Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Störsignalen bei Spannungsquellen, insbesondere bei Hochspannungsquellen für Fahrzeuge, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der Praxis sind Filteranordnungen zur Störsignalunterdrückung für

Antriebsstränge für Fahrzeuge bekannt. Aufgrund der Anforderungen an den Frequenzgang und den vorherrschenden hohen Spannungen, bzw. Strömen, werden hierfür fast ausschließlich passive Bauelemente eingesetzt, welche groß und teuer sind.

Ferner sind aktive Filterkonzepte bekannt, z.B. aus der WO 2003/005578 A1 , welche aber hauptsächlich für Anwendungen in der Signalverarbeitung oder für Anwendungen, bei denen niedrigere Spannungen und/oder niedrigere

Leistungen vorherrschen, verwendet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, kostengünstiges und

vorteilhaftes Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Störsignalen zur Verfügung zu stellen, welches auch bei höheren Spannungen und/oder Leistungen verwendbar ist und dabei einen geringeren Platzbedarf und eine hohe Störsignalunterdrückung aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach den

Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung handelt es sich um ein Verfahren zum Unterdrücken von Störsignalen in mindestens einer Versorgungsleitung, insbesondere in mindestens einer Versorgungsleitung für

Hochvoltspannungsquellen in einem Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs. Die mindestens eine Versorgungsleitung weist wenigstens zwei induktive

Übertrager auf, die eine Verstärkerschaltung galvanisch getrennt mit der Versorgungsleitung koppeln. Die wenigstens zwei induktiven Übertrager weisen jeweils einen Primärkreis und einen Sekundärkreis auf, wobei jeweils der mindestens eine Primärkreis der Versorgungsleitung zugeordnet ist, und wobei jeweils der mindestens eine Sekundärkreis der Verstärkerschaltung zugeordnet ist, wobei eine Induktivität des mindestens einen Primärkreises eines ersten Übertragers in der mindestens einen Versorgungsleitung zum Unterdrücken von Störsignalen ausgebildet ist, und wobei ein Signal aus der Versorgungsleitung mittels eines zweiten Übertragers abgegriffen und einem Eingang der

Verstärkerschaltung zugeleitet wird. Wesentlich dabei ist, dass die Induktivität des mindestens einen Primärkreises des ersten Übertragers erhöht wird, indem die Verstärkerschaltung ein Korrektursignal in den ersten Übertrager einspeist und die Verstärkerschaltung das Korrektursignal durch Verstärkung aus dem Signal des zweiten induktiven Übertrages bildet, insbesondere um die

Induktivität der Spule in der Versorgungsleitung, vorzugsweise der Primärspule des ersten induktiven Übertragers, elektronisch zu erhöhen. Es kann vorgesehen sein, dass durch den zweiten induktiven Übertrager ein Störspannungsstrom in eine Spannung gewandelt wird. Diese Spannung wird über eine Vorstufe der Verstärkerschaltung verstärkt bzw. im Frequenzgang beeinflusst. Das durch den Vorverstärker verstärke Spannungssignal erfährt in einem Endverstärker eine Stromverstärkung und wird über den ersten induktiven Übertrager als Korrekturspannung in die Versorgungsleitung einspeist. Insbesondere wird das Korrektursignal nicht zur Auslöschung eines Störsignales durch Überlagerung verwendet, sondern zur virtuellen Erhöhung der Induktivität der Primärspule verwendet.

Vorzugsweise wird die Induktivität des mindestens einen Primärkreises des ersten Übertragers erhöht, indem die Verstärkerschaltung ein Korrektursignal in den ersten Übertrager einspeist und die Verstärkerschaltung das

Korrektursignal störsignalabhängig durch Verstärkung aus dem Signal des zweiten induktiven Übertrages bildet.

Die Verstärkerschaltung ist insbesondere so ausgebildet, dass am Eingang der Verstärkerspannung die aus der Versorgungsleitung abgegriffene

Störspannung anliegt und die Verstärkerschaltung eine auf dieser

Störspannung basierende Korrekturspannung in die Versorgungsleitung zurückspeist. Die Erhöhung der Induktivität erfolgt dabei, im Gegensatz zu einer realen Erhöhung der Induktivität, die bspw. nur durch mehr Spulenwicklungen oder ein anderes Kernmaterial erfolgen kann, rein elektronisch. Das hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen ohmschen Verluste in der Versorgungsleitung entstehen. Auch das Problem einer Sättigung des Kernmaterials eines induktiven Übertragers wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verringert. Dieser Vorteil ist essentiell, um hohe Leistungen, wie sie in Traktionsantrieben bei Fahrzeugen notwendig sind, möglichst verlustfrei und ohne Störungen übertragen zu können. Weiter können durch das erfindungsgemäße Verfahren Kosten und auch Bauraum eingespart werden. Vorzugsweise wird unter induktivem Übertrager ein Bauteil oder eine

Bauteilanordnung verstanden, welches zur Signalübertragung dient und bei dem die Primärseite von der Sekundärseite galvanisch getrennt ist.

Insbesondere weist ein induktiver Übertrager wenigstens zwei miteinander induktiv gekoppelte Spulen auf, üblicherweise als Primärspule und

Sekundärspule bezeichnet. Es können bei einem induktiven Übertrager auch mehrere Primärspulen und/oder mehrere Sekundärspulen vorhanden sein. Insbesondere sind bei einem induktiven Übertrager dessen sämtliche Spulen untereinander induktiv gekoppelt. Die induktive Kopplung der Spulen eines induktiven Übertragers kann beispielsweise durch einen gemeinsamen

Spulenkern erfolgen. Insbesondere stehen alle Spulen eines induktiven Übertragers mit dem gemeinsamen Spulenkern in magnetischer

Wechselwirkung. Die Kopplung kann auch, beispielsweise im Falle von

Luftspulen, durch die räumliche Anordnung der Spulen zueinander oder der Ausgestaltung bzw. Ausrichtung der Spulenwicklungen erfolgen.

Insbesondere ist bei der erfindungsgemäßen Lösung der erste induktive Übertrager von dem zweiten induktiven Übertrager getrennt ausgebildet, d. h. die beiden induktiven Übertrager sind nicht magnetisch miteinander gekoppelt. Der erste induktive Übertrager kann von dem zweiten induktiven Übertrager magnetisch abgeschirmt sein, und/oder durch eine entsprechende räumliche Anordnung magnetisch getrennt sein. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, Gleichtaktstörungen und/oder Gegentaktstörungen zu unterdrücken. Das Signal in der

Versorgungsleitung zum Ausbilden des Korrektursignals kann ein

Gegentaktstörsignal oder ein Gleichtaktstörsignal sein, oder kann genutzt werden, um ein Gegentaktstörsignal oder ein Gleichtaktstörsignal zu erhalten. Bei Gegentaktstörungen kann das Signal mittels eines induktiven Übertragers aus der Versorgungsleitung ausgelesen werden und entspricht dann dem Störsignal. Es ist bei Gegentaktstörungen auch möglich, durch eine

Differenzverstärkung der Signale aus mehreren Übertragern bei mehreren Versorgungsleitungen ein Gegentaktstörsignal zu erhalten. Beim

Gleichtaktstörungen kann das Signal bei mehreren Versorgungsleitungen aus einem Übertrager mit je einen Primärkreis je Versorgungsleitung ausgelesen werden und entspricht dann dem Störsignal. Es ist bei Gleichtaktstörungen auch möglich, durch eine Additionsverstärkung der Signale aus mehreren Übertragern aus mehreren Versorgungsleitungen ein Gleichtaktstörsignal zu erhalten.

Bei der Unterdrückung von Störsignalen kann vereinfacht davon ausgegangen werden, dass in einem einfachen Modell eine Störquelle (Sender) eine Störung erzeugt. Diese Störung gelangt über einen Kopplungsweg zur Störsenke (Empfänger) und beeinfluss damit den Empfänger. Im Allgemeinen wird bei Störquellen zwischen Gleichtaktstörquellen und Gegentaktstörquellen unterschieden. Gleichtaktstörquellen treiben Gleichtaktstörströme, die in allen Leitern gleichsinnig zum Empfänger fließen. Gegentaktstörquellen treiben Gegentaktstörströme, die sich gleich ausbreiten wie die Nutzsignalströme.

Der Störstrom kann sich zusammensetzen aus einem symmetrischen und/oder einem asymmetrischen Teil. Bei einem symmetrischen Störstrom befinden sich die Ströme in den Leitungen in Gegentakt und werden auch Gegentaktstörung oder DMN genannt. Bei einem asymmetrischen Störstrom befinden sich die Ströme in den Leitungen im Gleichtakt. Die Ground-Leitung bildet den

Rückleiter. Diese Störungen werden Gleichtaktstörung oder CMN genannt.

Gegentaktstörungen, oder auch Differential Mode (DM) Noise (DMN) (im folgenden DMN) genannt, werden im Stromkreis durch Gegentaktstörquellen erzeugt. Diese Gegentaktstörquellen können ihren Ursprung z.B. in

magnetischer Kopplung (oder auch induktiver Kopplung genannt) oder galvanischer Kopplung in den Stromkreis (Leitungen) oder durch

Gleichtakt/Gegentakt-Konversion haben. Gegentaktstörquellen sind in der Regel in Reihe mit der Nutzsignalquelle angeordnet. Gegentaktstörungen oder DMN können Gegentaktstörströme, z.B. im Hin- und Rückleiter eines

Signalkreises, in entgegengesetzte Richtungen bewirken.

Gleichtaktstörungen, oder auch Common Mode (CM) Noise (CMN) (im folgenden CMN) genannt, werden im Stromkreis durch Gleichtaktstörquellen erzeugt. Diese Gleichtaktstörquellen können ihren Ursprung z.B. in kapazitiver Kopplung, Potentialanhebung von Masse/Ground oder Erdungspunkten oder in Potentialdifferenzen räumlich auseinander liegender Masse- und Erdklemmen haben. Gleichtaktstörquellen sind in der Regel zwischen einem Stromkreis und einem Bezugspotential angeordnet. Gleichtaktstörung oder CMN können Gleichtaktstörströme bewirken, die z.B. in allen Leitern eines Signalkerns gleichsinnig zum Empfänger fließen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Verstärkerschaltung mit den induktiven Übertragern zwischen einer Batterie oder einem Akku und einer Störquelle in die Versorgungsleitung eingeschleift, bzw. eingesetzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Maß der Erhöhung der Induktivität gezielt über die Festlegung der

Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung festgelegt wird. Über die Festlegung eines entsprechenden Frequenzganges des Verstärkers kann zudem eine frequenzabhängige Erhöhung der Induktivität erzielt werden, beispielsweise um gezielt Störsignale mit bestimmten Frequenzen besser zu unterdrücken.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass durch das Einspeisen des Korrektursignals die Eigenresonanzfrequenz des elektrischen Systems verringert wird. Dadurch kann insbesondere das Abstrahlverhalten der

Versorgungsleitung verbessert und dadurch die elektromagnetische Belastung der umgebenden Systeme verringert werden.

Unter einem elektrischen System wird vorzugsweise ein Stromkreis aus Spannungsquelle, Verbraucher und Versorgungsleitungen verstanden.

Vorzugsweise umfasst das elektrische System einen wiederaufladbaren Akku, einen über einen Inverter betriebenen Elektromotor und zwischenliegende Versorgungsleitungen, wobei die Versorgungsleitungen den wiederaufladbaren Akku mit dem Inverter und/oder dem Elektromotor verbinden. Flöchst vorzugsweise handelt es sich bei dem elektrischen System um ein

Spannungsversorgungssystem für einen Traktionsantrieb für ein

Elektrofahrzeug. Die resultierende Spule hat eine hohe Güte und kann mit den Kapazitäten im System einen schwingfähigen Schwingkreis bilden. Um die Gefahr des

Auftretens von Eigenschwingungen zu verringern, ist es von Vorteil, die Spule entsprechend selektiv zu dämpfen, bzw. die Verstärkung des Verstärkers frequenzabhängig zu reduzieren.

Insbesondere wird die Induktivität in einem Frequenzbereich, in dem

Störsignalen zu erwarten sind, vergrößert, und in einem Bereich, in dem die Eigenresonanzfrequenz des elektrischen Systems liegt, verringert.

Vorzugsweise sind die Störsignale in einem höheren Frequenzbereich zu erwarten als die Resonanzfrequenz des elektrischen Systems, so dass die Erhöhung der Induktivität bei niedrigen Frequenzen niedriger ist oder ganz entfallen kann und erst bei höheren Frequenzen wirksam wird. Vorzugsweise kann die Erhöhung der Induktivität unterhalb einer Frequenz von 50 kFIz, vorzugsweise 20 kFIz reduziert oder ausgeschaltet sein und bei einer höheren Frequenz entsprechend wirksam sein. Vorzugsweise kann die Vorstufe als Tiefpass oder Bandpass oder Flochpass oder Bandsperre ausgebildet sein, um den Frequenzgang festzulegen. Vorzugsweise kann eine frequenzabhängige Erhöhung der Induktivität gebildet werden. Insbesondere indem die Verstärkerschaltung als Tiefpass oder Flochpass oder Bandpass oder Bandsperre ausgebildet ist.

Bandsperre bedeutet, die Eigenresonanzfrequenz des Systems wird

ausgespart, vorzugsweise indem der Verstärker die Induktivität im Bereich der Eigenresonanzfrequenz nicht oder nur geringfügig erhöht. Flochpass bedeutet die Unterdrückung von Störsignalen mit höheren Frequenzen als der

Eigenfrequenz. Tiefpass bedeutet die Unterdrückung von Störsignalen mit niedrigeren Frequenzen als der Eigenfrequenz. Bandpass bedeutet

Unterdrückung von Störsignalen in einem definierten Bereich, der vorzugsweise außerhalb der Eigenresonanzfrequenz liegt. Es kann vorgesehen sein, dass die Induktivität des Primärkreises des ersten Übertragers erhöht wird, indem in einer ersten Stufe der Verstärkerschaltung ein Störsignal über den zweiten induktiven Übertrager abgegriffen wird und eine Spannungsverstärkung durchgeführt wird, und in einer zweiten Stufe der Verstärkerschaltung eine Leistungsverstärkung durchgeführt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung an die

Versorgungsleitung angekoppelt wird, indem die Versorgungsleitung von einem aufklappbaren Übertrager umschlossen wird. Es kann vorgesehen sein, dass die Spule eines Primärkreises des ersten und/oder weiterer Übertrager jeweils durch ein Leitungsstück der

Versorgungsleitung gebildet wird.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Primärkreis ausschließlich durch ein Leitungsstück der Versorgungsleitung ausgebildet ist. Die Ankopplung ist dadurch auch bei starren Bars in einfacher Weise möglich, wobei dann die Induktivität des Primärkreises durch die Erstreckung des Ferritkerns, bzw. der zweiten Spule, festgelegt wird. Es kann vorgesehen sein, dass durch die Verstärkerschaltung das

Korrektursignal durch Spannungsverstärkung und Invertierung des mittels des zweiten Übertragers abgegriffenen Signals gebildet wird. Es kann vorgesehen sein, dass durch die Verstärkerschaltung die

Eigenresonanzfrequenz des elektrischen Systems verringert wird, insbesondere dass durch Festlegen des Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltung die Eigenresonanzfrequenz des elektrischen Systems festgelegt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Übertrager das Signal aus der Versorgungsleitung abgreift und der erste Übertrager, in Reihe mit dem zweiten Übertrager, ein Korrektursignal in die Versorgungsleitung einspeist. Die Aufgabe der Erfindung wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen in mindestens einer Versorgungsleitung, vorzugsweise zur Anwendung des Verfahrens nach einer der

erfindungsgemäßen Ausführungen, insbesondere in mindestens einer

Versorgungsleitung für Hochvoltspannungsquellen in einem Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs. Die mindestens eine Versorgungsleitung weist wenigstens zwei induktive Übertrager auf, die eine Verstärkerschaltung galvanisch getrennt mit der Versorgungsleitung koppeln, wobei die wenigstens zwei induktiven Übertrager jeweils einen Primärkreis und einen Sekundärkreis aufweisen, und wobei der mindestens eine Primärkreis jeweils der

Versorgungsleitung zugeordnet ist, und wobei der mindestens eine

Sekundärkreis jeweils der Verstärkerschaltung zugeordnet ist, und wobei eine Induktivität des mindestens einen Primärkreises eines ersten Übertragers in der mindestens einen Versorgungsleitung zum Unterdrücken von Störsignalen ausgebildet ist. Wesentlich dabei ist, dass die Verstärkerschaltung als ein diskreter Halbleiterverstärker, vorzugsweise als ein zweistufiger diskreter

Transistorverstärker, ausgebildet ist und die Induktivität des mindestens einen Primärkreises des ersten Übertragers erhöht, indem die Verstärkerschaltung ein Korrektursignal in den ersten Übertrager einspeist, welches er durch eine Spannungsverstärkung eines mittels des zweiten Übertragers abgegriffenen Signals bildet, insbesondere um die Induktivität der Spule in der

Versorgungsleitung, vorzugsweise der Primärspule des ersten Übertragers, elektronisch zu erhöhen, um die Störsignale anhand der virtuell erhöhten Induktivität zu unterdrücken.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt die Erhöhung der Induktivität rein elektronisch, im Gegensatz zu der realen Erhöhung der Induktivität, bspw. durch mehr Spulenwicklungen. Durch die rein elektronische Erhöhung entstehen keine zusätzlichen ohmschen Verluste in der Versorgungsleitung. Dieser Vorteil ist essentiell, um hohe Leistungen verlustfrei übertragen zu können. Insbesondere wird das Korrektursignal nicht zur Auslöschung eines Störsignales durch Überlagerung verwendet, sondern zur virtuellen Erhöhung der Induktivität der Primärspule.

Weiter ist von Vorteil, dass es im Gegensatz zu herkömmlichen aktiven Filtern, deren Filterwirkung auf der Auslöschung von Signalen anhand einer

Überlagerung der Störsignale mit einem Löschsignal basiert, bei der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere nicht zu einer Verschlechterung des Störverhaltens kommen kann. Beispielsweise können die von einem

herkömmlichen aktiven Filter erzeugten Löschsignale von den tatsächlich vorhandenen Störsignalen in ungünstigen Fällen abweichen, also diese Störsignale nicht vollständig kompensieren oder gar im ungünstigen Fall noch verstärken.

Insbesondere erfolgt bei der erfindungsgemäßen Lösung eine

Spannungsgegenkopplung. Spannungsgegenkopplung bedeutet, dass sowohl am Eingang wie auch am Ausgang der Verstärkerschaltung ein Spannungssignal verwendet wird. Insbesondere dass am Eingang der erfindungsgemäßen Vorrichtung über den zweiten induktiven Übertrager ein Störsignal der Versorgungsleitung als Spannung dem Verstärker zugeführt wird und am Ausgang des Verstärkers über den ersten induktiven Übertrager induktiv ein Korrektursignal in Form einer Spannung in die Versorgungsleitung zurückgespeist wird.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass die

Störsignalunterdrückung hauptsächlich durch eine virtuelle Erhöhung der Längsinduktivität des ersten Primärkreises in der Versorgungsleitung erfolgt. Insbesondere wird erfindungsgemäß basierend auf der realen Induktivität des ersten Primärkreises störsignalabhängig eine virtuelle Induktivität mit einem höheren Induktivitätswert ausgebildet. Vorzugsweise beruht die Filterwirkung der erfindungsgemäßen Lösung weniger auf einer Auslöschung von Störsignalen durch Addition eines Löschsignales, sondern insbesondere auf einer Filterung von Störsignalen analog eines passiven Spulen-Filters 1. Ordnung. Von Vorteil ist jedoch, dass insbesondere die wirksame Induktivität elektronisch gegenüber der vorhandenen realen Spule des ersten Primärkreises erhöht wird. Insbesondere, dass deren

Induktivitätswert, und vorzugsweise auch deren Güte, elektronisch vergrößert wird. Diese virtuelle Erhöhung der Induktivität des ersten Primärkreises bewirkt sozusagen ein passives Spulen-Filter 1. Ordnung. Je nach

Schaltungsauslegung bzw. Beschaltung des ersten Primärkreises kann auch eine Filterwirkung eines Spulen-Filters höherer Ordnung, bzw. eines L/C-Filters höherer Ordnung erzielt werden. Vorzugsweise wird unter einem diskreten Verstärker ein Verstärker verstanden, der aus diskreten Transistoren aufgebaut ist. Diese diskreten Transistoren haben üblicherweise hinsichtlich Laufzeit bzw. Frequenzverhalten bzw.

Rauschverhalten Vorteile gegenüber integrierten Schaltungen wie

beispielsweise integrierten OP-Amps. Diskrete Transistoren können dabei Transistoren mit je einem eigenen Gehäuse oder Transistoren, bei denen mehrere Transistoren in einem Gehäuse untergebracht sind, wie beispielsweise bei Darlington-Transistoren oder Transistor Arrays sein. Allgemein wird Transistor als Sammelbegriff für Bipolar-Transistoren,

Feldeffekttransistoren, MOS-FET, NIG-FET oder Junction FET, FIEX-FET und weitere Transistortypen verwendet. Diese Aufzählung ist lediglich beispielhaft und nicht als Einschränkung zu verstehen. Die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Vorteile stellen optionale

Ausgestaltungen dar und beziehen sich sowohl auf das erfindungsgemäße Verfahren als auch auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, ohne dabei einschränkend zu wirken. Insbesondere gilt, dass man unter galvanischer Trennung hier versteht, dass zwei Stromkreise voneinander getrennt ausgebildet sind, d.h. es besteht dabei keine direkte galvanische Verbindung über eine Leitung. Die Stromkreise werden dabei durch elektrisch nicht leitfähige Kopplungsglieder aufgetrennt. Bei galvanischer Trennung sind die elektrischen Potentiale der beiden Stromkreise voneinander getrennt, und die Stromkreise sind dann untereinander

potentialfrei. Die Übertragung von Strom oder Signalen geschieht über

Induktion. Vorzugsweise kann der Übertrager beispielsweise aus zwei miteinander gekoppelten Induktivitäten ähnlich einem Transformator aufgebaut sein, wobei die Bauteile des Übertragers darauf spezifiziert sind, über einen relativ breiten Frequenzbereich eine gute Informationsübertragung zu gewährleisten.

Vorzugsweise ist bei einem Übertrager der Erhalt der Signalform von großer Bedeutung, d.h. beim Übertrager ist eine große Linearität und möglichst geringe Verzerrungen erwünscht.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Übertrager einen Kern aus gestanzten Einzelblechen aufweist, welche durch isolierende chemisch aufgebrachte Phosphatierungsschichten gegeneinander isoliert sind. Durch die Isolierung werden Wirbelströme, welche den Kern erhitzen würden, drastisch reduziert. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kern aus einem Ferrit oder einem ferromagnetischen Material oder einem Eisen besteht. Der Kern kann als ein Ringkern oder als ein geteilter Ringkern ausgebildet sein. Der Vorteil eines Ringkerns besteht darin, dass dieser einen luftspaltlosen geschlossenen Magnetkreis bilden. Weiter sind auch U-Kerne oder E-Kerne oder ähnliche Ausführungsformen möglich. Weiter kann es vorgesehen sein, dass alternativ der Übertrager auch als ein Luftübertrager ausgebildet sein kann. Das bedeutet, der Übertrager weist zwei Induktivitäten auf, die miteinander durch ihre räumliche Nähe induktiv gekoppelt sind. Ein massiver Kern zur Kopplung der Induktivitäten ist in diesem Fall nicht notwendig.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die induktive Kopplung der

Versorgungsleitung der Spannungsquelle mit der Verstärkerschaltung auch über eine Spule, welche im Bereich des Leitungsabschnitts der Versorgungsleitung gewickelt ist, realisiert werden kann. Dabei bilden die Spule und der Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung den Übertrager aus.

Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass Hochvoltspannungsquellen hier Spannungsquellen mit Spannungen > 60 V, vorzugswiese > 120 V, höchst vorzugsweise > 240 V sind. Dabei können die Spannungsquellen elektrische Leistungen von größer 500 W, vorzugsweise größer 1 kW, höchst vorzugsweise größer 10 kW liefern. Vorzugsweise funktioniert die Vorrichtung wie folgt: Durch den zweiten induktiven Übertrager wird ein Störspannungsstrom in eine Spannung gewandelt. Diese Spannung wird über eine Vorstufe der Verstärkerschaltung verstärkt, bzw. im Frequenzgang beeinflusst. Das durch den Vorverstärker verstärke Spannungssignal erfährt in einem Endverstärker eine

Stromverstärkung und wird über den ersten induktiven Übertrager als

Korrekturstrom in die Versorgungsleitung einspeist.

Insbesondere wird in der Vorrichtung die Induktivität in einem Frequenzbereich, in dem Störsignale zu erwarten sind, vergrößert, und in einem Bereich, in dem die Eigenresonanzfrequenz des elektrischen Systems liegt, verringert.

Vorzugsweise sind die Störsignale in einem höheren Frequenzbereich zu erwarten als die Resonanzfrequenz des elektrischen Systems, so dass die Erhöhung der Induktivität bei niedrigen Frequenzen niedriger ist oder ganz entfallen kann und erst bei höheren Frequenzen wirksam wird. Vorzugsweise kann die Erhöhung der Induktivität unterhalb einer Frequenz von 50 kHz, vorzugsweise 20 kHz reduziert oder ausgeschaltet sein und bei einer höheren Frequenz entsprechend wirksam sein. Vorzugsweise kann die Vorstufe als Tiefpass oder Bandpass oder Hochpass oder Bandsperre ausgebildet sein, um den Frequenzgang festzulegen.

Vorzugsweise kann eine frequenzabhängige Erhöhung der Induktivität gebildet werden. Insbesondere indem die Verstärkerschaltung als Tiefpass oder Hochpass oder Bandpass oder Bandsperre ausgebildet ist.

Bandsperre bedeutet, die Eigenresonanzfrequenz des Systems wird

ausgespart, vorzugsweise indem der Verstärker die Induktivität im Bereich der Eigenresonanzfrequenz nicht oder nur geringfügig erhöht. Hochpass bedeutet die Unterdrückung von Störsignalen mit höheren Frequenzen als der

Eigenfrequenz. Tiefpass bedeutet die Unterdrückung von Störsignalen mit niedrigeren Frequenzen als der Eigenfrequenz. Bandpass bedeutet

Unterdrückung von Störsignalen in einem definierten Bereich, der vorzugsweise außerhalb der Eigenresonanzfrequenz liegt.

Die resultierende Spule hat eine hohe Güte und würde mit den Kapazitäten im System einen schwingfähigen Schwingkreis bilden. Um die Gefahr des

Auftretens von Eigenschwingungen zu verringern, ist es notwendig die Spule entsprechend selektiv zu dämpfen, bzw. die Verstärkung des Verstärkers frequenzabhängig zu reduzieren

Zudem kann vorgesehen sein, dass die zweistufige Verstärkerschaltung eine Vorstufe zur Spannungsverstärkung und eine Endstufe zur Stromverstärkung aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass der Eingang des Verstärkers der Eingang der Vorstufe ist und der Ausgang des Verstärkers der Ausgang der Endstufe ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Verstärker als diskreter Verstärker ausgebildet ist, insbesondere dass die Vorstufe und die Endstufe aus diskreten Halbleitern, vorzugsweise aus Transistoren und/oder Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Dies ermöglicht bei einem einfachen Aufbau eine kurze Signallaufzeit. Dadurch wird ein gutes Frequenzverhalten wie auch eine gute Phasentreue erzielt. Vorzugsweise können die Vorstufe und die Endstufe den gleichen Typ Halbleiter aufweisen.

In einer Ausgestaltung kann die Vorstufe als Gegentaktverstärker ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine sehr gute Signaltreue und einen breiten

Frequenzgang der Spannungsverstärkung. Insbesondere kann die Vorstufe als symmetrischer Gegentaktverstärker aufgebaut sein.

Es kann vorgesehen sein, dass der Basisstrom des Halbleiterverstärkers, vorzugswiese der T ransistoren der Vorstufe der Verstärkerschaltung über eine Konstantstromquelle mit einem Transistor stabilisiert ist, vorzugsweise dass die Konstantstromquelle einen Feldeffekttransistor oder MOSFET (Metall-Oxid- Halbleiter-Feldeffekttransistor) aufweist. Dadurch wird eine einfach zu realisierende und dennoch exakte Festlegung des Arbeitspunktes der Vorstufe ermöglicht. Durch Abgleich der Temperaturkennlinien der Konstantstromquelle mit dem Transistor der Vorstufe kann die Verstärkung über einen großen Temperaturbereich hinweg konstant gehalten werden.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung eine

Signallaufzeit zwischen Eingang und Ausgang aufweist, die kleiner gleich 500 ns, vorzugsweise kleiner gleich 20 ns, höchst vorzugsweise kleiner gleich 6 ns ist. Dadurch wird sowohl bei niedrigen Frequenzen als auch bei hohen

Frequenzen eine gute Störsignalunterdrückung ermöglicht. Beispielsweise können Störsignale im Bereich von 1 Hz bis zu 10 MHz, vorzugsweise im Bereich von 10 Hz bis zu 2 MHz, wirkungsvoll unterdrückt werden.

In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung relativ gering ausfallen kann. Der Wert der

Spannungsverstärkung kann beispielsweise 2 oder 4 oder 8 oder 16 oder 32 oder einen Zwischenwert betragen. Bereits mit einer moderaten

Spannungsverstärkung kann bereits eine ausreichende Wirkung im Sinne einer virtuellen Erhöhung der Induktivität der Spule des Primärkreises des ersten Übertragers erzielt werden. Durch einen geringen Verstärkungsfaktor kann der Frequenzgang bzw. die Phasentreue oder Signallaufzeit des Verstärkers positiv beeinflusst werden.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Endstufe kaskadierbar ist und die Vorstufe mehrere kaskadierbare Endstufen ansteuert, insbesondere zwei kaskadierte Endstufen oder vier kaskadierte Endstufen oder sechs kaskadierte Endstufen oder acht kaskadierte Endstufen ansteuert. Dadurch können höhere Leistungen erzielt werden, bzw. es können mehrere Spulen getrennt

angesteuert werden.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung die Induktivität des ersten Übertragers durch Spannungsverstärkung des abgegriffenen Signals in dem Verstärker erhöht. Insbesondere kann durch das Maß der Spannungsverstärkung der Verstärkerschaltung die Erhöhung der Induktivität festgelegt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung die

Eigenresonanzfrequenz des elektrischen Systems verringert. Dadurch wird insbesondere das Abstrahlverhalten der Versorgungsleitung bei Störsignalen verringert.

Es kann vorgesehen sein, dass die Primärkreise der Übertrager in die

Versorgungsleitung eingeschleift sind, vorzugsweise einen Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung bilden, und dass die Induktivität der Primärkreise für eine Leistung größer oder gleich 100 W, vorzugsweise 500 W, höchst vorzugsweise 1 kW ausgelegt ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung eine Spannung von größer gleich 60 V, vorzugsweise größer gleich 120 V, höchst vorzugsweise größer gleich 240 V aufweist.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung als einpolige Versorgungsleitung ausgebildet ist. Alternativ kann die

Versorgungsleitung mehrere Leitungen aufweisen, bspw. als mehrpolige oder als mehrphasige Spannungsversorgungsleitung mit mehreren einzelnen Leitungen ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die beiden Übertrager seriell in der

Versorgungsleitung geschalten sind.

Es kann vorgesehen sein, dass die Spulen der Primärkreise der Übertrager jeweils durch ein Leitungsstück der Versorgungsleitung gebildet werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage, da ein Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung nicht unterbrochen werden muss, sondern direkt die Induktivität des Primärkreises bildet. Beispielsweise kann eine Spule des Übertragers induktiv mit diesem Leitungsabschnitt gekoppelt werden, und/oder ein Kern des induktiven Übertragers kann an den Leitungsabschnitt der

Versorgungsleitung angekoppelt werden, beispielsweise durch Aufsetzen des Kerns auf den Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung. Es kann vorgesehen sein, dass der Kern des induktiven Übertragers ein

Kernmaterial aus einem Ferrit oder einem ferromagnetischen Material oder einem Eisen aufweist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung das

Korrektursignal durch Spannungsverstärkung und Invertierung des Störsignals in der ersten Verstärkerstufe bildet.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung zur Spannungs- oder Stromversorgung eines Elektromotors, insbesondere eines Traktionsantriebes oder eines Klimakompressors, ausgebildet ist. Die

Versorgungsleitung kann an eine Versorgungsbatterie angeschlossen sein und einen y-Kondensator zur Strompufferung aufweisen.

Es kann vorgesehen sein, dass der induktive Übertrager als Ringkernübertrager mit einer Windung pro Leitung ausgebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der induktive Übertrager einen Ringkern aufweist und die

Versorgungsleitung durch den Ringkern hindurchgeführt ist, oder dass eine Windung pro Versorgungsleitung ausgebildet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Induktivität des Primärkreises eine einzige Primärkreis-Spule aufweist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Induktivität des Primärkreises mehrere getrennte Primärkreis-Spulen oder eine Primärkreisspule mit mehreren Wicklungen oder Anzapfungen aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass der Übertrager ein Kernmaterial aus einem Ferrit oder einem ferromagnetischen Material oder einem Eisen aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Übertrager aufklappbar ausgebildet ist, um die Versorgungsleitung zu umschließen und induktiv an einen Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung anzukoppeln.

Es kann vorgesehen sein, dass der Übertrager von dem Primärkreis auf den Sekundärkreis ein Übertragungsverhältnis von größer gleich 1 zu 1 oder größer gleich 1 zu 4, vorzugsweise größer gleich 1 zu 10, höchst vorzugsweise größer gleich 1 zu 100 aufweist.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur

Unterdrückung von Störsignalen für mehrere Versorgungsleitungen oder mehrphasige Versorgungsleitungen ausgebildet ist, indem die Vorrichtung einen induktiven Übertrager aufweist, wobei der Primärkreis des induktiven Übertragers mehrere Spulen aufweist, die jeweils mit einer der mehreren Versorgungsleitungen verbunden sind und der Sekundärkreis des Übertragers mit der Verstärkerschaltung verbunden ist.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen für mehrere Versorgungsleitungen oder für mehrphasige

Versorgungsleitungen ausgebildet ist, indem die Vorrichtung mehrere der Anzahl von Versorgungsleitungen entsprechende Übertrager aufweist, wobei jeweils der Primärkreis eines induktiven Übertragers mit einer der

Versorgungsleitungen verbunden ist und der Sekundärkreis aller induktiven Übertrager mit derselben Verstärkerschaltung verbunden ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen bei bipolaren Spannungsquellen mit einer positiven und einer negativen Versorgungsleitung ausgebildet ist, indem die Vorrichtung zwei Übertrager aufweist, wobei ein erster Übertrager mit seinem Primärkreis der positiven Versorgungsleitung, und der zweite Übertrager mit seinem Primärkreis der negativen Versorgungsleitung zugeordnet sind und dem Sekundärkreis beider Übertrager mit derselben Verstärkerschaltung verbunden sind. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Spannungsquelle eine Batterie oder einen aufladbaren Akku, insbesondere eine Traktionsbatterie aufweist, und einen Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt,

vorzugsweise einen Elektromotor in einem Elektrofahrzeug mit elektrischer Energie versorgt.

Die zu filternden Störungen können beispielsweise aus einer an die

Versorgungsleitung angeschlossenen Störquelle stammen, die ein Umrichter oder ein Spannungswandler oder ein Inverter oder ein Fahrtregler eines

Elektroantriebs ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung eine

Spannungsversorgung aufweist, die aus der Versorgungsleitung abgeleitet ist, vorzugsweise dass die Verstärkerschaltung eine symmetrische

Spannungsversorgung aufweist, die aus einer positiven und einer negativen Versorgungsleitung abgeleitet ist, oder dass die Verstärkerschaltung eine Spannungsversorgung aufweist, die aus einer separaten

Niederspannungsquelle abgeleitet ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Vorstufe und die Endstufe eine

gemeinsame Spannungsversorgung aufweisen, die aus der Versorgungsleitung abgeleitet ist, vorzugsweise dass die Vorstufe und die Endstufe eine

gemeinsame symmetrische Spannungsversorgung aufweisen, die aus einer positiven und einer negativen Versorgungsleitung abgeleitet ist, oder dass die Vorstufe und die Endstufe eine gemeinsame Spannungsversorgung aufweisen, die aus einer separaten Niederspannungsquelle abgeleitet ist.

Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein Entstörmodul zum Nachrüsten für Spannungsquellen, insbesondere Hochvoltspannungsquellen in einem

Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen nach einem der

vorhergehenden Ausführungen aufgenommen ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Störquelle ein Gehäuse mit einem Bauraum zur Aufnahme der Verstärkerschaltung oder des Entstörmoduls aufweist, wobei die Verstärkerschaltung oder das Entstörmodul in dem Bauraum aufgenommen und mit dem Gehäuse der Störquelle mechanisch verbunden ist. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch einen Traktionsantrieb für ein

Elektrofahrzeug umfassend eine Traktionsbatterie, einen Elektromotor der aus der Traktionsbatterie über einen Fahrtregler mit Energie versorgt wird, sowie eine Versorgungsleitung, welche den Fahrtregler mit der Traktionsbatterie verbindet. Wesentlich dabei ist, dass die Versorgungsleitung eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen nach einer der vorangehenden

Ausführungen aufweist. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Traktionsantriebs mit einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen nach einer der vorangehenden Ausführungen, indem in einem ersten Schritt die Versorgungsleitung/en unterbrochen wird/werden und in einem zweiten Schritt in die Unterbrechungsstelle eine Vorrichtung gemäß der

vorangehenden Ausführungen eingesetzt wird, oder indem in einem ersten Schritt die zwei induktiven Übertrager mit einer Vorrichtung gemäß der vorangehenden Ausführungen in die Versorgungsleitung/en eingeschleift werden.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Unterdrücken von DMN gemäß einem der vorangehenden Verfahren, indem durch Platzierung des Übertragers in nur einer Versorgungsleitung zum Auslesen eines Signals das DMN-Störsignal ausgelesen wird, oder indem durch eine

Differenzverstärkung der Signale aus mehreren Übertragern bei mehreren

Versorgungsleitungen ein DMN-Störsignal erhalten wird. Anschließend wird aus dem Störsignal in der Verstärkerschaltung ein Korrektursignal generiert, welches in den ersten Übertrager in eine Versorgungsleitung einspeist, um die Induktivität der Spule in der Versorgungsleitung, vorzugsweise der Primärspule des ersten Übertragers, elektronisch zu erhöhen und so das Störsignal zu unterdrücken.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Unterdrücken von CMN, gemäß einem der vorangehenden Verfahren, indem durch mehrere Primärkreis-Spulen des Übertragers in mehreren Versorgungsleitungen zum Auslesen eines Signals das CMN-Störsignal ausgelesen wird, oder indem durch eine Additionsverstärkung der Signale aus mehreren Übertragern in mehreren Versorgungsleitungen ein CMN-Störsignal erhalten wird. Anschließend wird aus dem Störsignal in der Verstärkerschaltung ein Korrektursignal generiert, welches in den ersten Übertrager in eine Versorgungsleitung einspeist, insbesondere um die Induktivität der Spule in der Versorgungsleitung, vorzugsweise der Primärspule des ersten Übertragers, elektronisch zu erhöhen und dadurch das Störsignal zu unterdrücken.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und nachfolgend erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 Erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer

Schaltungsanordnung einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen, vorzugsweise zum Unterdrücken von Gegentaktstörungen;

Fig. 2 Erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen in einer Versorgungsleitung;

Fig. 3a Spannungsverlauf zwischen den Messpunkten 6 aus Figur 1 mit passivem Filter in der Versorgungsleitung 8 ohne

zwischengeschaltete erfindungsgemäße Vorrichtung zum

Unterdrücken von Störsignalen;

Fig. 3b Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 3a; Fig. 3c Spannungsverlauf zwischen den Messpunkten 6 aus Figur 1 mit zwischengeschalteter erfindungsgemäßer Vorrichtung zum Unterdrücken von Störsignalen aus Figur 2;

Fig. 3d Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 3c; Fig. 4 Zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer

Schaltungsanordnung einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen, vorzugsweise zum Unterdrücken von Gleichtaktstörungen; Fig. 5 Erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen in zwei

Versorgungsleitungen;

Fig. 6a Spannungsverlauf zwischen den Messpunkten 6 aus Figur 4 mit passivem Filter in der Versorgungsleitung 8 ohne

zwischengeschaltete erfindungsgemäße Vorrichtung zum

Unterdrücken von Störsignalen;

Fig. 3b Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 6a; Fig. 6c Spannungsverlauf zwischen den Messpunkten 6 aus Figur 4 mit zwischengeschalteter erfindungsgemäßer Vorrichtung zum

Unterdrücken von Störsignalen aus Figur 5;

Fig. 6d Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 6c; Fig. 7, 7a Darstellung jeweils eines schematischen Schaltungsbeispiels

einer Verstärkerschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen.

Figur 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung, wie sie beispielsweise bei einem Elektrofahrzeug für einen Traktionsantrieb verwendet werden kann. Die Schaltungsanordnung weist eine bipolare

Flochspannungsquelle 4, einen Frequenzumrichter 5 und eine

erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Unterdrückung von Störsignalen auf. Störsignale können vorzugsweise in Form von DMN (Differential Mode Noise, auch Gegentaktstörung genannt) auftreten und durch die Vorrichtung 1 unterdrückt werden.

Die Vorrichtung 1 ist in der oberen Versorgungsleitung 8 zwischen einer Drossel 3 und dem Frequenzumrichter 5 angeordnet und weist eine

Verstärkerschaltung 2 auf. Zwischen Verstärkerschaltung 2 und Hochspannungsquelle 4 sind zwei Drosseln 3 und ein X-Kondensator 7 angeordnet. Um die Wirkung der Störspannungsunterdrückung darzustellen, sind in der Schaltungsanordnung zwei Messpunkte 6 eingezeichnet. An den Messpunkten 6 kann die Spannungsänderung zwischen den

Versorgungsleitungen 8 gemessen werden, welche Aufschluss auf Störsignale zwischen Hochspannungsquelle 4 und Frequenzumrichter 5 gibt.

Wie in Figur 2 gezeigt, ist die Verstärkerschaltung 2 über einen ersten

Übertrager 9 durch die Leitungen B1 und B2 und einen zweiten Übertrager 10 durch die Leitungen A1 und A2 mit der Versorgungsleitung 8 induktiv gekoppelt und von diesen galvanisch getrennt. Die Übertrager 9 und 10 sind

beispielsweise aus zwei miteinander gekoppelten Induktivitäten ähnlich einem Transformator aufgebaut, wobei die Bauteile der Übertrager 9 und 10 darauf spezifiziert sind, über einen relativ breiten Frequenzbereich eine gute

Informationsübertragung zu gewährleisten.

Die Übertrager 9 und 10 setzen sich zusammen aus einem Primärkreis mit einer Primärkreis-Spule 11 , welche in der Versorgungsleitung 8 angeordnet sind, und einem Sekundärkreis mit einer Sekundärkreis-Spule 12. Der

Primärkreis und der Sekundärkreis können über einen Kern miteinander gekoppelt sein. Durch die beiden Primärkreis-Spulen 11 in der

Versorgungsleitung 8 werden zwei Induktivitäten ausgebildet. Der

Wicklungsanfang der Spulen ist jeweils durch einen weißen Punkt dargestellt. Die von der Versorgungsleitung 8 übertragene elektrische Leistung fließt vollständig durch beide Primärkreis-Spulen 11. Das bedeutet, diese

Primärkreis-Spulen 11 müssen auf die maximale Leistung der

Versorgungsleitung 8 ausgelegt sein. Die in Figur 2 in dem Übertrager 2 gezeigten weißen Punkte, welche den Wicklungsanfang darstellen, bedeuten einen gleichen Wicklungssinn, wenn die Punkte im Primärkreis und im Sekundärkreis auf derselben Seite angeordnet sind. Die Versetzung eines Punktes von links nach rechts entspricht dann einem entgegengesetzten Wicklungssinn. Dies gilt für alle folgenden

Ausführungsbeispiele.

Die Primärkreis-Spulen 11 in der Versorgungsleitung 8 wirken durch ihre Induktivität bereits zum Unterdrücken von Störsignalen. Um die Unterdrückung von Störsignalen zu verbessern, wird die Induktivität der Primärkreis-Spule 11 des ersten Übertragers 9 erhöht, indem über den zweiten Übertrager 10 ein Störsignal ausgelesen und über die Leitungen A1 und A2 in die

Verstärkerschaltung 2 eingespeist wird. Die Verstärkerschaltung 2 bildet aus diesem Störsignal ein Korrektursignal und speist das Korrektursignal über die Leitungen B1 und B2 in die Primärkreis-Spule 11 des ersten Übertragers 9 ein. Das eingespeiste Korrektursignal überlagert das Störsignal und reduziert dieses. Das eingespeiste Korrektursignal wird mit einer geringen

Signalverzögerung eingespeist und bewirkt dadurch eine Erhöhung der

Induktivität der Primärkreis-Spule 11 des ersten Übertragers 9.

Die Änderung der Spannung, gemessen zwischen den Messpunkten 6 in der Figur 1 , wird in den Figuren 3a bis 3c dargestellt. Figur 3a zeigt den

Spannungsverlauf, wenn zwischen Hochspannungsquelle 4 und

Frequenzumrichter 5 ein periodisches trapezförmiges Störsignal auftritt. Figur 3b zeigt die Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 3a. In den Figuren 3a und 3b ist keine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Unterdrücken von Störsignalen zwischengeschaltet, es ist nur die Primärkreis-Spule 11 in der Versorgungsleitung 8 als reine passive Drossel vorhanden. In den Figuren 3c und 3d wird der Spannungsverlauf mit erfindungsgemäßer Vorrichtung 1 , d.h. mit zwischengeschalteter Verstärkerschaltung 2, dargestellt. Figur 3c zeigt den Spannungsverlauf, wenn zwischen Flochspannungsquelle 4 und Frequenzumrichter 5 ein periodisches trapezförmiges Störsignal auftritt, wobei die Vorrichtung 1 mit der Verstärkerschaltung 2 in der

Versorgungsleitung 8 angeordnet und aktiv ist. Figur 3d zeigt die

Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 3c. Durch Vergleich der Figuren 3a mit 3c und den Figuren 3b mit 3d wird die zusätzliche

Unterdrückung des Störsignals in der Versorgungsleitung 8 bei

zwischengeschalteter Verstärkerschaltung 2 ersichtlich. Es wird die Amplitude des Störsignals reduziert, und außerdem wird das resultierende Störspektrum zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben. In den Figuren 7 und 7a ist jeweils ein Beispiel einer Verstärkerschaltung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterdrücken von

Störsignalen oder zur Umsetzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen gezeigt. Eine Simulation der Schaltungsanordnung aus Figur 1 mit der der Vorrichtung 1 aus Figur 2 ergibt bei einer zwischengeschalteten Verstärkerschaltung 2 aus Figur 7 bzw. Figur 7a eine rechnerische Erhöhung der Induktivität der

Primärkreis-Spule 11 im ersten Übertrager 9 mit einem Faktor von ca. fünfzig. Dies bedeutet, dass bei einer passiven Primärkreis-Spule 11 im ersten

Übertrager 9 mit einer realen Induktivität von ca. 500 nH durch die

zwischengeschaltete Verstärkerschaltung 2 eine Primärkreis-Spule 11 im ersten Übertrager 9 mit einer virtuellen Induktivität von ca. 24 pH erzielt wird. Anders ausgedrückt wirkt die Verstärkerschaltung 2 wie zusätzliche Wicklungen in der Primärkreis-Spule 11. Dies kann rechnerisch ausgedrückt werden durch

N ² = (N + Videal) ² mit N gleich der Anzahl der Wicklungen in der Primärkreis-Spule 1 1 und Videai gleich dem Verstärkungsfaktor. Der Verstärkungsfaktor Vdeai besitzt zusätzlich einen komplexen Korrekturfaktor Vkorr und einen Normierungsfaktor Vnorm, da sich der Korrekturfaktor mit dem Induktivitätsverhalten ändert. Damit kann die erhöhte Induktivität erst der Primärkreis-Spule 11 Lprim des ersten Übertragers mit zwischengeschalteter Verstärkerschaltung 2 wie folgt berechnet werden:

Lverst ⁼ Lprim * Vnorm * (1 + Videal + Vkorr) ² Die Erhöhung der Induktivität erfolgt dabei im Gegensatz zu der realen

Erhöhung der Induktivität, bspw. durch mehr Spulenwicklungen, rein

elektronisch, so dass keine zusätzlichen ohmschen Verluste in der

Versorgungsleitung 8 entstehen. Dieser Vorteil ist essentiell, um hohe

Leistungen verlustfrei übertragen zu können.

Figur 4 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer bipolaren

Hochspannungsquelle 4, einem Frequenzumrichter 5 und einer Vorrichtung 1 zur Unterdrückung von Störsignalen, vorzugsweise von CMN (Common Mode Noise, auch Gleichtaktstörung genannt). Die Vorrichtung 1 ist in beiden

Versorgungsleitung 8 angeordnet und weist eine Verstärkerschaltung 2 auf. Zwischen Verstärkerschaltung 2 und Hochspannungsquelle 4 ist ein X- Kondensator 7 und eine Drossel 3 angeordnet. An den Messpunkten 6 kann die Spannungsänderung zwischen den Versorgungsleitungen 8 gemessen werden, welche Aufschluss auf Störsignale zwischen Hochspannungsquelle 4 und Frequenzumrichter 5 gibt. Zwischen der Hochspannungsquelle 4, dem

Frequenzumrichter 5 und den Versorgungsleitungen 8 sind Y-Kondensatoren 17 in Richtung Ground angeordnet.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zum

Unterdrücken von Störsignalen mit der Verstärkerschaltung 2, welche über einen ersten Übertrager 9 durch die Leitungen B1 und B2 und einen zweiten Übertrager 10 durch die Leitungen A1 und A2 mit den Versorgungsleitungen 8 induktiv gekoppelt und von diesen galvanisch getrennt sind. Das

Ausführungsbeispiel der Figur 5 unterscheidet sich zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 nur darin, dass in Figur 5 die Übertrager 9 und 10 mit beiden Versorgungsleitung 8 induktiv gekoppelt sind. Dazu weisen beide

Versorgungsleitungen 8 jeweils eine Primärkreis-Spule 11 auf. Wie in der Figur 2 wirken bereits auch in der Figur 5 die Induktivitäten der Primärkreis-Spulen 11 als passive Filter zum Unterdrücken von Störsignalen gegen CMN.

Die Figuren 6 zeigen den Spannungsverlauf und die Fouriertransformation des Spannungsverlaufes für eine Filterschaltung aus Figur 5 mit einer

Verstärkerschaltung aus Figur 7 bzw. Figur 7a in einer Schaltungsanordnung aus Figur 4.

Die Änderung der Spannung, gemessen zwischen den Messpunkten 6 in der Figur 4, wird in den Figuren 6a bis 6c dargestellt. Figur 6a zeigt den

Spannungsverlauf, wenn zwischen Hochspannungsquelle 4 und

Frequenzumrichter 5 ein periodisches trapezförmiges Störsignal eingespeist wird. Figur 6b zeigt die Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 6a. In den Figuren 6a und 6b ist keine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Unterdrücken von Störsignalen zwischengeschaltet, es sind nur die Primärkreis-Spulen 11 in den Versorgungsleitungen 8 als reine passive

Drosseln vorhanden. In den Figuren 6c und 6d wird der Spannungsverlauf mit erfindungsgemäßer Vorrichtung 1 , d.h. mit zwischengeschalteter Verstärkerschaltung 2, dargestellt. Figur 6a zeigt den Spannungsverlauf, wenn zwischen Flochspannungsquelle 4 und Frequenzumrichter 5 ein periodisches trapezförmiges Störsignal eingespeist wird, wobei die Vorrichtung 1 mit der Verstärkerschaltung 2 in den Versorgungsleitungen 8 angeordnet ist. Figur 6d zeigt die Fouriertransformation des Spannungsverlaufes aus Figur 6c. Durch Vergleich der Figuren 6a mit 6c und den Figuren 6b mit 6d wird die zusätzliche Unterdrückung des Störsignals in den Versorgungsleitungen 8 bei zwischengeschalteter Verstärkerschaltung 2 ersichtlich. Auch hier sieht man deutlich die Verschiebung des resultierenden Störspektrums hin zu niedrigeren Frequenzen.

Eine Simulation der Schaltungsanordnung aus Figur 4 mit der der Vorrichtung 1 aus Figur 5 ergibt bei einer zwischengeschalteten Verstärkerschaltung 2 aus Figur 7 bzw. Figur 7a eine rechnerische Erhöhung der Induktivität der beiden Primärkreis-Spulen 11 im ersten Übertrager 9 mit einem Faktor von ca. fünfzig. Dies bedeutet, dass bei passiven Primärkreis-Spulen 11 im ersten Übertrager 9 mit einer realen Induktivität von ca. 500 nH durch die zwischengeschalteten Verstärkerschaltung 2 eine Primärkreis-Spule 11 im ersten Übertrager 9 mit einer virtuellen Induktivität von ca. 24 pH erzielt wird. Anders ausgedrückt wirkt die Verstärkerschaltung 2 wie zusätzliche Wicklungen in den Primärkreis- Spulen 11. Dies kann rechnerisch ausgedrückt werden durch

N ² = (N + Videal) ² mit N gleich der Anzahl der Wicklungen in den Primärkreis-Spulen 11 und Videai gleich dem Verstärkungsfaktor. Der Verstärkungsfaktor Videai besitzt zusätzlich einen komplexen Korrekturfaktor Vkorr und einen Normierungsfaktor Vnorm, da sich der Korrekturfaktor mit dem Induktivitätsverhalten ändert. Damit kann die erhöhte Induktivität erst der Primärkreis-Spulen 11 Lprim des ersten Übertragers mit zwischengeschalteter Verstärkerschaltung 2 wie folgt berechnet werden:

Lverst ⁼ Lprim * Vnorm ^* (1 + Videai + Vk orr)^

Figur 7 bzw. Figur 7a zeigt jeweils ein Ausführungsbeispiel der

Verstärkerschaltung 2 mit einer Vorstufe 14 und einer Endstufe 15. Der Eingang der Vorstufe 14 ist mit den Leitungen A1 und A2 aus den Figuren 2 oder 5 verbunden und liest durch den zweiten Übertrager 10 ein Störsignal ein. Der Ausgang der Endstufe 15 ist über die zwei Leitungen B1 und B2 mit dem ersten Übertrager 9 verbunden und speist ein Korrektursignal in die

Versorgungsleitungen 8 über die Primärkreis-Spulen 11 ein.

Die Verstärkerschaltung 2 ist als eine zweistufige diskrete

Transistorverstärkung ausgebildet. Das hat den Vorteil, dass eine sehr kurze Signallaufzeit realisiert werden kann. Durch die Auftrennung in eine erste Verstärkerstufe zur Spannungsverstärkung und eine zweite Verstärkerstufe zur Leistungsverstärkung wird zudem eine einfache Anpassung des

Frequenzgangs der Verstärkerschaltung 2 ermöglicht.

In einer ersten Stufe, der Vorstufe 14, erfolgt eine Spannungsverstärkung und eine Invertierung des Signals. Dazu ist die erste Stufe als Gegentaktverstärker ausgeführt und weist zwei Transistoren T1 und T2 auf, welche eine Spannungsverstärkung des Störsignals durchführen. Der Basisstrom der Transistoren T1 und T2 wird über je eine Konstantstromquelle mit jeweils einem MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) T5 und T6 stabilisiert.

Dies erlaubt eine besonders gute Stabilisierung des Arbeitspunktes auch bei großen Temperaturschwankungen.

In einer zweiten Stufe der Verstärkerschaltung 2, der Endstufe 15, sind zwei Transistoren T3 und T4 angeordnet, welche eine Stromverstärkung, bzw.

Impedanzanpassung des Korrektursignals durchführen. Auch der Basisstrom der Endstufentransistoren T3 und T4 wird über je einen MOSFET (Metall-Oxid- Flalbleiter-Feldeffekttransistor) T 7 und T8 stabilisiert. Dies erlaubt eine besonders gute Stabilisierung auch bei großen Temperaturschwankungen.

Durch je eine symmetrische Niederspannungsquelle U1 und U2 sowie U3 und U4 wird an den Transistoren T1 und T2, sowie an den Transistoren T3 und T4 eine Spannung von ±12V angelegt. Der Einfachheit halber können die Vorstufe 13 und die Endstufe 13 aus derselben symmetrischen Niederspannungsquelle gespeist werden. In diesem Fall ist U1 gleich U3 sowie U2 gleich U4. Alternativ können für die Vorstufe 12 und die Endstufe 13 jeweils eigene symmetrische Niederspannungsquellen U1 , U2, bzw. U3, U4 verwendet werden. Die symmetrische Niederspannungsquelle U1 , U2, bzw. U3, U4 kann über einen Spannungswandler aus der Flochvoltspannungsquelle gespeist sein. Alternativ kann die Niederspannungsquelle U1 , U2, bzw. U3, U4 aus einem separaten Netz, beispielsweise einem 12V- oder 24V-Bordnetz eines Elektrofahrzeugs gespeist werden.

Die Endstufe weist eine kaskadierte Gegentaktendstufe 16 auf, wobei in den in Figur 7 bzw. Figur 7a dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils nur eine Gegentaktendstufe 16 dargestellt ist. Um höhere Leistungen zu treiben, können beispielsweise bis zu acht Gegentaktendstufen 16 kaskadiert werden. Bei entsprechender Ausbildung der Vorstufe können auch mehr Gegentaktstufen 16 kaskadiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zur Unterdrückung von Störsignalen 2 Verstärkerschaltung

3 Drossel

4 Hochspannungsquelle

5 Frequenzumrichter

6 Messpunkt

7 X-Kondensator

8 Versorgungsleitung

9 Erster Übertrager

10 Zweiter Übertrager

1 1 Primärkreis-Spule

12 Sekundärkreis-Spule

13 Kern

14 Vorstufe

15 Endstufe

16 Gegentaktendstufe

17 Y-Kondensator

T1 bis T8 Transistor