[发明专利]用于混合系统的DC/DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC/DC转换器，其包括被配置为控制电压变化装置的控制单元，所述电压变化装置包括多个可变电压调节器电路，每个由切换信号控制。

背景技术

本发明涉及一种用于混合系统的DC/DC转换器。该混合系统1，如图1所示，包括燃料电池堆2，即多个串联连接的电化学电池。该燃料电池堆2由例如氢之类的还原燃料和例如氧之类的氧化剂供电。还原燃料和氧化剂之间的反应产生燃料电池电压。来自还原燃料和氧化剂之间的反应的气体可通过配有再循环泵的再循环回路排走。混合系统1还包括储存能量的装置6，例如一个或多个电池。在其余的描述中，该储存电能的装置将被假定为电池6，但并不排除使用多个电池。该电池6提供电池电压，并被并联连接到燃料电池堆2，从而使得燃料电池堆2和电池6都连接到可变负载8。该可变负载8可以例如为汽车引擎。

该混合系统1因此包括DC/DC转换器4，也称为升压或增压和/或降压转换器，其包括两个输入和两个输出。燃料电池堆2的输出连接到DC/DC转换器4的两个输入，这因此意味着由燃料电池堆2供给的电压进入DC/DC转换器4。可变负载8和电池6的连接点被连接到DC/DC转换器4的两个输出。DC/DC转换器4还被配置来控制混合系统1，直至DC/DC转换器4能够适应燃料电池堆2以及电池6的电压和电流水平。类似地，DC/DC转换器可以调节由燃料电池堆2输送的功率。

实际上DC/DC转换器4的作用是控制混合系统1从而使得电池6和燃料电池堆2一起工作以便为负载8供电。DC/DC转换器的功能还可以为在负载和电池之间分配由燃料电池堆提供的功率，该负载在汽车应用中为电动机，从而将电池电荷水平维持在确定的水平。混合系统1的控制当然受到约束，这些约束是燃料电池堆2的电压和电流限制、电池6的电压和电流限制、电池6的充电状态限制、必须不能超过的温度限制等。

在图2中可见，已知这种类型的DC/DC转换器4包括至少一个可变电压调节器电路10，可变电压调节器电路10包括在第一滤波电容11上的输入口，第一滤波电容11并联连接到地，并经过线圈12串联连接到二极管14。开关装置13被并联在线圈12和二极管14之间的连接点上，并连接到地。二极管14的输出被连接到一输出(并联连接到地的第二滤波电容11被布置在该输出处)。开关装置13可以为例如晶体管，其通过控制信号受到频率控制。

这种DC/DC转换器的一个缺陷是体积较大，因为DC/DC转换器占用的空间与其功率成比例。实际上，这种类型的DC/DC转换器的功率与元件阻抗相关联。线圈或电容器的阻抗与频率和所述线圈和电容器的值相联系。在确定的频率下，电容器的电容值和线圈的电感值必须增加以增大阻抗。这随后导致元件尺寸的增加，并因此而导致DC/DC转换器尺寸的增加，更不用说会导致成本的增长。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种克服了现有技术缺陷的DC/DC转换器，即通过提供一种DC/DC转换器，其占空间更小且造价更低，却能提供至少相同的效率。

本发明因此涉及一种DC/DC转换器，该DC/DC转换器包括控制单元，该控制单元被配置为控制电压变化装置，所述电压变化装置包括多个可变电压调节器电路，每个可变电压调节器电路由切换信号控制，其特征在于，所述可变电压调节器电路被一起分组在几个模块中，每个模块由控制单元发送的控制信号来控制，并且其特征在于，相同模块的可变电压调节器电路的切换信号相对于彼此被相移，并且其特征在于，模块的控制信号也相对于彼此而相移。

本发明转换器的优选实施例构成从属权利要求的主题。

在第一优选实施例中，相同模块的可变电压调节器电路的切换信号相对于彼此被相移T/4。

在第二优选实施例中，模块的控制信号相对于彼此被相移T/16。

在另一优选实施例中，每个可变电压调节器电路包括在第一滤波电容上的输入口，第一滤波电容并联连接到地，并经过线圈依次串联连接到二极管，开关装置被并联在线圈和二极管之间的连接点处，并被连接到地，二极管的输出被连接到一输出(并联连接到地的第二滤波电容被布置在该输出处)。

本发明还涉及一种混合系统，该混合系统包括经DC/DC转换器连接到可变负载的燃料电池堆，所述混合系统还包括连接到DC/DC转换器和可变负载的能量储存装置，其特征在于，所述DC/DC转换器为根据前述任一权利要求的DC/DC转换器。

附图说明

根据本发明的转换器的目的，优点和特征将在下面本发明的至少一个实施例的详细描述中更加清楚地显现，仅通过非限制性的示例和附图所示的方式给出，其中：