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Title:
INVERTER FOR AN ELECTRICAL MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/061854
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an inverter for an electrical machine. The inverter has at least one semiconductor switch half bridge. The inverter also has a current sensor, which is designed to sense a phase current generated by the at least one semiconductor switch half bridge as a function of a magnetic field generated by the phase current. According to the invention, the inverter has a voltage source for supplying current to the current sensor. The voltage source is designed to supply the current sensor with an in particular constant supply voltage relative to the in particular pulse-width-modulated phase potential of the semiconductor switch half bridge, in particular in a referenced manner.

Inventors:
GRAF MARCO (DE)
KOTT MICHAEL (DE)
HOMOTH JAN (DE)
HARSANYI BALAZS BENCE (DE)
RITTER RUDOLF (DE)
ROSAHL THORALF (DE)
HEIL MATTHIAS (DE)
STRACHE SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/077852
Publication Date:
April 20, 2023
Filing Date:
October 06, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02P27/08; G01R15/14
Domestic Patent References:
WO2015141235A12015-09-24
Foreign References:
EP3534538A12019-09-04
US20080157752A12008-07-03
US20160049856A12016-02-18
EP3416288A12018-12-19
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Claims:
Ansprüche

1 . Inverter (1) für eine elektrische Maschine, mit wenigstens einer Halbleiterschalter-Halbbrücke (2), wobei der Inverter (1) einen Stromsensor (5) aufweist, welcher ausgebildet ist, einen von der wenigstens einen Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) erzeugten Phasenstrom in Abhängigkeit eines von dem Phasenstrom erzeugten Magnetfelds (6, 46) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (1) zur Stromversorgung des Stromsensors (5) eine Spannungsquelle (12) aufweist, welche ausgebildet ist, den Stromsensor (5) mit einer insbesondere konstanten Versorgungsspannung (53) relativ zum - insbesondere pulsweitenmodulierten - Phasenpotential (54) der Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) zu versorgen.

2. Inverter (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (1) einen Gate-Treiber (8) für einen High-Side-Halbleiterschalter (3) der Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) aufweist, und ausgebildet ist, den Gate-Treiber (8) mit dem Phasenpotential (54) als Versorgungspotential zu speisen.

3. Inverter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (1) ausgebildet ist, den Stromsensor (5) mit dem von einem High-Side-Halbleiterschalter (3) der Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) zu schaltenden High-Side-Potential (31) als weiteres Bezugspotential, insbesondere positives Zwischenkreis-Potential (31) zu versorgen.

4. Inverter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (1) eine Verarbeitungseinheit (9) aufweist, welche mit einem Eingang (30) des dem Gate-Treibers (8) für ein Steuersignal verbunden ist und welche ausgebildet ist, das Steuersignal zum Ansteuern der Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) an den Eingang (30) des Gate-Treibers (8) zu senden, wobei der Inverter (1) eine Niedervolt-Schnittstelle (10) aufweist, welche ausgebildet ist, das Steuersignal von der Verarbeitungseinheit (9) zu empfangen und galvanisch getrennt zum Gate-Treiber (8) zu senden.

5. Inverter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (1) eine mit der Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) verbundene Phasenstromschiene (7) aufweist, welche ausgebildet ist, den Phasenstrom der Halbleiterschalter-Halbbrücke (2) zu führen, und der Stromsensor (5) ein insbesondere differentieller Magnetfeldsensor ist, welcher im Bereich der Phasenstromschiene (7) angeordnet ist.

6. Inverter (1) nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (12) für den Stromsensor (5) ausgebildet ist, eine konstante Versorgungsspannung (53) für den Stromsensor (5) zu erzeugen.

7. Inverter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - 15 - dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (12) eingangsseitig mit einem Zwischenkreis (31 , 32) des Inverters (1) verbunden ist. Inverter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gate-Treiber (8) im Bereich des Stromsensors (5) angeordnet ist. Inverter (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (1) einen keramischen Schaltungsträger (41) für die Halbleiterschalter-Halbbrücke (2, 43) aufweist und einen dazu parallel angeordneten weiteren Schaltungsträger (42), wobei der Stromsensor (5) und der Gate- Treiber (8) auf dem weiteren Schaltungsträger (42) angeordnet und mit dem weiteren Schaltungsträger (42) stoffschlüssig verbunden sind. Verfahren zum Erfassen eines Phasenstromes einer Phase eines Inverters

(1) zum Bestromen einer elektrischen Maschine, bei dem der Phasenstrom von einem Stromsensor (5) in Abhängigkeit eines durch den Phasenstrom erzeugten Magnetfelds (6, 46) erfasst wird, wobei der Stromsensor (5) aus einem auf das Phasenpotential (54) der Phase aufaddierten Versorgungsspannung (59) versorgt wird.

Description:
Beschreibung

Titel

Inverter für eine elektrische Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Inverter für eine elektrische Maschine. Der Inverter weist wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke auf. Der Inverter weist auch einen Stromsensor auf, welcher ausgebildet ist, einen von der wenigstens einen Halbleiterschalter-Halbbrücke erzeugten Phasenstrom in Abhängigkeit eines von dem Phasenstrom erzeugten Magnetfelds zu erfassen.

Aus der EP 3416288 A1 ist ein mehrstufiger Gate-Treiber für einen Inverter mit einem Stromsensor bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß weist der Inverter der eingangs genannten Art zur Stromversorgung des Stromsensors eine Spannungsquelle auf. Die Spannungsquelle ist ausgebildet, den Stromsensor mit einer insbesondere konstanten Versorgungsspannung relativ zum - insbesondere pulsweitenmodulierten - Phasenpotential - insbesondere Phasenausgangspotential - der Halbleiterschalter-Halbbrücke zu versorgen, insbesondere referenziert zu versorgen. Vorteilhaft können so auf der Phase auftretende Störungen im Signal des Stromsensors eliminiert sein.

Bevorzugt ist der Inverter ausgebildet, den Stromsensor derart mit einer Versorgungsspannung relativ zum Phasenpotential zu versorgen, dass die Versorgungsspannung mittels der Änderung des Phasenpotentials - bezogen auf ein Massepotential des Inverters - moduliert ist. Vorteilhaft kann so die Versor- gungsspannung des Stromsensors gemeinsam mit dem Phasenpotential geändert sein.

Das Phasenpotential ist bevorzugt gepulst, insbesondere pulsweitenmoduliert. Der Inverter ist bevorzugt ausgebildet, eine Phasenstrom einer elektrischen Maschine zum Erzeugen eines magnetischen Drehfelds zu erzeugen. Der Stromsensor, welcher als Versorgungsspannung das Phasenpotential bezieht, kann so ein störungsarmes Stromausgangssignal erzeugen.

Die Halbleiterschalter-Halbbrücke weist bevorzugt einen High-Side- Halbleiterschalter und einen Low-Side-Halbleiterschalter auf. Die Halbleiterschalter, insbesondere der High-Side-Halbleiterschalter und der Low-Side- Halbleiterschalter, sind jeweils bevorzugt durch einen Feldeffekt-Transistor, gebildet. Der Feldeffekt-Transistor ist bevorzugt ein MOS-FET (MOS = Metal- Oxide-Semiconductor), MIS-FET (MIS = Metal-Insulated-Semiconductor), ein IGBT (Insulated-Gate-Bipolar-Transistor), oder ein HEMT (HEMT = High- Electron-Mobility-Transistor). Die Halbleiterschalter sind bevorzugt jeweils als gehäuselose Halbeleiterschalter, auch Bare-Die genannt, gebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Inverters weist der Inverter einen Gate-Treiber für einen High-Side-Halbleiterschalter der Halbleiterschalter- Halbbrücke auf und ist ausgebildet, den Gate-Treiber mit dem Phasenpotential als Versorgungspotential zu speisen, insbesondere referenzieren. Vorteilhaft kann der Gate-Treiber so gemeinsam mit dem Stromsensor nahe am Phasenausgang der Halbleiterschalter-Halbbrücke angeordnet sein. Weiter vorteilhaft brauchen keine weiter aufwendigen Versorgungsleitungen zur Stromversorgung des Gate-Treibers ausgebildet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Inverter ausgebildet, den Stromsensor mit dem von einem High-Side-Halbleiterschalter der Halbbrücke zu schaltenden High-Side-Potential als weiteres Bezugspotential, insbesondere mit einem positiven Zwischenkreispotential, zu versorgen. Vorteilhaft kann der Gate- Treiber so sein Referenzpotential von einer mit der Halbleiterschalter-Halbbrücke verbundenen Stromschiene beziehen. Weiter vorteilhaft kann die Stromversorgung so störungsarm ausgebildet sein, insoweit auf diese Weise durch Schalt- pulse im Phasenpotential verursachte hochfrequenten Störungen im Ausgangssignal des Stromsensors eliminiert sein können.

Das von dem High-Side-Halbleiterschalter zu schaltende High-Side-Potential ist bevorzugt ein positives Zwischenkreispotential, und so das an einem Drain- Anschluss des High-Side-Halbleiterschalters anliegende, und durchzuschaltende Zwischenkreispotential. Der Stromsensor kann so als negatives Versorgungspotential das Phasenpotential empfangen, und als positives Versorgungspotential ein aus dem Zwischenkreispotential bereitgestelltes, aus diesem abgeleitetes, - insbesondere in Bezug zum Phasenpotential konstantes - Versorgungspotential empfangen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Inverter eine Verarbeitungseinheit auf, welche mit einem Eingang des Gate-Treibers für ein Steuersignal verbunden ist und welche ausgebildet ist, das Steuersignal zum Ansteuern der Halbbrücke an den Eingang des Gate-Treibers zu senden. Der Inverter weist bevorzugt eine Niedervolt-Schnittstelle auf, welche ausgebildet ist, das Steuersignal von der Verarbeitungseinheit zu empfangen und das Steuersignal insbesondere galvanisch getrennt zum Gate-Treiber zu senden.

Vorteilhaft kann die Verarbeitungseinheit so vor Spannungsüberschlägen einer von dem Zwischenkreis auf die Verarbeitungseinheit Überschlagenden Hochspannung geschützt sein.

Die Schnittstelle ist beispielsweise durch einen Optokoppler, einen kapazitiven oder induktiven Koppler gebildet, oder weist einen Optokoppler, kapazitiven oder induktiven Koppler auf. Vorteilhaft kann der Niedervolt Bereich so aufwandsgünstig vom Hochvoltbereich galvanisch getrennt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Inverter eine mit der Halbleiterschalter-Halbbrücke verbundene Phasenstromschiene auf. Die Phasenstromschiene ist ausgebildet, den Phasenstrom der Halbleiterschalter-Halbbrücke zu führen. Der Stromsensor ist in dieser Ausführungsform ein insbesondere differentieller Magnetfeldsensor, welcher im Bereich der Phasenstromschiene angeordnet und ausgebildet ist, den Phasenstrom in Abhängigkeit eines von einem in der Phasenstromschiene fließenden Strom erzeugten Magnetfeldes zu erfassen. Vorteilhaft kann der Phasenstrom so aufwandsgünstig, und mit wenig Wärmeentwicklung - im Vergleich zu einem Shunt-Widerstand - erfasst werden. Weiter vorteilhaft kann eine Stromerfassung, und die Ansteuerung der Halbleiterschalter-Halbbrücke durch den Gate-Treiber, so aufwandsgünstig kompakt auf einem Substrat, insbesondere einer Leiterplatte, angeordnet sein, welche zu einem die Halbleiterschalter-Halbbrücke tragenden keramischen Substrat, insbesondere DCB-Schaltungsträger (DCB = Direct-Copper-Bonded) oder einem AMB- Schaltungsträger (AMB = Active-Metal-Brazed) oder I MS-Substrat (IMS = Insla- ted-Metal-Substrate), parallel angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine kompakte, und niederinduktive Anordnung gebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungsquelle für den Stromsensor ausgebildet, eine konstante Versorgungsspannung für den Stromsensor zu erzeugen. Vorteilhaft kann der Stromsensor so sicher mit einer Versorgungsspannung versorgt werden.

Bevorzugt ist der Stromsensor ein Magnetfeldsensor. Weiter bevorzugt weist der Magnetfeldsensor wenigstens einen, zwei, oder drei Hallsensoren, XMR- Sensoren auf und ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines von einem Strom erzeugten Magnetfeldes ein Stromsignal zu erzeugen, das den Strom, insbesondere eine Stromstärke des Stroms repräsentiert. Der Stromsensor kann dazu einen Hallsensor oder einen XMR-Sensor aufweisen. Der Magnetfeldsensor kann einen Flusskonzentrator aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stromsensor ein differenziell erfassender Magnetfeldsensor, welcher ausgebildet ist, in zueinander verschiedene Richtungen weisende Komponenten des Magnetfelds zu erfassen. Der XMR-Sensor (XMR = X-Magneto-Resistive), ist bevorzugt ein AMR-Sensor (AMR = Anisotrope-Magneto-Resisitive), GMR-Sensor (GMR = Giant-Magneto-Resisitive), oder CMR-Sensor (CMR = Colossal-Magneto- Resisitive), oder TMR-Sensor (TMR = Tunnel-Magneto-Resistive).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannungsquelle für den Stromsensor eingangsseitig mit einem Zwischenkreis des Inverters verbunden. Weiter bevorzugt ist die Spannungsquelle für den Stromsensor eingangsseitig mit dem Phasenpotential, und mit dem Zwischenkreispotential, insbesondere dem positiven Zwischenkreispotential, verbunden.

Vorteilhaft kann die Spannungsversorgung für den Stromsensor so gemeinsam mit dem Gate-Treiber mit Spannung versorgt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gate-Treiber, insbesondere ein Gate-Treiber-Baustein, die Spannungsversorgungsquelle, insbesondere einen Spannungsregler, für den Stromsensor auf. Der Spannungsregler ist bevorzugt ausgebildet, Versorgungsspannungsschwankungen einer eingangsseitig empfangenen Versorgungsspannung auszugleichen, und ausgangsseitig eine insbesondere konstante Gleichspannung zur Spannungsversorgung des Stromsensors auszugeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Inverters ist der Gate-Treiber im Bereich des Stromsensors, insbesondere im räumlichen Bereich des Stromsensors, bevorzugt zusammen mit dem Stromsensor in ein einer gemeinsamen Ebene, angeordnet. Vorteilhaft kann so ein kurzer Signalweg zwischen dem Stromsensor und dem Gate-Treiber, und so auch der Spannungsversorgung des Stromsensors gebildet sein. Der Stromsensor ist bevorzugt im Bereich der Phasenstromschiene angeordnet. Der Gate-Treiber ist bevorzugt im Bereich der Phasenstromschiene angeordnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Inverter einen keramischen Schaltungsträger für die Halbleiterschalter-Halbbrücke auf. Der Inverter weist weiter bevorzugt einen dazu parallel angeordneten, weiteren Schaltungsträger auf, wobei der Stromsensor und der Gate-Treiber, und weiter bevorzugt auch die Verarbeitungseinheit, jeweils auf dem weiteren Schaltungsträger angeordnet, und mit dem weiteren Schaltungsträger stoffschlüssig verbunden sind. Vorteilhaft kann so eine niederinduktive, und störsignalarme Anordnung des Inverters gebildet sein.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen eines Phasenstroms einer Phase eines Inverters zum Bestromen einer elektrischen Maschine. Bei dem Verfahren wird der Phasenstrom von einem Stromsensor in Abhängigkeit eines durch den Phasenstrom erzeugten Magnetfelds erfasst, wobei der Stromsensor aus einem Phasenpotential der Phase, insbesondere als Ground- Referenzpotential, Versorgungsspannung beziehen kann. Weiter bevorzugt wird der Stromsensor mit einer auf das Phasenpotential aufaddierten insbesondere positiven Versorgungsspannung versorgt. Die auf das Phasenpotential aufaddierte Versorgungsspannung ist bevorzugt eine aus der Zwischenkreisspannung, insbesondere einem positiven Zwischenkreispotential erzeugte, bevorzugt gewandelte, Spannung. Der Stromsensor ist so vorteilhaft auf das Phasenpotential referenziert. Das Phasenpotential bildet so vorteilhaft einen Ground-Anschluss für den Stromsensor, und das abgeleitete, insbesondere abwärts gewandelte, positive Batteriepotential oder Zwischenkreispotential einen positiven Versorgungsanschluss für den Stromsensor.

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmale.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Inverter, bei dem ein Stromsensor auf ein gepulstes Phasenpotential referenziert ist;

Figur 2 zeigt eine Kommutierzelle für den in Figur 1 dargestellten Inverter in einer Schnittdarstellung;

Figur 3 zeigt ein Diagramm mit Signalen, die von Komponenten des in Figur 1 dargestellten Inverters erzeugt sind.

Figur 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für einen Inverter 1. Der Inverter 1 weist wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke auf, von der eine Halbleiterschalter-Halbbrücke 2 beispielhaft dargestellt ist. Der Inverter 1 kann für jede Phase wenigstens eine oder nur eine Halbleiterschalter-Halbbrücke aufweisen.

Die Halbleiterschalter-Halbbrücke 2 weist einen High-Side-Halbleiterschalter 3 und einen Low-Side-Halbleiterschalter 4 auf. Die Halbleiterschalter 3 und 4 sind beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor, insbesondere gehäuselosen Feldeffekttransistor, auch Bare-Die genannt, gebildet.

Der Inverter 1 weist auch einen Stromsensor 5 auf, welcher ausgebildet ist, ein von einer Phasenstromschiene 7, insbesondere einem in der Phasenstromschiene 7 fließenden Strom, erzeugtes Magnetfeld 6 zu erfassen, und ein den in Abhängigkeit des Magnetfelds 6 erfassten Phasenstrom repräsentierendes Stromsignal zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig auszugeben.

Der Inverter 1 weist auch einen Treiber 8 auf, welcher ausgebildet ist, den High- Side-Halbleiterschalter 3 zum Durchschalten oder Sperren anzusteuern. Der Treiber 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein High-Side-Gate-Treiber, welcher mittels einer Verbindungsleitung 26 ausgangsseitig mit einem Steueranschluss 21 der Halbleiterschalter-Halbbrücke 2, für den High-Side-Halbleiterschalter 3 verbunden ist.

Der Treiber 8 weist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Spannungsquelle 12 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Spannungsregler gebildet ist. Die Spannungsquelle 12 ist Bestandteil des Treibers 8, welcher beispielsweise durch ein integriertes Halbleiterbauteil gebildet ist. Der Treiber 8 weist auch einen Analog-Digitalwandler auf, welcher eingangsseitig mittels einer Verbindungsleitung 29 mit dem Stromsensor 5 verbunden ist, und so das von dem Stromsensor 5 erzeugte Stromsignal empfangen, und analog-digitalwandeln kann. Der Analog-Digitalwandler 13 ist ausgangsseitig mittels einer Verbindungsleitung 24 mit einer Verarbeitungseinheit 9 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel Bestandteil des Inverters 1 , und ist beispielsweise durch einen Mikrocontroller, einen Mikroprozessor, oder ein ASIC (ASIC = Application-Specific-Integrated-Circuit) gebildet.

Die Verarbeitungseinheit 9 ist ausgebildet, ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal 18, im Folgenden auch PWM-Signal genannt, zum Ansteuern der Halbleiterschalter-Halbbrücke 2 zu erzeugen, und weist dazu in diesem Ausführungsbeispiel einen Pulsweitenmodulator 17 auf, welcher ausgebildet ist, das Steuersignal 18 zu erzeugen. Der Inverter 1 weist auch einen Spannungswandler 16 auf, welcher ausgebildet ist, aus der Zwischenkreisspannung eine Versorgungsspannung für die Verarbeitungseinheit zu erzeugen und die Verarbeitungseinheit 9 mit der Versorgungsspannung zu versorgen, welche aus der Zwischenkreisspannung erzeugt, insbesondere aus dieser abwärtsgewandelt ist.

Der Inverter 1 weist auch einen positiven Anschluss 31 für ein positives Batteriepotential auf, und einen negativen Anschluss 32 für ein insbesondere negatives Batteriereferenzpotential, insbesondere Massepotential. Figur 1 zeigt auch beispielhaft eine Batterie 19, welche beispielsweise eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug ist.

Der Inverter 1 weist auch eine Schnittstelle 10 auf, welche ausgebildet ist, Niedervolt-Komponenten des Inverters 1 , in diesem Ausführungsbeispiel die Verarbeitungseinheit 9, von der Zwischenkreisspannung, insbesondere dem Batteriepotential, empfangen an den Anschlüssen 31 und 32, oder zusätzlich von weiteren Hochvoltsignalen, zu isolieren. Die Schnittstelle 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Optokoppler auf, welcher ausgebildet ist, von der Verarbeitungseinheit 9 erzeugte Signale, beispielsweise das PWM-Signal 18, galvanisch getrennt an den Treiber 8 zu senden. Die Verarbeitungseinheit 9 ist dazu mittels einer Verbindungsleitung 23 mit dem Treiber 8, und dort mit einem Eingang 30 für das Steuersignal mindestens mittelbar verbunden, wobei die Verbindungsleitung 23 durch die Schnittstelle 10 hindurchgeführt ist und so die Verarbeitungseinheit 9 und den T reiber 8 mittelbar miteinander verbunden sind. Ein Niedervoltbereich 22, in dem Niedervolt-Komponenten des Inverters angeordnet sind, ist in Figur 1 gestrichelt gekennzeichnet.

Der Analog-Digitalwandler 13 ist mittels einer Verbindungsleitung 24, welche durch die Schnittstelle 10 hindurchgeführt ist, mit der Verarbeitungseinheit 9 galvanisch getrennt verbunden, sodass die Verarbeitungseinheit 9 das von dem Stromsensor 5 erzeugte Stromsignal - in digitaler Form - empfangen kann.

Die Verarbeitungseinheit 9 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Stromsignals das Pulsweitenmodulationssignal 18 zum Ansteuern der Halbleiterschalter-Halbbrücke 2, und so zum mittelbaren Bestromen einer elektrischen Maschine - und so zum Erzeugen eines magnetischen Drehfelds - zu erzeugen.

Die Verarbeitungseinheit 9, insbesondere der Pulsweitenmodulator 17, ist ausgangsseitig mittels einer Verbindungsleitung 25 mit einem Treiber 11 des Inverters 1 verbunden. Der Treiber 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Low-Side- Gate-Treiber ausgebildet, und ist ausgangsseitig mittels einer Verbindungsleitung 27 mit einem Steueranschluss 20 des Low-Side-Halbleiterschalters 4 der Halbleiterschalter-Halbbrücke 2 verbunden.

Der T reiber 11 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig von der Verarbeitungseinheit 9 empfangenen PWM-Signals ein Steuersignal zum Durchschalten oder Sperren des Low-Side-Halbleiterschalters 4 zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig an den Low-Side-Halbleiterschalter 4 zu senden.

Die Verbindungsleitung 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch die Schnittstelle 10 hindurchgeführt, sodass der Low-Side-Gate-Treiber 11 galvanisch von der Verarbeitungseinheit 9 getrennt ist.

Der Inverter 1 weist auch eine Spannungsversorgungseinheit 14 zur Versorgung des Treibers 8, und eine Spannungsversorgungseinheit 15 zur Spannungsversorgung des Treibers 11 auf. Die Spannungsversorgungseinheiten 14 und 15 sind jeweils ausgebildet, den Treiber 8 beziehungsweise den Treiber 11 mit einer Versorgungsspannung zu versorgen, und sind dazu eingangsseitig mit dem Zwischenkreis verbunden. Die Spannungsversorgungseinheiten 14 und 15 sind beispielsweise durch Abwärtswandler gebildet.

Der Treiber 8 weist einen Anschluss 33 für ein Bezugspotential, insbesondere Ground-Potential, auf, und ist mittels einer Verbindungsleitung 28 mit der Phasenstromschiene 7 verbunden. Die Phasenstromschiene 7 ist mit der Halbleiterschalter-Halbbrücke 2 verbunden, und kann von der Halbleiterschalter- Halbbrücke 2 das insbesondere PWM-getaktete Phasenpotential empfangen.

Der Treiber 8 hat so das Phasenpotential, empfangen von der Phasenstromschiene 7, als Bezugspotential. Der Treiber 11 , insbesondere der Low-Side- Gate-Treiber, hat als Bezugspotential in diesem Ausführungsbeispiel das am Anschluss 32 empfangene negative Zwischenkreispotential. Mittels des so gebildeten Inverters kann eine Spannungsänderungseinkopplung in dem Stromsensor, oder in den Stromsignalpfad vermieden werden, insoweit die Spannungsversorgung für den Stromsensor 5 mit dem Phasenpotential gekoppelt ist.

Figur 2 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für eine Kommutierzelle 40 in einer Schnittdarstellung. Die Kommutierzelle 40 kann Bestandteil des in Figur 1 gezeigten Inverters 1 sein. Die Kommutierzelle 40 umfasst eine Halbleiterschalter-Halbbrücke, von der ein Halbleiterschalter 43 beispielhaft dargestellt ist. Der Halbleiterschalter 43 ist mit einem Substrat 41 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet oder versintert. Das Substrat 41 ist beispielsweise ein DGB- Substrat oder ein AM B-Substrat.

Eine elektrisch leitfähige Schicht 47 des Substrats 41 bildet eine Phasenstromschiene, welche mittels eines von dem Phasenstrom erzeugten Magnetfelds 46 mit einem Stromsensor 45 gekoppelt ist.

Der Stromsensor 45 ist mit einem Schaltungsträger 42 verbunden, und kann das Magnetfeld 46 erfassen, und in Abhängigkeit des erfassten Magnetfelds ein Stromsignal erzeugen, was den in der Phasenstromschiene 47 fließenden Phasenstrom repräsentiert.

Der Schaltungsträger 42 ist beispielsweise eine Leiterplatte, oder ein keramischer Schaltungsträger, insbesondere LTCC-Schaltungsträger (LTCC = Low- Temperature-Cofired-Ceramics). Der Schaltungsträger 42 ist in diesem Ausführungsbeispiel zu dem Substrat 41 parallel angeordnet.

Die Kommutierzelle 40 umfasst auch einen mit dem Schaltungsträger 42 verbundenen Treiber 44, welcher ausgebildet ist, die Halbleiterschalter-Halbbrücke, und so auch den Halbleiterschalter 43 zum Durchschalten oder Sperren anzusteuern.

Sowohl der Treiber 44, als auch der Stromsensor 45, sind jeweils ausgebildet, ein Bezugspotential, insbesondere Ground-Potential, von der Phasenstromschiene 47 zu empfangen, und sind dazu - in diesem Ausführungsbeispiel mit- tels einer Verbindungsleitung 48 - mit der Phasenstromschiene 47 elektrisch verbunden. Die Verbindungsleitung 48 ist beispielsweise durch eine flexible Leiterplatte, insbesondere eine Leiterbahn einer flexiblen Leiterplatte, gebildet.

Figur 3 zeigt ein Diagramm 50, welches eine Abszisse 51 aufweist, wobei die Abszisse 51 eine Zeitachse repräsentiert. Das Diagramm 50 weist auch eine Ordinate 52 auf, welche eine Amplitudenachse bildet.

Das Diagramm 50 zeigt eine Kurve 54, welche ein - insbesondere von dem in Figur 1 dargestellten Pulsweitenmodulator 17 - erzeugtes PWM-Signal 54 (PWM = Puls-Weiten-Modulation) repräsentiert.

Das Diagramm 50 zeigt auch eine zu der Kurve 54 um eine Spannungsdifferenz 59 verschobene Kurve 55, welche das bereits erwähnte Bezugspotential zum Versorgen des Stromsensors 5, und in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zum Versorgen des Treibers 8 repräsentiert.

Sichtbar ist, dass das Bezugspotential 55 zusammen mit den Steuerpulsen des PWM-Signals 54 getaktet ist.

Das Diagramm 50 zeigt auch eine Kurve 56, welche ein Stromsignal, erzeugt von einem Stromsensor, welcher nicht an das Phasenpotential gekoppelt ist, repräsentiert. Die Kurve 56 weist Störsignale auf, welche jeweils durch die Ein- und Ausschaltvorgänge zu Beginn, und zum Ende eines PWM-Pulses erzeugt werden, und welche in dem Stromsignalpfad eingestreut werden können. Ein Störpuls 57 ist beispielhaft bezeichnet.

Das Diagramm 50 zeigt auch eine Kurve 58, welche ein von dem Stromsensor 5 in Figur 1 erzeugtes Stromsignal repräsentiert. Das Stromsignal des Stromsensors 5, repräsentiert durch die Kurve 58, ist frei von Störsignalen, insoweit der Stromsensor 5 an das Phasenpotential der Halbleiterschalter- Halbbrücke 2, und so an das Phasenausgangssignal der Halbleiterschalter- Halbbrücke angekoppelt ist. Das Diagramm 50 zeigt auch eine Kurve 53, welche einen Verlauf einer Versorgungsspannung für den Stromsensor 5, erzeugt und bereitgestellt von der Spannungsquelle 12 des Inverters 1 repräsentiert. Der Stromsensor 5 kann so mit einer konstanten Versorgungsspannung versorgt werden, welche auf das Phasenpotential, insbesondere das Phasenausgangspotential der Halbleiterschalter-Halbbrücke 2 referenziert ist.