CN107223092A - 具有提高的运行安全性的模块化的车辆系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块化的车辆系统，所述车辆系统具有电动车辆(2)和能够借助于插接连接与所动车辆(2)连接的模块(16)，其中电动车辆(2)至少具有：用于给电动车辆(2)的电驱动单元(6)供给能量的功率车载电网(3)；用于与模块(16)通信的控制装置(9)，和与功率车载电网(3)和控制装置(9)连接的接口(15)，所述接口用于与模块(16)连接，所述接口(15)形成插接连接的第一元件，其中模块(16)至少具有：电装置；用于与电动车辆(2)的控制装置(9)通信的模块控制装置(23)，和与电装置和模块控制装置(23)连接的连接元件(17)，所述连接元件形成插接连接的第二元件，其中电动车辆(2)的接口(15)能够以能分离的方式与模块(16)的连接元件(17)连接，以便将模块(16)的电装置与电动车辆(2)的功率车载电网(3)连接，并且其中接口(15)具有第一NFC装置(43)并且连接元件(17)具有第二NFC装置(104)，所述第一NFC装置和所述第二NFC装置构成用于彼此进行近场通信，以便将电动车辆(2)的控制装置(9)与模块控制装置(23)连接。此外，本发明涉及一种电动车辆和一种用于这种模块化系统的模块以及一种用于连接电动车辆和模块的方法。

Description

具有提高的运行安全性的模块化的车辆系统
技术领域
本发明涉及一种模块化的车辆系统、一种电动车辆和一种用于与电动车辆连接的模块。
背景技术
长期以来，尤其对于短途客运交通而言，由于提高的能量成本和对减少交通排放的要求，电驱动的车辆越来越重要。特别地，在轻型电动车辆的领域中，在此期间市售大量车辆类型，在所述领域中例如包括电动自行车、摩托化自行车和双轮滑车，但是也包括轮椅和全地形车。
所有这些车辆具有电动马达，所述电动马达用于单独地或者辅助性地进行驱动并且经由一个或多个电池给供给电能。因此必要的是：电动车辆的电系统设计为，使得提供电动马达的安全且无干扰的功率供给。
在这些车辆中，全部驱动功率或者驱动功率的大部分必须经由车辆的电系统提供。电流强度和/或运行电压因此与在已知的机动车辆相比通常更高。在对电系统进行干预时，因此例如当装入不兼容的电池或者将不适当的充电设备与车辆连接时，产生相对高的损坏风险，尤其还有车辆的驱动系统的损坏风险。与常规的机动车辆不同，在电动车辆中无法完全避免未经培训的人员对电系统进行干预。由于受限的电池容量从而由于受限的有效距离，例如需要的是：使用者能够将充电设备连接到车辆上或者能够容易地更换电池。从WO2011/135036A2中已知如下电动车辆，所述电动车辆实现了尤其也通过车辆使用者容易且安全地更换电模块。
各个部件，例如充电设备或者电池意外地断开或者连接，会引起干扰或者在最不利的情况下也会引起电动车辆的电系统损坏。恰好在公共区域中，例如在公共的固定的充电桩处，或者在租借的情况中，在对于公众可自由进入的自助服务站处，不对在充电桩或站和车辆之间是否进行符合规定的连接进行检查。此外，已知的连接系统无法确保安全的保护以防第三者干预到充电站和电池之间的连接中。具有提高的运行安全性的模块化的车辆系统例如从WO2012/107448A1中已知，在所述车辆系统中，对与模块的连接能够借助于闭锁装置来尤其简单地、安全地并且对未经授权的人员的干预受保护地进行。
在这两个上述文献中，进行电动车辆和模块之间的通信，以便还保证该通信的兼容性。在充电模块的情况下，在检查兼容性期间，尤其检查部件的电运行参数，以便保证：在电动车辆方设置的电池能够安全地借助于充电模块充电。为了该目的，在一个实施例中，电动车辆的控制装置经由可断开的总线系统与模块的模块控制装置连接。
尤其如果开始提及的部件遭受气候影响，那么这种连接的问题会是接触安全性。如果通信不是可靠地可行的，那么功能会强烈受限。在开始提及的充电模块实例中，给电动车辆的电池充电因此是不可行的。
发明内容
因此存在下述目的，实现一种模块化的车辆系统，其中避免现有技术的所提及的缺点，其中尤其提供车辆和模块之间的更可靠的通信。
所述目的通过根据权利要求1的模块化的车辆系统、根据权利要求13的电动车辆、根据权利要求14的模块和根据权利要求15的方法来实现，所述车辆系统具有电动车辆和可借助于插接连接与电动车辆连接的模块。本发明的优选的实施方式在从属权利要求中描述。
本发明的核心方面是在电动车辆和模块之间的插接连接中使用近距离或近场通信，在下文中也称为“NFC”(Near Field Communication近场通信)，以便至少将电动车辆的控制装置与模块的模块控制装置连接以进行数据交换。除了可靠的通信，甚至在经受气候影响的部件中，根据本发明的设计方案还提供控制装置和模块控制装置之间的电气隔离，这在一个部件故障时避免了相应其它部件损坏。与RFID技术相反，在插接连接中使用NFC，也就是说，使用不产生显著的远场的无线通信，还降低了因受限的通信有效距离所引起的可能的数据安全性疑虑。
在本发明的范围中，将电动车辆理解为单轨或多轨的电驱动的车辆并且尤其理解为公路行驶车辆。优选地，电动车辆是轻型电动车辆，例如电的双轮车或三轮车或者电动自动车、摩托化自行车、双轮滑车、轮椅、全地形车或者卡丁车。尤其优选的是如下轻型电动车辆，所述轻型电动车辆具有不大于500kg的、更优选不大于350kg的净重，相应不具有配件，例如电池。
根据本发明，电动车辆具有：至少一个功率车载电网，所述功率车载电网用于给电动车辆的电驱动单元供给能量；控制装置，所述控制装置用于与模块通信；和至少一个与功率车载电网以及控制装置连接的接口，所述接口用于与模块连接，所述接口形成插接连接的第一元件。
模块具有至少一个电装置、用于与电动车辆的控制装置通信的模块控制装置，和与电装置和模块控制装置连接的连接元件，所述连接元件形成插接连接的第二元件。电动车辆的接口能够以可分离的方式与模块的连接元件连接，尤其机械地连接，以便将模块的电装置与电动车辆的功率车载电网连接。车辆和模块自然能够具有其它部件，尤其一个或多个开关单元，所述开关单元对功率车载电网和模块之间的连接进行开关，然而首先不对其详细探讨。
电动车辆的接口根据本发明具有第一NFC装置，并且模块的连接元件具有第二NFC装置，所述第一NFC装置和第二NFC装置至少彼此构成用于进行近场通信，以便将电动车辆的控制装置与模块控制装置连接。
根据本发明的电动车辆的功率车载电网设计用于给电驱动单元供给能量并且至少将驱动单元与至少一个接口连接。功率车载电网自然基本上能够连接车辆的其它相应构成的接口、电部件或者电组件，例如一个或多个内部的电池、发电机、燃料电池、DC/DC转换器、马达或者其它部件。
由于在电驱动单元的能量供给方面的要求，功率车载电网优选针对至少3A的，尤其至少5A的，适当地100A的电流来设计。电压在此能够适当地选择并且是交变电压或者直电流压。适当地，电压为10V至200V，尤其24V至120V，尤其在60V和120V之间。根据一个实施例，功率车载电网是直流功率电网，尤其60V的DC功率电网(峰值电压)。
根据车辆的设计方案和类型，除了功率车载电网外，根据另一实施例设有独立的辅助车载电网，所述辅助车载电网给其它电组件，如控制装置、仪表、操作元件和/或照明装置供给电能。尤其优选的是，辅助车载电网针对12V或14V的电压来设计。辅助车载电网能够具有自身的电压供给装置，例如电池，或者例如借助于转换器从功率车载电网来供给。补充地或者替选地，功率车载电网能够针对多个电压水平，例如60V以及120V的峰值电压或者48V和96V的标称电压构成，以便例如实现电池的快速充电。
在本发明的范围中，自然将电池理解为可再次充电的能量储存器，即例如一个或多个蓄电池。
根据本发明的电驱动单元用于将电能转换为机械功并且例如能够具有一个或多个电动马达。在此，电驱动单元用作为主驱动器；然而，替选地或者补充地，同样可以考虑的是：电驱动单元用于辅助性地进行驱动，例如在电动自行车中辅助性地用于脚踏式驱动。
电驱动单元能够构成为直接驱动器，也就是说，构成为不具有传动装置的驱动器，这在能量效率方面是有利的。在轻型电动车辆中，电驱动单元优选是叶轮转子马达。尤其优选的是，驱动单元是变速马达。根据驱动单元的设计方案提出一种马达控制装置，所述马达控制装置构成用于调控驱动功率，例如借助于电流和/或电压调控和/或脉宽调制(PWM)来进行。
车辆的至少一个接口构成用于与模块的连接元件连接。接口和连接元件在此能够具有所有适当的设计方案，所述接口和连接元件提供模块和功率车载电网之间的安全的电连接。自然，接口和连接元件应当相应在机械上彼此匹配地构成。接口和连接元件根据本发明构成为插接连接。由此，实现了突出的可操作性并且实现了容易地将模块与车辆连接。优选地，连接元件和接口构成为彼此匹配的插接元件。优选地，接口构成为插头而连接元件构成为插座。
根据本发明，车辆侧的接口至少与功率车载电网和控制装置连接，而模块侧的连接元件至少与电装置和模块控制装置连接。这些内部的连接基于导体构成并且能够永久地、可分离地或者可开关地构成。所述连接应当容易地遵循：应当将连接以匹配于相应的电压和相应的电流的方式构成。
鉴于通过车辆使用者进行的可能的操作，优选所有引导电流的部件应当适当地以防接触保护的方式构成，相应地，接口和连接元件也是如此。
根据本发明的电模块除了连接元件外还具有如已经提及的电装置。电装置设计用于与功率车载电网连接并且能够具有所有适当的设计方案。在此，在最简单的情况下，其例如能够是电的导体装置，所述导体装置构成用于经由连接元件与功率车载电网连接，并且例如将功率车载电网必要时借助于另一插接连接器与其它构件或者另一模块连接。然而，特别地，电装置包括一个或多个电的或者电子的构件和/或电路。
适当地，电装置是功率装置。术语功率装置在本发明的范围中包括所有的电的电路装置和构件，所述电路装置和构件构成用于与功率车载电网或驱动单元连接并且尤其构成用于给驱动单元输送电能或者用于将在驱动单元方产生的电能导出。当驱动单元用作为再生制动器或者发电机时，尤其能够是上述后面提到的情况。优选地，功率装置针对输送或导出至少1A的，尤其优选至少5A的并且尤其100A的电流来设计。
适当地，电装置是电压源或电流源，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。模块由此尤其能够构成为充电设备或者充电站，也就是说，构成为“充电模块”。替选地或者补充地，电装置也能够构成为电消耗器，也就是说，构成为散能装置，并且例如具有制动电阻、处于充电运行模式中的电池、转换器或者用于电网的功率馈入装置，所述电网必要时具有用于“车辆至电网”耦联装置的逆变器。
控制装置为了与至少一个模块通信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、存储在存储器中的编程装置。
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。控制装置也能够与车辆的其它部件集成地构成，例如与电驱动单元的马达控制装置集成地构成。优选地，控制装置对应于“能量总线-控制器(EBC)”。
模块控制装置例如能够具有微控制器、微处理器或者另一适当的电子构件，所述微控制器、微处理器或者另一适当的电子构件必要时具有相应的编程装置，使得与控制装置的通信是可行的。
如已经提及的那样，电动车辆的接口还具有第一NFC装置，并且连接元件具有第二NFC装置，所述第一NFC装置和第二NFC装置至少构成用于彼此近场通信，以便将电动车辆的控制装置与模块控制装置连接。
在本文中，将控制装置和模块控制装置之间的连接理解为数据连接，所述数据连接允许在之前所提到的部件之间的至少一个单向的并且优选双向的通信。
这两个近场通信装置构成用于近场通信，从而用于彼此间无线的通信。在此，将术语“近场通信”理解为无线的通信，其中不产生显著的远场。所述通信能够电感性地、电容性地或者光学地进行。通信的有效距离优选小于10cm并且尤其小于2cm。NFC装置在此为了进行通信能够使用适当的通信协议，例如ISO 14443、18092、21481、ECMA 340、352、356、362或者ETSI TS 102 190。特别地，近场通信优选具有在ISM频带中的频率，尤其优选13.56MHz的频率。
如开始已经探讨的那样，通过使用NFC装置能够提供车辆的控制装置和模块控制装置之间的可靠的通信。当插接连接经受气候影响时，尤其是这种情况，这会轻易地导致接触腐蚀或者接触部受污染。这在功率车载电网和电装置之间的连接中出现高的电流时通常是没有问题的，而导电的数据连接的接触部却敏感得多。本发明以有利的方式避免相应的接触问题。在此，使用近场通信同时提高了通信的安全性，改进了抗干扰性并且相对于使用例如WiFi、WLAN或者RFID简化了寻址。如已经提及的那样，本发明也提供至少在控制装置和模块控制装置之间的有利的电气隔离。
第一和第二NFC装置能够具有所有适当的设计方案，以便提供彼此间的近场通信。根据一个适当的实施方式，这两个NFC装置中的至少一个与接口或连接元件整体地构成，这提供极其紧凑的构型。在此，相应的NFC装置能够以“封装的方式”设置在接口或连接元件的壳体中，使得该NFC装置能够被保护免受气候影响或者损坏。根据一个实施例，NFC装置中的至少一个具有电磁有效的屏蔽装置。由此，所述通信能够安全地被限制到之前提及的有效距离上，这再次改进了通信的安全性。
如一开始提及的那样，NFC装置允许至少一个单向的通信。优选地，这两个NFC装置构成用于双向的通信。尤其优选地，这两个NFC装置都构成为是有源的。电压供给装置在此例如能够经由辅助车载电网实现。
根据另一替选的或者补充的实施方式，NFC装置能够附加地构成用于传输能量，尤其用于给电动车辆的控制单元和/或模块控制装置供给电能。
根据当前的实施方式，NFC装置除了提供通信或数据连接外同时允许传输电能，这是尤其有利的。在此，一方面，例如如果内部的电池应当完全被放空的话，或者但是通过存在于车辆侧的电压源给模块控制装置供给电能，那么可以通过模块给车辆中的控制单元供给电能。相应地，当前的设计方案允许控制装置和模块控制装置之间的通信，即使在车辆电池完全被放空并且保持电气隔离时也是如此。
在当前的设计方案的范围中，将传输能量或供给电能理解为传输至少1瓦特直至例如最大24瓦特的电功率。
如一开始提及的那样，电动车辆还能够具有辅助车载电网，所述辅助车载电网给其它的电组件，如控制装置、仪表、操作元件和/或照明装置供给电能。特别地，辅助车载电网能够构成用于给控制装置供给电能。
根据另一实施例，NFC装置构成用于在车辆的辅助车载电网和模块之间传输电能。特别地，在此能够进行辅助车载电网和模块的辅助模块电网之间的连接。辅助模块电网在此例如能够与模块控制装置连接，使得模块控制装置能够相应地用辅助车载电网中的电能来供电。替选地或者补充地，例如在如一开始所提及的“充电模块”的情况下，辅助模块电网能够与电压源，例如12V或者14V的电源的连接，以便必要时给电动车辆的控制装置和模块控制装置供给对于按照规定运行这些部件必需的电能。
为了进行电能传输，NFC装置能够具有所有适当的设计方案。能量传输在此能够电容性地或者电感性地进行。
根据一个实施方式，第一和第二NFC装置分别具有NFC线圈，所述NFC线圈的线圈轴线与插接方向正交并且在接口和连接元件的正常的连接中彼此平行地设置。由此，借助于NFC装置一方面保证了信号的尤其好的传输并且必要时另一方面保证了有效的能量传输。
第一和第二NFC装置尤其能够构成为，使得其线圈轴线在插接连接正常地连接时基本上完全地，也就是说，例如以必要时+-2mm的公差重合。
适当地，接口和连接元件构成用于将模块的电装置与电动车辆的功率车载电网电流连接，而将控制装置和模块控制装置电气隔离。以这种方式能够在模块的电装置和电动车辆的功率车载电网之间传输高电压和/或电流，而能够排除在控制装置和模块控制装置之间(无意地)传输过高的电压和/或电流。相应地，进一步降低错误操作的风险。
根据另一实施例，接口和连接元件能够构成用于将模块的电装置与电动车辆的功率车载电网在多个电压水平上电流连接。如一开始所探讨的那样，这例如对于电池的快速充电是适宜的。优选地，功率车载电网和/或模块的电装置在此具有两个在彼此分开的导体上的电压水平。
适当地，接口和连接元件具有：至少一个第一接触元件，所述第一接触元件用于将功率车载电网与电装置在第一电压水平上连接；以及至少一个第二接触元件，所述第二接触元件用于将电动车辆的功率车载电网与电装置在不同的第二电压水平上连接。第二电压水平在此能够对应于快速充电线路。在“充电模块”的情况下，电装置能够相应地具有电压供给装置，所述电压供给装置提供至少两个电压。
根据另一替选的或者补充的实施方式，第一和/或第二NFC装置能够具有NFC控制装置。该NFC控制装置尤其能够构成用于与控制装置通信从而允许验证相应的NFC装置。当电动车辆构成有多于一个的接口时，当前的实施方式尤其能够是适当的。在这种情况下，可确定哪个模块与哪个接口连接，使得可以进行模块和接口的关联。尤其有利的是，NFC控制装置是可逻辑寻址的。这允许对电流路径进行分析并且必要时允许对数据路径或通信进行分析。
适当地，NFC控制装置构成用于在功率车载电网或辅助车载电网上进行电流和/或电压测量，例如借助于相应的测量单元测量。该设计方案允许监控电连接，例如充电过程。替选地或者补充地，NFC控制装置构成用于控制开关单元和/或闭锁驱动器，如其接下来阐述。
NFC控制装置能够与相应的NFC装置整体地构成或者设置作为独立的控制装置。根据一个实施方式，第二NFC装置的NFC控制装置与模块控制装置例如在微处理器中整体地构成。
根据本发明的另一替选的或者补充的实施方式，在接口上设置有第一闭锁机构。在连接元件上设置有第二闭锁机构，所述第二闭锁机构构成用于与第一闭锁机构接合。
所述闭锁机构中的至少一个能够在自由位置(解锁)和闭锁位置(锁止)之间可运动。在自由位置中，连接元件可与接口分开。在闭锁位置中，连接元件与接口机械地闭锁。在该实施方式中，除了车辆和模块之间的电连接，在连接的运行状态中同时实现部件的机械的闭锁。
由此，当前的实施方式实现了车辆和模块之间的安全的连接，这提高了运行安全性并且降低了未经授权人员干预的危险。在此尤其有利的是，经由车辆的至少一个接口和模块的连接元件不仅进行电连接而且进行机械的闭锁。由此，所述系统是尤其用户友好的并且可快速且简单地操作。
根据当前的实施方式提出的闭锁机构能够具有所有适当的设计方案，以便将连接元件和接口在闭锁位置中彼此闭锁，也就是说，机械地彼此固定，使得避免模块与自行车的意外分离。由此例如可行的是，避免车辆和模块“在负荷下”分开，这明显提高了运行安全性。此外，根据设计方案，也能够防止未经授权从车辆移除模块，由此提供了一定的防盗保护。
优选地，闭锁机构构成为相对应的元件。在此，闭锁元件中的一个例如能够构成为弓形件(Bügel)、槽、凹部或者开口，相应另外的闭锁元件接合到所述弓形件、槽、凹部或者开口中，所述相应另外的闭锁元件优选构成为销、栓或者锁紧凸轮。尤其优选地，第二闭锁机构构成用于与第一闭锁机构形状配合地接合。
闭锁机构能够一件式地或者多件式地构成，其中第一闭锁机构优选与接口整体地构成。适当地，第二闭锁机构与连接元件整体地构成。
如果车辆具有多个接口，那么优选每个接口都应当具有相关联的闭锁机构。
如一开始所探讨的那样，至少第一或第二闭锁机构能够是可从自由位置运动到闭锁位置中的并且反之亦然。然而，这两个闭锁机构也能够构成为是可运动的。优选地，至少第二闭锁机构，即模块侧的闭锁机构，构成为是可运动的，由此车辆侧的接口能够有利地尤其简单且紧凑地构成。
相应的闭锁机构例如能够构成为，使得该闭锁机构可线性地或者旋转地从自由位置运动到闭锁位置中。然而，根据应用情况的不同，相应的闭锁机构在此也能够实施多个叠加的运动，例如替选地或者补充地构成为是可枢转或可转动的，其中闭锁机构优选通过可尤其简单实现的运动从自由位置运动到闭锁位置中。优选地，至少一个闭锁机构可沿着一个方向运动，即垂直于接口和连接元件的连接或分开方向运动，也就是说，垂直于如下方向运动，接口或连接元件即可沿着所述方向运动，以便彼此接合或者断开连接。
在本发明的范围中，将“自由位置”或“解锁位置”理解为闭锁机构的如下位置，所述位置基本上允许连接元件与接口分开。自然，在车辆和/或模块上能够设置另一保护装置或者封闭件，所述保护装置或封闭件即使在自由位置中也防止连接元件与接口自动分开，即例如进行附加的机械的和/或磁性的锁止或固定。
在闭锁位置中，如一开始已经探讨的那样，连接元件和接口彼此闭锁，也就是说，彼此机械地固定，使得避免模块与车辆意外分开。这两个闭锁机构在该位置中彼此接合，使得连接元件和接口的分开，也就是说，阻止这些构件相对于彼此沿着分开方向的更大的运动。连接元件和接口之间的连接因闭锁而引起的保持力优选使得：在闭锁状态中，接口和连接元件无法在正常使用时彼此拽开，当然在借助于人员的体重下这是可能的，更确切地说，使得接口的元件之一不被损坏。对此，连接元件和接口之间的闭锁的连接优选应当针对500N并且优选730N的保持力构成。然而，在一个实施例中附加地提出：设有闭锁的自动脱开，以便例如当超过最大的安全保持力时，避免部件损坏。这用于进一步改进当前的车辆系统的运行安全性。预设的安全保持力例如能够为500N并且尤其730N。
在一个补充的或者替选的实施例中，接口和连接元件构成为，使得在沿着插接连接的轴向方向拉动时超过安全保持力的情况下自动地脱开。
替选地或者补充地，在另一实施例中能够在接口和/或连接元件上设有预定断裂部位，所述预定断裂部位在超过预设的垂直的安全保持力时，也就是说，在超过沿着垂直于插接连接的轴向方向的方向上的安全保持力时，将所有的接触部从而也将车辆和模块彼此分开。预设的垂直的安全保持力例如能够为600N并且尤其为800N。
闭锁机构能够借助于马达驱动的闭锁驱动器在自由位置和闭锁位置之间可运动地构成，例如借助于一个或多个弹簧和/或气动的、液压的或者其它马达驱动的闭锁驱动器。
根据一个优选的实施方式，在第一和/或第二闭锁机构上设置有可电操作的闭锁驱动器，所述闭锁驱动器设计用于使闭锁机构中的至少一个闭锁机构，即闭锁机构中的第一闭锁机构和/或第二闭锁机构在自由位置和闭锁位置之间运动。
可电操作的闭锁驱动器对此能够具有所有适合的设计方案并且例如构成为电动马达。闭锁驱动器不仅能够直接地而且能够经由另一机械系统、例如驱动蜗杆或者齿轮系统与相应的闭锁机构连接，以便使该闭锁机构在自由位置和闭锁位置之间运动。
用于闭锁机构的驱动器不仅能够设置在电动车辆上而且能够设置在模块上。只要这两个闭锁机构可运动地构成，那么不仅在电动车辆上而且在模块上能够分别设置有所属的闭锁驱动器。
尤其优选的是，闭锁驱动器设置在模块侧的连接元件上。由此实现尤其简单且紧凑的车辆侧的接口。此外，在充电模块的情况下，因此可机械运动的部件不设置在车辆侧，由此在车辆运行期间提供尤其防止外部的影响，例如湿气和因振动而引起的机械损坏的尤其有利的保护。此外，在有干扰的情况下，例如能够与电动车辆无关地访问闭锁驱动器，以便例如在维修或者维护工作中容易地将车辆和模块彼此分开。
激活闭锁驱动器能够通过所有适当的设备进行。例如可以考虑的是，设置开关接触部，所述开关接触部在连接元件与接口连接时操作闭锁驱动器，以便闭锁所述部件。作为开关接触部例如能够使用机械的传感器或者无接触的传感器，例如声学的或者光学的传感器。
根据一个实施例，模块控制装置构成用于确定第二闭锁机构的位置并且相应地控制闭锁驱动器。
因此例如可以考虑的是，在充电模块的情况下，在接口与连接元件连接时，模块控制装置激活闭锁驱动器并且将闭锁机构闭锁。在存在于车辆中的电池的充电过程结束之后，闭锁驱动器能够再次通过使用者激活并且接口和连接元件被相应地解锁。由此能够防止充电过程过早地被中断，这对于常用的电池而言会是不利的。
替选地或者补充地，模块控制装置与操作面板连接，使得闭锁和/或解锁仅在输入PIN码之后进行。由此，尤其能够在公共区域中防止未经授权移除模块或者车辆。
在另一实施方式中，控制装置构成用于将激活信号发送给至少一个闭锁驱动器，以便将连接元件与接口闭锁。此外或者替选地，控制装置构成用于将去激活信号发送给至少一个闭锁驱动器并且将连接元件和接口解锁。
对此，控制装置例如能够与相应的操作面板连接，使得去激活信号根据使用者输入来发送，例如当使用者请求将模块与车辆分离时发送。替选地或者补充地，控制装置能够构成用于自动地发送去激活信号，例如当使用者通过移动终端设备(智能手机或者类似设备)解除闭锁时发送。
激活信号在此能够直接由控制装置发送给闭锁驱动器或者间接地例如经由模块控制装置发送给闭锁驱动器。激活信号在此能够是相应适合的，优选电的信号；尤其优选的是，激活信号是数字信号。所述信号也能够经由因特网传输，从而当使用者在现场时，解锁能够经由移动因特网设备(移动电话)由使用者发送，或者能够通过远程授权来执行。
根据另一替选的或者补充的实施例，模块控制装置尤其构成用于在连接元件与接口连接时将验证信号发送给控制装置。
控制装置自此能够补充地构成用于接收验证信号，与至少一个兼容性参数比较并且在验证信号与兼容性参数一致时执行所述方法步骤中的一个或多个。
这种方法步骤例如能够包括将激活信号发送给至少一个开关单元，以便将电装置与功率车载电网连接。这种附加的方法步骤的另一实例是借助于之前所描述的闭锁驱动器执行闭锁。换而言之，例如在验证信号与兼容性参数一致的情况下，能够将第一激活信号发送给至少一个闭锁驱动器，以便将连接元件与接口闭锁，和/或将第二激活信号发送给至少一个开关单元，以便将电装置与功率车载电网连接。第一和第二激活信号的时间顺序能够根据应用来选择。在此，第一激活信号能够在第二激活信号之前、与其同时或者在其之后发送。
由此，根据当前的实施例有利地提出：电动车辆的接口仅当如下情况时才与模块的连接元件闭锁：对这一方面保证兼容性或授权。由此例如可以确保：仅兼容的或已授权的车辆能够在模块，例如充电站处使用和闭锁，或者仅兼容的或已授权的模块，例如原装电池与车辆一起使用并且闭锁。当前的兼容性检查进一步提高了运行安全性。
如一开始所提及的那样，模块控制装置能够设计为，使得至少在模块的连接元件与电动车辆的接口连接时，在所述连接元件与所述接口连接前不久或者在所述连接元件与所述接口连接后不久，将验证信号发送给控制装置。
验证信号对于控制装置能够实现与至少一个兼容性参数比较从而实现在关于模块与车辆的运行的兼容性或授权方面做出决定。控制装置的验证信号例如能够实现关于模块的电装置与功率车载电网的兼容性的方面做出决定，也就是说，检查所述装置是否能够安全地与功率车载电网连接。优选地，验证信号是数字信号，这尤其关于可靠性方面是有利的。
在最简单的情况下，验证信号允许对模块进行验证，使得必要时在询问相应地设置在控制装置中的存储器单元之后，可以检查是否应允许将模块与电动车辆连接或者模块是否与功率车载电网兼容从而与车辆兼容。因此，验证信号能够对应于验证参数，例如访问码或者PIN码、序列号和/或类型ID，其必要时具有制造商ID。替选地或者补充地，验证信号能够对应于关于电部件的功能性方面的功能ID，所述电部件例如是“能量源”或者“散能装置”或“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。自然，控制装置也能够构成用于比较多个兼容性参数。至少一个兼容性参数能够在控制装置中固定地预设或者优选通过控制单元从存储器单元中询问。替选地或者补充地，测量单元能够与控制单元连接，以便测量功率车载电网的电变量，例如电压或者电流，并且从中相应地确定一个或多个兼容性参数。测量单元在此例如能够经由NFC装置中的一个来询问。
如一开始所提及的那样，根据一个实施例，控制装置能够在成功进行兼容性检查之后，因此在验证信号与兼容性参数一致的情况下，将第二激活信号发送给至少一个开关单元，以便将电装置与功率车载电网连接。
开关单元用于将模块的电装置与功率车载电网可开关地、可分离地连接。基本上，开关单元应当构成为，使得在通过控制装置激活开关单元之前，安全地将电装置与功率车载电网分离，由此即使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间段中也安全地将电装置与功率车载电网分离。
当前的构成方案由此用于在兼容性检查之前安全地将模块的电装置与功率车载电网电气隔离。在验证信号与兼容性参数一致的情况下，例如能够首先通过发送第一激活信号来进行之前所描述的接口和连接元件的闭锁，并且随后建立功率车载电网和模块的电装置之间的电连接。由此，运行安全性通过如下方式进一步提高：在建立功率车载电网和模块的电装置之间的电连接之前，首先保证模块在车辆上的按照规定的连接和闭锁。
优选地，控制装置因此构成用于首先将第一激活信号发送给闭锁驱动器并且随后将第二激活信号发送给开关单元。
为了操作开关单元，该开关单元与控制装置连接以适合于接受第二激活信号，其中自然除了直接连接外，间接的连接也是可行，例如经由车辆的或模块的其它的部件，例如经由NFC装置中的一个或者模块控制装置进行的连接。
开关单元能够构成用于：只要保证通过控制装置进行激活之前在装置和功率车载电网之间没有显著的电流流动，就对电装置和功率车载电网之间的连接进行单极或者多极地开关。优选地，开关单元构成用于全极地开关电装置和功率车载电网之间的连接，这进一步有利地提高了运行安全性。开关单元能够离散地例如构成为继电器或者保护器，也能够构成为集成电路，例如构成为MOSFET。
开关单元在此能够一件式或多件式地构成并且基本上设置在车辆中，这关于模块的重量和结构尺寸是有利的。然而优选的是，开关单元设置在至少一个模块中。由此，功率车载电网能够以简单的方式通过添加其它的接口来扩展，类似于总线系统。在多个模块的情况下，自然每个模块应当具有相应的开关单元。
优选地，开关单元与连接元件整体地构成，由此实现尤其紧凑的构型。尤其优选地，模块控制装置与连接元件整体地构成并且尤其与开关单元整体地构成。适当地，光学的指示器，例如LED，与开关元件连接,以显示连接状态。
根据本发明的一个优选的改进方案，控制装置设计用于从验证信号确定所述装置的至少一个电的运行参数，并且将运行参数与功率车载电网的至少一个电的兼容性参数比较。
由此，根据待连接的电网的电特性实现了有利的兼容性检查，这进一步提高了系统的安全性。所述装置的电的运行参数和功率车载电网的电的兼容性参数在此能够是任何适合于进行比较的电变量或者范围，例如电压、电流、功率和/或电池容量。
自然，能够提出：将所述装置的多个电的运行参数与相应的兼容性参数比较。
模块控制装置例如能够构成用于从模块侧的存储器中询问至少一个电的运行参数并且紧接着将相应的验证信号发送给车辆的控制单元。当电的运行参数对应于模块的电装置的工作范围时，例如对应于所述装置的所允许的电压范围和/或最大所允许的电流时，这是尤其有利的。
替选地或者补充地，模块控制装置能够具有至少一个测量单元或者与这种测量单元连接，以便通过测量确定电的运行参数。在电压源、如电池或者充电设备的情况下，由此可行的是，确定当前的电压并且将相应的验证信号发送给控制装置。
以相同的方式，控制装置能够如一开始所探讨的那样从存储器单元或者设置在车辆中或插接连接处的测量单元中确定功率车载电网的至少一个电的兼容性参数。
尤其优选地，不仅模块控制装置具有至少一个测量单元以测量电装置的电压而且控制装置具有车辆侧的测量单元以测量功率车载模块的电压。适当地，模块控制装置能够具有第二测量单元，以便在与接口中的一个连接之后确定功率车载电网究竟是否被供给电压。
优选地，模块控制装置传送验证信号，所述验证信号至少对应于电装置的电压。控制装置从验证信号中确定电装置的电压并且将电装置的电压与功率车载电网的电压比较。当这两个电压彼此不显著偏差时，也就是说，彼此偏差不超过±0.5V，尤其不超过±0.15V并且尤其优选不超过0.05V时，控制装置在这种情况下发送一个或多个激活信号。如一开始所提及的那样，在插接连接构成用于将模块的电装置与车辆的功率车载电网在多个电压水平上电流连接的情况下，在另一替选或者补充的实施例中，控制装置能够构成用于将如下电压水平与功率车载电网连接，所述电压水平对应于功率车载电网上的电压(当前的电压和/或额定电压)。当前的选择允许插接连接的极其灵活的使用。
自然，根据应用不排除：验证信号对应于多个运行参数和/或验证参数，并且控制装置构成用于将这些运行参数和/或验证参数与相应的兼容性参数比较。
如一开始所提及的那样，根据本发明的电动车辆和模块可经由插接连接来连接。在本文中，将插接连接或插接连接器理解为可分离的构件，所述构件能够与相对应的构件连接，并且提供功率车载电网和电装置之间的电流的，即基于导体的可分开的连接。
插接连接优选应当构成为，使得车辆的功率车载电网和模块的电装置之间的安全的连接是可行的。特别地，插接连接应当针对对于相应的装置的电学要求，尤其关于电流和电压的要求来构成。适当地，插接连接在电压为10V至200V，尤其12V至120V(峰值电压)的情况下针对至少3A，尤其至少5A或至少60A至100A的电流来设计。
通常的插接连接器或插接连接例如是插座，所述插座设计为用于容纳插头。在此可行的是，连接元件或者接口构成为插座或者插头。有利地，因为是尤其少维修和易护理的，所以模块侧的连接元件构成为插座。在这种情况下，接口能够构成为对应于插座的插头。
优选地，插接连接具有至少两个电的接触元件，使得功率车载电网能够与电装置连接。尤其优选地，插接连接具有三个电的接触元件，例如用于+60V，-120V的连接以及功率车载电网和电装置之间的接地连接。用于传输通信信号、例如CAN总线系统的通信信号并且必要时用于将一开始所探讨的辅助车载电网与模块电连接的接触元件不是必需的。
根据本发明的一个尤其优选的改进方案，在接口和电动车辆之间和/或在连接元件和模块之间设置有柔性的连接机构。由此进一步简化车辆系统的可操作性并且进一步简化模块与车辆的连接。
连接机构在此能够一件式或多件式地构成。优选地，连接机构软管状地或线缆状地构造，并且除了用于将功率车载电网与模块的电装置连接的相应的电导体外还具有由相对于机械负荷有抵抗力的材料构成的保护元件，例如金属的加强部或者钢绳。优选地，保护元件与接口或与连接元件整体地构成或者与接口或连接元件或闭锁机构中的一个固定为，使得这些部件无法在不被破坏的情况下彼此分开。
通过柔性的连接机构，对于车辆使用者而言得到模块和电动车辆之间的改进的连接可行性。因此，自行车例如能够间隔开地停放在充电站处并且与该充电站连接和闭锁。例如也可行的是，将模块与车辆连接和闭锁，然而其中模块能够柔性地例如定位在车辆的把手上。此外，车辆例如能够借助连接机构尤其简单地连接在如下物体上，所述物体例如是自行车撑脚架，并且附加地与模块连接。
尤其优选的是如下实施方式，其中在车辆处存在具有用于接口的闭锁机构的附加的容纳部，使得柔性的连接机构与接口能够插入到容纳部中并且被闭锁。由此，当恰好没有模块与车辆连接时，使用具有柔性的连接机构的接口以及“电缆锁”是可行的。
根据另一优选的实施方式，提出一种磁性的固定装置，以便将接口和连接元件彼此固定并且更松动地定位。磁性的固定装置不仅能够设置在连接元件上而且/或者能够设置在接口上。所述固定装置允许接口和连接元件彼此间精确的定位，以便实现无干扰的并且精确的闭锁。此外，在成功解锁之后，连接元件由此也保留在接口上，使得该连接元件，例如在构成有柔性的连接机构的情况下，不非受控地离开其位置并且被无意地损坏。
适当地，电动车辆构成用于连接两个或更多个模块。特别地，在此通过兼容性检查得到显著的优点。自然，电动车辆优选应当具有两个或更多个接口。
开关单元在这种情况下能够构成用于分开地将两个或更多个模块与功率车载电网连接，使得在不兼容的情况下，相应的模块虽然未与功率车载电网连接，然而连接其它模块是可行的。
替选地或者补充地，控制单元在连接两个或者更多个模块的情况下能够适当地具有优先级控制装置，以便除了兼容性检查外根据优先级确定：相应的模块是否能够与功率车载电网连接。对此，控制单元优选能够构成用于将验证信号与一个或多个优先级参数比较，使得激活信号仅当验证信号与至少一个优先级参数一致时才被发送给开关单元或闭锁驱动器。
在连接多个电池模块的情况下例如可以考虑的是，根据电驱动单元的当前的功率需求来执行优先化。同样可行的是，根据模块类型来进行优先化，使得例如首先使用太阳能电池板的能量来进行驱动并且仅当太阳能电池板无法提供足够的电功率时才接通电池模块。自然，未接通的模块尽管在车辆处但还是能够保持闭锁。
此外，电动车辆能够具有与功率车载电网分开的通信网络，所述通信网络将控制装置与至少一个接口连接。在此，在模块与车辆的接口连接以后，通信网络用于由模块控制装置至少传送验证信号。自然，通信网络能够构成用于连接车辆或模块的其它组件，例如闭锁驱动器、开关单元、仪表板、操作装置和/或马达控制装置。通信网络在此例如能够具有电信号线路和/或无线的通信路线；适当地，通信网络是光学网络，即相应地构成有光学的信号线路和发送器/接收器装置的传输网络。在这种情况下，接口和连接元件具有光学的发送器/接收器装置，所述发送器/接收器装置至少与相应的NFC装置连接。优选地，通信网络构成为具有适当协议的总线系统，尤其优选地，通信网络是CAN总线系统(CAN高，CAN低)。尤其优选地，控制单元和模块控制装置构成用于经由CAN-open协议进行通信。NFC装置在此构成用于将CAN(高/低)信号转换为适合于近场通信的协议，并且相应地再次在接收器侧转换为CAN(高/低)信号。适合用于近场通信的协议一开始已经探讨过。
根据本发明的另一方面，提出一种用于将电动车辆与模块连接的方法。
在此，电动车辆具有：功率车载电网，所述功率车载电网用于给电动车辆的电驱动单元供给能量；与功率车载电网连接的接口，所述接口用于与模块连接；和控制装置，所述控制装置用于与模块通信。
模块具有：电装置，所述电装置用于与电动车辆的功率车载电网连接；能够与电动车辆的接口可分离地连接的连接元件；和模块控制装置，所述模块控制装置用于与电动车辆的控制装置通信。
根据当前的方面，接口和连接元件构成用于彼此间无线地进行近场通信，使得在接口和连接元件连接之后，模块控制装置和电动车辆的控制装置经由接口和连接元件彼此无线地通信。
在根据当前的方面的方法中，尤其能够在连接元件与接口连接时将验证信号发送给控制装置并且验证信号借助于控制装置接收，与至少一个兼容性参数比较，并且在验证信号与兼容性参数一致时执行后续的方法步骤，例如之前所描述的闭锁和/或开关。在所述方法中，尤其能够将第一和/或第二闭锁机构从自由位置引入到闭锁位置中，以便将连接元件锁在接口上。
关于各个部件和可能的实施方式的构成方案，参考之前对模块化的车辆系统的描述。
之前所阐述的在电动车辆和模块之间的近场通信也能够有利地在模块化的充电系统的范围中使用。因此，本发明的另一方面涉及一种模块化的充电系统，所述充电系统具有充电单元和至少一个模块。
充电单元具有充电线路和一个或多个与充电线路连接的接口，所述接口用于连接至少一个可充电的模块。此外，设有用于与模块通信的控制装置。
至少一个可充电的模块能够具有能够与接口可分离地连接的连接元件和用于与充电线路连接的电装置。模块还能够具有用于与控制装置通信的模块控制装置。
在此，充电单元的接口能够与模块的连接元件可分离地连接，以便将模块的电装置与充电线路连接。此外，接口能够具有第一NFC装置，并且连接元件能够具有第二NFC装置，所述第一NFC装置和第二NFC装置构成用于彼此间的近场通信，以便将充电单元的控制装置与模块控制装置连接(用于数据通信)。
根据当前方面的设计方案因此在可充电的模块与充电单元连接时也允许通过根据本发明的近场通信有利地提高运行安全性。
电装置优选具有电的能量储存器并且尤其优选具有电池装置，例如一个或多个蓄电池。因此，适当的是，可充电的模块是电池模块。
充电单元优选设计用于与供给电网，例如220V或者110V的电流供给电网连接。适当地，充电单元具有如下电源，所述电源将供给电网与充电单元连接并且设计用于调整并且必要时监控电流和/或电压。充电线路在此还能够对应于之前描述的、必要时具有多个电压水平(60V、120V、180V的峰值电压)的功率车载电网并且对应于对此的单独的导体构成。也可行的是，针对不同的功率等级、例如5A、15A、30A、40A、60A构成相应的实施方式。
关于充电单元的和可充电的模块的各个部件的构成方案，参考之前对模块化的车辆系统的描述，其中充电单元的部件的构成方案对应于车辆的相应的部件。
附图说明
接下来根据实施例描述本发明。附图示出：
图1在示意性视图中示出电动车辆的电系统的一个实施例；
图2在示意性视图中示出模块的一个实施例；
图3示出根据图2的模块的连接元件的细节视图；
图4示出根据图1的电系统与根据图2的所连接的模块的实施例，
图5在示意性的流程图中示出在模块与电动车辆连接时通信的一个实施例，
图6在立体视图与示意的线路图中示出连接元件和接口的一个示例性的实施方式，
图7在部分剖视的立体视图与示意性的线路图中示出根据图6的接口的一个示例性的实施方式，以及
图8在立体的分解视图中示出图6的连接元件。
具体实施方式
图1示出根据本发明的具有总共三个车载电网系统的车辆2的电系统1，所述三个车载电网系统即是功率车载电网3、CAN总线系统4和辅助车载电网5。功率车载电网3在此主要用于给车辆2的电驱动单元6供给电能。功率车载电网3设计为具有多个电压水平的直电流网，所述电压水平即对于大约20A至100A的电流为+60V的DC以及-120V的DC峰值电压和+48V的DC或-96V的标称电压。所述功率车载电网由内部的、可再次充电的车辆电池7供给电能。在下文中，功率车载电网3的各个电压水平参考一开始所提及的峰值电压来表示，即使当标称电压与其不同时也是如此。
辅助车载电网5针对运行电压+12V的直电流流来设计并且用于给其它车辆部件供给能量，所述其它车辆部件例如是操作单元8和控制装置9。在此，辅助车载电网5经由电池7和连接在中间的60V/12V的转换器供给电能。
CAN总线系统4用于车辆部件的控制和通信，如接下来详细阐述的那样。CAN总线系统4当前构成有电的信号线路；通信协议对应于根据规定CiA454(LEV)的“CAN-open”协议。
根据当前的实施例，功率车载电网3由此具有三个导体，即+60V的DC、+120V的DC和接地线。辅助车载电网5总共具有两个导体，即+12V的DC和接地线，而CAN总线系统4具有CAN高和CAN低导体。为了更好地概览，之前所探讨的电网的各个导体在图1和2中未示出。
电驱动单元6包括电动马达11，所述电动马达经由马达控制装置12与功率车载电网3连接。马达控制装置12为了接收控制指令还与CAN总线4连接并且借助于脉宽调制(PWM)调制从功率车载电网3输送给马达的电压，以便实现对驱动功率的调控。
为了控制电动车辆，设有已经提及的中央的控制装置9，所述中央的控制装置对应地与CAN总线4连接并且为了进行电压供给还与辅助车载电网5连接。控制装置9是微处理器控制装置，所述微处理器控制装置经由保存在所连接的并且可变的存储器单元13中的程序来控制。在此，控制单元9例如用于对应于车辆使用者的经由操作单元8输入的控制指令来控制用于车辆运行的马达控制装置12。
控制单元9此外监控功率车载电网3并且对此与测量单元14连接，所述测量单元检测功率车载电网上的电压和电流，并且将相应的数字的测量值提供给控制装置9。存储器单元13具有位于数据库中的兼容性参数，这接下来将详细阐述。
电动车辆2的电系统1此外具有两个接口15，所述接口构成为用于与相应的模块16连接的插接连接器，并且将功率车载电网3、辅助车载电网5和通信网络4对应地与连接在接口15上的模块16可分离地连接。电动车辆2的电系统1并且尤其车载电网3、4和5自然能够具有其它组件和部件，或者连接其它组件或部件，如通过虚线所表明的那样。
设置用于与接口15连接的模块16的一个实施例在图2中的示意图中示出。模块16具有连接元件17，所述连接元件当前构成为插座以与接口15中的一个接合。模块16此外具有电装置，即60V的电池18，所述电池为了经由供给线路19将电能输送到功率车载电网3中而与连接元件17连接。替选地，模块16尤其能够构成为充电桩或者充电设备，也就是说，构成有相应的电源。
接口15和连接元件17构成为机械地彼此匹配的插接连接器。特别地，连接元件17能够具有电动马达驱动的锁止器(在图2中未示出)，所述锁止器接合到设置在接口15中的弓形件(在图2中未示出)中，以进行闭锁。
连接元件17的示意性的视图在图3中示出。如可从图3中可见，连接元件17具有总共三个接触元件30，以便将模块16与功率车载电网3(+60V，-120V，GND)电流连接。
连接元件17具有集成的第一开关单元20，借助于所述第一开关单元能够对+60V的供给线路19进而电池18与功率车载电网3之间的连接进行开关。设有第二开关单元21，以便以可开关的方式将功率车载电网3的-120V的线路与模块16连接。如所示出的那样，该连接在当前的具有60V电池18的“电池模块”16中未被使用，当然该连接能够在具有相应的例如用于给车辆电池7快速充电的“充电模块”的情况下使用。接地线路(GND)未被接通。
开关单元20和21当前构成有MOSFET开关并且经由微处理器-模块控制装置23控制，所述微处理器-模块控制装置经由无线的近场连接与CAN总线系统4连接。对此，在模块侧设有第二NFC装置104，所述第二NFC装置经由近场连接根据ISO14443在13.56MHz下与车辆侧的第一NFC装置43(在图3中未示出)接触。
车辆侧的NFC装置43与接口15集成地构成，如接下来仍将详细阐述。NFC装置43、104此外用于传输能量，即用于将辅助车载电网5与模块16或模块侧的辅助模块电网(在图3中未示出)连接，并且用于给模块控制装置23和电动马达114(同样未在图3中示出)供给大约20W的能量。
接口15和连接元件17由此用于将模块16与功率车载电网3(能传导地)电流连接，而CAN总线系统4和辅助车载电网5与模块16和模块控制装置23电气隔离。
设有探测器27，以便测量供给线路19上的电压从而测量通过电池18提供的电压并且将相应的测量值提供给模块控制装置23。
此外，设有监控单元28，所述监控单元监控模块16和功率车载电网3之间的最大允许的电流以及监控最大所允许的电压，使得例如在短路的情况下电池18能够安全地与车辆2的电系统1分离。对此，监控单元28定期地将相应的测量值传送给模块控制装置23，所述模块控制装置相应地操作开关单元20和21。
在当前的实例中，不应超出供给线路19和功率车载电网3之间的100A的电流。
监控单元28、开关单元20、21和探测器27自然经由适当的通信线路(未示出)与模块控制装置23连接并且必要时与该模块控制装置以集成在电子单元中的方式构成。
附加地，设有电动马达114(未在图3中示出)，所述电动马达驱动之前描述过的锁止器(同样未示出)。电动马达114由模块控制装置23控制并且经由NFC装置104供给电能，如一开始所提及。
模块化的车辆2的电系统1与所连接的模块16的一个实施例在图4中示出。当内部的车辆电池7耗尽或者应提高车辆的有效距离时，例如于是能够需要连接附加的电池18。使用者对此将模块16连接到接口15上，据此控制装置9和模块控制装置23在兼容性模式中彼此经由CAN总线4和这两个NFC装置43、104通信，以便一方面检查用于连接模块16的授权，并且另一方面在将模块的电池与功率车载电网3连接和闭锁之前检查模块16的兼容性并且更确切地说检查模块16的电池18的兼容性。
接下来参考根据图5的实施例来阐述在将模块16与接口15连接中的方法，所述实施例根据流程图描述各个步骤。
根据步骤50，首先通过使用者将模块16的连接元件17与接口15中的一个连接。开关单元20和21在该状态中首先是打开的，使得电池18不与功率车载电网3连接。当然，连接元件17用于将监控单元28与功率车载电网3连接。
一旦监控单元28确定功率车载电网3上的电压，那么该监控单元将信号发给模块控制装置23，所述模块控制装置在步骤51中关于在供给线路19上的当前的电池电压询问探测器27。此外，模块控制装置23并行地从内部的存储器中确定多个验证参数，所述验证参数在类型和制造商方面表征模块16。在步骤52中，模块控制装置23经由这两个NFC装置43、104并且相应地经由CAN总线系统4将验证信号发送给控制装置9。验证信号在当前的实例中包含下述信息：
制造商ID：005
类型ID：125
电池电压：49.5V
在此，制造商ID对应于模块的特定的、相应与ID相关联的制造商。类型ID对应于功能“能量源-电池”。
控制装置9在步骤53中接收验证信号并且从保存在存储器13中的数据库中询问车辆的兼容性参数。在当前的实例中，数据库包括下述参数：
所允许的制造商：002-008，057，062，118-255
所允许的模块类型：014-042，48，87，125，144
最大电压功率车载电网(低的电压水平)：60.0V
最小电压功率车载电网(低的电压水平)：30.0V
控制装置9在步骤54中首先将包含在验证信号中的参数与从数据库中获得的兼容性参数进行比较。如从之前的表中所得出的那样，模块16基本上与车辆兼容并且被授权进行连接。控制装置9根据步骤55将激活信号发送给模块控制装置23，所述模块控制装置在步骤56中控制锁止器的电动马达114并且将模块16锁在车辆上。相应地，控制装置9在步骤57中紧接着关于功率车载电网3的当前的电压询问测量单元14。
需要在步骤57中询问测量单元14，因为车辆也具有内部的车辆电池7从而电池7的电压应当仅不显著地与电池18的电压不同。在当前的实例中，功率车载电网3上的电压为49.5V。
控制装置9在步骤58中将该值与出自验证信号的电池电压比较，并且检查模块16的电池电压是否与功率车载电网3的电压偏差不超过±0.05V。
因为在当前的实例中是这种情况，所以控制装置9在步骤59中将第二激活信号发送给与模块控制装置23连接的开关单元20和21，对此供给线路19从而电池18与功率车载电网3连接。兼容性检查或“兼容性模式”在步骤60中终止。
通过绿色的指示灯(参见图8)，例如LED，向使用者显示连接成功，所述指示灯设置在连接元件17中。否则，连接元件17中的红色的指示灯(参见图8)示出：模块16与车辆的连接由于缺少兼容性而是不可行的。在这种情况下，再次操作锁止器的电动马达114(均未示出)，以便将模块16与接口15解锁。
在运行期间，监控单元28保持工作。如果超出电流或电压的预设的最大值，那么监控单元28将信号发送给模块控制装置23，使得开关单元20将电池18和车辆的电系统1之间的连接分离，以便避免损坏。
自然，本发明不受限于如下应用情况，其中模块16与车辆2连接。也可以考虑第一模块、例如充电站或充电单元和第二模块、例如可再次充电的模块与蓄电池连接。
图6示出车辆侧的接口15连同相应的模块侧的连接元件17的另一实施例。在当前的实例中，模块16是具有电网端子(未示出)的充电模块。充电模块具有电源(同样未示出)，所述电源提供多个电压，即-120V的DC、+60V的DC，以一方面用于与功率车载电网3连接，以及提供+12V的DC以用于无线地与辅助车载电网5无线地连接。模块侧的+12V的DC线路在下文中也称为“辅助模块电网”(Module auxiliary power supply)。
如所示出的那样，连接元件17具有三个接触销101、102、103以建立模块16和功率车载电网3之间的连接，所述接触销设置在构成为绝缘体的插座壳体100中。一开始已经探讨过的NFC装置104以被覆盖的方式设置在插座壳体100的下部区域中，如接下来仍参照图8详细阐述的那样。
如在图6的下部区域中所说明的示意性的线路图示出：如果插头15和插座17彼此连接，那么接触销101、102、103经由车辆侧的接口15的相应的插接接触部46、47、48将模块16与车辆1的功率车载电网3连接。接口15和连接元件17之间的这种连接是导电的，也就是说，是电流的连接。如一开始参考图3的实施例所探讨的那样，120V的DC连接可选地对应于相应的应用。而CAN总线系统4和辅助车载电网5的连接是无线的从而与模块16电气隔离。由此，尤其避免了在这些电网上的电流小时的接触问题。
对应于图3的实施例，连接元件17还具有模块控制装置23、第二NFC装置104和(未示出的)闭锁装置的电动马达114，所述模块控制装置、第二NFC装置和电动马达形成电子单元105。NFC装置104通过模块控制装置23控制以进行通信。一开始参考图3所探讨的探测器27、监控单元28以及开关单元20和21在图6至8中为了更好的概览未被示出，然而同样能够形成电子单元105的一部分。替选地，这些部件在模块16中也能够设置在连接元件17外部。所示出的模块侧的-120V的DC、+60V的DC以及+12V的DC线路与一开始所探讨的电源(未示出)连接，而模块侧的CAN低106和CAN高107线路用于将车辆2与中央的数据检测设备(未示出)连接，以便结算充电过程或者收集诊断或使用信息。然而CAN总线线路106、107是可选的。
接口15的部分剖视的立体视图与示意性的线路图在图7中示出。为了更好的概览，接口15的电插接接接触部46、47、48在图7中未示出。
在图7中示出的接口15构成为可闭锁的插头。所述接口具有在附图中为了更好的示出而透视地示出的壳体33，例如呈优选5mm厚的钢绳形式的柔性的连接机构34通入所述壳体中。连接机构34固定在闭锁机构35上。闭锁机构35构成为闭合环绕的钢弓形件并且部分地在接口15的与连接机构34相对置的一侧上从壳体33伸出，使得在壳体33外部构成有基本上C形的闭合的弓形件30，所述弓形件设有横向于插接方向穿通的开口36。
CAN总线系统4和辅助车载电网5的线路平行于连接机构34伸展(线路横截面AWG24，电缆总共12mm)。这些线路在壳体33中经由连接器46与另一电子单元41连接，所述电子单元具有第一NFC装置43和微处理器42(这两者均未在图7的下部部分中示出)，所述第一NFC装置具有NFC线圈45。微处理器42在此控制NFC装置43并且必要时控制其它设置在接口中的测量单元。
NFC线圈45用于无线的通信以及传输电能并且尤其用于将辅助车载电网5与辅助模块电网连接，也就是说，至少与充电模块的电源连接。NFC线圈45设置为，使得其线圈轴线横向于插接方向设置。
在此未示出的、至功率车载电网3的连接自然能够以相同的方式平行于连接机构34伸展。
图8在分解视图中示出之前所阐述的连接元件17的细节连同示出之前所阐述的接口15。如一开始已经阐述的那样，连接元件17具有：壳体100；例如呈6mm的销形式的接触销101、102、103；第二NFC装置104以及闭锁机构105。
NFC装置104平行于插接方向定向从而在接口15被插入时平行于接口15的电子单元41定向。所述NFC装置具有在附图中未示出的NFC线圈，所述NFC线圈的线圈轴线在所提及的情况中平行于接口15的NFC线圈45的线圈轴线定向并且最好与该线圈轴线重合。设置在NFC装置104的前侧上的LED表明相应的连接状态，如这一开始已经探讨过。
接触销101、102、103容纳在壳体100中并且一方面在接口15被插入时接触其相应的插接接触部46、47、48。经由接触销101、102、103和所属的插接接触部46、47、48从功率车载电网3处进行能量传输/传输至功率车载电网3，例如以对车辆电池7充电。如在图8中所示出，功率车载电网3的导体自然具有比CAN总线系统4和辅助车载电网5的导体更大的横截面。
连接元件17的闭锁机构105具有借助于闭锁马达114可以旋转的方式定位的锁止器元件107。该锁止器元件构成用于与接口15的闭锁机构35共同作用并且具有锁止器凸轮108，所述锁止器凸轮在相应径向定位时接合到弓形件30的在闭锁机构35中构成的凹槽36中并且闭锁插入到连接元件17中的接口15。
之前所阐述的实施例允许大量的改变或者补充。例如可以考虑的是：
-控制单元9以与操作单元8和/或马达控制装置12集成的方式构成，
-开关单元20、21在车辆侧或者在充电单元的一侧上构成，
-开关单元20、21以与接口15集成的方式构成，
-开关单元20、21设置在模块16中，
-在车辆的电系统1中或者在充电单元中设置有仅一个或者多于两个的用于与相应的模块16连接的接口15，
-内部的车辆电池7经由连接元件17可分离地与接口15中的一个连接，
-CAN总线系统4补充于或者替选于所示出的电信号线路包括光学的信号线路和/或无线的信号路线，
-指示灯或LED替代设置在连接元件17中而设置在车辆侧或者设置在充电单元中，
-功率车载电网3仅一个电压水平，
-接口15和连接元件17构成有与所示出的三个接触部101、102、103或46、47、48相比更多或更少的接触部，
-开关单元20构成用于分开地开关馈送线路和充电线路，所述馈送线路和充电线路设置在模块16和功率车载电网3之间，
-控制装置9构成用于，将如下电压水平与功率车载电网3连接，所述电压水平对应于功率车载电网3上的电压(当前的电压和/或额定电压)，
-附加地设有闭锁的自动脱开，以便当在沿着插接连接的轴向方向拉动时超出最大的安全保持力的情况下避免部件损坏，
-在接口15和/或连接元件17上设置预定断裂部位，所述预定断裂部位在超过预设的、垂直的安全保持力时，也就是说，在超过沿着垂直于插接连接的轴向方向的方向上的安全保持力时，将所有的接触部从而也将车辆2和模块16彼此分开，和/或
-模块16设计为无源的部件，即例如构成为延长线缆或者桥接线缆，并且除了连接元件17外还具有另一插接连接器或者接口15，以用于与另一模块连接。
在权利要求和说明书中使用的术语“具有”或者“包括”不排除其它特征的存在。不定冠词的使用也不排除多个。在不同的从属权利要求中或者不同的实施例中的各个特征的单纯列举不表示：这些特征的组合不能够根据本发明在有利的实施例中使用。相反，能够考虑大量的组合。附图标记的使用不能够理解为是限制性的。

Claims (15)

1.一种模块化的车辆系统，所述车辆系统具有电动车辆(2)和能够借助于插接连接与所述电动车辆(2)连接的模块(16)，其中所述电动车辆(2)至少具有：
-用于给所述电动车辆(2)的电驱动单元(6)供给能量的功率车载电网(3)，
-用于与所述模块(16)通信的控制装置(9)，和
-与所述功率车载电网(3)和所述控制装置(9)连接的接口(15)，所述接口用于与所述模块(16)连接，所述接口(15)形成所述插接连接的第一元件，
其中所述模块(16)至少具有：
-电装置，
-用于与所述电动车辆(2)的所述控制装置(9)通信的模块控制装置(23)，和
-与所述电装置和所述模块控制装置(23)连接的连接元件(17)，所述连接元件形成所述插接连接的第二元件，
其中
-所述电动车辆(2)的所述接口(15)能够以能分离的方式与所述模块(16)的所述连接元件(17)连接，以便将所述模块(16)的所述电装置与所述电动车辆(2)的所述功率车载电网(3)连接，并且其中
-所述接口(15)具有第一NFC装置(43)，并且所述连接元件(17)具有第二NFC装置(104)，所述第一NFC装置和所述第二NFC装置构成用于彼此进行近场通信，以便将所述电动车辆(2)的所述控制装置(9)与所述模块控制装置(23)连接。
2.根据权利要求1所述的模块化的车辆系统，其中所述NFC装置(43，104)附加地构成用于传输能量，尤其用于给所述电动车辆(2)的所述控制装置(9)和/或所述模块控制装置(23)供给电能。
3.根据权利要求2所述的模块化的车辆系统，其中所述电动车辆(2)还具有辅助车载电网(5)，所述模块具有辅助模块电网并且所述NFC装置(43，104)构成用于在辅助车载电网(5)和辅助模块电网之间传输能量。
4.根据上述权利要求中任一项所述的模块化的车辆系统，其中所述第一NFC装置(43)和所述第二NFC装置(104)分别具有NFC线圈(45)，所述NFC线圈的线圈轴线与插接方向正交并且在接口(15)和连接元件(17)正常连接时彼此平行地设置。
5.根据权利要求4所述的模块化的车辆系统，其中所述第一NFC装置(43)和所述第二NFC装置(104)构成为，使得所述第一NFC装置的和所述第二NFC装置的线圈轴线在所述插接连接正常连接时基本上完全重合。
6.根据上述权利要求中任一项所述的模块化的车辆系统，其中在所述接口(15)上设置有第一闭锁机构(35)，并且在所述连接元件(17)上设置有第二闭锁机构(105)，所述第二闭锁机构构成为与所述第一闭锁机构(35)接合。
7.根据权利要求6所述的模块化的车辆系统，其中在所述第一闭锁机构和/或所述第二闭锁机构(35，105)上设置有能电操作的闭锁驱动器，所述闭锁驱动器设计用于：使所述闭锁机构(35，105)中的至少一个闭锁机构在自由位置和闭锁位置之间运动。
8.根据权利要求6或7所述的模块化的车辆系统，其中所述模块控制装置(23)构成用于：在所述连接元件(17)与所述接口(15)连接时将验证信号发送给所述控制装置(9)，并且所述控制装置(9)构成用于：接收所述验证信号，与至少一个兼容性参数比较，并且在所述验证信号与所述兼容性参数一致时将激活信号发送给至少一个开关单元(20，21)，以便将所述电装置与所述功率车载电网(3)连接，并且将激活信号发送给至少一个所述闭锁驱动器，以便将所述连接元件(17)与所述接口(15)闭锁。
9.根据上述权利要求中任一项所述的模块化的车辆系统，其中接口(15)和连接元件(17)构成用于将所述模块(16)的所述电装置与所述电动车辆(2)的所述功率车载电网(3)在多个电压水平上电流连接。
10.根据上述权利要求中任一项所述的模块化的车辆系统，其中所述第一NFC装置(43)和/或所述第二NFC装置(104)具有NFC控制装置，所述NFC控制装置构成用于与所述控制装置(9)或所述模块控制装置(23)通信。
11.根据权利要求10所述的模块化的车辆系统，其中所述NFC控制装置是能够逻辑寻址的。
12.根据上述权利要求中任一项所述的模块化的车辆系统，其中在所述接口(15)和所述电动车辆(2)之间和/或在所述连接元件(17)和所述模块(16)之间设置有柔性的连接机构(34)。
13.一种电动车辆(2)，所述电动车辆能够与模块(16)连接，其中所述电动车辆(2)至少具有：
-用于给所述电动车辆(2)的电驱动单元(6)供给能量的功率车载电网(3)，
-用于与所述模块(16)通信的控制装置(9)，和
-与所述功率车载电网(3)连接的接口(15)，所述接口用于能分离地与所述模块(16)连接，其中
-所述接口(15)具有NFC装置(43)，所述NFC装置构成用于与所述模块(16)的另一NFC装置(104)近场通信。
14.一种用于与电动车辆(2)连接的模块(16)，其中所述模块(16)具有：
-电装置，
-模块控制装置(23)，所述模块控制装置用于与所述电动车辆(2)的控制装置(9)通信，和
-与所述电装置连接的连接元件(17)，所述连接元件用于能分离地与所述电动车辆(2)的接口(15)连接，
其中
-所述连接元件(17)具有NFC装置(104)，所述NFC装置构成用于与所述电动车辆(2)的另一NFC装置(43)近场通信。
15.一种用于将电动车辆(2)与模块(16)连接的方法，其中所述电动车辆(2)具有：功率车载电网(3)，所述功率车载电网用于给所述电动车辆(2)的电驱动单元(6)供给能量；与所述功率车载电网(3)连接的接口(15)，所述接口用于与模块(16)连接；和控制装置(9)，所述控制装置用于与所述模块(16)通信，并且其中所述模块(16)具有：电装置，所述电装置用于与所述电动车辆(2)的所述功率车载电网(3)连接；能够与所述电动车辆(2)的所述接口(15)能分离地连接的连接元件(17)；和模块控制装置(23)，所述模块控制装置用于与所述电动车辆(2)的所述控制装置(9)通信，其中接口(15)和连接元件(17)构成为彼此无线地近场通信，使得在接口(15)和连接元件(17)连接之后，所述模块控制装置(23)和所述电动车辆(2)的所述控制装置(9)经由所述接口(15)和所述连接元件(17)彼此无线通信。
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