Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrphasen- Gleichspannungswandler

- mit einem Ausgang ,

- mit wenigstens zwei Wandlermod ulen , wobei jedes

Wandlermodul einen Gleichspannungswandler, einen

Stromsensor und einen Ausgang umfasst,

- wobei mit dem Stromsensor in dem Wand lermodul ein

Ausgangstrom des Wandlermoduls messbar ist und ein

Stromsignal des Stromsensors an einem Sensorausgang des Wandlermod uls abgreifbar ist, und

- mit wenigsten einem Additionsglied mit wenigstens einem

Eingang pro Wandlermodul und einem Ausgang , wobei jeder Eingang des Additionsglieds mit dem Sensorausgang eines der Wandlermodu le verbunden ist und wobei mit dem Additionsglied aus den an den Eingängen anliegenden Stromsignalen ein Summenstromsig nal erzeugbar ist.

Mehrphasen-Gleichspannungswandler dieser Art sind zum Beispiel aus Kraftfahrzeugbordnetzen bekannt. Sie werden benutzt, um

Teilnetze eines Kraftfahrzeugbordnetzes, die unterschiedliche

Nennspannungen haben , miteinander zu koppeln und die Span nungen in den Teilnetzen zu stabilisieren. Mehrphasen- Gleisspannungswandler werden auch als Energieversorg ungen von elektrischen Verbrauchern verwendet, die mit einer konstanten

Spannung oder einem Strom versorgt werden müssen. Die Gleichspannungswandler der Wandlermodule, sie werden auch DC-DC-Wandler genannt, englisch DC-DC Converter, bezeichnen elektrische Schaltungen, d ie eine am Eingang zugeführte

Gleichspannung in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandelt. Die Umsetzu ng erfolgt in jedem Gleichspannungswandler mithilfe eines periodisch

arbeitenden elektronischen Schalters und eines oder mehrerer

Energiespeicher.

Die zur Zwischenspeicherung der Energie benutzte Induktivität

(induktiver Wandler) besteht aus einer Spule oder einem Wandler- Transformator.

Die Stromregelung des Mehrphasen-Gleichstromwandlers kann in der Art erfolgen , dass die Ausgangsströme der einzelnen Wandlermodule durch die Stromsensoren der Wandlermodule erfasst werden . Die von den Stromsensoren erfassten Werte werden von einem als

Additionsglied bezeichneten Hardwarebauteil oder Softwaremod ul addiert und für die Regelung des Stroms durch den Mehrphasen- Gleichstromwandler bereitgestellt. Die Regelung des Mehrphasen- Gleichstromwandlers kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen.

Die Stromsensoren weisen Shunt-Widerstände auf. Die über den Shu nt-Widerständen abfallend Spannung wird z.B. von

Operationsverstärkern erfasst und verstärkt. Auch wenn in den

Stromsensoren der Wandlermodule eines des Mehrphasen- Gleichstromwandlers mehrere Operationsverstärker eines gleichen Typs verwendet werden, kann es von Operationsverstärker zu

Operationsverstärker zu unterschiedlichen Verhalten kommen , insbesondere aufgrund von unterschiedlichen Offset-Spannungen und Verstärkungsfaktoren. Diese Fehler müssen kompensiert werden . Ein Konzept sieht vor, dass der Mehrphasen-Gleichspannungswandler kalibriert wird, damit der aufgrund der Fehler der Operationsverstäker sich ergebende Gesamtfehler kompensiert werden kann. Damit wird eine Reduzierung des Gesamtfehlers erreicht.

Mehrphasen-Gleichspannungswandler werden insbesondere dort eingesetzt, wo in einem Netz oder Teilnetz mit konstanter

Nennspannung stark schwankende Lasten versorgt werden müssen. Die stark schwankende Last hat bei konstanter Nennspannung stark schwankende Gleichströme zur Folge. Je nach Strombedarf ist es möglich ein, zwei, ... oder alle Wandlermodule zur Erzeugung eines gewünschten Gleichstroms mit einer gewünschten Stromstärke zu benutzen. Besteht ein hoher Strombedarf, werden alle oder nahezu alle Wandlermodule zur Einstellung des gewünschten Stroms verwendet, besteht dagegen ein nur niedriger Strombedarf, wird nur ein Wandlermodul verwendet. Je nach Strombedarf werden alle Wandlermodule an- und ausgeschaltet. Das ist sinnvoll, damit die Wandlermodule möglichst effektiv betrieben werden können.

Die beschriebene Kompensierung des Gesamtfehlers aufgrund der Fehler, die bei der Messung der Ausgangsströme durch die

Stromsensoren entstehen, führt in einem Teillastbetrieb des

Mehrphasen-Gleichspannungswandlers, also in einem Betriebsfall, in dem nicht alle Wandlermodule angeschaltet sind, zu einer

Fehlkompensation. Der für die Kompensation benutzte und durch die Kalibrierung ermittelte Gesamtfehler stimmt im Teillastbetrieb nicht mit dem tatsächlichen Fehler des Summenstroms überein.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, den eingangs beschriebenen Mehrphasen-Gleichspannungswandler so zu verbessern, dass es im Teiilastbetrieb zu keiner Fehlkompensation kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der

Mehrphasen-Gleichspannungswandler einen Speicher oder mehrere Speicher aufweist, wobei in dem Speicher oder in den Speichern die Datensätze von Kalibrierungsdaten jedes der Stromsensoren abgelegt sind.

Diese Speicherung der Datensätze von Kalibrierungsdaten jedes der Stromsensoren macht es möglich, die Fehler jedes einzelnen

Stromsensors zu kompensieren . Die Kompensation der Fehler jedes Stromsensors kann dann vor der Addition der Werte der von den einzelnen Stromsensoren ermittelten Stromsignale erfolgen . Das kann auf unterschiedliche Art realisiert sein .

Ein erfindungsgemäßer Mehrphasen-Gleichspannungswandler kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass ein Speicher vorgesehen ist und in diesem einen Speicher für jeden Stromsensor ein Datensatz abgelegt ist. Dann kann jeder Stromsensor mit dem Speicher verbunden sein und von jedem Stromsensor kann der für ihn im

Speicher abgelegte Datensatz der Kalibrierungsdaten aus dem

Speicher abgerufen werden .

Ebenso ist es möglich, dass in einem erfindungsgemäßen

Mehrphasen-Gleichspannungswandler mehrere Speicher vorgesehen sind und in jedem Speicher genau ein Datensatz für einen der

Stromsensoren abgelegt ist. Dann kann jeder Stromsensor mit dem Speicher verbunden sein, in dem der Datensatz für diesen

Stromsensor gespeichert ist. Von jedem Stromsensor kann der für ihn abgelegte Datensatz aus dem Speicher abgerufen werden. Der Speicher und der mit ihm verbundene Stromsensor können in einer Einheit zusammengefasst sein.

Es ist möglich , dass jedem Stromsensor eine Verarbeitungseinheit zugeordnet ist, in welcher ein vom Stromsensor gemessener Wert in Abhängigkeit der Kalibrierdaten oder des Kalibrierdatums des

Datensatzes anpassbar ist. Jeder Stromsensor kann mit dem zugeordneten Speicher und dem zugeordneten Verarbeitungsmittel eine Einheit bilden. Ebenso kann jeder einem der Stromsensoren zugeordnete Speicher mit dem diesem Stromsensor zugeordneten Verarbeitungsmittel eine Einheit bildet.

Der vom Verarbeitungsmittel angepasste Wert kann am Ausgang des Verarbeitungsmittels bzw. der das Verarbeitungsmittel umfassenden Einheit abgreifbar sein.

Ebenso ist es möglich, dass das Additionsglied eines

erfindungsgemäßen Mehrphasen-Gleichspannungswandlers für jedes Wandlermodul eine Verarbeitungseinheit aufweist. Diese

Verarbeitungseinheiten können mit dem einzigen Speicher dieses erfindungsgemäßen Mehrphasen-Gleichspannungswandlers

verbunden sein. Durch jede der Verarbeitungseinheiten kann der für den Stromsensor des zugeordneten Wandlermoduls im Speicher abgelegte Datensatz aus dem Speicher abgerufen werden. Mit den Verarbeitungseinheiten können die von den Stromsensoren der Wandlermodule bereitgestellten Stromsignale in Abhängigkeit der Kalibrierdaten oder des Kalibrierdatums des Datensatzes angepasst werden.

Zu einem in dem oder den Speichern abgelegten Datensatz können ein Offset-Spannungswert und/oder ein Verstärkungsfaktor des zugordneten Stromsensors zählen . Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich, dass in der Figur schematisch dargestellt ist. Die Figur zeigt

Fig. 1 eine Anordnung zur Erfassung eines Summenstroms eines erfindungsgemäßen Mehrphasen-Gleichstromwandlers.

Die in der Figur 1 schematisch dargestellte Anordnung weist einen Hardwareteil HW und einen Softwareteil SW auf, wobei der durch die Software realisierte Teil auch durch eine entsprechende Hardware realisiert werden kann. Der Softwareteil ist ein Programm oder

Programmteil, dass im Beispiel auf einem Mikrocontroller abgearbeitet wird.

Die Anordnung umfasst die Hardware zur Erfassung der

Ausgangsströme der Wandlermodule des erfindungsgemäßen

Mehrphasen-Gleichstromwandlers, zu dem sie gehört. Dieser

Mehrphasen-Gleichstromwandler hat sechs Wandlermodule.

Jedem der sechs Wandlermodule ist ein Stromsensor 11 bis 16 zugeordnet, der den Ausgangsstrom des Wandlermoduls misst, dem er zugeordnet ist. Dieses gemessene Stromsignal wird an einem Ausgang jedes Stromsensors 11 bis 16 bereitgestellt. Der Ausgang jedes Stromsensors 11 bis 16 ist mit einem Eingang eines

Mikrocontrollers verbunden. Über nicht dargestellte AD-Wandler werden die Stromsignale digitalisiert und je einer, durch einen

Programmteil realisierten Einheit 21 bis 26 zugeführt. Diese Einheiten umfassen Verarbeitungseinheiten und Speichervariablen, in denen Kalibrierungsdaten gespeichert sind, nämlich eine Offset-Spannung und ein Verstärkungsfaktor des Stromsensors 11 bis 16, dessen Stromsignal der Einheit 3 digitalisiert zugeführt wird. In der

Verarbeitungseinheit erfolgt dann mittels der gespeicherten

Kalibrierungsdaten eine Kompensation der durch die Offset-Spannung und einen Verstärkungsfaktor hervorgerufenen systematischen Fehler. Das fehlerkompensierte Stromsignal wird dann einem Additionsglied 3 zugeführt, in welchem die durch das kompensierte Stromsignal angegebenen Stromwerte der Ausgangsströme der Wandlermodule addiert werden. Das Summenstromsignal kann dann innerhalb oder außerhalb des Mikrocontrollers weiter verarbeitet werden , zum

Beispiel um den Strom am Ausgang des Mehrphasen- Gleichstromwandlers zu regeln .

Die Fehlerkompensation jedes einzelnen Fehlers erfordert einen Rechenaufwand, der bei einem langsamen Mikrokontroller dazu führen kann, dass die Verarbeitung der gemessenen Stromsignale und die Erzeugung des Summenstromsignals für den einen oder anderen Zweck zu langsam erfolgt. Daher sind Konzepte denkbar, bei denen für eine ungenau aber schnelle Regelung insbesondere in Fällen großer Dynamik im zu regelnden Prozess verzichtet wird und nur in den Fällen geringer Dynamik eine genaue Regelung gewünscht ist. Das kann dadurch realisiert werden, dass zusätzlich zur Addition von kompensierten Ausgangssignalen auch (innerhalb oder außerhalb des Mikrocontrollers) gemessene und unkompensierte Stromsignale addiert werden und zum Zweck eine schnelle Regelung möglich zu machen, dem MikroController zugeführt werden.