DE102021000276A1 - DC-DC boost converter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen DC-DC-Aufwärtswandler, ein Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Aufwärtswandlers und ein Fahrzeug, umfassend einen DC-DC-Aufwärtswandler.Die erfindungsgemäße DC-DC-Aufwärtswandler (1) umfassta) eine Mehrzahl von Phasen (P) zum Aufwärtswandeln von Gleichspannung, umfassend jeweilso einem ersten Eingang (E1) zum Anschließen eines ersten Pols einer Eingangsspannungsquelle (2) undo einem zweiten Eingang (E2) zum Anschließen eines zweiten Pols einer Eingangsspannungsquelle (2),b) eine Mehrzahl erster Schalter (S1), die so angeordnet sind, dass der erste Eingang (E1) jeder Phase (P) mit zumindest einem weiteren ersten Eingang (E1) einer weiteren Phase (P) mittels zumindest eines ersten Schalters (S1) trennbar miteinander verbunden ist,c) eine Mehrzahl zweiter Schalter (S2), die so angeordnet sind, dass der zweite Eingang (E2) jeder Phase (P) mit zumindest einem weiteren zweiten Eingang (E2) einer weiteren Phase (P) mittels zumindest eines zweiten Schalters (S2) trennbar miteinander verbunden ist, undd) ein Steuergerät (3), das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schalter (S1, S2) so zu steuern, dass eine Eingangsspannung einer an einen ersten Eingang (E1) und zweiten Eingang (E2) einer Phase (P) angeschlossenen Eingangsspannungsquelle (2) mit einer vorgegebenen Anzahl an Phasen (P) wandelbar ist.The invention relates to a DC-DC step-up converter, a method for operating a DC-DC step-up converter and a vehicle comprising a DC-DC step-up converter. The inventive DC-DC step-up converter (1) comprises a) a plurality of phases (P ) for up-converting DC voltage, each comprising a first input (E1) for connecting a first pole of an input voltage source (2) and a second input (E2) for connecting a second pole of an input voltage source (2), b) a plurality of first switches (S1) ), which are arranged in such a way that the first input (E1) of each phase (P) is connected to at least one further first input (E1) of a further phase (P) in a separable manner by means of at least one first switch (S1), c) a A plurality of second switches (S2), which are arranged so that the second input (E2) of each phase (P) with at least one further second input (E2) of a further phase (P) by means of at least one second switch (S2) tr is separately connected to one another, andd) a control device (3) which is designed and set up to control the first and second switches (S1, S2) in such a way that an input voltage is connected to a first input (E1) and a second input (E2 ) an input voltage source (2) connected to a phase (P) can be converted with a predetermined number of phases (P).

Description

Die Erfindung betrifft einen DC-DC-Aufwärtswandler, ein Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Aufwärtswandlers und ein Fahrzeug, umfassend einen DC-DC-Aufwärtswandler.The invention relates to a DC-DC boost converter, a method for operating a DC-DC boost converter and a vehicle comprising a DC-DC boost converter.

Aus der DE102010030866 ist ein DC-DC-Aufwärtswandler mit einer Vielzahl ähnlicher Phasen sowie eine Methode, um den Strom jeder Phase des DC-DC-Aufwärtswandlers anzupassen, bekannt. Die Methode beinhaltet den Schritt, den Spannungsabfall an jeder Phase der Vielzahl ähnlicher Phasen zu vorgegebenen Zeitpunkten zu messen, wobei der Spannungsabfall über den Schalter jeder Phase gemessen wird, wenn Strom durch diesen fließt.From the DE102010030866 discloses a DC-DC boost converter having a plurality of similar phases and a method for adjusting the current of each phase of the DC-DC boost converter. The method includes the step of measuring the voltage drop across each phase of the plurality of similar phases at predetermined times, measuring the voltage drop across the switch of each phase when current flows through it.

Der erfindungsgemäße DC-DC-Aufwärtswandler umfasst

  1. a) eine Mehrzahl von Phasen zum Aufwärtswandeln von Gleichspannung, umfassend jeweils
    • o einen ersten Eingang zum Anschließen eines ersten Pols einer Eingangsspannungsquelle und
    • o einen zweiten Eingang zum Anschließen eines zweiten Pols einer Eingangsspannungsquelle,
  2. b) eine Mehrzahl erster Schalter, die so angeordnet sind, dass der erste Eingang jeder Phase mit zumindest einem weiteren ersten Eingang einer weiteren Phase mittels zumindest eines ersten Schalters trennbar miteinander verbunden ist,
  3. c) eine Mehrzahl zweiter Schalter, die so angeordnet sind, dass der zweite Eingang jeder Phase mit zumindest einem weiteren zweiten Eingang einer weiteren Phase mittels zumindest eines zweiten Schalters trennbar miteinander verbunden ist, und
  4. d) ein Steuergerät, das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schalter so zu steuern, dass eine Eingangsspannung einer an einen ersten Eingang und zweiten Eingang einer Phase angeschlossenen Eingangsspannungsquelle mit einer vorgegebenen Anzahl an Phasen wandelbar ist.
The DC-DC boost converter according to the invention comprises
  1. a) a plurality of phases for stepping up DC voltage, each comprising
    • o a first input for connecting a first pole of an input voltage source and
    • o a second input for connecting a second pole of an input voltage source,
  2. b) a plurality of first switches which are arranged in such a way that the first input of each phase is connected to one another in a separable manner with at least one further first input of a further phase by means of at least one first switch,
  3. c) a plurality of second switches which are arranged in such a way that the second input of each phase is connected to at least one further second input of a further phase in a separable manner by means of at least one second switch, and
  4. d) a control device which is designed and set up to control the first and second switches in such a way that an input voltage of an input voltage source connected to a first input and a second input of a phase can be converted with a predetermined number of phases.

Dadurch, dass das Steuergerät dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schalter so zu steuern, dass eine Eingangsspannung einer Eingangsspannungsquelle mit einer vorgegebenen Anzahl an Phasen wandelbar ist, ermöglicht der erfindungsgemäße DC-DC-Aufwärtswandler eine Spannungswandlung mit einer auf eine Eingangsspannung und/oder Eingangsleistung angepassten Phasenanzahl. Das Steuern der Schalter ermöglicht dabei eine schnelle und einfache Anpassung des Systems auf Veränderungen von angeforderten Eingangs- und/oder Ausgangsleistungen.Because the control device is designed and set up to control the first and second switches in such a way that an input voltage of an input voltage source can be converted with a predetermined number of phases, the DC-DC step-up converter according to the invention enables a voltage conversion with an input voltage and / or input power adapted number of phases. Controlling the switches enables the system to be adapted quickly and easily to changes in the required input and / or output powers.

Bevorzugt ist das Steuergerät dazu ausgebildet und eingerichtet, bei einem Anschluss mehrerer Eingangsspannungsquellen mit unterschiedlichen Eingangsspannungen die ersten und zweiten Schalter so zu steuern, dass die unterschiedlichen Eingangsspannungen mittels einer unterschiedlichen Anzahl an Phasen wandelbar sind. Dies ermöglicht eine Zuordnung der Phasen zu den Eingangsspannungsquellen nach äußeren Bewertungskriterien. Äußere Bewertungskriterien können hierbei beispielsweise eine lastpunktabhängige Effizienz, ein Ladezustand oder eine Temperatur einer Eingangsspannungsquelle sein.The control device is preferably designed and set up to control the first and second switches when a plurality of input voltage sources with different input voltages are connected so that the different input voltages can be converted by means of a different number of phases. This enables the phases to be assigned to the input voltage sources according to external evaluation criteria. External evaluation criteria can be, for example, a load point-dependent efficiency, a state of charge or a temperature of an input voltage source.

Vorzugsweise umfasst der erfindungsgemäße DC-DC-Aufwärtswandler ein Gehäuse, welches alle elektronischen Bauelemente des DC-DC-Aufwärtswandlers umschließt, und ein Kühlsystem, welches dazu ausgebildet und eingerichtet ist, alle elektronischen Bauelemente des DC-DC-Aufwärtswandlers zu kühlen. Als „elektronische Bauelemente“ werden dabei elektrische Schalter, Induktivitäten, Kapazitäten und Dioden verstanden. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise sowie eine kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen DC-DC-Aufwärtswandlers.The DC-DC boost converter according to the invention preferably comprises a housing which encloses all electronic components of the DC-DC boost converter, and a cooling system which is designed and configured to cool all electronic components of the DC-DC boost converter. "Electronic components" are understood to mean electrical switches, inductances, capacitances and diodes. This enables a compact design and inexpensive production of the DC-DC boost converter according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Aufwärtswandlers mit einer Mehrzahl von Phasen zum Aufwärtswandeln von Gleichspannung, die jeweils einen ersten Eingang zum Anschließen eines ersten Pols einer Eingangsspannungsquelle und einen zweiten Eingang zum Anschließen eines zweiten Pols einer Eingangsspannungsquelle umfassen, umfasst die Schritte:

  • S1: Erfassen von angeforderten Eingangsleistungen aller an den DC-DC-Aufwärtswandlers angeschlossenen Eingangsspannungsquellen;
  • S2: Zuordnen der Phasen zu den Eingangsspannungsquellen anhand der angeforderten Eingangsleistungen;
  • S3: Steuern von
    • o ersten Schaltern die so angeordnet sind, dass der erste Eingang jeder Phase mit zumindest einem weiteren ersten Eingang einer weiteren Phase mittels zumindest eines ersten Schalters trennbar miteinander verbunden ist, und
    • o zweiten Schaltern, die so angeordnet sind, dass der zweite Eingang jeder Phase mit zumindest einem weiteren zweiten Eingang einer weiteren Phase mittels zumindest eines zweiten Schalters trennbar miteinander verbunden ist, mittels
    • o eines Steuergerätes anhand der Zuordnung aus Schritt S2.
The method according to the invention for operating a DC-DC step-up converter with a plurality of phases for up-converting DC voltage, each of which comprises a first input for connecting a first pole of an input voltage source and a second input for connecting a second pole of an input voltage source, comprises the steps:
  • S1: Detection of requested input powers of all input voltage sources connected to the DC-DC boost converter;
  • S2: Assignment of the phases to the input voltage sources on the basis of the requested input powers;
  • S3: Controlling
    • o first switches which are arranged in such a way that the first input of each phase is connected to one another in a separable manner with at least one further first input of a further phase by means of at least one first switch, and
    • o second switches which are arranged in such a way that the second input of each phase is connected to at least one further second input of a further phase in a separable manner by means of at least one second switch, by means of
    • o a control unit based on the assignment from step S2 .

Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst

  1. a) einen erfindungsgemäßen DC-DC-Aufwärtswandler,
  2. b) eine Mehrzahl von Brennstoffzellen, umfassend jeweils einem ersten Pol, der an einen ersten Eingang einer Phase angeschlossen ist, und jeweils einem zweiten Pol, der an einen zweiten Eingang der Phase angeschlossen ist, und
  3. c) eine Batterie, welche an einem Ausgang des DC-DC-Aufwärtswandler angeschlossen ist.
The vehicle according to the invention includes
  1. a) a DC-DC boost converter according to the invention,
  2. b) a plurality of fuel cells, each comprising a first pole which is connected to a first input of a phase, and in each case a second pole which is connected to a second input of the phase, and
  3. c) a battery which is connected to an output of the DC-DC boost converter.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
  • 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen DC-DC-Auswärtswandlers und
  • 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Preferred exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the following figures. It shows
  • 1 an embodiment of a vehicle according to the invention,
  • 2 an embodiment of a DC-DC outward converter according to the invention and
  • 3 an embodiment of a method according to the invention.

Das in 1 gezeigte Fahrzeug umfasst drei Brennstoffzellen 2 mit jeweils einem ersten Pol und einem zweiten Pol. Weiterhin umfasst das Fahrzeug einen DC-DC-Aufwärtswandler 1 mit drei Phasen P zum Aufwärtswandeln von Gleichspannung und eine Hochvolt-Traktionsbatterie 5, welche an einem Ausgang des DC-DC-Aufwärtswandlers 1 angeschlossen ist.This in 1 The vehicle shown comprises three fuel cells 2 each with a first pole and a second pole. The vehicle also includes a DC-DC boost converter 1 with three phases P. for up-converting DC voltage and a high-voltage traction battery 5 , which at an output of the DC-DC boost converter 1 connected.

Jede Phase P des DC-DC Aufwärtswandlers 1 umfasst einen ersten Eingang E1 und einen zweiten Eingang E2. Die ersten Pole der Brennstoffzellen 2 sind jeweils an einen ersten Eingang E1 einer Phase P des DC-DC-Aufwärtswandlers 1 angeschlossen. Die zweiten Pole der Brennstoffzellen 2 sind jeweils an einen zweiten Eingang E2 derselben Phase P angeschlossen.Every phase P. of the DC-DC boost converter 1 includes a first entrance E1 and a second entrance E2 . The first poles of fuel cells 2 are each to a first entrance E1 a phase P. of the DC-DC boost converter 1 connected. The second pole of the fuel cell 2 are each to a second entrance E2 same phase P. connected.

Im Ausführungsbeispiel umfasst jede Phase P eine Induktivität L, welche als Spule ausgebildet und mit dem ersten Eingang E1 der jeweiligen Phase P verbunden ist. Weiterhin umfasst jede Phase P eine Freilaufdiode D, die mit der Induktivität L in Reihe geschaltet ist, und einen Leistungsschalter LS, welcher zwischen der Induktivität L und dem zweiten Eingang E2 der jeweiligen Phase P angeordnet ist und durch wiederholtes Schließen und Öffnen mit einer vorgegebenen Frequenz eine Aufwärtswandlung einer an der Phase anliegenden Spannung bewirkt.In the exemplary embodiment, each phase comprises P. an inductance L. , which is designed as a coil and has the first input E1 the respective phase P. connected is. Furthermore, each phase includes P. a freewheeling diode D. that with the inductance L. connected in series, and a circuit breaker LS , which between the inductance L. and the second entrance E2 the respective phase P. is arranged and causes an upward conversion of a voltage applied to the phase by repeated closing and opening at a predetermined frequency.

Im Ausführungsbeispiel umfasst jede Phase P einen Zwischenkreiskondensator C1, der mit dem ersten Eingang E1 und dem zweiten Eingang E2 der jeweiligen Phase P verbunden ist. Der Zwischenkreiskondensator C1 einer Phase P wird partiell entladen, wenn der Leistungsschalter LS der jeweiligen Phase P geschlossen ist, wobei die Induktivität L durch den resultierenden Stromfluss magnetische Energie aufnimmt. Bei anschließendem Öffnen des Leistungsschalters LS entlädt die Induktivität L ihre magnetische Energie in Form eines kontinuierlichen Stromflusses in Richtung des Ausgangs.In the exemplary embodiment, each phase comprises P. an intermediate circuit capacitor C1 , the one with the first entrance E1 and the second entrance E2 the respective phase P. connected is. The intermediate circuit capacitor C1 a phase P. is partially discharged when the circuit breaker LS the respective phase P. is closed, the inductance L. absorbs magnetic energy through the resulting current flow. When the circuit breaker is subsequently opened LS discharges the inductance L. their magnetic energy in the form of a continuous flow of current towards the output.

Weiterhin umfasst der DC-DC-Aufwärtswandler 1 zwei erste Schalter S1. Diese sind so angeordnet, dass der erste Eingang E1 jeder Phase P mit einem weiteren ersten Eingang E1 einer weiteren Phase P mittels eines ersten Schalters S1 trennbar miteinander verbunden ist.Furthermore, the DC-DC boost converter comprises 1 first two switches S1 . These are arranged so that the first entrance E1 every phase P. with another first entrance E1 another phase P. by means of a first switch S1 is separably connected to each other.

Weiterhin umfasst der DC-DC-Aufwärtswandler 1 zwei zweite Schalter S2. Diese sind so angeordnet, dass der zweite Eingang E2 jeder Phase P mit einem weiteren zweiten Eingang E2 einer weiteren Phase P mittels eines zweiten Schalters S2 trennbar miteinander verbunden ist.Furthermore, the DC-DC boost converter comprises 1 two second switches S2 . These are arranged so that the second entrance E2 every phase P. with another second entrance E2 another phase P. by means of a second switch S2 is separably connected to each other.

Des Weiteren umfasst der DC-DC-Aufwärtswandler 1 ein Steuergerät 3, welches dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schalter S1, S2 so zu steuern, dass die Eingangsspannungen der an den ersten und zweiten Eingänge E1, E2 angeschlossenen Brennstoffzellen 2 jeweils mit einer vorgegebenen Anzahl an Phasen P wandelbar sind. Das Steuern der ersten und zweiten Schalter S1, S2 ermöglicht dabei eine Spannungswandlung mit einer auf eine Eingangsspannung und/oder Eingangsleistung angepassten Phasenanzahl sowie eine schnelle und einfache Anpassung des Systems auf Veränderungen von angeforderten Eingangs- und/oder Ausgangsleistungen.It also includes the DC-DC boost converter 1 a control unit 3 , which is designed and set up for this purpose, the first and second switches S1 , S2 control so that the input voltages are applied to the first and second inputs E1 , E2 connected fuel cells 2 each with a predetermined number of phases P. are changeable. Controlling the first and second switches S1 , S2 enables voltage conversion with a number of phases adapted to an input voltage and / or input power, as well as quick and easy adaptation of the system to changes in requested input and / or output powers.

Im Ausführungsbeispiel erzeugen die drei Brennstoffzellen 2 jeweils unterschiedliche Spannungen. Die erste Brennstoffzelle 2 erzeugt 200 V, die zweite 220 V und die dritte 250 V. Die Spannungen liegen als Eingangsspannungen an den jeweiligen mit den Brennstoffzellen 2 verbundenen ersten und zweiten Eingängen E1, E2 an. Im Ausführungsbeispiel werden alle Spannungen der Brennstoffzellen 2 mit jeweils einer Phase P gewandelt. Die drei unterschiedlichen Eingangsspannungen werden dabei zu einer einzigen Ausgangsspannung gewandelt, welche am Ausgang des DC-DC-Aufwärtswandlers 1 anliegt. Ein vom DC-DC-Aufwärtswandler 1 umfasster Ausgangskondensator C2, welcher mit allen Phasen P verbunden und parallel zum Ausgang angeordnet ist, wirkt dabei als Puffer und reduziert eine Welligkeit der Ausgangsspannung und des Ausgangsstromes.In the exemplary embodiment, the three fuel cells produce 2 different voltages in each case. The first fuel cell 2 generates 200 V, the second 220 V and the third 250 V. The voltages are applied as input voltages to the respective fuel cells 2 connected first and second inputs E1 , E2 at. In the exemplary embodiment, all the voltages of the fuel cells are 2 with one phase each P. changed. The three different input voltages are converted to a single output voltage, which is at the output of the DC-DC boost converter 1 is applied. One from the DC-DC boost converter 1 included output capacitor C2 which one with all phases P. connected and arranged parallel to the output, acts as a buffer and reduces ripple of the output voltage and the output current.

Weiterhin umfasst der DC-DC-Aufwärtswandler 1 ein Gehäuse 4, welches alle elektronischen Bauelemente des DC-DC-Aufwärtswandlers 1 umschließt und ein Kühlsystem, welches in das Gehäuse 4 integriert ist und alle elektronischen Bauelemente des DC-DC-Aufwärtswandlers 1 kühlt. Der von allen Phasen P geteilte Ausgangskondensator C2 sowie die gemeinsame Kühlung aller elektronischen Bauelemente ermöglicht dabei eine kompakte Bauweise sowie eine kostengünstige Herstellung des DC-DC-Aufwärtswandlers 1.Furthermore, the DC-DC boost converter comprises 1 a housing 4th which is all electronic Components of the DC-DC boost converter 1 encloses and a cooling system, which in the housing 4th is integrated and all electronic components of the DC-DC boost converter 1 cools. The one of all phases P. split output capacitor C2 and the common cooling of all electronic components enables a compact design and inexpensive manufacture of the DC-DC boost converter 1 .

In einem Wandlungsbetrieb wird der DC-DC-Aufwärtswandler 1 mit dem in 3 dargestellten Verfahren betrieben. In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens erfasst eine übergeordnete Einheit angeforderte Eingangsleistungen aller an den DC-DC-Aufwärtswandler 1 angeschlossenen Eingangsspannungsquellen 2. Im Ausführungsbeispiel ist die Übergeordnete Einheit ein Fahrzeugsteuergerät. In einem zweiten Schritt des Verfahrens ordnet das Steuergerät 3 den Eingangsspannungsquellen 2 Phasen P des DC-DC-Aufwärtswandlers 1 anhand der angeforderten Eingangsleistungen zu. Im Ausführungsbeispiel werden beim Zuordnen neben den angeforderten Eingangsleistungen äußere Bewertungskriterien, wie beispielswese eine lastpunktabhängige Effizienz, ein Ladezustand oder eine Temperatur der Eingangsspannungsquellen 2 berücksichtigt. In einem dritten Schritt S3 steuert das Steuergerät 3 die ersten und zweiten Schalter S1, S2 anhand der Zuordnung aus Schritt S2.The DC-DC boost converter is used in a conversion mode 1 with the in 3 procedures presented. In a first step S1 of the process, a higher-level unit records all of the input powers requested to the DC-DC boost converter 1 connected input voltage sources 2 . In the exemplary embodiment, the higher-level unit is a vehicle control unit. In a second step of the process, the control unit arranges 3 the input voltage sources 2 Phases P. of the DC-DC boost converter 1 based on the requested input services. In the exemplary embodiment, in addition to the requested input powers, external evaluation criteria, such as a load point-dependent efficiency, a state of charge or a temperature of the input voltage sources, are used in the assignment 2 considered. In a third step S3 controls the control unit 3 the first and second switches S1 , S2 based on the assignment from step S2 .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen DC-DC-Aufwärtswandlers 1 (nicht gezeigt) umfasst vier Phasen P, sechs erste Schalter S1 und sechs zweite Schalter S2. Die ersten Schalter S1 sind so angeordnet, dass sie den ersten Eingang E1 einer jeden Phase P mit allen weiteren ersten Eingängen E1 aller weiteren Phasen P jeweils direkt trennbar miteinander verbinden. Die zweiten Schalter S2 sind so angeordnet, dass sie den zweiten Eingang E2 einer jeden Phase P mit allen weiteren zweiten Eingängen E2 aller weiteren Phasen P jeweils direkt trennbar miteinander verbinden.Another embodiment of a DC-DC boost converter according to the invention 1 (not shown) comprises four phases P. , six first switches S1 and six second switches S2 . The first switches S1 are arranged so that they are the first entrance E1 of each phase P. with all other first entrances E1 all other phases P. connect directly separable with each other. The second switch S2 are arranged so that they have the second entrance E2 of each phase P. with all other second entrances E2 all other phases P. connect directly separable with each other.

Im Ausführungsbeispiel sind drei Brennstoffzellen 2 jeweils unterschiedlicher Spannungen an den DC-DC-Aufwärtswandler 1 angeschlossen. Die erste Brennstoffzelle 2 erzeugt 200 V, die zweite 250 V und die dritte 350 V. Die Spannungen liegen als Eingangsspannungen an jeweils mit den Brennstoffzellen 2 verbundenen ersten und zweiten Eingängen E1, E2 an. Ein vom DC-DC-Aufwärtswandler 1 umfasstes Steuergerät 3 steuert die ersten und zweiten Schalter S1, S2 so, dass die unterschiedlichen Eingangsspannungen mittels einer unterschiedlichen Anzahl an Phasen P wandelbar sind. Im Ausführungsbeispiel werden die Spannungen der ersten und zweiten Brennstoffzelle 2 mit jeweils einer Phase P gewandelt. Die Eingangsspannung der dritten Brennstoffzelle 2 von 350 V wird dagegen mit zwei Phasen P gewandelt.In the exemplary embodiment there are three fuel cells 2 different voltages to the DC-DC boost converter 1 connected. The first fuel cell 2 generates 200 V, the second 250 V and the third 350 V. The voltages are connected to the fuel cells as input voltages 2 connected first and second inputs E1 , E2 at. One from the DC-DC boost converter 1 included control unit 3 controls the first and second switches S1 , S2 so that the different input voltages by means of a different number of phases P. are changeable. In the exemplary embodiment, the voltages of the first and second fuel cells 2 with one phase each P. changed. The input voltage of the third fuel cell 2 350 V, on the other hand, will have two phases P. changed.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (8)

DC-DC-Aufwärtswandler (1), umfassend a) eine Mehrzahl von Phasen (P) zum Aufwärtswandeln von Gleichspannung, umfassend jeweils o einen ersten Eingang (E1) zum Anschließen eines ersten Pols einer Eingangsspannungsquelle (2) und o einen zweiten Eingang (E2) zum Anschließen eines zweiten Pols einer Eingangsspannungsquelle (2), b) eine Mehrzahl erster Schalter (S1), die so angeordnet sind, dass der erste Eingang (E1) jeder Phase (P) mit zumindest einem weiteren ersten Eingang (E1) einer weiteren Phase (P) mittels zumindest eines ersten Schalters (S1) trennbar miteinander verbunden ist, c) eine Mehrzahl zweiter Schalter (S2), die so angeordnet sind, dass der zweite Eingang (E2) jeder Phase (P) mit zumindest einem weiteren zweiten Eingang (E2) einer weiteren Phase (P) mittels zumindest eines zweiten Schalters (S2) trennbar miteinander verbunden ist, und d) ein Steuergerät (3), das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schalter (S1, S2) so zu steuern, dass eine Eingangsspannung einer an einen ersten Eingang (E1) und zweiten Eingang (E2) einer Phase (P) angeschlossenen Eingangsspannungsquelle (2) mit einer vorgegebenen Anzahl an Phasen (P) wandelbar ist.DC-DC boost converter (1), comprising a) a plurality of phases (P) for stepping up DC voltage, each comprising o a first input (E1) for connecting a first pole of an input voltage source (2) and o a second input (E2) for connecting a second pole of an input voltage source (2), b) a plurality of first switches (S1), which are arranged so that the first input (E1) of each phase (P) with at least one further first input (E1) of a further phase (P) by means of at least one first switch (S1) is separably connected to each other, c) a plurality of second switches (S2), which are arranged so that the second input (E2) of each phase (P) with at least one further second input (E2) of a further phase (P) by means of at least one second switch (S2) is separably connected to each other, and d) a control device (3) which is designed and set up to control the first and second switches (S1, S2) in such a way that an input voltage is connected to a first input (E1) and a second input (E2) of a phase (P ) connected input voltage source (2) with a predetermined number of phases (P) is convertible. DC-DC-Aufwärtswandler (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Steuergerät (3) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, bei einem Anschluss mehrerer Eingangsspannungsquellen (2) mit unterschiedlichen Eingangsspannungen die ersten und zweiten Schalter (S1, S2) so zu steuern, dass die unterschiedlichen Eingangsspannungen mittels einer unterschiedlichen Anzahl an Phasen (P) wandelbar sind.DC-DC boost converter (1) according to Claim 1 , wherein the control device (3) is designed and set up to control the first and second switches (S1, S2) when a plurality of input voltage sources (2) with different input voltages are connected so that the different input voltages by means of a different number of phases (P ) are changeable. DC-DC-Aufwärtswandler (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dazu ausgebildet und eingerichtet, eine Mehrzahl von unterschiedlichen Eingangsspannungsspannungen in eine einzige Ausgangsspannung zu wandeln.DC-DC boost converter (1) according to Claim 1 or 2 , designed and set up to convert a plurality of different input voltage voltages into a single output voltage. DC-DC-Aufwärtswandler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Phase (P) einen Zwischenkreiskondensator (C1) umfasst, der mit dem ersten Eingang (E1) und dem zweiten Eingang (E2) der jeweiligen Phase (P) verbunden ist.DC-DC boost converter (1) according to one of the preceding claims, wherein each phase (P) comprises an intermediate circuit capacitor (C1) which is connected to the first input (E1) and the second input (E2) of the respective phase (P) . DC-DC-Aufwärtswandler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Ausgangskondensator (C2), der mit allen Phasen (P) verbunden ist.DC-DC boost converter (1) according to one of the preceding claims, comprising an output capacitor (C2) which is connected to all phases (P). DC-DC-Aufwärtswandler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Gehäuse (4), welches alle elektronischen Bauelemente des DC-DC-Aufwärtswandlers (1) umschließt, und ein Kühlsystem, welches dazu ausgebildet und eingerichtet ist, alle elektronischen Bauelemente des DC-DC-Aufwärtswandlers (1) zu kühlen.DC-DC boost converter (1) according to one of the preceding claims, comprising a housing (4) which encloses all electronic components of the DC-DC boost converter (1), and a cooling system, which is designed and configured to include all electronic components of the DC-DC boost converter (1). Verfahren zum Betreiben eines DC-DC-Aufwärtswandlers (1) mit einer Mehrzahl von Phasen (P) zum Aufwärtswandeln von Gleichspannung, die jeweils einen ersten Eingang (E1) zum Anschließen eines ersten Pols einer Eingangsspannungsquelle (2) und einen zweiten Eingang (E2) zum Anschließen eines zweiten Pols einer Eingangsspannungsquelle (2) umfassen, umfassend die Schritte: S1: Erfassen von angeforderten Eingangsleistungen aller an den DC-DC-Aufwärtswandlers (1) angeschlossenen Eingangsspannungsquellen (2); S2: Zuordnen der Phasen (P) zu den Eingangsspannungsquellen (2) anhand der angeforderten Eingangsleistungen; S3: Steuern von o ersten Schaltern (S1) die so angeordnet sind, dass der erste Eingang (E1) jeder Phase (P) mit zumindest einem weiteren ersten Eingang (E1) einer weiteren Phase (P) mittels zumindest eines ersten Schalters (S1) trennbar miteinander verbunden ist, und o zweiten Schaltern (S2), die so angeordnet sind, dass der zweite Eingang (E2) jeder Phase (P) mit zumindest einem weiteren zweiten Eingang (E2) einer weiteren Phase (P) mittels zumindest eines zweiten Schalters (S2) trennbar miteinander verbunden ist, mittels o eines Steuergerätes (3) anhand der Zuordnung aus Schritt S2. Method for operating a DC-DC step-up converter (1) with a plurality of phases (P) for up-converting DC voltage, each having a first input (E1) for connecting a first pole of an input voltage source (2) and a second input (E2) for connecting a second pole of an input voltage source (2), comprising the steps: S1: Detection of requested input powers of all input voltage sources (2) connected to the DC-DC boost converter (1); S2: Assignment of the phases (P) to the input voltage sources (2) on the basis of the requested input powers; S3: Controlling o first switches (S1) which are arranged in such a way that the first input (E1) of each phase (P) is separably connected to at least one further first input (E1) of a further phase (P) by means of at least one first switch (S1) , and o second switches (S2) which are arranged in such a way that the second input (E2) of each phase (P) is connected to at least one further second input (E2) of a further phase (P) in a separable manner by means of at least one second switch (S2) is, by means of o a control device (3) based on the assignment from step S2. Fahrzeug, umfassend a) einen DC-DC-Aufwärtswandler (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, b) eine Mehrzahl von Brennstoffzellen (2), umfassend jeweils einem ersten Pol, der an einen ersten Eingang (E1) einer Phase (P) angeschlossen ist, und jeweils einem zweiten Pol, der an einen zweiten Eingang (E1) der Phase (P) angeschlossen ist, und c) eine Batterie (5), welche an einem Ausgang des DC-DC-Aufwärtswandler (1) angeschlossen ist.Vehicle comprising a) a DC-DC boost converter (1) according to one of Claims 1 to 6th , b) a plurality of fuel cells (2), each comprising a first pole, which is connected to a first input (E1) of a phase (P), and a second pole each, which is connected to a second input (E1) of the phase ( P) is connected, and c) a battery (5) which is connected to an output of the DC-DC boost converter (1).
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