DE60212818T2 - Regelungsvorrichtung und verfahren für einen gleichstrom/gleichstrom-wandler - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler und betrifft insbesondere die Steuerung eines Schalters bei einem Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps.
  • In diesem Zusammenhang ist z.B. aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 6-284 590 bereits eine Technologie bekannt, die sich auf eine unter Rückkopplung erfolgende Regelung der Ausgangsspannung einer Stromversorgungsschaltung bezieht.
  • Hierbei ist vorgeschlagen worden, in einem Fahrzeug eine Hochspannungsbatterie (36 V) und eine Niederspannungsbatterie (12 V) zur Betätigung eines Motors für den Fahrzeugantrieb sowie zur Versorgung der elektrischen Geräte eines Niederspannungs-Bordnetzes anzuordnen. Bei diesem Fahrzeug findet ein System Verwendung, das die Niederspannungsbatterie durch Herabsetzung der Spannung der Hochspannungsbatterie unter Verwendung eines Gleichspannungswandlers bei einem Spannungsabfall der Niederspannungsbatterie auflädt. Durch Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises kann die Niederspannungsbatterie bei diesem System unter stabilen Bedingungen aufgeladen werden.
  • Wenn jedoch bei einem Startvorgang des Motors plötzliche Spannungsschwankungen bei der Hochspannungsbatterie auftreten, kann diese Ausgangsspannungsregelung solche plötzlichen Spannungsschwankungen der Hochspannungsbatterie nicht bewältigen, sodass dann der Niederspannungsbatterie eine schwankende Eingangsspannung zugeführt wird, obwohl eine vorgegebene Festspannung zugeführt werden sollte.
  • Aus der US 6 191 558 ist bereits ein Batterieregler mit einer zugehörigen Verteilereinrichtung bekannt, durch die eine Verbindung zwischen einem Hochspannungssystem und einem Niederspannungssystem hergestellt wird, wobei das Niederspannungssystem von dem Hochspannungssystem mit Strom versorgt wird. Die Spannungen beider Systeme werden hierbei überwacht, wobei der Batterieregler zur Regelung einer Hochspannungsbatterie sowie einer Niederspannungsbatterie eine Detektionseinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Restkapazität der beiden Batterien aufweist. Die Restkapazitäten werden hierbei auf der Basis eines erfassten Wertepaares von Spannung und Strom bestimmt. In Abhängigkeit von der ermittelten jeweiligen Restkapazität der Hochspannungsbatterie und der Niederspannungsbatterie wird dann eine Ladeinstruktion zur Aufladung der beiden Batterien mit ihren jeweiligen Spannungen erzeugt. Die Erzeugung einer Instruktion zur Aufladung der beiden Batterien hängt somit von der erfassten Batterie-Restkapazität ab, wobei ein Ladevorgang einsetzt, wenn die Batterie-Restkapazitätswerte unter einen vorgegebenen Wert abfallen. Hierbei ist ein Gleichspannungswandler mit einer EIN/AUS-Schalteinrichtung vorgesehen, wobei der Batterieregler eine Gleichspannungswandler-Regelschaltung zur Regelung des Tastverhältnisses aufweist, mit dem die Schaltelemente in dem Gleichspannungswandler angesteuert werden.
  • Weiterhin ist aus der JP 2001 069 683 ein Ladegerät bekannt, bei dem ebenfalls eine Kopplung eines Hochspannungssystems mit einem Niederspannungssystem erfolgt. Hierbei wird die von einer Hochspannungsbatterie abgegebene hohe Spannung von einer Steuerschaltung auf eine niedrige Spannung eingestellt, die dem Niederspannungssystem zugeführt wird. Die Umrichtung von dem Hochspannungs-Versorgungssystem auf das Niederspannungs-Versorgungssystem erfolgt über einen Gleichspannungswandler. Das Gerät ermöglicht den Betrieb des Hochspannungs-Versorgungssystems, dem Leistung von einem Generator-Motor zugeführt wird, sowie gleichzeitig eine Herabsetzung der Spannung, sodass eine entladene Niederspannungsbatterie aufgeladen werden kann. Der Ladevorgang der Niederspannungsbatterie wird hierbei durch Betätigung eines Schalters eingeleitet.
  • Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Regelvorrichtung und ein Regelverfahren anzugeben, mit deren Hilfe die Ausgangsspannung eines Gleichspannungswandlers bzw. eines Gleichspannungswandlers des Gleichstromstellertyps auch bei Schwankungen der Eingangsspannung auf eine gewünschte Spannung eingeregelt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler, eine Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps, ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler sowie ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen 1, 2, 8 und 9 gelöst.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler gemäß Patentanspruch 1 angegeben.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps gemäß Patentanspruch 2 angegeben. Anders als bei einer üblichen Regelvorrichtung, bei der eine Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers durch Rückkopplung erfolgt, findet bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung eine Steuerung von zwei Schaltern im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette zur Begrenzung von Ausgangsspannungsschwankungen bei Schwankungen der Eingangsspannung statt.
  • Die Regelvorrichtung umfasst hierbei vorzugsweise eine erste Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung zur Umsetzung der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 (Vin – Vout0) in einen elektrischen Strom, eine zweite Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung zur Umsetzung der Sollausgangsspannung Vout0 in einen elektrischen Strom, einen mit der ersten Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung verbundenen ersten Schalter, einen mit der zweiten Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung verbundenen zweiten Schalter, eine mit dem ersten und zweiten Schalter verbundene Vergleichereinrichtung zum Vergleichen der Eingangsspannung mit einem vorgegebenen maximalen Grenzwert und einem vorgegebenen minimalen Grenzwert, und eine Öffnungs-/Schließeinrichtung zur Herbeiführung einer Öffnungs-/Schließsteuerung durch Zuführung des Ausgangssignals und des invertierten Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung zu dem zweiten bzw. ersten Schalter, wobei die beiden Schalter in dem Gleichspannungswandler im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette unter Verwendung des Ausgangssignals und des invertierten Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung als Steuersignale gesteuert werden.
  • Erfindungsgemäß kann die Regelvorrichtung weiterhin eine Regeleinrichtung zur Einstellung der Sollausgangsspannung Vout0 durch Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises umfassen.
  • Erfindungsgemäß ist vorzugsweise eine Einrichtung zur Verkürzung der Schalter-Schließzeiten der beiden Schalter in dem Gleichspannungswandler durch Verarbeitung der beiden Steuersignale unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Gleichspannungswandlers vorgesehen.
  • Bei Verwendung der Regeleinrichtung kann nämlich die ausgangsseitige Spannung auf Grund der Rückkopplung bei Betriebsbeginn des Gleichspannungswandlers kurzzeitig einen abnormen Wert annehmen. Unmittelbar nach Betriebsbeginn werden daher die Schließzeiten (Einschaltzeiten) der beiden Schalter zur Strombegrenzung verkürzt, um auf diese Weise das Entstehen eines abnormen Spannungswertes auf der Ausgangsseite zu verhindern und einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Die Einrichtung zur Verkürzung der Schalter-Schließzeiten kann hierbei von einer Schaltungsanordnung gebildet werden, bei der die Klemmenspannungsänderung eines Kondensators, die von einer über das Steuersignal erfolgenden Lade-/Entladesteuerung des Kondensators herbeigeführt wird, und das Steuerspannungssignal im Rahmen einer Kombination des Kondensatorsignals, des Vergleichersignals und des Steuerspannungssignals Verwendung finden.
  • Bei Verwendung des Gleichspannungswandlers im Rahmen eines zwei Spannungsquellen mit einer hohen und einer niedrigen Spannung umfassenden Spannungsquellensystems wird die Eingangsspannung Vin von der die hohe Spannung aufweisenden Spannungsquelle auf den Pegel der Sollausgangsspannung Vout0 herabgesetzt und sodann der die niedrige Spannung aufweisenden Spannungsquelle zugeführt.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler gemäß Patentanspruch 8 angegeben.
  • Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps gemäß Patentanspruch 9 angegeben.
  • Bei den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Systemdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 2 eine Schaltungsanordnung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1,
  • 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Betriebs des Gleichspannungswandlers,
  • 4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Betriebs eines Hysteresevergleichers,
  • 5A bis 5E Signalverläufe in jeweiligen Abschnitten der Schaltungsanordnung gemäß 2,
  • 6 die maßgebliche Schaltungsanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 7 Signalverläufe in jeweiligen Abschnitten der Schaltungsanordnung gemäß 6,
  • 8 die maßgebliche Schaltungsanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • 9 einen Gleichspannungswandler-Schaltungsaufbau gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 10A bis 10B Signalverläufe in jeweiligen Abschnitten der Schaltungsanordnung gemäß 9, und
  • 11 einen Gleichspannungswandler-Schaltungsaufbau gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Im Rahmen der unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen nachstehend erfolgenden Beschreibung jeweiliger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird zunächst auf einen Fall eingegangen, bei dem die Spannung einer Hochspannungsbatterie von dem Gleichspannungswandler herabgesetzt und sodann einer Niederspannungsbatterie zugeführt wird.
  • In 1 ist der Schaltungsaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt, bei dem als Hochspannungsbatterie eine 36-Volt-Batterie 10 und als Niederspannungsbatterie eine 12-Volt-Batterie 14 vorgesehen sind, wobei ein Gleichspannungswandler 12 zwischen die 36-Volt-Batterie 10 und die 12-Volt-Batterie 14 geschaltet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Gleichspannungswandler 12 von einem Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps gebildet, der durch Steuerung des Öffnens und Schließens von zwei Schaltern die Spannung von 36 V auf die Spannung von 12 V umsetzt. Das Öffnen und Schließen der beiden Schalter wird hierbei durch ein Steuersignal von einer Steuereinrichtung 20 gesteuert, die im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette die beiden Schalter durch Zuführung einer Spannung Vin von der 36-V-Batterie 10 steuert und eine Regelung durch Rückkopplung eines Teils einer Ausgangsspannung Vout des Gleichspannungswandlers 12 über einen Differenzverstärker 16 und eine PID-Schaltung 18 durchführt.
  • In 2 sind Einzelheiten der Schaltungsanordnung des Gleichspannungswandlers 12 und der Steuereinrichtung 20 gemäß 1 dargestellt. Zunächst wird auf den Gleichspannungswandler 12 näher eingegangen, der zwei Schalter SW1 und SW2, eine Spule L1 und einen Kondensator C1 aufweist. Ein Endanschluss des Schalters SW1 ist hierbei mit der Hochspannungsbatterie 10 verbunden, während ein Endanschluss des Schalters SW2 an Masse liegt. Die anderen Endanschlüsse des Schalters SW1 und SW2 sind mit der Spule L1 verbunden, deren ausgangsseitiger Endanschluss mit dem Kondensator C1 verbunden ist, während der andere Endanschluss an Masse liegt.
  • In 3 ist die bei der Öffnungs- und Schließsteuerung der beiden Schalter SW1 und SW2 mit den Zeiten t1 und t2 am Punkt A des Gleichspannungswandlers 12 auftretende Spannung dargestellt. Die beiden Schalter SW1 und SW2 werden hierbei abwechselnd zum Öffnen und Schließen angesteuert, sodass der am Punkt A auftretende Spannungsverlauf eine Rechteckspannung darstellt, die sich zwischen einer annähernden Nullspannung und der Eingangsspannung Vin verändert. Die Ausgangsspannung Vout ist durch die mittlere Spannung der Spule L1 und des Kondensators C1 gegeben, d.h., der Bereich 100 und der Bereich 102 gemäß 3 nehmen im wesentlichen den gleichen Wert an, damit die Ausgangsspannung Vout des Gleichspannungswandlers 12 eine gewünschte Sollspannung Vout0 erreicht, wobei die nachstehende Gleichung gegeben ist: (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 (1)
  • Die Schalter SW1 und SW2 werden daher mit den die vorstehende Gleichung erfüllenden Schließzeiten T1 und T2 betätigt, um die Sollspannung Vout0 zu erhalten. Die Steuereinrichtung 20 steuert hierbei die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 12 durch Zuführung des Steuersignals zu dem Gleichspannungswandler 12.
  • Nachstehend wird die Steuereinrichtung 20 unter Bezugnahme auf 2 näher beschrieben. Die Steuereinrichtung 20 umfasst einen Subtrahierer 20b, der die Differenz zwischen der von der Hochspannungsbatterie 10 abgegebenen Eingangsspannung Vin und der Sollspannung Vout0 berechnet, einen Spannungs-Strom-Umsetzer (V-I-Umsetzer) 20c, der die von dem Subtrahierer 20b abgegebene Spannung (Vin – Vout0) in einen Strom umsetzt, einen Spannungs-Strom-Umsetzer (V-I-Umsetzer) 20d, der die Sollspannung Vout0 in einen Strom umsetzt, Schalter SW3, SW4, einen Kondensator C2, einen Hysteresevergleicher 20e sowie einen Inverter 20f.
  • Die vom Subtrahierer 20b abgegebene Spannung (Vin – Vout0) wird dem V-I-Umsetzer 20c zugeführt, in einen Strom I1 umgesetzt und sodann dem Schalter SW3 zugeführt. Der andere Endanschluss des Schalters SW3 ist mit dem Kondensator C2 und dem Hysteresevergleicher 20e verbunden und wird von dem Kondensator C2 mit dem Strom I1 beaufschlagt. Die Klemmenspannung wird dem Hysteresevergleicher 20e zugeführt.
  • Bei dem Hysteresevergleicher 20e sind ein oberer Schwellenwert und ein unterer Schwellenwert vorgesehen, wobei der Ausgangswert Null (0) abgegeben wird, wenn die Eingangsspannung von dem unteren Schwellenwert auf den oberen Schwellenwert ansteigt, während der Ausgangswert Eins (1) abgegeben wird, wenn die Eingangsspannung nach Überschreiten des oberen Schwellenwertes wieder auf den unteren Schwellenwert abfällt. Das Ausgangssignal des Hysteresevergleichers 20e wird einerseits dem Schalter SW2 des Gleichspannungswandlers 12 in Form eines Steuersignals S2 und gleichzeitig dem Schalter SW4 als dessen Öffnungs-/Schließsignal zugeführt. Andererseits wird das Ausgangssignal des Hysteresevergleichers 20e dem Schalter SW1 des Gleichspannungswandlers 12 über den Inverter 20f in Form eines Steuersignals S1 und gleichzeitig dem Schalter SW3 als dessen Öffnungs-/Schließsignal zugeführt.
  • In 4 ist die Änderung der Eingangsspannung des Hysteresevergleichers 20e veranschaulicht, wobei über der x-Achse die Zeit und über der y-Achse die Eingangsspannung (am Punkt B gemäß 2) aufgetragen sind. Zunächst liegt die Eingangsspannung des Hysteresevergleichers 20e zwischen dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert, sodass bei der Abgabe des Ausgangssignals "0" ein "0"-Signal, d.h. ein Öffnungssignal, dem Schalter SW4 zugeführt wird. Andererseits wird das invertierte Signal "1" von dem Inverter 20f abgegeben, sodass ein "1"-Signal, d.h. ein Schließsignal (Einschaltsignal) dem Schalter SW3 zur Aufladung des Kondensators C2 mit dem von dem V-I-Umsetzer 20c abgegebenen Strom I1 zugeführt wird. Bei diesem Vorgang stellt das Steuersignal S1 ein "1"-Signal (Schließsignal) wie das "1"-Signal für den Schalter SW3 dar. In Abhängigkeit von der Aufladung des Kondensators C2 steigt hierbei die Klemmenspannung bis zum Erreichen des oberen Schwellenwertes an. Die Zeitdauer bis zum Erreichen des oberen Schwellenwertes ist hierbei dem Strom I1 und damit der Spannung (Vin – Vout0) umgekehrt proportional. Wenn die Eingangsspannung den Schwellenwert überschreitet, geht das Ausgangssignal des Hysteresevergleichers 20e von "0" auf "1" über, sodass dem Schalter SW4 zu dessen Schließen ein "1"-Signal (Schließsignal) zugeführt wird, wobei das Steuersignal S2 ebenfalls ein "1"-Signal (Schließsignal) darstellt. Da hierbei das Ausgangssignal des Inverters 20f von "1" auf "0" übergeht, wird dem Schalter SW3 ein "0"-Signal (Öffnungssignal) zu dessen Öffnen zugeführt. Der Kondensator C2 entlädt sich dann, wobei der von der Ausgangsspannung Vout0 und dem V-I-Umsetzer 20d bestimmte Strom I2 über den Schalter SW4 zur Herbeiführung einer Inversion der Ausgangsspannung Vout0 fließt. Hierbei fällt die Eingangsspannung des Hysteresevergleichers 20e auf den unteren Schwellenwert ab. Die Zeitdauer bis zum Erreichen des unteren Schwellenwertes ist hierbei dem Entladestrom I2 und damit der Sollspannung Vout0 umgekehrt proportional. Wenn die Eingangsspannung des Hysteresevergleichers 20e unter den unteren Schwellenwert abfällt, geht das Ausgangssignal des Hysteresevergleichers 20e von dem Wert "1" auf den Wert "0" zum Öffnen des Schalters SW4 und Schließen des Schalters SW3 über, wobei sich die Spannung anschließend in ähnlicher Weise ändert.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Zeitdauer des Übergangs vom unteren Schwellenwert auf den oberen Schwellenwert, d.h. die Zeitdauer, während der das Steuersignal S1 ein "1"-Signal (Schließsignal) darstellt, dem Wert (Vin – Vout0) umgekehrt proportional, während die Zeitdauer des Übergangs vom oberen Schwellenwert auf den unteren Schwellenwert, d.h. die Zeitdauer, während der das Steuersignal S2 ein "1"-Signal (Schließsignal) darstellt, dem Wert Vout0 umgekehrt proportional ist. Das Schließen der Schalter SW1 und SW2 wird daher in zeitlich umgekehrter Proportion zu den Werten (Vin – Vout0) bzw. Vout0 gesteuert. Die Zeiten t1 und t2, die die vorstehende Gleichung (1) erfüllen, sind somit in Bezug auf die Werte (Vin – Vout0) bzw. Vout0 zeitlich umgekehrt proportional, sodass die Steuereinrichtung 20 den Schaltern SW1 und SW2 des Gleichspannungswandlers 12 die Steuersignale S1 und S2 in einer Form zuführt, durch die Gleichung (1) erfüllt ist. Hierdurch kann die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 12 auf die Sollspannung Vout0 eingesteuert werden.
  • Auf diese Weise kann die Steuereinrichtung 20 die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 12 im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette steuern, wodurch auch bei Schwankungen der Ausgangsspannung der die Hochspannungsbatterie darstellenden 36-Volt-Batterie 10 die Übertragung solcher Spannungsschwankungen auf die Niederspannungsbatterie 12 unterdrückt wird.
  • Da eine genaue und schnelle Steuerung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 12 auf die Sollspannung Vout0 unter alleiniger Verwendung dieser vorwärtsgekoppelten Steuerkette mit Hilfe der Steuereinrichtung 20 jedoch weiterhin mit Schwierigkeiten verbunden ist, führt bei diesem Ausführungsbeispiel die Steuereinrichtung 20 zusätzlich zu der im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette erfolgenden Steuerung auch eine Regelung im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises durch.
  • Während hierbei die Steuersignale S1 und S2 von der Steuereinrichtung 20 durch Eingabe der Werte (Vin – Vout0) und Vout0 erzeugt werden, wird die Sollspannung Vout0 durch Addition einer Bezugsspannung Vref1 und einer Rückkopplungsspannung Vfb mit Hilfe eines Addierers 20a erzeugt, sodass sich Vout0 = Vref1 + Vfb ergibt. Der Bezugsspannungswert Vref1 ist in Bezug auf eine Sollspannung von 12 V festgelegt, während der Rückkopplungsspannungswert Vfb mit Hilfe des Differenzverstärkers 16 und der PID-Schaltung 18 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung Vout des Gleichspannungswandlers 12 festgelegt wird. Ein weiterer Bezugsspannungswert Vref2 ist in ähnlicher Weise wie der Wert Vref1 in Bezug auf eine Sollspannung von 12 V festgelegt. Wenn eine Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vout und dem Wert Vref2 auftritt, wird durch diese Differenz der Wert Vfb erzeugt und auf diese Weise der Wert Vout0 korrigiert. Bei einer Änderung des Wertes Vin wird dagegen der Korrekturbetrag Vfb durch die unter Rückkopplung erfolgende Regelung aufrecht erhalten, wodurch der Wert (Vin – Vout0) geändert wird, um im Rahmen der vorwärtsgekoppelten Steuerkette die Ausgangsspannung Vout konstant zu halten.
  • Die 5A bis 5E zeigen ein Steuerdiagramm mit Spannungsverläufen bei der Schaltungsanordnung dieses Ausführungsbeispiels. In 5A ist hierbei der Wert Vin dargestellt, d.h. die zeitliche Änderung der von der 36-V-Batterie 10 abgegebenen Spannung, die dem Schalter SW1 des Gleichspannungswandlers 12 und außerdem dem Subtrahierer 20b der Steuereinrichtung 20 zugeführt wird. Normalerweise ist der Wert Vin auf einen konstanten Wert von 36 V eingestellt, der sich jedoch z.B. bei einem Motorstart des Fahrzeugs ändern kann. Eine solche Spannungsänderung ist in 5A mit der Bezugszahl 104 bezeichnet. 5B zeigt die zeitliche Änderung der Ausgangsspannung Vout des Gleichspannungswandlers 12. Die hohe Spannung von 36 V wird durch abwechselndes Umschalten der Schalter SW1 und SW2 auf 12 V herabgesetzt. Der hierbei unmittelbar zu Beginn auftretende Wert beträgt 0 V, woraufhin die Differenz Vfb in Abhängigkeit von der Wertedifferenz zu dem Bezugswert Vref2 erzeugt wird und eine Korrektur des Wertes Vout0 erfolgt, wobei der Wert von Vout0 im Rahmen der vorwärtsgekoppelten Steuerkette auf 12 V eingesteuert wird. 5C zeigt die zeitliche Änderung des Wertes Vfb, der im Rahmen der unter Rückkopplung erfolgenden Regelung Verwendung findet. 5D zeigt die zeitliche Änderung des Wertes Vout0, der von der Summe der Werte Vref1 und Vfb bestimmt wird. Wenn die Ausgangsspannung von dem Wert Vref1 abweicht, wird die auftretende Differenz in Form von Vfb rückgekoppelt und korrigiert. 5E zeigt die zeitliche Änderung des Wertes (Vin – Vout0), wobei zum Vergleich die bei diesem Ausführungsbeispiel unter Rückkopplung erfolgende Regelung und die Nichtdurchführung dieser unter Rückkopplung erfolgten Regelung (gestrichelte Kennlinie) dargestellt sind. Wenn eine Regelung durch Rückkopplung durchgeführt wird, findet eine Korrektur des Wertes Vout0 durch die Rückkopplungsspannung Vfb statt, sodass der Wert (Vin – Vout0) im Vergleich zu dem Fall einer Nichtdurchführung dieser Regelung um den Korrekturbetrag kleiner wird. Die Änderung 104 des Wertes Vin hat dagegen keinen Einfluss auf den Wert Vout, da die Änderung des Wertes Vin – Vout0 durch die im Rahmen der vorwärtsgekoppelten Steuerkette erfolgende Änderung des Tastverhältnisses der Schalter SW1 und SW2 kompensiert wird.
  • Durch diese Kombination einer unter Vorwärtskopplung erfolgenden Steuerung und einer unter Rückkopplung erfolgenden Regelung lassen sich somit Spannungsschwankungen der 36-Volt-Batterie 10 unterdrücken, sodass über den Gleichspannungswandler 12 eine stabile Sollspannung von 12 V abgegeben werden kann.
  • Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 und 7 näher beschrieben, in denen dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Bauelemente und Abschnitte mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, sodass sich ihre erneute Beschreibung erübrigt.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Gleichspannungswandler 12 von einem Gleichspannungswandler des Gleichstromstellertyps gebildet, sodass bei Auftreten einer Streuung des Anfangswertes des Regelsystems (einer erheblichen Abweichung zur positiven oder negativen Seite hin) eine Überspannung als Ausgangsspannung Vout erzeugt werden und ein die Sollspannung von 12 V erhöhender Spannungsanstieg stattfinden kann, obwohl eine Herabsetzung der Spannung von 36 V auf 12 V beabsichtigt ist.
  • 6 zeigt einen Schaltungsaufbau, durch den dies verhindert werden soll. Die Funktion dieser Schaltungsanordnung besteht in der Verhinderung einer Überspannung und des damit einhergehenden Spannungsanstiegs durch Begrenzung des elektrischen Stroms zu Betriebsbeginn (Sanftstart) durch allmähliche Vergrößerung der Schließzeiten der Schalter SW1 und SW2.
  • Diese sogenannte Sanftstartschaltung, die die Einschaltzeiten der Schalter SW1 und SW2 unmittelbar nach dem Betriebsbeginn verkürzt, wird von Spannungs-Strom-Umsetzern 22 und 24, Schaltern 26 und 28, zwei Kondensatoren C und Vergleichern 30 und 32 gebildet. Die Sanftstartschaltung ist zwischen der Steuereinrichtung 20 und dem Gleichspannungswandler 12 gemäß 2 angeordnet, wobei die Steuersignale S1 und S2 von der Steuereinrichtung 20 den Schaltern 28 und 26 als jeweilige Öffnungs-/Schließsignale zugeführt werden. Die den allmählichen zeitlichen Anstieg bei Betriebsbeginn festlegende Steuerspannung J (die z.B. von einer elektronischen Steuereinheit als Triggersignal bei dem von der elektronischen Steuereinheit erfassten Betriebsbeginn erzeugt wird) wird den Spannungs-Strom-Umsetzern 22 und 24 zugeführt. Die Steuerspannung J gibt die Änderung des allmählichen Anstiegs der Spannung nach Betriebsbeginn auf einen vorgegebenen Wert an, wobei die Zeitdauer zur Ausführung dieses Sanftstarts von der zum Erreichen des vorgegebenen Wertes erforderlichen Zeitdauer bestimmt wird. Die Spannungs-Strom-Umsetzer 22, 24 sind jeweils mit einem Endanschluss der Schalter 26, 28 verbunden, während der andere Endanschluss der Schalter 26, 28 an Masse liegt. Hierbei ist der erstere Endanschluss der Schalter 26, 28 jeweils mit einem Kondensator C und dem invertierenden Eingang eines Vergleichers 30 bzw. 32 verbunden.
  • Den invertierenden Eingängen der Vergleicher 30, 32 wird jeweils die Bezugsspannung Vref zugeführt, während die Ausgangssignale der Vergleicher 30, 32 jeweils den beiden Schaltern SW1 und SW2 als Öffnungs-/Schließsignale zugeführt werden.
  • 7 zeigt ein Steuerdiagramm der zeitlichen Spannungsverläufe für jeden Abschnitt. Die Steuerspannung J wird von einer (nicht dargestellten) elektronischen Steuereinheit bei Betriebsbeginn abgegeben und den Spannungs-Strom-Umsetzern 22, 24 zugeführt. Die Steuersignale S1 und S2 werden hierbei von der Steuereinrichtung 20 im Rahmen der vorwärtsgekoppelten Steuerkette abgegeben (genauer ausgedrückt, im Rahmen einer Kombination von Vorwärtskopplung und Rückwärtskopplung), wobei die Steuersignale S1 und S2 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden. Die Einschaltzeit des Signals S1, d.h. die Schalter-Schließzeit, ist hierbei dem Wert (Vin – Vout0) umgekehrt proportional, während die Einschaltzeit des Signals S2, d.h. die Schalter-Schließzeit, dem Wert Vout0 umgekehrt proportional ist. Da das Signal S1 dem Schalter 28 und das Signal S2 dem Schalter 26 zugeführt werden, befinden sich der Schalter 28 im Einschaltzustand und der Schalter 26 im Abschaltzustand, wenn das Signal S1 eingeschaltet ist, während sich der Schalter 26 im Einschaltzustand und der Schalter 28 im Abschaltzustand befinden, wenn das Signal S2 eingeschaltet ist.
  • Wenn sich der Schalter 26 im Abschaltzustand und der Schalter 28 im Einschaltzustand befinden (bei abgeschaltetem Signal S2), wird der Kondensator C von dem über den Spannungs-Strom-Umsetzer 22 abgegebenen Strom aufgeladen, sodass die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 30 ansteigt. Wenn der Schalter 26 sodann vom Abschaltzustand in den Einschaltzustand übergeht (das Signal S2 vom Einschaltzustand in den Abschaltzustand übergeht), wird der Kondensator C entladen, sodass die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 30 abfällt. Bei der Spannung am Punkt G, die die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 30 darstellt, findet somit in der in 7 veranschaulichten Weise ein Anstieg und Abfall mit der zeitlichen Steuerung des Abschaltzustands des Signals S2 statt. Der Anstieg der Spannung am Punkt G hängt hierbei von der Steuerspannung J ab. Wenn die Steuerspannung J (unmittelbar nach Betriebsbeginn) niedrig ist, ist die Spannung am Punkt G gleich dem Wert Vref oder niedriger. Mit dem Anstieg der Steuerspannung J steigt auch die Spannung am Punkt G entsprechend an und überschreitet schließlich die Bezugsspannung Vref, woraufhin das Ausgangssignal des Vergleichers 30 von "0" auf "1" übergeht (Schließsignal bzw. Einschaltsignal). Das Ausgangssignal des Vergleichers 30 zeigt die zeitliche Änderung an dem in den Figuren dargestellten Punkt G, wobei ein Schließsignal (Einschaltsignal) abgegeben wird, wenn ihr Wert den Bezugswert Vref überschreitet. Die Spannung am Punkt G steigt an, wenn das Signal S2 abgeschaltet ist, d.h., das Signal S1 ist eingeschaltet und überschreitet den Bezugswert Vref, wenn die Steuerspannung J gleich einem vorgegebenen Wert oder größer ist, bei dem der Wert J den Bezugswert Vref und die Spannung am Punkt E überschreitet bzw. das dem Schalter SW1 des Gleichspannungswandlers 12 zuzuführende Ausgangssignal wird mit der zeitlichen Steuerung des Einschaltzustands des Signals S1 und mit der durch die Steuerspannung J erfolgenden zeitlichen Steuerung eingeschaltet. Auf diese Weise lässt sich die Einschaltzeit des Signals S1 verkürzen.
  • Wenn sich der Schalter 28 im Abschaltzustand und der Schalter 26 im Einschaltzustand befinden (bei abgeschaltetem Signal S1), wird der andere Kondensator C mit dem von dem Spannungs-Strom-Umsetzer 24 abgegebenen Strom aufgeladen, sodass die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 32 ansteigt. Wenn der Schalter 28 sodann vom Abschaltzustand in den Einschaltzustand übergeht (das Signal S1 vom Einschaltzustand in den Abschaltzustand übergeht), wird der Kondensator C entladen, sodass die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 32 abfällt. Bei der Spannung am Punkt H, die die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 32 darstellt, findet somit in der in 7 veranschaulichten Weise ein Anstieg und Abfall mit der zeitlichen Steuerung des Abschaltzustands des Signals S1 statt, wobei der Anstieg der Spannung am Punkt H von der Steuerspannung J abhängt. Wenn die Steuerspannung J (unmittelbar nach Betriebsbeginn) niedrig ist, ist die Spannung am Punkt H gleich dem Wert Vref oder niedriger. Mit dem Anstieg der Steuerspannung J steigt auch die Spannung am Punkt H entsprechend an und überschreitet schließlich die Bezugsspannung Vref, woraufhin das Ausgangssignal des Vergleichers 32 von "0" auf "1" übergeht (Schließsignal bzw. Einschaltsignal). Das Ausgangssignal des Vergleichers 32 zeigt die in den Figuren am Punkt F dargestellte zeitliche Änderung, wobei ein Schließsignal (Einschaltsignal) abgegeben wird, wenn ihr Wert den Bezugswert Vref überschreitet. Die Spannung am Punkt H steigt somit an, wenn sich das Signal S1 im Abschaltzustand befindet bzw. das Signal S2 sich im Einschaltzustand befindet und den Bezugswert Vref überschreitet und die Steuerspannung J gleich einem vorgegebenen Wert oder höher ist, bei dem der Wert J den Bezugswert Vref und die Spannung am Punkt F überschreitet, d.h., das dem Schalter SW2 des Gleichspannungswandlers zuzuführende Ausgangssignal wird in Abhängigkeit von der zeitlichen Steuerung des Einschaltzustands des Signals S2 und in Abhängigkeit von der durch die Steuerspannung J erfolgenden zeitlichen Steuerung eingeschaltet. Auf diese Weise lässt sich die Einschaltzeit des Signals S2 verkürzen.
  • Die Zeitdauer der abwechselnden Schließsteuerung der Schalter SW1 und SW2 (Einschaltsteuerung) lässt sich somit zu Betriebsbeginn verkürzen, wobei die Einschaltzeit nur allmählich angehoben wird, sodass sich die elektrische Stromstärke bei Betriebsbeginn begrenzen lässt.
  • Das erste und zweite Ausführungsbeispiel sind vorstehend zwar in Bezug auf die Aufladung einer 12-Volt-Batterie unter Verwendung einer 36-Volt-Batterie beschrieben worden, jedoch ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann bei jedem System Anwendung finden, bei dem ein Gleichspannungswandler verwendet wird.
  • Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 8 näher beschrieben. Bei dem System gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen finden zwei Schalter SW1 und SW2 in Verbindung mit dem Gleichspannungswandler 12 Verwendung, jedoch ist die Erfindung nicht auf ein derartiges System beschränkt, sondern kann auch bei einem Gleichspannungswandler mit nur einem Schalter Verwendung finden. In diesem Fall entspricht die Zeit t1 der Schließzeit des einzigen Schalters, während die Zeit t2 der Öffnungszeit dieses Schalters entspricht.
  • 8 zeigt einen entsprechenden Schaltungsaufbau, bei dem der Gleichspannungswandler 12 nur einen einzigen Schalter aufweist. Der Unterschied zu der Schaltungsanordnung gemäß 2 besteht darin, dass nunmehr der Schalter SW2 gemäß 2 durch eine Diode D ersetzt ist. Hierbei befindet sich der Schalter SW1 während der Zeit t1 im Einschaltzustand und während der Zeit t2 im Abschaltzustand, sodass das System in ähnlicher Weise wie das System gemäß 2 arbeitet. Wenn der Schalter SW1 vom Einschaltzustand in den Abschaltzustand übergeht, fließt über die Spule L1 ein kontinuierlicher Strom in Rechtsrichtung gemäß 8, wodurch die Diode D durchgeschaltet wird und wie der Schalter SW2 gemäß 2 wirkt.
  • Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die 9 und 10 näher beschrieben. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen findet zwar ein Gleichspannungswandler 12 des Gleichstromstellertyps Verwendung, jedoch ist die Erfindung nicht auf einen Gleichstromstellertyp beschränkt, sondern im Rahmen der Erfindung können auch beliebige andere Typen wie z.B. ein Gleichspannungswandler des Flußwandlertyps Verwendung finden.
  • In 9 ist eine Gleichspannungswandlerschaltung des Flußwandlertyps dargestellt. Der Gleichspannungswandler 12 wird hierbei von einem einzigen Schalter SW1, einem Transformator, Dioden D1 und D2, einer Spule und einem Kondensator gebildet. Ein Endanschluss des Schalters SW1 ist mit einer Hochspannungsbatterie verbunden, während der andere Endanschluss mit der Primärseite des Transformators verbunden ist. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators beträgt N:1, wobei die Diode D1, die Diode D2, die Spule und der Kondensator mit der Sekundärseite des Transformators verbunden sind.
  • Bei diesem Aufbau wird auf der Sekundärseite eine dem N-ten Teil der Primärseite entsprechende Spannung abgegeben. Wenn der Schalter SW1 während der Zeit t1 zum Anheben der Spannung auf der Sekundärseite eingeschaltet ist, wird die Diode D1 durchgeschaltet und führt der Spule die Spannung Vin/N zu. Wenn der Schalter S1 von dem Einschaltzustand in den Abschaltzustand übergeht (Abschaltzeit: t2), findet zwar ein Überschwingen der Spannung auf der Sekundärseite in den negativen Bereich statt, jedoch wird die Diode D1 gesperrt, wobei der Strom weiterhin über die Spule fließt und die Diode D2 durchschaltet, sodass die Aufrechterhaltung des Stromkreises gewährleistet ist. Die Spannung auf der Diodenseite der Spule beträgt hierbei annähernd Null (0).
  • In den 10A und 10B ist ein Steuerdiagramm mit Spannungsverläufen für den Gleichspannungswandler 12 des Flußwandlertyps gemäß 9 dargestellt. 10A zeigt hierbei einen Spannungsverlauf im Abschnitt "a" gemäß 9, während 10B einen Spannungsverlauf im Abschnitt "b" gemäß 9 zeigt. Wie 10A zu entnehmen ist, ist die Spannung des Transformators auf der Primärseite im Einschaltzustand des Schalters SW1 während der Zeit t1 durch Vin gegeben. Wenn der Schalter SW1 abgeschaltet wird, findet ein Überschwingen der Spannung mit anschließender Annäherung an den Wert Null statt. Wie in 10B veranschaulicht ist, ist dagegen die Spannung Vout auf der Sekundärseite des Transformators während der Zeit t1 durch Vin/N gegeben und weist während der Zeit t2 den Wert Null auf. Die Zeiten t1 und t2 werden daher zur Erfüllung der nachstehenden Gleichung eingestellt: (Vin/N – Vout0)·t1 = Vout0·t2
  • Nachstehend wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 11 näher beschrieben, bei dem als erfindungsgemäßer Gleichspannungswandler ein Gleichspannungswandler des Gegentakttyps Verwendung finden kann. 11 zeigt den Aufbau einer Gleichspannungswandlerschaltung dieses Gegentakttyps. Der Gleichspannungswandler 12 wird hierbei von vier Schaltern SW11, SW21, SW12 und SW22, einem Transformator, Dioden D3 und D4, einer Spule und einem Kondensator gebildet.
  • Bei dieser Schaltungsanordnung wiederholt sich der nachstehende Zyklus:
    • (1) Einschalten der Schalter SW11 und SW22;
    • (2) Abschalten sämtlicher Schalter SW11, SW12, SW21 und SW22;
    • (3) Einschalten der Schalter SW12 und SW21; und
    • (4) Abschalten sämtlicher Schalter SW11, SW12, SW21 und SW22.
  • Bei dem vorstehenden Schritt (1) wird auf der Sekundärseite des Transformators die Spannung Vin/N zum Durchschalten der Diode D3 erzeugt. Bei den Schritten (2) und (4) ist die Erzeugung einer Spannung auf der Sekundärseite nicht zweckmäßig, sondern es tritt eine induktivitätsabhängige Spannung auf. Im Schritt (3) wird auf der Sekundärseite des Transformators wieder die Spannung Vin/N zum Durchschalten der Diode D4 erzeugt.
  • Die Einschaltzeit t1 in den Schritten (1) und (3) sowie die Abschaltzeit t2 in den Schritten (2) und (4) lassen sich somit mit Hilfe der nachstehenden Gleichung berechnen: (Vin/N – Vout0)·t1 = Vout0·t2
  • Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung lässt sich somit die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auch bei Schwankungen der Eingangsspannung auf eine gewünschte Spannung einregeln.

Claims (22)

  1. Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler (12), die die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) durch Steuerung des Öffnens/Schließens eines Schalters (SW1) in dem Gleichspannungswandler (12) regelt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (20) zur Zuführung eines Steuersignals zur Steuerung des Öffnens/Schließens des Schalters (SW1) mit den Zeiten t1 und t2 zur Bildung einer Sollausgangsspannung Vout0 aus einer Eingangsspannung Vin des Gleichspannungswandlers (12), wobei der Gleichspannungswandler (12) im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette von der Steuereinrichtung (20) gesteuert wird, und die Zeiten t1 und t2 in Relation zu der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 auf der Gleichung (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 basieren.
  2. Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler (12) des Gleichstromstellertyps, die die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) durch Steuerung des Öffnens/Schließens von zwei Schaltern (SW1, SW2) in dem Gleichspannungswandler (12) regelt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (20) zur Zuführung von zwei Steuersignalen zur Steuerung des Schließens der beiden Schalter (SW1, SW2) mit den Zeiten t1 und t2 zur Bildung einer Sollausgangsspannung Vout0 aus einer Eingangsspannung Vin des Gleichspannungswandlers (12), wobei der Gleichspannungswandler (12) im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette von der Steuereinrichtung (20) gesteuert wird, und die Zeiten t1 und t2 in Relation zu der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 auf der Gleichung (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 basieren.
  3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Steuereinrichtung eine erste Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20c) zur Umsetzung der Spannung (Vin – Vout0) in einen Strom, eine zweite Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20d) zur Umsetzung der Spannung Vout0 in einen Strom, einen mit der ersten Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20c) verbundenen ersten Schalter (SW3), einen mit der zweiten Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20d) verbundenen zweiten Schalter (SW4), eine mit dem ersten und zweiten Schalter (SW3, SW4) verbundene Vergleichereinrichtung (20e) zum Vergleichen eines vorgegebenen oberen Grenzwertes und eines vorgegebenen unteren Grenzwertes mit der Eingangsspannung, und eine Öffnungs-/Schließeinrichtung (20) zur jeweiligen Zuführung des Ausgangssignals und des invertierten Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung (20e) zu dem zweiten bzw. ersten Schalter (SW4, SW3) aufweist, wobei die beiden Schalter (SW1, SW2) in dem Gleichspannungswandler im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette unter Verwendung des Ausgangssignals und des invertierten Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung (20e) als Steuersignale gesteuert werden.
  4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, mit einem Kondensator (C2), der eingangsseitig mit der Vergleichereinrichtung (20e) verbunden ist.
  5. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Regeleinrichtung (20) zur Einstellung der Sollausgangsspannung Vout0 durch Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises.
  6. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Zeitverkürzungseinrichtung (22, 24, 26, 28, 30, 32, C) zur Verkürzung der Schließzeit des Schalters (SW1, SW2) in dem Gleichspannungswandler (12) durch Verarbeitung der Steuersignale unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Gleichspannungswandlers (12).
  7. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Gleichspannungswandler (12) die Eingangsspannung Vin von einer eine hohe Spannung aufweisenden Spannungsquelle (10) durch Abfallen auf die Sollausgangsspannung Vout0 einer eine niedrige Spannung aufweisenden Spannungsquelle (14) zuführt.
  8. Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler (12), durch das die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) durch Steuerung des Öffnens/Schließens eines Schalters (SW1) in dem Gleichspannungswandler (12) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuersignal zur Steuerung des Öffnens/Schließens des Schalters (SW1) mit den Zeiten t1 und t2 zur Bildung einer Sollausgangsspannung Vout0 aus einer Eingangsspannung Vin des Gleichspannungswandlers (12) zugeführt wird, wobei der Gleichspannungswandler (12) im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette gesteuert wird und die Zeiten t1 und t2 in Relation zu der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 auf der Gleichung (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 basieren.
  9. Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler (12) des Gleichstromstellertyps, durch das die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) durch Steuerung des Öffnens/Schließens von zwei Schaltern (SW1, SW2) in dem Gleichspannungswandler (12) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Steuersignale zur Steuerung des Schließens der beiden Schalter (SW1, SW2) mit den Zeiten t1 und t2 zur Bildung einer Sollausgangsspannung Vout0 aus einer Eingangsspannung Vin des Gleichspannungswandlers (12) zugeführt werden, wobei der Gleichspannungswandler (12) im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette gesteuert wird und die Zeiten t1 und t2 in Relation zu der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 auf der Gleichung (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 basieren.
  10. Regelverfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Sollausgangsspannung Vout0 durch Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises eingestellt wird.
  11. Regelverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Schließzeit des Schalters (SW1, SW2) in dem Gleichspannungswandler (12) durch Verarbeitung der Steuersignale unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Gleichspannungswandlers (12) verkürzt wird.
  12. Regelverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem der Gleichspannungswandler (12) die Eingangsspannung Vin von einer eine hohe Spannung aufweisenden Spannungsquelle (10) durch Abfallen auf die Sollausgangsspannung Vout0 einer eine niedrige Spannung aufweisenden Spannungsquelle (14) zuführt.
  13. Regelvorrichtung für einen Gleichspannungswandler (12) nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinrichtung (20) zur Zuführung eines Steuersignals zur Steuerung des Öffnens/Schließens des Schalters (SW1; SW11, SW22, SW12, SW21) mit den Zeiten t1 und t2 ausgestaltet ist, und der Gleichspannungswandler (12) einen Transformator mit dem Übersetzungsverhältnis N:1 aufweist, wobei die Zeiten t1 und t2 in Relation zu der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 auf der Gleichung (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 basieren.
  14. Regelvorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Steuereinrichtung eine erste Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20c) zur Umsetzung der Spannung (Vin – Vout0) in einen Strom, eine zweite Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20d) zur Umsetzung der Spannung Vout0 in einen Strom, einen mit der ersten Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20c) verbundenen ersten Schalter (SW3), einen mit der zweiten Spannungs-Strom-Wandlereinrichtung (20d) verbundenen zweiten Schalter (SW4), eine mit dem ersten und zweiten Schalter (SW3, SW4) verbundene Vergleichereinrichtung (20e) zum Vergleichen eines vorgegebenen oberen Grenzwertes und eines vorgegebenen unteren Grenzwertes mit der Eingangsspannung, und eine Öffnungs-/Schließeinrichtung (20) zur jeweiligen Zuführung des Ausgangssignals und des invertierten Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung (20e) zu dem zweiten bzw. ersten Schalter (SW4, SW3) aufweist, wobei der Schalter (SW1; SW11, SW22, SW12, SW21) in dem Gleichspannungswandler unter Verwendung des Ausgangssignals und des invertierten Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung (20e) als Steuersignale im Rahmen einer vorwärtsgekoppelten Steuerkette gesteuert wird.
  15. Regelvorrichtung nach Anspruch 14, mit einem Kondensator (C2), der eingangsseitig mit der Vergleichereinrichtung (20e) verbunden ist.
  16. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 13 bis 15, mit einer Regeleinrichtung (20) zur Einstellung der Sollausgangsspannung Vout0 durch Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises.
  17. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 13, bis 16, mit einer Zeitverkürzungseinrichtung (22, 24, 26, 28, 30, 32, C) zur Verkürzung der Schließzeit des Schalters (SW1; SW11, SW22, SW12, SW21) in dem Gleichspannungswandler (12) durch Verarbeitung der Steuersignale unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Gleichspannungswandlers (12).
  18. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der der Gleichspannungswandler (12) die Eingangsspannung Vin von einer eine hohe Spannung aufweisenden Spannungsquelle (10) durch Abfallen auf die Sollausgangsspannung Vout0 einer eine niedrige Spannung aufweisenden Spannungsquelle (14) zuführt.
  19. Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler (12) nach Anspruch 8, mit den Schritten: Zuführung eines Steuersignals zur Steuerung des Öffnens/Schließens des Schalters (SW1; SW11, SW22, SW12, SW21) mit den Zeiten t1 und t2, wobei der Gleichspannungswandler (12) einen Transformator mit dem Übersetzungsverhältnis N:1 aufweist, und die Zeiten t1 und t2 in Relation zu der Eingangsspannung Vin und der Sollausgangsspannung Vout0 auf der Gleichung (Vin – Vout0)·t1 = Vout0·t2 basieren.
  20. Regelverfahren nach Anspruch 19, bei dem die Sollausgangsspannung Vout0 durch Regelung der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (12) im Rahmen eines rückgekoppelten Regelkreises eingestellt wird.
  21. Regelverfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Schließzeit des Schalters (SW1; SW11, SW22, SW12, SW21) in dem Gleichspannungswandler (12) durch Verarbeitung der Steuersignale unmittelbar nach dem Betriebsbeginn des Gleichspannungswandlers (12) verkürzt wird.
  22. Regelverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem der Gleichspannungswandler (12) die Eingangsspannung Vin von einer eine hohe Spannung aufweisenden Spannungsquelle (10) durch Abfallen auf die Sollausgangsspannung Vout0 einer eine niedrige Spannung aufweisenden Spannungsquelle (14) zuführt.
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