[发明专利]多相转换器

说明书

本发明涉及用于如在燃料电池车辆中使用的能量系统的多相转换器以及用于运行该多相转换器的方法。

技术领域

本发明涉及用于如在燃料电池车辆中使用的能量系统的多相转换器以及用于运行该多相转换器的方法。

背景技术

在燃料电池车辆中，燃料电池系统通常经由直流电压转换器（DC/DC转换器）来与其余的HV系统（HV电池组、电驱动支路、其它HV组件）连接。该DC/DC转换器的主要功能是在燃料电池与HV电池组之间的电压适配。通常，该DC/DC转换器实施为升压转换器。为了将电流和电压纹波减小到最低限定并且为了实现其它技术特性，通常将该升压转换器实施为多相转换器。

为了能够将燃料电池与其余的HV系统可靠地分开，使用切断元件。切断元件的示例是机电接触器（MC）和半导体开关（DS）。这些切断元件必须针对燃料电池的最大持续运行电流来被设计。因为在运行时可能出现很高的燃料电池电流，所以快速达到相对应的构件极限或者甚至超过相对应的构件极限。

发明内容

本发明提出了如下任务：提供一种克服该缺点的直流电压转换器。

按照本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的设备和具有权利要求8、9或10的特征的方法来解决。本发明的设计方案根据从属权利要求和描述来得出。

已经公知将直流电压转换器设计为使得其构件可以针对更低的电流强度来被确定参数或在运行时不超过各个器件的载流能力的各种不同的方案。

DE 10 2011 018 355 A1公开了一种用于对电压、例如用来在太阳能逆变电路中使用的电压进行升压和/或降压的直流电压转换器。直流电压转换器具有至少一个第一连接端、至少一个第二连接端和至少一个第三连接端，其中一方面在第一与第二连接端之间的能量流而另一方面与第三连接端之间的能量流都是可能的。直流电压转换器包含：第一半桥，该第一半桥与第一连接端并联并且具有至少一个第一切换装置与至少一个第二切换装置的串联电路；和第二半桥，该第二半桥与第二连接端并联并且具有至少一个第三切换装置与至少一个第四切换装置的串联电路。在此，第一半桥的中点经由至少一个扼流圈与第二半桥的中点连接。所提出的设计使得扼流圈的参数过盈（Überdimensionierung）变得不是必要。

DE 10 2014 201 615 A1提出了多相直流电压转换器的设计，该设计能够实现在接近运行模式变换的运行时对转换器的经改善的调节。如果在多相直流电压转换器中的相电流达到预先确定的阈值，则扩展各个相电流的额定值，使得分别只有最小数目的直流电压转换器同时经历模式变换。以这种方式，可以在多相直流电压转换器之内在两种运行模式之间转变时维持电流调节的动态性并且改善电压恒定性。

从DE 10 2007 025 229 A1中得知一种多相直流电压转换器，该多相直流电压转换器具有多个彼此并行布置的、有延时地被时控的转换器单元并且在这些转换器单元的输入侧和/或输出侧配备电压传感器或电流传感器。该电压传感器或电流传感器经由模拟-数字转换器与分离器连接，该分离器被设置用于将模拟-数字转换器的输出信号分解成被分配给该转换器的各个相的电压或电流值。该分离器与调节装置连接，该调节装置在输出侧提供调节信号，这些调节信号影响这些转换器单元的时钟信号。利用所提出的设计，可以减少所需的电流传感器的数目。

为了保证在运行时不超过切断元件的载流能力，也可能会考虑两个或更多个切断元件的并联。在机电接触器的情况下，简单的并联几乎不能实现，因为到各个接触器上的电流分配不能被调整和控制，而是例如通过不同的转变状态或者不相等的引线长度来被确定。

因而，按照本发明，在实施为多相转换器的DC/DC转换器中将这些相中的一部分相、例如二分之一或者也包括三分之一分别与自己的机电接触器组合。由此，电流可以通过相应的切断元件被减小到最大载流能力的范围内，而不必担心将电流不均匀地分布到相应的切断元件上。均匀的电流分布可以通过各个相的或多或少独立的电流调节来保证。