用于使至少兩個轉(zhuǎn)換器同步的設(shè)備的制造方法
【專利說明】用于使至少兩個轉(zhuǎn)換器同步的設(shè)備
[0001]本發(fā)明要求于2012年10月2日提交的法國申請?zhí)?259318的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其內(nèi)容(文本、附圖和權(quán)利要求)并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及一種用于使至少兩個轉(zhuǎn)換器同步的設(shè)備，以及更具體地，一種用于使車輛的至少兩個變頻電壓降壓/升壓(DC/DC)電流轉(zhuǎn)換器同步的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]在汽車工業(yè)中的現(xiàn)有的交錯多相位轉(zhuǎn)換器以固定頻率運(yùn)行(例如，每相位150kHz)。然而，在狹窄射頻譜上存在傳導(dǎo)和輻射發(fā)射，并且濾波器是必要的以滿足車輛部件的所需的EMI標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]另外，以固定頻率操作的轉(zhuǎn)換器不能維持超過50%的占空比的調(diào)節(jié)穩(wěn)定性，并且這限制轉(zhuǎn)換器的功率輸出部。
[0005]另外，這些固定頻率交錯轉(zhuǎn)換器原理上要求最小控制占空比(例如1% )，以維持輸出電壓的鎖相環(huán)穩(wěn)定性。由此，該原理涉及消耗至少幾安培的負(fù)載電流，其意味著較差的性能。
[0006]變頻轉(zhuǎn)換器很難交錯。以不同頻率操作的若干轉(zhuǎn)換器的同步操作很難實(shí)施，這是因?yàn)椋串?dāng)在頻率的擴(kuò)展范圍上要求同步時，其要求復(fù)雜系統(tǒng)。同步通常要求數(shù)字設(shè)備在每個時期計(jì)算每個轉(zhuǎn)換器的精確的同步時刻。一般，操作頻率范圍非常有限。
[0007]此外，在所述設(shè)備故障的情況下，同步設(shè)備通常生成所有轉(zhuǎn)換器的總關(guān)機(jī)。
[0008]文獻(xiàn)US7933132描述了包括多個變頻轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，與每個轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)以使每個轉(zhuǎn)換器的相同頻率的操作同步的同步電路，以及用于使同步電路的操作同步的控制設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是解決以上提到的問題，以及即，提供一種允許在轉(zhuǎn)換器的整個操作頻率范圍上使至少兩個變頻電壓升壓/降壓DC/DC電流轉(zhuǎn)換器的操作交錯和同步的同步設(shè)備。
[0010]為此，本發(fā)明的第一方面涉及一種用于使至少兩個DC/DC電流轉(zhuǎn)換器同步的設(shè)備，通過事實(shí)其包括:
[0011]?用于接收由轉(zhuǎn)換器中的每個生成的切換信號的器件；
[0012]?用于檢測來自接收到的切換信號的躍迀類型的器件；
[0013]?用于當(dāng)檢測到躍迀時生成同步信號的器件；以及
[0014]籲其用于將同步信號遞送到轉(zhuǎn)換器中的一個的器件，所述器件被配置為每當(dāng)檢測到躍迀，將同步信號按順序遞送到不同轉(zhuǎn)換器。
[0015]這樣的同步設(shè)備在轉(zhuǎn)換器的整個操作頻率范圍上使多個DC/DC變頻轉(zhuǎn)換器的操作同步。降壓或升壓電壓轉(zhuǎn)換器能夠交錯操作，不管轉(zhuǎn)換器的操作頻率(例如，在4kHz到40kHz的范圍)。另外，同步故障不引起所有轉(zhuǎn)換器的被迫停止。并且其允許在濾波能力中減少紋波電流。
[0016]在非常有利的方式中，其也包括能夠?qū)⑼叫盘柼峁┑筋A(yù)定轉(zhuǎn)換器的用于同步的器件。
[0017]特別感興趣的實(shí)現(xiàn)方式在于這樣的事實(shí):同步起動器器件包括用于接收流過在轉(zhuǎn)換器之間的轉(zhuǎn)換器的電感的電流值的器件，和當(dāng)所述電流值達(dá)到預(yù)定值時生成起動器信號的器件。這允許同步的良好起動。
[0018]在有利的方式中，同步的起動器器件包括用于接收表示流過在轉(zhuǎn)換器之間的轉(zhuǎn)換器電感的電流的電壓的器件，和當(dāng)所述電流值達(dá)到預(yù)定值時生成起動器信號的器件。
[0019]在有利的方式中，接收器件包括微分電路，所述微分電路用于處理從每個轉(zhuǎn)換器接收的切換信號。
[0020]在非常有利的方式中，接收器件包括整形電路，所述整形電路用于處理從每個轉(zhuǎn)換器接收的切換信號。
[0021]在非常有利的方式中，檢測切換信號的躍迀類型的檢測器件包括OU電路。
[0022]在非常有利的方式中，當(dāng)檢測到躍迀時用于生成同步信號的器件包括D觸發(fā)器。
[0023]在特別感興趣的實(shí)現(xiàn)方式中，轉(zhuǎn)換器是變頻轉(zhuǎn)換器。
[0024]作為第二部分，本發(fā)明涉及一種由上述同步設(shè)備組成的系統(tǒng)，至少兩個交錯電壓升壓轉(zhuǎn)換器或至少兩個交錯電壓降壓轉(zhuǎn)換器，以及與每個轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)的加法器，所述加法器用于將同步信號添加到控制信號，所述控制信號被遞送到轉(zhuǎn)換器。
[0025]作為第三部分，本發(fā)明涉及一種包括上述同步設(shè)備或上述系統(tǒng)的機(jī)動車輛。
【附圖說明】
[0026]當(dāng)閱讀本發(fā)明的實(shí)施方法的以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見，所述本發(fā)明的實(shí)施方法被提供作為非限制范例，并通過附圖進(jìn)行圖示，其中:
[0027]籲圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括同步設(shè)備和兩個電壓降壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)；
[0028]籲圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的同步設(shè)備；
[0029]籲圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括同步設(shè)備和兩個電壓降壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的實(shí)施范例；
[0030]?圖4圖示了流過在圖1中圖示的系統(tǒng)的每個電壓降壓轉(zhuǎn)換器的電感的電流的同步演變；
[0031]?圖5圖示了在圖1中圖示的系統(tǒng)的輸出電容器中的有效電流；
[0032]?圖6圖示了 DC/DC電壓降壓轉(zhuǎn)換器的同步故障的影響；
[0033]?圖7圖示了在2ms期間轉(zhuǎn)換器同步故障的影響；
[0034]籲圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括同步設(shè)備和兩個電壓升壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)；
[0035]籲圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括同步設(shè)備和兩個電壓升壓轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)的實(shí)施范例；
[0036]籲圖10圖示了流過在圖8中圖示的系統(tǒng)的每個電壓降壓轉(zhuǎn)換器的電感的電流的同步演變；
[0037]籲圖11圖示了在圖8中圖示的系統(tǒng)的輸出電容器中的有效電流；
[0038]?圖12圖示了遲滯信號、Q和Qbarre輸出部值、LI電感的值、L2電感的值和當(dāng)LI電感值等于L2電感值時L1、L2電感中的電流；
[0039]?圖13和圖14示出了電感分量的+50% (自切換)的偏差不引起同步停止；以及
[0040]?圖15和圖16示出了電感分量的-50%的偏差不引起同步停止。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的包括同步設(shè)備3和兩個變頻電壓降壓轉(zhuǎn)換器5A、5B的系統(tǒng)I。在電流模式中調(diào)節(jié)每個轉(zhuǎn)換器5。
[0042]每個轉(zhuǎn)換器5包括:電感7 ;二極管9 ;開關(guān)11 ;發(fā)電機(jī)13 (例如遲滯比較器)，其用于生成切換信號以控制開關(guān)11，以便生成通過電感7的電流；以及，控制器15，其將非反相輸入部提供到遲滯比較器，流過電感7的電流的VREG調(diào)節(jié)電壓。
[0043]在圖1中圖示的實(shí)施方法中，僅僅具有一個調(diào)節(jié)器15，并且轉(zhuǎn)換器5A、5B共享相同的調(diào)節(jié)器15。
[0044]每個轉(zhuǎn)換器5A、5B包括器件17，以將表示流過電感7A和電感7B的^和I ?2電流的Vu電壓和電壓(I I U電流的圖像)分別提供到遲滯比較器13Α的反相輸入部和遲滯比較器13Β的反相輸入部。器件17包括電阻R，以將流過電感7Α、7Β的、和I 電流的采樣轉(zhuǎn)換為電壓Vu、'2。
[0045]系統(tǒng)I也包括濾波電容器Cl。
[0046]如圖1中圖示的，轉(zhuǎn)換器5A和5B通過輸入端E被連接到第一電能存儲設(shè)備ST1，通過輸出端S被連接到第二電能存儲設(shè)備ST2。電能存儲設(shè)備STl和ST2被連接到接地設(shè)備M。第一能量存儲設(shè)備STl是電池，諸如電化學(xué)電池，并且第二能量存儲設(shè)備ST2是超級電容器或電池或負(fù)載。
[0047]每個開關(guān)11A、11B在一側(cè)被電連接到輸入端E，并且在另一側(cè)以串聯(lián)方式被連接到電感7A、7B，其繼而在另一側(cè)被連接到輸出端S。每個二極管9A、9B在陰極側(cè)被電連接在開關(guān)和電感之間，并且每個二極管9A、9B在陽極側(cè)被電連接到接地設(shè)備M。遲滯比較器13A被電連接到開關(guān)IlA來傳送允許開關(guān)IlA關(guān)閉和打開的切換信號，以在電感7A中生成電流。遲滯比較器13B被電連接到開關(guān)IlB來傳送允許開關(guān)IlB關(guān)閉和打開的切換信號，以在電感7B中生成電流。
[0048]遲滯比較器13A在其反相輸入部處接收表示流過電感7A的Iu電流的V u電壓，并且在其非反相輸入部處接收由調(diào)節(jié)器15提供的VREG調(diào)節(jié)電壓。遲滯比較器13B在其反相輸入部處接收表示流過電感7B的L電流的電壓，并且在其非反相輸入部處接收由調(diào)節(jié)器15提供的VREG調(diào)節(jié)電壓。
[0049]控制器15能夠接收來自轉(zhuǎn)換器(反饋)的Vout輸出電壓中的反饋電壓信號，和設(shè)置點(diǎn)信號Vconsigne?？刂破?5能夠根據(jù)Vout輸出電壓值并且根據(jù)設(shè)置點(diǎn)信號Vconsigne值確定VREG電壓調(diào)節(jié)值。VREG電壓調(diào)節(jié)同時被供應(yīng)到遲滯比較器13A和遲滯比較器13B，并且以VREG電壓調(diào)節(jié)值調(diào)節(jié)流過電感7A、7B的電流。
[0050]濾波電容器Cl在一側(cè)被電連接在電容器5A的電感7A和輸出端S之間，并且在另一側(cè)被電連接到接地設(shè)備M。
[0051]雙相系統(tǒng)I也包括加法器19A、19B，其與每個轉(zhuǎn)換器5A、5B相關(guān)聯(lián)。每個加法器19AU9B能夠?qū)⒂赏皆O(shè)備3遞送的同步信號添加到由控制器15供應(yīng)的VREG電壓調(diào)節(jié)值。加法器19A能夠?qū)⒔Y(jié)果遞送到遲滯比較器13A的非反相輸入部，并且加法器19B能夠?qū)⒔Y(jié)果遞送到遲滯比較器13B的非反相輸入部。
[0052]在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的同步設(shè)備3的詳細(xì)圖示。
[0053]同步設(shè)備3能夠在第一輸入端bl處接收來自遲滯比較器13A的切換信號，并且在第二輸入端b2處接收來自遲滯比較器13B的切換信號。
[0054]同步設(shè)備3包括接收器件，其接收由轉(zhuǎn)換器中的每個生成的切換信號。接收器件包括:微分電路21A和整形電路23A，其用于接收和處理由遲滯比較器13A遞送的切換信號；以及，微分電路21B和整形電路23B，其用于接收和處理由遲滯比較器13B遞送的切換信號。
[0055]同步設(shè)備3也包括檢測接收到的切換信號的躍迀類型的器件。檢測躍迀類型的器件包括OU電路25。
[0056]微分電路21A在一側(cè)被連接到第一輸入端bl，并且在另一側(cè)被連接到整形電路23A。整形電路23A也被連接到OU電路的輸入端。微分電路21B在一側(cè)被連接到第一輸入端b2，并且在另一側(cè)被連接到整形電路23B。整形電路23B被連接到OU電路的其他輸入端。
[0057]同步設(shè)備3也包括，當(dāng)檢測到躍迀時用于生成同步信號的器件，以及將同步信號遞送到轉(zhuǎn)換器5A、5B中的一個的器件。
[0058]當(dāng)檢測到躍迀時用于生成同步信號的器件包括D27觸發(fā)器。
[0059]OU電路的輸出部被連接到觸發(fā)器D的CLK時鐘輸入部。觸發(fā)器D的Q輸出部被連接到電阻R2 (例如，200k Ω )，并且D觸發(fā)器Q (Qbarre)補(bǔ)