(57)【要約】【課題】外部の計算機と、バッテリー電気車両を充電するための、インケーブルコントロールボックスを備える充電ケーブルと、の間の通信方法である。【解決手段】インケーブルコントロールボックスに対するデータが、計算機からハードウェアインタフェースへ送信され、ハードウェアインタフェースによって、データ線路の信号に載せて変調され、インケーブルコントロールボックスに伝達され、また、計算機に対するデータが、インケーブルコントロールボックスから、データ線路の信号を介して送信され、ハードウェアインタフェースによって変換され、計算機に送信され、インケーブルコントロールボックスから計算機へのデータが、インケーブルコントロールボックスによって、データ線路の信号のパルス幅の修正によって変調され、ハードウェアインタフェースへ送信され、ハードウェアインタフェースがデータを計算機に転送する。【選択図】図３
2019047495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の計算機（８）と、バッテリー電気車両（６）を充電するための、インケーブルコントロールボックス（３）を備える充電ケーブルと、の間の通信方法であって、
前記充電ケーブルは、前記車両（６）と通信するためのデータ線路（１１）を有しており、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）と前記計算機（８）との間で、ハードウェアインタフェース（７）は、前記計算機（８）を用いて前記データ線路（１１）へのアクセスを実現し、
前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）に対するデータが、前記計算機（８）から前記ハードウェアインタフェース（７）へ送信され、前記ハードウェアインタフェース（７）によって、前記データ線路（１１）の信号（４）に載せて変調され、これによって、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）に伝達され、また、前記計算機（８）に対するデータが、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）から、前記データ線路（１１）の前記信号（４）を介して送信され、前記ハードウェアインタフェース（７）によって変換され、前記計算機（８）に送信される形式の方法において、
前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）から前記計算機（８）へのデータは、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）によって、前記データ線路（１１）の前記信号（４）のパルス幅（１３）の修正によって変調され、前記ハードウェアインタフェース（７）へ送信され、前記ハードウェアインタフェースは、前記データを前記計算機（８）に転送する、
方法。
【請求項２】
前記ハードウェアインタフェース（７）と前記計算機（８）との間のデータ交換は、シリアルインタフェースによって実現され、前記ハードウェアインタフェース（７）によって、シリアルプロトコールへの前記データの変換が実行される、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記計算機（８）から前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）へのデータが、前記ハードウェアインタフェース（７）によって、電圧レベル（１２）の修正によって、特に振幅キーイングによって、前記データ線路（１１）の前記信号（４）に載せて変調される、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）から前記計算機（８）へ送信されるデータは、前記ハードウェアインタフェース（７）によって、前記変換のために、前記データ線路（１１）の前記信号（４）の前記パルス幅（１３）およびその時間的なシーケンスの測定によって計算される、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記データ線路（１１）の前記信号（４）の前記パルス幅（１３）の変調と、前記電圧レベル（１２）の修正と、が同時に行われることによって、前記データ交換は、双方向かつデュプレックス可能に実行される、
請求項３から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記データ交換のデータ転送レートを高めるために、前記データ線路（１１）の前記信号（４）の前記パルス幅（１３）の変調に対して、複数の異なるパルス幅が使用され、前記電圧レベル（１２）の前記修正に対して、複数の異なる電圧レベルが使用される、
請求項３から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記計算機（８）から、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）へのデータの送信のために、前記電圧レベル（１２）の負の部分だけが修正され、これによって、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）と前記計算機（８）との間の前記データ交換が、前記充電ケーブルを介したバッテリー電気車両（６）の充電過程に対して並行に実行される、
請求項３から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記修正された電圧レベル（１２）が、ＰＷＭ信号（１３）のＬｏｗフェーズに適合し、これによって、前記データ交換のデータ転送レートが高くなるように、前記負の電圧レベル（１２）の修正が一時的に圧縮される、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）から前記計算機（８）へのデータは、エラー診断および動作統計のためのデータを含んでいる、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記計算機（８）から前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）への前記データは、前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）のためのソフトウェアアップデートを含んでいる、
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法を実施するためのハードウェアインタフェース（７）のアダプター（７）であって、
前記アダプター（７）は、一方で、ＩＥＣ６２１９６−２に即した車両プラグ（１０）を有しており、前記車両プラグは、前記インケーブルコントロールボックス（３）のＩＥＣ６２１９６−２に即した車両結合部に差し込まれ、他方で、ＵＳＢプラグ（９）を有しており、前記ＵＳＢプラグによって、前記アダプター（７）が前記計算機（８）と接続され、また、前記アダプター（７）内に存在するマイクロコントローラが、前記計算機（８）と前記充電ケーブルの前記インケーブルコントロールボックス（３）と間のデータ交換を、シリアルインタフェースを介して、特にＵＳＢインタフェースを介して実行するように構成されている、
アダプター（７）。
【請求項１２】
前記アダプター（７）は、付加的に別の車両結合部を有しており、前記別の車両結合部は、バッテリー電気車両（６）と接続されており、これによって、前記バッテリー電気車両（６）の充電過程と、前記インタフェースを介した前記計算機（８）と、のデータ交換が同時に可能である、
請求項１１記載のアダプター（７）。
【請求項１３】
前記アダプター（７）は、前記インケーブルコントロールボックス（３）とコンタクトをとるために、前記バッテリー電気車両（６）によって前記データ線路上に生成可能でない振幅値を有する正および負の電圧レベルを使用するように構成されている、
請求項１１から１２までのいずれか１項記載のアダプター（７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断用ＰＣと、バッテリー電気車両を充電するための、インケーブルコントロールボックスを備える充電ケーブルと、の間の通信のための方法に関する。
【０００２】
本発明はここで、バッテリー電気車両用の充電インフラストラクチャーの技術的な領域にある。
【背景技術】
【０００３】
バッテリー電気車両を充電するためには、特にこれに適したインフラストラクチャーが必要である。このようなインフラストラクチャーは、局部的な電流網への接続部の他に、特に多数のタイプのプラグおよび充電モードを備えており、これによって、相応するバッテリー電気車両が充電される。バッテリー電気車両のコンダクティブ充電に関する国際規格ＩＥＣ６１８５１では、多数の充電モードが定められているだけでなく、種々のプラグモードも参照されている。ここでこれらの充電モードは４つの異なるモードを含んでおり、これらはモード１において１６Ａ電流強度までの家庭用コンセントでの充電を予定しており、モード２において３２Ａまでの１相または３相のコンフィギュレーションにおける充電を予定している。さらなるモード３およびモード４は、２５０アンペアまでのアンペアによる高速充電ならびに４００アンペアまでのアンペアを有する直流電流による高速充電を含んでいる。モード１および２は、Ｓｃｈｕｋｏ等の標準的な差し込みシステムの使用を可能にし、これによって、通常の家庭用コンセントへの接続が可能である。モード２では、Ｉｎ  Ｃａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅの略である、いわゆるＩＣ-ＣＰＤの存在が必要である。これは、Ｉｎ  Ｃａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｂｏｘ（Ｉｎ−Ｋａｂｌｅ−Ｋｏｎｔｒｏｌｌｂｏｘ）の略であるＩＣＣＢとしても既知である。このような機器は、電流網を介した充電過程に対する安全および通信に関する機能を担う。高速充電モード３および４では、このようなＩＣ−ＣＰＤは不要である。なぜならここでは、このような機能は、高速充電ステーションが担うからである。
【０００４】
ＩＣ−ＣＰＤは、これに相応して、車両エレクトロニクスとの通信を担う。ここでたとえば、車両内の充電エレクトロニクスには、可能な最大の充電電流が通知される。ＩＣ−ＣＰＤはさらに、別の機能、たとえば保護導体監視、ＰＥ導体と金属ボディーとの間の電気的な接続の検査、電流に起因する事故を回避するためのエラー電流保護スイッチの機能、充電の際の異常時、たとえば許容される最大の充電電流の超過、プラグの温度の超過時の充電過程の監視もしくは遮断等を担う。
【０００５】
ＩＣ−ＣＰＤがこのような機能を満たすことを可能にするために、通常、これは、組み込まれたスイッチング回路、多くの場合には、相応するファームウェアを備える特定のマイクロコントローラを有する。全ての組み込みソフトウェア製品と同じように、ＩＣ−ＣＰＤでも、ファームウェアアップデートが望ましい。さらに、エラー診断を実行するためには、ＩＣ−ＣＰＤのエラーメモリを読み出すことが必要である。すなわちこれを実行することを可能にするために、ＩＣ−ＣＰＤとの通信接続が重要である。しかしＩＣ−ＣＰＤを含む充電ケーブルは、危険無く使用するために良好に絶縁されていなければならず、高いＩＰ保護クラス、たとえばＩＰ６４を有していなければならないので、充電ケーブルのハウジング内もしくはＩＣ−ＣＰＤのハウジング内に、診断プラグのための付加的なハードウェアインタフェースを取り付けるのには極めて多くのコストがかかる。
【０００６】
基本的に、パワーラインを用いてＩＣ−ＣＰＤと通信することが可能であるが、このためには、ＩＣ−ＣＰＤに相応するＰＬＣハードウェアが装備されていなければならない。これは、現下の充電ケーブルの経済性を危うくする甚大なコスト要因であるので、充電ケーブルのＩＣ−ＣＰＤとの通信の択一的な可能性が探される。ＷＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｒ）等の無線通信インタフェースは、ここで、ＰＬＣを介した通信と同じ問題を有している。このためにも、モデムまたはモジュールの形態の付加的なハードウェアコストが必要であり、これは、充電ケーブルの経済性に相応に害を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、課題は、インケーブルコントロールボックス内の付加的な通信モジュールを必要とせず、かつＩＰ保護クラスに害を与えない、診断機器、有利にはＰＣとインケーブルコントロールボックスを備える充電ケーブルとの間の通信のための方法を見出すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題は、外部の計算機と、バッテリー電気車両を充電するための、インケーブルコントロールボックスを備える充電ケーブルと、の間の通信のための方法によって解決され、ここでこの充電ケーブルは、車両と通信するためのデータ線路を有しており、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスと計算機との間で、ハードウェアインタフェースは、計算機を用いてこのデータ線路へのアクセスを実現し、ここでこの方法は、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスに対するデータが、計算機からハードウェアインタフェースへ送信され、このハードウェアインタフェースによって、データ線路の信号に載せて変調され、これによって、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスに伝達され、また、計算機に対するデータが、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスから、データ線路の信号を介して送信され、ハードウェアインタフェースによって変換され、計算機に送信される。本発明の方法にとって重要なのは、それを介して通常、ＩＣ−ＣＰＤまたはインケーブルコントロールボックスが車両の充電回路と通信するデータ線路がここでは、計算機、すなわちインケーブルコントロールボックスが通信すべき診断用ＰＣとデータを交換するために使用される、ということである。このために、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスと計算機との間に配置されているハードウェアインタフェースが使用される。たとえばアダプターの形態で実現可能なこのようなハードウェアインタフェースはここでは、計算機と直接的に接続されており、したがって、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスから計算機に送信されるべきデータが、ここからデータ線路へ送られ、データ線路へアクセスするハードウェアインタフェースはこのようなデータを得て、変換し、次に計算機との直接的な接続を介して計算機に送信することができる。これとは逆に、計算機からインケーブルコントロールボックスへ送信されるべきデータは、計算機からまずは、直接的な接続を介してハードウェアインタフェースへ送信され、ここから次に、データ線路の信号に載せて変調され、これによって、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスへ送信される。すなわち、このハードウェアインタフェースを用いて、元来、バッテリー電気車両との通信のために想定されている、インケーブルコントロールボックスの内部の通信チャネルが、計算機と直接的に通信することを可能にするために利用される。この際に、付加的なインタフェースが、診断プラグの形態で、ハウジング内にまたは付加的な通信モジュールの形態で、インケーブルコントロールボックス内に実現されることはない。アダプターとインケーブルコントロールボックスとの間の通信は、ここで、相応に互換性を維持するために、ＩＥＣ６１８５１およびＩＥＣ６２７５２にしたがった、インケーブルコントロールボックスを備える充電ケーブルを介したバッテリー電気車両の充電の担当の規格の仕様を満たさなければならない。外部差し込み可能であり、かつ工場内の熟練労働者だけに提供されればよいこのようなアダプターの使用は、ここで、インケーブルコントロールボックス内のＰＬＣ、ＷＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｒ）等の通信モジュールの標準的なインストールよりも格段に低コストである。
【０００９】
本発明の有利な発展形態は、属する従属請求項ならびに説明および属する図面から明らかである。
【００１０】
本発明の方法の有利な発展形態では、ハードウェアインタフェースと計算機との間のデータ交換が、シリアルインタフェース（たとえばＵＳＢ，ＲＳ２３２，．．．）によって実現され、ハードウェアインタフェースによってシリアルプロトコールへのデータの変換が実行される。
【００１１】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、計算機から充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスへのデータが、ハードウェアインタフェースによって、電圧レベルの修正によって、特に振幅キーイング（ＡＳＫ（振幅シフトキーイング））によって、データ線路の信号に載せて変調される。計算機から充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスへの通信は、ここで、ＩＥＣ６１８５１Ｔｙｐ２にしたがってより詳細に、仕様が定められる。これは、インケーブルコントロールボックスへの通信が、振幅キーイングの形態の電圧レベルの修正によって実行されることを予定する。本発明の方法では、これはハードウェアインタフェースによって実現され、これによって、インケーブルコントロールボックスが規格とおりのレベルを介して反応を示す。
【００１２】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスから計算機へのデータが、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスによって、データ線路の信号のパルス幅の修正によって変調され、ハードウェアインタフェースへ送信される。ハードウェアインタフェースは、このデータを計算機に転送する。インケーブルコントロールボックスから計算機への通信はここで、同様にＩＥＣ６１８５１Ｔｙｐ２にしたがって、パルス幅変調（ＰＷＭ）によって実行される。計算機へのシリアルプロトコールを介した通信を実行するために、充電ケーブルの信号線路上のパルス幅変調された信号が、ハードウェアインタフェースによって相応に受信され、変換され、計算機に転送される。
【００１３】
本発明の方法の別の実施形態では、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスから計算機へ送信されるデータが、ハードウェアインタフェースによって、変換のために、データ線路の信号のパルス幅およびその時間的なシーケンスの計測によって、計算される。充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスから計算機へ送信されるデータの計算はハードウェアインタフェースによって実行され、ここでこれは、信号のパルス幅を計測し、ＰＷＭ信号の時間的なシーケンスを考慮して、送信されるデータを求める。これは次に、外部接続された計算機へ転送される。
【００１４】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、データ線路の信号のパルス幅の変調と、電圧レベルの修正とが同時に実行されることによって、データ交換は双方向かつデュプレックス可能に実行される。この相応する双方向の通信はここでフルデュプレックス可能である。これは、計算機からデータを、インケーブルコントロールボックスへ送信可能であるのと同時に、データをインケーブルコントロールボックスから計算機へ送信可能である、ということを意味する。これは、２つの通信方向が、データ信号の異なる態様または特性を変調するためである。インケーブルコントロールボックスは、データを、パルス幅の操作を介して変調し、また逆の方向において、ハードウェアインタフェースは、電圧レベルの修正を実行する。
【００１５】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、データ線路の信号のパルス幅の変調のために、複数の種々のパルス幅が使用され、電圧レベルの修正に対して、複数の異なる電圧レベルが使用され、これによって、データ交換のデータ転送レートが高められる。パルス幅変調および振幅キーイングによる標準的な通信は、１１１Ｂｙｔｅ／ｓを上回らない低いデータレートだけを実現するので、付加的なパルス幅ならびに電圧レベルの使用を介して、相応に、より多くのビットが符号化され、これによって５００Ｂｙｔｅ／ｓまでの高いデータ転送レートが得られてよい。
【００１６】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、計算機から充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスへのデータの送信のために、電圧レベルの負の部分だけが修正され、これによって、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスと計算機との間のデータ交換が、充電ケーブルを介したバッテリー電気車両の充電過程に対して並行に実行される。本発明の方法のこれまでのバージョンは、アダプターの形態のハードウェアインタフェースを使用して実行されてきた。ここでは、このアダプターは、インケーブルコントロールボックスのソケットに差し込まれ、次にこのアダプターが計算機と接続される。しかしこの手法の欠点は、ここでは、自身のインケーブルコントロールボックスを伴う充電ケーブルを用いて、同時に、バッテリー電気車両を充電することができない、ということである。これを可能にするために、付加的なプラグを有するアダプターが使用され、これによって、Ｔ型コネクタと同様に、インケーブルコントロールボックスがバッテリー電気車両と接続され、また同時に、インケーブルコントロールボックスが同様に、計算機と接続される。しかしこの場合には、インケーブルコントロールボックスはバッテリー電気車両の充電回路と、正の信号レベルのパルス幅変調および振幅キーイングに関する規格にしたがって通信するので、インケーブルコントロールボックスと計算機の間の通信は整合されなければならない。インケーブルコントロールボックスは同時に、バッテリー電気車両およびインケーブルコントロールボックスからのデータを計算機のために変換する計算機もしくはハードウェアインタフェースと通信することができないので、第３の通信チャネルが実現されなければならない。このために、データ信号の負のレベルが使用される。インケーブルコントロールボックスへのこれまでの通信に対しては、振幅キーイング毎に、正のレベルだけが使用される。これは、負のレベルの修正によって、さらなる通信チャネルが使用可能であるということを意味する。すなわち、データ信号は、この方法の形態に即して、３回、修正される。一度、インケーブルコントロールボックスとバッテリー電気車両の通信のためのパルス幅変調によって、一度、バッテリー電気車両とインケーブルコントロールボックスの通信のための正の信号レベルの振幅キーイングによって、さらに一度、インケーブルコントロールボックスとハードウェアインタフェースもしくは接続されている計算機との間の通信のための負の信号レベルの振幅キーイングによって修正される。しかしこの方法では、インケーブルコントロールボックスとハードウェアインタフェースとの間の通信は、ハーフデュプレックスにおいてしか可能でない。これは次のことを意味する。すなわち、ハードウェアインタフェースもしくは計算機とインケーブルコントロールボックスとの間の上述した通信チャネル内で、送信か受信しか行うことができない、ということを意味する。この結果として、ハードウェアインタフェースとの通信は、マスター・スレーブ原理にしたがって実行される。すなわち、計算機は、ハードウェアインタフェースを介して、インケーブルコントロールボックスへ問い合わせを送信し、インケーブルコントロールボックスがこの問い合わせに相応に応答する。
【００１７】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、修正された電圧レベルが、ＰＷＭ信号のＬｏｗフェーズに適合し、これによって、データ交換のデータ転送レートが高くなるように、負の電圧レベルの修正は一時的に圧縮される。負の電圧レベルの修正時には同様に、１１１Ｂｙｔｅ／ｓの、相応に低いデータ転送レートしか可能でないので、修正された負の電圧レベルがＰＷＭ信号のＬｏｗ領域において適合されるのは、この方法の発展形態である。これによって、１，０００Ｂｙｔｅ／ｓまでデータ転送レートを上げることができる。
【００１８】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスから計算機へのデータは、エラー診断および動作統計のためのデータを含んでいる。インケーブルコントロールボックスから計算機へ送信されるデータは、主に、エラー診断のためのデータである。このために、通常、インケーブルコントロールボックスのエラーメモリが読み出され、その内容が、次に、計算機に送信される。しかし同様に、このデータは、一般的に、動作統計に関する情報も含んでおり、この情報は、インケーブルコントロールボックスの使用の評価のために有用である、または充電過程の諸費用計算のために使用可能である。
【００１９】
本発明の方法の別の有利な発展形態では、計算機から充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスへのデータは、充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスのためのソフトウェアアップデートを含んでいる。しかし、別の種類のデータ、たとえばコンフィギュレーションファイル等も可能である。
【００２０】
これに加えて、上述した課題の別の解決方法は、本発明の方法を実施するためのハードウェアインタフェースを実現するアダプターであり、これは、次のような特徴を有している。すなわち、アダプターが一方で、インケーブルコントロールボックスの車両結合部に差し込まれる車両プラグを有しており、他方でＵＳＢプラグを有しており、これによってアダプターが計算機と接続され、またアダプター内に存在するマイクロコントローラが計算機と充電ケーブルのインケーブルコントロールボックスとの間のデータ交換を、シリアルインタフェースを介して実行するという特徴である。相応する本発明の方法を実現するために、ハードウェアインタフェースが必要である。これは、アダプターの形態で実現される。このアダプターは、インケーブルコントロールボックスの車両結合部に差し込まれ、これは通常、バッテリー電気車両と接続される。使用される車両プラグと車両結合部は、規格ＩＥＣ６２１９６において特定されている。このアダプターは、ここで、相応する車両プラグを有しており、これは、インケーブルコントロールボックスの車両結合部と接続される。アダプターはさらに、たとえばＵＳＢプラグの形態の別のプラグを有しており、これは次に、計算機と接続される。さらにアダプターは、組み込まれたシリアルインタフェースを備えるマイクロコントローラを有しており、これによって、アダプターと計算機との間のデータ交換が実行される。車両結合部もしくは車両プラグは、ここで通常の３つの相Ｌ１〜Ｌ３、中性線、保護導体ならびにデータ信号線路（ＣＰ信号）を有している。それによって通常は、インケーブルコントロールボックスがバッテリー電気車両と通信する内部のデータ線路と接触し、これを計算機との通信のために使用することが、これによって可能になる。
【００２１】
本発明のアダプターの別の有利な発展形態では、アダプターが、車両プラグの他に付加的に、車両結合部を有しており、これがバッテリー電気車両と接続されており、これによって、バッテリー電気車両の充電過程と、シリアルインタフェースを介した、計算機とのデータ交換が同時に可能である。この発展した形態では、アダプターはさらに、付加的な車両結合部を有しており、したがって、アダプターは車両プラグ、車両結合部およびＵＳＢプラグを有している。これによって、Ｔ型コネクタと同じように、インケーブルコントロールボックスを、バッテリー電気車両と外部の計算機とに同時に接続することが可能になる。これによって同時に、バッテリー電気車両の充電過程および計算機とインケーブルコントロールボックスとの間の通信が実行される。
【００２２】
本発明のアダプターの別の有利な発展形態では、アダプターは、インケーブルコントロールボックスとコンタクトをとるために、バッテリー電気車両によってデータ線路上に生成可能でない振幅値を有する正または負の電圧レベルを使用するように構成されている。−１２Ｖの振幅値を有するレベルが選択される。なぜなら、電気車両（ＥＶ（電気自動車））は、これを生成することができないからである。したがって、電気車両から確実に区別することができる。ＩＣ−ＣＰＤがエラー状態Ｆ（ＣＰ信号−１２Ｖ）にある場合、アダプターはこのレベルを＋１２Ｖに変える。電気車両はこのレベル値も、この状態において生成することができない。
【００２３】
本発明自体ならびに構造的におよび機能的に有利な、本発明の発展形態を以降で、属する図面を参照して、少なくとも１つの有利な実施例に基づいて詳細に説明する。図面では相応する要素にはそれぞれ同じ参照符号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】バッテリー電気車両の充電過程
【図２】充電ケーブルとの本発明の通信
【図３】ピン割り当てを有するアダプターの機能的な構造
【図４】本発明に相応して同時に行われる充電ケーブルとの通信と、バッテリー電気車両の充電過程
【図５】ハウジングを有するアダプターの構造的な構成
【図６】第１の構成における本発明のシステムの回路図
【図７】第１の構成における、信号線路上のデータの本発明による変調
【図８】第２の構成における本発明のシステムの回路図
【図９】第３の構成における本発明のシステムの回路図
【図１０】第３の構成における、信号線路上のデータの本発明による変調
【図１１】第４の構成における、信号線路上のデータの本発明による変調
【発明を実施するための形態】
【００２５】
充電ケーブルもしくはＩＣ−ＣＰＤ３とバッテリー電気車両６との間の通信は、規格ＩＥＣ−６１８５１およびＩＥＣ−６２７５２において規制されている。これは特に、充電ケーブル、すなわちＩＣ−ＣＰＤ３が、１ｋΩの内部抵抗を有するＰＷＭ生成器を有し、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）１３の基本周波数が１ｋＨｚであり、情報が充電ケーブル（ＩＣ−ＣＰＤ３）からバッテリー電気車両６に、パルス幅の変更によって伝達され、情報がバッテリー電気車両６から充電ケーブル（ＩＣ−ＣＰＤ３）へ、正の信号レベルの変更を介して伝達されることを予定している。
【００２６】
図１は、バッテリー電気車両６と、充電ケーブルと、充電電流２を提供する電流網１と、の間の構造的な構成を示している。標準的な充電ケーブルは、ここで、エラー診断またはソフトウェアアップデートのための付加的なインタフェースを有していない。付加的な無線インタフェースとしては、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｒ）、ＷＬＡＮ、Ｚｉｇｂｅｅ（Ｃ）が考えられる。可能な、線路結合されたインタフェースはたとえば、ＵＳＢ９、ＲＳ２３２またはイーサネット（ＴＣＰ／ＩＰ）がある。全てのインタフェースに共通する欠点は、付加的な製造コストが、（外からアクセスされる）インタフェースに対して発生し、製品を相応に高価にしてしまう、ということである。線路接続されたインタフェースは、付加的にさらに、密閉されなければならない。
【００２７】
本発明によって、これらの欠点が回避される。エラー診断、情報交換およびソフトウェアアップデートのための通信を、充電ケーブルにおける付加的なハードウェアを用いることなく、行うことができる。
【００２８】
ＩＥＣ−６１８５１およびＩＥＣ−６２７５２の設定に基づいて、充電ケーブルとの通信のための、複数の方法が開発された。
【００２９】
これらの方法を実施することを可能にするために、診断用ＰＣ８の形態の計算機と、充電ケーブルと、の間に、特別な通信アダプター７が接続される。図２は、このために必要な、充電ケーブルと診断用ＰＣ８との間の構造的な構成を示しており、これによってＩＣ−ＣＰＤ３のエラー診断および／またはファームウェアアップデートのためのデータ４が交換可能である。このためのこの構造が、概略的に図３に示されている。ここでは、アダプター７を用いてどのように、ＣＰ信号４が検出および評価されるのかが示されている。これに加えて、モード２に対する、これに相応する車両プラグ１０のピンが示されており、これが、アダプター７によって使用される。
【００３０】
図５には、さらに、車両プラグ１０内に、ＩＥＣ６２１９６Ｔｙｐ２にしたがって統合された、ＩＣ−ＣＰＤ３の車両結合部５への接続のためのアダプター７ならびにハウジングを含めた診断計算機８への接続のためのＵＳＢプラグＴｙｐＡ９の構造的な構成が示されている。
【００３１】
アダプター７は、ＩＣ−ＣＰＤ３と診断用ＰＣ８との間のデータ転送をコントロールするマイクロコントローラを有している。これは基本的に、ＣＰ信号線路１１上のＰＷＭ信号１３のパルス幅を計測する。測定されたパルス幅の時間的なシーケンスから、これは、充電ケーブルによって送信されたバイトを計算し、これを、標準的なインタフェース（ＵＡＲＴ）を介して、診断用ＰＣ８に送信する。さらに、通信アダプター７は、ＵＡＲＴインタフェースで、診断用ＰＣ８から情報を受信し、これを充電ケーブルに転送する。ここでこれは、データ信号４の電圧レベルを修正する。
【００３２】
充電ケーブルへの通信接続を構築するために、通信アダプターはここで、ＣＰ信号４を、５０ｍｓの間、−１２Ｖにする。その後、充電ケーブルが通信モードにあるか否かが検査される（ＰＷＭ信号１３が加わっている）。充電ケーブルが通信モードにない場合、この過程が、＋１２Ｖで繰り返される。１秒後に、通信が充電ケーブルに対して構築されない場合、この過程は中断される。
【００３３】
電気車両（ＥＶ）がレベル−１２Ｖを生成することができないので、レベル−１２Ｖが選択される。これによって、電気車両から確実に区別することが可能である。ＩＣ−ＣＰＤがエラー状態Ｆ（ＣＰ信号−１２Ｖ）にある場合、通信アダプターはそのレベルを＋１２Ｖに変える。電気車両はこのレベル値も、生成することができない。
【００３４】
アダプター７、診断用ＰＣ８およびＩＣ−ＣＰＤ３の関与するコンポーネントを伴う、システム全体の概略的な構造がここで、図６において回路図で開示されている。図６は、ここで第１の有利な実施形態を示しており、ここでは、診断用ＰＣ８が直接的に、アダプター７を介して、ＩＣ−ＣＰＤ３の車両結合部５に接続される。ここでは通信の間、充電ケーブルは、同時に、バッテリー電気車両６の充電に使用されない。なぜなら、ＩＣ−ＣＰＤ３の出力側は、アダプター７のプラグ１０によって占有されているからである。
【００３５】
接続構築の間、ＩＣ−ＣＰＤ３は、ＣＰ信号４に対して＋１２Ｖ（状態Ａ）にある。通信アダプター７が診断用ＰＣ８から通信構築のための命令を受け取ると、これは、信号Ａｃｔ−１２Ｖによって、ｔ１を５０ｍｓの間、ＣＰ信号４に対して−１２ボルトに切り替える。ＩＣ−ＣＰＤ３がこれを確認すると、ＰＷＭ信号１３が開放される。通信アダプター７からＩＣ−ＣＰＤ３へのデータ交換のために、ＬｏｗビットおよびＨｉｇｈビットに、それぞれ１つの電圧レベルが割り当てられる。ＩＣ−ＣＰＤ３から通信アダプター７へのデータ交換のために、ＬｏｗビットおよびＨｉｇｈビットに、ＣＰ信号４でのそれぞれ１つのパルス幅が割り当てられる。規格ＩＥＣ６１８５１におけるＰＷＭ周波数は１ｋＨｚに設定されており、さらにＰＷＭパルス毎に１つのビットだけが伝送されるので、得られる伝送レートは、１１１Ｂｙｔｅ／ｓｅｃ（８Ｎ１）にしかならない。
【００３６】
図７には、接続構築および通信の間のＣＰ信号が示されている。時点ｔ１で、通信アダプター７は、ＣＰ信号４に対して−１２Ｖにあり、ＩＣ−ＣＰＤ３は、通信接続が構築されるべきであることを示す。時点ｔ２で、通信アダプター７は、−１２Ｖを再び遮断する。その間にＩＣ−ＣＰＤ３がオンにしたＰＷＭ信号１３（パルス幅−アイドル）が、これによって成果を発揮し得る。時点ｔ３で、通信アダプター７は、振幅キーイング１２を用いて、バイトをＩＣ−ＣＰＤ３に対して送信することを開始する。はじめに、スタートビット（レベル−ｈｉｇｈ）を送信し、その後に、８データビット（ＭＳＢ−ｆｉｒｓｔ  ００１１００１０ｔ→０ｘ３２）を送信する。時点ｔ４で、この送信が終了する。時点ｔ５で、ＩＣ−ＣＰＤ３は、バイトを、通信アダプター７に送信することを開始する。はじめに、スタートビット（３００μｓ）で送信し、その後、８データビットＭＳＢ−ｆｉｒｓｔ  １１００１１０１ｔ→０ｘｃｄで送信する。
【００３７】
送信および受信は、ＣＰ信号４の種々の態様に関するので、伝送はフルデュプレックス可能である。ＩＣ−ＣＰＤ３から診断用ＰＣ８への通信はＰＷＭを介して行われるので、逆方向が振幅キーイング１２を介して行われ、これら両方は同時に可能である。すなわち、これは相互に無関係に送信および受信される。
【００３８】
伝送レートもしくはデータ転送レートを高めるために、この方法の第２の有利な実施形態が提案される。相応に必要なハードウェアコンフィギュレーションが図８に示されている。このような形態では複数の、有利には１６の、電圧レベルが、通信アダプター７からＩＣ−ＣＰＤ３への情報を符号化するために使用される。同様に、複数の、有利には１６の異なるパルス幅がＣＰ信号４で使用され、これによって通信アダプター７からＩＣ−ＣＰＤ３への情報を符号化することができる。このために、Ｔ３、Ｔ４、ＲｌｏｗおよびＲｈｉｇｈが制御可能な電流源によって置き換えられる。これによって、ＰＷＭパルス毎に複数のビットを伝送することができる。これによって、２つのＰＷＭパルスを備えるバイトが伝送可能になるので、これによって伝送レートは５００Ｂｙｔｅ／ｓｅｃ（８Ｎ０での１６レベル）に上昇する。理論的には、このような量子化は、さらに上昇可能である。しかしこれによって、ＩＣ−ＣＰＤ３における測定値検出への要求も上昇し、これによって同様に、コストが増えてしまう。
【００３９】
以下の表において、１６ビット量子化に対する例が示されている。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
これまでに開示された有利な実施形態１および２は、ＣＰ信号４の正のレベル上で通信する。パルス幅も、通信のために使用される。これは、診断用ＰＣ８が、バッテリー電気車両６の代わりになり、これによって車両のバッテリーの充電と通信とを同時に行うことが可能ではないことを意味する。
【００４２】
これを可能にするために、第３の有利な実施形態が開示され、この実施形態はこのような制限を取り除く。形態３では、ＣＰ信号４の負のレベルだけが、診断用ＰＣ８との通信のために使用される。しかし診断用ＰＣ８とＩＣ−ＣＰＤ３との間の２つの通信方向が、負のレベルを使用するので、ハーフデュプレックス動作だけが可能である。すなわち、ＩＣ−ＣＰＤ３は、診断用ＰＣ８からの問い合わせにのみ応答する。自立した送信は、ＩＣ−ＣＰＤ３に認められていない（マスター・スレーブ動作）。伝送のために、論理状態ｌｏｗおよびｈｉｇｈにそれぞれ１つの電圧レベルが割り当てられる。たとえば、ｌｏｗに−１２Ｖが割り当てられ、ｈｉｇｈに−１１．５Ｖが割り当てられる。Ｈｉｇｈレベルは、構成部分Ｔ３／４ＲｌｏｗおよびＤ（図９を参照）の選択によって設定される。レベルは、この例では、これが依然として、規格ＩＥＣ−６１８５１（−１２Ｖ＋／−１Ｖ）のトレランス領域において動くように選択された。上述した手法は、接続形成の際に、ＩＣ−ＣＰＤ３が状態Ａにあることを通信アダプター７が確認した場合にのみ使用される。ＩＣ−ＣＰＤ３が既に充電動作（状態Ｃ）にある場合または状態Ｄにある場合には、接続形成が省かれ得る。
【００４３】
この第３の有利な実施形態の場合には、アダプター７のハードウェアの相応する変更が必要である。これは、図９の回路図に示されている。同時の充電およびアダプター７を介したＩＣ−ＣＰＤ３との通信のためのシステム全体に対する概略的な関係は、これに対して図４において見て取れる。
【００４４】
図１０は例示的に、充電の間の本発明の通信に対する信号経過を示している。時点ｔ１で、スタートビット（−１１．５Ｖ）が伝送され、これに続いて８データビット（００１０１１０ｔ→０ｘ１５）が続く。この伝送はストップビットもパリティビットも使用しない。得られる伝送レートは１１１Ｂｙｔｅ／ｓｅｃである。
【００４５】
第３の有利な実施形態における伝送レートは極めて低いので、第４の有利な実施形態が提供される。形態４は形態３と、これがＰＷＭ信号１３のＬｏｗフェーズに適合するように、バイトの伝送が一時的に圧縮される、という点においてのみ異なる。使用されているハードウェアは変化しないままである。ファームウェアのみが、アダプター７のマイクロコントローラおよびＩＣ−ＣＰＤ３において、ＣＰ信号４の評価のために適合される。
【００４６】
図１１はここで、第４の有利な実施形態に対する本発明の方法を示している。スタートビットの位置（ｔ１）は常に、ｔ０＋５６０μｓでＰＷＭ信号１３の正のエッジに対して同期している。したがって、３２Ａ（５３％ＥＤ）でさらに充電可能であり、伝送が、ＰＷＭ信号１３の正の部分において行われないことが保証される。図１１では、スタートビット、８データビット（ＭＳＢ−ｆｉｒｓｔ）およびパリティビットがどのように伝送されるのかが示されている。パリティビットの使用によって、伝送エラーが識別可能である。得られる伝送レートはこれによって１０００Ｂｙｔｅ／ｓｅｃであり、第３の有利な実施形態の場合より、格段に高い。
【符号の説明】
【００４７】
１  電流網
２  充電電流／エネルギー
３  ＩＣ−ＣＰＤ
４  ＣＰデータ信号
５  車両結合部
６  バッテリー電気車両
７  通信アダプター
８  診断用ＰＣ
９  ＵＳＢ接続部
１０  車両プラグ
１１  ＣＰデータ線路
１２  振幅変調された信号
１３  パルス幅変調された信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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