BPatG 154 05.11 BUNDESPATENTGERICHT 19 W (pat) 20/11 _______________ (Aktenzeichen) Verkündet am 19. Januar 2015 … B E S C H L U S S In der Beschwerdesache … betreffend das Patent 10 2007 058 209 - 2 - - 3 - hat der 19. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf die mündliche Verhandlung vom 19. Januar 2015 unter Mitwirkung des Vorsitzen-den Richters Dipl.-Phys. Dr. Hartung, der Richterin Kirschneck und der Richter Dr.-Ing. Scholz und Dipl.-Ing. J. Müller beschlossen: Die Beschwerde wird zurückgewiesen. G r ü n d e I. Gegen das Patent mit dem Anmeldetag 4. Dezember 2007 und der Bezeichnung „Verfahren zum Aufschalten eines Umrichters auf eine geberlos betriebene Asyn-chronmaschine“ wurde mit Schriftsatz vom 10. November 2009, per Fax eingegan-gen am 22. Dezember 2009 Einspruch erhoben. Das Deutsche Patent- und Mar-kenamt – Patentabteilung 1.32 - hat das Patent durch Beschluss, verkündet in der mündlichen Verhandlung am 17. Dezember 2010 in vollem Umfang aufrechterhal-ten. Gegen diesen Beschluss richtet sich die Beschwerde der Einsprechenden vom 1. März 2011. Die Einsprechende beantragt, den Beschluss der Patentabteilung 32 des Deutschen Patent- und Markenamts vom 17. Dezember 2010 aufzuheben und das Pa-tent 10 2007 058 209 zu widerrufen. - 4 - Die Patentinhaberin beantragt, die Beschwerde der Einsprechenden zurückzuweisen. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen. II. Die statthafte und auch sonst zulässige Beschwerde hat keinen Erfolg. 1. Das Patent betrifft ein Verfahren zum Aufschalten eines Umrichters auf eine ge-berlos betriebene Asynchronmaschine. Das Verfahren findet der Patentschrift zur Folge für Asynchronmaschinen Anwendung, bei denen die Drehzahl nicht zum Wechselrichter oder Umrichter rückgeführt wird (geberloser Betrieb), so dass zum Zeitpunkt des Auf- oder Einschaltens keine Information über die aktuelle mechani-sche Drehzahl (Istdrehzahl) der Asynchronmaschine vorliegt. Die Patentschrift be-schreibt einige solcher Verfahren, an denen sie den Aufwand und den Zeitbedarf bemängelt. Als Problemstellung gibt die Patentschrift an, eine Aufschaltung eines Umrichters auf eine rotierende Asynchronmaschine ohne einen hohen Strom und ohne einen Drehmomentstoß zu erreichen, und das mechanische und steuernde System nicht zu überlasten. Das Verfahren soll unabhängig von der restlichen Remanenz ar-beitsfähig sein (Patentschrift Abs. 0014). Diese Aufgabe werde mit den Merkmalen Anspruchs 1 gelöst. - 5 - Der Anspruch 1 des Streitpatents (mit einer für diesen Beschluss ergänzten Num-merierung) lautet: „o1) Verfahren zum Auf- oder Zuschalten eines Steuergeräts (als Wechselrichter oder Umrichter) auf eine geberlos betriebene Asynchronmaschine (5), o2) welche mit einer mechanischen Drehzahl rotiert, o3) wobei die Asynchronmaschine durch das Steuergerät gere-gelt wird, mit folgenden Schritten a) Vorgeben oder Einprägen eines mit einer ersten Geschwin-digkeit drehenden Vektors der Ständerspannung (us) a1) und Ermittlung eines Ständer-Stromvektors (is) aus gemes-senen Strömen der Statorwicklungen der Asynchronmaschi-ne (5) sowie dem Ständerspannungs-Vektor (us); b) Berechnung eines Ständerfluss-Änderungsvektors (dψs/dt) aus dem Ständer-Stromvektor (is), dem Ständer-Spannungs-vektor (us) und einem Ständerwiderstand (Rs) gemäß einem Maschinenmodell (100); c) Berechnung der Winkeldifferenz (Ɣ) zwischen dem Ständer-stromvektor (is) und Ständerfluss-Änderungsvektor (dψs/dt): - 6 - d) Regelung der berechneten Winkeldifferenz (Ɣ) auf einen Sollwert von 90° oder -90°, wobei ein Ausgangssignal des Reglers (50) einer einzuprägenden oder eingeprägten Dreh-feldfrequenz (ω) des Spannungsvektors des Ständers ent-spricht; e) Regelung einer Amplitude des Ständer-Spannungsvektors über einen Stromregler (51), dem als Regeldifferenz (51a) am Eingang die Differenz aus einem Stromsollwert und einer der Amplitude des Ständerstroms entsprechenden Größe zur Verfügung gestellt wird.“ 2. Für diesen Sachverhalt sieht der Senat einen Diplomingenieur (FH) der Fach-richtung Elektrotechnik mit Erfahrung in der Entwicklung von Umrichterantrieben als Fachmann. 3. Zum Vorhalt der mangelnden Klarheit und Ausführbarkeit kam bereits die Pa-tentabteilung zum Ergebnis, dass diesbezüglich kein Widerrufsgrund vorliegt. Dem schließt sich der Senat an. Auch die Äußerungen der Einsprechenden im Be-schwerdeschriftsatz und in der mündlichen Verhandlung enthalten diesbezüglich keine neuen Tatsachen oder Argumente, die eine Änderung dieses Ergebnisses rechtfertigen würden. 4. Einzelne Merkmale des Anspruchs 1 bedürfen näherer Erläuterung: „Steuergerät“ beinhaltet nach dem Klammerausdruck in Merkmal o1) den Wech-selrichter oder Umrichter, nach Merkmal o3) auch dessen Steuerung beziehungs-weise Regelung. - 7 - „Geberlos“ bezieht sich nur auf das Fehlen eines Tachogenerators (vgl. Abs. 0001), denn andere Geber, wie Strom und Spannungsmesser sind vorhan-den. Unter „Vorgeben oder Einprägen eines… Vektors der Ständerspannung“ nach Merkmal a) versteht der Fachmann die Übergabe dieses Spannungsvektors an den Umrichter als Steuersignal, damit der eine entsprechende mehrphasige Span-nung an den Motorklemmen einprägt. Dazu ist ein Umrichter Voraussetzung, der die Spannung auch einprägen kann, in der Regel ein Umrichter mit Spannungs-zwischenkreis. Die einzuprägende, beziehungsweise eingeprägte Drehfeldfre-quenz des Spannungsvektors nach Merkmal d) ist demzufolge die Frequenz die-ses Spannungsvektors, beziehungsweise der Klemmenspannung. Das Ausgangs-signal des Reglers 50 - bei Analogreglern gewöhnlich eine Gleichspannung von 0-10 V, bei Digitalreglern ein Zahlenwert – entspricht dabei der Höhe der Frequenz. Für die Ermittlung des Ständerspannungsvektors nach Merkmal a2), kennt der Fachmann die Möglichkeiten (vgl. Abs. 0045): - Messen der Klemmenspannungen, - Berechnung aus der gemessenen Zwischenkreisspannung und den Umrichtersteuersignalen, oder - Verwendung des Steuervektors nach Merkmal a). 5. Das Verfahren nach Anspruch 1 ist neu. - 8 - Im Einspruchsverfahren wurde folgender Stand der Technik genannt: D1: DE 38 20 125 C2 D2: DE 195 32 477 A1 D3: DE 195 03 658 A1 D4: EP 04 69 177 A1 D5: DE 35 43 941 A1 D6: DE 35 43 983 A1 D7: DE 199 19 752 C1 D8: DE 41 07 362 C2 D9: DE 602 10 458 T2 D10: Witt&Sohn Einstellung von Frequenzumrichtern IWG Venti-latoren D11: David A Lajolie-Mazenc E: Maintaining the Synchronism of an AC Adjustable Speed drives during Short Supply inter-ruption for an Optimal and Automatic Soft Restart, in: Indus-trial Electronics IEEE 'Conference Proceedings ISIE'93 Budapest 1993 - 9 - D12: LUOMI, Jorma: Transient Phenomena in Electrical Machi-nes. Lecture notes for a course in electrical machines, Chal-mers University of Technology Göteborg, 1998 Seite 4:1-4:2 D13: Leonhard, Werner. Control of Electrical Drives, 2. Auflage, Berlin, Springer Verlag 1996, Seiten 244-247, 262-265 und 272-283. Für das Problem, einen Umrichter, der wegen eines kurzfristigen Netzausfalls ab-geschaltet werden musste, wieder auf den dann mit unbekannter Drehzahl dre-henden Motor aufzuschalten (Fangschaltung) zeigt der Stand der Technik Lösun-gen, die in drei Gruppen eingeteilt werden können: a) Suchalgorithmen, bei denen fortlaufend die Frequenz verän-dert wird. Bei der synchronen Frequenz ergibt sich eine Art Resonanz mit einer charakteristischen Spannungserhöhung (D5, D6). b) Ermittlung der Drehzahl aus der Frequenz der induzierten Spannung, die durch das remanente Feld des Rotors erzeugt wird (D3-D5, D9). c) Steuerung des Umrichterantriebs in den Leerlauf mit Drehmo-ment Null. Dann ist der Motor im Synchronismus mit Schlupf Null (D2, D4, D7, D8), und die Frequenz der Klemmenspan-nung entspricht der Drehzahl. Die weiteren noch im Verfahren befindlichen Druckschriften (D1, D11 – D13) be-treffen allgemein feldorientierte Steuerungen ohne Bezug zu einer Fangschaltung. Die D10 erwähnt eine Fangschaltung, bildet sie jedoch nicht aus. - 10 - Für die Neuheitsbetrachtung relevant ist nur die Gruppe c), der auch das Streitpa-tent angehört, wobei die D7 DE 199 19 752 C1 unstreitig den nächstkommenden Stand der Technik darstellt. Sie zeigt ein Verfahren zum Zuschalten eines Umrichters auf einen drehzahlge-berlosen Asynchronmotor (Sp. 1, Z. 1-8), bei dem der Strom auf einen flussparal-lelen Wert geregelt wird. Dazu wird nach Figur 2 bis 4 einem Regler 11 die Diffe-renz eines Sollstromvektors Is,soll und eines Iststromvektors Is,ist zugeführt. Der Sollstromvektor wird in einem Stromsollwertgeber mit einem vorgebbaren Betrag I Is,sollI in Richtung eines Statorflusszeigers gebildet, der nach Gleichung 2: aus Ständerstrom und -spannung ermittelt wird. Damit ergibt sich wie beim dort vorausgesetzten Stand der Technik, das Drehmoment und der Schlupf zu Null, so dass aus der Frequenz von Spannung und Strom die Drehzahl ermittelt werden kann, jedoch ohne die Notwendigkeit einer Drehmomentberechnung (Sp. 2, Z. 1 – 46, Sp. 5, Z. 42 -53). Mit den Worten des Anspruchs 1 ist damit bekannt ein: o1) Verfahren zum Auf- oder Zuschalten eines Steuergeräts (als Wechselrichter oder Umrichter) auf eine geberlos be-triebene Asynchronmaschine, o2) welche mit einer mechanischen Drehzahl rotiert (Sp. 1, Z. 1-8), o3) wobei die Asynchronmaschine durch das Steuergerät gere-gelt wird (Sp. 4, Z. 33 - 39), - 11 - mit folgenden Schritten a) Vorgeben oder Einprägen eines mit einer ersten Geschwin-digkeit drehenden Vektors der Ständerspannung (Fig. 1, Sp. 4, Z. 33 - 39, Wechselrichter 3 mit Zwischenkreisspan-nung) a1) und Ermittlung eines Ständer-Stromvektors (Is) aus gemes-senen Strömen der Statorwicklungen der Asynchronma-schine (Sp. 4, Z. 40 – 44) a2) sowie dem Ständerspannungsvektor (Sp. 4, Z. 44 - 46); b) Berechnung eines Ständerfluss-Änderungsvektors (Inte-grand der Gleichung 2 als notwendige Zwischengröße) aus dem Ständer-Stromvektor (Is), dem Ständer-Spannungsvek-tor (Us) und einem Ständerwiderstand (Rs) gemäß einem Maschinenmodell (Gleichung 2); eteilw) Regelung einer Amplitude des Ständer-Spannungsvektors über einen Stromregler (51), dem als Regeldifferenz (51a) am Eingang die Differenz aus einem Stromsollwert und ei-ner der Amplitude desm Ständerstroms entsprechenden Größe zur Verfügung gestellt wird. Ähnlich dem streitpatentgemäßen Verfahren wird auch dort mit der Vorgabe eines flussparallelen Sollstromvektors der Winkel zwischen Ständerfluss und Ständer-strom auf Null geregelt, was im stationären Fall rotierender Vektoren einem Diffe-renzwinkel von +90° oder -90° zwischen dem Ständerstromvektor und Ständer-fluss-Änderungsvektor nach Merkmal c) und d) entspricht und ein Drehmoment und Schlupf Null bewirkt (Sp. 4, Z. 10-14). - 12 - Im Unterschied zum Gegenstand des Anspruchs 1 sind Einzelheiten der Regel-schaltung und des von ihr ausgeführten Verfahrens dieser Schrift nicht entnehm-bar. So bleibt offen, ob die genannten Vektorgrößen in Polarkoordinaten oder in kartesischen Koordinaten, und ob sie im ständerfesten oder in einem (synchron) umlaufenden Koordinatensystem verarbeitet werden. Es bleibt auch offen, ob und ggfls. in welchem Rahmen die Drehfrequenz in das Verfahren Eingang findet. Eine Berechnung der Winkeldifferenz zwischen dem Ständerstromvektor und Ständerfluss-Änderungsvektor nach Merkmal c) und eine Regelung der berechne-ten Winkeldifferenz mit einem Ausgangssignal des Reglers, das einer einzuprä-genden oder eingeprägten Drehfeldfrequenz des Spannungsvektors des Ständers entspricht, nach Merkmal d), findet dort nicht statt. Die D2 DE 195 32 477 A1 zeigt den der D7 zugrundeliegenden Stand der Technik und hat zusätzlich den Unterschied einer Drehmomentberechnung mit dem Ziel ei-ner Nullmoment-Regelung. Die D4 EP 04 69 177 A1 beschreibt eine Regelung, bei der die (negative) Beschleunigung des auslaufenden Motors bestimmt, und da-rauf aufbauend die Frequenz vorgegeben wird um Leerlauf zu gewährleisten (Sp. 11, Z. 11-16, Fig. 4,5). Die D8 DE 41 07 362 C2 zeigt einen Regler, der den Läuferstromistwert XiL auf den Sollwert WiL = 0 regelt, und so die Drehfrequenz einstellt (Sp. 3, Z. 10-15, Sp. 4, Z. 14-19). Ein weiterer Stromregler 6 für die Magnetisierungsstromkompo-nente wird während des Fangvorgangs gesperrt, und der Ständerfluss auf einen Wert von einem Sechstel bis einem Zehntel des Nennflusses gehalten (Sp. 4, Z. 1- 8, 25-30). Die Ermittlung eines Ständerflusses oder Orientierung darauf bzw. auf dessen Änderung ist nicht vorgesehen. Die Ermittlung der Stromvektor-Kom-ponenten in dem Stromistwertrechner 7 ist nicht beschrieben. Es ist davon auszu-gehen, dass sie wie im Spannungsmodell 1 mit Läuferflussorientierung stattfindet (Sp. 3, Z. 64-68), so dass sich allenfalls eine Orientierung des Stromvektors am Läuferfluss ergibt. - 13 - Keine der genannten Schriften zeigt somit einen Winkelregler mit einem Frequenz-ausgang nach den Merkmalen c) und d). 6. Das Verfahren nach Anspruch 1 beruht auch auf einer erfinderischen Tätigkeit (§ 4 PatG). Ausgehend von dem Verfahren nach D7 DE 199 19 752 C1 ist die in der Patent-schrift genannte Aufgabe schon erfüllt. Der Fachmann könnte aber Anlass haben über eine Vereinfachung nachzudenken und dabei die Notwendigkeit der Integra-tion bei der Flussberechnung in Frage stellen. Die diesbezüglich nötigen Überle-gungen sind aber keineswegs so einfach, wie die Einsprechende sie darstellt. So ist die Äquvalenz eines Differenzwinkels von +/- 900 mit einem flussparallelen Stromvektor nur unter der Voraussetzung eines sich kreisförmig bewegenden Flussvektors konstanten Betrags gegeben, was im vorliegenden Fall des Flussauf-baus allenfalls näherungsweise gegeben ist. Außerdem weist die Patentinhaberin zu Recht darauf hin, dass in der Messtechnik von der Verwendung von differen-zierten Größen – insbesondere bei oberwellenhaltigen Größen wie der Umrichter-spannung und der ähnlich verlaufenden Ständerflussänderung - eher Abstand ge-nommen wird. Es wäre somit jedenfalls eine sorgfältige Abwägung der Vor- und Nachteile und eine eingehende Untersuchung der nötigen Voraussetzungen für ei-ne solche Entscheidung notwendig, zumal es dafür im nachgewiesenen Stand der Technik kein Vorbild gibt. Damit wäre der Fachmann aber immer noch nicht beim patentgemäßen Verfahren, denn das bekannte Verfahren zeigt keinen Winkelreg-ler mit Frequenzausgang. Für die von der Einsprechenden getroffene Annahme von Vektorgrößen, die nach Betrag und Richtung im ständerfesten Koordinaten-system dargestellt und mit zwei getrennten Reglern verarbeitet werden, gibt es keinen Anlass. In der Regel werden feldorientierte Größen im synchron umlaufen-den Koordinatensystem mit kartesischen Koordinaten dargestellt und verarbeitet. Die Verarbeitung von sich mit Drehfrequenz ändernden Größen im ständerfesten Koordinatensystem würde auch sehr schnelle Regler erfordern. Standardregler (Sp. 5, Z. 1-3) könnten das nicht leisten. Bei einer Vektordarstellung nach Betrag - 14 - und Phase müsste ein ständig pro Periode um 3600 wachsender Phasenwinkel re-geltechnisch beherrscht werden. Selbst wenn man unterstellen würde, die Stromsoll- und –istwertvektoren sowie der Spannungsvektor würden nach Betrag und Richtung im ständerfesten Koordi-natensystem dargestellt und verarbeitet, wie von der Einsprechenden vorausge-setzt, würde am Reglerausgang ein Spannungsvektor mit einer Drehfrequenz aber keine Drehfrequenz als Ausgangsgröße, wie unter Punkt 5 dargelegt, anstehen. Insgesamt zeigen zwar die Entgegenhaltungen D7 und D8 Verfahren, die wie das streitpatentgemäße Verfahren auf der Flussorientierung des Ständerstroms mit ei-ner drehmomentbildenden Stromkomponente von Null beruhen um Leerlauf zu er-zwingen. Für das Verfahren nach Anspruch 1 im Einzelnen sind aber eine ganze Reihe von Maßnahmen und Überlegungen nötig, die nur in der Rückschau folge-richtig und zwingend erscheinen. 7. Der Anspruch 1 hat somit ebenso wie die auf ihn rückbezogenen Patentansprü-che 2 bis 16 Bestand. Die Patentabteilung hat deshalb das Patent zu Recht in vol-lem Umfang aufrechterhalten. 8. Auf die angefügte Rechtsmittelbelehrung wird hingewiesen. Dr. Hartung Kirschneck Dr. Scholz J. Müller Pü - 15 - Rechtsmittelbelehrung Gegen diesen Beschluss steht den an dem Beschwerdeverfahren Beteiligten das Rechts-mittel der Rechtsbeschwerde zu, wenn der Beschwerdesenat sie in dem Beschluss zu-gelassen hat (§§ 99 Abs. 2, 100 Abs. 1, 101 Abs. 1 Patentgesetz (PatG)). Hat der Beschwerdesenat in dem Beschluss die Einlegung der Rechtsbeschwerde nicht zugelassen, ist die Rechtsbeschwerde nur statthaft, wenn einer der nachfolgenden Ver-fahrensmängel durch substanziierten Vortrag gerügt wird (§ 100 Abs. 3 PatG): 1. Das beschließende Gericht war nicht vorschriftsmäßig besetzt. 2. Bei dem Beschluss hat ein Richter mitgewirkt, der von der Ausübung des Richteramtes kraft Gesetzes ausgeschlossen oder wegen Besorgnis der Befangenheit mit Erfolg ab-gelehnt war. 3. Einem Beteiligten war das rechtliche Gehör versagt. 4. Ein Beteiligter war im Verfahren nicht nach Vorschrift des Gesetzes vertreten, sofern er nicht der Führung des Verfahrens ausdrücklich oder stillschweigend zugestimmt hat. 5. Der Beschluss ist aufgrund einer mündlichen Verhandlung ergangen, bei der die Vor-schriften über die Öffentlichkeit des Verfahrens verletzt worden sind. 6. Der Beschluss ist nicht mit Gründen versehen. Die Rechtsbeschwerde ist innerhalb eines Monats nach Zustellung des Beschlusses beim Bundesgerichtshof, Herrenstraße 45a, 76133 Karlsruhe, schriftlich einzulegen (§ 102 Abs. 1 PatG). Die Rechtsbeschwerde kann auch als elektronisches Dokument, das mit einer qualifizier-ten oder fortgeschrittenen elektronischen Signatur zu versehen ist, durch Übertragung in die elektronische Poststelle des Bundesgerichtshofes eingelegt werden (§ 125a Abs. 3 Nr. 1 PatG i. V. m. § 1, § 2 Abs. 1 Satz 1, Abs. 2, Abs. 2a, Anlage (zu § 1) Nr. 6 der Ver-ordnung über den elektronischen Rechtsverkehr beim Bundesgerichtshof und Bundespa-tentgericht (BGH/BPatGERVV)). Die elektronische Poststelle ist über die auf der Internet-seite des Bundesgerichtshofes www.bundesgerichtshof.de/erv.html bezeichneten Kom-munikationswege erreichbar (§ 2 Abs. 1 Satz 2 Nr. 1 BGH/BPatGERVV). Dort sind auch die Einzelheiten zu den Betriebsvoraussetzungen bekanntgegeben (§ 3 BGH/BPatGERVV). Die Rechtsbeschwerde muss durch einen beim Bundesgerichtshof zugelassenen Rechts-anwalt als Bevollmächtigten des Rechtsbeschwerdeführers eingelegt werden (§ 102 Abs. 5 Satz 1 PatG).
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