DE102022121235A1

DE102022121235A1 - Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung zur Herstellung einer Ladekommunikationsverbindung

Info

Publication number: DE102022121235A1
Application number: DE102022121235.1A
Authority: DE
Inventors: Vinzenz Stauner; Roman Piskun
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) zur Herstellung einer Ladekommunikationsverbindung zwischen einer Fahrzeug-Steuervorrichtung (200) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs (500), insbesondere Nutzfahrzeugs, und einer Ladestation-Steuervorrichtung einer Ladestation (600), wobei ein elektrischer Ladevorgang eines Batteriesystems des Kraftfahrzeugs (500) mittels der Ladestation (600) durch die Fahrzeug-Steuervorrichtung (200) und die Ladestation-Steuervorrichtung über die Ladekommunikationsverbindung steuerbar ist. Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) umfasst eine Kontaktschnittstelle (20) zur signaltechnischen Kontaktierung der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung mit einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300), die über ein Ladekabel (400) mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle der Ladestation (600) verbindbar ist, mehrere Transceiver (30, 40, 50), die signaltechnisch mit der Fahrzeug-Steuervorrichtung (200) verbindbar sind, und eine Konfigurationseinheit (100), vorzugsweise ein Microcontroller, die zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen der mehreren Transceiver (30, 40, 50) auszuwählen und mit der Kontaktschnittstelle (20) signaltechnisch zu verbinden. Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (500) mit der Ladekommunikationsverbindung (10), und ein Verfahren (1000) zur Konfiguration eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug (500).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung zur Herstellung einer Ladekommunikationsverbindung, ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit der Ladekommunikationsverbindung, und ein Verfahren zur Konfiguration eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug.
Zur Herstellung von Ladekommunikationsverbindungen zwischen einer Fahrzeug-Steuervorrichtung eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, z. B. eines fahrzeugseitigen „Electric Vehicle Charge Controller“, EVCC, und einer Ladestation-Steuervorrichtung, z. B. eines ladestationsseitigen „Supply Equipment Communication Controller“, SECC, ist es derzeit üblich, entweder nur die jeweilige Ladekommunikationsschnittstelle für einen bestimmten Zielmarkt zu implementieren, z. B. Single-Ended PLC für Europa oder Nordamerika, oder für die Umsetzung mehrerer Ladekommunikationsschnittstellen mehrere unabhängige Hardware-Schnittstellen zu verwenden.
Dies bedeutet, dass für die Umsetzung einer fahrzeugseitigen Ladekommunikationsvorrichtung, die z. B. eine Kommunikation für die beiden internationalen Ladestandards CCS und CHAdeMO ermöglicht, mindestens vier Pins an der Ladekommunikationsschnittstelle vorgehalten werden müssen, da CCS und ChAdeMO auf unterschiedlichen Kommunikationstechnologien basieren. Für CCS wären zwei Pins für (Single-Ended-)PLC nach ISO 15118-3 und für CHAdeMO zwei weitere Pins für CAN nach CHAdeMO 2.0 notwendig. Kommen künftig weitere Ladestandards hinzu, die weitere physikalische Schichten notwendig machen bzw. auf anderen Kommunikationstechologien basieren, z. B. Ethernet oder Differential-PLC, so vervielfacht sich die Anzahl an notwendigen Pins und damit auch das Gewicht, das Volumen und die Entwicklungs- bzw. Herstellungskosten der Ladekommunikationsvorrichtung. Ebenfalls würde es auch zu der Notwendigkeit mehrerer, verschieden ausgebildeter Kabelbäume für jeden Zielmarkt führen.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine derartige Lösung bereitzustellen, mit der die Nachteile der bisherigen Lösungen zumindest teilweise vermieden werden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst effiziente Technik bereitzustellen, die eine Ladekommunikation bei Ladevorgängen eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs für verschiedene Ladestandards bzw. Kommunikationstechnologien ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Gemäß einem ersten allgemeinen Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung zur Herstellung einer Ladekommunikationsverbindung zwischen einer Fahrzeug-Steuervorrichtung eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, und einer Ladestation-Steuervorrichtung einer Ladestation bereitgestellt. Ein elektrischer Ladevorgang eines Batteriesystems des Kraftfahrzeugs mittels der Ladestation ist durch die Fahrzeug-Steuervorrichtung und die Ladestation-Steuervorrichtung über die Ladekommunikationsverbindung steuerbar.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung umfasst eine Kontaktschnittstelle zur (vorzugsweise direkten) signaltechnischen Kontaktierung (und/oder Verbindung) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung mit einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle, insbesondere eine (fahrzeugseitige) Steckerkupplung. Die Fahrzeug-Ladeschnittstelle ist über ein Ladekabel mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle der Ladestation verbindbar.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung umfasst ferner mehrere (unterschiedlich ausgebildete) Transceiver, die (vorzugsweise direkt) signaltechnisch mit der Fahrzeug-Steuervorrichtung verbindbar sind.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung umfasst ferner eine Konfigurationseinheit, vorzugsweise ein Microcontroller, die zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung dazu ausgebildet ist, (genau) einen der mehreren Transceiver auszuwählen und (den ausgewählten der mehreren Transceiver) mit der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ist zweckmäßig in einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug einbaubar und kann insbesondere als Gleichteil (für verschiedene Zielmärkte) ausgebildet sein.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung kann insbesondere ohne eine (Hochvolt-) Stromleitung zur (Hochvolt-)Stromzufuhr von der Ladestation zum Batteriesystem des Kraftfahrzeugs (bei einem elektrischen Ladevorgang) ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung kann bei einem elektrischen Ladevorgang lediglich zur Herstellung der Ladekommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Steuervorrichtung und der Ladestation-Steuervorrichtung dienen. Die (Hochvolt-)Stromzufuhr kann (fahrzeugseitig) entsprechend über separate Komponenten des Kraftfahrzeugs erfolgen.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung kann zur Weiterleitung von Daten und/oder Signalen, insbesondere zwischen der Fahrzeug-Steuervorrichtung und der Ladestation-Steuervorrichtung ausgebildet sein.
Durch die vorliegende Offenbarung wird somit eine Lösung geschaffen, die es ermöglicht, für verschiedene Ladestandards bzw. verschiedene Kommunikationstechnologien die erfindungsgemäße Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung zu nutzen, wobei vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug und vor der Inbetriebnahme lediglich eine Konfiguration notwendig ist, um die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung flexibel für den gewünschten Ladestandard anzupassen.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ist somit für verschiedene Zielmärkte, in denen verschiedene Ladestandards zum elektrischen Laden von elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen angebracht werden, nutzbar. Dementsprechend können die Entwicklungs- und Herstellungskosten für fahrzeugseitige Kommunikationsanordnungen erheblich gesenkt werden.
Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung kann auch als (fahrzeugseitige) Ladekommunikationsschnittstelle bezeichnet sein. Dadurch, dass die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung durch das Verbinden eines der mehreren Transceiver mit der Kontaktschnittstelle für einen gewünschten Ladestandard und damit für eines von mehreren physikalischen Schichten konfigurierbar ist, kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung auch als Multi-PHY-Ladekommunikationsschnittstelle und/oder als „Ladekommunikationsschnittstelle für elektrische Fahrzeuge über mehrere physikalische Schichten“ (engl.: „Multi-Physical Layer Charging Communication Interface for Electric Vehicles“) bezeichnet sein.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die Konfigurationseinheit ausschließlich zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ausgebildet sein und/oder in einem Einbauzustand innerhalb des Kraftfahrzeugs funktionslos sein. Dadurch wird eine möglichst einfache und günstige Lösung geschaffen, die kein Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung im Betrieb des Kraftfahrzeugs bzw. bei einem elektrischen Ladevorgang des Kraftfahrzeugs vorsieht. Stattdessen erfolgt das Konfigurieren einmalig vor dem Einbau der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung in das Kraftfahrzeug. Entsprechend muss die Konfigurationseinheit beim Einbau auch nicht signaltechnisch oder elektrisch mit Komponenten des Kraftfahrzeugs, z.B. einem Steuergerät, verbunden werden.
Handelt es sich bei der Konfigurationseinheit um einen Mikrocontroller, so kann das Konfigurieren durch ein Programmieren und/oder ein Einspeisen einer Software zum Einstellen der gewünschten Konfiguration erfolgen. Ferner ist auch vorstellbar, dass die Konfigurationseinheit einen Hardwareschalter umfasst. Der Hardwareschalter kann zum Einstellen der gewünschten Konfiguration in eine entsprechende Stellung gebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann nach dem Konfigurieren eine Kommunikationsverbindung zwischen der ausgewählten der mehreren Transceiver und der Kontaktschnittstelle hergestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsform können die mehreren Transceiver einen Ethernet-Transceiver zur Kommunikation mittels Ethernet-Kommunikation (beispielweise 100Base-T1 oder 10Base-T1S), einen CAN-Transceiver („Controller Area Network“-Transceiver) zur Kommunikation mittels CAN-Kommunikation, und/oder einen PLC-Transceiver („Powerline Communication“-Transceiver) zur Kommunikation mittels Powerline-Kommunikation (z. B. Single-Ended-PLC), insbesondere gemäß ISO 15118-3, umfassen. Vorzugsweise können die mehreren Transceiver, insbesondere ausschließlich, den Ethernet-Transceiver, den CAN-Transceiver und den PLC-Transceiver umfassen. Durch das Vorsehen aller drei genannten Transceiver können auf vorteilhafte Weise alle aktuellen und künftig denkbaren physikalischen Schichten (bzw. Ladestandards) der Ladekommunikation zwischen einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug und einer Ladestation unterstützt werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Kontaktschnittstelle (genau) einen Pilotkontakt, CP („Control Pilot“), insbesondere einen CP-Pin, und (genau) einen Schutzleiterkontakt, PE („Protective Earth“), insbesondere einen PE-Pin, umfassen. Der CP und der PE können zur Herstellung einer, vorzugsweise analogen, Kommunikationsverbindung mit einem der mehreren Transceiver verbindbar sein. Die beiden Kontakte CP und PE können mit den z. B. aus dem CCS-Ladestandard bekannten CP- und PE-Kontakten korrespondieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kontaktschnittstelle, insbesondere genau, zwei Datenübertragungskontakte, insbesondere Datenübertragungs-Pins, umfassen. Die zwei Datenübertragungskontakte können einen Pluskontakt und einen Minuskontakt umfassen. Die Datenübertragungskontakte können zur Herstellung einer digitalen Kommunikationsverbindung mit einem der mehreren Transceiver verbindbar sein. Die zwei Datenübertragungskontakte können z. B. mit den aus dem CHAdeMO-Ladestandard bekannten Kontakten CAN-H („CAN-Bus-H“) und CANL („CAN-Bus L“) bzw. den aus dem ChaoJi-Ladestandard bekannten Kontakten S+ und S- korrespondieren.
Die Kontaktschnittstelle kann insbesondere genau zwei Kontakte, nämlich den CP und den PE, oder genau vier Kontakte, nämlich den CP, den PE und die zwei Datenübertragungskontakte, umfassen. Dadurch können auf vorteilhafte Weise alle aktuellen und künftig denkbaren Ladestandards der Ladekommunikation zwischen einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug und einer Ladestation unterstützt werden und die Kontaktschnittstelle mit einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle gemäß einem aktuellen und künftig denkbaren Ladestandard verbunden werden. Es ist nicht notwendig, für jeden vorgesehenen Ladestandard bzw. für jede physikalische Schicht eigene Kontakte vorzusehen. Auf diese Weise ist eine kompakte Hardware für den weltweiten Einsatz möglich, welche durch die geringe Kontaktanzahl Kosten, Platz und Gewicht spart.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Konfigurationseinheit zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung dazu ausgebildet sein, einen PLC-Transceiver der mehreren Transceiver auszuwählen und, vorzugsweise zur Kommunikation mittels des CCS-Kommunikationsprotokolls („Combined Charging System“-Kommunikationsprotokolls), mit dem CP und dem PE der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden. Dadurch kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung z. B. für den CCS-Ladestandard konfigurierbar und einsetzbar sein.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Konfigurationseinheit zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung dazu ausgebildet sein, einen CAN-Transceiver der mehreren Transceiver auszuwählen und, vorzugsweise zur Kommunikation mittels des CHAdeMO- („CHArge de MOve“), GB/T- und/oder ChaoJi-Kommunikationsprotokolls, mit den Datenübertragungskontakten der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden. Dadurch kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung z. B. für den CHAdeMO-, GB/T- und/oder ChaoJi-Ladestandard konfigurierbar und einsetzbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Konfigurationseinheit zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ferner dazu ausgebildet sein, den ausgewählten CAN-Transceiver zusätzlich mit dem CP und dem PE der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden. Dadurch kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung z. B. zur Ladekommunikation mit überlagerter digitaler Kommunikation über die Basiskommunikationssignale für zukünftige Ladestandards konfigurierbar und einsetzbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Konfigurationseinheit zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung dazu ausgebildet sein, einen PLC-Transceiver der mehreren Transceiver auszuwählen und mit den Datenübertragungskontakten der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden. Dadurch kann die die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung zur Differential-PLC-Kommunikation z. B. in Vorbereitung der Standardisierung für MCS („Megawatt Charging System“), voraussichtlich standardisiert in ISO 15118-6, und für andere, zukünftige Ladestandards konfigurierbar und einsetzbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Konfigurationseinheit zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung dazu ausgebildet sein, einen Ethernet-Transceiver der mehreren Transceiver auszuwählen und mit den Datenübertragungskontakten der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden. Dadurch kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung für zukünftige Ladestandards konfigurierbar und einsetzbar sein.
Ferner ist vorstellbar, dass die Konfigurationseinheit zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ferner dazu ausgebildet sein kann, den ausgewählten Ethernet-Transceiver oder PLC-Transceiver zusätzlich zu den Datenübertragungskontakten mit dem CP und dem PE der Kontaktschnittstelle signaltechnisch zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ferner eine Schaltanordnung umfassen, die durch die Konfigurationseinheit in eine von mehreren Schaltkonfigurationen schaltbar ist. Jede der mehreren Schaltkonfigurationen kann ausgebildet sein, eine Kommunikationsverbindung zwischen der Kontaktschnittstelle und (genau) einem der mehreren Transceiver herzustellen.
Die Schaltanordnung kann Signalleitungen und/oder Schalter umfassen, die zwischen der Kontaktschnittstelle und den mehreren Transceivern angeordnet sind. Jeder der Schalter kann derart angeordnet sein, dass (individuell) eine der Signalleitungen schließbar oder öffenbar ist. Mit anderen Worten, jeder der Schalter kann derart angeordnet sein, dass die Kontaktschnittstelle über die Schaltanordnung mit (genau) einem der mehreren Transceiver signaltechnisch verbindbar ist. Die Konfigurationseinheit kann ausgebildet sein, die Schalter (individuell und/oder unabhängig voneinander) zu öffnen oder zu schließen (d. h. zu steuern und/oder zu konfigurieren). Die Schalter können mit der Konfigurationseinheit signaltechnisch und/oder elektrisch verbunden sein und durch die Konfigurationseinheit (individuell und/oder unabhängig voneinander) öffenbar oder schließbar sein.
Die Schaltanordnung kann ferner z. B. zumindest einen Abschlusswiderstand (z. B. zumindest einen CAN-Abschlusswiderstand) und/oder zumindest einen Filterstromkreis umfassen.
Die Schaltanordnung kann z. B. eine Ethernet-Ausgangsbeschaltung zur signaltechnischen (und/oder elektrischen) Kopplung des Ethernet-Transceivers und der Schaltanordnung umfassen. Die Ethernet-Ausgangsbeschaltung kann zumindest einen Entkopplungs-Kondensator und zumindest eine Drossel umfassen.
Die Schaltanordnung kann z. B. eine PLC-Ausgangsbeschaltung zur signaltechnischen (und/oder elektrischen) Kopplung des PLC-Transceivers und der Schaltanordnung umfassen. Die PLC-Ausgangsbeschaltung kann zumindest einen Transformator umfassen.
Durch die verschiedenen Komponenten der Schaltanordnung kann somit die Kontaktschnittstelle mit jedem der mehreren Transceiver signaltechnisch verbunden werden und so alle aktuellen und künftig denkbaren physikalischen Schichten der Ladekommunikation zwischen einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug und einer Ladestation unterstützt werden, wobei durch ein bedarfsgerechtes Zu- und Wegschalten einzelner Teile der Schaltanordnung möglichst optimale Eigenschaften für die jeweilige physikalische Schicht bereitgestellt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann jede der mehreren Schaltkonfigurationen ferner ausgebildet sein, eine weitere Kommunikationsverbindung zwischen der Kontaktschnittstelle und/oder dem ausgewählten der mehreren Transceiver mit einer weiteren Schnittstelle zur Überwachung einer (Hochvolt-)Stromzufuhr von der Ladestation zum Batteriesystem des Kraftfahrzeugs herzustellen. Somit kann die zwischen der ausgewählten der mehreren Transceiver und der Kontaktschnittstelle hergestellte Kommunikationsverbindung nicht nur zum Datenaustausch zwischen einer Fahrzeug-Steuervorrichtung und einer Ladestation-Steuervorrichtung dienen, sondern auch zum Erfassen von Überwachungsdaten einer Stromzufuhr bei dem elektrischen Ladevorgang. Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ermöglicht somit, dass die Fahrzeug-Steuervorrichtung und/oder die Ladestation-Steuervorrichtung die Überwachungsdaten empfangen und auswerten können, sodass z. B. im Falle von Unregelmäßigkeiten die Stromzufuhr gestoppt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ferner eine Leiterplatte umfassen, auf der die Kontaktschnittstelle, die mehreren Transceiver, die Konfigurationseinheit und die Schaltanordnung angeordnet sind. Somit kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung kompakt ausgebildet sein, die auf einfache Weise in einem Kraftfahrzeug verbaut werden kann.
Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt der Erfindung wird ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt.
Das Kraftfahrzeug umfasst die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung wie hierin offenbart, ein Batteriesystem zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, und eine Fahrzeug-Ladeschnittstelle, die mit der Kontaktschnittstelle der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung signaltechnisch verbunden ist und über ein Ladekabel mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle einer Ladestation verbindbar ist.
Das Kraftfahrzeug umfasst ferner eine Fahrzeug-Steuervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, über eine mittels der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung hergestellten Ladekommunikationsverbindung mit einer Ladestation-Steuervorrichtung der Ladestation zu kommunizieren und einen elektrischen Ladevorgang des Batteriesystems zu steuern.
Durch die vorliegende Offenbarung wird somit ferner ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bereitgestellt, das auf einfache Weise für einen bestimmten Zielmarkt konfiguriert werden kann. Dazu ist lediglich notwendig, die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug und vor der Inbetriebnahme über die Konfigurationseinheit zu konfigurieren, um die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung flexibel für den Zielmarkt und den gewünschten Ladestandard anzupassen. Mit anderen Worten, es wird ein interoperabel für mehrere Zielmärkte entwickeltes Kraftfahrzeug bereitgestellt, da die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung hardwareseitig die entsprechenden Schnittstellen für die Ladekommunikation unterstützt.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Fahrzeug-Ladeschnittstelle eine Steckerkupplung, vorzugsweise eine CCS-, CHAdeMO-, GB/T- oder ChaoJi-Steckerkupplung, sein. Die Fahrzeug-Ladeschnittstelle kann alternativ eine MCS-Schnittstelle, vorzugsweise eine MCS-Steckerkupplung, sein, insbesondere gemäß IEC TS 63379.
Gemäß einer Ausführungsform können die Kontakte der Kontaktschnittstelle (insbesondere der CP, der PE und die zwei Datenübertragungskontakte) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung, die mit einem (ausgewählten) der mehreren Transceiver der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung signaltechnisch verbunden sind, ferner mit korrespondierenden Kontakten der Fahrzeug-Ladeschnittstelle signaltechnisch kontaktiert (z. B. verbunden) sein. Beispielsweise können die Kontakte CP und PE der Kontaktschnittstelle, mit korrespondierenden CP- und PE-Kontakten der Fahrzeug-Ladeschnittstelle, z. B. einer CCS-Steckerkupplung, kontaktiert sein.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Konfigurationseinheit der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ausschließlich mit anderen Komponenten der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung signaltechnisch, mechanisch und/oder elektrisch verbunden sein und/oder in einem eingebauten Zustand innerhalb des Kraftfahrzeugs (und/oder während eines elektrischen Ladevorgangs) funktionslos sein. Dadurch wird eine möglichst einfache und günstige Lösung geschaffen, die kein Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung im Betrieb des Kraftfahrzeugs bzw. bei einem elektrischen Ladevorgang des Kraftfahrzeugs vorsieht.
Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Konfiguration eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, vorzugsweise Nutzfahrzeug, bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung, vorzugsweise der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung wie hierin offenbart, und ein Bereitstellen einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle, die über ein Ladekabel mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle einer Ladestation verbindbar ist.
Das Verfahren umfasst ferner ein Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (mittels einer Konfigurationseinheit der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung) durch ein Auswählen einer von mehreren Transceivern der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung und ein signaltechnisches Verbinden (der ausgewählten der mehreren Transceiver) mit einer Kontaktschnittstelle der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung.
Das Verfahren umfasst ferner ein signaltechnisches Kontaktieren der Kontaktschnittstelle mit der Fahrzeug-Ladeschnittstelle.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen zuvor rein vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner einen Einbau der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung und der Fahrzeug-Ladeschnittstelle in das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug nach dem Konfigurieren und vorzugsweise nach dem signaltechnischen Kontaktieren umfassen.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen, Varianten und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
3 einen schematischen Verfahrensablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.

1 zeigt eine Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 zur Herstellung einer Ladekommunikationsverbindung zwischen einer Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 und einer Ladestation-Steuervorrichtung. Die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 umfasst eine Kontaktschnittstelle 20, mehrere Transceiver 30, 40, 50 und eine Konfigurationseinheit 100.
Die Kontaktschnittstelle 20 dient zur signaltechnischen Kontaktierung der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 mit einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle und kann mehrere Kontakte aufweisen. Die mehreren Kontakte können einen Pilotkontakt, CP, insbesondere einen CP-Pin, und einen Schutzleiterkontakt, PE, insbesondere einen PE-Pin, umfassen, die zur Herstellung einer, vorzugsweise analogen, Kommunikationsverbindung mit einem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 verbindbar sind. Alternativ oder ergänzend können die mehreren Kontakte ferner zwei Datenübertragungskontakte PHY+, PHY-, insbesondere Datenübertragungs-Pins, umfassen, die zur Herstellung einer digitalen Kommunikationsverbindung mit einem der der mehreren Transceiver 30, 40, 50 verbindbar sind. Die Kontakte CP, PE, PHY+ und PHY- können insbesondere jeweils als ein Kontakt-Pin ausgebildet sein.
Die mehreren Transceiver 30, 40, 50 sind signaltechnisch mit der Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 verbindbar. Die mehreren Transceiver 30, 40, 50 können einen Ethernet-Transceiver 30 zur Kommunikation mittels Ethernet-Kommunikation, einen CAN-Transceiver 40 zur Kommunikation mittels CAN-Kommunikation, und/oder einen PLC-Transceiver 50 zur Kommunikation mittels Powerline-Kommunikation, insbesondere gemäß ISO 15118-3, umfassen. Die Powerline-Kommunikation kann eine Differential-PLC-Kommunikation umfassen, die z. B. voraussichtlich in ISO 15118-6 standardisiert werden wird.
Die Konfigurationseinheit 100 ist zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 dazu ausgebildet, einen der mehreren Transceiver 30, 40, 50 auszuwählen und mit der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch zu verbinden. Die Konfigurationseinheit 100 kann insbesondere ausschließlich zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 ausgebildet sein.
Dazu kann die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 ferner eine Schaltanordnung 60 umfassen, die durch die Konfigurationseinheit 100 in eine von mehreren Schaltkonfigurationen schaltbar ist. Jede der mehreren Schaltkonfigurationen kann entsprechend ausgebildet sein, eine Kommunikationsverbindung zwischen der Kontaktschnittstelle 20 und einem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 herzustellen.
Die Schaltanordnung 60 kann Signalleitungen umfassen, die zwischen der Kontaktschnittstelle 20 und den mehreren Transceivern 30, 40, 50 angeordnet sind. Die Schaltanordnung 60 kann ferner mehrere Schalter umfassen, die mit der Konfigurationseinheit 100 signaltechnisch und/oder elektrisch verbunden sind und durch die Konfigurationseinheit 100 unabhängig voneinander öffenbar oder schließbar sind. Jeder der Schalter kann derart angeordnet sein, dass die Kontaktschnittstelle 20 über die Schaltanordnung 60 mit genau einem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbindbar ist. Die mehreren Schalter können z. B. die Schalter S_SE, S_ETH, S_PLC, S_CAN, S_SBC umfassen. Jede der mehreren Schaltkonfigurationen umfasst eine vorgegebene Stellung (offen oder geschlossen) für jeden der mehreren Schalter. Daraus können sich z. B. folgende vier Schaltkonfigurationen ergeben.

1. Zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung, die (Single-Ended-)PLC-Kommunikation z. B. den CCS-Ladestandard bzw. das CSS-Kommunikationsprotokoll unterstützt, kann die Konfigurationseinheit 100 zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 dazu ausgebildet sein, den PLC-Transceiver 50 der mehreren Transceiver 30, 40, 50 auszuwählen und mit dem CP und dem PE der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch zu verbinden. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Konfigurationseinheit 100 lediglich die Schalter S_SE und S_PLC schließt und die weiteren Schalter öffnet. So ist eine Kommunikationsverbindung zwischen dem PLC-Transceiver 50 und den Kontakten CP und PE der Kontaktschnittstelle 20 hergestellt. Die weiteren Transceiver 30, 40 sind weiterhin nicht mit der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch verbunden. Umfasst die Kontaktschnittstelle weitere Kontakte wie PHY+ und PHY-, so sind diese weiteren Kontakte weiterhin mit keinem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbunden.
2. Zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung, die CAN-Kommunikation z. B. für das CHAdeMO-, GB/T- (bzw. GB/T 2015-) oder ChaoJi-Kommunikationsprotokoll unterstützt, kann die Konfigurationseinheit 100 zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 dazu ausgebildet sein, den CAN-Transceiver 40 auszuwählen und mit den Datenübertragungskontakten PHY+, PHY- der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch zu verbinden. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Konfigurationseinheit 100 lediglich den Schalter S_CAN schließt und die weiteren Schalter öffnet. So ist eine Kommunikationsverbindung zwischen der CAN-Transceiver 40 und den Kontakten PHY+ und PHY- hergestellt. Die Kommunikationsverbindung verläuft dabei über einen CAN-Abschlusswiderstand, der aus einer Reihenschaltung der Widerstände R1 und R2 gebildet sein kann. Die weiteren Transceiver 30, 50 sind weiterhin nicht mit der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch verbunden. Umfasst die Kontaktschnittstelle weitere Kontakte wie CP und PE, so sind diese weiteren Kontakte weiterhin mit keinem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbunden.
3. Zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung, die Ethernet-Kommunikation, z. B. als Vorhalt für künftige Ladestandards, unterstützt, kann die Konfigurationseinheit 100 zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 dazu ausgebildet sein, den Ethernet-Transceiver 30 auszuwählen und mit den Datenübertragungskontakten PHY+, PHY- der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch zu verbinden. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Konfigurationseinheit 100 lediglich den Schalter S_ETH schließt und die weiteren Schalter öffnet. So ist eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Ethernet-Transceiver 30 und den Kontakten PHY+ und PHY- hergestellt. Die weiteren Transceiver 40, 50 sind weiterhin nicht mit der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch verbunden. Umfasst die Kontaktschnittstelle weitere Kontakte wie CP und PE, so sind diese weiteren Kontakte weiterhin mit keinem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbunden.
4. Zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung, die Differential-PLC-Kommunikation, z. B. als Vorhalt für künftige Ladestandards, zur Übertragung von digitalen Daten unterstützt, kann die Konfigurationseinheit 100 zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 dazu ausgebildet sein, den PLC-Transceiver 50 auszuwählen und mit den Datenübertragungskontakten PHY+, PHY- der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch zu verbinden. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass die Konfigurationseinheit 100 lediglich den Schalter S_PLC schließt und die weiteren Schalter öffnet. So ist eine Kommunikationsverbindung zwischen der PLC-Transceiver 50 und den Kontakten PHY+ und PHY- hergestellt. Die weiteren Transceiver 30, 40 sind weiterhin nicht mit der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch verbunden. Umfasst die Kontaktschnittstelle weitere Kontakte wie CP und PE, so sind diese weiteren Kontakte weiterhin mit keinem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbunden.

Jede der mehreren Schaltkonfigurationen kann ferner ausgebildet sein, eine weitere Kommunikationsverbindung zwischen der Kontaktschnittstelle 20 und/oder dem ausgewählten der mehreren Transceiver 30, 40, 50 mit einer weiteren Schnittstelle 90 zur Überwachung einer Stromzufuhr von der Ladestation zum Batteriesystem des Kraftfahrzeugs herzustellen.
Diese weitere Kommunikationsverbindung kann über einen der beiden Teilschaltanordnungen 70, 80 hergestellt sein. Diese Teilschaltanordnungen 70, 80 können neben Signalleitungen auch weitere Komponenten, z. B. Widerstände, Kondensatoren und/oder Dioden umfassen.
Die erste Teilschaltanordnung 70 kann z. B. eine Kommunikationsschaltung gemäß IEC 61851 sein und/oder kann eingebunden sein, wenn die Kontakte CP und PE mit einem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbunden sind. Ferner kann die erste Teilschaltanordnung 70 auch in die weitere Kommunikationsverbindung eingebunden sein, wenn die Kontakte PHY+, PHY- der Kontaktschnittstelle 20 mit einem der mehreren Transceiver 30, 40, 50 signaltechnisch verbunden sind. Dazu sind zusätzlich die Schalter S_SE durch die Konfigurationseinheit 100 zu schließen. Die erste Teilschaltanordnung 70 kann z. B. als „CP Basis Communication Circuit“ bezeichnet sein.
Die zweite Teilschaltanordnung 80 kann anstelle (oder zusätzlich zu) der ersten Teilschaltanordnung 70 in die weitere Kommunikationsverbindung eingebunden sein. Insbesondere kann dies für die Schaltkonfiguration der Fall sein, wenn alle vier Kontakte CP, PE, PHY+ und PHY- der Kontaktschnittstelle 20 mit dem CAN-Transceiver 40 signaltechnisch verbunden sind. Dazu ist der zusätzliche Schalter S_SBC zu schließen, der ebenfalls durch die Konfigurationseinheit 100 schließbar oder öffenbar ist, und die Schalter S_SE sind zu öffnen. Mittels der zweiten Teilschaltanordnung 80, die z. B. als „Superimposed Basic Communication Circuit“ bezeichnet sein kann, können über die digitalen Signale, die über die Kontakte PHY+ und PHY- übertragen werden, zusätzlich eine analoge Basiskommunikation überlagert werden. Dazu wird der CP nicht benutzt.
Ist die zweite Teilschaltanordnung 80 eingebunden, so kann die erste Teilschaltanordnung 70 dazu vorgesehen sein, eine Spannung zwischen dem „PHY+/PHY-Stromkreis“, z. B. über einen Spannungsabgriff zwischen R1 und R2, und dem PE zu überwachen.
Die insbesondere als Gleichteil ausgebildete Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 kann ferner eine Leiterplatte umfassen, auf der die Kontaktschnittstelle 20, die mehreren Transceiver 30, 40, 50, die Konfigurationseinheit 100 und die Schaltanordnung 60 angeordnet sind.
2 zeigt beispielhaft ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug 500, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit der zuvor beschriebenen Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10, wobei das Kraftfahrzeug 500 für einen elektrischen Ladevorgang über ein Ladekabel 400 mit einer Ladestation 600 verbindbar ist.
Das Kraftfahrzeug 500 umfasst ferner ein (nicht gezeigtes) Batteriesystem zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs 500, eine Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 und die Fahrzeug-Steuervorrichtung 200.
Die Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 ist zweckmäßig an einer Außenseite des Kraftfahrzeugs 500 angeordnet und über das Ladekabel 400 mit der Ladestation 600 verbindbar. Die Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 kann insbesondere eine Steckerkupplung, vorzugsweise eine CCS-, CHAdeMO-, GB/T-, ChaoJi- oder MCS-Steckerkupplung, sein.
Die Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 ist ferner mit der Kontaktschnittstelle 20 der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 signaltechnisch verbunden. Dabei sind zweckmäßig Kontakte der Kontaktschnittstelle 20 der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10, die mit der ausgewählten der mehreren Transceiver 30, 40, 50 der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 signaltechnisch verbunden sind, ferner mit korrespondierenden Kontakten der Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 signaltechnisch kontaktiert. Ist die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 beispielsweise für den CSS-Ladestandard konfiguriert, so sind die Kontakte CP und PE der Kontaktschnittstelle 20, z. B. über Signalleitungen 310-1 und 310-2, mit den korrespondierenden Kontakten CP und PE der Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 signaltechnisch kontaktiert.
Die Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 ist dazu ausgebildet, über eine mittels der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 hergestellten Ladekommunikationsverbindung mit einer (nicht gezeigten) Ladestation-Steuervorrichtung der Ladestation 600 zu kommunizieren und einen elektrischen Ladevorgang des Batteriesystems zu steuern.
Dabei ist die Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 zweckmäßig zumindest mit dem Transceiver der mehreren Transceiver 30, 40, 50, der mit der Kontaktschnittstelle 20 signaltechnisch verbunden ist, signaltechnisch verbunden. Ist die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 beispielsweise für den CSS-Ladestandard konfiguriert, so sind die Fahrzeug-Steuervorrichtung 200, z. B. über Signalleitung 210, mit dem PLC-Transceiver 50 signaltechnisch verbunden.
Wenn das Kraftfahrzeug 500 nunmehr für einen elektrischen Ladevorgang des Batteriesystems des Kraftfahrzeugs 500 über das Ladekabel 400 mit der Ladestation 600 (signaltechnisch, elektrisch und mechanisch) verbunden ist, so kann eine Ladekommunikationsverbindung zwischen der Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 und der Ladestation-Steuervorrichtung hergestellt werden.
Diese Ladekommunikationsverbindung ist dabei über zumindest eine Signalleitung des Ladekabels 400, der signaltechnischen Kontaktierung zwischen der Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 und der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 (z. B. den Signalleitungen 310-1, 310-2), und die signaltechnische Verbindung zwischen der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 und der Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 (z. B. die Signalleitung 210) hergestellt. Innerhalb der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 ist die Ladekommunikationsverbindung entsprechend über die durch die Konfigurationseinheit 100 eingestellte Kommunikationsverbindung hergestellt. So kann der elektrische Ladevorgang durch die Fahrzeug-Steuervorrichtung 200 und die Ladestation-Steuervorrichtung über die Ladekommunikationsverbindung gesteuert werden.
3 zeigt einen beispielhaften Verlauf eines Verfahrens 1000 zur Konfiguration eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs 500.
In den Schritten S1 und S2 werden eine Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung, vorzugsweise die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10, und die Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 bereitgestellt.
In Schritt S3 wird die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 konfiguriert, indem einer der mehreren Transceivern 30, 40, 50 der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung ausgewählt und mit der Kontaktschnittstelle der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung signaltechnisch verbunden wird.
In Schritt S4 wird die Kontaktschnittstelle 20 mit der Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 signaltechnisch kontaktiert (d. h. verbunden).
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Schritte S1-S3 und vorzugsweise auch der Schritt S4 erfolgen, bevor die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 und die Fahrzeug-Ladeschnittstelle 300 in das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug 500 eingebaut werden.
Dabei ist hervorzuheben, dass das Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 vorzugsweise nur einmalig, und zwar bei Herstellung bzw. vor Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs 500, erfolgt. Ein Konfigurieren im Betrieb des Kraftfahrzeugs 500 und vor bzw. bei einem elektrischen Ladevorgang ist vorzugsweise nicht vorgesehen. So kann die Konfigurationseinheit 100 im eingebauten Zustand innerhalb des Kraftfahrzeugs 500 z. B. ausschließlich mit anderen Komponenten der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung 10 signaltechnisch, mechanisch und/oder elektrisch verbunden sein und/oder funktionslos sein.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale der unabhängigen Ansprüche jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche offenbart.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung
20: Kontaktschnittstelle
30: Ethernet-Transceiver
40: CAN-Transceiver
50: PLC-Transceiver
60: Schaltanordnung
70: Erste Teilschaltanordnung
80: Zweite Teilschaltanordnung
90: Schnittstelle zur Überwachung einer Stromzufuhr
100: Konfigurationseinheit
200: Fahrzeug-Steuervorrichtung
210: Signalleitung
300: Fahrzeug-Ladeschnittstelle
310-1,310-2: Signalleitung
400: Ladekabel
500: Kraftfahrzeug
600: Ladestation
1000: Verfahren
CP: Pilotkontakt
PE: Schutzleiterkontakt
PHY+, PHY-: Datenübertragungskontakt
S_SE, S_ETH, 1 S_PLC, S_CAN, S_SBC: Schalter
S1, S2, S3, S4: Verfahrensschritt

Claims

Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) zur Herstellung einer Ladekommunikationsverbindung zwischen einer Fahrzeug-Steuervorrichtung (200) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs (500), insbesondere Nutzfahrzeugs, und einer Ladestation-Steuervorrichtung einer Ladestation (600), wobei ein elektrischer Ladevorgang eines Batteriesystems des Kraftfahrzeugs (500) mittels der Ladestation (600) durch die Fahrzeug-Steuervorrichtung (200) und die Ladestation-Steuervorrichtung über die Ladekommunikationsverbindung steuerbar ist, umfassend: eine Kontaktschnittstelle (20) zur signaltechnischen Kontaktierung der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung mit einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300), die über ein Ladekabel (400) mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle der Ladestation (600) verbindbar ist; mehrere Transceiver (30, 40, 50), die signaltechnisch mit der Fahrzeug-Steuervorrichtung (200) verbindbar sind; und eine Konfigurationseinheit (100), vorzugsweise ein Microcontroller, die zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen der mehreren Transceiver (30, 40, 50) auszuwählen und mit der Kontaktschnittstelle (20) signaltechnisch zu verbinden.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die mehreren Transceiver (30, 40, 50) einen Ethernet-Transceiver (30) zur Kommunikation mittels Ethernet-Kommunikation, einen CAN-Transceiver (40) zur Kommunikation mittels CAN-Kommunikation, und/oder einen PLC-Transceiver (50) zur Kommunikation mittels Powerline-Kommunikation, insbesondere gemäß ISO 15118-3, umfassen.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontaktschnittstelle (20) einen Pilotkontakt, CP, insbesondere einen CP-Pin, und einen Schutzleiterkontakt, PE, insbesondere einen PE-Pin, umfasst, die zur Herstellung einer, vorzugsweise analogen, Kommunikationsverbindung mit einem der mehreren Transceiver (30, 40, 50) verbindbar ist.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Konfigurationseinheit (100) zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen PLC-Transceiver (50) der mehreren Transceiver (30, 40, 50) auszuwählen und, vorzugsweise zur Kommunikation mittels des CCS-Kommunikationsprotokolls, mit dem CP und dem PE der Kontaktschnittstelle (20) signaltechnisch zu verbinden.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktschnittstelle (20) zwei Datenübertragungskontakte (PHY+, PHY-), insbesondere Datenübertragungs-Pins, umfasst, die zur Herstellung einer digitalen Kommunikationsverbindung mit einem der der mehreren Transceiver (30, 40, 50) verbindbar sind.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die Konfigurationseinheit (100) zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen CAN-Transceiver (40) der mehreren Transceiver (30, 40, 50) auszuwählen und, vorzugsweise zur Kommunikation mittels des CHAdeMO-, GB/T- und/oder ChaoJi-Kommunikationsprotokolls, mit den Datenübertragungskontakten (PHY+, PHY-) der Kontaktschnittstelle (20) signaltechnisch zu verbinden.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die Konfigurationseinheit (100) zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) ferner dazu ausgebildet ist, den ausgewählten CAN-Transceiver (40) zusätzlich mit dem CP und dem PE der Kontaktschnittstelle (20) signaltechnisch zu verbinden.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Konfigurationseinheit (100) zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, einen Ethernet-Transceiver (30) oder einen PLC-Transceiver (50) der mehreren Transceiver (30, 40, 50) auszuwählen und mit den Datenübertragungskontakten (PHY+, PHY-) der Kontaktschnittstelle (20) signaltechnisch zu verbinden.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) ferner eine Schaltanordnung (60) umfasst, die durch die Konfigurationseinheit (100) in eine von mehreren Schaltkonfigurationen schaltbar ist, wobei jede der mehreren Schaltkonfigurationen ausgebildet ist, eine Kommunikationsverbindung zwischen der Kontaktschnittstelle (20) und einem der mehreren Transceivern (30, 40, 50) herzustellen.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei jede der mehreren Schaltkonfigurationen ferner ausgebildet ist, eine weitere Kommunikationsverbindung zwischen der Kontaktschnittstelle (20) und/oder dem ausgewählten der mehreren Transceivern (30, 40, 50) mit einer weiteren Schnittstelle (90) zur Überwachung einer Stromzufuhr von der Ladestation (600) zum Batteriesystem des Kraftfahrzeugs (500) herzustellen.
Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) ferner eine Leiterplatte (110) umfasst, auf der die Kontaktschnittstelle (20), die mehreren Transceiver (30, 40, 50), die Konfigurationseinheit (100) und die Schaltanordnung (60) angeordnet sind.
Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (500), insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend: eine Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; ein Batteriesystem zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs (500); eine Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300), die mit der Kontaktschnittstelle (20) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) signaltechnisch verbunden ist und über ein Ladekabel (400) mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle einer Ladestation (600) verbindbar ist; und eine Fahrzeug-Steuervorrichtung (200), die dazu ausgebildet ist, über eine mittels der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) hergestellten Ladekommunikationsverbindung mit einer Ladestation-Steuervorrichtung der Ladestation (600) zu kommunizieren und einen elektrischen Ladevorgang des Batteriesystems zu steuern.
Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (500) nach Anspruch 12, wobei die Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300) eine Steckerkupplung, vorzugsweise eine CCS-, CHAdeMO-, GB/T- oder ChaoJi-Steckerkupplung, ist.
Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (500) nach Anspruch 12 oder 13, wobei Kontakte (CP, PE, PHY+, PHY-) der Kontaktschnittstelle (20) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10), die mit einem der mehreren Transceiver (30, 40, 50) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) signaltechnisch verbunden sind, ferner mit korrespondierenden Kontakten der Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300) signaltechnisch kontaktiert sind.
Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (500) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Konfigurationseinheit (100) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) a) ausschließlich mit anderen Komponenten der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) signaltechnisch, mechanisch und/oder elektrisch verbunden ist, und/oder b) ausschließlich zum Konfigurieren der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) ausgebildet ist.
Verfahren (1000) zur Konfiguration eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug (500), vorzugsweise Nutzfahrzeug, umfassend: Bereitstellen (S1) einer Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10), vorzugsweise einer Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11; Bereitstellen (S2) einer Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300), die über ein Ladekabel (400) mit einer Ladestation-Ladeschnittstelle einer Ladestation (600) verbindbar ist; Konfigurieren (S3) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) durch ein Auswählen einer von mehreren Transceivern (30, 40, 50) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) und ein signaltechnisches Verbinden mit einer Kontaktschnittstelle (20) der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10); und signaltechnisches Kontaktieren (S4) der Kontaktschnittstelle (20) mit der Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300).
Verfahren (1000) nach Anspruch 16, ferner umfassend: Einbau der Fahrzeug-Ladekommunikationsvorrichtung (10) und der Fahrzeug-Ladeschnittstelle (300) in das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug (500) nach dem Konfigurieren (S3) und vorzugsweise nach dem signaltechnischen Kontaktieren (S4).