DE102017115506B4 - Steuervorrichtung für einen Inverter - Google Patents

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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

Steuervorrichtung (20) für einen Inverter (30) mit einem ersten Inverter-Anschluss (31), einem zweiten Inverter-Anschluss (32) und einer Mehrzahl von Brückenzweigen (61, 62, 63), welche Brückenzweige (61, 62, 63) jeweils einen ersten Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153), einen Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und einen zweiten Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) aufweisen, welcher erste Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153) zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) vorgesehen ist, und welcher zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) zwischen dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und dem zweiten Inverter-Anschluss (32) vorgesehen ist, welche Wicklungsanschlüsse (81, 82, 83) mit einer Wicklungsanordnung (80) verbunden sind, welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal (U21) auszugeben, welches in einem ersten Betriebszustand (Z1) bei mindestens zwei der Brückenzweige einen ersten Brückenzweigzustand (BA1) und einen zweiten Brückenzweigzustand (BA2) ermöglicht,wobei im ersten Brückenzweigzustand der dem Brückenzweig (61, 62, 63) zugeordnete zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) leitend geschaltet ist, undwobei im zweiten Brückenzweigzustand der dem Brückenzweig (61, 62, 63) zugeordnete zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) nichtleitend geschaltet ist,und wobei mindestens zwei der Brückenzweige (61, 62, 63) zeitweise gleichzeitig im ersten Brückenzweigzustand (BA1) sind, und anschließend zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein Wechsel dieser mindestens zwei Brückenzweige (61, 62, 63) in den zweiten Brückenzweigzustand (BA2) durchgeführt wird, um beim Übergang in den zweiten Brückenzweigzustand (BA2) eine Umwandlung der Energie in der Wicklungsanordnung (80) in einen Strom zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) des entsprechenden Brückenzweigs (61, 62, 63) zu ermöglichen,welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei mindestens drei Brückenzweigen jeweils periodisch ein Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand (BA1) und dem zweiten Brückenzweigzustand (BA2) zu bewirken, wobei die mindestens drei Brückenzweige mit einer Phasenverschiebung angesteuert werden, welche ein Drehfeld in eine erste vorgegebene Drehrichtung erzeugt, und wobei zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Phasenverschiebung zwischen den mindestens drei Brückenzweigen derart geändert wird, dass ein Drehfeld in eine der ersten vorgegebenen Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung erzeugt wird, undwelche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei den mindestens zwei Brückenzweigen (61, 62, 63) das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand (BA1) und dem zweiten Brückenzweigzustand (BA2) mit der gleichen Periodendauer durchzuführen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Inverter.
  • Inverter werden beispielsweise dazu verwendet, eine Gleichspannung aufzubereiten und einer Wicklungsanordnung zuzuführen, so dass diese ein magnetisches Feld zum Antrieb eines Rotors erzeugt, und die Schalter des Inverters werden hierzu von einer Steuervorrichtung angesteuert.
  • Die US 7 932 633 B2 zeigt einen bidirektionalen AC/DC-Wandler, welcher während eines Ladevorgangs als Zweiphasen- oder Dreiphasen-Boost-Schaltkreis verwendet werden kann.
  • Die DE 10 2012 219 385 A1 zeigt eine Steuereinrichtung zum Regeln eines mehrphasigen Gleichspannungwandlers, welche eine Anpassung der Phasenversätze an Zielversätze ermöglicht.
  • Die US 2003 / 0 210 014 A1 zeigt ein Batterieladegerät in einem Fahrzeugsystem, welches Batterieladegerät die Batterie vom Fahrzeugsystem abkoppelt, wenn die Spannung zu tief sinkt. Das Batterieladegerät steuert die Laderate der Batterie und verbindet die Batterie wieder mit dem Fahrzeugsystem, wenn die Spannung über einer vorgegebenen Schwelle liegt.
  • Die US 2005 / 0 258 796 A1 zeigt einen Inverter zum Antreiben eines Motors mit einer dreiphasigen Wicklungsanordnung mit einem neutralen Punkt. Am neutralen Punkt sind eine Hilfsspannungsquelle und eine Hilfslast vorgesehen. Über die Hilfsspannungsquelle und die Hilfslast kann der Zustand am neutralen Punkt ermittelt und eine Abnormalität detektiert werden. In Abhängigkeit hiervon kann der Inverter beeinflusst werden.
  • Die US 2015 / 0 180 356 A1 zeigt einen elektrischen Umwandler mit einem Brückenschaltkreis mit Halbleiterschaltern.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Steuervorrichtung bereit zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und durch den Gegenstand des Anspruchs 2.
  • Der Wechsel der mindestens zwei Brückenzweige zu unterschiedlichen Zeitpunkten in den zweiten Brückenzweigzustand führt dazu, dass die Spannungs- und Stromwelligkeit reduziert wird. Hierdurch wird auch die Gefahr elektromagnetischer Störungen verringert. Die Verwendung mehrerer Brückenzweige führt zudem zu einer Verteilung der Verlustleistung auf die Brückenzweige und damit zu einer gleichmäßigeren Erwärmung.
  • Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei mindestens zwei Brückenzweigen jeweils periodisch ein Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand und dem zweiten Brückenzweigzustand zu bewirken. Hierdurch kann ein andauerndes Laden der Batterie erfolgen.
  • Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei den mindestens zwei Brückenzweigen das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand und dem zweiten Brückenzweigzustand mit der gleichen Periodendauer durchzuführen. Dies ergibt ähnliche Stromhöhen bei den einzelnen Wechseln und damit eine gleichmäßige Belastung der Brückenzweige.
  • Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, die mindestens zwei Brückenzweige mit einer Phasenverschiebung anzusteuern. Dies ermöglicht trotz gleicher Periodendauer eine Erniedrigung der Stromschwankungen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches zu vorgegebenen Zeitpunkten eine Änderung der Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Brückenzweigen bewirkt. Dies durchbricht die Phasenbeziehung und dadurch die Gefahr einer mechanischen Beeinflussung des mindestens einen Rotors, insbesondere die Erzeugung eines längerfristigen Drehmoments und einer hierdurch hervorgerufenen Drehbewegung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches die Änderung der Phasenverschiebung dadurch bewirkt, dass bei mindestens einem Brückenzweig eine Periode des Steuersignals verkürzt wird. Dies führt zu einer Änderung der relativen Phasenverschiebung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches die Änderung der Phasenverschiebung dadurch bewirkt, dass bei mindestens einem Brückenzweig eine Periode, also die Periodendauer, des Steuersignals verlängert wird. Dies führt zu einer Änderung der relativen Phasenverschiebung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei den mindestens zwei Brückenzweigen das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand und dem zweiten Brückenzweigzustand mit unterschiedlichen Periodendauern durchzuführen. Hierdurch wird ein andauerndes Drehfeld in eine Richtung vermieden.
  • Die Steuervorrichtung ist gemäß einer Lösung der Aufgabe dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei mindestens drei Brückenzweigen jeweils periodisch ein Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand und dem zweiten Brückenzweigzustand zu bewirken, wobei die mindestens drei Brückenzweige mit einer Phasenverschiebung angesteuert werden, welche ein Drehfeld in eine erste vorgegebene Drehrichtung erzeugt, und wobei zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Phasenverschiebung zwischen den mindestens drei Brückenzweigen derart geändert wird, dass ein Drehfeld in eine der ersten vorgegebenen Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung erzeugt wird. Ein solcher Phasenbruch verhindert ein andauerndes Antreiben des Rotors in eine einzige vorgegebene Drehrichtung.
  • Die Steuervorrichtung ist gemäß einer Lösung der Aufgabe dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei mindestens vier Brückenzweigen jeweils periodisch ein Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand und dem zweiten Brückenzweigzustand zu bewirken, wobei die mindestens vier Brückenzweige mit einer Phasenverschiebung angesteuert werden, welche kein ausschließlich in eine Richtung umlaufendes Drehfelds erzeugt. Es werden also nicht Wicklungen durch die Phasenverschiebung hintereinander gereiht, die immer einen Fortschritt des Drehfelds in eine einzige Richtung bewirken, sondern das Drehfeld wechselt teilweise in eine erste Drehrichtung und teilweise in eine entgegengesetzte Drehrichtung. Hierdurch wird eine Drehung des Rotors vermieden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, im ersten Betriebszustand zumindest zweitweise ein Steuersignal auszugeben, welches das periodische Hin- und Herschalten im jeweiligen Brückenzweig mit einer Frequenz von mindestens 5 kHz, weiter bevorzugt mindestens 10 kHz, weiter bevorzugt mindestens 50 kHz, weiter bevorzugt mindestens 100 kHz und besonders bevorzugt mindestens 150 kHz durchführt. Hohe Frequenzen verringern die Gefahr, dass über die Wicklungsanordnung ein Drehmoment auf einen Rotor ausgeübt wird und dieser in Bewegung gesetzt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, in einem zweiten Betriebszustand die ersten Halbleiterschalter und die zweiten Halbleiterschalter des Inverters derart anzusteuern, dass über die Wicklungsanordnung ein Drehfeld erzeugt wird, welches dazu geeignet ist, einen permanentmagnetischen Rotor anzutreiben. Dies ermöglicht eine Nutzung der Steuervorrichtung für den Antrieb und für das Aufladen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuervorrichtung ein Inverter zugeordnet, welcher Inverter einen ersten Inverter-Anschluss, einen zweiten Inverter-Anschluss und eine Mehrzahl von Brückenzweigen aufweist, welche Brückenzweige jeweils einen ersten Halbleiterschalter, einen Wicklungsanschluss und einen zweiten Halbleiterschalter aufweisen, welcher erste Halbleiterschalter zwischen dem ersten Inverter-Anschluss und dem Wicklungsanschluss vorgesehen ist, und welcher zweite Halbleiterschalter zwischen dem Wicklungsanschluss und dem zweiten Inverter-Anschluss vorgesehen ist, welche Wicklungsanschlüsse mit einer Wicklungsanordnung verbunden sind. Die Steuervorrichtung kann so in einer bevorzugten Weise verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wicklungsanordnung eine Mehrzahl von Wicklungen auf, welche Wicklungen in einer Sternschaltung mit einem gemeinsamen Sternpunkt verbunden sind, wobei jeder Wicklungsanschluss über eine der Wicklungen der Wicklungsanordnung mit dem gemeinsamen Sternpunkt verbunden ist. Die Verwendung einer Sternschaltung ist für das Laden besonders vorteilhaft.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erster Ladeanschluss mit dem gemeinsame Sternpunkt elektrisch verbunden, ein zweiter Ladeanschluss ist mit dem zweiten Inverter-Anschluss elektrisch verbunden, um über den ersten Ladeanschluss und den zweiten Ladeanschluss einen Anschluss an eine Spannungsquelle zu ermöglichen.
  • Hierdurch wird das Anschließen einer Spannungsquelle zum Laden der Batterie erleichtert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuervorrichtung eine wiederaufladbare Batterie zugeordnet ist, welche wiederaufladbare Batterie mit dem ersten Inverter-Anschluss und dem zweiten Inverter-Anschluss elektrisch verbunden ist. Dies ermöglicht eine Entladung der Batterie und eine Wiederaufladung der Batterie durch den Inverter.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Aufbaus eines Elektroantriebs und eines Inverters,
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Elektroantrieb und einem Inverter,
    • 3 in einem schematischen Diagramm Spannungen und Ströme im Inverter und in der Wicklungsanordnung,
    • 4 in einem schematischen Diagramm Ströme in einer dreiphasigen Wicklungsanordnung,
    • 5 in einer schematischen Darstellung Ströme in einer dreiphasigen Wicklungsanordnung mit Durchführung einer Umkehrung der Drehrichtung des erzeugten Magnetfelds,
    • 6 in einer schematischen Darstellung Ströme in einer dreiphasigen Wicklungsanordnung mit Durchführung einer Umkehrung der Drehrichtung des erzeugten Magnetfelds.
    • 7 in einer schematischen Darstellung Ströme in einer dreiphasigen Wicklungsanordnung mit gleichen Phasenverschiebungen,
    • 8 in einer schematischen Darstellung Ströme in einer dreiphasigen Wicklungsanordnung, wobei eine Änderung der Drehrichtung erfolgt,
    • 9 in einer schematischen Darstellung die Ströme in der Endstufe mit einer sechsphasigen Wicklungsanordnung, und
    • 10 in einer schematischen Darstellung eine Wicklungsanordnung mit sechs Wicklungen und einem Sternpunkt.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 10 mit einer Batterie 12, einem Inverter 30, einer Wicklungsanordnung 80, einem Rotor 93 und einer Steuervorrichtung 20 zur Ansteuerung des Inverters 30. Eine solche Vorrichtung 10 kann bspw. für einen Antrieb eines Elektrofahrzeugs verwendet werden. Der Inverter 30, der auch als Endstufe bezeichnet werden kann, hat einen ersten Inverter-Anschluss 31, einen zweiten Inverter-Anschluss 32 und drei Brückenzweige 61, 62, 63, welche Brückenzweige 61, 62, 63 jeweils einen ersten Halbleiterschalter 41, 42, 43, einen Wicklungsanschluss 81, 82, 83 und einen zweiten Halbleiterschalter 51, 52, 53 aufweisen. Der erste Halbleiterschalter 41, 42, 43 ist zwischen dem ersten Inverter-Anschluss 31 und dem zugeordneten Wicklungsanschluss 81, 82, 83 vorgesehen, und der zweite Halbleiterschalter 51, 52, 53 ist zwischen dem Wicklungsanschluss 81, 82, 83 und dem zweiten Inverter-Anschluss 32 vorgesehen.
  • Als Halbleiterschalter können beispielsweise Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) verwendet werden, die günstig sind, aber nur mit vergleichsweise niedrigen Schaltfrequenzen angesteuert werden können. Zudem erlauben sie nur den Stromfluss in eine Richtung. Vorteilhaft ist die Verwendung von Feldeffekttransistoren (FET), insbesondere von Siliciumcarbid-Feldeffekttransistoren (SiC-FET), die sehr hohe Frequenzen ermöglichen.
  • Im Ausführungsbeispiel sind zu den ersten Halbleiterschaltern 41, 42, 43 und zu den zweiten Halbleiterschaltern 51, 52, 53 Freilaufdioden 46, 47, 48, 56, 57, 58 parallel geschaltet, und diese ermöglichen einen Stromfluss entgegen der normalen Stromflussrichtung des zugeordneten Halbleiterschalters und schützen diesen vor einer Überspannung.
  • Die Wicklungsanschlüsse 81, 82, 83 sind mit der Wicklungsanordnung 80 verbunden und können auch als Phasenanschlüsse bezeichnet werden.
  • Die Wicklungsanordnung 80 hat eine Mehrzahl von Wicklungen 84, 86, 88, und jeder Wicklung 84, 86, 88 ist in der Darstellung ein Widerstand 85, 87, 89 zugeordnet, der den elektrischen Widerstand des Wicklungsdrahts symbolisiert. Der Wicklungsanschluss 81 ist über die Wicklung 84 und den Widerstand 85 mit einem Sternpunkt 90 verbunden. Der Wicklungsanschluss 82 ist über die Wicklung 86 und den Widerstand 87 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Der Wicklungsanschluss 83 ist über die Wicklung 88 und den Widerstand 89 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Die Wicklungsanordnung 80 ist somit in einer Sternschaltung verschaltet.
  • Die Batterie 12 ist eine wiederaufladbare Batterie, und sie ist an den ersten Inverter-Anschluss 31 und den zweiten Inverter-Anschluss 32 angeschlossen. Ein erster Ladeanschluss 91 ist mit dem Sternpunkt 90 elektrisch verbunden, und ein zweiter Ladeanschluss 92 ist mit dem zweiten Inverter-Anschluss 32 elektrisch verbunden.
  • Im Ausführungsbeispiel ist beispielhaft eine Ladedose 105 mit zwei Anschlüssen vorgesehen, und den beiden Anschlüssen der Ladedose 105 ist bevorzugt jeweils eine Sicherung 101 bzw. 103 und einen Ladeschütz 102 bzw. 104 zugeordnet, um eine gesteuerte Trennung der Ladedose 105 von der Batterie 12 zu ermöglichen. Die Ladedose 105 ist üblicherweise fahrzeugseitig angebracht.
  • Eine Spannungsquelle 100 ist vorgesehen, bspw. eine Ladesäule für ein Elektrofahrzeug oder ein an einem elektrischen Hausanschlussangeschlossenes Gleichstromladegerät. Die Spannungsquelle 100 kann auch als Stromquelle ausgebildet sein, und bei heutigen DC-Ladesäulen wir üblicherweise vom Fahrzeug eine Spannungsgrenze und/oder eine Stromgrenze vorgegeben und ggf. regelmäßig aktualisiert.
  • Funktionsweise
  • Für einen Antrieb des Rotors 93 kann die Steuervorrichtung 20 den Inverter 30 nach bekannter Art elektronisch kommutieren und hierdurch ein den Rotor 93 antreibendes magnetisches Drehfeld erzeugen. Dies kann als zweiter Betriebszustand Z2 bezeichnet werden.
  • Der Rotor 93 kann ein permanentmagnetischer Rotor für eine Synchronmaschine sein, es kann aber auch der Rotor einer Asynchronmaschine sein, beispielsweise ein Rotor mit kurzgeschlossenem Käfig für einen Kurzschlussläufer. Es ist auch ein Rotor mit Wicklung möglich, beispielsweise für eine fremderregte Asynchron- oder Synchronmaschine.
  • Eine Aufladung der wiederaufladbaren Batterie 12 kann direkt über den ersten Inverter-Anschluss 31 und den zweiten Inverter-Anschluss 32 erfolgen, wenn die Spannung der Spannungsquelle 100 mindestens so groß ist, wie die Nennspannung der wiederaufladbaren Batterie 12. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass wiederaufladbare Batterien 12 mit einer hohen Nennspannung von bspw. 800 V oder 600 V vorteilhaft sind, da für die gleiche Leistung niedrigere Ströme benötigt werden und hierdurch die Verlustleistung sinkt. Zudem kann bei Bedarf eine sehr hohe Leistung verwendet werden.
  • Weitere Vorteile, Verhaltensweisen und Randbedingungen werden beschrieben in C. Jung (2017),Power Up with 800-V Systems: The benefits of upgrading voltag power for battery-electric passenger vehicles, IEEE Electrification Magazine, 5(1):53-58, doi: 10.1109/MELE.2016.2644560.
  • Wenn jedoch die Spannungsquelle 100, welche vorzugsweise eine Gleichspannungsquelle ist, eine Spannung liefert, die geringer ist als die Nennspannung einer solchen Batterie 12, kann die Batterie 12 nicht direkt geladen werden. Es ist möglich, die Spannung der Spannungsquelle 100 durch einen Aufwärtswandler zu erhöhen. Solche Aufwärtswandler werden im Englischen als Boost-Converter bezeichnet.
  • Der Inverter 30 und die Wicklungsanordnung 80 können über die Ladeanschlüsse 91,92 als Boost-Converter genutzt werden, wobei zum Laden die Spannungsquelle 100 an diese angeschlossen wird. Dies wird im Folgenden anhand 1 und 3 erläutert, und der Zustand kann als erster Betriebszustand Z1 bezeichnet werden.
  • 3 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem die Spannung U21 an der Steuerleitung 21, der Strom 184 in der Wicklung 84, der Strom 151 im Halbleiterschalter 51 und der Strom 146 in der Diode 46 dargestellt sind.
  • Über die Spannung U21 an der Leitung 21 schaltet die Steuervorrichtung 20 den Halbleiterschalter 51 abwechselnd leitend (erster Brückenzweigzustand BA1) und nichtleitend (zweiter Brückenzweigzustand BA2). Im vorliegenden Fall ist der Halbleiterschalter 51 leitend, wenn das Signal U21 HIGH ist, es gibt aber auch Halbleiterschalter, die bei LOW leitend sind.
  • Wenn der Halbleiterschalter 51 leitend geschaltet ist (erster Brückenzweigzustand BA1), bspw. zwischen t1 und t2 bzw. zwischen t3 und t4, fließt ein Strom von der Spannungsquelle 100 über den Sternpunkt 90, den Widerstand 85, die Wicklung 84, den Wicklungsanschluss 81 und den Halbleiterschalter 51 über den zweiten Ladeanschluss 92 zurück zur Spannungsquelle 100. Hierdurch steigt der Strom 184 in der Wicklung 84 an, und dieser Strom fließt auch durch den Halbleiterschalter 51. Dieser Zustand des Brückenzweigs 61 wird als erster Brückenzweigzustand BA1 bezeichnet. Der dem jeweiligen Brückenzweig zugeordnete erste Halbleiterschalter 41, 42, 43 ist im ersten Brückenzweigzustand BA1 bevorzugt nichtleitend angesteuert.
  • Zu den Zeitpunkten t2, t4 und t6 wird der Halbleiterschalter 51 über das Signal U21 nichtleitend geschaltet. Daher fließt kein Strom 151 mehr über den Halbleiterschalter 51. Die Wicklung 84 ist bestrebt, den Strom 184 durch die Induktivität der Wicklung 84 aufrechtzuerhalten, und daher fließt ein Strom vom zweiten Inverter-Anschluss 32 über die Spannungsquelle 100, über den Widerstand 85 der Wicklung, über die Induktivität der Wicklung 84 und über die Diode 46 zum ersten Inverter-Anschluss 31 und erhöht hierdurch die Spannung U zwischen dem ersten Inverter-Anschluss 31 und dem zweiten Inverter-Anschluss 32. Die Spannung steigt also über die Spannung der Spannungsquelle 100 und kann zur Ladung der wiederaufladbaren Batterie 12 genutzt werden. Der Zustand des Brückenzweigs 61 wird als zweiter Brückenzweigzustand BA2 bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel bleibt der erste Halbleiterschalter 41 im ersten Brückenzweigzustand BA1 und im zweiten Brückenzweigzustand BA2 nichtleitend, und im zweiten Brückenzweigzustand BA2 fließt der Strom über die Freilaufdiode 46. Es ist allerdings ebenso möglich, im zweiten Brückenzweigzustand BA2 den Halbleiterschalter 41 bei geeigneter Wahl des zugehörigen Bauelements (beispielsweise FET) leitend zu schalten, so dass der Strom direkt über den ersten Halbleiterschalter 41 fließen kann. In diesem Fall wird nur noch ein sehr geringer Strom über die Freilaufdiode fließen.
  • Anhand des Stromdiagramms mit dem Signal 184 lässt sich somit direkt ablesen, ob die Steuerschaltung 20 den jeweiligen Brückenzweig im ersten Brückenzweigzustand BA1 oder im zweiten Brückenzweigzustand BA2 betreibt.
  • Das Grundprinzip wurde anhand des Brückenzweigs 61 beschrieben. Es ist jedoch genauso möglich, parallel oder nacheinander eine Erhöhung der Spannung U zwischen dem ersten Inverter-Anschluss 31 und dem zweiten Inverter-Anschluss 32 über die anderen Brückenzweige. 62 und 63 durchzuführen. Die über die Dioden 46, 47, 48 fließenden Ströme addieren sich, und hierdurch kann durch die Verwendung einer Mehrzahl von Brückenzweigen 61, 62, 63 eine schnellere Ladung der Batterie 12 erfolgen. Die Steuervorrichtung 20 gibt hierzu über die Leitungen 21, 22, 23, 24, 25, 26 ein Steuersignal (U21, U22, U23, U24, U25, U26) an den Inverter 30 aus.
  • 4 zeigt beispielhaft den Strom 184 durch die Wicklung 84, den Strom 186 durch die Wicklung 86 und den Strom 188 durch die Wicklung 88 durch eine entsprechende Ansteuerung der Halbleiterschalter 51, 52, 53 durch die Steuervorrichtung 20, wobei zwischen dem ersten Brückenzweigzustand BA1 (Strom steigt an) und dem zweiten Brückenzweigzustand BA2 (Strom fällt ab) gewechselt wird. Die Halbleiterschalter 51, 52, 53 werden jeweils über periodische Signale angesteuert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird 50 % der Periode der entsprechende Halbleiterschalter 51, 52, 53 leitend geschaltet (BA1) und 50 % der Periode wird er nichtleitend (BA2) geschaltet. In Abhängigkeit von der Nennspannung der Batterie 12 und der Spannung der Spannungsquelle 100 kann aber auch ein anderes Verhältnis erforderlich oder gewünscht sein.
  • Im Ausführungsbeispiel beträgt die Phasenverschiebung zwischen den benachbarten Signalen 184 und 186 ca. 40°, und die Phasenverschiebung zwischen den benachbarten Signalen 186 und 188 beträgt ebenfalls ca. 40°. Bei der Addition der Ströme ergibt dies eine Welligkeit am ersten Inverter-Anschluss 31, die jedoch geringer ist als bei einer Ansteuerung ohne Phasenverschiebung, bei der also in allen Brückenzweigen 61, 62, 63 gleichzeitig in den zweiten Brückenzweigzustand BA2 gewechselt wird.
  • Durch die Verwendung der Phasenverschiebung entsteht über die dreiphasige Wicklungsanordnung 80 ein Drehfeld, und es ist in Abhängigkeit vom Anwendungsfall unerwünscht, dass der Rotor 93 in Bewegung gerät oder ein großes Drehmoment erzeugt. Dies kann beispielsweise zu einem Verschleiß im Bereich eines Getriebes führen.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Phasenverschiebung zwischen den benachbarten Signalen ungleich 120°, und daher entsteht kein gleichmäßig umlaufendes Drehfeld, das zu einem Antrieb des permanentmagnetischen Rotors 93 führt.
  • Im Ausführungsbeispiel sind teilweise zwei Brückenzweige im ersten Brückenzweigzustand BA1, teilweise drei Brückenzweige, teilweise ein Brückenzweig und teilweise kein Brückenzweig. Der Übergang in den zweiten Brückenzweigzustand BA2 erfolgt also zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Halbleiterschalter 51, 52, 53 mit einem Steuersignal über die Leitungen 21, 23, 25 anzusteuern, welches Ansteuersignal jeweils eine Frequenz von mindestens 5 kHz, weiter bevorzugt mindestens 10 kHz, weiter bevorzugt mindestens 50 kHz, weiter bevorzugt mindestens 100 kHz und besonders bevorzugt mindestens 150 kHz beträgt. Für die höheren Frequenzen ist es vorteilhaft, mindestens einen Halbleiterschalter als Siliciumcarbid- oder als Galliumnitrid-Halbleiterschalter auszuführen. Durch die hohen Frequenzen kann einerseits eine geringere Welligkeit der zu den Inverter-Anschlüssen 31, 32 fließenden Ströme erreicht werden, und zum anderen kann der permanentmagnetische Rotor 93 solch hohen Frequenzen ggf. nicht folgen, so dass keine ungewollte Drehung des Rotors 93 auftritt. Abhängig vom Halbleitertyp treten jedoch bei hohen Frequenzen große thermische Verluste auf, die ggf. durch Senkung der Frequenz begrenzt werden müssen.
  • Die Ströme 184, 186, 188 verlaufen in 4 innerhalb eines Bands, das durch eine obere Linie 111 und eine untere Linie 112 definiert dargestellt ist.
  • 5 zeigt eine Variante von 4, bei der bis zu einem Zeitpunkt, der mit einem Strich 113 eingezeichnet ist und in der Nähe von t4 liegt, eine Phasenverschiebung zwischen den Strömen 184, 186 und 188 vorhanden ist, die ein Drehfeld in eine erste Drehrichtung erzeugt. In der Zeit zwischen den Strichen 113 und 114 wird die Periode des über die Leitung 21 zugeführten Signals für den Halbleiterschalter 51 verlängert, und hierdurch reiht sich das Signal 184 hinter den Signalen 186 und 188 ein. Dies bewirkt eine Umkehr des in der Wicklungsanordnung 80 erzeugten Drehfelds. Das ist vorteilhaft, da der Rotor 93 als träge Masse selbst dann, wenn er dem Drehfeld etwas folgt, nicht plötzlich in die entgegengesetzte Richtung drehen kann. Ein Nachteil der Verlängerung der Periode für die Ansteuerung des Halbleiterschalters 51 besteht darin, dass das Signal 184 das Band zwischen den Linien 111 und 112 verlässt, in dem sich die Ströme ohne diese Verlängerung der Periode bewegen.
  • Der Wechsel zwischen dem ersten Brückenzweigzustand BA1 und dem zweiten Brückenzweigzustand BA2 im jeweiligen Brückenzweig erfolgt in der Steuervorrichtung 20 bevorzugt mit Hilfe von Timern, die für die Bestimmung der jeweiligen Zeiten verwendet werden. Es können auch Timer-Interrupts verwendet werden. So kann für jeden Brückenzweig bei einem Wechsel des Brückenzweigzustands festgelegt werden, wann der nächste Wechsel erfolgen soll. Die Werte können beispielsweise in einer Tabelle abgespeichert werden.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ströme 184, 186 und 188 bei einer entsprechenden Ansteuerung der Halbleiterschalter 51, 52, 53 durch die Steuervorrichtung 20. Bis zum Zeitpunkt 115, der bei t3 liegt, sind die Ströme 184, 186 und 188 mit einer vorgegebenen Phasenverschiebung zueinander versehen. Zum Zeitpunkt 115 wird der Strom 188 wieder erhöht, indem der Halbleiterschalter 53 frühzeitig wieder leitend geschaltet wird, also im Brückenzweig 63 der erste Brückenzweigzustand vorgesehen wird. Bevorzugt wird der erste Brückenzweigzustand ebenfalls frühzeitig beendet, und hierdurch reiht sich das Signal 188 vor den Signalen 184 und 186 ein. Hierdurch ist ebenfalls die Drehrichtung des Drehfelds umgekehrt, und die Signale an den Leitungen 21, 23 und 25 können wieder mit gleicher Periodendauer zugeführt werden. Dies kann auch als Phasenbruch bezeichnet werden. Die beschriebene Ansteuerung der Halbleiterschalter 51, 52 und 53 führt vorteilhaft dazu, dass sich die Ströme 184, 186 und 188 in der üblichen Bandbreite der Ströme bewegen.
  • 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ansteuerung der Halbleiterschalter 51, 52, 53 durch die Steuervorrichtung 20 bzw. die durch diese Ansteuerung entstehenden Ströme 184, 186 und 188. Im Gegensatz zu 4 haben die Ströme 184 und 186 bzw. 186 und 188 jeweils eine Phasenverschiebung von 120°. Dies ergibt eine besonders glatte Spannung U zwischen dem ersten Inverter-Anschluss 31 und dem zweiten Inverter-Anschluss 32, da die. Höhen und Tiefen des Stromverlaufs gleichmäßig verteilt sind. Bei hohen Frequenzen ist dies positiv. Das durch diese Ströme in der Wicklungsanordnung 80 entstehende Drehfeld verläuft jedoch gleichmäßig und kann daher bei niedrigen Schaltfrequenzen zu einem ungewollten Antrieb des Rotors 93 führen. Die Ströme 184, 186 und 188 befinden sich in einem durch die Linien 111 und 112 definierten Band.
  • 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Richtung des durch die Ströme 184,186 und 188 erzeugten Drehfelds im Bereich zwischen den Linien 116 und 117, der sich um den Zeitpunkt t4 herum befindet, geändert wird. Da zwischen den Strömen 184, 186 und 188 jeweils eine Phasenverschiebung von 120° vorhanden ist, müssen mindestens zwei oder aber alle drei Ströme 184, 186 und 188 relativ zueinander verschoben werden. Im Ausführungsbeispiel wird die Periodendauer des von der Steuervorrichtung 20 dem Halbleiterschalter 52 zugeführten Signals zwischen dem Zeitpunkt 116 und dem Zeitpunkt 117 verlängert, und hierdurch sinkt im Ausführungsbeispiel der Strom 186 tiefer ab und wird anschließend auch länger erhöht. Hierdurch wird die Phase des Stroms 186 um 120° verschoben. Zusätzlich wird die Periode des über die Leitung 25 dem Halbleiterschalter 53 zugeführten Signals zum Zeitpunkt t4 verkürzt, und hierdurch wird die Phasenlage des Stroms 188 um 120° verringert. Zum Zeitpunkt 117 besteht wieder eine Phasendifferenz von 120° zwischen den Strömen 184, 186 und 188, die Richtung des durch diese Ströme erzeugten Drehfelds ist jedoch umgekehrt worden.
  • Die in 8, 6 und 5 gezeigten Änderungen der Phasendifferenz können bspw. zu vorgegebenen regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitpunkten wiederholt werden.
  • 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer sechsphasigen Wicklungsanordnung 80. Der erste Wicklungsanschluss 81 ist über die Wicklung 84 und den Widerstand 85 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Ein Wicklungsanschluss 181 ist über eine Wicklung 184 und einen Widerstand 185 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Der Wicklungsanschluss 82 ist über die Wicklung 86 und den Widerstand 87 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Ein Wicklungsanschluss 182 ist über eine Wicklung 186 und einen Widerstand 187 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Der Wicklungsanschluss 83 ist über die Wicklung 88 und den Widerstand 89 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Ein Wicklungsanschluss 183 ist über eine Wicklung 188 und einen Widerstand 189 mit dem Sternpunkt 90 verbunden. Den Wicklungsanschlüssen 81, 181, 82, 182, 83 und 183 muss jeweils ein Brückenzweig zugeordnet werden.
  • 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Ansteuerung der Endstufe 30 mit sechs Brückenzweigen für die Wicklungsanordnung 80 von 10. Es sind die Ströme 184, 186, 188, 1184, 1186 und 1188 dargestellt. Die Ströme haben eine Phasendifferenz von 60° zueinander, und dies ergibt einen vergleichsweise glatten Verlauf der Spannung U zwischen dem ersten Inverter-Anschluss 31 und dem zweiten Inverter-Anschluss 32.
  • Während bei einer dreiphasigen Wicklungsanordnung 80 bei einer Ansteuerung des Inverters 30 mit einer gleichen Periodendauer und mit Phasendifferenzen immer ein Drehfeld entsteht, kann bei einer Wicklungsanordnung 80 mit mindestens vier Wicklungen und zugeordneten Brückenzweigen die Reihenfolge der Phasenverschiebungen derart gewählt werden, dass kein fortdauernd in eine vorgegebene Drehrichtung verlaufendes Drehfeld erzeugt wird. Dies kann erreicht werden, indem die Phasenverschiebungen derart gewählt werden, dass die aufeinanderfolgenden Maxima der Ströme eine Drehung des Drehfelds in unterschiedliche Richtungen ergeben.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung 10. Während in 1 die Ladeanschlüsse 91, 92 am Sternpunkt 90 und am unteren Inverter-Anschluss angeschlossen sind, sind in 2 die Ladeanschlüsse 91, 92 am Sternpunkt 90 und am oberen Inverter-Anschluss verbunden. Derjenige Inverter-Anschluss, der mit dem zweiten Ladeanschluss 92 verbunden ist, wird in beiden Figuren als zweiter Inverter-Anschluss 32 bezeichnet, und der andere Inverter-Anschluss als erster Inverter-Anschluss 31. Der erste Inverter-Anschluss 31 ist in 1 mit dem Plus-Pol der Batterie 12 verbunden, in 2 mit dem Minus-Pol. Der zweite Inverter-Anschluss 32 ist in 1 mit dem Minus-Pol der Batterie 12 verbunden, in 2 mit dem Plus-Pol.
  • Die in 1 als Halbleiterschalter 41, 42, 43, 51, 52, 53 bezeichneten Halbleiterschalter sind in 2 als Halbleiterschalter 141, 142, 143, 151, 152 und 153 bezeichnet. Die Dioden 46, 47, 48, 56, 57, 58 von 1 sind in 2 als Dioden 146, 147, 148, 156, 157, 158 bezeichnet und dienen ebenfalls als Freilaufdioden. Während in 1 die Halbleiterschalter 51, 52, 53 für die Spannungserhöhung verwendet werden, werden in 2 die Halbleiterschalter 141, 142, 143 für die Spannungserhöhung verwendet.
  • Der erste Brückenzweigzustand BA1 wird beispielsweise beim Brückenzweig 61 eingestellt, indem der zweite Halbleiterschalter 141 leitend geschaltet wird. Hierdurch fließt ein Strom von der Spannungsquelle 100 über die Ladedose 105, über den zweiten Inverter-Anschluss 32, über den zweiten Halbleiterschalter 141, über den Wicklungsanschluss 81, über die Wicklung 84, über den Widerstand 85 und über den Sternpunkt 90 zurück zur Spannungsquelle 100. Hierdurch steigt der Strom in der Wicklung 84 an, jedoch in die zu 1 umgekehrte Richtung.
  • Anschließend wird der zweite Brückenzweigzustand BA2 eingestellt, indem durch die Steuervorrichtung 20 der zweite Halbleiterschalter 141 nichtleitend und optional der erste Halbleiterschalter 151 leitend geschaltet wird. Daher fließt kein Strom mehr über den zweiten Halbleiterschalter 141. Die Wicklung 84 ist bestrebt, den Strom durch die Wicklung 84 aufrechtzuerhalten, und daher fließt ein Strom vom ersten Inverter-Anschluss 31 über die Freilaufdiode 156 oder - bei eingeschaltetem erstem Halbleiterschalter 151 - über den ersten Halbleiterschalter 151, über den Wicklungsanschluss 81, über die Wicklung 84, über den Widerstand 85, über den Sternpunkt 90 und über die Spannungsquelle 100 zum zweiten Inverter-Anschluss 32 und erhöht hierdurch die Spannung U zwischen dem zweiten Inverter-Anschluss 32 und dem ersten Inverter-Anschluss 31. Die Spannung steigt also über die Spannung der Spannungsquelle 100 und kann zur Ladung der wiederaufladbaren Batterie 12 genutzt werden.
  • Die Steuervorrichtung 20 kann einfach für die Schaltung von 2 abgeändert werden, indem die Signale an den Leitungen 21, 22 an den Leitungen 23, 24 und an den Leitungen 25, 26 jeweils vertauscht werden.
  • Im Übrigen entsprechen die Ausführung und die Funktionsweise denen der vorhergehenden Figuren.
  • Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
  • Es kann beispielsweise nur ein Teil der Brückenzweige für die Spannungserhöhung verwendet werden.
  • Zwischen dem ersten Inverter-Anschluss und dem zweiten Inverter-Anschluss kann ein Zwischenkreis-Kondensator vorgesehen werden, der jedoch zu zusätzlichem Bauraum und Gewicht führt.

Claims (11)

  1. Steuervorrichtung (20) für einen Inverter (30) mit einem ersten Inverter-Anschluss (31), einem zweiten Inverter-Anschluss (32) und einer Mehrzahl von Brückenzweigen (61, 62, 63), welche Brückenzweige (61, 62, 63) jeweils einen ersten Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153), einen Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und einen zweiten Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) aufweisen, welcher erste Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153) zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) vorgesehen ist, und welcher zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) zwischen dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und dem zweiten Inverter-Anschluss (32) vorgesehen ist, welche Wicklungsanschlüsse (81, 82, 83) mit einer Wicklungsanordnung (80) verbunden sind, welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal (U21) auszugeben, welches in einem ersten Betriebszustand (Z1) bei mindestens zwei der Brückenzweige einen ersten Brückenzweigzustand (BA1) und einen zweiten Brückenzweigzustand (BA2) ermöglicht, wobei im ersten Brückenzweigzustand der dem Brückenzweig (61, 62, 63) zugeordnete zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) leitend geschaltet ist, und wobei im zweiten Brückenzweigzustand der dem Brückenzweig (61, 62, 63) zugeordnete zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) nichtleitend geschaltet ist, und wobei mindestens zwei der Brückenzweige (61, 62, 63) zeitweise gleichzeitig im ersten Brückenzweigzustand (BA1) sind, und anschließend zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein Wechsel dieser mindestens zwei Brückenzweige (61, 62, 63) in den zweiten Brückenzweigzustand (BA2) durchgeführt wird, um beim Übergang in den zweiten Brückenzweigzustand (BA2) eine Umwandlung der Energie in der Wicklungsanordnung (80) in einen Strom zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) des entsprechenden Brückenzweigs (61, 62, 63) zu ermöglichen, welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei mindestens drei Brückenzweigen jeweils periodisch ein Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand (BA1) und dem zweiten Brückenzweigzustand (BA2) zu bewirken, wobei die mindestens drei Brückenzweige mit einer Phasenverschiebung angesteuert werden, welche ein Drehfeld in eine erste vorgegebene Drehrichtung erzeugt, und wobei zu einem vorgegebenen Zeitpunkt die Phasenverschiebung zwischen den mindestens drei Brückenzweigen derart geändert wird, dass ein Drehfeld in eine der ersten vorgegebenen Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung erzeugt wird, und welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei den mindestens zwei Brückenzweigen (61, 62, 63) das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand (BA1) und dem zweiten Brückenzweigzustand (BA2) mit der gleichen Periodendauer durchzuführen.
  2. Steuervorrichtung (20) für einen Inverter (30) mit einem ersten Inverter-Anschluss (31), einem zweiten Inverter-Anschluss (32) und einer Mehrzahl von Brückenzweigen (61, 62, 63), welche Brückenzweige (61, 62, 63) jeweils einen ersten Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153); einen Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und einen zweiten Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) aufweisen, welcher erste Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153) zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) vorgesehen ist, und welcher zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) zwischen dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und dem zweiten Inverter-Anschluss (32) vorgesehen ist, welche Wicklungsanschlüsse (81, 82, 83) mit einer Wicklungsanordnung (80) verbunden sind, welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal (U21) auszugeben, welches in einem ersten Betriebszustand (Z1) bei mindestens zwei der Brückenzweige einen ersten Brückenzweigzustand (BA1) und einen zweiten Brückenzweigzustand (BA2) ermöglicht, wobei im ersten Brückenzweigzustand der dem Brückenzweig (61, 62, 63) zugeordnete zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) leitend geschaltet ist, und wobei im zweiten Brückenzweigzustand der dem Brückenzweig (61, 62, 63) zugeordnete zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) nichtleitend geschaltet ist, und wobei mindestens zwei der Brückenzweige (61, 62, 63) zeitweise gleichzeitig im ersten Brückenzweigzustand (BA1) sind, und anschließend zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein Wechsel dieser mindestens zwei Brückenzweige (61, 62, 63) in den zweiten Brückenzweigzustand (BA2) durchgeführt wird, um beim Übergang in den zweiten Brückenzweigzustand (BA2) eine Umwandlung der Energie in der Wicklungsanordnung (80) in einen Strom zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) des entsprechenden Brückenzweigs (61, 62, 63) zu ermöglichen, welche Steuervorrichtung (20) dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei mindestens vier Brückenzweigen jeweils periodisch ein Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand (BA1) und dem zweiten Brückenzweigzustand (BA2) zu bewirken, wobei die mindestens vier Brückenzweige mit einer Phasenverschiebung angesteuert werden, welche kein ausschließlich in eine Richtung umlaufendes Drehfeld erzeugt, und welche Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches dazu vorgesehen ist, bei den mindestens zwei Brückenzweigen (61, 62, 63) das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Brückenzweigzustand (BA1) und dem zweiten Brückenzweigzustand (BA2) mit der gleichen Periodendauer durchzuführen.
  3. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches zu vorgegebenen Zeitpunkten eine Änderung der Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Brückenzweigen (62, 62, 63) bewirkt.
  4. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 3, welche dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches die Änderung der Phasenverschiebung dadurch bewirkt, dass bei mindestens einem Brückenzweig eine Periode des Steuersignals verlängert wird.
  5. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 3 oder 4, welche dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zeitweise ein Steuersignal auszugeben, welches die Änderung der Phasenverschiebung dadurch bewirkt, dass bei mindestens einem Brückenzweig eine Periode des Steuersignals verkürzt wird.
  6. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebszustand (Z1) zumindest zweitweise ein Steuersignal auszugeben, welches das periodische Hin- und Herschalten im jeweiligen Brückenzweig mit einer Frequenz von mindestens 5 kHz, weiter bevorzugt mindestens 10 kHz, weiter bevorzugt mindestens 50 kHz, weiter bevorzugt mindestens 100 kHz und besonders bevorzugt mindestens 150 kHz durchführt.
  7. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu ausgebildet ist, in einem zweiten Betriebszustand (Z2) die ersten Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153) und die zweiten Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) des Inverters (30) derart anzusteuern, dass über die Wicklungsanordnung (80) ein Drehfeld erzeugt wird, welches dazu geeignet ist, einen permanentmagnetischen Rotor (93) anzutreiben.
  8. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher ein Inverter zugeordnet ist, welcher Inverter (30) einen ersten Inverter-Anschluss (31), einen zweiten Inverter-Anschluss (32) und eine Mehrzahl von Brückenzweigen (61, 62, 63) aufweist, welche Brückenzweige (61, 62, 63) jeweils einen ersten Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153), einen Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und einen zweiten Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) aufweisen, welcher erste Halbleiterschalter (41, 42, 43; 151, 152, 153) zwischen dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) vorgesehen ist, und welcher zweite Halbleiterschalter (51, 52, 53; 141, 142, 143) zwischen dem Wicklungsanschluss (81, 82, 83) und dem zweiten Inverter-Anschluss (32) vorgesehen ist, welche Wicklungsanschlüsse (81, 82, 83) mit einer Wicklungsanordnung (80) verbunden sind.
  9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Wicklungsanordnung (80) eine Mehrzahl von Wicklungen (84, 86, 88) aufweist, welche Wicklungen (84, 86, 88) in einer Sternschaltung mit einem gemeinsamen Sternpunkt (90) verbunden sind, wobei jeder Wicklungsanschluss (81, 82, 83) über eine der Wicklungen (84, 86, 88) der Wicklungsanordnung (80) mit dem gemeinsamen Sternpunkt (90) verbunden ist,
  10. Steuervorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher ein erster Ladeanschluss (91) mit dem gemeinsamen Sternpunkt (90) elektrisch verbunden ist, und bei welcher ein zweiter Ladeanschluss (92) mit dem zweiten Inverter-Anschluss (32) elektrisch verbunden ist, um über den ersten Ladeanschluss (91) und den zweiten Ladeanschluss (92) einen Anschluss an eine Spannungsquelle (100) zu ermöglichen.
  11. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher eine wiederaufladbare Batterie (12) zugeordnet ist, welche wiederaufladbare Batterie (12) mit dem ersten Inverter-Anschluss (31) und dem zweiten Inverter-Anschluss (32) elektrisch verbunden ist.
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