Titel

Spannungswandler und elektrisches Antriebssystem mit einem

Spannungswandler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungswandler zur Konvertierung einer Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Spannungswandler zur Konvertierung einer Eingangsgleichspannung, die an einem Eingang eines mit einem

mehrphasigen Elektromotor gekoppelten Wechselrichters anliegt, in eine konstante Ausgangsgleichspannung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Antriebssystem mit einem solchen Spannungswandler.

Stand der Technik

Die Druckschrift DE 10 2013 225 097 AI offenbart ein

Energiemanagementverfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeugs umfasst dabei ein Hochvolt-Teilnetz und ein Niedervolt-Teilnetz, die über einen

Gleichspannungswandler elektrisch miteinander gekoppelt sind. Wird in dem

Niedervolt-Teilnetz ein Energiebedarf eines Verbrauchers detektiert, so wird der Gleichspannungswandler angesteuert, um in dem Niedervolt-Teilnetz elektrische Energie aus dem Hochvolt-Teilnetz bereitzustellen. In Elektro- und Hybridfahrzeugen wird das Niederspannungs-Bordnetz (12 Volt-

Bordnetz) über ein Hochvolt-Bordnetz mit Energie versorgt. Die Spannung im Hochvolt-Bordnetz liegt dabei in der Regel zwischen 250 und 450 Volt. Hierzu wird ein zusätzlicher Gleichspannungswandler benötigt, der die Spannung des Hochvolt-Bordnetzes herabsetzt, um die Komponenten des Niederspannungs- Bordnetzes mit Energie zu versorgen. Aus Sicherheitsgründen muss dieser Gleichspannungswandler eine galvanische Trennung aufweisen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart einen Spannungswandler zur Konvertierung einer Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.

Demgemäß ist vorgesehen:

Ein Spannungswandler zur Konvertierung einer Eingangsgleichspannung, die an einem Eingang eines mit einem mehrphasigen Elektromotor gekoppelten Wechselrichters anliegt, in eine Ausgangsgleichspannung. Der

Spannungswandler umfasst eine Kondensatoranordnung, einen Transformator, eine Gleichrichteranordnung und einen Gleichspannungskonverter. Die

Kondensatoranordnung umfasst einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator. Ein Anschluss des ersten Kondensators ist mit einem ersten Anschluss des Eingangs des Wechselrichters verbunden. Ein weiterer Anschluss des ersten Kondensators ist an einem Knotenpunkt mit einem Anschluss des zweiten Kondensators verbunden. Ein weiterer Anschluss des zweiten

Kondensators ist mit einem zweiten Anschluss des Eingangs des

Wechselrichters verbunden. Der Transformator umfasst eine Primärseite und eine Sekundärseite. Gegebenenfalls kann der Transformator auch eine oder mehrere weitere Sekundärseiten umfassen. Ein Anschluss der Primärseite des Transformators ist mit dem Knotenpunkt der Kondensatoranordnung verbunden. Ein weiterer Anschluss der Primärseite des Transformators ist mit einem

Sternpunkt des Elektromotors verbunden. Die Gleichrichteranordnung ist eingangsseitig mit der Sekundärseite des Transformators verbunden. Dabei ist die Gleichrichteranordnung dazu ausgelegt, eine an der Sekundärseite des Transformators anliegende Wechselspannung gleichzurichten und die gleichgerichtete Wechselspannung an einem Ausgangsanschluss der

Gleichrichteranordnung bereitzustellen. Der Gleichspannungskonverter ist eingangsseitig mit dem Ausgangsanschluss der Gleichrichteranordnung verbunden. Der Gleichspannungskonverter ist dazu ausgelegt, die an dem Ausgangsanschluss der Gleichrichteranordnung bereitgestellte Spannung in eine Gleichspannung mit einem vorbestimmten Spannungswert zu konvertieren.

Ferner ist vorgesehen:

Ein elektrisches Antriebssystem mit einem mehrphasigen Elektromotor mit einem Sternpunkanschluss; einem Wechselrichter, der mit dem mehrphasigen

Elektromotor elektrisch gekoppelt ist, und einem erfindungsgemäßen

Spannungswandler.

Vorteile der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zwischen einem Mittelabgriff eines zweigeteilten Zwischenkreiskondensators von einem

Wechselrichter, der eine mehrphasige elektrische Maschine ansteuert und einem Sternpunkt der durch den Wechselrichter angesteuerten elektrischen Maschine beim Ansteuern der elektrischen Maschine eine Wechselspannung auftritt.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, diese Wechselspannung als Eingangsspannung für einen Transformator zu nutzen. Auf diese Weise kann ein Wechselrichter, wie er bei konventionellen Gleichspannungswandlern erforderlicher ist, auf der Eingangsseite entfallen. Der erfindungsgemäße Spannungswandler kann hierdurch auf ohnehin bereits vorhandene Bauelemente der Leistungsstufe des Wechselrichters zurückgreifen. Diese Leistungsstufe umfasst Halbleiter, welche die erforderliche Spannungsfestigkeit aufweisen, eine entsprechende Ansteuereinheit sowie einen Zwischenkreiskondensator. Ferner umfasst die Leistungsstufe des Wechselrichters auch die für den Betrieb erforderlichen Filterbauelemente, wie sie für eine ausreichende

elektromagnetische Verträglichkeit erforderlich sind.

Zwischen der Eingangsseite des erfindungsgemäßen Spannungswandlers und der Ausgangsseite kann dabei mittels des vorgesehenen Transformators eine galvanische Trennung erreicht werden. Auf diese Weise kann auch gesteigerten Sicherheitsanforderungen Rechnung getragen werden. Für die Wahl der einzelnen Baugruppen, wie beispielsweise

Gleichrichteranordnung oder Gleichspannungskonverter des erfindungsgemäßen Spannungswandlers besteht dabei eine sehr große Flexibilität. Somit kann der Spannungswandler an die jeweiligen individuellen Erfordernisse sehr gut angepasst werden. Die zwischen Sternpunkt der elektrischen Maschine und dem Mittel abgriff des Zwischenkreiskondensators auftretende Wechselspannung weist dabei keinen Gleichanteil auf, so dass Sättigungseffekte in dem

angeschlossenen Transformator vermieden werden können.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichspannungskonverter einen Inverswandler, einen Hochsetzsteller und/oder einen Tiefsetzsteller. Durch die Wahl eines geeigneten Spannungsstellers für den Gleichspannungskonverter kann dabei je nach Übertragungsverhältnis des Transformators die gewünschte Ausgangsspannung des Spannungswandlers erreicht werden. Liegt

beispielsweise die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators stets oberhalb der gewünschten Ausgangsspannung des Spannungswandlers, so kann als Gleichspannungskonverter ein Tiefsetzsteller vorgesehen sein. Liegt die gleichgerichtete Spannung der Primärseite des Transformators stets unterhalb der gewünschten Ausgangsspannung des Spannungswandlers, so kann ein Hochsetzsteller vorgesehen sein. Kann die gleichgerichtete Spannung an der Primärseite des Transformators sowohl oberhalb, als auch unterhalb der gewünschten Ausgangsspannung des Spannungswandlers liegen, so ist ein kombinierter Hochsetz-Tiefsetzsteller bzw. ein Inverswandler oder ähnliches möglich. Weitere Topologien für eine geeignete Anpassung der gleichgerichteten Sekundärspannung des Transformators sind darüber hinaus ebenso möglich.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Gleichspannungskonverter eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung des Gleichspannungskonverters ist dazu ausgelegt, die durch den Spannungskonverter konvertierte

Ausgangsspannung der Gleichrichteranordnung mittels des

Gleichspannungskonverters auf einen vorbestimmten Spannungswert einzustellen. Auf diese Weise kann als Ausgangsgleichspannung des

Spannungswandlers stets eine Ausgangsspannung mit dem gewünschten Spannungswert bereitgestellt werden. Insbesondere kann je nach Topologie des Gleichspannungskonverters zwischen Hochsetz- (Boost) oder Tiefsetz- (Buck) Betrieb gewählt werden. Die Steuereinrichtung des Gleichspannungskonverters kann dabei die für die Ansteuerung des Gleichspannungskonverters

erforderlichen Steuersignale generieren. Insbesondere kann dabei mittels einer geeigneten Sensoreinrichtung am Ausgang des Gleichspannungskonverters die Ausgangsspannung erfasst und durch die Steuereinrichtung ausgewertet werden, um die vorbestimmte Ausgangsgleichspannung einzustellen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Gleichrichteranordnung des

Spannungswandlers einen passiven Gleichrichter. Die Gleichrichteranordnung kann insbesondere eine Mehrzahl von Dioden zur Gleichrichtung der durch den Transformator bereitgestellten Sekundärspannung umfassen. Dabei sind je nach Anwendungsfall beliebige Topologien für eine passive Gleichrichtung der Sekundärspannung des Transformators möglich.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Gleichrichteranordnung eine aktive Gleichrichterschaltung. Insbesondere kann die

Gleichrichteranordnung einen aktiven Synchrongleichrichter umfassen. Die Ansteuerung der Schaltelemente in einer solchen aktiven Gleichrichteranordnung kann dabei auf eine beliebige geeignete Weise erfolgen. Insbesondere kann die Ansteuerung der Gleichrichteranordnung basierend auf Messsignalen erfolgen, die innerhalb des Spannungswandlers erfasst worden sind. Dabei sind insbesondere Messsignale möglich, die zwischen der Sekundärseite des Transformators und der Ausgangsseite des Spannungswandlers erfasst worden sind. Darüber hinaus kann die Ansteuerung der Schaltelemente einer aktiven Gleichrichteranordnung auch basierend auf Steuersignalen des Wechselrichters erfolgen. Hierbei ist gegebenenfalls eine galvanische Trennung zwischen Wechselrichter und der aktiven Gleichrichteranordnung vorzusehen.

Beispielsweise kann die galvanische Trennung mittels einer optischen

Signalübertragung oder ähnlichem erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems sind Wechselrichter und Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Insbesondere sind Wechselrichter und Elektromotor dabei räumlich dicht beieinander angeordnet. Auf diese Weise sind keine weiten Leitungswege erforderlich.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Wechselrichter einen Multilevel- Inverter. Insbesondere kann der Wechselrichter einen Level-3-lnverter umfassen. Multilevel-Inverter verfügen über in Zwischenkreis über eine

Kondensatoranordnung aus mehreren in Serie geschalteten Kondensatoren, so dass hier stetes ein Abgriff an einem Mittelpunkt der Kondensatoranordnung verfügbar ist. Aber auch Wechselrichter mit einer selbstgeführten

Drehstrombrückenschaltung (B6-Brücke) oder weitere

Wechselrichterkonfigurationen sind möglich.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den

Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder

Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einem Spannungswandler gemäß einer Ausführungsform; und

Figur 2: eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung für einen Spannungswandler in einem elektrischen Antriebssystem gemäß einer Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen, soweit nicht anders angegeben, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand einer selbstgeführten Drehstrombrückenschaltung beschrieben. Darüber hinaus sind jedoch auch beliebige geeignete weitere Wechselrichter, wie zum Beispiel sogenannte Multilevel-Inverter (3-Level-lnverter) möglich. Insbesondere verfügen Multilevel-Inverter bereits über einen Zwischenkreis mit geteilten

Zwischenkreiskondensatoren, so dass hierbei ohnehin ein Mittelabgriff der Zwischenkreisanordnung verfügbar ist.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einem Spannungswandler 1. Das Antriebssystem umfasst einen

mehrphasigen Elektromotor 3, sowie einen Wechselrichter 2, der mit dem mehrphasigen Elektromotor 3 elektrisch gekoppelt ist. Der Elektromotor 3 umfasst dabei einen Sternpunktanschluss 3a, der an dem Elektromotor 3 nach außen geführt ist. Bei dem Elektromotor 3 kann es sich dabei um einen beliebigen Elektromotor mit Sternpunktanschluss 3a handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Elektromotor 3 um einen Motor zum Antrieb eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges handeln. Die einzelnen Phasen des Elektromotors 3 werden dabei von dem Wechselrichter 2 mit entsprechenden Spannungspulsen beaufschlagt, um an dem Elektromotor 3 die gewünschte Drehzahl bzw. Traktion einzustellen.

An einem Eingang des Wechselrichters 2 wird hierzu von einer

Gleichspannungsquelle 4 eine Gleichspannung bereitgestellt. Beispielsweise kann es sich bei der Gleichspannungsquelle 4 um eine Batterie bzw. einen Akkumulator, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, handeln. Beispielsweise kann die von der

Gleichspannungsquelle 4 bereitgestellte Gleichspannung im Bereich zwischen 250 und 450 Volt liegen. Aber auch davon abweichende Gleichspannungen sind ebenso möglich. Am Eingang des Wechselrichters 2 ist zwischen dem Anschluss für die positive Eingangsspannung und dem Anschluss für die negative

Eingangsspannung eine Kondensatoranordnung 10 des Spannungswandlers 1 angeordnet. Bei dieser Kondensatoranordnung 10 kann es sich beispielsweise um einen Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters 2 handeln. Darüber hinaus ist es jedoch ebenso möglich, zusätzlich zu einem in dem Wechselrichter 2 vorhandenen Zwischenkreiskondensator eine zusätzliche

Kondensatoranordnung 10 vorzusehen. Beispielsweise kann diese zusätzliche Kondensatoranordnung 10 parallel zu dem Zwischenkreiskondensator des

Wechselrichters angeordnet sein. Die Kondensatoranordnung 10 umfasst dabei zwei in Serie geschaltete Kondensatoren 11 und 12. Der erste Kondensator 10 ist dabei mit einem ersten Eingang des Wechselrichters 2 verbunden. Der andere Anschluss des ersten Kondensators 10 ist mit einem Knotenpunkt K verbunden. Dieser Knotenpunkt K ist ebenfalls mit einem Anschluss des zweiten

Kondensators 12 verbunden. Der andere Anschluss des zweiten Kondensators 12 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss des Wechselrichters 2 verbunden.

Der Spannungswandler 1 umfasst darüber hinaus einen Transformator 20, eine Gleichrichteranordnung 30 und einen Gleichspannungskonverter 40.

Der Transformator 20 umfasst eine Primärseite 21 und eine Sekundärseite 22. Ein Anschluss der Primärseite 21 des Transformators 20 ist mit dem

Knotenpunkt K der Kondensatoranordnung 10 verbunden. Ein anderer Anschluss der Primärseite 21 des Transformators 20 ist mit dem Sternpunktanschluss 3a des Elektromotors 3 verbunden. Die Anschlüsse der Sekundärseite 22 des Transformators 20 sind mit den Eingangsanschlüssen der

Gleichrichteranordnung 30 verbunden. Die Gleichrichteranordnung 30 richtet dabei die an der Sekundärseite 22 des Transformators 20 anliegende

Wechselspannung gleich und stellt die gleichgerichtete Spannung an den

Ausgangsanschlüssen der Gleichrichteranordnung 30 bereit. Als

Gleichrichteranordnung 30 ist dabei jede geeignete aktive oder passive

Gleichrichteranordnung möglich. Beispielsweise kann die Gleichrichteranordnung 30 eine passive Gleichrichteranordnung auf Basis von Halbleiterdioden umfassen. Darüber hinaus sind jedoch auch aktive Gleichrichterschaltungen, wie zum Beispiel eine aktive Synchrongleichrichtung möglich. Die zur Ansteuerung einer aktiven Gleichrichterschaltung erforderlichen Steuersignale können dabei basierend auf Messwerten, insbesondere basierend auf Messwerten innerhalb des Spannungswandlers 1 generiert werden. Hierzu können gegebenenfalls geeignete Sensoren (hier nicht dargestellt) Messwerte innerhalb des Spannungswandlers, insbesondere im Bereich zwischen der Sekundärseite 22 des Transformators 20 und dem Ausgang des Spannungswandlers 1 erfassen. Basierend auf diesen erfassten Messwerten kann daraufhin eine geeignete Steuerschaltung der Gleichrichteranordnung 30 Steuersignale für eine aktive Gleichrichterschaltung der Gleichrichteranordnung 30 generieren. Ebenso ist es auch möglich, dass die Steuersignale für eine aktive Gleichrichterschaltung der Gleichrichteranordnung 30 basierend auf Steuersignalen des Wechselrichters 2 erzeugt werden. Hierzu kann es aus Sicherheitsgründen erforderlich sein, dass zwischen Wechselrichter 2 und Gleichrichteranordnung 30 eine galvanische Trennung erfolgt. Beispielsweise können hierzu die Steuersignale des

Wechselrichters 2 über optische Signalwege zu der Gleichrichteranordnung 30 übertragen werden.

Wird als Gleichspannungsquelle 4 beispielsweise eine Batterie bzw. ein

Akkumulator verwendet, so kann je nach Ladezustand die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 4 variieren. In Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 4 sowie in Abhängigkeit der Ansteuerung des

Elektromotors 3 kann dabei die Spannung an der Primärseite 21 des

Transformators 20 variieren. Aufgrund des konstanten

Übertragungsverhältnisses des Transformators 20 variiert somit auch die

Spannung an der Sekundärseite 22 des Transformators 20 und weiterhin auch die gleichgerichtete Spannung am Ausgang der Gleichrichteranordnung 30. Um am Ausgang des Spannungswandlers 1 eine konstante

Ausgangsgleichspannung bereitstellen zu können, ist daher in dem

Spannungswandler 1 ein Gleichspannungskonverter 40 vorgesehen. Dieser Gleichspannungskonverter 40 passt dabei die von der Gleichrichteranordnung 30 gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators 20 auf eine konstante vorgegebene Ausgangsspannung an. Hierzu kann als Gleichspannungskonverter 40 ein beliebiger geeigneter Gleichspannungskonverter 40 vorgesehen sein. Insbesondere sind beispielsweise Hochsetzsteller, Tiefsetzsteller, kombinierte Hochsetz-Tiefsetzsteller bzw. Inverswandler oder ähnliches möglich. Liegt beispielsweise aufgrund des Übertragungsverhältnisses des Transformators 20 die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators 20 stets oberhalb der vorgegebenen Ausgangsspannung, die am Ausgang des

Gleichspannungskonverters 40 bereitgestellt werden soll, so kann als Gleichspannungskonverter 40 ein Tiefsetzsteller vorgesehen sein. Liegt die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators 20 stets unterhalb der vorgegebenen Soll-Ausgangsspannung des Spannungswandlers 1, so kann als Gleichspannungskonverter 40 beispielsweise ein Hochsetzsteller vorgesehen sein. Kann die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators 20 unterhalb oder oberhalb der geforderten Soll-Ausgangsspannung des

Spannungswandlers 1 liegen, so kann als Gleichspannungskonverter 40 ein kombinierter Hochsetz-Tiefsetzsteller vorgesehen sein.

Die Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 20 steht somit in engem Zusammenhang mit der Topologie des Gleichspannungskonverters 40. Wird ein Übersetzungsverhältnis des Transformators 20 gewählt, das zu einer gleichgerichteten Sekundärspannungen führt, welche unterhalb oder oberhalb der Soll-Ausgangsspannung des Spannungswandlers 1 liegen, so ist die maximale Spannungsänderung durch den Gleichspannungskonverter 40 relativ gering. Andererseits ist ein hierzu erforderlicher kombinierter Hoch-Tiefsetzsteller mit einer gegebenenfalls komplexeren Schaltungstopologie verbunden.

Übersetzungsverhältnisse des Transformators 20, die nur einen einfachen Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller erfordern, können dagegen eine größere maximale Spannungsänderung durch den Gleichspannungskonverter 40 erforderlich machen.

Soll die Ausgangsgleichspannung des Spannungswandlers 1 beispielsweise ein Niederspannungs-Bordnetz eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges, versorgen, so liegt die Soll-Ausgangsgleichspannung im Bereich von ca. 13,2 Volt.

Wird als Eingangsspannung an dem Wechselrichter 2 beispielsweise eine Leerlaufspannung VT angenommen, die um bis zu 20 % variieren kann, so ergibt sich für den Fall, dass als Gleichspannungskonverter 40 ein reiner Tiefsetzsteller eingesetzt werden soll, ein Übertragungsverhältnis von etwa VT/50 für den Transformator, um eine gewünschte Ausgangsspannung im Bereich von 13,2 Volt für ein Niederspannungs-Bordnetz eines Fahrzeuges zu erzielen. Je nach zu erwartender Variation der Eingangsgleichspannung und eingesetzter Topologie für den Gleichspannungskonverter 40 können darüber hinaus auch andere Übertragungsverhältnisse für den Transformator 20 gewählt werden.

Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf Anwendungen für Elektro- oder Hybridfahrzeuge begrenzt. Vielmehr kann die vorliegende

Erfindung mit einem erfindungsgemäßen Spannungswandler 1 auch für beliebige weitere Anwendungen eingesetzt werden, bei der eine von der

Eingangsspannung galvanisch getrennte Ausgangsgleichspannung bereitgestellt werden soll.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines Spannungswandlers 1 in einem elektrischen Antriebssystem gemäß einer Ausführungsform. An der Eingangsseite des Wechselrichters 2 wird dabei von einer Batterie 4 eine Eingangsgleichspannung bereitgestellt. Der Wechselrichter 2 umfasst dabei in diesem Ausführungsbeispiel sechs Halbleiterschaltelemente Sl bis S6, die von einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung mit

Steuersignalen angesteuert werden können. Am Eingang des Wechselrichters 2 ist die Kondensatoranordnung 10 angeordnet. Die Kondensatoranordnung 10 stellt in diesem Ausführungsbeispiel auch gleichzeitig den

Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters 2 dar. Der erste Kondensator 11 ist dabei zwischen dem positiven Anschluss des Wechselrichters und dem Knotenpunkt K angeordnet. Der zweite Kondensator ist zwischen dem

Knotenpunkt K und dem negativen Anschluss des Wechselrichters 2 angeordnet. Die drei Ausgänge des Wechselrichters 2 sind mit dem Elektromotor 3 gekoppelt. Die Primärseite 21 des Transformators 20 ist mit dem Sternpunkt 3a der elektrischen Maschine 3 sowie dem Knotenpunkt K der Kondensatoranordnung 10 elektrisch verbunden. Die Sekundärseite 22 des Transformators 20 speist die Gleichrichteranordnung 20. Die Gleichrichteranordnung 30 ist in diesem Fall als passive Gleichrichteranordnung mit den vier Dioden Dl bis D4 ausgeführt. Am Ausgang der Gleichrichteranordnung 30 ist zur Glättung der gleichgerichteten Sekundärspannung des Transformators 20 ein Kondensator Cl angeordnet. Die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators 20 wird daraufhin mittels einer Tiefsetzstellerschaltung 40 auf die gewünschte vorgegebene

Ausgangsspannung eingestellt. Die Tiefsetzstellerschaltung des

Gleichspannungskonverters 40 umfasst dabei das Schaltelement S7, die Diode D5 sowie die Induktivität LI und die Kapazität C2. Das Schaltelement S7 wird dabei mittels einer Steuereinrichtung 41 angesteuert. Hierzu kann beispielsweise am Ausgang des Gleichspannungskonverters 40 die Ausgangsspannung mittels eines Spannungsdetektors erfasst und der Steuereinrichtung 41 bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung 41 passt dabei basierend auf der erfassten

Ausgangsspannung die Ansteuerung des Schaltelements S7 an.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Spannungswandler zur Konvertierung einer Eingangsgleichspannung in eine

Ausgangsgleichspannung, wobei zwischen Eingang und Ausgang des

Spannungswandlers eine galvanische Trennung erfolgt. Hierzu ist vorgesehen, eine Leistungsstufe eines vorhandenen Wechselrichters zu nutzen.

Eine Wechselspannung zwischen einem Zwischenkreiskondensator des

Wechselrichters und einem Sternpunktanschluss eines an den Wechselrichter angeschlossenen Elektromotors wird in einen Transformator eingespeist und die gleichgerichtete Sekundärspannung des Transformators wird mittels eines Gleichspannungskonverters auf ein vorbestimmtes Spannungsniveau eingestellt. Derartige Spannungswandler können für beliebige elektrische Antriebssysteme, insbesondere für elektrische Antriebssysteme in Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Hier kann beispielsweise ein Niederspannungsbordnetz von dem Hochspannungsbordnetz gespeist werden, wobei gleichzeitig eine galvanische Trennung zwischen Hochspannungs- und Niederspannungsbordnetz erfolgt.