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Die Erfindung betrifft ein Datenverbindungssystem und ein Verfahren zum Austauschen von Daten.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 219 545 A1 beschreibt ein Verfahren zum Laden eines Energiespeichers eines Fahrzeugs an einer Ladestation.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2018 115 993 A1 ist eine Ladestation zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit elektrischer Energie bekannt.
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In der Druckschrift
DE 10 2020 114 144 A1 sind eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug und eine Ladeinfrastruktur beschrieben.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, ein Fahrzeug geeignet mit dem Internet zu verbinden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Datenverbindungssystem und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Datenverbindungssystems und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Das erfindungsgemäße Datenverbindungssystem ist für ein Fahrzeug, bspw. ein Kraftfahrzeug, ausgebildet, wobei das Datenverbindungssystem eine elektrische Ladestation für das Fahrzeug, einen ersten Adapter, der in der Ladestation angeordnet ist, und einen zweiten Adapter, der in dem Fahrzeug angeordnet ist, aufweist, wobei die Ladestation einen Anschluss an ein Netzwerk, bspw. u. a. an das Internet, aufweist, wobei der erste Adapter dazu ausgebildet ist, digitale Signale aus dem Netzwerk in analoge Signale umzuwandeln. Das Datenverarbeitungssystem, üblicherweise mindestens ein Datenverbindungsmodul des Datenverarbeitungssystems, ist dazu ausgebildet, die analogen Signale von dem ersten Adapter in der Ladestation zu dem zweiten Adapter im Fahrzeug zu übermitteln, wobei der zweite Adapter dazu ausgebildet ist, die analogen Signale in digitale Signale umzuwandeln und mindestens einem zur Datenverarbeitung ausgebildeten Gerät des Fahrzeugs bereitzustellen.
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Weiterhin ist der zweite Adapter des Fahrzeugs dazu ausgebildet, digitale Signale des mindestens einen Geräts des Fahrzeugs in analoge Signale umzuwandeln, wobei das Datenverbindungssystem, bspw. das mindestens eine Datenverbindungsmodul, dazu ausgebildet ist, die analogen Signale von dem zweiten Adapter zu dem ersten Adapter der Ladestation zu übermitteln, wobei der erste Adapter dazu ausgebildet ist, die analogen Signale in digitale Signale umzuwandeln und in das Netzwerk, bspw. in das Internet, einzuspeisen. Das mindestens eine Gerät des Fahrzeugs wird über die Ladestation des Datenverbindungssystems mit dem Netzwerk zum Austauschen von Daten mit dem Netzwerk, u. a. mit dem Internet, verbunden.
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Üblicherweise weist jeder der beiden Adapter mindestens einen Analog-Digital-Wandler und/oder mindestens einen Digital-Analog-Wandler zum Umwandeln der digitalen Signale in analoge Signale und/oder umgekehrt auf, wobei Signale, die mit dem Datenverbindungssystem zwischen dem Netzwerk und dem mindestens einen Gerät des Fahrzeugs ausgetauscht werden, diese Daten aufweisen, wobei die Daten wiederum Informationen aufweisen, die mit den Signalen zwischen dem mindestens einen Gerät und dem Netzwerk übertragen werden.
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Das mindestens eine Datenverbindungsmodul ist in Ausgestaltung drahtgebunden und üblicherweise als Teil eines Ladekabels zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug ausgebildet, wobei das Ladekabel zum Übertragen von elektrischer Energie von der Ladestation zu einer Batterie des Fahrzeugs ausgebildet ist und ohnehin vorhanden bzw. vorgesehen sein kann. Dabei kann über das Ladekabel ein primärer Strom, der zum Transportieren der elektrischen Energie von der Ladestation zu der Batterie verwendet und/oder vorgesehen ist, übertragen und somit transportiert werden. Dabei ist die Ladestation üblicherweise an ein öffentliches und/oder an ein infrastrukturgebundenes und/oder ein einrichtungsgebundenes Stromnetz, bspw. eines Gebäudes, angeschlossen, wobei das Stromnetz als Energiequelle für die Batterie verwendet wird. Alternativ oder ergänzend kann die Ladestation an einen ortsfesten Energiespeicher, bspw. eine weitere Batterie, angeschlossen sein, der bzw. die ebenfalls als Energiequelle für die Batterie verwendet wird.
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Außerdem wird über das Ladekabel als dem mindestens einen Datenverbindungsmodul auch ein sekundärer Strom, der zum Austauschen und Transportieren der analogen Signale zwischen der Ladestation und der Batterie verwendet und/oder vorgesehen ist, übertragen und somit transportiert, wobei es sich um elektrische analoge Signale handelt.
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Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die die analogen Signale zwischen den beiden Adaptern funkgestützt und/oder drahtlos zu übermitteln bzw. übermittelbar sind. Dabei weist mindestens ein Adapter unter den beschriebenen Adaptern eine Antenne auf und/oder ist mit mindestens einer Antenne verbunden, wobei der mindestens eine Adapter und/oder mindestens eine Antennen als Luftschnittstelle zur funkgestützten bzw. drahtlosen Übertragung der analogen Signale, bspw. gemäß WLAN, ausgebildet bzw. zu bezeichnen ist. Weiterhin ist es je nach Definition möglich, Luft zwischen den Adaptern und/oder den Antennen als funkgestütztes und/oder drahtloses Datenverbindungsmodul zu verwenden, die als funkgestütztes und/oder drahtloses Datenverbindungsmodul dient.
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Das Ladekabel wird zum Durchführen eines elektrischen Ladevorgangs zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug angeordnet, wobei es die Ladestation und das Fahrzeug währenddessen verbindet. Dabei weist das Ladekabel eine drahtgebundene Energieübertragungsleitung für den primären Strom zum Übertragen von elektrischer Energie von der Ladestation zu der Batterie des Fahrzeugs auf.
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Das mindestens eine Datenverbindungsmodul für den sekundären Strom zum Austauschen der analogen Signale ist in Ausgestaltung ebenfalls drahtgebunden und in das Ladekabel integriert. Dabei ist möglich, dass als und/oder zur Übertragung der Daten die im Ladekabel bereits vorhandene Energieübertragungsleitung verwendet wird, mit der der primäre und der sekundäre Strom, auch synchron, übertragen werden können, wobei sich beide Ströme in der Energieübertragungsleitung überlagern.
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Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass zur Übertragung der Daten in das Ladekabel neben der Energieübertragungsleitung eine zusätzliche Datenleitung integriert ist, die mindestens einen Draht umfasst, die bzw. der allein zum Austausch des sekundären Stroms zwischen den beiden Adaptern ausgebildet ist, wobei die Energieübertragungsleitung allein zum Übertragen des primären Stroms ausgebildet ist. Mindestens eine der vorgesehenen Leitungen, also die Energieübertragungsleitung und/oder die zusätzliche Datenleitung, kann einen Draht oder mehrere parallele Drähte aufweisen.
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Es ist möglich, dass die beiden Adapter als Powerline-Adapter ausgebildet bzw. zu bezeichnen sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Austauschen von Daten zwischen einem Fahrzeug und einem Netzwerk, bspw. dem Internet, einem Intranet und/oder einem Heimnetzwerk eines Gebäudes, mit einer Ausführungsform des voranstehend beschriebenen Datenverbindungssystems vorgesehen. Die Ausführungsform des Datenverbindungssystems weist eine elektrische Ladestation für das Fahrzeug, einen ersten Adapter, der in der Ladestation angeordnet ist, und einen zweiten Adapter, der in dem Fahrzeug angeordnet ist, auf, wobei die Ladestation einen Anschluss an das Netzwerk aufweist. Dabei werden von dem ersten Adapter digitale Signale aus dem Netzwerk in analoge Signale umgewandelt, wobei die analogen Signale, in der Regel über mindestens eine Datenverbindungsmodul von dem ersten Adapter zu dem zweiten Adapter übermittelt werden, wobei die analogen Signale von dem zweiten Adapter in digitale Signale umgewandelt und mindestens einem Gerät des Fahrzeugs bereitgestellt werden.
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Zum wechselseitigen Austausch der Daten zwischen dem Gerät und dem Internet werden die digitalen Signale des mindestens einen Geräts des Fahrzeugs entsprechend von dem zweiten Adapter in analoge Signale umgewandelt, wobei die analogen Signale, in der Regel über das mindestens eine Datenverbindungsmodul, von dem zweiten Adapter zu dem ersten Adapter übermittelt werden, wobei die analogen Signale von dem ersten Adapter in digitale Signale umgewandelt und in das Internet eingespeist werden. Die analogen Signale werden zwischen den Adaptern drahtgebunden und/oder funkgestützt übermittelt.
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Es ist vorgesehen, dass zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug elektrischer Strom, auch in beide Richtungen, fließen kann, wobei ein bidirektionales Laden möglich ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass elektrische Energie über einen primären Strom von der Ladestation über ein Ladekabel zu einer Batterie des Fahrzeugs übertragen bzw. übermittelt wird, wobei die analogen Signale als zusätzlicher sekundärer Strom auf den primären Strom, der zum Übertragen der elektrischen Energie zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug fließt, aufmoduliert werden, wobei beide Ströme über eine gemeinsame Leitung, üblicherweise die Energieübertragungsleitung, des Ladekabels transportiert und/oder übermittelt werden. Bei dem bidirektionalen Laden kann elektrische Energie sowohl von der Ladestation zu der Batterie des Fahrzeugs aber auch umgekehrt von der Batterie zu der Ladestation übertragen werden.
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Außerdem ist es möglich, dass die analogen Signale von dem zweiten Adapter aus dem Strom, der insgesamt über das Ladekabel übertragen wird und teilweise auch für die Batterie vorgesehen ist, herausgefiltert werden, wobei in Ausgestaltung von dem zweiten Adapter zwischen dem primären und dem sekundären Strom unterschieden wird. Dies ist auch mit dem ersten Adapter in der Ladestation möglich, bspw. falls der primäre Strom ein Wechselstrom ist, aus dem analoge Signale des zweiten Adapters herausgefiltert und in das Netzwerk eingespeist werden. Dabei werden Daten zwischen dem Netzwerk, üblicherweise zwischen dem Internet, und dem mindestens einen Gerät des Fahrzeugs ausgetauscht, wobei die für das Gebäude ohnehin vorgesehene Ladestation, die in und/oder an dem Gebäude angeordnet ist, verwendet wird. Das Gebäude, dem die Ladestation zugeordnet ist, kann ein privates Heim bzw. Haus eines Nutzers des Fahrzeugs oder eine öffentlich zugängliche Ladeinfrastruktur mit mindestens einer Ladestation sein.
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Mit dem Datenverbindungssystem wird für das Fahrzeug über die ohnehin vorhandene Ladestation eine Datenverbindung bereitgestellt, wobei die Ladestation sowohl zum Übertragen elektrischer Energie zu der Batterie des Fahrzeugs und als Datenladestation verwendet wird.
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Es ist vorgesehen, dass die Ladestation einen Netzwerkzugang, etwa zu einem Heimnetzwerk und/oder Intranet eines Gebäudes, in dem die Ladestation angeordnet ist, und/oder zum Internet aufweist. Über den ersten Adapter als Schnittstelle in der Ladestation stellt die Ladestation, ggf. über eine entsprechende Kennung und/oder Identifikation, bspw. einen separaten Service Set Identifier (SSID) und/oder ein Passwort, ggf. sogar je Ladevorgang, ihren Netzwerkzugang dem Fahrzeug zur Verfügung. Das Fahrzeug kann so auch ohne eigenen Zugriff auf mobile Daten auf eine vollständige Netzwerkverbindung zugreifen. Beispielsweise fällt in einer Tiefgarage eine ansonsten genutzte mobile Datenverbindung des Fahrzeugs aufgrund einer Betondecke der Tiefgarage aus. Mit dem Datenverbindungssystem kann das Fahrzeug über eine LAN-Verbindung der Ladestation nun das Internet als Netzwerk erreichen. Dabei fungiert die Ladestation jetzt aus netzwerktechnischer Sicht als Schalter bzw. Switch. Mindestens einer der beiden Adapter in der Ladestation und/oder im Fahrzeug kann auch als Router verwendet werden. Es ist möglich, dass der zweite Adapter im Fahrzeug per DHCP eine eigene IP bekommt und als Gerät in ein Netzwerk, das mit dem Internet verbunden ist, eingebunden werden kann. Das Fahrzeug bzw. das mindestens eine Gerät wird drahtgebunden an die Ladestation und somit über diese an das Internet angebunden. Für die drahtgebundene Verbindung wird das Ladekabel technisch zu einem Gigabit-Netzwerk/LAN-Kabel.
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Bei einem Wechselstrom- bzw. AC-Ladevorgang kann der sekundäre Strom zum Transport der Daten bzw. Informationen bspw. mit einer D-LAN/Power-LAN Technologie mit einer hierfür vorgesehenen Frequenz, die größer als 50 Hz ist, auf die 50 Hz Netzspannung und somit den zum Transport der Energie vorgesehenen primären Strom aufmoduliert werden. Dabei werden Daten von dem ersten Adapter in der Ladestation zu dem zweiten Adapter im Fahrzeug übertragen, wobei beide Adapter auch als Powerline-Communication- bzw. PLC-Adapter ausgebildet sein können.
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Der erste Adapter befindet sich in der Ladestation und kann über ein LAN-Kabel mit einem Router des Gebäudes verbunden sein. Der erste Adapter wandelt das digitale Signal, bspw. Eingangssignal, zunächst in das analoge Signal um. Dieses gelangt über das Ladekabel in das Fahrzeug. Der zweite Adapter filtert das analoge Signal aus dem als Stromkabel verwendeten Ladekabel und wandelt es wieder in ein digitales Signal, bspw. Ausgangssignal, mit Daten aus dem Netzwerk, bspw. dem Internet, um. Die Daten des zweiten Adapters, die bspw. als Datenpakete vorliegen und/oder bereitgestellt werden, werden über ein Backend als Gerät im Fahrzeug verarbeitet und Anwendungen (Apps) und/oder dem mindestens einen weiteren Gerät, bspw. einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI), im Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Das Fahrzeug ist über die Ladestation dauerhaft mit dem Netzwerk, bspw. Internet, verbunden und von seinem Fahrer während des Ladevorgangs, wenn sich der Fahrer woanders aufhält, über eine Anwendung, bspw. MyAUDI-App, erreichbar, wobei das Fahrzeug aus der Ferne gesteuert werden kann, wobei ein Datenabruf, eine Vorkonditionierung des Fahrzeugs und eine Bereitstellung eines Zustandsberichts möglich sind.
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Das Fahrzeug hat während des Ladevorgangs, unabhängig von seiner eigenen mobilen Datenverbindung, einen Zugang zum Internet, auch wenn es sich in einem Funkloch befinden sollte. Die feste drahtgebundene Datenverbindung über das Ladekabel und die Ladestation ist, je nach Datenvolumen, häufig schneller und/oder günstiger als eine Mobilfunkverbindung. Während des Ladevorgangs kann bspw. Kartenmaterial für ein Navigationsgerät als Gerät des Fahrzeugs aktualisiert werden. Außerdem können für eine kommende Fahrt des Fahrzeugs während des Ladevorgangs Filme, Serien und sonstige Inhalte aus dem Internet heruntergeladen werden. Updates für das Gerät des Fahrzeugs können ebenfalls eingespielt werden. Das Fahrzeug kann als normales Gerät im Heimnetzwerk fungieren und so z. B. als Netzwerkspeicher bzw. Network-Attached- bzw. NAS-Storage zum Transport oder zur Aufbewahrung von Daten genutzt werden. Es kann auch als Medienspeicher freigegeben werden, wobei Musik, Filme und/oder Hörbücher auf einen Fahrzeugspeicher als Gerät geladen werden. Das Gerät des Fahrzeugs kann auch in eine Heimautomation des Gebäudes eingebunden werden. Dabei sind unterschiedliche Programmierungen denkbar. Dies betrifft eine Steuerung des Gebäudes als Heim aus dem Fahrzeug heraus und/oder eine Integration des Fahrzeugs in die Automation des Gebäudes, bspw. Hauses. So können die Scheinwerfer des Fahrzeugs z. B. genutzt werden, um einen Vorgarten oder eine Einfahrt zu beleuchten, wenn eine hierfür vorgesehene Beleuchtung des Gebäudes von einem Bewegungsmelder des Gebäudes ausgelöst wird. Außerdem kann die Beleuchtung des Fahrzeugs, bspw. über eine intelligente bzw. smarte Steuerung einer Beleuchtung des Hauses, bspw. in eine Weihnachtsbeleuchtung des Hauses, integriert werden. Mit dem vorgestellten Datenverbindungssystem kann das Fahrzeug in das Internet of Things eingebunden werden.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenverbindungssystems bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in schematischer Darstellung ein Gebäude 1, in dem eine Ladestation 2 angeordnet ist, mit der eine elektrische Batterie 5 eines im Gebäude 1 abgestellten Fahrzeugs 4, hier eines Kraftfahrzeugs, geladen werden kann.
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Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenverbindungssystems weist einen ersten Adapter 6 in der Ladestation 2 und einen zweiten Adapter 8 im Fahrzeug 4 auf. Außerdem ist die Ladestation 2 an ein Stromnetz eines Energieversorgers und über den ersten Adapter 6, ggf. über ein Heimnetzwerk des Gebäudes 1, auch an das Internet als Netzwerk angeschlossen. Als weitere Komponente weist das Datenverbindungssystem ein Datenverbindungsmodul auf, das hier als Datenleitung 14 ausgebildet ist, die neben einer Energieübertragungsleitung 16 in ein Ladekabel 12 zum Verbinden der Ladestation 2 mit dem Fahrzeug 4 ausgebildet ist. Außerdem ist an einem Ende des Ladekabels 12 ein Stecker 10 angeordnet, der zu einer Buchse des Fahrzeugs 4 kompatibel ist.
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Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vom ersten Adapter 6 in der Ladestation 2 digitale Signale aus dem Internet in analoge Signale umgewandelt und über die Datenleitung 14 zu dem zweiten Adapter 8 im Fahrzeug 4 übermittelt, wobei der zweite Adapter 8 die analogen Signale wieder in digitale Signale umwandelt und mindestens einem Gerät 18, 20 des Fahrzeugs 4 bereitgestellt wird. Dabei ist ein derartiges Gerät 18, 20 zur Datenverarbeitung vorgesehen und bspw. als sog. Back-End bzw. Unterbau bzw. hinteres Ende oder als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgebildet. Umgekehrt werden vom zweiten Adapter 8 digitale Signale des mindestens einen Geräts 18, 20 in analoge Signale umgewandelt und über die Datenleitung 14 zu dem ersten Adapter 6 in der Ladestation 2 übermittelt, wobei der erste Adapter 6 die analogen Signale wieder in digitale Signale umwandelt und in das Internet einspeist. Über das Datenverbindungssystem können zwischen dem Internet und dem Fahrzeug 4 wechselseitig Daten ausgetauscht werden.
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Außerdem ist es synchron möglich, dass von der Ladestation 2 über die Energieübertragungsleitung 16 des Ladekabels 12 elektrische Energie zu der Batterie 5 des Fahrzeugs 4 übertragen und darin gespeichert wird, wobei diese elektrische Energie zum Fortbewegen des Fahrzeugs 4 verwendet wird.
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BEZUGSZEICHEN:
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- 1
- Gebäude
- 2
- Ladestation
- 4
- Fahrzeug
- 5
- Batterie
- 6, 8
- Adapter
- 10
- Stecker
- 12
- Ladekabel
- 14
- Datenleitung
- 16
- Energieübertragungsleitung
- 18, 20
- Gerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013219545 A1 [0002]
- DE 102018115993 A1 [0003]
- DE 102020114144 A1 [0004]
