DE112017004238T5

DE112017004238T5 - Ladeanschlüsse mit integrierten, kontaktlosen Kommunikationseinheiten

Info

Publication number: DE112017004238T5
Application number: DE112017004238.0T
Authority: DE
Inventors: Roger D. Isaac
Original assignee: Keyssa Systems Inc
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2019-05-16
Also published as: US20180062454A1; US20200044493A1; US11427097B2; CN109643871B; US20180062420A1; WO2018039476A1; WO2018039474A1; US10882408B2; CN109643871A; US10468919B2

Abstract

Die hierin erörterten Ausführungsformen beziehen sich auf Ladeanschlüsse für Elektrofahrzeuge mit integrierten kontaktlosen Kommunikationseinheiten (CCUs). Die Ladeanschlüsse für Elektrofahrzeuge umfassen Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, die auf eine Weise miteinander gekoppelt werden können, dass ein konsistenter und zuverlässiger Betrieb kontaktloser Kommunikationen und Energieübertragung ermöglicht wird. Der Verbinder integriert Energie und Ausrichtung derart, dass, wenn zwei Verbinderanordnungen miteinander gekoppelt werden, Leistungsverbindungen in Verbindung mit dem Aufbau von kontaktlosen Kommunikationsverbindungen zwischen wechselseitigen CCUs in beiden Verbinderanordnungen hergestellt werden. Die feste Ausrichtung der Verbinderanordnungen stellt sicher, dass kontaktlose Kommunikationskanäle, die sich zwischen den Verbinderanordnungen erstrecken, ausgerichtet sind, so dass ein konsistenter und zuverlässiger Betrieb kontaktloser Kommunikationen möglich ist. Die CCUs, die kontaktlose Kommunikationen leiten, können in den Verbinderanordnungen an festgelegten Positionen integriert sein, die ermöglichen, dass CCUs einer Verbinderanordnung mit CCUs einer anderen Verbinderanordnung ausgerichtet werden, wenn sie miteinander gekoppelt sind.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Application No. 62/378,904 , eingereicht am 24. August 2016, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft Ladeanschlüsse und insbesondere Ladeanschlüsse, die kontaktlose Kommunikationen mit extrem hoher Frequenz („EHF“) enthalten.
HINTERGRUND
Ein Plug-in-Elektrofahrzeug, wie dieser Begriff hier verwendet wird, ist ein vollelektrisches oder hybrides Elektrofahrzeug, das aufgeladen werden kann, indem es an eine Ladestation angeschlossen wird, allgemein bekannt als Elektrofahrzeug-Versorgungsequipment („EVSE“). Ein „leitfähiger Ladekoppler“ kann verwendet werden, um eine elektrische Energiequelle an das elektrische System eines Elektrofahrzeugs anzuschließen, um die Fahrzeugbatterie aufzuladen. Der Zweck des Kopplers besteht darin, Energie zu übertragen, um die Batterie zu laden und andere elektrische Systeme des Fahrzeugs zu betreiben, und um einen zuverlässigen Erdungspfad des Equipments zwischen dem Fahrzeug und dem Versorgungsequipment herzustellen. Das Fahrzeug ist typischerweise mit einem eingebauten Ladegerät ausgestattet, das dazu in der Lage ist, Energie aus einem einphasigen Wechselstromversorgungsnetz aufzunehmen, den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und die Versorgungsspannung auf einen Pegel zu regeln, der eine verwaltete Laderate basierend auf den Batterielade-Akzeptanzeigenschaften zulässt.
Viele Fahrzeuge sind mit vielen Sensoren und Rechenleistung ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, eine beträchtliche Datenmenge zu sammeln. Es kann wünschenswert sein, dass diese Daten aus dem Fahrzeug heruntergeladen werden, während sie mit dem EVSE verbunden sind.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen, die hierin erörtert werden, beziehen sich auf Ladeanschlüsse für Elektrofahrzeuge mit integrierten kontaktlosen Kommunikationseinheiten (CCUs). Die Ladeanschlüsse für Elektrofahrzeuge umfassen Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, die auf eine Weise miteinander gekoppelt werden können, dass ein konsistenter und zuverlässiger Betrieb kontaktloser Kommunikationen und Stromübertragung ermöglicht wird. Der Verbinder integriert Energie und Ausrichtung derart, dass, wenn zwei Verbinderanordnungen miteinander gekoppelt werden, Leistungsverbindungen in Verbindung mit dem Aufbau von kontaktlosen Kommunikationsverbindungen zwischen den zugehörigen CCUs in beiden Verbinderanordnungen hergestellt werden. Die feste Ausrichtung der Verbinderanordnungen stellt sicher, dass kontaktlose Kommunikationskanäle, die sich zwischen den Verbinderanordnungen erstrecken, ausgerichtet sind, so dass ein konsistenter und zuverlässiger Betrieb kontaktloser Kommunikationen möglich ist. Die CCUs, die kontaktlose Kommunikationen leiten, können in den Verbinderanordnungen an festgelegten Positionen integriert sein, die ermöglichen, dass CCUs einer Verbinderanordnung mit CCUs einer anderen Verbinderanordnung ausgerichtet werden, wenn sie miteinander gekoppelt werden.
In einer Ausführungsform wird ein Elektrofahrzeug-Versorgungsequipment (EVSE) zur Verwendung mit einem Fahrzeug bereitgestellt. Das EVSE kann einen Kommunikationsschaltkreis, einen Datenspeicher, einen Steuerschaltkreis und einen ersten Anschlussverbinder umfassen, der betriebsfähig ist, mit einem zweiten Anschlussverbinder eine Schnittstelle zu bilden, der mit dem Fahrzeug im Zusammenhang steht. Der erste Verbinder umfasst ein Gehäuse mit einer ausrichtenden Außenfläche, welche die Schnittstelle zwischen dem ersten Anschlussverbinder und dem zweiten Anschlussverbinder auf eine Ausrichtung einschränkt, einen oder mehrere Verbinder, die betriebsfähig sind, mechanisch mit einem oder mehreren wechselseitigen Verbindern im zweiten Anschlussverbinder gekoppelt zu werden, und mindestens eine kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU), die eine kontaktlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen der mindestens einen CCU des zweiten Anschlussverbinders herzustellen, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind. Nachdem der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, ist die Steuerschaltung dazu betriebsfähig, Fahrzeugprotokolldaten vom Fahrzeug über die kontaktlose Kommunikationsverbindung zu empfangen, nachdem das EVSE beim Fahrzeug authentifiziert ist.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Elektrofahrzeug-Ausführungsform bereitgestellt. Das Elektrofahrzeug kann Sensoren, Systemkomponenten, einen Datenspeicher, einen Steuerschaltkreis und einen ersten Anschlussverbinder umfassen, der betriebsfähig ist, mit einem zweiten Anschlussverbinder, der mit einem externen System im Zusammenhang steht, eine Schnittstelle zu bilden. Der erste Verbinder kann ein Gehäuse mit einer ausrichtenden Außenfläche, die die Schnittstelle zwischen dem ersten Anschlussverbinder und dem zweiten Anschlussverbinder auf eine Ausrichtung einschränkt, einen oder mehrere Verbinder, die betriebsfähig sind, mechanisch mit einem oder mehreren wechselseitigen Verbindern im zweiten Anschlussverbinder gekoppelt zu werden, und mindestens eine kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU), die eine kontaktlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen der mindestens einen CCU des zweiten Anschlussverbinders herstellt, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, umfassen. Nachdem der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, ist die Steuerschaltung dazu betriebsfähig, um Fahrzeugprotokolldaten aus dem Datenspeicher über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an das externe System zu übertragen.
Ein besseres Verständnis der Art und der Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsformen kann durch Bezug auf die verbleibenden Abschnitte der Beschreibung und die Zeichnung erzielt werden.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Kommunikationssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht ein Kommunikationssystem, welches zwei elektronische Vorrichtungen enthält, welche miteinander über zwei oder mehrere kontaktlose Kommunikationsverbindungen kommunizieren, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
3 ist eine Seitenansicht von einer beispielhaften EHF Kommunikationsschaltung, welche eine vereinfachte Ansicht von einigen strukturellen Bauteilen zeigt;
4 zeigt eine vereinfachte und veranschaulichende EHF CCU, die an einem Substrat angebracht ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
5 zeigt eine weitere vereinfachte und veranschaulichende EHF CCU, die an einem Substrat angebracht ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
6 veranschaulicht eine IC Packung, die auf einer Leiterplatine angebracht ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
7 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Kommunikation zwischen einem Sender und einem Empfänger darstellt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
8 zeigt eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Kommunikation zwischen einem Paar von Sendern und Empfängern darstellt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
9 zeigt eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines falsch ausgerichteten Paares von Sendern und Empfängern darstellt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
10A - 10C zeigen verschiedene veranschaulichende Verbinder-Ausführungsformen, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen;
11 zeigt, dass die Verbinder symmetrisch oder asymmetrisch sein können, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen;
12 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm von Strukturen, die über einen Verbinder miteinander gekoppelt sein können, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
13 zeigt ein veranschaulichendes System, das eine Ladestation und ein Fahrzeugtransportsystem enthalten kann, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
14 zeigt veranschaulichende Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, die dem J1772-Standard entsprechen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
15 zeigt veranschaulichende Querschnittsansichten der Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
16A und 16B zeigen veranschaulichende Querschnittsansichten und Draufsichten von Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
17A und 17B zeigen veranschaulichende Vorderansichten und Draufsichten von Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, die einem Typ 2 Elektrofahrzeug-Ladestecker Standard entsprechen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
18 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Fahrzeugsystem darstellt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
19 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm von einem Abschnitt eines Fahrzeugs, der sich auf die Verwendung eines Datenspeichers bezieht, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
20 zeigt einen veranschaulichenden Prozess in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform; und
21 zeigt einen weiteren veranschaulichenden Prozess in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.

GENAUE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden veranschaulichende Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung deutlicher beschrieben, in welcher veranschaulichende Beispiele gezeigt sind. Tatsächlich können die offenbarten Kommunikationssysteme und Verfahren in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sollten nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen eingeschränkt angesehen werden. Ähnliche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf ähnliche Elemente.
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein durchgängiges Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen zu geben. Der Fachmann wird realisieren, dass diese verschiedenen Ausführungsformen lediglich veranschaulichend sind und nicht als auf irgendeine Art und Weise einschränkend beabsichtigt sind. Dem Fachmann werden beim Studium dieser Beschreibung leicht weitere Ausführungsformen einfallen.
Zusätzlich sind aus Gründen der Klarheit nicht alle der routinemäßigen Merkmale der hier beschriebenen Ausführungsformen gezeigt oder beschrieben. Der Fachmann wird leicht anerkennen, dass bei der Entwicklung von irgendeiner solchen aktuellen Ausführungsform zahlreiche ausführungsspezifische Entscheidungen erforderlich sein können, um spezifische Entwurfsaufgaben zu erzielen. Diese Entwurfsaufgaben werden von einer Ausführungsform auf eine andere und von einem Entwickler auf einen anderen variieren. Darüber hinaus wird anerkannt werden, dass ein solcher Entwicklungsaufwand komplex und zeitraubend sein kann, jedoch nichtsdestotrotz eine routinemäßige Entwicklung sein wird, welche der Fachmann, welcher diese Beschreibung liest, vornimmt.
In der heutigen Gesellschaft und in der allgegenwärtigen Rechenumgebung werden zunehmend modulare und tragbare elektronische Vorrichtungen mit hoher Bandbreite verwendet. Die Sicherheit und Stabilität einer Kommunikation zwischen und innerhalb dieser Vorrichtungen sind hinsichtlich ihres Betriebes wichtig. Um verbesserte sichere Kommunikationen mit hoher Bandbreite bereitzustellen, können die eindeutigen Fähigkeiten einer drahtlosen Kommunikation zwischen elektronischen Vorrichtungen und zwischen Teilschaltkreisen innerhalb von jeder Vorrichtung bei innovativen und nützlichen Anordnungen verwendet werden.
Solche Kommunikation kann zwischen Funkfrequenz-Kommunikationseinheiten auftreten, und Kommunikation bei sehr nahen Abständen kann unter Verwendung von EHF Frequenzen (typischerweise 30-300 GHz) in einer EHF Kommunikationseinheit erzielt werden. Ein Beispiel einer EHF Kommunikationseinheit ist ein EHF Kommunikationsverbindung-Chip. Über die Beschreibung hinweg werden die Wortlaute Kommunikationsverbindung-Chip und Kommunikationsverbindung-Chip-Packung dazu verwendet, um auf EHF Antennen Bezug zu nehmen, welche in IC Packungen eingebettet sind. Kommunikationsverbindung-Chips sind ein Beispiel von einer Kommunikationsvorrichtung, ebenso als eine kontaktlose Kommunikationseinheit, eine kontaktlose Kommunikations-Transceiver-Einheit (CCTU oder EHF XCVR) bezeichnet.
Der Wortlaut „Transceiver“ kann sich auf eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine integrierte Schaltung („IC“) beziehen, welche einen Übertrager (Tx) und einen Empfänger (Rx) enthält, so dass die integrierte Schaltung dazu verwendet werden kann, um eine Information, wie beispielsweise Daten, sowohl zu übertragen als auch zu empfangen. Ein solcher Transceiver kann hier als eine CCU oder eine EHF XCVR bezeichnet werden. Im Allgemeinen kann ein Transceiver in einem Halbduplex-Modus (abwechselnde Übertragung und Empfang), einem Vollduplex-Modus (gleichzeitiges Übertragen und Empfangen) operieren, oder als Übertrager oder Empfänger konfiguriert sein. Ein Transceiver kann separate integrierte Schaltungen für Übertragungs- und Empfangsfunktionen enthalten. Die Wortlaute „kontaktlos“, „gekoppeltes Paar“ und „Kopplung bei enger Nähe“, wie hier verwendet, beziehen sich auf elektromagnetische (EM) Verbindungen anstelle von elektrischen (drahtgebunden, kontaktbasierend) Verbindungen und einer Signalübertragung zwischen Einheiten (wie beispielsweise Vorrichtungen). Wie hier verwendet, kann sich der Wortlaut „kontaktlos“ auf ein trägerunterstütztes, dielektrisches Kopplungssystem beziehen. Die Verbindung kann durch die Nähe von einer Vorrichtung zu einer zweiten Vorrichtung bestätigt werden. Mehrere kontaktlose Übertrager und Empfänger können einen kleinen Raum belegen. Eine mittels Elektromagnetismus aufgebaute kontaktlose Verbindung kann eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung sein, im Gegensatz zu einer drahtlosen Verbindung, welche typischerweise an mehrere Punkte ausstrahlt.
Die durch die EHF XCVRs ausgegebene RF-Energie, wie hier beschrieben, kann dazu entworfen sein, um sich an verschiedene Anforderungen anzuschließen, welche durch eine oder mehrere Regierungen oder ihre Behörden angeordnet sind. Beispielsweise kann das FCC die Anforderungen einer Zertifizierung zur Übertragung von Daten in einem RF-Frequenzband vorschreiben.
„Standards“ und zugehörige Ausdrücke, wie beispielsweise „basierend auf Standards“, „Schnittstellen basierend auf Standards“, „Protokoll basierend auf Standards“, „Schnittstellenprotokolle“ und dergleichen, können sich auf bekannte Schnittstellenstandards beziehen, welche USB (zum Beispiel USB 2, USB 3, USB 3/2 oder USB OTG), DisplayPort (DP), Thunderbolt, HDMI, SATA/SAS, PCIe, Ethernet SGMII, Hypertransport, Quickpath, I2S, GPIO, I2C und ihre Erweiterungen oder Revisionen enthalten können, wobei nicht hierauf eingeschränkt. Beispielsweise kann sich der Wortlaut „Schnittstellenprotokoll“ auf jenes Protokoll beziehen, welches durch ein System dazu verwendet wird, um mit einem weiteren System zu kommunizieren. Als ein spezifisches Beispiel kann das Schnittstellenprotokoll, welches durch ein System verwendet wird, ein USB-Schnittstellenprotokoll sein; so dass das System gemäß den Regeln kommunizieren kann, welche durch USB-Kommunikationen reguliert werden.
Wenn Daten zwischen EHF Kommunikationseinheiten übertragen werden, sind die Übertragungsgeschwindigkeit und -qualität optimal, wenn ein Rx in dem Signalpfad platziert wird, wo der Tx eine maximale Signalstärke ausstrahlt. Somit wird eine höhere Datenübertragungseffizienz realisiert, wenn der Rx und Tx in Relation zueinander korrekt ausgerichtet sind. Zusätzlich kann durch die Verwendung einer reflektierenden Linse in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Ausführungsformen ferner die Effizienz der Datenübertragung erhöht werden, indem die Ausbreitung der EM-Signalenergie fokussiert wird.
1 veranschaulicht ein Kommunikationssystem 100, bei welchem zwei elektronische Vorrichtungs-Teilsysteme oder Vorrichtungen 102 und 122 über zumindest eine kontaktlose Kommunikationsverbindung 150 miteinander kommunizieren können. Die Daten können in zumindest eine Richtung übertragen werden, nämlich von der ersten Vorrichtung 102, welche als eine Quelle zum Senden der zu übertragenden Daten betrachtet werden kann, an die zweite Vorrichtung 122, welche als ein Ziel zum Empfangen der zu übertragenden Daten betrachtet werden kann. Unter Bezugnahme auf 1 kann die Datenübertragung von der ersten Vorrichtung 102 an die zweite Vorrichtung 122 beschrieben werden. Es sollte jedoch verständlich sein, dass die Daten alternativ oder zusätzlich von der zweiten Vorrichtung 122 (welche zum Beispiel als eine Quelle zum Senden der Daten dient) an die erste Vorrichtung 102 (welche zum Beispiel als ein Ziel zum Empfangen der Daten dient) übertragen werden können, und dass die Information ebenso in beide Richtungen zwischen den Vorrichtungen 102 und 122 im Verlaufe einer vorgegebenen Kommunikationssitzung ausgetauscht werden kann.
Zur veranschaulichenden Klarstellung werden die Vorrichtungen 102 und 122 als Spiegelbilder zueinander beschrieben, wobei es jedoch verständlich sein sollte, dass die zwei Vorrichtungen 102 und 122 zueinander unterschiedlich sein können. Beispielsweise kann eine der Vorrichtungen ein Laptop-Computer oder ein Surface-Computer sein, während die andere Vorrichtung ein Mobiltelefon oder eine weitere tragbare Vorrichtung sein kann. Einige Beispiele von elektronischen Vorrichtungen, welche durch die hier offenbarten Techniken Vorteile erzielen können, können Mobiltelefone (oder Handgeräte oder Smartphones), Computer, Docks (zum Beispiel Docking-Stationen), Laptops, Tablets oder vergleichbare elektronische Vorrichtungen, um nur einige aufzuzählen, umfassen.
Die erste elektronische Vorrichtung 102 kann ein Host-System 104 und eine kontaktlose Kommunikationseinheit 106 enthalten, welche als eine EHF Kontaktlos-Kommunikationseinheit, ein Smart-Kontaktlos-Verbinder, ein Kommunikations-Teilsystem, ein Smart-Verbinder, ein Kontaktlos-Verbinder oder lediglich als ein Verbinder 106 bezeichnet werden kann. Die Einheit 106, welche mit der ersten Vorrichtung 102 in Zusammenhang steht, kann im Allgemeinen dazu in der Lage sein, zumindest eines durchzuführen aus Aufbauen und Verwalten einer Operation einer kontaktlosen Verbindung 150 mit einer Einheit 126 der zweiten Vorrichtung 122, Überwachen und Modifizieren von Daten, welche durch die Einheit 106 auf der Verbindung 150 durchlaufen, und/oder Bilden einer Schnittstelle mit dem Host-System 104 und Bereitstellen einer Anwendungsunterstützung hierfür. Diese Funktionen der Einheit 106, im Hinblick auf eine Interaktion mit der Verbindung 150, den Daten und dem Host-System 104, können im Folgenden beschrieben und ausgearbeitet werden und in dieser Beschreibung detaillierter diskutiert werden.
Die Einheit 106, welche mit der ersten Vorrichtung 102 in Zusammenhang steht, kann einige oder alle der folgenden Elemente enthalten: elektrische Schnittstelle 108, Prozessor 110 und zugehöriger Speicher 112, Steuerschaltungen 114, Messschaltungen 116, einen oder mehrere Transceiver 118 und/oder einen oder mehrere Transducer 119. Der Betrieb dieser verschiedenen Elemente (108 - 119) kann im Folgenden beschrieben und ausgearbeitet werden und in dieser Beschreibung detaillierter diskutiert werden.
Die zweite elektronische Vorrichtung 122 kann ein Host-System 124 und eine kontaktlose Kommunikationseinheit 126 enthalten, welche als eine EHF Kontaktlos-Kommunikationseinheit, ein Smart-Kontaktlos-Verbinder, ein Kommunikations-Teilsystem, ein Smart-Verbinder, ein Kontaktlos-Verbinder oder lediglich als ein Verbinder 126 bezeichnet werden kann. Der Verbinder 126, welcher mit der zweiten Vorrichtung 122 in Zusammenhang steht, kann im Allgemeinen dazu in der Lage sein Aufbauen und Verwalten einer Operation einer kontaktlosen Verbindung 150 mit der Einheit 106 der ersten Vorrichtung 102, Überwachen und Modifizieren von Daten, welche durch die Einheit 126 auf der Verbindung 150 durchlaufen, und/oder Bilden einer Schnittstelle mit dem Host-System 124 und/oder Bereitstellen einer Anwendungsunterstützung hierfür. Diese Funktionen der Einheit 126, im Hinblick auf eine Interaktion mit der Verbindung 150, den Daten und dem Host-System 124, können im Folgenden beschrieben und ausgearbeitet werden und in dieser Beschreibung detaillierter diskutiert werden.
Die Einheit 126, welche mit der ersten Vorrichtung 122 in Zusammenhang steht, kann einige oder alle der folgenden Elemente enthalten: eine elektrische Schnittstelle 128, Prozessor 130 und zugehöriger Speicher 132, Steuerschaltungen 134, Messschaltungen 136, einen oder mehrere Transceiver 138 und/oder einen oder mehrere Transducer 139. Der Betrieb dieser verschiedenen Elemente (128 - 139) kann im Folgenden beschrieben und ausgearbeitet werden und in dieser Beschreibung detaillierter diskutiert werden.
Die Einheiten 106 und 126 können ohne Eingriff durch Host-Prozessoren (zum Beispiel Prozessoren von jeweils den Host-Systemen 104 und 124) operieren und/oder können die Steuerung von jeweils den Host-Systemen 104 und 124 oder Abschnitten hiervon übernehmen. Die Einheiten 106 und 126 können Anwendungen öffnen bzw. aktivieren, Status bzw. Leistungspegel, Verbindungsparameter, Datentypen, eine Information auf Vorrichtungen bzw. Systemen, welche verbunden sind, eine Inhaltsinformation, eine Menge und einen Typ von übertragenen Daten zurückgeben, einschließlich einer Vorrichtungskonfiguration, basierend auf einem Verbindungstyp, einer Verbindungsverwaltung, einer Quoten-Information, einer Kanalsteuerung, und dergleichen.
Die gestrichelten Rechtecke, welche (zum Beispiel in 1) um die Einheiten 106 und 126 gezeigt sind, können lediglich eine „Partitionierung“ von Funktionen darstellen, welche die Einheiten 106 und 126 von jeweils den Host-Systemen 104 und 124 trennen (zum Beispiel unterscheiden). Die Antennen, die (zum Beispiel symbolisch als Transducer 119 und 139) außerhalb der gestrichelten Rechtecke gezeigt sind, können derart betrachtet werden, dass sie innerhalb der Funktionsblöcke der Einheiten 106 und 126 vorliegen, wobei sie jedoch entweder innerhalb oder außerhalb eines Kommunikations-Chips angeordnet sein können, welcher den kontaktlosen Verbinder bildet (zum Beispiel zum Empfangen von EHF Kontaktlossignalen von einer weiteren Antenne bzw. einem Transducer (zum Beispiel über die Verbindung 150)). Die gestrichelten Rechtecke, welche (zum Beispiel in 1) um die Einheiten 106 und 126 gezeigt sind, können ebenso nicht-leitende Barrieren (zum Beispiel Gehäuse, Einschließungen oder dergleichen, nicht gezeigt) darstellen, wie beispielsweise Gehäuse aus Kunststoff oder Acryl für die Einheiten 106 und 126, oder können ebenso jeweils gesamte Vorrichtungen 102 und 122 umfassen, wie hier zuvor beschrieben.
Die elektrischen Schnittstellen 108 und 128 können einen oder mehrere Kommunikationsanschlüsse bzw. Kommunikationskanäle enthalten, um mit einem jeglichen geeigneten Abschnitt bzw. Abschnitten von jeweils den Host-Systemen 104 und 124 zu kommunizieren. Die Host-Systeme 104 und 124 können ihre eigenen Prozessoren und einen zugehörigen Schaltkreis enthalten (wie zum Beispiel im Folgenden im Hinblick auf 2 beschrieben, jedoch nicht in 1 gezeigt). Wie erwähnt, können die Vorrichtungen 102 und 122 als „Spiegelbilder zueinander beschrieben werden, wobei es jedoch verständlich sein sollte, dass die zwei Vorrichtungen 102 und 122 und/oder die zwei Host-Systeme 104 und 124 zueinander unterschiedlich sein können. Beispielsweise kann eine bzw. eines der Vorrichtungen oder Host-Systeme ein Laptop-Computer sein, während die weitere Vorrichtung bzw. das weitere Host-System ein Mobiltelefon oder ein Adapter für ein Mobiltelefon sein kann. Einige Beispiele von elektronischen Vorrichtungen, welche durch die hier offenbarten Techniken Vorteile erzielen können, können Mobiltelefone (oder Handgeräte oder Smartphones), Computer, Docks (zum Beispiel Docking-Stationen), Laptops, Tablets oder vergleichbare elektronische Vorrichtungen, um nur einige aufzuzählen, umfassen.
Die Prozessoren 110 und 130 können eingebettete Mikroprozessoren oder Mikrosteuerungen oder Zustandsmaschinen sein, können Verwaltungsbetriebssysteme (OSs) für die Verbindung laufen lassen und/oder können eingebaute Authentifikations- bzw. Verschlüsselungsmaschinen enthalten. Die Prozessoren 110 und 130 können, entweder alleine oder in Kombination mit weiteren hier dargestellten Elementen, dazu betriebsfähig sein, um die Kommunikationsverbindung zu verwalten, die durch die Einheiten und über die Kommunikationsverbindung durchlaufenden Daten zu überwachen, und/oder eine Anwendungsunterstützung für ein Host-System bereitzustellen, oder eine oder mehrere Zustandsmaschinen auszuführen, oder Variationen hiervon, wie anhand der mehreren funktionalen Beschreibungen, wie hier dargelegt, offensichtlich werden kann. Im weiteren Sinne können die Einheiten 106 und 126 dazu in der Lage sein, eine oder mehrere von (zumindest einer) der verschiedenen Funktionen, wie hier beschrieben, durchzuführen.
Der Speicher 112 und 132 kann ein jeglicher geeigneter Speicher sein, wie beispielsweise ein Arbeitsspeicher (RAM), ein nicht-flüchtiger RAM (NVRAM, wie beispielsweise ein Flash-Speicher) oder dergleichen, und kann Register enthalten, welche eine Konfiguration, einen Status, Zulassungen, Inhaltszulassungen, Schlüssel zur Authentifikation bzw. Verschlüsselung, eine oder mehrere Anwendungen (zum Beispiel Software und/oder Firmware zur Verwendung durch den Prozessor 110 und 130) und dergleichen enthalten.
Die Steuerschaltungen 114 und 134 können einen jeglichen geeigneten Schaltkreis enthalten, welcher dazu in der Lage sein kann, den Zustand der Verbindung zu überwachen und/oder um Daten gleichzeitig („on the fly“) aktiv anzuhängen oder zu verändern, wenn sie jeweils durch die Einheit 106 oder 126 durchlaufen.
Die Messschaltungen 116 und 136 können einen jeglichen geeigneten Schaltkreis enthalten, welcher dazu in der Lage sein kann, den Verbindungszustand bzw. Verbindungsstatus, den Verbindungstyp und/oder die übertragenen Daten zu beobachten (zum Beispiel zu überwachen). Es können Sensoren (nicht gezeigt) enthalten sein, um eine Signalstärke, Umgebungszustände und dergleichen zu überwachen. Es kann ein Signal-zu-Rauschen-Verhältnis als ein Indikator über die Signalqualität verwendet werden.
Die Transceiver 118 und 138 können jegliche Transceiver (und zugehörige Transducer oder Antennen 119 und 139) enthalten, welche dazu geeignet sein können, um zwischen elektrischen Signalen (zum Beispiel für das Host-System) und EM-Signalen (zum Beispiel für die kontaktlose Kommunikationsverbindung) umzuwandeln. Die Transceiver 118 und 138 können jeweils ein Halbduplex-Transceiver sein, welcher asynchron ein Basisbandsignal in einen modulierten EHF Träger umwandeln kann, welcher von einer internen oder externen Antenne (wie zum Beispiel schematisch gezeigt) ausgestrahlt werden kann, oder den Träger empfangen und demodulieren kann und das ursprüngliche Basisbandsignal reproduzieren kann. Der EHF Träger kann eine breite Vielzahl von gewöhnlich verwendeten, nicht-leitfähigen Materialien durchdringen (zum Beispiel Glas, Kunststoff, usw.).
Es ist zu verstehen, dass, wenn lediglich eine Einweg-Kommunikation erforderlich ist, wie zum Beispiel von der ersten Vorrichtung 102 an die zweite Vorrichtung 122, der Transceiver 118 durch einen Tx ersetzt werden kann, und der Transceiver 138 durch einen Rx ersetzt werden kann.
Die Übertragungsleistung und Empfangsempfindlichkeit für die Transceiver 118 und 138 kann gesteuert werden, um Effekte einer elektromagnetischen Interferenz (EMI) zu minimieren und/oder um eine FCC-Zertifizierung, falls notwendig, zu vereinfachen.
Die Transceiver 118 und 138 können als IC-Chips implementiert sein, umfassend einen Tx, einen Rx und zugehörige Bauteile. Der bzw. die Transceiver-Chips können auf eine herkömmliche Art und Weise paketiert sein, wie beispielsweise in einem Ball Grid Array (BGA)-Format. Die Antenne kann in die Paketierung integriert sein oder kann hinsichtlich der Paketierung extern vorliegen oder kann in dem Chip selber einbezogen sein. Eine beispielhafte Einheit 106, 126 kann einen, zwei oder mehrere Transceiver-Chips enthalten. Einige Merkmale oder Charakteristiken der Transceiver 118 und 138 können einen Signalpfad mit kurzer Latenzzeit, Multi-Gigabit-Datenraten, Verbindungserfassung und/oder Verbindungstraining enthalten. Die durch die Transceiver 118 und 138 übertragenen Signale können auf eine jegliche geeignete Art und Weise moduliert werden, um die von einer Vorrichtung zur weiteren Vorrichtung übertragenen Daten zu übermitteln, wobei hier einige nicht-einschränkende Beispiele hiervon dargelegt sind. Die Modulation kann eine OOK (Ein/Aus-Umschaltung), ASK (Amplitudentastung), PSK (Phasentastung), QPSK (Quadratur-Phasentastung), QAM (Quadratur-Amplitudenmodulation) oder weitere geeignete Modulationstechniken enthalten. Die Signale können durch einen Transceiver (zum Beispiel Transceiver 118) codiert und paketiert und übertragen werden, und durch einen weiteren Transceiver (zum Beispiel Transceiver 138) empfangen und entpackt und decodiert werden. Es kann bzw. können eine Out-off-Band Signalisierung oder weitere geeignete Techniken dazu verwendet werden, um eine Information zu übermitteln, welche sich von den Daten unterscheidet oder sich hierauf bezieht, welche zwischen den zwei Vorrichtungen übertragen werden.
Die Transceiver 118 und 138 oder individuelle Übertrager und Empfänger, welche als Chips implementiert sein können, können Serienprodukte sein, so dass die Chips und ihre Übertragungen „gekennzeichnet“ werden können (zum Beispiel mittels Fingerabdruck), wodurch eine spätere forensische Analyse, welche zur digitalen Rechteverwaltung durchzuführen ist, ermöglicht wird. Beispielsweise kann ein geschützter (zum Beispiel Premium) Inhalt frei (zum Beispiel ungehindert) von einer Vorrichtung zu einer weiteren übertragen werden, wobei die Transaktion zu den einbezogenen spezifischen Vorrichtungen nachgespürt werden kann, so dass die Teilnehmer bei der Transaktion abrechnungspflichtig (zum Beispiel eine Rechnung ausstellen) sein können. Ein geschützter Premiuminhalt kann modifiziert werden, es können hieran Daten angehängt werden und/oder kann durch eine Chip-ID, eine Benutzer-ID oder durch weitere Mittel protokolliert werden.
Die Kommunikationsverbindung 150 kann eine kontaktlose Verbindung sein, und die erste und zweite Einheit 106 und 126 können kontaktlose Verbinder sein, wie hier beschrieben. Unterschiede zwischen den Einheiten 106 und 126, wie hier beschrieben, und herkömmlichen mechanischen Verbindern können unmittelbar offensichtlich sein, und können hier beschrieben sein. Die Einheiten können als Kommunikations-Teilsysteme von einer Host-Vorrichtung angesehen werden. In dieser Hinsicht können Unterschiede zwischen den kontaktlosen Verbindern 106 und 126, wie hier beschrieben, und Steuerungen, wie beispielsweise standardisierte Steuerungen, einschließlich Ethernet, in der Hinsicht nicht unmittelbar offensichtlich sein, als dass beide einen Datenfluss zwischen einem Host-System und einer Kommunikationsverbindung handhaben können. Jedoch kann ein Unterschied zwischen den kontaktlosen Verbindern, wie hier beschrieben, und beispielhaften standardisierten Steuerungen dahingehend sein, dass die kontaktlosen Verbinder, wie hier beschrieben, beide die kontaktlose Kommunikationsverbindung aufbauen können und Daten von einem Host-System direkt auf der kontaktlosen Kommunikationsverbindung übertragen können, ohne dass beispielsweise mechanische Verbinder und/oder ein Kabel zwischengeschaltet sind, welche ein elektrisches Übertragungsmedium anstelle von einem RF Medium verwenden. Weitere Unterschiede können in der Art und Weise gemacht werden, als das die kontaktlosen Verbinder, wie hier beschrieben, dazu in der Lage sein können, unabhängig vom und/oder transparent zum Host-System zu operieren, ohne dass eine Kenntnis oder Interaktion von einem Host erforderlich ist.
Die Datenübertragung zwischen den elektronischen Vorrichtungen 102 und 122 kann über eine kontaktlose RF EM Kommunikationsverbindung 150 implementiert werden, welche im Wesentlichen gänzlich durch die Einheiten 106 und 126 von jeweils der ersten und zweiten Vorrichtung 102 und 122 gehandhabt werden kann. Die Signale, welche zwischen den Einheiten 106 und 126 der Vorrichtungen 102 und 122 ausgetauscht werden, können elektromagnetisch über ein nicht-elektrisches (zum Beispiel dielektrisches) Medium auftreten, wie zum Beispiel ein Luftspalt, ein Wellenleiter, Kunststoffe (zum Beispiel Polyethylen, thermoplastische Polymere, Poly-Vinyliden-Di-Fluorid, Fluorpolymere, ABS und weitere Kunststoffe), einschließlich Kombinationen dieser Materialien. Das EHF Signal kann durch weitere dielektrische Materialien übertragen werden, wie beispielsweise Karton. Das EHF Signal kann durch eine Abfolge von unterschiedlichen dielektrischen Materialen und/oder Wellenleitern übertragen werden. Alternativ können die Signale mittels einer Schlitzantenne in einem leitfähigen Medium übertragen werden, wobei die Schlitzantenne die kontaktlose Konnektivität in einer gewünschten Richtung ausrichten kann. Es kann eine Vorrichtung (zum Beispiel zumindest der kontaktlose Verbinder) im Wesentlichen vollständig durch ein leitfähiges Medium umgeben sein, welches sich an einer anderen Position befindet, an welcher es gewünscht sein kann, eine EHF Strahlung von einer Partnervorrichtung (zum Beispiel zumindest der kontaktlose Verbinder hiervon) auszusenden und/oder zu empfangen, welche ebenso ähnlich im Wesentlichen vollständig durch ein leitfähiges Medium umgeben sein kann.
Aufgrund der hohen Datenrate, welche durch die EHF kontaktlose Kommunikationseinheit ermöglicht wird, können große Datendateien, wie beispielsweise Spielfilme, Audio, Vorrichtungsbilder, Betriebssysteme und dergleichen, im Gegensatz zu bestehenden Technologien, wie beispielsweise NFC (Nahfeldkommunikationen), in sehr kurzen Zeitperioden übertragen werden. In einem Beispiel kann eine 1-Gigabyte-Datendatei in gerade mal zwei Sekunden übertragen werden. Die elektromagnetische Kommunikation kann typischerweise über einen Luftspalt stattfinden, der auf einen kurzen Bereich eingeschränkt sein kann, wie beispielsweise 0-5 cm. Ein dielektrisches Medium, wie beispielsweise eine dielektrische Kopplung, kann dazu verwendet werden, um den Bereich der kontaktlosen Verbindung zwischen den Vorrichtungen 102 und 122 auf mehrere Zentimeter, Meter oder mehr zu erweitern.
Es sollte verständlich sein, dass bei dieser und bei weiteren Ausführungsformen von kontaktlosen Verbindungen, wie hier beschrieben, ein gesamthaftes Kommunikationssystem als eine Kombination von kontaktlosen und physischen Verbindungen implementiert sein kann. Ferner können einige der hier beschriebenen Techniken beim Übertragen von Daten über eine physikalische Verbindung angewendet werden. Bei einer solchen Verbindung kann der Transceiver Daten an ein Kabel kontaktlos übertragen, welches als ein physikalischer Leiter für die Daten dienen kann.
Eine oder beide Vorrichtungen 102 und 122 kann bzw. können zwei oder mehrere Transceiver haben. Das Vorliegen von zwei oder mehreren Transceivern kann eine Rückführschleife, einen Vollduplex-Betrieb unterstützen und/oder kann gleichzeitig eine zweite Kommunikationsverbindung aufbauen (zum Beispiel zur Kommunikation mit dem Host-System). Ein beispielhafter „Datenfluss“ kann wie folgt ablaufen: Daten, welche von dem Host-System 104 stammen, oder Daten, welche von der Einheit 106 stammen, können durch die Einheit 106, über ihren Transceiver 118 und Transducer 119, der Kommunikationsverbindung 150 bereitgestellt werden. Die Daten können durch oder über die Kommunikationsverbindung 150 passieren. Die Daten, welche durch den Transducer 139 und Transceiver 138 der Einheit 126 von der Kommunikationsverbindung 150 empfangen werden, können dem Host-System 124 bereitgestellt werden oder können in der Einheit 126 verbleiben. Die Daten können in der umgekehrten Richtung übertragen werden, und zwar vom Host-System 124 über die Einheit 126, oder von der Einheit 126 stammen, auf der kontaktlosen Verbindung 150 an die Einheit 106 übertragen werden, welche die Daten an das Host-System 104 überführen kann. Obwohl nicht gezeigt, kann jede der Einheiten 106 und 126 einen oder mehrere geeignete Busse zur Kommunikation von Daten und/oder Leistung zwischen verschiedenen Bauteilen 108 - 119 und/oder zwischen verschiedenen Bauteilen 128 - 139 enthalten.
2 veranschaulicht ein Kommunikationssystem 200, bei welchem zwei elektronische Vorrichtungs-Teilsysteme oder Vorrichtungen 210 und 220 miteinander über zwei oder mehrere kontaktlose Kommunikationsverbindungen kommunizieren können, gemäß einer Ausführungsform. Das System 200 kann in vielerlei Hinsicht ähnlich dem System 100 sein, wobei aus Gründen der veranschaulichenden und vereinfachten Beschreibung gezeigt ist, dass jede Vorrichtung zwei EHF Kommunikationseinheiten enthalten kann. Darüber hinaus kann eine jegliche EHF Kommunikationseinheit im System 200 gleich oder im Wesentlichen gleich einer jeglichen EHF Kommunikationseinheit im System 100 sein. Somit ist in 2 eine weiter vereinfachte Darstellung der Einheiten 106 und 126 gezeigt. Falls notwendig, kann jede Vorrichtung mehrere EHF Kommunikationseinheiten enthalten. Die erste Vorrichtung 210 kann eine EHF Kommunikationseinheit 212, EHF Kommunikationseinheit 214 und ein Host-System 216 enthalten. Die EHF Kommunikationseinheiten 212 und 214 können über einen oder mehrere drahtgebundene Pfade 213 direkt miteinander verbunden werden. Das Host-System 216 kann mit den EHF Kommunikationseinheiten 212 und 214 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können die EHF Kommunikationseinheiten 212 und 214 miteinander über das Host-System 216 kommunizieren. In weiteren Ausführungsformen kann das Host-System 216 dazu in der Lage sein, ein Signal auf zumindest einem der drahtgebundenen Pfade 213 anzutreiben. Ähnlich kann die zweite Vorrichtung 220 eine EHF Kommunikationseinheit 222, EHF Kommunikationseinheit 224 und ein Host-System 226 enthalten. Die EHF Kommunikationseinheiten 222 und 224 können über einen oder mehrere drahtgebundene Pfade 223 direkt miteinander verbunden werden. Das Host-System 226 kann mit den EHF Kommunikationseinheiten 222 und 224 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können die EHF Kommunikationseinheiten 222 und 224 miteinander über das Host-System 226 kommunizieren. In weiteren Ausführungsformen kann das Host-System 226 dazu in der Lage sein, ein Signal auf zumindest einem der drahtgebundenen Pfade 223 anzutreiben. Die Host-Systeme 216 und 226 können ähnlich den Host-Systemen 104 und 124 sein, wobei beide einen Schaltkreis enthalten, welcher hinsichtlich ihrer jeweiligen Teilsysteme oder Vorrichtungen spezifisch ist, und es dadurch den Teilsystemen oder Vorrichtungen 210 und 220 ermöglicht ist, hinsichtlich ihrer beabsichtigten Funktionalität zu operieren. In einer weiteren Ausführungsform können die drahtgebundenen Pfade 213 und 223 anstelle dessen EHF kontaktlose Kommunikationsverbindungen sein.
In einigen Ausführungsformen kann jede der EHF Kommunikationseinheiten 212, 214, 222 und 224 gleich der zuvor beschriebenen EHF Kommunikationseinheit 106 oder 126 sein. Somit können die EHF Kommunikationseinheiten 212, 214, 222 und 224 Transceiver enthalten, welche dazu in der Lage sein können, dazu konfiguriert zu sein, um EHF Signale zu übertragen und/oder zu empfangen. Beispielsweise, in einem Ansatz, können die Einheiten 212 und 224 dazu konfiguriert sein, um EHF Signale zu empfangen, und können die Einheiten 214 und 222 dazu konfiguriert sein, um EHF Signale zu übertragen. Somit, in diesem Ansatz, kann eine kontaktlose Kommunikationsverbindung 230 zwischen den EHF Kommunikationseinheiten 222 und 212 vorliegen, und kann eine kontaktlose Kommunikationsverbindung 232 zwischen den EHF Kommunikationseinheiten 214 und 224 vorliegen. Wie gezeigt, können die Einheiten 212 und 222 zusammen als ein gekoppeltes Paar von Einheiten arbeiten, welche über die Verbindung 230 kommunizieren können, und können die Einheiten 214 und 224 zusammen als ein weiteres gekoppeltes Paar von Einheiten arbeiten, welche über die Verbindung 232 kommunizieren können. Wenn eine oder mehrere zusätzliche gekoppelte Paare von Einheiten im System 200 aufzunehmen sind, können dann ebenso zusätzliche Kommunikationsverbindungen vorliegen.
Nachdem die EHF kontaktlosen Kommunikationseinheiten über ihre jeweiligen Zustandsmaschinen fortschreiten und die Verbindungen aufbauen, und die Daten nicht länger über die Verbindungen kommuniziert werden müssen, können die Einheiten in einen Energiesparzustand oder einen Datentransport-Leerlaufzustand eintreten, und zwar in Abhängigkeit davon, ob sie als eine Tx- oder Rx-Einheit implementiert sind. Der Energiesparzustand kann es einer EHF Kommunikationseinheit ermöglichen, selektiv einen Schaltkreis abzuschalten, nachdem die EHF Kommunikationsverbindung aufgebaut wurde, wenn keine Daten über die Verbindung zu kommunizieren sind. Die Tx-Einheit kann ein „Aufrechterhalten“-Signal an die Rx-Einheit übertragen, um zu verhindern, dass sie eine Auszeit nimmt und aus ihrem Energiesparzustand austritt. Die Rx-Einheit kann periodisch eingeschaltet werden, um zu überwachen, ob die Tx das „Aufrechterhalten“-Signal sendet. Die Tx- und Rx-Einheiten können in einen neuen Zustand (zum Beispiel ein Datentransportzustand) übergehen, wenn sie hierzu Anweisungen empfangen. Als ein spezifisches Beispiel kann eine Einrichtung einen EHF Transceiver und einen Steuerschaltkreis enthalten. Der Steuerschaltkreis kann dazu betriebsfähig sein, den Aufbau von einer EHF Kommunikationsverbindung mit einer weiteren Einrichtung zu steuern, indem eine Zustandsmaschine ausgeführt wird, welche von einem Zustand auf einen weiteren Zustand übergehen kann, und zwar in Reaktion auf die Erfüllung von irgendeinem einer Mehrzahl von Zuständen, die EHF Kommunikationsverbindung mit der Einrichtung aufbauen, um eine Übertragung oder einen Empfang von Daten selektiv zu ermöglichen, nachdem die EHF Kommunikationsverbindung mit der Einrichtung aufgebaut sein kann, ein Nicht-Vorliegen von Daten, welche über die EHF Kommunikationsverbindung kommuniziert werden, überwachen, und in einen Energiesparzustand eintreten, und zwar in Reaktion auf das überwachte Nicht-Vorliegen von Daten, welche über die EHF Kommunikationsverbindung kommuniziert werden, bis die Zustandsmaschine in einen neuen Zustand übergeht.
Beide Vorrichtungen 210 und 220 haben die Fähigkeit zum Steuern einer Aktivierung und Deaktivierung der Verbindungen, welche zwischen den zwei Vorrichtungen vorliegen. Wenn beispielsweise die Verbindungen in einem Energiesparmodus sind, und sich die Vorrichtung 210 zu dem Wunsch entscheidet, die Daten an die Vorrichtung 220 zu übertragen, kann die Vorrichtung 210 einen Signalzustand auf einem der Stifte von einer ihrer EHF Einheiten ändern, um den Ruhezustand zu beenden und in einen aktiven Datentransport-Bereitschaftszustand überzugehen. In Reaktion auf die Änderung des Signalzustands kann sie ein Signal über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an ihre gegengelagerte EHF Einheit übertragen, welche aus ihrem Energiezustand austreten kann und in einen aktiven Datentransportzustand eintreten kann. Zusätzlich kann die gegengelagerte EHF Einheit einen weiteren Schaltkreis innerhalb der Vorrichtung 220 darüber informieren, dass ein eingehender Datenverkehr beginnen wird, und dass jegliche geeignete Änderungen wirksam werden, so dass die Daten korrekt gehandhabt werden können. Beispielsweise, im Kontext von verschiedenen, hier beschriebenen Ausführungsformen, wenn die gegengelagerte EHF Einheit in einer Adaptervorrichtung enthalten ist, welche elektrisch mit einer Benutzervorrichtung gekoppelt ist, kann die gegengelagerte EHF Einheit ein Signal bereitstellen, welches bei einem Adapter-Schaltkreis hervorruft, eine aktive Verbindung auszuschalten, durch welche ein Speicher mit der Benutzervorrichtung gekoppelt ist, und eine Verbindung zu aktivieren, durch welche der Speicher mit der EHF Einheit gekoppelt wird.
3 zeigt eine Seitenansicht von einer beispielhaften EHF Kommunikationsschaltung 300, welche eine vereinfachte Ansicht von einigen strukturellen Bauteilen zeigt. Wie dargestellt, kann die Kommunikationsschaltung eine integrierte Schaltungspackung 301 enthalten, welche eine Matrize 302, welche auf einer Schaltplatine (PCB) 303 eingerichtet ist, einen Leiterrahmen (nicht gezeigt), einen oder mehrere leitfähige Verbinder, wie beispielsweise Verbindungsdrähte 304, einen Transducer, wie beispielsweise eine Antenne 306, und ein Verkapselungsmaterial 308 enthält.
Die Matrize 302 kann einen jeglichen geeigneten Aufbau haben, konfiguriert als eine miniaturisierte Schaltung auf einem geeigneten Matrizensubstrat (engl.: die substrate), und in der Funktion äquivalent zu einem Bauteil ist, wie beispielsweise ein Chip oder eine integrierte Schaltung (IC). Das Matrizensubstrat kann unter Verwendung eines jeglichen geeigneten Halbleitermaterials ausgebildet sein, wie beispielsweise Silizium, wobei nicht hierauf eingeschränkt. Die Matrize 302 kann in elektrischer Verbindung mit dem Leiterrahmen eingerichtet sein. Der Leiterrahmen kann eine jegliche geeignete Anordnung von elektrisch leitfähigen Leitungen sein, welche dazu konfiguriert sind, es einer oder mehreren weiteren Schaltungen zu ermöglichen, sich operativ mit der Matrize 302 zu verbinden. Die Leitungen des Leiterrahmens können in einem Leiterrahmensubstrat eingebettet sein oder hierin fixiert sein. Das Leiterrahmensubstrat kann unter Verwendung eines jeglichen geeigneten Isoliermaterials ausgebildet sein, welches dazu konfiguriert ist, die Leitungen in einer vorbestimmten Anordnung im Wesentlichen zu halten.
Ferner kann die elektrische Kommunikation zwischen der Matrize 302 und den Leitungen des Leiterrahmens durch ein jegliches geeignetes Verfahren unter Verwendung von leitfähigen Verbindern, wie beispielsweise ein oder mehrere Verbindungsdrähte 304, erreicht werden. Die Verbindungsdrähte 304 können dazu verwendet werden, um Punkte auf einer Schaltung der Matrize 302 mit entsprechenden Leitungen auf dem Leiterrahmen elektrisch zu verbinden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Matrize 302 umgedreht werden, und enthalten leitfähige Verbinder Erhebungen oder Matrizen-Lötbälle anstelle von Verbindungsdrähten 304, welches als eine im Allgemeinen als eine Flip-Chip-Anordnung bekannte Anordnung konfiguriert sein kann. Der Transducer 306 kann eine jegliche geeignete Struktur sein, welche dazu konfiguriert ist, um zwischen elektrischen und elektromagnetischen Signalen umzuwandeln. In einigen Ausführungsformen ist der Transducer 306 eine Antenne. Der Transducer 306 kann in Verbindung mit dem Schaltkreis auf der Matrize 302 dazu konfiguriert sein, in einem EHF Spektrum zu operieren, und kann dazu konfiguriert sein, elektromagnetische Signale zu übertragen und/oder zu empfangen, mit anderen Worten als ein Übertrager, ein Empfänger oder ein Transceiver. In einer Ausführungsform kann der Transducer 306 als ein Teil des Leiterrahmens aufgebaut sein. Die IC Packung 301 kann mehr als einen Transducer 306 enthalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der Transducer 306 durch ein jegliches geeignetes Verfahren von der Matrize 302 getrennt sein, jedoch hiermit operativ verbunden sein, und kann angrenzend zu der Matrize 302 positioniert sein. Beispielsweise kann der Transducer 306 unter Verwendung von Verbindungsdrähten mit der Matrize 302 verbunden sein. Alternativ, in einer Flip-Chip-Konfiguration, kann der Transducer 306 ohne die Verwendung der Verbindungsdrähte mit der Matrize 302 verbunden sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Transducer 306 auf der Matrize 302 oder auf der PCB 303 angeordnet sein.
Das Verkapselungsmaterial 308 kann die verschiedenen Bauteile der IC Packung 301 in fixierten relativen Positionen halten. Das Verkapselungsmaterial 308 kann ein jegliches geeignetes Material sein, welches dazu konfiguriert ist, den elektrischen und elektronischen Bauteilen der IC Packung eine elektrische Isolierung und einen physikalischen Schutz zu bieten. Beispielsweise kann das Verkapselungsmaterial 308 eine Gussmasse, Glas, Kunststoff oder Keramik sein. Das Verkapselungsmaterial 308 kann in einer jeglichen geeigneten Form ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Verkapselungsmaterial 308 in der Form eines rechteckigen Blocks sein, welcher alle Bauteile der IC Packung, mit Ausnahme der nicht-verbundenen Leitungen des Leiterrahmens, verkapselt. Es können eine oder mehrere externe Verbindungen mit weiteren Schaltkreisen oder Bauteilen ausgebildet sein. Beispielsweise können die externen Verbindungen Ball-Felder und/oder externe Lötbälle zur Verbindung mit einer Schaltplatine enthalten.
Die IC Packung 301 kann auf einer Verbinder-PCB 303 eingerichtet sein. Die Verbinder-PCB 303 kann eine oder mehrere laminierte Schichten 312 enthalten, wobei eine hiervon eine PCB-Erdungsebene 310 sein kann. Die PCB-Erdungsebene 310 kann eine jegliche geeignete Struktur sein, welche dazu konfiguriert ist, um Schaltkreisen und Bauteilen auf der IC Packung eine elektrische Erdung bereitzustellen. Durch die Platzierung der Erdungsebene bei einem geeigneten Abstand zu der Antenne kann das elektromagnetische Strahlungsmuster von dem Substrat nach außen gerichtet werden.
4 zeigt eine vereinfachte und veranschaulichende EHF CCU 400, welche auf einem Substrat 410 eingerichtet ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die CCU 440 kann einen Transducer 402 enthalten, welcher dazu entworfen ist, um kontaktlos EHF Signale in Richtung eines Signalpfades 420 zu übertragen. Der Pfad 420 ragt in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche 411 des Substrats 410 vor. In anderen Worten, ragt der Pfad 420 in die Y-Achse Richtung vor. Die Richtung des Signalpfades 420 ist lediglich veranschaulichend. Beispielsweise kann der Signalpfad in eine jegliche geeignete Richtung ausgerichtet sein. Beispielsweise zeigt 5 eine vereinfachte und veranschaulichende EHF CCU 500 welche, auf einem Substrat 510 eingerichtet ist. Die CCU 500 kann einen Transducer 502 enthalten, welcher dazu entworfen ist, um kontaktlos EHF Signale in die Richtung eines Signalpfades 520 zu übertragen. Der Pfad 520 ragt in eine Richtung vor, welche koplanar zur Oberfläche 511 des Substrats 510 ist. Mit anderen Worten, ragt der Pfad 520 in die X-Achse Richtung vor.
Somit, obwohl es wünschenswert sein kann, dass die EHF Signale entlang eines gewünschten Signalpfades (wie beispielsweise ein Pfad 420 oder 520) übertragen werden, kann eine ungerichtete, sich frei ausbreitende EHF Signalenergie in alle Richtungen ausgestrahlt werden, woraus Strahlungsmuster resultieren, welche nicht auf den gewünschten Signalpfad beschränkt sind. Eine ungerichtete Übertragung von EHF Signalen in ungewünschte Richtungen kann ein Übersprechen hervorrufen. Ein solches Übersprechen kann über die Luftschnittstelle, innerhalb von Schaltungsplatinen und/oder innerhalb von Vorrichtungsgehäusen vorliegen. Zusätzlich kann eine ungerichtete Übertragung von EHF Signalen ebenso zu reduzierter Signalstärke führen, wodurch es möglicherweise schwieriger wird, dass empfangende CCUs die EHF Signale empfangen.
6 veranschaulicht eine IC Packung 604, welche auf der PCB 602 eingerichtet ist. In weiteren Implementierungen können jedoch mehr als eine IC Packung auf der gleichen PCB 602 eingerichtet sein. Das Kommunikationsmodul 600 kann Teil eines Kommunikationssystems von einer Vorrichtung sein, beispielsweise ein Computer, ein Mobiltelefon, ein Tablet, ein Kiosk oder eine weitere Vorrichtung bzw. ein System. Eine Signalleitstruktur 606 erstreckt sich von der PCB 602 nach oben. Das Kommunikationssystem kann dazu konfiguriert sein, um eine drahtlose Kommunikation unter Verwendung von einer oder mehreren IC Packungen bereitzustellen. Beispielsweise kann das Kommunikationssystem zwei IC Packungen enthalten, wobei eine als ein Übertrager konfiguriert ist und die weitere als ein Empfänger konfiguriert ist. Das Kommunikationssystem kann mit einer Speichervorrichtung in Verbindung stehen. Somit kann das Kommunikationssystem beispielsweise Daten zwischen der Datenspeichereinheit und einer externen Vorrichtung unter Verwendung von drahtloser Kommunikation, durch die IC Packungen bereitgestellt, übertragen.
7 ist eine Seitenansicht 700, welche ein Beispiel einer Kommunikation zwischen einem Übertrager und einem Empfänger darstellt. Beispielsweise kann eine erste Vorrichtung Daten mit einer zweiten Vorrichtung austauschen. Die zwei Vorrichtungen können in Nähe zueinander positioniert sein, sodass die jeweiligen Kommunikationsmodule zum Übertragen und Empfangen von Daten zueinander ausgerichtet sind und in Reichweite stehen. Genauer gesagt, was EHF Frequenzen betrifft, können die Vorrichtungen sehr nahe zueinander stehen, um Übertragungen zu optimieren. Beispielsweise kann es notwendig sein, dass die externen Gehäuse der Vorrichtungen im physikalischen Kontakt stehen, um eine Datenkommunikation zu unterstützen.
In 7 enthält eine erste Vorrichtung ein erstes Kommunikationsmodul, welches eine Übertrager IC Packung 702 enthält, welche auf einer ersten PCB 704 positioniert ist. Die Übertrager IC Packung 702 ist durch eine erste Signalleitstruktur 706 umgeben, welche einen Kanal ausbildet. Die erste Signalleitstruktur 706 erstreckt sich zu einer Oberfläche eines ersten Gehäuses 708 der ersten Vorrichtung. Beispielsweise kann die erste Vorrichtung ein erstes Mobiltelefon sein und kann das erste Gehäuse 708 dem Außengehäuse des ersten Mobiltelefons entsprechen.
Eine zweite Vorrichtung enthält ein zweites Kommunikationsmodul, welches eine Empfänger IC Packung 710 enthält, welche auf einer zweiten PCB 712 positioniert ist. Die Empfänger IC Packung 710 ist durch eine zweite Signalleitstruktur 714 umgeben, welche einen Kanal ausbildet. Die zweite Signalleitstruktur 714 erstreckt sich zu einer Oberfläche eines zweiten Gehäuses 716 der zweiten Vorrichtung. Beispielsweise kann die zweite Vorrichtung ein zweites Mobiltelefon sein und kann das zweite Gehäuse 716 dem Außengehäuse des zweiten Mobiltelefons entsprechen.
Wie durch das Schaubild 700 veranschaulicht, sind die erste Signalleitstruktur 706 und die zweite Signalleitstruktur 714 ausgerichtet, und stehen Außenflächen des ersten Gehäuses 708 und des zweiten Gehäuses 716 in einem physikalischen Kontakt, um minimale Kommunikationsdistanz und Interferenz bereitzustellen. Eine Datenübertragung von der Übertrager IC Packung 702 durchläuft entlang der ersten Signalleitstruktur 706 und der zweiten Signalleitstruktur 714 zur Empfänger IC Packung 710.
8 zeigt eine Seitenansicht 800, in welcher ein Beispiel einer Kommunikation zwischen einem Paar von Übertragern und Empfängern veranschaulicht ist. Das Schaubild 800 enthält einen Abschnitt von einer ersten Vorrichtung 802 und einer zweiten Vorrichtung 804. Die erste Vorrichtung 802 enthält eine erste Übertrager IC Packung 806 und eine erste Empfänger IC Packung 808, eingerichtet auf einer ersten PCB 810. Sowohl die erste Übertrager IC Packung 806 als auch die erste Empfänger IC Packung 808 sind durch eine jeweilige erste Signalleitstruktur 812 umschlossen. Die erste Signalleitstruktur 812 bildet einen Kanal, welcher sich zu einer Oberfläche eines ersten Gehäuses 814 der ersten Vorrichtung 802 erstreckt. Beispielsweise kann die erste Vorrichtung 802 ein erstes Mobiltelefon sein und kann das erste Gehäuse 814 dem Außengehäuse des ersten Mobiltelefons entsprechen. Die zweite Vorrichtung 804 enthält eine zweite Übertrager IC Packung 816 und eine zweite Empfänger IC Packung 818, eingerichtet auf einer zweiten PCB 820. Sowohl die zweite Übertrager IC Packung 816 als auch die zweite Empfänger IC Packung 818 sind durch eine jeweilige zweite Signalleitstruktur 822 umschlossen. Die zweite Signalleitstruktur 822 stellt einen Kanal bereit, welcher sich zu einer Oberfläche eines zweiten Gehäuses 824 der zweiten Vorrichtung 802 erstreckt. Beispielsweise kann die zweite Vorrichtung 802 ein zweites Mobiltelefon sein und kann das zweite Gehäuse 824 dem Außengehäuse des zweiten Mobiltelefons entsprechen. Wie in 8 gezeigt, sind die ersten Signalleitstrukturen 812 und die zweiten Signalleitstrukturen 822 an beiden Seiten des jeweiligen ersten und zweiten Gehäuses 814, 824 im Wesentlichen ausgerichtet. Durch die Ausrichtung wird ein Datenübertragungsverlust von der ersten Übertrager IC Packung 806 zur zweiten Empfänger IC Packung 818 und von der zweiten Übertrager IC Packung 816 zur ersten Empfänger IC Packung 808 minimiert.
Im Gegensatz dazu ist in 9 eine Seitenansicht 900 gezeigt, welche ein Beispiel eines fehlausgerichteten Paares von Übertragern und Empfängern veranschaulicht. Genauer gesagt, veranschaulicht das Schaubild 900 den Abschnitt der ersten Vorrichtung 802 und der zweiten Vorrichtung 804 von 8, wobei die jeweiligen Signalleitstrukturen nicht zueinander ausgerichtet sind. Beispielsweise können die erste Vorrichtung 802 und die zweite Vorrichtung 804 beide Mobilvorrichtungen sein. Sobald nebeneinander platziert, um Daten zu kommunizieren, können die Vorrichtungen nicht perfekt ausgerichtet sein, welches bedeuten kann, dass die Signalleitstrukturen nicht innerhalb einer spezifizierten Toleranz zueinander ausgerichtet sind.
Beispielsweise können die Übertrager- und Empfänger IC Packungen von jeder Vorrichtung im EHF Band operieren und erfordern einen höheren Ausrichtungsgrad, um eine Signalabschwächung oder -verlust zu verhindern. In einigen Implementierungen sind die Signalleitstrukturen vorzugsweise innerhalb von 0,5 mm ausgerichtet. Somit kann sogar eine geringe Größe an Fehlausrichtung zu einem Signalverlust zwischen jeweiligen Übertragern und Empfängern der Vorrichtungen führen. Zusätzlich kann in dem in 8-9 gezeigten Beispiel eine bestimmte Ausrichtung der ersten und zweiten Vorrichtung notwendig sein, um einen jeweiligen Übertrager mit einem jeweiligen Empfänger auszurichten.
Diese Beschreibung beschreibt Verbinderstrukturen, welche eine Ausrichtung von CCUs und elektrische Verbindungen bereitstellen, um eine Energieübertragung zwischen Vorrichtungen zu ermöglichen. In einigen Implementierungen sind die Verbinder dazu konfiguriert, um eine Ausrichtung in x, y und z-Richtung in Relation zueinander bereitzustellen, und um eine entnehmbare Retention zwischen gekoppelten Verbindern bereitzustellen. Die Verbinder sind robust, einfach zu verwenden und können sicherstellen, dass kontaktlose Kommunikationen zwischen jeglichen zwei Strukturen, welche über die Verbinder miteinander gekoppelt sind, aufgebaut und beibehalten werden können. Zusätzlich sind die Verbinder kompakte Strukturen, welche Energie und Ausrichtung auf eine solche Art und Weise integrieren, dass die Fläche, welche erforderlich ist, um den Verbinder in eine Struktur oder eine Vorrichtung einzubeziehen, minimiert wird.
10A-10C zeigen unterschiedliche veranschaulichende Verbindungs-Ausführungsformen. Jede der 10A-10C zeigt eine Vorrichtung, welche über einen Verbinder eine Schnittstelle mit einer weiteren Struktur bildet, in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Ausführungsformen. Beispielsweise zeigt 10A eine Vorrichtung 1010, welche über Verbinder 1012 und 1022 mit einem Dock 1020 verbunden ist. 10B zeigt eine Vorrichtung 1030, welche über Verbinder 1032 und 1042 mit einer Vorrichtung 1040 verbunden ist. 10C zeigt eine Vorrichtung 1050, welche über Verbinder 1052 und 1062 mit einem Kabel 1060 verbunden ist.
11 zeigt, dass die Verbinder in Übereinstimmung mit hier beschriebenen Ausführungsformen symmetrisch oder asymmetrisch sein können. Symmetrische Verbinder können den Vorteil bieten, durch welchen es einem Benutzer ermöglicht wird, seine Vorrichtung mit einer weiteren Struktur ohne im Hinblick auf eine bestimmte Ausrichtung zu verbinden. Hierdurch kann das Benutzerempfinden vereinfacht werden, können jedoch zusätzliche Betrachtungen hinsichtlich des Entwurfs erforderlich sein, um sicherzustellen, dass CCUs korrekt ausgerichtet sind, unabhängig von der Verbindungsausrichtung. Zusätzlich können in symmetrischen Verbindern ein Schaltkreis, eine Software oder eine Zustandsmaschine verwendet werden, um zu bestimmen, wie die CCUs verwendet werden. Wenn beispielsweise jeder Verbinder zwei CCUs hat, wird eine Bestimmung vorgenommen, welche CCU als der Übertrager dient und welche als der Empfänger dient. Im Gegensatz dazu können asymmetrische Verbinder eine bestimmte Ausrichtung der Verbinder erfordern, um eine Vorrichtung mit einer weiteren Struktur zu verbinden. Die fixierte Ausrichtung kann jedoch Einschränkungen hinsichtlich des Ausrichtungsentwurfs bei den CCUs vereinfachen.
12 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm von einer Struktur 1200, welche einen Verbinder 1210 enthält, welcher mit einem Verbinder 1211 einer Struktur 1201 gekoppelt werden kann, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Der Verbinder 1210 ist dazu entworfen, um mit einem wechselseitigen Verbinder 1211 der Struktur 1201 eine Schnittstelle zu bilden. Der Verbinder 1210 kann eine oder mehrere CCUs 1220, eine oder mehrere physikalische Ausrichtungsstrukturen 1230, eine oder mehrere magnetische Strukturen 1240, Leistungs-/Erdungskontakte 1250, eine oder mehrere RF Abschirmungsstrukturen 1260, und eine oder mehrere Signalleitstrukturen 1270 enthalten. Die Struktur 1200 kann ebenso einen Steuerschaltkreis 1280 und eine Energiequelle 1290 enthalten. Die Strukturen 1200 und 1201 können weitere Bauteile enthalten, wobei solche Bauteile ausgelassen sind, um eine Überfüllung der Zeichnung zu vermeiden. Die Strukturen 1200 und 1201 können eine Vorrichtung (z.B. ein Telefon, Tablet, Computer), ein Dock, ein Kabel oder eine weitere geeignete Struktur, welche CCUs enthält, sein. Der Verbinder 1211 kann eine oder mehrere CCUs 1221, eine oder mehrere physikalische Ausrichtungsstrukturen 1231, eine oder mehrere magnetische Strukturen 1241, Leistungs-/Erdungskontakte 1251, eine oder mehrere RF Abschirmungsstrukturen 1261, und eine oder mehrere Signalleitstrukturen 1271 enthalten. Die Struktur 1201 kann ebenso einen Steuerschaltkreis 1281 und eine Energiequelle 1291 enthalten.
Die Struktur 1200 kann ein Gehäuse 1202 und eine bzw. mehrere Leiterplatten 1204 enthalten, und die Struktur 1201 kann ein Gehäuse 1203 und eine bzw. mehrere Leiterplatten 1205 enthalten. Die Gehäuse 1202 und 1204 können jeweils die Außengehäuse von Strukturen 1200 und 1201 darstellen. Beispielsweise können die Gehäuse 1202 und 1204 eine jegliche Kombination eines Metall- oder Plastikgehäuses, Glas und eine Einfassung enthalten. In einigen Ausführungsformen können Abschnitte des Verbinders 1210 einen Teil des Gehäuses 1202 ausbilden, und können Abschnitte des Verbinders 1211 einen Teil des Gehäuses 1203 ausbilden. Das heißt, dass bestimmte Abschnitte der Verbinder innerhalb der Gehäuse integral ausgebildet sein können, Teil der Gehäuse sind oder an dem Gehäuse angebracht sind. Beispielsweise kann bzw. können eines oder mehrere aus physikalischen Ausrichtungsstrukturen 1230, magnetischen Strukturen 1240, Leistungs-/Erdungskontakte 1250 mit dem Gehäuse 1202 integriert sein, Teil hiervon sein oder hieran angebracht sein.
Die Leiterplatten 1204 und 1205 können als Einrichtungsplattformen für Abschnitte der Verbinder 1210 und 1211 dienen. Beispielsweise kann die Leiterplatte 1204 in Relation zu einem Hauptkörper des Verbinders 1210 positioniert sein und kann CCUs 1220 und Signalleitstrukturen 1270 enthalten. Die CCUs 1220 können auf jener Seite der Leiterplatte 1204 eingerichtet sein, welche dem Verbinder 1210 zugewandt ist, und eine Signalleitstruktur 1270 kann über jeder CCU positioniert sein, sodass sie eine Distanz zwischen Leiterplatte 1204 und Verbinder 1210 überbrückt, wodurch ein EHF Pfad zwischen der CCU und dem Gehäuse 1202 bereitgestellt wird. Ein spezifisches Beispiel dieser Konfiguration ist in 19C gezeigt.
Die CCUs 1220 wurden zuvor beschrieben. Der Verbinder 1210 kann eine jegliche Anzahl von CCUs in Abhängigkeit davon enthalten, welche Kommunikationsprotokolle (z.B. USB, DisplayPort, usw.) durch den Verbinder unterstützt werden. Die CCUs 1220 können mit wechselseitigen CCUs 1221 im Verbinder 1211 kommunizieren. In einer Ausführungsform kann der Verbinder 1210 zwei CCUs enthalten, ähnlich dem Gezeigten in Vorrichtung 210 oder 220 von 2, wo eine CCU als ein Übertrager dient und die weitere CCU als ein Empfänger dient. In einer weiteren Ausführungsform kann der Verbinder 1210 lediglich eine CCU enthalten, welche Rollen zwischen Übertrager und Empfänger abwechselt, um kontaktlose Datenkommunikationen durchzuführen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Verbinder 1210 fünf CCUs enthalten, um beispielsweise DisplayPort zu unterstützen.
Die physikalische Ausrichtungsstruktur 1230 stellt eine oder mehrere physikalische Strukturen dar, welche dazu entworfen sind, um sich mit einer oder mehreren wechselseitigen physikalischen Strukturen der Vorrichtung 1201 zu paaren, und insbesondere mit wechselseitigen physikalischen Strukturen 1231 des Verbinders 1211. Die physikalischen Ausrichtungsstrukturen 1230 und 1231 können derart angeordnet sein, dass, wenn die Verbinder 1210 und 1211 zusammen eine Schnittstelle bilden, die CCUs 1220 und 1221 optimal zueinander ausgerichtet sind, um kontaktlose Kommunikationen wirksam durchzuführen. Die Leistungs- und Erdungskontakte 1250 können elektrisch und physikalisch mit Leistungs- und Erdungskontakten 1251 gekoppelt sein, wenn die Verbinder 1210 und 1211 miteinander eine Schnittstelle bilden. Zusätzlich können die magnetischen Strukturen 1240 und 1241 ebenso ausgerichtet sein, wenn die Verbinder 1210 und 1211 miteinander eine Schnittstelle bilden. Ferner können die RF Abschirmungsstrukturen 1260 und 1261 ebenso ausgerichtet sein, wenn die Verbinder 1210 und 1211 miteinander eine Schnittstelle bilden.
Das Benutzerempfinden beim Paaren der Verbinder 1210 und 1211 kann intuitiv sein, basierend auf dem Entwurf und der Konfiguration der physikalischen Ausrichtungsstrukturen 1230 und 1231 und/oder weiteren Komponenten innerhalb des Verbinders (z.B. magnetische Struktur 1240, Leistungs-/Erdungskontakte 1250, RF Abschirmungsstrukturen 1260). Beispielsweise können die physikalischen Ausrichtungsstrukturen 1230 und 1231 eine eintastende Struktur (engl.: keying structure) haben, durch welche vorgegeben ist, wie die Verbinder 1210 und 1211 gepaart werden sollten. Als ein weiteres Beispiel kann einer der Verbinder ein Stecker sein und kann der weitere eine Buchse sein.
Die magnetischen Strukturen 1240 können dazu verwendet werden, um eine jegliche von mehreren unterschiedlichen Aufgaben durchzuführen. Beispielsweise können die magnetischen Strukturen 1240 und 1241 in einer Ausführungsform dabei unterstützen, um die Ausrichtungsstrukturen 1230 beim Bilden einer Schnittstelle zwischen den Verbindern 1210 und 1211 auszurichten. In einer weiteren Ausführungsform können die magnetischen Strukturen 1240 und 1241 eine Retentionskraft bereitstellen, um die Verbinder 1210 und 1211 zusammen zu halten. In einer weiteren Ausführungsform können die magnetischen Strukturen 1240 und 1241 ebenso dazu verwendet werden, um Signale von einer Vorrichtung an eine weitere zu übertragen. Beispielsweise können die Magnete dazu verwendet werden, um anzuzeigen, dass eine Schnittstellenverbindung zwischen den Verbindern 1210 und 1211 vorgenommen wurde.
Die Leistungs- und Erdungskontakte 1251 können dazu verwendet werden, um über die Leistungs- und Erdungskontakte eine Leistung zu übertragen. Diese Kontakte basieren auf einer physikalischen Interaktion, welche die Übertragung elektrischer Signale ermöglicht. Die physikalischen Kontakte können eine jegliche geeignete Konfiguration annehmen, einschließlich beispielsweise Interferenzanpassungen, federbelastete Kontakte, Pogo-Pins, Kontakt-zu-Kontakt Patch Verbindungen, und dergleichen. Zusätzlich zur Bereitstellung von Leistung können die Leistungs- und Erdungskontakte 1250 und 1251 dazu verwendet werden, um „Verbindung ist hergestellt“ Signale an ihre jeweiligen Steuerschaltkreise bereitzustellen, wenn die Verbinder 1210 und 1211 miteinander verbunden sind.
Die RF Abschirmungsstruktur 1260 kann eine bauliche Konfiguration und Materialzusammensetzungen darstellen, durch welche es dem Verbinder 1210 ermöglicht wird, eine EHF Abschirmung darzulegen, wenn er mit dem Verbinder 1211 verbunden ist. Die EHF Abschirmung ist dazu entworfen, um eine EHF Leckage, welche von CCUs im Verlaufe einer kontaktlosen Datenübertragung ausgehen kann, zu minimieren oder vollständig zu eliminieren. Die RF-Abschirmungsstruktur 1260 und 1261 kann aus einer Kombination unterschiedlicher Materialien und Bauteilen hergestellt sein, um EHF Leckage zu minimieren oder vollständig zu eliminieren. Diese Materialien können durchlässige Materialien, welche dazu betriebsfähig sind, um eine Verbreitung von EHF Signalen zu unterstützen, reflektive Materialien, welche dazu betriebsfähig sind, um EHF Signale zu reflektieren, und absorbierende Materialien, welche dazu betriebsfähig sind, um EHF Signale zu absorbieren, enthalten. Beispiele von durchlässigen Materialien können Kunststoffe und weitere Materialien enthalten, welche elektrisch nicht leitfähig sind (d.h. dielektrisch). Reflektive Materialien können beispielsweise Metalle, Metalllegierungen und weitere Materialien enthalten, welche elektrisch leitfähig sind. Beispiele von absorbierenden Materialien können beispielsweise kohlenstoffhaltige (oder magnetische) Gummimaterialien enthalten, welche elektrisch nicht leitfähig sind, jedoch aufgrund ihrer hohen Dielektrizitätskonstante und Permeabilität eine wirksame EHF Dämpfungsresonanz darlegen. Ein spezifisches Beispiel eines absorbierenden Materials wird vertrieben als Eccosorb von Emerson & Cuming Microwave Products of Randolph, Massachusetts.
In einigen Ausführungsformen kann die RF-Abschirmungsstruktur 1260 aus nur einem der unterschiedlichen Materialtypen hergestellt sein. Beispielsweise kann die Abschirmungsstruktur 1260 nur aus dem leitfähigen Material oder nur aus dem reflektierenden Material hergestellt sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Abschirmungsstruktur 1260 aus zwei oder mehreren der unterschiedlichen Materialtypen hergestellt sein. Beispielsweise kann die Abschirmungsstruktur 1260 aus durchlässigen und reflektierenden Materialien, aus durchlässigen und absorbierenden Materialien oder aus reflektierenden und absorbierenden Materialien hergestellt sein. Als ein weiteres Bespiel kann die Abschirmungsstruktur 1260 aus durchlässigen, reflektierenden und absorbierenden Materialien hergestellt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Abschirmungsstruktur 1260 aus einem offenzelligen Material hergestellt sein. Die offenzellige Konstruktion kann dergestalt sein, dass die Zwischenräume, welche als ein Übertragungspfad dienen, einen Bruchteil der Wellenlänge von einem jeglichen EHF Signal betragen, dessen Durchlauf bestrebt wird. Falls gewünscht, kann das offenzellige Material aus einem absorbierenden Material hergestellt sein, um seine Kapazität zum Blockieren eines EHF Signal weiter zu verbessern. In einigen Ausführungsformen kann das offenzellige Material luftdurchlässig sein, jedoch hinsichtlich EHF Signale undurchlässig sein. Somit kann dessen Verwendung in Strukturen, welche elektronische Bauteile enthalten, welche eine Luftkühlung erfordern, besonders vorteilhaft sein. In einigen Ausführungsformen kann das offenzellige Material ein Schaumstoff sein, welcher an verschiedenen Stellen innerhalb einer Einhausung oder eines Verbinders als eine Flüssigkeit-/Gasmischung angelegt werden kann, welche „schwer zu erreichende“ Räume belegen kann, wodurch EHF Signal Eindämmung ermöglicht wird.
Bei einem jeglichen gekoppelten Paar von Verbindern kann die Auswahl von Materialtypen für einen ersten Verbinder gleich der für einen zweiten Verbinder sein. Alternativ braucht die Materialauswahl für beide Verbinder nicht identisch zu sein, um sicherzustellen, dass eine EHF dichte Abschirmung zwischen den zwei Verbindern vorliegt. Beispielsweise kann bei einem weiteren gekoppelten Paar von Verbindern die Auswahl von Materialtypen für eine erste Verbinderanordnung unterschiedlich sein zu einer Auswahl eines Materialtyps für eine zweite Verbinderanordnung. Somit kann, unabhängig von der Verwendung von unterschiedlichen Materialien, eine im Wesentlichen abgeschirmte Verbindung zwischen den zwei Verbindern vorliegen. In einigen Ausführungsformen können die für beide Verbinderanordnungen ausgewählten Materialien dergestalt sein, dass sie sich gegenseitig komplementieren, wenn die zwei Verbinderanordnungen miteinander gepaart sind.
Die Signalleitstrukturen 1270 können dazu betriebsfähig sein, um EM Signale durch Pfade von der CCU an die Außenseite der Vorrichtung zu leiten, und können daher Übersprechen zwischen angrenzenden Pfaden innerhalb einer Vorrichtung und über Vorrichtungen hinweg minimieren oder eliminieren. Die Signalleitstrukturen können aus einer Kombination von unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, um die Signalausbreitungsrichtung zu formen und EHF Leckage (welche Übersprechen hervorrufen kann) abzuschwächen. Diese Materialien können EHF durchlässige Materialien, welche dazu betriebsfähig sind, um eine Verbreitung von EHF Signalen zu unterstützen, EHF reflektierende Materialien, welche dazu betriebsfähig sind, um EHF Signale zu reflektieren, und EHF absorbierende Materialien, welche dazu betriebsfähig sind, um EHF Signale zu absorbieren, enthalten. Beispiele von durchlässigen Materialien können Kunststoffe und weitere Materialien enthalten, welche elektrisch nicht leitfähig sind (d.h. dielektrisch). Reflektierende Materialien können beispielsweise Metalle, Metalllegierungen, Metallschaum und weitere Materialien enthalten, welche elektrisch leitfähig sind. Absorbierende Materialien können eine leitfähige Komponente haben, oder genauer gesagt, einen Verlustmechanismus haben, welcher durch eine leitfähige oder resistive Komponente modelliert ist. Sie sind oftmals bei statischen Feldern nicht sehr leitfähig, können jedoch bei RF Frequenzen einen hohen dissipativen Verlust darlegen. Beispielsweise legen einige Klassen magnetischer Materialien aufgrund von Hystereseverlusten in ferromagnetischen Materialien einen Verlust dar. Eine EHF Dämpfung rührt nicht von der Dielektrizitätskonstante und Permeabilität her, sondern rührt von weiteren dissipativen Eigenschaften der Materialien her.
In einigen Ausführungsformen können die Signalleitstrukturen aus nur einem der unterschiedlichen Materialtypen hergestellt sein. Beispielsweise können die Signalleitstrukturen aus nur dem EHF durchlässigen Material oder aus nur dem EHF reflektierenden Material hergestellt sein. In weiteren Ausführungsformen kann die Struktur aus zwei oder mehreren der unterschiedlichen Materialtypen hergestellt sein. Beispielsweise kann ein Abschnitt aus durchlässigen Materialien hergestellt sein, und kann ein weiterer Abschnitt aus reflektiven Materialien hergestellt sein.
Die Signalleitstrukturen 1270 können derart hergestellt sein, dass sie eine jegliche geeignete Form darlegen, und können aus einer einzelnen Komponente oder mehreren Komponenten hergestellt sein. Unabhängig von der Form und Herstellungskonfiguration, kann jede Leitung zumindest eine signalfokussierende Struktur umfassen, welche einen Kanal hat, welcher innerhalb der fokussierenden Struktur vorhanden ist. Eine jegliche geeignete Form, einschließlich beispielsweise eine rechteckige, elliptische oder polygonale Form von einem jeglichen geeigneten Ausmaß, kann jeden Kanal charakterisieren. Die fokussierende Struktur kann aus einem EHF reflektierenden Material hergestellt sein, verkleidet sein oder beschichtet sein, welche gleichzeitig EHF Signale entlang des Kanals leiten kann und verhindern kann, dass diese Signale die Kanalwand durchdringen.
Zusätzlich zu der Bereitstellung von einem oder mehreren Pfaden zum Leiten von EHF Signalen, können die Leitstrukturen die EHF CCUs gegen Stöße schützen. Das heißt, dass im Verlaufe eines Ereignisses, bei dem der Vorrichtung eine Stoßenergie weitergegeben wird, wie beispielsweise ein Herunterfallen der Vorrichtung, die Leitstruktur den Stoß absorbieren kann, um zu verhindern, dass die EHF CCUs durch Energieübertragung potenziell beschädigt werden. In einer Ausführungsform kann der Stoßschutz erzielt werden, indem zumindest ein Abschnitt der Leitstruktur aus einem relativ starren Material (z.B. Kunststoff) hergestellt wird, welches die EHF CCU(s) umgibt. In einer weiteren Ausführungsform kann der Stoßschutz unter Verwendung eines relativ nachgiebigen Materials (z.B. Schaumstoff) erzielt werden, welches die EHF CCU(s) ebenso umgibt. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Kombination aus einem relativ starren und nachgiebigen Material dazu verwendet werden, um einen Schutz bereitzustellen.
Die Signalleitstrukturen können ebenso derart hergestellt sein, dass Toleranzschwankungen beim Vorrichtungs-Lagenaufbau Rechnung getragen wird. Das heißt, dass durch Schwankungen in der Komponenten-Herstellung die Lagenaufbau-Toleranzen im zusammengebauten Zustand variieren können. Beispielsweise kann die Distanz zwischen den EHF Einheiten und der Schnittstelle in Abhängigkeit von der Herstellung und Variationen in den Komponenten variieren. Bei einem Aufbau kann die Distanz x betragen, und bei einem weiteren Aufbau kann die Distanz y betragen, wobei x und y unterschiedlich sind. Die Leitstruktur kann ein nachgiebiges Material enthalten, welches dazu entworfen ist, um Schwankungen im Lagenaufbau aufzunehmen. Das nachgiebige Material kann komprimierbar sein und somit dazu in der Lage sein, um sicherzustellen, dass die Leitstruktur eine sichere und bündige Verbindung mit der Schnittstelle vornimmt.
Der Steuerschaltkreis 1280 und 1281 kann verschiedene Operationen in Bezug auf Verbindungen zwischen Vorrichtungen 1200 und 1210 durchführen, einschließlich einer Erfassung der Verbindung, Verifikation der Verbindung und Beendigung der Verbindung. Der Steuerschaltkreis 1280 und 1281 kann eine oder mehrere Überprüfungen vornehmen, um eine Kommunikation zwischen Vorrichtungen 1200 und 1201 zu autorisieren. Ferner kann der Steuerschaltkreis 1280 bestimmen, ob die Vorrichtung 1201 eine akzeptable Vorrichtung ist, sobald sie mit der Vorrichtung 1200 verbunden ist. Der Steuerschaltkreis 1280 kann das eine oder die mehreren Signale, welche von der zweiten Vorrichtung 1201 empfangen werden, wie beispielsweise von der CCU 1221, analysieren. Der Steuerschaltkreis 1281 kann die elektromagnetischen Signale, welche von der Vorrichtung 1200 oder genauer gesagt von der CCU 1220 empfangen werden, analysieren und/oder verarbeiten.
In einigen Ausführungsformen kann der Benutzer eine Position von zumindest einer der Vorrichtungen 1280 und 1281 in Relation zueinander bewegen, wenn das erzeugte elektrische EHF Signal anzeigt, dass die Verbinder 1210 und 1211 nicht ausgerichtet sind (siehe 9). Wenn die Verbinder 1210 und 1211 nicht ausgerichtet sind, kann der Steuerschaltkreis 1280 verhindern, dass die CCUs 1220 operieren und Leistung von der Energiequelle 1290 an die Vorrichtung 1201 über die Leistungs-/Erdungskontakte 1250 versorgt wird. Ferner können die Vorrichtungen 1280 und 1281 bewegt werden, bis das empfangene elektromagnetische EHF Signal anzeigt, dass die Verbinder 1210 und 1211 ausgerichtet sind (siehe 8). Wenn die Verbinder 1210 und 1211 ausgerichtet sind, kann der Steuerschaltkreis 1280 die CCUs 1220 dazu aktivieren, um zu operieren und eine Leistungsversorgung von der Energiequelle 1290 an die Vorrichtung 1201 über die Leistungs-/Erdungskontakte 1250 zu ermöglichen. Zusätzlich, wenn die Verbinder 1210 und 1211 ausgerichtet sind, kann die EHF Abschirmung, welche zwischen RF Abschirmungsstrukturen 1260 und 1261 ausgebildet ist, aufgebaut werden, um eine ungewünschte EHF Signalleckage zu verhindern.
13 zeigt ein veranschaulichendes System 1300, welches eine Ladestation 1310 und ein Fahrzeugtransportsystem 1350 enthalten kann, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die Ladestation 1310 kann einen Anschluss 1320 enthalten, welcher dazu entworfen ist, mit einem Anschluss 1360 des Fahrzeugsystems 1350 gekoppelt zu werden. Der Anschluss 1320 kann Leistungsverbinder 1322, weitere Verbinder 1324 und CCUs 1326 enthalten. Der Anschluss 1320 kann einen der bekannten Standards zur Übertragung von Ladung von einem EVSE an ein Fahrzeug ausführen, wie beispielsweise einphasige Wechselstromverbinder, wie beispielsweise ein SAE J1772, dreiphasige Wechselstromverbinder, wie beispielsweise ein Mennekes Typ 2, zusammengefasste Ladeverbinder (welche sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom-Stifte enthalten), ausschließliche Gleichstromverbinder, wie beispielsweise Teslas proprietärer Verbinder, und der CHAdeMO Verbinder. Die Ladestation 1310 kann ebenso einen Datenspeicher 1330, eine Energieversorgung 1332, eine Steuerung 1334 und einen Kommunikationsschaltkreis 1336 enthalten. Die Energieversorgung 1332 kann Wechselstrom, Gleichstrom oder sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom, wie durch das Fahrzeugsystem 1350 erforderlich, bereitstellen. Der Datenspeicher 1330 kann ein jeglicher geeigneter Speichermechanismus sein zum Speichern hoher Datenmengen, wie beispielsweise eine Festplatte oder ein Solid State Laufwerk oder ein Cloud-Speicher. Die Steuerung 1334 kann dazu betriebsfähig sein, um den Datenstrom vom Anschluss 1320 an den Datenspeicher 1330 an den Kommunikationsschaltkreis 1336 zu steuern. Der Kommunikationsschaltkreis 1336 kann eine jegliche Zwei-Wege drahtgebundene Kommunikation oder drahtlose Kommunikation zum Übertragen von Daten zwischen dem Datenspeicher 1330 und einen entfernten Server (nicht gezeigt) enthalten.
Das Fahrzeugtransportsystem 1350 kann einen Anschluss 1360, welcher Leistungsverbinder 1362, weitere Verbinder 1364 und CCUs 1366 enthalten kann, einen Datenspeicher 1370, eine Energiequelle 1372, Sensoren 1374 und Systemkomponenten 1376 enthalten. Der Anschluss 1360 kann die wechselseitige Version des Anschlusses 1320 sein und ist dazu entworfen, um hiermit eine Schnittstelle zu bilden. Der Datenspeicher 1370 kann ein jeglicher geeigneter Speichermechanismus sein, welcher beispielsweise durch die Sensoren 1374 gesammelte Daten speichern kann. Die Sensoren 1374 können beispielsweise ein globales Positionierungssystem, ein Massenträgheit-Messsystem, eine Radareinheit, eine Laserentfernungsmesser/LIDAR Einheit und eine Kamera enthalten. Die Systemkomponenten 1376 können Antriebssystemelemente, wie beispielsweise Motor/Maschine, Getriebe und Räder/Reifen, Steuersystemelemente, wie beispielsweise eine Lenkeinheit, Gaspedal, Bremseinheit, Sensorfusionsalgorithmen, Computervisionssysteme, Navigationssystem und ein Hindernisausweichsystem, und Peripheriegeräte, wie beispielsweise ein drahtloses Kommunikationssystem, ein Touchscreen, ein Mikrofon und ein Lautsprecher, enthalten. Die Systemkomponenten 1376 können ebenso ein Computersystem enthalten, welches einen oder mehrere Prozessoren und Anweisungen enthalten kann.
Die Anschlüsse 1320 und 1360 können paarweise Sätze von elektromechanischen Kontakten enthalten, welche eine physikalische Verbindung an der Fahrzeugschnittstelle für die Leistungsverbinder, einen Equipment-Erdungsverbinder, einen Steuerpilot-Verbinder und einen Näherungssensor-Verbinder bereitstellen können, um ein Signal bereitzustellen, welches dabei unterstützt, einen Lichtbogen der Kopplung während einer Trennung zu reduzieren. Somit hat die Schnittstelle typischerweise zumindest fünf Kontakte, welche die Schnittstellenfunktionen durchführen. Zusätzlich kann die Kopplung einen Verriegelungsmechanismus enthalten, um eine unbeabsichtigte oder versehentliche Entkopplung zu verhindern. Der Verriegelungsmechanismus kann ebenso dazu dienen, um den Verbinder korrekt mit dem Fahrzeug-Einlass auszurichten, durch Erfordernis eines Verriegelungselements, welches vom Verbinder vorsteht, zur Registrierung durch ein zusammenwirkendes Verriegelungselement im Fahrzeugeinlass.
Die Anschlüsse 1320 und 1360 können spezifische Implementierungen von Strukturen 1200 und 1201, wie zuvor beschrieben, sein. Das heißt, dass die Anschlüsse 1320 und 1360 physikalische Ausrichtungsstrukturen enthalten können, welche die Anschlüsse 1320 und 1360 dazu zwingen, in einer bestimmten Ausrichtung eine Schnittstelle miteinander zu bilden. Wenn die Anschlüsse 1320 und 1360 eine Schnittstelle bilden, können ihre jeweiligen Leistungsverbinder 1322/1362 und weitere Verbinder 1324/1364 physikalisch miteinander gekoppelt werden. Zusätzlich können die CCUs 1326 und 1366 derart ausgerichtet sein, dass kontaktlose Kommunikationen zwischen der Ladestation 1310 und dem Fahrzeugsystem 1350 durchgeführt werden können. Die CCUs 1326 und 1366 können innerhalb ihrer jeweiligen Anschlüsse integriert sein, ohne dass die Stecker/Buchse-Schnittstellencharakteristiken oder Dimensionen, welche notwendig sind, um die Kopplungs-Standards einzuhalten, welche für gewöhnlich in Verbindung mit EVSEs und Plug-in Elektrofahrzeugen verwendet werden, zu beeinflussen. Somit, indem ein Vorteil aus bekannten SchnittstellenCharakteristiken von EVSE und Plug-in Elektrofahrzeug-Kopplungen gezogen wird, können die CCUs darin auf eine Art und Weise integriert werden, bei welcher sichergestellt wird, dass kontaktlose Kommunikationen routinemäßig und konsistent jedes Mal dann vorgenommen werden können, wenn die Anschlüsse 1320 und 1360 verbunden werden. Darüber hinaus, indem CCUs anstelle von herkömmlichen mechanischen Datenverbindern verwendet werden, wird die Lebensdauer der Datenverbindung, über die CCUs ausgebildet, jene einer Datenverbindung übersteigen, welche durch irgendeinen herkömmlichen mechanischen Datenverbinder ausgebildet wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass die mechanischen Verbinder einer bzw. einem übermäßigen Abnutzung und Verschleiß unterworfen werden, insbesondere bei einem Aufladeszenario, bei welchem viele Passanten vorkommen können, wobei einige hiervon nicht die äußerste Achtsamkeit ausüben können, wenn das Ladegerät mit ihrem Fahrzeug verbunden und getrennt wird. Die CCUs erfordern keine physikalische Verbindung zur Datenübertragung, sondern erfordern vielmehr eine Ausrichtung zwischen wechselseitigen Paaren von CCUs, um eine Datenübertragung zu ermöglichen.
Obwohl das Fahrzeugtransportsystem 1350 im Kontext eines Automobils oder Trucks beschrieben ist, kann das System ebenso in weiteren Fahrzeugen implementiert sein oder die Form hiervon annehmen, wie beispielsweise Autos, Trucks, Motorräder, Busse, Boote, Flugzeuge, Helikopter, Rasenmäher, Bagger, Boote, Schneemobile, Luftfahrzeuge, Drohnen, Raumfahrzeuge, Wohnmobile, Freizeitpark-Fahrzeuge, landwirtschaftliches Equipment, Baustellen-Equipment, Trams, Golfwagen, Züge und Transportwagen. Weitere Fahrzeuge sind ebenso möglich.
14 zeigt veranschaulichend Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, welche dem J1772 Standard entsprechen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Eine Stecker-Verbinder-Anordnung 1410 kann mit einer Ladestation im Zusammenhang stehen, und eine Buchsen-Verbinderanordnung 1450 kann mit einem Fahrzeug im Zusammenhang stehen. Wie gezeigt, enthalten beide Verbinderanordnungen jene Verbinder, welche miteinander gepaart werden können, wenn beide Anordnungen miteinander gekoppelt werden. Zusätzlich können beide Verbinderanordnungen eine Ausrichtungsanordnung enthalten, welche die Verbinderanordnungen dazu zwängen, in eine bestimmte Richtung ausgerichtet zu werden, wenn sie miteinander gekoppelt werden. Beispielsweise kann die Anordnung 1410 ein rechteckiges Element 1420 enthalten, welches dazu entworfen ist, in einen Kanal 1460 der Anordnung 1450 zu gleiten. Die Stecker-Verbinderanordnung 1410 kann einen lösbaren Riegel 1430 enthalten, welcher mit einem Riegel-Festhalteelement 1470 verbunden werden kann und hiervon getrennt werden kann. Durch die Verwendung des Riegels 1430 kann sichergestellt werden, dass die Anordnung 1410 korrekt in die Anordnung 1450 eingesetzt wird, um sicherzustellen, dass die Verbinder sicher miteinander verbunden sind. Da die Verbinderanordnungen 1410 und 1450 jedes Mal dann, wenn sie verbunden werden, auf die gleiche Art und Weise gekoppelt werden, können die CCUs innerhalb beider Verbinderanordnungen auf eine Art und Weise integriert werden, durch welche sichergestellt wird, dass kontaktlose Verbindungen zwischen wechselseitigen Paaren der CCUs jedes Mal dann vorgenommen werden, wenn die Anordnungen miteinander gekoppelt werden. Diese CCUs können dazu verwendet werden, um eine Datenverbindung mit hoher Geschwindigkeit bzw. hoher Bandbreite zwischen beiden Verbinderanordnungen bereitzustellen. Unterschiedliche Ausführungsformen von CCU Platzierungen werden im Folgenden in Verbindung mit 15 und 16 beschrieben.
15 zeigt veranschaulichende Schnittansichten der Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen von 14. Die Stecker-Verbinderanordnung 1410 kann Verbinder 1421-1423 enthalten, welche mit Verbindern 1451-1453 der Buchsen-Verbinderanordnung 1450 eine Schnittstelle bilden, wenn die Anordnungen 1410 und 1450 miteinander gekoppelt werden. Die Stecker-Verbinderanordnung 1410 kann CCUs 1441 und 1440 enthalten, welche innerhalb eines rechteckigen Elements 1420 eingerichtet sind. Eine Kombination aus einer RF Abschirmung und/oder Signalleitstrukturen 1442 und 1443 kann mit jeder der CCUs 1440 und 1441 im Zusammenhang stehen. Wie zuvor erläutert, können RF Abschirmung und Signalleitstrukturen eine EFH Signalenergie ausrichten und/oder einschränken, um Streuabstrahlung und Übersprechen zu minimieren. Die wechselseitigen CCUs zu den CCUs 1440 und 1441 sind CCUs 1480 und 1481, welche unterhalb des Kanals 1460 positioniert sind. Die CCUs 1480 und 1481 können eine RF Abschirmung und/oder Signalleitstrukturen 1482 und 1483 enthalten, welche hiermit im Zusammenhang stehen. Wenn die Anordnungen 1410 und 1450 miteinander gekoppelt werden, wird die CCU 1440 mit der CCU 1480 ausgerichtet, und wird die CCU 1441 mit der CCU 1481 ausgerichtet. Die Ausrichtung kann dergestalt sein, dass Mittenachsen 1444 und 1484 im Zusammenhang mit CCUs 1440 und 1480 aufeinander ausgerichtet werden, und dass Mittenachsen 1445 und 1485 im Zusammenhang mit CCUs 1441 und 1481 aufeinander ausgerichtet werden.
16A und 16B zeigen veranschaulichende Schnittansichten und Draufsichten von Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen 1610 und 1650. Die Verbinderanordnungen 1610 und 1650 können alternative Versionen eines J1772 Standard Verbinders sein. Die Stecker-Verbinderanordnung 1610 kann Verbinder 1611-1613 enthalten, welche mit Verbindern 1651-1653 der Buchsen-Verbinderanordnung 1650 eine Schnittstelle bilden, wenn die Anordnungen 1410 und 1450 miteinander gekoppelt sind. Die Stecker-Verbinderanordnung 1610 kann einen Riegel 1630 enthalten, welcher ein Riegelelement 1670 einer Buchsen-Verbinderanordnung 1650 in Eingriff nimmt. Die Stecker-Verbinderanordnung 1610 kann ein rechteckiges Element 1620 enthalten, welches sich in einen Kanal 1660 einschiebt, wenn die Anordnungen 1610 und 1650 miteinander gekoppelt werden. Es können CCUs 1640 und 1641 innerhalb des Riegels 1630 enthalten sein, wie gezeigt, und CCUs 1680 und 1681 können im Riegelelement 1670 enthalten sein. Es können jeweils RF-Abschirmung/Signalleitstrukturen 1643, 1644, 1683 und 1684 in Verbindung mit CCUs 1640, 1641, 1680 und 1681 verwendet werden. Wenn die Anordnungen 1610 und 1650 miteinander gekoppelt sind, ist die CCU 1640 mit der CCU 1680 ausgerichtet und ist die CCU 1641 mit der CCU 1681 ausgerichtet. Durch die Platzierung der CCUs im Riegel 1630 und Riegelelement 1670 kann sichergestellt werden, dass die CCUs jedes Mal dann perfekt ausgerichtet sind, wenn die Anordnungen 1610 und 1650 miteinander gekoppelt sind.
17A und 17B zeigen veranschaulichende Vorderansichten und Draufansichten von Stecker- und Buchsen-Verbinderanordnungen, welche einem Typ 2 Elektrofahrzeug-Ladestecker-Standard entsprechen, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die Stecker-Verbinderanordnung 1710 kann mit einer Ladestation im Zusammenhang stehen, und die Buchsen-Verbinderanordnung 1750 kann mit einem Fahrzeug im Zusammenhang stehen. Wie gezeigt, enthalten beide Verbinderanordnungen Verbinder 1711 und 1751, welche miteinander gepaart werden, wenn beide Anordnungen miteinander gekoppelt werden. Die Verbinderanordnungen 1710 und 1750 sind derart ausgerichtet, dass sie jedes Mal dann in nur einer Ausrichtung gekoppelt werden können, wenn sie miteinander verbunden werden. Durch diese festgelegte Ausrichtung wird eine Voraussetzung zum derartigen Integrieren von CCUs darin bereitgestellt, dass jedes Mal dann kontaktlose Verbindungen ausgebildet werden, wenn die Anordnungen miteinander gekoppelt werden.
Die Stecker-Verbinderanordnung 1710 kann CCUs 1740 und 1741 enthalten, welche innerhalb eines Vorsprungelements 1720 und angrenzend zu verschiedenen der Verbinder 1711 enthalten sind. Die Buchsen-Verbinderanordnung 1750 kann CCUs 1780 und 1781 enthalten, welche innerhalb eines Körpers 1770 enthalten sind, jedoch außerhalb einer Kavität 1771. Die 17A und 17B zeigen nicht die Einbeziehung von RF-Abschirmung/Signalleitstrukturen, welche mit jeder CCU im Zusammenhang stehen, wobei es jedoch anerkannt werden sollte, dass solche Strukturen mit jeder CCU im Zusammenhang stehen können, um bei der Begrenzung und Ausrichtung von EHF Signalenergie zu unterstützen. Wenn die Stecker-Verbinderanordnung 1710 in die Buchsen-Verbinderanordnung 1750 eingesteckt ist, passt das Vorsprungelement 1770 in die Kavität 1771, und wenn das Vorsprungelement 1720 gesamthaft eingedrückt wird, wird die CCU 1740 mit der CCU 1780 ausgerichtet und wird die CCU 1741 mit der CCU 1781 ausgerichtet.
18 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches ein Fahrzeugsystem 1800 veranschaulicht, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform. Das Fahrzeug 1800 kann dazu konfiguriert sein, um vollständig oder teilweise in einem autonomen Modus zu operieren. Beispielsweise kann sich das Fahrzeug 1800 im Verlaufe des autonomen Modus selber steuern und kann dazu betriebsfähig sein, einen aktuellen Zustand des Fahrzeugs und dessen Umgebung zu bestimmen, ein vorhergesagtes Verhalten von zumindest einem weiteren Fahrzeug in der Umgebung zu bestimmen, einen Konfidenzpegel zu bestimmen, welcher einer Wahrscheinlichkeit entsprechen kann, dass das zumindest eine weitere Fahrzeug das vorhergesagte Verhalten durchführt, und das Fahrzeug 1800 basierend auf der bestimmten Information zu steuern. Im Verlaufe des autonomen Modus kann das Fahrzeug 1800 dazu konfiguriert sein, ohne menschliche Interaktion zu operieren.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 1800 unter der ausschließlichen Steuerung eines Menschen operieren, wobei jedoch die verschiedenen Sensoren und Systeme des Fahrzeugs und die Straßenbedingungen (z.B. die Straße und der befahrene Pfad, weitere Fahrzeuge, Stoppsignale, Verkehrsampeln, verschiedene Ereignisse, welche außerhalb des Fahrzeugs auftreten) überwacht und aufgezeichnet werden können.
Das Fahrzeug 1800 kann verschiedene Teilsysteme enthalten, wie beispielsweise ein Antriebssystem 1802, ein Sensorsystem 1804, ein Steuersystem 1806, ein oder mehrere Peripheriegeräte 1808, als auch eine Energieversorgung 1810, ein Computersystem 1812 und eine Benutzerschnittstelle 1816. Das Fahrzeug 1800 kann mehr oder weniger Teilsysteme enthalten, und jedes Teilsystem kann mehrere Elemente enthalten. Ferner können jedes von den Teilsystemen und Elementen des Fahrzeugs 1800 zwischenverbunden sein. Somit kann bzw. können eine oder mehrere der beschriebenen Funktionen des Fahrzeugs 1800 in zusätzliche funktionale oder physische Komponenten unterteilt werden oder zu geringeren funktionalen oder physikalischen Komponenten kombiniert werden. In einigen weiteren Beispielen können die zusätzlichen funktionalen und/oder physikalischen Komponenten den in 18 dargestellten Beispielen hinzugefügt werden.
Das Antriebssystem 1802 kann Komponenten enthalten, welche dazu betriebsfähig sind, um das Fahrzeug 1800 anzutreiben. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann das Antriebssystem 1802 eine bzw. einen Maschine/Motor 1818, eine Energiequelle 1819, ein Getriebe 1820 und Räder/Reifen 1821 enthalten. Die bzw. der Maschine/Motor 1818 kann eine jegliche Kombination sein aus einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor, einer Dampfmaschine, einer Sterlingmaschine oder weiteren Typen von Maschinen und/oder Motoren. In einigen Ausführungsformen kann die bzw. der Maschine/Motor 1818 dazu konfiguriert sein, um die Energiequelle 1819 in eine mechanische Energie umzuwandeln. In einigen Ausführungsformen kann das Antriebssystem 1802 mehrere Typen von Maschinen und/oder Motoren enthalten. Beispielsweise kann ein Gas-Elektro-Hybridfahrzeug einen Benzinmotor und einen Elektromotor einhalten. Weitere Beispiele sind möglich.
Die Energiequelle 1819 kann eine Energiequelle darstellen, welche die bzw. den Maschine/Motor 1818 vollständig oder teilweise antreiben kann. Das heißt, dass die bzw. der Maschine/Motor 1818 dazu konfiguriert sein kann, um die Energiequelle 1819 in mechanische Energie umzuwandeln. Beispiele von Energiequellen 1819 enthalten Benzin, Diesel, weitere auf Mineralöl basierende Kraftstoffe, Propan, weitere komprimierte, gasförmige Kraftstoffe, Ethanol, Solarpaneele, Batterien und weitere Quellen elektrischer Energie. Die Energiequelle(n) 1819 kann bzw. können zusätzlich oder alternative eine jegliche Kombination aus Kraftstoffbehältern, Batterien, Kondensatoren und/oder Schwungrädern enthalten. Die Energiequelle 1819 kann ebenso Energie für weitere Systeme des Fahrzeugs 1800 bereitstellen.
Das Getriebe 1820 kann Elemente enthalten, welche dazu betriebsfähig sind, um mechanische Energie von der bzw. dem Maschine/Motor 1818 an die Räder/Reifen 1821 zu übertragen. Dazu kann das Getriebe 1820 ein Schaltgetriebe, eine Kupplung, ein Differenzial und Antriebswellen enthalten. Das Getriebe 1820 kann weitere Elemente enthalten. Die Antriebswellen können eine oder mehrere Achsen enthalten, welche mit dem einen oder den mehreren Rädern/Reifen 1821 gekoppelt sein können.
Die Räder/Reifen 1821 des Fahrzeugs 1800 können zu verschiedenen Formaten konfiguriert sein, einschließlich Einrad, Fahrrad/Motorrad, Dreirad oder Auto/Truck Vierradformat. Weitere Rad/Reifen Geometrien sind möglich einschließlich z.B. jener, welche sechs oder mehrere Räder einschließen. Eine jegliche Kombination der Räder/Reifen 1828 des Fahrzeugs 1800 können dazu betriebsfähig sein, um differenziert im Hinblick auf weitere Räder/Reifen 1821 zu umdrehen. Die Räder/Reifen 1821 können zumindest ein Rad, welches fixiert an dem Getriebe 1820 angebracht ist, und zumindest einen Reifen, welcher mit einer Felge des Rades gekoppelt ist, welcher mit der Straßenoberfläche in Kontakt stehen kann, darstellen. Die Räder/Reifen 1821 können eine jegliche Kombination aus Metall und Gummi oder eine weitere Materialkombination enthalten.
Das Sensorsystem 1804 kann eine Anzahl von Sensoren enthalten, welche dazu konfiguriert sind, um eine Information über eine Umgebung des Fahrzeugs 1800 zu messen. Beispielsweise kann das Sensorsystem 1804 ein globales Positionierungssystem (GPS) 1822, ein Trägheits-Messsystem (IMU) 1824, eine RADAR Einheit 1826, eine Laserentfernungsmesser/LIDAR Einheit 1828 und eine Kamera 1830 enthalten. Das Sensorsystem 1804 kann ebenso Sensoren enthalten, welche dazu konfiguriert sind, um interne Systeme des Fahrzeugs 1800 zu überwachen (z.B. O2 Überwacher, Tankanzeige, Motoröl-Temperatur). Es sind ebenso weitere Sensoren möglich.
Ein oder mehrere der im Sensorsystem 1804 enthaltenen Sensoren können dazu konfiguriert sein, um separat und/oder gemeinsam aktiviert zu werden, um eine Position und/oder eine Ausrichtung des einen oder der mehreren Sensoren zu modifizieren.
Das GPS 1822 kann ein jeglicher Sensor sein, welcher dazu konfiguriert ist, um eine geografische Ortschaft des Fahrzeugs 1800 zu bewerten. Zu diesem Zweck kann das GPS 1822 einen Transceiver enthalten, welcher dazu betriebsfähig ist, um eine Information im Hinblick auf die Position des Fahrzeugs 1800 in Relation zur Erde bereitzustellen.
Die IMU 1824 kann eine jegliche Kombination von Sensoren (z.B. Beschleunigungsmesser und Gyroskope) enthalten, welche dazu konfiguriert sind, um Positions- und Ausrichtungsänderungen des Fahrzeugs 1800 basierend auf Trägheitsbeschleunigung zu messen.
Die RADAR Einheit 1826 kann ein System darstellen, welches Funksignale verwendet, um Objekte innerhalb der lokalen Umgebung des Fahrzeugs 1800 abzutasten. In einigen Ausführungsformen, zusätzlich zu der Abtastung der Objekte, kann die RADAR Einheit 1826 zusätzlich dazu konfiguriert sein, um die Geschwindigkeit und/oder Ausrichtung der Objekte abzutasten. Ähnlich kann der Laserentfernungsmesser oder die LIDAR Einheit 1828 ein jeglicher Sensor sein, welcher dazu konfiguriert ist, um Objekte in der Umgebung, in der sich das Fahrzeug 1800 befindet, unter Verwendung von Lasern abzutasten. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann die Laserentfernungsmesser/LIDAR Einheit 1828 eine oder mehrere Laserquellen, einen Laser-Abtaster und einen oder mehrere Detektoren unter weiteren Systemkomponenten enthalten. Die Laserentfernungsmesser/LIDAR Einheit 1828 kann dazu konfiguriert sein, um in einem kohärenten (z.B. unter Verwendung einer heterodynen Detektion) oder einem inkohärenten Erfassungsmodus zu operieren.
Die Kamera 1830 kann eine oder mehrere Vorrichtungen enthalten, welche dazu konfiguriert sind, um mehrere Bilder der Umgebung des Fahrzeugs 1800 aufzunehmen. Die Kamera 1830 kann eine Standbildkamera oder eine Videokamera sein.
Das Steuersystem 1806 kann dazu konfiguriert sein, um eine Operation des Fahrzeugs 1800 und dessen Komponenten zu steuern. Demgemäß kann das Steuersystem 1806 verschiedene Elemente enthalten, einschließlich Lenkeinheit 1832, Gaspedal 1834, Bremseinheit 1836, ein Sensorfusionsalgorithmus 1838, ein Computervisionssystem 1840, ein Navigations/Wegweissystem 1842 und ein Hindernisausweichsystem 1844.
Die Lenkeinheit 1832 kann eine jegliche Kombination von Mechanismen darstellen, welche dazu betriebsfähig sein können, um die Ausrichtung des Fahrzeugs 1800 einzustellen. Das Gaspedal 1834 kann dazu konfiguriert sein, um beispielsweise die Betriebsgeschwindigkeit der Maschine bzw. des Motors 1818 zu steuern, und wiederum die Geschwindigkeit des Fahrzeug 1800 zu steuern. Die Bremseinheit 1836 kann eine jegliche Kombination von Mechanismen enthalten, welche dazu konfiguriert sind, um das Fahrzeug 1800 zu verzögern. Die Bremseinheit 1836 kann Reibungskraft verwenden, um die Räder bzw. Reifen 1821 zu verlangsamen. In weiteren Ausführungsformen kann die Bremseinheit 1836 die kinetische Energie der Räder bzw. Reifen 1821 in elektrische Energie umwandeln. Die Bremseinheit 1836 kann ebenso weitere Formen annehmen. Die Bremseinheit 1836 kann das Abbremsen des Fahrzeugs 1800 regeln, beispielsweise unter Verwendung von einem Bremsalgorithmus, welcher eine Eingabe von einer oder mehreren Einheiten des Sensorsystems 1804 in Betracht zieht.
Der Sensorfusionsalgorithmus 1838 kann ein Algorithmus (oder ein Computerprogrammprodukt, welches einen Algorithmus speichert) sein, welcher dazu konfiguriert ist, um Daten vom Sensorsystem 1804 als eine Eingabe anzunehmen. Die Daten können beispielsweise Daten enthalten, welche eine Information darstellen, welche an den Sensoren des Sensorsystems 1804 gemessen ist. Der Sensorfusionsalgorithmus 1838 kann beispielsweise einen Kalman-Filter, ein Bayesian-Netzwerk oder einen weiteren Algorithmus enthalten. Der Sensorfusionsalgorithmus 1838 kann ferner verschiedene Bewertungen basierend auf den Daten vom Sensorsystem 1804 bereitstellen. In Abhängigkeit von der Ausführungsform können die Bewertungen Evaluierungen von einzelnen Objekten und/oder Merkmalen in der Umgebung des Fahrzeugs 1800, eine Evaluierung von einer bestimmten Situation enthalten, und/oder mögliche Auswirkungen basierend auf die bestimmte Situation evaluieren. Weitere Bewertungen sind möglich.
Das Computervisionssystem 1840 kann ein jegliches System sein, welches dazu betriebsfähig ist, um Bilder zu verarbeiten und zu analysieren, welche durch die Kamera 1830 aufgenommen sind, um Objekte und/oder Merkmale in der Umgebung des Fahrzeugs 1800 zu identifizieren, welche Verkehrsampeln, Straßenwegbegrenzungen und Hindernisse enthalten können. Das Computervisionssystem 1840 kann einen Objekterkennungsalgorithmus, einen Struktur-aus-Bewegung (SFM) Algorithmus, eine Videonachführung und weitere Computervisionstechniken verwenden. In einigen Ausführungsformen kann das Computervisionssystem 1840 zusätzlich konfiguriert sein, um eine Umgebung zu protokollieren, Objekte nachzuführen, die Geschwindigkeit von Objekten abzuschätzen, usw.
Das Navigations- und Wegweissystem 1842 kann ein jegliches System sein, welches dazu konfiguriert ist, um einen Fahrweg für das Fahrzeug 1800 zu bestimmen, beispielsweise durch Referenznahme auf Navigationsdaten, wie beispielsweise geografische Daten oder Kartendaten. Das Navigations- und Wegweissystem 1842 kann zusätzlich dazu konfiguriert sein, um den Fahrweg dynamisch zu aktualisieren, während das Fahrzeug 1800 in Betrieb ist. In einigen Ausführungsformen kann das Navigations- und Wegweissystem 1842 dazu konfiguriert sein, um Daten von dem Sensorfusionsalgorithmus 1838, dem GPS 1822 und einer oder mehreren vorbestimmten Karten einzubeziehen, um somit den Fahrweg des Fahrzeugs 1800 zu bestimmen. Das Hindernisausweichsystem 1844 kann ein Steuersystem darstellen, welches dazu konfiguriert ist, um potenzielle Hindernisse in der Umgebung des Fahrzeugs 1800 zu identifizieren, zu bewerten, und zu vermeiden oder andersartig auszuhandeln. Das Steuersystem 1806 kann zusätzlich oder alternativ Komponenten enthalten, welche sich von jenen wie gezeigt und beschrieben unterscheiden.
Die Peripheriegeräte 1808 können dazu konfiguriert sein, um eine Interaktion zwischen dem Fahrzeug 1800 und externen Sensoren, weiteren Fahrzeugen oder weiteren Computersystemen und/oder einem Benutzer zuzulassen. Beispielsweise können die Peripheriegeräte 1808 ein drahtloses Kommunikationssystem 1846, einen Touchscreen 1848, ein Mikrofon1850 und/oder einen Lautsprecher 1852 enthalten. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Peripheriegeräte 1808 beispielsweise Elemente für einen Benutzer des Fahrzeugs 1800 zur Interaktion mit der Benutzerschnittstelle 1816 bereitstellen. Zu diesem Zweck kann der Touchscreen 1848 einem Benutzer des Fahrzeugs 1800 eine Information bereitstellen. Die Benutzerschnittstelle 1816 kann ebenso dazu betriebsfähig sein, um eine Eingabe von dem Benutzer über den Touchscreen 1848 zu akzeptieren. Der Touchscreen 1848 kann dazu konfiguriert sein, um zumindest eines von einer Position und einer Bewegung eines Benutzerfingers über kapazitive Abtastung, resistive Abtastung oder einen Prozess einer akustischen Oberflächenwelle, neben weiteren Möglichkeiten, abzutasten. Der Touchscreen 1848 kann dazu in der Lage sein, um eine Fingerbewegung in einer Richtung parallel oder planar zur Touchscreen-Oberfläche, in einer Richtung senkrecht zur Touchscreen-Oberfläche oder beides abzutasten, und kann ebenso dazu in der Lage sein, einen Druckpegel abzutasten, welcher an die Touchscreen-Oberfläche angelegt wird. Der Touchscreen 1848 kann aus einer oder mehreren durchscheinenden oder transparenten Isolationsschichten und einer oder mehreren durchscheinenden oder transparenten leitfähigen Schichten ausgebildet sein. Der Touchscreen 1848 kann ebenso weitere Formen annehmen.
In weiteren Fällen können die Peripheriegeräte 1808 ein Element für das Fahrzeug 1800 zur Kommunikation mit Vorrichtungen innerhalb dessen Umgebung bereitstellen. Das Mikrofon 1850 kann dazu konfiguriert sein, um Audio (z.B. ein Sprachbefehl oder eine weitere Audioeingabe) von einem Benutzer des Fahrzeugs 1800 zu empfangen. Ähnlich können die Lautsprecher 1852 dazu konfiguriert sein, um Audio an den Benutzer des Fahrzeugs 1800 auszugeben.
In einem Beispiel kann das drahtlose Kommunikationssystem 1846 dazu konfiguriert sein, um direkt oder über ein Kommunikationsnetzwerk mit einer oder mehreren Vorrichtungen drahtlos zu kommunizieren. Beispielsweise kann das drahtlose Kommunikationssystem 1846 eine 3G Zellularkommunikation, wie beispielsweise CDMA, EVDU, GSM/GPRS, oder eine 4G Zellularkommunikation, wie beispielsweise WiMAX oder LTE, verwenden. Alternativ kann das drahtlose Kommunikationssystem 1846 mit einem drahtlosen Lokalbereichsnetzwerk (WLAN) kommunizieren, beispielsweise unter Verwendung von WiFi. In einigen Ausführungsformen kann das drahtlose Kommunikationssystem 1846 direkt mit einer Vorrichtung kommunizieren, beispielsweise unter Verwendung einer Infrarotverbindung, Bluetooth oder ZigBee. Weitere Drahtlosprotokolle, wie beispielsweise verschiedene Fahrzeug-Kommunikationssysteme, sind innerhalb von dem Kontext der Beschreibung möglich. Beispielsweise kann das drahtlose Kommunikationssystem 1846 eine oder mehrere zugewiesene Kurzbereich-Kommunikation (DSRC) Vorrichtungen enthalten, welche öffentliche und/oder private Datenkommunikationen zwischen Fahrzeugen und/oder Fahrbahnrand-Stationen enthalten können.
Die Energieversorgung 1810 kann verschiedene Komponenten des Fahrzeugs 1800 mit Energie versorgen und kann beispielsweise einen aufladbaren Lithium-Ionen-Akku oder Blei-Akku darstellen. In einigen Ausführungsformen kann bzw. können eine oder mehrere Bänke solcher Batterien dazu konfiguriert sein, um elektrische Energie bereitzustellen. Weitere Energieversorgungsmaterialien und Konfigurationen sind möglich. In einigen Ausführungsformen können die Energieversorgung 1810 und Energiequelle 1819 zusammen implementiert sein, wie z.B. in einigen vollelektrischen Fahrzeugen.
Viele oder alle der Funktionen des Fahrzeugs 1800 können durch das Computersystem 1812 gesteuert werden. Das Computersystem 1812 kann zumindest einen Prozessor 1813 enthalten (welcher zumindest einen Mikroprozessor enthalten kann), welcher Anweisungen 1815 ausführt, welche auf einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie beispielsweise der Datenspeicher 1814. Das Computersystem 1812 kann ebenso mehrere Rechenvorrichtungen darstellen, welche dazu dienen können, um einzelne Komponenten oder Teilsysteme des Fahrzeugs 1800 auf eine verteilte Art und Weise zu steuern.
In einigen Ausführungsformen kann der Datenspeicher 1814 Anweisungen 1815 (z.B. eine Programmlogik) enthalten, welche durch den Prozessor 1813 ausführbar sind, um verschiedene Funktionen des Fahrzeugs 1800 auszuführen, einschließlich jener wie zuvor in Verbindung mit 18 beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 1813 dazu betriebsfähig sein, um eine künstliche Intelligenz (AI) Maschine laufen zu lassen, um beispielsweise die verschiedenen Systeme des Fahrzeugs 1800 zu steuern. Der Datenspeicher 1814 kann ebenso zusätzliche Anweisungen enthalten, einschließlich Anweisungen zum Übertragen von Daten an bzw. Empfangen von Daten von, Interaktion mit und/oder Steuerung von einem oder mehreren aus dem Antriebssystem 1802, Sensorsystem 1804, Steuersystem 1806 und Peripheriegeräten 1808. Zusätzlich zu den Anweisungen 1815 kann der Datenspeicher 1814 Daten speichern, wie beispielsweise Straßenkarten, eine Weginformation, unter einer weiteren Information. Eine solche Information kann durch das Fahrzeug 1800 und Computersystem 1812 im Verlaufe des Betriebes des Fahrzeugs 1800 im autonomen, halbautonomen und/oder manuellen Modus verwendet werden.
Das Fahrzeug 1800 kann eine Benutzerschnittstelle 1816 enthalten, um einem Benutzer des Fahrzeugs 1800 eine Information bereitzustellen oder eine Eingabe von ihm zu empfangen. Die Benutzerschnittstelle 1816 kann einen Inhalt und/oder den Layout von interaktiven Bildern, welche auf dem Touchscreen 1848 angezeigt werden können, steuern oder deren Steuerung ermöglichen. Ferner kann die Benutzerschnittstelle 1816 eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen innerhalb des Satzes von Peripheriegeräten 1808 enthalten, wie beispielsweise das drahtlose Kommunikationssystem 1846, der Touchscreen 1848, das Mikrofon 1850 und der Lautsprecher 1852.
Der Anschluss 1860 kann ein Anschluss sein, über welchen das Fahrzeug 1800 eine Energie zum Laden der Energieversorgung 1810 empfängt, und Daten, welche im Datenspeicher 1814 gespeichert sind, über CCUs 1862 zu kommunizieren. Der Anschluss 1860 kann ähnlich dem Anschluss 1360, der Verbinder-Anordnung 1450, der Verbinder-Anordnung 1650, der Verbinder-Anordnung 1750, wie zuvor beschrieben, sein.
Das Computersystem 1812 kann die Funktion des Fahrzeugs 1800 basierend auf Eingaben steuern, welche von verschiedenen Teilsystemen (z.B. Antriebssystem 1802, Sensorsystem 104 und Steuersystem 1806) als auch von der Benutzerschnittstelle 1816 empfangen werden. Beispielsweise kann das Computersystem 1812 eine Eingabe vom Steuersystem 1806 verwenden, um die Lenkeinheit 1832 derart zu steuern, um einem Hindernis auszuweichen, welches durch das Sensorsystem 1804 und Hindernisausweichsystem 1844 erfasst ist. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann das Computersystem 1812 dazu betriebsfähig sein, um eine Steuerung über viele Aspekte des Fahrzeugs 1800 und dessen Teilsysteme bereitzustellen.
Die Komponenten des Fahrzeugs 1800 können dazu konfiguriert sein, um auf Art und Weise einer Zwischenverbindung mit weiteren Komponenten innerhalb oder außerhalb ihrer jeweiligen Systeme zu arbeiten. Beispielsweise, in einer beispielhaften Ausführungsform, kann die Kamera 1830 mehrere Bilder aufnehmen, welche eine Information über einen Zustand einer Umgebung des Fahrzeugs 1800 darstellen können, welches in einem autonomen oder manuellen Modus operiert. Die Umgebung kann einen jeden erdenklichen Datentyp einschließen, welcher durch das Fahrzeug 1800 beobachtet und aufgenommen werden kann. Beispielsweise kann die Umgebung die Straße und alle Aspekte im Zusammenhang mit der Straße enthalten, wie beispielsweise Temperatur, Zusammensetzung der Straße (z.B. Beton oder Asphalt), Verschmutzungspegel, Fahrspuren, Bordsteine, Abbiegespuren, Zebrastreifen, Bremsleuchten, Stoppzeichen, Vorfahrtszeichen und weitere Verkehrszeichen und Barrikaden. Die Umgebung kann Objekte enthalten, wie beispielsweise weitere Fahrzeuge, Personen, zufällige Hindernisse in oder angrenzend zu der Straße.
Das Computersystem 1812 kann die Umgebungseingaben im Zusammenhang mit Betriebszuständen des Fahrzeugs überwachen und protokollieren. Die Betriebszustände können sich auf Betriebs- und Steuerparameter des Fahrzeugs beziehen, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Bahnverlauf, Lenkeingabe, Beschleunigungseingabe und Bremseingabe, und kann ebenso Ergebnisse einer Fahrereingabe oder einer AI Fahrereingabe enthalten. Auf diese Art und Weise, unabhängig davon, ob das Fahrzeug im autonomen Modus oder unter menschlicher Steuerung operiert, kann das Computersystem 1812 gleichzeitig die Umgebungseingaben und die Betriebszustände protokollieren, um eine ausführliche Fahrzeugprotokollierung bereitzustellen.
Die von dem Fahrzeug unter Verwendung der hier beschriebenen Ausführungsformen erlangten Fahrzeugprotokolldaten können auf eine Vielzahl unterschiedlicher Arten verwendet werden. Beispielsweise können die Fahrzeugprotokolldaten und Ergebnisse von den manuellen Fahrdaten oder autonomen Fahrdaten, die darin enthalten sind, dazu verwendet werden, um Fahrzeug AI offline zu trainieren, basierend auf aktuell aufgezeichneten Daten und aktuellen Entscheidungen, welche vorgenommen wurden, und den Ergebnissen dieser Entscheidungen. Die Fahrzeugprotokolldaten von einem Fahrzeug können Daten enthalten, welche sich auf Hunderten, Tausenden oder Hunderttausenden Fahrmeilen beziehen. Somit sind die nur von einem Fahrzeug erlangten Daten eine relativ reiche Umgebung zum Trainieren von Fahrzeug AI. Die Trainingsdaten können weiter bereichert werden durch Ansammeln von Fahrzeugprotokolldaten von zahlreichen Fahrzeugen und Benutzern, wodurch somit zusätzliche Ressourcen zum Trainieren und Verbessern von Fahrzeug AI bereitgestellt werden. Die angesammelten Fahrzeugprotokolldaten können Hunderttausende, Millionen oder sogar eine zunehmende Anzahl von Reisen über verschiedene Straßenbedingungen und Fahrsituationen, und die in Ansprechen hierauf vorgenommenen Aktionen, welche dazu verwendet werden können, um die AI zu trainieren, darstellen.
Zusätzlich kann das AI Training offline und nicht im Verlaufe von realen Fahrbedingungen auftreten. Auf diese Art und Weise kann die Fahrzeug AI Simulationen basierend auf den angesammelten Fahrzeugprotokolldaten laufen lassen, ohne dass das Fahrzeug tatsächlich zu fahren braucht. In einigen Ausführungsformen können der Fahrzeug AI Straßenbedingungen und Fahrsituationen als Eingaben zugeführt werden, und können die durch die Fahrzeug AI durchgeführten Ergebnisse mit den aktuellen Ergebnissen verglichen werden, welche in dem Protokoll gespeichert sind. Die Fahrzeug AI kann basierend auf einem Vergleich der Ergebnisse trainiert werden.
Die Fahrzeugprotokolldaten, welche sensorspezifische Daten, welche im Verlaufe einer Reise gesammelt sind, als auch die Entscheidungen und Ergebnisse dieser Entscheidungen enthalten, können Teil der Information sein, welche die Fahrzeug AI zum Trainieren verwendet. In einigen Ausführungsformen können die Ergebnisse des AI Trainings das enthalten, wozu Sensoren in dem Fahrzeug (und wo sie sich befinden) benötigt werden, und wozu die Sensoren nicht benötigt werden. Beispielsweise kann das AI Training mit Protokolldaten durchgeführt werden, mit einem Sensor (z.B. eine Kamera) in einer ersten Position des Fahrzeugs und einer zweiten Position des Fahrzeugs. Die Ergebnisse der AI Fahrperformance basierend auf beiden Sensorpositionen können verglichen werden, und es können Entscheidungen vorgenommen werden, welche Sensorkonfiguration das beste Ergebnis erzielt. Dieses sensorbasierte Training kann dazu verwendet werden, um eine unendliche Anzahl von Sensorkonfigurationen zu bewerten, und die Fahrzeug AI kann dazu abgestimmt werden, um mit einer oder mehreren dieser Sensorkonfigurationen zu arbeiten.
Die angesammelten Fahrzeugprotokolldaten können dazu verwendet werden, um eine zusätzliche Information hinsichtlich der Abnutzung und des Verschleißes am Fahrzeug insgesamt bereitzustellen. Wenn beispielsweise die Bremsen auf 30 % des Normalzustandes abgenutzt sind, können die Fahrzeugprotokolldaten widerspiegeln, wie das Fahrzeug reagiert, wenn diese Bremsen eingreifen. Die Fahrzeug AI kann dazu trainiert werden, um Abnutzung und Verschleiß in Betracht zu ziehen, und kann eine Fahrzeugoperation derart einstellen, um diese Abnutzung und diesen Verschleiß zu kompensieren. Beispielsweise kann die Fahrzeug AI veranlassen, dass die Bremsen früher eingreifen, wenn die Bremsenabnutzung unterhalb eines bestimmten Schwellwerts ist.
Die Fahrzeugprotokolldaten, welche mehrere Gigabyte oder Terrabyte an Daten enthalten können, können an einen entfernten Server (nicht gezeigt) zur weiteren Analyse übertragen werden. Beispielsweise kann das Protokoll vom Datenspeicher 1814 an einen Datenspeicher im Zusammenhang mit einer Ladestation über eine kontaktlose Verbindung übertragen werden, welche durch CCUs 1862 und ihre wechselseitigen CCUs in der Ladestation aufgebaut wird, wenn das Fahrzeug mit der Ladestation verbunden ist. Die Ladestation kann das Protokoll dann an den entfernten Server übertragen.
Der entfernte Server kann eine autonomes Fahrzeug Fahrplattform enthalten, welche Analysen (z.B. ähnlich einigen der zuvor beschriebenen Beispiele) auf das Protokoll anwenden kann. Die autonomes Fahrzeug Fahrplattform (AVDP) kann einen oder mehrere Algorithmen enthalten, welche dazu in der Lage sind, einen Betrieb eines Fahrzeugs autonom zu steuern. In einer Ausführungsform kann die AVDP das Protokoll bewerten, um zu bestimmen, ob irgendwelche Updates oder Modifikationen für bzw. auf den einen oder die mehreren Algorithmen notwendig sind, um die autonomes Fahrzeug Operation zu verbessern. In einer weiteren Ausführungsform kann die AVDP das Protokoll verwenden, um einen oder mehrere Algorithmen aufzubauen, welche einen Betrieb eines Fahrzeugs autonom steuern können. In einer weiteren Ausführungsform kann die AVDP Simulationen laufen lassen, unter Verwendung der Umgebungseingaben, welche in dem Protokoll aufgenommen sind, und die Simulationsergebnisse mit den aktuell überwachten Aktionen des Fahrzeugs (welche ebenso in dem Protokoll enthalten sind) vergleichen.
Obwohl 18 verschiedene Komponenten des Fahrzeugs 1800 zeigt, d.h. drahtloses Kommunikationssystem 1846, Computersystem 1812, Datenspeicher 1814 und Benutzerschnittstelle 1816, im Fahrzeug 1800 integriert, kann bzw. können eine oder mehrere dieser Komponenten separat vom Fahrzeug 1800 eingerichtet sein oder hiermit im Zusammenhang stehen. Beispielsweise kann der Datenspeicher 1814 teilweise oder vollständig separat vom Fahrzeug 1800 vorliegen. Somit kann das Fahrzeug 1800 in der Form von Vorrichtungselementen bereitgestellt sein, welche separat oder zusammen positioniert sein können. Die Vorrichtungselemente, welche das Fahrzeug 1800 ausmachen, können auf eine drahtgebundene und/oder drahtlose Art und Weise kommunikativ miteinander gekoppelt sein.
Die bis hierhin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf die Verwendung von CCUs, welche in einem Energieladeanschluss integriert sind, um auf Daten zuzugreifen, welche im Fahrzeug gespeichert sind und/oder um dem Fahrzeug Daten bereitzustellen. Der Datenspeicher (z.B. Datenspeicher 1370 oder Datenspeicher 1814) kann zu einem permanent eingebetteten Speichersystem innerhalb des Fahrzeugs eingebettet sein, welches nicht entnommen werden kann (oder es kann lediglich dann entnommen werden, nachdem eine übermäßige Arbeit aufgewendet ist, um einen Teil des Fahrzeugs auseinanderzubauen, um einen physischen Zugriff auf das eingebettete Speichersystem zu erlangen). Der kontaktlose Kommunikationspfad, welcher zwischen dem Ladeanschluss und dem Fahrzeuganschluss aufgebaut ist, stellt eine robuste und zuverlässige Datenverbindung mit hoher Geschwindigkeit zur Übertragung von Daten an bzw. vom Fahrzeug bereit.
Der Datenspeicher in dem Fahrzeug kann in unterschiedlichen Modi operieren. Beispielsweise, in einer Ausführungsform, kann der Datenspeicher in einem Fahrzeugmodus verwendet werden. Im Fahrzeugmodus kann das Fahrzeug den Datenspeicher dazu verwenden, um Fahrzeugfunktionen durchzuführen, wie beispielsweise ein autonomes Fahren, eine Datensammlung (z.B. Protokollieren der Umgebungseingaben im Zusammenhang mit Betriebszuständen des Fahrzeugs), und Medien-Wiedergabe (z.B. das Abspielen von Musik oder Spielfilmen). Sobald im Fahrzeugmodus operiert wird, kann der Datenspeicher in einem Modus eines lediglich internen Zugriffs operieren, in welchem es lediglich dem Fahrzeug zugelassen ist, auf einen Inhalt im Datenspeicher zuzugreifen, und es einer externen Vorrichtung nicht zugelassen werden kann, auf den Datenspeicher zuzugreifen.
Der Datenspeicher kann in einem externen Zugriffsmodus verwendet werden. Im externen Zugriffsmodus kann eine Vorrichtung oder ein System, welches sich vom Fahrzeug unterscheidet, auf den Datenspeicher zugreifen, welcher im Fahrzeug enthalten ist, unter Verwendung eines Anschlusses in Übereinstimmung mit verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen. Beim externen System kann es erforderlich sein, dass es sich selber am Fahrzeug authentifiziert, bevor ein Zugriff auf den Datenspeicher bewilligt wird. Der Grad, bis auf welchen das externe System einen Zugriff auf den Datenspeicher hat, kann von seinem Authentifizierungsgrad abhängen. Beispielsweise können unterschiedliche externe Systeme einen Zugriff auf unterschiedliche Sätze von Daten, welche im Datenspeicher gespeichert sind, haben. In einem spezifischen Beispiel kann einem System mit Rechtsdurchsetzung ein Zugriff auf eine Fahrzeug-Fahrhistorie bewilligt werden. In einem weiteren spezifischen Beispiel kann einem Servicesystem ein Zugriff auf Service- und Diagnosedaten im Datenspeicher bewilligt werden. In einem weiteren Beispiel kann ein durch einen Verkäufer autorisiertes System (wie beispielsweise ein Verkäufer, welcher eine lizensierte oder empfangene Erlaubnis vom Hersteller des Fahrzeugs hat) einen ultimativen Zugriff auf alle Daten haben, welche im Datenspeicher enthalten sind, und kann ebenso die Fähigkeit besitzen, Daten in den Datenspeicher zu schreiben.
19 zeigt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Abschnitts von einem Fahrzeug 1900, betreffend eine Verwendung eines Datenspeichers, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Wie gezeigt, enthält 19 einen Datenspeicher 1910, ein Authentifikationsmodul 1920, einen Zugriffsverwalter 1930 und einen Anschluss 1940. Der Datenspeicher 1910 kann Fahrzeugprogrammdaten 1911 und Daten 1914, welche nur vom Fahrzeug ausgelesen werden, enthalten. Es können fahrzeugprogrammierte Daten 1911 jene Daten darstellen, welche durch das Fahrzeug gesammelt und/oder durchgeführt werden, und welche im Datenspeicher 1910 programmiert sind. Beispielsweise können die fahrzeugprogrammierten Daten Umgebungsdaten und Betriebszustandsdaten enthalten. Die programmierten Daten können einem oder mehreren Datensätzen 1912 zugeschrieben sein (gezeigt als Datensatz 1, Datensatz 2 und Datensatz n). Jeder Datensatz 1912 kann mit einem Zugriffsgrad im Zusammenhang stehen. Somit, in Abhängigkeit von dem Berechtigungsnachweis eines externen Systems, welches über den Anschluss 1940 auf das Fahrzeug zugreift, kann der Zugriffsverwalter 1930 einen Zugriff auf einen oder mehrere Datensätze 1912 bewilligen. Die Daten 1914, welche nur vom Fahrzeug ausgelesen werden, können Daten enthalten, welche durch das Fahrzeug im Verlaufe von dessen Betrieb verwendet werden, und sind keine Daten, welche durch das Fahrzeug überschrieben werden können. Beispielsweise können die Nur-Lese-Daten Automatisierungsdaten enthalten, wie beispielsweise Kartendaten 1915 (z.B. für ein Navigationssystem) und autonome Steuerung Software 1916 (z.B. eine Firmware zum Steuern einer autonomes Fahrzeug Operation, AI Maschine, Bremsalgorithmen). In einigen Ausführungsformen können die Daten 1914, welche nur vom Fahrzeug ausgelesen werden, durch das externe System aktualisiert werden, vorausgesetzt, dass das externe System eine korrekte Authentifikation und Zugriff besitzt. Beispielsweise kann das externe System die Kartendaten 1915 oder Steuersoftware 1916 aktualisieren.
Das Authentifikationsmodul 1920 kann dazu betriebsfähig sein, um das externe System, welches mit dem Anschluss 1940 gekoppelt ist, zu authentifizieren. Die Authentifizierung kann zum abgesicherten Zugriff auf Daten, welche im Datenspeicher 1910 enthalten sind, erforderlich sein. Der Anschluss 1940 kann ein jeglicher Anschluss sein, welcher die zuvor beschriebene Lehre ausführt und welcher CCUs 1942 enthält.
Der Zugriffsverwalter 1930 kann den Operationsmodus steuern, in welchem der Datenspeicher 1910 verwendet wird, und einen Zugriffsgrad auf die Datensätze 1912 bestimmen. Die Operationsmodi können einen Fahrzeugmodus 1932 und externen Modus 1934 enthalten. Der Zugriffsverwalter 1930 kann zwischen den Modi in Abhängigkeit davon umschalten, ob ein externes System mit dem Anschluss 1940 gekoppelt ist. Beispielsweise, wenn kein externes System mit dem Anschluss 1940 gekoppelt ist, kann der Zugriffsverwalter 1930 den Datenspeicher 1910 in einen Modus platzieren, in welchem lediglich das Fahrzeug auf die hierin enthaltenen Daten zugreifen kann. Der lediglich das Fahrzeug betreffende Modus kann eine Absicherung sein, um den Datenspeicher gegen einen nicht autorisierten Zugriff zu schützen, gegen beispielsweise Datenschnüffelsysteme, welche versuchen, einen Zugriff auf den Datenspeicher über drahtlose Kommunikationen über Bluetooth Funk oder WiFi Funk des Fahrzeugs zu erlangen.
Wenn ein externes System mit dem Anschluss 1940 gekoppelt ist, kann der Zugriffsverwalter 1930 den Datenspeicher in den externen Zugriffsmodus 1934 versetzen. In diesem Modus kann der Zugriffsverwalter 1930 einen selektiven Zugriff auf programmierte Daten 1911 und nur-Lese-Daten 1914 bewilligen. Der Zugriffsgrad kann basierend auf der Authentifikation der externen Vorrichtung bestimmt werden. Beispielsweise kann einer ersten externen Vorrichtung ein Zugriff auf Datensatz 1 von programmierten Daten 1911, jedoch kein Zugriff auf nur-Lese-Daten 1914 bewilligt werden. In einem weiteren Beispiel kann einer zweiten Vorrichtung ein Zugriff auf alle Datensätze von programmierten Daten 1911 und nur-Lese-Daten 1914 bewilligt werden.
20 zeigt einen veranschaulichenden Prozess 2000 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Der Prozess 2000 kann in einem EVSE implementiert werden, welcher dazu entworfen ist, mit einem Fahrzeug gekoppelt zu werden. Das EVSE kann beispielsweise einen Kommunikationsschaltkreis, einen Datenspeicher, einen Steuerschaltkreis und einen ersten Anschlussverbinder enthalten, welcher dazu betriebsfähig ist, um mit einem zweiten Anschlussverbinder eine Schnittstelle zu bilden, welcher mit dem Fahrzeug im Zusammenhang steht. Der erste Verbinder kann ein Gehäuse, welches eine ausrichtende Außenfläche hat, welche die Schnittstelle zwischen dem ersten Anschlussverbinder und dem zweiten Anschlussverbinder auf eine Ausrichtung einschränkt, mehrere Verbinder, welche dazu betriebsfähig sind, um mit einer Mehrzahl von wechselseitigen Verbindern im zweiten Anschlussverbinder gekoppelt zu werden, und zumindest eine CCU, welche eine kontaktlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen von der zumindest einen CCU des zweiten Anschlussverbinders aufbaut, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, enthalten. Nachdem der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, kann der Steuerschaltkreis den Prozess 2000 dazu implementieren, in einem Schritt 2010 zu starten. In Schritt 2010 kann das EVSE bei dem Fahrzeug authentifiziert werden, indem Authentifizierungs-Berechtigungsnachweise über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an das Fahrzeug übertragen werden. In einem Schritt 2020 werden Fahrzeugprotokolldaten von dem Fahrzeug über die kontaktlose Kommunikationsverbindung empfangen, nachdem das EVSE beim Fahrzeug authentifiziert wurde. In einem Schritt 2030 kann eine Leistung vom EVSE an das Fahrzeug über die mehreren Verbinder übertragen werden, wobei die Leistungsübertragung gleichzeitig mit dem Empfang der Fahrzeugprotokolldaten auftritt. In einem Schritt 2040 können die empfangenen Fahrzeugprotokolldaten im Datenspeicher gespeichert werden, und in einem Schritt 2050 können die empfangenen Fahrzeugprotokolldaten über den Kommunikationsschaltkreis an einen entfernten Server übertragen werden. In einem Schritt 2060 kann eine Software-Aktualisierung über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an das Fahrzeug übertragen werden.
Es ist anzuerkennen, dass die in 20 gezeigten Schritte lediglich darstellhaft sind, und dass die Reihenfolge der Schritte umgeändert werden kann, dass Schritte hinzugefügt werden können, und dass Schritte ausgelassen werden können.
21 zeigt einen veranschaulichenden Prozess 2100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Der Prozess 2100 kann in einem Elektrofahrzeug implementiert werden, kann als Teil von einer Elektronik-Packung, welche im Fahrzeug integriert sein kann, implementiert werden. Das Fahrzeug kann Sensoren, Systemkomponenten, einen Datenspeicher, einen Steuerschaltkreis und einen ersten Anschlussverbinder, welcher dazu betriebsfähig ist, um mit einem zweiten Anschlussverbinder eine Schnittstelle zu bilden, welcher mit einem externen System im Zusammenhang steht, enthalten. Das externe System kann ein ESVE, ein Rechtsdurchsetzung-Anschluss, ein Service- und Diagnoseanschluss oder ein jeglicher weiterer geeigneter Anschluss sein. Der erste Anschluss kann ein Gehäuse, welches eine ausrichtende Außenfläche hat, welche die Schnittstelle zwischen dem ersten Anschlussverbinder und dem zweiten Anschlussverbinder auf eine Ausrichtung einschränkt, Verbinder, welche dazu betriebsfähig sind, um mit einer Mehrzahl von wechselseitigen Verbindern im zweiten Anschlussverbinder gekoppelt zu werden, und zumindest eine CCU, welche eine kontaktlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen von der zumindest einen CCU des zweiten Anschlussverbinders aufbaut, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, enthalten. Nachdem der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, kann der Steuerschaltkreis einen Prozess 2100 dazu implementieren, in einem Schritt 2110 zu starten. In Schritt 2110 kann das externe System durch Verarbeitung eines Authentifikations-Berechtigungsnachweises, welcher über die kontaktlose Kommunikationsverbindung empfangen wird, authentifiziert werden. In einem Schritt 2120 kann ein Zugriffsgrad basierend auf dem Authentifikations-Berechtigungsnachweis bestimmt werden. In einem Schritt 2130 können Fahrzeugprotokolldaten, die dem bestimmten Zugriffsgrad entsprechen, vom Datenspeicher an das externe System über die kontaktlose Kommunikationsverbindung übertragen werden. Die Fahrzeugprotokolldaten können über die kontaktlose Kommunikationsverbindung, gleichzeitig mit einem Empfang von Leistung, von dem externen System, über die Verbinder vom Datenspeicher übertragen werden. In einem Schritt 2140 kann eine Software-Aktualisierung über die kontaktlose Kommunikationsverbindung empfangen werden.
Es ist anzuerkennen, dass die in 21 gezeigten Schritte lediglich darstellhaft sind, und dass die Reihenfolge der Schritte geändert werden kann, dass Schritte hinzugefügt werden können, und dass Schritte ausgelassen werden können. Beispielsweise kann der Prozess 2100 einen lediglich das Fahrzeug betreffenden Modus für den Datenspeicher einsetzen, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder nicht miteinander verbunden sind. In einem weiteren Beispiel kann der Prozess 2100 einen externen Zugriffsmodus für den Datenspeicher einsetzen, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind und das externe System authentifiziert worden ist.
Es wird davon ausgegangen, dass die hier dargelegte Offenbarung mehrere unterschiedliche Erfindungen mit unabhängigem Nutzen umfassen kann. Wenngleich jede dieser Erfindungen in ihrer bevorzugten Form offenbart wurde, sind die konkreten Ausführungsformen davon, die hier offenbart und veranschaulicht sind, nicht in einschränkendem Sinne auszulegen, da zahlreiche Variationen möglichen sind. Jedes Beispiel definiert eine Ausführungsform, die in der vorstehenden Offenbarung offenbart ist, doch irgendein konkretes Beispiel umfasst nicht zwingend alle Merkmale oder Kombinationen, die letztlich beansprucht werden können. Wenn die Beschreibung auf „ein“ oder „ein erstes“ Element oder ein Äquivalent davon verweist, kann eine derartige Beschreibung ein oder mehrere derartige Elemente aufweisen, die zwei oder mehr derartiger Elemente weder erfordern noch ausschließen. Ferner werden Angaben mit Ordnungszahlen wie zum Beispiel erstes, zweites oder drittes, für benannte Elemente verwendet, um zwischen den Elementen zu unterscheiden, und sie zeigen keine erforderliche oder beschränkte Anzahl derartiger Elemente an und zeigen keine konkrete Position oder Reihenfolge derartiger Elementen an, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vorgegeben ist.
Ferner können beliebige der in Bezug auf 1 bis 23 beschriebenen Prozesse sowie beliebige andere Aspekte der Erfindung jeweils durch Software implementiert sein, können jedoch auch in Hardware, Firmware oder einer beliebigen Kombination von Software, Hardware und Firmware implementiert sein. Sie können ebenso jeweils als maschinen- oder computerlesbarer Code ausgeführt sein, der auf einem machinen- oder computerlesbaren Medium aufgezeichnet ist. Das computerlesbare Medium kann eine jegliche Datenspeichervorrichtung sein, welche Daten oder Anweisungen speichern kann, welche danach durch ein Computersystem ausgelesen werden können. Beispiele des computerlesbaren Mediums können ein Nur-Lese-Speicher, ein Direktzugriffsspeicher, ein Flash-Speicher, CD-ROMs, DVDs, ein Magnetband und optische Datenspeichervorrichtungen sein, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Das computerlesbare Medium kann ebenso über an ein Netzwerk gekoppelte Computersysteme verteilt sein, sodass der computerlesbare Code auf verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium von einem elektronischen Subsystem oder einer Vorrichtung an ein anderes elektronisches Subsystem oder Vorrichtung unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Kommunikationsprotokolls übertragen werden. Das computerlesbare Medium kann einen computerlesbaren Code, Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder sonstige Daten in einem modulierten Datensignal, wie zum Beispiel einer Trägerwelle oder einem sonstigen Transportmechanismus, verkörpern und kann beliebige Informationsübertragungsmedien umfassen. Ein moduliertes Datensignal kann ein Signal sein, bei dem eine oder mehrere seiner Eigenschaften derart eingestellt oder verändert sind, dass sie eine Information in dem Signal codieren.
Es versteht sich, dass ein beliebiges oder jedes Modul oder Zustandsmaschine, das bzw. die hier erörtert ist, als Software-Konstrukt, Firmware-Konstrukt, eine oder mehrere Hardware-Komponenten oder eine Kombination davon bereitgestellt sein kann. Beispielsweise können eine oder mehrere der Zustandsmaschinen oder Module im allgemeinen Zusammenhang mit vom Computer ausführbaren Anweisungen, wie zum Beispiel Programmmodulen, beschrieben sein, die von einem oder mehreren Computern oder sonstigen Vorrichtungen ausgeführt werden können. Im Allgemeinen kann ein Programmmodul eine oder mehrere Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder Datenstrukturen aufweisen, die eine oder mehrere bestimmte Aufgaben ausführen können oder die einen oder mehrere bestimmte abstrakte Datentypen implementieren können. Es versteht sich ferner, dass die Anzahl, Ausgestaltung, Funktionalität und Verbindung der Module oder Zustandsmaschinen untereinander rein beispielhafter Natur sind, und dass die Anzahl, Ausgestaltung, Funktionalität und Verbindung bestehender Module untereinander modifiziert oder wegelassen werden kann, zusätzliche Module hinzugefügt werden können und die Verbindung bestimmter Module verändert werden kann.
Wenngleich viele Veränderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung für den Durchschnittsfachmann nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung zweifelsohne auf der Hand liegen, versteht es sich, dass die bestimmten Ausführungsformen, die zur Veranschaulichung dargestellt und beschrieben sind, in keiner Weise als einschränkend zu verstehen sind. Dementsprechend ist die Bezugnahme auf die Details der bevorzugten Ausführungsformen nicht als ihren Schutzumfang einschränkend auszulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62378904 [0001]

Claims

Elektrofahrzeug-Versorgungsequipment (EVSE) zur Verwendung mit einem Fahrzeug, umfassend: einen Kommunikationsschaltkreis, einen Datenspeicher, einen Steuerschaltkreis; und einen ersten Anschlussverbinder, der betriebsfähig ist, mit einem zweiten Anschlussverbinder, der mit dem Fahrzeug im Zusammenhang steht, eine Schnittstelle zu bilden, wobei der erste Verbinder umfasst: ein Gehäuse mit einer ausrichtenden Außenfläche, welche die Schnittstelle zwischen dem ersten Anschlussverbinder und dem zweiten Anschlussverbinder auf eine Ausrichtung einschränkt; einen oder mehrere Verbinder, die betriebsfähig sind, mechanisch mit einem oder mehreren wechselseitigen Verbindern im zweiten Anschlussverbinder gekoppelt zu werden, und zumindest eine kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU), welche eine kontaktlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen der mindestens einen CCU des zweiten Anschlussverbinders herstellt, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind; wobei, nachdem der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, um Fahrzeugprotokolldaten vom Fahrzeug über die kontaktlose Kommunikationsverbindung zu empfangen, nachdem das EVSE beim Fahrzeug authentifiziert ist.
EVSE nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, dass EVSE beim Fahrzeug zu authentifizieren, indem Authentifikations-Berechtigungsnachweise über die kontaktlose Kommunikationsverbindung übertragen werden.
EVSE nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, eine Leistungsübertragung vom EVSE an das Fahrzeug über den einen oder die mehreren Verbinder zu bewirken, wobei die Leistungsübertragung gleichzeitig mit dem Empfang der Fahrzeugprotokolldaten auftritt.
EVSE nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, um: die empfangenen Fahrzeugprotokolldaten im Datenspeicher zu speichern; und die empfangenen Fahrzeugprotokolldaten an einen entfernten Server über den Kommunikationsschaltkreis zu übertragen.
EVSE nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, um: eine Software-Aktualisierung vom Datenspeicher zu erlangen; und die Software-Aktualisierung über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an das Fahrzeug zu übertragen.
EVSE nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeugprotokoll Umgebungseingaben enthält, welche durch das Fahrzeug im Verlaufe von Fahrereignissen eingesammelt sind.
EVSE nach Anspruch 6, wobei die Umgebungseingaben Daten enthalten, welche durch zumindest einen Sensor eingesammelt sind, welcher mit dem Fahrzeug im Zusammenhang steht.
EVSE nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeugprotokoll Betriebszustände enthält, welche durch das Fahrzeug im Verlaufe von Fahrereignissen ausgeführt sind.
EVSE nach Anspruch 8, wobei die Betriebszustände Fahrer-Steuereingaben oder autonome Steuereingaben zum Steuern des Fahrzeugs enthalten.
EVSE nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeugprotokoll dazu betriebsfähig ist, um als ein Datensatz für autonomes Fahrzeug Softwareanalysen zu dienen.
EVSE nach Anspruch 1, wobei der Steuerschaltkreis ferner dazu betriebsfähig ist, um Automatisierungsdaten an das Fahrzeug über die kontaktlose Kommunikationsverbindung zu übertragen.
EVSE nach Anspruch 11, wobei die Automatisierungsdaten zumindest eines enthalten aus einer künstliche Intelligenz (AI) Maschine, Navigationsdaten und Bremsalgorithmen.
Elektrofahrzeug, umfassend: Sensoren; Systemkomponenten; einen Datenspeicher; einen Steuerschaltkreis; und einen ersten Anschlussverbinder, der betriebsfähig ist, um mit einem zweiten Anschlussverbinder, der mit einem externen System im Zusammenhang steht, eine Schnittstelle zu bilden, wobei der erste Verbinder umfasst: ein Gehäuse mit einer ausrichtenden Außenfläche, welche die Schnittstelle zwischen dem ersten Anschlussverbinder und dem zweiten Anschlussverbinder auf eine Ausrichtung einschränkt; einen oder mehrere Verbinder, die betriebsfähig sind, mechanisch mit einem oder mehreren wechselseitigen Verbindern im zweiten Anschlussverbinder gekoppelt zu werden, und zumindest eine kontaktlose Kommunikationseinheit (CCU), welche eine kontaktlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen der mindestens einen CCU des zweiten Anschlussverbinders herstellt, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind; wobei, nachdem der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander gekoppelt sind, der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, um Fahrzeugprotokolldaten aus dem Datenspeicher über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an das externe System zu übertragen.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, das externe System zu authentifizieren, durch Verarbeitung eines Authentifikations-Berechtigungsnachweises, welcher über die kontaktlose Kommunikationsverbindung empfangen ist.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 14, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, um einen Zugriffsgrad basierend auf dem Authentifikations-Berechtigungsnachweis zu bestimmen, und wobei lediglich das Fahrzeug betreffende Protokolldaten, die dem bestimmten Zugriffsgrad entsprechen, über die kontaktlose Kommunikationsverbindung an das externe System übertragen werden.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, um die Fahrzeugprotokolldaten vom Datenspeicher über die kontaktlose Kommunikationsverbindung zu übertragen, und zwar gleichzeitig mit einer Aufnahme von Leistung, vom externen System, über den einen oder die mehreren Verbinder.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, einen lediglich das Fahrzeug betreffenden Modus für den Datenspeicher einzusetzen, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder nicht miteinander verbunden sind.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, einen externen Zugriffsmodus für den Datenspeicher einzusetzen, wenn der erste und zweite Anschlussverbinder miteinander verbunden sind und das externe System authentifiziert wurde.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis dazu betriebsfähig ist, eine Software-Aktualisierung über die kontaktlose Kommunikationsverbindung zu empfangen.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugprotokolldaten Umgebungseingaben enthalten, welche durch die Sensoren im Verlaufe von Fahrereignissen eingesammelt sind.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugprotokolldaten Betriebszustände enthalten, welche durch die Systemkomponenten im Verlaufe von Fahrereignissen ausgeführt sind.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 21, wobei die Betriebszustände Fahrer-Steuereingaben oder autonome Steuereingaben zum Steuern des Fahrzeugs enthalten.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Fahrzeugprotokolldaten dazu betriebsfähig sind, um als ein Datensatz für autonomes Fahrzeug Softwareanalysen zu dienen.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Steuerschaltkreis ferner dazu betriebsfähig ist, um Automatisierungsdaten vom externen System über die kontaktlose Kommunikationsverbindung zu empfangen.
Elektrofahrzeug nach Anspruch 24, wobei die Automatisierungsdaten zumindest eines enthalten aus einer künstliche Intelligenz (AI) Maschine, Navigationsdaten und Bremsalgorithmen.