CN103003105A - 模块化交通工具系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化交通工具系统，其具有尤其是轻型电动交通工具的电动交通工具和至少一个可与电动交通工具连接的模块（20，20’）。电动交通工具具有至少一个用于对电驱动单元（2）供电的功率车载电源（4）、一个或多个用于连接模块（20、20’）的与功率车载电源（4）连接的接口（12）和控制装置（8），其中控制装置（8）设计成用于与至少一个模块（20，20’）通信。至少一个模块（20，20’）具有可与接口（12）可分开地连接的连接元件（21）、用于与功率车载电源（4）连接的电设备和模块控制器（25）。为了提高在连接模块（20，20’）时的安全性并且避免在交通工具和模块（20，20’）处的损坏而将模块控制器（25）设计成用于在将连接元件（21）与接口（12）连接时将识别信号发送给控制装置（8）。控制装置（8）构成用于接收识别信号，将识别信号与至少一个兼容性参数相比较并且在识别信号与兼容性参数一致的情况下，将激活信号发送给开关单元（24），以便将电设备与功率车载电源（4）连接。

Description

模块化交通工具系统

技术领域

本发明涉及一种模块化交通工具系统、一种电动交通工具和一种用于与电动交通工具连接的模块。

背景技术

长久以来，尤其对于短途客运而言鉴于上升的能源成本和降低交通工具排放的要求，电驱动的交通工具赢得越来越重要的意义。特别地，在轻型电动交通工具的领域内，同时在商业上得到大量的交通工具种类，其中例如有电动自行车、踏板式电动车和摩托车、但是还有轮椅和四轮摩托车属于所述领域。

所有这种交通工具具有电动机，所述电动机用于唯一的或者辅助的驱动并且经一个或多个电池来供电。因此必要的是，设计电动交通工具的电系统，使得提供电动机的安全的并且无干扰的供电。

不同于已知的具有内燃机的机动车，全部驱动功率必须经由交通工具的电系统来提供并且就此而言这种系统的电流强度和/或工作电压通常高于在已知的机动车中的情况，由于上述事实，在接入到电系统中时存在损坏、尤其甚至是交通工具的驱动系统的损坏的相对高风险，例如当装入不兼容的电池或者将不适合的充电设备与交通工具连接时。此外，在不适宜的情况下，不恰当的操作能够导致使用者受伤。

不同于常规的机动车，在电动交通工具中不能够完全避免由未受训练的人员进行到电系统中的作用。由于有限的电池容量和由此限制的有效范围，例如需要使用者能够将充电设备连接到交通工具上或者容易地更换电池。

发明内容

因此，存在下述目的，提供一种电动交通工具，所述电动交通工具实现尤其甚至通过交通工具使用者容易地并且安全地更换电模块。

所述目的通过根据权利要求1所述的模块化交通工具系统、根据权利要求10所述的电动交通工具、根据权利要求11所述的相应的模块和根据权利要求13所述的用于将模块与电动交通工具安全连接的方法来实现。本发明的优选的实施形式在从属权利要求中说明。

本发明的核心方面是，在将模块的电设备与交通工具的车载电源连接之前在至少一个模块和交通工具之间的通信。在通信的范围内进行兼容性测试，使得有利地确保，模块的电设备与交通工具或者交通工具的车载电源是兼容的。由此实现交通工具的安全且无干扰的运行并且避免由于错误操作引起的损坏。此外有利的是，显著地提高使用者的安全性。

在本发明的范围内，电动交通工具理解为单辙或者多辙的电驱动的交通工具，并且尤其理解为公路行驶交通工具。优选地，电动交通工具是轻型电动交通工具，例如电双轮或者三轮车或者电动自行车、踏板式电动车、摩托车、轮椅、四轮摩托车或者卡丁车。尤其优选的是，具有不高于500kg、进一步优选不高于350kg的交通工具自重的轻型电动交通工具，相应地没有例如电池的附件。

根据本发明，电动交通工具具有至少一个用于对电驱动单元供电的功率车载电源和一个或多个用于连接至少一个模块的、与功率车载电源连接的接口。此外，在交通工具侧设有用于与模块通信的控制装置。

至少一个模块具有至少一个可与电动交通工具的接口可分开地连接的连接元件、电设备和模块控制器。交通工具和模块当然能够具有其他的部件，然而关于此点当前不详细探讨。

根据本发明，模块控制器在模块的连接元件与交通工具的接口连接时将识别信号发送给交通工具的控制装置。控制装置接收识别信号并且将其与至少一个兼容性参数相比较。对于识别信号与参数一致的情况，控制装置将激活信号发送给开关单元，以便将模块的电设备与交通工具的功率车载电源连接。

因此有利的是，模块的电设备仅当确保兼容性时才与交通工具的功率车载电源连接。因此，对于交通工具使用者而言，除了在开始所讨论的提高的安全性之外，还得到改善的操作性，因为在连接之前能够有利地取消对交通工具和模块的电需求进行测试。

在此，如开头所述，功率车载电源设计成用于对电驱动单元供电并且将至少一个驱动单元与至少一个接口连接。功率车载电源原则上当然能够连接交通工具的其他的电部件或组件，例如一个或多个内部的电池、发电机、燃料电池、DC/DC变换器、马达或者其他的部件。

由于在电驱动单元的供电方面的需求，功率车载电源在10V-100V、尤其24V-60V的电压的情况下优选设计用于至少3A、尤其至少5A的电流。尤其优选的是，功率车载电源是直流电源，尤其优选是42VDC电源。

根据交通工具的构造和类型而能够除了功率车载电源之外优选设有单独的辅助车载电源，所述辅助车载电源对其他的电组件，如控制器、配件、操作元件和/或照明设备进行供电。尤其优选的是，辅助车载电源设计成用于12V或14V的电压。辅助车载电源能够具有自身的电压源例如电池，或者例如借助于转换器从车载电源供电。

在本发明的范围内，电池当然理解为可再充电的电池，例如一个或多个蓄电池。

电驱动单元用于将电能转换成机械功并且例如能够具有一个或多个电动机。在此，电驱动单元优选用作为主驱动器；然而替选地或补充地同样能够考虑，电驱动单元用于辅助地驱动，例如在电动自行车中辅助脚踏驱动。

电驱动单元能够构成为直接驱动器，即构成为没有变速器的驱动器，这在能量效率方面是有利的。在轻型电动交通工具中，电驱动单元优选是盘式马达。尤其优选的是，驱动单元是变速马达。根据驱动单元的构造能够设有马达控制器，所述马达控制器构造成用于调节驱动功率，例如借助于电流和/或电压调节和/或脉冲宽度调制（PWM）。

交通工具的至少一个接口构造成用于与模块的连接元件连接。在此，接口和连接元件能够具有整体上适当的构造，所述构造在模块和车载电源之间提供安全的电连接。当然，接口和连接元件相应地在机械方面彼此匹配地构成。优选地，接口和连接元件构成为插接连接器，以便进一步改进操作性并且实现模块与交通工具的容易的连接。

鉴于由于交通工具使用者的开头所讨论的操作，应当将引导电流的所有部件适当接触保护地构成，相应地还将接口和连接元件适当接触保护地构成。

如已经提及的是，电模块除了接口之外还具有电设备。电设备设计成用于与功率车载电源连接并且能够具有全部适当的构造并且尤其包括一个或多个电气或者电子的构件和/或电路装置。

符合目的地，电设备是功率设备。术语功率设备在本发明的范围内包括所有构成为用于与功率车载电源或者驱动单元连接并且尤其用于输送用于驱动单元的电能或者用于将在驱动单元侧产生的电能引出的电的电路设备和构件。后者尤其能够是在驱动单元用作为再生制动器或者用作为发电机的情况。优选地，功率设备设计成用于输送或者引出至少1A、尤其优选至少5A的电流。

符合目的地，电设备是电压源或者电流源、即能量源并且例如具有电池、充电设备、太阳能电池板、燃料电池和/或发电机。替选地或者补充地，电设备也能够构成为用电器、即构成为散能装置并且例如具有制动电阻、在充电工作中的电池、转换器或必要时具有用于“交通工具到电网”耦联的逆变器的用于电网的功率馈送器。

根据本发明设置的开关单元用于将模块的电设备与功率车载电源可开关地、可分开地连接。原则上，开关单元应当构成为，使得在激活开关单元之前通过控制装置将电设备安全地与功率车载电源分离，因此也在将连接元件与接口连接和通过控制装置激活开关单元之间的时段内进行。

为了操作开关单元，将所述开关单元与控制装置适当地连接以接收激活信号，其中除了直接地连接之外当然例如经由交通工具的其他部件进行的间接的连接也是可能的。激活信号在此能够是相应适当的、优选电的信号；尤其优选地，激活信号是数字信号。

只要确保在通过控制装置激活之前在设备和功率车载电源之间没有显著的电流流过，开关单元就能够构造成用于单极或者多极地开关在电设备和功率车载电源之间的连接。优选地，开关单元构造成用于全极地开关在电设备和功率车载电源之间的连接，这进一步有利地提高工作安全性。开关单元能够分立地构成例如构成为继电器或者保护器、也还构成为例如MOSFET（金氧半场效晶体管）的集成电路。

在此，开关单元能够一件式或者多件式地构成并且原则上能够设置在交通工具中，这在模块的重量和结构大小方面是有利的。然而优选的是，开关单元设置在至少一个模块中，由此，功率车载电源能够以简单的方式通过添加其他的接口来扩展，类似于总线系统。

如开始所讨论的，根据本发明，控制装置设计成用于与至少一个模块通信。为此，控制装置尤其能够具有一个或多个微处理器或者相应设立的计算机单元，所述计算机单元具有相应的、存放在存储器中的程序。

控制装置能够一件式或多件式地构成，其中中央的控制装置是优选的。控制装置也能够与交通工具的其他部件集成地构成，例如与电驱动单元的马达控制器集成地构成。优选地，控制装置相当于“能量总线控制器（EBC）”。

根据本发明的模块控制器设计为，使得至少在将模块的连接元件与电动交通工具的接口连接时将识别信号发送给控制装置。

通信例如能够无线地以适当的协议来进行。在无线通信中，控制单元和模块控制器应当具有相应的接收单元或发射单元。不强制必须，然而优选的是，在此是双向的通信；其中模块控制器能够将识别信号发送给控制装置原则上是足够的。因此，例如可行的是，控制装置具有RFID（射频识别）读取设备，所述RFID读取设备在将连接元件与接口连接时或者稍微在之前询问模块控制器。因此，模块控制器能够主动地和被动地例如构成为应答器。

替选于无线电的通信，控制装置和模块控制器也能够构造成用于经由相应的通信线路进行通信；例如能够考虑的是，例如根据“功率线通信”以调制的方式传递识别信号，通过该方式控制装置和模块控制器经由功率车载电源和/或必要时存在的辅助车载电源相互通信。优选地，识别信号是数字信号，这尤其在可靠性方面是有利的。

由控制装置实现将识别信号与至少一个兼容性参数相比较，进而实现在模块的电设备与功率车载电源的兼容性方面做出决定：即设备是否能够安全地与功率车载电源连接。

在最简单的情况下，识别信号允许模块的识别，使得必要时在询问相应设置在控制装置中的存储器单元之后可检测模块是否与功率车载电源兼容进而与交通工具兼容。因此，识别信号能够相当于例如序列号和/或必要时具有制造者ID的ID类型的识别参数。替选地或者补充地，识别信号可相当于关于电部件的功能性的功能ID，所述电部件例如是“能量源”或“散能装置”或者“电池”、“充电设备”或者“太阳能电池板”。

至少一个兼容性参数例如能够具有一个或多个比较值和/或一个或多个阈值。当然，控制装置也能够构造成用于比较多个兼容性参数。至少一个兼容性参数能够固定地预设在控制装置中或者通过控制单元从存储单元中询问。替选或者补充地能够将测量单元与控制单元连接，以便测量功率车载电源的例如电压或者电流通量的电参量并且从中相应地确定一个或多个兼容性参数。

根据本发明一个优选的改进形式，控制装置从识别信号中确定设备的至少一个电的工作参数，并且将工作参数与功率车载电源的至少一个电兼容性参数相比较。

当前的改进形式根据要连接的电网的电特性实现有利的兼容性测试，这进一步提高系统的安全性。在此，设备的电的工作参数和功率车载电源的电兼容性参数能够是适合于比较的任何电参量或者范围，例如电压、电流、功率和/或电池容量。

当然能够提出，将设备的多个电的工作参数与相应的兼容性参数相比较。

模块控制器例如能够构成为用于询问来自模块侧的存储器中的至少一个电的工作参数并且接下来将相应的识别信号发送给交通工具的控制单元。这尤其有利的是，电的工作参数符合模块的电设备的工作范围，例如符合设备的允许电压范围和/或最大允许电流。

替选地或者补充地，模块控制器能够分别具有至少一个测量单元，以便通过测量来确定电的工作参数。因此，在如电池的电压源的情况下，可确定当前的电压并且将相应的识别信号发送给控制单元。

如开头所讨论，控制单元能够以相同的方式从存储单元或者设置在交通工具中的测量单元中确定车载电源的至少一个电兼容性参数。

尤其优选的是，不仅模块控制器具有至少一个用于测量电设备的电压的测量单元，而且控制装置具有用于测量功率车载电源的电压的交通工具侧的测量单元。符合目的地，模块控制器能够具有第二测量单元，以便在与接口连接之后确定功率车载电源究竟是否被供电。

在本发明的一个优选的改进形式中，模块控制器传输相当于电设备的至少一个电压的识别信号。控制装置从识别信号中确定电设备的电压并且将电设备的电压与功率车载电源的电压比较。当两个电压没有显著差别，即差别优选不超过±0.5V，尤其不超过±0.15V并且尤其优选不超过±0.05V的情况下，控制装置将激活信号发送给开关单元。

当然，根据应用不排除如下情况，识别信号相当于多个工作参数和/或识别参数并且控制装置构造成用于将所述识别信号与相应的兼容性参数比较。

符合目的地，电动交通工具构造成用于连接两个或多个模块。尤其在此，通过兼容性测试得出显著的优点。当然，电动交通工具优选应当具有两个或多个接口。

根据本发明的一个改进形式，开关单元构造成用于将两个或更多的模块与功率车载电源单独地连接，使得在不兼容的情况下，尽管相应的模块没有与功率车载电源连接，然而连接其他的模块是可能的。

替选地或者补充地，控制单元能够在连接两个或更多模块的情况下符合目的地具有优先级控制器，以便除兼容性检测试之外根据优先级来确定：相应的模块是否能与功率车载电源连接。为此控制单元优选能够构成为用于将识别信号与一个或多个优先级参数比较，使得仅当识别信号与至少一个优先级参数一致时才将激活信号发送给开关单元。

例如能够考虑，在连接多个电池模块的情况下，根据电驱动单元的当前的功率需求执行确定优先级。同样可能的是，根据模块类型设置优先级，使得例如首先将太阳能电池板的能量用于驱动并且仅当太阳能电池板不提供足够的电功率时才接通电池模块。

优选地，开关单元构造成用于分开地开关馈电线路和充电线路，所述馈电线路和充电线路设置在模块的电设备和功率车载电源之间。

在此，馈电线路用于将电能输送到功率车载电源中并且充电线路用于从功率车载电源中提取电能。当前的改进形式例如在多个电池与功率车载电源连接，但是应当避免对各个电池提前再充电的情况下通过控制装置实现改进的控制。馈电线路和充电线路优选能够具有一个或多个二极管，以便预设电流方向。特别优选的是，开关单元为此借助至少两个二极管来构成。

如开头讨论的是，开关单元优选设置在至少一个模块中。在多个模块的情况下，每个模块当然应当具有相应的开关单元。

优选地，开关单元与连接元件集成地构成，由此实现尤其紧凑的结构形式。尤其优选的是，模块控制器与连接元件集成地构成，并且尤其与开关单元集成地构成。符合目的地，例如LED的光学指示器与开关单元连接以显示连接状态。

根据本发明的一个改进形式，电动交通工具具有与功率车载电源分离的通信网络，所述通信网络将控制装置与至少一个接口连接。在此，在模块与交通工具的接口连接之后，通信网络用于传递模块控制器的至少一个识别信号。当然，通信网络能够构造成用于连接交通工具的其他组件，例如开关单元、仪表盘、操作装置和/或马达控制器。通信网络在此例如能够具有电信号线路；符合目的地，通信网络是光学网络，即相应地构造有光学信号线路和发射器/接收器装置的传输网络。优选地，通信网络构成为总线系统，尤其优选的是，通信网络是CAN总线系统。尤其优选的是，控制单元和模块控制器构造成用于经由CAN开放式协议进行通信。

符合目的地，连接元件构成为用于将电设备与功率车载电源连接并且将模块控制器与通信网络连接。连接元件因此允许传输用于驱动单元的电能并且同样单独地传输识别信号或者激活信号。由此，有利地进一步提高用户友好性，因为在将模块与交通工具连接时仅仅必须建立一个连接。

尤其优选的是，连接元件还构造成用于将模块控制器与必要时设置的辅助车载电源连接，以便对模块控制器供电。尤其优选的是，连接元件构造成用于连接42V的功率车载电源、12V的辅助车载电源和CAN总线系统（CAN高、CAN低）。

根据本发明的另一方面，提出一种用于将模块与电动交通工具安全连接的方法，其中电动交通工具具有至少一个用于对电驱动单元供电的功率车载电源，并且模块具有至少一个用于与功率车载电源连接的电设备。在此，在将电设备与功率车载电源连接之前如下设置，模块将识别信号发送给电动交通工具，电动交通工具接收识别信号并且与至少一个兼容性参数比较，并且如果识别信号与兼容性参数一致，就将电设备与车载电源连接。

之前阐明的兼容性测试也能够有利地使用在模块化充电系统的范围中。因此，本发明的另一方面涉及一种具有充电单元和至少一个模块的模块化充电系统。

充电单元具有充电线路和一个或多个用于连接至少一个可充电的模块的与充电线路连接的接口。此外，充电单元具有设计成用于与至少一个模块通信的控制装置。

至少一个可充电的模块具有与接口可分开地连接的连接元件和用于与充电线路连接的电设备。此外设有模块控制器，其中模块控制器构成为用于在将连接元件与接口连接时将识别信号发送给控制装置。控制装置构成为用于接收识别信号，与至少一个兼容性参数比较，并且在识别信号与兼容性参数一致的情况下，就将激活信号发送给至少一个开关单元，以便将电设备与充电线路连接。

因此，即使在可充电的模块与充电单元连接的情况下，根据当前方面的扩展方案也允许通过根据本发明的兼容性测试有利地提高工作安全性。

电设备优选具有电能存储器并且尤其优选具有例如一个或多个蓄电池的电池设备。因此符合目的的是，可充电的模块是电池模块。

充电单元优选设计成用于与例如220V或者110V供电电网的供电网络连接。符合目的地，充电单元具有将供电网络与充电线路连接的并且设计成用于匹配且必要时监控电流和/或电压的电源。

尤其优选的是，控制装置还设计成用于监控至少一个与接口连接的模块的充电过程。尤其优选的是，开关单元将禁用信号发送给至少一个开关单元，以便将电设备在充电过程结束后与充电线路分离。

关于充电单元和可充电的模块的各个部件的构成参考模块化交通工具系统的上述描述。

附图说明

接下来，根据实施例描述本发明。其示出：

图1示出电动交通工具的电系统的一个实施例的示意图；

图2示出模块的一个实施例的示意图；

图3示出根据图2的模块的连接元件的细节图；

图4示出具有根据图2的已连接的模块的根据图1的电系统的实施例，

图5示出在将模块与电动交通工具连接的情况下的一个通信实施例的示意流程图，

图6示出具有两个已连接的模块的根据图1的电系统的实施例，

图7示出电动交通工具的电系统的第二实施例的示意图和

图8示出具有充电单元和根据图2的模块的模块化充电系统的一个实施例。

具体实施方式

图1示出当前为电动自行车的模块化电动交通工具的电系统1的示意图。为了可视性在此没有示出电动自行车的其他的尤其是机械的构件，例如车架和车轮。

如能够从图1中可见，电系统1具有总共三个车载电源系统，即功率车载电源4、CAN总线系统5、辅助车载电源6。在此，功率车载电源4主要用于对交通工具的电驱动单元2供电。功率车载电源4构成为具有用于大约20A-100A电流的42V DC的工作电压的直流电源。功率车载电源4由内部的、可再充电的交通工具电池9来供电。

辅助车载电源6设计成用于12V直流电的工作电压并且用于对其他的交通工具部件例如操作单元7和控制装置8供电。在此，辅助车载电源6经由电池9和接在中间的42V/12V转换器13来供电。

CAN总线系统5用于交通工具部件的通信和控制，如在下面详细阐明。CAN总线系统5当前借助电信号线路构成；通信协议相当于根据规范CiA454（LEV（低排放车辆））的“CAN开放式”协议。

电驱动单元2包括经由马达控制器3与功率车载电源4连接的电动机14。马达控制器3还与CAN总线5连接以接收控制命令并且借助脉冲宽度调制（PWM）调制来自功率车载电源5的输送给马达的电压，以便实现对驱动功率进行调节。

为了控制电动交通工具而设有已经提及的中央控制装置8，所述中央控制装置相应地与CAN总线5连接并且为了供电还与辅助车载电源6连接。控制装置8是经由存储在已连接的并且可变的存储单元11中的程序控制的微处理控制器。在此，控制单元8例如用于，根据交通工具用户的经由操作单元7输入的控制命令操控马达控制器3，以用于行驶运行。

控制单元8还监控功率车载电源4并且为此与测量单元10连接，所述测量单元检测在功率车载电源上的电压和电流并且将相应的数字测量值提供给控制装置8。存储单元11具有在数据库中的兼容性参数，这在下面详细地阐明。

电动交通工具的电系统1还具有两个接口12，所述接口构成为用于与相应的模块20连接的插接连接器，并且功率车载电源4、辅助车载电源6和通信网络5相应地与连接在接口12处的模块20可分开地连接。

电动交通工具的电系统1和尤其车载电源4、5和6当然能够具有或者连接其他的组件和部件，如通过虚线简示的。

设置为用于与接口12连接的模块20的一个实施例在图2的示意图中示出。模块20具有同样构成为插接连接器用于与接口12之一接合的连接元件21。

模块20还具有电设备、即42V的电池22，所述电池与连接元件21连接以用于将电能经由供电线路23输送到功率车载电源4中。

在图3中示出了连接元件21的细节图。连接元件21总共具有三个接触元件，以便将模块20与功率车载电源4、CAN总线系统5和辅助车载电源6连接。

连接元件21与第一开关单元24集成地构成，借助所述开关单元能够开关在供电线路23与功率车载电源4之间的连接进而开关在电池22与功率车载电源4之间的连接。附加地，开关单元28将42V/12V转换器29可开关地与辅助车载电源6连接，以便例如在故障情况下对交通工具的电辅助车载电源6供电，如在下面参考图7详细地阐明。开关单元24和28当前构造有MOSFET开关并且经由微处理器模块控制器25来控制，所述微处理器模块控制器与CAN总线系统5连接。模块控制器25经由转换器29进而通过模块20的电池22来供电。

设置测量探测器26，以便测量在供电线路23上的电压进而测量通过电池22提供的电压并且将相应的测量值提供给模块控制器25。

此外，设置有监控单元27，其监控在模块20和功率车载电源4之间以及在模块20和辅助车载电源6之间的最大允许电流和最大允许电压，使得例如在短路的情况下电池22能够安全地与交通工具的电系统1分开。为此，监控单元27通常将相应的测量值传递到模块控制器25上，所述模块控制器相应地操作开关单元24和28。

在当前的实例中，在供电线路23和功率车载电源4之间的电流不应当超过100A或者在转换器29和辅助车载电源6之间的电流不应当超过20A。

当然，监控单元27、开关单元24、28和测量探测器26经由适当的通信线路与模块控制器25连接（未示出）。

具有已连接的模块20的模块化交通工具的电系统1的实施例在图4中示出。附加的电池22的接口例如当内部的交通工具电池9耗尽或者应当提高交通工具的有效范围时才能够是必需的。为此，用户将模块20连接到接口12上，之后控制装置8和模块控制器25以兼容模式经由CAN总线5相互通信，以便在将所述电池与功率车载电源4连接之前测试模块20和正好模块20的电池22的兼容性。

下面，参考根据图5的实施例阐明在将模块20与接口12连接时的方法，所述实施例根据流程图示出各个步骤。

根据步骤50，如在图4中示出，首先通过使用者将模块20的连接元件21与接口12中的一个连接。开关单元24和28在该状态下首先断开，使得电池22没有与功率车载电源4连接。当然，连接元件确保将监控单元27与辅助车载电源6和功率车载电源4连接。

一旦监控单元27确定在辅助车载电源6或者功率车载电源4上的电压，所述监控单元就将信号发送给模块控制器25，所述模块控制器在步骤51中询问测量探测器26关于在供电线路23上的当前的电池电压。

此外，模块控制器25并行地从内部存储器中确定在类型和制造者方面描述模块20的特性的多个识别参数。在步骤52中，模块控制器经由CAN总线系统5将识别信号发送给控制装置8。识别信号在当前的实例中包含下述信息：

制造者ID：   005

类型ID：     125

电池电压： 42.5V

在此，制造者ID相当于模块的特定的、相应地分配给ID的制造者。类型ID相当于功能性“电源-电池”。

控制装置8在步骤53中接收识别信号并且询问交通工具的来自存储在存储单元11中的数据库的兼容性参数。在当前的实例中，数据库包括下述参数：

允许的制造者：002-008，057，062，118-255

允许的模块类型：014-042，48，87，125，144

最大功率车载电源电压：               43.8V

最小功率车载电源电压：               30.0V

控制装置8在步骤54中首先将在识别信号中得到的参数与从数据库中得到的兼容性参数比较。如遵从上面的表格，模块20原则上与交通工具兼容，使得控制装置8接下来根据步骤55询问测量装置10关于功率车载电源4的当前电压。否则，以步骤58结束流程；那么电池22不与功率车载电源4连接。

在步骤55中对测量装置的询问是必需的，因为交通工具也具有内部的交通工具电池9并且因此电池22的电压仅应当不明显地不同于电池9的电压。在当前的实例中，在功率车载电源4上的电压为42.5V。

控制装置8在步骤56中将该数值与来自识别信号的电池电压比较并且测试模块20的电池电压是否与功率车载电源4的电压相差不多于±0.05V。

因为在当前的实例中是这种情况，所以控制装置8在步骤57中将激活信号发送给与模块控制器25连接的开关单元24，由此供电线路23进而电池22与功率车载电源4连接。在步骤58中结束兼容性测试。

成功的连接通过例如LED的绿色的指示灯（未示出）显示给使用者，所述指示灯设置在连接元件21中。否则在连接元件21中显示红色的指示灯（未示出），即由于缺乏兼容性模块20不能与交通工具连接。

在运行期间，监控单元27保持有效。如果超过电流或者电压的预设的最大值，那么监控单元27将信号发送给模块控制器25，使得开关单元24将在电池22和交通工具的电系统1之间的连接分开，以便避免损坏。

当然，本发明不限制于模块20与交通工具连接的应用情况。图6示出具有两个已连接的模块20、20’的电动交通工具的首先参考图1和4阐明的电系统1。

除了之前讨论的第一模块20之外，将第二模块20’连接到另一接口12处，所述第二模块基本上与模块20一致。然而，代替电池22地，在第二模块20’中设有电源设备27。如通过虚线在图6中示出，电源设备27用于将电能从与电源设备27连接的供电网络中输送到功率车载电源4中。

在电源设备模块20’与接口12连接的情况下的兼容性测试相当于参考图5阐明的流程，其中由模块20’发送的识别信号不同于通过电池模块20发送的信号：

制造者ID：     004

类型ID：       048

充电电压：   43.5V

最大充电电流： 25A

控制装置8将在当前的实例中的识别信号的参数与下面的兼容性参数比较，并且在测试之后相应地还将电源设备模块20’与功率车载电源连接。

允许的制造者：   002-008，057，062，118-255

允许的模块类型：014-042，48，87，125，144

最大功率车载电源电压：               43.8V

最小功率车载电源电压：               30.0V

最小充电电流：                        1A

最大充电电流：                       50A

补充于用于模块20’的开关单元24的激活信号，控制装置8将禁用信号发送给马达控制器3，以便防止马达14在电源设备模块20’已连接的情况下被无意地启动。

图7示出具有已连接的电池模块20的电动交通工具的电系统1’的另一实施例。相对于之前参考图1讨论的实施例，根据图7的电系统1’不具有内部的电池，这进一步提高了系统1’的灵活性。

如所示出，电池模块20与交通工具的接口12中的一个连接。在当前的实例中，在将模块20与接口12连接时的通信相当于参考图5阐明的流程，其中在步骤55中取消询问测量单元，因为没有内部电池当然就不能够测量在功率车载电源4上的电压。

因为监控单元27在当前的情况下不检测在辅助车载电源6上的电压，所以模块控制器25首先接通开关单元28，使得转换器29与辅助车载电源6连接。由此，交通工具的控制单元8由电池22来供电，因此在兼容性测试的范围内进行通信是可能的。进一步的通信相当于参考图5阐明的流程。

因为当前不能关于转换器29与辅助车载电源6的连接进行兼容性的预先测试，所以通过监控单元27监控到辅助车载电源6中的电流通量，使得例如在交通工具的电系统1’中短路的情况下，在超过最大允许的电流时通过开关单元28将连接分开。

当然，例如当内部电池9应该损坏了时，在参考图1阐明的电系统1中也可能需要将转换器29与辅助车载电源6连接。

图8示出具有充电单元82和根据图2的已连接的模块20的模块化充电系统的一个实施例。例如当模块20的电池22耗尽并且应当与交通工具无关地充电或者应当充电以用于更换时，才可能需要电池模块20与充电单元82的所示出的连接。

充电单元82具有电源83，所述电源构造成用于连接到电网84或者220V供电网。电源83确保电压匹配并且在与接口12连接的充电线路85上提供42V DC电压。此外，如在开始参考图1详细阐明的，控制装置8’设有相关的存储单元11并且经由CAN总线5与接口12连接。

在当前的实例中，在电池模块20与充电单元82连接时的通信相当于参考图5阐明的流程，其中监控单元27在步骤50中识别在充电线路85上的电压并且在步骤55中取消对测量单元的询问。因此仅当确保兼容性时模块20的电池22才与充电单元82的充电线路85连接。

一旦电池22与充电线路85连接，控制装置8’就以规则的间隔经由测量装置10询问在充电线路85上的电压，并且根据在充电线路85上的电压确定电池22的充电状态。如果电池22完全充满电，那么控制装置8’就将禁用信号发送给与模块控制器25连接的开关单元24，以便将电池22与充电线路85分开。相应地设置在连接元件21中的LED显示给使用者：模块20完全充满电并且能够与充电单元82分开。

之前阐明的实施例允许大量的变型方案或者补充方案。例如能够考虑：

-控制单元8与操作单元7和/或马达控制器3集成地构成，

-开关单元24构造在交通工具侧或者在充电单元82侧，

-开关单元24与接口12集成地构成，

-仅一个或多于两个的用于与相应的模块20、20’连接的接口12设置在电系统1、1’中或者设置在充电单元82中，

-内部的交通工具电池9经由连接元件21与接口12中的一个可分开地连接，

-CAN总线系统5补充于或者替选于示出的电信号线路而包括光学信号线路，

-指示灯代替设置在连接元件21中而设置在交通工具侧或者设置在充电单元82中，和/或

-开关单元24构造成用于分开地开关馈电线路和充电线路，所述馈电线路和充电线路设置在模块20和功率车载电源4之间。

Claims (13)

1.模块化交通工具系统，具有：

-电动交通工具、尤其是轻型电动交通工具，所述电动交通工具具有

-至少一个用于对电驱动单元（2）供电的功率车载电源（4），

-一个或多个用于连接至少一个模块（20、20’）的与所述功率车载电源（4）连接的接口（12），和

-至少一个控制装置（8），所述控制装置（8）设计成用于与所述至少一个模块（20，20’）进行通信；以及

-至少一个模块（20，20’），所述模块具有

-能够与所述接口（12）能分开地连接的连接元件（21），

-用于与所述功率车载电源（4）连接的电设备，和

-模块控制器（25），其中

-所述模块控制器（25）设计成用于在将所述连接元件（21）与所述接口（12）连接时将识别信号发送给所述控制装置（8），

-所述控制装置（8）构成为用于接收所述识别信号，将所述识别信号与至少一个兼容性参数相比较，并且在所述识别信号与所述兼容性参数一致的情况下，将激活信号发送给至少一个开关单元（24），以便将所述电设备与所述功率车载电源（4）连接。

2.根据权利要求1所述的模块化交通工具系统，其中所述识别信号是数字的。

3.根据上述权利要求之一所述的模块化交通工具系统，其中所述控制装置（8）从所述识别信号中确定所述设备的至少一个电的工作参数，并且所述控制装置（8）将所确定的工作参数与所述功率车载电源（4）的至少一个电的兼容性参数相比较。

4.根据上述权利要求之一所述的模块化交通工具系统，其中所述电动交通工具构造成用于连接两个或更多的模块（20，20’）。

5.根据权利要求4所述的模块化交通工具系统，其中所述至少一个开关单元（24）构造成用于将两个或更多的模块（20，20’）与所述功率车载电源（4）分开地连接。

6.根据上述权利要求之一所述的模块化交通工具系统，其中所述开关单元（24）设置在所述至少一个模块（20，20’）中。

7.根据权利要求6所述的模块化交通工具系统，其中所述开关单元（24）与所述连接元件（21）集成地构成。

8.根据上述权利要求之一所述的模块化交通工具系统，其中所述电动交通工具具有与所述功率车载电源（4）分离的通信网络，所述通信网络将所述控制装置（8）与至少一个所述接口（12）连接。

9.根据权利要求8所述的模块化交通工具系统，其中所述连接元件（21）构成为用于将所述电设备与所述车载电源（4）连接并且将所述模块控制器（25）与所述通信网络连接。

10.电动交通工具，尤其是轻型电动交通工具，所述电动交通工具具有：

-至少一个用于对电驱动单元（2）供电的功率车载电源（4），

-一个或多个用于连接至少一个模块（20、20’）的与所述功率车载电源（4）连接的接口（12），和

-至少一个控制装置（8），所述控制装置（8）设计成用于与至少一个所述模块（20，20’）通信，其中

-所述控制装置（8）构成为用于接收来自所述模块（20，20’）的模块控制器（25）的识别信号，将所述识别信号与至少一个兼容性参数相比较，并且在所述识别信号与所述兼容性参数一致的情况下，将激活信号发送给至少一个开关单元（24），以便将所述模块（20，20’）的电设备与所述功率车载电源（4）连接。

11.用于与电动交通工具、尤其是轻型电动交通工具连接的模块，所述模块具有：

-至少一个能够与所述电动交通工具的接口（12）能分开地连接的连接元件（21），

-至少一个用于与所述电动交通工具的功率车载电源（4）连接的电设备，和

-至少一个模块控制器（25），其中

-所述模块控制器（25）构成为用于在将所述连接元件（21）与所述接口（12）连接时将识别信号发送给所述电动交通工具的控制装置（8）。

12.根据权利要求11所述的模块，所述模块具有可控制的开关单元（24），其中所述开关单元（24）构成为用于接收所述控制装置（8）的激活信号并且将所述电设备与所述功率车载电源（4）连接。

13.用于将模块（20，20’）与电动交通工具安全地连接的方法，其中所述电动交通工具具有至少一个用于对电驱动单元（2）供电的功率车载电源（4），并且所述模块（20，20’）具有至少一个用于与所述功率车载电源（4）连接的电设备，其中

-在将所述电设备与所述功率车载电源（4）连接之前，所述模块（20，20’）将识别信号发送给所述电动交通工具，

-所述电动交通工具接收识别信号，并且将所述识别信号与至少一个兼容性参数相比较，并且

-如果所述识别信号与所述兼容性参数一致，那么将所述电设备与所述功率车载电源（4）连接。

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