BE1029405B1 - Schaltungsanordnung zur redundanten Versorgung mindestens zweier Stromkreise - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur redundanten Strom- und/oder Spannungsversorgung mindestens zweier Stromkreise. Die Schaltungsanordnung (1) umfasst eine erste Spannungsversorgung (3a) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis (2a) angeordnete Last (7). Die Schaltungsanordnung umfasst ferner eine im ersten Stromkreis (2a) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6), die ausgebildet ist, die erste Spannungsversorgung (3a) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopplungseinrichtung (6) von dem ersten Stromkreis (2a) zu entkoppeln. Die Schaltungsanordnung umfasst ferner eine zweite Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für einen zweiten Stromkreis. Erfindungsgemäß sind der erste Stromkreis (2a) und der zweite Stromkreis (2b; 2c) über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler (8) koppelbar und/oder gekoppelt zur Leistungsversorgung der Stromkreise (2a; 2b) bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen (3a; 3b).

Description

BESCHREIBUNG Schaltungsanordnung zur redundanten Versorgung mindestens zweier Stromkreise Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur redundanten Strom- und/oder Spannungs- versorgung mindestens zweier Stromkreise. In elektrischen Anlagen, Maschinen und Geräten werden in vielen Anwendungsfällen hohe An- forderungen bezüglich Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit gestellt. Hierzu sind aus der Praxis ver- schiedene Techniken bekannt, die in den Figuren 1 bis 6 illustriert sind.

Figur 1 zeigt hierbei die einfachste Anwendung. In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung 20 mit einer AC/DC-Stromversorgung dargestellt, welche am AC-Netz angeschlossen ist und mit der Aus- gangspannung eine Last 7 versorgt. In diesem Beispiel benötigt die Last 144W. Die installierte Versorgungsleistung ist 240W. (244W / 144W = 1,6).

Für eine kurzzeitige Absicherung der Versorgungsspannung kann auch eine USV-Lösung (USV = Unterbrechungsfreie Stromversorgung) verwendet werden. Figur 2 zeigt eine Schaltungsanord- nung 21 mit einer AC/DC-Stromversorgung, welche am AC-Netz angeschlossen ist und mit der Ausgangspannung eine USV 27 versorgt. Die USV 27 lädt eine Pufferbatterie 3c mit einer einge- bauten Ladevorrichtung und überwacht die Versorgung der Last 7. Im Fall eines Phasenausfalls (L1) oder eines Defektes der AC/DC-Stromversorgung übernimmt die USV 27 zeitlich begrenzt die Versorgung der Last 7, dabei wird die Pufferbatterie 3c entladen.

Ein weiterer Lösungsansatz ist der Aufbau einer redundanten Stromversorgung. Dieser Lösungs- ansatz ist in Figur 3 dargestellt. Figur 3 zeigt eine Schaltungsanordnung 22 mit zwei AC/DC-Strom- versorgungen mit unterschiedlichen AC-Versorgungsspannungen, hier beispielhaft realisiert mit- tels unterschiedlicher AC-Phasen.

Die parallel geschalteten AC/DC-Strom- bzw. Spannungsversorgungen sind zu einem gemeinsa- men Stromknoten geführt, von dem aus die gesamte bereitgestellte elektrische Leistung an die Last 7, z. B. an die jeweiligen Verbraucher einer Anlage, einer Maschine oder eines Geräts verteilt wird. Damit der gemeinsame Stromknoten bei einem ausgangsseitigen Kurzschluss in einem der AC/DC-Stromversorgungen, der in Folge eines Defekts, z. B. in einem Netzteil oder einer An-

schlussleitung, auftreten könnte, nicht durch den resultierenden Kurzschlussstrom belastet wer- den kann, ist es erforderlich, den speisenden Stromkreis (Quelle) von dem Last-Stromkreis zu ent- koppeln. In der Regel werden hierfür sogenannte Redundanzmodule 26 verwendet. Der Minuspol der beiden Spannungsversorgungen ist parallelgeschaltet und an die Last 7 ange- schlossen. Der Pluspol der beiden Spannungsversorgungen ist über ein sog. Redundanzmodul 26 entkoppelt und danach an die Last angeschlossen. Das Redundanzmodul 26, wie in Figur 3 darge- stellt, stellt für jedes der parallel zuschaltenden Strom- bzw. Spannungsversorgungen einen se- paraten Eingang bereit, wobei jeder dieser Eingänge über eine Entkopplungsvorrichtung (im ein- fachsten Fall eine Diode) auf einen gemeinsamen Ausgang geführt ist.

Eine solche auch als O-Ringschaltung bekannte Schaltung entkoppelt eine kurzgeschlossene spei- sende Spannungs- bzw. Stromversorgung von dem gemeinsamen Stromknoten am Ausgang des Redundanzmoduls 26, in den alle parallelen speisenden Spannungs- bzw. Stromversorgungen ih- ren Ausgangsstrom im Normalbetrieb einspeisen.

Fällt z. B. die Ausgangsspannung eines Netzteils im Kurzschlussfall auf Nullpotential ab, so ent- steht zwischen dem zugehörigen Eingang und dem Stromknoten am Ausgang des Redundanzmo- duls 26 ein negativer Spannungsabfall, so dass die Entkopplungsvorrichtung (z. B. die Entkopp- lungsdiode) einen möglichen Kursschlussstrom sperrt, d. h. den Eingang des Redundanzmoduls 26 von dem Ausgang des Redundanzmoduls 26 entkoppelt. Anders ausgedrückt: Sollte ein spei- sender Stromkreis einen niederohmigen Kurzschluss haben, wird dieser speisende Stromkreis von der Last 7 bzw. dem Verbraucher und der weiteren speisenden Quelle durch das Redundanzmo- dul 26 entkoppelt und somit wird weiter ein Betrieb für die Last/Verbraucher ermöglicht.

In Figur 4 ist eine Schaltungsanordnung 23 gezeigt, die im Prinzip die gleiche Funktionsweise wie in Figur 3 darstellt. Im Unterschied zur Figur 4 ist die Funktion des Redundanzmoduls 6 separiert. An jedem Redundanzmodul 6 ist jeweils ein Pluspol einer AD/DC-Spannungsversorgung ange- schlossen. In einfachen Anwendungen können die Redundanzmodule durch eine Diode ersetzt werden. Im Fall eines Phasenausfalls oder eines Defektes einer der AC/DC-Stromversorgungen wird diese durch das nachgeschaltete Redundanzmodul vom Laststromkreis entkoppelt und es übernimmt die nicht betroffene AC/DC-Stromversorgung die Versorgung der Last 7. In den Bei- spielen der Figuren 3 und 4 hat die Last 144W und die installierte Versorgungsleistung ist 480W (480W / 144W = 3,3).

In vielen Fällen gibt es mehrere Laststromkreise u.U. mit unterschiedlichen Versorgungsspannun- gen bzw. mit unterschiedlichen Bezugsmassen. Ein Beispiel ist in der Figur 5 dargestellt. Zusammengefasst zeigt die Schaltungsanordnung 24 acht Module (vier AC/DC-Stromversorgun- gen, vier Redundanzmodule 6), mit in Summe 980W installierter Leistung, welche auf vier AC/DC- Stromversorgungen verteilt ist. Lediglich beispielhaft könnte es sich bei der in Figur 5 dargestell- ten oberen Last 7 um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln und bei der unte- ren Last 7 um einen Motor. Im dargestellten Beispiel müsste die 48V-Versorgungsleistung sogar noch leistungsstärker ausgelegt werden, da die Motorlast beim Anlaufen mehr Leistung benötigt (Anlaufstrom) und für den Bremsbetrieb der Motorlast müsste ein Bremschopper eingebaut wer- den. Dieser setzt die zurückgewonnene Energie aus dem Bremsbetrieb/Generatorbetrieb in Wärme um. Die Bremsenergie kann nicht anders verwendet werden.

Ein entsprechendes Beispiel mit erhöhter Versorgungsleistung und Bremschopper 28 ist anhand der Schaltungsanordnung 25 in der Figur 6 dargestellt. Zusammengefasst sind es hier neun Mo- dule, mit in Summe 1440W installierte Leistung.

Nachteilig bei den bekannten Ansätzen zur Bereitstellung einer redundanten Strom- und/oder Spannungsversorgung ist daher die hohe Anzahl benötigter Komponenten und vergleichsweise hohe installierte Leistung, die zur redundanten Absicherung vonnöten ist, insbesondere dann, wenn mehrere Laststromkreise mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen abgesichert wer- den sollen.

Es ist eine daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Technik zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise bereitzustellen, mit der Nachteile herkömmlicher Ansätze vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbeson- dere, eine solche Technik zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise bereitzustellen, die mit weniger Komponenten auskommt.

Diese Aufgaben werden durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Be- schreibung angegeben.

Gemäß einem allgemeinen Gesichtspunkt wird ein bidirektionaler Gleichspannungswandler (nachfolgend auch als DC/DC-Wandler bezeichnet) in Redundanzanwendungen als koppelndes Glied zwischen unterschiedlichen Stromkreisen, vorzugsweise Laststromkreisen, verwendet.

Ein erster Aspekt betrifft eine Vorrichtung zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise.

Die Vorrichtung kann eine Schaltungsanordnung zur re- dundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise sein.

Die Vorrichtung umfasst eine erste Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis angeordnete Last (erste Last). Ferner umfasst die Vorrichtung eine im ersten Stromkreis angeordnete Entkopplungseinrichtung., die ausgebildet ist, die erste Spannungsversorgung bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung, z.

B. eines Kurzschlusses, an der Entkopplungseinrichtung von dem ersten Stromkreis zu entkoppeln.

Diese Entkopplungseinrichtung kann auch als erste Entkopplungseinrichtung bezeichnet werden zur besseren Unterscheidung weiterer Entkopplungseinrichtungen, die in anderen Laststromkreisen angeordnet sein können, was nachfolgend noch erläutert ist.

Ferner umfasst die Vorrichtung eine zweite Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für einen zweiten Stromkreis.

Der erste und/oder der zweite Stromkreis können auch als Laststromkreise bezeich- net werden.

Ferner umfasst die Vorrichtung einen bidirektionalen Gleichspannungswandler, wobei der erste Stromkreis und der zweite Stromkreis über den bidirektionalen Gleichspannungswandler koppel- bar sind und/oder gekoppelt sind zur Leistungsversorgung der Stromkreise bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen.

Der bidirektionale DCDC-Wandler verbindet somit unterschiedliche Laststromkreise und ermög- licht einen Leistungsfluss zwischen den Laststromkreisen, insbesondere bei Ausfall der Span- nungsversorgung in einem Laststromkreis.

Dadurch ist eine Redundanz für die jeweiligen Strom- kreise gegeben.

Folgende Vorteile ergeben sich gegenüber der eingangs im Rahmen der Figuren 5 und 6 illustrier- ten herkömmlichen Ansätze: Es wird eine redundante Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten ermöglicht.

So wird beispielsweise eine verringerte Anzahl an Entkopplungseinrichtungen, z.

B.

Redundanzmo- dule, benötigt.

Bei Anwendungen, bei denen in kurzer Zeit viel Energie durch einen Verbraucher in den Laststromkreis zurückgespeist wird, z. B. eine elektrische Maschine im regenerativen Bremsbetriebs, kann die Energie über den DC/DC-Wandler auf die unterschiedlichen Laststrom- kreise aufgeteilt werden, so dass ggf. auf einen Bremschopper verzichtet werden kann. Ein weiter Vorteil ist, dass die Leistung der Stromversorgungen (z. B. AC/DC-Wandler) in jeweiligen Last- 5 stromkreisen zusammengefasst werden können. Insgesamt können dadurch Kosteneinsparungen erzielt und der benötigte Bauraum reduziert werden. Die vorstehend beschriebene (erste oder zweite) Spannungsversorgung kann auch als Stromver- sorgung angesehen und bezeichnet werden, weil diese eine Stromversorgung für den Laststrom- kreis bereitstellt. Die Laststromkreise werden mit Gleichspannung und Gleichstrom versorgt. Die Entkopplungseinrichtungen sind bevorzugt jeweils zwischen der Kopplungsstelle des Gleichspan- nungswandlers und der jeweiligen Spannungsversorgung angeordnet.

Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass die Entkopplungseinrichtung, wie sie hierin verwen- det wird, ausgebildet ist, eine eingangsseitig an der Entkopplungseinrichtung anliegende Span- nungs- bzw. Stromversorgung vom Laststromkreis zu entkoppeln, falls eingangsseitig an der Ent- kopplungseinrichtung eine Fehlspannung, z. B. ein Kurzschluss, anliegt. Auf diese Weise wird ver- hindert, dass der DC/DC-Wandler im Kurzschlussfall nicht gegen einen Kurzschlussstrom arbeiten muss. Die Entkopplungseinrichtung dient somit dazu, einen speisenden Stromkreis, falls dieser einen niederohmigen Kurzschluss erleidet, von dem Laststromkreis bzw. der darüber versorgten Last zu entkoppeln.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine im zweiten Stromkreis angeord- nete Entkopplungseinrichtung, die ausgebildet ist, die zweite Spannungsversorgung bei eingangs- seitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopplungseinrichtung von dem zweiten Strom- kreis zu entkoppeln. Diese Entkopplungseinrichtung kann auch als zweite Entkopplungseinrich- tung bezeichnet werden. Sie hat die gleiche Funktion wie die erste Entkopplungseinrichtung, ist jedoch im zweiten (Last-)Stromkreis angeordnet.

Die im ersten Stromkreis angeordnete Entkopplungseinrichtung kann ein Redundanzmodul sein. Alternativ oder zusätzlich kann die im zweiten Stromkreis angeordnete Entkopplungseinrichtung ein Redundanzmodul sein.

Die Entkopplungseinrichtung kann jedoch auch als Sicherung, z. B. eine Schmelzsicherung, oder als ein wiedereinlegbarer Leitungsschutzschalter ausgeführt sein. Die Entkopplungseinrichtung kann ferner als Leistungs-Relais ausgeführt sein. Lediglich beispielhaft kann bei dieser Ausfüh- rungsform durch Überwachung eines sog. „DC-OK-Signals“ der Spannungsversorgung im Falle des Wegfalls des DC-OK-Signals das eingangsseitige Anliegen einer Fehlspannung erkannt werden, und in diesem Fall das Leistungs-Relais durch entsprechende Ansteuerung geöffnet werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Spannungsversorgung optional einen Spannungs- wandler (erster Spannungswandler) umfassen, der an eine erste Spannungsversorgung ange- schlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis angeordnete Last. Die erste Spannungsversorgung kann ein übergeordnetes Spannungsnetz sein. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Spannungsversorgung einen Spannungswandler (zwei- ter Spannungswandler) umfassen, der an eine zweite Spannungsversorgung angeschlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem zweiten Stromkreis angeordnete Last. Die zweite Spannungsversorgung kann ein übergeordnetes Spannungsnetz sein. Im Normalbe- trieb kann der jeweilige Laststromkreis somit aus der diesem Laststromkreis zugeordneten Span- nungsversorgung versorgt werden. Bei Ausfall oder bei einem Fehler in dieser Spannungsversor- gung kann der Laststromkreis über den die Laststromkreise koppelnden bidirektionalen Gleich- spannungswandler aus dem anderen Laststromkreis und der diesem anderen Laststromkreis zu- geordneten Spannungsversorgung versorgt werden. Beispielhaft kann der Spannungswandler ein AC/DC-Wandler oder ein DC/DC-Wandler sein, je nach Art der Spannungsquelle bzw. des übergeordneten Spannungsnetzes (Wechselspannungs- versorgung oder Gleichspannungsversorgung). Der AC/DC-Wandler kann ein 1-phasiger oder 3- phasiger AC/DC-Wandler sein. Die vorliegende Basiskonfiguration zweier über einen DC/DC-Wandler gekoppelter Laststrom- kreise mit jeweils zugeordneter Spannungsversorgung kann zweckmäßig beliebig auf mehrere Stromkreise erweitert werden, wobei jeweils zwei Stromkreise über einen DC/DC-Wandler kop- pelbar sind bzw. gekoppelt sind, um mittels des DC/DC-Wandlers einen elektrischen Leistungs- fluss zwischen den gekoppelten Stromkreisen zur redundanten Versorgung zu ermöglichen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Spannungsversorgung, z. B. die vorstehend be- schriebene zweite Spannungsversorgung, ein aufladbarer Speicher für elektrische Energie, z. B. eine Batterie, sein. Ferner kann in dem Stromkreis, an den der aufladbare Speicher angeschlossen ist, ein Batterielade-Managementmodul vorgesehen sein, dass den Ladezustand des aufladbaren Energiespeichers überwacht und steuert.

In einer Ausführungsvariante dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung ferner mindestens einen weiteren Stromkreis und mindestens eine weitere Spannungsversorgung zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in dem weiteren Stromkreis angeordnete Last aufweisen.

Hierbei ist in jedem der weiteren Stromkreise (Laststromkreise) jeweils eine Entkopplungseinrich- tung angeordnet.

Die Entkopplungseinrichtung ist wiederum ausgebildet, die weitere Spannungs- versorgung bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopplungseinrichtung von dem weiteren Stromkreis zu entkoppeln.

Die Entkopplungseinrichtung kann wiederum bei- spielsweise als Redundanzmodul, als Sicherung, Leitungsschutzschalter, oder als Leistungs-Relais ausgeführt sein.

Hierbei ist der weitere Stromkreis (oder jeweils jeder der weiteren Stromkreise, falls mehrere vorhanden sind) über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler mit dem zwei- ten Stromkreis gekoppelt zur Leistungsversorgung des weiteren Stromkreises bei Ausfall von des- sen Spannungsversorgung.

Ein besonderer Vorzug hiervon ist, dass somit mehrere Laststromkreise von einem zentralen Energiespeicher für elektrische Energie (z.

B: Batterie) und/oder einer zentralen unterbrechungs- freien Stromversorgung im Redundanzfall versorgt werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die weitere Spannungsversorgung eines weiteren Laststrom- kreises einen Spannungswandler, z.

B.

AC/DC-Wandler, umfassen, der an eine weitere Span- nungsversorgung angeschlossen ist.

Die weitere Spannungsversorgung kann ein übergeordnetes Spannungsnetz sein.

Beispielsweise kann die übergeordnete Spannungsversorgung jeweils eine Wechselspannungsversorgung sein.

Wechselspannungsversorgungen unterschiedlicher Strom- kreise können optional durch unterschiedliche AC-Phasen der gleichen Wechselspannungsquelle bereitgestellt sein, wodurch auf einfache Weise eine redundante Spannungsversorgung realisiert ist.

Zusätzlich oder alternativ können auch unterschiedliche Trafostationen verwendet werden, um unterschiedliche Versorgungsspannungen bereitzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so angesteuert werden, dass bei Ausfall der Spannungsversorgung eines der beiden Stromkreise, die über den Gleichspannungswandler gekoppelt und/oder koppelbar sind, der Gleichspannungswandler un- terbrechungsfrei einen elektrischen Leistungsfluss zwischen diesen beiden Stromkreisen zur Leis- — tungsversorgung der Lasten ermöglicht.

Hierzu kann beispielsweise die Schaltungsanordnung eine Steuereinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, den Gleichspannungswandler anzusteuern.

Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, den Ausfall der Spannungsversorgung zu überwa- chen, z.

B. durch Überwachung der eingangsseitig am Gleichspannungswandler anliegenden Spannung, und bei Ausfall der Spannungsversorgung in einem der beiden durch den Gleichspan- nungswandler gekoppelten Stromkreise, den Gleichspannungswandler derart anzusteuern, dass er einen elektrischen Leistungsfluss zwischen den beiden durch den Gleichspannungswandler ge- koppelten Stromkreisen ermöglicht, um auch die Last in demjenigen Stromkreis, in welchem die Spannungsversorgung ausgefallen ist, mit elektrischer Leistung zu versorgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so angesteuert werden, dass der Gleichspannungswandler bei Auftreten eines kurzzeitigen Leistungsanstiegs, beispielsweise bei Auftreten einer kurzzeitigen elektrischen Peak-Leistung, in einem der beiden Stromkreise, einen Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs in den anderen der bei- den Stromkreise bewirkt.

Eine kurzzeitige elektrische Peak-Leistung kann beispielsweise dann vorliegen und/oder erkannt werden, wenn ein pulsartiger schneller Anstieg der elektrischen Leis- tung auftritt.

Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, das Austreten solcher Peak-Leistungen zu überwachen und bei deren Auftreten den Gleichspannungswandler derart anzusteuern, dass er einen elektrischen Leistungsfluss zwischen den beiden durch den Gleichspannungswandler ge- koppelten Stromkreisen ermöglicht, um den Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs, der in dem einem Stromkreis aufgetreten ist, in den anderen der beiden Stromkreise zu bewirken.

Alternativ oder zusätzlich kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so ausgeführt sein, dass bei Ausfall der Spannungsversorgung eines der beiden Stromkreise, die über den Gleichspan- nungswandler gekoppelt und/oder koppelbar sind, der Gleichspannungswandler automatisch, d. h. selbsttätig, unterbrechungsfrei einen elektrischen Leistungsfluss zwischen diesen beiden Stromkreisen zur Leistungsversorgung der Lasten ermöglicht.

Hier ist ein Schaltungsaufbau des Gleichspannungswandler so auszuführen, dass bei Wegfall der Spannungsversorgung an einem der Eingänge des Gleichspannungswandlers der Gleichspannungswandler selbsttätig in einen Be- triebsmodus schaltet (wechselt), bei dem ein gerichteter elektrischer Leistungsfluss in den Strom- kreis, dessen Spannungsversorgung ausgefallen ist, durch den Gleichspannungswandler bereitge- stellt wird.

Alternativ oder zusätzlich kann der bidirektionale Gleichspannungswandler so ausgeführt sein, dass der Gleichspannungswandler bei Auftreten eines kurzzeitigen Leistungsanstiegs, beispiels-

weise bei Auftreten einer kurzzeitigen Peak-Leistung, in einem der beiden Stromkreise, automa- tisch, d. h. selbsttätig, einen Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs in den anderen der beiden Stromkreise bewirkt.

Hier ist ein Schaltungsaufbau des Gleichspannungswandler so auszuführen, dass bei Auftreten derartiger Leistungspeaks in einem der beiden Stromkreise der Gleichspannungswandler selbsttätig die beiden Stromkreise koppelt, um zumindest einen Teil des Leistungsanstiegs abzufangen, indem elektrische Leistung in den anderen der beiden Stromkreise transferiert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt können die Spannungsversorgungen der Stromkreise in Abhän- gigkeit von Leistungsanforderungen der Lasten in den Stromkreisen so ausgelegt sein, dass jede der Spannungsversorgungen bei Ausfall einer anderen Spannungsversorgung ausreichend elekt- rische Leistung bereitstellen kann, um alle Lasten oder zumindest eine Last eines anderen Strom- kreises mit elektrischer Leistung zu versorgen.

Entsprechend wird gemäß diesem Aspekt eine Spannungsversorgung in Bezug auf die bereitgestellte Leistung größer dimensioniert ausgelegt, als es für die Versorgung der Last in unmittelbar angeschlossenen Laststromkreis vonnöten wäre, um im Redundanzfall auch eine Last in einem über den DC/DC-Wandler angeschlossenen weite- ren Laststromkreis mitversorgen zu können.

In einer weiteren Ausführungsform können der Gleichspannungswandler und/oder das Redun- danzmodul jeweils einen Montageadapter zur Befestigung an einer Tragschiene, vorzugsweise einer Hutschiene, und/oder zur Wandmontage aufweisen.

Dadurch kann der Einsatz in industri- ellen Anwendungen erleichtert werden.

Der Gleichspannungswandler, der vorliegend zur Kopplung zweier Stromkreise verwendet wird, kann ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler sein.

Es ist jedoch eine Ausführung des Gleichspannungswandlers als nicht-galvanisch getrennter Wandler möglich.

Entsprechend kön- nen die über den Gleichspannungswandler gekoppelten Stromkreise ein unterschiedliches Be- zugspotential oder das gleiche Bezugspotential aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform weist der bidirektionale Gleichspannungswandler ein-/aus- gangsseitig, weiter vorzugsweise in den Gleichspannungswandler baulich integriert, jeweils ein Funktionsmodul zur Entkopplung von Kurzschlussströmen auf.

Da der Gleichspannungswandler bidirektional ist, kann je nach Betriebsmodus ein Eingang als Ausgang fungieren und umgekehrt.

In diesem Sinne ist der Begriff „ein-/ausgangsseitig“ als die je nach Betriebsmodus als Eingang oder Ausgang dienende Kopplungsstelle des Gleichspannungswandlers mit dem jeweiligen

Stromkreis zu verstehen. Entsprechend kann auch in den Gleichspannungswandler eine Funktion integriert sein, die analog die Funktion eines Redundanzmoduls bereitstellt. In einer Ausführungsvariante dieser Ausführungsform kann das Funktionsmodul ferner ausgebil- det sein, in an sich bekannter Weise eine Einschaltstrombegrenzung und einen Verpolschutz be- reitzustellen. Eine beispielhafte Realisierung des Funktionalmoduls kann eine anti-serielle Reihen- schaltung zweier MOSFETs umfassen. In einer Ausführungsform kann das Redundanzmodul mindestens eine Diode als entkoppelndes Element aufweisen, was eine baulich sehr einfache Realisierung des Redundanzmoduls darstellt. Ferner kann in einer Ausführungsform das Redundanzmodul als ein aktiv schaltbares Redundanz- modul ausgeführt sein und beispielsweise mindestens einen MOSFET als entkoppelndes Element aufweisen. Im Vergleich zu einer Entkopplungsdiode kann die Verlustleistung stark reduziert wer- den. Das Redundanzmodul kann hierbei ausgeführt sein, im störungsfreien Betrieb den MOSFET durchzusteuern und im Fehlerfall wird der MOSFET hochohmig geschaltet und somit wird der Ausgang von dem Eingang des Redundanzmoduls entkoppelt.

In einer Ausführungsform können das Redundanzmodul und/oder der bidirektionale Gleichspan- nungswandler jeweils als geschlossenes Modul ausgeführt sein, welches ein Gehäuse umfasst, in dem alle elektrische Funktionskomponenten angeordnet sind.

In einer Ausführungsform kann das Redundanzmodul einen Signalausgang aufweisen zur Ausgabe eines Betriebsstatussignals des Redundanzmoduls, z. B. an eine Steuerung. Alternativ oder zu- sätzlich kann das Redundanzmodul eine Anzeige, vorzugsweise eine LED-Statusanzeige, aufwei- sen zur Anzeige eines Betriebsstatussignals des Redundanzmoduls. Dies erleichtert die Überwa- chung der redundanten Strom- bzw. Spannungsversorgung, dass Fehlerfälle vom Redundanzmo- dul frühzeitig signalisiert bzw. ausgegeben werden, so dass eine defekte Spannungsversorgung zeitnah ersetzt bzw. repariert werden kann.

Alternativ oder zusätzlich kann das Redundanzmodul Anschlussklemmen für eine DC-Eingangs- spannung und Anschlussklemmen für eine DC-Ausgangsspannung aufweist. Dies erleichtert die schnelle Montage.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind be- liebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Fol- genden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 bis 6 aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnungen zur Stromversor- gung, Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer Ausführungsform der Erfin- dung; und Fig. 8 eine Schaltungsanordnung zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer Ausführungsform der Erfin- dung.

Gleiche oder äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben.

Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung 1 zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Schal- tungsanordnung 1 stellt einen alternativen Lösungsansatz für den in den Figuren 5 und 6 beschrie- benen Anwendungsfall dar.

Die Schaltungsanordnung 1 umfasst eine erste Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung 3a zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Laststromkreis 2a angeord- nete Last 7. Die erste Spannungsversorgung 3a umfasst beispielhaft einen AC/DC-Wandler 5, der an eine erste Wechselspannungsversorgung 4a, hier eine erste AC-Phase L1 einer Wechselspan- nungsquelle angeschlossen ist. Lediglich beispielhaft kann es sich bei der Last 7 im ersten Last- stromkreis 2a um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln.

Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 1 eine zweite Spannungsversorgung bzw. Stromversor- gung 3b zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem zweiten Laststromkreis 2b angeordnete Last 7. Die zweite Spannungsversorgung 3b umfasst hier beispielhaft einen AC/DC-Wandler 5, der aus Redundanzgründen an eine zweite Wechselspannungsversorgung 4b,

hier eine zweite AC-Phase L2 der gleichen Wechselspannungsquelle, angeschlossen ist zur Bereit- stellung einer elektrischen Leistung. Lediglich beispielhaft kann es sich bei der Last 7 im zweiten Laststromkreis 2b um einen Motor handeln. Im ersten Laststromkreis 2a ist ein Redundanzmodul 6 angeordnet, das ausgebildet ist, die erste Spannungsversorgung 3a bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung, z. B. eines Kurz- schlusses, an dem Redundanzmodul 6 von dem ersten Laststromkreis 2a zu entkoppeln. Entspre- chend analog ist im zweiten Laststromkreis 2b ebenfalls ein Redundanzmodul 6 angeordnet, das ausgebildet ist, die zweite Spannungsversorgung 3b bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehl- spannung, z. B. eines Kurzschlusses, an dem Redundanzmodul 6 von dem zweiten Laststromkreis 2b zu entkoppeln.

Ferner sind der erste Laststromkreis 2a und der zweite Laststromkreis 2b über einen bidirektio- nalen DC/DC-Wandler 8 gekoppelt. Der Gleichspannungswandler ist ausgebildet, bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen die Last 7 in demjenigen Laststromkreis, in dem die Spannungsver- sorgung ausgefallen ist, mit elektrischer Leistung mitzuversorgen.

Der bidirektionaler DC/DC-Wandler 8 verbindet somit unterschiedliche Laststromkreise 2a, 2b und ermöglicht bei Bedarf einen Leistungsfluss zwischen den Lastkreisen. Dadurch ist eine Redun- danz für die jeweiligen Laststromkreise 2a, 2b gegeben. Generell kann der bidirektionale DC/DC- Wandler 8 als nicht galvanisch getrennter Wandler oder als galvanisch getrennter Wandler aus- geführt werden, je nach technischer Anforderung durch die Laststromkreise. Im Ausführungsbei- spiel der Figur 7 ist der DC/DC-Wandler 8 als galvanisch getrennter Wandler ausgeführt. Die Last- stromkreise 2a, 2b liegen auf unterschiedlichem Bezugspotential GND1, GND2.

Die Redundanzmodule 6 sind jeweils zwischen dem AC/DC-Wandler 5 der jeweiligen Spannungs- versorgung und der Kopplungsstelle des DC/DC-Wandlers 8 an den jeweiligen Laststromkreis an- geordnet. Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass das Redundanzmodul 6 des ersten Last- stromkreises 2a ausgebildet ist, die eingangsseitig am Redundanzmodul 6 anliegende Spannungs- bzw. Stromversorgung 3a vom Laststromkreis 2a zu entkoppeln, falls eingangsseitig am Redun- danzmodul 6 eine Fehlspannung, z. B. ein Kurzschluss, anliegt.

Auf diese Weise wird verhindert, dass der DC/DC-Wandler 8 im Kurzschlussfall nicht gegen einen Kurzschlussstrom arbeiten muss. Das Redundanzmodul 6 dient somit dazu, einen speisenden

Stromkreis, falls dieser einen niederohmigen Kurzschluss erleidet, von dem Laststromkreis bzw. der darüber versorgten Last zu entkoppeln.

Tritt beispielsweise durch Ausfall der ersten Spannungsversorgung 3a eingangsseitig, d.h. auf der Versorgungsseite, am Redundanzmodul 6 ein Kurzschluss auf, blockt/entkoppelt somit das Re- dundanzmodul 6, so dass der DC/DC-Wandler 8, der in diesem Fall die elektrische Leistung aus dem zweiten Laststromkreis 2b in den ersten Laststromkreis 2a transferiert, nicht gegen den Kurz- schluss speist, sondern weiterhin sicher die Last 7 in beiden Laststromkreisen 2a, 2b versorgen kann.

Das Redundanzmodul 6 kann somit zumindest einen der folgenden Fehler erkennen: einen Fehler in der versorgenden Phase L1, einen Fehler in der Versorgungsleitung zwischen Phase L1 und AC/DC-Wandler 5, einen Fehler im AC/DC-Wandler 5 oder einen Fehler in der Verdrahtung zwischen AC/DC-Wandler und dem angeschlossenen Redundanzmodul 6. Die Funktion des Redundanzmoduls 6 im zweiten Laststromkreis ist entsprechend analog zum Referenzmodul 6 des ersten Laststromkreises ausgebildet, die eingangsseitig am Redundanzmo- dul 6 anliegende Spannungs- bzw.

Stromversorgung 3b vom Laststromkreis 2b zu entkoppeln, falls eingangsseitig am Redundanzmodul 6 eine Fehlspannung, z.

B. ein Kurzschluss, anliegt.

Die primäre Funktion der Redundanzmodule 6 ist daher die Entkopplung zwischen einem der speisenden Stromkreise (Quelle) und den Last-Stromkreisen (d.h. die Entkopplung des Eingangs des Redundanzmoduls von dem Ausgang des Redundanzmoduls im Falle einer eingangsseitig an- liegenden Fehlspannung, insbesondere eines Kurzschlussstroms). Sollte eine Spannungsversor- gung bzw. ein speisender Stromkreis einen niederohmigen Kurzschluss haben, wird diese Span- nungsversorgung bzw. der speisende Stromkreis von der Last und der weiteren Spannungsver- sorgung bzw. der weiteren speisenden Quelle durch das Redundanzmodul entkoppelt und somit wird weiter ein Betrieb für die Last/den Verbraucher ermöglicht.

Das entkoppelnde Element zwischen Eingang und Ausgang des Redundanzmoduls 6 ist im ein- fachsten Fall eine Diode (Anode am Eingang, Kathode am Ausgang). Effektiver, da geringere Ver- lustleistung, ist der Einsatz eines MOSFETs.

Dabei ist die Body-Diode des MOSFETs genau so aus- gerichtet, wie in der einfachen Dioden-Lösung.

Im störungsfreien Betrieb wird der MOSFET durch- gesteuert und der Spannungsabfall an der Diode wird überbrückt.

Im Fehlerfall wird der MOSFET hochohmig gemacht und somit wird der Ausgang von dem Eingang entkoppelt.

Bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen übernimmt der DC/DC-Wandler 8 automatisch die Versorgung der Last 7 in demjenigen Laststromkreis, in dem die Spannungsversorgung ausgefal- len ist. Hierzu müssen die Spannungsversorgungen der Stromkreise in Abhängigkeit von Leis- tungsanforderungen der Lasten in den Stromkreisen so ausgelegt sein, dass jede der Spannungs- —versorgungen bei Ausfall einer anderen Spannungsversorgung ausreichend elektrische Leistung bereitstellen kann, um alle Lasten oder zumindest eine Last eines anderen Stromkreises mit elektrischer Leistung zu versorgen. Wie in Figur 7 erkennbar ist, sind die AC/DC-Wandler 5 leis- tungsmäßig jeweils so ausgelegt, um im Redundanzfall alleine die Lasten 7 sowohl im ersten 2a als auch im zweiten 2b Laststromkreis ausreichend versorgen zu können.

Der bidirektionale DC/DC-Wandler 8 kann ferner eine technische Funktion analog zu den Redun- danzmodulen 6 enthalten, d.h. der Gleichspannungswandler 8 kann ein-/ausgangsseitig jeweils ein Funktionsmodul 11 zur Entkopplung von Kurzschlussströmen aufweisen. Gleichzeitig kann das Funktionsmodul 11 ferner ausgebildet sein, eine Einschaltstrombegrenzung und einen Verpol- schutz bereitzustellen. Diese Funktionen können beispielsweise durch zweckmäßige Ansteuerung einer anti-seriellen Reihenschaltung zweier MOSFETS realisiert werden.

Der DC/DC-Wandler 8 und das Redundanzmodul 6 können jeweils einen Montageadapter zur Be- festigung an einer Tragschiene, vorzugsweise einer Hutschiene, und/oder zur Wandmontage auf- weisen.

Ein Vergleich der technischen Ansätze der Figuren 5 und 6 mit dem Ansatz der Figur 7 zeigt, dass die redundante Spanungs- bzw. Stromversorgung mit einer reduzierten Anzahl an Komponenten realisiert werden kann. Es werden nur zwei Redundanzmodule 6 benötigt und z. B. kein Bremschopper, so dass bei einer optionalen Anwendung, bei der die Last 7 im zweiten Laststrom- kreis ein E-Motor ist, Energie aus dem Bremsbetrieb besser genutzt werden, da der DC/DC-Wand- ler 8 diese auf zwei Laststromkreise aufteilen kann und nicht thermisch als Verlustenergie verlo- ren geht. In Summe werden in der Ausführungsform der Figur 7 nur 5 Module (2 Redundanzmo- dule 6, zwei AC/DC-Wandler 5 und einen DC/DC-Wandler 8) benötigt. Die in Summe installierte Leistung ist 960 W. Ferner können Kosten für Module und entsprechender Bauraum eingespart werden. Ferner kann die Leistung der Stromversorgungen (im Beispiel die ACDC-Wandler 5) in jeweiligen Laststromkreisen zusammengefasst werden. Dadurch wird eine weitere Kosteneinspa- rung und die Reduzierung des benötigten Bauraums erreicht.

Das vorliegende Konzept ist nicht auf die Kopplung nur zweier Laststromkreise beschränkt und kann auf mehrere Laststromkreise erweitert werden, wobei jeweils ein Laststromkreis mit einem weiteren durch einen DC/DC-Wandler gekoppelt ist, um im Redundanzfall hierüber mit elektri- scher Leistung versorgt werden zu können.

Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversor- gung mindestens zweier Stromkreise gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Glei- che oder äquivalente Elemente zu der Figur 7 werden in der Figur 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben. Die Besonderheit dieser Schaltungsanord- nung 10 hier liegt ferner darin, dass eine zentrale unterbrechungsfreie Stromversorgung in Form einer Batterie 3c bereitgestellt wird.

Analog zu der Figur 7 ist wiederum ein erster Laststromkreis 2a mit einer Last 7, einem Redun- danzmodul 6 und einem AC/DC-Wandler 5 gezeigt. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 10 einen ersten weiteren Stromkreis 2d, eine erste weitere Spannungsversorgung 3d zur Bereitstel- lung einer elektrischen Leistung, und wiederum ein Redundanzmodul 6. Die erste weitere Span- nungsversorgung 3d umfasst einen AC/DC-Wandler 5, der an eine zweite Wechselspannungsver- sorgung 4d, hier eine zweite AC-Phase L2 einer Wechselspannungsquelle, angeschlossen ist. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 10 einen zweiten weiteren Stromkreis 2e, eine zweite weitere Spannungsversorgung 3e zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung, und wiederum ein Redundanzmodul 6. Die zweite weitere Spannungsversorgung 3e umfasst einen AC/DC-Wand- ler 5, der an eine dritte Wechselspannungsversorgung 4e, hier eine dritte AC-Phase L3 einer Wechselspannungsquelle, angeschlossen ist.

Ferner ist ein weiterer Stromkreis 2c vorgesehen, in dem ein aufladbarer Speicher 3c für elektri- sches Energie (Batterie) angeordnet ist, dessen Ladezustand von einem Batterielade-Manage- mentmodul 9 überwacht und gesteuert wird.

Die Stromkreise 2a, 2d, und 2e sind jeweils über einen bidirektionalen Gleichspannungswandler 8 mit dem Stromkreis 2c gekoppelt, so dass diese durch die Batterie 3c und den entsprechenden DC/DC-Wandler 8 mit elektrischer Leistung versorgt werden können, falls die Spannungs- bzw. Stromversorgung eines der Stromkreise 2a, 2d und 2e ausfällt. Die DC/DC-Wandler können analog zu dem DC/DC-Wandler der Figur 7 ausgeführt sein.

Die Batterie 3c kann in normaler Betriebsphase, d.h. nicht im Redundanzfall, mit Leistungsreser- ven geladen werden.

Die AC/DC-Wandler 5 können beispielhaft so ausgelegt sein, dass sie 2/3 der benötigten gesamten elektrischen Leistung bereitstellen können.

Zwar werden hier vier DC/DC-Wandler 8 und eine entsprechend leistungsmäRig ausreichend di- mensionierte Batterie 3c zur Bereitstellung der redundanten Versorgung benötigt, dies ist jedoch im Hinblick auf die Kosten, den Wartungsaufwand und den benötigten Bauraum vorteilhafter, als für jeden der Laststromkreise 2a, 2d und 2e eine separate Batterie bzw. unterbrechungsfreie Stromversorgung bereitzustellen.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben wor- den ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen.

Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefüg- ten Patentansprüche fallen.

Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegen- stand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen An- sprüchen.

Bezugszeichenliste 1 Schaltungsanordnung 2a Erster Stromkreis 2b Zweiter Stromkreis 3a Erste Spannungsversorgung 3b Zweite Spannungsversorgung 3c Zweite Spannungsversorgung (Batterie) 3d Dritte Spannungsversorgung 3e Vierte Spannungsversorgung 4a Erste Wechselspannungsversorgung 4b Zweite Wechselspannungsversorgung 4d Zweite Wechselspannungsversorgung 4e Dritte Wechselspannungsversorgung 5 AC/DC-Wandler 6 Entkopplungseinrichtung, z.

B.

Redundanzmodul 7 Last 8 Bidirektionaler DC/DC-Wandler 9 Batterielade-Managementmodul 10 Schaltungsanordnung 11 Funktionsmodul 20-25 Schaltungsanordnung (Stand der Technik) 26 Redundanzmodul 27 Unterbrechungsfreie Stromversorgung 28 Bremschopper

% x **

Claims (16)

ANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordnung (1; 10) zur redundanten Spannungs- und/oder Stromversorgung min- destens zweier Stromkreise, umfassend a) eine erste Spannungsversorgung (3a) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis (2a) angeordnete Last (7); b) eine im ersten Stromkreis (2a) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6), die ausge- bildet ist, die erste Spannungsversorgung (3a) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspan- nung an der Entkopplungseinrichtung (6) von dem ersten Stromkreis (2a) zu entkoppeln; c) eine zweite Spannungsversorgung (3b) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für einen zweiten Stromkreis (2b), und d) wobei der erste Stromkreis (2a) und der zweite Stromkreis (2b; 2c) über einen bidi- rektionalen Gleichspannungswandler (8) koppelbar sind und/oder gekoppelt sind zur Leis- tungsversorgung der Stromkreise (2a; 2b) bei Ausfall einer der Spannungsversorgungen (3a; 3b).

2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die im ersten Stromkreis (2a) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6) ein Redundanzmodul (6) ist.

3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend eine im zweiten Strom- kreis (2b) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6), die ausgebildet ist, die zweite Span- nungsversorgung (3b) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopp- lungseinrichtung (6) von dem zweiten Stromkreis (2b) zu entkoppeln, wobei die im zweiten Stromkreis (2b) angeordnete Entkopplungseinrichtung (6) beispielsweise ein Redundanzmo- dul (6) ist.

4. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, a) wobei die erste Spannungsversorgung (3a) einen Spannungswandler (5) umfasst, der an ein erstes übergeordnetes Spannungsnetz (4a) angeschlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem ersten Stromkreis (2a) angeordneten Last (7); und b) wobei die zweite Spannungsversorgung (3b) einen Spannungswandler (5) umfasst, der an ein zweites übergeordnetes Spannungsnetz (4b) angeschlossen ist zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in einem zweiten Stromkreis (2b) angeordnete Last (7).

5. Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, a) wobei die zweite Spannungsversorgung (3c) ein aufladbarer Speicher (3c) für elektri- sche Energie ist, wobei die Schaltungsanordnung ferner umfasst: b) mindestens einen weiteren Stromkreis (2d; 2e) und mindestens eine weitere Span- nungsversorgung (3d, 3e) zur Bereitstellung einer elektrischen Leistung für eine in dem wei- teren Stromkreis (2d; 2e) angeordnete Last (7), c) wobei in dem weiteren Stromkreis (2d; 2e) jeweils eine Entkopplungseinrichtung (6), vorzugsweise ein Redundanzmodul (6), angeordnet ist, die ausgebildet ist, die weitere Span- nungsversorgung (3d, 3e) bei eingangsseitigem Anliegen einer Fehlspannung an der Entkopp- lungseinrichtung (6) von dem weiteren Stromkreis (2d; 2e) zu entkoppeln; und d) wobei der weitere Stromkreis (2d; 2e) jeweils über einen bidirektionalen Gleichspan- nungswandler (8) mit dem zweiten Stromkreis (2c) gekoppelt und/oder koppelbar ist zur Leis- tungsversorgung des weiteren Stromkreises (2d; 2e) bei Ausfall von dessen Spannungsver- sorgung (3e; 3d).

6. Schaltungsanordnung (10) nach Anspruch 5, wobei die weitere Spannungsversorgung (3d; 3e) einen Spannungswandler (5) umfasst, der an ein weiteres übergeordnetes Spannungs- netz (4d; 4e) angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der bidirektionale Gleichspannungswandler (8) so angesteuert wird und/oder so ausgeführt ist, dass bei Ausfall der Spannungsversorgung eines der beiden Stromkreise, die über den Gleichspannungs- wandler (8) gekoppelt und/oder koppelbar sind, der Gleichspannungswandler (8) unterbre- chungsfrei einen elektrischen Leistungsfluss zwischen diesen beiden Stromkreisen zur Leis- tungsversorgung der Lasten (7) bewirkt.

8. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der bidirektionale Gleichspannungswandler (8) so angesteuert wird und/oder so ausgeführt ist, dass der Gleich- spannungswandler (8) bei Auftreten eines kurzzeitigen Leistungsanstiegs, beispielsweise bei

Auftreten einer kurzzeitigen Peak-Leistung, in einem der beiden Stromkreise, einen Transfer zumindest eines Teils des Leistungsanstiegs in den anderen der beiden Stromkreise bewirkt.

9. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannungs- versorgungen der Stromkreise in Abhängigkeit von Leistungsanforderungen der Lasten in den Stromkreisen so ausgelegt sind, dass jede der Spannungsversorgungen bei Ausfall einer an- deren Spannungsversorgung ausreichend elektrische Leistung bereitstellen kann, um alle Lasten oder zumindest eine Last eines anderen Stromkreises mit elektrischer Leistung zu ver- sorgen.

10. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gleichspan- nungswandler (8) einen Montageadapter zur Befestigung an einer Tragschiene, vorzugsweise einer Hutschiene, und/oder zur Wandmontage aufweist.

11. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gleichspan- nungswandler (8) ein galvanisch getrennter Gleichspannungswandler ist.

12. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Gleichspan- nungswandler (8) ein-/ausgangsseitig jeweils ein Funktionsmodul (11) zur Entkopplung von Kurzschlussströmen aufweist.

13. Schaltungsanordnung (1; 10) nach Anspruch 12, wobei das Funktionsmodul (11) ferner aus- gebildet ist, eine Einschaltstrombegrenzung und einen Verpolschutz bereitzustellen, wobei das Funktionsmodul vorzugsweise eine anti-serielle Reihenschaltung zweier MOSFETs um- fasst.

14. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei das Redundanzmo- dul (6) ein aktiv schaltbares Redundanzmodul ist und vorzugsweise mindestens einen MOS- FET als entkoppelndes Element aufweist und/oder wobei das Redundanzmodul mindestens eine Diode als entkoppelndes Element aufweist.

15. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei das Redundanzmo- dul (6) und der Gleichspannungswandler (8) jeweils als geschlossenes Modul ausgeführt sind, welches ein Gehäuse umfasst, in dem alle elektrischen Funktionskomponenten angeordnet sind.

16. Schaltungsanordnung (1; 10) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei das Redundanzmo- dul (6) a) einen Signalausgang aufweist zur Ausgabe eines Betriebsstatussignals des Redun- danzmoduls, z. B. an eine Steuerung; und/oder b) eine Anzeige, vorzugsweise eine LED-Statusanzeige, aufweist zur Anzeige eines Be- triebsstatussignals des Redundanzmoduls; und/oder c) Anschlussklemmen für eine DC-Eingangsspannung und Anschlussklemmen für eine DC-Ausgangsspannung aufweist. kkk