DE102020215123A1 - Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers - Google Patents

Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers Download PDF

Info

Publication number
DE102020215123A1
DE102020215123A1 DE102020215123.7A DE102020215123A DE102020215123A1 DE 102020215123 A1 DE102020215123 A1 DE 102020215123A1 DE 102020215123 A DE102020215123 A DE 102020215123A DE 102020215123 A1 DE102020215123 A1 DE 102020215123A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter
voltage
current
output
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020215123.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Gholamabas Esteghlal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102020215123.7A priority Critical patent/DE102020215123A1/de
Priority to CN202180080740.9A priority patent/CN116547893A/zh
Priority to PCT/EP2021/077571 priority patent/WO2022117246A1/de
Priority to EP21787433.8A priority patent/EP4256684A1/de
Priority to US18/254,111 priority patent/US20240006983A1/en
Publication of DE102020215123A1 publication Critical patent/DE102020215123A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/342—Active non-dissipative snubbers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verifizierung von Betriebsparametern, insbesondere von sensorisch erfassten Eingangs- und Ausgangswerten eines Gleichspannungswandlers. Hierzu wird ein Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom eines Gleichspannungswandlers auf Grundlage von zwei unterschiedlichen Berechnungsverfahren berechnet, wobei den unterschiedlichen Berechnungsverfahren zumindest teilweise unterschiedliche Parameter zugrunde liegen. Führen die beiden Berechnungsverfahren zu einem gleichen oder zumindest annähernd gleichen Verhältnis von Eingangsstrom zu Ausgangsstrom, so kann auf diese Weise die Zuverlässigkeit der verwendeten Parameter plausibilisiert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler sowie eine Gleichspannungswandlervorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers.
  • Stand der Technik
  • Gleichspannungswandler finden in zahlreichen Anwendungsgebieten Verwendung. Beispielsweise können Gleichspannungswandler dazu eingesetzt werden, um elektrische Energie von einem Hochvoltnetz eines Elektrofahrzeugs zu einem Niedervoltnetz des Fahrzeugs zu übertragen. Derartige Gleichspannungswandler können beispielsweise einen Regelkreis umfassen, welcher die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers unter Verwendung eines oder mehrerer vorgegebenen Sollwerte sowie sensorisch erfasster Messwerte ausführt. Hierbei kommt der Zuverlässigkeit der sensorisch erfassten Messwerte eine essentielle Bedeutung zu.
  • Als Gleichspannungswandler können beispielsweise sogenannte Sperrwandler oder auch Fly-Back-Wandler eingesetzt werden. Die Druckschrift DE 195 07 084 A1 offenbart beispielsweise einen als Schaltregler ausgebildeten Sperrwandler.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, eine Gleichspannungswandlervorrichtung sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
  • Eine Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler. Der Gleichspannungswandler dient dabei dazu, eine Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung zu konvertieren. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, ein erstes Verhältnis zwischen einem Eingangsstrom und einem Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers zu berechnen. Das erste Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom kann insbesondere unter Verwendung eines für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers verwendeten Tastverhältnisses berechnet werden. Die Steuervorrichtung ist weiterhin dazu ausgelegt, ein zweites Verhältnis zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers zu berechnen. Das zweite Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom kann insbesondere unter Verwendung einer Eingangsspannung und einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers berechnet werden. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, eine Fehlfunktion zu detektieren. Bei der Fehlfunktion kann es sich insbesondere um eine Fehlfunktion eines Spannungs- und/oder Stromsensors handeln, welcher Sensorwerte für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers bereitstellt. Darüber hinaus sind jedoch auch andere Fehlfunktionen beispielsweise im Regelkreis der Steuervorrichtung möglich. Die Fehlfunktion kann insbesondere dann detektiert werden, falls das berechnete erste Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom und das berechnete zweite Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom voneinander abweichen. Insbesondere kann eine Fehlfunktion detektiert werden, wenn die beiden Verhältnisse zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen.
  • Weiterhin ist vorgesehen:
  • Eine Gleichspannungswandlervorrichtung mit einem Gleichspannungswandler und einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für den Gleichspannungswandler. Der Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, eine Einganggleichspannung in eine vorbestimmte Ausgangsgleichspannung zu konvertieren. Die Steuervorrichtung ist insbesondere dazu ausgelegt, ein Tastverhältnis für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers zu ermitteln und den Gleichspannungswandler unter Verwendung des ermittelten Tastverhältnisses anzusteuern. Entsprechend kann der Gleichspannungswandler zum Beispiel mit einer pulsbreiten modulierten Ansteuerung mit einem vorgegebenen Tastverhältnis angesteuert werden.
  • Schließlich ist vorgesehen:
  • Ein Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers. Der Gleichspannungswandler für dieses Verfahren ist dazu ausgelegt, eine Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung zu konvertieren. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Berechnen eines ersten Verhältnisses zwischen einem Eingangsstrom und einem Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers. Das erste Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom kann insbesondere unter Verwendung eines für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers verwendeten Tastverhältnisses berechnet werden. Das Verfahren umfasst weiter einen Schritt zum Berechnen eines zweiten Verhältnisses zwischen dem Eingangsstrom und dem Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers. Das zweite Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom kann insbesondere unter Verwendung einer Eingangsspannung und einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers berechnet werden. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren einer Fehlfunktion. Insbesondere kann eine Fehlfunktion detektiert werden, falls das berechnete erste Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom und das berechnete zweite Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers voneinander abweichen. Eine Fehlfunktion kann insbesondere dann detektiert werden, wenn die beiden Verhältnisse zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom um mehr als einen vorgegebenen Sollwert voneinander abweichen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für den Betrieb eines Gleichspannungswandlers und insbesondere für eine sichere oder zuverlässige Regelung der Ausgangsparameter eines Gleichspannungswandlers, die Betriebsparameter wie zum Beispiel die elektrischen Spannungen am Eingang und/oder Ausgang des Gleichspannungswandlers zuverlässig bekannt sein müssen. Um die Zuverlässigkeit der ermittelten Messwerte während des Betriebs und insbesondere über die gesamte Lebensdauer zuverlässig bereitstellen zu können und dabei gegebenenfalls Sensorfehler frühzeitig zu detektieren, können die relevanten Messwerte gegebenenfalls mittels mehrerer redundanter Sensoren erfasst und verifiziert werden. Eine derartige redundante Auslegung des Systems ist jedoch mit höherem Aufwand und auch mit höheren Kosten verbunden.
  • Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, um die Zuverlässigkeit der für die Regelung eines Gleichspannungswandlers erforderlichen Strom- und/oder Spannungswerte möglichst ohne redundante Sensoren gewährleisten zu können. Hierzu sieht die vorliegende Erfindung vor, die Zusammenhänge der für die Regelung des Gleichspannungswandlers erforderlichen Parameter auf zwei unterschiedliche Berechnungsmethoden zu bestimmen. Da für die beiden unterschiedlichen Berechnungsverfahren hierbei zum Teil unterschiedliche Betriebsparameter mit einfließen, können Unstimmigkeiten in den Sensorwerten sehr einfach erkannt werden. Führen die unterschiedlichen Berechnungsverfahren zu einer Diskrepanz, so weist dies auf eine Fehlfunktion beispielsweise eines für die Regelung des Gleichspannungswandlers relevanten Sensors hin. Somit kann die Zuverlässigkeit der eingesetzten Sensoren auch verifiziert werden, ohne dass hierzu aufwändige und kostenintensive redundante Sensorsysteme eingesetzt werden müssten.
  • Als Gleichspannungswandler für ein solches System sind grundsätzlich beliebige geeignete Gleichspannungswandler möglich. Insbesondere können beliebige Gleichspannungswandler eingesetzt werden, deren Regelung auf Grundlage eines Tastverhältnisses einer pulsbreitenmodulierten Ansteuerung erfolgt.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Gleichspannungswandler um einen sogenannten Sperrwandler oder Fly-Back-Wandler handeln. Bei dem Gleichspannungswandler kann es sich sowohl um einen unidirektionalen Gleichspannungswandler handeln, der eine elektrische Gleichspannung nur in eine Richtung in eine weitere elektrische Gleichspannung wandeln kann. Alternativ sind auch grundsätzlich bidirektionale Gleichspannungswandler möglich, die zwischen zwei verschiedenen Spannungsebenen in beide Richtungen eine elektrische Gleichspannung wandeln können.
  • Zur Plausibilisierung der Strom- und Spannungswerte wird ein Verhältnis zwischen einem Eingangsstrom und einem Ausgangsstrom gebildet. Es versteht sich jedoch, dass grundsätzlich zur Plausibilisierung auch beliebige andere Beziehungen gebildet werden können. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, einen oder mehrere vorgegebene Strom- und/oder Spannungswerte für den Gleichspannungswandler zu berechnen und diese berechneten Werte als Grundlage für die Plausibilisierung heranzuziehen. Größe, falls auch möglich, auf zwei unterschiedliche Rechenvorschriften jeweils einen einzelnen Strom- oder Spannungswert zu berechnen. Derartige Werte stehen in direktem Zusammenhang zu dem Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom und können somit direkt aus diesem Verhältnis abgeleitet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, den Gleichspannungswandler alternativ entweder in einem lückenden Betriebsmodus (discontinuous conduction mode, DCM) oder einem nicht-lückenden Betriebsmodus (continuous conduction mode, CCM) anzusteuern. Hierbei kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, das Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom unter Berücksichtigung des jeweils aktuellen Ansteuerungsmodus für den Gleichspannungswandler zu berechnen. Insbesondere bei der Berechnung des Verhältnisses zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom auf Grundlage des für die Regelung des Gleichspannungswandlers verwendeten Tastverhältnisses ergeben sich je nach Betriebsmodus unterschiedliche mathematische Zusammenhänge. Entsprechend kann durch die Berücksichtigung des Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers das jeweils geeignete Berechnungsschema ausgewählt und angewendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Tastverhältnis für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers unter Verwendung eines vorbestimmten Sollwertes für die Ausgangsspannung und/oder eines vorbestimmten Sollwertes für den Ausgangsstrom zu regeln. Beispielsweise kann hierzu in der Steuervorrichtung für den Gleichspannungswandler ein Regelkreis implementiert werden, welcher auf Grundlage eines Sensorwerts für die Ausgangsspannung bzw. den Ausgangsstrom das jeweilige Tastverhältnis für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers unter Verwendung eines vorgegebenen Sollwertes regelt. Hierdurch kann ein Tastverhältnis für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers ermittelt werden, um am Ausgang des Gleichspannungswandlers die gewünschten Sollwerte einzustellen. Falls an einem Sensor für die entsprechenden Ausgangswerte des Gleichspannungswandlers ein Fehler auftritt und somit die Sensorwerte fehlerbehaftet sein sollten, so ergibt sich daraus ein Tastverhältnis, welches bei der Berechnung des Verhältnisses zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom zu einer Diskrepanz führen würde. Aus dieser Diskrepanz kann daraufhin auf eine Fehlfunktion innerhalb des Gleichspannungswandlers oder der für die Regelung des Gleichspannungswandlers verwendeten Sensoren geschlossen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine Signalisierung auszugeben, falls eine Fehlfunktion detektiert worden. Bei dieser Signalisierung kann es sich beispielsweise um ein elektronisches Signal handeln, welches an eine oder mehrere weitere Komponenten ausgegeben werden kann. Beispielsweise kann einer übergeordneten Kontrollinstanz auf diese Weise eine Fehlfunktion signalisiert werden. Darüber hinaus kann beispielsweise auch ein optisches oder akustisches Signal ausgegeben werden, um einem Benutzer die Fehlfunktion anzuzeigen. Ferner ist es auch möglich, bei der Detektion einer Fehlfunktion die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers bzw. den gesamten Gleichspannungswandler abzuschalten und gegebenenfalls gefährliche Betriebszustände zu vermeiden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Gleichspannungswandler einen Sperrwandler umfassen. Sperrwandler sind auch unter dem Begriff „Fly-Back-Wandler“ bekannt. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Gleichspannungswandler möglich. Insbesondere kann es sich bei dem Gleichspannungswandler um einen Gleichspannungswandler handeln, dessen Regelung auf Basis eines pulsbreitenmodulierten Signals erfolgen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Gleichspannungswandler einen ersten Stromsensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, einen Eingangsstrom des Gleichspannungswandlers zu erfassen. Der Gleichspannungswandler kann auch einen ersten Spannungssensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, eine Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers zu erfassen. Weiterhin kann der Gleichspannungswandler einen zweiten Stromsensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, einen Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers zu erfassen. Schließlich kann der Gleichspannungswandler auch einen zweiten Spannungssensor umfassen, der dazu ausgelegt ist, eine Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers zu erfassen. Entsprechend kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, mindestens einen der Sensorwerte unter Verwendung des Erstverhältnisses zwischen Eingangsstrom und Ausgangsspannung zu überprüfen. Da für die Berechnung des ersten Verhältnisses zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom das aktuell verwendete Tastverhältnis für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers miteinfließt, und dieses Tastverhältnis beispielsweise auf Basis eines Regelkreises ermittelt wird, kann überprüft werden, ob das Tastverhältnis des Regelkreises in Übereinstimmung mit den von den Sensoren bereitgestellten Werten und somit auch in Übereinstimmung mit dem zweiten Verhältnis zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung steht.
  • 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.
  • Figurenliste
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds einer Gleichspannungswandleranordnung mit einer Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler gemäß einer Ausführungsform;
    • 2: eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines Sperrwandlers; und
    • 3: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Gleichspannungswandleranordnung 1 umfasst einen Gleichspannungswandler 10, der mittels Ansteuersignalen von einer Steuervorrichtung 20 angesteuert werden kann. Am Eingang des Gleichspannungswandlers 10 kann beispielsweise eine Eingangsgleichspannung U_in bereitgestellt werden. Wird elektrische Energie von der Eingangsseite des Gleichspannungswandlers 10 zu einer Ausgangsseite übertragen, so fließt hierbei ein elektrischer Strom I_in in den Gleichspannungswandler 10. Der Gleichspannungswandler 10 wandelt die am Eingang bereitgestellte elektrische Gleichspannung U_in in eine elektrische Ausgangsgleichspannung mit der elektrischen Spannung U_out. Wird elektrische Energie von der Eingangsseite zur Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers 10 übertragen, so fließt an der Ausgangsseite ein elektrischer Strom I_out aus dem Gleichspannungswandler 10 heraus. Für die Erfassung des Eingangsstroms I_in in den Gleichspannungswandler 10 kann beispielsweise ein Stromsensor 12 vorgesehen sein. Die Eingangsspannung U_in kann beispielsweise mittels eines geeigneten Spannungssensors 11 überwacht werden. Analog kann der Ausgangsstrom I_out aus dem Gleichspannungswandler 10 heraus mittels eines geeigneten Stromsensors 14 erfasst werden, und die Ausgangsspannung U_out kann mittels eines entsprechenden Spannungssensors 13 überwacht werden.
  • Die von den Sensoren 11 bis 14 erfassten Sensorwerte können an einer Steuervorrichtung 20 bereitgestellt werden. Die Steuervorrichtung 20 kann daraufhin unter Verwendung der erfassten Sensorwerte den Gleichspannungswandler 10 derart ansteuern, dass beispielsweise am Ausgang des Gleichspannungswandlers 10 eine vorbestimmte Sollspannung bereitgestellt wird. Alternativ kann gegebenenfalls auch der Ausgangsstrom I_out auf einen vorgegebenen Sollwert eingestellt werden. Hierzu können zum Beispiel an der Steuervorrichtung 20 ein oder mehrere Sollwerte S bereitgestellt werden.
  • Beispielsweise kann durch Anpassen eines Tastverhältnisses bei einer pulsbreitenmodulierten Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 die Ausgabe des Gleichspannungswandlers 10 auf den oder die vorgegebenen Sollwerte eingestellt werden. Hierzu kann beispielsweise in der Steuervorrichtung 20 eine Regelschleife vorgesehen sein, welche unter Verwendung des vorgegebenen Sollwerts S und einem oder mehreren Sensorwerte von den Spannungs- und/oder Stromsensoren 11 bis 14 ein entsprechendes Tastverhältnis D ermittelt.
  • Da für eine solche Regelung des Gleichspannungswandlers 10 hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der von den Spannungs- und Stromsensoren 11 bis 14 bereitgestellten Sensorwerte gestellt werden, müssen die Sensorwerte gegebenenfalls zumindest teilweise plausibilisiert werden.
  • Hierzu kann die Steuervorrichtung beispielsweise mittels mehrerer unterschiedlicher Verfahren Zusammenhänge zwischen Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen berechnen. Werden den unterschiedlichen Berechnungsverfahren dabei unterschiedliche Größen zugrunde gelegt, und führen die unterschiedlichen Verfahren dabei zu gleichen oder zumindest annähernd gleichen Werten, so können die zugrunde liegenden Sensorwerte als plausibel angesehen werden. Wird dagegen bei der Berechnung mittels unterschiedlicher Berechnungsverfahren eine signifikante Abweichung, beispielsweise eine Abweichung um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert, festgestellt, so kann dies auf einen Fehler innerhalb des Regelkreises oder bei mindestens einem der Spannungs- oder Stromsensoren 11 bis 14 hinweisen.
  • Wird ein solcher Fehler detektiert, so kann eine entsprechende Signalisierung ausgegeben werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Funktion des Gleichspannungswandlers 10 eingeschränkt oder der Gleichspannungswandler kann gegebenenfalls komplett deaktiviert werden.
  • Um die von den Strom- und Spannungssensoren 11 bis 14 bereitgestellten Sensorwerte zu plausibilisieren kann beispielsweise in einem ersten Schritt ein Zusammenhang, beispielsweise ein Quotient, zwischen dem Eingangsstrom I_in und dem Ausgangsstrom I_out berechnet werden, wobei in dem ersten Schritt dieses Verhältnis unter Verwendung des aktuell eingestellten Tastverhältnisses D für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 berechnet wird. Die hierbei anzusetzenden Beziehungen zwischen dem Tastverhältnis D und den weiteren Sensorwerten kann dabei von dem individuellen Aufbau des Gleichspannungswandlers 10 und dem aktuell eingestellten Betriebsmodus des Gleichspannungswandlers 10 abhängen. Konkrete Beispiele für eine solche Berechnung werden weiter unten noch detailliert ausgeführt.
  • Weiter kann parallel hierzu das Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out auch unter Verwendung der aktuellen Eingangsspannung U_in und der aktuellen Ausgangsspannung U_out berechnet werden. Hierzu können beispielsweise jeweils die Strom- und Spannungswerte der entsprechenden Strom- und Spannungssensoren 11 bis 14 verwendet werden. Beispielsweise kann bei einem entsprechenden Gleichspannungswandler das Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out aus der Eigenschaft abgeleitet werden, dass der Quotient aus Eingangsstrom und Ausgangsstrom (I_in/I_out) umgekehrt proportional zu den Quotienten aus Eingangspannung (U_in/U_out) ist: I _ out/I _ in = U _ in/U _ out
    Figure DE102020215123A1_0001
  • Die Steuervorrichtung 20 kann beispielsweise einerseits das Verhältnis aus Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out unter Berücksichtigung des aktuell eingestellten Tastverhältnisses D berechnen und andererseits das Verhältnis aus Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out auf Grundlage der Eingangsspannung U_in und der Ausgangsspannung U_out berechnen. Insbesondere erfolgt die Berechnung des dieses zweiten Verhältnisses ohne Berücksichtigung des aktuell eingestellten Tastverhältnisses in dem Gleichspannungswandler 10. Sind die beiden Verhältnisse aus Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out gleich oder zumindest annähernd gleich, so kann dies als ein Hinweis auf korrekte Sensorwerte betrachtet werden. Weichen dagegen die beiden Verhältnisse aus Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out signifikant, das heißt um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert voneinander ab, so kann daraus auf eine Fehlfunktion des Gleichspannungswandlers 10 oder mindestens eines der Strom- bzw. Spannungssensoren 11 bis 14 geschlossen werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines Sperrwandlers, wie er beispielsweise als Gleichspannungswandler 10 in der Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform eingesetzt werden kann. Der Gleichspannungswandler 10 in diesem Ausführungsbeispiel umfasst einen Transformator Tr. Dieser Transformator kann beispielsweise auf der Primärseite eine Windungsanzahl N_p und auf der Sekundärseite eine Windungszahl von N_s aufweisen. Die Streuinduktivität dieses Transformators Tr ist exemplarisch durch die zusätzliche Induktivität Ls dargestellt. Die Primärseite des Transformators Tr ist in Serie mit einem ersten Schaltelement T1 an den Eingangsanschlüssen des Gleichspannungswandlers 10 angeschlossen. Parallel zu den primärseitigen Anschlüssen des Transformators Tr ist ein zweites Schaltelement T2 in Serie mit einem ersten Kondensator C1 angeordnet. Die Sekundärseite des Transformators Tr ist in Serie mit einem dritten Schaltelement T3 an die Ausgangsanschlüsse des Gleichspannungswandlers 10 angeschlossen. Parallel dazu ist ein zweiter Kondensator C2 vorgesehen. Der detaillierte Aufbau sowie der prinzipielle Betrieb und die Ansteuerung eines solchen Sperrwandlers in den unterschiedlichen Betriebsmodi ist grundsätzlich bekannt und wird daher nicht im Detail erläutert.
  • In einem nicht-lückenden Betriebsmodus (Continuous Conduction Mode, CCM) ergibt sich für das Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out der folgende Zusammenhang. I _ i n I _ o u t = D 1 − D ⋅ N _ s N _ p
    Figure DE102020215123A1_0002
  • Für einen lückenden Betrieb des Sperrwandlers (Discontinuous Conduction Mode, DCM) ergibt sich dagegen für das Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out der folgende Zusammenhang: I _ i n I _ o u t = R ⋅ D 2 2 ⋅ L ⋅ ƒ
    Figure DE102020215123A1_0003
  • Hierbei steht L für die Hauptinduktivität des Sperrwandlers, f für die Schaltfrequenz mit der der Sperrwandler betrieben wird und R für die Ohmschen Verluste des Sperrwandlers.
  • Somit kann je nach Betriebsmodus eines solchen Sperrwandlers aus dem Tastverhältnis D und den bekannten weiteren Eigenschaften des Sperrwandlers jeweils ein aktuelles Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out berechnet werden. Dieses Verhältnis kann mit dem weiter oben bereits beschriebenen Verhältnis des Eingangsstroms I_in und Ausgangsstrom I_out auf Grundlage der entsprechenden Eingangsspannung U_in und Ausgangsspannung U_out verglichen werden, welches ohne die Verwendung des Tastverhältnisses D berechnet worden ist.
  • Selbstverständlich können auch für andere Gleichspannungswandleranordnungen unter Berücksichtigung der jeweiligen Eigenschaften der Ansteuerungsparameter, insbesondere eines Tastverhältnisses für eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung analoge Zusammenhänge gebildet werden, um das Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom einerseits auf Grundlage der korrespondierenden Spannungen und andererseits auf Grundlage der jeweils eingestellten Ansteuerparameter zu vergleichen.
  • Durch die Plausibilisierung der Sensorwerte kann auf eine redundante Ausführung der einzelnen Sensoren verzichtet werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren kann grundsätzlich beliebige Schritte umfassen, wie sie zuvor bereits im Zusammenhang mit der Gleichspannungswandleranordnung 1 beschrieben worden sind. Analog kann auch die oben beschriebene Gleichspannungswandleranordnung 1 und insbesondere die Steuervorrichtung 20 auch beliebige Komponenten umfassen, wie sie zur Realisierung des nachfolgenden beschriebenen Verfahrens erforderlich sind.
  • In einem Schritt S1 wird ein erstes Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out des Gleichspannungswandlers 10 berechnet. Dieses erste Verhältnis wird insbesondere unter Verwendung eines für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers erforderlichen Steuerparameters, wie beispielsweise eines Tastverhältnisses D berechnet.
  • In Schritt S2 wird parallel dazu ein zweites Verhältnis zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out des Gleichspannungswandlers 10 berechnet. Dieses zweite Verhältnis wird insbesondere unter Verwendung einer Eingangsspannung U_in und einer Ausgangsspannung U_out des Gleichspannungswandlers berechnet. Wie oben bereits angeführt, wird das zweite Verhältnis hierbei ohne Berücksichtigung des Tastverhältnisses D berechnet.
  • Daraufhin kann in Schritt S3 eine Fehlfunktion detektiert werden, falls die beiden berechneten Verhältnisse voneinander abweichen. Insbesondere kann eine Fehlfunktion detektiert werden, wenn die beiden berechneten Verhältnisse um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen.
  • Das Verfahren zur Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 kann insbesondere einen Schritt zum Erfassen der Ausgangsspannung U_out des Gleichspannungswandlers 10 umfassen. Auf Grundlage dieses erfassten Spannungswertes der Ausgangsspannung U_out kann daraufhin ein Ansteuerparameter, beispielsweise ein Tastverhältnis D für eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 ermittelt werden. Auf diese Weise kann ein Regelkreis zur Einstellung eines vorgegebenen Sollwertes für die Ausgangsspannung U_out des Gleichspannungswandlers 10 realisiert werden. Somit kann das durch diese Regelschleife ermittelte Tastverhältnis D für die Bestimmung des Verhältnisses zwischen Eingangsstrom I_in und Ausgangsstrom I_out des Gleichspannungswandlers 10 zur Berechnung des ersten Verhältnisses in Schritt S1 verwendet werden.
  • Wird in Schritt S3 eine Fehlfunktion detektiert, so kann daraufhin beispielsweise die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 gestoppt werden. Alternativ kann die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers 10 auch nur eingeschränkt werden, oder nur eine Signalisierung für eine Fehlfunktion an eine weitere Instanz ausgegeben werden.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Plausibilisierung von Betriebsparametern, insbesondere von sensorisch erfassten Eingangs- und Ausgangswerten eines Gleichspannungswandlers. Hierzu wird ein Verhältnis zwischen Eingangsstrom und Ausgangsstrom eines Gleichspannungswandlers auf Grundlage von zwei unterschiedlichen Berechnungsverfahren berechnet, wobei den unterschiedlichen Berechnungsverfahren zumindest teilweise unterschiedliche Parameter zugrunde liegen. Führen die beiden Berechnungsverfahren zu einem gleichen oder zumindest annähernd gleichen Verhältnis von Eingangsstrom zu Ausgangsstrom, so kann auf diese Weise die Zuverlässigkeit der verwendeten Parameter plausibilisiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19507084 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung (20) für einen Gleichspannungswandler (10), der dazu ausgelegt ist, eine Eingangsgleichspannung (U_in) und eine Ausgangsgleichspannung (U_out) zu konvertieren, wobei die Steuervorrichtung (20) dazu ausgelegt ist: ein erstes Verhältnis zwischen einem Eingangsstrom (I_in) und einem Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung eines für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers (10) verwendeten Tastverhältnis (D) zu berechnen, ein zweites Verhältnis zwischen dem Eingangsstrom (I_in) und dem Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung einer Eingangsspannung (U_in) und einer Ausgangsspannung (U_out) des Gleichspannungswandlers (10) zu berechnen, und eine Fehlfunktion zu detektieren, falls das berechnete erste Verhältnis und das berechnete zweite Verhältnis zwischen Eingangsstrom (I_in) und Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen.
  2. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (20) dazu ausgelegt ist, den Gleichspannungswandler (10) entweder in einem lückenden Betriebsmodus oder einem nicht-lückenden Betriebsmodus anzusteuern, und wobei die Steuervorrichtung (20) dazu ausgelegt ist, das erste Verhältnis zwischen Eingangsstrom (I_in) und Ausgangsstrom (I_out) unter Berücksichtigung des jeweils aktuellen Ansteuermodus für den Gleichspannungswandler (10) zu berechnen.
  3. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, das Tastverhältnis für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung eines vorbestimmten Sollwerts (S) für die Ausgangsspannung (U_out) und/oder den Ausgangsstrom (I_out) zu regeln.
  4. Steuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, eine Signalisierung auszugeben, falls eine Fehlfunktion detektiert worden ist.
  5. Gleichspannungswandlervorrichtung (1), mit: einem Gleichspannungswandler (10), der dazu ausgelegt ist, eine Eingangsgleichspannung (U_in) in eine vorbestimmte Ausgangsgleichspannung (U_out) zu konvertieren; und einer Steuervorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung (20) dazu ausgelegt ist, ein Tastverhältnis (D) für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers (10) zu ermitteln und den Gleichspannungswandler (10) unter Verwendung des ermittelten Tastverhältnisses (D) anzusteuern.
  6. Gleichspannungswandlervorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei der Gleichspannungswandler (10) einen Sperrwandler umfasst.
  7. Gleichspannungswandlervorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, mit einem ersten Stromsensor (12), der dazu ausgelegt ist, einen Eingangsstrom (I_in) des Gleichspannungswandlers (10) zu erfassen, einem ersten Spannungssensor (11), der dazu ausgelegt ist, eine Eingangsspannung (U_in) an dem Gleichspannungswandler zu (10) erfassen, einem zweiten Stromsensor (14), der dazu ausgelegt ist, einen Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) zu erfassen, und einem zweiten Spannungssensor (13), der dazu ausgelegt ist, eine Ausgangsspannung (U_out) an dem Gleichspannungswandler (10) zu erfassen, wobei die Steuervorrichtung (20) dazu ausgelegt ist, mindestens einen der Sensorwerte unter Verwendung des ersten Verhältnisses zwischen Eingangsstrom (I_in) und Ausgangsstrom (I_out) zu überprüfen.
  8. Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers (10), der dazu ausgelegt ist, eine Eingangsgleichspannung (U_in) und eine Ausgangsgleichspannung (U_out) zu konvertieren, mit den Schritten: Berechnen (S1) eines ersten Verhältnisses zwischen einem Eingangsstrom (I_in) und einem Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung eines für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers (10) verwendeten Tastverhältnis (D); Berechnen (S2) eines zweiten Verhältnisses zwischen dem Eingangsstrom (I_in) und dem Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung einer Eingangsspannung (U_in) und einer Ausgangsspannung (U_out) des Gleichspannungswandlers (10); und Detektieren (S3) einer Fehlfunktion, falls das berechnete erste Verhältnis und das berechnete zweite Verhältnis zwischen Eingangsstrom (I_in) und Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, mit den Schritten Erfassen einer Ausgangsspannung (U_out) des Gleichspannungswandlers (10); und Einstellen des Tastverhältnisses (D) für die Ansteuerung des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung der erfassten Ausgangsspannung (U_out) und eines vorbestimmten Sollwertes (S) für die Ausgangsspannung, wobei das erste Verhältnis zwischen Eingangsstrom (I_in) und Ausgangsstrom (I_out) des Gleichspannungswandlers (10) unter Verwendung des eingestellten Tastverhältnisses (D) in einem stationären Regelzustand berechnet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, mit einem Schritt zum Stoppen der Ansteuerung für den Gleichspannungswandler (10), falls eine Fehlfunktion detektiert worden ist.
DE102020215123.7A 2020-12-01 2020-12-01 Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers Pending DE102020215123A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020215123.7A DE102020215123A1 (de) 2020-12-01 2020-12-01 Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers
CN202180080740.9A CN116547893A (zh) 2020-12-01 2021-10-06 用于直流电压转换器的控制装置、直流电压转换器装置以及用于操控直流电压转换器的方法
PCT/EP2021/077571 WO2022117246A1 (de) 2020-12-01 2021-10-06 Steuervorrichtung für einen gleichspannungswandler, gleichspannungswandlervorrichtung sowie verfahren zur ansteuerung eines gleichspannungswandlers
EP21787433.8A EP4256684A1 (de) 2020-12-01 2021-10-06 Steuervorrichtung für einen gleichspannungswandler, gleichspannungswandlervorrichtung sowie verfahren zur ansteuerung eines gleichspannungswandlers
US18/254,111 US20240006983A1 (en) 2020-12-01 2021-10-06 Controller for a dc-to-dc converter, dc-to-dc converter device, and method for actuating a dc-to-dc converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020215123.7A DE102020215123A1 (de) 2020-12-01 2020-12-01 Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020215123A1 true DE102020215123A1 (de) 2022-06-02

Family

ID=78085707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020215123.7A Pending DE102020215123A1 (de) 2020-12-01 2020-12-01 Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240006983A1 (de)
EP (1) EP4256684A1 (de)
CN (1) CN116547893A (de)
DE (1) DE102020215123A1 (de)
WO (1) WO2022117246A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19507084A1 (de) 1995-03-01 1996-09-12 Bosch Gmbh Robert Als Schaltregler ausgebildeter Sperrwandler

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6522211B1 (ja) * 2018-07-02 2019-05-29 三菱電機株式会社 電力変換装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19507084A1 (de) 1995-03-01 1996-09-12 Bosch Gmbh Robert Als Schaltregler ausgebildeter Sperrwandler

Also Published As

Publication number Publication date
US20240006983A1 (en) 2024-01-04
EP4256684A1 (de) 2023-10-11
CN116547893A (zh) 2023-08-04
WO2022117246A1 (de) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012006269A1 (de) Stromsensor
DE102013204159A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für eine Hochspannungsisolations-Überwachung in einem Fahrzeug
EP3114898B1 (de) Led-treiber
DE112019005307T5 (de) Spannungsversorgungssystem und dieses bildende Leistungsquelle
EP1527347A1 (de) Verfahren zur berwachung von wenigstens zwei elektromagnetischen ventilen einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs
DE112017002587T5 (de) Spannungswandlungseinrichtung
EP1880096B1 (de) VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR ELEKTRISCHEN ANSTEUERUNG EINES VENTILS MIT EINEM MECHANISCHEN SCHLIEßELEMENT
DE102014103374A1 (de) System und verfahren zum kalibrieren eines netzteils
DE3301068A1 (de) Schaltregler mit einrichtung zum erfassen des mittelwertes der ausgangsspannung
DE3625091A1 (de) Endstufe in brueckenschaltung
EP2326147A2 (de) Betriebssteuergerät zum Betreiben eines Leuchtmittels
DE102020215123A1 (de) Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler, Gleichspannungswandlervorrichtung sowie Verfahren zur Ansteuerung eines Gleichspannungswandlers
EP1032519A1 (de) Beschaltung für ein stellglied und verfahren zum überprüfen der beschaltung eines stellglieds
EP3600943A1 (de) Gleichspannungskonverter, spannungsversorgungseinrichtung und diagnoseverfahren für einen gleichspannungskonverter
AT17184U1 (de) Konverterschaltung für Leuchtmittel mit einem Messpunkt zur Erfassung kombinierter elektrischer Parameter
DE102004036522A1 (de) Ansteuerschaltung für einen Schalter in einem Schaltwandler zur Verbesserung der Sprungantwort
DE3803583A1 (de) Schaltverstaerker zur digitalen leistungsverstaerkung
EP1264384A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern eines wandlers
DE102019213067A1 (de) Gleichspannungswandler und Verfahren zur Überprüfung eines Zwischenkreiskondensators an einem Gleichspannungswandler
DE102018217574A1 (de) Fahrzeugbordnetz mit erstem Bordnetzzweig, zweiten Bordnetzzweig und Gleichspannungswandler
AT505431B1 (de) Getaktete stromversorgung
EP3682714B1 (de) Eingangsleistungsmessung bei einem betriebsgerät für gebäudetechnikgeräte
DE102011086814A1 (de) Verfahren und Bedienschalter zur Steuerung einer Funktion einer Funktionseinheit eines Fahrzeuges
EP3552458B1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben eines leuchtmittels
DE102022207192A1 (de) Überwachungsvorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Sperrwandlers, Sperrwandler