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Title:
BIDIRECTIONAL MULTI-PHASE DC-TO-DC CONVERTER, METHOD FOR THE FUNCTIONAL MONITORING OF A BIDIRECTIONAL MULTI-PHASE DC-TO-DC CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/115339
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bidirectional multi-phase DC-to-DC converter (GW), comprising: a first power connection point (SA1) for connecting to a first voltage (U1); a second power connection point (SA2) for connecting to a second voltage (U2, U2a); two bidirectional DC-to-DC converter phases (WP1, WP3) for DC-to-DC conversion between the first voltage (U1) and the second voltage (U2, U2a), which DC-to-DC converter phases are connected electrically in parallel with each other between the first power connection point (SA1) and the second power connection point (SA2); two ammeters (SM1, SM3) in different DC-to-DC converter phases (WP1, WP3); a functional monitoring unit (UE), which is designed, for the functional monitoring of the ammeters (SM1, SM3), to operate the DC-to-DC converter phases (WP1, WP3) in such a way that one of the DC-to-DC converter phases (WP1) converts the first voltage (U1) into the second voltage (U2, U2a) and a further of the DC-to-DC converter phases (WP3) converts the second voltage (U2, U2a) into the first voltage (U1); an evaluation unit (AE), which is designed to compare the sum of all measured values of the ammeters (SM1, SM3) with a specified reference current value and to recognize a fault of the ammeters (SM1, SM3) if the sum deviates from the reference current value.

Inventors:
OBERMEIER STEFAN (DE)
SEDLMEIER TOBIAS (DE)
LOSIK ARTUR (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/083773
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
December 06, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
H02M3/158; G01R31/40; H02H3/32; H02M1/00
Foreign References:
US20170063239A12017-03-02
DE102014201615A12015-07-30
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Bidirektionaler Mehrphasengleichspannungswandler (GW), umfassend :

einen ersten Stromanschluss (SA1) zum Anschließen an eine erste Spannung (Ul);

einen zweiten Stromanschluss (SA2) zum Anschließen an eine zweite Spannung (U2, U2a) ;

mindestens zwei bidirektionale Gleichspannungswand lerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) zur Gleichspannungs umwandlung zwischen der ersten (Ul) und der zweiten (U2, U2a) Spannung, die zueinander parallel zwischen dem ersten (SA1) und dem zweiten (SA2) Stromanschluss elektrisch angeschlossen sind;

mindestens zwei erste Strommesser (SM1, SM3) , die in unterschiedlichen Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) elektrisch angeschlossen sind und eingerichtet sind, durch die jeweiligen Gleichspan nungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) fließende Ströme (II, 13) zu messen;

eine Funktionsüberwachungseinheit (UE) , die einge richtet ist, zur Funktionsüberwachung der ersten Strommesser (SM1, SM3) die Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) derart zu betreiben, dass mindestens eine erste der Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2) die erste Spannung (Ul) in die zweite Spannung (U2, U2a) umwandelt und mindestens eine zweite der Gleichspan nungswandlerphasen (WP3, WP4) die zweite Spannung (U2, U2a) in die erste Spannung (Ul) umwandelt;

eine Auswerteeinheit (AE) zum Auswerten der Messwerte der ersten Strommesser (SM1, SM3) , die eingerichtet ist, die Summe aller Messwerte der ersten Strommesser (SM1, SM3) mit einem vorgegebenen Referenzstromwert oder einem vorgegebenen Referenzstromwertebereich zu vergleichen und bei einer Abweichung der Summe von dem Referenz stromwert bzw. dem Referenzstromwertebereich einen Fehlerfall bei den ersten Strommessern (SM1, SM3) zu erkennen . 2. Mehrphasengleichspannungswandler (GW) nach Anspruch 1, wobei die Funktionsüberwachungseinheit (UE) ferner ein gerichtet ist, zur Funktionsüberwachung der ersten

Strommesser (SM1, SM3) die Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) derart zu betreiben, dass die zweite Spannung (U2, U2a) bei einem vorgegebenen Referenzspan nungswert oder in einem vorgegebenen Referenzspannungs wertbereich gehalten wird.

3. Mehrphasengleichspannungswandler (GW) nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Spannungsmesser (VM) zum Messen der zweiten Spannung (U2, U2a) , wobei die Auswerteeinheit (AE) ferner eingerichtet ist, einen von dem Spannungsmesser (VM) gemessenen Spannungsmesswert mit dem Referenzspannungswert oder dem Referenzspannungswertbereich zu vergleichen und im Falle, dass der Spannungsmesswert gleich dem Referenz spannungswert ist oder im Referenzspannungswertbereich liegt, die Summe aller Messwerte der ersten Strommesser (SM1, SM3) mit dem vorgegebenen Referenzstromwert oder dem vorgegebenen Referenzstromwertebereich zu vergleichen.

4. Mehrphasengleichspannungswandler (GW) nach einem der vo rangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Strommesser (SM5) , der in einem Strompfad (SP) zwischen dem ersten Stromanschluss (SA1) einerseits und den Gleich spannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) andererseits angeordnet ist und eingerichtet ist, einen durch den Strompfad (SP) fließenden Strom (15) zu messen, wobei die Funktionsüberwachungseinheit (UE) ferner zur Funktions überwachung des zweiten Strommessers (SM5) eingerichtet ist.

5. Mehrphasengleichspannungswandler (GW) nach Anspruch 4, wobei die Funktionsüberwachungseinheit (UE) ferner ein gerichtet ist, zur Funktionsüberwachung des zweiten

Strommessers (SM5) die Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) derart zu betreiben, dass die zweite Spannung (U2, U2a) um einen vorgegebenen Spannungssollwert erhöht wird . 6. Mehrphasengleichspannungswandler (GW) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Auswerteeinheit (AE) ferner eingerichtet ist, Messwert des zweiten Strommessers (SM5) mit einem weiteren vorgegebenen Referenzstromwert oder einem weiteren vor gegebenen Referenzstromwertebereich zu vergleichen und bei einer Abweichung dieses Messwertes von dem weiteren Re ferenzstromwert bzw. dem weiteren Referenzstromwertebereich einen Fehlerfall bei dem zweiten Strommesser (SM5) zu erkennen .

7. Verfahren zur Funktionsüberwachung bei einem Mehrphasen gleichspannungswandler (GW) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit Schritten:

Betreiben der Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) derart, dass mindestens eine erste der Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2) die erste Spannung (Ul) in die zweite Spannung (U2, U2a) umwandelt und mindestens eine zweite der Gleichspannungswand lerphasen (WP3, WP4) die zweite Spannung (U2, U2a) in die erste Spannung (Ul) umwandelt;

Messen der Ströme (II, 13) mit den ersten Strommessern (SM1, SM3) , die während der Spannungsumwandlung gemäß dem Schritt des Betreibens durch die jeweiligen Gleichspannungswandlerphasen (WP1, WP2, WP3, WP4) fließen;

Auswerten der Messwerte der ersten Strommesser (SM1, SM3) , wobei die Summe aller Messwerte der ersten Strommesser (SM1, SM3) mit einem vorgegebenen Refe renzstromwert oder einem vorgegebenen Referenzstrom wertebereich verglichen wird;

Erkennen eines Fehlerfalls bei den ersten Strommessern (SM1, SM3) im Falle einer Abweichung der Summe von dem Referenzstromwert bzw. dem Referenzstromwertebereich.

Description:
Beschreibung

Bidirektionaler Mehrphasengleichspannungswandler, Verfahren zur Funktionsüberwachung bei einem bidirektionalen Mehrpha sengleichspannungswandler

Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bidirektionalen Mehrphasengleichspannungswandler und ein Verfahren zur Funk tionsüberwachung bei einem bidirektionalen Mehrphasengleich spannungswandler .

Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:

Bidirektionale Mehrphasengleichspannungswandler mit mehreren Gleichspannungswandlerphasen, die zueinander parallel ange schlossen sind und voneinander unabhängig Spannungen umwandeln, sind bekannt und werden unter anderem im Automobilbereich zur Gleichspannungsumwandlung zwischen Bordnetzzweigen eines Fahrzeugbordnetzes mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen eingesetzt .

Zur Regelung der Mehrphasengleichspannungswandler sind unter anderem Strommesser zum Messen von Phasenströmen vorgesehen, die während der Spannungsumwandlung durch die jeweiligen Gleich spannungswandlerphasen fließen. Neben der Regelung dienen die Strommesser auch zum Schutz der Mehrphasengleichspannungs wandler bzw. der jeweiligen Gleichspannungswandlerphasen vor Überlastung .

Dabei sind die Strommesser wie viele andere technische Kom ponenten auch störanfällig. Eine störungsfreie Funktionalität der Strommesser ist jedoch hochrelevant für eine fehlerfreie Funktion der Mehrphasengleichspannungswandler.

Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, einen zuverlässigen Mehrphasengleichspannungswandler bereitzustel len . Beschreibung der Erfindung:

Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un teransprüche .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein bidirektionaler Mehrphasengleichspannungswandler bereitgestellt .

Der Mehrphasengleichspannungswandler umfasst einen ersten Stromanschluss zum Anschließen des Mehrphasengleichspan nungswandlers an eine erste Spannung, und einen zweiten

Stromanschluss zum Anschließen des Mehrphasengleichspan nungswandlers an eine zweite Spannung.

Der Mehrphasengleichspannungswandler umfasst ferner mindestens zwei Steuer- bzw. regelbare, bidirektionale Gleichspannungs wandlerphasen zur bidirektionalen Gleichspannungsumwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung. Dabei sind die Gleichspannungswandlerphasen zueinander parallel zwischen dem ersten und dem zweiten Stromanschluss elektrisch angeschlossen.

Der Mehrphasengleichspannungswandler umfasst ferner mindestens zwei erste Strommesser, die in unterschiedlichen Gleichspan nungswandlerphasen elektrisch angeschlossen sind. Die ersten Strommesser sind eingerichtet, Ströme zu messen, die während der Spannungsumwandlung durch die jeweiligen Gleichspannungs wandlerphasen fließen.

Der Mehrphasengleichspannungswandler umfasst ferner eine (Strommesser-) Funktionsüberwachungseinheit, die über ihre Steuersignalausgänge mit Steuersignaleingängen der Gleich spannungswandlerphasen, bzw. Gatetreiber der Halbleiterschalter der Gleichspannungswandlerphasen, signaltechnisch verbunden ist. Die Funktionsüberwachungseinheit ist eingerichtet, zur Funktionsüberwachung der ersten Strommesser die Gleichspan nungswandlerphasen derart zu betreiben bzw. zu steuern oder zu regeln, dass mindestens eine erste der Gleichspannungswand- lerphasen die erste Spannung in die zweite Spannung (bspw. in einem Abwärtswandlungsmodus) umwandelt und mindestens eine zweite der Gleichspannungswandlerphasen die zweite Spannung in die erste Spannung (bspw. in einem Aufwärtswandlungsmodus) umwandelt, insb. zur gleichen Zeit. Die Funktionsüberwa chungseinheit ist ferner eingerichtet, während der Span nungsumwandlung der Gleichspannungswandlerphasen mittels den ersten Strommessern Strommessungen an den jeweiligen Gleich spannungswandlerphasen durchzuführen .

Der Mehrphasengleichspannungswandler umfasst ferner eine Auswerteeinheit zum Auswerten der Messwerte der ersten

Strommesser, die über Datensignaleingänge mit Datensignal ausgängen der Strommesser datensignaltechnisch verbunden ist. Die Auswerteeinheit ist ferner eingerichtet, die Summe aller von den ersten Strommessern erhaltenen Messwerte mit einem vor gegebenen Referenzstromwert oder einem vorgegebenen Refe renzstromwertebereich zu vergleichen und bei einer Abweichung der Summe von dem Referenzstromwert bzw. dem Referenzstrom wertebereich einen Fehlerfall bei einem oder mehreren der ersten Strommessern zu erkennen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine fehlerfreie Funktion der phasenspezifischen Strommesser eine der Grund voraussetzungen für einen zuverlässig funktionierenden Mehr phasengleichspannungswandler ist .

Zum Erkennen, ob die Strommesser fehlerfrei funktionieren, wird deren Messwerte auf Plausibilität hin überprüft. Hierzu wird die Fähigkeit der Gleichspannungswandlerphasen zunutze gemacht, voneinander unabhängig zwischen der Eingangs- und Ausgangs spannung bidirektional und ab- bzw. aufwärts umwandeln zu können. Darüber hinaus lassen sich die Gleichspannungswandlerphasen jeweils mit einer vorbestimmbaren und zugleich regelbaren Leistung bzw. mit einem vorbestimmbaren und zugleich regelbaren Phasenstrom betreiben.

Ferner wird das 1. Kirchhoffsehe Gesetz angewendet, wonach die Summe aller zu einem Referenzstrompunkt im bzw. am Mehrpha- sengleichspannungswandler zufließenden Ströme gleich der Summe aller von diesem Referenzstrompunkt abfließenden Ströme ist, insb. wenn insgesamt keine Leistung vom Mehrphasengleich spannungswandler abgeführt oder dem Mehrphasengleichspan nungswandler zugeführt wird, wie z. B. durch eine Erhöhung oder Reduzierung der Spannung am ersten und/oder am zweiten

Stromanschluss des Mehrphasengleichspannungswandlers.

Durch gezieltes Betreiben der Gleichspannungswandlerphasen, wobei einige der Gleichspannungswandlerphasen die erste Spannung in die zweite Spannung (und somit vorwärts) umwandeln und die restlichen der Gleichspannungswandlerphasen die zweite Spannung in die erste Spannung (und somit rückwärts) umwandeln, können die am ersten Stromanschluss anliegende erste Spannung oder die am zweiten Stromanschluss anliegende zweite Spannung unverändert auf einen vorgegebenen Spannungspegel gehalten werden (sofern kein externer Strom- bzw. Energiezufluss erfolgt, der Leis tungsverluste in den Gleichspannungswandlerphasen kompensiert. Mit einer entsprechenden Kompensation der Leistungsverluste in den Gleichspannungswandlerphasen durch einen externen Strom- bzw. Energiezufluss können die beiden Spannungen unter Umständen unverändert auf jeweiligen Spannungspegel gehalten werden). Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Leistung dem Mehrphasengleichspannungswandler zu- bzw. abgeführt wird.

Durch Ermitteln einer Summe aller Phasenströme, die während des oben beschriebenen Betriebs des Mehrphasengleichspannungs wandlers durch die jeweiligen Gleichspannungswandlerphasen fließen, und durch Vergleichen dieser Summe mit einem vorge gebenen Referenzstromwert (von bspw. 0 Ampere) oder einem vorgegebenen Referenzstromwertebereich (um bspw. 0 Ampere) kann zuverlässig festgestellt werden, ob Messfehler bei einem oder mehreren der Strommesser vorliegen und somit ob einer oder mehrere der Strommesser Störungen aufweisen bzw. defekt sind.

Damit ist ein zuverlässiger Mehrphasengleichspannungswandler bereitgestellt . Die beschriebene Lösung weist einen entscheidenden Vorteil auf, da diese keine zusätzlichen Entlastungsnetzwerke mit Messwi derständen braucht, die bei jeder Strommessung entsprechende Verlustleistungen verursachen.

Bspw. ist die Funktionsüberwachungseinheit ferner eingerichtet, die Gleichspannungswandlerphasen zur Funktionsüberwachung der ersten Strommesser derart zu betreiben, dass die zweite Spannung bei einem vorgegebenen Referenzspannungswert oder in einem vorgegebenen Referenzspannungswertbereich gehalten wird.

Bspw. umfasst der Mehrphasengleichspannungswandler einen Spannungsmesser zum Messen der zweiten Spannung. Die Auswer teeinheit ist bspw. ferner eingerichtet, einen von dem Span nungsmesser gemessenen Spannungsmesswert mit dem Referenz spannungswert oder dem Referenzspannungswertbereich zu ver gleichen und im Falle, dass der Spannungsmesswert gleich groß wie der Referenzspannungswert ist oder im Referenzspannungswert bereich liegt, die Summe aller Messwerte der ersten Strommesser mit dem vorgegebenen Referenzstromwert oder dem vorgegebenen Referenzstromwertebereich zu vergleichen.

Bspw. umfasst der Mehrphasengleichspannungswandler ferner einen zweiten Strommesser, der in einem Strompfad zwischen dem ersten Stromanschluss einerseits und den (allen) Gleichspannungs wandlerphasen andererseits elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, einen (während der Spannungsumwandlung) durch den Strompfad fließenden Strom zu messen. Dabei ist die

Funktionsüberwachungseinheit bspw. ferner zur Funktionsüber wachung des zweiten Strommessers eingerichtet.

Bspw. ist die Funktionsüberwachungseinheit ferner eingerichtet, zur Funktionsüberwachung des zweiten Strommessers die (alle) Gleichspannungswandlerphasen derart zu betreiben, dass die zweite Spannung um einen vorgegebenen Spannungssollwert erhöht wird .

Bspw. ist die Auswerteeinheit ferner eingerichtet, Messwert des zweiten Strommessers mit einem weiteren vorgegebenen Refe- renzstromwert oder einem weiteren vorgegebenen Referenz stromwertebereich zu vergleichen und bei einer Abweichung dieses Messwertes von dem weiteren Referenzstromwert bzw. dem weiteren Referenzstromwertebereich einen Fehlerfall bei dem zweiten Strommesser zu erkennen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Funktionsüberwachung bei einem oben beschriebenen Mehrpha sengleichspannungswandler bereitgestellt .

Gemäß dem Verfahren werden die Gleichspannungswandlerphasen des Mehrphasengleichspannungswandlers zur Funktionsüberwachung derart betrieben, dass mindestens eine erste der Gleichspan nungswandlerphasen die erste Spannung in die zweite Spannung umwandelt und mindestens eine zweite der Gleichspannungs wandlerphasen die zweite Spannung in die erste Spannung um wandelt .

Dabei werden mit den ersten Strommessern des Mehrphasen gleichspannungswandlers Ströme gemessen, die während der Spannungsumwandlung der Gleichspannungswandlerphasen durch die jeweiligen Gleichspannungswandlerphasen fließen.

Anschließend werden die Messwerte der ersten Strommesser ausgewertet, wobei die Summe aller Messwerte der ersten

Strommesser mit einem vorgegebenen Referenzstromwert oder einem vorgegebenen Referenzstromwertebereich verglichen wird.

Ein Fehlerfall bei einem oder mehreren der ersten Strommesser wird erkannt, wenn die Summe aller Messwerte vom Referenz stromwert bzw. vom Referenzstromwertebereich abweicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Mehrpha sengleichspannungswandlers sind, soweit möglich, auf das oben genannte Verfahren übertragbar, auch als vorteilhafte Ausge staltungen des Verfahrens anzusehen.

Beschreibung der Zeichnung: Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Er findung bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher er läutert. Dabei zeigt die einzige Figur in einer schematischen Schaltungstopologie einen bidirektionalen Mehrphasengleich spannungswandler GW gemäß der beispielhaften Ausführungsform.

Der Mehrphasengleichspannungswandler GW ist bspw. in einem Mehrspannungsbordnetz eines Hybridelektro-/Elektrofahrzeugs angeordnet und dient zur Umwandlung zwischen unterschiedlichen Bordnetzspannungen. Bspw. umfasst das Mehrspannungsbordnetz einen ersten Bordnetzzweig mit einer ersten Bordnetzspannung Ul von 48 Volt und einen zweiten Bordnetzzweig mit einer zweiten Bordnetzspannung U2 von 12 Volt.

Der Gleichspannungswandler GW umfasst einen ersten Stroman schluss SA1 zum Anschließen des Gleichspannungswandlers GW an den ersten Bordnetzzweig bzw. an die erste Bordnetzspannung Ul, und einen zweiten Stromanschluss SA2 zum Anschließen des Gleich spannungswandlers GW an den zweiten Bordnetzzweig bzw. an die zweite Bordnetzspannung U2. Dabei können die beiden Stroman schlüsse je nach Stromflussrichtung in einem Wandlungsvorgang jeweils ein Ein- bzw. Ausgangsstromanschluss sein.

Zwischen dem ersten Stromanschluss SA1 und einem Massestrom anschluss MA bzw. zwischen dem zweiten Stromanschluss SA2 und dem Massestromanschluss MA sind jeweils ein Zwischenkreiskonden sator CI, C2 angeschlossen.

Der Gleichspannungswandler GW umfasst ferner vier Steuer- bzw. regelbare, bidirektionale Gleichspannungswandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 zur bidirektionalen Gleichspannungsumwandlung zwischen den beiden Bordnetzspannungen Ul, U2. Dabei sind die vier Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 zueinander parallel zwischen den beiden Stromanschlüssen SA1, SA2 elektrisch an geschlossen .

Ferner sind die vier Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 zueinander weitgehend identisch ausgebaut. Dabei weisen die Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 jeweils einen ersten Stromverbindungspunkt auf und sind über diesen ersten Stromverbindungspunkt jeweils am ersten Stromanschluss SA1 elektrisch angeschlossen. Ferner weisen die Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 jeweils einen zweiten Stromverbindungspunkt auf und sind über diesen zweiten

Stromverbindungspunkt jeweils am zweiten Stromanschluss SA2 elektrisch angeschlossen . Außerdem weisen die Wandlerphasen WP1 , WP2, WP3, WP4 jeweils einen Massestromanschluss auf und sind über diesen Anschluss jeweils an elektrischer Masse angeschlossen.

Die Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 umfassen ferner jeweils eine Halbrücke zwischen dem jeweiligen ersten Stromverbindungspunkt und dem jeweiligen Massestromanschluss (in der Figur sind beispielhaft nur zwei der vier Halbrücken dargestellt) . Die Halbrücken umfassen jeweils einen positivspannungsseitigen Transistorschalter („High-Side"- Transistorschalter) Kll, K31 und einen negativspannungsseitigen Transistorschalter

(„Low-Side"- Transistorschalter) K12, K32, die zueinander in Serie zwischen dem jeweiligen ersten Stromverbindungspunkt und dem jeweiligen Massestromanschluss elektrisch angeschlossen sind (in der Figur sind beispielhaft nur Transistorschalter von zwei der vier Halbrücken dargestellt) . Dabei sind die Tran sistorschalter als Leis- tungs-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor mit jeweils einer Freilaufdiode ausgebildet.

In jeweiligem Strompfad zwischen dem Mittelabgriff der je weiligen Halbbrücke und dem jeweiligen zweiten Stromverbin dungspunkt weisen die Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 jeweils eine Spule LI, L3 (in der Figur sind beispielhaft nur zwei der vier Spulen dargestellt) und jeweils einen ersten Strommesser SM1, SM3 (in der Figur sind beispielhaft nur zwei der vier Strommesser dargestellt) auf, die zueinander in Serie ange schlossen sind.

Dabei sind die ersten Strommesser SM1, SM3 aller vier Wand lerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 zueinander weitgehend identisch ausgebaut und eingerichtet, Phasenströme II, 13 (in der Figur sind beispielhaft nur zwei der vier Phasenströme dargestellt) zu messen, die (während der Spannungsumwandlung) durch die je weiligen Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 fließen.

Der Gleichspannungswandler GW umfasst ferner einen zweiten Strommesser SM5, der in einem Strompfad SP elektrisch ange schlossen ist, der den ersten Stromanschluss SA1 mit den ersten Stromverbindungspunkten aller vier Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 elektrisch verbindet. Der zweite Strommesser SM5 ist eingerichtet, einen (während der Spannungsumwandlung) durch den Strompfad SP fließenden Eingangsstrom 15 des Gleichspan nungswandlers GW zu messen.

Die Messwerte der Strommesser SM1, SM3, SM5 dienen einerseits zur Regelung der jeweiligen Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 und somit des Gleichspannungswandlers GW und andererseits zum Erkennen von Überströmen an den jeweiligen Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 und am Strompfad SP.

Darüber hinaus umfasst der Gleichspannungswandler GW einen Spannungsmesser VM, der am zweiten Stromanschluss SA2 ange schlossen ist und eingerichtet ist, (während der Spannungs umwandlung) eine zweite, am ausgangsseitigen Zwischenkreis kondensator C2 abfallende Spannung U2a bzw. die zweite Bord netzspannung U2 zu messen.

Der Mehrphasengleichspannungswandler GW umfasst außerdem eine ( Strommesser- ) Funktionsüberwachungseinheit UE, die unter an derem zum Überwachen der Funktionen aller Strommesser SM1, SM3, SM5 eingerichtet ist. Hierzu weist die Überwachungseinheit UE Steuersignalausgänge auf und ist über diese Ausgänge mit Steuersignaleingängen der vier Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 bzw. der Transistorschalter Kll, K12, K31, K32 oder deren Gatetreiber signaltechnisch verbunden.

Der Mehrphasengleichspannungswandler GW umfasst zudem eine Auswerteeinheit AE, die unter anderem zum Auswerten der Messwerte aller fünf Strommesser SM1, SM3, SM5 und des Spannungsmessers VM eingerichtet ist. Hierzu weist die Auswerteeinheit AE Daten signaleingänge auf und ist über diese Eingänge mit Datensig- nalausgängen der Strommesser SM1, SM3, SM5 und des Span nungsmessers VM signaltechnisch verbunden.

Nachdem die Schaltungstopologie des Mehrphasengleichspan nungswandlers GW anhand der Figur beschrieben wurde, wird nachfolgend dessen Funktionsweise, insb. die Funktionsweise der Überwachungseinheit UE und der Auswerteeinheit AE, näher be schrieben :

Aus Sicherheitsgründen sollte die Funktionsfähigkeit der Strommesser SM1, SM3, SM5 in regelmäßigen Zeitabständen bzw. mindestens einmal pro Zündzyklus des Kraftfahrzeugs überprüft werden .

Hierzu wird die Fähigkeit der vier Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 zunutze gemacht, zwischen den beiden Stromanschlüssen SA1, SA2 bidirektional und zudem in beiden Stromflussrichtungen sowohl abwärts- als auch aufwärtswandeln zu können.

Zur Funktionsüberprüfung bei den Strommessern SM1, SM3, SM5 wird zunächst der zweite Stromanschluss SA2 (bspw. mittels eines zwischen dem zweien Stromanschluss SA2 und dem zweiten Bord netzzweig angeordneten Trennschalters) vom zweiten Bordnetz zweig und somit von der zweiten Bordnetzspannung U2 elektrisch getrennt .

Anschließend betreibt die Funktionsüberwachungseinheit UE eine erste und eine zweite der Wandlerphasen WP1, WP2 in einem Abwärtsmodus, in dem die beiden Wandlerphasen WP1, WP2 mit einer vorgegebenen Wandlungsleistung die am ersten Stromanschluss SA1 anliegende, erste Bordnetzspannung Ul in die zweite Spannung U2a umwandeln, die dann am zweiten Kondensator C2 anliegt. Ferner betreibt die Funktionsüberwachungseinheit UE eine dritte und eine vierte der Wandlerphasen WP3, WP4 in einem Aufwärtsmodus, in dem die beiden Wandlerphasen WP3, WP4 mit der gleichen vorgegebenen Wandlungsleistung die zweite, am zweiten Strom anschluss SA2 bzw. am zweiten Kondensator C2 anliegende Spannung U2a in die erste Bordnetzspannung Ul umwandeln. Dadurch fließen Ströme II, 13 durch die jeweiligen Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 in entgegengesetzten Richtungen, deren Summe unter Be rücksichtigung deren jeweiligen Flussrichtungen (und mit Be rücksichtigung von zulässigen Messtoleranzen sowie Leis tungsverlusten in den Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4) in einem Referenzstromwertebereich um 0 Ampere (oder um einen Soll stromwert, der unter Berücksichtigung von der Gesamtverlust leistung in den Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 vorab defi nierbar ist) liegt, wenn die zweite Spannung U2a am zweiten Stromanschluss SA2 auf einem gleichbleibenden Spannungspegel (Referenzspannungswert) gehalten wird.

Die Funktionsüberwachungseinheit UE veranlasst ferner die fünf Strommesser SM1, SM3, SM5 dazu, die jeweiligen durch die je weiligen Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 fließenden Phasen ströme II, 13 und den durch den Strompfad SP fließenden Strom 15 zu messen, während die vier Wandlerphasen WP1, WP2, WP3, WP4 wie oben beschrieben zwischen den Spannungen Ul und U2a umwandeln. Ferner veranlasst die Funktionsüberwachungseinheit UE den Spannungsmesser VM zur Messung der zweiten Spannung U2a.

Die Auswerteeinheit AE erhält von den Strommessern SM1, SM3, SM5 und dem Spannungsmesser VM entsprechende Messwerte und wertet diese aus. Liegt die Summe der Strommesswerte aller Strommesser SM1, SM3, SM5 unter Berücksichtigung deren jeweiligen Fluss richtungen, Verlustleistungen und Messtoleranzen sowie beim gleichbleichbleibenden Spannungsmesswert in dem vorgegebenen Referenzstromwertebereich um 0 Ampere (oder um den genannten Sollstromwert) , so wird davon ausgegangen, dass alle Strommesser SM1, SM3, SM5 fehlerfrei funktionieren. Liegt die Summe aber außerhalb des vorgegebenen Referenzstromwertebereichs, so wird davon ausgegangen, dass ein oder andere Strommesser SM1, SM3, SM5 Störungen aufweisen bzw. defekt sind.

Alternativ betreibt die Funktionsüberwachungseinheit UE die erste Wandlerphase WP1 in einem Abwärtsmodus, in dem diese mit einem dreifachen Strom bzw. einer dreifachen Leistung als die restlichen drei Wandlerphasen WP2, WP3, WP4 die am ersten Stromanschluss SA1 anliegende, erste Bordnetzspannung Ul in die zweite Spannung U2a umwandelt. Die restlichen drei Wandlerphasen WP2, WP3, WP4 betreibt die Funktionsüberwachungseinheit UE in einem Aufwärtsmodus, in dem diese die zweite, am zweiten Stromanschluss SA2 bzw. am zweiten Kondensator C2 anliegende Spannung U2a in die erste Bordnetzspannung Ul zurück umwandeln.

In diesem Fall kann die Auswerteeinheit AE durch Vergleichen der Summe der Strommesswerte aller Strommesser SM1, SM3, SM5 mit dem Referenzstromwertebereich auch ermitteln, ob der Strommesser SM1 in der ersten Wandlerphase WP1 oder einer der restlichen Strommesser SM3, SM5 eine Störung aufweist.

Zur Überprüfung, ob der zweite Strommesser SM5 im Strompfad SP eine Störung aufweist, kann mit der ersten und der zweiten Wandlerphase WP1, WP2 die zweite Spannung U2a um einen vor gegebenen Spannungssollwert angehoben werden und mit der dritten und der vierten Wandlerphase WP3, WP4 wieder von der zweiten Spannung U2a mit dem erhöhten Spannungswert in die erste Bordnetzspannung Ul zurück umgewandelt werden.

Durch Auswerten der Messwerte der Strommesser SM1, SM3, SM5 und des Spannungsmessers VM kann die Auswerteeinheit AE eindeutig ermitteln, ob der zweite Strommesser SM5 eine Störung aufweist.

Mit der Funktionsüberwachungseinheit UE und der Auswerteeinheit AE kann somit der Funktionszustand aller Strommesser SM1, SM3, SM5 ohne zusätzliche passive Entlastungsnetzwerke mit Mess widerständen überprüft werden, die entsprechende Verlust leistungen verursachen.