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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichspannungswandleranordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Bordnetz für ein Elektrofahrzeug.
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Stand der Technik
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Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge verfügen in der Regel über einen elektrischen Energiespeicher, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie. Diese Traktionsbatterie stellt die zum Antrieb des elektrischen Fahrzeugs erforderliche elektrische Energie bereit. Die Traktionsbatterie liefert in der Regel eine Ausgangsspannung von mehreren Hundert Volt und speist ein sogenanntes Hochvoltnetz des Fahrzeugs. Darüber hinaus umfasst ein solches Fahrzeug in der Regel mehrere elektrische Verbraucher, welche über ein Niedervoltnetz mit einer geringeren elektrischen Spannung versorgt werden. Zur Kopplung des Hochvoltnetzes und des Niedervoltnetzes und insbesondere zur Übertragung elektrischer Energie von dem Hochvoltnetz in das Niedervoltnetz können sogenannten Gleichspannungswandler vorgesehen sein, welche eine elektrische Gleichspannung von dem Hochvoltnetz in eine Gleichspannung für das Niedervoltnetz konvertieren.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 028 147 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung für ein Bordnetz eines Elektrofahrzeugs, wobei ein Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) zur Kopplung zwischen zwei Bordnetzteilen vorgesehen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichspannungswandleranordnung, ein Verfahren zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung und ein Bordnetz für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Eine Gleichspannungswandleranordnung, mit mehreren Gleichspannungswandlern. Die mehreren Gleichspannungswandler sind jeweils dazu ausgelegt, eine gemeinsame Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung zu konvertieren. Weiterhin sind die Gleichspannungswandler jeweils dazu ausgelegt, die konvertierte Ausgangsgleichspannung an einem gemeinsamen Knotenpunkt bereitzustellen. Hierzu können die einzelnen Gleichspannungswandler ausgangsseitig an dem Knotenpunkt elektrisch miteinander gekoppelt werden. In mindestens zwei der mehreren Gleichspannungswandler ist eine unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannung eingestellt.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Ein Bordnetz für ein Elektrofahrzeug mit einem Hochvoltnetz, einem Niedervoltnetz und einer erfindungsgemäßen Gleichspannungswandleranordnung. Das Hochvoltnetz ist dazu ausgelegt, mit einem elektrischen Hochvolt-Energiespeicher gekoppelt zu werden. Insbesondere kann das Hochvoltnetz eine elektrische Gleichspannung an der Gleichspannungswandleranordnung bereitstellen. Hierzu ist die Gleichspannungswandleranordnung an einem Eingang mit dem Hochvoltnetz elektrisch gekoppelt. Weiterhin sind die einzelnen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung an dem gemeinsamen Kontenpunkt mit dem Niedervoltnetz elektrisch gekoppelt.
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Schließlich ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung mit mehreren Gleichspannungswandlern. Jeder der Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, eine gemeinsame Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung zu konvertieren und die konvertierte Ausgangsgleichspannung an einem gemeinsamen Knotenpunkt bereitzustellen. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Einstellen unterschiedlicher Ziel-Ausgangsspannungen in mindestens zwei der mehreren Gleichspannungswandler.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der maximale Ausgangsstrom bzw. die maximale Ausgangsleistung eines Gleichspannungswandlers in der Regel begrenzt ist. Zur Erhöhung der Ausgangsleistung können mehrere Gleichspannungswandler parallel geschaltet werden. Hierbei müssen in der Regel zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um die einzelnen Gleichspannungswandler miteinander zu synchronisieren und gegebenenfalls Instabilitäten bei der Regelung der Gleichspannungswandler zu vermeiden.
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Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine zuverlässige und möglichst einfache Gleichspannungswandleranordnung mit mehreren parallel geschalteten Gleichspannungswandlern zu schaffen. Hierzu ist es vorgesehen, dass in einer Gleichspannungswandleranordnung mit mehreren Gleichspannungswandlern die einzelnen Gleichspannungswandler auf geringfügig unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen eingestellt sind. Auf diese Weise können die einzelnen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung unterschiedlich priorisiert werden. Dies ermöglicht eine Abstimmung im Betriebsverhalten der einzelnen Gleichspannungswandler, ohne dass hierzu die einzelnen Gleichspannungswandler mittels zusätzlicher Verbindungen oder Steuereinrichtungen miteinander synchronisiert werden müssten. Die einzelnen Gleichspannungswandler können auf diese Weise individuell betrieben und geregelt werden. Ein Datenaustausch oder eine andere Art der Synchronisation der einzelnen Regelungen der Gleichspannungswandler ist dabei nicht erforderlich.
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Die Ziel-Ausgangsspannung der einzelnen Gleichspannungswandler spezifiziert dabei jeweils die Sollausgangsspannung, welche durch den jeweiligen Regelkreis eines Gleichspannungswandlers eingestellt werden soll. Erreicht der Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsleistung eines Gleichspannungswandlers einen maximal zulässigen bzw. vorgegebenen Wert, so kann der jeweilige Gleichspannungswandler die vorgegebene Ziel-Ausgangsspannung nicht länger aufrechterhalten. Infolgedessen wird der jeweilige Gleichspannungswandler aufgrund der Begrenzung des Ausgangsstroms bzw. der Ausgangsleistung eine geringere Ausgangsspannung bereitstellen.
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Da die einzelnen Gleichspannungswandler der erfindungsgemäßen Gleichspannungswandleranordnung auf unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen eingestellt sind, kann beim Überschreiten der maximalen Ausgangsleistung bzw. des maximalen Ausgangsstroms eines Gleichspannungswandlers die Ausgangsspannung so weit abfallen, bis die Ausgangsspannung dieses Gleichspannungswandlers die Ziel-Ausgangsspannung eines weiteren Gleichspannungswandlers erreicht oder unterschreitet. Somit wird der Regelkreis dieses weiteren Gleichspannungswandlers den weiteren Gleichspannungswandler aktivieren und ebenfalls einen Ausgangsstrom bzw. eine Ausgangsleistung bereitstellen.
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Da die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf nur zwei Gleichspannungswandler begrenzt ist, sind darüber hinaus auch Gleichspannungswandleranordnungen mit mehr als zwei Gleichspannungswandlern möglich, wobei die einzelnen Gleichspannungswandler auf unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen eingestellt werden können, sodass mit zunehmender Belastung auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung und einem damit einhergehenden Spannungsabfall nach und nach mehr Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung aktiv eine Ausgangsleistung bzw. einen Ausgangsstrom bereitstellen, bis ein stabiler Arbeitspunkt erreicht werden kann.
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Bei den einzelnen Gleichspannungswandlern der Gleichspannungswandleranordnung kann es sich dabei grundsätzlich um beliebige geeignete Gleichspannungswandler handeln, die dazu geeignet sind, eine Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung gemäß einer vorgegebenen Ziel-Ausgangsspannung zu konvertieren. Hierbei können, wie zuvor bereits angeführt, die einzelnen Gleichspannungswandler jeweils eine individuelle, von den anderen Gleichspannungswandlern unabhängige Regelung und Ansteuerung aufweisen.
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Beispielsweise kann die Gleichspannungswandleranordnung von einem Hochvoltnetz eines Elektrofahrzeugs gespeist werden und ausgangsseitig ein Niedervoltnetz dieses Fahrzeugs versorgen. Auf diese Weise können beispielsweise elektrische Verbraucher in dem Niedervoltnetz über die Gleichspannungswandleranordnung von elektrischer Energie einer Traktionsbatterie versorgt werden. Mit steigendem Leistungsbedarf auf der Niedervoltseite werden dabei nach und nach einer oder mehrere der Gleichspannungswandler ihre maximale Leistungsabgabe erreichen und daraufhin die elektrische Spannung auf der Niedervoltseite absinken. Mit sinkender elektrischer Spannung auf der Niedervoltseite wird daraufhin die Ziel-Ausgangsspannung weiterer Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung erreicht bzw. unterschritten, sodass auch diese Gleichspannungswandler aktiv eine Spannungswandlung von der Hochvoltseite auf die Niedervoltseite ausführen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jeder der mehreren Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung auf eine unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannung eingestellt. Auf diese Weise ist es möglich, dass stufenweise nach und nach mit zunehmender Belastung auf der Ausgangsseite sukzessive weitere Gleichspannungswandler aktiviert werden und somit einen Beitrag zur Leistungswandlung von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite liefern. Durch das Einstellen unterschiedlicher Ziel-Ausgangsspannungen, d.h. Sollwerte, für die unterschiedlichen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung ist es somit möglich, die Arbeitspunkte der einzelnen Gleichspannungswandler einzustellen, ohne dass die einzelnen Gleichspannungswandler über Daten- oder Synchronisationsleitungen miteinander synchronisiert werden müssen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die einzelnen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung dazu ausgelegt, bei einem Neustart oder einer Initialisierung jeweils eine andere Ziel-Ausgangsspannung einzustellen. Auf diese Weise erfolgt bei jedem Neustart bzw. bei jeder Initialisierung der Gleichspannungswandler in der Gleichspannungswandleranordnung jeweils eine Konfiguration der einzelnen Gleichspannungswandler mit einer anderen Ziel-Ausgangsspannung. Hierdurch ist es möglich, dass bei jedem Neustart bzw. bei jeder Initialisierung eine neue, andere Priorisierung der einzelnen Gleichspannungswandler erfolgt. Somit ist es beispielsweise möglich, dass die einzelnen Gleichspannungswandler abwechselnd höher priorisiert werden, sodass eine gleichmäßigere Beanspruchung aller Gleichspannungswandler in der Gleichspannungswandleranordnung erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung dazu ausgelegt, bei einem Neustart oder einer Initialisierung aus einer Gruppe von vorbestimmten Ziel-Ausgangsspannungen jeweils zyklisch eine Ziel-Ausgangsspannung auszuwählen und die ausgewählte Ziel-Ausgangsspannung einzustellen. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Gruppe von vorgegebenen Ziel-Ausgangsspannungen definiert werden. Bei jedem Neustart bzw. jeder Initialisierung wählt ein Gleichspannungswandler daraufhin aus dieser Gruppe von vorgegebenen Ziel-Ausgangsspannungen gemäß einem vorgegebenen Schema, bzw. zyklisch, eine der vorgegebenen Ziel-Ausgangsspannungen aus. Die vorgegebene Gruppe der Ziel-Ausgangsspannungen kann dabei in jedem der Gleichspannungswandler individuell vorgegeben sein. Beispielsweise können in allen Gleichspannungswandlern die gleichen Ziel-Ausgangsspannungen als Gruppe spezifiziert werden, wobei die einzelnen Gleichspannungswandler hierbei jedoch so konfiguriert sind, dass die einzelnen Gleichspannungswandler jeweils unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen aus dieser Gruppe auswählen. Auf diese Weise kann beispielsweise in der Gesamtheit der Gleichspannungswandler gemäß dem vorgegebenen Schema, beispielsweise rotierend, für jeden Gleichspannungswandler individuell aus der Gruppe der Ziel-Ausgangsspannungen eine Ziel-Ausgangsspannung bestimmt und eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, jeweils den Ausgangsstrom auf einen Maximalwert zu begrenzen. Grundsätzlich sind auch beliebige andere geeignete Maßnahmen möglich, um die maximale Ausgangsleistung der Gleichspannungswandler zu begrenzen.
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Erreicht der Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsleistung eines Gleichspannungswandlers den vorgegebenen Maximalwert, so wird bei einer weiteren Belastung auf der Ausgangsseite der Regelkreis des Gleichspannungswandlers die Ziel-Ausgangsspannung nicht weiter aufrechterhalten können, sodass ausgangsseitig der Wert der Ausgangsspannung sinkt.
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Gemäß einer Ausführungsform können die einzelnen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung jeweils einen individuellen maximalen Ausgangsstrom bzw. eine maximale Ausgangsleistung aufweisen. Insbesondere können die Ausgangsströme bzw. Ausgangsleistungen der einzelnen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung unterschiedlich sein. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Gleichspannungswandleranordnung mit mehreren gleichen oder gleichartigen Gleichspannungswandlern möglich, die einen gleichen oder zumindest annähernd gleichen maximalen Ausgangsstrom bzw. eine maximale Ausgangsleistung aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung dazu ausgelegt, die jeweilige Ziel-Ausgangsspannung anzuheben, falls der Gleichspannungswandler seinen maximalen Ausgangsstrom bzw. seine maximale Ausgangsleistung ausgibt. Beispielsweise kann die Ziel-Ausgangsspannung eines Gleichspannungswandlers kontinuierlich oder in Stufen nach und nach so weit erhöht werden, bis eine maximale Sollausgangsspannung der Gleichspannungswandleranordnung erreicht ist. Auf diese Weise kann nach Erreichen des maximalen Ausgangsstroms bzw. der maximalen Ausgangsleistung eines Gleichspannungswandlers für mehrere Gleichspannungswandler einer Gleichspannungswandleranordnung ein Betriebszustand erreicht werden, bei dem alle aktiven Gleichspannungswandler einen möglichst gleichen relativen Anteil zur Gesamtausgangsleistung bzw. zum Gesamtausgangsstrom beitragen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung dazu ausgelegt, die jeweilige Ziel-Ausgangsspannung abzusenken, nachdem der jeweilige Gleichspannungswandler zuvor die jeweilige Ziel-Ausgangsspannung angehoben hat. Insbesondere kann der Gleichspannungswandler ein Absenken der Ziel-Ausgangsspannung initiieren, nachdem die jeweilige Ziel-Ausgangsspannung für eine vorbestimmte Zeitspanne angehoben wurde. Auf diese Weise ist es möglich, zur ursprünglich eingestellten Ziel-Ausgangsspannung zurückzukehren, wenn zuvor die Ziel-Ausgangsspannung temporär angehoben wurde. Das Absenken der Ziel-Ausgangsspannung kann hierbei insbesondere schrittweise, beispielsweise in vorgegebenen Stufen erfolgen.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Blockdiagramms einer Gleichspannungswandleranordnung gemäß einer Ausführungsform; und
- 2: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds einer Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Gleichspannungswandleranordnung 1 kann beispielsweise eingangsseitig mit einer Gleichspannungsquelle 2 gekoppelt sein. Ausgangsseitig kann die Gleichspannungswandleranordnung 1 mit einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern 3 verbunden sein. Neben den elektrischen Verbrauchern 3 kann grundsätzlich auch zusätzlich oder alternativ ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen sein, der durch die von der Gleichspannungswandleranordnung 1 bereitgestellte Energie aufgeladen wird und zu einem späteren Zeitpunkt diese elektrische Energie wieder abgeben kann. Beispielsweise kann die Gleichspannungswandleranordnung 1 in einem Elektrofahrzeug eingangsseitig mit einem Hochvoltnetz verbunden sein und ausgangsseitig ein Niedervolt speisen. Hierbei kann beispielsweise die Gleichspannungsquelle 2 auf der Eingangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs umfassen. Bei den elektrischen Verbrauchern 3 auf der Niedervoltseite kann es sich beispielsweise um Zusatzaggregate wie zum Beispiel einen Klimakompressor, eine Lenkhilfe, Beleuchtungskomponenten oder ähnliches handeln.
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Wie in 1 zu erkennen ist, kann die Gleichspannungswandleranordnung 1 mehrere Gleichspannungswandler 10-i umfassen. Die hier dargestellte Anzahl von drei Gleichspannungswandlern 10-i ist dabei nur exemplarisch zu verstehen und stellt keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Grundsätzlich sind auch nur zwei oder mehr als drei parallel angeordnete Gleichspannungswandler 10-i möglich. Die Gleichspannungswandler 10-i sind an ihrer Eingangsseite 11-i elektrisch miteinander verbunden. Beispielsweise können alle Gleichspannungswandler 10-i an ihren Eingängen 11-i mit dem Hochvoltnetz eines Elektrofahrzeugs oder einer beliebigen andere Gleichspannungsquelle 2 verbunden sein. Die Ausgänge 12-i der Gleichspannungswandler 10-i sind ebenfalls elektrisch miteinander verbunden und können beispielsweise gemeinsam ein Niedervoltnetz eines Elektrofahrzeugs oder aber auch beliebige andere elektrische Verbraucher 3 speisen. Grundsätzlich können sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig gegebenenfalls beliebige weitere Komponenten wie zum Beispiel Schallelemente zum individuellen Zu- bzw. Abschalten einzelner Gleichspannungswandler 10-i vorgesehen sein.
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Jeder der Gleichspannungswandler 10-i kann die von der Gleichspannungsquelle 2 bereitgestellte elektrische Gleichspannung in eine Gleichspannung konvertieren, und am entsprechenden Ausgang 12-i bereitstellen. Bei konventionellen Gleichspannungswandleranordnungen mit mehreren parallel geschalteten Gleichspannungswandlern ist dabei in der Regel eine zusätzliche Synchronisation der einzelnen Gleichspannungswandler erforderlich.
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Eine solche zusätzliche Synchronisation der Gleichspannungswandler 10-i ist in der in 1 dargestellten Ausführungsform jedoch nicht erforderlich. Vielmehr sind die jeweiligen Ziel-Ausgangsspannungen, d.h. die Sollwerte für die Ausgangsspannung der einzelnen Gleichspannungswandler 10-i in den einzelnen Gleichspannungswandlern 10-i geringfügig unterschiedlich eingestellt. Soll das auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 angeschlossene Niedervoltnetz beispielsweise in einem Spannungsbereich zwischen ca. 12 und 14 V betrieben werden, so können zum Beispiel in den einzelnen Gleichspannungswandlern 10-i sich die Ziel-Ausgangsspannungen um 0,1 bis 0,5 V voneinander unterscheiden. Je nach Anzahl der verwendeten Gleichspannungswandler 10-i und dem Spannungsniveau des auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 angeschlossenen Spannungsnetzes sind jedoch grundsätzlich auch andere Spannungsdifferenzen zwischen den Ziel-Ausgangsspannungen der einzelnen Gleichspannungswandler 10-i möglich.
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Ist das Spannungsseite auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 nicht oder nur sehr gering belastet, so wird die Spannung auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 auf einen Spannungswert ansteigen, welcher der Ziel-Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 10-i mit der höchsten Ziel-Ausgangsspannung entspricht. Dabei wird in der Regel nur oder der Gleichspannungswandler 10-i einen Ausgangsstrom liefert, welcher bzw. welche auf die höchste Ziel-Ausgangsspannung eingestellt sind.
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Mit zunehmender Belastung des Spannungsnetzes auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 wird der maximale Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers 10-i mit der höchsten Ziel-Ausgangsspannung erreicht werden. Steigt die Belastung daraufhin noch weiter an, so kann der entsprechende Gleichspannungswandler 10-i die Ziel-Ausgangsspannung nicht weiter aufrechterhalten, und die elektrische Spannung wird daher sinken.
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Fällt die elektrische Spannung auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1aufgrund der zunehmenden Belastung auf einen Wert, der der Ziel-Ausgangsspannung eines Gleichspannungswandlers 10-i mit einer geringeren Ziel-Ausgangsspannung entspricht, oder liegt die elektrische Spannung am Ausgang der Gleichspannungswandleranordnung 1 gegebenenfalls darunter, so wird auch dieser Gleichspannungswandler 10-i aktiviert, dessen Ziel-Ausgangsspannung erreicht bzw. unterschritten wird. Somit liefern stets alle Gleichspannungswandler 10-i einen Beitrag, deren Ziel-Ausgangsspannung größer oder gleich des Werts der elektrischen Spannung auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 ist.
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Sind die Ziel-Ausgangsspannungen der einzelnen Gleichspannungswandler 10-i der Gleichspannungswandleranordnung 1 unterschiedlich eingestellt, so werden mit zunehmender Belastung der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 und somit sinkender elektrischer Spannung nach und nach immer mehr Gleichspannungswandler 10-i einen Beitrag zur Leistung auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 liefern.
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Erkennt während des Betriebs der Gleichspannungswandleranordnung 1 ein Gleichspannungswandler 10-i, dass seine maximale Ausgangsleistung bzw. sein maximaler Ausgangsstrom erreicht ist, so kann dieser Gleichspannungswandler 10-i gegebenenfalls kontinuierlich oder stufenweise seine Ziel-Ausgangsspannung erhöhen. Insbesondere kann ein solcher Gleichspannungswandler 10-i seine Ziel-Ausgangsspannung bis zu einem vorgegebenen Zielwert, beispielsweise der maximalen Ziel-Ausgangsspannung der Gleichspannungswandler 10-i in der Gleichspannungswandleranordnung 1 erhöhen. Auf diese Weise kann gegebenenfalls eine gleichmäßigere Lastverteilung erreicht werden. Im weiteren Verlauf kann ein solcher Gleichspannungswandler 10-i, der seine Ziel-Ausgangsspannung erhöht hat, nach einer vorbestimmten Zeitspanne kontinuierlich oder stufenweise auch seine Ziel-Ausgangsspannung absenken. Insbesondere kann das Absenken bis zum Absenken der ursprünglich eingestellten Ziel-Ausgangsspannung erfolgen. Auf diese Weise kann die ursprüngliche Konfiguration der Ziel-Ausgangsspannungen wieder eingestellt werden, wenn der Leistungsbedarf auf der Ausgangsseite der Gleichspannungswandleranordnung 1 wieder sinkt.
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Bei den einzelnen Gleichspannungswandlern 10-i kann es sich grundsätzlich um beliebige Gleichspannungswandler handeln, die dazu geeignet sind, eine eingangsseitig bereitgestellte Gleichspannung in die erforderliche Gleichspannung auf der Ausgangsseite zu konvertieren. Insbesondere kann es sich hierbei um mehrere gleiche oder gleichartige Gleichspannungswandler 10-i handeln. Grundsätzlich sind aber auch Kombinationen mit unterschiedlichen Gleichspannungswandlern 10-i möglich. Beispielsweise können unterschiedlichen Gleichspannungswandler für unterschiedliche maximale Ausgangsströme bzw. Ausgangsleistungen ausgelegt sein.
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In einer Ausführungsform ist es möglich, dass jeder der Gleichspannungswandler 10-i fest auf eine vorgegebene Ziel-Ausgangsspannung eingestellt ist. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, dass die Ziel-Ausgangsspannungen variiert werden. Beispielsweise kann bei jedem Neustart oder jeder Initialisierung der Gleichspannungswandleranordnung 1 die individuelle Vorgabe für die Ziel.-Ausgangsspannungen in den einzelnen Gleichspannungswandlern 10-i variiert werden. Zum Beispiel kann bei jedem Neustart oder jeder Initialisierung der Gleichspannungswandleranordnung 1 jeweils ein anderer Gleichspannungswandler 10-i auf die höchste Ziel-Ausgangsspannung eingestellt werden. Auf diese Weise ist eine gleichmäßigere Beanspruchung der einzelnen Gleichspannungswandler 10-i möglich. Beispielsweise kann in jedem Gleichspannungswandler 10-i ein Zähler vorgesehen sein, der bei jedem Neustart oder jeder Initialisierung der Gleichspannungswandleranordnung 1 hochgezählt wird. Entsprechend kann in Abhängigkeit des Werts dieses Zählers jeweils eine Ziel-Ausgangsspannung aus einer Gruppe von vorgegebenen Ziel-Ausgangsspannungen ausgewählt werden. Hierbei kann dafür Sorge getragen werden, dass in den einzelnen Gleichspannungswandlern 10-i jeweils bei jeder Initialisierung bzw. jedem Neustart unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen ausgewählt werden. Beispielsweise kann jeder der Gleichspannungswandler 10-i aus einer Gruppe von vorgegebenen Ziel-Ausgangsspannungen zyklisch bei jedem Neustart oder jeder Initialisierung einen anderen Wert für die Ziel-Ausgangsspannung auswählen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Verfahren für die Auswahl der Ziel-Ausgangsspannungen in den einzelnen Gleichspannungswandlern 10-i möglich.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung mit mehreren Gleichspannungswandlern 10-i. Grundsätzlich kann das Verfahren beliebige Schritte ausführen, wie sie zuvor bereits in Zusammenhang mit der Gleichspannungswandleranordnung 1 beschrieben worden sind. Entsprechend kann die oben beschriebene Gleichspannungswandleranordnung 1 auch beliebige Komponenten aufweisen, die zur Realisierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens geeignet sind.
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In Schritt S1 werden in der Gleichspannungswandleranordnung 1 mit mehreren parallel geschalteten Gleichspannungswandlern 10-i in den einzelnen Gleichspannungswandlern unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen eingestellt.
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Daraufhin kann die Gleichspannungswandleranordnung 1 in Schritt S2 derart betrieben werden, dass die einzelnen Gleichspannungswandler 10-i jeweils solange ihre Ziel-Ausgangsspannung am Ausgang einstellen, bis ein maximaler Ausgangsstrom oder eine maximale Ausgangsleistung erreicht ist.
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Überschreitet die elektrische Spannung am Ausgang eines Gleichspannungswandlers 10-i die Ziel-Ausgangsspannung, so ist der jeweilige Gleichspannungswandler 10-i deaktiviert.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Gleichspannungswandleranordnung mit mehreren parallel angeordneten Gleichspannungswandlern. Die einzelnen Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung sind dabei auf unterschiedliche Ziel-Ausgangsspannungen eingestellt. Hierdurch ist ein stabiler Betrieb der Gleichspannungswandleranordnung mit den mehreren Gleichspannungswandlern möglich, ohne dass die einzelnen Gleichspannungswandler mittels zusätzlicher Daten- oder Synchronisationsverbindungen miteinander synchronisiert werden müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009028147 A1 [0003]
