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OUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2021-0146095 , eingereicht am 28. Oktober 2021, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Anmeldung ist.
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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ladetechnologie, welche von einem Infotainmentsystem für ein Fahrzeug unter Verwendung verschiedener Typen von USB-Vorrichtungen als ein Zwischenmedium durchgeführt wird.
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2. Diskussion des Standes der Technik
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In jüngerer Zeit auf den Markt gebrachte Fahrzeuge weisen im Wesentlichen ein fahrzeuginternes Infotainmentsystem (IVI) auf. Zusätzlich zu einer Audiofunktion, einer Videofunktion und einer Navigationsfunktion kann ein derartiges Infotainmentsystem ferner eine Ladefunktion für eine externe Vorrichtung bereitstellen.
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Um eine Ladefunktion einer externen Vorrichtung bereitzustellen, kann das Infotainmentsystem über eine als Gender dienende USB-Vorrichtung mit einer externen Vorrichtung verbunden werden. Das heißt, dass eine in der externen Vorrichtung eingebaute Batterie mit Strom geladen werden kann, der von dem Infotainmentsystem über ein Zwischenmedium wie eine USB-Vorrichtung zugeführt wird.
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Eine als Gender wirkende USB-Vorrichtung weist keine Ladefunktion auf und dient lediglich dazu, von dem Infotainmentsystem gelieferten Strom und das Laden betreffende Daten umzuleiten.
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Das Infotainmentsystem und die USB-Vorrichtung sind durch ein USB-Kabel verbunden, und es ist aufgrund des durch das USB-Kabel verursachten Spannungsabfalls schwierig, mehr als 3 Ampere (A) schnell zu laden.
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Darüber hinaus sind die externe Vorrichtung und die USB-Vorrichtung zum Laden der externen Vorrichtung meist durch ein USB-Typ-C-Ladekabel verbunden. Dementsprechend ist die USB-Vorrichtung mit einem USB-Typ-C-Konnektor ausgestattet, der mit dem USB-Typ-C-Ladekabel verbindbar ist. Der USB-Typ-C-Konnektor erfüllt jedoch nicht einen Ladestromstandard von 3 Ampere (A) oder mehr für das schnelle Laden.
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ÜBERBLICK
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Bereitstellen eines fahrzeuginternen Infotainmentsystems, das ungeachtet eines Konnektortyps einer USB-Vorrichtung mit verschiedenen Typen von USB-Vorrichtungen verbindbar ist, um das von einem Nutzer gewünschte schnelle oder langsame Laden bereitzustellen, und ein Verfahren zum Verbinden verschiedener Typen von USB-Vorrichtungen mit dem Infotainmentsystem.
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Zur Erzielung dieser und weiterer Vorteile und entsprechend dem Zweck der Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, wird ein Ladeverfahren bereitgestellt, das von einem fahrzeuginternen Infotainmentsystem (IVI) durchgeführt wird, welches eine USB-Ladeeinheit, die internen Strom zum langsamen Laden über ein USB-Kabel an eine USB-Vorrichtung liefert, und eine Schalteinheit aufweist, die externen Strom zum schnellen Laden über das USB-Kabel an die USB-Vorrichtung liefert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen, durch eine in dem IVI-System enthaltene Mikrocontrollereinheit, eines USB-Konnektortyps der USB-Vorrichtung gemäß einem von der USB-Vorrichtung her empfangenen Konnektoridentifizierungssignal; und Steuern, durch die Mikrocontrollereinheit, eines Betriebs der USB-Ladeeinheit und der Schalteinheit, um den internen Strom oder den externen Strom entsprechend einem Ergebnis der Bestimmung des USB-Konnektortyps über das USB-Kabel an die USB-Vorrichtung zu übertragen.
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Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein fahrzeuginternes Infotainmentsystem (IVI) bereitgestellt, welches aufweist: eine USB-Ladeeinheit, die internen Strom zum langsamen Laden ausgibt; eine Schalteinheit, die externen Strom zum schnellen Laden ausgibt; und eine Mikrocontrollereinheit, die einen USB-Konnektortyp einer USB-Vorrichtung gemäß einem von der USB-Vorrichtung her über das USB-Kabel empfangenen Konnektoridentifizierungssignal bestimmt und einen Betrieb der USB-Ladeeinheit und der Schalteinheit steuert, um den internen Strom oder den externen Strom entsprechend einem Ergebnis der Bestimmung des USB-Konnektortyps über das USB-Kabel an die USB-Vorrichtung zu übertragen.
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Wenn der USB-Konnektortyp als ein USB-A-Typ (auch als USB Typ A bekannt) bestimmt wird, der das langsame Laden unterstützt, kann die USB-Ladeeinheit gemäß einem Aktivierungssignal der Mikrocontrollereinheit aktiviert werden, und die aktivierte USB-Ladeeinheit liefert den internen Strom an die USB-Vorrichtung über eine in dem USB-Kabel enthaltene Stromversorgungsleitung.
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Wenn der USB-Konnektortyp als ein USB-A-Typ bestimmt wird, der das langsame Laden unterstützt, kann die Schalteinheit eine Abschaltoperation gemäß einem Steuersignal der Mikrocontrollereinheit durchführen, um eine Verbindung zwischen dem externen Strom und der in dem USB-Kabel enthaltenen Stromversorgungsleitung zu unterbrechen.
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Wenn der USB-Konnektortyp als ein USB-C-Typ (auch als USB Typ C bekannt) bestimmt wird, der das schnelle Laden unterstützt, kann die USB-Ladeeinheit gemäß einem Deaktivierungssignal der Mikrocontrollereinheit deaktiviert werden, und ein Betriebsmodus der deaktivierten USB-Ladeeinheit kann auf einen Bypassmodus umgeschaltet werden, in welchem kein Ladevorgang durchgeführt wird.
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Wenn der USB-Konnektortyp als ein USB-C-Typ bestimmt wird, der das schnelle Laden unterstützt, kann die Schalteinheit eine Einschaltoperation gemäß einem Steuersignal der Mikrocontrollereinheit durchführen, um den externen Strom an die in dem USB-Kabel enthaltenen Stromversorgungsleitung zu übertragen.
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Das IVI-System kann ferner aufweisen: einen über das USB-Kabel mit der USB-Vorrichtung verbundenen Konnektor; und eine ideale Diode, die einen positiven Anschluss, der mit der USB-Ladeeinheit verbunden ist, und einen negativen Anschluss aufweist, der mit dem Konnektor verbunden ist, wobei, wenn der von der Schalteinheit ausgegebene externe Strom an eine Stromversorgungsleitung geliefert wird, welche den negativen Anschluss mit dem Konnektor unter Steuerung durch die Mikrocontrollereinheit verbindet, die ideale Diode dazu dienen kann, einen zu der USB-Ladeeinheit fließenden Strom abzuschalten, um eine Beschädigung der USB-Ladeeinheit durch den externen Strom zu verhindern.
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Das IVI-System kann ferner aufweisen: einen Stromsensor, der einen in einer in dem USB-Kabel enthaltenen Stromversorgungsleitung fließenden Stromwert erfasst, wobei die Mikrocontrollereinheit einen Konnektorverbindungszustand zwischen einem Konnektor der USB-Vorrichtung anhand des USB-Kabels und einem Konnektor des Infotainmentsystems anhand des Stromwerts diagnostizieren kann.
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Das USB-Kabel kann ein USB 2.0-Kabel sein.
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Es ist zu verstehen, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd sind und dazu dienen, die Erfindung in der beanspruchten Form weiter zu erläutern.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Gesamtsystems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Gesamtsystems nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ladeverfahrens, das von einem fahrzeuginternen Infotainmentsystem unter Verwendung verschiedener Typen von USB-Vorrichtungen als einem Zwischenmedium durchgeführt wird, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen detailliert beschrieben, so dass ein Fachmann diese leicht ausführen kann. Diese vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgebildet sein und sollte nicht als auf die vorliegend dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt werden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen ausgebildet sein und sollte nicht als auf die vorliegend dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt ausgelegt werden. In den zugehörigen Zeichnungen ist ein Bereich, der für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung irrelevant ist, aus Gründen der Klarheit weggelassen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgängig auf gleiche Elemente. Bei der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen können, obwohl Elemente unter derselben Bezeichnung angeführt werden, die auf die Elemente bezogenen Bezugszeichen geändert sein, und die Bezugszeichen werden lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung angeführt. Es sollte keine Auslegung dahingehend erfolgen, dass Konzepte, Merkmale, Funktionen, oder Effekte von Elementen durch Bezugszeichen eingeschränkt sind.
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1 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Gesamtsystems nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezug nehmend auf 1, weist ein Gesamtsystem 300 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein fahrzeuginternes Infotainmentsystem 100 (nachfolgend als „Infotainmentsystem“ bezeichnet) und eine USB-Vorrichtung 200 auf.
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Das Infotainment 100 ist ein System, das in einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs eingebaut ist und als „Audio-, Video-, Navigationseinheit (AVN)“ oder „Haupteinheit“ bezeichnet werden kann.
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Das Infotainmentsystem 100 stellt zusätzlich zu einer Audiofunktion, einer Videofunktion, und einer Navigationsfunktion eine Betriebsfunktion in Bezug auf das Fahren des Fahrzeugs und eine Ladefunktion bereit, und die vorliegende Erfindung ist unter den von dem Infotainmentsystem 100 bereitgestellten Funktionen auf die Ladefunktion gerichtet.
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Die USB-Vorrichtung 200 kann als eine Art von USB-Gender bezeichnet werden, das eine externe Vorrichtung wie ein Smartphone mit dem fahrzeuginternen Infotainmentsystem 100 verbindet. Die USB-Vorrichtung 200 überträgt Ladestrom, der von dem Infotainmentsystem 100 geliefert wird, an eine externe Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone).
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Die USB-Vorrichtung 200 unterstützt schnelles Laden oder langsames Laden entsprechend einem mit einer externen Vorrichtung verbundenen Konnektortyp. Wenn zum Beispiel der USB-Konnektortyp ein USB-A-Typ (auch als USB Typ A bekannt) ist, unterstützt die USB-Vorrichtung 200 langsames Laden, und wenn der USB-Konnektortyp ein USB-C-Typ (auch als USB Typ C bekannt) ist, unterstützt die USB-Vorrichtung 200 schnelles Laden.
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Das Infotainmentsystem 100 kann ohne Änderung des Designs wahlweise das schnelle Laden oder das langsame Laden unterstützen. Das heißt, dass, ungeachtet eines Konnektortyps (eines mit einer externen Vorrichtung verbundenen Konnektortyps) der USB-Vorrichtung 200, sowohl das schnelle Laden als auch das langsame Laden unterstützt werden kann.
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Zu diesem Zweck kann das Infotainmentsystem 100 eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 110, eine Stromversorgungseinheit 120, eine USB-Wechseleinheit 130, eine ideale Diode 140, eine Schalteinheit 150, eine Mikrocontrollereinheit (MCU) 160, einen Stromsensor 170, und einen Konnektor 180 aufweisen.
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Die CPU 110 steuert und verwaltet einen Betrieb mindestens einer der peripheren Komponenten 120 bis 180. Zu diesem Zweck tauscht die CPU 110 Daten mit der mindestens einen Komponente aus und verarbeitet von der mindestens einen Komponente empfangene Daten.
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Die Stromversorgungseinheit 120 ist eine Vorrichtung, die Strom für das langsame Laden einer externen Vorrichtung (zum Beispiel eines Smartphones), die mit der USB-Vorrichtung 200 verbunden ist, über die USB-Vorrichtung 200 ausgibt und einen Strom von beispielsweise 5V für das langsame Laden ausgeben kann.
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Die USB-Ladeeinheit 130 wird entsprechend einem Aktivierungssignal (EA) oder einem Deaktivierungssignal (DA) der MCU 160 aktiviert oder deaktiviert.
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Wenn die USB-Ladeeinheit 130 aktiviert ist, überträgt die USB-Ladeeinheit 130 Strom (z.B. 5V Strom für langsames Laden), der von der Stromversorgungseinheit 120 geliefert wird, und überträgt gleichzeitig USB-Kommunikationsdaten (z. B. das Laden betreffende Daten), die von der CPU 110 über die USB-Vorrichtung 200 an eine (nicht dargestellte) mit dem USB-Konnektor 240 der USB-Vorrichtung 200 verbundene externe Vorrichtung übertragen werden. Hierbei kann die USB-Ladeeinheit 130 die USB-Kommunikationsdaten derart konfigurieren, dass diese Informationen bezüglich eines maximalen Ladestroms, der während des langsamen Ladens oder des schnellen Ladens bereitgestellt werden kann, enthalten, und die USB-Kommunikationsdaten an die externe Vorrichtung übertragen.
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Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann die USB-Vorrichtung 130 beispielsweise einen Stromwandler und eine Steuerung zum Steuern des Stromwandlers aufweisen.
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Der Stromwandler erhöht oder verringert unter Steuerung durch die Steuerung den von der Stromversorgungseinheit 120 ausgegebenen Strom für das langsame Laden. Die Steuerung dient dem Steuern des Stromwandlers, dem geeigneten Verarbeiten der von der CPU 110 übertragenen USB-Kommunikationsdaten, und dem Übertragen der verarbeiteten USB-Kommunikationsdaten an eine externe Vorrichtung über die USB-Vorrichtung 200. Hierbei konfiguriert die Steuerung die USB-Kommunikationsdaten derart, dass sie Informationen bezüglich des maximalen Ladestroms enthalten, und überträgt die USB-Kommunikationsdaten an die externe Vorrichtung über die USB-Vorrichtung 200, wodurch der externen Vorrichtung der maximale Ladestrom, den die USB-Ladeeinheit liefern kann, angegeben wird.
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Wenn die USB-Ladeeinheit 130 deaktiviert ist, führt die USB-Ladeeinheit 130 keinen Ladevorgang durch (beispielsweise einen langsamen Ladevorgang) und umgeht das Laden betreffende Daten, welche sie mit der USB-Vorrichtung 200 oder einer mit dem USB-Konnektor 240 der USB-Vorrichtung 200 verbundenen externen Vorrichtung ausgetauscht hat. Das heißt, dass die deaktivierte USB-Ladeeinheit 130 in einem Bypassmodus arbeitet.
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Die ideale Diode 140 ist eine Halbleitervorrichtung, die zwischen der USB-Ladeeinheit 130 und dem Konnektor 180 verbunden ist. Eine positive Elektrode der idealen Diode 140 ist mit der USB-Ladeeinheit 130 verbunden, und eine negative Elektrode der idealen Diode 140 ist mit dem Konnektor 180 verbunden.
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Wenn eine Vorwärtsspannung an beide Enden der idealen Diode 140 angelegt wird, fließt Strom von der positiven Elektrode zu der negativen Elektrode ohne einen Spannungsabfall, und umgekehrt fließt kein Strom, wenn eine Sperrspannung an beide Enden angelegt wird. Das heißt, wenn von der USB-Ladeeinheit 130 ausgegebener Strom für langsames Laden an die positive Elektrode der idealen Diode 140 angelegt wird, wird Strom für langsames Laden an den Konnektor 180 ohne einen Spannungsabfall übertragen.
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Wenn ein externer Strom, der größer als der Strom für langsames Laden ist, an die negative Elektrode der idealen Diode 140 angelegt wird, fließt kein Strom, und somit wird eine Beschädigung der USB-Ladeeinheit 130 durch eine Überspannung entsprechend dem externen Strom verhindert. Der externe Strom kann ein während des schnellen Ladens verwendeter Strom sein und beispielsweise ein 12V Strom sein.
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Die ideale Diode 140 kann durch ein en Feldeffekttransistor (FET) mit einer Körperdiode ersetzt werden, und der FET kann einen noch zu beschreibenden Schaltvorgang entsprechend einem Steuersignal der MCU 160 durchführen. Die ideale Diode 140 kann aus dem Design ausgelassen werden, wenn die USB-Ladeeinheit 130 in einem deaktivierten Zustand vor Überspannung geschützt werden kann.
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Die Schalteinheit 150 ist eine Vorrichtung, die von einer (nicht dargestellten) externen Stromvorrichtung angelegten externen Strom an eine Stromleitung anlegt, welche die negative Elektrode der idealen Diode 140 und den Konnektor 180 verbindet. Hierbei kann die externe Stromvorrichtung zum Beispiel eine Fahrzeugbatterie sein, die einen Strom von 12V liefert.
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Die Schalteinheit 150 führt einen Schaltvorgang (einen Einschaltvorgang oder einen Ausschaltvorgang) in Reaktion auf ein Steuersignal (EN: Aktivieren) 161 der MCU 160 durch. Entsprechend dem Schaltvorgang kann die Schalteinheit 150 den externen Strom für schnelles Laden an eine Stromleitung übertragen, welche die negative Elektrode der idealen Diode 140 und den Konnektor 180 verbindet.
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Da der externe Strom für das schnelle Laden von der idealen Diode 140 nicht an die USB-Ladeeinheit 130 übertragen wird, wird er an die USB-Vorrichtung 200 über ein USB-Kabel 50 übertragen, das später noch beschrieben wird.
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Die MCU 160 erzeugt ein Steuersignal (CS) zum Steuern eines zuvor beschriebenen Schaltvorgangs der Schalteinheit 150 gemäß einem von einer externen Vorrichtung her empfangenen Lademodussignal. Das Lademodussignal weist ein Schnelllademodussignal, das ein schnelles Laden angibt, und ein Langsamlademodussignal auf, das ein langsames Laden angibt.
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Wenn die MCU 160 ein Schnelllademodussignal von einer externen Vorrichtung empfängt, überträgt die MCU 160 ein Steuersignal EN an die Schalteinheit 150, um einen Einschaltvorgang der Schalteinheit 150 anzuweisen, und wenn die MCU 160 ein Langsamlademodussignal von der externen Vorrichtung empfängt, überträgt die MCU 160 ein Steuersignal EN an die Schalteinheit 150, um einen Ausschaltvorgang der Schalteinheit 150 anzuweisen.
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Die Schalteinheit 150 führt einen Einschaltvorgang entsprechend einem den Einschaltvorgang anweisenden Steuersignal CS der MCU 160 durch und überträgt einen externen Strom für schnelles Laden an eine Stromleitung, welche die negative Elektrode der idealen Diode 140 mit dem Konnektor 180 verbindet.
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Die Schalteinheit 150 beendet die Übertragung von externem Strom für schnelles Laden, indem sie einen Abschaltvorgang entsprechend dem den Abschaltvorgang anweisenden Steuersignal EN der MCU 160 durchführt. Wenn die Übertragung des externen Strom für schnelles Laden abgeschaltet ist, kann von der Stromversorgungseinheit 120 ausgegebener Strom für langsames Laden über die ideale Diode 140 und den Konnektor 180 an die USB-Vorrichtung 200 geliefert werden.
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Die externe Vorrichtung, welche das Lademodussignal liefert, kann ein mit einer Fahrzeugkarosserie oder einem Chassis verbundener Kabelbaum sein. In diesem Fall dient eine Fahrzeugkarosserie oder ein Chassis als Masse. In diesem Fall wird das Lademodussignal als ein Massesignal verwendet, und das Massesignal dient als ein Lademodussignal, das schnelles Laden anzeigt.
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In einem Zustand, in welchem die MCU 160 und der Kabelbaum nicht verbunden sind, überträgt die MCU 160 ein Steuersignal CS an die Schalteinheit 150, um einen Abschaltvorgang anzuweisen, wodurch die Übertragung eines externen Stroms für schnelles Laden beendet wird.
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Das Infotainmentsystem 100 führt ein schnelles Laden durch, wenn es über einen Kabelbaum mit der Fahrzeugkarosserie oder dem Chassis verbunden ist, und führt ein langsames Laden durch, wenn es nicht über einen Kabelbaum mit der Fahrzeugkarosserie oder dem Chassis verbunden ist.
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Die MCU 160 erzeugt ein Steuersignal CS zum Steuern eines zuvor beschriebenen Schaltvorgangs der Schalteinheit 150 gemäß einem von USB-Vorrichtung 200 her empfangenen Konnektoridentifizierungssignal. Das Konnektoridentifikationssignal ist ein Signal zum Identifizieren eines USB-Konnektortyps, der von der USB-Vorrichtung 200 unterstützt wird, und weist ein Konnektoridentifizierungssignal auf, das einen USB-A-Typ angibt, und ein Konnektoridentifizierungssignal, das einen USB-C-Typ angibt.
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Die USB-Vorrichtung 200 mit dem USB-A-Typ USB-Konnektor 240 unterstützt langsames Laden, und die USB-Vorrichtung 200 mit dem USB-C-Typ USB-Konnektor 240 unterstützt schnelles Laden.
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Die MCU 160 überträgt ein Steuersignal zum Anweisen eines Abschaltvorgangs an die Schalteinheit 150 entsprechend einem Konnektoridentifizierungssignal, das einen USB-A-Typ angibt, und überträgt ein Steuersignal zum Anweisen eines Einschaltvorgangs an die Schalteinheit 150 entsprechend einem Konnektoridentifizierungssignal, das einen USB-C-Typ angibt.
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Die MCU 160 erkennt Konnektortypinformationen (oder Ladetypinformationen) der USB-Vorrichtung 200 entsprechend dem von der USB-Vorrichtung 200 her empfangenen Konnektoridentifizierungssignal und überträgt die erkannten Konnektortypinformationen an die CPU 110.
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Die CPU 110 erzeugt USB-Kommunikationsdaten, um Konnektortypinformationen (oder Ladetypinformationen) von der MCU 160 aufzunehmen, und überträgt die erzeugten USB-Kommunikationsdaten an die USB-Ladeeinheit 130.
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Die USB-Ladeeinheit 130 konfiguriert die Daten, um ferner Maximal-Ladestrominformationen entsprechend Konnektortypinformationen (oder Ladetypinformationen) in den von der CPU 110 übertragenen USB-Kommunikationsdaten aufzunehmen, und überträgt diese sodann an eine externe Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone), das mit der USB-Vorrichtung 200 verbunden ist.
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Wenn die MCU 160 eine Situation erkennt, die entsprechend dem Konnektoridentifizierungssignal oder dem Lademodussignal ein schnelles Laden erfordert, überträgt die MCU 160 darüber hinaus ein Deaktivierungssignal DEN zum Umschalten eines Betriebsmodus der USB-Ladeeinheit 130 (oder einer Steuerung der USB-Ladeeinheit 130) in einen Bypassmodus an die USB-Ladeeinheit 130.
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Wenn die USB-Ladeeinheit 130 in den Bypassmodus geschaltet ist, dient die USB-Ladeeinheit 130 lediglich dem unveränderten Übertragen von Daten, welche von der noch zu beschreibenden USB-Ladevorrichtung 230 in der USB-Vorrichtung 200 übertragen werden, an die CPU 110. Das heißt, die in den Bypassmodus geschaltete USB-Ladeeinheit 130 führt weder eine Verarbeitung von Daten durch, die von der USB-Ladevorrichtung 230 in der USB-Vorrichtung 200 übertragen werden, noch eine das Laden betreffende Operation durch.
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Ein Grund für das Schalten der USB-Ladeeinheit 130 in den Bypassmodus ist das Verhindern einer Verschlechterung einer die USB-Ladeeinheit 130 und die USB-Ladeeinheit 230 in der USB-Vorrichtung 200 verbindenden Datenkommunikationsleitung 54 durch gegenseitige Interferenzen zwischen der USB-Ladeeinheit 130 und der USB-Ladeeinheit 230.
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Wenn der Konnektor 180 des Infotainmentsystems 100 und der Konnektor 210 der USB-Vorrichtung 200 verbunden sind, erfasst der Stromsensor 170 den Konnektorverbindungszustand. Zum Beispiel erfasst der Stromsensor 170 einen durch eine in dem USB-Kabel 50 enthaltene, noch zu beschreibende Stromversorgungsleitung 52 fließenden Stromwert, und überträgt den erfassten Wert an die MCU 160.
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Die MCU 160 kann den Konnektorverbindungszustand zwischen dem Infotainmentsystem 100 und der USB-Vorrichtung 200 basierend auf dem von dem Stromsensor 170 übertragenen, erfassten Wert diagnostizieren, und ein Diagnoseergebnis an den Benutzer liefern. Wenn der erfasste Wert beispielsweise geringer als ein Referenzwert ist, kann die MCU 160 den Konnektorverbindungszustand als einen abnormalen Zustand diagnostizieren, und im entgegengesetzten Fall kann die MCU 160 den Konnektorverbindungszustand als einen Normalzustand diagnostizieren. Das Diagnoseergebnis kann durch eine (nicht dargestellte) Displayvorrichtung angezeigt werden, die in dem Infotainmentsystem 100 vorgesehen ist.
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In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt die MCU 160 das Steuersignal CS und das Aktivierungs-/Deaktivierungssignal EA/DA zum Steuern des Schaltvorgangs der Schalteinheit 150 basierend auf dem Konnektoridentifizierungssignal oder dem Lademodussignal, jedoch kann die MCU 160 das Steuersignal CS und das Aktivierungs-/Deaktivierungssignal EA/DA auch entsprechend einer über die Displayvorrichtung erfolgenden Benutzereingabe erzeugen. In diesem Fall kann die Displayvorrichtung eine Eingabetaste zum Wählen des schnellen Ladens oder des langsamen Ladens aufweisen.
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Nachfolgend wird eine interne Konfiguration der USB-Vorrichtung 200 beschrieben.
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Die USB-Vorrichtung 200 weist einen Konnektor 210, eine Blindlast 220, eine USB-Ladeeinheit 230, und einen USB-Konnektor 240 auf.
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Der Konnektor 210 ist mit dem Konnektor 180 des Infotainmentsystems 100 durch ein USB-Kabel 50 verbunden. Hierbei kann das USB-Kabel 50 beispielsweise ein kostengünstiges USB 2.0-Kabel sein. In diesem Fall führen das Infotainmentsystem 100 und die USB-Vorrichtung 200 eine Datenkommunikation basierend auf einem USB 2.0-Kommunikationsverfahren durch.
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Die vorliegende Erfindung schafft daher einen Effekt des Unterstützens sowohl des langsamen Ladens als auch des schnellen Ladens unter Verwendung eines kostengünstigen USB 2.0-Kabels, ungeachtet der USB-Konnektorspezifikation der USB-Vorrichtung 200.
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Das USB-Kabel 50 weist eine Stromversorgungsleitung 50, eine Datenkommunikationsleitung 54, und eine Masseleitung 56 auf.
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Durch die Stromversorgungsleitung 50 kann das Infotainmentsystem 100 Strom für langsames Laden (beispielsweise 5V) oder Strom für schnelles Laden (beispielsweise 12V) an die USB-Vorrichtung 200 übertragen. Die Stromversorgungseinheit 120, die USB-Ladeeinheit 130, und die ideale Diode 140, die in dem Infotainmentsystem 100 enthalten sind, und die USB-Ladeeinheit 230, die in der USB-Vorrichtung 200 enthalten ist, sind durch die Stromversorgungsleitung 50 verbunden.
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Das Infotainmentsystem 100 und die USB-Ladeeinheit 230 können das Laden betreffende Daten über die Datenkommunikationsleitung 54 austauschen. Zum Beispiel kann die USB-Ladeeinheit 110 einen maximalen Ladestromwert an die USB-Ladeeinheit 230 über die Datenleitung 54 senden.
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Die CPU 110, die USB-Ladeeinheit 130, und die USB-Ladeeinheit 230 sind über die Datenkommunikationsleitung 54 verbunden.
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Darüber hinaus kann das USB-Kabel 50 ferner eine zusätzliche Leitung zum Übertragen des Konnektoridentifizierungssignals an die MCU 160 in dem Infotainmentsystem 100 aufweisen. Alternativ kann das Konnektoridentifizierungssignal an die MCU 160 über die Datenkommunikationsleitung 54 übertragen werden, wobei in diesem Fall das Design mit der zusätzlichen Leitung unnötig ist.
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Die Blindlast 220 ist mit einer Stromversorgungsleitung verbunden, welche den Konnektor 210 und die USB-Ladeeinheit 230 verbindet, und dient dem konstanten Verbrauch von durch die Stromversorgungsleitung fließendem Strom, um den Konnektorverbindungszustand zu diagnostizieren. Die Blindlast 220 kann beispielsweise ein Widerstand sein.
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Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann die USB-Ladevorrichtung 230 einen Stromwandler und eine Steuerung aufweisen.
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Der Stromwandler wandelt (erhöht oder verringert) Strom für langsames Laden oder Strom für schnelles Laden, der von dem Infotainmentsystem 100 über den Konnektor 210 geliefert wird, unter Steuerung durch die Steuerung um, und überträgt den umgewandelten Strom an eine externe Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone), die mit dem USB-Konnektor 240 verbunden ist.
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Die Steuerung steuert den Betrieb des Stromwandlers und tauscht gleichzeitig das Laden betreffende Daten (beispielsweise einen maximalen Ladestromwert, ein Konnektoridentifizierungssignal etc.) mit der CPU 100 oder der USB-Ladeeinheit 130, die in dem Infotainmentsystem 100 enthalten ist, aus und sendet die ausgetauschten Daten an eine mit dem USB-Konnektor 240 verbundene externe Vorrichtung.
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Der USB-Konnektor 240 ist ein Konnektor zum Verbinden der USB-Vorrichtung 200 und einer externen Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone), und kann vom USB A-Typ, der langsames Laden unterstützt, oder vom USB C-Typ sein, der schnelles Laden unterstützt.
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2 ist ein Blockdiagramm zur schematischen Darstellung einer Konfiguration eines Gesamtsystems nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezug nehmend auf 2, weist das Gesamtsystem nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Infotainmentsystem 100' und eine USB-Vorrichtung 200' auf.
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Das Infotainmentsystem 100' nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorstehenden Erfindung ist das gleiche wie das in 1 dargestellte Infotainmentsystem 100. Dementsprechend wird eine Beschreibung des Infotainmentsystems 100' nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorstehenden Erfindung durch die Beschreibung des in 1 dargestellten Infotainmentsystems 100 ersetzt.
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Die USB-Vorrichtung 200' nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich jedoch von der in 1 dargestellten USB-Vorrichtung 200 dahingehend, dass such kein solches Modul wie die in 1 dargestellte USB-Ladeeinheit 230 aufweist, sondern als Bypasstyp arbeitet.
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Da die als Bypasstyp arbeitende USB-Vorrichtung 200' keine spezielle Hardwarekomponente aufweist, ist die USB-Vorrichtung 200' von geringer Größe und kann als eine USB-Vorrichtung verwendet werden, die einen minimalen Raum in einem Fahrzeug einnimmt.
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Die MCU 160 erkennt einen USB-Konnektortyp der USB-Vorrichtung 200' anhand einer beliebigen Information unter einem Konnektoridentifizierungssignal, das von der als Bypasstyp arbeitenden USB-Vorrichtung 200' her empfangen wird, einem von einem Kabelbaum her empfangenen Lademodussignal, und einer Benutzereingabe.
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Die MCU 160 steuert den Schaltvorgang der Schalteinheit 150 und aktiviert oder deaktiviert gleichzeitig die USB-Ladeeinheit 130 entsprechend dem erkannten USB-Konnektortyp.
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Darüber hinaus konfiguriert die MCU 160 den erkannten USB-Konnektortyp als USB-Konnektortypinformation und sendet die USB-Konnektortypinformation an die CPU 110, und die CPU 110 sendet einen maximalen Stromwert, der während des langsamen Ladens oder des schnellen Ladens geliefert werden kann, an eine externe Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone), die mit dem USB-Konnektor der USB-Vorrichtung 200' verbunden ist.
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Selbst wenn das Infotainment 100' nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit der als Bypasstyp arbeitenden USB-Vorrichtung 200' verbunden ist, kann langsames Laden oder schnelles Laden frei gewählt werden, um ein Laden der mit der USB-Vorrichtung 200' verbundenen externen Vorrichtung (beispielsweise eines Smartphones) durchzuführen.
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3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ladeverfahrens, das von dem fahrzeuginternen Infotainmentsystem unter Verwendung verschiedener Typen von USB-Vorrichtungen als einem Zwischenmedium durchgeführt wird, nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bezug nehmend auf 3 werden im Schritt S310 der Konnektor 180 des fahrzeuginternen Infotainmentsystems 100 und der Konnektor 210 der USB-Vorrichtung 200 durch das USB-Kabel 50 verbunden.
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Anschließend bestimmt im Schritt S320 die MCU 160 einen USB-Konnektortyp des in der USB-Vorrichtung 200 enthaltenen USB-Konnektors 240 entsprechend dem von der USB-Vorrichtung 200 her über das USB-Kabel 50 empfangenen Konnektoridentifizierungssignal.
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Danach steuert im Schritt S330 die MCU 160 den Betrieb der USB-Ladeeinheit 130 und der Schalteinheit 150, um den internen Strom oder den externen Strom über das USB-Kabel 50 entsprechend dem Ergebnis der Bestimmung des USB-Konnektortyps an die USB-Vorrichtung 200 zu übertragen.
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In einem Ausführungsbeispiel können nach dem Schritt S330, wenn der USB-Konnektortyp als ein das langsame Laden unterstützender USB A-Typ bestimmt wird, ferner ein Schritt des Aktivierens der USB-Ladeeinheit 130 unter Steuerung durch die MCU 160 und ein Schritt des Übertragens des internen Stroms von der aktivierten USB-Ladeeinheit 130 an die USB-Vorrichtung 200 über die in dem USB-Kabel 50 enthaltene Stromversorgungsleitung 52 durchgeführt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel können vor oder nach dem Schritt des Steuerns des Betriebs der USB-Ladeeinheit 130 und der Schalteinheit 150, wenn der USB-Konnektortyp als ein das schnelle Laden unterstützender USB C-Typ bestimmt wird, ferner ein Schritt des Deaktivierens der USB-Ladeeinheit 130 unter Steuerung durch die MCU und ein Schritt des Durchführens einer Einschaltoperation der Schalteinheit 150 unter Steuerung durch die MCU 160 durchgeführt werden, um den externen Strom über die in dem USB-Kabel 50 enthaltene Stromversorgungsleitung 52 an die USB-Vorrichtung 200 zu übertragen.
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In einem Ausführungsbeispiel kann der Schritt des Deaktivierens der USB-Ladeeinheit unter Steuerung durch die Mikrocontrollereinheit das Schalten eines Betriebsmodus der USB-Ladeeinheit in einen Bypassmodus aufweisen, in welchem kein Ladevorgang durchgeführt wird.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das fahrzeuginterne Infotainmentsystem ferner eine Zentralverarbeitungseinheit auf, und es können ferner ein Schritt des durch die MCU erfolgenden Sendens eine Ergebnisses der Bestimmung des USB-Konnektortyps an die CPU und ein Schritt des durch die CPU erfolgenden Sendens eines maximalen Ladestromwerts, der beim langsamen Laden oder beim schnellen Laden geliefert werden kann, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung des USB-Konnektortyps an die USB-Ladevorrichtung 200 und eine externe Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone), die mit der USB-Vorrichtung 200 über eine in dem USB-Kabel enthaltene Datenkommunikationsleitung verbunden ist, durchgeführt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel kann das fahrzeuginterne Infotainmentsystem ferner einen Stromsensor 170 aufweisen, und vor dem Schritt des Bestimmens des USB-Konnektortyps der USB-Vorrichtung 200, können ferner ein Schritt des Erfassens eines Stromwerts durch den Stromsensor 170, wobei ein Stromwert in dem USB-Kabel 50 in einem Zustand fließt, in welchem der Konnektor 180 des Infotainmentsystems 100 und der Konnektor 210 der USB-Vorrichtung 200 durch das USB-Kabel 50 mit der MCU 160 verbunden sind, und ein Schritt des durch die MCU erfolgenden Diagnostizierens eines Konnektorverbindungszustands zwischen dem Konnektor 180 des Infotainmentsystems 100 und dem Konnektor 210 der USB-Vorrichtung 200 basierend auf dem Stromwert durchgeführt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel kann ferner durch die MCU 160 ein Schritt des Sendens von Informationen, welche den Konnektorverbindungszustand angeben, an die CPU 110 und des durch die CPU 110 erfolgenden Konvertierens der den Konnektorverbindungszustand angebenden Informationen in visuelle Informationen und Anzeigen der visuellen Informationen auf einer (nicht dargestellten) Displayvorrichtung, die in dem fahrzeuginternen Infotainmentsystem 100 enthalten sind, durchgeführt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein fahrzeuginternes Infotainmentsystem ein von einem Benutzer für eine mit verschiedenen Typen von USB-Vorrichtungen verbundene externe Vorrichtung (beispielsweise ein Smartphone) gewünschtes langsames oder schnelles Laden frei durchführen, ungeachtet eines Konnektortyps (oder Ladetyps) der verschiedenen Typen der USB-Vorrichtungen.
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Das oben beschriebene Verfahren als durch einen Prozessor ausgeführtes Hardwaremodul, ein Softwaremodul oder eine Kombination davon implementiert sein. Hierbei kann der Prozessor mindestens eine GPU oder mindestens eine CPU aufweisen.
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Ein Softwaremodul kann in einem Speichermedium (d.h. einem flüchtigen Speicher und/oder nicht flüchtigen Speicher) wie einem RAM-Speicher, einem Flash-Speicher, einem ROM-Speicher, EPROM-Speicher, einem EEPROM-Speicher, Registern, einer Festplatte, einem entnehmbarem Laufwerk, einer CD-ROM, vorgesehen sein.
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Ein Speichermedium kann beispielsweise mit einem Prozessor gekoppelt sein, und der Prozessor kann Informationen aus dem Speichermedium auslesen und kann Informationen in das Speichermedium schreiben. Alternativ kann das Speichermedium mit dem Prozessor einstückig sein.
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Der Prozessor und das Speichermedium können in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) vorgesehen sein. Die ASIC kann in einem Fahrzeug vorgesehen sein.
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Beispielhafte Verfahren der vorliegenden Erfindung sind aus Gründen der Klarheit der Beschreibung als eine Abfolge von Operationen ausgedrückt, sollen jedoch die Reihenfolge der Ausführung der Schritte nicht einschränken, und gegebenenfalls kann jeder Schritt gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
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Die vorliegend offenbarten exemplarischen Ausführungsbeispiele sollten eher unter einem illustrativen Aspekt als unter einem restriktiven Aspekt betrachtet werden. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist in den Ansprüchen, nicht der vorangehenden Beschreibung angegeben, und sämtliche in den äquivalenten Rahmen fallende Abweichungen sollten als von der vorliegenden Erfindung umfasst angesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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