CN102458910B - 用于电动汽车和充电站之间通信的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种与电动汽车通信的方法，其包括：生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别与电动汽车的电连接的建立；发送触发信号到测试导线上；测得在测试导线上的汽车识别信号；以及，解除在电力导线上的电流供应。

Description

用于电动汽车和充电站之间通信的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于电动汽车和充电站之间通信的方法和装置，特别涉及一种在充电站方面的方法、一种在电动汽车方面的方法、计算机程序编码元件、一种与电动汽车通信的装置、一种与用于电动汽车的充电站通信的装置、一种用于电动汽车和充电站之间通信的系统以及一种汽车识别信号。
背景技术
电动汽车的应用力求解决各类交通情况的许多实际问题：对于电动汽车驱动必不可少的电流能够以环境友好的方式形成，汽车本身无废气排放，减少噪声污染，并且电力驱动设备本身根据原理比燃油发动机具有更好的工作效率。
为了扩展电动汽车的应用范围，还必须提供简单且区域范围上的能量装载方案，类似公知的用于流体发动机燃料的加油站。对此，还必须解决这种装载的费用计算问题。这时，至少在区域范围上具有用于电流供应的基本设施，插口上的能量消耗例如可以顺利地根据各个用户进行分类，并且尽快地查明，或可以进行限定以及针对当前状态开出票单。
为了在实际应用中使每个用户都能够使用电力补给站、也就是广泛地使用充电站，必须使充电站像液体发动机燃料的加油站一样服务便利，而且还类似的实现充电的限定以及开出票单。从汽车用户的角度来看应该具有尽可能少的改变。
发明内容
因此，本发明的目的在于，使电动汽车的用户能够充分利用充电站，对充电站的利用尽可能接近于对发动机燃料的加油站的利用。
根据本发明，上述目的通过一种与电动汽车通信的方法来实现，该方法包括：生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别与电动汽车的电连接的建立；发送触发信号到测试导线上；测得在测试导线上的汽车识别信号；以及，解除在电力导线上的电流供应。
可以了解到，可以利用现代信息技术自动通过充电站和电动汽车之间的通信来得出许多参数，这些参数应该对于充电过程以有意义的方式来确定。一方面，涉及到待充电汽车的识别，用以记录和防止违反操作规程的不当行为；另一方面，涉及到充电电流参数的确定，参数的确定显示出各个充电站和电动汽车的技术情况和账单。这样的通信对于充电站和电动汽车之间的机械和导电连接的基本前提表现为有利的方案，这种通信的方式使用户能够舒服地对充电站进行利用，如同利用加油站对传统的机动车进行加油一样便利。在本发明连接的基础上实现了充电站和电动汽车之间的数据交换，该数据交换实现了对应于技术指标的充电以及对充电量的正确计算。同时还能够确保实现，当按照规定建立起连接时，仅使尽可能高的充电电流流过，并且还实现必要的解除操作，由此使破坏危险最小化。
电动汽车可以是这样的汽车，即，该汽车仅具有电动发动机；还可以是这样的汽车，即，该汽车既具有电动发动机还具有内燃机，该内燃机诸如为汽油发动机或其它类型的发动机。充电站既可以是开放的定点的充电站，也可以是仅容许确定的人员使用的充电站。充电站还可以指的是移动式充电站。充电站可以从电网中抽取电流、在蓄电池中提前储备电能、或者具有能够产生电能的生成器。充电站和电动汽车之间的连接可以通过一套导线设备电机械地建立。该全套导线设备能够与充电站和电动汽车固定连接；或者，要么与充电站固定连接，要么与电动汽车固定连接。该全套导线设备可以包括多个单独的导线。特别是，该全套导线设备可以包括一条用于传递充电电流的电力导线和一条测试导线。充电电流可以是直流电、交流电或三相电流。
生成在测试导线上预设的第一直流电压电平，这一点可以通过经由电阻在测试导线上的充电站一侧设置预设的第一直流电压电平来实现。在此，还可以利用生成第一直流电压电平的装置的内电阻。在此，直流电压电平为这样的直流电压，即，生成后可以重叠在测试导线上，并且在时间上提供不同的信号电压。在建立与电动汽车的电连接的过程中，在电动汽车方面可以具有经由一个电阻的、测试导线到接地线的连接，由此形成一个分压器，并且在测试导线上生成第二直流电压电平，该第二直流电压电平可以在充电站一侧识别到。
在充电站方面，可以发送触发信号到测试导线上。该触发信号可以是随时间变化的信号，该信号在测试导线上重叠于直流电压电平，并且没有改变该直流电压电平。
在充电站方面，可以测得在测试导线上的汽车识别信号。汽车识别信号可以是随时间变化的信号，该信号在测试导线上重叠于直流电压电平，并且没有改变该直流电压电平。汽车识别信号可以加密。汽车识别信号可以包括用于与测试导线连接的电动汽车的清楚识别的信息，还可以包括其它信息。根据通信记录的结果可以构成汽车识别信号。
在充电站方面，可以解除在电力导线上的电流供应。解除在电力导线上的电流供应，这一点可以通过接通开关或保护器来实现，开关或保护器使电力导线与供应电流的电源连接。电力导线可以单独的、与测试导线电绝缘地形成。电力导线可以包括在测试导线的全套导线设备中。可以在没有解除电流供应的条件下使电力导线无电压。在解除电流供应之后，电力导线上的电压的物理性能，例如电压强度、频率、电流限值、输出电阻和其它性能，可以取决于所测得的汽车识别信号。
根据一个优选实施方案，本发明的方法包括测量在测试导线上预设的暂时的直流电压改变，该预设的暂时的直流电压改变至少部分与触发信号重叠。这一点能够产生这样的技术效果，即，对于在测试导线上触发信号的接收，充电站产生正面应答。通过直流电压改变与触发信号重叠，可以通过充电站的直流电压改变测得应答信号，而不需要事先终止发送触发信号。可以了解到，在通过充电站开始发送触发信号到测试导线上之后的各个时间上，于测试导线上产生直流电压改变，该直流电压改变至少部分在时间上与触发信号的发送重叠，并且至少部分与触发信号的发送重叠。直流电压改变可以作为触发信号的反馈、并且以阶梯函数(Stufenfunktion)的形式来实现。直流电压改变可以通过汽车一侧的开关过程而造成，例如通过经由另一电阻的测试导线对于接地线的并联连接来实现，或者通过接通测试导线和接地线之间的晶体管连接来实现。
根据一个优选实施方案，本发明的方法包括发送信息信号到测试导线上，该信息信号包括到充电电流的信息。这一点能够产生这样的技术效果，即，充电站在电动汽车中能够实现对充电电路的调整，该调整适应于由充电站传递的充电电流的性能。例如，充电站可以根据充电电流的电压强度来调整变压器。因此，在实际充电电流流经之前，可以使电动汽车的电路先根据确定的实际情况进行调整。
根据一个优选实施方案，信息信号和触发信号分别为脉宽调制信号。这一点能够产生这样的技术效果，即，使信号的产生、信号在直流电压电平上的重叠以及信号的测量能够以简单的元件来实现。可以使脉宽调制信号的上限值对应于测试导线上的直流电压电平。还可以使脉宽调制信号的下限值对应于负电压。特别可以使脉宽调制信号的下限值对应于具有测试导线上的直流电压电平的绝对值的负电压。
根据一个优选实施方案，信息信号和触发信号的信号形式分别具有至少一个参数，该参数分别位于不同的未重叠的数值范围内。可以分别使信息信号的频率范围和触发信号的频率范围不重叠。对此根据一个可替换的方案，可以使信息信号和触发信号在各自不同的承载频率上经由振幅调制或频率调制而进行调制。
根据一个优选实施方案，信息信号和触发信号的占空比分别处于相互未重叠的数值范围内。这一点能够产生这样的技术效果，即，信息信号和触发信号不会通过接收的电动汽车而相互混淆。特别地，可以使触发信号的占空比为90％或最大为5％，而信息信号的占空比在5％-80％之间的范围内。
根据一个优选实施方案，当在测试导线上测得预设的第三直流电压电平时，解除在电力导线上的电流供应。这一点能够产生这样的技术效果，即，通过电动汽车对由信息信号传递的参数进行正面操作，之后再解除电流供应，并且由此对电力导线施加充电电压和充电电流。当在电动汽车的一侧产生相反操作，则阻止对电力导线施加充电电压。预设的第三直流电压电平可以由汽车一侧的开关操作而造成，例如通过经由另一电阻的测试导线对于接地线的并联连接来实现，或者通过接通测试导线和接地线之间的晶体管连接来实现。
根据一个优选实施方案，本发明的方法包括：当在测试导线上测得与预设的第三直流电压电平不同的直流电压电平时，中断电力导线上的电流供应。这一点能够产生这样的技术效果，即，在此时，于汽车一侧在不需要提供电力导线的电流供应的情况下，中断电流供应，并且电力导线相应地再次无电压。因此避免了，在总是导致汽车一侧系统故障的情况下中断电流供应。电流供应的中断是必要的、也就是非主动的需求，而且该中断符合电流供应的需求的中断。
根据一个优选实施方案，汽车识别信号是双向信号，该双向信号包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及，用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息。这一点能够产生这样的技术效果，即，通过充电站实现电动汽车的防窃听的识别。由此，再次实现了，对于该识别的电动汽车、或对于该识别的电动汽车的类型提取存储信息，所提取的信息使充电电流具有与各种电动汽车相匹配的参数。特别是能够确定出可实现的最大充电电压、可实现的最大充电电流、最长充电时间、可实现的最长充电时间和其它参数。
根据一个优选实施方案，密码密钥中的位置的指示由一个字节组成；其中，汽车标识符由一系列的直至32个字节组成；其中，用于循环冗余检验的信息由两个字节组成；以及其中，汽车识别信号还包括：由值为0x01的字节组成的初始标识符，以及由一个字节组成的、汽车识别信号长度的指示。
双向信号可以是这样的信号，即，该信号主要由位于上限电压值和下限电压值之间的矩形波信号序列组成。密码密钥可以指的是一系列具有固定长度的符号或字节，这些符号或字节分别用于加密。特别是，密钥的每个字节都可以用于通过采用外界的指令连接(XOR)而对一个字节进行加密。可识别的密码密钥可以存储在充电站或电动汽车中。
针对包括在汽车识别信号中的对于密码密钥中的位置的指示，其中，密码密钥中的位置可以在汽车方面随机生成。对于密码密钥中的位置的指示可以由用于密码密钥的标志号码组成。包括在汽车识别信号中的指示的密码密钥中的位置可以表明符号或一列符号的开始，这些符号可以用于汽车标识符的加密，或用于对加密的汽车标识符进行解密。汽车标识符可以具有任意长度的符号或字节。汽车标识符可以显示出特定的、单独的汽车，诸如在车辆识别号、特定的汽车类型或特定的汽车方面的充电设备构造方面来区分。
汽车标识符可以这样的方式和方法加密，即，或者完全通过识别密码密钥以及识别密码密钥中的位置来实现清楚的解密；或者这样加密：需要识别密码密钥、识别密码密钥中的位置，以及另外还识别其它信息和利用其它解密方法。用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息可以确保实现汽车识别信号的防止干扰的传递。用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息可以根据CRC方法用于冗余检验。
根据一个优选实施方案，汽车识别信号包括汽车标识符的信号长度的指示。这一点能够产生这样的技术效果，即，可以使用任意不同长度的汽车标识符，由此在一个或相同的充电站中既能够利用特定的单独的汽车标识符，还能够利用汽车类型的信号。对于汽车标识符的信号长度的指示可以以符号或字节的形式显示汽车标识符的长度。
根据一个优选实施方案，汽车识别信号是脉宽调制信号。这一点能够产生这样的技术效果，即，汽车识别信号的生成可以由简单的元件来实现。
本发明又提供一种用于电动汽车和充电站之间通信的方法，其中，汽车识别信号是脉宽调制的双向信号，该汽车识别信号包括：汽车标识符的指示，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及，用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息和数值的冗余检验的信息，其中，数值指的是事先由充电站一侧发送的生成信号传递到电动汽车上的数值。在此，充电站一侧发送的生成信号包括由充电站可预设的数值和密码密钥中的位置的指示以及用于汽车标识符的循环冗余检验的信息。数值例如可以是计数器的测量结果。数值还可以是由充电站预先设定的、优选增量增加的值。
本发明还提供一种与用于电动汽车的充电站通信的方法，其中，该方法包括：测得在测试导线上的触发信号；发送汽车识别信号到测试导线上；以及，接收在电力导线上的充电电流。
本发明还提供一种计算机程序编码元件，其适用于实现前述本发明的一个或两个方法的方法步骤。
本发明还提供一种与电动汽车通信的装置，该装置包括：电压生成元件，用于生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；探测元件，用于通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别与电动汽车的电连接的建立；信号生成元件，用于发送触发信号到测试导线上；传感器元件，用于测得在测试导线上的汽车识别信号；以及，开关元件，用于解除在电力导线上的电流供应。
本发明还提供一种与用于电动汽车的充电站通信的装置，该装置包括：分压器元件，用于在于测试导线上设有预设的第二直流电压电平的情况下生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；传感器元件，用于测得在测试导线上的触发信号；信号生成元件，用于发送汽车识别信号到测试导线上；以及，充电接收元件，用于接收在电力导线上的充电电流。
分压器元件可以由电阻或晶体管开关电路构成，该电阻或晶体管开关电路使测试导线与接地线连接或这样构成，即，在建立测试导线与充电站和电动汽车的电机械连接的过程中、于测试导线上的直流电压电平中由电阻或晶体管开关电路造成：哪部分低于测试导线上的直流电压电平，充电站发面的哪部分不与电动汽车连接。
本发明还提供一种用于电动汽车和充电站之间通信的系统，该系统包括：电压生成元件，用于生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；分压器元件，用于在于测试导线上设有预设的第一直流电压电平的情况下生成在测试导线上预设的第二直流电压电平；探测元件，用于通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别充电站与电动汽车之间的电连接的建立；第一信号生成元件，用于发送触发信号到测试导线上；传感器元件，用于测得在测试导线上的触发信号；第二信号生成元件，用于发送汽车识别信号到测试导线上；传感器元件，用于测得在测试导线上的汽车识别信号；开关元件，用于解除在电力导线上的电流供应；以及，充电接收元件，用于接收在电力导线上的充电电流。
本发明还提供一种用于电动汽车和充电站之间通信的汽车识别信号，该汽车识别信号是脉宽调制的双向信号，并且包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及，用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息。
本发明还提供一种用于电动汽车和充电站之间通信的汽车识别信号，该汽车识别信号是脉宽调制的双向信号，并且包括：汽车标识符的指示，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及，用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息和数值的冗余检验的信息，其中，数值指的是事先由充电站一侧发送的生成信号传递到电动汽车上的数值。在此，充电站一侧发送的生成信号包括由充电站可预设的数值和密码密钥中的位置的指示以及用于汽车标识符的循环冗余检验的信息。通过这种方式的通信进一步改善数据传递可靠性。特别地由此更有效地防止所谓的“重复入侵”，在该“重复入侵”中没有权限的用户发出先前记录或发现的数据，以伪装新身份，诸如伪装成授权用户。
优选实施例的特征可以通过对本发明各个技术方案的任意结合来实现。
附图说明
接下来，结合示出实施例的附图对本发明进行详细说明。图中示出了：
图1示出了位于电动汽车中的装置和位于用于电动汽车的充电站中的装置的相互间通信的结构的示意图；
图2a示出了电动汽车和用于电动汽车的充电站之间通信的第一实施例中在测试导线上的电压曲线的示意图；
图2b示出了电动汽车和用于电动汽车的充电站之间通信的第二实施例中在测试导线上的电压曲线的示意图；
图3示出了流程图。
具体实施方式
图1示出了用于电动汽车的充电站的充电电路2和充电站控制设备4；该充电电路包括振荡器电源6、充电电阻8和电压测量设备10；该充电站控制设备分别连接充电电路2和隔离开关元件14。隔离开关元件14连接电力导线12并用于接通电源。此外，图1还示出了设置在电动汽车中的汽车电路16和汽车控制设备24。汽车电路16具有二极管28、第一电阻元件30、第二电阻元件32、第三电阻元件36、第一开关元件34、第二开关元件38和测量设备26。由充电电路2引出测试导线20和控制信号接地线18。借由交接区22，使充电电路2通过测试导线20和控制信号接地线18而与汽车电路16连接。电力导线12同样经由交接区22引入电动汽车中。图1示出了这样的状态，即，电动汽车与用于电动汽车的充电站形成电机械连接。
电力导线12以及测试导线20和控制信号接地线18经由同一套导线设备由充电站导引至电动汽车中。该全套导线设备以及电力导线12、测试导线20和控制信号接地线18可以通过位于交接区22上插接连接件而隔开，从而能够实现例如电动汽车的移动以及与充电站的另一个机动车的连接，或者是同一辆的电动汽车在下一时间点的连接。
图1所示的设置方案实现了，电动汽车通过电力导线12而供应电能，也就是说，电能存储设备在电动汽车中放电。电力导线12包括五条导线，并且每条导线都用于三相电流的三个相位，而且每条导线都用于中线和接地线。隔离开关元件14能够接通和断开电力导线12与交接区22的连接。开关元件14由充电站控制设备4来控制，该充电站控制设备还与充电电路2连接。充电电路2的振荡器电源6既能够产生直流电压，还能够在测试导线20上产生脉宽调制的任意振幅的矩形波信号。振荡器电源由充电站控制设备4来控制。电压测量设备10能够确定直流电压振幅和交流电压振幅，而且还能够确定脉宽调制信号的占空比和振幅。电压测量设备10可以通过充电站控制设备4来读取。
第一开关元件34是晶体管开关，并且与第二电阻元件32串联。第二开关元件38同样是晶体管开关，并且与第三电阻元件36串联。这两条串联电路又相互间、且与第一电阻元件30并联。汽车电路16可以由汽车控制设备24进行单独且独立控制，以及同样还进行脉冲控制，以使第一开关元件34和第二开关元件38接通或断开。测量设备26能够确定直流电压振幅和交流电压振幅，而且还能够确定脉宽调制信号的占空比和振幅。测量设备26可以通过汽车控制设备24来读取。
汽车控制设备24和充电站控制设备4都可以包括用以编程的微型处理器或计算机，通过编程来确定工作方式。
结合图2a、2b和图3，这里举例示出了充电过程中的通信流程。在此，图2a示出了第一实施例中在测试导线20上的电压曲线和接地电势50。
在输出状态下，电动汽车和用于电动汽车的充电站相互不连接。隔离开关元件14打开，并且使电力导线12断开。在第一步80中，可以识别到充电站控制设备4，接通终端位置开关，并且使振荡器电源6向测试导线20提供12伏的第一直流电压42。电压测量设备10不使用该测试导线20上的第一直流电压42。为了实现放电的目的，使电动汽车、也就是使电动汽车的蓄电池靠近电能存储器。第一开关元件34和第二开关元件38打开。
在第二步82中，在时间点54上，通过位于全套导电设备上的交接区22形成电动汽车与用于电动汽车的充电站之间的电机械连接。特别经由测试导线20和控制信号接地线18形成导电连接。充电电阻8和第一电阻元件30形成包含二极管28在内的分压器，该分压器为了降低由电压测量设备10测得的直流电压而在测试导线20上引出9伏的第二直流电压电平44，该第二直流电压电平低于第一直流电压电平42。直流电压电平的改变由电压测量设备10来测量，并传递到充电站控制设备4，该充电站控制设备据此在第二时间点56识别到，形成与电动汽车的电连接。
在第三步84中，充电站控制设备4使振荡器电源6产生具有预设的占空比的第一脉宽调制矩形波信号64。占空比例如具有的第一数值可以为最小90/10(90％)，或者，可替换地，例如具有的第二数值可以为最大5/95(5％)。该第一矩形波信号64的上限值位于第二直流电压电平44上，而该第一矩形波信号64的下限值位于-12伏的负电压电平52上。
在第四步86中，从第三时间点58开始，测量设备26测得第一矩形波信号64并且将信息继续传递到汽车控制设备24上。汽车控制设备24识别到由充电站发出的信号，并且在500ms之后作为操作步骤而接通第一开关元件34，在此使第二电阻元件32与第一电阻元件30并联。由此使与矩形波信号的上限值相等的直流电压电平由第二直流电压电平44降低到3伏的第三直流电压电平48，其中，在第一矩形波信号的上限值所在的直流电压电平上对第一矩形波信号64进行调制。通过重复产生第二矩形波信号66，该第二矩形波信号具有与第一矩形波信号64相等的占空比，但是该第二矩形波信号的直流电压电平、也就是上限值与第三直流电压电平48相等。又经过500ms，汽车控制设备24使第一开关元件34断开，在此第二电阻元件32不再与第一电阻元件30并联。充电电路2中的电压测量设备10识别到前述直流电压电平变化的两个连接过程，并且将这样的连接过程以信号的形式传递给充电站控制设备4。充电站控制设备4识别到该信号，并且使振荡器电源6不发送脉宽调制矩形波信号，而是再次向测试导线20仅提供第一直流电压42，这样通过前述的电压分配器而在测试导线20上实现测量的第二直流电压44。
可选地，在第四步86中，汽车控制设备24可以开始进行经由供电导线与动态主机配置协议的通讯。
在第五步88中，从第四时间点60开始，汽车控制设备24通过测量设备26的测量识别到脉宽调制矩形波信号的误差。汽车控制设备24通过第一开关元件34的脉宽调制控制而自动产生第三脉宽调制信号68。该第三脉宽调制信号68包括电动汽车在充电站上的识别信息。
识别信息由一系列不同数量的字节组成，也就是说由总长度不同的字节信息组成。每个字节分别经由脉宽调制进行编译。识别信息按照以下构成：首先，传递一个由值为0x01的单个字节组成的初始标识符。然后，得出另一个表明密钥索引的单个字节。该索引由汽车控制设备24随机确定。
该密钥是一个由256个字节组成的序列，并且一致地存储在控制设备24中和充电站控制设备4中。索引指出了：密钥中的字节位于哪个位置上，应该启动哪个来实现如下文所述的锁定或解锁。
第三，发送其它单个字节，这些单个字节表明所发送信息的总长度。信息的总长度由一个用于初始标识符的字节、一个用于密钥索引的字节、一个用于表明长度的字节、用于汽车标识符的不同数量的字节和两个用于循环冗余检验的字节组成在一起。
表明所发送信息的总长度的字节是第一加密信息字节。加密进行时，其中，每单个比特的待加密字节与密钥中的各个比特的字节通过密钥外部的命令操作而连接起来(外部操作)。相应地，解密以相反的过程来进行。在每一个字节的加密或解密之后，该字节在密钥的下一个索引位置上用于每下一个字节的加密或解密。在应用密钥中的上一个字节之后，再次从第一个字节开始。
第四，汽车的信号通常以字节的方式进行加密传递。信号清楚地显示给电动汽车或电动汽车操作人员。在接下来的解密过程中，充电站控制设备4可以从接收到的信号中获取为该信号所存储的信息。这些信息能够自动存储在电站控制设备4中，或者这些信息可以由电站控制设备4通过另一个在此未示出的通讯连接而从其它位置获得。这些信息既可以包括电动汽车的充电合法性，还可以包括电动汽车的不同技术参数，这些参数例如为最大充电电流、最大蓄电容量、已完成充电周期的数量以及更多参数。
最后，第五，同样以字节的方式加密传递两个字节，这两个字节组成用于对接收信息进行循环冗余检验的检验总和。对汽车标识符的分析取决于结合接收到的检验总和的所有信息的有成效的循环冗余检验。
当接收到的信号被正确识别、并且能够进行有成效的检测时，继续进行到第六步90。
在没有正确识别的情况下，充电站控制设备4使识别过程返回到第二步82。如果在第五步88中的信号检测连续三次失败，那么充电站控制设备4产生一个具有错误提示的记录，并且使对于电动汽车的电机械连接断开，这一点可以在测试导线20的第一直流电压42上识别到，然后可以再次从第一步80开始。
在第六步90中，从第五时间点62开始，充电站控制设备4通过振荡器电源6发出第四脉宽调制矩形波信号70。该第四脉宽调制矩形波信号70是一个信息信号，该信息信号包括充电电流信息。考虑到包括网络技术的限定因素，将用于电动汽车的尽可能大的充电电流强度进行编码。第四脉宽调制矩形波信号70的占空比在50-80％之间移动。由此可以根据占空比清楚地区分出第四脉宽调制矩形波信号70和第一脉宽调制矩形波信号64。尽可能大的充电电流强度可以由部分的用于信号而存储的数据来实现，或者由检验信号过程中从外部位置接收到的数据来实现。在网络技术的限制范围内，例如通过较高的另外的满载峰值，可以根据电动汽车原理上支持的数值提供对于允许的充电电流的限制。第四脉宽调制矩形波信号70由汽车控制设备24通过测量设备26来接收，而且还可以将该第四脉宽调制矩形波信号中包含的信息用于电动汽车充电装置的对应结构中。汽车控制设备24再次持续接通第二开关元件38。由此，第三电阻元件36与第一电阻元件30的并联形成具有充电电阻8的分压器，因此，在测试导线20上的直流电压电平到达6伏的第四直流电压电平46。据此，第四直流电压电平46还形成第四脉宽调制矩形波信号70的上限值。
在第七步92中，充电站控制设备4在识别第四直流电压电平46的过程中通过电压测量设备10在测试导线20上产生激励，例如接通隔离开关元件14，由此，对电力导线12施加电压，并且解除充电过程。电动汽车可以通过由交接区22导引的电力导线12对电动汽车的电能存储器进行放电。
在充电站控制设备4由电压测量设备10确定的情况下，一个由第四直流电压电平46分出的直流电压作用在测试导线20上，那么充电站控制设备4断开隔离开关元件14，由此，电力导线在电动汽车一侧再次无电压。这一点可以由此实现，即，汽车控制设备24在结束充电过程之后再次断开第二开关元件38。然而还可以通过外界干预来实现，例如通过隔开交接区22上的全套导线设备，通过断开终端位置开关，或者通过汽车控制设备24停止运转。在所有的故障情况下，测试导线20上的直流电压电平从第四直流电压电平46分出，由此自动中断隔离开关元件14。由此确保实现应急开关的功能。
图2b示出了充电站和电动汽车之间的第二种通信方式中在测试导线20上的电压曲线和接地电势50。结合图2b示出的实施例在各个单元中与图2a相同的附图标记对应上文所述的流程，特别与直到第四时间点60的流程相对应，随后再次从第三脉宽调制信号68开始发射。
根据图2a的第一实施例，直接在第四时间点60之后汽车控制设备24通过测量设备26的测量识别到脉宽调制矩形波信号的误差，在该过程中，通过汽车控制设备24产生第三脉宽调制信号68，根据图2b所示的流程，接下来进行这样可替换的通信方式：在第四时间点60上，在识别到脉冲调制信号的误差之后，首先在没有以间隔方式发送信息的条件下经过预设的延迟时间，例如200ms的持续时间。如果，经过延迟时间之后，于时间点65上，在测试导线20上测得的信号电压电平相对于第二电压电平没有改变，特别是没有从充电站发送触发信号，那么，在充电站方面向电动汽车发送生成信号。该生成信号从充电站传递到电动汽车的持续时间从图2b中的时间点63一直延续到时间点65。
上述生成信号由一系列预设数量的字节组成。各个字节分别经由脉宽调制进行编译。生成信号按照以下构成：首先，传递一个由值为0x01的单个字节组成的初始标识符。然后得出预设数量的字节，这些字节包括具有ID服务器形式的计数器编号。接下来，传递预设数量的字节，这些字节对应一个数值。该数值例如可以预设成充电站的增量升高或降低的数值。然后得出另一个表明密钥索引的单个字节。该索引由汽车控制设备24随机确定。如对图2a的实施例的说明，该密钥是一个由256个字节组成的序列，并且可以一致地存储在控制设备24中和充电站控制设备4中。对此可替换地，密钥可以作为所谓的“内部密钥(internal key)”应用在识别模块的制造中，而且当然不能够读取。这样的“内部密钥”可以是对于已有密钥额外设置的另一密钥，该已有密钥在已有的模块中已经同时存储并由此识别充电站和电动汽车。该另一密钥(“内部密钥”)以PIN(私人识别码)的形式与ID协议(Vertrags)对应形成，并且在上述过程中不再直接传递，而总是仅在形成失败值的时候发生。最后，传递两个字节(CRC-16)，这两个字节组成用于对接收信息进行循环冗余检验的检验总和。
紧接着生成信号到电动汽车的传递，直接从时间点65开始，将汽车识别信号从电动汽车继续传递到充电站。这一过程主要由与结合图2a所述的信号组成，当然还存在区别，这里没有密钥索引，这是因为，该信息已经包含在之前由充电站传递的生成信号中。
根据图2b实施例的识别信息由一个用于初始标识符的字节、一个用于表明长度的字节、用于汽车标识符的不同数量的字节、两个通过数值和密码密钥用于循环冗余检验的字节以及两个其它用于循环冗余检验的字节组成在一起。
与图2a的通信方式的区别在于，这里密码密钥的索引在由电动汽车传递的识别信息的范围内进行传递，根据图2b，与由充电站加密传递的数值相关地，在充电站方面生成密码密钥的索引。这种方案在防止“重复入侵(Replay Angriffe)”方面具有特别的优势，在该“重复入侵”中没有权限的用户发出先前记录或发现的数据，以伪装新身份，诸如伪装成授权用户。

Claims (19)

1.一种与电动汽车通信的方法，其包括：
-生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；
-通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别与电动汽车的电连接的建立；
-发送触发信号到测试导线上；
-测得在测试导线上的汽车识别信号，其中，所述汽车识别信号是双向信号，该双向信号包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息；以及
-解除在电力导线上的电流供应。
2.一种与用于电动汽车的充电站通信的方法，其包括：
-生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；
-通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别与电动汽车的电连接的建立；
-发送触发信号到测试导线上；
-测得在测试导线上的触发信号；
-发送汽车识别信号到测试导线上，其中，所述汽车识别信号是双向信号，该双向信号包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息；
-测得在测试导线上的汽车识别信号；
-解除在电力导线上的电流供应；以及
-接收在电力导线上的充电电流。
3.一种计算机程序编码元件，其适用于实现上述权利要求1至2中任意一项所述的方法的方法步骤。
4.一种与电动汽车通信的装置，其包括：
-电压生成元件，用于生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；
-探测元件，用于通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别与电动汽车的电连接的建立；
-信号生成元件，用于发送触发信号到测试导线上；
-传感器元件，用于测得在测试导线上的汽车识别信号，其中，所述汽车识别信号是双向信号，该双向信号包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息；以及
-开关元件，用于解除在电力导线上的电流供应。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述探测元件适用于测得在测试导线上暂时的预设的直流电压改变，该直流电压改变至少部分与所述触发信号重叠。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述信号生成元件适用于发送信息信号到测试导线上，所述信息信号包括到充电电流的信息。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述信息信号和所述触发信号的信号形式分别具有至少一个参数，该参数分别位于不同的未重叠的数值范围内。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述信息信号和所述触发信号分别为脉宽调制信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述信息信号和所述触发信号的占空比分别处于未重叠的数值范围内。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，密码密钥中的位置的指示由一个字节组成；其中，汽车标识符由一系列的直至32个字节组成；其中，用于循环冗余检验的信息由两个字节组成；以及其中，所述汽车识别信号还包括：
-由值为0x01的字节组成的初始标识符；以及
-由一个字节组成的、汽车识别信号长度的指示。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，密码密钥中的位置的指示由之前从充电站传递到电动汽车上的信息获得，而且还可以在考虑由充电站传递的加密数值的情况下获得。
12.一种与用于电动汽车的充电站通信的装置，其包括：
-分压器元件，用于在于测试导线上设有预设的第二直流电压电平的情况下生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；
-传感器元件，用于测得在测试导线上的触发信号；
-信号生成元件，用于发送汽车识别信号到测试导线上，其中，所述汽车识别信号是双向信号，该双向信号包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息；以及
-充电接收元件，用于接收在电力导线上的充电电流。
13.一种用于电动汽车和充电站之间通信的系统，其包括：
-电压生成元件，用于生成在测试导线上预设的第一直流电压电平；
-分压器元件，用于在于测试导线上设有预设的第一直流电压电平的情况下生成在测试导线上预设的第二直流电压电平；
-探测元件，用于通过测得在测试导线上预设的第二直流电压电平来识别充电站与电动汽车之间的电连接的建立；
-第一信号生成元件，用于发送触发信号到测试导线上；
-传感器元件，用于测得在测试导线上的触发信号；
-第二信号生成元件，用于发送汽车识别信号到测试导线上，其中，所述汽车识别信号是双向信号，该双向信号包括：密码密钥中的位置的指示；汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息；
-传感器元件，用于测得在测试导线上的汽车识别信号；
-开关元件，用于解除在电力导线上的电流供应；以及
-充电接收元件，用于接收在电力导线上的充电电流。
14.一种用于电动汽车和充电站之间通信的汽车识别信号，所述汽车识别信号是脉宽调制的双向信号，其包括：
-密码密钥中的位置的指示；
-汽车标识符，该汽车标识符至少部分由密码密钥中的位置确定加密，并且至少部分由密码密钥确定加密；以及
-用于汽车识别信号的循环冗余检验的信息。
15.根据权利要求14所述的汽车识别信号，其中，密码密钥中的位置的指示由一个字节组成；其中，汽车标识符由一系列的直至32个字节组成；其中，用于循环冗余检验的信息由两个字节组成；以及其中，所述汽车识别信号还包括：
-由值为0x01的字节组成的初始标识符；以及
-由一个字节组成的、汽车识别信号长度的指示。
16.根据权利要求14或15所述的汽车识别信号，其中，密码密钥中的位置的指示由之前从充电站传递到电动汽车上的信息获得。
17.根据权利要求16所述的汽车识别信号，其中，密码密钥中的位置的指示在考虑由充电站传递的特别加密数值的情况下获得。
18.根据权利要求16所述的汽车识别信号，所述汽车识别信号由一个用于初始标识符的字节、一个用于表明长度的字节、用于汽车标识符的不同数量的字节、两个通过数值和密码密钥用于循环冗余检验的字节以及两个其它用于循环冗余检验的字节组成在一起。
19.根据权利要求14所述的汽车识别信号，其中，所述密码密钥是另一个内部密钥，该密码密钥以PIN的形式与汽车的用户对应设置。
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