeeinheit RU eingangsseitig vor, während der ungeladene Zustand des Energiespeichers DLC vorliegt. Ferner ist der Freigabeeinheit RU ein globales Freigabesignal S_GREL eingangsseitig zugeführt. Dieses ist beispielsweise als low-aktives Signal ausgebildet und gibt bevorzugt während des Betriebs des Spannungswandlers DC/DC ein Low-Signal vor. Die Freigabeeinheit RU und die Vergleichseinheit COMP können auch als Vorrichtung zum Betreiben des Energiespeichers betrachtet werden.
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Abhängig von dem Reglersignal S_CU, dem Vergleichssignal S_COMP und/oder dem globalen Freigabesignal S_GREL wird mittels der Freigabeeinheit RU ausgangsseitig ein Schaltsignal S_IN und ein Freigabesignal S_REL erzeugt und einer Schalttreibereinheit GD zugeführt. Die Schalttreibereinheit GD erzeugt abhängig von dem Schaltsignal S_IN und dem Freigabesignal S_REL ein erstes Schaltsignal S_S1, zur Ansteuerung des ersten Schaltelements S1, und ein zweites Schaltsignal S_S2, zur Ansteuerung des zweiten Schaltelements S2. Die Schalttreibereinheit GD ist bevorzugt derart ausgebildet, dass das erste und zweite Schaltsignal S_S1 und S_S2 nur dann zum Schaltsignal S_IN korrespondieren, sobald mittels des Freigabesignals S_REL ein Low-Pegel vorgegeben wird. Andernfalls wird das Schaltsignal S_IN ignoriert und das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 mittels der jeweiligen Schaltsignale ausgeschaltet. Das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 können beispielsweise als integrierte Schaltelemente ausgebildet sein, so z. B. als Halbleiterschaltelemente. Grundsätzlich sind aber auch andere einem Fachmann bekannte Ausbildungen der Schaltelemente S1 und S2 denkbar.
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Anhand der zeitlichen Darstellungen in 2 wird der Betrieb des Energiespeichers DLC im ungeladenen Zustand näher erläutert.
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Zunächst ist ein zeitlicher Verlauf des pulsförmigen Reglersignals S_CU dargestellt. Im ungeladenen Zustand des Energiespeichers DLC, d. h. abhängig von dem Stromsignal S_I, weist ab einem Zeitpunkt t0 das Reglersignal S_CU wie bereits erläutert einen minimalen Tastgrad auf. Ein High-Puls wird somit für eine vorgegebene Pulsdauer T mittels der Pulsweitenbegrenzung der Reglereinheit CU vorgegeben. Invertiert zu dem Reglersignal S_CU ist das Freigabesignal S_REL ausgebildet. Hier repräsentiert ein Low-Puls des Freigabesignals S_REL die vorgegebene Pulsdauer T. Beispielsweise kann das Freigabesignal S_REL unter zur Hilfenahme einer logischen Verknüpfung, so z. B. einer UND-Verknüpfung, des Reglersignals S_CU, des Vergleichssignals S_COMP und des globalen Freigabesignals S_GREL mittels der Freigabeeinheit RU erzeugt werden.
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Abhängig von dem pulsförmigen Reglersignal S_CU, während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers DLC, wird mittels der Freigabeeinheit RU das Schaltsignal S_IN vorgegeben, allerdings um eine zweite Zeitdauer T2 phasenverschoben zum Reglersignal S_CU. Somit liegt ein High-Puls des Schaltsignals S_IN erst ab einem Zeitpunkt t1 an. Die Phasenverschiebung des Schaltsignals S_IN bezüglich des Reglersignals S_CU kann beispielsweise mittels eines RC-Gliedes realisiert werden. Abhängig von einem Low-Pegel des Schaltsignals S_IN wird während der zweiten Zeitdauer T2 und dem Anliegen eines Low-Pegels des Freigabesignals S_REL während dieser Zeitdauer das zweite Schaltsignal S_S2 derart mittels der Schalttreibereinheit GD vorgegeben, dass das zweite Schaltelement S2 während der zweiten Schaltdauer T2 eingeschaltet wird. Bevorzugt werden das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 komplementär angesteuert, d. h. während der zweiten Zeitdauer T2 ist das erste Schaltelement S1 ausgeschaltet und entsprechend umgekehrt. Während der zweiten Zeitdauer T2 weist der Strom I im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Stromrichtung des Strom I eine entgegengesetzte Stromrichtung auf. D. h. der Energiespeicher DLC wird während der zweiten Zeitdauer T2 entladen und zwar zum Zwecke eines Aufladens eines Bootstrapkondensators CB, der mit seinem ersten Anschluss mit dem Knotenpunkt KP gekoppelt ist und mit seinem zweiten Anschluss mit der Schalttreibereinheit GD gekoppelt ist.
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In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass mittels des kurzzeitigen Einschaltens des zweiten Schaltelements S2 der Bootstrapkondensator CB mittels der Schalttreibereinheit GD aufgeladen wird. Der Bootstrapkondensator CB ist dazu ausgebildet, für eine Ansteuerung des als High-Side-Schaltelements ausgebildeten ersten Schaltelements S1 eine ausreichende Spannung mittels des ersten Schaltsignals S_S1 zur Verfügung zu stellen, damit das erste Schaltelement S1 zuverlässig angesteuert werden kann. Bevorzugt stellt die Verwendung des Bootstrapkondensators CB eine besonders kostengünstige Lösung dar, das als High-Side-Schalter ausgebildete erste Schaltelement S1 anzusteuern. Eine im Vergleich zum zweiten Schaltelement S2 unterschiedliche Ansteuerung des ersten Schaltelements S1 ist erforderlich, weil der erste Anschluss des ersten Schaltelements S1 dem Knotenpunkt KP zugeordnet ist und nicht direkt dem Bezugspotential GND.
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Ab dem Zeitpunkt t1, d. h. nach Ablauf der zweiten Zeitdauer T2, liegt ein High-Puls des Schaltsignals S_IN an. Abhängig von dem High-Puls des Schaltsignals S_IN und dem Low-Puls des Freigabesignals S_REL, wird das erste Schaltelement S1 eingeschaltet. Zu einem Zeitpunkt t2 wird aufgrund der Abhängigkeit vom Reglersignal S_CU ein High-Pegel für das Freigabesignal S_REL vorgegeben und somit das erste Schaltelement S1 mittels des ersten Schaltsignals S_S1 ausgeschaltet. Ab dem zeitpunkt t2 sind somit das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 ausgeschaltet. Eine erste Zeitdauer T1, während der das erste Schaltelement S1 eingeschaltet ist, ergibt sich somit als Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2.
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Grundsätzlich ist es auch möglich das erste und zweite Schaltelement S1 und S2 entsprechend invertiert zu der hier dargestellten Ansteuerung mittels Schaltsignal S_IN anzusteuern. Des Weiteren ist es grundsätzlich möglich, das globale Freigabesignal S_GREL und das Freigabesignal S_REL high-aktiv auszubilden.
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Während der zweiten Zeitdauer T2, d. h. während des eingeschalteten ersten Schaltelements S1 fließt der Strom I in der in 1 dargestellten Stromrichtung und lädt somit den Energiespeicher DLC. Bevorzugt ist, zur Gewährleistung des Aufladens des Energiespeichers DLC, die erste Zeitdauer T1 größer ist als die zweite Zeitdauer T2, um eine Aufladung des Energiespeichers zu gewährleisten.
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Wie in 2 dargestellt, wird der Spannungswandler DC/DC während des ungeladenen Zustand des Energiespeichers DLC lückend betrieben, d. h. vor einer jeweiligen Ansteuerung mittels des ersten oder zweiten Schaltelements S1 oder S2 ist die in der Drosselspule L gespeicherte Energie aufgebraucht und der Strom I somit auf einen Neutralwert, so z. B. 0 A, abgefallen. Mittels des lückenden Betriebs des Spannungswandlers DC/DC ist während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers DLC im Wesentlichen sichergestellt, dass zu Beginn des jeweiligen Zeitpunkts der Ansteuerung des zweiten Schaltelements S2 der Strom I einen vorgegebenen Ausgangswert, so z. B. 0 A, aufweist, um somit eine zuverlässige und sichere Ladung des Energiespeichers zu gewährleisten. Insbesondere ist eine Anpassung der Pulsdauer T abhängig von dem Strom I vorzugsweise nicht erforderlich.
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So lange der lückende Betrieb des Spannungswandlers DC/DC während des ungeladenen Zustands des Energiespeichers DLC gewährleistet ist, ist es grundsätzlich auch möglich die erste Zeitdauer T1 und somit den High-Puls des ersten Schaltsignals S_S1 zu verlängern. Dies kann beispielsweise dadurch errreicht werden, dass die Pulsdauer T im ungeladenen Zustand des Energiespeichers DLC vergrößert wird oder die Pulsdauer des Low-Pegels des Freigabesignals S_REL vergrößert wird.
