Beschreibung

Transportmaschine und Verfahren zum Laden einer akkumulatorbetriebenen Transportmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transportmaschine, die eine Akkumulatoreinheit, eine elektrisch betriebene Antriebseinheit und eine Schalteinheit enthält, die zwischen die Akkumulatoreinheit und die Antriebseinheit geschaltet ist. Die Transportmaschine kann bspw. ein Zweirad, ein Automobil, d.h. ein Kraftfahrzeug für die Beförderung von Personen, ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Boot oder ein Flugzeug sein.

Die Akkumulatoreinheit wird umgangssprachlich auch als Akku oder als Batterie bezeichnet und kann eine Vielzahl von gleich aufgebauten Zellen enthalten. Die Schalteinheit kann Leistungsschaltelemente enthalten, z.B. Leistungstransistoren oder IGBT's (Isolated Gate Bipolar Transistor). Die Schalteinheit wird bspw. zur Ansteuerung eines elektrischen An- triebsmotors verwendet.

Andererseits sind Ladeinfrastrukturen bekannt, die durch Ladesäulen im öffentlichen Raum gebildet werden, bspw. durch Ladesäulen in Parkhäusern oder auf Parkplätzen. Üblicherweise werden Elektroautos an einer Ladeinfrastruktur geladen. Auch Batteriewechselkonzepte sind bekannt, siehe bspw. das Konzept der Firma Better Place.

Die Erfindung betrifft eine Transportmaschine mit:

- einer Akkumulatoreinheit,

- einer elektrisch betriebenen Antriebseinheit,

- einer Schalteinheit zwischen der Akkumulatoreinheit und der Antriebseinheit,

- und zumindest einem Teil einer Ladestationseinheit oder ei- ner Ladestationseinheit, die vorzugsweise die Schalteinheit ansteuert. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Transportmaschine mit:

- einer Akkumulatoreinheit,

- einer elektrisch betriebenen Antriebseinheit,

- einer Schalteinheit zwischen der Akkumulatoreinheit und der Antriebseinheit,

- einer Steuereinheit, die die Schalteinheit ansteuert, und

- einer Kommunikationseinheit, die vorzugsweise mit der Steuereinheit verbunden ist,

wobei die Kommunikationseinheit Daten empfangen oder senden kann, die mindestens einen der folgenden Parameter für einen Ladevorgang einer zweiten Transportmaschine betreffen:

einen Wert eines Ladestroms, eines maximalen Ladestroms, einer Ladespannung, einer Ladezeit, einer Stromart und/oder die Anzahl von zu verwendenden Phasen.

Auch ein Verfahren zum Laden einer akkumulatorbetriebenen Transportmaschine wird angegeben, bei dem eine erste akkumulatorbetriebene Transportmaschine eine Ladestationseinheit enthält, die gemäß einem Protokoll oder Standard für Ladesta- tionen arbeitet.

Es ist Aufgabe der Ausführungsbeispiele, einfach aufgebaute Transportmaschinen anzugeben, die auch ein Laden unabhängig von einer fest installierten Ladeinfrastruktur ermöglichen. Außerdem soll ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Transportmaschine gemäß Anspruch 1, durch eine Transportmaschine gemäß dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch und durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Weiterbildungen sind in den Dnteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft ein Transportmaschine, mit:

- einer Akkumulatoreinheit,

- einer elektrisch betriebenen Antriebseinheit,

- einer Schalteinheit zwischen der Akkumulatoreinheit und der Antriebseinheit, und - zumindest einem Teil einer Ladestationseinheit oder mit ei- ner Ladestationseinheit, die vorzugsweise die Schalteinheit ansteuert. Somit wird eine Schalteinheit, die auch beim Fahren verwendet werden kann, für das Laden einer anderen Transportmaschine, z.B. eines anderen Fahrzeugs, verwendet. Es entsteht somit mit geringem zusätzlichen Aufwand eine fahrbare Ladestation. Eine Pannenhilfe zwischen Elektrofahrzeugen ist damit bspw. problemlos möglich.

Die Transportmaschine kann eine vollelektrisch angetriebene Maschine sein oder auch eine hybride Maschine, die einen Elektroantriebsmotor und einen Verbrennungsantriebsmotor ent- hält.

Die übertragen Leistung beim Laden kann im Kilowattbereich liegen und insbesondere größer als ein, zwei oder drei Kilowatt sein.

Die Schalteinheit kann eine, zwei oder sogar drei Halbbrücken aus elektronischen Sehaltelementen enthalten, z.B. aus Halbleiterschaltelementen wie Feldeffekttransistoren (FET, HOSFET (Hetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), IGBT's. Es können Schaltelemente auf Siliziumbasis oder auf Siliziumkarbidbasis verwendet werden, aber auch Schalteinheiten ohne Brücken oder Halbbrücken werden verwendet.

In der Ladestationseinheit kann eine Kommunikationseinheit enthalten sein, die gemäß einem für Ladestationen von Trans- portmaschinen festgelegten Verfahren arbeitet. Im Rahmen solcher Verfahren kann insbesondere ein Wert eines Ladestroms, eines maximalen Ladestroms, einer Ladespannung, einer Ladezeit, eine Stromart und/oder die Anzahl von beim Laden zu verwendenden Phasen vorgegeben oder ausgehandelt werden. Derartige Verfahren befinden sich noch in der Standardisierung, siehe bspw. IEC 62196 (International Electrotechnical Commi- sion) bzw. DIN IEC 62196. Die genannten Parameter können aber sicherstellen, dass Beschädigungen am zu ladenden Akkumulator bzw. am zu ladenden Fahrzeug ausgeschlossen werden. Grundlegende Konzepte von Ladeverfahren können bspw. sein:

- Sichern eines Verpolschutzes, z.B. durch abgeflachte Stecker oder durch das Verwenden von verschiedenen Steckerarten,

- Freischalten des Ladekabels bis es eingesteckt und/oder verriegelt ist,

- Berührungsschütz der Kontakte.

Spannung wird auf das Ladekabel bspw. erst nach Feststellung der Kompatibilität hinsichtlich Netztyps (DC, AC, Frequenz) und Spannungshöhe geschaltet.

Eine Stromerfassungseinheit kann mit der Ladestationseinheit verbunden sein. Eine Überwachungseinheit kann mit der Stromerfassungseinheit und mit der Schalteinheit verbunden sein. Dies ermöglicht das Abschalten des Ladevorgangs bei zu hohen Strömen und sichert damit ein zerstörungsfreies Laden. Ein Vergleichsstrom kann fest vorgegeben sein oder er wird zwischen einem Quellfahrzeug, d.h. der Stromquelle, und einem Zielfahrzeug ausgehandelt, d.h. dem zu ladenden Fahrzeug. Eine Anschlussvorrichtung für ein Ladekabel kann an der

Transportmaschine vorgesehen sein. Das Ladekabel kann zum Laden einer zweiten Transportmaschine ausgestaltet sein. Alternativ kann ein Ladekabel an der Transportmaschine fest angeschlossen sein, das mit einer Anschlussvorrichtung für eine zweite Transportmaschine verbunden ist. Die Anschlussvorrichtungen können insbesondere Steckvorrichtungen sein, d.h. Stecker oder Buchsen bzw. Kombinationen aus Steckern und Buchsen, die einen hohen Berührungsschutz bieten. Das Ladekabel kann bspw. für eine der folgenden Stromklassen ausgelegt sein: - Ströme größer 10 Ampere aber vorzugsweise kleiner als 35 Ampere,

- Ströme größer 20 Ampere aber vorzugsweise kleiner als 50 Ampere,

- Ströme größer 100 Ampere aber vorzugsweise kleiner als bspw. 300 Ampere.

Andere Stromklassen können ebenfalls gewählt werden. Insbesondere werden Stromklassen gemäß einer abgeschlossenen Nor- mung oder Standardisierung verwendet.

Das Ladekabel kann nur zwei Leitungen, z.B. einphasiger Wechselstrom oder Gleichstrom, oder drei Leitungen, d.h. dreiphasiger Wechselstrom, zur Übertragung eines Ladestroms enthal- ten. Zusätzlich kann es einen Schutzleiter und/oder einen Nullleiter geben, insbesondere bei Wechselstromladen.

Aber auch induktive Ladkonzepte werden im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet, bspw. können Spulen im Frontbereich von Fahrzeugen angeordnet werden und die Fahrzeuge dann Spule an Spule beim Laden geparkt werden.

Das Ladekabel kann mindestens eine zusätzliche Leitung zum Übertragen von Steuerungsdaten enthalten. Diese zusätzliche Leitung kann erheblich dünner ausgeführt werden als die Leitungen zum Übertragen des Ladestroms. Bspw. kann eine DSB (Universal Serial Bus) Schnittstelle oder eine LAN Schnittstelle (Local Area Network) verwendet werden, z.B. gemäß Ethernet Protokoll.

Es werden jedoch auch Verfahren eingesetzt, bei denen Steuersignale über die Strom führenden Leitungen übertragen werden, z.B. unter der Verwendung eines Powerline Busses (PLC - Powerline Communication Bus) .

Aber auch drahtlose funkbasierte, optische, Infrarot oder andere elektromagnetische Übertragungsverfahren können zur Übertragung der Steuersignale verwendet werden, z.B. WLAN (Wlreless LAN) , GSM (Global System Mobile) , UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) , LTE (Long Term Evolution) , Bluetooth, ZigBee, EnOcean, usw.

Das Ladekabel kann fest mit der Quell-Transportmaschine verbunden sein oder mechanisch verriegelbar mit der Quell- Transportmaschine verbindbar sein. Damit lässt sich die Gesundheit von nicht speziell geschulten Personen gut schützen, weil im ersten Fall keine Berührung von spannungs- oder Strom führenden Teilen am Quellfahrzeug möglich ist und weil im zweiten Fall bspw. eine Spannung erst dann aufgeschaltet wird, wenn verriegelt worden ist. Zur Ziel-Transportmaschine hin kann ebenfalls eine Verriegelung verwendet werden, um Be- dienpersonen ausreichend zu schützen. Durch die Verriegelung wird einem unbeabsichtigten oder beabsichtigten Abziehen des Ladekabels während des Ladens entgegen gewirkt.

Eine erste Steuereinheit kann die Schalteinheit im Fahrbe- trieb ansteuern. Eine zweite Steuereinheit kann die Schalteinheit im Ladebetrieb eines zweiten Transportmittels ansteuern. Die zweite Steuereinheit kann mit der Ladesteuereinheit verbunden sein oder ein Bestandteil der Ladesteuereinheit sein. Die Steuereinheiten werden jeweils oder beide Steuer- einheiten werden bspw. durch einen Prozessor und eine Speichereinheit realisiert, in der Steuerbefehle gespeichert sind, bei deren Ausführung durch den Prozessor die Steuerfunktion erbracht wird. Die Steuerbefehle sind jedoch für beide Steuerungen verschieden. Der Prozessor kann ein Mikro- prozessor oder ein Mikrokontroller sein, der einen Mikroprozessor und einen Speicher enthält. Alternativ werden Schaltungen ohne Prozessor verwendet, bspw. FPGA's (Field Program- mable Gate Array) . Die zweite Steuereinheit kann in einer ersten Betriebsart einen einphasigen Wechselstrom und in einer zweiten Betriebsart einen dreiphasigen Wechselstrom erzeugen. In einer dritten Betriebsart kann bspw. eine Gleichstrom erzeugt werden. Damit können verschieden Typen von Zielfahrzeugen geladen werden, insbesondere für den Fall, dass sich mehrere Standards für Ladestationen verbreiten. Bspw. kann es für Lastkraftwagen oder Busse einen anderen Standard geben als für Personenautos .

Die Schalteinheit kann drei Halbbrückenzweige aus Schaltele- menten enthalten. Die Ladestationseinheit kann alle drei Halbbrückenzweige beim Erzeugen eines einphasigen Wechselstroms ansteuern. Auf diese Weise lässt sich die Belastung der Schaltelemente im Vergleich zu dem Fall verringern, bei dem eine der drei Halbbrücken nicht verwendet wird, insbesondere die thermische Belastung. Die Haltbarkeit der Schaltele- niente erhöht sich aufgrund der geringeren Belastung.

So können jedoch alle drei Halbbrücken gleichzeitig verwendend werden, wobei bspw. zwei Halbbrücken parallel geschaltet werden oder wobei die Parallelschaltung wechselt, z.B. im Takt einer Spannung- bzw. Stromperiode. Auch dieser Modus wird unten an Hand der Figuren erläutert.

Alternativ können nur zwei Halbbrücken der drei Halbbrücken gleichzeitig verwendend werden, wobei zwei Halbbrücken immer an der gleichen Leitung und eine Halbbrücke wechselnd zwischen diesen Leitungen verwendet werden. Alternativ werden die Leitungen zyklisch zwischen den drei Halbbrücken gewechselt, z.B. im Takt einer Spannung- bzw. Stromperiode. Diese Hodi werden unten an Hand der Figuren näher erläutert.

Die Ladestationseinheit kann auch eine Erfassungseinheit enthalten, die den Typ einer Schalteinheit in einer zweiten Transportmaschine erfasst. Abhängig vom Erfassungsergebnis kann in einer ersten Betriebsart ein erster sinusförmiger Wechselstrom erzeugt werden. In einer zweiten Betriebsart kann ein im Vergleich zum ersten sinusförmigen Wechselstrom abgeflachter zweiter sinusförmigen Wechselstrom erzeugt wer- den. Die Abflachung tritt bspw. in mindestens 10 Prozent oder in mindestens 30 Prozent einer Schwingungsperiode des Wechselstroms auf. Die Abflachung kann in maximal 50 Prozent einer Schwingungsperiode auftreten. Durch die Abflachung der Stromspitzen- wird erreicht, dass bspw. Halbleiterdioden in der zweiten Transportmaschine nicht zerstört werden durch Stromspitzen und ungünstige Stromflusswinkel. Es können auch beliebige andere Spannungs- oder Stromverläufe erzeugt werden, die sich günstig auf Leistung, Lebensdauer der Sehalt- einheit oder andere Parameter auswirken (z.B. Störspektrum) . Neben DC-Laden mit konstantem Strom (geringe Temperaturschwankung) bietet ein Blockstrom geringe thermische Belastung. Dabei wird der Strom in jeder Halbperiode rasch auf den konstanten Endwert hochgefahren und am Ende schnell wieder zurück. Dazwischen bleibt er fast die ganze Halbperiode konstant.

Im genannten Zusammenhang werden sinusförmige Schwingungen und kosinusförmige Schwingungen als einander gleich wirkend und damit gleichwertig angesehen.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft auch eine Transportmaschine mit:

- einer Akkumulatoreinheit,

- einer elektrisch betriebenen Antriebseinheit,

- einer Schalteinheit zwischen der Akkumulatoreinheit und der Antriebseinheit,

- einer Steuereinheit, die die Schalteinheit ansteuert, und

- einer Kommunikationseinheit, die vorzugsweise mit der Steu- ereinheit verbunden ist,

wobei die Kommunikationseinheit Daten empfangen oder senden kann, die mindestens einen der folgenden Parameter für einen Ladevorgang einer zweiten Transportmaschine betreffen:

einen Wert eines Ladestroms, eines maximalen Ladestroms, ei- ner Ladespannung, einer Ladezeit, einer Stromart und/oder die Anzahl von zu verwendenden Phasen. Somit ist bei dieser Transportmaschine nur ein Teil der Ladestationseinheit in der Transportmaschine selbst realisiert, nämlich der die Ladestation speisende Schaltungsteil. Die Funktion einer Ladestation zum zu ladenden Fahr- zeug/Transportmittel hin, wird dagegen außerhalb der speisenden Transportmaschine erbracht, bspw. in einer Box, die in eine Ladekabel geschaltet ist. Diese Variante eignet sich insbesondere für die Nachröstung von Fahrzeugen. Bei einem Verfahren zum Laden einer akkumulatorbetriebenen Transportmaschine kann eine erste akkumulatorbetriebene

Transportmaschine eine Ladestationseinheit enthalten, die gemäß einem Protokoll oder Standard für Ladestationen arbeitet. Es gelten die oben für die Transportmaschine angesprochenen technischen Wirkungen entsprechend, insbesondere hinsichtlich einer Pannenhilfe zwischen Elektrofahrzeu- gen/Elektrotransportmaschinen bzw. -mittein.

Die Ladestationseinheit kann bei dem Verfahren eine Schalt- einheit zum Laden einer zweiten akkumulatorbetriebenen Transportmaschine verwenden, wobei diese Schalteinheit auch für den Antrieb der ersten akkumulatorbetriebenen Transportmaschine verwendet wird. Damit sind keine zusätzlichen Bauteile erforderlich. Dennoch kann das Laden, insbesondere auch ein bidirektionales Laden mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden. Eine Netzsynchronisation ist nicht erforderlich.

Die Ladestationseinheit kann gemäß mindestens zweier Betriebarten arbeiten. Gemäß einer ersten Betriebart kann einphasi- ges Laden und gemäß einer zweiten Betriebart kann dreiphasiges Laden unterstützte werden. Vorzugsweise kann gemäß einer dritten Betriebart Gleichstromladen unterstützt werden. Damit ist das Verfahren insbesondere für Servicefahrzeuge geeignet, wie sie von Automobilklubs verwendet werden.

In allen angesprochenen Ausführungsbeispielen kann das Erzeugen der Ladespannung bzw. des Ladestroms selbstgeführt durch- geführt werden, d.h. unabhängig von einem anderen Stromnetz wie es bei einer fremdgeführten Erzeugung eines Wechselstromnetzes bzw. Wechselstromanschlusses der Fall wäre. Die Transportmaschinen können insbesondere für bidirektionales Laden ausgelegt sein, bspw. durch zu den Schaltelementen der Schalteinheit parallel geschaltete elektrische Ventile oder durch die Verwendung je eine Schalteinheit für jede Laderichtung.

Hit Hilfe der (Strom-) Regelung im Umrichter bzw. in der Schalteinheit des Quellfahrzeugs kann der Ladestrom der Batterie im Zielfahrzeug konstant gehalten werden, um diese zu schonen. Auch Beschädigungen der Batterie bzw. des Akkus im Zielfahrzeug lassen sich so vermeiden.

Hit anderen Worten ausgedrückt wird eine bidirektionale Ladetechnik zum Erzeugen eines Wechsel- oder Gleichstromnetzes angegeben.

Elektroautos werden bisher ausschließlich an einer elektrischen Installation geladen, d.h. an einer Ladesäule oder an einer Haussteckdose. Auf Grund der bisher vergleichsweise geringen Batteriekapazität, der nach wie vor eingeschränkt ver- fügbaren Infrastruktur und des fehlenden Äquivalents eines "Benzinkanisters" für Elektroautos werden zunehmend Elektroautos mit leerer Batterie stehen bleiben. Eine Pannenhilfe durch ein zweites Elektrofahrzeug ist bisher nicht möglich. Darüber hinaus besteht immer wieder das Problem eines Strom- ausfalls. Hier kommen bisher Notstromaggregate zum Einsatz.

Bisher ist das Problem des gegenseitigen Ladens von Elektroautos ungelöst. Es sind keine Produkte bekannt, die eine Pannenhilfe durch ein zweites Fahrzeug möglich machen. Bei einem Stromausfall im Haus kommen bisher Notstromaggregate zum Einsatz . Das Problem der Pannenhilfe durch ein zweites Elektroauto kann durch eine bidirektionale Ladeeinheit gelöst werden, die nicht nur Strom in ein vorhandenes Netz einspeisen kann, sondern aktiv ein Stromnetz (z.B. ein dreiphasiges Drehstrom- netz) erzeugen kann, an dem dann das zu ladende Fahrzeug aufgeladen werden kann. Ebenso kann nicht nur ein dreiphasiges Drehstromnetz oder eine einphasiges Wechselstromnetz erzeugt werden, sondern auch ein Gleichstromnetz über das ein Elektroauto geladen werden kann, das über einen DC (Direct Cur- rent) Anschluss verfügt bzw. über einen Gleichstromanschluss. Über diesen Anschluss können üblicherweise große Leistungen übertragen werden.

Diese Funktionalität ermöglicht auch den Einsatz eines Elekt- roautos als Notstromaggregat in einem Bereich mit Stromausfall.

Bidirektionale Ladeeinheiten können über die Möglichkeit verfügen, Strom in ein vorhandenes Stromnetz einzuspeisen, aber nicht direkt ein Stromnetz zu erzeugen, an dem ein zweites Elektroauto geladen werden kann. Dagegen kann bei der vorgeschlagenen Lösung die direkte Möglichkeit bestehen, ein

Stromnetz (Gleich- oder Wechselstrom) zu erzeugen, anstatt in ein schon vorhandenes stabiles Netz einzuspeisen. Der Vor- teil, der sich daraus ergibt ist die oben erwähnte Möglichkeit der gegenseitigen Pannenhilfe. Aber auch andere Anwendungen sind denkbar, jede Anwendung in der sonst ein mobiler Generator zum Einsatz kommen würde. Wird diese bidirektionale Ladeeinheit in seriellen Hybriden verbaut steht in Verbindung mit dem Kraftstofftank ein leistungsfähiger Generator zur Verfügung.

Die Übertragung der Energie vom Quellfahrzeug (QFZ) zum Zielfahrzeug (ZFZ) kann reibungslos funktionieren, wenn die Para- meter des verwendeten elektrischen Netzes kompatibel sind. Im einfachsten Fall kann das Quellfahrzeug das (Infrastruktur-) Netz nachbilden, an dem das Zielfahrzeug im Normalfall geladen wird. Dazu können die Fahrzeuge über eine Datenschnittstelle zur gegenseitigen Abstimmung eines kompatiblen Netzes kommunizieren.

Ist das Zielfahrzeug für das Laden an einem Drehstromnetz (z.B. 3AC400 V 50 Hz) ausgelegt, kann das Quellfahrzeug mit Hilfe eines Wechselrichters dieses Netz erzeugen, das sich in Grenzen identisch zu einem starren Infrastrukturnetz mit fester Spannung / Frequenz verhält. Vorzugsweise kann dazu der ohnehin vorhandene Antriebsstromrichter verwendet werden. Auf diese Weise sind unterschiedliche Spannungs- und Frequenzwerte darstellbar.

Der im Ladestecker vorhandene Schutzleiter kann einen Potentialausgleich sicherstellen, so dass auch im Fehlerfall die beiden Karosserien nicht auf unterschiedlichem Potential (z.B. Plus- und Minuspol der Batterie) liegen können. Die Un- terbrechung des Schutzleiters kann mit bekannten Überwachungsverfahren erkannt werden. Im Fehlerfall kann durch Trennen des Ladekabels verhindert werden, dass sich ein Potentialunterschied (Spannung) zwischen den beiden Karosserien aufbaut.

Falls im Zielfahrzeug ein Diodengleichrichter in der Ladeschaltung vorhanden ist, kann durch die Stromregelung im Quellfahrzeug verhindert werden, dass hohe Stromspitzen während eines kleinen Stromflusswinkels auftreten und damit den Wirkungsgrad verschlechtern. In diesem Fall entsteht kein Netz mit sinusförmigen Spannungen, sondern eines mit abgeflachten Spitzen.

Auch ein einphasiges Netz (L- und N-Leiter) kann erzeugt wer- den, dazu können nur zwei der drei Umrichterhalbbrücken verwendet werden. Selbst ein DC-Netz (Direct Current) bzw. ein Gleichstromnetz kann vom Quellfahrzeug bereitgestellt werden, indem mit zwei Halbbrückenzweigen ein DC-Tiefsetzsteiler realisiert wird. Bei der einphasigen AC (Alternating Current) und der DC- Übertragung kann die dritte, nicht benötigte Halbbrücke parallel mit einer der beiden anderen betrieben werden, auch zeitlich im Wechsel, um eine gleichmäßige thermische Belastung sicher zu stellen.

Hit Hilfe der (Strom-) Regelung im Umrichter bzw. in der Schalteinheit des Quellfahrzeugs kann der Ladestrom der Batterie im Zielfahrzeug konstant gehalten werden, um diese zu schonen.

Die beschriebene Anordnung für die Versorgung eines Fahrzeugs mit Energie aus einem anderen Fahrzeug ist nicht auf diese Anwendung beschränkt. Es können auch andere ein- und dreiphasigen Elektrogeräte (Bohrmaschine, Kreissäge, Pumpe, Beleuch- tung, etc.) mit Energie versorgt werden. Selbst eine einstellbare DC-Spannung (Direct Current) bzw. Gleichspannung wäre verfügbar.

Auch andere der genannten Spannungen und Ströme werden ver- wendet, insbesondere mit Hinblick auf die Spannungen in Ländern außerhalb von Deutschland bzw. außerhalb der Europäischen Union (EU), z.B. die in den USA, Japan oder China geltenden Netzspannungen. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen: Figur 1 eine Topologie für eine dreiphasige AC-Übertragung, Figur 2 einen abgeflachten Sinusverlauf für dreiphasige, zweiphasige oder einphasige Übertragung,

Figur 3 eine Topologie für eine einphasige AC-Übertragung oder für eine DC-Übertragung. Figur 4 eine Schaltungsanordnung für eine einphasige Über- tragung mit drei Halbbrücken, wobei zwei Halbbrücken parallel zueinander geschaltet werden,

Figur 5 eine Schaltungsanordnung für eine einphasige Über- tragung mit drei Halbbrücken, wobei jeweils nur zwei Halbbrücken verwendet werden,

Figur 6 eine Schaltungsanordnung für eine einphasige Über- tragung mit drei Halbbrücken, wobei jeweils nur zwei Halbbrücken verwendet werden und ein zyklischer Wechsel statt- findet,

Figur 7 ein Ladekabel für eine Ladehilfe zwischen zwei

Elektroautos, und

Figur 8 ein Ladekabel mit Ladebox für eine Ladehilfe zwischen zwei Elektroautos.

Figur 1 zeigt eine Topologie für eine dreiphasige AC- Übertragung von einem Quellfahrzeug 10 zu einem Zielfahrzeug 12.

Das Quellfahrzeug 10 enthält:

- Schaltungsknoten N1, N2, N3, N4 und N5,

- einen Akkumulator A1, der sowohl zum Speisen eines Antriebsmotors M1 als auch zum Laden des Zielfahrzeugs 12 verwendet wird,

- eine Schalteinheit 14 mit IGBT's T1, T2, T3, T4, T5 und T6, die in drei Halbbrücken verschaltet sind, wie unten noch näher erläutert wird,

- drei Spulen L1, L2 und L3,

- drei Kondensatoren C1, C3 und C3, und

- Leitungen V1, V2, V3 und V4.

Am Schaltungsknoten N1 sind angeschlossen:

- der Pluspol des Akkumulators AI,

- der Kollektoranschluss des IGBT T1,

- der Kollektoranschluss des IGBT T3, und

- der Kollektoranschluss des IGBT T5.

Am Schaltungsknoten N2 sind angeschlossen: - der Minuspol des Akkumulators A1,

- der Emltteranschluss des IGBT T2,

- der Emltteranschluss des IGBT T4, und

- der Emltteranschluss des IGBT T6.

Am Schaltungsknoten N3 sind angeschlossen:

- der Emltteranschluss des IGBT T1,

- der Kollektoranschluss des IGBT T2, und

- ein Anschluss der Spule L1.

Am Schaltungsknoten N4 sind angeschlossen:

- der Emltteranschluss des IGBT T3,

- der Kollektoranschluss des IGBT T4, und

- ein Anschluss der Spule L2.

Am Schaltungsknoten N5 sind angeschlossen:

- der Emltteranschluss des IGBT T5,

- der Kollektoranschluss des IGBT T6, und

- ein Anschluss der Spule L3.

Die Leitung V1 Ist an dem anderen Ende der Spule L1 angeschlossen. Die Leitung V2 Ist an dem anderen Ende der Spule L2 angeschlossen. Die Leitung V3 Ist an dem anderen Ende der Spule L3 angeschlossen. Die Leitung V4 Ist an der Hasse des Quellfahrzeugs 10 angeschlossen.

Die Kondensatoren C1, C2, C3 sind In Sternschaltung geschaltet, d.h. sie haben einen gemeinsamen Anschluss und sind an den anderen Anschlüssen mit der Leitung VI, V2 bzw. V3 ver- bunden. Eine Dreiecksschaltung der Kondensatoren Cl, C2, C3 an den Leitungen VI, V2 und V3 ist ebenfalls möglich.

Die Steueranschlüsse G1, G2, G3, G4, G5 und G6 der IGBT's Tl bis T6 werden in einem Lademodus, in dem z.B. das Zielfahr- zeug 12 geladen wird, von einer Ladestationseinheit LSI angesteuert, die bspw. ebenfalls im Quellfahrzeug 10 angeordnet ist. Die Ansteuerung der Steueranschlüsse Gl, G2, G3, G4, G5 und G6 durch die Ladestationseinheit LS1 erfolgt, so, dass in das Zielfahrzeug 12 die von diesem Fahrzeug erwartete Spannungsart mit den erwarteten Spannungswerten bzw. Stromwerten eingespeist wird. Die Ladestationseinheit LSI kann auch die Ladezeit überwachen. Außerdem kann die Restenergie des Akkumulators A1 überwacht werden, um sicherzustellen, dass das Quellfahrzeug nicht zu weit entladen wird.

In einem Fahrmodus des Quellfahrzeugs 10 werden die Steueran- Schlüsse G1, G2, G3, G4, G5 und G6 der IGBT's T1 bis T6 dagegen von einer Steuereinheit SEI angesteuert. Durch in der Figur 1 nicht dargestellte Schaltelemente werden im Fahrmodus außerdem die Spulen L1, L2 und L3 von den Schaltungsknoten N3, N4 bzw. N5 getrennt. Die Schaltungsknoten N3, N4 bzw. N5 werden im Fahrmodus durch nicht dargestellte Schaltelemente mit den Phasen des Motors Ml verbunden. Die Steuereinheit SEI steuert die Steueranschlüsse G1, G2, G3, G4, G5 und G6 der IGBT's T1 bis T6 bspw. so an, dass der Motor Ml eine vorgegebene Drehzahl bzw. ein vorgegebenen Drehmoment erreicht. Die- se Drehzahl bzw. dieses Drehmoment wird bspw. von einer übergeordneten Steuerung vorgegeben, insbesondere in Abhängigkeiten von den Vorgaben eines Fahrers oder eines automatischen Fahrsystems. In diesem Zusammenhang kann eine feldorientierte Regelung basierend auf einem Raumzeiger verwendet werden, mit zusätzlichen Sensorelementen oder sensorlos, d.h. nur basierend auf einer Strommessung oder auf mehreren Strommessungen. Die Erfindung kann jedoch auch in einem Fahrzeug mit Gleichstrommotor eingesetzt werden.

Der Akkumulator A1 hat bspw. eine Spannung im Bereich von 200 bis 800 Volt. Die Ladekapazität liegt bspw. im Bereich von 20 KWh (Kilowattstunde) bis 200 KWh. Die Ladestationseinheit LS1 bildet eine Ladeinfrastruktur nach, die vom Zielfahrzeug 12 beim Laden erwartet wird, und wird bspw. zum Festlegen des maximalen Ladestroms verwendet bzw. zum Festlegen, der in der Einleitung genannten Ladepara- meter. Die Ladestationseinheit LS1 enthält eine Kommunikationseinheit KE1, die Daten bspw. über eine Leitung V1, V2 und V3 oder über mehrere dieser Leitungen V1, V2 und V3 empfängt bzw. sendet. Alternativ können separate Leitungen oder drahtlose Datenübertragungsverfahren verwendet werden. Drahtlose Verfahren bieten sich insbesondere bei induktiver Ladung des Zielfahrzeugs 12 durch das Quellfahrzeug an. Die Ladestationseinheit LS1, kann insbesondere Autorisie- rungsverfahren, Abrechnungsverfahren und andere Dienste erbringen.

Das Zielfahrzeug 12 enthält:

- Schaltungsknoten N6, N7, N8, N9 und N10,

- einen Akkumulator A2, der zum Speisen eines nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotors des Zielfahrzeugs 12 verwendet wird,

- eine Schalteinheit 16 mit IGBT's T7, T8, T9, T10, T11 und T12, die wieder in drei Halbbrücken verschaltet sind, wie unten noch näher erläutert wird, und

- Leitungen V5, V6, V7 und V8.

Am Schaltungsknoten N6 sind angeschlossen:

- der Pluspol des Akkumulators A2,

- der Kollektoranschluss des IGBT T7,

- der Kollektoranschluss des IGBT T9, und

- der Kollektoranschluss des IGBT T11. Am Schaltungsknoten N7 sind angeschlossen:

- der Minuspol des Akkumulators A2,

- der Emitteranschluss des IGBT T8,

- der Emitteranschluss des IGBT T10, und

- der Emitteranschluss des IGBT T12.

Am Schaltungsknoten N8 sind angeschlossen:

- der Emitteranschluss des IGBT T7, - der Kollektoranschluss des IGBT T8, und

- ein Anschluss der Leitung V5.

Am Schaltungsknoten N9 sind angeschlossen:

- der Emitteranschluss des IGBT T9,

- der Kollektoranschluss des IGBT T10, und

- ein Anschluss der Leitung V6.

Am Schaltungsknoten N10 sind angeschlossen:

- der Emitteranschluss des IGBT T11,

- der Kollektoranschluss des IGBT T12, und

- ein Anschluss der Leitung V7.

Ein Anschluss der Leitung V8 ist mit der Hasse des Zielfahr- zeugs 12 verbunden.

Die Steueranschlüsse G7, G8, G9, G10, G11, G12 der IGBT's T7 bis T12 werden von einer nicht dargestellten Steuereinheit des Zielfahrzeugs im Lademodus angesteuert. Die Schalteinheit 16 kann auch beim Fahren des Zielfahrzeugs 12 verwendet werden und wird dann von der beim Laden genutzten Steuereinheit oder einer anderen Steuereinheit angesteuert, um den nicht dargestellten Elektromotor bzw. Antriebsmotor des Zielfahrzeugs mit Strom bzw. Spannung zu versorgen.

Das Zielfahrzeug 12 enthält eine der Ladestationseinheit LS1 entsprechende Ladestationseinheit nur, wenn es auch zum Betrieb als Ladestation für andere Elektroautos ausgelegt ist. Zwischen dem Quellfahrzeug 10 und dem Zielfahrzeug 12 gibt es eine Verbindung, die durch Kontakte K1, K2, K3 und K4 realisiert wird. Die Kontakte K1, K2, K3 und K4 sind bspw. in Ladekabeln enthalten, wie sie unten an Hand der Figuren 7 und 8 näher erläutert werden.

An Stelle der IGBT's T1 bis T6 bzw. T7 bis T11 lassen sich auch Feldeffekttransistoren oder andere Schaltelemente großer Leistung verwenden, dies bspw. Ströme größer 1 Ampere, größer 10 Ampere, oder größer 50 Ampere schalten.

Im Quellfahrzeug 10 bzw. im Zielfahrzeug 12 können auch ande- re Wechselrichter bzw. Gleichrichterschaltungen verwendet werden, insbesondere basierend auf einer Stromquelle im Gegensatz zu der gezeigten Spannungsquelle im Zwischenkreis. Im Zielfahrzeug 12 kann bspw. ein Diodengleichrichter an Stelle der IGBT's bzw. FET's verwendet werden.

Insbesondere bei bidirektionalen Brückenschaltungen und Halbbrückenschaltungen können Dioden antiparallel zu den Schaltelementen geschaltet werden. Alternativ lassen sich für bidirektionale Anwendungen auch zwei Schalteinheiten verwenden, d.h. für jede Energieübertragungsrichtung eine gesonderte Schalteinheit.

Figur 2 zeigt einen abgeflachten Sinusverlauf für dreiphasige, zweiphasige oder einphasige Übertragung, wie er von der Ladestationseinheit LS1 erzeugt wird, um bspw. eine Dioden- gleichrichterschaltung im Zielfahrzeug 12 zu schützen.

Ein Koordinatensystem 30 hat eine horizontale Achse auf der die Zeit t dargestellt ist. Auf einer vertikalen Achse des Koordinatensystems 30 ist der Strom I dargestellt.

Eine Kurve 32 zeigt einen sinusförmigen Stromverlauf bis zu einem maximalen Stromwert I1. Durch eine bestimmte Ansteue- rung der IGBT's oder anderer Schaltelemente kann erreicht werden, dass der Strom I2 auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner als der Strom I1 ist, siehe Abflachungen 34 bis 38. Bspw. hat der Strom I2 einem Wert im Bereich von 50 Prozent bis 80 Prozent des maximalen Stroms. Damit ist die Abflachung bspw. in einem Bereich wirksam, der zwischen 10 Prozent und 50 Prozent der Periodenlänge einer Stromperiode liegt bzw. im Bereich von 90 Grad bis 180 Grad bezogen auf eine Periodenlänge von 360 Grad bzw. Winkelgrad. Der Schutz des Zielfahrzeugs 12 lässt sich aber auch auf anderen Wegen erreichen, bspw. über eine Strombegrenzung des Ladestroms durch die Ladestationseinheit LSI des Quellfahr- zeugs 10, bspw. im Rahmen einer Stromregelung oder Stromsteuerung beim Ansteuern der Schalteinheit 14 bzw. der Schalteinheit 44, siehe Figur 3.

Figur 3 zeigt eine Topologie für eine einphasige AC- Übertragung oder für eine DC-Übertragung zwischen einem

Quellfahrzeug 40 und einem Zielfahrzeug 42.

Das Quellfahrzeug 40 enthält:

- Schaltungsknoten N41, N42, N43 und N44,

- einen Akkumulator A41, der sowohl zum Speisen eines Antriebsmotors M2 als auch zum Laden des Zielfahrzeugs 42 verwendet wird,

- eine Schalteinheit 44 mit IGBT's T41, T42, T43 und T44, die in zwei Halbbrücken verschaltet sind, wie unten noch näher erläutert wird,

- zwei Spulen L41 und L42,

- zwei Kondensatoren C41 und C42, und

- Leitungen V41, V42 und V44, Am Schaltungsknoten N41 sind angeschlossen:

- der Pluspol des Akkumulators A2,

- der Kollektoranschluss des IGBT T41, und

- der Kollektoranschluss des IGBT T44. Am Schaltungsknoten N42 sind angeschlossen:

- der Minuspol des Akkumulators A42,

- der Emitteranschluss des IGBT T42, und

- der Emitteranschluss des IGBT T44. Am Schaltungsknoten N43 sind angeschlossen:

- der Emitteranschluss des IGBT T41,

- der Kollektoranschluss des IGBT T42, und - ein Anschluss der Spule L41.

Am Schaltungsknoten N44 sind angeschlossen:

- der Emitteranschluss des IGBT T43,

- der Kollektoranschluss des IGBT T44, und

- ein Anschluss der Spule L42.

Die Leitung V41 ist an dem anderen Ende der Spule L41 angeschlossen. Die Leitung V42 ist an dem anderen Ende der Spule L42 angeschlossen. Die Leitung V44 ist an der Hasse des

Quellfahrzeugs 40 angeschlossen.

Die Kondensatoren C41 und C42 haben einen gemeinsamen Anschluss und sind an den anderen Anschlüssen mit der Leitung V41 bzw. V42 verbunden.

Die Steueranschlüsse G41, G42, G43 und G44 der IGBT's T41 bis T44 werden in einem Lademodus, in dem z.B. das Zielfahrzeug 42 geladen wird, von einer Ladestationseinheit LS2 angesteu- ert, die bspw. ebenfalls im Quellfahrzeug 40 angeordnet ist. Die Ansteuerung der G41, G42, G43 und G44 erfolgt ebenso bzw. ähnlich, wie oben für die Steueranschlüsse Gl, G2, G3 und G4 erläutert. In einem Fahrmodus des Quellfahrzeugs 10 werden die Steueranschlüsse G41, G42, G43 und G46 dagegen von einer Steuereinheit SE2 angesteuert. Durch in der Figur 3 nicht dargestellte Schaltelemente werden im Fahrmodus außerdem die Spulen L41 und L42 von den Schaltungsknoten N43 bzw. N44 getrennt. Die Schaltungsknoten N43, N44 werden im Fahrmodus durch nicht dargestellte Schaltelemente mit den Phasen des Motors M2 verbunden. Die Steuereinheit SE2 steuert die Steueranschlüsse G41, G42, G43 und G46 der IGBT's T41 bis T44 bspw. so an, dass der Motor M2 eine vorgegebene Drehzahl bzw. ein vorgege- benen Drehmoment erreicht. Für die Steuereinheit SE2 wird auf die Ausführungen zur Steuereinheit SEI verweisen. Der Akkumulator A41 hat bspw. eine Spannung im Bereich von 200 bis 800 Volt. Die Ladekapazität liegt bspw. im Bereich von 20 KWh (Kilowattstunde) bis 200 KWh. Die Ladestationseinheit LS2 bildet eine Ladeinfrastruktur nach, die vom Zielfahrzeug 42 beim Laden erwartet wird. Für die Ladestationseinheit LS2 gilt das oben zur Ladestationseinheit LS1 Gesagte entsprechend, insbesondere gibt es eine der Kommunikationseinheit KE1 entsprechende Kommunikations- einheit KE2.

Das Zielfahrzeug 42 enthält:

- Schaltungsknoten N46, N47, N48 und N49,

- einen Akkumulator A42, der zum Speisen eines nicht darge- stellten elektrischen Antriebsmotors des Zielfahrzeugs 42 verwendet wird,

- eine Schalteinheit 46 mit IGBT's T47, T48, T49 und T50, die wieder in drei Halbbrücken verschaltet sind, wie unten noch näher erläutert wird, und

- Leitungen V45, V46 und V48.

Am Schaltungsknoten N46 sind angeschlossen:

- der Pluspol des Akkumulators A42,

- der Kollektoranschluss des IGBT T47, und

- der Kollektoranschluss des IGBT T49.

Am Schaltungsknoten N47 sind angeschlossen:

- der Minuspol des Akkumulators A42,

- der Emitteranschluss des IGBT T48, und

- der Emitteranschluss des IGBT T50.

Am Schaltungsknoten N48 sind angeschlossen:

- der Emitteranschluss des IGBT T47,

- der Kollektoranschluss des IGBT T48, und

- ein Anschluss der Leitung V45.

Am Schaltungsknoten N49 sind angeschlossen: - der Emitteranschluss des IGBT T49,

- der Kollektoranschluss des IGBT T50, und

- ein Anschluss der Leitung V46. Ein Anschluss der Leitung V48 ist mit der Masse des Zielfahrzeugs 12 verbunden.

Die Steueranschlüsse G47, G48, G49 und G50 werden von einer nicht dargestellten Steuereinheit des Zielfahrzeugs 42 im La- demodus angesteuert. Die Schalteinheit 46 kann auch beim Fahren des Zielfahrzeugs 42 verwendet werden und wird dann von der beim Laden genutzten Steuereinheit oder einer anderen Steuereinheit angesteuert, um einen nicht dargestellten

Elektromotor des Zielfahrzeugs mit Strom bzw. Spannung zu versorgen.

Das Zielfahrzeug 42 enthält eine der Ladestationseinheit LS2 entsprechende Ladestationseinheit nur dann, wenn es auch zum Betrieb als Ladestation für andere Elektroautos ausgelegt ist.

Zwischen dem Quellfahrzeug 40 und dem Zielfahrzeug 42 gibt es eine Verbindung, die durch Kontakte K41, K42 und K44 realisiert wird. Die Kontakte K41, K42 und K44 sind bspw. in Lade- kabeln enthalten, wie sie unten an Hand der Figuren 7 und 8 näher erläutert werden.

An Stelle der IGBT's T41 bis T44 bzw. T74 bis T50 lassen sich auch Feldeffekttransistoren oder andere Leistungsschaltele- mente verwenden.

Im Quellfahrzeug 40 bzw. im Zielfahrzeug 42 können auch andere Wechselrichter bzw. Gleichrichterschaltungen verwendet werden, insbesondere basierend auf Stromquellen im Gegensatz zu der gezeigten Spannungsquelle im Zwischenkreis. Im Zielfahrzeug 42 kann bspw. ein Diodengleichrichter an Stelle der IGBT's bzw. FET's verwendet werden, wobei dann die Ausführun- gen zu Figur 2 gelten. Insbesondere werden abgeflachte sinusförmige Stromkurven verwendet und/oder der Ladestrom kann vom Quellfahrzeug 40 auf einen vorgegebenen Wert gesteuert oder geregelt werden.

Insbesondere bei bidirektionalen Brückenschaltungen und Halbbrückenschaltungen können Dioden antiparallel zu den Schaltelementen geschaltet werden. Alternativ lassen sich für bidirektionale Anwendungen auch zwei Schalteinheiten verwenden, d.h. für jede Energieübertragungsrichtung eine gesonderte Schalteinheit.

Es lässt sich auch die in Figur 1 gezeigte Schaltung verwenden, wobei die Bauteile für die dritte Phase jedoch bei der zweiphasigen Übertragung bzw. bei der DC Übertragung nicht verwendet werden.

Die Schaltung der Figur 1 kann auch für eine zweiphasige Übertragung verwendet werden.

Bei einer DC Übertragung werden bspw. die IGBT's T42 und T43 nicht verwendet. Genauer gilt, dass die IGBT's T42, T43 zwar nicht als IGBT's verwendet werden, wohl aber die nicht gezeichneten, integrierten Freilaufdioden. Die IGBT's T41 und T44 werden dagegen synchron angesteuert. Abhängig vom Puls- Pausenverhältnis lässt sich bspw. ein konstanter Ladestrom einregeln. Falls die Spannung des Zielakkus nicht genau bekannt ist, wird eine Stromregelung als sinnvoller angesehen. Alternativ lässt sich aber auch eine DC - Spannung vorgegebe- ner Höhe an den Kontakten K41 und K42 erzeugen. Im Fall einer DC Übertragung kann der Akkumulator A42 im Zielfahrzeug 42 direkt mit den Kontakten K41 und K42 verbunden werden.

Figur 4 zeigt eine Schaltungsanordnung 80 für eine einphasige Übertragung mit drei Halbbrücken HB1 bis HB3, wobei jeweils zwei Halbbrücken HB1 bis HB3 parallel zueinander geschaltet werden. Die Schaltungsanordnung 80 stimmt bspw. mit der an Hand der Figur 1 erläuterten Schaltungsanordnung des Quellfahrzeugs 10 überein, insbesondere beim Erzeugen von zweipha- sigen Wechselstrom bzw. von Gleichstrom. Ein Umschalter Ol liegt mit seinem Mittelanschluss fest am Mittelpunkt der Halbbrücke HB3 aus den IGBT's T5 und T6. Der Mittelpunkt des Umschalters Dl liegt damit an einem Schaltungsknoten, der dem Schaltungsknoten N5 entsprechen würde. Jedoch wird keine dritte Phase bzw. Leitung aus dem Quell- fahrzeug geführt, was sich bspw. durch Verwendung eines weiteren Trennschalters erreichen lässt. Ein erster wahlweise mit dem Hittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Umschalters Dl liegt an einem Schaltungsknoten N81, der dem Schaltungsknoten N3 entspricht. Ein zweiter wahlweise mit dem Hittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Dmschalters Ul liegt an einem Schaltungsknoten N81, der dem Schaltungsknoten N4 entspricht.

Der Umschalter Dl kann insbesondere elektromechanisch reali- siert werden oder durch zwei elektronische Schalteinheiten realisiert sein, insbesondere durch zwei IGBT's oder durch zwei FET's bzw. MOSFET's.

Der Umschalter U1 verbindet bspw. abwechselnd den Mittelan- schluss mit dem Schaltungsknoten N81 und dem Schaltungsknoten N82, wodurch sich bei dauernder Nutzung der Halbbrücken HB1 bis HB3 die folgende Schalttabelle ergibt:

Halbbrücke HB1 HB2 HB3

tl N81 N82 N81

t2 N81 N82 N82

Somit sind zu einer ersten Zeitspanne t eine Parallelschaltung der Halbbrücken HB1 und HB3 sowie die Halbbrücke HB2 ak- tiv. Danach sind in einer zweiten Zeitspanne t die Halbbrücke HB1 und eine Parallelschaltung der Halbbrücken HB2 und HB3 aktiv. Bspw. wird bei einer 50 Hz bzw. 60 Hz Wechselspannung mit dieser Frequenz zwischen den Zeitspannen t1, t2 umgeschaltet.

Somit sind immer zwei der Halbbrücken HB1 bis HB3 parallel geschaltet, was die Leistungsbelastung und die thermische Belastung der Halbbrücken HB1 bis HB3 verringert.

Figur 5 zeigt eine Schaltungsanordnung 90 für eine einphasige Übertragung mit drei Halbbrücken HB1 bis HB3, wobei jeweils nur zwei Halbbrücken der drei Halbbrücken HB1 bis HB3 verwendet werden. Die Schaltungsanordnung 90 stimmt bspw. mit der an Hand der Figur 1 erläuterten Schaltungsanordnung des

Quellfahrzeugs 10 überein, insbesondere beim Erzeugen von zweiphasigen Wechselstrom bzw. von Gleichstrom.

Ein Umschalter U2 liegt mit seinem Mittelanschluss fest am Mittelpunkt der Halbbrücke HB3 aus den IGBT's T5 und T6. Der Mittelpunkt des Umschalters U2 liegt damit an einem Schaltungsknoten, der dem Schaltungsknoten N5 entsprechen würde. Jedoch wird keine dritte Phase bzw. Leitung aus dem Quellfahrzeug geführt, was sich bspw. durch Verwendung eines weiteren Trennschalters erreichen lässt. Ein erster wahlweise mit dem Hittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Umschalters U2 liegt an einem Schaltungsknoten N91, der dem Schaltungsknoten N3 entspricht. Ein zweiter wahlweise mit dem Hittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Umschalters U2 liegt an einem Schaltungsknoten N92, der dem Schaltungsknoten N4 entspricht. Der Umschalter U2 kann insbesondere durch zwei elektronische Schalteinheiten realisiert sein, insbesondere durch zwei IGBT's oder durch zwei FET's.

Der Umschalter U2 verbindet bspw. abwechselnd den Mittelan- schluss mit dem Schaltungsknoten N91 und dem Schaltungsknoten N92, wodurch sich bei abwechselnder Nutzung der Halbbrücken HB1 bis HB3 die folgende Schalttabelle ergibt:

In einer Zeitspanne t1 sind damit die Halbbrücken HB1 und HB2 aktiv. Die Halbbrücke HB3 wird in der Zeitspanne t1 nicht genutzt.

In einer Zeitspanne t2 sind die Halbbrücken HB2 und HB3 aktiv. Die Halbbrücke HB1 wird in der Zeitspanne t2 nicht genutzt.

In einer Zeitspanne t3 sind die Halbbrücken HB1 und HB3 aktiv. Die Halbbrücke HB2 wird in der Zeitspanne t2 nicht ge- nutzt.

Bspw. wird bei einer 50 Hz bzw. 60 Hz Wechselspannung mit dieser Frequenz zwischen den Zeitspannen t1, t2 und t3 umgeschaltet.

Somit pausiert immer eine der Halbbrücken HB1 bis HB3, was die Leistungsbelastung und die thermische Belastung der Halb- brücken HB1 bis HB3 verringert. Die Halbbrücke HB1 wird nur am Schaltungsknoten N91 betrieben. Die Halbbrücke HB2 wird nur am Schaltungsknoten N92 betrieben. Die Halbbrücke HB3 wird an beiden Schaltungsknoten N91, N92im Wechsel betrieben. Figur 6 zeigt eine Schaltungsanordnung 98 für eine einphasige Übertragung mit drei Halbbrücken HB1 bis HB3, wobei jeweils nur zwei Halbbrücken HB1 bis HB3verwendet werden und ein zyklischer Wechsel stattfindet. Dieses Verfahren hat zwar einen höheren Hardwareaufwand, kann aber auch Vorteile bieten. Die Schaltungsanordnung 98 stimmt bspw. mit der an Hand der Figur 1 erläuterten Schaltungsanordnung des Quellfahrzeugs 10 über- ein, insbesondere beim Erzeugen von zweiphasigen Wechselstrom bzw. von Gleichstrom.

Ein Umschalter U10 liegt mit seinem Mittelanschluss fest am Mittelpunkt der Halbbrücke HB1 aus den IGBT's T1 und T2. Ein erster wahlweise mit dem Mittelanschluss verbindbarer Ar- beitsanschluss des Umschalters U10 liegt an einem Schaltungsknoten N101, der an die Spule L1 angeschlossen ist. Ein zweiter wahlweise mit dem Mittelanschluss verbindbarer Arbeitsan- schluss des Umschalters U2 liegt an einem Schaltungsknoten N102, der an die Spule L2 angeschlossen ist.

Ein Umschalter U11 liegt mit seinem Mittelanschluss fest am Mittelpunkt der Halbbrücke HB2 aus den IGBT's T3 und T4. Ein erster wahlweise mit dem Mittelanschluss verbindbarer Ar- beitsanschluss des Umschalters U11 liegt an dem Schaltungsknoten N101. Ein zweiter wahlweise mit dem Mittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Umschalters U11 liegt an dem Schaltungsknoten N102.

Ein Umschalter U12 liegt mit seinem Mittelanschluss fest am Mittelpunkt der Halbbrücke HB3 aus den IGBT's T5 und T6. Ein erster wahlweise mit dem Mittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Umschalters U12 liegt an dem Schaltungs- knoten N101. Ein zweiter wahlweise mit dem Mittelanschluss verbindbarer Arbeitsanschluss des Umschalters U12 liegt an einem Schaltungsknoten N102.

Die Umschalter U10, U11 und U12 sind jeweils insbesondere durch zwei elektronische Schalteinheiten realisiert sein, insbesondere durch zwei IGBT's oder durch zwei FET's.

Die Umschalter U10, U11 und U12 können so betätigt werden, dass die Halbbrücken HB1 bis HB3 immer paarweise im zykli- sehen Wechsel aktiv sind und sich die folgenden Schaltmodi ergeben:

In einer Zeitspanne tl sind damit die Halbbrücken HB1 und HB2 aktiv. Die Halbbrücke HB3 wird in der Zeitspanne tl nicht genutzt. Die Halbbrücke HB1 ist am Schaltungsknoten N101 aktiv und die Halbbrücke HB2 ist am Schaltungsknoten N102 aktiv in der Zeitspanne tl.

In einer Zeitspanne t2 sind die Halbbrücken HB2 und HB3 aktiv. Die Halbbrücke HB1 wird in der Zeitspanne t2 nicht genutzt. Die Halbbrücke HB2 ist am Schaltungsknoten N101 aktiv und die Halbbrücke HB3 ist am Schaltungsknoten N102 aktiv in der Zeitspanne t2.

In einer Zeitspanne t3 sind die Halbbrücken HB1 und HB3 aktiv. Die Halbbrücke HB2 wird in der Zeitspanne t2 nicht ge- nutzt. Die Halbbrücke HB3 ist am Schaltungsknoten N101 aktiv und die Halbbrücke HB2 ist am Schaltungsknoten N102 aktiv in der Zeitspanne t3.

Bspw. wird bei einer 50 Hz bzw. 60 Hz Wechselspannung mit dieser Frequenz zwischen den Zeitspannen t1, t2 und t3 umgeschaltet.

Somit pausiert wiederum immer eine der Halbbrücken HB1 bis HB3, was die Leistungsbelastung und die thermische Belastung der Halbbrücken HB1 bis HB3 verringert.

Andere Schaltmodi der Halbbrücken HB1 bis HB3 sind ebenfalls möglich.

Figur 7 zeigt ein Ladekabel 110 für eine Ladehilfe zwischen zwei Elektroautos, nämlich einem Quellfahrzeug 100 und einem Zielfahrzeug 102. Das Quellfahrzeug 100 enthält eine Anschlussvorrichtung AVI, die bspw. einen Standard für Ladestationen bzw. für die damit zu ladenden Fahrzeuge erfüllt. Das Zielfahrzeug 102 enthält eine Anschlussvorrichtung AV2, die denselben oder einen anderen Standard für Ladestationen erfüllt.

Das Kabel 110 hat eine Anschlussvorrichtung 112, die mit der Anschlussvorrichtung AVI verbunden wird. Am anderen Ende hat das Kabel 110 eine Anschlussvorrichtung 114 die mit der Anschlussvorrichtung AV2 verbunden wird.

Die Anschlussvorrichtungen 112 und 114 können gleich aufgebaut sein. Alternativ werden Anschlussvorrichtungen 112 und 114 mit voneinander verschiedenem Aufbau verwendet. Es kann somit einen Satz von zueinander verschiedenen Ladekabeln 110 geben.

Das Quellfahrzeug 100 ist bspw. wie das Quellfahrzeug 10 bzw. 40 aufgebaut und enthält eine Steuervorrichtung 120, die der Ladestationseinheit LSI bzw. LS2 entspricht. Das Zielfahrzeug 102 ist bspw. wie das Zielfahrzeug 12 bzw. 42 aufgebaut. Somit erbringt die Steuervorrichtung 120 die folgenden Funktionen:

- Erzeugen der Spannung bzw. des Stroms für den Ladevorgang, und

- Nachbilden der Ladeinfrastruktur/Ladestation/Ladesäule zum Zielfahrzeug 102 hin. Figur 8 zeigt ein Ladekabel 210 mit Ladebox 222 für eine Ladehilfe zwischen zwei Elektroautos, nämlich einem Quellfahrzeug 200 und einem Zielfahrzeug 202.

Das Quellfahrzeug 200 enthält eine Anschlussvorrichtung AV3, die bspw. einen Standard für Ladestationen bzw. für die damit zu ladenden Fahrzeuge erfüllt. Das Zielfahrzeug 202 enthält eine Anschlussvorrichtung AV4, die denselben oder einen anderen Standard für Ladestationen erfüllt.

Das Kabel 210 hat eine Anschlussvorrichtung 212, die mit der Anschlussvorrichtung AV3 verbunden wird. Am anderen Ende hat das Kabel 210 eine Anschlussvorrichtung 214 die mit der Anschlussvorrichtung AV4 verbunden wird.

Die Anschlussvorrichtungen 212 und 214 können gleich aufge- baut sein. Alternativ werden Anschlussvorrichtungen 212 und 214 mit voneinander verschiedenem Aufbau verwendet. Es kann somit einen Satz von zueinander verschiedenen Ladekabeln 210 geben. Die Ladebox 222 ist im Ladekabel 210 zwischen den Anschlussvorrichtungen 212 und 214 angeordnet. Alternativ kann die Ladebox 222 auch Bestandteil einer der Anschlussvorrichtungen 212 und 214 sein oder sogar Bestandteil beider Anschlussvorrichtungen 212 und 214. Die Ladebox 220 kommuniziert mit ei- ner Steuereinheit 220 im Quellfahrzeug und bildet zum Zielfahrzeug 202 hin die Ladeinfrastruktur nach, z.B. eine Ladestation oder eine Ladesäule, insbesondere in Hinblick auf die zu sendenden und zu empfangenen Daten bzw. Nachrichten gemäß dem vom Zielfahrzeug 202 benötigten Ladeverfahren.

Das Quellfahrzeug 200 ist bspw. wie das Quellfahrzeug 10 bzw. 40 aufgebaut und enthält eine Steuervorrichtung 220, die Aufgaben der Ladestationseinheit LS1 bzw. LS2 übernimmt, insbesondere mit Hinblick auf die Ansteuerung der Schalteinheit 14 bzw. 44. Das Zielfahrzeug 202 ist bspw. wie das Zielfahrzeug 12 bzw. 42 aufgebaut. Somit erbringt die Steuervorrichtung 220 die folgende Funktion:

- Erzeugen der Spannung bzw. des Stroms für den Ladevorgang. Die Ladebox 222 erbringt dagegen die Funktion:

- Nachbilden der Ladeinfrastruktur/Ladestation/Ladesäule zum Zielfahrzeug 202 hin. Die Ladebox 222 kann mindestens eines oder alle der folgenden Elemente enthalten:

- einen Startschalter zum Beginnen des Ladevorgangs,

- einen Endeschalter zum Beenden des Ladevorgangs,

- eine Anzeigeinheit zum Anzeigen der übertragenen Ladeleistung,

- Bedienelement zum Einstellen eines maximalen Ladestroms bzw. eines Ladestroms, einer Ladezeit usw., und

- Schutzelemente zur Stromunterbrechung im Fehlerfall (Sicherung) - wenn z.B. im Quellfahrzeug der Umrichter durchlegieren würde, könnte so ein hoher Ausgleichsstrom auch im Zielfahrzeug begrenzt werden, um Brandgefahr, Explosion einer Batterie etc. zu vermeiden.

Zusätzlich können an der Ladebox auch Steckdosen zum Betreiben von elektrischen Haushaltsgeräten, elektrischem Werkzeug {Bohrmaschine, Schleifgerät, Säge usw.) oder anderer elektronischer Geräte vorgesehen sein.

Zusammenfassend gilt also, dass ein Quellfahrzeug angegeben wird, dass insbesondere mit unverändertem Aufbau alle in den Ausführungsbeispielen angesprochenen Lademodi erbringen kann, d.h. insbesondere dreiphasiges Wechselstromladen, einphasiges Wechselstromladen und Gleichstromladen. Zweiphasiges Wechselstromladen kann zusätzlich oder alternativ ebenfalls möglich sein.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen kön- nen vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.