Titel

Vorrichtung und Verfahren zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer Vorrichtung, ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang sowie ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium.

Stand der Technik

Zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer an einem Sperrwandler anliegenden Eingangsspannung, bevorzugt Hochvolt-Eingangsspannung, werden im Stand der Technik Hochvoltschütze oder elektronische Schalter in den Hochvolt-Zuleitungen angesteuert und geöffnet. Hierzu wird mindestens ein elektronischer oder mechanischer Schalter eingesetzt, der den Primärlaststrom oder die Hochvolt-Spannung dauerhaft trennen kann. Das Öffnen der Schalter muss zuverlässig erfolgen, bevorzugt bei Auftreten von Defekten in der Schaltung, bspw. bei einem Bauteildefekt, welcher zum Verlust der Isolation oder zum Brand in einem Steuergerät führen kann, oder welcher zu einer ungewollten Beschleunigung eines Fahrzeugs führen könnte. Das Öffnen der Schalter muss schnell erfolgen, da es bevorzugt bei Hochspannung im Fehlerfall sehr schnell innerhalb Millisekunden zu Folgedefekten und Wärmeentwicklung führen kann. Die Schalter werden mittels einer Schaltung angesteuert, die als Fehler einen primärseitigen Überstrom mittels einer Strommessung im Primärpfad, einen sekundärseitigen Kurzschluss oder eine sekundärseitige Überspannung erkennen kann und in Abhängigkeit des erkannten Fehlers den Schalter ansteuert und öffnet. Diese Schaltung schaltet auch die Stromversorgung für eine Ansteuerung innerhalb des Sperrwandlers, bevorzugt für einen Mikrokontroller, ab. Für diese Schaltung zur Ansteuerung der Schalter wird daher eine separate Stromversorgung vorgesehen, die auch im Fehlerfall die Schaltung weiter versorgt, sodass der geöffnete Zustand des Schalters im Fehlerfall beibehalten werden kann. Es besteht Bedarf nach einfacheren, alternativen Schaltungen zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer an einem Sperrwandler anliegenden Hochvolt-Eingangsspannung, die keine separate Stromversorgung im Primärpfad erfordern.

Offenbarung der Erfindung

Es wird eine Vorrichtung zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers bereitgestellt. Der Sperrwandler umfasst einen Transformator. Primärseitig umfasst der Sperrwandler einen zweipoligen Eingangsanschluss, mit einem positiven Anschlusspol und einem negativen Anschlusspol, zum Anschluss einer Energiequelle, eine erste Primärwicklung des Transformators, ein erstes Schaltelement, eine Masserückleitung, eine Wandleransteuerung zur Ansteuerung des ersten Schaltelementes und eine Reglerspannungsversorgung zur Versorgung der Wandleransteuerung. Die erste Primärwicklung, das erste Schaltelement und die Masserückleitung sind in Reihe zwischen den positiven Anschlusspol und den negativen Anschlusspol geschaltet. Die Reglerspannungsversorgung ist zwischen den positiven Anschlusspol und den negativen Anschlusspol geschaltet und die Wandleransteuerung ist zur Erdung mit der Masserückleitung verbunden. Sekundärseitig umfasst der Sperrwandler einen zweipoligen Ausgangsanschluss zum Anschluss einer Last, eine erste Sekundärwicklung des Transformators, ein erstes Gleichrichterelement und einen Kondensator. Die erste Sekundärwicklung und das Gleichrichterelement sind in Reihe zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss geschaltet. Der Kondensator ist zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss geschaltet.

Die Vorrichtung umfasst ein zweites Schaltelement, eine Abschaltansteuerung und eine Überlasterkennung. Das zweite Schaltelement ist in Reihe zwischen die Masserückleitung und den negativen Anschlusspol geschaltet. Die Überlasterkennung ist dazu eingerichtet, bei Erkennung einer Überlast ein Überlastsignal auszugeben. Die Abschaltansteuerung ist dazu eingerichtet, bei Empfangen eines Überlastsignals der Überlasterkennung, das zweite Schaltelement zu öffnen und damit den Primärlastrom des Sperrwandlers oder die Eingangsspannung des Sperrwandlers abzuschalten.

Es wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die dazu eingerichtet ist, einen Primärlast- roms eines Sperrwandlers oder eine Eingangsspannung, bevorzugt eine Hochvolt-Eingangsspannung, eines Sperrwandlers abzuschalten. Die Spannung einer Hochvolt-Eingangsspannung ist bevorzugt wesentlich größer als 60 Volt und beträgt bevorzugt zwischen 250 Volt und 1000 Volt. Der Primärlastrom oder die Eingangsspannung wird bevorzugt von einer anschließbaren Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, Traktionsbatterie oder einer Brennstoffzelle bereitgestellt. Bevorzugt dient die Energiequelle zur Versorgung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Zur Isolation der Primärseite zu der Sekundärseite des Sperrwandlers umfasst der Sperrwandler einen Transformator, der dazu eingerichtet ist, die primärseitig anliegende elektrische Energie auf die Sekundärseite zu übertragen. Bevorzugt ist die Reglerspannungsversorgung zwischen den positiven Anschlusspol und den negativen Anschlusspol geschaltet. Bevorzugt erzeugt die Reglerspannungsversorgung aus der an diesen Anschlusspolen anliegenden Eingangsspannung einer angeschlossenen Energiequelle eine Versorgungsspannung, bevorzugt eine Niederspannung von beispielsweise 5 Volt oder 15 Volt, zur Versorgung der Wandleransteuerung. Die Wandleransteuerung dient der Ansteuerung des ersten Schaltelementes. Mittels abwechselnden Schließen und Öffnen des ersten Schaltelementes wird an der ersten Primärwicklung eine Wechselspannung erzeugt, die eine Energieübertragung auf die erste Sekundärwicklung des Transformators ermöglicht. Eine sekundärseitig an den aus- gansanschlusspolen angeschlossene Last wird sodann mit elektrischer Energie versorgt. Die Vorrichtung umfasst zur Abschaltung der Eingangsspannung des Sperrwandlers ein zweites Schaltelement, welches in Abhängigkeit einer Überlasterkennung mittels einer Abschaltansteuerung angesteuert und geöffnet wird. Bevorzugt ist die Abschaltansteuerung und oder die Überlasterkennung über den negativen Anschlusspol geerdet. Bevorzugt wird somit der weitere Betrieb und die Versorgung der Abschaltansteuerung und oder der Überlasterkennung auch bei einem geöffneten zweiten Schaltelement ermöglicht.

Es wird eine Vorrichtung zur Abschaltung eines Primärlastroms eines Sperrwandlers oder einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers bereitgestellt, bei der vorteilhaft bei Abschaltung des Primärlaststroms die Reglerspannungsversorgung des Sperrwandlers weiterhin aufrecht erhalten bleibt. Vorteilhaft liegt die Bezugsmasse oder Erdung der Reglerspannungsversorgung auf dem negativen Anschlusspol, bevorzugt Hochvolt-Minuspotential. Die Reglerspannungsversorgung und kann somit ohne Hochvolt-Isolatoren mit anderen elektronischen Schaltungen wie ICs/ASICs/MCUs, die sich auf gleichem Potential befinden, elektrisch verbunden und bei Diagnosebedarf angesteuert werden. Weiter wird bei Abschaltung der Eingangsspannung des Sperrwandlers die Erdung der Wandleransteuerung und die elektrische Verbindung des ersten Schaltelementes mit dem negativen Anschlusspol unterbrochen. Dabei wird vorteilhaft durch Abschaltung des Primärlaststoms die Energiezufuhr in die fehlerhaften Schaltungsteile, bevorzugt die Wandleransteuerung und das erste Schaltelement, unterbunden.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Reglerspannungsversorgung zur Versorgung der Wandleransteuerung dazu eingerichtet, eine am zweipoligen Eingangsanschluss anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle in eine Versorgungsspannung zu wandeln und diese über eine Versorgungsleitung an der Wandleransteuerung bereitzustellen, wobei die Vorrichtung ebenfalls über die Versorgungsleitung mittels der Versorgungsspannung von der Reglerspannungsversorgung versorgt wird.

Die Reglerspannungsversorgung wandelt eine am zweipoligen Eingangsanschluss anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle in eine Versorgungsspannung. Bevorzugt ist die Reglerspannungsversorgung eine Spannungsquelle, die aus der Eingangsspannung des Sperrwandlers versorgt wird und mittels einer Spannungsteilerschaltung oder mittels eines Schaltnetzteils oder einer anderen, geeigneten Schaltung, eine Versorgungsspannung zur Versorgung oder für den Betrieb der Wandleransteuerung und der Vorrichtung bereitstellt.

Vorteilhaft wird mittels der Reglerspannungsversorgung sowohl die Wandleransteuerung als auch die Vorrichtung mit einer Betriebsspannung versorgt. Weder wird eine weitere Energiequelle noch eine zweite Spannungsversorgung oder Spannungsversorgungsschaltung für den Betrieb der Vorrichtung neben der Wandleransteuerung benötigt. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Wandleransteuerung und der Versorgungsleitung ein drittes Gleichrichterelement angeordnet zur Verhinderung eines Stromflusses von der Wandleransteuerung in Richtung der Versorgungsleitung.

Die Versorgungsspannung wird zu der Wandleransteuerung mittels einer Versorgungsleitung übertragen. Ein Gleichrichterelement, bevorzugt einer Diode, ist zwischen der Wandleransteuerung und der Versorgungsleitung in Sperrrichtung angeordnet, sodass ein Stromfluss von der Wandleransteuerung in Richtung der Versorgungsleitung verhindert wird. Hierzu wird ein Gleichrichterelement eingesetzt, dessen Spannungsfestigkeit der Spannung der anschließbaren Energiequelle entspricht, welche beim Abschalten des Primärlaststroms und einem Defekt an der Wandleransteuerung und oder dem ersten Schaltelement an dem Gleichrichterelement anliegt.

Vorteilhaft wird eine Schaltung bereitgestellt, die selbst im Falle eines kurzgeschlossenen oder durchlegierten ersten Schaltelementes einen Stromfluss seitens des ersten Schaltelementes über die Wandleransteuerung zur Reglerspannungsversorgung oder zur Vorrichtung verhindert.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung steuert die Wandleransteuerung das erste Schaltelement getaktet an zur Erzeugung einer Spannung, bevorzugt einer Wechselspannung, an der ersten Sekundärwicklung.

Vorteilhaft wird eine Ansteuervariante für das erste Schaltelement des Sperrwandlers bereitgestellt, mittels der eine Energieübertragung von elektrischer Energie über den Transformator von der Primärseite auf die Sekundärseite des Sperrwandlers erfolgt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Wandleransteuerung eine zweite Primärwicklung des Transformators und ein in Reihe geschaltetes zweites Gleichrichterelement zur Erzeugung und Ermittlung einer Regelspannung. Die Wandleransteuerung ist weiter dazu eingerichtet ist, das Tastverhältnis für die getaktete Ansteuerung des ersten Schaltelementes in Abhängigkeit der ermittelten Regelspannung zu ermitteln und das erste Schaltelement entsprechend anzusteuern. Mittels einer zweiten Primärwicklung und einem in Reihe geschalteten Gleichrichterelement wird eine Regelspannung erzeugt und ermittelt, die den Betriebszustand des Sperrwandlers charakterisiert. In Abhängigkeit der ermittelten Spannung ermittelt die Wandleransteuerung ein Tastverhältnis, mit dem das erste Schaltelement getaktet angesteuert wird, um Abweichungen zwischen einem Ist- Betriebszustand (bspw. Spannung, oder Spannungsrippei) und einem Soll-Be- triebszustand zu minimieren. Bevorzugt ist das zweite Gleichrichterelement eine Diode, die bevorzugt in Durchlassrichtung zwischen die zweite Primärwicklung und die Wandleransteuerung geschaltet ist.

Vorteilhaft wird eine Schaltung bereitgestellt, die eine primärseitige Regelung des Sperrwandlers ermöglicht. Es ist eine primärgeregelte Topologie, die ihr Spannungsfeedback durch eine Hilfswindung, die zweite Primärwicklung, bekommt und keine weitere Masseverbindung zur Last hat.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Schaltelement ein normally-off Schaltelement. Bevorzugt ist das zweite Schaltelement ein elektronischer Schalter, ein IGBT, MOSFET, SiC-Halbleiterschalter oder ein NMOS, der in seinem Default- oder unbestromten Zustand ausgeschaltet ist und beim regulären Betrieb des Sperrwandlers eingeschaltet ist und bei Ansteuerung mittels der Vorrichtung ausgeschaltet wird.

Vorteilhaft werden unterschiedliche Schaltertypen für die Vorrichtung bereitgestellt und empfohlen.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Überlasterkennung als eine Logikeinheit ausgeführt, die in Abhängigkeit eines empfangenen Signals das Überlastsignal ausgibt.

Die Überlasterkennung ist auf eine Logikeinheit reduziert, die ein Signal bzgl. einer anliegenden Überlast empfängt und darauf das Überlastsignal ausgibt zur Aktivierung der Abschaltansteuerung. Vorteilhaft wird eine einfache Variante der Überlasterkennung bereitgestellt. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Überlasterkennung als eine Strommesseinrichtung ausgeführt ist, die in Reihe zu dem zweiten Schaltelement geschaltet ist, wobei die Überlasterkennung dazu eingerichtet ist, das Überlastsignal auszugeben bei Ermittlung eines Stroms durch das zweite Schaltelement, welcher einen vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet.

Die Überlasterkennung umfasst eine Strommesseinrichtung, welche in Reihe mit dem zweiten Schaltelement geschaltet ist, bevorzugt zwischen das zweite Schaltelement und den negativen Anschlusspol. Vorteilhaft wird eine weitere Variante einer Überlasterkennung bereitgestellt, die die Überlasterkennung autark, beziehungsweise selbstständig ohne auf externe Signale angewiesen zu sein, durchführen kann. Wenn die Strommesseinrichtung zwischen das zweite Schaltelement und den negativen Anschlusspol geschaltet wird, wird die Strommesseinrichtung vorteilhaft auch bei einem Abschalten des Primärlaststroms oder der Eingangsspannung des Sperrwandlers weiter betrieben.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Überlasterkennung eine Logikeinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Überlastsignal auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung, die einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet und oder ein Überlastsignal auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung, die einen dritten vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Bevorzugt ist das dritte Gleichrichterelement eine Diode, die bevorzugt in Durchlassrichtung zwischen die dritte Primärwicklung und die Logikeinheit geschaltet ist.

Mittels einer dritten Primärwicklung und einem in Reihe geschalteten Gleichrichterelement wird seitens der Überlasterkennung eine Testspannung erzeugt und ermittelt, die den Betriebszustand des Sperrwandlers charakterisiert. Die Höhe der Testspannung wird in der Logikeinheit ermittelt und mit einem vorgebbaren zweiten und einem vorgebbaren dritten Schwellwert verglichen. Zur Abschaltung der Eingangsspannung wird sowohl bei Unterschreiten eines zweiten vorgebbaren Schwellwert als auch bei Überschreiten eines dritten vorgebbaren Schwellwertes die ein Überlastsignal ausgegeben. Bevorzugt ist der zweite Schwellwert kleiner als der dritte Schwellwert, wobei der zweite Schwellwert bevorzugt 3-7 Volt beträgt und der dritte Schwellwert 10-15 Volt beträgt. Bevorzugt wird bei einem Unterschreiten auf einen primär- oder sekundärseitigen Kurzschluss ge- schlossen, wohingegen bevorzugt bei einem Überschreiten auf eine sekundärseitige Überspannung an der Last geschlossen wird. Vorteilhaft wird eine weitere Variante einer Überlasterkennung bereitgestellt, die die Überlasterkennung autark, beziehungsweise selbstständig ohne auf externe Signale angewiesen zu sein, durchführen kann. Weiter bevorzugt spricht diese Überlasterkennung an, wenn die zweite Primärwicklung defekt oder unterbrochen ist und somit die Regelung des Sperrwandlers gestört ist.

Ferner betrifft die Erfindung einen Sperrwandler mit einer Vorrichtung. Vorteilhaft wird ein Sperrwandler mit einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung der Eingangsspannung bereitgestellt.

Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Wechselrichter, einer elektrischen Maschine und oder einer Energiequelle, wobei der Antriebstrang mindestens eine Vorrichtung umfasst.

Ein Antriebstrang eines Fahrzeugs dient der Wandlung fossiler oder elektrischer Energie aus einer Energiequelle in mechanische Energie, die für den Vortrieb des Fahrzeugs eingesetzt wird. Bei einem elektrischen Antriebsstrang wird beispielsweise die elektrische Energie aus einer Energiequelle mittels eines Wechselrichters in eine Wechselspannung umgewandelt, mit der eine elektrische Maschine betrieben wird. Bevorzugt in einem Wechselrichter oder in einem Gleichspannungswandler eines Antriebsstrangs sind derartige Sperrwandler zur Versorgung von Ansteuerschaltungen eingebaut. Vorteilhaft lässt sich ein Primärlaststrom oder eine Eingangsspannung derartiger Sperrwandler mit der Vorrichtung abschalten.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, mit einem wie bisher beschriebenen Antriebsstrang. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches mindestens einen Sperrwandler umfasst, dessen Primärlaststroms oder Eingangsspannung vorteilhaft mittels der Vorrichtung abgeschaltet werden kann.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers mit einer beschriebenen Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte des Verfahrens auszuführen: Erkennen einer Überlast;

Ausgeben eines Überlastsignals;

Öffnen des zweiten Schaltelementes in Abhängigkeit des empfangenen Überlastsignals und damit Abschalten des Primärlaststroms oder der Eingangsspannung des Sperrwandlers.

Es wird ein Verfahren zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung des Sperrwandlers bereitgestellt, bei dem vorteilhaft bei Abschaltung des Primärlaststroms die Reglerspannungsversorgung des Sperrwandlers weiterhin aufrecht erhalten bleibt. Weiter wird bei Abschaltung des Primärlaststroms des Sperrwandlers die Erdung der Wandleransteuerung und die elektrische Verbindung des ersten Schaltelementes mit dem negativen Anschlusspol unterbrochen.

Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Vorrichtung das beschriebene Verfahren ausführt.

Ferner betrifft die Erfindung ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine beschriebene Vorrichtung, diese veranlassen, das Verfahren auszuführen.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Vorrichtung entsprechend auf das Verfahren bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Sperrwandlers,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers,

Figur 5 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einem Antriebsstrang und einer Vorrichtung,

Figur 6 ein schematisch dargestelltes Verfahren zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers mit einer Vorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Figur 1 zeigt einen typischen Aufbau eines Sperrwandlers 100. Der Sperrwandler 100 umfasst einen Transformator 110. Primärseitig umfasst der Sperrwandler 100 einen zweipoligen Eingangsanschluss 120, mit einem positiven Anschlusspol 122 und einem negativen Anschlusspol 124, zum Anschluss einer Energiequelle 126, eine erste Primärwicklung 112 des Transformators, ein erstes Schaltelement 160, eine Wandleransteuerung 150 zur Ansteuerung des ersten Schaltelementes 160 und eine Reglerspannungsversorgung 140 zur Versorgung

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP der Wandleransteuerung 150. Die erste Primärwicklung 112 und das erste Schaltelement 160 sind in Reihe zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet, wobei die Reglerspannungsversorgung 140 zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet ist. Bevorzugt umfasst der Sperrwandler 100 einen Eingangskondensator 130, der parallel zu der Reglerspannungsversorgung 140 zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet ist. Der Sperrwandler 100 umfasst sekundärseitig einen zweipoligen Ausgangsanschluss 190 zum Anschluss einer Last 128, eine erste Sekundärwicklung 114 des Transformators, ein erstes Gleichrichterelement 170 und einen Kondensator 180, wobei die erste Sekundärwicklung 114 und das Gleichrichterelement in Reihe zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss 190 geschaltet sind. Der Kondensator 180 ist zwischen die Anschlusspole des Ausgangsanschluss 190 geschaltet. Mittels getakteter Ansteuerung des ersten Schaltelementes 160 wird eine an dem Eingangsanschluss anliegende Eingangsspannung über die primärseitige und sekundärseitige Wicklung an auf die Sekundärseite des Sperrwandlers übertragen und an einer anschließbaren Last 128 bereitgestellt. Bevorzugt ist der Sperrwandler 100 primärseitig geregelt. Bevorzugt umfasst der Sperrwandler 100 hierzu eine zweite Primärwicklung 116 des Transformators 110 und ein in Reihe geschaltetes zweites Gleichrichterelement 117 zur Erzeugung und Ermittlung einer Regelspannung UR. Die Wandleransteuerung 150 ist bevorzugt dazu eingerichtet, das Tastverhältnis für die getaktete Ansteuerung des ersten Schaltelementes 160 in Abhängigkeit der ermittelten Regelspannung UR zu ermitteln und das erste Schaltelement 160 entsprechend anzusteuern, bevorzugt zur Anpassung der Regelspannung an eine vorgebbare Sollspannung.

Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung 200 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100. Zusätzlich zu den bereits in Figur 1 erläuterten Merkmalen weist der Sperrwandler 100 die Vorrichtung 200 auf, wobei die Vorrichtung 200 ein zweites Schaltelement 210, eine Abschaltansteuerung 220 und eine Überlasterkennung 230 umfasst. Eine Masserückleitung 164 wird als drittes Element in die Reihenschaltung aus erster Primärwicklung 112 und erstem Schaltelement 160 zwischen den positiven Anschlusspol 122 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet, sodass eine Reihenschaltung aus der ersten Primärwicklung 112, dem ersten Schaltelement 160 und der Masserückleitung 164 zwischen dem positiven Anschlusspol 122 und dem negativen Anschlusspol 124 ausgebildet wird. Das zweite Schaltelement 210 der Vorrichtung ist in Reihe zwischen die Masserückleitung 164 und den negativen Anschlusspol 124 geschaltet. Die Überlasterkennung 230 ist dazu eingerichtet, bei Erkennung einer Überlast ein Überlastsignal S1 auszugeben, bevorzugt an die Abschaltansteuerung 220. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt). Die Abschaltansteuerung 220 ist dazu eingerichtet, bei Empfangen eines Überlastsignals S1 der Überlasterkennung das zweite Schaltelement 210 zu öffnen und damit die Eingangsspannung des Sperrwandlers 100 abzuschalten. Bevorzugt ist die Abschaltansteuerung 220 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden. Bevorzugt ist die Reglerspannungsversorgung 140 zur Versorgung der Wandleransteuerung 150 dazu eingerichtet, eine am zweipoligen Eingangsanschluss 120 anliegende Spannung einer angeschlossenen Energiequelle 126 in eine Versorgungsspannung U2 zu wandeln und diese über eine Versorgungsleitung 142 an der Wandleransteuerung 150 bereitzustellen. Bevorzugt wird die Vorrichtung 200 ebenfalls über die Versorgungsleitung 142 mittels der Versorgungsspannung U2 von der Reglerspannungsversorgung 140 versorgt. Bevorzugt ist zwischen der Wandleransteuerung 150 und der Versorgungsleitung 142 ein drittes Gleichrichterelement 145 angeordnet zur Verhinderung eines Stromflusses von der Wandleransteuerung 150 in Richtung der Versorgungsleitung 142. Bevorzugt steuert die Wandleransteuerung 150 das erste Schaltelement 160 getaktet an zur Erzeugung einer Spannung, bevorzugt einer Wechselspannung, an der ersten Sekundärwicklung 114. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 als eine Logikeinheit ausgeführt, die in Abhängigkeit eines empfangenen Signals das Überlastsignal S1 ausgibt. Die Überlasterkennung empfängt das Signal bevorzugt in Abhängigkeit eines Strommesssignals. Dieses Signal wird bevorzugt über einen Isolatorbaustein, bevorzugt ein Trafo oder ein optischer Übertrager, von einer Niederspannungsbaugruppe oder der Sekundärseite des Sperrwandlers zur Überlasterkennung 230 übertragen. Bevorzugt gibt die Überlasterkennung 230 das Überlastsignal S1 in einem Überlastfall dauerhaft aus oder mit einem Latch aus, das bedeutet, dass das zweite Schaltelement 210 dauerhaft geöffnet bleibt, und somit bevorzugt kein Zustandswechsel erfolgt, auch wenn der Fehler nicht mehr vorliegt oder die Versorgungsspannung der Vorrichtung 200 zusammenbricht. Dies gilt auch für die in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele.

Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 200 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100. Zusätzlich oder im Unterschied zu den bereits in Figur 1 und 2 erläuterten Merkmalen weist die Vorrichtung 200 eine Überlasterkennung 230 auf, die als eine Strommesseinrichtung ausgeführt ist. Die Strommesseinrichtung ist in Reihe zu dem zweiten Schaltelement 210 geschaltet, bevorzugt zwischen das zweite Schaltelement und den negativen Anschlusspol. Die Überlasterkennung 230 ist dazu eingerichtet, das Überlastsignal S1 auszugeben bei Ermittlung eines Stroms durch das zweite Schaltelement 210, welcher einen vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).

Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung 200 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100. Zusätzlich oder im Unterschied zu den bereits in Figur 1, 2 oder 3 erläuterten Merkmalen weist die Vorrichtung 200 eine Überlasterkennung 230 auf, die eine dritte Primärwicklung 118 des Transformators 110 und ein in Reihe geschaltetes drittes Gleichrichterelement 119 umfasst zur Erzeugung einer Testspannung UT. Die Überlasterkennung 230 umfasst weiter eine Logikeinheit 232, die dazu eingerichtet ist, ein Überlastsignal S1 auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung UT, die einen zweiten vorgebbaren Schwellwert unterschreitet und oder ein Überlastsignal S1 auszugeben bei Ermittlung einer Testspannung UT, die einen dritten vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Bevorzugt ist die Überlasterkennung 230 zur Erdung mit dem negativen Anschlusspol 124 verbunden (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt). Bevorzugt schaltet die die Abschaltansteuerung 220 zum Hochlauf, oder beim Anschalten, des Spannungswandlers 100 und oder der Vorrichtung 200 das zweite Schaltelement 210 ein. Nach dem Hochlauf steigt die gleichgerichtete Testspannung UT auf einen positiven Wert, der bevorzugt von der Logikeinheit 232 bzgl. eines zweiten und eines dritten vorgebbaren Schwellwertes überwacht wird. Die Figur 5 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 400 mit vier Rädern 402 und einem Antriebsstrang 300. Das Fahrzeug 400 ist hier nur beispielhaft mit vier Rädern 402 dargestellt, wobei die Erfindung gleichermaßen in beliebigen Fahrzeugen mit einer beliebigen Anzahl an Rädern zu Lande, zu Wasser und in der Luft einsetzbar ist. Der beispielhaft dargestellte Antriebsstrang 300 umfasst mindestens eine beschriebene Vorrichtung 200 in einem Sperrwandler 100, wobei der Antriebsstrang weiter einen Wechselrichter 310, eine elektrische Maschine 330 zum Antrieb des Fahrzeugs 400 und oder einer Energiequelle 126 umfasst.

Die Figur 6 zeigt ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren 500 zum Abschalten eines Primärlaststroms oder zur Abschaltung einer Eingangsspannung eines Sperrwandlers 100 mit einer beschriebenen Vorrichtung 200. Das Verfahren beginnt mit Schritt 505. In Schritt 510 wird eine Überlast erkannt. In Schritt 520 wird ein Überlastsignal S1 ausgegeben. In Schritt 530 wird das zweite Schaltelement 210 in Abhängigkeit des empfangenen Überlastsignals S1 geöffnet und damit die Eingangsspannung des Sperrwandlers 100 abgeschaltet. Mit Schritt 595 endet das Verfahren. Bevorzugt wird mittels des Wechselrichters 310 im Anschluss des Verfahrens ein aktiver Kurzschluss geschaltet und somit die elektrische Maschine 330 oder der Antriebsstrang in einen sicheren Zustand überführt.