EP3230118A1 - Modular vehicle system with an increased level of operational reliability - Google Patents

Modular vehicle system with an increased level of operational reliability

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Publication number
EP3230118A1
EP3230118A1 EP15813753.9A EP15813753A EP3230118A1 EP 3230118 A1 EP3230118 A1 EP 3230118A1 EP 15813753 A EP15813753 A EP 15813753A EP 3230118 A1 EP3230118 A1 EP 3230118A1
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EP
European Patent Office
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module
electric vehicle
interface
connection
vehicle
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15813753.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Dörndorfer
Hannes Neupert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Energybus eV
Original Assignee
Energybus eV
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Publication date
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Publication of EP3230118A1 publication Critical patent/EP3230118A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to a modular vehicle system, an electric vehicle and a module for connection to an electric vehicle.
  • Electrically powered vehicles have been gaining in importance for some time, especially for local passenger transport in view of rising energy costs and the demand for reduced emissions of traffic.
  • electric light vehicles in which, for example, electric bicycles, pedelecs and scooters, but also wheelchairs and quads fall, numerous types of vehicles are now commercially available.
  • All such vehicles have an electric motor, which is used for sole or supportive drive and is powered by one or more batteries with electrical energy. It is therefore necessary to design the electrical system of electric vehicles in such a way that a safe and trouble-free power supply of the electric motor is provided.
  • Inadvertent disconnection or connection of individual components may cause interference or in the worst case, damage to the electrical system of the electric vehicle.
  • a charger or a battery may cause interference or in the worst case, damage to the electrical system of the electric vehicle.
  • the public sector such as at public stationary charging stations or, in the case of rental offers, to the public freely accessible self-service stations, there is no control whether a proper connection between the charging station or station and the vehicle takes place.
  • the known connection systems do not ensure safe protection against interference by third parties in the connection between the charging station and the battery.
  • a modular vehicle system with increased operational safety in which the connection to a module can be particularly easy, safe and protected against the intervention of unauthorized persons by means of a lock, for example, from WO2012 / 107448 Ai known.
  • a control device of the electric vehicle is connected to a module control of the module via a separable bus system.
  • the problem with this connection can be the contact reliability, in particular if the components mentioned above are exposed to the weather. If communication is not reliable, the functionality can be severely limited. In the above-mentioned example of a charging module charging the battery of the electric vehicle is then not possible.
  • a modular vehicle system according to claim 1 with an electric vehicle and a connectable to the electric vehicle by means of a plug-in module, an electric vehicle according to claim 13, a module according to claim 14 and a method according to claim 15.
  • Preferred embodiments of the invention are in the Subclaims described.
  • a key aspect of the invention is the use of near-field or short-range communication, hereinafter also referred to as "NFC" (Near Field Communication), in the plug connection between the electric vehicle and the module, at least to a control device of the electric vehicle with a module control of the module for data exchange
  • NFC Near Field Communication
  • the embodiment of the invention further provides a galvanic isolation between control device and module control, which avoids damage to the respective other component in case of malfunctions of a component.
  • the use of NFC in the connector ie wireless communication, which does not create a significant far-field, unlike RFID technology, also reduces any data security concerns due to the limited range of communication.
  • an electric vehicle is understood to mean a single-track or multi-track electrically driven vehicle and in particular a road vehicle.
  • the electric vehicle is an electric light vehicle, such as an electric two- or three-wheeler or an electric bicycle, pedelec, scooter, wheelchair, quad or kart.
  • the electric vehicle has at least one power supply network for supplying energy to an electric drive unit of the electric vehicle, a control device for communicating with a module, and at least one interface connected to the power on-board network and the control device for connection to the module, which interface is a first element of a connector. formation.
  • the module has at least one electrical arrangement, a module control for communication with the control device of the electric vehicle, and a connection element connected to the electrical arrangement and the module control, which forms a second element of the plug connection.
  • the interface of the electric vehicle is separably connectable to the connection element of the module, in particular mechanically connectable to connect the electrical arrangement of the module with the power board network of the electric vehicle.
  • Vehicle and module may of course have other components, in particular one or more switching units, which switch the connection between on-board power supply and module, to which, however, will not be discussed in detail.
  • the interface of the electric vehicle according to the invention comprises a first NFC device and the connection element of the module to a second NFC device, which are formed at least for short-range communication with each other to connect the controller of the electric vehicle with the module control.
  • the power electrical system of the electric vehicle is designed for supplying energy to the electric drive unit and connects at least the drive unit to the at least one interface.
  • the on-board power supply system can in principle connect further appropriately designed interfaces, electrical components or assemblies of the vehicle, such as, for example, one or more internal batteries, generators, fuel cells, DC / DC converters, motors or other components.
  • the power electrical system is preferably designed for an electric current of at least 3A, in particular at least 5A, expediently 100A.
  • the voltage may be suitably selected and be an AC voltage or a DC voltage. It is useful to have a voltage of 10V - 200V, especially 24V - 120V, and especially between 60-120V.
  • the onboard power system is a DC power grid, in particular a 60V DC power grid (peak voltage).
  • a separate auxiliary power supply can be provided in addition to the power electrical system according to a further embodiment, which supplies electrical components such as controls, fittings, controls and / or lighting devices.
  • the auxiliary electrical system is designed for a voltage of 12V or 14V.
  • the auxiliary on-board network can have its own power supply, for example a battery, or can be supplied, for example, by means of a converter from the on-board power supply network.
  • the on-board power supply system can be designed for a plurality of voltage levels, for example 60 V and 120 V peak voltage or 48 V and 96 V nominal voltage, in order, for example, to enable rapid charging of a battery.
  • a battery naturally means a rechargeable energy store, such as, for example, one or more accumulators.
  • the electric drive unit according to the invention serves to convert electrical energy into mechanical work and may, for example, have one or more electric motors.
  • the electric drive unit is preferably used as the main drive; Alternatively or additionally, however, it is likewise conceivable that the electric drive unit is used to assist the drive, for example in electric bicycles in support of a pedal drive.
  • the electric drive unit may be designed as a direct drive, i. as drive without gear, which is advantageous in terms of energy efficiency.
  • the electric drive unit is preferably a pancake motor.
  • the drive unit is a geared motor.
  • a motor control is provided, which is designed to control the drive power, for example by means of current and / or voltage regulation and / or pulse width modulation (PWM).
  • the at least one interface of the vehicle is designed for connection to the connection element of the module.
  • Interface and connection element can in this case have all suitable configurations that a secure electrical Provide connection between module and on-board network.
  • the interface and connection element should be designed to be mechanically matched to one another.
  • the interface and the connection element are designed according to the invention as a plug connection. This achieves excellent operability and enables easy connection of modules to the vehicle.
  • the connection element and the interface are designed as matching plug-in elements.
  • the interface is designed as a plug and the connection element as a socket.
  • the vehicle-side interface is connected to at least the power electrical system and the control device, while the module-side connection element is connected at least to the electrical arrangement and the module control.
  • These internal connections are based on a ladder and can be permanent, separable or switchable. It should follow without further ado that the connections should be adapted to the respective voltage and current.
  • the electrical module according to the invention further comprises an electrical arrangement in addition to the connection element, as already mentioned.
  • the electrical arrangement is designed for connection to the on-board power supply system and can have all suitable configurations. In the simplest case, this may be, for example, an electrical conductor arrangement which is designed to connect to the on-board power supply system via the connection element and, for example, connects the power on-board network, if appropriate by means of a further connector, to further components or to a further module.
  • the electrical arrangement comprises one or more electrical or electronic components and / or circuits.
  • the electrical arrangement is a power arrangement.
  • the term "power arrangement” encompasses all electrical circuit arrangements and components which are suitable for connection to the power supply.
  • Onboard or the drive unit and in particular for supplying electrical energy to the drive unit or for discharging generated by the drive unit electrical energy are formed. The latter may in particular be the case when the drive unit is used as a recuperation brake or as a generator.
  • the power arrangement is preferably designed for supplying or discharging an electric current of at least 1A, particularly preferably at least 5A and in particular 100A.
  • the electrical arrangement is a voltage or current source, i. a power source, and has, for example, a battery, a charger, a solar panel, a fuel cell and / or a generator.
  • the module can thus be used, in particular, as a charger or charging station, i.
  • the electrical arrangement can also be designed as an electrical load, ie as an energy sink, and, for example, a braking resistor, a battery in charging mode, a converter or a power supply for the power grid, if necessary with an inverter for a " Vehicle-to-grid coupling.
  • control device may in particular have one or more microprocessors or a correspondingly configured computer unit with a corresponding programming stored in a memory.
  • the control device may be formed in one or more parts, wherein a central control device is preferred.
  • the control device can also be integrated with other components of the vehicle, for example with a motor control of the electric drive unit.
  • the control device preferably corresponds to an "Energy Bus Controller (EBC)".
  • the module controller may, for example, a microcontroller, microprocessor or other suitable electronic component, possibly with a corresponding programming, have, so that communication with the control device is possible.
  • the interface of the electric vehicle further comprises a first NFC device and the connecting element to a second NFC device, which formed at least for short-range communication with each other to connect the controller of the electric vehicle with the module control.
  • a connection between the control device and the module control means a data connection which permits at least one unidirectional, and preferably one bidirectional, communication between the aforementioned components.
  • Both near-field communication devices are designed for short-range communication, and thus for wireless communication with one another.
  • the term "short-range communication” is understood to mean a wireless communication in which no significant far-field arises.
  • the communication can be effected inductively, capacitively or optically.
  • the range of the communication is preferably less than 10 cm and in particular less than 2 cm
  • devices can use for communication a suitable communication protocol, such as, for example, ISO 14443, 18092, 21481, ECMA 340, 352, 356, 362 or ETSI TS 102 190.
  • the short-range communication has a frequency in the ISM band, particularly preferably of 13.56 MHz.
  • the use of the NFC devices can provide reliable communication between the control device of the vehicle and the module control. This in particular, when the connector is exposed to the weather, which can easily lead to contact corrosion or soiled contacts. While this is usually not a problem with the high currents occurring in the connection between on-board power supply system and electrical arrangement, contacts of electrically conductive data connections are far more sensitive.
  • the invention avoids corresponding contact problems in an advantageous manner.
  • the use of short-range communication simultaneously increases the security of the communication, improves the immunity to interference and makes it easier to address against the use of, for example, Wi-Fi, WLAN or RFID.
  • the invention provides an advantageous electrical isolation at least between the control device and the module control.
  • the first and second NFC devices may be any suitable embodiments to provide short-range communication with each other.
  • at least one of the two NFC devices is formed integrally with the interface or the connection element, which provides an extremely compact design.
  • the respective NFC device can be arranged in a housing of the interface or of the connection element such that it is protected from the effects of weathering or damage.
  • at least one of the NFC devices has an electromagnetically effective shield Communication can be safely limited to the range mentioned above, which further improves the security of the communication.
  • the NFC devices allow at least one unidirectional communication.
  • the two NFC devices are designed for bidirectional communication.
  • both NFC devices are actively formed.
  • a power supply can be done here, for example, via the auxiliary power supply.
  • the NFC devices may be additionally designed for the transmission of energy, in particular for the electrical power supply of the control unit of the electric vehicle and / or the module control.
  • the NFC devices simultaneously allow the transmission of electric power, which is particularly advantageous.
  • the electrical power supply of the control unit in the vehicle by the module is possible, for example, if the internal battery should be completely emptied, or else the electrical power supply of the module control by a voltage source present on the vehicle.
  • the present embodiment allows communication between the controller and the module controller, even with a completely depleted vehicle battery and maintaining a galvanic isolation.
  • the electric vehicle may further comprise an auxiliary power supply, which supplies other electrical components, such as controls, fittings, controls and / or lighting devices with electrical energy.
  • the auxiliary vehicle electrical system can be designed for the electrical power supply of the control device.
  • the NFC devices are designed to transmit electrical energy between the vehicle's auxiliary power supply and the module.
  • a connection between the auxiliary vehicle network and an auxiliary module network of the module can take place here.
  • the auxiliary module network can in this case be connected, for example, to the module controller, so that the module controller can be supplied with electrical energy from the auxiliary vehicle network accordingly.
  • the auxiliary module network can be connected to a voltage source, for example a 12V or i4V power supply, to possibly the module control and the control device of the electric vehicle with the proper Operation of these components to supply necessary electrical energy.
  • the NFC devices may have all suitable configurations.
  • the energy transfer can be capacitive or inductive.
  • the first and the second NFC device each have an NFC coil whose coil axis are arranged orthogonal to the plug-in direction and at the intended connection of the interface and the connection element parallel to each other. This ensures a particularly good transmission of signals on the one hand and possibly efficient energy transmission on the other hand by means of the NFC devices.
  • the first and the second NFC device may in particular be designed in such a way that their coil axes are essentially completely connected when the plug connection is properly connected, ie, for example, with possibly + - 2 mm tolerance, overdec. ken.
  • Appropriately interface and connection element for galvanic connection of the electrical arrangement of the module are formed with the power board network of the electric vehicle, while the control device and module control are galvanically isolated. In this way, high voltages and / or currents between the electrical arrangement of the module can be transmitted to the power board network of the electric vehicle, while a (accidental) transmission to high voltages and / or currents between the controller and the module control can be excluded. Accordingly, the risk of incorrect operation is further reduced.
  • the interface and connection element for the galvanic connection of the electrical arrangement of the module with the on-board power supply system of the electric vehicle can be formed on a plurality of voltage levels. As discussed at the beginning, this may, for example, be expedient for a quick charge of a battery.
  • the power electrical system and / or the electrical arrangement of the module preferably has two voltage levels on separate conductors.
  • the interface and connection element have at least one first contact element for connecting the power on-board network to the electrical arrangement on a first voltage level and at least one second contact element for connecting the power on-board network of the electric vehicle to the electrical arrangement on a second, different voltage level.
  • the second voltage level may correspond to a fast charge line.
  • the electrical arrangement can correspondingly have a voltage supply which provides at least two voltages.
  • the first and / or the second NFC device may have an NFC control.
  • This can be designed in particular for communication with the control device and thus allow identification of the respective NFC device.
  • the present embodiment may be particularly useful when the electric vehicle is designed with more than one interface. In this case, it can be determined which module is connected to which interface, so that an assignment of these is possible. It is of particular advantage if the NFC control is logically addressable. This allows an analysis of the current paths and possibly the data paths or communication.
  • the NFC control is designed for current and / or voltage measurement on the jacketbordnets or the auxiliary on-board network, eg. With a corresponding measuring unit.
  • This embodiment allows a monitoring of the electrical connection, for example. A charging process.
  • the NFC control is designed to control a switching unit and / or a locking drive, as explained below.
  • the NFC controller may be integral with the respective NFC device or provided as a separate controller.
  • the NFC control of the second NFC device is formed integrally with the module controller, for example in a microprocessor.
  • a first locking means is arranged on the interface.
  • a second locking means is arranged, which is designed to engage with the first locking means.
  • At least one of the locking means may be movable between a free position (unlocked) and a locking position (locked). In the free position, the connection element is separable from the interface. In the locking position, the connection element is mechanically locked to the interface.
  • a mechanical locking of the components can be accomplished.
  • the present embodiment thus enables a secure connection between the vehicle and the module, which increases the reliability and reduces the risk of interference by unauthorized persons. It is particularly advantageous that both the electrical connection as well as the mechanical locking via the at least one interface of the vehicle and the connection element of the module takes place.
  • the system is therefore very user-friendly and can be operated quickly and easily.
  • the locking means provided in accordance with the present embodiment may have any suitable configuration for locking the terminal and the interface together in the locking position, i. mechanically to fix each other, so that accidental disconnection of the module is avoided by the bike.
  • it is possible, for example, to avoid disconnecting the vehicle and the module "under load", which considerably increases the operational safety.
  • unauthorized removal of the module from the vehicle can also be prevented, whereby certain theft protection is provided ,
  • the locking means are designed as corresponding elements.
  • one of the locking elements for example, be designed as a bracket, groove, recess or opening, in which engages the respective other locking element, which is preferably designed as a pin, bolt or locking cam.
  • the second locking means is designed for positive engagement with the first locking means.
  • the locking means may be formed in one or more parts, wherein the first locking means is preferably formed integrally with the interface.
  • the second locking means is formed integrally with the connecting element.
  • each of the interfaces should have an associated locking means.
  • At least one of the first and second locking means may be movable from a free position to a locking position and vice versa.
  • both locking means may be designed to be movable.
  • at least the second, ie the module-side locking means is designed to be movable, where advantageous particularly simple by the vehicle-side interface and can be made compact.
  • the respective locking means may, for example, be designed so that it can be moved linearly or rotationally from the free position into the locking position.
  • the corresponding locking means can here also be several superimposed movements, for example alternatively or additionally pivotable or rotatable, the locking means preferably being movable from the free position to the locking position by a movement which is particularly easy to implement.
  • at least one locking means is movable in one direction, perpendicular to a connecting or disconnecting direction of interface and connecting element, d. H. perpendicular to the direction in which to move interface or terminal to engage with each other or to disconnect the connection.
  • a "free position” or “unlocking position” is understood to mean a position of the locking means which fundamentally permits separation of the connecting element from the interface.
  • a further safety device or a closure can be arranged on the vehicle and / or module which, even in the free position, prevents an independent separation of the connection element from the interface, such as an additional mechanical and / or magnetic detent or fixation.
  • connection element and the interface are locked together, ie mechanically fixed in such a way that inadvertent separation of the module from the vehicle is avoided.
  • the two locking means are in this position in engagement with each other, that a separation of the connection element and interface, ie, a greater movement of these components relative to each other in the separation direction is blocked.
  • the holding force of the connection between the connection element and the interface through the lock is preferably such that in the locked state, a balancing of interface and connection element in normal use is not possible, but using the body weight of a person this is possible and that is the elements of the interface not be damaged.
  • connection element and interface should preferably be for a holding force of 500 N and preferably 730 N be formed.
  • an independent release of the lock can additionally be provided in one exemplary embodiment in order to avoid damage to the components, for example when a maximum safety holding force is exceeded. This serves to further improve the operational safety of the present vehicle system.
  • the predetermined safety holding force may be, for example, 500 N, and especially 730 N.
  • the interface and connection element are designed such that an independent release occurs when exceeding the safety holding force in a train in the axial direction of the connector.
  • a predetermined breaking point may be provided on the interface and / or connecting element which, when a predetermined vertical safety holding force, i. in one direction, perpendicular to the axial direction of the connector, all contacts and thus also vehicle and module separated from each other.
  • the predetermined vertical safety holding force can be, for example, 600 N, and in particular 800 N.
  • the locking means may be movably formed with a motor locking drive between the free position and the locking position, such as by means of one or more springs and / or a pneumatic, hydraulic or other motor locking drive.
  • the first and / or second locking means are provided with an electrically actuatable locking drive which is adapted to carry at least one, i. move the first and / or the second of the locking means between the free position and the locking position.
  • the electrically actuated locking drive can for this purpose have all suitable configurations and, for example, be designed as an electric motor.
  • the locking drive can either directly or via a further mechanical system, such as. A drive screw or a gear system, with the respective locking be connected means for moving it between the free position and the locking position.
  • the drive for the locking means can be arranged both on the electric vehicle and on the module. If both locking means are designed to be movable, in each case an associated locking drive can be arranged both on the electric vehicle and on the module.
  • the locking drive is arranged on the module-side connection element.
  • This allows a particularly simple and compact vehicle-side interface.
  • mechanically movable parts are not arranged on the vehicle side, whereby a particularly advantageous protection against external influences such as. Moisture and mechanical damage is provided by vibrations during operation of the vehicle.
  • the activation of the locking drive can be done by any suitable means.
  • a switching contact which actuates the locking drive when connecting the connecting element to the interface in order to lock the components.
  • a switching contact for example, a mechanical sensor or a non-contact sensor, such as, for example, an acoustic or optical sensor can be used.
  • the module controller is designed to determine the position of the second locking means and to control the locking drive accordingly.
  • the module control activates the locking drive when connecting the interface with the connection element and locks the locking means.
  • the locking drive can turn through the User activated and interface and connector unlocked accordingly. In this way it can be prevented that the charging process is interrupted prematurely, which can be disadvantageous for conventional batteries.
  • the module control can be connected to a control panel, so that the locking and / or unlocking takes place only after entering a PIN code.
  • a control panel so that the locking and / or unlocking takes place only after entering a PIN code.
  • the controller is configured to send an enable signal to the at least one lock driver to lock the connector to the interface.
  • the control device is designed to send a deactivation signal to the at least one locking drive and to unlock the connection element and the interface.
  • control device may, for example, be connected to a corresponding control panel, so that the deactivation signal is sent in accordance with a user input, for example when the user requires the separation of the module from the vehicle.
  • control device may be configured to automatically transmit the deactivation signal, for example when the user releases the locking by a mobile terminal (smartphone, or similar devices).
  • the activation signal can in this case be sent directly from the control device or indirectly, for example, via the module control to the locking drive.
  • the activation signal may in this case be a correspondingly suitable, preferably electrical signal; Particularly preferably, the activation signal is a digital signal.
  • the signal can also be transmitted over the Internet and so the unlocking via a mobile Internet device (mobile phone) are sent by the user when he is on-site or even carried out by the authorized remotely.
  • the module control is in particular designed to send an identification signal to the control device when connecting the connection element to the interface.
  • the control device can additionally be designed to receive the identification signal, to compare it with at least one compatibility parameter, and to carry out one or more of the subsequent method steps if the identification signal matches the compatibility parameter.
  • Such a method step may include, for example, sending an activation signal to at least one switching unit in order to connect the electrical arrangement to the onboard power supply network.
  • Another example of such an additional method step is the implementation of a lock by means of the locking drive described above.
  • a first activation signal can be sent to the at least one locking drive to lock the connection element to the interface and / or send a second activation signal to the at least one switching unit connect the electrical system to the on-board power supply.
  • the timing of the first and second activation signals may be selected according to the application. In this case, the first activation signal can be transmitted before, at the same time or after the second activation signal.
  • the interface of the electric vehicle is locked only with the connection element of the module, if, for example, the compatibility or authorization is ensured for this purpose. It is thus possible, for example, to ensure that only compatible or authorized vehicles can be used and locked to modules such as, for example, a charging station or only compatible or authorized modules, such as, for example, original batteries, with the vehicle.
  • the present compatibility check further increases the operational safety.
  • the module control can, as mentioned above, be designed so that at least when connecting the connection element of the module with the interface of the electric vehicle, shortly before or shortly thereafter, the identification signal is sent to the control device.
  • the identification signal enables the control device to compare with at least one compatibility parameter and thus make a decision with regard to the compatibility or authorization for the operation of the module with the vehicle.
  • the identification signal of the control device can make a decision as to the compatibility of the electrical arrangement of the module with the on-board power network, ie a check as to whether the arrangement can be securely connected to the on-board power supply system.
  • the identification signal is a digital signal, which is particularly advantageous in terms of reliability.
  • the identification signal allows identification of the module, so that, if necessary after requesting a corresponding provided in the control unit memory unit, a test is possible, whether the module may be connected to the electric vehicle or if the module with the on-board electrical system and thus compatible with the vehicle.
  • the identification signal to an identification parameter, such as, for example, an access or PIN code, a serial number and / or a type ID, possibly with H create er-ID correspond.
  • the identification signal may correspond to a function ID with regard to the functionality of the electrical component, such as, for example, "energy source” or “energy sink” or “battery”, “charger” or "solar panel".
  • the at least one compatibility parameter may, for example, comprise one or more comparison values and / or one or more threshold values.
  • the control device can also be designed to compare a plurality of compatibility parameters.
  • the at least one compatibility parameter can be predefined in the control device or can preferably be queried from a memory unit by the control unit.
  • a measuring unit may be connected to the control unit in order to measure an electrical size of the power on-board network, such as, for example, voltage or current flow, and to determine one or more compatibility parameters accordingly.
  • the measuring unit can be queried here, for example, via one of the NFC facilities.
  • control device can, after the compatibility check has been carried out, thus in the event that the identification signal gnal with the compatibility parameter, send a second activation signal to the at least one switching unit to connect the electrical arrangement to the on-board power supply.
  • the switching unit provides a switchable, separable connection of the electrical arrangement of the module with the on-board power supply.
  • the switching unit should be designed such that before the activation of the switching unit by the control device, the electrical arrangement is safely separated from the on-board power supply, thus also in the period between the connection of the connection element with the interface and the activation of the switching unit by the controller.
  • the present training thus ensures a safe electrical isolation of the electrical arrangement of the module from the on-board power system before the compatibility check.
  • the above-described interlocking of the interface and the connection element can be carried out by transmitting the first activation signal and then establishing the electrical connection between the power supply network and the electrical arrangement of the module.
  • the reliability is further increased by first ensuring the proper connection and locking of the module to the vehicle before the electrical connection between power on-board network and electrical arrangement of the module is made.
  • the control device is therefore preferably designed to first send the first activation signal to the locking drive and then the second activation signal to the switching unit.
  • this is suitably connected to the control device for receiving the second activation signal, wherein, of course, in addition to a direct connection and an indirect connection, eg. Via other components of the vehicle or the module, such as. Via one of the NFC devices or Module control is possible.
  • the switching unit can be used for single or multi-pole switching of the connection between be designed electrical arrangement and power board network, as long as it is ensured that no significant electrical current flows between the arrangement and the on-board power supply before activation by the control device.
  • the switching unit is designed for the all-pole switching of the connection between the electrical arrangement and the power supply network, which further advantageously increases the operational reliability.
  • the switching unit may be formed discretely, for example as a relay or contactor, as well as an integrated circuit, for example as a MOSFET.
  • the switching unit can be formed in one or more parts and basically arranged in the vehicle, which is advantageous in terms of weight and size of the module.
  • the switching unit is provided in the at least one module.
  • the power on-board network can be expanded in a simple manner by adding further interfaces, similar to a bus system.
  • each module should have a corresponding switching unit.
  • the switching unit is integrally formed with the connection element, whereby a particularly compact design is achieved.
  • the module control is formed integrally with the connection element and in particular integrally with the switching unit.
  • an optical indicator such as. An LED, connected to the switching unit for displaying the connection state.
  • control device is designed to determine at least one electrical operating parameter of the arrangement from the identification signal and to compare the operating parameter with at least one electrical compatibility parameter of the on-board power supply system.
  • the electrical operating parameter of the arrangement and the electrical compatibility parameters of the on-board power network can hereby be any electrical variable or range suitable for the comparison, such as, for example, voltage, current, power and / or battery capacity. Naturally it can be provided to compare several electrical operating parameters of the arrangement with corresponding compatibility parameters.
  • the module control can be designed, for example, to interrogate the at least one electrical operating parameter from a module-side memory and then to send a corresponding identification signal to the control unit of the vehicle. This is particularly advantageous if the electrical operating parameter corresponds to a working range of the electrical arrangement of the module, for example the permissible voltage range and / or a maximum permissible current of the arrangement.
  • the module controller may have at least one measuring unit or be connected to such a measuring unit in order to determine the electrical operating parameter by measurement.
  • a voltage source such as a battery or a charger, it is thus possible to determine the current voltage and to send a corresponding identification signal to the control device.
  • control device can determine the at least one electrical compatibility parameter of the on-board power supply system from the storage unit or a measuring unit provided in the vehicle or at the plug connection.
  • both the module control has at least one measuring unit for measuring the voltage of the electrical arrangement and the control device has a vehicle-side measuring unit for measuring the voltage of the power on-board network.
  • the module controller may expediently have a second measuring unit in order to determine, after the connection with one of the interfaces, whether the on-board power supply system is at all supplied with power.
  • the module controller preferably transmits the identification signal, which corresponds at least to the voltage of the electrical arrangement.
  • the control device determines the voltage of the electrical arrangement from the identification signal and compares the voltage of the electrical arrangement with the voltage of the power electrical system.
  • the controller sends in this case the activation or deactivation If the two voltages do not differ substantially, ie preferably by not more than ⁇ 0.5 V, in particular not more than ⁇ 0.15 V and particularly preferably not more than ⁇ 0.05 V.
  • the control device may be formed in a further alternative or complementary embodiment, the one voltage level connected to the power electrical system, which of the voltage corresponds to the power supply system (current voltage and / or rated voltage).
  • the present selection allows a very flexible use of the connector.
  • the identification signal corresponds to a plurality of operating parameters and / or identification parameters, and the control device is designed to compare it with corresponding compatibility parameters.
  • a plug connection or a plug connector is understood to mean a separable component which is to be connected to a corresponding component and provides a galvanic, that is to say a conductor-based, separable connection between the power supply network and the electrical arrangement.
  • the plug connection should preferably be designed such that a secure connection between the on-board power supply system of the vehicle and the electrical arrangement of the module is possible.
  • the connector should be adapted to the electrical requirements of the particular arrangement, especially in terms of current and voltage.
  • the plug-in connection is expediently designed for an electrical current of at least 3A, in particular at least 5A, or at least 60-100A, at a voltage of 10V-200V, in particular 12V-120V (peak voltage).
  • connection element or the interface are, for example, sockets which are designed as receptacles for plugs. It is possible here to carry out the connection element or the interface as a socket or plug.
  • the module-side connection element is designed as a socket.
  • the interface may be formed as a socket corresponding connector.
  • the connector has at least two electrical contact elements, so that the power electrical system can be connected to the electrical arrangement.
  • the connector has three electrical Kunststoffelmente, eg. For the connection of + 60V, -120V and a ground connection between power onboard and electrical arrangement.
  • Contact elements for the transmission of a communication signal such as, for example, a CAN bus system, and possibly for the electrical connection of the initially discussed auxiliary vehicle network with the module are not necessary.
  • a flexible connection means is arranged between the interface and the electric vehicle and / or the connection element and the module. This further simplifies the operability of the vehicle system and further facilitates connecting the module to the vehicle.
  • the connecting means may be formed in one or more parts.
  • the connecting means is constructed hose or cable-like and has, in addition to corresponding electrical conductors for connecting the power electrical system with the electrical arrangement of the module a fuse element made of a material resistant to mechanical stress material, such as. A metallic reinforcement or a steel cable on.
  • the securing element is embodied integrally with the interface or with the connecting element or fastened with an interface or connecting element or one of the locking means such that these components can not be separated from one another without destruction.
  • the flexible connection means results in improved connection possibilities between the module and the electric vehicle for the vehicle user.
  • bicycles can be parked at a loading station and connected and locked with it.
  • the modules are flexible, eg on the handlebars of the vehicle. tool, can be positioned.
  • the vehicle can, for example.
  • the connecting means particularly simple connected to an object such as a bicycle stand and additionally connected to the module.
  • an additional receptacle with a locking means for the interface is present on the vehicle, so that the flexible connecting means can be inserted and locked with the interface in the receptacle.
  • a magnetic fixing is provided in order to fix the interface and the connection element to each other and to position loosely.
  • the magnetic fixation can be arranged both on the connection element and / or on the interface. It allows a precise positioning of the interface and the connection element to each other to allow a trouble-free and accurate locking. Furthermore, as a result, even after unlocking the connection element remains at the interface, so that this, for example. In a training with a flexible connecting means, not uncontrolled leaves its position and is inadvertently damaged.
  • the electric vehicle is designed to connect two or more modules.
  • the compatibility test offers clear advantages here.
  • the electric vehicle should preferably have two or more interfaces.
  • the switching unit can be designed for the separate connection of the two or more modules to the on-board power supply network, so that in the case of incompatibility the corresponding module is not connected to the power on-board network, but a connection of the further modules is possible.
  • control unit may expediently have a priority control in order to additionally To determine the compatibility check based on the priority, whether the respective module can be connected to the on-board power network.
  • control unit may preferably be designed to compare the identification signal with one or more priority parameters, so that the activation signal is only sent to the switching unit or the locking drive when the identification signal coincides with the at least one priority parameter.
  • the electric vehicle can have a communication network which is separate from the on-board power supply network and connects the control device to the at least one interface.
  • the communication network serves to transmit at least the identification signal from the module controller after the module has been connected to the interface of the vehicle.
  • the communication network can be designed to connect further assemblies of the vehicle or of the module, such as, for example, the locking drive, the switching unit, an instrument panel, an operating device and / or a motor control.
  • the communication network may, for example, have electrical signal lines and / or wireless communication links;
  • the communication network is expediently an optical network, ie a transmission network designed correspondingly with optical signal lines and transmitter / receiver arrangements.
  • the interface and connector have optical transmitter / receiver assemblies which are connected at least to the respective NFC device.
  • the communication network is designed as a bus system with a suitable protocol, particularly preferably, the communication network is a CAN bus system (CAN high, CAN low).
  • Control unit and module control are particularly preferably designed for communication via the CAN-open protocol.
  • the NFC devices are here for the conversion of the CAN (high / low) signal in one for the Nah Schlskommunika- tion suitable protocol, and in turn on the receiver side in a CAN (high / low) signal formed. Suitable protocols for short-range communication are discussed in the beginning.
  • a method of connecting an electric vehicle to a module is disclosed.
  • the electric vehicle has an on-board power supply network for supplying power to an electric drive unit of the electric vehicle, an interface connected to the power on-board network for connection to a module, and a control device for communication with the module.
  • the module has an electrical arrangement for connection to the power supply system of the electric vehicle, a connection element that can be connected to the interface of the electric vehicle, and a module controller for communication with the control device of the electric vehicle.
  • the interface and the terminal for wireless short-range communication are formed with each other so that after connecting the interface and the terminal, the module controller and the controller of the electric vehicle wirelessly communicate with each other via the interface and the terminal.
  • an identification signal can be sent to the control device and the identification signal can be received by the control device, compared with at least one compatibility parameter, and if the identification signal matches the compatibility parameter, a subsequent process step is performed be, for example, the locking and / or switching described above.
  • the first and / or the second locking means can be brought from a free position to a locking position in order to lock the connection element at the interface.
  • the above-described short-range communication between an electric vehicle and a module can also be advantageously used in the context of a modular charging system.
  • Another aspect of the present invention therefore relates to a modular charging system with a charging unit and at least one module.
  • the charging unit has a charging line and one or more interfaces connected to the charging line for connecting at least one rechargeable module. Furthermore, a control device is provided for communication with the module.
  • the at least one rechargeable module may have a connectable to the interface connectable connection element and an electrical arrangement for connection to the charging line.
  • the module may further include a module controller for communicating with the controller.
  • the interface of the charging unit can be separably connected to the connection element of the module to connect the electrical arrangement of the module with the charging line.
  • the interface may comprise a first NFC device and the connection element a second NFC device, which are designed for short-range communication with one another in order to connect the control device of the charging unit to the module controller (for data communication).
  • the embodiment according to the present aspect therefore also allows for the connection of a rechargeable module with a charging unit advantageously increased reliability by the Nahfeldkommunikation invention.
  • the electrical arrangement preferably has an electrical energy store and in particular preferably a battery arrangement, such as, for example, one or more accumulators.
  • the rechargeable module is therefore a battery module.
  • the charging unit is preferably designed for connection to a supply network, eg a 220V or 110V power supply network.
  • the charging unit has a power supply which connects the supply network to the charging line and is designed for adaptation and possibly monitoring of current and / or voltage.
  • the charging line can also be designed with a plurality of voltage levels (60V, 120V, 180V peak voltage) and corresponding separate conductors, in accordance with the above-described power supply network. It is also possible that corresponding embodiments are carried out for different performance classes, for example 5 A, 15 A. 30 A, 40 A, 60 A)
  • FIG. 1 shows an embodiment of an electrical system of an electric vehicle in a schematic view.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a module in a schematic view
  • FIG. 3 shows a detailed view of a connection element of the module according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows the embodiment of the electrical system according to FIG. 1 with a connected module according to FIG. 2, FIG.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the communication when connecting a module to an electric vehicle in a schematic flow diagram
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a connection element and an interface in a perspective view with a schematic circuit diagram
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the interface according to FIG. 6 in a partially cutaway perspective view with a schematic circuit diagram
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a connection element and an interface in a perspective view with a schematic circuit diagram
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the interface according to FIG. 6 in a partially cutaway perspective view with a schematic circuit diagram
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the interface according to FIG. 6 in a partially cutaway perspective view with a schematic circuit diagram
  • FIG. 8 the connection element of Fig. 6 in an exploded perspective view.
  • FIG. 1 shows an electrical system 1 of a vehicle 2 according to the invention with a total of three on-board network systems, namely an on-board power supply system 3, a CAN
  • the power electrical system 3 is used here primarily for the electrical power supply of an electric drive unit 6 of the vehicle 2.
  • the power electrical system 3 is a DC network with multiple voltage levels, namely +60 V DC and -120V DC peak voltage and + 48V DC -96V nominal voltage designed for a current of about 20 A - 100 A. It is powered by an internal, rechargeable vehicle battery 7 with electrical energy.
  • the individual voltage levels of the power electrical system 3 are referred to in relation to the peak voltage mentioned above, even if the nominal voltage deviates from this.
  • the auxiliary power supply 5 is designed for an operating voltage of +12 V DC and is used to power other vehicle components, such as.
  • the auxiliary power supply 5 via the battery 7 and an intermediate 60V / 12V converter 10 with electric Energy supplied.
  • the CAN bus system 4 is used for the control and communication of the vehicle components, as explained in detail below.
  • the CAN bus system 4 is presently formed with electrical signal lines; the communication protocol complies with the "CAN-open" protocol according to specification CiA 454 (LEV).
  • the power on-board network 3 thus comprises three conductors, namely + 60V DC, -120V DC and ground.
  • the auxiliary electrical system 5 has a total of two conductors, namely + 12V DC and ground, while the CAN bus system 4 has CAN-high and CAN-low conductor.
  • the individual conductors of the networks discussed above are not shown in FIGS. 1 and 2.
  • the electric drive unit 6 comprises an electric motor 11, which is connected via a motor controller 12 to the power on-board network 3.
  • the motor controller 12 is further connected to the CAN bus 4 for receiving control commands and modulates the voltage supplied to the motor from the on-board power supply 3 by means of pulse width modulation (PWM) to enable control of the drive power.
  • PWM pulse width modulation
  • the already mentioned central control device 9 is provided, which is also connected to the CAN bus 4 and to the power supply to the auxiliary on-board network 5.
  • the control device 9 is a microprocessor control, which is controlled via a stored in a connected and variable memory unit 13 program. In this case, the control unit 9 serves, for example, to control the engine control 12 for the driving operation in accordance with a control command of the vehicle user entered via the operating unit 8.
  • the control unit 9 further monitors the power on-board network 3 and is connected to a measuring unit 14, which detects voltage and current on the on-board power supply system and supplies corresponding digital measured values to the control device 9.
  • the storage unit 13 has compatibility parameters in a database, which is explained in detail below.
  • the electrical system 1 of the electric vehicle 2 also has two interfaces 15, which are designed as connectors for connection to corresponding modules 16 and the power on-board network 3, the auxiliary electrical system 5 and the communication network 4 correspondingly connected to connected to the interfaces 15 modules 16 separable.
  • the electrical system 1 of the electric vehicle 2 and in particular the vehicle electrical system 3, 4 and 5 may naturally have further components and components or connect, as indicated by the dashed lines.
  • FIG. 2 An exemplary embodiment of a module 16 provided for connection to an interface 15 is shown in a schematic view in FIG. 2.
  • the module 16 has a connection element 17, which in the present case is designed as a socket for engagement with one of the interfaces 15.
  • the module 16 further comprises an electrical arrangement, namely a 6oV battery 18, which is connected to supply electrical energy in the power on-board network 3 via a supply line 19 to the connection element 17.
  • the module 16 may be designed in particular as a charging station or charger, that is, with a corresponding power supply.
  • connection element 17 can be an electrical tromotorisch driven latch (not shown in Fig. 2), which engages in a arranged in the interface 15 bracket (not shown in Fig. 2) for locking.
  • connection element 17 in FIG. 3 A schematic view of the connection element 17 in FIG. 3 is shown. As can be seen from FIG. 3, the connection element 17 has a total of three contact elements 30 in order to connect the module 16 galvanically to the power supply system 3 (+ 60V, -120V, GND).
  • the connecting element 17 has an integrated first switching unit 20, with which the connection between the + 60V supply line 19 and consequently the battery 18 can be switched to the power on-board network 3.
  • a second switching unit 21 is provided to switchably connect the -120V line of the power electrical system 3 to the module 16. As shown, this connection is not used in the present "battery module” 16 with the 6oV battery 18, but this can be used in the case of a “charging module” with a corresponding power supply, for example, for fast charging of the vehicle battery 7.
  • the ground line (GND) is not switched.
  • the switching units 20 and 21 are formed here with MOSFET switches and are controlled by a microprocessor module controller 23 which is connected to the CAN bus system 4 via a wireless near field connection.
  • a second NFC device 104 is provided on the module side, which is in contact with a vehicle-side first NFC device 43 (not shown in FIG. 3) via a near-field connection according to ISO 14443 at 13.56 MHz.
  • the vehicle-side NFC device 43 is designed to be integrated with the interface 15, as explained in more detail below.
  • the NFC devices 43, 104 are furthermore used for the transmission of energy, namely for connecting the auxiliary cabinet 5 to the module 16 or a module-side auxiliary module network (not shown in FIG. 3) and for supplying power to the module controller 23 and an electric motor 114 (FIG. also not shown in Fig. 3) with about 20W.
  • the interface 15 and the connection element 17 thus provide for a galvanic (conductive) connection of the module 16 to the power on-board network 3, while the CAN bus system 4 and the auxiliary power supply 5 from the module 16 and the module controller 23 are electrically isolated.
  • a sensor 27 is provided to measure the voltage on the supply line 19 and thus the voltage provided by the battery 18 and to provide a corresponding measurement value to the module controller 23.
  • a monitoring unit 28 which monitors the maximum permissible current between module 16 and power supply network 3 and the maximum permissible voltages, so that, for example, in the event of a short circuit, the battery 18 can be safely separated from the electrical system 1 of the vehicle 2.
  • the monitoring unit 28 regularly transmits corresponding measured values to the module controller 23, which actuates the switching units 20 and 21 accordingly.
  • a current of 100 A between supply line 19 and on-board power supply system 3 should not be exceeded.
  • the monitoring unit 28, the switching units 20, 21 and the sensor 27 are naturally connected to the module controller 23 via suitable communication lines (not shown) and optionally designed with this integrated in an electronic unit.
  • an electric motor 114 (not shown in Fig. 3) is provided which drives the previously described latch (also not shown).
  • the electric motor 114 is driven by the module controller 23 and supplied via the NFC device 104 with electrical energy, as mentioned above.
  • FIG. 1 An embodiment of the electrical system 1 of the modular vehicle 2 with connected module 16 is shown in FIG.
  • the connection of an additional battery 18 may, for example, be necessary if the internal vehicle battery 7 is exhausted or the range of the vehicle is to be increased.
  • the user connects the module 16 to the interface 15, after which the control device 9 and the module control 23 communicate with each other in a compatibility mode via the CAN bus 4 and the two NFC devices 43, 104 in order, on the one hand, to control the authorization. check for the connection of the module 16 and on the other to check the compatibility of the module 16 and more specifically the battery 18 of the module 16 before connecting and locking this with the onboard power supply 3.
  • FIG. 5 illustrates the individual steps with reference to a flow chart.
  • connection element 17 of the module 16 is first connected to one of the interfaces 15 by a user.
  • the switching units 20 and 21 are initially opened in this state, so that the battery 18 is not connected to the power on-board network 3.
  • the connection element 17 ensures a connection of the monitoring unit 28 with the on-board power supply system 3.
  • the monitoring unit 28 detects a voltage on the power supply system 3, it sends a signal to the module controller 23, which in step 51 queries the sensor 27 with regard to the current battery voltage on the supply line 19. Furthermore, the module controller 23 determines in parallel from an internal memory a plurality of identification parameters which characterize the module 16 in terms of type and manufacturer. In step 52, the module controller 23 sends an identification signal to the control device 9 via the two NFC devices 43, 104 and correspondingly the CAN bus system 4.
  • the identification signal in the present example contains the following information:
  • Type ID 125
  • the manufacturer ID corresponds to a specific manufacturer of the module assigned according to the ID.
  • the type ID corresponds to the "energy source - battery" functionality.
  • the control device 9 receives the identification signal in step 53 and queries the compatibility parameters of the vehicle from the data stored in the memory unit 13.
  • database includes the following parameters:
  • step 54 the control device 9 first compares the parameters obtained in the identification signal with the compatibility parameter obtained from the database.
  • the module 16 is basically compatible with the vehicle and authorized for connection.
  • the control device 9 sends according to step 55, an activation signal to the module controller 23, which controls the electric motor 114 of the bolt in step 56 and the module 16 is locked to the vehicle. Accordingly, the control device 9 in section 57 then queries the measuring unit 14 with respect to the current voltage of the power electrical system 3 from.
  • the query of the measuring unit 14 in step 57 is required because the vehicle also has an internal vehicle battery 7 and the voltage of the battery 7 should therefore differ only insignificantly from the voltage of the battery 18.
  • the voltage on the power supply system 3 is 49.5 V.
  • the control device 9 compares this value with the battery voltage from the identification signal in step 58 and checks whether the battery voltage of the module 16 differs by not more than ⁇ 0.05 V from the voltage of the power on-board network 3.
  • the control device 9 sends a second activation signal to the switching units 20 and 21 connected to the module control 23 in step 59, whereupon the supply line 19 and thus the battery 18 are connected to the power on-board network 3.
  • the compatibility check or the "compatibility mode" ends in step 60.
  • the successful connection is indicated to the user by a green indicator lamp (see FIG. 8), such as an LED disposed in connector 17. Otherwise, a red indicator lamp (see FIG. 8) in the connection element 17 shows that a connection of the module 16 to the vehicle is not possible due to a lack of compatibility. In this case, the electric motor 114 of the bolt (both not shown) is again actuated to unlock module 16 from the interface 15.
  • the monitoring unit 28 remains active. If the predetermined maximum values for current or voltage are exceeded, the monitoring unit 28 sends a signal to the module controller 23, so that the switching unit 20 disconnects the connection between the battery 18 and the vehicle's electrical system 1 in order to avoid damage.
  • a module 16 is connected to the vehicle 2.
  • the connection of a first module for example, a charging station or charging unit and a second module, for example.
  • a rechargeable module with battery is conceivable.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a vehicle-side interface 15 together with a corresponding module-side connecting element 17.
  • the module 16 is a charging module with a mains connection (not shown).
  • the charging module has a power supply (also not shown) which provides several voltages, namely -120V DC, + 60V DC on the one hand for connection to the on-board power supply 3, and + 12V DC for wireless connection to the auxiliary power supply 5.
  • the module-side + 12V DC Lines are also referred to below as "auxiliary module supply” (Module auxiliary power supply).
  • connection element 17 has three contact pins 101, 102, 103 for the connection between the module 16 and the power supply system 3, which are arranged in a socket housing 100 designed as an insulator.
  • the NFC device 104 already discussed at the beginning is concealed in the lower region of the female housing 100, as explained in detail below with reference to FIG.
  • connection between interface 15 and connection element 17 is electrically conductive, that is galvanic.
  • the - 120V DC connection is optional according to the particular application.
  • the connection of the CAN bus system 4 and the auxiliary vehicle network 5, however, is wireless and thus galvanically separated from the module 16. As a result, in particular contact problems are avoided in the low currents on these networks.
  • the terminal 17 further includes the module controller 23, the second NFC device 104 and the electric motor 114 of the latch (not shown) which constitute an electronic unit 105.
  • the NFC device 104 is driven by the module controller 23 for communication.
  • the sensor 27 discussed at the outset with reference to FIG. 3, the monitoring unit 28 and the switching units 20 and 21 are not shown in FIGS. 6-8 for improved clarity, but could also form part of the electronics unit 105. Alternatively, these components may also be arranged outside the connection element 17 in the module 16.
  • module-side -120V DC shown, + 60V DC and + 12V DC lines are connected to the initially discussed power supply (not shown)
  • the module-side CAN-low 106 and CAN-high 107 lines are used to connect the vehicle 2 with a central data acquisition device (not shown) to charge the charge or collect diagnostic or usage information.
  • the CAN bus lines 106, 107 are optional.
  • FIG. 15 A partially cutaway perspective view of the interface 15 with a schematic circuit diagram is shown in FIG. For improved clarity, the electrical plug contacts 46, 47, 48 of the interface 15 in Figure 7 are not shown.
  • the interface 15 shown in Fig. 7 is designed as a lockable plug. It has a housing 33, which is shown transparent in the figure for better illustration, into which a flexible connecting means 34, for example in the form of a preferably 5 mm thick steel cable, opens.
  • the connecting means 34 is fixed to a locking means 35.
  • the locking means 35 is designed as a closed circumferential steel strap formed and partially protrudes on the connecting means 34 opposite side of the interface 15 from the housing 33, so that outside of the housing 33, a substantially C-shaped closed bracket 30 is formed, which is provided with a transverse to the plug direction opening 36 ,
  • Parallel to the connecting means 34 extend the lines of the CAN bus system 4 and the auxiliary power supply 5 (cable cross-section AWG24, total cable 12mm). These are connected in the housing 33 via a connector 46 to another electronics unit 41, which has the first NFC device 43 with NFC coil 45 and a microprocessor 42 (both not shown in the lower part of Fig. 7). In this case, the microprocessor 42 controls the NFC device 43 and possibly further measuring units arranged in the interface.
  • the NFC coil 45 is used for wireless communication and the transmission of electrical energy and in particular for connecting the auxiliary electrical system 5 with the auxiliary module network, i. with at least the power supply of the charging module.
  • the NFC coil 45 is arranged such that its coil axis is arranged transversely to the direction of insertion.
  • connection to the on-board power supply system 3, which is not shown here, can of course run parallel to the connection means 34 in the same way.
  • the connecting element 17 has a housing 100, contact pins 101, 102, 103, for example in the form of 6 mm pins , the second NFC device 104 and a locking means 105.
  • the NFC device 104 is parallel to the plug-in direction and thus aligned with the inserted interface 15 parallel to the electronic unit 41 of the interface 15. It has an NFC coil, not shown in the figures, whose coil axis is aligned in the said case parallel to the coil axis of the NFC coil 45 of the interface 15 and at best covers it.
  • the LEDs arranged on the front side of the NFC device 104 indicate the respective connection status, as already shown. discussed.
  • the contact pins 101, 102, 103 are received in the housing 100 and contact on the one hand with inserted interface 15 whose corresponding plug contacts 46, 47, 48.
  • About the contact pins 101, 102, 103 and the associated plug contacts 46, 47, 48 is a transfer of Energy from / to the on-board power supply network 3, for example for charging the vehicle battery 7.
  • the conductors of the power electrical system 3 naturally have a larger cross-section than the conductors of the CAN bus system 4 and the auxiliary electrical system. 5
  • the locking means 105 of the connecting element 17 has a locking element 107 which can be positioned rotatably by means of the locking motor 114. This is designed to cooperate with the locking means 35 of the interface 15 and has a locking cam 108 which engages with appropriate radial positioning in the formed in the locking means 35 recess 36 of the bracket 30 and the inserted into the connection element 17 interface 15 locks.
  • control unit 9 it is conceivable for the control unit 9 to be integrated with the operating unit 8 and / or the motor control 12,
  • the switching units 20, 21 are formed on the vehicle side or on the side of a loading unit,
  • the switching units 20, 21 are formed integrally with the interface 15, the switching units 20, 21 are arranged in the module 16,
  • the internal vehicle battery 7 is detachably connected via a connecting element 17 to one of the interfaces 15,
  • the CAN bus system 4 comprises optical signal lines and / or wireless signal paths in addition to or as an alternative to the electrical signal lines shown, the indicator lamps or LEDs are arranged on the vehicle side or in a charging unit instead of in the connection element 17,
  • the power electrical system 3 has only one voltage level
  • the switching unit 20 is designed for the separate switching of a supply line and a charging line, which are provided between the module 16 and the power supply system 3,
  • control device 9 is designed to additionally connect that voltage plane to the power supply system 3 which corresponds to the voltage on the power supply system 3 (actual voltage and / or nominal voltage), an independent release of the locking is provided in order to avoid damage to the components a maximum safety holding force is exceeded when pulling in the axial direction of the plug connection,
  • a predetermined breaking point at interface 15 and / or connecting element 17 is provided which, when a predetermined vertical safety holding force, i. in one direction, perpendicular to the axial direction of the connector, all contacts and thus also vehicle 2 and module 16 separated from each other and / or
  • the module 16 as a passive component, i.
  • a connection element 17 has a further connector or an interface 15 for connecting to another module.

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Abstract

The invention relates to a modular vehicle system comprising an electric vehicle (2) and a module (16) which can be connected to the electric vehicle (2) by means of a plug connection, wherein the electric vehicle (2) at least has an on-board power supply system (3) for supplying power to an electric drive unit (6) of the electric vehicle (2), a control device (9) for communicating with the module (16), and an interface (15), which is connected to the on-board power supply system (3) and the control device (9), for connection to the module (16), which interface (15) forms a first element of the plug connection, wherein the module (16) at least has an electrical arrangement, a module controller (23) for communicating with the control device (9) of the electric vehicle (2), and a connection element (17) which is connected to the electrical arrangement and the module controller (23) and which forms a second element of the plug connection, wherein the interface (15) of the electric vehicle (2) is connected in a detachable manner to the connection element (17) of the module (16) in order to connect the electrical arrangement of the module (16) to the on-board power supply system (3) of the electric vehicle (2), and wherein the interface (15) has a first NFC device (43) and the connection element (17) has a second NFC device (104), which NFC devices are designed for near-field communication with one another, in order to connect the control device (9) of the electric vehicle (2) to the module controller (23). The invention further relates to an electric vehicle and to a module for a modular system of this kind, and also to a method for connecting said electric vehicle and module.

Description

Beschreibung  description
Modulares Fahrzeugsystem mit erhöhter Betriebssicherheit  Modular vehicle system with increased operational safety
Die Erfindung betrifft ein modulares Fahrzeugsystem, ein Elektrofahrzeug und ein Modul zur Verbindung mit einem Elektrofahrzeug. The invention relates to a modular vehicle system, an electric vehicle and a module for connection to an electric vehicle.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge gewinnen seit geraumer Zeit insbesondere für den Personennahverkehr angesichts steigender Energiekosten und der Forderung nach verringerten Emissionen des Verkehrs zunehmend an Bedeutung. Insbesondere im Bereich der Elektroleichtfahrzeuge, in welchen bspw. Elektrofahrräder, Pedelecs und Roller, aber auch Rollstühle und Quads fallen, sind mittlerweile zahlreiche Fahrzeugtypen kommerziell erhältlich. Electrically powered vehicles have been gaining in importance for some time, especially for local passenger transport in view of rising energy costs and the demand for reduced emissions of traffic. Especially in the field of electric light vehicles, in which, for example, electric bicycles, pedelecs and scooters, but also wheelchairs and quads fall, numerous types of vehicles are now commercially available.
Sämtliche derartige Fahrzeuge weisen einen Elektromotor auf, der zum alleinigen oder unterstützenden Antrieb eingesetzt und über eine oder mehrere Batterien mit elektrischer Energie versorgt wird. Es ist daher notwendig, das elektrische System von Elek- trofahrzeugen so auszulegen, dass eine sichere und störungsfreie Leistungsversorgung des Elektromotors gegeben ist. All such vehicles have an electric motor, which is used for sole or supportive drive and is powered by one or more batteries with electrical energy. It is therefore necessary to design the electrical system of electric vehicles in such a way that a safe and trouble-free power supply of the electric motor is provided.
Bei solchen Fahrzeugen muss die gesamte bzw. ein großer Teil der Antriebsleistung über das elektrische System des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Stromstärke und/oder Betriebsspannung liegen daher regelmäßig höher als bei bekannten Kraftfahrzeugen. Bei Eingriffen in das elektrische System besteht daher ein relativ hohes Risiko von Beschädigungen, insbesondere auch des Antriebssystems des Fahrzeugs, bspw. wenn eine nicht kompatible Batterie eingebaut oder ein ungeeignetes Ladegerät mit dem Fahrzeug verbunden wird. Anders als bei üblichen Kraftfahrzeugen lässt sich ein Eingriff in das elektrische System durch ungeschultes Personal bei Elektrofahrzeu- gen nicht vollständig vermeiden. Bedingt durch die begrenzte Batteriekapazität und dadurch eingeschränkte Reichweite ist bspw. erforderlich, dass ein Benutzer ein Ladegerät an das Fahrzeug anschließen oder eine Batterie leicht austauschen kann. Ein Elektrofahrzeug, welches einen leichten und sicheren Austausch von elektrischen Modulen, insbesondere auch durch einen Fahrzeugbenutzer, ermöglicht, ist aus der WO2011/135036 A2 bekannt. In such vehicles, all or a large portion of the drive power must be provided via the vehicle's electrical system. Amperage and / or operating voltage are therefore regularly higher than in known motor vehicles. When intervening in the electrical system, therefore, there is a relatively high risk of damage, especially the drive system of the vehicle, for example. If a non-compatible battery installed or an inappropriate charger is connected to the vehicle. Unlike conventional motor vehicles, intervention in the electrical system by untrained personnel in electric vehicles can not be completely avoided. Due to the limited battery capacity and thus limited range is, for example, required that a user can connect a charger to the vehicle or easily replace a battery. One Electric vehicle, which allows easy and safe replacement of electrical modules, in particular by a vehicle user, is known from WO2011 / 135036 A2.
Ein unbeabsichtigtes Trennen oder Verbinden von einzelnen Komponenten, wie bspw. eines Ladegerätes oder einer Batterie, können Störungen oder im ungünstigsten Fall auch Beschädigungen am elektrischen System des Elektrofahrzeugs verursachen. Gerade im öffentlichen Bereich, wie bspw. an öffentlichen stationären Ladesäulen oder, im Falle von Vermietangeboten, an für die Öffentlichkeit frei zugänglichen Selbstbedienungsstationen, erfolgt keine Kontrolle, ob ein ordnungsgemäßer Anschluss zwischen der Ladesäule bzw. Station und dem Fahrzeug erfolgt. Außerdem gewährleisten die bekannten Anschlusssysteme keinen sicheren Schutz vor Eingriffen Dritter in die Verbindung zwischen Ladestation und Batterie. Ein modulares Fahrzeugsystem mit erhöhter Betriebssicherheit, bei dem die Verbindung mit einem Modul besonders leicht, sicher und geschützt vor dem Eingriff unberechtigter Personen mittels einer Verriegelung erfolgen kann, ist beispielsweise aus der WO2012/ 107448 Ai bekannt. Inadvertent disconnection or connection of individual components, such as. A charger or a battery, may cause interference or in the worst case, damage to the electrical system of the electric vehicle. Especially in the public sector, such as at public stationary charging stations or, in the case of rental offers, to the public freely accessible self-service stations, there is no control whether a proper connection between the charging station or station and the vehicle takes place. In addition, the known connection systems do not ensure safe protection against interference by third parties in the connection between the charging station and the battery. A modular vehicle system with increased operational safety, in which the connection to a module can be particularly easy, safe and protected against the intervention of unauthorized persons by means of a lock, for example, from WO2012 / 107448 Ai known.
In beiden vorgenannten Druckschriften erfolgt eine Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und dem Modul, unter anderem um die Kompatibilität dieser sicherzustellen. Im Falle eines Lademoduls können während der Kompatibilitätsprüfung insbesondere elektrische Betriebsparameter der Komponenten überprüft werden, um sicherzustellen, dass eine seitens des Elektrofahrzeugs angeordnete Batterie sicher mittels des Lademoduls aufgeladen werden kann. Zu diesem Zweck ist in einem Ausführungsbeispiel eine Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs mit einer Modulsteuerung des Moduls über ein trennbares Bussystem verbunden. In both aforementioned publications communication between the electric vehicle and the module, inter alia to ensure the compatibility of this. In the case of a charging module, in particular during the compatibility check, electrical operating parameters of the components can be checked in order to ensure that a battery arranged on the part of the electric vehicle can be safely charged by means of the charging module. For this purpose, in one exemplary embodiment, a control device of the electric vehicle is connected to a module control of the module via a separable bus system.
Problematisch an dieser Verbindung kann die Kontaktsicherheit sein, insbesondere falls die eingangs genannten Komponenten der Witterung ausgesetzt sind. Ist eine Kommunikation nicht zuverlässig möglich, kann jedoch die Funktionalität stark eingeschränkt sein. In dem eingangs erwähnten Beispiel eines Lademoduls ist ein Aufladen der Batterie des Elektrofahrzeugs dann nicht möglich. The problem with this connection can be the contact reliability, in particular if the components mentioned above are exposed to the weather. If communication is not reliable, the functionality can be severely limited. In the above-mentioned example of a charging module charging the battery of the electric vehicle is then not possible.
Es besteht daher die Aufgabe, ein modulares Fahrzeugsystem zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden, wobei insbesondere eine zuverlässigere Kommunikation zwischen Fahrzeug und Modul bereitgestellt wird. It is therefore an object to provide a modular vehicle system in which the mentioned disadvantages of the prior art are avoided, in particular a more reliable communication between the vehicle and the module is provided.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 1 mit einem Elektrofahrzeug und einem mit dem Elektrofahrzeug mittels einer Steckverbindung verbindbaren Modul, ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 13, ein Modul nach Anspruch 14 und ein Verfahren nach Anspruch 15. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object is achieved by a modular vehicle system according to claim 1 with an electric vehicle and a connectable to the electric vehicle by means of a plug-in module, an electric vehicle according to claim 13, a module according to claim 14 and a method according to claim 15. Preferred embodiments of the invention are in the Subclaims described.
Ein Kernaspekt der Erfindung ist der Einsatz von Nahfeld- bzw. Nahbereichskommunikation, im Nachfolgenden auch als„NFC" (Near Field Communication) bezeichnet, in der Steckverbindung zwischen Elektrofahrzeug und Modul, mindestens um eine Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs mit einer Modulsteuerung des Moduls zum Datenaustausch zu verbinden. Neben einer zuverlässigen Kommunikation, selbst bei der Witterung ausgesetzten Komponenten, stellt die erfindungsgemäße Ausgestaltung ferner eine galvanische Trennung zwischen Steuerungseinrichtung und Modulsteuerung bereit, was bei Fehlfunktionen einer Komponente eine Beschädigung der jeweilig anderen Komponente vermeidet. Der Einsatz von NFC in der Steckverbindung, also einer drahtlosen Kommunikation, bei der kein signifikantes Fernfeld entsteht, im Gegensatz zu RFID-Technologie, reduziert ferner etwaige Datensicherheitsbedenken durch die begrenzte Reichweite der Kommunikation. A key aspect of the invention is the use of near-field or short-range communication, hereinafter also referred to as "NFC" (Near Field Communication), in the plug connection between the electric vehicle and the module, at least to a control device of the electric vehicle with a module control of the module for data exchange In addition to reliable communication, even when exposed to weathering components, the embodiment of the invention further provides a galvanic isolation between control device and module control, which avoids damage to the respective other component in case of malfunctions of a component.The use of NFC in the connector, ie wireless communication, which does not create a significant far-field, unlike RFID technology, also reduces any data security concerns due to the limited range of communication.
Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Elektrofahrzeug ein ein- oder mehrspuriges elektrisch angetriebenes Fahrzeug und insbesondere ein Straßenfahrzeug verstanden. Bevorzugt ist das Elektrofahrzeug ein Elektroleichtfahrzeug, wie bspw. ein elektrisches Zwei- oder Dreirad bzw. ein Elektrofahrrad, Pedelec, Roller, Rollstuhl, Quad oder Kart. Insbesondere bevorzugt ist ein Elektroleichtfahrzeug mit einem Leergewicht von nicht mehr als 500 kg, weiter bevorzugt nicht mehr als 350 kg, jeweils ohne Zubehör, wie bspw. Batterien. In the context of the invention, an electric vehicle is understood to mean a single-track or multi-track electrically driven vehicle and in particular a road vehicle. Preferably, the electric vehicle is an electric light vehicle, such as an electric two- or three-wheeler or an electric bicycle, pedelec, scooter, wheelchair, quad or kart. Particularly preferred is an electric light vehicle with a curb weight of not more than 500 kg, more preferably not more than 350 kg, each without accessories, such as batteries.
Erfindungsgemäß weist das Elektrofahrzeug zumindest ein Leistungsbordnetz zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit des Elektrofahrzeugs, eine Steuerungseinrichtung zur Kommunikation mit einem Modul, und mindestens eine mit dem Leistungsbordnetz und der Steuerungseinrichtung verbundene Schnittstelle zur Verbindung mit dem Modul auf, welche Schnittstelle ein erstes Element einer Steckverbin- dung bildet. According to the invention, the electric vehicle has at least one power supply network for supplying energy to an electric drive unit of the electric vehicle, a control device for communicating with a module, and at least one interface connected to the power on-board network and the control device for connection to the module, which interface is a first element of a connector. formation.
Das Modul weist zumindest eine elektrische Anordnung, eine Modulsteuerung zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs, und ein mit der elektrischen Anordnung und der Modulsteuerung verbundenes Anschlusselement auf, das ein zweites Element der Steckverbindung bildet. Die Schnittstelle des Elektrofahrzeugs ist trennbar mit dem Anschlusselement des Moduls verbindbar, insbesondere mechanisch verbindbar, um die elektrische Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz des Elektrofahrzeugs zu verbinden. Fahrzeug und Modul können naturgemäß weitere Komponenten aufweisen, insbesondere ein oder mehrere Schalteinheiten, welche die Verbindung zwischen Leistungsbordnetz und Modul schalten, auf die jedoch zunächst nicht näher eingegangen wird. The module has at least one electrical arrangement, a module control for communication with the control device of the electric vehicle, and a connection element connected to the electrical arrangement and the module control, which forms a second element of the plug connection. The interface of the electric vehicle is separably connectable to the connection element of the module, in particular mechanically connectable to connect the electrical arrangement of the module with the power board network of the electric vehicle. Vehicle and module may of course have other components, in particular one or more switching units, which switch the connection between on-board power supply and module, to which, however, will not be discussed in detail.
Die Schnittstelle des Elektrofahrzeugs weist erfindungsgemäß eine erste NFC- Einrichtung und das Anschlusselement des Moduls eine zweite NFC-Einrichtung auf, welche mindestens zur Nahbereichskommunikation miteinander ausgebildet sind, um die Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs mit der Modulsteuerung zu verbinden. The interface of the electric vehicle according to the invention comprises a first NFC device and the connection element of the module to a second NFC device, which are formed at least for short-range communication with each other to connect the controller of the electric vehicle with the module control.
Das Leistungsbordnetz des erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs ist zur Energieversorgung der elektrischen Antriebseinheit ausgelegt und verbindet mindestens die Antriebseinheit mit der mindestens einen Schnittstelle. Das Leistungsbordnetz kann naturgemäß grundsätzlich weitere entsprechend ausgebildete Schnittstellen, elektrische Komponenten oder Baugruppen des Fahrzeugs verbinden, wie bspw. eine oder mehrere interne Batterien, Generatoren, Brennstoffzellen, DC/DC- Wandler, Motoren oder anderweitige Komponenten. The power electrical system of the electric vehicle according to the invention is designed for supplying energy to the electric drive unit and connects at least the drive unit to the at least one interface. Naturally, the on-board power supply system can in principle connect further appropriately designed interfaces, electrical components or assemblies of the vehicle, such as, for example, one or more internal batteries, generators, fuel cells, DC / DC converters, motors or other components.
Aufgrund der Anforderung hinsichtlich einer Energieversorgung der elektrischen Antriebseinheit ist das Leistungsbordnetz bevorzugt für einen elektrischen Strom von mindestens 3A, insbesondere mindestens 5A, zweckmäßig 100A ausgelegt. Die Spannung kann hierbei geeignet gewählt sein und eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung sein. Zweckmäßig ist eine Spannung von 10V - 200V, insbesondere 24V - 120V, und besonders zwischen 60-120V. Gemäß eines Ausführungsbeispiels ist das Leistungsbordnetz ein Gleichstromleistungsnetz, insbesondere ein 60V DC Leistungsnetz (Spitzenspannung). Je nach Ausgestaltung und Typ des Fahrzeugs kann neben dem Leistungsbordnetz gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ein separates Hilfsbordnetz vorgesehen sein, welches weitere elektrische Baugruppen, wie Steuerungen, Armaturen, Bedienelemente und/oder Beleuchtungseinrichtungen mit elektrischer Energie versorgt. Insbesondere bevorzugt ist das Hilfsbordnetz für eine Spannung von 12V bzw. 14V ausgelegt. Das Hilfsbordnetz kann eine eigene Spannungsversorgung, bspw. eine Batterie, aufweisen, oder bspw. mittels eines Konverters aus dem Leistungsbordnetz versorgt sein. Ergänzend oder alternativ kann das Leistungsbordnetz für mehrere Spannungsebenen, bspw. 60V sowie 120V Spitzenspannung bzw. 48V und 96V Nominalspannung, ausgebildet sein, um bspw. eine Schnelladung einer Batterie zu ermöglichen. Due to the requirement regarding a power supply of the electric drive unit, the power electrical system is preferably designed for an electric current of at least 3A, in particular at least 5A, expediently 100A. The voltage may be suitably selected and be an AC voltage or a DC voltage. It is useful to have a voltage of 10V - 200V, especially 24V - 120V, and especially between 60-120V. According to one embodiment, the onboard power system is a DC power grid, in particular a 60V DC power grid (peak voltage). Depending on the design and type of the vehicle, a separate auxiliary power supply can be provided in addition to the power electrical system according to a further embodiment, which supplies electrical components such as controls, fittings, controls and / or lighting devices. Particularly preferably, the auxiliary electrical system is designed for a voltage of 12V or 14V. The auxiliary on-board network can have its own power supply, for example a battery, or can be supplied, for example, by means of a converter from the on-board power supply network. In addition or as an alternative, the on-board power supply system can be designed for a plurality of voltage levels, for example 60 V and 120 V peak voltage or 48 V and 96 V nominal voltage, in order, for example, to enable rapid charging of a battery.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Batterie naturgemäß eine wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, wie bspw. ein oder mehrere Akkumulatoren. In the context of the present invention, a battery naturally means a rechargeable energy store, such as, for example, one or more accumulators.
Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit dient der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Arbeit und kann bspw. einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Hierbei ist die elektrische Antriebseinheit bevorzugt als Hauptantrieb eingesetzt; alternativ oder ergänzend ist es jedoch ebenfalls denkbar, dass die elektrische Antriebseinheit zum unterstützenden Antrieb, bspw. bei Elektrofahrrädern unterstützend zu einem Tretantrieb, eingesetzt ist. The electric drive unit according to the invention serves to convert electrical energy into mechanical work and may, for example, have one or more electric motors. Here, the electric drive unit is preferably used as the main drive; Alternatively or additionally, however, it is likewise conceivable that the electric drive unit is used to assist the drive, for example in electric bicycles in support of a pedal drive.
Die elektrische Antriebseinheit kann als Direktantrieb ausgebildet sein, d.h. als Antrieb ohne Getriebe, was hinsichtlich der Energieeffizienz vorteilhaft ist. Bei einem Elektro- leichtfahrzeug ist die elektrische Antriebseinheit bevorzugt ein Scheibenläufermotor. Insbesondere bevorzugt ist die Antriebseinheit ein Getriebemotor. Je nach Ausgestaltung der Antriebseinheit ist eine Motorsteuerung vorgesehen, die zur Regelung der Antriebsleistung ausgebildet ist, bspw. mittels Strom- und/oder Spannungsregelung und/oder Pulsweitenmodulation (PWM). The electric drive unit may be designed as a direct drive, i. as drive without gear, which is advantageous in terms of energy efficiency. In an electric vehicle, the electric drive unit is preferably a pancake motor. Particularly preferably, the drive unit is a geared motor. Depending on the configuration of the drive unit, a motor control is provided, which is designed to control the drive power, for example by means of current and / or voltage regulation and / or pulse width modulation (PWM).
Die mindestens eine Schnittstelle des Fahrzeugs ist zur Verbindung mit dem Anschlusselement des Moduls ausgebildet. Schnittstelle und Anschlusselement können hierbei sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen, die eine sichere elektrische Verbindung zwischen Modul und Leistungsbordnetz bereitstellen. Naturgemäß sollten Schnittstelle und Anschlusselement entsprechend mechanisch aufeinander angepasst ausgebildet sein. Die Schnittstelle und das Anschlusselement sind nach der Erfindung als Steckverbindung ausgebildet. Dadurch wird eine hervorragende Bedienbarkeit erzielt und ein leichtes Verbinden von Modulen mit dem Fahrzeug ermöglicht. Bevorzugt sind das Anschlusselement und die Schnittstelle als zueinander passende Steckelemente ausgebildet. Vorzugsweise ist die Schnittstelle als Stecker und das Anschlusselement als Buchse ausgebildet. The at least one interface of the vehicle is designed for connection to the connection element of the module. Interface and connection element can in this case have all suitable configurations that a secure electrical Provide connection between module and on-board network. Naturally, the interface and connection element should be designed to be mechanically matched to one another. The interface and the connection element are designed according to the invention as a plug connection. This achieves excellent operability and enables easy connection of modules to the vehicle. Preferably, the connection element and the interface are designed as matching plug-in elements. Preferably, the interface is designed as a plug and the connection element as a socket.
Gemäß der Erfindung ist die fahrzeugseitige Schnittstelle mindestens mit dem Leistungsbordnetz und der Steuerungseinrichtung verbunden, während das modulseitige Anschlusselement mindestens mit der elektrischen Anordnung und der Modulsteuerung verbunden ist. Diese internen Verbindungen sind leiterbasiert ausgeführt und können permanent, trennbar oder schaltbar ausgeführt sein. Es sollte ohne weiteres folgen, dass die Verbindungen auf die jeweilige Spannung und den jeweiligen Strom angepasst ausgebildet sein sollten. According to the invention, the vehicle-side interface is connected to at least the power electrical system and the control device, while the module-side connection element is connected at least to the electrical arrangement and the module control. These internal connections are based on a ladder and can be permanent, separable or switchable. It should follow without further ado that the connections should be adapted to the respective voltage and current.
Angesichts der möglichen Bedienung durch Fahrzeugbenutzer sollten bevorzugt sämtliche stromführenden Teile geeignet berührungsgeschützt ausgeführt sein, entsprechend auch Schnittstelle und Anschlusselement. In view of the possible operation by vehicle users, all current-carrying parts should preferably be suitably protected against contact, correspondingly also the interface and connecting element.
Das erfindungsgemäße elektrische Modul weist neben dem Anschlusselement ferner eine elektrische Anordnung auf, wie bereits erwähnt. Die elektrische Anordnung ist zur Verbindung mit dem Leistungsbordnetz ausgelegt und kann sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen. Es kann sich hierbei im einfachsten Fall bspw. um eine elektrische Leiteranordnung handeln, die zur Verbindung mit dem Leistungsbordnetz über das Anschlusselement ausgebildet ist und bspw. das Leistungsbordnetz, gegebenenfalls mittels eines weiteren Steckverbinders, mit weiteren Bauteilen oder mit einem weiteren Modul verbindet. Insbesondere umfasst die elektrische Anordnung jedoch ein oder mehrere elektrische bzw. elektronische Bauteile und/oder Schaltungen. The electrical module according to the invention further comprises an electrical arrangement in addition to the connection element, as already mentioned. The electrical arrangement is designed for connection to the on-board power supply system and can have all suitable configurations. In the simplest case, this may be, for example, an electrical conductor arrangement which is designed to connect to the on-board power supply system via the connection element and, for example, connects the power on-board network, if appropriate by means of a further connector, to further components or to a further module. In particular, however, the electrical arrangement comprises one or more electrical or electronic components and / or circuits.
Zweckmäßig ist die elektrische Anordnung eine Leistungsanordnung. Der Begriff der Leistungsanordnung umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung sämtliche elektrische Schaltungsanordnungen und Bauteile, die zur Verbindung mit dem Leistungs- bordnetz bzw. der Antriebseinheit und insbesondere zur Zufuhr von elektrischer Energie für die Antriebseinheit bzw. zum Abführen von seitens der Antriebseinheit erzeugter elektrischer Energie ausgebildet sind. Letzteres kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Antriebseinheit als Rekuperationsbremse oder als Generator eingesetzt ist. Bevorzugt ist die Leistungsanordnung für die Zufuhr bzw. zum Abführen eines elektrischen Stroms von mindestens lA, besonders bevorzugt mindestens 5A und insbesondere 100A ausgelegt. Suitably, the electrical arrangement is a power arrangement. In the context of the present invention, the term "power arrangement" encompasses all electrical circuit arrangements and components which are suitable for connection to the power supply. Onboard or the drive unit and in particular for supplying electrical energy to the drive unit or for discharging generated by the drive unit electrical energy are formed. The latter may in particular be the case when the drive unit is used as a recuperation brake or as a generator. The power arrangement is preferably designed for supplying or discharging an electric current of at least 1A, particularly preferably at least 5A and in particular 100A.
Zweckmäßig ist die elektrische Anordnung eine Spannungs- bzw. Stromquelle, d.h. eine Energiequelle, und weist bspw. eine Batterie, ein Ladegerät, ein Solarpanel, eine Brennstoffzelle und/oder einen Generator auf. Das Modul kann somit insbesondere als Ladegerät oder Ladestation, d.h. als„Lademodul" ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die elektrische Anordnung auch als elektrischer Verbraucher, d.h. als Energiesenke ausgebildet sein und bspw. einen Bremswiderstand, eine Batterie im Ladebetrieb, einen Konverter oder eine Leistungseinspeisung für das Stromnetz ggf. mit Wechselrichter für eine„Vehicle-to-Grid"-Kopplung aufweisen. Suitably, the electrical arrangement is a voltage or current source, i. a power source, and has, for example, a battery, a charger, a solar panel, a fuel cell and / or a generator. The module can thus be used, in particular, as a charger or charging station, i. Alternatively or additionally, the electrical arrangement can also be designed as an electrical load, ie as an energy sink, and, for example, a braking resistor, a battery in charging mode, a converter or a power supply for the power grid, if necessary with an inverter for a " Vehicle-to-grid coupling.
Die Steuerungseinrichtung kann zur Kommunikation mit dem mindestens einen Modul insbesondere ein oder mehrere Mikroprozessoren oder eine entsprechend eingerichtete Computereinheit mit einer entsprechenden, in einem Speicher abgelegten Programmierung aufweisen. For the purpose of communication with the at least one module, the control device may in particular have one or more microprocessors or a correspondingly configured computer unit with a corresponding programming stored in a memory.
Die Steuerungseinrichtung kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei eine zentrale Steuerungseinrichtung bevorzugt ist. Die Steuerungseinrichtung kann auch mit weiteren Komponenten des Fahrzeugs integriert ausgebildet sein, bspw. mit einer Motorsteuerung der elektrischen Antriebseinheit. Bevorzugt entspricht die Steuerungseinrichtung einem„Energybus-Controller (EBC)". The control device may be formed in one or more parts, wherein a central control device is preferred. The control device can also be integrated with other components of the vehicle, for example with a motor control of the electric drive unit. The control device preferably corresponds to an "Energy Bus Controller (EBC)".
Die Modulsteuerung kann bspw. einen Microcontroller, Microprozessor oder ein anderes geeignetes elektronisches Bauteil, ggf. mit einer entsprechenden Programmierung, aufweisen, so dass eine Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung möglich ist. The module controller may, for example, a microcontroller, microprocessor or other suitable electronic component, possibly with a corresponding programming, have, so that communication with the control device is possible.
Wie eingangs erwähnt, weist die Schnittstelle des Elektrofahrzeugs ferner eine erste NFC-Einrichtung und das Anschlusselement eine zweite NFC-Einrichtung auf, welche mindestens zur Nahbereichskommunikation miteinander ausgebildet sind, um die Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs mit der Modulsteuerung zu verbinden. As mentioned above, the interface of the electric vehicle further comprises a first NFC device and the connecting element to a second NFC device, which formed at least for short-range communication with each other to connect the controller of the electric vehicle with the module control.
In diesem Zusammenhang wird unter einer Verbindung zwischen der Steuerungseinrichtung und der Modulsteuerung eine Datenverbindung verstanden, welche mindestens eine unidirektionale, und bevorzugt eine bidirektionale Kommunikation zwischen den vorstehend genannten Komponenten erlaubt. In this context, a connection between the control device and the module control means a data connection which permits at least one unidirectional, and preferably one bidirectional, communication between the aforementioned components.
Beide Nahfeldkommunikationseinrichtungen sind zur Nahbereichskommunikation, und somit zur drahtlosen Kommunikation miteinander ausgebildet. Hierbei wird unter dem Begriff der„Nahbereichskommunikation" eine drahtlose Kommunikation verstanden, bei der kein signifikantes Fernfeld entsteht. Die Kommunikation kann induktiv, kapazitiv oder optisch erfolgen. Die Reichweite der Kommunikation beträgt vorzugsweise weniger als 10 cm und insbesondere weniger als 2 cm. Die NFC- Einrichtungen können hierbei zur Kommunikation ein geeignetes Kommunikationsprotokoll, wie bspw. ISO 14443, 18092, 21481, ECMA 340, 352, 356, 362 oder ETSI TS 102 190 einsetzen. Insbesondere bevorzugt weist die Nahbereichskommunikation eine Frequenz im ISM-Band, besonders bevorzugt von 13,56 MHz auf. Both near-field communication devices are designed for short-range communication, and thus for wireless communication with one another. In this case, the term "short-range communication" is understood to mean a wireless communication in which no significant far-field arises.The communication can be effected inductively, capacitively or optically.The range of the communication is preferably less than 10 cm and in particular less than 2 cm In this case, devices can use for communication a suitable communication protocol, such as, for example, ISO 14443, 18092, 21481, ECMA 340, 352, 356, 362 or ETSI TS 102 190. Particularly preferably, the short-range communication has a frequency in the ISM band, particularly preferably of 13.56 MHz.
Wie eingangs bereits diskutiert, kann durch den Einsatz der NFC-Einrichtungen eine zuverlässige Kommunikation zwischen Steuerungseinrichtung des Fahrzeugs und der Modulsteuerung bereitgestellt werden. Dies insbesondere, wenn die Steckverbindung der Witterung ausgesetzt ist, was leicht zu Kontaktkorrosion oder verschmutzten Kontakten führen kann. Während dies bei den bei der Verbindung zwischen Leistungsbordnetz und elektrischer Anordnung auftretenden hohen Strömen regelmäßig unproblematisch ist, sind Kontakte elektrisch leitender Datenverbindungen weitaus empfindlicher. Die Erfindung vermeidet entsprechende Kontaktprobleme in vorteilhafter Weise. Hierbei erhöht der Einsatz einer Nahbereichskommunikation gleichzeitig die Sicherheit der Kommunikation, verbessert die Störsicherheit und erleichtert die Adressierung gegenüber einem Einsatz von bspw. Wi-Fi, WLAN oder RFID. Auch stellt die Erfindung, wie bereits erwähnt, eine vorteilhafte galvanische Trennung mindestens zwischen Steuerungseinrichtung und Modulsteuerung bereit. As already discussed, the use of the NFC devices can provide reliable communication between the control device of the vehicle and the module control. This in particular, when the connector is exposed to the weather, which can easily lead to contact corrosion or soiled contacts. While this is usually not a problem with the high currents occurring in the connection between on-board power supply system and electrical arrangement, contacts of electrically conductive data connections are far more sensitive. The invention avoids corresponding contact problems in an advantageous manner. At the same time, the use of short-range communication simultaneously increases the security of the communication, improves the immunity to interference and makes it easier to address against the use of, for example, Wi-Fi, WLAN or RFID. Also, as already mentioned, the invention provides an advantageous electrical isolation at least between the control device and the module control.
Die erste und zweite NFC-Einrichtung können sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen, um eine Nahbereichskommunikation miteinander bereitzustellen. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist zumindest eine der beiden NFC- Einrichtungen integral mit der Schnittstelle bzw. dem Anschlusselement ausgebildet, was eine äußerst kompakte Bauform bereitstellt. Hierbei kann die jeweilige NFC- Einrichtung derart„gekapselt" in einem Gehäuse der Schnittstelle bzw. des Anschlusselements angeordnet sein, dass diese vor Witterungseinflüssen bzw. Beschädigung geschützt ist. Gemäß eines Ausführungsbeispiels weist mindestens eine der NFC- Einrichtungen eine elektromagnetisch wirksame Abschirmung auf. Hierdurch kann die Kommunikation sicher auf die vorstehend genannte Reichweite beschränkt werden, was die Sicherheit der Kommunikation nochmals verbessert. The first and second NFC devices may be any suitable embodiments to provide short-range communication with each other. According to an expedient embodiment, at least one of the two NFC devices is formed integrally with the interface or the connection element, which provides an extremely compact design. In this case, the respective NFC device can be arranged in a housing of the interface or of the connection element such that it is protected from the effects of weathering or damage.According to one embodiment, at least one of the NFC devices has an electromagnetically effective shield Communication can be safely limited to the range mentioned above, which further improves the security of the communication.
Wie eingangs erwähnt, erlauben die NFC-Einrichtungen mindestens eine unidirektio- nale Kommunikation. Bevorzugt sind die beiden NFC-Einrichtungen zur bidirektionalen Kommunikation ausgebildet. Insbesondere bevorzugt sind beide NFC- Einrichtungen aktiv ausgebildet. Eine Spannungsversorgung kann hierbei bspw. über das Hilfsbordnetz erfolgen. As mentioned above, the NFC devices allow at least one unidirectional communication. Preferably, the two NFC devices are designed for bidirectional communication. Particularly preferably, both NFC devices are actively formed. A power supply can be done here, for example, via the auxiliary power supply.
Nach einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausführungsform können die NFC- Einrichtungen zusätzlich zur Übertragung von Energie ausgebildet sein, insbesondere zur elektrischen Energieversorgung der Steuerungseinheit des Elektrofahrzeugs und/oder der Modulsteuerung. According to a further alternative or supplementary embodiment, the NFC devices may be additionally designed for the transmission of energy, in particular for the electrical power supply of the control unit of the electric vehicle and / or the module control.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erlauben die NFC-Einrichtungen neben der Bereitstellung einer Kommunikations- bzw. Datenverbindung gleichzeitig die Übertragung von elektrischer Energie, was besonders vorteilhaft ist. Möglich ist hierbei einerseits die elektrische Energieversorgung der Steuerungseinheit im Fahrzeug durch das Modul, bspw. falls die interne Batterie vollständig entleert sein sollte, oder aber die elektrische Energieversorgung der Modulsteuerung durch eine fahrzeugseitig vorhandene Spannungsquelle. Entsprechend erlaubt die vorliegende Ausgestaltung eine Kommunikation zwischen Steuerungseinrichtung und Modulsteuerung, selbst bei vollständig entleerter Fahrzeugbatterie und bei Beibehaltung einer galvanischen Trennung. According to the present embodiment, besides providing a communication connection, the NFC devices simultaneously allow the transmission of electric power, which is particularly advantageous. In this case, on the one hand, the electrical power supply of the control unit in the vehicle by the module is possible, for example, if the internal battery should be completely emptied, or else the electrical power supply of the module control by a voltage source present on the vehicle. Accordingly, the present embodiment allows communication between the controller and the module controller, even with a completely depleted vehicle battery and maintaining a galvanic isolation.
Im Rahmen der vorliegenden Ausgestaltung wird unter Übertragung von Energie bzw. elektrischer Energieversorgung die Übertragung einer elektrischen Leistung von min- destens 1 Watt bis bspw. maximal 24 Watt verstanden. In the context of the present embodiment, the transmission of an electrical power of min. at least 1 watt to, for example, a maximum of 24 watts understood.
Wie eingangs erwähnt, kann das Elektrofahrzeug ferner ein Hilfsbordnetz aufweisen, welches weitere elektrische Baugruppen, wie Steuerungen, Armaturen, Bedienelemente und/oder Beleuchtungseinrichtungen mit elektrischer Energie versorgt. Insbesondere kann das Hilfsbordnetz zur elektrischen Energieversorgung der Steuerungseinrichtung ausgebildet sein. As mentioned above, the electric vehicle may further comprise an auxiliary power supply, which supplies other electrical components, such as controls, fittings, controls and / or lighting devices with electrical energy. In particular, the auxiliary vehicle electrical system can be designed for the electrical power supply of the control device.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels sind die NFC-Einrichtungen zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen Hilfsbordnetz des Fahrzeugs und Modul ausgebildet. Insbesondere kann hierbei eine Verbindung zwischen dem Hilfsbordnetz und einem Hilfsmodulnetz des Moduls erfolgen. Das Hilfsmodulnetz kann hierbei bspw. mit der Modulsteuerung verbunden sein, so dass die Modulsteuerung entsprechend mit elektrischer Energie aus dem Hilfsbordnetz versorgt werden kann. Alternativ oder ergänzend, bspw. im Falle eines„Lademoduls" wie eingangs erwähnt, kann das Hilfsmodulnetz mit einer Spannungsquelle, bspw. einem 12V- oder i4V-Netzteil verbunden sein, um ggf. die Modulsteuerung und die Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs mit der für den ordnungsgemäßen Betrieb dieser Komponenten notwendigen elektrischen Energie zu versorgen. According to a further embodiment, the NFC devices are designed to transmit electrical energy between the vehicle's auxiliary power supply and the module. In particular, a connection between the auxiliary vehicle network and an auxiliary module network of the module can take place here. The auxiliary module network can in this case be connected, for example, to the module controller, so that the module controller can be supplied with electrical energy from the auxiliary vehicle network accordingly. Alternatively or additionally, for example in the case of a "charge module" as mentioned above, the auxiliary module network can be connected to a voltage source, for example a 12V or i4V power supply, to possibly the module control and the control device of the electric vehicle with the proper Operation of these components to supply necessary electrical energy.
Zur elektrischen Energieübertragung können die NFC-Einrichtungen sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen. Die Energieübertragung kann hierbei kapazitiv oder induktiv erfolgen. For electrical energy transmission, the NFC devices may have all suitable configurations. The energy transfer can be capacitive or inductive.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste und die zweite NFC-Einrichtung jeweils eine NFC-Spule auf, deren Spulenachse orthogonal zur Steckrichtung und bei bestimmungsgemäßer Verbindung von Schnittstelle und Anschlusselement zueinander parallel angeordnet sind. Dadurch wird eine besonders gute Übertragung von Signalen einerseits und ggf. eine effiziente Energieübertragung andererseits mittels der NFC- Einrichtungen sichergestellt. According to one embodiment, the first and the second NFC device each have an NFC coil whose coil axis are arranged orthogonal to the plug-in direction and at the intended connection of the interface and the connection element parallel to each other. This ensures a particularly good transmission of signals on the one hand and possibly efficient energy transmission on the other hand by means of the NFC devices.
Die erste und die zweite NFC-Einrichtung können insbesondere derart ausgebildet sein, dass sich ihre Spulenachsen bei bestimmungsgemäßer Verbindung der Steckverbindung im Wesentlichen vollständig, d.h. bspw. mit ggf. +- 2mm Toleranz, überdec- ken. The first and the second NFC device may in particular be designed in such a way that their coil axes are essentially completely connected when the plug connection is properly connected, ie, for example, with possibly + - 2 mm tolerance, overdec. ken.
Zweckmäßig sind Schnittstelle und Anschlusselement zur galvanischen Verbindung der elektrischen Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz des Elektrofahrzeugs ausgebildet, während Steuerungseinrichtung und Modulsteuerung galvanisch getrennt sind. Auf diese Weise können hohe Spannungen und/oder Ströme zwischen der elektrischen Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz des Elektrofahrzeugs übertragen werden, während eine (versehentliche) Übertragung zu hoher Spannungen und/oder Ströme zwischen der Steuerungseinrichtung und der Modulsteuerung ausgeschlossen werden kann. Entsprechend ist das Risiko einer Fehlbedienung weiter reduziert. Appropriately interface and connection element for galvanic connection of the electrical arrangement of the module are formed with the power board network of the electric vehicle, while the control device and module control are galvanically isolated. In this way, high voltages and / or currents between the electrical arrangement of the module can be transmitted to the power board network of the electric vehicle, while a (accidental) transmission to high voltages and / or currents between the controller and the module control can be excluded. Accordingly, the risk of incorrect operation is further reduced.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels können Schnittstelle und Anschlusselement zur galvanischen Verbindung der elektrischen Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz des Elektrofahrzeugs auf mehreren Spannungsebenen ausgebildet sein. Wie eingangs diskutiert, kann dies bspw. für eine Schnelladung einer Batterie zweckmäßig sein. Bevorzugt weist das Leistungsbordnetz und/oder die elektrische Anordnung des Moduls hierbei zwei Spannungsebenen auf voneinander getrennten Leitern auf. According to a further embodiment, the interface and connection element for the galvanic connection of the electrical arrangement of the module with the on-board power supply system of the electric vehicle can be formed on a plurality of voltage levels. As discussed at the beginning, this may, for example, be expedient for a quick charge of a battery. The power electrical system and / or the electrical arrangement of the module preferably has two voltage levels on separate conductors.
Zweckmäßig weisen Schnittstelle und Anschlusselement mindestens ein erstes Kontaktelement zur Verbindung des Leistungsbordnetzes mit der elektrischen Anordnung auf einer ersten Spannungsebene sowie mindestens ein zweites Kontaktelement zur Verbindung des Leistungsbordnetzes des Elektrofahrzeugs mit der elektrischen Anordnung auf einer zweiten, unterschiedlichen Spannungsebene auf. Die zweite Spannungsebene kann hierbei einer Schnelladeleitung entsprechen. Im Falle eines„Lademoduls" kann entsprechend die elektrische Anordnung eine Spannungsversorgung aufweisen, welche mindestens zwei Spannungen bereitstellt. Expediently, the interface and connection element have at least one first contact element for connecting the power on-board network to the electrical arrangement on a first voltage level and at least one second contact element for connecting the power on-board network of the electric vehicle to the electrical arrangement on a second, different voltage level. The second voltage level may correspond to a fast charge line. In the case of a "charging module", the electrical arrangement can correspondingly have a voltage supply which provides at least two voltages.
Nach einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausführungsform kann die erste und/oder die zweite NFC-Einrichtung eine NFC-Steuerung aufweisen. Diese kann insbesondere zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung ausgebildet sein und somit eine Identifikation der jeweiligen NFC-Einrichtung erlauben. Die vorliegende Ausführungsform kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn das Elektrofahrzeug mit mehr als einer Schnittstelle ausgebildet ist. In diesem Fall läßt sich ermitteln, welches Modul mit welcher Schnittstelle verbunden ist, so dass eine Zuordnung dieser möglich ist. Es ist von besonderem Vorteil, wenn die NFC-Steuerung logisch adressierbar ist. Dies erlaubt eine Analyse der Strompfade und ggf. der Datenpfade bzw. - kommunikation. According to a further alternative or supplementary embodiment, the first and / or the second NFC device may have an NFC control. This can be designed in particular for communication with the control device and thus allow identification of the respective NFC device. The present embodiment may be particularly useful when the electric vehicle is designed with more than one interface. In this case, it can be determined which module is connected to which interface, so that an assignment of these is possible. It is of particular advantage if the NFC control is logically addressable. This allows an analysis of the current paths and possibly the data paths or communication.
Zweckmäßig ist die NFC-Steuerung zur Strom- und/oder Spannungsmessung auf dem Leistungsbordnets bzw. dem Hilfsbordnetz ausgebildet, bspw. mit einer entsprechenden Messeinheit. Diese Ausgestaltung erlaubt eine Überwachung der elektrischen Verbindung, bspw. eines Ladevorgangs. Alternativ oder ergänzend ist die NFC-Steuerung zur Steuerung einer Schalteinheit und/oder eines Verriegelungsantriebs, wie nachstehend erläutert, ausgebildet. Suitably, the NFC control is designed for current and / or voltage measurement on the Leistungsbordnets or the auxiliary on-board network, eg. With a corresponding measuring unit. This embodiment allows a monitoring of the electrical connection, for example. A charging process. Alternatively or additionally, the NFC control is designed to control a switching unit and / or a locking drive, as explained below.
Die NFC-Steuerung kann integral mit der jeweiligen NFC-Einrichtung ausgebildet sein oder als separate Steuerung vorgesehen sein. Gemäß einer Ausführungsform ist die NFC-Steuerung der zweiten NFC-Einrichtung integral mit der Modulsteuerung, bspw. in einem Mikroprozessor, ausgebildet. The NFC controller may be integral with the respective NFC device or provided as a separate controller. According to one embodiment, the NFC control of the second NFC device is formed integrally with the module controller, for example in a microprocessor.
Nach einer weiteren alternativen oder ergänzenden Ausführungsform der Erfindung ist an der Schnittstelle ein erstes Verriegelungsmittel angeordnet. An dem Anschlusselement ist ein zweites Verriegelungsmittel angeordnet, das zum Eingriff mit dem ersten Verriegelungsmittel ausgebildet ist. According to a further alternative or supplementary embodiment of the invention, a first locking means is arranged on the interface. On the connection element, a second locking means is arranged, which is designed to engage with the first locking means.
Mindestens eines der Verriegelungsmittel kann zwischen einer freien Position (entriegelt) und einer Verriegelungsposition (gesperrt) bewegbar sein. In der freien Position ist das Anschlusselement von der Schnittstelle trennbar. In der Verriegelungsposition ist das Anschlusselement mit der Schnittstelle mechanisch verriegelt. Bei dieser Ausführungsform kann neben einer elektrischen Verbindung zwischen Fahrzeug und Modul im verbundenen Betriebszustand gleichzeitig eine mechanische Verriegelung der Komponenten bewerkstelligt werden. At least one of the locking means may be movable between a free position (unlocked) and a locking position (locked). In the free position, the connection element is separable from the interface. In the locking position, the connection element is mechanically locked to the interface. In this embodiment, in addition to an electrical connection between the vehicle and the module in the connected operating state simultaneously a mechanical locking of the components can be accomplished.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht somit eine sichere Verbindung zwischen Fahrzeug und Modul, was die Betriebssicherheit erhöht und die Gefahr eines Eingriffs unberechtigter Personen reduziert. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass sowohl die elektrische Verbindung als auch die mechanische Verriegelung über die mindestens eine Schnittstelle des Fahrzeugs und das Anschlusselement des Moduls erfolgt. Das System ist somit besonders benutzerfreundlich und lässt sich schnell und einfach bedienen. The present embodiment thus enables a secure connection between the vehicle and the module, which increases the reliability and reduces the risk of interference by unauthorized persons. It is particularly advantageous that both the electrical connection as well as the mechanical locking via the at least one interface of the vehicle and the connection element of the module takes place. The system is therefore very user-friendly and can be operated quickly and easily.
Die gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehenen Verriegelungsmittel können sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen, um Anschlusselement und Schnittstelle in der Verriegelungsposition miteinander zu verriegeln, d.h. mechanisch aneinander zu fixieren, so dass ein unbeabsichtigtes Trennen des Moduls vom Fahrrad vermieden wird. Somit ist es bspw. möglich, ein Trennen von Fahrzeug und Modul„unter Last" zu vermeiden, was die Betriebssicherheit deutlich erhöht. Ferner kann, je nach Ausgestaltung, auch ein unberechtigtes Entfernen des Moduls vom Fahrzeug verhindert werden, wodurch ein gewisser Diebstahlschutz gegeben ist. The locking means provided in accordance with the present embodiment may have any suitable configuration for locking the terminal and the interface together in the locking position, i. mechanically to fix each other, so that accidental disconnection of the module is avoided by the bike. Thus, it is possible, for example, to avoid disconnecting the vehicle and the module "under load", which considerably increases the operational safety. [0009] Furthermore, depending on the configuration, unauthorized removal of the module from the vehicle can also be prevented, whereby certain theft protection is provided ,
Bevorzugt sind die Verriegelungsmittel als korrespondierende Elemente ausgeführt. Hierbei kann eines der Verriegelungselemente bspw. als Bügel, Nut, Ausnehmung oder Öffnung ausgebildet sein, in welche das jeweils andere Verriegelungselement eingreift, welches bevorzugt als Stift, Bolzen oder Riegelnocken ausgebildet ist. Insbesondere bevorzugt ist das zweite Verriegelungsmittel zum formschlüssigen Eingriff mit dem ersten Verriegelungsmittel ausgebildet. Preferably, the locking means are designed as corresponding elements. In this case, one of the locking elements, for example, be designed as a bracket, groove, recess or opening, in which engages the respective other locking element, which is preferably designed as a pin, bolt or locking cam. Particularly preferably, the second locking means is designed for positive engagement with the first locking means.
Die Verriegelungsmittel können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei das erste Verriegelungsmittel bevorzugt integral mit der Schnittstelle ausgebildet ist. The locking means may be formed in one or more parts, wherein the first locking means is preferably formed integrally with the interface.
Zweckmäßig ist das zweite Verriegelungsmittel integral mit dem Anschlusselement ausgebildet. Suitably, the second locking means is formed integrally with the connecting element.
Falls das Fahrzeug mehrere Schnittstellen aufweist, sollte bevorzugt jede der Schnittstellen ein zugeordnetes Verriegelungsmittel aufweisen. If the vehicle has multiple interfaces, preferably each of the interfaces should have an associated locking means.
Wie eingangs diskutiert, kann mindestens das erste oder das zweite Verriegelungsmittel von einer freien Position in eine Verriegelungsposition und umgekehrt bewegbar sein. Es können jedoch auch beide Verriegelungsmittel bewegbar ausgebildet sein. Bevorzugt ist mindestens das zweite, d.h. das modulseitige Verriegelungsmittel bewegbar ausgebildet, wo durch die fahrzeugseitige Schnittstelle vorteilhaft besonders einfach und kompakt ausgebildet sein kann. As discussed above, at least one of the first and second locking means may be movable from a free position to a locking position and vice versa. However, both locking means may be designed to be movable. Preferably, at least the second, ie the module-side locking means is designed to be movable, where advantageous particularly simple by the vehicle-side interface and can be made compact.
Das jeweilige Verriegelungsmittel kann bspw. so ausgebildet sein, dass dieses linear oder rotatorisch von der freien Position in die Verriegelungsposition bewegbar ist. Je nach Anwendung kann das entsprechende Verriegelungsmittel jedoch auch hier mehrere überlagerte Bewegungen, bspw. alternativ oder ergänzend schwenk-, bzw. drehbar ausgebildet sein, wobei das Verriegelungsmittel bevorzugt durch eine besonders einfach zu realisierende Bewegung von der freien Position in die Verriegelungsposition bewegbar ist. Bevorzugt ist mindestens ein Verriegelungsmittel in einer Richtung bewegbar, senkrecht zu einer Verbindungs- bzw. Trennrichtung von Schnittstelle und Anschlusselement, d. h. senkrecht zu der Richtung, in der Schnittstelle bzw. Anschlusselement zu bewegen ist, um miteinander in Eingriff zu kommen, bzw. die Verbindung zu trennen. The respective locking means may, for example, be designed so that it can be moved linearly or rotationally from the free position into the locking position. However, depending on the application, the corresponding locking means can here also be several superimposed movements, for example alternatively or additionally pivotable or rotatable, the locking means preferably being movable from the free position to the locking position by a movement which is particularly easy to implement. Preferably, at least one locking means is movable in one direction, perpendicular to a connecting or disconnecting direction of interface and connecting element, d. H. perpendicular to the direction in which to move interface or terminal to engage with each other or to disconnect the connection.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer„freien Position" bzw.„Entriegelungsposition" eine Position der Verriegelungsmittel verstanden, die ein Trennen des Anschlusselements von der Schnittstelle grundsätzlich erlaubt. Naturgemäß kann eine weitere Sicherung oder ein Verschluss an Fahrzeug und/oder Modul angeordnet sein, die selbst in der freien Position eine selbstständige Trennung des Anschlusselements von der Schnittstelle verhindert, wie bspw. eine zusätzliche mechanische und/oder magnetische Rastierung bzw. Fixierung. In the context of the present invention, a "free position" or "unlocking position" is understood to mean a position of the locking means which fundamentally permits separation of the connecting element from the interface. Naturally, a further safety device or a closure can be arranged on the vehicle and / or module which, even in the free position, prevents an independent separation of the connection element from the interface, such as an additional mechanical and / or magnetic detent or fixation.
In der Verriegelungsposition sind, wie bereits eingangs diskutiert, Anschlusselement und Schnittstelle miteinander verriegelt, d.h. mechanisch derart fixiert, dass ein unbeabsichtigtes Trennen des Moduls vom Fahrzeug vermieden wird. Die beiden Verriegelungsmittel sind in dieser Position derart in Eingriff miteinander, dass ein Trennen von Anschlusselement und Schnittstelle, d.h. eine größere Bewegung dieser Bauteile relativ zueinander in der Trennrichtung, blockiert ist. Die Haltekraft der Verbindung zwischen Anschlusselement und Schnittstelle durch die Verriegelung ist bevorzugt derart, dass im verriegelten Zustand ein Auseinanderwuchten von Schnittstelle und Anschlusselement im normalen Gebrauch nicht möglich ist, allerdings unter mithilfe des Körpergewichtes einer Person dies möglich ist und zwar so das die Elemente der Schnittstelle nicht beschädigt werden. Hierzu sollte die verriegelte Verbindung zwischen Anschlusselement und Schnittstelle bevorzugt für eine Haltekraft von 500 N und bevorzugt 730 N ausgebildet sein. Ein selbstständiges Lösen der Verriegelung kann jedoch in einem Ausführungsbeispiel zusätzlich vorgesehen sein, um eine Beschädigung der Komponenten zu vermeiden, bspw. wenn eine maximale Sicherheitshaltekraft überschritten wird. Dies dient der weiteren Verbesserung der Betriebssicherheit des vorliegenden Fahrzeugsystems. Die vorgegebene Sicherheitshaltekraft kann bspw.500 N, und insbesondere 730 N betragen. In the locking position, as already discussed, the connection element and the interface are locked together, ie mechanically fixed in such a way that inadvertent separation of the module from the vehicle is avoided. The two locking means are in this position in engagement with each other, that a separation of the connection element and interface, ie, a greater movement of these components relative to each other in the separation direction is blocked. The holding force of the connection between the connection element and the interface through the lock is preferably such that in the locked state, a balancing of interface and connection element in normal use is not possible, but using the body weight of a person this is possible and that is the elements of the interface not be damaged. For this purpose, the locked connection between connection element and interface should preferably be for a holding force of 500 N and preferably 730 N be formed. However, an independent release of the lock can additionally be provided in one exemplary embodiment in order to avoid damage to the components, for example when a maximum safety holding force is exceeded. This serves to further improve the operational safety of the present vehicle system. The predetermined safety holding force may be, for example, 500 N, and especially 730 N.
In einem ergänzenden oder alternativen Ausführungsbeispiel sind Schnittstelle und Anschluß element derart ausgebildet, dass ein selbstständiges Lösen bei Überschreiten der Sicherheitshaltekraft bei einem Zug in Axialrichtung der Steckverbindung erfolgt. In a supplementary or alternative embodiment, the interface and connection element are designed such that an independent release occurs when exceeding the safety holding force in a train in the axial direction of the connector.
Alternativ oder ergänzend kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Sollbruchstelle an Schnittstelle und/oder Anschlußelement vorgesehen sein, die bei einem Überschreiten einer vorgegebenen senkrechten Sicherheitshaltekraft, d.h. in einer Richtung, senkrecht zur Axialrichtung der Steckverbindung, sämtliche Kontakte und damit auch Fahrzeug und Modul voneinander trennt. Die vorgegebene senkrechte Sicherheitshaltekraft kann bspw. 600 N, und insbesondere 800 N betragen. Alternatively or additionally, in another embodiment, a predetermined breaking point may be provided on the interface and / or connecting element which, when a predetermined vertical safety holding force, i. in one direction, perpendicular to the axial direction of the connector, all contacts and thus also vehicle and module separated from each other. The predetermined vertical safety holding force can be, for example, 600 N, and in particular 800 N.
Das Verriegelungsmittel kann mit einem motorischen Verriegelungsantrieb zwischen der freien Position und der Verriegelungsposition bewegbar ausgebildet sein, wie bspw. mittels einer oder mehrerer Federn und/oder einem pneumatischen, hydraulischen oder anderweitigen motorischen Verriegelungsantrieb. The locking means may be movably formed with a motor locking drive between the free position and the locking position, such as by means of one or more springs and / or a pneumatic, hydraulic or other motor locking drive.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist am ersten und/oder zweiten Verriegelungsmittel ein elektrisch betätigbarer Verriegelungsantrieb angeordnet, der dazu ausgelegt ist, mindestens eines, d.h. das erste und/oder das zweite der Verriegelungsmittel zwischen der freien Position und der Verriegelungsposition zu bewegen. According to a preferred embodiment, the first and / or second locking means are provided with an electrically actuatable locking drive which is adapted to carry at least one, i. move the first and / or the second of the locking means between the free position and the locking position.
Der elektrisch betätigbare Verriegelungsantrieb kann hierzu sämtliche geeignete Ausgestaltungen aufweisen und bspw. als Elektromotor ausgebildet sein. Der Verriegelungsantrieb kann sowohl direkt, als auch über ein weiteres mechanisches System, wie bspw. eine Antriebsschnecke oder ein Zahnradsystem, mit dem jeweiligen Verriege- lungsmittel verbunden sein, um dieses zwischen der freien Position und der Verriegelungsposition zu bewegen. The electrically actuated locking drive can for this purpose have all suitable configurations and, for example, be designed as an electric motor. The locking drive can either directly or via a further mechanical system, such as. A drive screw or a gear system, with the respective locking be connected means for moving it between the free position and the locking position.
Der Antrieb für das Verriegelungsmittel kann sowohl am Elektrofahrzeug als auch am Modul angeordnet sein. Sofern beide Verriegelungsmittel bewegbar ausgebildet sind, kann sowohl am Elektrofahrzeug als auch am Modul jeweils ein zugehöriger Verriegelungsantrieb angeordnet sein. The drive for the locking means can be arranged both on the electric vehicle and on the module. If both locking means are designed to be movable, in each case an associated locking drive can be arranged both on the electric vehicle and on the module.
Besonders bevorzugt ist der Verriegelungsantrieb an dem modulseitigen Anschlusselement angeordnet. Hierdurch ist eine besonders einfache und kompakte fahrzeugsei- tige Schnittstelle ermöglicht. Ferner sind somit im Falle eines Lademoduls mechanisch bewegbare Teile nicht fahrzeugseitig angeordnet, wodurch ein besonders vorteilhafter Schutz gegenüber äußeren Einflüssen wie bspw. Feuchtigkeit und mechanischer Beschädigung durch Erschütterungen während des Betriebs des Fahrzeugs gegeben ist. Außerdem kann, bspw. im Falle von Störungen, unabhängig vom Elektrofahrzeug auf den Verriegelungsantrieb zugegriffen werden, um bspw. bei Reparaturen oder Wartungsarbeiten Fahrzeug und Modul leicht voneinander zu trennen. Particularly preferably, the locking drive is arranged on the module-side connection element. This allows a particularly simple and compact vehicle-side interface. Furthermore, in the case of a loading module mechanically movable parts are not arranged on the vehicle side, whereby a particularly advantageous protection against external influences such as. Moisture and mechanical damage is provided by vibrations during operation of the vehicle. In addition, can be accessed, for example, in the event of disturbances, regardless of the electric vehicle on the locking drive to easily separate, for example, for repairs or maintenance vehicle and module from each other.
Die Aktivierung des Verriegelungsantriebs kann durch sämtliche geeignete Vorrichtungen erfolgen. Bspw. ist es denkbar, einen Schaltkontakt vorzusehen, der den Verriegelungsantrieb bei Verbinden des Anschlusselements mit der Schnittstelle betätigt, um die Komponenten zu verriegeln. Als Schaltkontakt kann bspw. ein mechanischer Sensor oder auch ein berührungsfreier Sensor, wie bspw. ein akustischer oder optischer Sensor, verwendet werden. The activation of the locking drive can be done by any suitable means. For example. It is conceivable to provide a switching contact which actuates the locking drive when connecting the connecting element to the interface in order to lock the components. As a switching contact, for example, a mechanical sensor or a non-contact sensor, such as, for example, an acoustic or optical sensor can be used.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels ist die Modulsteuerung dazu ausgebildet, die Position des zweiten Verriegelungsmittels festzulegen und den Verriegelungsantrieb entsprechend zu steuern. According to one embodiment, the module controller is designed to determine the position of the second locking means and to control the locking drive accordingly.
So ist es bspw. denkbar, dass im Falle eines Lademoduls die Modulsteuerung bei Verbindung von Schnittstelle mit Anschlusselement den Verriegelungsantrieb aktiviert und die Verriegelungsmittel verriegelt. Nach abgeschlossenem Ladevorgang der im Fahrzeug vorhandenen Batterie kann der Verriegelungsantrieb wiederum durch den Benutzer aktiviert und Schnittstelle und Anschlusselement entsprechend entriegelt werden. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Ladevorgang vorzeitig unterbrochen wird, was für übliche Batterien nachteilhaft sein kann. Thus, for example, it is conceivable that in the case of a loading module, the module control activates the locking drive when connecting the interface with the connection element and locks the locking means. After completion of charging the existing battery in the vehicle, the locking drive can turn through the User activated and interface and connector unlocked accordingly. In this way it can be prevented that the charging process is interrupted prematurely, which can be disadvantageous for conventional batteries.
Alternativ oder ergänzend kann die Modulsteuerung mit einem Bedienfeld verbunden sein, so dass die Verriegelung und/oder Entriegelung nur nach Eingabe eines PIN- Codes erfolgt. Somit kann insbesondere in öffentlichen Bereichen ein unberechtigtes Entfernen eines Moduls oder des Fahrzeugs verhindert werden. Alternatively or additionally, the module control can be connected to a control panel, so that the locking and / or unlocking takes place only after entering a PIN code. Thus, in particular in public areas unauthorized removal of a module or the vehicle can be prevented.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, um ein Aktivierungssignal an dem mindestens einen Verriegelungsantrieb zu senden, um das Anschlusselement mit der Schnittstelle zu verriegeln. Des Weiteren oder alternativ ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, ein Deaktivierungssignal an den mindestens einen Verriegelungsantrieb zu senden und das Anschlusselement und die Schnittstelle zu entriegeln. In another embodiment, the controller is configured to send an enable signal to the at least one lock driver to lock the connector to the interface. Furthermore or alternatively, the control device is designed to send a deactivation signal to the at least one locking drive and to unlock the connection element and the interface.
Hierzu kann die Steuerungseinrichtung bspw. mit einem entsprechenden Bedienfeld verbunden sein, so dass das Deaktivierungssignal entsprechend einer Benutzereingabe gesendet wird, bspw. wenn der Benutzer die Trennung des Moduls vom Fahrzeug verlangt. Alternativ oder ergänzend kann die Steuerungseinrichtung ausgebildet sein, um das Deaktivierungssignal automatisch zu senden, bspw. wenn der Benutzer die Verriegelung durch ein mobiles Endgerät (Smartphone, oder ähnliche Geräte) freigibt. For this purpose, the control device may, for example, be connected to a corresponding control panel, so that the deactivation signal is sent in accordance with a user input, for example when the user requires the separation of the module from the vehicle. Alternatively or additionally, the control device may be configured to automatically transmit the deactivation signal, for example when the user releases the locking by a mobile terminal (smartphone, or similar devices).
Das Aktivierungssignal kann hierbei direkt von der Steuerungseinrichtung oder indirekt bspw. über die Modulsteuerung an den Verriegelungsantrieb gesendet werden. Das Aktivierungssignal kann hierbei ein entsprechend geeignetes, bevorzugt elektrisches Signal sein; besonders bevorzugt ist das Aktivierungssignal ein digitales Signal. Das Signal kann auch über das Internet übertragen werden und so die Entriegelung über ein mobiles Internet-Device (Mobiltelefon) vom Nutzer gesendet werden wenn er vor Ort ist oder auch vom berechtigten aus der Ferne durchgeführt werden. The activation signal can in this case be sent directly from the control device or indirectly, for example, via the module control to the locking drive. The activation signal may in this case be a correspondingly suitable, preferably electrical signal; Particularly preferably, the activation signal is a digital signal. The signal can also be transmitted over the Internet and so the unlocking via a mobile Internet device (mobile phone) are sent by the user when he is on-site or even carried out by the authorized remotely.
Gemäß eines weiteren alternativen oder ergänzenden Ausführungsbeispiels ist die Modulsteuerung insbesondere dazu ausgebildet, beim Verbinden des Anschlusselements mit der Schnittstelle ein Identifikationssignal an die Steuerungseinrichtung zu senden. Die Steuerungseinrichtung kann hierbei ergänzend dazu ausgebildet sein, das Identifikationssignal zu empfangen, mit mindestens einem Kompatibilitätsparameter zu vergleichen und bei Übereinstimmung des Identifikationssignals mit dem Kompatibilitätsparameter einen oder mehrere der nachfolgenden Verfahrensschritte durchzuführen. According to a further alternative or supplementary embodiment, the module control is in particular designed to send an identification signal to the control device when connecting the connection element to the interface. In this case, the control device can additionally be designed to receive the identification signal, to compare it with at least one compatibility parameter, and to carry out one or more of the subsequent method steps if the identification signal matches the compatibility parameter.
Unter einen solchen Verfahrensschritt kann zum Beispiel das Senden eines Aktivierungssignals an mindestens eine Schalteinheit fallen, um die elektrische Anordnung mit dem Leistungsbordnetz zu verbinden. Ein weiteres Beispiel für einen solchen zusätzlichen Verfahrensschritt ist die Durchführung einer Verriegelung mittels des zuvor beschriebenen Verriegelungsantriebs. Anders ausgedrückt kann bspw. im Falle, dass das Identifikationssignal mit dem Kompatibilitätsparameter übereinstimmt, ein erstes Aktivierungssignal an den mindestens einen Verriegelungsantrieb gesendet werden, um das Anschlusselement mit der Schnittstelle zu verriegeln und/oder ein zweites Aktivierungssignal an die mindestens eine Schalteinheit gesendet werden, um die elektrische Anordnung mit dem Leistungsbordnetz zu verbinden. Die zeitliche Abfolge des ersten und zweiten Aktivierungssignals kann entsprechend der Anwendung gewählt werden. Hierbei kann das erste Aktivierungssignal vor, zeitgleich oder nach dem zweiten Aktivierungssignal gesendet werden. Such a method step may include, for example, sending an activation signal to at least one switching unit in order to connect the electrical arrangement to the onboard power supply network. Another example of such an additional method step is the implementation of a lock by means of the locking drive described above. In other words, if the identification signal matches the compatibility parameter, for example, a first activation signal can be sent to the at least one locking drive to lock the connection element to the interface and / or send a second activation signal to the at least one switching unit connect the electrical system to the on-board power supply. The timing of the first and second activation signals may be selected according to the application. In this case, the first activation signal can be transmitted before, at the same time or after the second activation signal.
In vorteilhafter Weise ist somit gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorgesehen, dass die Schnittstelle des Elektrofahrzeuges nur dann mit dem Anschlusselement des Moduls verriegelt wird, wenn bspw. die Kompatibilität bzw. Berechtigung hierzu sichergestellt ist. Es ist somit beispielsweise möglich, zu gewährleisten, dass nur kompatible bzw. berechtigte Fahrzeuge an Modulen, wie bspw. einer Ladestation oder auch nur kompatible bzw. berechtigte Module, wie bspw. Original-Batterien, mit dem Fahrzeug verwendet und verriegelt werden können. Die vorliegende Kompatibilitätsprüfung erhöht die Betriebssicherheit weiter. Advantageously, it is thus provided according to the present embodiment, that the interface of the electric vehicle is locked only with the connection element of the module, if, for example, the compatibility or authorization is ensured for this purpose. It is thus possible, for example, to ensure that only compatible or authorized vehicles can be used and locked to modules such as, for example, a charging station or only compatible or authorized modules, such as, for example, original batteries, with the vehicle. The present compatibility check further increases the operational safety.
Die Modulsteuerung kann, wie eingangs erwähnt, so ausgelegt sein, dass mindestens beim Verbinden des Anschlusselements des Moduls mit der Schnittstelle des Elektro- fahrzeugs, kurz davor oder kurz danach das Identifikationssignal an die Steuerungseinrichtung gesendet wird. Das Identifikationssignal ermöglicht der Steuerungseinrichtung einen Vergleich mit mindestens einem Kompatibilitätsparameter und somit eine Entscheidung hinsichtlich der Kompatibilität bzw. Berechtigung zum Betrieb des Moduls mit dem Fahrzeug. Bspw. kann das Identifikationssignal der Steuerungseinrichtung eine Entscheidung hinsichtlich der Kompatibilität der elektrischen Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz ermöglichen, d.h. eine Prüfung, ob die Anordnung sicher mit dem Leistungsbordnetz verbunden werden kann. Bevorzugt ist das Identifikationssignal ein digitales Signal, was insbesondere hinsichtlich der Zuverlässigkeit vorteilhaft ist. The module control can, as mentioned above, be designed so that at least when connecting the connection element of the module with the interface of the electric vehicle, shortly before or shortly thereafter, the identification signal is sent to the control device. The identification signal enables the control device to compare with at least one compatibility parameter and thus make a decision with regard to the compatibility or authorization for the operation of the module with the vehicle. For example. the identification signal of the control device can make a decision as to the compatibility of the electrical arrangement of the module with the on-board power network, ie a check as to whether the arrangement can be securely connected to the on-board power supply system. Preferably, the identification signal is a digital signal, which is particularly advantageous in terms of reliability.
Im einfachsten Fall erlaubt das Identifikationssignal eine Identifikation des Moduls, so dass, ggf. nach Abfrage einer entsprechenden in der Steuerungseinrichtung vorgesehenen Speichereinheit, eine Prüfung möglich ist, ob das Modul mit dem Elektrofahrzeug verbunden werden darf bzw. ob das Modul mit dem Leistungsbordnetz und somit mit dem Fahrzeug kompatibel ist. So kann das Identifikationssignal einem Identifikationsparameter, wie bspw. einen Zugangs- oder PIN-Code, einer Seriennummer und/oder einer Typen-ID, ggf. mit H erstell er-ID, entsprechen. Alternativ oder ergänzend kann das Identifikationssignal einer Funktions-ID hinsichtlich der Funktionalität der elektrischen Komponente entsprechen, wie bspw.„Energiequelle" oder„Energiesenke", bzw. „Batterie",„Ladegerät" oder„Solarpanel". In the simplest case, the identification signal allows identification of the module, so that, if necessary after requesting a corresponding provided in the control unit memory unit, a test is possible, whether the module may be connected to the electric vehicle or if the module with the on-board electrical system and thus compatible with the vehicle. Thus, the identification signal to an identification parameter, such as, for example, an access or PIN code, a serial number and / or a type ID, possibly with H create er-ID correspond. Alternatively or additionally, the identification signal may correspond to a function ID with regard to the functionality of the electrical component, such as, for example, "energy source" or "energy sink" or "battery", "charger" or "solar panel".
Der mindestens eine Kompatibilitätsparameter kann bspw. einen oder mehrere Vergleichswerte und/oder einen oder mehrere Schwellenwerte aufweisen. Naturgemäß kann die Steuerungseinrichtung auch zum Vergleich von mehreren Kompatibilitätsparametern ausgebildet sein. Der mindestens eine Kompatibilitätsparameter kann in der Steuerungseinrichtung fest vorgegeben oder bevorzugt aus einer Speichereinheit durch die Steuerungseinheit abgefragt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Messeinheit mit der Steuerungseinheit verbunden sein, um eine elektrische Größe des Leistungsbordnetzes, wie bspw. Spannung oder Stromfluss zu messen und daraus entsprechend einen oder mehrere Kompatibilitätsparameter zu ermitteln. Die Messeinheit kann hierbei bspw. über eine der NFC-Einrichtungen abgefragt werden. The at least one compatibility parameter may, for example, comprise one or more comparison values and / or one or more threshold values. Naturally, the control device can also be designed to compare a plurality of compatibility parameters. The at least one compatibility parameter can be predefined in the control device or can preferably be queried from a memory unit by the control unit. Alternatively or additionally, a measuring unit may be connected to the control unit in order to measure an electrical size of the power on-board network, such as, for example, voltage or current flow, and to determine one or more compatibility parameters accordingly. The measuring unit can be queried here, for example, via one of the NFC facilities.
Wie eingangs erwähnt, kann die Steuerungseinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels nach erfolgter Kompatibilitätsprüfung, somit im Falle, dass das Identifikationssi- gnal mit dem Kompatibilitätsparameter übereinstimmt, ein zweites Aktivierungssignal an die mindestens eine Schalteinheit senden, um die elektrische Anordnung mit dem Leistungsbordnetz zu verbinden. As mentioned at the outset, the control device according to an exemplary embodiment can, after the compatibility check has been carried out, thus in the event that the identification signal gnal with the compatibility parameter, send a second activation signal to the at least one switching unit to connect the electrical arrangement to the on-board power supply.
Die Schalteinheit sorgt für eine schaltbare, trennbare Verbindung der elektrischen Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz. Grundsätzlich sollte die Schalteinheit derart ausgebildet sein, dass vor der Aktivierung der Schalteinheit durch die Steuerungseinrichtung die elektrische Anordnung sicher vom Leistungsbordnetz getrennt ist, somit auch in dem Zeitraum zwischen dem Verbinden des Anschlusselements mit der Schnittstelle und der Aktivierung der Schalteinheit durch die Steuerungseinrichtung. The switching unit provides a switchable, separable connection of the electrical arrangement of the module with the on-board power supply. In principle, the switching unit should be designed such that before the activation of the switching unit by the control device, the electrical arrangement is safely separated from the on-board power supply, thus also in the period between the connection of the connection element with the interface and the activation of the switching unit by the controller.
Die vorliegende Ausbildung sorgt somit für eine sichere galvanische Trennung der elektrischen Anordnung des Moduls vom Leistungsbordnetz vor der Kompatibilitätsprüfung. Im Falle, dass das Identifikationssignal mit dem Kompatibilitätsparameter übereinstimmt, kann bspw. zunächst die vorstehend beschriebene Verriegelung von Schnittstelle und Anschlusselement durch Senden des ersten Aktivierungssignals erfolgen und dann die elektrische Verbindung zwischen Leistungsbordnetz und elektrischer Anordnung des Moduls hergestellt werden. Somit wird die Betriebssicherheit dadurch weiter erhöht, dass zunächst die ordnungsgemäße Verbindung und Verriegelung des Moduls am Fahrzeug sichergestellt wird, bevor die elektrische Verbindung zwischen Leistungsbordnetz und elektrischer Anordnung des Moduls hergestellt wird. The present training thus ensures a safe electrical isolation of the electrical arrangement of the module from the on-board power system before the compatibility check. In the event that the identification signal agrees with the compatibility parameter, for example, the above-described interlocking of the interface and the connection element can be carried out by transmitting the first activation signal and then establishing the electrical connection between the power supply network and the electrical arrangement of the module. Thus, the reliability is further increased by first ensuring the proper connection and locking of the module to the vehicle before the electrical connection between power on-board network and electrical arrangement of the module is made.
Bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung daher ausgebildet, um zunächst das erste Aktivierungssignal an den Verriegelungsantrieb und dann das zweite Aktivierungssignal an die Schalteinheit zu senden. The control device is therefore preferably designed to first send the first activation signal to the locking drive and then the second activation signal to the switching unit.
Zur Betätigung der Schalteinheit ist diese mit der Steuerungseinrichtung zum Empfang des zweiten Aktivierungssignals geeignet verbunden, wobei naturgemäß neben einer direkten Verbindung auch eine indirekte Verbindung, bspw. über weitere Komponenten des Fahrzeugs oder des Moduls, wie bspw. über eine der NFC-Einrichtungen oder die Modulsteuerung, möglich ist. For actuation of the switching unit, this is suitably connected to the control device for receiving the second activation signal, wherein, of course, in addition to a direct connection and an indirect connection, eg. Via other components of the vehicle or the module, such as. Via one of the NFC devices or Module control is possible.
Die Schalteinheit kann zum ein- oder mehrpoligen Schalten der Verbindung zwischen elektrischer Anordnung und Leistungsbordnetz ausgebildet sein, solange sichergestellt ist, dass vor der Aktivierung durch die Steuerungseinrichtung kein nennenswerter elektrischer Strom zwischen der Anordnung und dem Leistungsbordnetz fließt. Bevorzugt ist die Schalteinheit zum allpoligen Schalten der Verbindung zwischen elektrischer Anordnung und Leistungsbordnetz ausgebildet, was die Betriebssicherheit weiter vorteilhaft erhöht. Die Schalteinheit kann diskret, bspw. als Relais oder Schütz, als auch als integrierter Schaltkreis, bspw. als MOSFET, ausgebildet sein. The switching unit can be used for single or multi-pole switching of the connection between be designed electrical arrangement and power board network, as long as it is ensured that no significant electrical current flows between the arrangement and the on-board power supply before activation by the control device. Preferably, the switching unit is designed for the all-pole switching of the connection between the electrical arrangement and the power supply network, which further advantageously increases the operational reliability. The switching unit may be formed discretely, for example as a relay or contactor, as well as an integrated circuit, for example as a MOSFET.
Die Schalteinheit kann hierbei ein- oder mehrteilig ausgebildet und grundsätzlich im Fahrzeug angeordnet sein, was hinsichtlich Gewicht und Baugröße des Moduls vorteilhaft ist. Bevorzugt ist jedoch die Schalteinheit in dem mindestens einen Modul vorgesehen. Hierdurch kann das Leistungsbordnetz in einfacher Weise durch Hinzufügung weiterer Schnittstellen erweitert werden, ähnlich eines Bussystems. Im Falle von mehreren Modulen sollte naturgemäß jedes Modul eine entsprechende Schalteinheit aufweisen. The switching unit can be formed in one or more parts and basically arranged in the vehicle, which is advantageous in terms of weight and size of the module. Preferably, however, the switching unit is provided in the at least one module. As a result, the power on-board network can be expanded in a simple manner by adding further interfaces, similar to a bus system. In the case of several modules, of course, each module should have a corresponding switching unit.
Bevorzugt ist die Schalteinheit integral mit dem Anschlusselement ausgebildet, wodurch eine besonders kompakte Bauform erreicht wird. Besonders bevorzugt ist die Modulsteuerung integral mit dem Anschlusselement und insbesondere integral mit der Schalteinheit ausgebildet. Zweckmäßig ist ein optischer Indikator, wie bspw. eine LED, mit der Schalteinheit zur Anzeige des Verbindungszustands verbunden. Preferably, the switching unit is integrally formed with the connection element, whereby a particularly compact design is achieved. Particularly preferably, the module control is formed integrally with the connection element and in particular integrally with the switching unit. Suitably, an optical indicator, such as. An LED, connected to the switching unit for displaying the connection state.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt, mindestens einen elektrischen Betriebsparameter der Anordnung aus dem Identifikationssignal zu ermitteln und den Betriebsparameter mit mindestens einem elektrischen Kompatibilitätsparameter des Leistungsbordnetzes zu vergleichen. According to a preferred development of the invention, the control device is designed to determine at least one electrical operating parameter of the arrangement from the identification signal and to compare the operating parameter with at least one electrical compatibility parameter of the on-board power supply system.
Hierdurch ist eine vorteilhafte Kompatibilitätsprüfung anhand der elektrischen Eigenschaften der zu verbindenden Netze ermöglicht, was die Sicherheit des Systems weiter erhöht. Der elektrische Betriebsparameter der Anordnung und der elektrische Kompatibilitätsparameter des Leistungsbordnetzes kann hierbei jede für den Vergleich geeignete elektrische Größe oder Bereich sein, wie bspw. Spannung, Strom, Leistung und/oder Batteriekapazität. Naturgemäß kann vorgesehen sein, mehrere elektrische Betriebsparameter der Anordnung mit entsprechen Kompatibilitätsparametern zu vergleichen. As a result, an advantageous compatibility test based on the electrical properties of the networks to be connected is possible, which further increases the security of the system. The electrical operating parameter of the arrangement and the electrical compatibility parameters of the on-board power network can hereby be any electrical variable or range suitable for the comparison, such as, for example, voltage, current, power and / or battery capacity. Naturally it can be provided to compare several electrical operating parameters of the arrangement with corresponding compatibility parameters.
Die Modulsteuerung kann bspw. ausgebildet sein, um den mindestens einen elektrischen Betriebsparameter aus einem modulseitigen Speicher abzufragen und anschließend ein entsprechendes Identifikationssignal an die Steuerungseinheit des Fahrzeugs zu senden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der elektrische Betriebsparameter einem Arbeitsbereich der elektrischen Anordnung des Moduls entspricht, bspw. dem zulässigen Spannungsbereich und/oder einem maximal zulässigen Strom der Anordnung. The module control can be designed, for example, to interrogate the at least one electrical operating parameter from a module-side memory and then to send a corresponding identification signal to the control unit of the vehicle. This is particularly advantageous if the electrical operating parameter corresponds to a working range of the electrical arrangement of the module, for example the permissible voltage range and / or a maximum permissible current of the arrangement.
Alternativ oder ergänzend kann die Modulsteuerung mindestens eine Messeinheit aufweisen oder mit einer solchen verbunden sein, um den elektrischen Betriebsparameter durch Messung zu ermitteln. Im Falle einer Spannungsquelle, wie einer Batterie oder einem Ladegerät, ist es somit möglich, die aktuelle Spannung zu ermitteln und ein entsprechendes Identifikationssignal an die Steuerungseinrichtung zu senden. As an alternative or in addition, the module controller may have at least one measuring unit or be connected to such a measuring unit in order to determine the electrical operating parameter by measurement. In the case of a voltage source, such as a battery or a charger, it is thus possible to determine the current voltage and to send a corresponding identification signal to the control device.
In gleicher Weise kann die Steuerungseinrichtung, wie eingangs diskutiert, den mindestens einen elektrischen Kompatibilitätsparameter des Leistungsbordnetzes aus der Speichereinheit bzw. einer im Fahrzeug oder an der Steckverbindung vorgesehenen Messeinheit ermitteln. In the same way, as discussed at the beginning, the control device can determine the at least one electrical compatibility parameter of the on-board power supply system from the storage unit or a measuring unit provided in the vehicle or at the plug connection.
Insbesondere bevorzugt weist sowohl die Modulsteuerung mindestens eine Messeinheit zur Messung der Spannung der elektrischen Anordnung als auch die Steuerungseinrichtung eine fahrzeugseitige Messeinheit zur Messung der Spannung des Leistungsbordnetzes auf. Zweckmäßig kann die Modulsteuerung eine zweite Messeinheit aufweisen, um nach der Verbindung mit einer der Schnittstellen zu ermitteln, ob das Leistungsbordnetz überhaupt spannungsversorgt ist. Particularly preferably, both the module control has at least one measuring unit for measuring the voltage of the electrical arrangement and the control device has a vehicle-side measuring unit for measuring the voltage of the power on-board network. The module controller may expediently have a second measuring unit in order to determine, after the connection with one of the interfaces, whether the on-board power supply system is at all supplied with power.
Bevorzugt übermittelt die Modulsteuerung das Identifikationssignal, welches mindestens der Spannung der elektrischen Anordnung entspricht. Die Steuerungseinrichtung ermittelt die Spannung der elektrischen Anordnung aus dem Identifikationssignal und vergleicht die Spannung der elektrischen Anordnung mit der Spannung des Leistungsbordnetzes. Die Steuerungseinrichtung sendet in diesem Fall das oder die Aktivie- rungssignale, wenn die beiden Spannungen nicht wesentlich voneinander abweichen, d.h. bevorzugt um nicht mehr als ± 0,5 V, insbesondere nicht mehr als ± 0,15 V und besonders bevorzugt nicht mehr als ± 0,05 V. In dem Falle, dass die Steckverbindung zur galvanischen Verbindung der elektrischen Anordnung des Moduls mit dem Leistungsbordnetz des Fahrzeugs auf mehreren Spannungsebenen ausgebildet ist, wie eingangs erwähnt, kann die Steuerungseinrichtung in einem weiteren alternativen oder ergänzenden Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet sein, diejenige Spannungsebene mit dem Leistungsbordnetz zu verbunden, welche der Spannung auf dem Leistungsbordnetz (aktuelle Spannung und/oder Nennspannung) entspricht. Die vorliegende Auswahl erlaubt einen äußerst flexiblen Einsatz der Steckverbindung. The module controller preferably transmits the identification signal, which corresponds at least to the voltage of the electrical arrangement. The control device determines the voltage of the electrical arrangement from the identification signal and compares the voltage of the electrical arrangement with the voltage of the power electrical system. The controller sends in this case the activation or deactivation If the two voltages do not differ substantially, ie preferably by not more than ± 0.5 V, in particular not more than ± 0.15 V and particularly preferably not more than ± 0.05 V. In the case that the Plug connection for galvanic connection of the electrical arrangement of the module with the vehicle power supply network is formed on several voltage levels, as mentioned above, the control device may be formed in a further alternative or complementary embodiment, the one voltage level connected to the power electrical system, which of the voltage corresponds to the power supply system (current voltage and / or rated voltage). The present selection allows a very flexible use of the connector.
Naturgemäß ist es je nach Anwendung nicht ausgeschlossen, dass das Identifikationssignal mehreren Betriebsparametern und/oder Identifikationsparametern entspricht und die Steuerungseinrichtung zum Vergleich dieser mit entsprechenden Kompatibilitätsparametern ausgebildet ist. Naturally, depending on the application, it is not excluded that the identification signal corresponds to a plurality of operating parameters and / or identification parameters, and the control device is designed to compare it with corresponding compatibility parameters.
Wie eingangs erwähnt, sind Elektrofahrzeug und Modul gemäß der vorliegenden Erfindung über eine Steckverbindung verbindbar. In diesem Kontext wird unter einer Steckverbindung bzw. einem Steckverbinder ein trennbares Bauteil verstanden, welches mit einem korrespondierenden Bauteil zu verbinden ist und eine galvanische, also leiterbasierte, trennbare Verbindung zwischen Leistungsbordnetz und elektrischer Anordnung bereitstellt. As mentioned above, electric vehicle and module according to the present invention can be connected via a plug connection. In this context, a plug connection or a plug connector is understood to mean a separable component which is to be connected to a corresponding component and provides a galvanic, that is to say a conductor-based, separable connection between the power supply network and the electrical arrangement.
Die Steckverbindung sollte bevorzugt derart ausgebildet sein, dass eine sichere Verbindung zwischen Leistungsbordnetz des Fahrzeugs und der elektrischen Anordnung des Moduls möglich ist. Insbesondere sollte die Steckverbindung an die elektrischen Anforderungen der jeweiligen Anordnung, besonders hinsichtlich Strom und Spannung, ausgebildet sein. Zweckmäßig ist die Steckverbindung für einen elektrischen Strom von mindestens 3A, insbesondere mindestens 5A, bzw. mindestens 60-100A, bei einer Spannung von 10V - 200V, insbesondere 12V - 120V (Spitzenspannung) ausgelegt. The plug connection should preferably be designed such that a secure connection between the on-board power supply system of the vehicle and the electrical arrangement of the module is possible. In particular, the connector should be adapted to the electrical requirements of the particular arrangement, especially in terms of current and voltage. The plug-in connection is expediently designed for an electrical current of at least 3A, in particular at least 5A, or at least 60-100A, at a voltage of 10V-200V, in particular 12V-120V (peak voltage).
Übliche Steckverbinder bzw. Steckverbindungen sind bspw. Buchsen, die als Aufnahmen für Stecker ausgelegt sind. Es ist hierbei möglich, das Anschlusselement oder die Schnittstelle als Buchse oder Stecker auszuführen. Vorteilhaft, da besonders wartungs- arm und pflegeleicht, wird das modulseitige Anschlusselement als Buchse ausgeführt. In diesem Falle kann die Schnittstelle als zur Buchse korrespondierender Stecker ausgebildet sein. Usual plug connectors or plug connections are, for example, sockets which are designed as receptacles for plugs. It is possible here to carry out the connection element or the interface as a socket or plug. Advantageous, since especially maintenance- poor and easy to clean, the module-side connection element is designed as a socket. In this case, the interface may be formed as a socket corresponding connector.
Bevorzugt weist die Steckverbindung mindestens zwei elektrische Kontaktelemente auf, so dass das Leistungsbordnetz mit der elektrischen Anordnung verbunden werden kann. Insbesondere bevorzugt weist die Steckverbindung drei elektrische Kontaktelmente auf, bspw. zur Verbindung von +60V, -120V sowie eines Masseanschlusses zwischen Leistungsbordnetz und elektrischer Anordnung. Kontaktelemente für die Übertragung eines Kommunikationssignals, wie bspw. eines CAN-Bussystems, und ggf. zur elektrischen Verbindung des eingangs diskutierten Hilfsbordnetzes mit dem Modul sind nicht notwendig. Preferably, the connector has at least two electrical contact elements, so that the power electrical system can be connected to the electrical arrangement. Particularly preferably, the connector has three electrical Kontaktelmente, eg. For the connection of + 60V, -120V and a ground connection between power onboard and electrical arrangement. Contact elements for the transmission of a communication signal, such as, for example, a CAN bus system, and possibly for the electrical connection of the initially discussed auxiliary vehicle network with the module are not necessary.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Schnittstelle und dem Elektrofahrzeug und/oder dem Anschlusselement und dem Modul ein flexibles Verbindungsmittel angeordnet. Hierdurch wird die Bedienbarkeit des Fahrzeugsystems weiter vereinfacht und ein Verbinden des Moduls mit dem Fahrzeug weiter erleichtert. According to a particularly preferred embodiment of the invention, a flexible connection means is arranged between the interface and the electric vehicle and / or the connection element and the module. This further simplifies the operability of the vehicle system and further facilitates connecting the module to the vehicle.
Das Verbindungsmittel kann hierbei ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Verbindungsmittel schlauch- bzw. kabelartig aufgebaut und weist neben entsprechenden elektrischen Leitern zur Verbindung des Leistungsbordnetzes mit der elektrischen Anordnung des Moduls ein Sicherungselement aus einem gegen mechanische Belastungen widerstandsfähigen Material, wie bspw. eine metallische Armierung oder ein Stahlseil, auf. Bevorzugt ist das Sicherungselement integral mit der Schnittstelle bzw. mit dem Anschlusselement ausgeführt bzw. derart mit Schnittstelle bzw. Anschlusselement bzw. einem der Verriegelungsmittel befestigt, dass diese Komponenten nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können. The connecting means may be formed in one or more parts. Preferably, the connecting means is constructed hose or cable-like and has, in addition to corresponding electrical conductors for connecting the power electrical system with the electrical arrangement of the module a fuse element made of a material resistant to mechanical stress material, such as. A metallic reinforcement or a steel cable on. Preferably, the securing element is embodied integrally with the interface or with the connecting element or fastened with an interface or connecting element or one of the locking means such that these components can not be separated from one another without destruction.
Durch das flexible Verbindungsmittel ergeben sich für den Fahrzeugbenutzer verbesserte Verbindungsmöglichkeiten zwischen Modul und Elektrofahrzeug. So können bspw. Fahrräder beabstandet an einer Ladestation abgestellt und mit dieser verbunden und verriegelt werden. Auch ist es bspw. möglich, Module mit dem Fahrzeug zu Verbinden und zu Verriegeln, wobei die Module jedoch flexibel, z.B. am Lenker des Fahr- zeuges, positioniert werden können. Ferner kann das Fahrzeug bspw. mit dem Verbindungsmittel besonders einfach an einem Gegenstand wie bspw. einem Fahrradständer angeschlossen und zusätzlich mit dem Modul verbunden werden. The flexible connection means results in improved connection possibilities between the module and the electric vehicle for the vehicle user. For example, bicycles can be parked at a loading station and connected and locked with it. It is also possible, for example, to connect and lock modules to the vehicle, but the modules are flexible, eg on the handlebars of the vehicle. tool, can be positioned. Furthermore, the vehicle can, for example. With the connecting means particularly simple connected to an object such as a bicycle stand and additionally connected to the module.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei dem am Fahrzeug eine zusätzliche Aufnahme mit einem Verriegelungsmittel für die Schnittstelle vorhanden ist, so dass das flexible Verbindungsmittel mit der Schnittstelle in die Aufnahme eingesteckt und verriegelt werden kann. Hierdurch ist eine Verwendung der Schnittstelle mit dem flexiblen Verbindungsmittel auch als„Kabelschloss" möglich, wenn gerade kein Modul mit dem Fahrzeug verbunden ist. Particularly preferred is an embodiment in which an additional receptacle with a locking means for the interface is present on the vehicle, so that the flexible connecting means can be inserted and locked with the interface in the receptacle. This makes it possible to use the interface with the flexible connection means as a "cable lock" if no module is currently connected to the vehicle.
Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist eine magnetische Fixierung vorgesehen, um die Schnittstelle und das Anschlusselement aneinander zu fixieren und locker zu positionieren. Die magnetische Fixierung kann sowohl am Anschlusselement und/oder an der Schnittstelle angeordnet sein. Sie erlaubt eine genaue Positionierung der Schnittstelle und des Anschlusselements zueinander, um eine störungsfreie und exakte Verriegelung zu ermöglichen. Ferner bleibt hierdurch auch nach erfolgter Entriegelung das Anschlusselement an der Schnittstelle, so dass dieses, bspw. bei einer Ausbildung mit einem flexiblen Verbindungsmittel, nicht unkontrolliert seine Position verlässt und unbeabsichtigt beschädigt wird. According to a further preferred embodiment, a magnetic fixing is provided in order to fix the interface and the connection element to each other and to position loosely. The magnetic fixation can be arranged both on the connection element and / or on the interface. It allows a precise positioning of the interface and the connection element to each other to allow a trouble-free and accurate locking. Furthermore, as a result, even after unlocking the connection element remains at the interface, so that this, for example. In a training with a flexible connecting means, not uncontrolled leaves its position and is inadvertently damaged.
Zweckmäßig ist das Elektrofahrzeug zur Verbindung von zwei oder mehr Modulen ausgebildet. Insbesondere hier ergeben sich durch die Kompatibilitätsprüfung deutliche Vorteile. Naturgemäß sollte das Elektrofahrzeug bevorzugt zwei oder mehr Schnittstellen aufweisen. Suitably, the electric vehicle is designed to connect two or more modules. In particular, the compatibility test offers clear advantages here. Naturally, the electric vehicle should preferably have two or more interfaces.
Die Schalteinheit kann in diesem Fall zum separaten Verbinden der zwei oder mehr Module mit dem Leistungsbordnetz ausgebildet sein, so dass im Falle einer Inkompatibilität das entsprechende Modul zwar nicht mit dem Leistungsbordnetz verbunden wird, jedoch eine Verbindung der weiteren Module möglich ist. In this case, the switching unit can be designed for the separate connection of the two or more modules to the on-board power supply network, so that in the case of incompatibility the corresponding module is not connected to the power on-board network, but a connection of the further modules is possible.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuerungseinheit im Falle der Verbindung von zwei oder mehr Modulen zweckmäßig eine Prioritätssteuerung aufweisen, um zusätz- lich zu der Kompatibilitätsprüfung anhand der Priorität zu ermitteln, ob das jeweilige Modul mit dem Leistungsbordnetz verbunden werden kann. Hierzu kann die Steuerungseinheit bevorzugt ausgebildet sein, um das Identifikationssignal mit einem oder mehreren Prioritätsparametern zu vergleichen, so dass das Aktivierungssignal nur dann an die Schalteinheit bzw. den Verriegelungsantrieb gesendet wird, wenn das Identifikationssignal mit dem mindestens einen Prioritätsparameter übereinstimmt. Alternatively or additionally, in the case of the connection of two or more modules, the control unit may expediently have a priority control in order to additionally To determine the compatibility check based on the priority, whether the respective module can be connected to the on-board power network. For this purpose, the control unit may preferably be designed to compare the identification signal with one or more priority parameters, so that the activation signal is only sent to the switching unit or the locking drive when the identification signal coincides with the at least one priority parameter.
Bspw. ist es denkbar im Falle der Verbindung von mehreren Batteriemodulen eine Priorisierung anhand des derzeitigen Leistungsbedarfs der elektrischen Antriebseinheit vorzunehmen. Ebenfalls ist es möglich, eine Priorisierung anhand des Modultyps vorzusehen, so dass bspw. zunächst die Energie eines Solarpaneels zum Antrieb eingesetzt wird und ein Batteriemodul nur dann zugeschaltet wird, wenn das Solarpaneel keine ausreichende elektrische Leistung liefert. Naturgemäß kann auch ein nicht zugeschaltetes Modul trotzdem am Fahrzeug verriegelt bleiben. For example. In the case of the connection of several battery modules, it is conceivable to prioritize based on the current power requirement of the electric drive unit. It is likewise possible to provide a prioritization on the basis of the module type, so that, for example, first the energy of a solar panel is used to drive and a battery module is only switched on if the solar panel does not provide sufficient electrical power. Of course, even a module not switched on can nevertheless remain locked on the vehicle.
Ferner kann das Elektrofahrzeug ein vom Leistungsbordnetz getrenntes Kommunikationsnetz aufweisen, welches die Steuerungseinrichtung mit der mindestens einen Schnittstelle verbindet. Das Kommunikationsnetz dient hierbei der Übermittlung mindestens des Identifikationssignals von der Modulsteuerung, nachdem das Modul mit der Schnittstelle des Fahrzeugs verbunden wurde. Naturgemäß kann das Kommunikationsnetz zur Verbindung weiterer Baugruppen des Fahrzeugs bzw. des Moduls ausgebildet sein, wie bspw. des Verriegelungsantriebs, der Schalteinheit, einer Instrumententafel, einer Bedieneinrichtung und/oder einer Motorsteuerung. Das Kommunikationsnetz kann hierbei bspw. elektrische Signalleitungen und/oder drahtlose Kommunikationsstrecken aufweisen; zweckmäßig ist das Kommunikationsnetz ein optisches Netz, d. h. ein entsprechend mit optischen Signalleitungen und Sender- /Empfängeranordnungen ausgebildetes Übertragungsnetzwerk. In diesem Fall weisen Schnittstelle und Anschlusselement optische Sender-/Empängeranordnungen auf, welche mindestens mit der jeweiligen NFC-Einrichtung verbunden sind. Bevorzugt ist das Kommunikationsnetz als Bussystem mit einem geeigneten Protokoll ausgebildet, insbesondere bevorzugt ist das Kommunikationsnetz ein CAN-Bussystem (CAN high, CAN low). Besonders bevorzugt sind Steuerungseinheit und Modulsteuerung zur Kommunikation über das CAN-open Protokoll ausgebildet. Die NFC-Einrichtungen sind hierbei zur Konvertierung des CAN (high/low) Signals in ein für die Nahbereichskommunika- tion geeignetes Protokoll, und entsprechend wiederum empfängerseitig in ein CAN (high/low) Signal, ausgebildet. Geeignete Protokolle für die Nahbereichskommunikation sind eingangs diskutiert. Furthermore, the electric vehicle can have a communication network which is separate from the on-board power supply network and connects the control device to the at least one interface. The communication network serves to transmit at least the identification signal from the module controller after the module has been connected to the interface of the vehicle. Naturally, the communication network can be designed to connect further assemblies of the vehicle or of the module, such as, for example, the locking drive, the switching unit, an instrument panel, an operating device and / or a motor control. In this case, the communication network may, for example, have electrical signal lines and / or wireless communication links; The communication network is expediently an optical network, ie a transmission network designed correspondingly with optical signal lines and transmitter / receiver arrangements. In this case, the interface and connector have optical transmitter / receiver assemblies which are connected at least to the respective NFC device. Preferably, the communication network is designed as a bus system with a suitable protocol, particularly preferably, the communication network is a CAN bus system (CAN high, CAN low). Control unit and module control are particularly preferably designed for communication via the CAN-open protocol. The NFC devices are here for the conversion of the CAN (high / low) signal in one for the Nahbereichskommunika- tion suitable protocol, and in turn on the receiver side in a CAN (high / low) signal formed. Suitable protocols for short-range communication are discussed in the beginning.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden eines Elektrofahrzeuges mit einem Modul. In accordance with another aspect of the present invention, a method of connecting an electric vehicle to a module is disclosed.
Hierbei weist das Elektrofahrzeug ein Leistungsbordnetz zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit des Elektrofahrzeugs, eine mit dem Leistungsbordnetz verbundene Schnittstelle zur Verbindung mit einem Modul, und eine Steuerungseinrichtung zur Kommunikation mit dem Modul auf. In this case, the electric vehicle has an on-board power supply network for supplying power to an electric drive unit of the electric vehicle, an interface connected to the power on-board network for connection to a module, and a control device for communication with the module.
Das Modul weist eine elektrische Anordnung zur Verbindung mit dem Leistungsbordnetz des Elektrofahrzeugs, ein mit der Schnittstelle des Elektrofahrzeugs trennbar verbindbares Anschlusselement, und eine Modulsteuerung zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs auf. The module has an electrical arrangement for connection to the power supply system of the electric vehicle, a connection element that can be connected to the interface of the electric vehicle, and a module controller for communication with the control device of the electric vehicle.
Gemäß des vorliegenden Aspekts sind Schnittstelle und Anschlusselement zur drahtlosen Nahbereichskommunikation miteinander ausgebildet, so dass nach dem Verbinden von Schnittstelle und Anschlusselement die Modulsteuerung und die Steuerungseinrichtung des Elektrofahrzeugs über die Schnittstelle und das Anschlusselement drahtlos miteinander kommunizieren. According to the present aspect, the interface and the terminal for wireless short-range communication are formed with each other so that after connecting the interface and the terminal, the module controller and the controller of the electric vehicle wirelessly communicate with each other via the interface and the terminal.
Bei dem Verfahren nach dem vorliegenden Aspekt kann insbesondere beim Verbinden des Anschlusselements mit der Schnittstelle ein Identifikationssignal an die Steuerungseinrichtung gesendet werden und das Identifikationssignal mittels der Steuerungseinrichtung empfangen werden, mit mindestens einem Kompatibilitätsparameter verglichen werden und bei Übereinstimmung des Identifikationssignals mit dem Kompatibilitätsparameter ein nachfolgender Verfahrensschritt durchgeführt werden, z.B. das vorstehend beschriebene Verriegeln und/oder Schalten. Bei dem Verfahren kann insbesondere das erste und/oder das zweite Verriegelungsmittel von einer freien Position in eine Verriegelungsposition gebracht werden, um das Anschlusselement an der Schnittstelle zu verriegeln. Hinsichtlich der Ausbildung der einzelnen Komponenten und etwaiger Ausführungsformen wird auf die vorstehende Beschreibung des modularen Fahrzeugsystems Bezug genommen. In the method according to the present aspect, in particular when connecting the connection element to the interface, an identification signal can be sent to the control device and the identification signal can be received by the control device, compared with at least one compatibility parameter, and if the identification signal matches the compatibility parameter, a subsequent process step is performed be, for example, the locking and / or switching described above. In the method, in particular, the first and / or the second locking means can be brought from a free position to a locking position in order to lock the connection element at the interface. With regard to the construction of the individual components and possible embodiments, reference is made to the above description of the modular vehicle system.
Die zuvor erläuterte Nahbereichskommunikation zwischen einem Elektrofahrzeug und einem Modul kann auch im Rahmen eines modularen Ladesystems vorteilhaft eingesetzt werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft daher ein modu- lares Ladesystem mit einer Ladeeinheit und mindestens einem Modul. The above-described short-range communication between an electric vehicle and a module can also be advantageously used in the context of a modular charging system. Another aspect of the present invention therefore relates to a modular charging system with a charging unit and at least one module.
Die Ladeeinheit weist eine Ladeleitung und eine oder mehrere mit der Ladeleitung verbundene Schnittstellen zur Verbindung mindestens eines aufladbaren Moduls auf. Ferner ist eine Steuerungseinrichtung zur Kommunikation mit dem Modul vorgesehen. The charging unit has a charging line and one or more interfaces connected to the charging line for connecting at least one rechargeable module. Furthermore, a control device is provided for communication with the module.
Das mindestens eine aufladbare Modul kann ein mit der Schnittstelle trennbar verbindbares Anschlusselement und eine elektrische Anordnung zur Verbindung mit der Ladeleitung aufweisen. Das Modul kann ferner eine Modulsteuerung zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung aufweisen. The at least one rechargeable module may have a connectable to the interface connectable connection element and an electrical arrangement for connection to the charging line. The module may further include a module controller for communicating with the controller.
Hierbei kann die Schnittstelle der Ladeeinheit trennbar mit dem Anschlusselement des Moduls verbindbar sein, um die elektrische Anordnung des Moduls mit der Ladeleitung zu verbinden. Ferner kann die Schnittstelle eine erste NFC-Einrichtung und das Anschlusselement eine zweite NFC-Einrichtung aufweisen, welche zur Nahbereichskommunikation miteinander ausgebildet sind, um die Steuerungseinrichtung der Ladeeinheit mit der Modulsteuerung (zur Datenkommunikation) zu verbinden. Here, the interface of the charging unit can be separably connected to the connection element of the module to connect the electrical arrangement of the module with the charging line. Furthermore, the interface may comprise a first NFC device and the connection element a second NFC device, which are designed for short-range communication with one another in order to connect the control device of the charging unit to the module controller (for data communication).
Die Ausgestaltung gemäß dem vorliegenden Aspekt erlaubt daher auch bei der Verbindung eines aufladbaren Moduls mit einer Ladeeinheit eine vorteilhaft erhöhte Betriebssicherheit durch die erfindungsgemäße Nahfeldkommunikation. The embodiment according to the present aspect therefore also allows for the connection of a rechargeable module with a charging unit advantageously increased reliability by the Nahfeldkommunikation invention.
Die elektrische Anordnung weist bevorzugt einen elektrischen Energiespeicher und insbesondere bevorzugt eine Batterieanordnung auf, wie bspw. einen oder mehrere Akkumulatoren. Zweckmäßig ist das aufladbare Modul daher ein Batteriemodul. The electrical arrangement preferably has an electrical energy store and in particular preferably a battery arrangement, such as, for example, one or more accumulators. Suitably, the rechargeable module is therefore a battery module.
Die Ladeeinheit ist bevorzugt zur Verbindung mit einem Versorgungsnetz ausgelegt, bspw. einem 220V oder 110V Stromversorgungsnetz. Zweckmäßig weist die Ladeeinheit ein Netzteil auf, welches das Versorgungsnetz mit der Ladeleitung verbindet und für eine Anpassung und ggf. Überwachung von Strom und/oder Spannung ausgelegt ist. Die Ladeleitung kann hierbei ferner entsprechend dem vorstehend beschriebenen Leistungsbordnetz ggf. mit mehreren Spannungsebenen (60V, 120V, 180V Spitzenspannung) und entsprechenden separaten Leitern hierfür ausgebildet sein. Es ist auch möglich das entsprechende Ausführungsformen für unterschiedliche Leistungsklassen ausgeführt werden beispielsweise 5 A, 15 A. 30 A, 40 A, 60 A) The charging unit is preferably designed for connection to a supply network, eg a 220V or 110V power supply network. Expediently, the charging unit has a power supply which connects the supply network to the charging line and is designed for adaptation and possibly monitoring of current and / or voltage. In this case, the charging line can also be designed with a plurality of voltage levels (60V, 120V, 180V peak voltage) and corresponding separate conductors, in accordance with the above-described power supply network. It is also possible that corresponding embodiments are carried out for different performance classes, for example 5 A, 15 A. 30 A, 40 A, 60 A)
Hinsichtlich der Ausbildung der einzelnen Komponenten der Ladeeinheit und des aufladbaren Moduls wird auf die vorstehende Beschreibung des modularen Fahrzeugsystems Bezug genommen, wobei die Ausbildung der Komponenten der Ladeeinheit der entsprechenden Komponenten des Fahrzeugs entspricht. With regard to the configuration of the individual components of the charging unit and of the rechargeable module, reference is made to the above description of the modular vehicle system, wherein the configuration of the components of the charging unit corresponds to the corresponding components of the vehicle.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt: The invention will be described below with reference to exemplary embodiments. It shows:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Systems eines Elektrofahrzeugs in einer schematischen Ansicht; 1 shows an embodiment of an electrical system of an electric vehicle in a schematic view.
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Moduls in einer schematischen Ansicht;  2 shows an embodiment of a module in a schematic view;
Fig. 3 eine Detailansicht eines Anschlusselements des Moduls gemäß Fig. 2; 3 shows a detailed view of a connection element of the module according to FIG. 2;
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel des elektrischen Systems gemäß Fig. 1 mit einem verbundenen Modul gemäß Fig. 2, 4 shows the embodiment of the electrical system according to FIG. 1 with a connected module according to FIG. 2, FIG.
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Kommunikation beim Verbinden eines Moduls mit einem Elektrofahrzeug in einem schematischen Flussdiagramm,  5 shows an exemplary embodiment of the communication when connecting a module to an electric vehicle in a schematic flow diagram,
Fig. 6 eine beispielhafte Ausführungsform eines Anschlusselements und einer Schnittstelle in einer perspektivischen Ansicht mit einem schematischen Schaltschema, Fig. 7 eine beispielhafte Ausführungsform der Schnittstelle gemäß Fig. 6 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht mit einem schematischen Schaltschema, und 6 shows an exemplary embodiment of a connection element and an interface in a perspective view with a schematic circuit diagram, FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the interface according to FIG. 6 in a partially cutaway perspective view with a schematic circuit diagram, and FIG
Fig. 8 das Anschlusselement der Fig. 6 in einer perspektivischen Explosionsansicht.  Fig. 8, the connection element of Fig. 6 in an exploded perspective view.
Figur 1 zeigt ein elektrisches System 1 eines Fahrzeugs 2 nach der Erfindung mit insgesamt drei Bordnetzsystemen, nämlich einem Leistungsbordnetz 3, einem CAN- Bussystem 4 und einem Hilfsbordnetz 5. Das Leistungsbordnetz 3 dient hierbei vorwiegend der elektrischen Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit 6 des Fahrzeugs 2. Das Leistungsbordnetz 3 ist als Gleichstromnetz mit mehreren Spannungsebenen, nämlich +60 V DC sowie -120V DC Spitzenspannung und +48V DC bzw. -96V Nominalspannung für einen Strom von ca. 20 A - 100 A ausgelegt. Es wird von einer internen, wiederaufladbaren Fahrzeugbatterie 7 mit elektrischer Energie versorgt. Im Nachfolgenden werden die einzelnen Spannungsebenen des Leistungsbordnetzes 3 in Bezug auf die eingangs erwähnte Spitzenspannung bezeichnet, auch wenn die Nominalspannung hiervon abweicht. FIG. 1 shows an electrical system 1 of a vehicle 2 according to the invention with a total of three on-board network systems, namely an on-board power supply system 3, a CAN The power electrical system 3 is used here primarily for the electrical power supply of an electric drive unit 6 of the vehicle 2. The power electrical system 3 is a DC network with multiple voltage levels, namely +60 V DC and -120V DC peak voltage and + 48V DC -96V nominal voltage designed for a current of about 20 A - 100 A. It is powered by an internal, rechargeable vehicle battery 7 with electrical energy. In the following, the individual voltage levels of the power electrical system 3 are referred to in relation to the peak voltage mentioned above, even if the nominal voltage deviates from this.
Das Hilfsbordnetz 5 ist für eine Betriebsspannung von +12 V Gleichstrom ausgelegt und dient der Energieversorgung weiterer Fahrzeugkomponenten, wie bspw. einer Bedieneinheit 8 und einer Steuerungseinrichtung 9. Hierbei wird das Hilfsbordnetz 5 über die Batterie 7 und einen zwischengeschalteten 60V/12V Konverter 10 mit elektrischer Energie versorgt. The auxiliary power supply 5 is designed for an operating voltage of +12 V DC and is used to power other vehicle components, such as. A control unit 8 and a control device 9. Here, the auxiliary power supply 5 via the battery 7 and an intermediate 60V / 12V converter 10 with electric Energy supplied.
Das CAN-Bussystem 4 dient der Steuerung und der Kommunikation der Fahrzeugkomponenten, wie nachfolgend detailliert erläutert. Das CAN-Bussystem 4 ist vorliegend mit elektrischen Signalleitungen ausgebildet; das Kommunikationsprotokoll entspricht dem "CAN-open"-Protokoll gemäß Spezifikation CiA 454 (LEV). The CAN bus system 4 is used for the control and communication of the vehicle components, as explained in detail below. The CAN bus system 4 is presently formed with electrical signal lines; the communication protocol complies with the "CAN-open" protocol according to specification CiA 454 (LEV).
Gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Leistungsbordnetz 3 somit drei Leiter auf, nämlich +60V DC, -120V DC und Masse. Das Hilfsbordnetz 5 weist insgesamt zwei Leiter auf, nämlich +12V DC und Masse, während das CAN-Bussystem 4 CAN-high und CAN-low Leiter aufweist. Zur besseren Übersicht sind die einzelnen Leiter der vorstehend diskutierten Netze in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigt. According to the present embodiment, the power on-board network 3 thus comprises three conductors, namely + 60V DC, -120V DC and ground. The auxiliary electrical system 5 has a total of two conductors, namely + 12V DC and ground, while the CAN bus system 4 has CAN-high and CAN-low conductor. For a better overview, the individual conductors of the networks discussed above are not shown in FIGS. 1 and 2.
Die elektrische Antriebseinheit 6 umfasst einen Elektromotor 11, welcher über eine Motorsteuerung 12 mit dem Leistungsbordnetz 3 verbunden ist. Die Motorsteuerung 12 ist zum Empfang von Steuerungsbefehlen ferner mit dem CAN-Bus 4 verbunden und moduliert die dem Motor zugeführte Spannung aus dem Leistungsbordnetz 3 mittels einer Pulsweitenmodulation (PWM), um eine Regelung der Antriebsleistung zu ermöglichen. Zur Steuerung des Elektrofahrzeugs ist die bereits erwähnte zentrale Steuerungseinrichtung 9 vorgesehen, die entsprechend mit dem CAN-Bus 4 und zur Spannungsversorgung ferner mit dem Hilfsbordnetz 5 verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 9 ist eine Mikroprozessorsteuerung, welche über ein in einer verbundenen und variablen Speichereinheit 13 abgelegtes Programm gesteuert wird. Hierbei dient die Steuerungseinheit 9 bspw. dazu, die Motorsteuerung 12 für den Fahrbetrieb entsprechend eines über die Bedieneinheit 8 eingegebenen Steuerungsbefehls des Fahrzeugbenutzers anzusteuern. The electric drive unit 6 comprises an electric motor 11, which is connected via a motor controller 12 to the power on-board network 3. The motor controller 12 is further connected to the CAN bus 4 for receiving control commands and modulates the voltage supplied to the motor from the on-board power supply 3 by means of pulse width modulation (PWM) to enable control of the drive power. For controlling the electric vehicle, the already mentioned central control device 9 is provided, which is also connected to the CAN bus 4 and to the power supply to the auxiliary on-board network 5. The control device 9 is a microprocessor control, which is controlled via a stored in a connected and variable memory unit 13 program. In this case, the control unit 9 serves, for example, to control the engine control 12 for the driving operation in accordance with a control command of the vehicle user entered via the operating unit 8.
Die Steuerungseinheit 9 überwacht ferner das Leistungsbordnetz 3 und ist hierzu mit einer Messeinheit 14 verbunden, welche Spannung und Strom auf dem Leistungsbordnetz erfasst und entsprechende digitale Messwerte an die Steuerungseinrichtung 9 liefert. Die Speichereinheit 13 weist Kompatibilitätsparameter in einer Datenbank auf, was nachfolgend im Detail erläutert ist. The control unit 9 further monitors the power on-board network 3 and is connected to a measuring unit 14, which detects voltage and current on the on-board power supply system and supplies corresponding digital measured values to the control device 9. The storage unit 13 has compatibility parameters in a database, which is explained in detail below.
Das elektrische System 1 des Elektrofahrzeuges 2 weist ferner zwei Schnittstellen 15 auf, die als Steckverbinder zur Verbindung mit entsprechenden Modulen 16 ausgebildet sind und das Leistungsbordnetz 3, das Hilfsbordnetz 5 und das Kommunikationsnetz 4 entsprechend mit an den Schnittstellen 15 angeschlossenen Modulen 16 trennbar verbindet. Das elektrische System 1 des Elektrofahrzeugs 2 und insbesondere die Bordnetze 3, 4 und 5 können naturgemäß weitere Baugruppen und Komponenten aufweisen bzw. verbinden, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet. The electrical system 1 of the electric vehicle 2 also has two interfaces 15, which are designed as connectors for connection to corresponding modules 16 and the power on-board network 3, the auxiliary electrical system 5 and the communication network 4 correspondingly connected to connected to the interfaces 15 modules 16 separable. The electrical system 1 of the electric vehicle 2 and in particular the vehicle electrical system 3, 4 and 5 may naturally have further components and components or connect, as indicated by the dashed lines.
Ein Ausführungsbeispiel eines zur Verbindung mit einer Schnittstelle 15 vorgesehenen Moduls 16 ist in einer schematischen Ansicht in Fig. 2 gezeigt. Das Modul 16 weist ein Anschlusselement 17 auf, welches vorliegend als Buchse zum Eingriff mit einer der Schnittstellen 15 ausgebildet ist. Das Modul 16 weist ferner eine elektrische Anordnung, nämlich eine 6oV-Batterie 18 auf, welche zur Zufuhr von elektrischer Energie in das Leistungsbordnetz 3 über eine Versorgungsleitung 19 mit dem Anschlusselement 17 verbunden ist. Alternativ kann das Modul 16 insbesondere als Ladesäule oder Ladegerät, d.h., mit einem entsprechenden Netzteil ausgebildet sein. An exemplary embodiment of a module 16 provided for connection to an interface 15 is shown in a schematic view in FIG. 2. The module 16 has a connection element 17, which in the present case is designed as a socket for engagement with one of the interfaces 15. The module 16 further comprises an electrical arrangement, namely a 6oV battery 18, which is connected to supply electrical energy in the power on-board network 3 via a supply line 19 to the connection element 17. Alternatively, the module 16 may be designed in particular as a charging station or charger, that is, with a corresponding power supply.
Schnittstelle 15 und Anschlusselement 17 sind als mechanisch aufeinander angepaßte Steckverbinder ausgebildet. Insbesondere kann das Anschlusselement 17 einen elek- tromotorisch angetriebenen Riegel (in Fig. 2 nicht gezeigt) aufweisen, der in einen in der Schnittstelle 15 angeordneten Bügel (in Fig. 2 nicht gezeigt) zur Verriegelung eingreift. Interface 15 and connecting element 17 are designed as mechanically matched connector. In particular, the connection element 17 can be an electrical tromotorisch driven latch (not shown in Fig. 2), which engages in a arranged in the interface 15 bracket (not shown in Fig. 2) for locking.
Eine schematische Ansicht des Anschlusselements 17 in Fig. 3 gezeigt. Wie sich Fig. 3 entnehmen lässt, weist das Anschlusselement 17 insgesamt drei Kontaktelemente 30 auf, um das Modul 16 galvanisch mit dem Leistungsbordnetz 3 (+60V, -120V, GND) zu verbinden. A schematic view of the connection element 17 in FIG. 3 is shown. As can be seen from FIG. 3, the connection element 17 has a total of three contact elements 30 in order to connect the module 16 galvanically to the power supply system 3 (+ 60V, -120V, GND).
Das Anschlusselement 17 weist eine integrierte erste Schalteinheit 20 auf, mit der die Verbindung zwischen der + 60V Versorgungsleitung 19 und folglich der Batterie 18 mit dem Leistungsbordnetz 3 geschaltet werden kann. Eine zweite Schalteinheit 21 ist vorgesehen, um die -120V Leitung des Leistungsbordnetzes 3 schaltbar mit dem Modul 16 zu verbinden. Wie gezeigt, ist diese Verbindung bei dem vorliegenden„Batteriemodul" 16 mit der 6oV-Batterie 18 nicht genutzt, allerdings kann diese im Falle eines„Lademoduls" mit einem entsprechenden Netzteil bspw. zum Schnellladen der Fahrzeugbatterie 7 eingesetzt werden. Die Masseleitung (GND) ist nicht geschaltet. The connecting element 17 has an integrated first switching unit 20, with which the connection between the + 60V supply line 19 and consequently the battery 18 can be switched to the power on-board network 3. A second switching unit 21 is provided to switchably connect the -120V line of the power electrical system 3 to the module 16. As shown, this connection is not used in the present "battery module" 16 with the 6oV battery 18, but this can be used in the case of a "charging module" with a corresponding power supply, for example, for fast charging of the vehicle battery 7. The ground line (GND) is not switched.
Die Schalteinheiten 20 und 21 sind vorliegend mit MOSFET-Schaltern ausgebildet und werden über eine Mikroprozessor-Modulsteuerung 23 gesteuert, die mit dem CAN- Bussystem 4 über eine drahtlose Nahfeldverbindung verbunden ist. Hierzu ist modul- seitig eine zweite NFC-Einrichtung 104 vorgesehen, welche mit einer fahrzeugseitigen ersten NFC-Einrichtung 43 (in Fig. 3 nicht gezeigt) über eine Nahfeldverbindung gemäß ISO 14443 bei 13,56 MHz in Kontakt steht. The switching units 20 and 21 are formed here with MOSFET switches and are controlled by a microprocessor module controller 23 which is connected to the CAN bus system 4 via a wireless near field connection. For this purpose, a second NFC device 104 is provided on the module side, which is in contact with a vehicle-side first NFC device 43 (not shown in FIG. 3) via a near-field connection according to ISO 14443 at 13.56 MHz.
Die fahrzeugseitige NFC-Einrichtung 43 ist mit der Schnittstelle 15 integriert ausgeführt, wie im Nachfolgenden noch im Detail erläutert. Die NFC-Einrichtungen 43, 104 dienen ferner zur Übertragung von Energie, nämlich zur Verbindung des Hilfsbordnet- zes 5 mit dem Modul 16 bzw. einem modulseitigen Hilfsmodulnetz (nicht gezeigt in Fig. 3) und zur Energieversorgung der Modulsteuerung 23 und eines Elektromotors 114 (ebenfalls in Fig. 3 nicht gezeigt) mit ca. 20W. The vehicle-side NFC device 43 is designed to be integrated with the interface 15, as explained in more detail below. The NFC devices 43, 104 are furthermore used for the transmission of energy, namely for connecting the auxiliary cabinet 5 to the module 16 or a module-side auxiliary module network (not shown in FIG. 3) and for supplying power to the module controller 23 and an electric motor 114 (FIG. also not shown in Fig. 3) with about 20W.
Die Schnittstelle 15 und das Anschlusselement 17 sorgen somit für eine galvanische (leitfähige) Verbindung des Moduls 16 mit dem Leistungsbordnetz 3, während das CAN-Bussystem 4 und das Hilfsbordnetz 5 vom Modul 16 und der Modulsteuerung 23 galvanisch getrennt sind. The interface 15 and the connection element 17 thus provide for a galvanic (conductive) connection of the module 16 to the power on-board network 3, while the CAN bus system 4 and the auxiliary power supply 5 from the module 16 and the module controller 23 are electrically isolated.
Ein Messfühler 27 ist vorgesehen, um die Spannung auf der Versorgungsleitung 19 und somit die durch die Batterie 18 bereitgestellte Spannung zu messen und einen entsprechenden Messwert an die Modulsteuerung 23 zu liefern. A sensor 27 is provided to measure the voltage on the supply line 19 and thus the voltage provided by the battery 18 and to provide a corresponding measurement value to the module controller 23.
Ferner ist eine Überwachungseinheit 28 vorgesehen, welche den maximal zulässigen Strom zwischen Modul 16 und Leistungsbordnetz 3 sowie die maximal zulässigen Spannungen überwacht, so dass bspw. im Falle eines Kurzschlusses die Batterie 18 sicher vom elektrischen System 1 des Fahrzeugs 2 getrennt werden kann. Hierzu übermittelt die Überwachungseinheit 28 regelmäßig entsprechende Messwerte an die Modulsteuerung 23, welche entsprechend die Schalteinheiten 20 und 21 betätigt. Furthermore, a monitoring unit 28 is provided, which monitors the maximum permissible current between module 16 and power supply network 3 and the maximum permissible voltages, so that, for example, in the event of a short circuit, the battery 18 can be safely separated from the electrical system 1 of the vehicle 2. For this purpose, the monitoring unit 28 regularly transmits corresponding measured values to the module controller 23, which actuates the switching units 20 and 21 accordingly.
Im vorliegenden Beispiel sollte ein Strom von 100 A zwischen Versorgungsleitung 19 und Leistungsbordnetz 3 nicht überschritten werden. In the present example, a current of 100 A between supply line 19 and on-board power supply system 3 should not be exceeded.
Die Überwachungseinheit 28, die Schalteinheiten 20, 21 und der Messfühler 27 sind naturgemäß mit der Modulsteuerung 23 über geeignete Kommunikationsleitungen verbunden (nicht gezeigt) und ggf. mit dieser in einer Elektronikeinheit integriert ausgeführt. The monitoring unit 28, the switching units 20, 21 and the sensor 27 are naturally connected to the module controller 23 via suitable communication lines (not shown) and optionally designed with this integrated in an electronic unit.
Zusätzlich ist ein Elektromotor 114 (nicht in Fig. 3 gezeigt) vorgesehen, der den zuvor beschriebenen Riegel (ebenfalls nicht gezeigt) antreibt. Der Elektromotor 114 wird von der Modulsteuerung 23 angesteuert und über die NFC-Einrichtung 104 mit elektrischer Energie versorgt, wie eingangs erwähnt. In addition, an electric motor 114 (not shown in Fig. 3) is provided which drives the previously described latch (also not shown). The electric motor 114 is driven by the module controller 23 and supplied via the NFC device 104 with electrical energy, as mentioned above.
Ein Ausführungsbeispiel des elektrischen Systems 1 des modularen Fahrzeugs 2 mit verbundenem Modul 16 ist in Fig. 4 gezeigt. Der Anschluss einer zusätzlichen Batterie 18 kann bspw. dann notwendig werden, wenn die interne Fahrzeugbatterie 7 erschöpft ist oder die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden soll. Der Benutzer schließt hierzu das Modul 16 an die Schnittstelle 15 an, wonach Steuerungseinrichtung 9 und Modulsteuerung 23 in einem Kompatibilitätsmodus miteinander über den CAN-Bus 4 und die beiden NFC-Einrichtungen 43, 104 kommunizieren, um zum einen die Berechti- gung für den Anschluss des Moduls 16 zu prüfen und zum Anderen die Kompatibilität des Moduls 16 und genauer der Batterie 18 des Moduls 16 vor einer Verbindung und einem Verriegeln dieser mit dem Leistungsbordnetz 3 zu prüfen. An embodiment of the electrical system 1 of the modular vehicle 2 with connected module 16 is shown in FIG. The connection of an additional battery 18 may, for example, be necessary if the internal vehicle battery 7 is exhausted or the range of the vehicle is to be increased. For this purpose, the user connects the module 16 to the interface 15, after which the control device 9 and the module control 23 communicate with each other in a compatibility mode via the CAN bus 4 and the two NFC devices 43, 104 in order, on the one hand, to control the authorization. check for the connection of the module 16 and on the other to check the compatibility of the module 16 and more specifically the battery 18 of the module 16 before connecting and locking this with the onboard power supply 3.
Das Verfahren beim Verbinden des Moduls 16 mit der Schnittstelle 15 wird nachfolgend mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 erläutert, welches die einzelnen Schritte anhand eines Flussdiagramms darstellt. The method of connecting the module 16 to the interface 15 will be explained below with reference to the embodiment of FIG. 5, which illustrates the individual steps with reference to a flow chart.
Gemäß Schritt 50 wird zunächst das Anschlusselement 17 des Moduls 16 mit einer der Schnittstellen 15 durch einen Benutzer verbunden. Die Schalteinheiten 20 und 21 sind in diesem Zustand zunächst geöffnet, so dass die Batterie 18 nicht mit dem Leistungsbordnetz 3 verbunden ist. Allerdings sorgt das Anschlusselement 17 für eine Verbindung der Überwachungseinheit 28 mit dem Leistungsbordnetz 3. According to step 50, the connection element 17 of the module 16 is first connected to one of the interfaces 15 by a user. The switching units 20 and 21 are initially opened in this state, so that the battery 18 is not connected to the power on-board network 3. However, the connection element 17 ensures a connection of the monitoring unit 28 with the on-board power supply system 3.
Sobald die Überwachungseinheit 28 eine Spannung auf dem Leistungsbordnetz 3 feststellt, gibt diese ein Signal an die Modulsteuerung 23, welche in Schritt 51 den Messfühler 27 hinsichtlich der derzeitigen Batteriespannung auf der Versorgungsleitung 19 abfragt. Ferner ermittelt die Modulsteuerung 23 parallel aus einem internen Speicher mehrere Identifikationsparameter, welche das Modul 16 hinsichtlich Typ und Hersteller charakterisieren. In Schritt 52 sendet die Modulsteuerung 23 ein Identifikationssignal an die Steuerungseinrichtung 9 über die beiden NFC-Einrichtungen 43, 104 und entsprechend das CAN-Bussystem 4. Das Identifikationssignal enthält im vorliegenden Beispiel die nachfolgende Information: As soon as the monitoring unit 28 detects a voltage on the power supply system 3, it sends a signal to the module controller 23, which in step 51 queries the sensor 27 with regard to the current battery voltage on the supply line 19. Furthermore, the module controller 23 determines in parallel from an internal memory a plurality of identification parameters which characterize the module 16 in terms of type and manufacturer. In step 52, the module controller 23 sends an identification signal to the control device 9 via the two NFC devices 43, 104 and correspondingly the CAN bus system 4. The identification signal in the present example contains the following information:
H ersteller- ID: 005 Manufacturer ID: 005
Typen-ID: 125  Type ID: 125
Batterie- Spannung: 49,5 V  Battery voltage: 49.5V
Hierbei entspricht die Hersteller-ID einem bestimmten, entsprechend der ID zugeordneten Hersteller des Moduls. Die Typen-ID entspricht der Funktionalität„Energiequelle - Batterie". In this case, the manufacturer ID corresponds to a specific manufacturer of the module assigned according to the ID. The type ID corresponds to the "energy source - battery" functionality.
Die Steuerungseinrichtung 9 empfängt das Identifikationssignal in Schritt 53 und fragt die Kompatibilitätsparameter des Fahrzeugs aus der in der Speichereinheit 13 abgeleg- ten Datenbank ab. Im vorliegenden Beispiel umfasst die Datenbank die folgenden Parameter: The control device 9 receives the identification signal in step 53 and queries the compatibility parameters of the vehicle from the data stored in the memory unit 13. database. In this example, the database includes the following parameters:
Erlaubte Hersteller: 002-008, 057, 062, 118-255Permitted manufacturers: 002-008, 057, 062, 118-255
Erlaubte Modultypen: 014-042,48,87,125, 144 Allowed module types: 014-042,48,87,125, 144
max. Spannung Leistungsbordnetz (untere Spannungsebene): 60,0 V min. Spannung Leistungsbordnetz (untere Spannungsebene): 30,0 V  Max. Voltage onboard power supply (lower voltage level): 60.0 V min. Voltage on-board power supply (lower voltage level): 30.0 V
Die Steuerungseinrichtung 9 vergleicht in Schritt 54 zunächst die im Identifikationssignal erhaltenen Parameter mit dem aus der Datenbank erhaltenen Kompatibilitätsparameter. Wie aus den vorstehenden Tabellen folgt, ist das Modul 16 grundsätzlich mit dem Fahrzeug kompatibel und zum Anschluss berechtigt. Die Steuerungseinrichtung 9 sendet gemäß Schritt 55 ein Aktivierungssignal an die Modulsteuerung 23, welche den Elektromotor 114 des Riegels in Schritt 56 ansteuert und das Modul 16 an dem Fahrzeug verriegelt. Entsprechend fragt die Steuerungseinrichtung 9 in Schnitt 57 anschließend die Messeinheit 14 hinsichtlich der aktuellen Spannung des Leistungsbordnetzes 3 ab. In step 54, the control device 9 first compares the parameters obtained in the identification signal with the compatibility parameter obtained from the database. As follows from the above tables, the module 16 is basically compatible with the vehicle and authorized for connection. The control device 9 sends according to step 55, an activation signal to the module controller 23, which controls the electric motor 114 of the bolt in step 56 and the module 16 is locked to the vehicle. Accordingly, the control device 9 in section 57 then queries the measuring unit 14 with respect to the current voltage of the power electrical system 3 from.
Die Abfrage der Messeinheit 14 in Schritt 57 ist erforderlich, da das Fahrzeug auch eine interne Fahrzeugbatterie 7 aufweist und die Spannung der Batterie 7 sich daher nur unwesentlich von der Spannung der Batterie 18 unterscheiden sollte. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Spannung auf dem Leistungsbordnetz 3 49,5 V. The query of the measuring unit 14 in step 57 is required because the vehicle also has an internal vehicle battery 7 and the voltage of the battery 7 should therefore differ only insignificantly from the voltage of the battery 18. In the present example, the voltage on the power supply system 3 is 49.5 V.
Die Steuerungseinrichtung 9 vergleicht diesen Wert mit der Batterie-Spannung aus dem Identifikationssignal in Schritt 58 und prüft, ob die Batterie-Spannung des Moduls 16 um nicht mehr als ± 0,05 V von der Spannung des Leistungsbordnetzes 3 abweicht. The control device 9 compares this value with the battery voltage from the identification signal in step 58 and checks whether the battery voltage of the module 16 differs by not more than ± 0.05 V from the voltage of the power on-board network 3.
Da dies im vorliegenden Beispiel der Fall ist, sendet die Steuerungseinrichtung 9 in Schritt 59 ein zweites Aktivierungssignal an die mit der Modulsteuerung 23 verbundenen Schalteinheiten 20 und 21, worauf die Versorgungsleitung 19 und somit die Batterie 18 mit dem Leistungsbordnetz 3 verbunden wird. Die Kompatibilitätsprüfung bzw. der„Kompatibilitätsmodus" endet in Schritt 60. Die erfolgreiche Verbindung wird dem Benutzer durch eine grüne Indikatorlampe (siehe Fig. 8), wie bspw. einer LED angezeigt, die im Anschlusselement 17 angeordnet ist. Andernfalls zeigt eine rote Indikatorlampe (siehe Fig. 8) im Anschlusselement 17, dass eine Verbindung des Moduls 16 mit dem Fahrzeug aufgrund mangelnder Kompatibilität nicht möglich ist. In diesem Falle wird der Elektromotor 114 des Riegels (beides nicht gezeigt) nochmals betätigt, um Modul 16 von der Schnittstelle 15 zu entriegeln. Since this is the case in the present example, the control device 9 sends a second activation signal to the switching units 20 and 21 connected to the module control 23 in step 59, whereupon the supply line 19 and thus the battery 18 are connected to the power on-board network 3. The compatibility check or the "compatibility mode" ends in step 60. The successful connection is indicated to the user by a green indicator lamp (see FIG. 8), such as an LED disposed in connector 17. Otherwise, a red indicator lamp (see FIG. 8) in the connection element 17 shows that a connection of the module 16 to the vehicle is not possible due to a lack of compatibility. In this case, the electric motor 114 of the bolt (both not shown) is again actuated to unlock module 16 from the interface 15.
Während des Betriebs bleibt die Überwachungseinheit 28 aktiv. Sollten die vorgegebenen Maximalwerte für Strom bzw. Spannung überschritten werden, sendet die Überwachungseinheit 28 ein Signal an die Modulsteuerung 23, so dass die Schalteinheit 20 die Verbindung zwischen Batterie 18 und elektrischem System 1 des Fahrzeugs trennt, um Beschädigungen zu vermeiden. During operation, the monitoring unit 28 remains active. If the predetermined maximum values for current or voltage are exceeded, the monitoring unit 28 sends a signal to the module controller 23, so that the switching unit 20 disconnects the connection between the battery 18 and the vehicle's electrical system 1 in order to avoid damage.
Naturgemäß ist die vorliegende Erfindung nicht auf Anwendungsfälle beschränkt, bei welchen ein Modul 16 mit dem Fahrzeug 2 verbunden wird. Auch die Verbindung eines ersten Moduls, bspw. einer Ladestation bzw. Ladeeinheit und eines zweiten Moduls bspw. eines wiederaufladbaren Moduls mit Akku ist denkbar. Naturally, the present invention is not limited to applications in which a module 16 is connected to the vehicle 2. The connection of a first module, for example, a charging station or charging unit and a second module, for example. A rechargeable module with battery is conceivable.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer fahrzeugseitigen Schnittstelle 15 zusammen mit einem entsprechenden modulseitigen Anschlusselement 17. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Modul 16 um ein Lademodul mit einem Netzanschluß (nicht gezeigt). Das Lademodul weist ein Netzteil auf (ebenfalls nicht gezeigt), welches mehrere Spannungen bereitstellt, nämlich -120V DC, +60V DC einerseits zur Verbindung mit dem Leistungsbordnetz 3, sowie +12V DC zur drahtlosen Verbindung mit dem Hilfsbordnetz 5. Die modulseitigen +12V DC Leitungen werden im Nachfolgenden auch als„Hilfsmodulnetz" (Module auxiliary power supply) bezeichnet. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a vehicle-side interface 15 together with a corresponding module-side connecting element 17. In the present example, the module 16 is a charging module with a mains connection (not shown). The charging module has a power supply (also not shown) which provides several voltages, namely -120V DC, + 60V DC on the one hand for connection to the on-board power supply 3, and + 12V DC for wireless connection to the auxiliary power supply 5. The module-side + 12V DC Lines are also referred to below as "auxiliary module supply" (Module auxiliary power supply).
Wie gezeigt, weist das Anschlusselement 17 drei Kontaktstifte 101, 102, 103 zur Verbindung zwischen Modul 16 und Leistungsbordnetz 3 auf, welche in einem als Isolator ausgebildetes Buchsengehäuse 100 angeordnet sind. Die bereits eingangs diskutierte NFC-Einrichtung 104 ist im unteren Bereich des Buchsengehäuses 100 verdeckt angeordnet, wie nachfolgend noch mit Bezug zu Figur 8 detailliert erläutert. As shown, the connection element 17 has three contact pins 101, 102, 103 for the connection between the module 16 and the power supply system 3, which are arranged in a socket housing 100 designed as an insulator. The NFC device 104 already discussed at the beginning is concealed in the lower region of the female housing 100, as explained in detail below with reference to FIG.
Wie das im unteren Bereich der Fig. 6 aufgeführte schematische Schaltbild zeigt, ver- binden die Kontaktstifte 101, 102, 103 über entsprechende Steckkontakte 46, 47, 48 der fahrzeugseitigen Schnittstelle 15 das Modul 16 mit dem Leistungsbordnetz 3 des Fahrzeugs 1, wenn Stecker 15 und Buchse 17 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung zwischen Schnittstelle 15 und Anschlusselement 17 ist elektrisch leitend, also galvanisch. Wie eingangs mit Bezug zum Ausführungsbeispiel der Fig. 3 diskutiert, ist die - 120V DC Verbindung optional entsprechend der jeweiligen Anwendung. Die Verbindung des CAN-Bussystems 4 und des Hilfsbordnetz 5 ist hingegen drahtlos und somit galvanisch vom Modul 16 getrennt. Hierdurch werden insbesondere Kontaktprobleme bei den auf diesen Netzen geringen Strömen vermieden. As the schematic diagram shown in the lower part of FIG. 6 shows, bind the contact pins 101, 102, 103 via corresponding plug contacts 46, 47, 48 of the vehicle-side interface 15, the module 16 with the power electrical system 3 of the vehicle 1 when the plug 15 and socket 17 are connected together. This connection between interface 15 and connection element 17 is electrically conductive, that is galvanic. As discussed initially with respect to the embodiment of FIG. 3, the - 120V DC connection is optional according to the particular application. The connection of the CAN bus system 4 and the auxiliary vehicle network 5, however, is wireless and thus galvanically separated from the module 16. As a result, in particular contact problems are avoided in the low currents on these networks.
Entsprechend des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 weist das Anschlusselement 17 ferner die Modulsteuerung 23, die zweite NFC-Einrichtung 104 und den Elektromotor 114 der Verriegelung (nicht gezeigt) auf, welche eine Elektronikeinheit 105 bilden. Die NFC-Einrichtung 104 wird durch die Modulsteuerung 23 zur Kommunikation angesteuert. Der eingangs mit Bezug zu Fig. 3 diskutierte Messfühler 27, die Überwachungseinheit 28 sowie die Schalteinheiten 20 und 21 sind in den Figuren 6-8 zur verbesserten Übersicht nicht gezeigt, könnten jedoch ebenso Teil der Elektronikeinheit 105 bilden. Alternativ können diese Komponenten auch außerhalb des Anschlusselements 17 im Modul 16 angeordnet sein. Während die gezeigten modulseitigen -120V DC, +60V DC sowie +12V DC Leitungen mit dem eingangs diskutierten Netzteil (nicht gezeigt) verbunden sind, dienen die modulseitigen CAN-low 106 und CAN-high 107 Leitungen zur Verbindung des Fahrzeugs 2 mit einer zentralen Datenerfassungvorrichtung (nicht gezeigt), um den Ladevorgang abzurechnen oder Diagnose- bzw. Nutzungsinformationen zu sammeln. Die CAN-Busleitungen 106, 107 sind jedoch optional. According to the embodiment of FIG. 3, the terminal 17 further includes the module controller 23, the second NFC device 104 and the electric motor 114 of the latch (not shown) which constitute an electronic unit 105. The NFC device 104 is driven by the module controller 23 for communication. The sensor 27 discussed at the outset with reference to FIG. 3, the monitoring unit 28 and the switching units 20 and 21 are not shown in FIGS. 6-8 for improved clarity, but could also form part of the electronics unit 105. Alternatively, these components may also be arranged outside the connection element 17 in the module 16. While the module-side -120V DC shown, + 60V DC and + 12V DC lines are connected to the initially discussed power supply (not shown), the module-side CAN-low 106 and CAN-high 107 lines are used to connect the vehicle 2 with a central data acquisition device (not shown) to charge the charge or collect diagnostic or usage information. However, the CAN bus lines 106, 107 are optional.
Eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Schnittstelle 15 mit einem schematischen Schaltschema ist in Figur 7 gezeigt. Zur verbesserten Übersicht sind die elektrischen Steckkontakte 46, 47, 48 der Schnittstelle 15 in Figur 7 nicht gezeigt. A partially cutaway perspective view of the interface 15 with a schematic circuit diagram is shown in FIG. For improved clarity, the electrical plug contacts 46, 47, 48 of the interface 15 in Figure 7 are not shown.
Die in Fig. 7 gezeigte Schnittstelle 15 ist als verriegelbarer Stecker ausgebildet. Sie weist ein in der Figur zur besseren Darstellung durchsichtig dargestelltes Gehäuse 33 auf, in das ein flexibles Verbindungsmittel 34 zum Beispiel in Form eines vorzugsweise 5 mm starken Stahlseils mündet. Das Verbindungsmittel 34 ist an einem Verriegelungsmittel 35 festgelegt. Das Verriegelungsmittel 35 ist als geschlossen umlaufender Stahlbügel ausgebildet und ragt teilweise auf der dem Verbindungsmittel 34 gegenüber liegenden Seite der Schnittstelle 15 aus dem Gehäuse 33 vor, so dass außerhalb des Gehäuses 33 ein im Wesentlichen C-förmiger geschlossener Bügel 30 ausgebildet ist, der mit einer quer zur Steckerrichtung durchgehenden Öffnung 36 versehen ist. The interface 15 shown in Fig. 7 is designed as a lockable plug. It has a housing 33, which is shown transparent in the figure for better illustration, into which a flexible connecting means 34, for example in the form of a preferably 5 mm thick steel cable, opens. The connecting means 34 is fixed to a locking means 35. The locking means 35 is designed as a closed circumferential steel strap formed and partially protrudes on the connecting means 34 opposite side of the interface 15 from the housing 33, so that outside of the housing 33, a substantially C-shaped closed bracket 30 is formed, which is provided with a transverse to the plug direction opening 36 ,
Parallel zum Verbindungsmittel 34 verlaufen die Leitungen des CAN-Bussystems 4 und des Hilfsbordnetzes 5 (Leitungsquerschnitt AWG24, Kabel gesamt 12mm). Diese sind im Gehäuse 33 über einen Verbinder 46 mit einer weiteren Elektronikeinheit 41 verbunden, welches die erste NFC-Einrichtung 43 mit NFC-Spule 45 und einen Mikroprozessor 42 aufweist (beides im unteren Teil von Fig. 7 nicht gezeigt). Der Mikroprozessor 42 steuert hierbei die NFC-Einrichtung 43 und ggf. weitere in der Schnittstelle angeordnete Messeinheiten. Parallel to the connecting means 34 extend the lines of the CAN bus system 4 and the auxiliary power supply 5 (cable cross-section AWG24, total cable 12mm). These are connected in the housing 33 via a connector 46 to another electronics unit 41, which has the first NFC device 43 with NFC coil 45 and a microprocessor 42 (both not shown in the lower part of Fig. 7). In this case, the microprocessor 42 controls the NFC device 43 and possibly further measuring units arranged in the interface.
Die NFC-Spule 45 dient der drahtlosen Kommunikation sowie der Übertragung von elektrischer Energie und insbesondere zur Verbindung des Hilfsbordnetzes 5 mit dem Hilfsmodulnetz, d.h. mit mindestens dem Netzteil des Lademoduls. Die NFC-Spule 45 ist derart angeordnet, dass sich ihre Spulenachse quer zur Steckrichtung angeordnet ist. The NFC coil 45 is used for wireless communication and the transmission of electrical energy and in particular for connecting the auxiliary electrical system 5 with the auxiliary module network, i. with at least the power supply of the charging module. The NFC coil 45 is arranged such that its coil axis is arranged transversely to the direction of insertion.
Die hier nicht dargestellte Verbindung zum Leistungsbordnetz 3 kann naturgemäß in gleicher Weise parallel zum Verbindungsmittel 34 verlaufen. The connection to the on-board power supply system 3, which is not shown here, can of course run parallel to the connection means 34 in the same way.
Fig. 8 zeigt Details des zuvor erläuterten Anschlusselements 17 in einer Explosionsansicht, zusammen mit der zuvor erläuterten Schnittstelle 15. Wie bereits eingangs erwähnt, weist das Anschlusselement 17 ein Gehäuse 100, Kontaktstifte 101, 102, 103, zum Beispiel in Form von 6 mm Stiften, die zweite NFC-Einrichtung 104 sowie ein Verriegelungsmittel 105 auf. 8 shows details of the above-described connecting element 17 in an exploded view, together with the previously explained interface 15. As already mentioned, the connecting element 17 has a housing 100, contact pins 101, 102, 103, for example in the form of 6 mm pins , the second NFC device 104 and a locking means 105.
Die NFC-Einrichtung 104 ist parallel zur Steckrichtung und damit bei eingesteckter Schnittstelle 15 parallel zur Elektronikeinheit 41 der Schnittstelle 15 ausgerichtet. Sie weist eine in den Figuren nicht gezeigte NFC-Spule auf, deren Spulenachse im genannten Fall parallel zur Spulenachse der NFC-Spule 45 der Schnittstelle 15 ausgerichtet ist und sich bestenfalls mit dieser überdeckt. Die an der Vorderseite der NFC-Einrichtung 104 angeordneten LEDs zeigen den jeweiligen Verbindungsstatus an, wie bereits ein- gangs diskutiert. The NFC device 104 is parallel to the plug-in direction and thus aligned with the inserted interface 15 parallel to the electronic unit 41 of the interface 15. It has an NFC coil, not shown in the figures, whose coil axis is aligned in the said case parallel to the coil axis of the NFC coil 45 of the interface 15 and at best covers it. The LEDs arranged on the front side of the NFC device 104 indicate the respective connection status, as already shown. discussed.
Die Kontaktstifte 101, 102, 103 sind in dem Gehäuse 100 aufgenommen und kontaktieren einerseits bei eingesteckter Schnittstelle 15 deren entsprechende Steckkontakte 46, 47, 48. Über die Kontaktstifte 101, 102, 103 und die zugehörigen Steckkontakte 46, 47, 48 erfolgt eine Übertragung von Energie vom/zum Leistungsbordnetz 3, bspw. zum Aufladen der Fahrzeugbatterie 7. Wie in Fig. 8 gezeigt, weisen die Leiter des Leistungsbordnetzes 3 naturgemäß einen größeren Querschnitt auf, als die Leiter des CAN- Bussystems 4 und des Hilfsbordnetzes 5. The contact pins 101, 102, 103 are received in the housing 100 and contact on the one hand with inserted interface 15 whose corresponding plug contacts 46, 47, 48. About the contact pins 101, 102, 103 and the associated plug contacts 46, 47, 48 is a transfer of Energy from / to the on-board power supply network 3, for example for charging the vehicle battery 7. As shown in Fig. 8, the conductors of the power electrical system 3 naturally have a larger cross-section than the conductors of the CAN bus system 4 and the auxiliary electrical system. 5
Das Verriegelungsmittel 105 des Anschlusselements 17 weist ein mittels des Verriegelungsmotors 114 rotatorisch positionierbares Riegelelement 107 auf. Dieses ist zum Zusammenwirken mit dem Verriegelungsmittel 35 der Schnittstelle 15 ausgebildet und weist einen Riegelnocken 108 auf, der bei entsprechender Radialpositionierung in die im Verriegelungsmittel 35 ausgebildete Ausnehmung 36 des Bügels 30 eingreift und die in das Anschlusselement 17 eingesteckte Schnittstelle 15 verriegelt. The locking means 105 of the connecting element 17 has a locking element 107 which can be positioned rotatably by means of the locking motor 114. This is designed to cooperate with the locking means 35 of the interface 15 and has a locking cam 108 which engages with appropriate radial positioning in the formed in the locking means 35 recess 36 of the bracket 30 and the inserted into the connection element 17 interface 15 locks.
Die zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele erlauben zahlreiche Änderungen oder Ergänzungen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Steuerungseinheit 9 mit der Bedieneinheit 8 und/oder der Motorsteuerung 12 integriert ausgebildet ist, The embodiments explained above allow numerous changes or additions. For example, it is conceivable for the control unit 9 to be integrated with the operating unit 8 and / or the motor control 12,
die Schalteinheiten 20, 21 fahrzeugseitig bzw. auf der Seite einer Ladeeinheit ausgebildet ist,  the switching units 20, 21 are formed on the vehicle side or on the side of a loading unit,
die Schalteinheiten 20, 21 integriert mit der Schnittstelle 15 ausgebildet ist, die Schalteinheiten 20, 21 im Modul 16 angeordnet sind,  the switching units 20, 21 are formed integrally with the interface 15, the switching units 20, 21 are arranged in the module 16,
nur eine oder mehr als zwei Schnittstellen 15 zur Verbindung mit entsprechenden Modulen 16 im elektrischen System 1 des Fahrzeugs bzw. in einer Ladeeinheit angeordnet sind,  only one or more than two interfaces 15 are arranged for connection to corresponding modules 16 in the electrical system 1 of the vehicle or in a charging unit,
die interne Fahrzeugbatterie 7 über ein Anschlusselement 17 mit einer der Schnittstellen 15 trennbar verbunden ist,  the internal vehicle battery 7 is detachably connected via a connecting element 17 to one of the interfaces 15,
das CAN-Bussystem 4 ergänzend oder alternativ zu den gezeigten elektrischen Signalleitungen optische Signalleitungen und/oder drahtlose Signalstrecken umfasst, die Indikatorlampen bzw. LEDs anstelle in dem Anschlusselement 17 fahrzeug- seitig bzw. in einer Ladeeinheit angeordnet sind, the CAN bus system 4 comprises optical signal lines and / or wireless signal paths in addition to or as an alternative to the electrical signal lines shown, the indicator lamps or LEDs are arranged on the vehicle side or in a charging unit instead of in the connection element 17,
das Leistungsbordnetz 3 nur eine Spannungsebene aufweist,  the power electrical system 3 has only one voltage level,
Schnittstelle 15 und Anschlusselement 17 mit mehr oder weniger als den gezeigten drei Kontakten 101, 102, 103, bzw. 46, 47, 48 ausgebildet sind,  Interface 15 and connecting element 17 with more or less than the three contacts shown 101, 102, 103, and 46, 47, 48 are formed,
die Schalteinheit 20 zum getrennten Schalten einer Speiseleitung und einer Ladeleitung ausgebildet ist, die zwischen Modul 16 und Leistungsbordnetz 3 vorgesehen sind,  the switching unit 20 is designed for the separate switching of a supply line and a charging line, which are provided between the module 16 and the power supply system 3,
die Steuerungseinrichtung 9 dazu ausgebildet ist, diejenige Spannungsebene mit dem Leistungsbordnetz 3 zu verbunden, welche der Spannung auf dem Leistungsbordnetz 3 (aktuelle Spannung und/oder Nennspannung) entspricht, ein selbstständiges Lösen der Verriegelung zusätzlich vorgesehen ist, um eine Beschädigung der Komponenten zu vermeiden wenn eine maximale Sicher- heitshaltekraft bei einem Zug in Axialrichtung der Steckverbindung überschritten wird,  the control device 9 is designed to additionally connect that voltage plane to the power supply system 3 which corresponds to the voltage on the power supply system 3 (actual voltage and / or nominal voltage), an independent release of the locking is provided in order to avoid damage to the components a maximum safety holding force is exceeded when pulling in the axial direction of the plug connection,
eine Sollbruchstelle an Schnittstelle 15 und/oder Anschlußelement 17 vorgesehen ist, die bei einem Überschreiten einer vorgegebenen senkrechten Sicher- heitshaltekraft, d.h. in einer Richtung, senkrecht zur Axialrichtung der Steckverbindung, sämtliche Kontakte und damit auch Fahrzeug 2 und Modul 16 voneinander trennt und/oder  a predetermined breaking point at interface 15 and / or connecting element 17 is provided which, when a predetermined vertical safety holding force, i. in one direction, perpendicular to the axial direction of the connector, all contacts and thus also vehicle 2 and module 16 separated from each other and / or
das Modul 16 als passive Komponente, d.h. bspw. als Verlängerungs- oder Überbrückungskabel, ausgelegt ist, und neben einem Anschlusselement 17 einen weiteren Steckverbinder bzw. eine Schnittstelle 15 zum Verbinden mit einem weiteren Modul aufweist.  the module 16 as a passive component, i. For example, as an extension or jumper cable, is designed, and in addition to a connection element 17 has a further connector or an interface 15 for connecting to another module.
Die Verwendung des Begriffes„aufweisend" bzw.„aufweist" in den Ansprüchen und der vorliegenden Beschreibung schließt das Vorhandensein weiterer Merkmale nicht aus. Auch schließt die Verwendung von unbestimmten Artikeln eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Aufführung einzelner Merkmale in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen oder unterschiedlichen Ausführungsbeispielen deutet nicht darauf hin, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Im Gegenteil sind eine Vielzahl von Kombinationen denkbar. Die Verwendung von Bezugszeichen ist nicht einschränkend auszulegen. The use of the term "comprising" or "comprising" in the claims and the present description does not exclude the presence of further features. Also, the use of indefinite articles does not exclude a majority. The mere performance of individual features in different dependent claims or different embodiments does not indicate that a combination of these features can not be used in an advantageous embodiment of the invention. On the contrary, a variety of combinations are conceivable. The use of reference numbers is not intended to be limiting.

Claims

Ansprüche claims
1. Modulares Fahrzeugsystem mit einem Elektrofahrzeug (2) und einem mit dem Elektrofahrzeug (2) mittels einer Steckverbindung verbindbaren Modul (16), 1. Modular vehicle system comprising an electric vehicle (2) and a module (16) which can be connected to the electric vehicle (2) by means of a plug connection,
wobei das Elektrofahrzeug (2) mindestens aufweist: wherein the electric vehicle (2) has at least:
- ein Leistungsbordnetz (3) zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit (6) des Elektrofahrzeugs (2),  - An on-board power supply (3) for supplying power to an electric drive unit (6) of the electric vehicle (2),
- eine Steuerungseinrichtung (9) zur Kommunikation mit dem Modul (16), und - A control device (9) for communication with the module (16), and
- eine mit dem Leistungsbordnetz (3) und der Steuerungseinrichtung (9) verbundene Schnittstelle (15) zur Verbindung mit dem Modul (16), welche Schnittstelle (15) ein erstes Element der Steckverbindung bildet, - an interface (15) connected to the power on-board network (3) and the control device (9) for connection to the module (16), which interface (15) forms a first element of the plug-in connection,
wobei das Modul (16) mindestens aufweist: wherein the module (16) comprises at least:
- eine elektrische Anordnung,  an electrical arrangement,
- eine Modulsteuerung (23) zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung (9) des Elektrofahrzeugs (2), und  - A module controller (23) for communication with the control device (9) of the electric vehicle (2), and
- ein mit der elektrischen Anordnung und der Modulsteuerung (23) verbundenes Anschlusselement (17), das ein zweites Element der Steckverbindung bildet, wobei  - A connected to the electrical assembly and the module control (23) connecting element (17), which forms a second element of the connector, wherein
- die Schnittstelle (15) des Elektrofahrzeugs (2) trennbar mit dem Anschlusselement (17) des Moduls (16) verbindbar ist, um die elektrische Anordnung des Moduls (16) mit dem Leistungsbordnetz (3) des Elektrofahrzeugs (2) zu verbinden, und wobei  - The interface (15) of the electric vehicle (2) separable with the connection element (17) of the module (16) is connectable to connect the electrical arrangement of the module (16) with the power electrical system (3) of the electric vehicle (2), and in which
- die Schnittstelle (15) eine erste NFC- Einrichtung (43) und das Anschlusselement (17) eine zweite NFC-Einrichtung (104) aufweist, welche zur Nahbereichskommunikation miteinander ausgebildet sind, um die Steuerungseinrichtung (9) des Elektrofahrzeugs (2) mit der Modulsteuerung (23) zu verbinden.  - The interface (15) comprises a first NFC device (43) and the connection element (17) comprises a second NFC device (104), which are designed for short-range communication with each other to the control device (9) of the electric vehicle (2) with the Module control (23) to connect.
2. Modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die NFC-Einrichtung en (43, 104) zusätzlich zur Übertragung von Energie ausgebildet sind, insbesondere zur elektrischen Energieversorgung der Steuerungseinrichtung (9) des Elektrofahrzeugs (2) und/oder der Modulsteuerung (23). 2. Modular vehicle system according to claim 1, wherein the NFC device en (43, 104) in addition to the transmission of energy are formed, in particular for the electrical power supply of the control device (9) of the electric vehicle (2) and / or the module control (23).
3. Modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 2, wobei das Elektrofahrzeug (2) ferner ein Hilfsbordnetz (5) aufweist, das Modul (16) ein Hilfsmodulnetz aufweist und die NFC-Einrichtungen (43, 104) zur Übertragung von Energie zwischen Hilfsbordnetz (5) und Hilfsmodulnetz ausgebildet sind. 3. Modular vehicle system according to claim 2, wherein the electric vehicle (2) further comprises an auxiliary vehicle electrical system (5), the module (16) has an auxiliary module network and the NFC devices (43, 104) are designed to transmit energy between the auxiliary electrical system (5) and the auxiliary module network.
4. Modulares Fahrzeugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste NFC-Einrichtung (43) und die zweite NFC-Einrichtung (104) jeweils eine NFC- Spule (45) aufweist, deren Spulenachse orthogonal zur Steckrichtung und bei bestimmungsgemäßer Verbindung von Schnittstelle (15) und Anschlusselement (17) zueinander parallel angeordnet sind. 4. Modular vehicle system according to one of the preceding claims, wherein the first NFC device (43) and the second NFC device (104) each having an NFC coil (45) whose coil axis orthogonal to the plug-in direction and when properly connecting interface ( 15) and connecting element (17) are arranged parallel to each other.
5. Modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 4, wobei die erste NFC-Einrichtung (43) und die zweite NFC-Einrichtung (104) derart ausgebildet sind, dass sich ihre Spulenachsen bei bestimmungsgemäßer Verbindung der Steckverbindung im Wesentlichen vollständig überdecken. 5. Modular vehicle system according to claim 4, wherein the first NFC device (43) and the second NFC device (104) are formed such that cover their coil axes when fully intended connection of the connector substantially.
6. Modulares Fahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an der Schnittstelle (15) ein erstes Verriegelungsmittel (35) angeordnet ist und an dem Anschlusselement (17) ein zweites Verriegelungsmittel (105) angeordnet ist, das zum Eingriff mit dem ersten Verriegelungsmittel (35) ausgebildet ist. 6. Modular vehicle system according to one of the preceding claims, wherein at the interface (15) a first locking means (35) is arranged and on the connection element (17) a second locking means (105) is arranged, which for engagement with the first locking means (35 ) is trained.
7. Modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 6, wobei am ersten und/oder zweiten Verriegelungsmittel (35, 105) ein elektrisch betätigbarer Verriegelungsantrieb angeordnet ist, der dazu ausgelegt ist, mindestens eines der Verriegelungsmittel (35, 105) zwischen einer freien Position und einer Verriegelungsposition zu bewegen. 7. Modular vehicle system according to claim 6, wherein on the first and / or second locking means (35, 105) an electrically actuable locking drive is arranged, which is adapted to at least one of the locking means (35, 105) between a free position and a locking position move.
8. Modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Modulsteuerung (23) ausgebildet ist, beim Verbinden des Anschlusselements (17) mit der Schnittstelle (15) ein Identifikationssignal an die Steuerungseinrichtung (9) zu senden und die Steuerungseinrichtung (9) ausgebildet ist, das Identifikationssignal zu empfangen, mit mindestens einem Kompatibilitätsparameter zu vergleichen und bei Übereinstimmung des Identifikationssignals mit dem Kompatibilitätsparameter ein Aktivierungssignal an mindestens eine Schalteinheit (20, 21) zu senden, um die elektrische Anordnung mit dem Leistungsbordnetz (3) zu verbinden und ein Aktivierungssignal an den mindestens einen Verriegelungsantrieb zu senden, um das Anschlusselement (17) mit der Schnnitt- stelle (15) zu verriegeln. 8. Modular vehicle system according to claim 6 or 7, wherein the module controller (23) is formed when connecting the connection element (17) with the interface (15) to send an identification signal to the control device (9) and the control device (9) is formed to receive the identification signal, to compare with at least one compatibility parameter and to transmit an activation signal to at least one switching unit (20, 21) if the identification signal matches the compatibility parameter, to connect the electrical arrangement to the onboard power supply (3) and to assert an activation signal to send the at least one locking drive in order to lock the connecting element (17) with the Schnnitt- site (15).
9. Modulares Fahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schnittstelle (15) und Anschlusselement (17) zur galvanischen Verbindung der elektrischen Anordnung des Moduls (16) mit dem Leistungsbordnetz (3) des Elektrofahrzeugs (2) auf mehreren Spannungsebenen ausgebildet sind. 9. Modular vehicle system according to one of the preceding claims, wherein the interface (15) and connection element (17) for electrically connecting the electrical arrangement of the module (16) with the power electrical system (3) of the electric vehicle (2) are formed on a plurality of voltage levels.
10. Modulares Fahrzeugsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste NFC-Einrichtung (43) und/oder die zweite NFC-Einrichtung (104) eine NFC- Steuerung aufweist, die zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung (9) bzw. der Modulsteuerung (23) ausgebildet ist. 10. Modular vehicle system according to one of the preceding claims, wherein the first NFC device (43) and / or the second NFC device (104) comprises an NFC controller, which is for communication with the control device (9) or the module controller ( 23) is formed.
11. Modulares Fahrzeugsystem nach Anspruch 10, wobei die NFC-Steuerung logisch adressierbar ist. 11. The modular vehicle system of claim 10, wherein the NFC controller is logically addressable.
12. Modulares Fahrzeugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Schnittstelle (15) und dem Elektrofahrzeug (2) und/oder dem Anschlusselement (17) und dem Modul (16) ein flexibles Verbindungsmittel (34) angeordnet ist. 12. Modular vehicle system according to one of the preceding claims, wherein between the interface (15) and the electric vehicle (2) and / or the connection element (17) and the module (16) a flexible connecting means (34) is arranged.
13. Elektrofahrzeug (2), das mit einem Modul (16) verbindbar ist, wobei das Elektrofahrzeug (2) mindestens aufweist: 13. Electric vehicle (2) which can be connected to a module (16), wherein the electric vehicle (2) has at least:
- ein Leistungsbordnetz (3) zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit (6) des Elektrofahrzeugs (2),  - An on-board power supply (3) for supplying power to an electric drive unit (6) of the electric vehicle (2),
- eine Steuerungseinrichtung (9) zur Kommunikation mit dem Modul (16), und - A control device (9) for communication with the module (16), and
- eine mit dem Leistungsbordnetz (3) verbundene Schnittstelle (15) zur trennbaren Verbindung mit dem Modul (16), wobei - an interface (15) connected to the on-board power supply (3) for disconnectable connection to the module (16), wherein
- die Schnittstelle (15) eine NFC-Einrichtung (43) aufweist, die zur Nahbereichskommunikation mit einer weiteren NFC-Einrichtung (104) des Moduls (16) ausgebildet ist.  - The interface (15) comprises an NFC device (43), which is designed for short-range communication with another NFC device (104) of the module (16).
14. Modul (16) zur Verbindung mit einem Elektrofahrzeug (2), wobei das Modul (16) aufweist: 14. Module (16) for connection to an electric vehicle (2), wherein the module (16) comprises:
- eine elektrische Anordnung,  an electrical arrangement,
- eine Modulsteuerung (23) zur Kommunikation mit einer Steuerungseinrichtung (9) des Elektrofahrzeugs (2) und - ein mit der elektrischen Anordnung verbundenes Anschlusselement (17) zur trennbaren Verbindung mit einer Schnittstelle (15) des Elektrofahrzeugs (2), wobei - A module control (23) for communication with a control device (9) of the electric vehicle (2) and - A connected to the electrical arrangement connection element (17) for separable connection to an interface (15) of the electric vehicle (2), wherein
- das Anschlusselement (17) eine NFC-Einrichtung (104) aufweist, die zur Nahbereichskommunikation mit einer weiteren NFC-Einrichtung (43) des Elektrofahrzeugs (2) ausgebildet ist.  - The connection element (17) has an NFC device (104), which is designed for short-range communication with another NFC device (43) of the electric vehicle (2).
15. Verfahren zum Verbinden eines Elektrofahrzeuges (2) mit einem Modul (16), wobei das Elektrofahrzeug (2) ein Leistungsbordnetz (3) zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit (6) des Elektrofahrzeugs (2), eine mit dem Leistungsbordnetz (3) verbundene Schnittstelle (15) zur Verbindung mit einem Modul (16), und eine Steuerungseinrichtung (9) zur Kommunikation mit dem Modul (16) aufweist und wobei das Modul (16) eine elektrische Anordnung zur Verbindung mit dem Leistungsbordnetz (3) des Elektrofahrzeugs (2), ein mit der Schnittstelle (15) des Elektrofahrzeugs (2) trennbar verbindbares Anschlusselement (17), und eine Modulsteuerung (23) zur Kommunikation mit der Steuerungseinrichtung (9) des Elektrofahrzeugs (2) aufweist, wobei Schnittstelle (15) und Anschlusselement (17) zur drahtlosen Nahbereichskommunikation miteinander ausgebildet sind, so dass nach dem Verbinden von Schnittstelle (15) und Anschlusselement (17) die Modulsteuerung (23) und die Steuerungseinrichtung (9) des Elektrofahrzeugs (2) über die Schnittstelle (15) und das Anschlusselement (17) drahtlos miteinander kommunizieren. 15. A method for connecting an electric vehicle (2) to a module (16), wherein the electric vehicle (2) an on-board power supply (3) for supplying power to an electric drive unit (6) of the electric vehicle (2), one connected to the power on-board network (3) Interface (15) for connection to a module (16), and a control device (9) for communication with the module (16) and wherein the module (16) has an electrical arrangement for connection to the power electrical system (3) of the electric vehicle (2 ), a connectable to the interface (15) of the electric vehicle (2) connectable connection element (17), and a module controller (23) for communication with the control device (9) of the electric vehicle (2), said interface (15) and connecting element ( 17) are designed for wireless short-range communication with each other, so that after the connection of the interface (15) and connection element (17), the module controller (23) and the control device (9) d Electric vehicle (2) via the interface (15) and the connection element (17) communicate wirelessly with each other.
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