EP3111545A1 - Dc-to-dc converter and method and device for regulating a dc-to-dc converter of a motor vehicle electrical system - Google Patents

Dc-to-dc converter and method and device for regulating a dc-to-dc converter of a motor vehicle electrical system

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Publication number
EP3111545A1
EP3111545A1 EP15700884.8A EP15700884A EP3111545A1 EP 3111545 A1 EP3111545 A1 EP 3111545A1 EP 15700884 A EP15700884 A EP 15700884A EP 3111545 A1 EP3111545 A1 EP 3111545A1
Authority
EP
European Patent Office
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converter
signal
control signal
determining
intermediate circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15700884.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas CHIRON
Thomas Bosch
Matthias SELIG
Notker Amann
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system, to a corresponding device and to a DC-DC converter, in particular to a multi-stage DC-DC converter.
  • the patent US 8,004,253 B2 is concerned with a control method for a two-stage DC / DC converter, consisting of a buck converter and a phase-shift converter.
  • a control method for a two-stage DC / DC converter consisting of a buck converter and a phase-shift converter.
  • only the intermediate voltage is regulated. This causes high fluctuations of the output voltage under load changes, since any change in the actual value of the intermediate voltage directly affects the output voltage.
  • the present invention provides an improved method for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system, an improved device for controlling a DC-DC converter and an improved DC-DC converter according to the main claims.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
  • the described approach can be used for example in connection with a multi-stage, for example a two-stage DC-DC converter. It can be realized a highly efficient control for such a DC-DC converter, for example, makes it possible to control the output voltage of the DC-DC converter taking into account the current load current of the DC-DC converter. As a result, for example, the efficiency of the DC-DC converter in the partial and low load range can be increased, compared to a DC-DC converter without a corresponding regulation.
  • the DC-DC converter may be a DC / DC converter, for example a so-called phase-shift converter.
  • the first converter and the second converter may each be a DC-DC converter.
  • Such a converter may, for example, be implemented as a down converter according to the method of pulse width modulation, a so-called buck converter, or as a phase shift converter, a so-called phase shift converter, or as a push-pull flow converter.
  • the input signal, the output signal and the intermediate circuit signal may each represent or comprise an electrical voltage and additionally or alternatively an electrical current.
  • the output used to determine the first control signal may represent an output side load of the DC-DC converter.
  • the output signal of the DC-DC converter can therefore be in particular an output current.
  • the first control signal may be provided to an interface to the first converter.
  • the first control signal may be an electrical signal that may be received by the first converter and used to set the first gear ratio.
  • the first transmission ratio may, for example, be a ratio between an input voltage represented by the input signal and a signal represented by the intermediate signal. define intermediate voltage.
  • the second converter can also be operated with high output efficiency at changing output-side loads at an operating point.
  • the intermediate signal can be set in such a way that the second converter can be operated with an optimum second transmission ratio with regard to the power loss. In this way, the power loss of the DC-DC converter can be kept very low.
  • the method may include a step of determining a second control signal to adjust the second gear ratio of the second converter using the output signal of the DC-DC converter. This allows the output signal to be regulated to a setpoint for the output signal.
  • the desired value for the output signal may be, for example, a desired output voltage into which the input voltage is to be converted.
  • the second control signal may be an electrical signal received by the second converter and used to set the second gear ratio.
  • the second gear ratio may define a ratio between an intermediate voltage represented by the intermediate signal and an output voltage represented by the output signal. In this way, the ratios of both converters can be adjusted to convert the input signal as lossless as possible in a predetermined output signal.
  • the step of determining the second control signal may further be carried out using the intermediate circuit signal and additionally or alternatively using the setpoint for the output signal.
  • the second control signal can be determined very accurately.
  • the first control signal may be determined as a pulse width modulation signal for setting a first transmission ratio determining pulse width modulation of the first converter.
  • the pulse width modulation signal for controlling a Closed state of at least one switch of the first converter can be used, by the controlled opening and closing of a size of the intermediate signal can be controlled.
  • the first control signal can be used, for example, to drive a known down converter.
  • the second control signal may be determined as a phase shift signal for setting a second gear ratio determining phase shift of the second converter.
  • the phase shift signal can be used for controlling a drive level of a switching device of the second converter, by which the intermediate signal can be applied in a clocked manner to a primary winding of a transformer of the second converter in accordance with the drive level.
  • the phase shift signal can be used to drive the switches of a full-bridge circuit or a half-bridge circuit of a primary side of the second converter.
  • the phase shift signal thus a waveform of an alternating signal generated from the intermediate signal can be controlled, which can be supplied to a transformer of the second converter.
  • the second control signal can be used, for example, for driving a known DC-DC converter in the form of a phase-shift converter or a transformer with galvanic isolation, for example, a push-pull flow converter.
  • the step of determining the first control signal may be further performed using the input signal of the DC-DC converter and the intermediate circuit signal. As a result, the first control signal can be determined very accurately.
  • the reference value for the intermediate circuit signal can be determined using the output signal, the second control signal and a reference value for the second control signal.
  • the first control signal may be determined using the input signal, the intermediate circuit signal, and the intermediate circuit signal setpoint. Thus, for example, first a setpoint for the DC link voltage, and then a first control signal suitable for setting the setpoint value for the intermediate circuit voltage can be determined.
  • the setpoint value for the intermediate circuit signal can be determined based on a PI control (proportional integration). For example, disturbing influences can be compensated by the I component of the control.
  • the output signal may represent an output side load of the DC-DC converter, and the first control signal may be determined to increase the setpoint value for the intermediate circuit signal as the load increases and reduce as the load decreases.
  • the output signal used to determine the first control signal can be, for example, an output current of the DC-DC converter.
  • the second converter can thus be operated independently of the output-side load in an operating point with a high degree of efficiency.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.
  • the device also has the following features: determining means for determining a first control signal for adjusting the first gear ratio of the first converter using the output signal of the DC-DC converter to control the intermediate circuit signal to an output signal dependent on the output signal for the intermediate circuit signal; and
  • determining means for determining a second control signal for adjusting the second gear ratio of the second converter using the output signal of the DC-DC converter to control the output signal to a target value for the output signal.
  • a device may be an electrical device that processes electrical signals, such as sensor signals, and outputs control signals in response thereto.
  • the device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces may be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented.
  • the interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Devices of the device may be configured to implement the steps of the method according to an embodiment of the described approach.
  • a DC-DC converter for a vehicle electrical system with a first converter and a downstream second converter, wherein the first converter is configured to convert an input signal of the DC-DC converter depending on an adjustable first gear ratio of the first converter in an intermediate circuit signal and wherein the second converter is formed to convert the intermediate circuit signal in response to a second adjustable transmission ratio of the second converter in an output signal of the DC-DC converter.
  • the DC-DC converter according to one embodiment has the above-mentioned device for regulating the DC-DC converter. voltage converter on.
  • Fig. 1 is a block diagram of a DC-DC converter
  • FIG. 2 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows signal waveforms of intermediate signals and a control signal of a DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for controlling a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a motor vehicle electrical system.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a two-stage DC-DC converter.
  • the DC-DC converter has a first converter 102 and a second converter 104.
  • the first converter 102 is designed to convert an input signal 1 12 into an intermediate signal 14.
  • the second converter 104 is configured to to convert the intermediate signal 1 14 into an output signal 1 1 6.
  • the DC-DC converter is designed to convert the input signal 1 12, for example, an input voltage into the output signal 1 1 6, for example, an output voltage.
  • the DC-DC converter has a first device 12 and a second device 124 for regulating the DC-DC converter.
  • the first device 122 is configured to provide a first control signal 132 for controlling the first converter 102.
  • the second device 124 is configured to provide a second control signal 134 for controlling the second converter 104.
  • the first means 122 is configured to provide the first control signal 132 using the input signal 1 12 of the intermediate signal 1 14 and a target value 136 for the intermediate signal.
  • the second means 124 is configured to provide the second control signal 134 using the intermediate signal 1 14, the output signal 1 1 6 and a target value 138 for the output signal.
  • the DC-DC converter has a device 200 for regulating the DC-DC converter.
  • the DC-DC converter is designed to convert an input signal 1 12 into an output signal 1 1 6.
  • the input signal 1 12 may be an input voltage and the output signal 1 1 6 may represent an output voltage. These can be DC voltages. Additionally or alternatively, the input signal 1 12 may represent an input current and the output signal 1 1 6 an output current.
  • the DC-DC converter is formed according to an embodiment to convert an input voltage into a smaller output voltage.
  • the first converter 102 is formed to convert the input signal 1 1 2 in an intermediate signal 1 14.
  • the second converter 104 is designed to convert the intermediate signal 1 14 into the output signal 1 1 6.
  • the intermediate signal 1 14 can be a Intermediate voltage and additionally or alternatively represent an intermediate current.
  • a value of the input voltage 1 12 and a desired value for the output voltage 1 1 6 is specified.
  • the device 200 is designed to regulate the DC-DC converter so that the output voltage 1 1 6, regardless of the output side of the DC-DC converter load applied according to the setpoint for the output voltage 1 1 6 is provided.
  • the device 200 has a first determination device 222 and a second determination device 224.
  • the first determination device 222 is designed to determine a first control signal 232 for controlling the first converter 102 and, at an interface to the first converter, using the output signal 1 1 6, for example using an output current of the DC-DC converter indicative of the output side load 102 to provide.
  • the first control signal 232 is adapted to set a first gear ratio of the first converter 102.
  • the first gear ratio for example, a ratio between the input voltage 1 12 and the intermediate voltage 1 14 define.
  • the first determination device 222 is designed to determine the first control signal 232 as a function of the output-side load of the DC-DC converter such that the intermediate signal 1 14 is provided by the first converter 102 with a value which makes it possible to operate the second converter 104 at an operating point to operate with a high degree of efficiency.
  • the second determination device 224 is designed to determine a second control signal 234 for controlling the second converter 104 and to provide it at an interface to the second converter 104. According to an exemplary embodiment, the second determination device 224 is designed to determine the second control signal 234 using the output signal I 16, for example the output voltage.
  • the second control signal 234 is adapted to provide a second gear ratio of the second converter 104.
  • the second gear ratio for example, a ratio between the intermediate voltage 1 14 and the output voltage 1 16 define.
  • the second control signal may be further provided using the intermediate circuit signal 1 14 and a setpoint for the output signal 1 1 6. Accordingly, the first control signal may be further executed using the input signal of the DC-DC converter and the intermediate circuit signal.
  • the control signals 232, 234 may be used as clock signals to actuate switching devices of the transducers 102, 104. About the operation of the switching devices, the transmission ratios of the transducers 102, 104 can be adjusted.
  • FIG. 3 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • the DC-DC converter has a first converter 102 and a downstream second converter 104. Furthermore, the DC-DC converter has a device 200 for regulating the DC-DC converter.
  • the transducers 102, 104 and the device 200 may be designed according to the embodiment shown in FIG.
  • the DC-DC converter is designed to convert an input signal 1 12, which in this embodiment consists of an electrical current I in and an electrical voltage V_in into an output signal 1 1 6, which according to this embodiment of an electric current IJoad and an electrical Voltage VJoad composed.
  • the first converter 102 which is embodied here by way of example as a buck-coverter circuit, is designed to convert the input signal 12 into an intermediate signal 14 which, according to this exemplary embodiment, comprises an electric current Imiddle and an electrical voltage Vmiddle composed.
  • the second converter 104 which is embodied here by way of example as a phase-shift converter circuit, is designed to convert the intermediate signal 1 14 into the output signal 1 1 6.
  • the intermediate signal 1 14 has a voltage value V_middle which is lower than the voltage value V_in of the input signal 1 12 and the output signal 1 1 6 has a voltage value VJoad which is lower than the voltage value V_middle of the intermediate signal 1 14.
  • a ratio between the voltage values of the signals 1 12, 1 14, 1 1 6 can be adjusted via adjustable transmission ratios of the transducers 102, 104.
  • a first control signal 232 is provided via an output interface of the device 200 to an input interface of the first converter 102.
  • the first control signal 232 represents a PWM signal, that is to say a pulse width modulated signal.
  • a second control signal 234 is provided via an output interface of the device 200 to an input interface of the second converter 104.
  • the second control signal 234 also provides a PWM signal or a phase shift signal.
  • the control signals 232, 234 may also represent gear ratios of the transducers 102, 104.
  • the device 200 is designed to receive the second control signal 234 via interfaces, the intermediate signal 1 14, the output signal 1 1 6 and a target value 341 for the output signal, in particular a desired value v_out * for the output voltage v_out to receive.
  • the setpoint 341 may also be fixed or stored in the device 200.
  • the device 200 is further designed to receive via interfaces the input signal 1 12, and a setpoint value 343 for the second control signal, for example a signal phase shift * , and together with the intermediate signal 1 14, the output signal 1 1 6 and the second Control signal 234 to provide the first control signal 232 to use.
  • the setpoint value 343, which may represent, for example, a setpoint value for the second transmission ratio of the second converter 104, may also be predefined or stored in the device 200.
  • the device 200 comprises three determination devices 342, 344, 346.
  • the determination device 342 is designed to receive the input signal 1 12, a setpoint value 345 for the intermediate signal, in particular a desired value v_middle * for the intermediate voltage v_middle and the intermediate signal 1 14, for example the intermediate voltage v_middle, and using these signals 1 12, 1 14, 345 to generate and provide the first control signal 232.
  • the determination device 344 is designed to receive the setpoint value 343 for the second control signal, the output signal 16, for example the output current IJoad and the second control signal 234, and to generate the setpoint 345 for the intermediate signal using these signals 1 16, 234, 343 and to provide.
  • the determining device 346 is designed to receive the intermediate signal 1 14, for example the intermediate voltage V_middle, the desired value 341 for the output signal and the output signal 1 1 6, for example the output voltage VJoad, and using these signals 1 14, 1 1 6, 341 generate and provide the second control signal 234.
  • the devices of the DC-DC converter are coupled to each other via suitable lines for transmitting the signals 1 12, 1 14, 1 1 6, 232, 234, 345.
  • the determination device 344 is designed as a feed-forward control + PI control, that is to say as a feedforward control with a PI control.
  • V_middle of the intermediate signal 1 14 are regulated separately. In doing so, the target value 345 calculated for the intermediate voltage V_middle as a function of the current load current IJoad.
  • the second converter 104 for example a phase-shift converter, the higher its degree of modulation (phase-shift), the higher its efficiency is.
  • the degree of modulation of the second converter 104 is dependent on the load at the output of the DC-DC converter and thus at the output of the second converter 104. At high load the driving level increases, at low load the driving level decreases.
  • the intermediate circuit voltage V_middle may not fall below a threshold given by the parameters of the circuit 102, 104. Otherwise, the intermediate circuit voltage V_middle is not sufficient to supply the required output voltage VJoad even at maximum load of the second converter 104 at full load.
  • the control structure described with reference to FIGS. 2 and 3 remedies this by, for example, supplying a third controller 344 with the setpoint value 345 for the intermediate circuit voltage. If the load at the output of the second converter 104 increases, this setpoint 345 goes up, ie the intermediate circuit voltage of the intermediate circuit signal 14 is increased. If the load decreases, the setpoint 345 for the DC link voltage is reduced.
  • the controller 344 is executed as a PI controller with feedforward control.
  • the pilot control is based on the parameters of the circuit. Inaccuracies, which can cause, among other things, component scattering and temperature effects, are compensated by the I component of the PI controller.
  • the approach described on the one hand ensures fast and stable regulation of the output voltage VJoad of the DC-DC converter and, on the other hand, optimum efficiency, even in the partial load range.
  • Fig. 4 shows waveforms of an output signal 1 1 6 6 a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. This may be, for example, the DC-DC converter described with reference to FIG. Shown is an output voltage VJoad 451 in volts and an output current I Joad 453 in amperes, plotted over time in milliseconds. Shown is a load change from 140A to 20A within a period of 10ms. Due to the load change, the output current IJoad 453 changes, whereas the output voltage VJoad 451 remains almost constant at 28V.
  • FIG. 5 shows signal waveforms of an intermediate voltage V_middle 555 of an intermediate signal, an intermediate value set value 345 and a phase shift 234 as a drive signal of the second converter of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • This may be, for example, the DC-DC converter described with reference to FIG. Due to the load change shown in FIG. 4, starting at a time of approximately 40 ms, the setpoint value 345 for the intermediate voltage, which is constant up to the load change at approximately 445V, is approximately linearly regulated down to a value of approximately 420V at 250 ms.
  • the intermediate voltage V_middle 555 follows the setpoint value 345.
  • FIG. 6 shows signal profiles of a phase shift 634 and an intermediate voltage V_middle 655 of an intermediate signal in the case of a DC-DC converter without load-dependent regulation of the intermediate signal, as shown, for example, in FIG.
  • FIG. 7 shows a flow chart of a method for controlling a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
  • the method can be implemented, for example, by means of a device for regulating a DC-DC converter, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the method comprises a step 701 of determining a first control signal for adjusting the gear ratio of a first converter of a two-stage converter using the output of the second converter of the two-stage converter.
  • a second control signal may be determined to adjust the gear ratio of the second transducer. This can be done using the output of the second converter.
  • Fig. 8 shows an example of an electrical system of a motor vehicle (motor vehicle electrical system), in which the invention can be used.
  • the motor vehicle is, for example, a passenger or commercial vehicle.
  • the motor vehicle electrical system according to FIG. 8 has a DC-DC converter 801. These are in particular the DC voltage converter described with reference to FIG. 1 or 2 or 3.
  • the DC-DC converter according to the invention, the method according to the invention or the device according to the invention for regulating a DC-DC converter are preferably used there.
  • the motor vehicle electrical system also has a first electrical DC voltage source 802, such as a battery, accumulator, fuel cell, etc., and a second DC electric power source 803, such as another from battery, accumulator, fuel cell, etc.
  • a first electrical DC voltage source 802 such as a battery, accumulator, fuel cell, etc.
  • a second DC electric power source 803 such as another from battery, accumulator, fuel cell, etc.
  • the first DC voltage source 802 has a first electrical voltage level, for example 12V, 24V, 28V or 48V.
  • the second DC voltage source 803 has a second electrical voltage level, for example a voltage between 400V and 800V.
  • the first DC voltage source 802 is therefore preferably a low-voltage source
  • the second DC voltage source 803 is therefore preferably a high-voltage source.
  • the motor vehicle electrical system is therefore composed of a high voltage and a low voltage part, where "high” and "low” is to be understood relative to each other. Thus, in normal operation of the motor vehicle electrical system there is permanently a voltage difference between these two on-board power supply units.
  • first DC voltage source 802 further components 804 of the low voltage part are electrically connected to supply them with low voltage.
  • These may be, for example, electrical actuators, for example servomotors, or a lighting device or a heating device etc.
  • the components 804 are accordingly electrical loads in the low-voltage part of the motor vehicle electrical system.
  • An electric generator for charging primarily the first DC voltage source 802 in the low voltage part may also be provided.
  • At least one inverter 805 is electrically connected to the second DC voltage source 803 in order to supply it with electrical voltage.
  • the inverter 805 converts the DC voltage applied thereto into alternating voltages at a plurality of phases, for example, three phases.
  • an electric motor 807 which serves as a traction drive of the motor vehicle, ie for propulsion of the vehicle.
  • one or more vehicle wheels 808 are mechanically coupled to a rotor of the electric motor 807 for this purpose.
  • the electric motor 807 and the inverter 805 are electrical loads in the high voltage part of the motor vehicle electrical system.
  • the electric motor 807 can preferably also serve as a generator, feeding alternating voltages into the phases. These are then converted by the inverter 805 into DC voltage and supplied to the high-voltage part of the motor vehicle electrical system, primarily for charging the second DC voltage source 803.
  • E-machine 807 may be part of a vehicle hybrid transmission.
  • the motor vehicle has an internal combustion engine 809, such as a gasoline engine or diesel engine, which is also available for propulsion of the motor vehicle.
  • the internal combustion engine 809 then preferably has an electric starter 810, such as a starter-generator, by means of which the internal combustion engine 809 can be started.
  • an electric starter 810 such as a starter-generator
  • the internal combustion engine 809 is optional and can therefore be omitted, so it is shown in dashed lines in Fig. 8.
  • a pure electric drive can be provided for the motor vehicle.
  • the DC-DC converter 801 is used for the transmission of electrical energy between the high voltage and low voltage part of the motor vehicle electrical system.
  • the DC-DC converter 801 may be designed so that the energy transfer only unidirectional, for example, only from the high voltage Part can be done on the low voltage part, or bidirectional.
  • it is possible to obtain electric power for charging the first DC power source 802 or for operating the components 804 from the high voltage part, or vice versa it is possible to charge electric power for charging the second DC power source 803 or for operating the inverter 805 and the E machine 807 to obtain from the low voltage part.
  • this can be designed to be particularly efficient with regard to efficiency.
  • the motor vehicle electrical system shown in Fig. 8 is to be understood as exemplary only.
  • the DC-DC converter 801 according to FIG. 1 or 2 or 3 can also be used in a motor vehicle electrical system which has a different topology compared to FIG. It is essential that the vehicle electrical system has a high voltage and a low voltage part, which are electrically connected by means of the DC-DC converter 801, whereby electrical energy between the high voltage and low voltage part is transferable.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature
  • this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.

Abstract

The invention relates to a method for regulating a DC-to-DC converter of a motor vehicle electrical system, comprising a first converter (102) and a second converter (104) connected downstream of the first converter. The first converter (102) is designed to convert an input signal (112) of the DC-to-DC converter into an intermediate circuit signal (114) on the basis of an adjustable first conversion ratio of the first converter (102), and the second converter (104) is designed to convert the intermediate circuit signal (114) into an output signal (116) of the DC-to-DC converter on the basis of a second adjustable conversion ratio of the second converter (104). The method has a step of determining a first control signal (232) in order to adjust the first conversion ratio of the first converter (102) using the output signal (116) of the DC-to-DC converter in order to regulate the intermediate circuit signal (114) at a target value (345), which depends on the output signal (116), for the intermediate circuit signal (114).

Description

Gleichspannunqswandler sowie Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Gleichspannunqswandler and method and apparatus for controlling a
Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes DC-DC converter of a motor vehicle electrical system
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf einen Gleichspannungswandler, insbesondere auf einen mehrstufigen Gleichspannungswandler. The present invention relates to a method for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system, to a corresponding device and to a DC-DC converter, in particular to a multi-stage DC-DC converter.
Die Patentschrift US 8,004,253 B2 befasst sich mit einem Regelverfahren für einen zweistufigen DC/DC-Wandler, bestehend aus einem Buck Converter und einem Phase-Shift Converter. In dem beschriebenen Regelverfahren wird nur die Zwischenspannung geregelt. Dies verursacht hohe Schwankungen der Ausgangspannung bei Laständerungen, da jede Änderung des Ist-Werts der Zwischenspannung sich unmittelbar auf die Ausgangspannung auswirkt. The patent US 8,004,253 B2 is concerned with a control method for a two-stage DC / DC converter, consisting of a buck converter and a phase-shift converter. In the described control method, only the intermediate voltage is regulated. This causes high fluctuations of the output voltage under load changes, since any change in the actual value of the intermediate voltage directly affects the output voltage.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes, eine verbesserte Vorrichtung zum Regeln eines Gleichspannungswandlers sowie einen verbesserten Gleichspannungswandler gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, the present invention provides an improved method for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system, an improved device for controlling a DC-DC converter and an improved DC-DC converter according to the main claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
Der beschriebene Ansatz kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem mehrstufigen, beispielsweise einem zweistufigen Gleichspannungswandler eingesetzt werden. Es kann eine hoch effiziente Regelung für einen solchen Gleichspannungswandler realisiert werden, die es beispielsweise ermöglicht, die Ausgangspannung des Gleichspannungswandlers unter Berücksichtigung des aktuellen Laststroms des Gleichspannungswandlers zu regeln. Dadurch kann beispielsweise der Wirkungsgrad des Gleichspannungswandlers im Teil- und Niedriglastbereich erhöht werden, im Vergleich zu einem Gleichspannungswandler ohne eine entsprechende Regelung. Ein Verfahren zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einem ersten Wandler und einem nachgeschalteten zweiten Wandler, wobei der erste Wandler ausgebildet ist, um ein Eingangssignal des Gleichspannungswandlers abhängig von einem einstellbaren ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers in ein Zwischenkreissignal zu wandeln und wobei der zweite Wandler ausgebildet ist, um das Zwischenkreissignal abhängig von einem zweiten einstellbaren Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers in ein Ausgangssignal des Gleichspannungswandlers zu wandeln, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: The described approach can be used for example in connection with a multi-stage, for example a two-stage DC-DC converter. It can be realized a highly efficient control for such a DC-DC converter, for example, makes it possible to control the output voltage of the DC-DC converter taking into account the current load current of the DC-DC converter. As a result, for example, the efficiency of the DC-DC converter in the partial and low load range can be increased, compared to a DC-DC converter without a corresponding regulation. A method for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system having a first converter and a downstream second converter, wherein the first converter is configured to convert an input signal of the DC-DC converter depending on an adjustable first gear ratio of the first converter into an intermediate circuit signal and wherein the second converter is formed is to convert the intermediate circuit signal in response to a second adjustable transmission ratio of the second converter into an output signal of the DC-DC converter, characterized in that the method comprises the following step:
Bestimmen eines ersten Steuersignals zum Einstellen des ersten Übersetzungsverhältnisses des ersten Wandlers unter Verwendung des Ausgangssignals des Gleichspannungswandlers, um das Zwischenkreissignal auf einen von dem Ausgangssignal abhängigen Sollwert für das Zwischenkreissignal zu regeln. Determining a first control signal to adjust the first ratio of the first converter using the output signal of the DC-DC converter to regulate the intermediate circuit signal to an output signal dependent on the output signal for the intermediate circuit signal.
Bei dem Gleichspannungswandler kann es sich um einen DC/DC-Wandler, beispielsweise einen sogenannten phase-shift Konverter handeln. Bei dem ersten Wandler und dem zweiten Wandler kann es sich je um einen Gleichspannungswandler handeln. Ein solcher Wandler kann beispielsweise als ein Abwärtswandler nach dem Verfahren der Pulsweitenmodulation, ein sogenannter buck Converter, oder als ein Phasenverschiebungs-Wandler, ein sogenannter phase shift Converter, oder als ein Gegentaktflusswandler ausgeführt sein. Das Eingangssignal, das Ausgangssignal und das Zwischenkreissignal können je eine elektrische Spannung und zusätzlich oder alternativ einen elektrischen Strom repräsentieren oder umfassen. Das zum Bestimmen des ersten Steuersignals verwendete Ausgangssignal kann eine ausgangs- seitige Last des Gleichspannungswandlers repräsentieren. Das Ausgangssignal des Gleichspannungswandlers kann daher insbesondere ein Ausgangsstrom sein. In einem Schritt des Bereitstellens kann das erste Steuersignal an eine Schnittstelle zu dem ersten Wandler bereitgestellt werden. Das erste Steuersignal kann ein elektrisches Signal sein, das von dem ersten Wandler empfangen und zum Einstellen des ersten Übersetzungsverhältnisses verwendet werden kann. Das erste Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise ein Verhältnis zwischen einer durch das Eingangssignal repräsentierten Eingangsspannung und einer durch das Zwischensignal reprä- sentierten Zwischenspannung definieren. Indem die ausgangsseitige Last des Gleichspannungswandlers zur Einstellung des Zwischensignals verwendet werden kann, kann der zweite Wandler auch bei sich ändernden ausgangsseitigen Lasten in einem Arbeitspunkt mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. Beispielsweise kann das Zwischensignal dazu so eingestellt werden, das der zweite Wandler in mit einem im Hinblick auf die Verlustleistung optimalen zweiten Übersetzungsverhältnis betrieben werden kann. Auf diese Weise kann die Verlustleistung des Gleichspannungswandlers sehr gering gehalten werden. The DC-DC converter may be a DC / DC converter, for example a so-called phase-shift converter. The first converter and the second converter may each be a DC-DC converter. Such a converter may, for example, be implemented as a down converter according to the method of pulse width modulation, a so-called buck converter, or as a phase shift converter, a so-called phase shift converter, or as a push-pull flow converter. The input signal, the output signal and the intermediate circuit signal may each represent or comprise an electrical voltage and additionally or alternatively an electrical current. The output used to determine the first control signal may represent an output side load of the DC-DC converter. The output signal of the DC-DC converter can therefore be in particular an output current. In a step of providing, the first control signal may be provided to an interface to the first converter. The first control signal may be an electrical signal that may be received by the first converter and used to set the first gear ratio. The first transmission ratio may, for example, be a ratio between an input voltage represented by the input signal and a signal represented by the intermediate signal. define intermediate voltage. By making it possible to use the output side load of the DC-DC converter to adjust the intermediate signal, the second converter can also be operated with high output efficiency at changing output-side loads at an operating point. For example, the intermediate signal can be set in such a way that the second converter can be operated with an optimum second transmission ratio with regard to the power loss. In this way, the power loss of the DC-DC converter can be kept very low.
Das Verfahren kann einen Schritt des Bestimmens eines zweiten Steuersignals zum Einstellen des zweiten Übersetzungsverhältnisses des zweiten Wandlers unter Verwendung des Ausgangssignals des Gleichspannungswandlers umfassen. Dadurch kann das Ausgangssignal auf einen Sollwert für das Ausgangssignal geregelt werden. Der Sollwert für das Ausgangssignal kann beispielsweise eine angestrebte Ausgangsspannung sein, in die die Eingangsspannung gewandelt werden soll. Das zweite Steuersignal kann ein elektrisches Signal sein, das von dem zweiten Wandler empfangen werden und zum Einstellen des zweiten Übersetzungsverhältnisses verwendet werden kann. Das zweite Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise ein Verhältnis zwischen einer durch das Zwischensignal repräsentierten Zwischenspannung und einer durch das Ausgangssignal repräsentierten Ausgangsspannung definieren. Auf diese Weise können die Übersetzungsverhältnisse beider Wandler eingestellt werden, um das Eingangssignal beispielsweise möglichst verlustfrei in ein vorgegebenes Ausgangssignal zu wandeln. The method may include a step of determining a second control signal to adjust the second gear ratio of the second converter using the output signal of the DC-DC converter. This allows the output signal to be regulated to a setpoint for the output signal. The desired value for the output signal may be, for example, a desired output voltage into which the input voltage is to be converted. The second control signal may be an electrical signal received by the second converter and used to set the second gear ratio. For example, the second gear ratio may define a ratio between an intermediate voltage represented by the intermediate signal and an output voltage represented by the output signal. In this way, the ratios of both converters can be adjusted to convert the input signal as lossless as possible in a predetermined output signal.
Dabei kann der Schritt des Bestimmens des zweiten Steuersignals ferner unter Verwendung des Zwischenkreissignals und zusätzlich oder alternativ unter Verwendung des Sollwerts für das Ausgangssignal ausgeführt werden. Dadurch kann das zweite Steuersignal sehr genau bestimmt werden. In this case, the step of determining the second control signal may further be carried out using the intermediate circuit signal and additionally or alternatively using the setpoint for the output signal. As a result, the second control signal can be determined very accurately.
Im Schritt des Bestimmens des ersten Steuersignals kann das erste Steuersignal als ein Pulsweitenmodulationssignal zum Einstellen einer das erste Übersetzungsverhältnis bestimmenden Pulsweitenmodulation des ersten Wandlers bestimmt werden. Beispielsweise kann das Pulsweitenmodulationssignal zum Steuern eines Schließzustandes zumindest eines Schalters des ersten Wandlers eingesetzt werden, durch dessen gesteuertes Öffnen und Schließen eine Größe des Zwischensignals gesteuert werden kann. Somit kann das erste Steuersignal beispielsweise zum Ansteuern eines bekannten Abwärtswandlers verwendet werden. In the step of determining the first control signal, the first control signal may be determined as a pulse width modulation signal for setting a first transmission ratio determining pulse width modulation of the first converter. For example, the pulse width modulation signal for controlling a Closed state of at least one switch of the first converter can be used, by the controlled opening and closing of a size of the intermediate signal can be controlled. Thus, the first control signal can be used, for example, to drive a known down converter.
Im Schritt des Bestimmens des zweiten Steuersignals kann das zweite Steuersignal als ein Phasenverschiebungssignal zum Einstellen einer das zweite Übersetzungsverhältnis bestimmenden Phasenverschiebung des zweiten Wandlers bestimmt werden. Beispielsweise kann das Phasenverschiebungssignal zum Steuern eines Ansteuerungsgrads einer Schalteinrichtung des zweiten Wandlers eingesetzt werden, durch die das Zwischensignal entsprechend dem Ansteuerungsgrad getaktet an eine Primärwicklung eines Transformators des zweiten Wandlers angelegt werden kann. Beispielsweise kann das Phasenverschiebungssignal zum Ansteuern der Schalter einer Vollbrückenschaltung oder einer Halbbrückenschaltung einer Primärseite des zweiten Wandlers eingesetzt werden. Durch das Phasenverschiebungssignal kann somit ein Signalverlauf eines aus dem Zwischensignal erzeugten Wechselsignals gesteuert werden, das einem Transformator des zweiten Wandlers zugeführt werden kann. Somit kann das zweite Steuersignal beispielsweise zum Ansteuern eines bekannten Gleichspannungswandlers in Form eines phase-schift Converters oder eines Wandlers mit galvanischer Trennung, beispielsweise eines Gegentaktflusswandlers, verwendet werden. In the step of determining the second control signal, the second control signal may be determined as a phase shift signal for setting a second gear ratio determining phase shift of the second converter. For example, the phase shift signal can be used for controlling a drive level of a switching device of the second converter, by which the intermediate signal can be applied in a clocked manner to a primary winding of a transformer of the second converter in accordance with the drive level. For example, the phase shift signal can be used to drive the switches of a full-bridge circuit or a half-bridge circuit of a primary side of the second converter. By the phase shift signal thus a waveform of an alternating signal generated from the intermediate signal can be controlled, which can be supplied to a transformer of the second converter. Thus, the second control signal can be used, for example, for driving a known DC-DC converter in the form of a phase-shift converter or a transformer with galvanic isolation, for example, a push-pull flow converter.
Der Schritt des Bestimmens des ersten Steuersignals kann ferner unter Verwendung des Eingangssignals des Gleichspannungswandlers und des Zwischenkreissignals ausgeführt werden. Dadurch kann das erste Steuersignal sehr genau bestimmt werden. The step of determining the first control signal may be further performed using the input signal of the DC-DC converter and the intermediate circuit signal. As a result, the first control signal can be determined very accurately.
Im Schritt des Bestimmens des ersten Steuersignals kann der Sollwert für das Zwischenkreissignal unter Verwendung des Ausgangssignals, des zweiten Steuersignals und eines Sollwerts für das zweite Steuersignal bestimmt werden. Das erste Steuersignal kann unter Verwendung des Eingangssignals, des Zwischenkreissignals und des Sollwerts für das Zwischenkreissignal bestimmt werden. Somit kann beispielsweise zunächst ein Sollwert für die Zwischenkreisspannung, und anschließend ein zum Einstellen des Sollwerts für die Zwischenkreisspannung geeignetes erstes Steuersignal bestimmt werden. In the step of determining the first control signal, the reference value for the intermediate circuit signal can be determined using the output signal, the second control signal and a reference value for the second control signal. The first control signal may be determined using the input signal, the intermediate circuit signal, and the intermediate circuit signal setpoint. Thus, for example, first a setpoint for the DC link voltage, and then a first control signal suitable for setting the setpoint value for the intermediate circuit voltage can be determined.
Dabei kann im Schritt des Bestimmens des ersten Steuersignals der Sollwert für das Zwischenkreissignal basierend auf einer Pl-Regelung (proportionalintegrierend) bestimmt werden. Durch den I-Anteil der Regelung können beispielsweise Störeinflüsse ausgeregelt werden. In this case, in the step of determining the first control signal, the setpoint value for the intermediate circuit signal can be determined based on a PI control (proportional integration). For example, disturbing influences can be compensated by the I component of the control.
Im Schritt des Bestimmens des ersten Steuersignals kann das Ausgangssignal eine ausgangsseitige Last des Gleichspannungswandlers repräsentieren und das erste Steuersignal kann bestimmt werden, um den Sollwert für das Zwischenkreissignal bei steigender Last zu erhöhen und bei fallender Last zu reduzieren. Dazu kann das zum Bestimmen des ersten Steuersignals zurückgeführte Ausgangssignal beispielsweise ein Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers sein. Vorteilhafterweise kann der zweite Wandler auf diese Weise unabhängig von der ausgangssei- tigen Last in einem Arbeitspunkt mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden. In the step of determining the first control signal, the output signal may represent an output side load of the DC-DC converter, and the first control signal may be determined to increase the setpoint value for the intermediate circuit signal as the load increases and reduce as the load decreases. For this purpose, the output signal used to determine the first control signal can be, for example, an output current of the DC-DC converter. Advantageously, the second converter can thus be operated independently of the output-side load in an operating point with a high degree of efficiency.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.
Es wird auch eine Vorrichtung zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einem ersten Wandler und einem nachgeschalteten zweiten Wandler vorgeschlagen, wobei der erste Wandler ausgebildet ist, um ein Eingangssignal des Gleichspannungswandlers abhängig von einem einstellbaren ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers in ein Zwischenkreissignal zu wandeln und wobei der zweite Wandler ausgebildet ist, um das Zwischenkreissignal abhängig von einem zweiten einstellbaren Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers in ein Ausgangssignal des Gleichspannungswandlers zu wandeln. Die Vorrichtung weist ferner die folgenden Merkmale auf: eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines ersten Steuersignals zum Einstellen des ersten Übersetzungsverhältnisses des ersten Wandlers unter Verwendung des Ausgangssignals des Gleichspannungswandlers, um das Zwischenkreissignal auf einen von dem Ausgangssignal abhängigen Sollwert für das Zwischenkreissignal zu regeln; und It is also an apparatus for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system with a first converter and a downstream second converter proposed, wherein the first converter is adapted to convert an input signal of the DC-DC converter depending on an adjustable first gear ratio of the first converter in an intermediate circuit signal and the second converter is configured to convert the intermediate circuit signal into an output signal of the DC-DC converter as a function of a second adjustable transmission ratio of the second converter. The device also has the following features: determining means for determining a first control signal for adjusting the first gear ratio of the first converter using the output signal of the DC-DC converter to control the intermediate circuit signal to an output signal dependent on the output signal for the intermediate circuit signal; and
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines zweiten Steuersignals zum Einstellen des zweiten Übersetzungsverhältnisses des zweiten Wandlers unter Verwendung des Ausgangssignals des Gleichspannungswandlers, um das Ausgangssignal auf einen Sollwert für das Ausgangssignal zu regeln.  determining means for determining a second control signal for adjusting the second gear ratio of the second converter using the output signal of the DC-DC converter to control the output signal to a target value for the output signal.
Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem MikroController neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. A device may be an electrical device that processes electrical signals, such as sensor signals, and outputs control signals in response thereto. The device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software. For example, in a hardware configuration, the interfaces may be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented. The interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Einrichtungen der Vorrichtung können ausgebildet sein, um die Schritte des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform des beschriebenen Ansatzes umzusetzen. Devices of the device may be configured to implement the steps of the method according to an embodiment of the described approach.
Es wird außerdem ein Gleichspannungswandler für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit einem ersten Wandler und einem nachgeschalteten zweiten Wandler vorgeschlagen, wobei der erste Wandler ausgebildet ist, um ein Eingangssignal des Gleichspannungswandlers abhängig von einem einstellbaren ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers in ein Zwischenkreissignal zu wandeln und wobei der zweite Wandler ausgebildet ist, um das Zwischenkreissignal abhängig von einem zweiten einstellbaren Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers in ein Ausgangssignal des Gleichspannungswandlers zu wandeln. Der Gleichspannungswandler weist gemäß einer Ausführungsform die oben genannte Vorrichtung zum Regeln des Gleich- spannungswandlers auf. Somit kann der beschriebene Ansatz vorteilhaft zum Betreiben eines bekannten Gleichspannungswandlers eingesetzt werden. It is also proposed a DC-DC converter for a vehicle electrical system with a first converter and a downstream second converter, wherein the first converter is configured to convert an input signal of the DC-DC converter depending on an adjustable first gear ratio of the first converter in an intermediate circuit signal and wherein the second converter is formed to convert the intermediate circuit signal in response to a second adjustable transmission ratio of the second converter in an output signal of the DC-DC converter. The DC-DC converter according to one embodiment has the above-mentioned device for regulating the DC-DC converter. voltage converter on. Thus, the described approach can be used advantageously for operating a known DC-DC converter.
Somit kann der beschriebene Ansatz auch im Zusammenhang mit bekannten Schaltungen zur Gleichspannungswandlung eingesetzt werden. Thus, the described approach can also be used in connection with known circuits for DC voltage conversion.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers; Fig. 1 is a block diagram of a DC-DC converter;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  FIG. 2 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  3 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention;
Fig. 4 Signalverläufe von Ausgangssignalen eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  4 shows signal waveforms of output signals of a DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 5 Signalverläufe von Zwischensignalen und einem Steuersignal eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  5 shows signal waveforms of intermediate signals and a control signal of a DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 6 Signalverläufe von Zwischensignalen und einem Steuersignal eines Gleichspannungswandlers; und  6 signal waveforms of intermediate signals and a control signal of a DC-DC converter; and
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Regeln eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 7 is a flowchart of a method for controlling a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 8 ein Kraftfahrzeugbordnetz. Fig. 8 is a motor vehicle electrical system.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.  In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similarly acting, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines zweistufigen Gleichspannungswandlers. Der Gleichspannungswandler weist einen ersten Wandler 102 und einen zweiten Wandler 104 auf. Der erste Wandler 102 ist ausgebildet, um ein Eingangssignal 1 12 in ein Zwischensignal 1 14 zu wandeln. Der zweite Wandler 104 ist ausgebildet, um das Zwischensignal 1 14 in ein Ausgangssignal 1 1 6 zu wandeln. Somit ist der Gleichspannungswandler ausgebildet, um das Eingangssignal 1 12, beispielsweise eine Eingangsspannung in das Ausgangssignal 1 1 6, beispielsweise eine Ausgangsspannung zu wandeln. Fig. 1 shows a block diagram of a two-stage DC-DC converter. The DC-DC converter has a first converter 102 and a second converter 104. The first converter 102 is designed to convert an input signal 1 12 into an intermediate signal 14. The second converter 104 is configured to to convert the intermediate signal 1 14 into an output signal 1 1 6. Thus, the DC-DC converter is designed to convert the input signal 1 12, for example, an input voltage into the output signal 1 1 6, for example, an output voltage.
Der Gleichspannungswandler weist eine erste Einrichtung 1 22 und eine zweite Einrichtung 124 zum Regeln des Gleichspannungswandlers auf. Die erste Einrichtung 122 ist ausgebildet, um ein erstes Steuersignal 132 zum Steuern des ersten Wandlers 102 bereitzustellen. Die zweite Einrichtung 124 ist ausgebildet, um ein zweites Steuersignal 134 zum Steuern des zweiten Wandlers 104 bereitzustellen. Die erste Einrichtung 122 ist ausgebildet, um das erste Steuersignal 132 unter Verwendung des Eingangssignals 1 12 des Zwischensignals 1 14 und eines Sollwerts 136 für das Zwischensignal bereitzustellen. Die zweite Einrichtung 124 ist ausgebildet, um das zweite Steuersignal 134 unter Verwendung des Zwischensignals 1 14, des Ausgangssignals 1 1 6 und eines Sollwerts 138 für das Ausgangssignal bereitzustellen. The DC-DC converter has a first device 12 and a second device 124 for regulating the DC-DC converter. The first device 122 is configured to provide a first control signal 132 for controlling the first converter 102. The second device 124 is configured to provide a second control signal 134 for controlling the second converter 104. The first means 122 is configured to provide the first control signal 132 using the input signal 1 12 of the intermediate signal 1 14 and a target value 136 for the intermediate signal. The second means 124 is configured to provide the second control signal 134 using the intermediate signal 1 14, the output signal 1 1 6 and a target value 138 for the output signal.
Fig. 2 zeigt einen zweistufigen Gleichspannungswandler mit einem ersten Wandler 102 und einem dem ersten Wandler 102 nachgeschaltetem zweiten Wandler 104. Der Gleichspannungswandler weist eine Vorrichtung 200 zum Regeln des Gleichspannungswandlers auf. Der Gleichspannungswandler ist ausgebildet, um ein Eingangssignal 1 12 in ein Ausgangssignal 1 1 6 zu wandeln. Das Eingangssignal 1 12 kann eine Eingangsspannung und das Ausgangssignal 1 1 6 kann eine Ausgangsspannung repräsentieren. Dabei kann es sich hier um Gleichspannungen handeln. Zusätzlich oder alternativ kann das Eingangssignal 1 12 einen Eingangstrom und das Ausgangssignal 1 1 6 einen Ausgangstrom repräsentieren. Der Gleichspannungswandler ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Eingangsspannung in eine kleinere Ausgangsspannung zu wandeln. 2 shows a two-stage DC-DC converter with a first converter 102 and a second converter 104 connected downstream of the first converter 102. The DC-DC converter has a device 200 for regulating the DC-DC converter. The DC-DC converter is designed to convert an input signal 1 12 into an output signal 1 1 6. The input signal 1 12 may be an input voltage and the output signal 1 1 6 may represent an output voltage. These can be DC voltages. Additionally or alternatively, the input signal 1 12 may represent an input current and the output signal 1 1 6 an output current. The DC-DC converter is formed according to an embodiment to convert an input voltage into a smaller output voltage.
Zum Wandeln des Eingangssignals 1 12 in das Ausgangssignal 1 1 6 ist der erste Wandler 102 ausgebildet, um das Eingangssignal 1 1 2 in ein Zwischensignal 1 14 zu wandeln. Der zweite Wandler 104 ist ausgebildet, um das Zwischensignal 1 14 in das Ausgangssignal 1 1 6 zu wandeln. Das Zwischensignal 1 14 kann eine Zwischenspannung und zusätzlich oder alternativ einen Zwischenstrom repräsentieren. For converting the input signal 1 12 in the output signal 1 1 6, the first converter 102 is formed to convert the input signal 1 1 2 in an intermediate signal 1 14. The second converter 104 is designed to convert the intermediate signal 1 14 into the output signal 1 1 6. The intermediate signal 1 14 can be a Intermediate voltage and additionally or alternatively represent an intermediate current.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Wert der Eingangspannung 1 12 sowie ein Sollwert für die Ausgangsspannung 1 1 6 vorgegeben. Die Vorrichtung 200 ist ausgebildet, um den Gleichspannungswandler so zu regeln, dass die Ausgangsspannung 1 1 6, unabhängig von der ausgangsseitig an dem Gleichspannungswandler anliegenden Last, entsprechend dem Sollwert für die Ausgangsspannung 1 1 6 bereitgestellt wird.  According to one embodiment, a value of the input voltage 1 12 and a desired value for the output voltage 1 1 6 is specified. The device 200 is designed to regulate the DC-DC converter so that the output voltage 1 1 6, regardless of the output side of the DC-DC converter load applied according to the setpoint for the output voltage 1 1 6 is provided.
Die Vorrichtung 200 weist eine erste Bestimmungseinrichtung 222 und eine zweite Bestimmungseinrichtung 224 auf. The device 200 has a first determination device 222 and a second determination device 224.
Die erste Bestimmungseinrichtung 222 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Ausgangssignals 1 1 6, beispielsweise unter Verwendung eines die ausgangssei- tige Last anzeigenden Ausgangsstromes des Gleichspannungswandlers, ein erstes Steuersignal 232 zum Steuern des ersten Wandlers 102 zu bestimmen und an einer Schnittstelle zu dem ersten Wandler 102 bereitzustellen. Das erste Steuersignal 232 ist geeignet, um ein erstes Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers 102 einzustellen. Das erste Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise ein Verhältnis zwischen der Eingangsspannung 1 12 und der Zwischenspannung 1 14 definieren. Die erste Bestimmungseinrichtung 222 ist ausgebildet, um das erste Steuersignal 232 abhängig von der ausgangsseitigen Last des Gleichspannungswandlers so zu bestimmen, dass von dem ersten Wandler 102 das Zwischensignal 1 14 mit einem Wert bereitgestellt wird, der es ermöglicht, den zweiten Wandler 104 in einem Arbeitspunkt mit einem hohen Wirkungsgrad zu betreiben. The first determination device 222 is designed to determine a first control signal 232 for controlling the first converter 102 and, at an interface to the first converter, using the output signal 1 1 6, for example using an output current of the DC-DC converter indicative of the output side load 102 to provide. The first control signal 232 is adapted to set a first gear ratio of the first converter 102. The first gear ratio, for example, a ratio between the input voltage 1 12 and the intermediate voltage 1 14 define. The first determination device 222 is designed to determine the first control signal 232 as a function of the output-side load of the DC-DC converter such that the intermediate signal 1 14 is provided by the first converter 102 with a value which makes it possible to operate the second converter 104 at an operating point to operate with a high degree of efficiency.
Die zweite Bestimmungseinrichtung 224 ist ausgebildet, um ein zweites Steuersignal 234 zum Steuern des zweiten Wandlers 104 zu bestimmen und an einer Schnittstelle zu dem zweiten Wandler 104 bereitzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Bestimmungseinrichtung 224 ausgebildet, um das zweite Steuersignal 234 unter Verwendung des Ausgangssignalsl 1 6, beispielsweise der Ausgangsspannung, zu bestimmen. Das zweite Steuersignal 234 ist geeignet, um ein zweites Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers 104 bereitzustellen. Das zweite Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise ein Verhältnis zwischen der Zwischenspannung 1 14 und der Ausgangsspannung 1 16 definieren. The second determination device 224 is designed to determine a second control signal 234 for controlling the second converter 104 and to provide it at an interface to the second converter 104. According to an exemplary embodiment, the second determination device 224 is designed to determine the second control signal 234 using the output signal I 16, for example the output voltage. The second control signal 234 is adapted to provide a second gear ratio of the second converter 104. The second gear ratio, for example, a ratio between the intermediate voltage 1 14 and the output voltage 1 16 define.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das zweite Steuersignal ferner unter Verwendung des Zwischenkreissignals 1 14 und eines Sollwerts für das Ausgangssignal 1 1 6 bereitgestellt werden. Entsprechend kann das erste Steuersignal ferner unter Verwendung des Eingangssignals des Gleichspannungswandlers und des Zwischenkreissignals ausgeführt werden.  According to an embodiment, the second control signal may be further provided using the intermediate circuit signal 1 14 and a setpoint for the output signal 1 1 6. Accordingly, the first control signal may be further executed using the input signal of the DC-DC converter and the intermediate circuit signal.
Die Steuersignale 232, 234 können als Taktsignale eingesetzt werden, um Schalteinrichtungen der Wandler 102, 104 zu betätigen. Über die Betätigung der Schalteinrichtungen können die Übertragungsverhältnisse der Wandler 102, 104 eingestellt werden. The control signals 232, 234 may be used as clock signals to actuate switching devices of the transducers 102, 104. About the operation of the switching devices, the transmission ratios of the transducers 102, 104 can be adjusted.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Gleichspannungswandler weist einen ersten Wandler 102 und einen nachgeschalteten zweiten Wandler 104 auf. Ferner weist der Gleichspannungswandler eine Vorrichtung 200 zum Regeln des Gleichspannungswandlers auf. Die Wandler 102, 104 sowie die Vorrichtung 200 können entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgeführt sein. 3 is a block diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. The DC-DC converter has a first converter 102 and a downstream second converter 104. Furthermore, the DC-DC converter has a device 200 for regulating the DC-DC converter. The transducers 102, 104 and the device 200 may be designed according to the embodiment shown in FIG.
Der Gleichspannungswandler ist ausgebildet, um ein Eingangssignal 1 12, das sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem elektrischen Strom I i n und einer elektrischen Spannung V_in zusammensetzt in ein Ausgangssignal 1 1 6 zu wandeln, das sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem elektrischen Strom IJoad und einer elektrischen Spannung VJoad zusammensetzt. Dabei ist der erste Wandler 102, der hier beispielhaft als eine Buck-Coverter-Schaltung ausgeführt ist, ausgebildet, um das Eingangssignal 1 12 in ein Zwischensignal 1 14 zu wandeln, das sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus einem elektrischen Strom l_middle und einer elektrischen Spannung V_middle zusammensetzt. Der zweite Wandler 104, der hier beispielhaft als eine Phase-Shift-Converter-Schaltung ausgeführt ist, ist ausgebildet, um das Zwischensignal 1 14 in das Ausgangssignal 1 1 6 zu wandeln. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Zwischensignal 1 14 einen Spannungswert V_middle auf, der niedriger ist, als der Spannungswert V_in des Eingangssignals 1 12 und das Ausgangssignal 1 1 6 weist einen Spannungswert VJoad auf, der niedriger ist, als der Spannungswert V_middle des Zwischensignals 1 14. The DC-DC converter is designed to convert an input signal 1 12, which in this embodiment consists of an electrical current I in and an electrical voltage V_in into an output signal 1 1 6, which according to this embodiment of an electric current IJoad and an electrical Voltage VJoad composed. In this case, the first converter 102, which is embodied here by way of example as a buck-coverter circuit, is designed to convert the input signal 12 into an intermediate signal 14 which, according to this exemplary embodiment, comprises an electric current Imiddle and an electrical voltage Vmiddle composed. The second converter 104, which is embodied here by way of example as a phase-shift converter circuit, is designed to convert the intermediate signal 1 14 into the output signal 1 1 6. According to one embodiment, the intermediate signal 1 14 has a voltage value V_middle which is lower than the voltage value V_in of the input signal 1 12 and the output signal 1 1 6 has a voltage value VJoad which is lower than the voltage value V_middle of the intermediate signal 1 14.
Ein Verhältnis zwischen den Spannungswerten der Signale 1 12, 1 14, 1 1 6 kann über einstellbare Übersetzungsverhältnisse der Wandler 102, 104 eingestellt werden. Zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des ersten Wandlers 102 wird ein erstes Steuersignal 232 über eine Ausgangsschnittstelle der Vorrichtung 200 an eine Eingangsschnittstelle des ersten Wandlers 102 bereitgestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel stellt das erste Steuersignal 232 ein PWM-Signal, also ein puls- weitenmoduliertes Signal dar. Zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses des zweiten Wandlers 104 wird ein zweites Steuersignal 234 über eine Ausgangsschnittstelle der Vorrichtung 200 an eine Eingangsschnittstelle des zweiten Wandlers 104 bereitgestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel stellt das zweite Steuersignal 234 ebenfalls ein PWM-Signal oder ein Phase-Shift-Signal da. Somit können die Steuersignale 232, 234 auch Übersetzungsverhältnisse der Wandler 102, 104 repräsentieren. A ratio between the voltage values of the signals 1 12, 1 14, 1 1 6 can be adjusted via adjustable transmission ratios of the transducers 102, 104. To set the transmission ratio of the first converter 102, a first control signal 232 is provided via an output interface of the device 200 to an input interface of the first converter 102. According to this exemplary embodiment, the first control signal 232 represents a PWM signal, that is to say a pulse width modulated signal. To set the transmission ratio of the second converter 104, a second control signal 234 is provided via an output interface of the device 200 to an input interface of the second converter 104. According to this embodiment, the second control signal 234 also provides a PWM signal or a phase shift signal. Thus, the control signals 232, 234 may also represent gear ratios of the transducers 102, 104.
Die Vorrichtung 200 ist ausgebildet, um zum Bereitstellen des zweiten Steuersignals 234 über Schnittstellen das Zwischensignal 1 14, das Ausgangssignal 1 1 6 sowie einen Sollwert 341 für das Ausgangssignal, insbesondere einen Sollwert v_out* für die Ausgangsspannung v_out zu empfangen. Alternativ kann der Sollwert 341 auch fest vorgegeben oder in der Vorrichtung 200 gespeichert sein. Die Vorrichtung 200 ist ferner ausgebildet, um über Schnittstellen das Eingangssignal 1 12, sowie einen Sollwert 343 für das zweite Steuersignal, beispielsweise ein Signal phase-shift*, zu empfangen und zusammen mit dem Zwischensignal 1 14, dem Ausgangssignal 1 1 6 sowie dem zweiten Steuersignal 234 zum Bereitstellen des ersten Steuersignals 232 zu verwenden. Alternativ kann der Sollwert 343, der beispielsweise einen Sollwert für das zweite Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers 104 repräsentieren kann, auch fest vorgegeben oder in der Vorrichtung 200 gespeichert sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 200 drei Bestimmungseinrichtungen 342, 344, 346. The device 200 is designed to receive the second control signal 234 via interfaces, the intermediate signal 1 14, the output signal 1 1 6 and a target value 341 for the output signal, in particular a desired value v_out * for the output voltage v_out to receive. Alternatively, the setpoint 341 may also be fixed or stored in the device 200. The device 200 is further designed to receive via interfaces the input signal 1 12, and a setpoint value 343 for the second control signal, for example a signal phase shift * , and together with the intermediate signal 1 14, the output signal 1 1 6 and the second Control signal 234 to provide the first control signal 232 to use. Alternatively, the setpoint value 343, which may represent, for example, a setpoint value for the second transmission ratio of the second converter 104, may also be predefined or stored in the device 200. According to this exemplary embodiment, the device 200 comprises three determination devices 342, 344, 346.
Die Bestimmungseinrichtung 342 ist ausgebildet, um das Eingangssignal 1 12, einen Sollwert 345 für das Zwischensignal, insbesondere einen Sollwert v_middle* für die Zwischenspannung v_middle sowie das Zwischensignal 1 14, beispielsweise die Zwischenspannung v_middle, zu empfangen und unter Verwendung dieser Signale 1 12, 1 14, 345 das erste Steuersignal 232 zu erzeugen und bereitzustellen. The determination device 342 is designed to receive the input signal 1 12, a setpoint value 345 for the intermediate signal, in particular a desired value v_middle * for the intermediate voltage v_middle and the intermediate signal 1 14, for example the intermediate voltage v_middle, and using these signals 1 12, 1 14, 345 to generate and provide the first control signal 232.
Die Bestimmungseinrichtung 344 ist ausgebildet, um den Sollwert 343 für das zweite Steuersignal, das Ausgangssignal 1 16, beispielsweise den Ausgangsstrom IJoad und das zweite Steuersignal 234 zu empfangen und unter Verwendung dieser Signale 1 16, 234, 343 den Sollwert 345 für das Zwischensignal zu erzeugen und bereitzustellen. The determination device 344 is designed to receive the setpoint value 343 for the second control signal, the output signal 16, for example the output current IJoad and the second control signal 234, and to generate the setpoint 345 for the intermediate signal using these signals 1 16, 234, 343 and to provide.
Die Bestimmungseinrichtung 346 ist ausgebildet, um das Zwischensignal 1 14, beispielsweise die Zwischenspannung V_middle, den Sollwert 341 für das Ausgangssignal und das Ausgangssignal 1 1 6, beispielsweise die Ausgangsspannung VJoad, zu empfangen und unter Verwendung dieser Signale 1 14, 1 1 6, 341 das zweite Steuersignal 234 zu erzeugen und bereitzustellen. The determining device 346 is designed to receive the intermediate signal 1 14, for example the intermediate voltage V_middle, the desired value 341 for the output signal and the output signal 1 1 6, for example the output voltage VJoad, and using these signals 1 14, 1 1 6, 341 generate and provide the second control signal 234.
Die Einrichtungen des Gleichspannungswandlers sind über geeignete Leitungen zum Übertragen der Signale 1 12, 1 14, 1 1 6, 232, 234, 345 miteinander gekoppelt. The devices of the DC-DC converter are coupled to each other via suitable lines for transmitting the signals 1 12, 1 14, 1 1 6, 232, 234, 345.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 344 als eine Feed-Forward-Steuerung + PI- Regelung, also als eine Vorsteuerung mit einer Pl-Regelung ausgeführt. According to one exemplary embodiment, the determination device 344 is designed as a feed-forward control + PI control, that is to say as a feedforward control with a PI control.
Wie anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben, kann sowohl die Ausgangsspannung VJoad des Ausgangssignals 1 1 6 als auch die Zwischenspannung As described with reference to FIGS. 2 and 3, both the output voltage VJoad of the output signal 1 1 6 and the intermediate voltage
V_middle des Zwischensignals 1 14 separat geregelt werden. Dabei wird der Soll- wert 345 für die Zwischenspannung V_middle in Abhängigkeit des aktuellen Laststromes IJoad berechnet. V_middle of the intermediate signal 1 14 are regulated separately. In doing so, the target value 345 calculated for the intermediate voltage V_middle as a function of the current load current IJoad.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel gilt dabei für den zweiten Wandler 104, beispielsweise einen Phase-Shift Converters, dass je höher sein Aussteuerungsgrad (phase-shift) ist, desto höher sein Wirkungsgrad ist. Bei gegebenen Ein- und Ausgangsspannungen V_in, VJoad ist der Aussteuerungsgrad des zweiten Wandlers 104 abhängig von der Last am Ausgang des Gleichspannungswandlers und somit am Ausgang des zweiten Wandlers 104. Bei hoher Last steigt der Ansteuerungs- grad, bei niedriger Last sinkt der Ansteuerungsgrad. According to one exemplary embodiment, for the second converter 104, for example a phase-shift converter, the higher its degree of modulation (phase-shift), the higher its efficiency is. For given input and output voltages V_in, VJoad, the degree of modulation of the second converter 104 is dependent on the load at the output of the DC-DC converter and thus at the output of the second converter 104. At high load the driving level increases, at low load the driving level decreases.
Wird die Zwischenkreisspannung V_middle auf einen festen Sollwert geregelt, darf die Zwischenkreisspannung V_middle eine durch die Parameter der Schaltung 102, 104 gegebene Schwelle nicht unterschreiten. Ansonsten reicht die Zwischenkreisspannung V_middle nicht aus, um bei voller Last selbst bei maximaler Aussteuerung des zweiten Wandlers 104 die geforderte Ausgangsspannung VJoad zu liefern. If the intermediate circuit voltage V_middle is regulated to a fixed desired value, the intermediate circuit voltage V_middle may not fall below a threshold given by the parameters of the circuit 102, 104. Otherwise, the intermediate circuit voltage V_middle is not sufficient to supply the required output voltage VJoad even at maximum load of the second converter 104 at full load.
Bei niedriger Last wirkt sich ein solcher fester Sollwert für die Zwischenkreisspannung V_middle negativ aus, da der Aussteuerungsgrad sinkt, und somit auch der Wirkungsgrad der Schaltung. At low load, such a fixed setpoint for the intermediate circuit voltage V_middle has a negative effect, since the degree of modulation drops, and thus also the efficiency of the circuit.
Die anhand der Figuren 2 und 3 beschriebene Regelstruktur behebt dies, indem beispielsweise ein dritter Regler 344 den Sollwert 345 für die Zwischenkreisspannung liefert. Steigt die Last am Ausgang des zweiten Wandlers 104, geht dieser Sollwert 345 nach oben, es wird also die Zwischenkreisspannung des Zwischen- kreissignals 1 14 erhöht. Sinkt die Last dagegen, wird der Sollwert 345 für die Zwischenkreisspannung verringert. The control structure described with reference to FIGS. 2 and 3 remedies this by, for example, supplying a third controller 344 with the setpoint value 345 for the intermediate circuit voltage. If the load at the output of the second converter 104 increases, this setpoint 345 goes up, ie the intermediate circuit voltage of the intermediate circuit signal 14 is increased. If the load decreases, the setpoint 345 for the DC link voltage is reduced.
Der Regler 344 wird als Pl-Regler mit Vorsteuerung ausgeführt. Die Vorsteuerung basiert auf den Parametern der Schaltung. Ungenauigkeiten, die unter anderem Bauteilstreuung und Temperatureinflüsse verursachen können, werden durch den I- Anteil des Pl-Reglers ausgeregelt. Der beschriebene Ansatz sichert einerseits eine schnelle und stabile Regelung der Ausgangsspannung VJoad des Gleichspannungswandlers und andererseits einen optimalen Wirkungsgrad, auch im Teillastbereich. The controller 344 is executed as a PI controller with feedforward control. The pilot control is based on the parameters of the circuit. Inaccuracies, which can cause, among other things, component scattering and temperature effects, are compensated by the I component of the PI controller. The approach described on the one hand ensures fast and stable regulation of the output voltage VJoad of the DC-DC converter and, on the other hand, optimum efficiency, even in the partial load range.
Fig. 4 zeigt Signalverläufe eines Ausgangssignals 1 1 6 eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich beispielsweise um den anhand von Fig. 3 beschriebenen Gleichspannungswandler handeln. Gezeigt ist eine Ausgangsspannung VJoad 451 in Volt und ein Ausgangsstrom I Joad 453 in Ampere, aufgetragen über die Zeit in Millisekunden. Gezeigt ist ein Lastwechsel von 140A auf 20A innerhalb einer Zeitspanne von 10ms. Aufgrund des Lastwechsels ändert sich der Ausgangsstrom IJoad 453, wogegen die Ausgangsspannung VJoad 451 nahezu konstant bei 28V bleibt. Fig. 4 shows waveforms of an output signal 1 1 6 6 a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. This may be, for example, the DC-DC converter described with reference to FIG. Shown is an output voltage VJoad 451 in volts and an output current I Joad 453 in amperes, plotted over time in milliseconds. Shown is a load change from 140A to 20A within a period of 10ms. Due to the load change, the output current IJoad 453 changes, whereas the output voltage VJoad 451 remains almost constant at 28V.
Fig. 5 zeigt Signalverläufe einer Zwischenspannung V_middle 555 eines Zwischensignals, eines Sollwerts 345 für die Zwischenspannung und einer Phasenverschiebung 234 als Ansteuersignal des zweiten Wandlers eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei kann es sich beispielsweise um den anhand von Fig. 3 beschriebenen Gleichspannungswandler handeln. Aufgrund des in Fig. 4 gezeigten Lastwechsels, beginnend bei einem Zeitpunkt von in etwa 40ms, wird der bis zu dem Lastwechsel konstant bei ca. 445V liegende Sollwert 345 für die Zwischenspannung annähernd linear abgeregelt, bis auf einen Wert von ca. 420V bei 250ms. Die Zwischenspannung V_middle 555 folgt dem Sollwert 345. Die bis zu dem Lastwechsel konstant bei ca. 0,99 liegende Phasenverschiebung 234 fällt während des Lastwechsels bis auf ca. 0,92 ab und wird anschließend wieder bis auf den Ausgangswert hoch geregelt. 5 shows signal waveforms of an intermediate voltage V_middle 555 of an intermediate signal, an intermediate value set value 345 and a phase shift 234 as a drive signal of the second converter of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. This may be, for example, the DC-DC converter described with reference to FIG. Due to the load change shown in FIG. 4, starting at a time of approximately 40 ms, the setpoint value 345 for the intermediate voltage, which is constant up to the load change at approximately 445V, is approximately linearly regulated down to a value of approximately 420V at 250 ms. The intermediate voltage V_middle 555 follows the setpoint value 345. The phase shift 234, which remains constant at about 0.99 until the load change, drops to about 0.92 during the load change and is subsequently regulated up to the initial value.
Somit wird aufgrund des sinkenden Ausgangsstroms zunächst das Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers reduziert. Nach und nach wird anschließend die eingangseitig am zweiten Wandler anliegende Zwischenspannung 555 reduziert, um zur Erhöhung des Wirkungsgrades des Gleichspannungswandlers, das Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers wieder anheben zu können. Fig. 6 zeigt Signalverläufe einer Phasenverschiebung 634 und einer Zwischenspannung V_middle 655 eines Zwischensignals bei einem Gleichspannungswandler ohne lastabhängige Regelung des Zwischensignals, wie es beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. Thus, due to the decreasing output current, first the transmission ratio of the second converter is reduced. Gradually, the voltage applied to the input side of the second converter 555 is then reduced in order to increase the efficiency of the DC-DC converter to increase the transmission ratio of the second converter again. FIG. 6 shows signal profiles of a phase shift 634 and an intermediate voltage V_middle 655 of an intermediate signal in the case of a DC-DC converter without load-dependent regulation of the intermediate signal, as shown, for example, in FIG.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Regeln eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren kann beispielsweise von Einrichtungen einer Vorrichtung zum Regeln eines Gleichspannungswandlers umgesetzt werden, wie es anhand der Figuren 2 und 3 gezeigt ist. FIG. 7 shows a flow chart of a method for controlling a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention. The method can be implemented, for example, by means of a device for regulating a DC-DC converter, as shown in FIGS. 2 and 3.
Das Verfahren weist einen Schritt 701 auf, in dem ein erstes Steuersignal zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses eines ersten Wandlers eines zweistufigen Wandlers bestimmt wird, und zwar unter Verwendung des Ausgangssignals des zweiten Wandlers des zweistufigen Wandlers. In einem Schritt 703 kann ein zweites Steuersignal bestimmt werden, um das Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers einzustellen. Dies kann unter Verwendung des Ausgangssignals des zweiten Wandlers erfolgen. The method comprises a step 701 of determining a first control signal for adjusting the gear ratio of a first converter of a two-stage converter using the output of the second converter of the two-stage converter. In a step 703, a second control signal may be determined to adjust the gear ratio of the second transducer. This can be done using the output of the second converter.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Fig. 8 zeigt beispielhaft ein elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeugs (Kraftfahrzeugbordnetz), in dem die Erfindung einsetzbar ist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Personen- oder Nutzfahrzeug. Das Kraftfahrzeugbordnetz gemäß Fig. 8 verfügt über einen Gleichspannungswandler 801 . Dabei handelt es sich insbesondere um den anhand von Fig. 1 oder 2 oder 3 beschriebenen Gleichspannungswandler. Somit sind dort vorzugsweise der erfindungsgemäße Gleichspannungswandler, das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eingesetzt. Fig. 8 shows an example of an electrical system of a motor vehicle (motor vehicle electrical system), in which the invention can be used. The motor vehicle is, for example, a passenger or commercial vehicle. The motor vehicle electrical system according to FIG. 8 has a DC-DC converter 801. These are in particular the DC voltage converter described with reference to FIG. 1 or 2 or 3. Thus, the DC-DC converter according to the invention, the method according to the invention or the device according to the invention for regulating a DC-DC converter are preferably used there.
Das Kraftfahrzeugbordnetz verfügt zudem über eine erste elektrische Gleichspannungsquelle 802, wie beispielsweise eine aus Batterie, Akkumulator, Brennstoffzelle etc., und über eine zweite elektrische Gleichspannungsquelle 803, wie beispielsweise eine weitere aus Batterie, Akkumulator, Brennstoffzelle etc. The motor vehicle electrical system also has a first electrical DC voltage source 802, such as a battery, accumulator, fuel cell, etc., and a second DC electric power source 803, such as another from battery, accumulator, fuel cell, etc.
Die erste Gleichspannungsquelle 802 weist ein erstes elektrisches Spannungsniveau auf, beispielsweise 12V, 24V, 28V oder 48V. Die zweite Gleichspannungsquelle 803 weist ein zweites elektrisches Spannungsniveau auf, beispielsweise eine Spannung zwischen 400V und 800V. Bei der ersten Gleichspannungsquelle 802 handelt es sich daher vorzugsweise um eine Niederspannungsquelle und bei der zweiten Gleichspannungsquelle 803 handelt es sich daher vorzugsweise um eine Hochspannungsquelle. Das Kraftfahrzeugbordnetz setzt sich folglich aus einem Hochspannungs- und einem Niederspannungsteil zusammen, wobei„Hoch" und „Nieder" relativ zueinander aufzufassen ist. Es besteht also im normalen Betrieb des Kraftfahrzeugbordnetzes dauerhaft ein Spannungsunterschied zwischen diesen beiden Bordnetzteilen. The first DC voltage source 802 has a first electrical voltage level, for example 12V, 24V, 28V or 48V. The second DC voltage source 803 has a second electrical voltage level, for example a voltage between 400V and 800V. The first DC voltage source 802 is therefore preferably a low-voltage source, and the second DC voltage source 803 is therefore preferably a high-voltage source. The motor vehicle electrical system is therefore composed of a high voltage and a low voltage part, where "high" and "low" is to be understood relative to each other. Thus, in normal operation of the motor vehicle electrical system there is permanently a voltage difference between these two on-board power supply units.
An die erste Gleichspannungsquelle 802 sind weitere Komponenten 804 des Niederspannungsteils elektrisch angeschlossen, um diese mit Niederspannung zu versorgen. Hierbei kann es sich beispielsweise um elektrische Aktoren handeln, beispielsweise Stellmotoren, oder um eine Beleuchtungseinrichtung oder um eine Heizeinrichtung etc. Bei den Komponenten 804 handelt es sich dementsprechend um elektrische Lasten im Niederspannungsteil des Kraftfahrzeugbordnetzes. Es kann auch ein elektrischer Generator zum Laden primär der ersten Gleichspannungsquelle 802 in dem Niederspannungsteil vorgesehen sein. An die zweite Gleichspannungsquelle 803 ist zumindest ein Wechselrichter 805 elektrisch angeschlossen, um diesen mit elektrischer Spannung zu versorgen. Der Wechselrichter 805 wandelt die daran anliegende Gleichspannung in Wechselspannungen an mehreren Phasen um, beispielsweise drei Phasen. An die Phasen ist eine E-Maschine 807 elektrisch angeschlossen, welche als Traktionsantrieb des Kraftfahrzeugs dient, also zum Vortrieb des Fahrzeugs. Hierzu sind beispielsweise ein oder mehrere Fahrzeugräder 808 mit einem Rotor der E-Maschine 807 mechanisch gekoppelt. Bei der E-Maschine 807 und dem Wechselrichter 805 handelt es sich dementsprechend um elektrische Lasten im Hochspannungsteil des Kraftfahrzeugbordnetzes. To the first DC voltage source 802 further components 804 of the low voltage part are electrically connected to supply them with low voltage. These may be, for example, electrical actuators, for example servomotors, or a lighting device or a heating device etc. The components 804 are accordingly electrical loads in the low-voltage part of the motor vehicle electrical system. An electric generator for charging primarily the first DC voltage source 802 in the low voltage part may also be provided. At least one inverter 805 is electrically connected to the second DC voltage source 803 in order to supply it with electrical voltage. The inverter 805 converts the DC voltage applied thereto into alternating voltages at a plurality of phases, for example, three phases. To the phases an electric motor 807 is electrically connected, which serves as a traction drive of the motor vehicle, ie for propulsion of the vehicle. For example, one or more vehicle wheels 808 are mechanically coupled to a rotor of the electric motor 807 for this purpose. Accordingly, the electric motor 807 and the inverter 805 are electrical loads in the high voltage part of the motor vehicle electrical system.
Die E-Maschine 807 kann in einem Rekuperationsbetrieb bevorzugt auch als Generator dienen und dabei Wechselspannungen in die Phasen einspeisen. Diese werden dann durch den Wechselrichter 805 in Gleichspannung umgewandelt und dem Hochspannungsteil des Kraftfahrzeugbordnetzes zugeführt, primär zum Laden der zweiten Gleichspannungsquelle 803. In a recuperation operation, the electric motor 807 can preferably also serve as a generator, feeding alternating voltages into the phases. These are then converted by the inverter 805 into DC voltage and supplied to the high-voltage part of the motor vehicle electrical system, primarily for charging the second DC voltage source 803.
Die E-Maschine 807 kann Teil eines Fahrzeughybridgetriebes sein. In diesem Fall verfügt das Kraftfahrzeug über eine Verbrennungskraftmaschine 809, beispielsweise einen Benzinmotor oder Dieselmotor, die ebenfalls zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs nutzbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 809 verfügt dann vorzugsweise über einen elektrischen Anlasser 810, wie einen Starter-Generator, mittels dessen die Verbrennungskraftmaschine 809 angelassen werden kann. Dieser ist, wie in Fig. 8 dargestellt, vorzugsweise in den Niederspannungsteil des Kraftfahrzeugbordnetzes eingegliedert, d.h. er wird primär von der ersten Gleichspannungsquelle 802 mit Gleichspannung versorgt. Die Verbrennungskraftmaschine 809 ist optional und kann daher entfallen, weshalb sie in Fig. 8 gestrichelt eingetragen ist. Somit kann in einem Ausführungsbeispiel ein reiner Elektroantrieb für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein. E-machine 807 may be part of a vehicle hybrid transmission. In this case, the motor vehicle has an internal combustion engine 809, such as a gasoline engine or diesel engine, which is also available for propulsion of the motor vehicle. The internal combustion engine 809 then preferably has an electric starter 810, such as a starter-generator, by means of which the internal combustion engine 809 can be started. This is, as shown in Fig. 8, preferably incorporated in the low voltage part of the motor vehicle electrical system, i. it is primarily supplied with DC voltage by the first DC voltage source 802. The internal combustion engine 809 is optional and can therefore be omitted, so it is shown in dashed lines in Fig. 8. Thus, in one embodiment, a pure electric drive can be provided for the motor vehicle.
Der Gleichspannungswandler 801 dient zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen dem Hochspannungs- und Niederspannungsteil des Kraftfahrzeugbordnetzes. Der Gleichspannungswandler 801 kann so ausgeführt sein, dass die Energieübertragung nur unidirektional, beispielsweise nur vom Hochspannungs- teil auf den Niederspannungsteil, oder auch bidirektional erfolgen kann. Somit ist es möglich, elektrische Energie zum Laden der ersten Gleichspannungsquelle 802 oder zum Betreiben der Komponenten 804 aus dem Hochspannungsteil zu beziehen oder umgekehrt ist es möglich, elektrische Energie zum Laden der zweiten Gleichspannungsquelle 803 oder zum Betreiben des Wechselrichters 805 und der E-Maschine 807 aus dem Niederspannungsteil zu beziehen. Durch die Ausführung des Gleichspannungswandlers 801 gemäß Fig. 1 oder 2 oder 3 kann dieser besonders gut Wir- kungsgrad-optimiert ausgeführt sein. The DC-DC converter 801 is used for the transmission of electrical energy between the high voltage and low voltage part of the motor vehicle electrical system. The DC-DC converter 801 may be designed so that the energy transfer only unidirectional, for example, only from the high voltage Part can be done on the low voltage part, or bidirectional. Thus, it is possible to obtain electric power for charging the first DC power source 802 or for operating the components 804 from the high voltage part, or vice versa, it is possible to charge electric power for charging the second DC power source 803 or for operating the inverter 805 and the E machine 807 to obtain from the low voltage part. As a result of the embodiment of the DC-DC converter 801 according to FIG. 1 or 2 or 3, this can be designed to be particularly efficient with regard to efficiency.
Das in Fig. 8 dargestellte Kraftfahrzeugbordnetz ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Der Gleichspannungswandlers 801 gemäß Fig. 1 oder 2 oder 3 kann auch in einem Kraftfahrzeugbordnetz eingesetzt werden, dass über eine gegenüber Fig. 8 andersartig ausgeführte Topologie aufweist. Wesentlich ist, dass das Kraftfahrzeugbordnetz einen Hochspannungs- und einen Niederspannungsteil aufweist, welche mittels des Gleichspannungswandlers 801 elektrisch verbunden sind, wodurch elektrische Energie zwischen dem Hochspannungs- und Niederspannungsteil übertragbar ist. The motor vehicle electrical system shown in Fig. 8 is to be understood as exemplary only. The DC-DC converter 801 according to FIG. 1 or 2 or 3 can also be used in a motor vehicle electrical system which has a different topology compared to FIG. It is essential that the vehicle electrical system has a high voltage and a low voltage part, which are electrically connected by means of the DC-DC converter 801, whereby electrical energy between the high voltage and low voltage part is transferable.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
102 erster Wandler 102 first converter
104 zweiter Wandler  104 second converter
1 12 Eingangssignal  1 12 input signal
1 14 Zwischensignal  1 14 intermediate signal
1 1 6 Ausgangssignal  1 1 6 output signal
122 erste Einrichtung zum Regeln des Gleichspannungswandlers 122 first means for controlling the DC-DC converter
124 zweite Einrichtung zum Regeln des Gleichspannungswandlers124 second device for controlling the DC-DC converter
132 erstes Steuersignal 132 first control signal
134 zweites Steuersignal  134 second control signal
136 Sollwert für das Zwischensignal  136 Reference value for the intermediate signal
138 Sollwert für das Ausgangssignal  138 Setpoint for the output signal
200 Vorrichtung zum Regeln eines Gleichspannungswandlers 200 Device for controlling a DC-DC converter
222 erste Bestimmungseinrichtung 222 first determination device
224 zweite Bestimmungseinrichtung  224 second determining device
232 erstes Steuersignal  232 first control signal
234 zweites Steuersignal  234 second control signal
341 Sollwert für das Ausgangssignal  341 Setpoint for the output signal
342 erste Bestimmungseinrichtung  342 first determining device
343 Sollwert für das zweite Steuersignal  343 Reference value for the second control signal
344 zweite Bestimmungseinrichtung  344 second determining device
345 Sollwert für das Zwischenkreissignal  345 Reference value for the DC link signal
346 dritte Bestimmungseinrichtung  346 third determination device
451 Ausgangsspannung  451 output voltage
453 Ausgangsstrom  453 output current
555 Zwischenspannung  555 intermediate voltage
634 Phasenverschiebung  634 phase shift
655 Zwischenspannung  655 intermediate voltage
701 Schritt des Bestimmens  701 step of determining
703 Schritt des Bestimmens  703 step of determining
801 Gleichspannungswandler  801 DC-DC converter
802 Gleichspannungsquelle 803 Gleichspannungsquelle802 DC source 803 DC voltage source
804 Komponenten 804 components
805 Wechselrichter  805 inverters
807 E-Maschine  807 electric machine
808 Fahrzeugrad  808 vehicle wheel
809 Verbrennungskraftmaschine 809 internal combustion engine
810 Anlasser 810 starters

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes, mit einem ersten Wandler (102) und einem nachgeschalteten zweiten Wandler (104), wobei der erste Wandler (102) ausgebildet ist, um ein Eingangssignal (1 12) des Gleichspannungswandlers abhängig von einem einstellbaren ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers (102) in ein Zwischenkreissignal (1 14) zu wandeln und wobei der zweite Wandler (104) ausgebildet ist, um das Zwischenkreissignal (1 14) abhängig von einem zweiten einstellbaren Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers (104) in ein Ausgangssignal (1 1 6) des Gleichspannungswandlers zu wandeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: 1 . A method for controlling a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system, comprising a first converter (102) and a downstream second converter (104), wherein the first converter (102) is adapted to an input signal (1 12) of the DC-DC converter depending on an adjustable first gear ratio of first converter (102) into an intermediate circuit signal (1 14) and wherein the second converter (104) is adapted to the intermediate circuit signal (1 14) depending on a second adjustable transmission ratio of the second converter (104) in an output signal (1 1 6) of the DC-DC converter, characterized in that the method comprises the following step:
Bestimmen (701 ) eines ersten Steuersignals (232) zum Einstellen des ersten Übersetzungsverhältnisses des ersten Wandlers (102) unter Verwendung des Ausgangssignals (1 1 6) des Gleichspannungswandlers, um das Zwischenkreissignal (1 14) auf einen von dem Ausgangssignal (1 1 6) abhängigen Sollwert (345) für das Zwischenkreissignal (1 14) zu regeln.  Determining (701) a first control signal (232) for setting the first transmission ratio of the first converter (102) using the output signal (1 1 6) of the DC-DC converter to convert the intermediate circuit signal (1 14) to one of the output signal (1 1 6) dependent setpoint (345) for the intermediate circuit signal (1 14).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt (703) des Bestimmens eines zweiten Steuersignals (234) zum Einstellen des zweiten Übersetzungsverhältnisses des zweiten Wandlers (104) unter Verwendung des Ausgangssignals (1 1 6) des Gleichspannungswandlers umfasst, um das Ausgangssignal (1 1 6) auf einen Sollwert (341 ) für das Ausgangssignal (1 1 6) zu regeln. 2. The method according to claim 1, characterized in that the method comprises a step (703) of determining a second control signal (234) for setting the second transmission ratio of the second converter (104) using the output signal (1 1 6) of the DC-DC converter, to regulate the output signal (1 1 6) to a setpoint (341) for the output signal (1 1 6).
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der 3. The method according to claim 2, characterized in that the
Schritt (703) des Bestimmens des zweiten Steuersignals (234) ferner unter Verwendung des Zwischenkreissignals (1 14) und des Sollwerts (341 ) für das Ausgangssignal (1 1 6) ausgeführt wird. Step (703) of determining the second control signal (234) is further carried out using the intermediate circuit signal (1 14) and the setpoint (341) for the output signal (1 1 6).
4. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (701 ) des ersten Steuersignals (232) das erste Steuersignal (232) als ein Pulsweitenmodulationssignal zum Einstellen ei- ner das erste Übersetzungsverhältnis bestimmenden Pulsweitenmodulation des ersten Wandlers (102) bestimmt wird, und/oder im Schritt des Bestimmens (703) des zweiten Steuersignals (234) das zweite Steuersignal (234) als ein Phasenverschiebungssignal zum Einstellen einer das zweite Übersetzungsverhältnis bestimmenden Phasenverschiebung des zweiten Wandlers (104) bestimmt wird. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the step of determining (701) of the first control signal (232), the first control signal (232) is used as a pulse width modulation signal for setting a determining the first gear ratio determining pulse width modulation of the first converter (102), and / or in the step of determining (703) the second control signal (234) the second control signal (234) as a phase shift signal for setting a second gear ratio determining phase shift of the second Transducer (104) is determined.
5. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bestimmens (701 ) des ersten Steuersignals (234) ferner unter Verwendung des Eingangssignals (1 12) des Gleichspannungswandlers und des Zwischenkreissignals (1 14) ausgeführt wird. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the step of determining (701) the first control signal (234) is further carried out using the input signal (1 12) of the DC-DC converter and the intermediate circuit signal (1 14).
6. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (701 ) des Bestimmens des ersten Steuersignals (232) der Sollwert (345) für das Zwischenkreissignal (1 14) unter Verwendung des Ausgangssignals (1 1 6), des zweiten Steuersignals (234) und eines Sollwerts (343) für das zweite Steuersignal (234) bestimmt wird, und das erste Steuersignal (232) unter Verwendung des Eingangssignals (1 12), des Zwischenkreissignals (1 14) und des Sollwerts (345) für das Zwischenkreissignal (1 14) bestimmt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in step (701) of determining the first control signal (232) of the desired value (345) for the intermediate circuit signal (1 14) using the output signal (1 1 6), the second Control signal (234) and a setpoint (343) for the second control signal (234) is determined, and the first control signal (232) using the input signal (1 12), the intermediate circuit signal (1 14) and the setpoint (345) for the DC link signal (1 14) is determined.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im 7. The method according to claim 6, characterized in that in
Schritt (701 ) des Bestimmens des ersten Steuersignals (234) der Sollwert (345) für das Zwischenkreissignal (1 14) basierend auf einer Pl-Regelung bestimmt wird. Step (701) of determining the first control signal (234) of the setpoint (345) for the intermediate circuit signal (1 14) is determined based on a Pl control.
8. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bestimmens (701 ) des ersten Steuersignals (232) das Ausgangssignal (1 1 6) eine ausgangsseitige Last des Gleichspannungswandlers repräsentiert und das erste Steuersignal (232) bestimmt wird, um den Sollwert (345) für das Zwischenkreissignal (1 14) bei steigender Last zu erhöhen und bei fallender Last zu reduzieren. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the step of determining (701) of the first control signal (232), the output signal (1 1 6) represents an output side load of the DC-DC converter and the first control signal (232) is determined increase the setpoint (345) for the intermediate circuit signal (1 14) with increasing load and reduce it with decreasing load.
9. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Computer- Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird. 9. Computer program product with program code for carrying out the method according to one of the preceding claims, when the computer program product is executed on a device.
10. Vorrichtung (200) zum Regeln eines Gleichspannungswandlers eines Kraftfahrzeugbordnetzes mit einem ersten Wandler (102) und einem nachgeschalteten zweiten Wandler (104), wobei der erste Wandler (102) ausgebildet ist, um ein Eingangssignal (1 12) des Gleichspannungswandlers abhängig von einem einstellbaren ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers (102) in ein Zwischenkreis- signal (1 14) zu wandeln und wobei der zweite Wandler (104) ausgebildet ist, um das Zwischenkreissignal (1 14) abhängig von einem zweiten einstellbaren Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers (104) in ein Ausgangssignal (1 1 6) des Gleichspannungswandlers zu wandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200) die folgenden Merkmale aufweist: 10. Device (200) for regulating a DC-DC converter of a motor vehicle electrical system with a first converter (102) and a downstream second converter (104), wherein the first converter (102) is adapted to an input signal (1 12) of the DC-DC converter depending on a adjustable first gear ratio of the first transducer (102) in a DC link signal (1 14) to convert and wherein the second transducer (104) is adapted to the DC link signal (1 14) depending on a second adjustable transmission ratio of the second transducer (104) in an output signal (1 1 6) of the DC-DC converter, characterized in that the device (200) has the following features:
eine Bestimmungseinrichtung (222; 342, 344) zum Bestimmen eines ersten Steuersignals (232) zum Einstellen des ersten Übersetzungsverhältnisses des ersten Wandlers (102) unter Verwendung des Ausgangssignals (1 1 6) des Gleichspannungswandlers, um das Zwischenkreissignal (1 14) auf einen von dem Ausgangssignal (1 1 6) abhängigen Sollwert für das Zwischenkreissignal (1 14) zu regeln; und  determining means (222; 342, 344) for determining a first control signal (232) for setting the first gear ratio of the first converter (102) using the output signal (1 1 6) of the DC-DC converter to drive the intermediate circuit signal (1 14) to one of to control the output signal (1 1 6) dependent setpoint for the intermediate circuit signal (1 14); and
eine Bestimmungseinrichtung (224; 346) zum Bestimmen eines zweiten Steuersignals (234) zum Einstellen des zweiten Übersetzungsverhältnisses des zweiten Wandlers (104) unter Verwendung des Ausgangssignals (1 1 6) des Gleichspannungswandlers umfasst, um das Ausgangssignal (1 16) auf einen Sollwert (341 ) für das Ausgangssignal (1 1 6) zu regeln.  a determination means (224; 346) for determining a second control signal (234) for setting the second transmission ratio of the second converter (104) using the output signal (1 1 6) of the DC-DC converter to the output signal (1 16) to a setpoint ( 341) for the output signal (1 1 6) to regulate.
1 1 . Gleichspannungswandler für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit einem ersten Wandler (102) und einem nachgeschalteten zweiten Wandler (104), wobei der erste Wandler (102) ausgebildet ist, um ein Eingangssignal (1 12) des Gleichspannungswandlers abhängig von einem einstellbaren ersten Übersetzungsverhältnis des ersten Wandlers (102) in ein Zwischenkreissignal (1 14) zu wandeln und wobei der zweite Wandler (104) ausgebildet ist, um das Zwischenkreissignal (1 14) abhängig von einem zweiten einstellbaren Übersetzungsverhältnis des zweiten Wandlers (104) in ein Ausgangssignal (1 1 6) des Gleichspannungswandlers zu wandeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler eine Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 10 zum Regeln des Gleichspannungswandlers aufweist. 1 1. A DC-DC converter for a vehicle electrical system comprising a first converter (102) and a downstream second converter (104), wherein the first converter (102) is adapted to an input signal (1 12) of the DC-DC converter depending on an adjustable first gear ratio of the first converter (102 ) in an intermediate circuit signal (1 14) and wherein the second transducer (104) is adapted to the intermediate circuit signal (1 14) depending on a second adjustable transmission ratio of the second converter (104) in an output signal (1 1 6) of the DC-DC converter to convert, characterized in that the DC-DC converter comprises a device (200) according to claim 10 for controlling the DC-DC converter.
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