EP3294587A1 - Kommunikationsmodul für den ladevorgang eines fahrzeugs - Google Patents

Kommunikationsmodul für den ladevorgang eines fahrzeugs

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Publication number
EP3294587A1
EP3294587A1 EP16721427.9A EP16721427A EP3294587A1 EP 3294587 A1 EP3294587 A1 EP 3294587A1 EP 16721427 A EP16721427 A EP 16721427A EP 3294587 A1 EP3294587 A1 EP 3294587A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging
communication
vehicle
charging station
communication protocol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16721427.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Berger
Cüneyt Türel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3294587A1 publication Critical patent/EP3294587A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04B3/542—Systems for transmission via power distribution lines the information being in digital form
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding device
  • Electric vehicles especially electric vehicles or plug-in hybrid vehicles
  • electrical energy stores e.g., batteries
  • a vehicle charging device To charge the electrical storage of such electric and / or hybrid vehicles, there are various conductive, i.
  • AC charging In the so-called AC charging or AC charging is the charger, which converts the DC power (also referred to as DC power) for charging the electrical storage in the vehicle.
  • An alternating current (AC) or alternating current is transmitted on a charging cable between the charging station and the vehicle.
  • DC charging or DC charging is the charger, which converts the DC power for charging the electrical storage, in the
  • DC charging is often referred to as fast charging, since the charging power in DC charging is in most cases above the charging power of the AC charging.
  • Control of the charging process of the vehicle's energy storage typically requires communication between the vehicle and the charging station. As part of the communication can be determined, for example, which charging power is provided for the charging of the charging station. Furthermore, it may be advantageous to collect data about the identity of the vehicle, energy price data, Data relating to the payment of the purchased charging energy, etc.
  • a vehicle For the communication between a vehicle and a charging station different communication protocols can be used, which allow the exchange of different amounts of information, and thus have a different range of functions. It may happen in particular that a vehicle is capable of a first
  • Communication protocol which differs from a second communication protocol that is supported by a charging station.
  • the first communication protocol may have a limited functionality compared to the second communication protocol.
  • the present document is concerned with the technical task of providing means for enabling the user of a vehicle using a limited functional communication protocol for charging to efficiently and conveniently use the functions provided by a charging station.
  • the object is solved by the independent claims.
  • Advantageous embodiments are described i.a. in the dependent claims.
  • a communication module for a wired electric charge of a vehicle is described at a charging station.
  • the communication module can also be referred to as a converter, in particular as a protocol converter.
  • the vehicle and the charging station are connected via a charging cable.
  • the communication module can be provided as part of the charging cable.
  • the communication module can be connected to the vehicle via a first cable section of the charging cable and to the charging station via a second cable section of the charging cable.
  • the charging station can eg a public charging station and / or a wallbox.
  • the vehicle includes an energy storage for storing electrical energy. The energy storage can be charged with electrical energy from the charging station.
  • the vehicle is set up, via the charging cable according to a first
  • the first communication protocol can be used to control the charging process.
  • the first communication protocol of a charging station can make it possible to determine whether a vehicle has a charging cable with the charging station
  • Charging station is connected. This can e.g. over a level on one
  • the first communication protocol may allow a vehicle to determine a charging power that can be provided maximally from a charging station to which the vehicle is connected via a charging cable. This can e.g. via a pulse width modulated (PWM) signal on the PWM signal.
  • PWM pulse width modulated
  • the first communication protocol may refer to the replacement of the o.g. Information be limited.
  • the charging station is configured to communicate via the charging cable according to a second communication protocol, the second
  • Communication protocol allows the transmission of data that can not be communicated with the first communication protocol.
  • the second communication protocol may allow the transmission of information via the o.g. Information related to the charging power and the connection of a vehicle.
  • the communication module is configured to receive charging station data according to the second communication protocol from the charging station (eg via a second cable section of the charging cable).
  • the communication module is further configured to send data corresponding to the charging station data according to the first communication protocol to the vehicle, if the first communication protocol allows the transmission of the charging station data. For example, the charging power provided to the vehicle
  • the communication module may be configured to send data corresponding to charging station data to a user unit via a transmission medium separate from the charging cable, if the first communication protocol does not allow the transfer station data to be transmitted.
  • the communication module thus makes it possible to initiate a charging process between the vehicle and the charging station, even if the vehicle uses a first communication protocol and the charging station uses a second communication protocol that is different. This happens in particular by forwarding charging station data to the vehicle according to the first
  • ancillary services may be configured and controlled using the second communication protocol via a separate user unit.
  • the charging cable typically includes a communication line
  • the first communication protocol may use a pulse width modulated (PWM) signal on the communication line for the transmission of data (eg for the transmission of the charging power).
  • PWM pulse width modulated
  • the first communication protocol can enable communication according to the IEC61851-1 standard.
  • the second communication protocol can use power line communication to transmit data on the communication line.
  • the second communication protocol may enable communication in accordance with the ISO / IEC 15118 standard via the charging cable.
  • the communication module can thus enabling the provision of additional ISO / IEC 15118 services for a vehicle which is limited to communication in accordance with the IEC61851-1 standard.
  • the additional services can be configured and / or controlled via the user unit.
  • the separate from the charging cable transmission medium may include a wireless transmission medium.
  • the communication module can be set up to set up a WLAN (Wireless Local Area Network) and / or Bluetooth connection to the user unit. This allows flexible control of additional services by a user.
  • the user unit may provide a user interface for a user of the
  • the user unit may include a software application.
  • the user unit can be implemented by means of a software application that is executed by a processor.
  • a low-cost and flexible user unit can be provided.
  • the second communication protocol may allow a charging station and a vehicle interconnected via a charging cable to provide additional data relating to an identity of the vehicle with respect to a duration of charging with respect to a property (eg, the vehicle) Cost or the energy mix) of the electrical energy provided by the charging station, and / or with respect to the charging of the charging station in the
  • the supplemental data can be used to provide additional services such as Smart Charging and / or Plug & Charge.
  • the above-mentioned charging station data may include additional data, for example.
  • the additional data can typically not be sent or received via the first communication protocol.
  • the communication module may be configured to transfer the additional data from the charging station to the
  • the communication module may comprise a first communication unit which is set up to establish a first communication connection in accordance with the first communication protocol with the vehicle via a first cable section of the charging cable. Furthermore, the communication module may comprise a second communication unit which is set up to establish a second communication connection in accordance with the second communication protocol with the charging station via a second cable section of the charging cable.
  • the communication module may include a third communication unit configured to be separate from the charging cable
  • Transmission medium to establish a third communication link e.g., a WLAN connection
  • a third communication link e.g., a WLAN connection
  • the communication module may include a control unit configured to determine whether the charging station data is beyond the first
  • the control unit may be further configured, if necessary, to cause the first communication unit to send the data corresponding to the charging station data to the vehicle in accordance with the first communication protocol. Furthermore, the control unit may be configured, if necessary, to cause the third communication unit, the data corresponding to the charging station data to the
  • the communication module may be further configured to receive user unit data from the user unit and to determine if the user unit data is to be forwarded to the charging station.
  • the communication module can be set up, if appropriate, data corresponding to the user unit data in accordance with the second communication protocol
  • Charging station to send Data can thus be exchanged between the user unit and the charging station, in particular in order to provide additional services for the charging process.
  • the charging cable includes a vehicle-side interface (e.g., a charging plug) configured to form an electrically conductive connection to a corresponding interface (e.g., to a charging socket) of the vehicle. Furthermore, the charging cable includes the one described in this document
  • the charging cable includes a first
  • the charging cable continues to include one
  • a charging station side interface (e.g., a connector) configured to electrically connect to a corresponding one of the interfaces
  • the charging cable includes a second
  • Communication module connects. Such a charging cable allows, in a flexible and efficient manner, additional charging services
  • FIG. 1 shows an exemplary charging system for a vehicle
  • Figure 2 shows an exemplary assignment of pins or contact parts of a charging socket of a vehicle
  • FIG. 3 shows exemplary components of a vehicle-side charging device
  • FIG. 4 shows an exemplary communication module
  • FIG. 5 is a flowchart of an example method for controlling a charging process
  • FIG. 6 shows a flow diagram of an exemplary method for exchanging information regarding a charging process.
  • the vehicle 100 includes an electrical storage (not shown) that can be charged with electrical energy from the charging station 110.
  • the vehicle 100 comprises a charging socket 101 to which a corresponding plug 111 of a charging cable 112 can be plugged.
  • the charging socket 101 and the plug 111 form a plug-in system.
  • the charging cable (112) may be fixedly connected to the charging station 110 (as shown). On the other hand, the charging cable (112) via a
  • Plug connection to the charging station 110 for example, when charging AC.
  • the charging socket 101 is attached to the vehicle 100.
  • the charging plug 111 (English coupler) is firmly connected to the charging station 110 via the charging cable 112 in particular during DC charging.
  • DC-Typl and DC-type 2 partially the same pins (ie the same electrical contact parts) of the plug-in system for AC and DC charging are used.
  • DC-Type2 plug-in systems use the contact parts for L2 / DC and L3 / DC + together for AC charging and DC charging.
  • the contact parts may have a have different function.
  • the contact part (also referred to as a pin) 202 may be used for the transmission of a pilot signal (and connected to a pilot line of the charging cable 112).
  • the contact part 201 can be used for the transmission of a proxy signal.
  • the contact parts 201, 202 may also be referred to as communication contact parts, since they are arranged to enable communication signals for communication between the charging station 110 and the vehicle 100 with respect to the charging process.
  • the contact part 205 may be used for the N conductor of an AC current and the contact part 203 may be used for a first phase LI of the AC current.
  • the contact part 207 can be used in AC charging for a second phase L2 of the AC current and DC charging for DC (DC minus).
  • the contact part 206 may be used in AC charging for a third phase L3 of the AC current and DC charging for DC + (DC plus).
  • the contact parts 203, 205, 206, 207 may be referred to as power contact parts since they are arranged to transmit electric power for charging the electric memory of the vehicle 100.
  • Contact member 204 may provide a connection to ground. It should be noted that the above-mentioned occupancy of the contact parts of a charging socket 101 is exemplary, and other assignments are possible.
  • the charging cable 112 comprises lines corresponding to the contact parts 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 (or for a part of the contact parts 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207).
  • 3 shows a block diagram of exemplary components of a vehicle 100 for charging an electrical memory 308 of the vehicle 100
  • Components may be part of a charging device of the vehicle 100.
  • the vehicle 100 includes the charging socket 101, an AC charger 303, a
  • the Communication unit 301 a charging control unit 302, the HV battery 308, a DC contactor 305, 306, 307 and a voltage measurement 304.
  • the AC charger 303 is typically used only for AC charging.
  • the DC contactor 305, 306, 307 can be used for DC charging the
  • the AC charger 303 may be single phased (lph) (as shown in Figure 3) or three phased (3ph).
  • the contact part 207 (for the second phase L2) and the contact part 206 (for the third phase L3) are connected to the AC charger 303.
  • the charging device of the vehicle 100 may be configured with a
  • Charging station 110 according to a first communication protocol to
  • a pilot signal can be exchanged with the charging station 110.
  • a pilot circuit which serves to exchange the pilot signal between a control unit of the charging station and the communication unit 301 or the charging control unit 302 of the vehicle 100, can be made possible via the contact part 202 and the corresponding line in the charging cable 112.
  • Charge control unit 302 of vehicle 100 may be configured to notify a charge-related condition of vehicle 100 by setting a predefined level of the pilot signal.
  • the control unit of the charging station 110 may be configured to notify the vehicle 100 by pulse-width modulation (e.g., between 7% and 97% duty cycle) of the pilot signal
  • Amperage or charging power maximum provided by the charging station 110 can be.
  • the pilot signal can oscillate at a predefined frequency (eg 1 kHz) between two predefined levels.
  • IEC 61851-1 An example of such a level and / or PWM based communication protocol is the IEC 61851-1 standard.
  • This standard defined various modes, in particular the mode 3 and the mode 4 in connection with the charging at a charging station 110 are relevant. In particular, the mode 3 for the AC charging and the mode 4 for the DC charging at a charging station 110 are relevant.
  • the communication protocol according to the IEC 61851-1 standard is largely limited to the transmission of the status of the vehicle 100 (is a charging connection to the charging station 110 or not) and limited to the transmission of the maximum charging power (by PWM).
  • the IEC 61851-1 standard does not allow features such as incentive-based Smart Charging and Plug & Charge.
  • a communication protocol may be used which allows the exchange of messages between the vehicle 100 and the charging station 110.
  • An example of such a communication protocol is specified in the ISO / IEC 15118 standard.
  • the ISO / IEC 15118 standard uses Power Line Communication (PLC) to transmit data over the pilot line.
  • PLC Power Line Communication
  • data packets can be exchanged between the control unit of the charging station 110 and the charging control unit 302 of the vehicle 100 on the basis of PLC.
  • the communication protocol in accordance with the ISO / IEC 15118 standard makes it possible to exchange messages between the vehicle 100 and the charging station 110 with which the vehicle 100 identifies itself at the charging station 110 and, if necessary, can authenticate. Furthermore, the charging station 110 may inform the vehicle 100 of the cost of electrical energy. Furthermore you can
  • Communication protocol in accordance with the ISO / IEC 15118 standard thus allows the provision of additional functions, such. the time-delayed (possibly cost-optimized) execution of a charging process.
  • a vehicle 100 and a charging station 110 may be arranged
  • the vehicle 100 may use a first communication protocol (e.g., in accordance with the IEC 61851-1 standard), and the charging station 110 may be a second
  • the first communication protocol may have a reduced functionality compared to the second communication protocol.
  • the communication module 400 shows a communication module 400, which enables a user of the vehicle 100 with the first communication protocol to use the extended functional scope of the second communication protocol when loading at the charging station 110, which uses the second communication protocol.
  • the communication module 400 is configured to communicate with the charging station 110 via the second communication protocol 422 and with the vehicle 100 via the first communication protocol 421.
  • the communication module 400 includes a first one
  • Communication unit 401 which is configured to establish and maintain a first communication connection with the communication unit 301 of the vehicle 100 according to the first communication protocol 421. Furthermore, the communication module 400 comprises a second communication unit 402 which is set up with the charging station 110 (in particular with a
  • the communication module 400 may be part of the charging cable 112.
  • the communication module 400 may be connected to a vehicle-side charging plug 111 via a first cable section of the charging cable 112. Furthermore, the communication module 400 via a second
  • Cable portion of the charging cable 112 may be connected to the charging station 110 or to a charging station-side charging connector 411.
  • the charging plugs 111, 411 may be e.g. to act IEC 62196-3 type 1/2 connector.
  • Charging cable 112 may be an IEC 61851 Mode 3 charging cable (for AC charging). It can thus be a charging for AC charging enabled.
  • the communication module 400 can be used as a hardware / software unit in a
  • Housing be arranged on the charging cable 112 between the vehicle 100 and 110 charging station.
  • the communication module 400 comprises a control unit 404 which is set up to enable an internal communication connection between the first and second communication units 401, 402.
  • a message received by the charging station 110 can be evaluated, and if the first communication protocol 421 allows, via the charging cable 112 to the vehicle 100 to be forwarded. This can be the respective
  • Communication format i.e., for example, PLC in the case of the second communication protocol 422 and PWM in the case of the first
  • the control unit 404 is further configured via a third
  • Communication unit 403 a third communication connection (eg a wireless communication connection, such as WLAN or Bluetooth) with a user unit 410.
  • the user unit 410 may provide a user interface to a user of the vehicle 100.
  • the user unit 410 may in particular comprise a software application which is installed, for example, on a personal electronic device (eg on a smartphone) of the user and / or on a head unit of the vehicle 100.
  • the user unit 410 may allow a user to input data to be transmitted to the charging station 110 and / or data from the
  • the control unit 404 of the communication module 400 is set up to forward a message received via the second communication protocol 422 to the charging station 110 to the user unit 410.
  • a message that can not be sent directly to the vehicle 100 via the first communication protocol 421 can be sent to the user unit 410.
  • information regarding additional services of the charging station may be forwarded to the user unit 410.
  • control unit 404 is set up by the
  • User unit 410 to send data received via the second communication protocol 422 to the charging station 110.
  • data enabling the identification / authentication of the vehicle 100 at the charging station 110 can be sent to the charging station 110 via the user unit 410.
  • the control unit 404 may be configured as far as a direct
  • functions that are only possible via the second communication protocol 422 can be provided by a connection between the user unit 410 and the charging station 110.
  • the first communication protocol 421 complies with the IEC 61851-1 standard and the second communication protocol with the ISO / IEC 15118 standard.
  • the first communication unit 401 is then configured to apply a PWM signal to the pilot power of the charging cable 112 in order to communicate the maximum charging power of the charging station 110 to the vehicle 100. This information may have previously been transmitted from the charging station 110 via a corresponding ISO / IEC 15118 message to the communication module 400.
  • the second communication unit 402 is set up for this purpose to set up a PLC data connection with the charging station 110.
  • Messages from the ISO / IEC 15118 standard that can not be sent to the vehicle 100 according to the IEC 61851-1 standard or that can not be provided by the vehicle 100 in accordance with the IEC 61851-1 standard can be sent to the user unit 410 or provided by the user unit 410.
  • the implementation of features such as Smart Charging and / or Plug & Charge is enabled.
  • the communication module 400 thus provides a vehicle-internal converter or a vehicle-external mode 3 cable converter, which enables a simple retrofitting of charging functions.
  • the communication module 400 may be configured to receive ISO 15118 messages, particularly with regard to Smart Charging and / or Plug & Charge
  • the communication module 400 may be configured to control an AC charging process in accordance with IEC61851-1.
  • the configuration and control of the communication module 400 can take place via the user unit 410.
  • the communication module 400 enables efficient functional expansion of vehicles 100 that implement charging communication according to the IEC61851-1 standard. In particular, functions such as Plug & Charge and / or Smart Charging can be provided.
  • FIG. 5 shows a flowchart of an exemplary method 500 for
  • an AC charging process can be controlled.
  • the vehicle 100 is configured to communicate via the charging cable 112 in accordance with a first communication protocol 421.
  • the charging station 110 is configured to communicate via the charging cable 112 in accordance with a second communication protocol 422.
  • the second communication protocol 422 allows the transmission of data or from
  • the method 500 includes receiving charging station data 501 according to the second communication protocol 422 from the charging station 110.
  • the charging station data may in particular be received by the communication module 400 described in this document.
  • the method 500 includes determining 502 whether the first communication protocol 421 enables the transmission station data to be transmitted.
  • the method 500 includes sending 503 the charging station data (resp.
  • the vehicle 100 when it is determined that the first communication protocol 421 allows the transmission of the charging station data.
  • the method 500 may include transmitting 503 the charging station data (or corresponding data) via a transmission medium separated from the charging cable 112 (eg via a WLAN connection) to a user unit 410, in particular if it is determined that the first Communication Protocol 421 does not allow the transmission of charging station data.
  • a transmission medium separated from the charging cable 112 eg via a WLAN connection
  • additional services for the charging process can be provided via the user unit 410.
  • 6 shows a flow chart of an exemplary method 600 for
  • data in particular additional data
  • the user unit 410 may send data (e.g., a particular selection) to the charging station 110 via the communication module 400.
  • the method 600 therefore includes receiving 601 data from the
  • the method 600 includes the forwarding 602 of this data (typically in a format that corresponds to the second communication protocol 422) to the charging station 110.
  • the communication module 400 if necessary, the data in the second communication Convert log 422.

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Abstract

Es wird ein Kommunikationsmodul (400) für einen elektrischen Ladevorgang eines Fahrzeugs (100) an einer Ladestation (110) über ein Ladekabel (112) beschrieben. Das Fahrzeug (100) ist eingerichtet, über das Ladekabel (112) gemäß einem ersten Kommunikations-Protokoll (421) zu kommunizieren. Die Ladestation (110) ist eingerichtet, über das Ladekabel (112) gemäß einem zweiten Kommunikations-Protokoll (422) zu kommunizieren. Dabei ermöglicht das zweite Kommunikations-Protokoll (422) die Übermittlung von Daten, die nicht mit dem ersten Kommunikations-Protokoll (421) übermittelt werden können. Das Kommunikationsmodul (400) ist eingerichtet, Ladestations-Daten gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll (422) von der Ladestation (110) zu empfangen. Das Kommunikationsmodul (400) ist weiter eingerichtet, den Ladestations-Daten entsprechende Daten gemäß dem ersten Kommunikations- Protokoll (421) an das Fahrzeug (100) zu senden, wenn das erste Kommunikations-Protokoll (421) die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht. Desweiteren ist das Kommunikationsmodul (400) eingerichtet, den Ladestations-Daten entsprechende Daten über ein von dem Ladekabel (112) getrenntes Übertragungsmedium an eine Benutzereinheit (410) zu senden, wenn das erste Kommunikations-Protokoll (421) nicht die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht.

Description

Kommunikationsmodul für den Ladevorgang eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
(insbesondere ein entsprechendes Modul) zur Steuerung des Ladevorgangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
Fahrzeuge mit Elektroantrieb (insbesondere Elektrofahrzeuge oder Plugin-Hybrid Fahrzeuge) umfassen elektrische Energiespeicher (z.B. Batterien), die über eine Ladevorrichtung des Fahrzeugs an eine Ladestation angeschlossen und aufgeladen werden können. Zum Aufladen der elektrischen Speicher solcher Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeuge existieren verschiedene konduktive, d.h.
kabelgebundene, Ladetechnologien. Bei dem sogenannten AC- Laden oder Wechselstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom (auch als DC-Strom bezeichnet) zur Aufladung des elektrischen Speichers umwandelt, im Fahrzeug. Auf einem Ladekabel zwischen Ladestation und Fahrzeug wird ein AC- (Alternating Current) oder Wechselstrom übertragen. Bei dem sogenannten DC-Laden oder Gleichstromladen befindet sich das Ladegerät, welches den Gleichstrom zur Aufladung des elektrischen Speichers umwandelt, in der
Ladestation. Auf dem Ladekabel wird somit ein DC- (Direct Current) oder Gleichstrom übertragen. Das DC-Laden wird häufig auch als Schnellladen bezeichnet, da die Ladeleistung beim DC-Laden in den meisten Fällen über der Ladeleistung des AC-Ladens liegt.
Die Steuerung des Ladevorgangs des Energiespeichers eines Fahrzeugs erfordert typischerweise eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation. Im Rahmen der Kommunikation kann z.B. ermittelt werden, welche Ladeleistung für den Ladevorgang von der Ladestation bereitgestellt wird. Desweiteren kann es vorteilhaft sein, Daten über die Identität des Fahrzeugs, Daten über Energiepreise, Daten in Bezug auf die Bezahlung der bezogenen Ladeenergie, etc.
auszutauschen, um die Durchführung eines Ladevorgangs zu optimieren.
Für die Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer Ladestation können unterschiedliche Kommunikations-Protokolle verwendet werden, welche den Austausch von unterschiedlichen Umfängen von Information ermöglichen, und somit einen unterschiedlichen Funktionsumfang aufweisen. Dabei kann es insbesondere vorkommen, dass ein Fahrzeug befähigt ist, ein erstes
Kommunikations-Protokoll zu verwenden, welches sich von einem zweiten Kommunikations-Protokoll unterscheidet, das von einer Ladestation unterstützt wird. Dabei kann das erste Kommunikations-Protokoll einen im Vergleich zum zweiten Kommunikations-Protokoll beschränkten Funktionsumfang aufweisen.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, Mittel bereitzustellen, die es dem Nutzer eines Fahrzeug, welches für einen Ladevorgang ein Kommunikations-Protokoll mit beschränktem Funktionsumfang verwendet, ermöglichen, die von einer Ladestation bereitgestellten Funktionen in effizienter und komfortabler Weise zu nutzen. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird ein Kommunikationsmodul für einen Kabelgebundenen elektrischen Ladevorgang eines Fahrzeugs an einer Ladestation beschrieben. Das Kommunikationsmodul kann auch als Konverter, insbesondere als Protokoll-Konverter, bezeichnet werden. Für den Ladevorgang sind das Fahrzeug und die Ladestation über ein Ladekabel miteinander verbunden. Dabei kann das Kommunikationsmodul als Teil des Ladekabels bereitgestellt werden. Insbesondere kann das Kommunikationsmodul über einen ersten Kabelabschnitt des Ladekabels mit dem Fahrzeug und über einen zweiten Kabelabschnitt des Ladekabels mit der Ladestation verbunden werden. Die Ladestation kann z.B. eine öffentliche Ladestation und/oder eine Wallbox umfassen. Das Fahrzeug umfasst einen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie. Der Energiespeicher kann mit elektrischer Energie aus der Ladestation geladen werden.
Das Fahrzeug ist eingerichtet, über das Ladekabel gemäß einem ersten
Kommunikations-Protokoll zu kommunizieren. Das erste Kommunikations- Protokoll kann dazu verwendet werden, den Ladevorgang zu steuern.
Insbesondere kann es das erste Kommunikations-Protokoll einer Ladestation ermöglichen, zu ermitteln, ob ein Fahrzeug über ein Ladekabel mit der
Ladestation verbunden ist. Dies kann z.B. über einen Pegel auf einer
Kommunikationsleitung des Ladekabels kommuniziert werden. Desweiteren kann es das erste Kommunikations-Protokoll einem Fahrzeug ermöglichen, eine Ladeleistung zu ermitteln, die maximal von einer Ladestation, mit der das Fahrzeug über ein Ladekabel verbunden ist, bereitgestellt werden kann. Dies kann z.B. über ein Pulsweiten-moduliertes (PWM) Signal auf der
Kommunikationsleitung des Ladekabels kommuniziert werden. Das erste Kommunikations-Protokoll kann auf den Austausch der o.g. Information beschränkt sein.
Die Ladestation ist eingerichtet ist, über das Ladekabel gemäß einem zweiten Kommunikations-Protokoll zu kommunizieren, wobei das zweite
Kommunikations-Protokoll die Übermittlung von Daten ermöglicht, die nicht mit dem ersten Kommunikations-Protokoll übermittelt werden können. Insbesondere kann das zweite Kommunikations-Protokoll die Übermittlung von Information ermöglichen, die über die o.g. Information in Bezug auf die Ladeleistung und den Anschluss eines Fahrzeugs hinausgeht.
Das Kommunikationsmodul ist eingerichtet, Ladestations-Daten gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll von der Ladestation zu empfangen (z.B. über einen zweiten Kabelabschnitt des Ladekabels). Das Kommunikationsmodul ist weiter eingerichtet, den Ladestations-Daten entsprechende Daten gemäß dem ersten Kommunikations-Protokoll an das Fahrzeug zu senden, wenn das erste Kommunikations-Protokoll die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht. Beispielsweise kann die bereitgestellte Ladeleistung an das Fahrzeug
kommuniziert werden. Andererseits kann das Kommunikationsmodul eingerichtet sein, den Ladestations-Daten entsprechende Daten über ein von dem Ladekabel getrenntes Übertragungsmedium an eine Benutzereinheit zu senden, wenn das erste Kommunikations-Protokoll nicht die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht.
Das Kommunikationsmodul ermöglicht es somit, einen Ladevorgang zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation einzuleiten, auch wenn das Fahrzeug ein erstes Kommunikations-Protokoll und die Ladestation ein zweites Kommunikations- Protokoll verwendet, die unterschiedlich sind. Dies geschieht insbesondere durch Weiterleiten von Ladestations-Daten an das Fahrzeug gemäß dem ersten
Kommunikations-Protokoll. Desweiteren ermöglicht es das
Kommunikationsmodul einem Nutzer des Fahrzeugs, Zusatzdienste zu
verwenden, die von der Ladestation angeboten werden. Diese Zusatzdienste können durch Verwendung des zweiten Kommunikations-Protokolls über eine separate Benutzereinheit konfiguriert und gesteuert werden.
Das Ladekabel umfasst typischerweise eine Kommunikationsleitung,
insbesondere eine Pilotleitung. Das erste Kommunikations-Protokoll kann ein Pulsweiten-moduliertes (PWM) Signal auf der Kommunikationsleitung zur Übermittlung von Daten (z.B. zur Übermittlung der Ladeleistung) verwenden. Insbesondere kann das erste Kommunikations-Protokoll eine Kommunikation gemäß dem IEC61851-1 Standard ermöglichen. Andererseits kann das zweite Kommunikations-Protokoll Power Line Communication zur Übermittlung von Daten auf der Kommunikationsleitung verwenden. Insbesondere kann das zweite Kommunikations-Protokoll eine Kommunikation gemäß dem ISO/IEC 15118 Standard über das Ladekabel ermöglichen. Das Kommunikationsmodul kann somit die Bereitstellung von ISO/IEC 15118 Zusatzdiensten für ein Fahrzeug ermöglichen, welches auf eine Kommunikation gemäß dem IEC61851-1 Standard beschränkt ist. Die Zusatzdienste können dabei über die Benutzereinheit konfiguriert und/oder gesteuert werden.
Das von dem Ladekabel getrennte Übertragungsmedium kann ein drahtloses Übertragungsmedium umfassen. Insbesondere kann das Kommunikationsmodul eingerichtet sein, eine WLAN (Wireless Local Area Network) und/oder Bluetooth Verbindung zu der Benutzereinheit aufzubauen. Dies ermöglicht eine flexible Steuerung von Zusatzdiensten durch einen Nutzer.
Die Benutzereinheit kann eine Benutzerschnittstelle für einen Nutzer des
Fahrzeugs umfassen (insbesondere für die Konfiguration und/oder Steuerung von Zusatzdiensten). Desweiteren kann die Benutzereinheit eine Software- Applikation umfassen. Insbesondere kann die Benutzereinheit mittels einer Software- Applikation implementiert sein, die von einem Prozessor ausgeführt wird. So kann eine kostengünstige und flexible Benutzereinheit bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Software- Applikation auf einem persönlichen
elektronischen Gerät, insbesondere auf einem Smartphone oder einem Tablet-PC, bzw. auf einer Head Unit des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Das zweite Kommunikations-Protokoll kann es einer Ladestation und einem Fahrzeug, die über ein Ladekabel miteinander verbunden sind, ermöglichen, Zusatz-Daten in Bezug auf eine Identität des Fahrzeugs, in Bezug auf eine Dauer des Ladevorgangs, in Bezug auf eine Eigenschaft (z.B. die Kosten oder den Energiemix) der von der Ladestation bereitgestellten elektrischen Energie, und/oder in Bezug auf die Abrechnung der von der Ladestation in dem
Ladevorgang bereitgestellten elektrischen Energie zu versenden bzw. zu empfangen. Die Zusatz-Daten können dazu verwendet werden, Zusatzdienste wie Smart Charging und/oder Plug&Charge bereitzustellen. Die o.g. Ladestations- Daten können z.B. Zusatz-Daten umfassen. Die Zusatz-Daten können typischerweise nicht über das erste Kommunikations- Protokoll versendet bzw. empfangen werden. Das Kommunikationsmodul kann jedoch eingerichtet sein, die Zusatz-Daten von der Ladestation an die
Benutzereinheit zu senden, und/oder umgekehrt. So können in effizienter Weise Zusatzdienste anhand der Benutzereinheit gesteuert und konfiguriert werden, obwohl diese durch das vom Fahrzeug unterstützte erste Kommunikations- Protokoll nicht bereitgestellt werden können. Das Kommunikationsmodul kann eine erste Kommunikationseinheit umfassen, die eingerichtet ist, über einen ersten Kabelabschnitt des Ladekabels eine erste Kommunikationsverbindung gemäß dem ersten Kommunikations-Protokoll mit dem Fahrzeug aufzubauen. Desweiteren kann das Kommunikationsmodul eine zweite Kommunikationseinheit umfassen, die eingerichtet ist, über einen zweiten Kabelabschnitt des Ladekabels eine zweite Kommunikationsverbindung gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll mit der Ladestation aufzubauen.
Außerdem kann das Kommunikationsmodul eine dritte Kommunikationseinheit umfassen, die eingerichtet ist, über das von dem Ladekabel getrennte
Übertragungsmedium eine dritte Kommunikationsverbindung (z.B. eine WLAN Verbindung) mit der Benutzereinheit aufzubauen.
Außerdem kann das Kommunikationsmodul eine Steuereinheit umfassen, die eingerichtet ist, zu ermitteln, ob die Ladestations-Daten über das erste
Kommunikations-Protokoll an das Fahrzeug übermittelt werden können. Die Steuereinheit kann weiter eingerichtet sein, ggf. die erste Kommunikationseinheit zu veranlassen, die den Ladestations-Daten entsprechenden Daten gemäß dem ersten Kommunikations-Protokoll an das Fahrzeug zu senden. Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ggf. die dritte Kommunikationseinheit zu veranlassen, die den Ladestations-Daten entsprechenden Daten an die
Benutzereinheit zu senden. Das Kommunikationsmodul kann weiter eingerichtet sein, Benutzereinheit-Daten von der Benutzereinheit zu empfangen, und zu ermitteln, ob die Benutzereinheit- Daten an die Ladestation weitergeleitet werden sollen. Außerdem kann das Kommunikationsmodul eingerichtet sein, ggf. den Benutzereinheit-Daten entsprechende Daten gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll an die
Ladestation zu senden. Es können somit Daten zwischen der Benutzereinheit und der Ladestation ausgetauscht werden, insbesondere um Zusatzdienste für den Ladevorgang bereitzustellen. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ladekabel für einen elektrischen
Ladevorgang eines Fahrzeugs an einer Ladestation beschrieben. Das Ladekabel umfasst eine Fahrzeug-seitige Schnittstelle (z.B. einen Ladestecker), die eingerichtet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zu einer entsprechenden Schnittstelle (z.B. zu einer Ladedose) des Fahrzeugs zu bilden. Desweiteren umfasst das Ladekabel das in diesem Dokument beschriebene
Kommunikationsmodul. Außerdem umfasst das Ladekabel einen ersten
Kabelabschnitt, der die Fahrzeug-seitige Schnittstelle mit dem
Kommunikationsmodul verbindet. Das Ladekabel umfasst weiter eine
Ladestations-seitige Schnittstelle (z.B. einen Stecker), die eingerichtet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zu einer entsprechenden Schnittstelle der
Ladestation zu bilden. Desweiteren umfasst das Ladekabel einen zweiten
Kabelabschnitt, der die Ladestations-seitige Schnittstelle mit dem
Kommunikationsmodul verbindet. Ein derartiges Ladekabel ermöglicht es, in flexibler und effizienter Weise, Zusatzdienste für einen Ladevorgang
bereitzustellen, auch wenn das Fahrzeug beschränkte Kommunikationsfähigkeiten aufweist.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
Figur 1 ein beispielhaftes Ladesystem für ein Fahrzeug;
Figur 2 eine beispielhafte Belegung von Pins oder Kontaktteilen einer Ladedose eines Fahrzeugs;
Figur 3 beispielhafte Komponenten einer Fahrzeug- seitigen Ladevorrichtung; Figur 4 ein beispielhaftes Kommunikationsmodul;
Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Ladevorgangs; und
Figur 6 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Austausch von Information bzgl. eines Ladevorgangs.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Speicher (nicht dargestellt), der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101 an der ein entsprechender Stecker 111 eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 111 bilden ein Stecksystem. Das Ladekabel (112) kann fest mit der Ladestation 110 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel (112) über eine
Steckverbindung mit der Ladestation 110 verbunden sein (z.B. beim AC-Laden).
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Ladedose 101 am Fahrzeug 100 angebracht. Der Ladestecker 111 (engl. Coupler) ist insbesondere beim DC-Laden fest mit der Ladestation 110 über das Ladekabel 112 verbunden. Es existieren verschiedene Steckervarianten gemäß der Steckernorm IEC 62196-3: Combo 1, Combo 2, DC- Typl, DC-Typ 2. Sowohl Combo- 1 als auch Combo-2 sind über die gleiche Steckarchitektur mit dem Fahrzeug verbunden. Bei DC-Typl und DC-Typ 2 werden teilweise dieselben Pins (d.h. dieselben elektrischen Kontaktteile) des Stecksystems für AC- und DC-Laden verwendet. Insbesondere werden bei DC- Typ2 Stecksystemen die Kontaktteile für L2/ DC- und L3/ DC+ gemeinsam für AC-Laden und DC-Laden genutzt.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Ladedose 101 mit einer Vielzahl von Kontaktteilen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207. Je nach Steckernorm und/oder je nach Ladetyp (d.h. DC-Laden oder AC-Laden) können die Kontaktteile eine andere Funktion aufweisen. Beispielsweise kann das Kontaktteil (auch als Pin bezeichnet) 202 für die Übertragung eines Pilotsignals verwendet werden (und mit einer Pilotleitung des Ladekabels 112 verbunden werden). Das Kontaktteil 201 kann für die Übertragung eines Proxy Signals verwendet werden. Die Kontaktteile 201, 202 können auch als Kommunikations-Kontaktteile bezeichnet werden, da sie eingerichtet sind, Kommunikationssignale für eine Kommunikation zwischen der Ladestation 110 und dem Fahrzeug 100 in Bezug auf den Ladevorgang zu ermöglichen. Das Kontaktteil 205 kann für den N-Leiter eines AC-Stroms verwendet werden und das Kontaktteil 203 kann für eine erste Phase LI des AC- Stroms verwendet werden. Das Kontaktteil 207 kann beim AC-Laden für eine zweite Phase L2 des AC-Stroms und beim DC-Laden für DC- (DC Minus) verwendet werden. In analoger Weise kann das Kontaktteil 206 beim AC-Laden für eine dritte Phase L3 des AC-Stroms und beim DC-Laden für DC+ (DC Plus) verwendet werden. Die Kontaktteile 203, 205, 206, 207 können als Leistungs- Kontaktteile bezeichnet werden, da sie eingerichtet sind, elektrischen Strom zum Laden des elektrischen Speichers des Fahrzeugs 100 zu übertragen. Das
Kontaktteil 204 kann eine Verbindung zur Masse bereitstellen. Es sei darauf hingewiesen, dass die oben genannte Belegung der Kontaktteile einer Ladedose 101 beispielhaft ist, und andere Belegungen möglich sind. Das Ladekabel 112 umfasst zu den Kontaktteilen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 entsprechende Leitungen (bzw. für einen Teil der Kontaktteile 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207). Fig. 3 zeigt ein Blockdiagram beispielhafter Komponenten eines Fahrzeugs 100 zum Laden eines elektrischen Speichers 308 des Fahrzeugs 100. Die
Komponenten können Teil einer Ladevorrichtung des Fahrzeugs 100 sein. Das Fahrzeug 100 umfasst die Ladedose 101, ein AC-Ladegerät 303, eine
Kommunikationseinheit 301, eine Ladesteuerungseinheit 302, die HV-Batterie 308, ein DC-Schütz 305, 306, 307 und eine Spannungsmessung 304. Das AC- Ladegerät 303 wird typischerweise nur für das AC-Laden verwendet. Der DC- Schütz 305, 306, 307 kann dazu verwendet werden, bei DC-Laden die
Kontaktteile 206, 207 direkt mit dem Energiespeicher 308 zu koppeln. Das AC- Ladegerät 303 kann einphasig (lph) betrieben werden (wie in Fig. 3 dargestellt) oder auch dreiphasig (3ph). Für den dreiphasigen Betrieb werden zusätzlich das Kontaktteil 207 (für die zweite Phase L2) und das Kontaktteil 206 (für die dritte Phase L3) mit dem AC-Ladegerät 303 verbunden.
Die Ladevorrichtung des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, mit einer
Ladestation 110 gemäß einem ersten Kommunikations-Protokoll zu
kommunizieren. Wie in Zusammenhang mit Fig. 2 dargelegt, kann insbesondere über das Kontaktteil 202 und über eine entsprechende Pilotleitung des Ladekabels 112 ein Pilotsignal mit der Ladestation 110 ausgetauscht werden. Insbesondere kann über das Kontaktteil 202 und die entsprechende Leitung im Ladekabel 112 ein Pilotstromkreis ermöglicht werden, der zum Austausch des Pilotsignals zwischen einer Steuereinheit der Ladestation und der Kommunikationseinheit 301 bzw. der Ladesteuerungseinheit 302 des Fahrzeugs 100 dient. Die
Ladesteuerungseinheit 302 des Fahrzeugs 100 kann eingerichtet sein, durch Einstellung eines vordefinierten Pegels des Pilotsignals einen ladebezogenen Zustand des Fahrzeugs 100 mitzuteilen. Die Steuereinheit der Ladestation 110 kann eingerichtet sein, durch Puls-Weiten Modulation (z.B. zwischen 7% und 97% Duty Cycle) des Pilotsignals dem Fahrzeug 100 mitzuteilen, welche
Stromstärke bzw. Ladeleistung maximal von der Ladestation 110 bereitgestellt werden kann. Das Pilotsignal kann dabei mit einer vordefinierten Frequenz (z.B. 1kHz) zwischen zwei vordefinierten Pegeln oszillieren.
Ein Beispiel für ein derartiges Pegel- und/oder PWM-basiertes Kommunikations- Protokoll ist der IEC 61851-1 Standard. Dieser Standard definierte verschiedene Modi, wobei insbesondere der Mode 3 und der Mode 4 in Zusammenhang mit dem Laden an einer Ladestation 110 relevant sind. Insbesondere sind der Mode 3 für das AC-Laden und der Mode 4 für das DC-Laden an einer Ladestation 110 relevant. Das Kommunikations-Protokoll gemäß dem IEC 61851-1 Standard ist weitestgehend begrenzt auf die Übertragung des Status des Fahrzeugs 100 (besteht eine Ladeverbindung zu der Ladestation 110 oder nicht) und auf die Übertragung der maximalen Ladeleistung (mittels PWM) beschränkt.
Durch die unidirektionale Ladekommunikation gemäß dem IEC 61851-1 Standard können keine Fahrzeugdaten an die Ladestation 110 kommuniziert werden.
Insbesondere ermöglicht der IEC 61851-1 Standard keine Funktionen wie anreizbasiertes Smart Charging und Plug&Charge.
Um einen erweiterten Austausch von Information zwischen Fahrzeug 100 und Ladestation 110 zu ermöglichen, kann ein Kommunikations-Protokoll verwendet werden, welches den Austausch von Nachrichten zwischen dem Fahrzeug 100 und der Ladestation 110 erlaubt. Ein Beispiel für ein solches Kommunikations- Protokoll ist in dem ISO/IEC 15118 Standard spezifiziert. Der ISO/IEC 15118 Standard verwendet Power Line Communication (PLC) zur Übertragung von Daten über die Pilotleitung. Insbesondere können auf Basis von PLC Datenpakete zwischen der Steuereinheit der Ladestation 110 und der Ladesteuerungseinheit 302 des Fahrzeugs 100 ausgetauscht werden.
Das Kommunikations-Protokoll gemäß dem ISO/IEC 15118 Standard ermöglicht es, Nachrichten zwischen Fahrzeug 100 und Ladestation 110 auszutauschen, mit denen sich das Fahrzeug 100 bei der Ladestation 110 identifizieren und ggf. authentifizieren kann. Desweiteren kann die Ladestation 110 das Fahrzeug 100 über die Kosten für elektrische Energie informieren. Desweiteren können
Informationen bzgl. der zeitlichen Dauer eines Ladevorgangs und/oder bzgl. der Abrechnung der Kosten eines Ladevorgangs ausgetauscht werden. Das
Kommunikations-Protokoll gemäß dem ISO/IEC 15118 Standard ermöglicht somit die Bereitstellung von Zusatzfunktionen, wie z.B. die zeitversetzte (ggf. Kosten-optimierte) Durchführung eines Ladevorgangs.
Ein Fahrzeug 100 und eine Ladestation 110 können eingerichtet sein,
unterschiedliche Kommunikations-Protokolle zu verwenden. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 ein erstes Kommunikations-Protokoll (z.B. gemäß dem IEC 61851-1 Standard) verwenden und die Ladestation 110 kann ein zweites
Kommunikations-Protokoll (z.B. gemäß dem ISO/IEC 15118 Standard) verwenden. Dabei kann das erste Kommunikations-Protokoll einen gegenüber dem zweiten Kommunikations-Protokoll reduzierten Funktionsumfang aufweisen.
Fig. 4 zeigt ein Kommunikationsmodul 400, welches es einem Nutzer des Fahrzeugs 100 mit dem ersten Kommunikations-Protokoll ermöglicht, beim Laden an der Ladestation 110, welche das zweite Kommunikations-Protokoll verwendet, den erweiterten Funktionsumfang des zweiten Kommunikations- Protokolls zu nutzen. Das Kommunikationsmodul 400 ist eingerichtet, mit der Ladestation 110 über das zweite Kommunikations-Protokoll 422 und mit dem Fahrzeug 100 über das erste Kommunikations-Protokoll 421 zu kommunizieren. Insbesondere umfasst das Kommunikationsmodul 400 eine erste
Kommunikationseinheit 401, die eingerichtet ist, mit der Kommunikationseinheit 301 des Fahrzeugs 100 eine erste Kommunikationsverbindung gemäß dem ersten Kommunikations-Protokoll 421 aufzubauen und zu unterhalten. Desweiteren umfasst das Kommunikationsmodul 400 eine zweite Kommunikationseinheit 402, die eingerichtet ist, mit der Ladestation 110 (insbesondere mit einer
Kommunikationseinheit der Ladestation 110) eine zweite Kommunikationsverbindung gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll 422 aufzubauen und zu unterhalten.
Das Kommunikationsmodul 400 kann Teil des Ladekabels 112 sein. Insbesondere kann das Kommunikationsmodul 400 über einen ersten Kabelabschnitt des Ladekabels 112 mit einem Fahrzeug- seitigen Ladestecker 111 verbunden sein. Desweiteren kann das Kommunikationsmodul 400 über einen zweiten
Kabelabschnitt des Ladekabels 112 mit der Ladestation 110 bzw. mit einem Ladestations-seitigen Ladestecker 411 verbunden sein. Bei den Ladesteckern 111, 411 kann es sich z.B. um IEC 62196-3 Typ 1/2 Stecker handeln. Bei dem
Ladekabel 112 kann es sich um ein IEC 61851 Mode 3 Ladekabel (für AC-Laden) handeln. Es kann somit ein Ladevorgang für AC-Laden ermöglicht werden. Das Kommunikationsmodul 400 kann als Hardware/Software-Einheit in einem
Gehäuse auf dem Ladekabel 112 zwischen Fahrzeug 100 und Ladestation 110 angeordnet sein.
Das Kommunikationsmodul 400 umfasst eine Steuereinheit 404, die eingerichtet ist, eine interne Kommunikationsverbindung zwischen der ersten und zweiten Kommunikationseinheit 401, 402 zu ermöglichen. Insbesondere kann eine von der Ladestation 110 empfangene Nachricht ausgewertet werden, und wenn es das erste Kommunikations-Protokoll 421 ermöglicht, über das Ladekabel 112 an das Fahrzeug 100 weiterleitet werden. Dazu kann das jeweilige
Kommunikationsformat verwendet werden (d.h. z.B. PLC im Falle des zweiten Kommunikations-Protokolls 422 bzw. PWM im Falle des ersten
Kommunikations-Protokolls 421). In analoger Weise kann eine von dem Fahrzeug 100 empfangene Nachricht / Information über das Ladekabel 112 an die
Ladestation 110 weitergeleitet werden.
Die Steuereinheit 404 ist weiter eingerichtet, über eine dritte
Kommunikationseinheit 403 eine dritte Kommunikationsverbindung (z.B. eine drahtlose Kommunikationsverbindung, wie etwa WLAN oder Bluetooth) mit einer Benutzereinheit 410 aufzubauen. Die Benutzereinheit 410 kann eine Benutzerschnittstelle für einen Nutzer des Fahrzeugs 100 bereitstellen. Die Benutzereinheit 410 kann insbesondere eine Software- Applikation umfassen, die z.B. auf einem persönlichen elektronischen Gerät (z.B. auf einem Smartphone) des Nutzers und/oder auf einer Head Unit des Fahrzeugs 100 installiert ist. Die Benutzereinheit 410 kann es einem Nutzer ermöglichen, Daten einzugeben, die an die Ladestation 110 übermittelt werden sollen, und/oder Daten von der
Ladestation 110 zu empfangen und einzusehen. Die Steuereinheit 404 des Kommunikationsmoduls 400 ist eingerichtet, eine über das zweite Kommunikations-Protokoll 422 empfangene Nachricht der Ladestation 110 an die Benutzereinheit 410 weiterzuleiten. Insbesondere kann eine Nachricht, die nicht über das erste Kommunikations-Protokoll 421 direkt an das Fahrzeug 100 gesendet werden kann, an die Benutzereinheit 410 gesendet werden.
Beispielsweise können Informationen in Bezug auf Zusatzdienste der Ladestation an die Benutzereinheit 410 weitergeleitet werden.
In umgekehrter Richtung ist die Steuereinheit 404 eingerichtet, von der
Benutzereinheit 410 empfangene Daten über das zweite Kommunikations- Protokoll 422 an die Ladestation 110 zu senden. Beispielsweise können Daten, die die Identifikation/ Authentisierung des Fahrzeugs 100 an der Ladestation 110 ermöglichen, über die Benutzereinheit 410 an die Ladestation 110 gesendet werden. Die Steuereinheit 404 kann eingerichtet sein, insoweit eine direkte
Kommunikation zwischen Ladestation 110 und Fahrzeug 100 zu ermöglichen, wie es die Schnittmenge der Funktionen aus dem ersten Kommunikations-Protokoll 421 und dem zweiten Kommunikations-Protokoll 422 ermöglicht. Andererseits können Funktionen, die nur über das zweite Kommunikations-Protokoll 422 möglich sind, durch eine Verbindung zwischen der Benutzereinheit 410 und der Ladestation 110 bereitgestellt werden. In einem konkreten Beispiel entsprechen das erste Kommunikations-Protokoll 421 dem IEC 61851-1 Standard und das zweite Kommunikations-Protokoll dem ISO/IEC 15118 Standard. Die erste Kommunikationseinheit 401 ist dann eingerichtet, ein PWM Signal auf die Pilotleistung des Ladekabels 112 zu legen, um die maximale Ladeleistung der Ladestation 110 an das Fahrzeug 100 zu kommunizieren. Diese Information kann zuvor von der Ladestation 110 über eine entsprechende ISO/IEC 15118 - Nachricht an das Kommunikationsmodul 400 übermittelt worden sein. Die zweite Kommunikationseinheit 402 ist zu diesem Zweck eingerichtet, eine PLC Datenverbindung mit der Ladestation 110 aufzubauen.
Nachrichten aus dem ISO/IEC 15118 Standard, die nicht gemäß dem IEC 61851-1 Standard an das Fahrzeug 100 gesendet werden können bzw. die nicht gemäß dem IEC 61851-1 Standard von dem Fahrzeug 100 bereitgestellt werden können, können an die Benutzereinheit 410 gesendet bzw. von der Benutzereinheit 410 bereitgestellt werden. So wird, trotz begrenzter Kommunikationsfähigkeiten des Fahrzeugs 100, die Umsetzung von Funktionen wie Smart Charging und/oder Plug&Charge ermöglicht.
Durch das Kommunikationsmodul 400 wird somit ein nachzurüstender fahrzeuginterner Konverter bzw. ein fahrzeugexterner Mode 3 Cable Konverter bereitgestellt, der eine einfache Nachrüstung von Ladefunktionen ermöglicht. Das Kommunikationsmodul 400 kann eingerichtet sein, ISO 15118 Nachrichten, insbesondere in Bezug auf Smart Charging und/oder Plug&Charge, zu
interpretieren. Andererseits kann das Kommunikationsmodul 400 eingerichtet sein, einen AC-Ladevorgang gemäß IEC61851-1 zu steuern. Die Konfiguration und Steuerung des Kommunikationsmoduls 400 kann über die Benutzereinheit 410 erfolgen. Das Kommunikationsmodul 400 ermöglicht eine effiziente Funktionserweiterung von Fahrzeugen 100, die eine Ladekommunikation gemäß dem IEC61851- 1 Standard umsetzen. Insbesondere können Funktionen wie Plug&Charge und/oder Smart Charging bereitgestellt werden.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 500 zur
Steuerung eines elektrischen Ladevorgangs eines Fahrzeugs 100 an einer
Ladestation 110 über ein Ladekabel 112. Insbesondere kann ein AC-Ladevorgang gesteuert werden. Das Fahrzeug 100 ist eingerichtet, über das Ladekabel 112 gemäß einem ersten Kommunikations-Protokoll 421 zu kommunizieren. Die Ladestation 110 ist eingerichtet, über das Ladekabel 112 gemäß einem zweiten Kommunikations-Protokoll 422 zu kommunizieren. Das zweite Kommunikations- Protokoll 422 ermöglicht dabei die Übermittlung von Daten bzw. von
Information, die nicht mit dem ersten Kommunikations-Protokoll 421 übermittelt werden können bzw. kann.
Das Verfahren 500 umfasst das Empfangen 501 von Ladestations-Daten gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll 422 von der Ladestation 110. Die Ladestations-Daten können dabei insbesondere von dem in diesem Dokument beschriebenen Kommunikationsmodul 400 empfangen werden. Desweiteren umfasst das Verfahren 500 das Ermitteln 502, ob das erste Kommunikations- Protokoll 421 die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht. Außerdem umfasst das Verfahren 500 das Senden 503 der Ladestations-Daten (bzw.
entsprechender Daten) gemäß dem ersten Kommunikations-Protokoll 421 an das Fahrzeug 100, wenn ermittelt wird, dass das erste Kommunikations-Protokoll 421 die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht. Somit kann der
Ladevorgang direkt zwischen Fahrzeug 100 und Ladestation 110 gesteuert werden. Desweiteren kann das Verfahren 500 umfassen, das Senden 503 der Ladestations-Daten (bzw. entsprechender Daten) über ein von dem Ladekabel 112 getrenntes Übertragungsmedium (z.B. über eine WLAN Verbindung) an eine Benutzereinheit 410, insbesondere wenn ermittelt wird, dass das erste Kommunikations-Protokoll 421 nicht die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht. So können ggf. über die Benutzereinheit 410 Zusatzdienste für den Ladevorgang bereitgestellt werden. Fig. 6 zeigt ein Ablauf diagramm eines beispielhaften Verfahrens 600 zum
Austausch von Information bzgl. eines Ladevorgangs. Wie oben dargelegt, können Daten (insbesondere Zusatz-Daten) von der Ladestation 110 über das Kommunikationsmodul 400 an die Benutzereinheit 410 gesendet werden. In umgekehrter Richtung (und ggf. in Reaktion auf den Empfang von Daten von der Ladestation 110) kann die Benutzereinheit 410 über das Kommunikationsmodul 400 Daten (z.B. eine bestimmte Auswahl) an die Ladestation 110 senden. Das Verfahren 600 umfasst daher das Empfangen 601 von Daten von der
Benutzereinheit 410 an dem Kommunikationsmodul 400. Desweiteren umfasst das Verfahren 600 das Weiterleiten 602 dieser Daten (typischerweise in einem Format, das dem zweiten Kommunikations-Protokoll 422 entspricht) an die Ladestation 110. Dazu kann das Kommunikationsmodul 400 ggf. die Daten in das zweite Kommunikations-Protokoll 422 konvertieren. Es kann somit mittels der Verfahren 500, 600 eine zweiseitige Kommunikation zwischen der Ladestation 110 und der Benutzereinheit 410 erfolgen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims

Ansprüche
1) Kommunikationsmodul (400) geeignet zur Anwendung bei einem elektrischen Ladevorgang eines Fahrzeugs (100) an einer Ladestation (110) über ein Ladekabel (112), wobei das Fahrzeug (100) eingerichtet ist, über das
Ladekabel (112) gemäß einem ersten Kommunikations-Protokoll (421) zu kommunizieren, wobei die Ladestation (110) eingerichtet ist, über das Ladekabel (112) gemäß einem zweiten Kommunikations-Protokoll (422) zu kommunizieren, wobei das zweite Kommunikations-Protokoll (422) die Übermittlung von Daten ermöglicht, die nicht mit dem ersten
Kommunikations-Protokoll (421) übermittelt werden können, wobei das Kommunikationsmodul (400) eingerichtet ist,
- Ladestations-Daten gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll (422) von der Ladestation (110) zu empfangen;
- den Ladestations-Daten entsprechende Daten gemäß dem ersten
Kommunikations-Protokoll (421) an das Fahrzeug (100) zu senden, wenn das erste Kommunikations-Protokoll (421) die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht; und
- den Ladestations-Daten entsprechende Daten über ein von dem
Ladekabel (112) getrenntes Übertragungsmedium an eine Benutzereinheit (410) zu senden, wenn das erste Kommunikations- Protokoll (421) nicht die Übermittlung der Ladestations-Daten ermöglicht.
2) Kommunikationsmodul (400) gemäß Anspruch 1, wobei
- das Ladekabel eine Kommunikationsleitung, insbesondere eine
Pilotleitung, umfasst;
- das erste Kommunikations-Protokoll (421) ein Pulsweiten-moduliertes Signal auf der Kommunikationsleitung zur Übermittlung von Daten verwendet; und - das zweite Kommunikations-Protokoll (422) Power Line
Communication zur Übermittlung von Daten auf der
Kommunikationsleitung verwendet. 3) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das erste Kommunikations-Protokoll (421) eine Kommunikation gemäß dem IEC61851-1 Standard ermöglicht; und/oder
- das zweite Kommunikations-Protokoll (422) eine Kommunikation gemäß dem ISO/IEC 15118 Standard ermöglicht.
4) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das von dem Ladekabel (112) getrennte Übertragungsmedium ein drahtloses Übertragungsmedium umfasst; und/oder
- das Kommunikationsmodul (400) eingerichtet ist, eine WLAN
und/oder Bluetooth Verbindung zu der Benutzereinheit (410) aufzubauen. 5) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Benutzereinheit (410),
- eine Benutzer schnittsteile für einen Nutzer des Fahrzeugs (100) umfasst;
- eine Software- Applikation umfasst;
- ein persönliches elektronisches Gerät, insbesondere ein Smartphone oder einen Tablet-PC, des Nutzers des Fahrzeugs (100) umfasst; und/oder
- eine Head Unit des Fahrzeugs (100) umfasst. 6) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es das erste Kommunikations-Protokoll (421) - einer Ladestation (110) ermöglicht, zu ermitteln, ob ein Fahrzeug (100) über ein Ladekabel (112) mit der Ladestation (110) verbunden ist; und/oder
- einem Fahrzeug (100) ermöglicht, eine Ladeleistung zu ermitteln, die maximal von einer Ladestation (110), mit der das Fahrzeug (100) über ein Ladekabel (112) verbunden ist, bereitgestellt werden kann.
7) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- es das zweite Kommunikations-Protokoll (422) einer Ladestation (110) und einem Fahrzeug (100), die über ein Ladekabel (112) miteinander verbunden sind, ermöglicht, Zusatz-Daten in Bezug auf eine Identität des Fahrzeugs (100), in Bezug auf eine Dauer des Ladevorgangs, in Bezug auf eine Eigenschaft der von der Ladestation (110) bereitgestellten elektrischen Energie, und/oder in Bezug auf die Abrechnung der von der Ladestation (110) in dem Ladevorgang bereitgestellten elektrischen Energie zu versenden bzw. zu empfangen;
- die Zusatz-Daten nicht über das erste Kommunikations-Protokoll (421) versendet bzw. empfangen werden können; und
- das Kommunikationsmodul (400) eingerichtet ist, die Zusatz-Daten von der Ladestation (110) an die Benutzereinheit (410) zu senden, und/oder umgekehrt.
8) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationsmodul (400) umfasst,
- eine erste Kommunikationseinheit (401), die eingerichtet ist, über einen ersten Kabelabschnitt des Ladekabels (112) eine erste Kommunikationsverbindung gemäß dem ersten Kommunikations- Protokoll (421) mit dem Fahrzeug (100) aufzubauen;
- eine zweite Kommunikationseinheit (402), die eingerichtet ist, über einen zweiten Kabelabschnitt des Ladekabels (112) eine zweite Kommunikationsverbindung gemäß dem zweiten Kommunikations- Protokoll (422) mit der Ladestation (110) aufzubauen;
eine dritte Kommunikationseinheit (403), die eingerichtet ist, über das von dem Ladekabel (112) getrennte Übertragungsmedium eine dritte Kommunikationsverbindung mit der Benutzereinheit (410) aufzubauen; und
eine Steuereinheit (404), die eingerichtet ist,
- zu ermitteln, ob die Ladestations-Daten über das erste
Kommunikations-Protokoll (421) an das Fahrzeug (100) übermittelt werden können;
- wenn dies der Fall ist, die erste Kommunikationseinheit (401) zu veranlassen, die den Ladestations-Daten entsprechenden Daten gemäß dem ersten Kommunikations-Protokoll (421) an das Fahrzeug (100) zu senden; und
- wenn dies nicht der Fall ist, die dritte Kommunikationseinheit (403) zu veranlassen, die den Ladestations-Daten
entsprechenden Daten an die Benutzereinheit (410) zu senden.
9) Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationsmodul (400) eingerichtet ist,
- Benutzereinheit-Daten von der Benutzereinheit (410) zu empfangen;
- zu ermitteln, ob die Benutzereinheit-Daten an die Ladestation (110) weitergeleitet werden sollen; und
- wenn dies der Fall ist, den Benutzereinheit-Daten entsprechende Daten gemäß dem zweiten Kommunikations-Protokoll (422) an die
Ladestation (110) zu senden.
10) Ladekabel (112) für einen elektrischen Ladevorgang eines Fahrzeugs (100) an einer Ladestation (110), wobei das Ladekabel (112) umfasst, eine Fahrzeug-seitige Schnittstelle (111), die eingerichtet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zu einer entsprechenden Schnittstelle (101) des Fahrzeugs (100) zu bilden;
ein Kommunikationsmodul (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche;
einen ersten Kabelabschnitt, der die Fahrzeug-seitige Schnittstelle (111) mit dem Kommunikationsmodul (400) verbindet;
eine Ladestations-seitige Schnittstelle (411), die eingerichtet ist, eine elektrisch leitende Verbindung zu einer entsprechenden Schnittstelle der Ladestation (110) zu bilden; und
einen zweiten Kabelabschnitt, der die Ladestations-seitige Schnittstelle (411) mit dem Kommunikationsmodul (400) verbindet.
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