專利名稱：升壓轉(zhuǎn)換器及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種升壓轉(zhuǎn)換器及其運行方法。
背景技術(shù)：
升壓轉(zhuǎn)換器(通常也稱為增壓轉(zhuǎn)換器、升壓型轉(zhuǎn)換器(Boost-Converter)或者增壓型轉(zhuǎn)換器(Step-up - Converter))是直流電壓轉(zhuǎn)換器的一種特殊形式,并且用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有升高的電壓電勢的輸出電壓。增升壓轉(zhuǎn)換器長久以來就已知，并且應(yīng)用在多種應(yīng)用領(lǐng)域中，例如應(yīng)用在混合動力車輛或者電動車輛中用于將低壓直流電壓(車載電壓)轉(zhuǎn)換為高壓直流電壓。如果升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓在此接近所希望的輸出電壓，則升壓調(diào)節(jié)器開始振蕩，因為并不可以任意地設(shè)置小的變換系數(shù)。為了保證升壓轉(zhuǎn)換器的安全性和可用性，需要避免升壓轉(zhuǎn)換器的這種振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于運行升壓轉(zhuǎn)換器的方法，其中為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定了與升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓無關(guān)的作為額定輸出電壓的第一電壓，如果輸入電壓在第一電壓閾值之下時(第一電壓閾值在低于第一電壓的電壓水平上)，該第一電壓具有相對于輸入電壓提高的電壓水平。如果輸入電壓超過第一電壓閾值，則為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定了與升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓相關(guān)的第二電壓作為額定輸出電壓，該第二電壓具有相對于輸入電壓降低的電壓水平。如果輸入電壓下降到第二電壓閾值之下，該第二電壓在低于第一電壓的電壓水平上，則又為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定第一電壓作為額定輸出電壓。此外，本發(fā)明提供了 一種升壓轉(zhuǎn)換器用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有升高的電壓水平的輸出電壓，所述升壓轉(zhuǎn)換器借助根據(jù)本發(fā)明的方法來運行。發(fā)明優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明，確定了針對升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的第一電壓閾值，其具有在第一電壓之下的足夠的距離，其中該第一電壓給出了升壓轉(zhuǎn)換器的傳統(tǒng)的額定輸出電壓。通過這種方式，限定了第一運行范圍，在該運行范圍中可靠地避免了升壓轉(zhuǎn)換器的振蕩。在達(dá)到第一電壓閾值時，預(yù)先給定第二電壓作為額定輸出電壓，該額定輸出電壓在升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓之下優(yōu)選可預(yù)先給定的數(shù)值。通過這種方式，實現(xiàn)了升壓轉(zhuǎn)換器的第二運行范圍，在該第二運行范圍中升壓轉(zhuǎn)換器被實際上去激活，使得在該運行范圍中也可靠地避免了升壓轉(zhuǎn)換器的振蕩。第一電壓閾值在此有意義地被確定，使得一方面并不存在升壓轉(zhuǎn)換器的振蕩的危險，另一方面新的、略低于輸入電壓的額定輸出電壓然而也足夠能夠可靠地運行后面的電路部件。如果輸入電壓又降到第二電壓閾值之下，該第二電壓閾值同樣在第一電壓之下，則對升壓轉(zhuǎn)換器又預(yù)先給定第一電壓作為額定輸出電壓，并且由此又回到第一運行范圍中。第二電壓閾值在此被有意義地確定，使得一方面在切換到第一額定輸出電壓之后可靠地不再存在升壓轉(zhuǎn)換器振蕩的危險，然而另一方面在達(dá)到第二閾值之前還預(yù)先給定的、略低于輸入電壓的第二額定輸出電壓足以能夠可靠地運行后面的電路部件。
因為在升壓轉(zhuǎn)換器的第一運行范圍中作為額定輸出電壓預(yù)先給定的第一電壓在運行期間可以變化，所以根據(jù)本發(fā)明的一個實施形式設(shè)計了，根據(jù)第一電壓來確定電壓閾值。通過這種方式可以保證的是，一方面盡可能遲地切換到作為額定輸出電壓的第二電壓，并且另一方面盡可能早地又回到作為額定輸出電壓的第一電壓。為了避免額定輸出電壓在第一電壓和第二電壓之間的不斷的來回切換，根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實施形式設(shè)計的是，第二電壓閾值處于比第一電壓閾值更低的電壓水平上。本發(fā)明的實施形式的其他特征和優(yōu)點從下面參照附圖的描述中得到。


其中
圖1示出了根據(jù)第一應(yīng)用情況的在根據(jù)本發(fā)明的升壓轉(zhuǎn)換器上的電壓的時間變化曲線的示意 圖2示出了根據(jù)第二應(yīng)用情況的在根據(jù)本發(fā)明的升壓轉(zhuǎn)換器上的電壓的時間變化曲線的示意圖?！?br> 具體實施例方式圖1示出了借助根據(jù)本發(fā)明的方法運行的、未被進(jìn)一步示出的升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓U_E和額定輸出電壓U_A_S0LL的時間變化曲線。在TO至Tl的第一時間范圍中，輸入電壓連續(xù)升高,然而始終在第一電壓閾值U_liml之下,所述第一電壓閾值固定在第一電壓U—A1之下。在該時間范圍(TO-Tl)中，為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定與輸入電壓無關(guān)的第一電壓U_A1作為額定輸出電壓U_A_S0LL。在此，第一電壓U_A1限定了相對于輸入電壓U_E升高的電壓水平，該電壓水平對于隨后的電路部件的可靠功能作用是必需的。第一電SU_A1在圖1中作為恒定電壓示出，然而也可以是隨時間可變的。至少在該情況中有意義的是，根據(jù)第一電壓U_A1來確定第一電壓閾值U_liml，以便始終可靠地避免升壓轉(zhuǎn)換器的振蕩。在時刻Tl，輸入電壓U_E超過第一電壓閾值緊接著為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定第二電壓U_A2作為新的額定輸出電壓。第二電壓U_A2根據(jù)升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓U_E來預(yù)先給定，并且優(yōu)選在輸入電壓U_E之下預(yù)先給定的數(shù)值。額定輸出電壓U_A_S0LL就此而言跟隨輸入電壓U_E到相對于輸入電壓U_E降低的電壓水平。實際上，額定輸出電壓^A_S0LL在升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓U_E之下的該確定意味著升壓轉(zhuǎn)換器的去激活。通過這種方式，在該第二運行范圍中也可靠地避免了升壓轉(zhuǎn)換器的振蕩。在時刻T2，輸入電壓低于第二電壓閾值U_lim2，該第二電壓閾值同樣在比第一電壓U_A1更低的電壓水平上并且也在比第一電壓閾值^1加1更低的電壓水平上。在該時刻，又為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定第一電壓U_A形式的原始的額定輸出電壓。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，與輸入電壓無關(guān)地可靠地避免了升壓轉(zhuǎn)換器的振蕩，而并不影響隨后的電路部件的工作。除了作為升壓轉(zhuǎn)換器的運行之外，直流電壓轉(zhuǎn)換器也可以構(gòu)建為降壓轉(zhuǎn)換器(通常也稱為降壓變換器，降壓型變換器(St印-Down-Converter)或者降壓型轉(zhuǎn)換器(Buck-Converter))o這種降壓轉(zhuǎn)換器例如在混合動力車輛或者電動車輛中用于將高壓直流電壓轉(zhuǎn)換為低壓直流電壓(車載電壓)。然而存在的高壓和預(yù)先給定的低壓的確定結(jié)合會由于直流電壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)而是有問題的，因為由全橋和半橋構(gòu)成的固定的結(jié)構(gòu)以及變壓器的繞組關(guān)系并不能對于任何可能的工作點都是合適的。在一個這種情況中，引入中間回路電壓形式的、在直流電壓轉(zhuǎn)換器之外并不可見的第三電壓，該第三電壓在高壓之上并且被選擇為使得對于全橋、半橋和變壓器以及預(yù)先給定的低壓的分別存在的組合得到理想的工作點。為了將存在的高壓升高到在更高電壓水平上的中間回路電壓，又使用升壓轉(zhuǎn)換器。就此而言，所希望的降壓轉(zhuǎn)換器通過組合的升壓一降壓轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，其中“實際的”降壓轉(zhuǎn)換器之前連接有升壓轉(zhuǎn)換器，該升壓轉(zhuǎn)換器在“實際的”降壓轉(zhuǎn)換器將電壓水平隨后降低到所希望的低的電壓水平之前首先將輸入電壓升高到更高的電壓水平。如果在此在高壓和中間回路電壓之間的差并且由此升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓和輸出電壓的距離太小，則升壓轉(zhuǎn)換器開始振蕩，因為并不能設(shè)置任意小的變換系數(shù)。就此而言，得到與根據(jù)圖1的應(yīng)用情況中相同的問題。類似于圖1，圖2示意性示出了在借助根據(jù)本發(fā)明的方法運行升壓轉(zhuǎn)換器時組合的升壓一降壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓U_HV (高壓)、輸出電&U_NV (低壓)以及用作升壓轉(zhuǎn)換器的額定輸出電壓的中間回路電壓U_ZK的時間變化曲線。針對圖1進(jìn)行的說明類似地適用。
權(quán)利要求
1.一種用于運行升壓轉(zhuǎn)換器的方法，其中 一只要輸入電壓(υ_Ε)在第一電壓閾值(U_liml)之下，就為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定與升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(U_E)無關(guān)的、具有相對于輸入電壓(U_E)升高的電壓水平的第一電壓(U_A1)作為額定輸出電壓(U_A_SOLL),其中所述第一電壓閾值在低于第一電壓(U_A1)的電壓水平上， 一只要輸入電壓(U_E)超過第一電壓閾值(U_liml)，就為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定與升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(U_E)相關(guān)的、具有相對于輸入電壓(U_E)降低的電壓水平的第二電壓(U_A2)作為額定輸出電壓(U_A_SOLL)，以及 一只要輸入電壓(U_E)下降到第二電壓閾值(U_lim2)之下，就為升壓轉(zhuǎn)換器又預(yù)先給定第一電壓(U_A1)作為額定輸出電壓(U_A_SOLL),其中所述第二電壓閾值在低于第一電壓(U_A1)的電壓水平上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)第一電壓(U_A1)來確定電壓閾值(U_liml，U_lim2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中第二電壓閾值(U_lim2)在比第一電壓閾值(U_liml)更低的電壓水平上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中第二電壓(U_A2)確定為使得其在輸入電壓(U_E)之下可預(yù)先給定的數(shù)值。
5.一種升壓轉(zhuǎn)換器，用于將輸入電壓(U_E ；U_HV)轉(zhuǎn)換為具有升高的電壓水平的輸出電壓(U_A ;U_ZK)，所述升壓轉(zhuǎn)換器借助根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法來運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種升壓轉(zhuǎn)換器及其運行方法，其中只要輸入電壓(U_E)在第一電壓閾值(U_lim1)之下，就為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定與升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(U_E)無關(guān)的、具有相對于輸入電壓(U_E)升高的電壓水平的第一電壓(U_A1)作為額定輸出電壓(U_A_SOLL)，其中所述第一電壓閾值在低于第一電壓(U_A1)的電壓水平上。只要輸入電壓(U_E)超過第一電壓閾值(U_lim1)，就為升壓轉(zhuǎn)換器預(yù)先給定與升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓(U_E)相關(guān)的、具有相對于輸入電壓(U_E)降低的電壓水平的第二電壓(U_A2)作為額定輸出電壓(U_A_SOLL)。只要輸入電壓(U_E)下降到第二電壓閾值(U_lim2)之下，就為升壓轉(zhuǎn)換器又預(yù)先給定第一電壓(U_A1)作為額定輸出電壓(U_A_SOLL)，其中所述第二電壓閾值在低于第一電壓(U_A1)的電壓水平上。
文檔編號H02M3/156GK103004072SQ201180036486
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者T.克諾普, M.魯費爾, S.賓哈克, W.莫倫科普夫 申請人:羅伯特·博世有限公司