BPatG 154 6.70 BUNDESPATENTGERICHT 19 W (pat) 11/03 Aktenzeichen Verkündet am 9. März 2005 … B E S C H L U S S In der Beschwerdesache betreffend die Patentanmeldung 101 31 016.1 … hat der 19. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf die mündliche Verhandlung vom 9. März 2005 unter Mitwirkung des Vorsitzenden Richters Dipl.-Phys. Dr. Kellerer und der Richter Schmöger, Dipl.-Phys. Dr. Mayer und Dr.-Ing. Scholz beschlossen: Auf die Beschwerde wird der Beschluss der Prüfungsstelle für Klasse H 02 M des Deutschen Patent- und Markenamtes vom 12. September 2002 aufgehoben und das Patent erteilt. - 2 - B e z e i c h n u n g : Schaltungsanordnungen mit einer mehrphasigen Stromrichterschaltung und einer aktiven Über-spannungsvorrichtung A n m e l d e t a g : 27. Juni 2001. Der Erteilung liegen folgende Unterlagen zugrunde: Patentansprüche 1 bis 12 und Beschreibung Seiten 1 bis 15, sämt-lich überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 9. März 2005, Zeichnungen gemäß Anmeldung. G r ü n d e I. Das Deutsche Patent- und Markenamt - Prüfungsstelle für Klasse H 02 M - hat die am 27. Juni 2001 eingereichte Anmeldung durch Beschluss vom 12. September 2002 mit der Begründung zurückgewiesen, dass der Gegendstand des Patentanspruchs 4 gegenüber dem Stand der Technik nicht neu sei. Gegen diesen Beschluss richtet sich die Beschwerde der Anmelderin. Sie hat in der mündlichen Verhandlung neue Unterlagen eingereicht, und beantragt: den angefochtenen Beschluss aufzuheben und das Patent mit fol-genden Unterlagen zu erteilen: Patentansprüche 1 bis 12 und Beschreibung Seiten 1 bis 15, sämtlich überreicht in der mündlichen Verhandlung vom 9. März 2005, Zeichnungen gemäß Anmeldung. - 3 - Die geltenden, nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 4 lauten: "1. Schaltungsanordnung mit einer mehrphasigen Stromrichter-brückenschaltung (2), die gleichspannungsseitig mit einem Spannungszwischenkreis (8) verknüpft ist und mehrere Halb-leiterschalter (T1, ..., T6) mit Freilaufdioden aufweist, und einer ak-tiven Überspannungsschutzvorrichtung (4), wobei als Überspan-nungsschutzvorrichtung (4) ein Diodennetzwerk (10) vorgesehen ist, das eine Zenerdiodenschaltung (Z1) und für jeden Halbleiter-schalter (T1, ..., T6) eine Entkopplungsdiode (D1, .:., D6) aufweist, und wobei die Zenerdiodenschaltung (Z1) kathodenseitig mit dem positiven Potential (+Ud) des Spannungszwischenkreises (8) und anodenseitig mit den Anoden aller Entkopplungsdioden (D1, ..., D6) direkt verbunden ist, deren Kathoden jeweils mit einem Steueran-schluss (G1, ..., G6) der Halbleiterschalter (T1, ..., T6) der mehrphasigen Stromrichterbrückenschaltung (2) direkt verbunden sind. 2. Schaltungsanordnung mit einer dreiphasigen Stromrichter-brückenschaltung (2), die gleichspannungsseitig mit einem Spannungszwischenkreis (8) verknüpft ist und mehrere Halb-leiterschaler (T1, ..., T6) mit Freilaufdioden aufweist, und einer akti-ven Überspannungsschutzvorrichtung (4), wobei als Überspan-nungsschutzvorrichtung (4) ein Diodennetzwerk (10) vorgesehen ist, das eine Zenerdiodenschaltung (Z1), vier hochsperrende Dio-den (D1, D3, D4, D5) und drei niedersperrende Dioden (D21, D41, D61) aufweist, wobei die Zenerdiodenschaltung (Z1) kathodenseitig mit dem positiven Potential (+Ud) des Spannungszwischenkreises (8) und anodenseitig mit den Anoden der vier hochsperrenden Dio-den (D1, D3, D4, D5) direkt verbunden ist, von denen drei katho-- 4 - denseitig jeweils mit einem Steueranschluss (G1, G3, G5) der Halbleiterschalter (T1, T3, T5) einer positiven Brückenseite der dreiphasigen Stromrichterbrückenschaltung (2) und eine kathoden-seitig direkt mit den Anoden der niedersperrenden Dioden (D21, D41, D61) verbunden sind, deren Kathoden mit jeweils einem Steueranschluss (G2, G4, G6) der Halbleiterschalter (T2, T4, T6) einer negativen Brückenseite der dreiphasigen Strom-richterbrückenschaltung (2) direkt verbunden sind. 3. Schaltungsanordnung mit einer dreiphasigen Stromrichterschal-tung (2) mit drei Zweigmodulen, die gleichspannungsseitig mit ei-nem Spannungszwischenkreis (8) verknüpft ist und mehrere Halb-leiterschalter (T1, ..., T6) mit Freilaufdioden aufweist, und mit einer aktiven Überspannungsschutzvorrichtung (4), wobei als Überspan-nungsschutzvorrichtung (4) ein Diodennetzwerk (10) vorgesehen ist, das entsprechend der Anzahl der Zweigmodule der Stromrich-terschaltung (2) Zenerdiodenschaltungen (Z1, Z2, Z3) und entspre-chend der Anzahl der Halbleiterschalter (T1, T2; T3, T4; T5, T6) pro Zweigmodul der Stromrichterschaltung (2) Entkopplungsdioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) aufweist, und wobei jede Zenerdioden-schaltung (Z1, Z2, Z3) kathodenseitig mit einem positiven Potential (+Ud1, +Ud2, +Ud3) der Zweigmodule der Stromrichterschaltung (2) und anodenseitig mit den Anoden der Entkopplungsdioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) eines korrespondierenden Zweigmoduls direkt verbunden ist, deren Kathoden jeweils mit einem Steueranschluss (G1, G2; G3, G4; G5, G6) eines entsprechenden Halbleiterschalters (T1, T2; T3, T4; T5, T6) direkt verbunden sind. 4. Schaltungsanordnung mit einer dreiphasigen Stromrichter-brückenschaltung (2), die gleichspannungsseitig mit einem Spannungszwischenkreis (8) verknüpft ist und mehrere Halb-- 5 - leiterschalter (T1, ..., T6) mit Freilaufdioden aufweist, und mit einer aktiven Überspannungsschutzvorrichtung (4), wobei als Über-spannungsschutzvorrichtung (4) ein Diodennetzwerk (10) vorgese-hen ist, die aus zwei getrennten Zenerdiodenschaltungen (Z1, Z2), sechs hochsperrenden Entkopplungsdioden (D1, D3, D5, Du, Dv, Dw) und drei niedersperrenden Entkopplungsdioden (D21, D41, D61) besteht, wobei eine erste Zenerdiodenschaltung (Z1) katho-denseitig mit einem positiven Potential (+Ud) des Spannungszwi-schenkreises (8) und anodenseitig mit den Anoden dreier hochsper-render Entkopplungsdioden (D1, D3, D5) direkt verbunden ist, de-ren Kathoden jeweils mit einem Steueranschluss (G1, G3, G5) der Halbleiterschalter (T1, T3, T5) der positiven Brückenhälfte der Stromrichterbrückenschaltung (2) verbunden sind, wobei eine zweite Zenerdiodenschaltung (Z2) kathodenseitig mit den Kathoden dreier hochsperrender Entkopplungsdioden Du, Dv, Dw), die ano-denseitig mit wechselspannungsseitigen Anschlüssen (U, V, W) der Stromrichterbrückenschaltung (2) direkt verbunden sind, und ano-denseitig mit den Anoden dreier niedersperrender Entkopplungsdi-oden (D21, D41, D61) direkt verbunden ist, deren Kathoden jeweils mit einem Steueranschluss (G2, G4, G6) der Halbleiterschalter (T2, T4, T6) der negativen Brückenhälfte der Stromrichterbrücken-schaltung (2) direkt verbunden sind." Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Überspannungsschutzvor-richtung derart weiterzubilden, dass Platz und Kosten eingespart werden (S 2, Z 24 bis 33 der geltenden Beschreibung). Die Anmelderin führt aus, die Anmeldung befasse sich mit dem Problem der Be-grenzung von Schaltüberspannungen an einzelnen Schaltelementen der Strom-richterschaltung, was mit dem in der US 6 160 694 beschriebenen Schutz vor Netzüberspannungen nur am Rande zu tun habe. Die Schaltung nach Figur 6 der - 6 - US 6 160 694 unterscheide sich vom Anspruch 4 schon dadurch, dass sechs hochsperrende und drei niedersperrende Entkopplungsdioden eingesetzt würden. Außerdem seien die beiden Zenerdioden Z1 und Z2 dort über die Diode D7 ver-bunden. Ferner würden dort bei allen Schaltungsvarianten stets alle Schaltele-mente gleichzeitig durchgesteuert. Bei der Anmeldung werde dagegen über das Diodennetzwerk immer nur der Transistor ausgewählt, der gerade mit der Schalt-überspannung belastet sei. Die Berücksichtigung einer induktiven Last in Spalte 5, Zeilen 14 bis 40 der US 6 160 694 betreffe nur den Fall während einer Netzüberspannung. Eine von der induktiven Last herrührende Schaltüberspannung sei damit nicht gemeint. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen. II. Die Beschwerde ist zulässig und hat mit dem geänderten Patentbegehren Erfolg, weil die Gegenstände der geltenden, nebengeordneten Patentansprüche 1 bis 4 patentfähig sind. 1. Offenbarung der geltenden Patentansprüche Die Patentansprüche 1 bis 12 sind ursprünglich offenbart. „Mehrphasig“ findet sich auf den Seiten 7 und 8 der ursprünglichen Beschreibung. Dass es sich um eine Stromrichterbrückenschaltung handelt, geht aus Figur 1, und Seite 7, Zeilen 31 bis 33 hervor; die Freilaufdioden sind in Figur 1 und Seite 10, Zeilen 22 bis 25 beschrieben. Die direkte Verbindung der Anoden bzw. Kathoden der Dioden sind in den Figuren 2 bis 5 gezeigt. Die Zenerdiodenschal-tung folgt aus Anspruch 6. - 7 - 2. Neuheit Die Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 4 sind jeweils neu, da aus den im Prüfungsverfahren entgegengehaltenen Druckschriften eine Anordnung mit allen im jeweiligen Anspruch angegebenen Merkmalen nicht bekannt ist. Der zuständige Fachmann ist ein Hochschulingenieur der Fachrichtung Elektro-technik mit Berufserfahrung im Entwurf von Stromrichterschaltungen. Die US 6 160 694 zeigt in Figur 3 und 6 in Übereinstimmung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1: Eine Schaltungsanordnung mit einer mehrphasigen (zweiphasigen) Stromrichterbrückenschaltung, die gleichspannungsseitig mit einem Spannungszwischenkreis (Vs, Rs) verknüpft ist, und mehrere Halbleiterschalter T1 bis T4 mit Freilaufdioden (Sp 5, Z 22: „recir-culation diodes of the power transistors”) aufweist. Ein Diodennetzwerk Z1, Z2, D1 bis D 4 ist als aktive Überspan-nungseinrichtung vorgesehen, das eine Zenerdiode Z1 als Zenerdi-odenschaltung, und für jeden Halbleiterschalter T1 bis T4 eine Ent-kopplungsdiode D1 bis D4 aufweist. Die Zenerdiode(nschaltung) Z1 ist dabei kathodenseitig mit dem positiven Potential des Span-nungszwischenkreises und anodenseitig mit den Anoden der Ent-kopplungsdioden D1 und D3 direkt verbunden. Die Kathoden aller Entkopplungsdioden sind mit einem Steueranschluss der Halblei-terschalter der mehrphasigen Stromrichterbrückenschaltung direkt verbunden. Im Unterschied zum Gegenstand des Anspruchs 1 ist die bekannte Zenerdioden-schaltung Z1 anodenseitig nicht mit allen Entkopplungsdioden direkt verbunden. Zwischen den Entkopplungsdioden D2 und D4 liegt die Zenerdiode Z2. (Würde man die Reihenschaltung aus Z1 und Z2 als Zenerdiodenschaltung betrachten, - 8 - dann wären die Dioden D1 und D3 nicht anodenseitig, sondern an einem Mittelab-griff mit der Zenerdiodenschaltung verbunden.) Wesentlicher Unterschied ist also hierbei die Zenerdiode Z2, die zwischen den Entkopplungsdioden D1, D3 und D2, D4 liegt, und dafür sorgt, dass die Transisto-ren T2, T4 der negativen Brückenhälfte mit einem anderen - um die Spannung an Z2 verschiedenen - Potential angesteuert werden als die Transistoren der positi-ven Brückenhälfte. Das ist auch so funktionsnotwendig, denn diese Potentialauf-teilung gewährleistet die gleichzeitige Ansteuerung aller Transistoren mit gleichen Energieanteilen (Sp 3, Z 59 bis 67, Sp 4 Z 11 bis 14, 44 bis 51). Der Gegenstand des Anspruchs 2 unterscheidet sich von der aus der US 6 160 694 bekannten Vorrichtung – bei analogen Übereinstimmungen – durch die Auslegung als dreiphasige Stromrichterbrücke und dadurch, dass die Zenerdio-denschaltung anodenseitig mit vier hochsperrenden Dioden verbunden ist, von denen eine kathodenseitig mit drei niedersperrenden Dioden für die Halbleiter-schalter der negativen Brückenseite verbunden ist. Auch dort werden also alle Halbleiterschalter mit im wesentlichen gleichen, durch die Diodenschaltung Z1 vorgegebenem Potential angesteuert. Der Gegenstand des Anspruchs 3 unterscheidet sich von der aus der US 6 160 694 bekannten Vorrichtung – bei analogen Übereinstimmungen – durch die Auslegung als dreiphasige Stromrichterschaltung mit drei Zweigmodulen. Jede Zenerdiodenschaltung ist dabei anodenseitig mit den Anoden der Entkopplungsdi-oden eines korrespondierenden Zweigmoduls - also mit der zur negativen und der zur positiven Brückenseite gehörigen Entkopplungsdiode direkt verbunden. Auch dort werden also die Halbleiterschalter des negativen und des positiven Brücken-zweigs jedes Zweigmoduls mit im wesentlichen gleichen, durch die Diodenschal-tung Z1,Z2,Z3 vorgegebenem Potential angesteuert. - 9 - Die US 6 160 694 zeigt in Figur 6 in Übereinstimmung mit dem Gegenstand des Anspruchs 4: Eine Schaltungsanordnung mit einer Stromrichterbrückenschaltung, die gleichspannungsseitig mit einem Spannungszwischenkreis (Vs, Rs) verknüpft ist, und mehrere Halbleiterschalter T1 bis T4 mit Freilaufdioden aufweist. Ein Diodennetzwerk Z1,Z2, D1 bis D 4 ist als aktive Überspan-nungseinrichtung vorgesehen. Eine erste Zenerdiode(nschaltung) Z1 ist dabei kathodenseitig mit dem positiven Potential des Span-nungszwischenkreises und anodenseitig mit den Anoden der Ent-kopplungsdioden D1 und D3 direkt verbunden, deren Kathoden je-weils mit dem Steueranschluss der Halbleiterschalter T1, T3 der positiven Brückenhälfte der Stromrichterbrückenschaltung verbun-den ist. Eine zweite Zenerdiode(nschaltung) Z2 ist kathodenseitig mit den Kathoden der Entkopplungsdioden D5 und D6 verbunden, die anodenseitig mit wechselspannungsseitigen Anschlüssen Vu1, Vu2 der Stromrichterbrückenschaltung direkt verbunden sind, und ist anodenseitg mit den Anoden der Entkopplungsdioden D2, D4 di-rekt verbunden, deren Kathoden jeweils mit dem Steueranschluss der Halbleiterschalter T2, T4 der negativen Brückenhälfte der Stromrichterbrückenschaltung verbunden sind. Der Gegenstand des Anspruchs 4 unterscheidet sich von der aus der US 6 160 694 bekannten Vorrichtung durch die Auslegung als dreiphasige Stromrichterbrücke und dadurch, dass das Diodennetzwerk aus zwei getrennten Zenerdiodenschaltungen sechs hochsperrenden Entkopplungsdioden und drei niedersperrenden Entkopplungsdioden besteht, während im Diodennetzwerk nach der US 6 160 694, Figur 6 sieben Entkopplungsdioden D1 bis D7 mit nicht - 10 - genannter Sperrfähigkeit vorhanden sind, und die Zenerdioden(schaltungen) über die Diode D7 miteinander verbunden sind. Die Schaltung nach der DE 42 25 408 C1 unterscheidet sich von den Schaltungen nach Anspruch 1 bis 4 schon dadurch, dass sie keine mehrphasige Brücken-schaltung zeigt. Sie zeigt eine aktive Überspannungsschutzvorrichtung für zwei Schalttransistoren, die - entsprechend Anspruch 7 - über eine gemeinsame Ze-nerdiode Z und ein Diodennetzwerk D2, D2a auf den Signaleingang der jeweiligen Treiberstufe TR wirkt. 3. Erfinderische Tätigkeit Die Schaltungsanordnungen nach den Patentansprüchen 1 bis 4 beruhen auch auf einer erfinderischen Tätigkeit. Ausgehend von der Schaltungsanordnung nach der US 6 160 694 stellt sich dem Fachmann, einem Diplomingenieur (Univ.) der Fachrichtung Elektrotech-nik/Energietechnik mit Berufserfahrung in der Entwicklung von Stromrichterschal-tungen die Aufgabe, Platz und Kosten einzusparen, als grundlegende Aufgabe von selbst. Zur Einsparung bei der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 steht aber die Zenerdiode Z2 in der Schaltung nach der US 6 160 694 nicht zur Verfü-gung. Es wird dort nämlich mehrmals darauf hingewiesen, dass beide Zenerdio-den Z1 und Z2 für die gleichmäßige Aufteilung der Energie sorgen und nur so die gewünschte, gleichzeitige Aufsteuerung aller Transistoren erreicht werden kann (Sp 3, Z 61 bis 67, Sp 4 Z 11 bis 14, 44 bis 51). Auch wenn der Fachmann daran denken würde, die Schaltung zusätzlich zur Beherrschung von Schaltüberspan-nungen zu ertüchtigen, wird er jedenfalls nicht daran denken, die Transistoren für die positive und die negative Brückenhälfte mit dem Potential der selben Zenerdi-ode anzusteuern. Er weiß nämlich, dass er bei der Ansteuerung der Transistoren der positiven und der negativen Brückenhälfte stets auf die unterschiedlichen Po-tentiale und ihre Trennung zu achten hat. - 11 - Die Erfinder haben nun erkannt, dass Schaltüberspannungen, die durch das Ab-schalten der Transistoren in der negativen Brückenhälfte entstehen, über die zu-gehörige Freilaufdiode in der positiven Brückenhälfte auf das positive Potential des Spannungszwischenkreises übertragen werden, so dass sich auch für diese Spannung ein Steuerstromkreis Freilaufdiode, Zenerdiode Entkopplungsdiode er-gibt (Beschreibung S 10, Abs 3). Dafür gab es im Stand der Technik keinen Hin-weis. Die DE 42 25 408 C1 kann keinen Hinweis in dieser Richtung geben weil sie keine Brückenschaltung zeigt. Um zur Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zu kommen, bedurfte es somit er-finderischer Überlegungen. Aus den gleichen Gründen gilt diese Beurteilung auch für die Ansprüche 2 und 3. Für die Schaltungsanordnung des Anspruchs 4 gilt ähnliches, denn auch die Di-ode 7 nach Figur 6 der US 6 160 694 ist für die beschriebene Funktion nötig und lässt sich nicht einsparen. Trennte der Fachmann nämlich die Schaltung dort auf, dann wäre der als wesentlich herausgestellte Kurzschluss durch gleichzeitiges Schalten aller Schalter zur Begrenzung der Netzüberspannung nicht mehr mög-lich. In Spalte 5 ab Zeile 14 wird zwar der Einfluss von Überspannungen an induktiven Lasten und ihre Beherrschung durch die Ansteuerung der Transistoren T2,T4 über die Dioden D2, D4 bis D6 beschrieben. Dabei handelt es sich aber nicht um die Beherrschung von Schaltüberspannungen, die durch die Schalter selbst verur-sacht werden, sondern um Überspannungen, die während einer transienten Netz-überspannung auftreten. Es sollen auch nicht die Transistoren, sondern die Last geschützt werden (Sp 5, Z 23, 24). Auch daraus kann der Fachmann also keinen Hinweis in Richtung auf die anmeldungsgemäße Schaltung nach Anspruch 4 ent-nehmen. Auf die weiteren Unterschiede zwischen der Schaltung nach Anspruch 2 bis 4 und dem Stand der Technik kommt es nicht mehr an. - 12 - 4. Die Schaltungen nach Anspruch 1 bis 4 sind somit patentfähig. Damit sind auch die Schaltungen nach Anspruch 5 bis 12 patentfähig. Dr. Kellerer Schmöger Dr. Mayer Dr. Scholz Pr
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