CN102596632B

CN102596632B - 用于在第一站和第二站之间建立通信的方法和设备

Info

Publication number: CN102596632B
Application number: CN201080048701.2A
Authority: CN
Inventors: J.霍伊尔; A.施密特; M.温特
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: EP2493719B1; WO2011051021A1; CN102596632A; KR101552480B1; EP2493719A1; US20120263242A1; JP5623536B2; KR20120093999A; JP2013509764A; US8873646B2

Abstract

本发明涉及在第一和第二站之间建立通信的方法和设备。在此情况下在第一和第二站之间的第一子连接上传送符号，所述符号将第一站和第二站标识为所述通信的通信伙伴。在获得所述符号之后通过第一站和第二站之间的通信连接启动所述通信，其中通过第一子连接和通信连接对所述符号的传输基于不同的物理连接。本发明可用于电动车辆（例如医院范围中的自主系统）的充电或放电过程，或者用于用来运送人员的车辆。本发明展示了可以保证在第一和第二站之间的可靠和成本低的通信的优点。

Description

用于在第一站和第二站之间建立通信的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于在第一站和第二站之间建立通信的方法和设备。

背景技术

从很久时间以来就从事于电动车辆及其基础设施的开发。在此需要对电动车辆和用于对电动车辆的电池进行充电的充电站之间的充电线缆、也就是充电连接进行标准化。图1示例性示出作为站S2的待充电的车辆，作为站S1的充电柱，以及充电连接。在该标准化的范围内，目前通过ISO/IEC（ISO-International Standardisation Organisation,国际标准化组织，IEC-International Electrotechnical Commission，国际电工委员会）创建文档IEC 61851-1 Annex（附件） A。

图2示例性示出充电连接VL的插头PLG，该插头被插入到电动车辆处的相配的配对物中。该插头的各个导体是物理分离的子连接，它们例如分别构成为具有绝缘包皮的铜线缆。在此，各个接触表示以下功能：

L1，L2，L3：三个外部导体

N：中性导体

PE：接地导体，地电位

SC：控制导体

SP：信号导体。

由导体L1，L2，L3，PE和N组成的组合形成插头，所述插头为工业目的被用于连接三相运行的机器，并且被定义为标准 IEC 60309。接触SC（控制先导（control pilot））仅仅表明充电连接VL的插头PLG是否已经插入到车辆处的插座中并由此在站1和站2之间存在物理连接。信号导体SP（邻近（proximity））用于交换基础信息。在文档IEC 61851-1 Annex A中建议设置脉宽调制（PWM），利用该脉宽调制可以在信号导体SP上执行“低电平”信令。此外，考虑借助PLC技术（PLC-Power Line Communication，电力线通信）通过外部导体L1，L2，L3之一来执行宽带的通信连接。

迄今假定，借助信号电平分析可以确定是否存在充电连接，也就是充电线缆是否连接到车辆上。但是这在日益增加的更宽带的PLC连接情况下是非常不可靠的，并且在对于充电过程所需要的高电流的情况下需要大的和昂贵的构件，例如扼流圈。

发明内容

由此本发明的任务是说明方法和设备，利用所述方法和设备可以以可靠的方式以及借助成本低的实现来执行例如构成为电动车辆的第二站到例如构成为充电柱的第一站的连接。

该任务通过独立权利要求解决，其中所述设备通过传输系统、第一和第二站代表。本发明的改进方案可从从属权利要求中得到。

本发明涉及一种用于在第一站和第二站之间建立通信的方法，其中第一站为了对第二站的存储单元充电或放电而通过充电连接直接与第二站连接，通过所述充电连接的第一子连接传输至少一个符号（Kennzeichnung），其中所述符号将第一站和第二站标识为所述通信的通信伙伴，在获得所述符号之后通过用于执行第一站和第二站之间的通信的通信连接启动所述通信，并且第一子连接是不同的物理连接。

本发明的核心在于，在第一和第二站之间建立通信、尤其是宽带通信而需要的符号以及基于该符号而启动的随后的通信连接以不同的物理连接为基础。从而所述充电连接的第一子连接直接与第一和第二站连接。就此而论，直接意味着对于第一和第二站来说肯定的是所述符号不能由第三站发送或接收。此外，直接意味着，符号的交换通过所述充电连接的第一子连接进行，而不通过与充电连接不同的连接进行。

在该实施的范围中，充电连接应当理解为，所述充电连接是第一和第二站之间的一个或多个物理连接，其是为了对第二站的存储单元（例如电池）充电而存在的。在此，充电连接例如可以由将第一和第二站相互固定连接的充电线缆组成。替换于此地，充电连接也可以理解为第一站与第二站的感应耦合，所述感应耦合为了能量传输的目的而将第一站与第二站直接连接。

此外，概念“物理连接”应当理解为例如在使用充电线缆用于充电连接的情况下第一子连接和通信连接被实施成所述充电线缆的不同子连接。在使用感应耦合作为充电连接的情况下，例如通过幅度或频率调制进行第一子连接和通信连接的物理分离。一般来说，所述物理连接表示基础物理信息传输方法，例如对通过天线发射和接收的载波信号的幅度调制。与此相应地，所述物理连接描述所使用的传输介质和于是施加信息的方式，例如介质或载波的调制。不同物理连接特征的另一扩展方案可以是，第一子连接实施为有线的，并且所述通信连接实施为无线的。

所述充电连接理解为例如借助充电线缆的、使得可以对第二站的电池进行充电或放电的物理连接。

如果所述符号从第一站被传输到第二站，则第一站可以传输用于建立针对属于第一站的网络的通信的信息作为符号。

替换于此地，所述符号可以从第二站被传输到第一站。这尤其具有以下优点：所述符号还可以传送要连接到第一站上的第二站的标识。该符号例如被用于授权对第一站的访问。

在本发明的改进方案中，符号可以以第一站和/或第二站的地址的形式形成。借助该地址不仅可以指定通信伙伴的通信，而且还可以指定所述通信伙伴本身中的至少一个。优选地，作为地址使用IP地址、服务证书、MAC地址或网络段地址。IP地址（IP-Internet Protocol，互联网协议）已由ITF（ITF-Internet Engeenering Task Force，互联网工程任务组）标准化。服务集标识（Service Set Identifikation）描述了用于唯一标识的网络标志，例如由WLAN IEEE 802.11（WLAN-Wireless Local Area Network，无线局域网，IEEE-Institute for Electrical and Electronics Engineers，电气与电子工程师协会）已知。MAC地址（MAC-Media Access Control，媒体访问控制）在基于互联网的通信的情况下指定第一和/或第二站的唯一标识。MAC地址在OSI层模型（OSI-Open Systems Interconnection，开放系统互连）中在第2层通信中，例如在桥接时使用。最后，网络段地址表示定界的网络，在所述定界的网络中可以执行通信，例如通过在OSI层模型的第2层上的桥定界的网络。

在本发明的另一构造方案中，在充电连接建立之后传输所述符号。由此保证只有当第一和第二站之间的充电连接在物理上存在时才进行所述传输。

此外，通信连接的启动可以根据通过信号通知的其它状态来进行。在ISO/IEC（ISO-International Organisation for Standardization ,国际标准化组织，IEC-International Electrotechnical Commission，国际电工委员会）的目前处于标准化的文档IEC 61851-1 Annex A情况下，在充电连接建立之后例如借助脉宽调制PWM调制地在信号导体上传输运行模式3，所述运行模式3表明充电过程以及通信都应当被启动。由此在接收到所述符号以及运行模式3之后才可以发起通信连接的启动。

充电连接的第一子连接基于经过脉宽调制的信号、经过频率调制的信号、经过幅度调制的信号或者经过相移调制的信号来建立。所有这些调制方法具有以下优点：为了实施所述方法可以动用商业上可用的模块，从而可以成本低地实现所述实施。

在本发明的改进方案中，所述通信连接基于无线连接或有线连接建立。在使用有线连接的情况下，连接可以以简单的方式防错地、也就是以很少传输错误地以及防监听地实现。而在使用无线连接的情况下可以动用已知的无线电技术，所述已知的无线电技术使得可以简单和成本低地集成和实现无线连接。

在通信连接的特定实施形式中，所述通信连接基于充电连接的至少一个第二子连接产生，其中该至少一个子连接被构造用于传输用于对存储单元充电的能量。例如，为了连接第一或第二站而使用具有多个移相的外部导体的充电线缆。有利的是，通过这些外部导体之一来实现所述通信连接，因为一方面不必在第一和第二站之间建立其它连接，例如通过采用其它线缆，和通过采用已经存在的部件，实现可以被成本低地实施。通过使用符号来启动所述通信连接，由此即使例如由于其它充电线缆的电磁辐射而存在更大的干扰，也能在第一和第二站之间实现唯一的分配。

优选地，对符号以加密的方式进行传输，由此提高了在第一和第二站之间通信时的安全性。

优选地，通过第一子连接传输密钥信息，该密钥信息有助于提高针对待启动的通信的通信安全性。所述密钥信息例如在所述通信启动之后通过通信连接持续的信息交换时使用，以便能安全地发送待传输的信息。

本发明还涉及一种用于在第一站和第二站之间建立通信的传输系统，其中第一站为了对第二站的存储单元进行充电或放电而通过充电连接直接与第二站连接，具有所述充电连接的第一子连接以用于传输至少一个符号，其中所述符号将第一站和第二站标识为通信的通信伙伴，具有通信连接以用于在第一站和第二站之间执行通信，其中该通信在获得符号ID之后可通过第一站或通过第二站启动，其中第一子连接和通信连接是不同的物理连接。

优点类似于与传输系统对应的方法。

此外，传输系统可以包括至少一个第一装置，所述第一装置被设计用于执行一个或多个方法步骤。优点在此情况下类似于所执行的方法步骤。

此外，本发明涉及一种用于在第一站和第二站之间建立通信的第一站，其中第一站为了对第二站的存储单元进行充电或放电而通过充电连接直接与第二站连接，具有第二装置，用于通过充电连接的第一子连接传输至少一个符号，其中该符号将第一站和第二站标识为通信的通信伙伴，并且用于通过通信连接执行在第一站和第二站之间的通信，其中该通信可以在获得所述符号之后通过第一站或通过第二站启动，其中第一子连接和通信连接是不同的物理连接。

第一站的优点类似于所述方法。

此外，第一站包括至少一个被设计用于执行一个或多个方法步骤的第三装置。在此情况下优点类似于根据各自的方法步骤的实施。

最后，本发明涉及一种用于在第一站和第二站之间建立通信的第二站，其中第一站为了对第二站的存储单元进行充电或放电而通过充电连接直接与第二站连接，具有第四装置，用于通过充电连接的第一子连接来传输至少一个符号，其中所述符号将第一站和第二站标识为通信的通信伙伴，并且用于通过通信连接执行第一站和第二站之间的通信，其中该通信在获得符号之后可通过第一站或第二站启动，其中第一子连接和通信连接是不同的物理连接。第二站的优点类似于所述方法。此外，第二站可以具有至少一个被设计用于执行一个或多个方法步骤的第五装置。该改进方案的优点类似于方法步骤。

附图说明

根据下面的图更详细地示出本发明及其改进方案：

图1示出包括第一和第二站以及充电连接的传输系统；

图2示出充电连接的插头；

图3示出根据第一实施例的传输系统、第一和第二站；

图4示出根据第二实施例的传输系统、第一和第二站；

图5示出用于描述方法的流程图。

具体实施方式

具有相同功能和作用方式的元件在图中具有相同的附图标记。

图1示出一种充电情形，其中通过第二站S2示出的电动车辆应当借助可以设计为充电线缆的充电连接VL与通过第一站S1代表的充电柱连接。为此用户将安装在充电线缆的端部处的插头PLG（参见图2）插入设置在电动车辆处的插入设备中，由此在电动车辆和充电柱之间建立物理连接。充电线缆的充电连接VL例如可以基于标准IEC 61851-1，Annex A来设计。借助充电连接对第二站S2的电池BAT进行充电或放电。其它实施部分地涉及所述标准，其中本发明不限于所述标准。

在图2中示例性描绘出具有多个接触的插头。各个接触的功能已经在导言中较详细地得以阐述。当用户将插头PLG插到电动车辆处的与此相配的插座之后，通过信号导体SP显示运行模式3。该运行模式3意味着，电动车辆应当被充电并且应当附加地（也就是并行地）在充电柱和电动车辆之间建立通信。在也称为“低电平”信令的这种信令的范围中，充电柱向电动车辆通知至少一个符号ID，利用所述至少一个符号ID可以将电动车辆和充电站标识为稍后要进行的通信的通信伙伴。在当前的情况下，充电站传送通过IETF（IETF-Internet Engeenering Task Force，互联网工程任务组）组织指定的IP地址（IP-Internet Protocol，互联网协议）。借助该IP地址，电动车辆识别出它位于哪个IP网络中，从而在该IP网络内可以在通信伙伴、也就是充电柱和电动车辆之间明确地交换数据。随后，借助PLC技术通过相L1，L2，L3之一来启动宽带通信。然后在PLC技术的范围内，使用作为符号传送的IP地址用于在充电柱和电动车辆之间交换数据。

图3示出借助在当前的实施例中通过信号导体SP实现的第一子连接VT1，进行至少一个符号ID（例如IP地址ADR）的交换。时间上随后地，通过第二子连接VT2启动宽带的通信连接，其中该第二子连接VT2通过为了传输用于对电动车辆的存储单元BAT进行充电或放电的能量E而设置的外部导体L1，L2，L3中的一个或多个来执行所述通信连接VK。

在对此的替换中，在连接了充电线缆之后符号ID以MAC地址（MAC-Media Access Control，媒体访问控制）的形式通过充电线缆的信号线路SP从电动车辆被传输到充电站。下面可以借助MAC地址通过外部导体L1，L2，L3中的至少一个来进行宽带的通信。替换于此地，充电站可以向所接收的MAC地址分配为了建立和运行所述通信而例如通过信号线路SP传送给电动车辆的IP地址。接着，可以借助PLC技术通过外部导体之一来进行宽带的通信。

图3还示出具有第二装置M2的第一站S1，其中通过第二装置，至少第一子连接以及替换地附加地第二子连接可被操纵（ansteuerbar），并且可被用于交换符号或用于启动所述通信。此外，第一站S1可以具有至少一个第三装置M3，利用所述至少一个第三装置可以实施和执行第一站的替换的补充。此外，图3示出第二站S2的第四装置M4，其中第四装置这样被构造，使得从而至少第一子连接并且可选地附加地第二子连接可被操纵，并且可被用于交换符号或用于启动所述通信。此外，第二站S2可以具有至少一个第五装置M5，利用所述至少一个第五装置可以实施和执行第二站的扩展。

图4示出本发明的替换实施形式。在此情况下，图4与图3的区别在于，通信连接VK不是通过充电连接VL的第二子连接VT2来实现的，而是通过附加的连接实现的，在当前的情况下以无线连接的形式。该无线连接例如基于蓝牙或WLAN标准（WLAN-Wireless Local Area Network，无线局域网）。

在另一未示出的实施形式中，充电连接VL不是通过具有多个子连接的充电线缆实现，而是通过在第一和第二站之间的感应耦合实现。在此情况下，在充电线缆的情况下通过信号导体SP和外部导体L1，L2，L3之一来实现的导体例如通过经过频率调制的信号传输。由此在该替换中在第一子连接和通信连接之间也存在不同的物理连接，因为例如采用不同的频谱或允许第一子连接和通信连接的不同物理连接的其它不同的调制方式。

在替换的实施形式中，充电连接的第一子连接被构造用于传输用于对存储单元进行充电或放电的能量。

图5示例性示出用于执行用于建立通信的方法的各个方法步骤。该流程图在状态STA（开始）中开始。在第一步骤X1中，例如充电站检验是否已经例如借助控制导体SC建立了至电动车辆的物理连接。如果不是这种情况，则流程图在状态END（结束）中结束。该路径用“N”表示。否则流程图在路径“J”中继续并且接着执行第二步骤X2。在该步骤中，充电站传输至少一个用于标识在通信范围中行动的通信伙伴的标志ID，所述通信伙伴通过第一站S1和第二站S2代表。在获得符号ID之后，第二站S2在外部导体L1上基于PLC方法或其它通信方法启动宽带的通信。这在流程图中通过第三步骤X3示出。该流程图在步骤END（结束）中结束。在一种替换中，在步骤X1中还监视信号导体上的信令。当识别出可预先给定的运行模式（例如模式3）之后，状态图才在路径“J”中继续。

第一站、第二站和传输系统SYS以及它们的各个部件和装置可以以硬件、软件或以软件和硬件的组合来实施和执行。尤其是，本发明及其部件和站的实现可以通过处理器这样执行，使得该处理器从耦合到该处理器上的存储器中读出程序代码，借助所述程序代码可以执行本发明的各个步骤或可以控制部件，如第一和第二站。

Claims

1.用于在第一站（S1）和第二站（S2）之间建立通信的方法，其中第一站（S1）为了对第二站（S2）的存储单元（BAT）充电或放电而通过充电连接（VL）直接与第二站（S2）连接，其特征在于，

通过所述充电连接（VL）的第一子连接（VT1）传输至少一个符号（ID），其中所述符号（ID）将第一站（S1）和第二站（S2）标识为所述通信的通信伙伴，

在获得所述符号（ID）之后在使用所述符号（ID）的情况下通过用于执行第一站（S1）和第二站（S2）之间的通信的通信连接（VK）启动所述通信，

第一子连接（VT1）和通信连接（VK）是不同的物理连接。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述符号（ID）从第一站（S1）被传输到第二站（S2）。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述符号（ID）从第二站（S2）被传输到第一站（S1）。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述符号（ID）以第一站（S1）和/或第二站（S2）的地址（ADR）的形式形成。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述地址（ADR）以IP地址、服务集标识（SSID）、MAC地址或网络段地址的形式形成。

6.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，在充电连接（VL）建立之后传输所述符号（ID）。

7.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，充电连接（VL）的第一子连接（VT1）基于经过脉宽调制的信号（PWM）、经过频率调制的信号（FM）、经过幅度调制的信号（AM）或者经过相移键控调制的信号（PSK）来建立。

8.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，所述通信连接（VK）基于无线连接或有线连接建立。

9.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，所述通信连接（VK）基于充电连接（VL）的至少一个第二子连接（VT2）产生，其中所述至少一个第二子连接（VT2）被构造用于传输用于对存储单元（BAT）充电或放电的能量（E）。

10.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，对符号（ID）以加密的方式进行传输。

11.根据权利要求1-5之一的方法，其特征在于，通过第一子连接（VT1）传输密钥信息（SI）。

12.用于在第一站（S1）和第二站（S2）之间建立通信的传输系统（SYS），其中第一站（S1）为了对第二站（S2）的存储单元（BAT）充电或放电而通过充电连接（VL）直接与第二站（S2）连接，

其特征在于

所述充电连接（VL）的第一子连接（VT1），用于传输至少一个符号（ID），其中所述符号（ID）将第一站（S1）和第二站（S2）标识为所述通信的通信伙伴，

用于在第一站（S1）和第二站（S2）之间执行通信的通信连接（VK），其中所述通信在获得符号（ID）之后能通过第一站（S1）或通过第二站（S2）在使用所述符号（ID）的情况下启动，

第一子连接（VT1）和通信连接（VK）是不同的物理连接。

13.根据权利要求12的传输系统（SYS），其中所述传输系统（SYS）包括至少一个被设计用于执行权利要求2至11中之一所述的方法的第一装置（M1）。

14.用于在第一站（S1）和第二站（S2）之间建立通信的第一站（S1），其中第一站（S1）为了对第二站（S2）的存储单元（BAT）充电或放电而通过充电连接（VL）直接与第二站（S2）连接，

其特征在于，

第二装置（M2），用于通过充电连接（VL）的第一子连接（VT1）传输至少一个符号（ID），其中所述符号（ID）将第一站（S1）和第二站（S2）标识为所述通信的通信伙伴，并且用于通过通信连接（VK）执行在第一站（S1）和第二站（S2）之间的通信，其中所述通信在获得符号（ID）之后能通过第一站（S1）或通过第二站（S2）在使用所述符号（ID）的情况下启动，

第一子连接（VT1）和通信连接（VK）是不同的物理连接。

15.根据权利要求14的第一站（S1），其中第一站（S1）包括至少一个被设计用于执行权利要求2至11中之一所述的方法的第三装置（M3）。

16.用于在第一站（S1）和第二站（S2）之间建立通信的第二站（S2），其中第一站（S1）为了对第二站（S2）的存储单元（BAT）充电或放电而通过充电连接（VL）直接与第二站（S2）连接，

其特征在于，

第四装置（M4），用于通过充电连接（VL）的第一子连接（VT1）来传输至少一个符号（ID），其中符号（ID）将第一站（S1）和第二站（S2）标识为所述通信的通信伙伴，并且用于通过通信连接（VK）执行第一站（S1）和第二站（S2）之间的通信，其中所述通信在获得符号（ID）之后能通过第一站（S1）或第二站（S2）在使用所述符号（ID）的情况下启动，

第一子连接（VT1）和通信连接（VK）是不同的物理连接。

17.根据权利要求16的第二站（S2），其中第二站（S2）包括至少一个被设计用于执行权利要求2至11中之一所述的方法的第五装置（M5）。