(57)【要約】  本発明は、電気車両（２）およびプラグ接続によって電気車両（２）に接続され得るモジュール（１６）を備えるモジュラ車両システムに関する。電気車両（２）は少なくとも、電気車両（２）の電気駆動ユニット（６）に電力を供給するための搭載型電源システム（３）と、モジュール（１６）と通信するための制御デバイス（９）と、インターフェース（１５）とを有する。インターフェース（１５）は、モジュール（１６）と接続するために、搭載型電源システム（３）および制御デバイス（９）に接続され、プラグ接続の第１の要素を形成する。モジュール（１６）は少なくとも、電気装置と、電気車両（２）の制御デバイス（９）と通信するためのモジュール制御部（２３）と、電気装置およびモジュール制御部（２３）に接続され、プラグ接続の第２の要素を形成する接続要素（１７）とを有する。電気車両（２）のインターフェース（１５）は、モジュール（１６）の電気装置を電気車両（２）の搭載型電源システム（３）に接続するために、モジュール（１６）の接続要素（１７）に取り外し可能に接続される。インターフェース（１５）は第１のＮＦＣデバイス（４３）を有し、接続要素（１７）は第２のＮＦＣユニット（１０４）を有する。これらＮＦＣデバイスは、電気車両（２）の制御デバイス（９）をモジュール制御部（２３）に接続するために、互いに近距離無線通信を行うよう設計される。本発明はさらに、電気車両およびこの種のモジュラシステムのためのモジュールに関し、また、この電気車両とモジュールとの接続方法に関する。
2018507679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車両（２）およびプラグ接続を介して前記電気車両（２）と接続可能であるモジュール（１６）を有する、モジュラ車両システム（１）であって、
前記電気車両（２）は、
前記電気車両（２）の電気駆動ユニット（６）のエネルギー供給のための搭載型電源システム（３）と、
前記モジュール（１６）と通信するための制御デバイス（９）と、
前記モジュール（１６）の接続のために、前記搭載型電源システム（３）および前記制御デバイス（９）に接続され、前記プラグ接続の第１の要素を提供するインターフェース（１５）とを少なくとも備え、
前記モジュール（１６）は、
電気装置と、
前記電気車両（２）の前記制御デバイス（９）と通信するためのモジュール制御部（２３）と、
前記電気装置および前記モジュール制御部（２３）に接続され、前記プラグ接続の第２の要素を提供する接続要素（１７）とを少なくとも備え、
前記モジュール（１６）の前記電気装置を、前記電気車両（２）の前記搭載型電源システム（３）に接続するために、前記電気車両（２）のインターフェース（１５）は、前記モジュール（１６）の前記接続要素（１７）に分離可能に接続され、
前記インターフェース（１５）は第１のＮＦＣユニット（４３）を備え、前記接続要素（１７）は第２のＮＦＣユニット（１０４）を備え、前記第１のＮＦＣユニット（４３）および前記第２のＮＦＣユニット（１０４）は互いに、前記電気車両（２）の前記制御デバイス（９）を前記モジュール制御部（２３）に接続するために、近距離無線通信を構成する、モジュラ車両システム。
【請求項２】
前記ＮＦＣユニット（４３、１０４）が、特に前記電気車両（２）の前記制御デバイス（９）および／または前記モジュール制御部（２３）の電気エネルギー供給のため、エネルギーを送るよう追加的に構成される、請求項１に記載のモジュラ車両システム。
【請求項３】
前記電気車両（２）が、補助的な搭載型電源システム（５）をさらに備え、前記モジュール（１６）が補助的なモジュールネットを備え、前記ＮＦＣユニット（４３、１０４）が前記補助的な搭載型電源システム（５）と前記補助的なモジュールネットとの間でエネルギーを送るよう構成される、請求項２に記載のモジュラ車両システム。
【請求項４】
前記インターフェース（１５）および前記接続要素（１７）が意図されるように接続されている場合、前記第１のＮＦＣユニット（４３）および前記第２のＮＦＣユニット（１０４）の各々がＮＦＣコイル（４５）を備え、前記ＮＦＣコイル（４５）のコイル軸がプラグの方向に直交し、かつ互いに平行である、請求項１から３のいずれか一項に記載のモジュラ車両システム。
【請求項５】
プラグ接続が意図されるように接続されている場合、前記第１のＮＦＣユニット（４３）および前記第２のＮＦＣユニット（１０４）が、それらのコイル軸が実質的に完全に重なるように構成される、請求項４に記載のモジュラ車両システム。
【請求項６】
第１のロック要素（３５）が前記インターフェース（１５）に配置され、前記第１のロック要素（３５）と係合するよう構成される第２のロック要素（１０５）が前記接続要素（１７）に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のモジュラ車両システム。
【請求項７】
電気的に操作可能なロック駆動部が前記第１のロック要素（３５）および／または前記第２のロック要素（１０５）に配置され、前記ロック駆動部が、ロック解除位置とロック位置との間で、ロック要素（３５、１０５）の内少なくとも１つを動かすように構成される、請求項６に記載のモジュラ車両システム。
【請求項８】
前記モジュール制御部（２３）が、前記接続要素（１７）を前記インターフェース（１５）に接続する間に、識別信号を前記制御デバイス（９）に送るよう構成され、前記制御デバイス（９）が前記識別信号を受け取り、それを少なくとも１つの互換性パラメータと比較して、それと準拠している場合、前記電気装置を前記搭載型電源システム（３）に接続するために起動信号を少なくとも１つのスイッチユニット（２０、２１）に送り、起動信号を少なくとも１つの前記ロック駆動部に送って、前記接続要素（１７）を前記インターフェース（１５）にインターロックするよう構成される、請求項６または７に記載のモジュラ車両システム。
【請求項９】
前記インターフェース（１５）および前記接続要素（１７）が、いくつかの電圧レベルにおいて、前記モジュール（１６）の前記電気装置を、前記電気車両（２）の前記搭載型電源システム（３）にガルバニックに接続するように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のモジュラ車両システム。
【請求項１０】
前記第１のＮＦＣユニット（４３）および／または前記第２のＮＦＣユニット（１０４）が、前記制御デバイス（９）および前記モジュール制御部（２３）とそれぞれ通信するよう構成されるＮＦＣ制御部を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のモジュラ車両システム。
【請求項１１】
前記ＮＦＣ制御部が論理的にアドレス指定できる、請求項１０に記載のモジュラ車両システム。
【請求項１２】
前記インターフェース（１５）と前記電気車両（２）との間、および／または前記接続要素（１７）と前記モジュール（１６）との間に、可撓性の接続手段（３４）が配置される、請求項１から１１いずれか一項に記載のモジュラ車両システム。
【請求項１３】
モジュール（１６）と接続可能な電気車両（２）であって、
前記電気車両（２）の電気駆動ユニット（６）の電源のための搭載型電源システム（３）と、
前記モジュール（１６）と通信するための制御デバイス（９）と、
前記モジュール（１６）の分離可能な接続のために、搭載型電源システム（３）に接続されたインターフェース（１５）とを少なくとも備え、
前記インターフェース（１５）が、前記モジュール（１６）の別のＮＦＣユニット（１０４）との近距離無線通信のために構成されるＮＦＣユニット（４３）を備える、電気車両（２）。
【請求項１４】
電気車両（２）に接続するモジュール（１６）であって、
電気装置と、
前記電気車両（２）の制御デバイス（９）と通信するためのモジュール制御部（２３）と、
前記電気車両（２）のインターフェース（１５）との分離可能な接続のために前記電気装置に接続された、接続要素（１７）とを備え、
前記接続要素（１７）が、前記電気車両（２）の別のＮＦＣユニット（４３）との近距離無線通信のために構成されたＮＦＣユニット（１０４）を備える、モジュール（１６）。
【請求項１５】
電気車両（２）をモジュール（１６）に接続するための方法であって、前記電気車両（２）は、前記電気車両（２）の電気駆動ユニット（６）のエネルギー供給のための搭載型電源システム（３）と、モジュール（１６）と接続するための前記搭載型電源システム（３）に接続されたインターフェース（１５）と、前記モジュール（１６）と通信するための制御ユニット（９）とを備え、前記モジュール（１６）は、前記電気車両（２）の前記搭載型電源システム（３）との接続のための電気装置と、前記電気車両（２）の前記インターフェース（１５）に分離可能に接続できる接続要素（１７）と、前記電気車両（２）の制御デバイス（９）と通信するためのモジュール制御部（２３）とを備え、前記インターフェース（１５）および前記接続要素（１７）は、互いに近距離無線通信を行うために構成され、したがって、前記インターフェース（１５）と前記接続要素（１７）との接続後に、前記モジュール制御部（２３）と前記電気車両（２）の前記制御デバイス（９）とが互いに、前記インターフェース（１５）および前記接続要素（１７）を介してワイヤレス通信を行う、接続するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モジュラ車両システム、電気車両、および電気車両に接続するためのモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、増加するエネルギーコストおよび交通の排気ガスを低減する要望という観点から、電気動力車両は益々重要になってきている。特に、たとえば電気自転車、電動アシスト自転車、およびスクータなどが挙げられる電動軽車両の領域において、また車椅子および四輪オートバイも含め、今では相当数の車両タイプが市販されている。
【０００３】
このタイプの全ての車両は、単独または追加の駆動として適用される、１つまたは複数のバッテリによって電気エネルギーが供給される電気モータを備えている。したがって、安全で故障のない電気モータの電源を提供するように、電気車両の電気システムを設計する必要がある。
【０００４】
このような車両の駆動力の全て、または主要部分は、車両の電気システムによって供給されなければならない。そのため通常は、電流および／または動作電圧は、知られている動力駆動の車両のものよりも高い。したがって、たとえば互換性のないバッテリを取り付けたり、不適切な充電デバイスを車両に接続するなどの、電気システムに関与する場合、特に車両の駆動システムにも関与する場合に、損傷の危険性が比較的高い。一般の車両とは反対に、不慣れなスタッフによる車両の電気システムへの関与は、電気車両について完全に回避することはできない。制限されたバッテリ容量およびそれによる限られた走行距離のため、たとえばユーザが、容易に充電デバイスを車両に接続できるか、または容易にバッテリを交換できる必要がある。特に車両ユーザによって、簡単かつ安全に電気モジュールを交換することを実現する電気車両が、ＷＯ２０１１／１３５０３６Ａ２によって知られている。
【０００５】
特に個々の構成要素、たとえば充電デバイスまたはバッテリの偶然の断線または接続によって、不具合を起こし、または最悪の場合には電気車両の電気システムを損傷させる場合がある。公共区域、たとえば一般の固定式充電柱、またはレンタル提供の一般向けセルフサービスステーションでは特に、充電柱またはステーションと車両との間に正しい接続が行われているかを、制御できない。
【０００６】
なお、既知の接続システムは、充電柱とバッテリとの間の接続への第三者の干渉から安全に防護することを、保証していない。モジュールの接続が、特に簡単、安全、かつ関係者以外の介入に対して防護されたインターロックシステムによって実行されるモジュラ車両システムは、ＷＯ２０１２／１０７４４８Ａ１によって知られている。
【０００７】
上述の両公開において、電気車両とモジュールとの間の、とりわけそれらの互換性を確実にするための通信が存在する。モジュールを充電する場合、電気車両側に配置されたバッテリが、充電モジュールによって安全に充電され得ることを確実にするため、特に電気作動パラメータは互換性チェックの間にチェックされてよい。この目的のため、一実施形態において、電気車両の制御デバイスは分離可能なバスシステムを介して、モジュールのモジュール制御部に接続される。
【０００８】
この接続では、特に前述の構成要素が風雨にさらされるとき、接触の安全性が問題となる場合がある。通信が確実に可能ではない場合、機能は実質的に制限され得る。モジュールを充電する前述のケースでは、電気車両のバッテリを充電することはできない。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、従来技術の前述の欠点を回避して、特に車両とモジュールとの間の信頼できる通信をもたらすモジュラ車両システムを提供することが、目的である。
【００１０】
この目的は、電気車両、およびプラグ接続によって電気車両と接続可能なモジュールを備える、請求項１に記載のモジュラ車両システムと、請求項１３に記載の電気車両と、請求項１４に記載のモジュールと、請求項１５に記載の方法とによって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明の主な態様は、データ交換のために少なくとも電気車両の制御デバイスをモジュールのモジュール制御部に接続するため、以下では「ＮＦＣ（Near Field Communication）」と示される、近距離無線通信および近領域通信のそれぞれを、電気車両とモジュールとの間のプラグ接続で使用することである。信頼できる通信に加えて、風雨の影響を受ける構成要素のケースでも、本発明による設計は、制御デバイスとモジュール制御部との間のガルバニック分離を実現し、関連する他の構成要素に不具合ある場合に構成要素の損傷を防ぐ。ＮＦＣをプラグ接続で使用すること、すなわちＲＦＩＤ技術とは反対に、大幅な遠距離展開がないワイヤレス通信を使用することは、その限られた通信の動作距離によって、データの安全性に関して起こり得る不安をさらに軽減する。
【００１２】
本発明の文脈において、電気車両は電動のシングルトラック車両またはマルチトラック車両、特に道路車両を意味するものと理解される。好ましくは、電気車両は、たとえば電動二輪車もしくは電動三輪車、または電気自転車、電動アシスト自転車、スクータ、車椅子、四輪オートバイ、もしくはカートなどの電気軽車両である。特に好ましくは、電気軽車両の自重は、たとえばバッテリなどの付属品を含まずに、５００ｋｇ以下、より好ましくは３５０ｋｇ以下である。
【００１３】
本発明によれば、電気車両は、その電気駆動ユニットのエネルギー供給のための少なくとも１つの搭載型電源システムと、モジュールとの通信に好適な制御ユニットと、モジュールを接続するために搭載型電源システムおよび制御ユニットに接続された、少なくとも１つのインターフェースと、を備えている。このインターフェースは、プラグ接続の第１の要素を提供する。
【００１４】
モジュールは、少なくとも１つの電気装置、電気車両の制御ユニットと通信するためのモジュール制御ユニット、ならびに電気装置およびモジュール制御ユニットに接続された接続要素を備えている。この接続要素は、プラグ接続の第２の要素を提供する。電気車両のインターフェースは、モジュールの接続要素に分離可能に接続でき、特にモジュールの電気装置を電気車両の搭載型電源システムに接続するため、機械的な接続が可能である。車両およびモジュールは、さらなる構成要素、特に１つまたは複数のスイッチユニットを備えることができる。このスイッチユニットは、搭載型電源システムとモジュールとの間の接続を切り替える。それらについては、ここでは詳細に説明しない。
【００１５】
本発明によれば、電気車両のインターフェースは第１のＮＦＣデバイスを備え、接続要素は第２のＮＦＣデバイスを備えており、これらは、電気車両の制御デバイスをモジュール制御ユニットに接続するために提供され、互いの近距離無線通信のために適している。
【００１６】
本発明による電気車両の搭載型電源システムは、電気駆動ユニットのエネルギー供給のために設計され、少なくとも駆動ユニットを少なくとも１つのインターフェースに接続している。搭載型電源システムは、一般的に、別の適宜形成されるインターフェース、電気構成要素、または車両のアセンブリ、たとえば１つまたは複数の内部バッテリ、発電機、燃料電池、ＤＣ／ＤＣコンバータ、モータもしくは他の構成要素などに接続することができる。
【００１７】
電気駆動ユニットのエネルギー供給に関する要求のため、搭載型電源システムは、好ましくは少なくとも３Ａ、特に少なくとも５Ａ、有利には１Ａの電流用に設計される。電圧はＤＣ電圧またはＡＣ電圧の形態で適切に選択され得る。１０Ｖ〜２００Ｖ、特に２４Ｖ〜１６Ｖ，さらには６０Ｖ〜１６Ｖの電圧が有利である。一実施形態によれば、搭載型電源システムは直流電源システムであり、詳細には６０Ｖ（ピーク電圧）のＤＣ電源システムである。
【００１８】
一実施形態によれば、配置および車両タイプに基づいて、搭載型電源システムとは別の単独の補助的な搭載型電源システムが提供されてよく、制御部、計器、操作要素、および／または点灯デバイスなどの追加の電気アセンブリに、電気エネルギーを供給する。特に好ましくは、補助的な搭載型電源システムは１２Ｖまたは１４Ｖの電圧用に設計される。補助的な搭載型電源システムは、たとえばバッテリなど自己電圧供給を備えてよく、または、たとえばコンバータによって搭載型電源システムから供給されてもよい。追加的または代替的に、搭載型電源システムは、バッテリを急速充電するなどのために、たとえば６０Ｖおよび１６Ｖのピーク電圧、ならびにそれぞれ４８Ｖおよび９６Ｖの公称電圧のような、数レベルの電圧に対して好適であってよい。
【００１９】
本発明の文脈においてバッテリは、１つまたは複数のアキュムレータのような充電式バッテリを意味するものと理解される。
【００２０】
本発明による電気駆動ユニットは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために使用され、たとえば１つまたは複数の電気モータを備えることができる。この文脈において、電気駆動ユニットは好ましくは主駆動として使用される。しかし代替的または追加的に、電気駆動ユニットは、たとえば電気自転車のペダル駆動に追加するものとして、補助的駆動として使用されることも考えられる。
【００２１】
電気駆動ユニットは、直接駆動として、すなわちギヤ機構なしの駆動として形成でき、これはエネルギー効率に関して有利である。電気軽車両では、電気駆動ユニットは好ましくはディスクモータである。特に好ましくは、駆動ユニットはギヤードモータである。駆動ユニットの設計に応じて、たとえば電流および／もしくは電圧制御、ならびに／またはパルス幅変調（PWM）による駆動力を制御するよう形成された、モータ制御部が提供される。
【００２２】
車両の少なくとも１つのインターフェースは、モジュールの接続要素に接続するために形成される。インターフェースおよび接続要素は、この文脈において、モジュールと搭載型電源システムとの間の安全な電気的接続を実現する、任意の好適な設計とすることができる。もちろん、インターフェースおよび接続要素は、互いに機械的に適合されるように設計されるべきである。本発明によれば、インターフェースおよび接続要素はプラグ接続の形態で提供される。これによって、優れた操作性およびモジュールの車両との簡単な接続が実現する。好ましくは、接続要素およびインターフェースは、互いに嵌合するプラグ要素として提供される。好ましくは、インターフェースはプラグの形態で提供され、接続要素はソケットの形態で提供される。
【００２３】
本発明によれば、車両側のインターフェースは、少なくとも搭載型電源システムおよび制御ユニットに接続され、一方でモジュール側の接続要素は少なくとも電気装置およびモジュール制御部に接続される。これらの内部接続は導線を基に提供され、常設で、分離可能で、または切り替え可能で提供され得る。接続は、接続電圧および接続電流に適合するよう提供されるべきであることは明白である。
【００２４】
車両ユーザによる取扱いの可能性という観点において、全ての電流が流れるパーツ、したがってインターフェースおよび接続要素もまた、偶然の接触に対して好適に防護するよう形成されるべきである。
【００２５】
本発明による電気モジュールは、すでに述べたように、接続要素の他にさらなる電気装置を備えている。この電気装置は搭載型電源システムに接続するよう設計され、任意の好適な設計とすることができる。最も簡単なケースとして、たとえば接続要素を介して搭載型電源システムに接続するよう形成された導線構成とすることができる。たとえばこの導線構成は、必要であれば別のプラグインコネクタによって、搭載型電源システムを他の構成要素または別のモジュールに接続する。しかし詳細には、電気装置は１つまたは複数の電気構成要素もしくは電子構成要素、および／または回路を備えている。
【００２６】
好ましくは、電気装置は電力デバイスである。電力デバイスの定義は、本発明の文脈において、搭載型電源システムまたは駆動ユニットへの接続のため、特に電気エネルギーを駆動ユニットに供給するため、または駆動ユニットによって生成された電気エネルギーを消費するために形成される、全ての電気回路装置および構成要素を含む。特に後者は、駆動ユニットが回生ブレーキまたは発電機として使用される場合である。好ましくは、電力デバイスは、少なくとも１Ａ、好ましくは少なくとも５Ａ、特に好ましくは１Ａの電流の供給、または消費のために設計される。
【００２７】
好ましくは、電気装置は電圧源または電流源、すなわちエネルギー源であり、たとえばバッテリ、充電デバイス、ソーラーパネル、燃料電池、および／または発電機を備える。したがって、モジュールは、詳細には充電デバイスまたは充電ステーションとして、すなわち「充電モジュール」として形成され得る。
【００２８】
代替的または追加的に、電気装置は、電気負荷すなわちエネルギードレインとして形成され得、たとえばブレーキ抵抗器、充電モードのバッテリ、電気グリッドのためのコンバータまたは電力フィードインを備え、必要であれば「車両−グリッド」連結のためのインバータを有する。
【００２９】
少なくとも１つのモジュールと通信するために、制御デバイスは特に１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはデータメモリに適切なプログラムを記憶した適切なコンピュータユニットを備えてよい。
【００３０】
制御ユニットは１つのパーツまたは複数のパーツに提供されてよく、中央制御ユニットが好ましい。制御ユニットは、たとえば電気駆動ユニットのモータ制御部などの、車両の他の構成要素と一体化して提供されてよい。制御ユニットは好ましくはエネルギーバス制御器（EBC（Energybus controller））に対応する。
【００３１】
モジュール制御部は、たとえばマイクロコントローラ、マイクロプロセッサまたは別の好適な電気要素を備えてよく、場合に応じて、制御デバイスとの通信が可能な適切なプログラムを有する。
【００３２】
初めに述べたように、電気車両のインターフェースは第１のＮＦＣユニットをさらに備え、接続要素は第２のＮＦＣユニットを備えており、これらは、電気車両の制御デバイスをモジュール制御部に接続するために、互いの近距離無線通信のために構成されている。
【００３３】
この点について、制御デバイスとモジュール制御部との間の接続は、データ接続と理解すべきである。これによって、前述の構成要素間での少なくとも一方向の、好ましくは双方向の通信が可能となる。
【００３４】
両近距離無線通信デバイスは、近距離無線通信のため、したがって互いにワイヤレス通信のために構成されている。「近距離無線通信」という用語は、大幅な遠方界を提供しないワイヤレス通信であることを理解されたい。この通信は誘導的、容量的、または光学的に行ってよい。通信の動作距離は１０ｃｍ未満、特に２ｃｍ未満が好ましい。通信のためにＮＦＣユニットは、たとえばＩＳＯ１４４４３、１８０９２、５４７／１、ＥＣＭＡ３４０、３５２、３５６、３６２、またはＥＴＳＩ  ＴＳ１０２  １９０のような好適なプロトコルを使用してよい。特に好ましい近距離無線通信の周波数は、ＩＳＭ帯内、特に１３．５６ＭＨｚ帯を含んでいる。
【００３５】
初めに説明したように、車両の制御ユニットとモジュール制御部との間の信頼できる通信は、ＮＦＣユニットを使用して実現され得る。特にプラグ接続が風雨にさらされる場合、簡単に接触部の腐食や汚れがもたらされ得る。このことは通常、搭載型電源システムと電気装置との間の接続で発生する高い電力に関する課題ではないが、導電性のデータ接続の接触部は、はるかに繊細である。接触部に関する課題は、本発明によって有利に回避される。そのため、近距離無線通信の使用は同時に通信のセキュリティを増大させ、干渉抵抗を向上させ、たとえばＷｉ−Ｆｉ、ＷＬＡＮ、またはＲＦＩＤの使用に比べてアドレス指定を容易にする。さらに、すでに述べたように、本発明は少なくとも制御デバイスとモジュール制御部との間のガルバニック分離を有利に実現する。
【００３６】
第１および第２のＮＦＣユニットは、互いに近距離無線通信を実現するために、任意の好適な構成を備えてよい。好ましい一実施形態によれば、２つのＮＦＣユニットの内の少なくとも１つは、インターフェースおよび接続要素のそれぞれと一体化して形成され、それによって非常にコンパクトな構成が実現する。ここで、それぞれのＮＦＣユニットは、風雨および損傷それぞれから防護するように、インターフェースおよび接続要素のそれぞれのハウジングに囲まれて配置されてよい。一実施形態によれば、ＮＦＣユニットの少なくとも１つは、電磁的効果の遮蔽を備えている。したがって、通信は安全な方法で前述の動作距離に制限されてよく、このことによって、やはり通信のセキュリティを高める。
【００３７】
初めに述べたように、ＮＦＣユニットは少なくとも一方向通信を可能にする。好ましくは、両ＮＦＣユニットは双方向通信として構成される。両ＮＦＣユニットがアクティブに構成されるのが、特に好ましい。ここで、たとえば電圧の供給が補助的な搭載型電源システムを介して提供されてよい。
【００３８】
別の代替的または追加的な実施形態によれば、ＮＦＣユニットは追加的に、詳細には電気車両の制御ユニットおよび／またはモジュール制御部の電気エネルギー供給のために、エネルギーを送るように構成されてよい。
【００３９】
本実施形態によれば、ＮＦＣユニットは、通信およびデータ接続のそれぞれを提供することに加えて同時に、電気エネルギーを送ることを可能にするが、これは特に有利である。ここで一方では、たとえば内部バッテリが完全に消耗した場合、モジュールによる車両の制御ユニットの電気エネルギーの供給が可能となる。他方で、車両側に存在する電圧供給源によってモジュール制御部の電気エネルギーの供給が可能となる。同様に、本実施形態は、車両のバッテリが完全に空になり、かつガルバニック分離を保持している場合においても、制御ユニットとモジュール制御部との間の通信を可能にする。
【００４０】
本実施形態の範囲内において、エネルギーを送ることおよび電気エネルギーの供給のそれぞれは、少なくとも１ワット、たとえば最高で２４ワットの電力を送ることであると、理解しなければならない。
【００４１】
初めに述べたように、電気車両は補助的な搭載型電源システムをさらに備え、このシステムは、制御ユニット、電機子、動作要素、および／または照明ユニットのようなさらなる電気構造構成要素に、電気エネルギーを供給する。補助的な搭載型電源システムは、特に制御ユニットの電気エネルギー供給のために構成されてよい。
【００４２】
別の実施形態によれば、ＮＦＣユニットは、補助的な搭載型電源システムとモジュールとの間でエネルギーを移動させるように構成されている。特に、補助的な搭載型電源システムとモジュールの補助的なモジュールネットとの間の接続が提供されてよい。ここでたとえば、モジュール制御部に電気エネルギーが補助的な搭載型電源システムから供給され得るように、補助的な搭載型電源システムがモジュール制御部に接続されてよい。代替的または追加的に、たとえば初めに述べたように、モジュールを充電する場合に補助的な搭載型電源システムは、電圧供給源たとえば１２Ｖまたは２４Ｖの電源に接続されてよく、場合に応じて、それらの構成要素が適切に動作するように、電気車両のモジュール制御部および制御ユニットに電気エネルギーを提供する。
【００４３】
ＮＦＣユニットは、電気エネルギーを送るための任意の好適な構成を有してよい。ここで、電気エネルギーは容量的または誘導的に送られてよい。
【００４４】
一実施形態によれば、第１および第２のＮＦＣユニットのそれぞれは、ＮＦＣコイルを備えている。インターフェースおよび接続要素が意図されるように接続されているとき、それらのコイル軸はプラグの方向に直交し、かつ互いに平行である。したがって、一方で特に効果的な信号の伝送が、他方ではＮＦＣユニットを介して効率的にエネルギーを送ることが、確保される。
【００４５】
第１および第２のＮＦＣユニットは特に、プラグ接続が意図されるように接続されるとき、場合に応じて、それらコイル軸が、たとえば２ｍｍの許容誤差で実質的に完全に重なるように構成され得る。
【００４６】
有利には、インターフェースおよび接続要素は、モジュールの電気装置を電気車両の搭載型電源システムに、ガルバニックに接続するように構成される。その一方で、制御ユニットおよびモジュール制御部はガルバニックに分離される。したがって、高い電圧および／または電流が、モジュールの電気装置と電気車両の搭載型電源システムとの間で移動されてよい。一方で、制御ユニットとモジュール制御部との間の、過電圧および／または過電流の（不意の）移動が、防止され得る。したがって、操作エラーの危険がさらに最小限に抑えられる。
【００４７】
別の実施形態によれば、インターフェースおよび接続要素は、複数の電圧レベルにおいて、モジュールの電気装置を電気車両の搭載型電源システムにガルバニックに接続するように構成されてよい。初めに述べたように、これは、たとえばバッテリの急速充電に有利となり得る。好ましくは、搭載型電源システムおよび／またはモジュールの電気装置は、互いに離隔された導線に２つの電圧レベルを備えている。
【００４８】
有利には、インターフェースおよび接続要素は、搭載型電源システムを電気装置に第１の電圧レベルで接続するための少なくとも１つの第１の接触要素と、電気車両の搭載型電源システムを電気装置に第２の異なる電圧レベルで接続するための少なくとも１つの第２の接触要素とを、備えている。ここで、第２の電圧レベルは急速充電導線に対応してよい。充電モジュールの場合、それに応じて電気装置は、少なくとも２つの電圧を提供する電圧源を備えてよい。
【００４９】
別の代替的または追加的な実施形態によれば、第１および第２のＮＦＣユニットはＮＦＣ制御部を備えてよい。これは特に、制御ユニットと通信するよう構成されてよく、したがって関連するＮＦＣユニットの識別を可能にする。本実施形態は、電気車両に２つ以上のインターフェースが提供される場合、特に有利であり得る。この場合、どのモジュールがどのインターフェースに接続されているかを判断することが可能で、その結果それらを割り当てることが可能となる。これはＮＦＣ制御部を論理的にアドレス指定できる場合に、特に有利である。これによって、電流回路、場合に応じてデータ回路、およびデータ通信それぞれの分析を可能にする。
【００５０】
有利には、ＮＦＣ制御部は、たとえば好適な計測ユニットによって、搭載型電源システムおよび補助的な搭載型電源システムそれぞれの、電流および／または電圧を測定するよう構成される。この実施形態は、電気接続および充電プロセスそれぞれを監視することを可能にする。代替的または追加的に、ＮＦＣ制御部は、以下で説明されるように、スイッチユニットおよび／またはロック駆動部を制御するように構成される。
【００５１】
ＮＦＣ制御部は、関連するＮＦＣユニットと一体化して形成され得る。または単独の制御部として提供されてよい。一実施形態によれば、第２のＮＦＣユニットのＮＦＣ制御部は、たとえばマイクロプロセッサのようなモジュール制御部と一体化して形成される。
【００５２】
本発明の、別の代替的または追加的な実施形態によれば、第１のロック要素はインターフェースに配置される。第１のインターロック要素と係合するよう構成される第２のロック要素は、接続要素に配置される。
【００５３】
ロック要素の内の少なくとも１つは、自由位置（ロック解除状態）とインターロック位置（ロック状態）との間を可動でよい。自由位置において、接続要素はインターフェースから分離可能である。インターロック位置において、接続要素はインターフェースと機械的にインターロックされている。この実施形態は、車両と接続動作モードにあるモジュールとの間の電気接続に加えて、同時に、構成要素の機械的ロックが実現され得る可能性を提供する。
【００５４】
本実施形態は、車両とモジュールとの間の確実な接続を可能にし、これは操作上の安全を向上させ関係者以外が介入する危険を低減する。ここで、電気接続ならびに機械的ロックは、車両およびモジュールの接続要素の少なくとも１つのインターフェースを介して行われるという点で、特に有利である。したがってこのシステムは特にユーザにとって使いやすく、迅速で容易に操作され得る。
【００５５】
本発明の実施形態によって提供されるロック手段は、接続要素とインターフェースとをロック位置で互いにロックするよう任意の好適な設計とすることができる。すなわち、それらを互いに機械的にロックするので、モジュールが自転車から偶然接続解除されることが回避される。したがって、たとえば「荷重を受けて」自転車とモジュールとが接続解除されるのを回避することが可能で、操作の安全性が大幅に向上する。さらに、設計によっては、許可なくモジュールを自転車から取り外すこともまた回避され、それによってある種の盗難防止となる。
【００５６】
好ましくは、ロック手段は要素に対応するよう設計される。この文脈において、ロック要素の１つは、それぞれの他のロック要素が係合する、たとえば溝、窪み、または開口のように形成され得、好ましくはピンもしくはボルト、またはロックバーのように形成される。特に好ましくは、第２のロック手段は、第１のロック手段と正極接続するよう形成される。
【００５７】
ロック手段は、１つまたは複数のパーツに形成することができ、第１のロック手段は好ましくはインターフェースと一体化して形成される。好ましくは、第２のロック手段は接続要素と一体化して形成される。
【００５８】
車両が複数のインターフェースを備える場合、好ましくはインターフェースの各々は割り当てられたロック手段を備えるべきである。
【００５９】
上記で説明したように、少なくとも第１または第２のロック手段は、自由位置からロック位置、およびその反対に可動である。しかしながら、両ロック手段とも可動で形成され得る。好ましくは、少なくとも第２のロック手段、すなわちモジュール側のロック手段は可動で形成され、それによって車両側のインターフェースは有利に、非常に簡単かつコンパクトに形成され得る。
【００６０】
それぞれのロック手段は、自由位置からロック位置に、たとえば直線的に、または回転可能に可動であるように形成され得る。しかし適用によって、それぞれのロック手段は、たとえば代替的または追加的に、枢動可能または回転可能に、いくつかの重複する動きのために形成され得る。それによってロック手段は、特に実行が容易な動きによって、好ましくは自由位置からロック位置に可動である。好ましくは、少なくとも１つのロック手段は、インターフェースと接続要素とを接続または接続解除する方向に対して垂直方向に、すなわち、インターフェースまたは接続要素が互いに係合される、または接続解除されるために移動しなければならない方向に対して垂直方向に可動である。
【００６１】
本発明の文脈において、「自由位置」または「ロック解除位置」とは、一般に接続要素をインターフェースから接続解除可能な、ロック手段の位置を意味することと理解される。もちろん、別の安全デバイスまたは留め具が車両および／またはモジュールに配置され得る。それらは自由位置にあるときでも、たとえば追加の機械的および／または磁気的ロックもしくは固定のように、接続要素がインターフェースから自由に離れるのを防ぐ。
【００６２】
ロック位置において、初めに説明したように、接続要素およびインターフェースは互いにロック、すなわちモジュールが車両から偶然接続解除されるのを防ぐように、機械的にロックされる。この位置において、両ロック手段は、接続要素およびインターフェースの接続解除、すなわちこれらの構成要素の互いに関して接続解除する方向の大きな動きを防止するよう、互いに係合される。ロック手段による接続要素とインターフェースとの間の接続の保持力は、ロック状態において通常の使用ではインターフェースを接続要素から引き離すことが妨げられるが、インターフェースを損傷させることなく、ユーザが体重を利用することによって引き離せるような保持力が好ましい。この目的のため、接続要素とインターフェースとの間のロックされる接続は、５００Ｎ、好ましくは７３０Ｎの保持力で、好ましく設計されるべきである。しかしながら一実施形態によれば、たとえば最大安全保持力を超えると、ロックが自発的に解放され、構成要素の損傷を防ぐことができる。これは、車両システムをさらに向上させる。所定の安全保持力は、たとえば５００Ｎ、特に７３０Ｎである。
【００６３】
追加または代替の実施形態において、インターフェースおよび接続要素は、安全保持力がプラグ接続の軸方向の力によって超過されると自発的な係合解除が起こるように形成される。
【００６４】
代替的または追加的に、別の実施形態によれば、垂直すなわちプラグ接続の軸方向に直交する方向の、所定の垂直安全保持力を超える場合、いかなる接触も切り離して、それによって車両とモジュールを切り離すような、インターフェースおよび／または接続要素の所定の破壊点が提供されてよい。所定の垂直安全保持力は、たとえば６００Ｎ、特に８００Ｎである。
【００６５】
ロック手段は、たとえば１つまたは複数のばね、および／または空気圧、液圧、もしくは他のモータの付いたロック駆動部のような、モータの付いたロック駆動部を用いて、自由位置およびロック位置の間を可動で形成され得る。
【００６６】
好ましい実施形態によれば、電気的に動作可能なロック駆動部は、第１および／または第２のロック手段に設置され、少なくとも１つ、すなわちロック手段の第１および／または第２の内の１つを、自由位置とロック位置との間で動かすように設計されている。
【００６７】
この目的のため、電気的に動作可能なロック駆動部は、任意の好適な設計とすることができ、たとえば電気モータのように形成され得る。ロック駆動部は、直接ならびに、たとえばウォーム駆動またはギアホイールシステムなど別の機械的システムを介して、それぞれのロック手段に接続することができ、それぞれのロック手段を自由位置とロック位置との間で動かす。
【００６８】
ロック手段のための駆動は、電気車両およびモジュールの両方に設置され得る。両ロック手段が可動で形成されるとすると、対応するロック駆動部は電気車両およびモジュールの各々に設置され得る。
【００６９】
特に好ましくは、ロック駆動部はモジュール側の接続要素に配置される。その結果、特に簡単かつコンパクトな車両側のインターフェースが可能となる。したがって、充電モジュールの場合も、機械的に可動な構成要素は車両側に設置されず、そのため、たとえは湿気などの外的影響、および車両の動作中の振動による機械的損傷に対して、特に有利な防護が得られる。その上、たとえば不具合があった場合、ロック駆動部は単独で電気車両からアクセスされ、たとえば修理およびメンテナンスの場合に、容易に車両とモジュールとを接続解除することができる。
【００７０】
ロック駆動部の起動は、任意の好適なデバイスによって行われ得る。たとえば、接続要素をインターフェースに接続して構成要素をロックする場合に、ロック駆動部を起動するスイッチ接点を提供することが考えられる。たとえば、機械的センサ、または音響または光学センサなどの非接触センサも、スイッチ接点として使用され得る。
【００７１】
一実施形態によれば、モジュール制御部は、第２のロック手段の位置を設定するため、またそれによってロック駆動部を制御するために使用される。
【００７２】
したがって、たとえば充電モジュールの場合、モジュール制御部は、インターフェースの接続要素への接続においてロック駆動部を起動して、ロック手段をロックすることが考えられる。車両のバッテリの充電プロセスが完了した後、ロック駆動部は再び起動され、それによってインターフェースおよび接続要素は自動的にロック解除される。これによって、従来のバッテリに損傷を与えることがある充電プロセスの初期の中断を防ぐことができる。
【００７３】
代替的または追加的に、モジュール制御部は、制御パネルに接続され、その結果ロックおよび／またはロック解除は、ＰＩＮコードを入力した後にのみ実行できる。したがって、モジュールおよび車両を許可なく取り外されることを、特に公共区域において防ぐことができる。
【００７４】
別の実施形態によれば、制御デバイスは、第１の起動信号を少なくとも１つのロック駆動部に送り、接続要素をインターフェースにロックするよう構成される。
【００７５】
別または代替的に、制御デバイスは、停止信号を少なくとも１つのロック駆動部に送り、接続要素とインターフェースとをロック解除するよう構成される。
【００７６】
これによって、制御デバイスは、たとえば適切なユーザ制御パネルと接続され得、その結果停止信号はユーザの命令にしたがって、たとえばユーザがモジュールと車両との接続解除を要求した場合／ときに送られる。追加的または代替的に、たとえばユーザが移動デバイス（スマートフォンなど）によってロックを解放する場合／ときに、制御デバイスは起動信号を自動的に送るよう構成され得る。
【００７７】
この文脈において、起動信号は、制御デバイスによってロック駆動部に直接送られるか、または、たとえばモジュール制御部を介して間接的に送られてよい。この文脈において、起動信号は好適で好ましい電気信号で有り得、特に好ましくは、起動信号はデジタル信号である。信号は、ユーザが現地にいる場合、移動インターネットデバイス（携帯電話）を介してユーザによって解放信号を送れるように、または、離れた場所から正規ユーザによって解放信号を送れるように、インターネットを介しても送信され得る。
【００７８】
別の代替的または追加的な実施形態によれば、モジュール制御部は特に、接続要素とインターフェースとが接続中に、識別信号を制御デバイスに送るよう構成される。
【００７９】
このため、制御デバイスは追加的に、識別信号を受け取るよう構成され得、その識別信号を少なくとも１つの互換性パラメータと比較して、その識別信号が互換性パラメータに準拠している場合に、下記の方法工程の内から１つまたは複数を実行する。
【００８０】
そのような方法工程は、たとえば起動信号を少なくとも１つのスイッチデバイスに送り、電気装置を搭載型電源システムに接続することを備えてよい。そのような別の方法工程の別の例は、前述のロック駆動部のインターロック工程の実行である。換言すると、識別信号が互換性パラメータに準拠する場合、第１の起動信号は少なくとも１つのロック駆動部に送られ、接続要素とインターフェースとをインターロックしてよく、および／または、第２の起動信号は少なくとも１つのスイッチデバイスに送られ、電気装置を搭載型電源システムに接続してよい。第１の起動信号および第２の起動信号の順序は、使用にしたがって選択され得る。この文脈において、第１の起動信号は、第２の起動信号の前に、同時に、または後に送られてよい。
【００８１】
有利には、したがって本実施形態によれば、互換性および認証それぞれが保証された場合のみ、電気車両のインターフェースが接続要素とインターロックされることが想定される。したがって、たとえば互換性があり認証された車両のみが使用されて、モジュールとインターロックされ得ることを保証することが可能である。たとえば充電ステーション、または互換性があり認可されたモジュール、たとえば元のバッテリは使用されて、車両とインターロックされ得る。この互換性チェックは、操作の信頼性をさらに向上させる。
【００８２】
初めに述べたように、モジュール制御部は、少なくともモジュールの接続要素が電気車両のインターフェースに接続するとき、もしくは直前、または直後に、識別信号が制御デバイスに送られるような方法によって、設計され得る。
【００８３】
識別信号は、制御デバイスが、少なくとも１つの互換性パラメータと比較することを可能にし、それによって、車両とのモジュール操作の互換性または適格性に関して判断することを可能にする。たとえば識別信号は、制御デバイスが、搭載型電源システムに対するモジュールの電気装置の互換性に関する判断を、すなわちその電気装置が安全に搭載型電源システムに接続され得るかをチェックすることを、可能にする。好ましくは、識別信号は、特に信頼性に関して有利であるデジタル信号である。
【００８４】
最も簡単なケースで、識別信号はモジュールの識別を可能にする。それによって、必要であれば制御デバイスに提供された適切なメモリユニットを走査した後に、モジュールが電気車両に接続され得るか、またはモジュールが搭載型電源システム、したがって車両と互換性があるかを検証できる。したがって、識別信号は、たとえばアクセスまたはＰＩＮコード、シリアルナンバー、および／またはモデルＩＤ、必要であれば製造ＩＤなどの識別パラメータに対応できる。代替的または追加的に、識別信号は、たとえば「エネルギー源」もしくは「エネルギードレイン」、または「バッテリ」、あるいは「充電デバイス」もしくは「ソーラーパネル」などの、電気構成要素の機能に関する機能ＩＤに対応できる。
【００８５】
少なくとも１つの互換性パラメータは、たとえば１つまたは複数の基準値および／または１つまたは複数の閾値を備えることができる。もちろん、制御デバイスはいくつかの互換性パラメータを比較するように形成され得る。少なくとも１つの互換性パラメータは、制御デバイスにあらかじめ設定されるか、または好ましくは、制御デバイスによってメモリユニットから得られる。代替的または追加的に、搭載型電源システムの、たとえば電圧または電流の流れなどの電気量を計測し、それから１つまたは複数の互換性パラメータを検出するために、計測ユニットが制御ユニットに接続され得る。この接続において、計測ユニットは、たとえばＮＦＣデバイスの１つを介して読取られてよい。
【００８６】
上記ですでに述べたように、一実施形態によれば、互換性チェックを実行した後に、たとえば識別信号が互換性パラメータに対応する場合に、制御デバイスは第２の起動信号を少なくとも１つのスイッチユニットに送り、電気装置を搭載型電源システムに接続する。
【００８７】
スイッチユニットは、モジュールの電気装置の切り替え可能で分離可能な接続を、搭載型電源システムに提供する。一般に、スイッチユニットは、制御デバイスによってスイッチユニットが起動される前に、したがって接続要素をインターフェースに接続するときと、制御デバイスによってスイッチユニットを起動するときとの間の期間においても、電気装置が搭載型電源システムから安全に接続解除されるように、形成されるべきである。
【００８８】
したがってこの設計は、互換性チェックの前に、モジュールの電気装置を、搭載型電源システムから安全にガルバニック接続解除することを実現する。識別信号が互換性パラメータに対応する場合、上述した、第１の起動信号を送ることによるインターフェースと接続要素とのロックは、たとえば初めに実行され、次に搭載型電源システムとモジュールの電気装置との電気的接続が確立される。その結果、搭載型電源システムとモジュールの電気装置との間の電気的接続が確立される前に、まず正しい接続を確保し、かつ車両でモジュールをロックすることによって、操作の安全性はさらに向上する。
【００８９】
したがって好ましくは、制御デバイスは初めに第１の起動信号をロック駆動部に送り、次に第２の起動信号をスイッチユニットに送るように形成される。
【００９０】
スイッチユニットの操作のため、スイッチユニットは第２の起動信号を受け取るために、制御デバイスに好適に接続される。それによって、直接接続とは別に、たとえばＮＦＣデバイスまたはモジュール制御部のような車両の別の構成要素またはモジュールを介する、間接的接続もまた可能である。
【００９１】
スイッチユニットは、制御デバイスによる起動前に、電気装置と搭載型電源システムとの間に大きい電流の流れがないことを確保する限りは、電気装置と搭載型電源システムとの間の接続の、単極切換え用または多重極切換え用に形成され得る。好ましくは、スイッチユニットは、電気装置と搭載型電源システムとの間の接続の全極切換え用に形成される。これは操作の安全性をさらに有利に向上させる。スイッチユニットは、たとえばリレーまたは接触器のように別個で形成され得るが、たとえばＭＯＳＦＥＴのように一体化された回路としても形成され得る。
【００９２】
この文脈において、スイッチユニットは１つまたは複数のパーツに形成でき、一般に車両に配置される。これは、モジュールの重さおよび全体サイズに関して有利である。しかし、好ましくは、スイッチユニットは、少なくとも１つのモジュール内に提供される。これにより、搭載型電源システムは、別のインターフェースを追加する簡単な方法で、バスシステム同様に拡張され得る。複数のモジュールの場合、もちろん各モジュールは適切なスイッチユニットを備えるべきである。
【００９３】
好ましくは、スイッチユニットは接続要素と一体化して形成され、それによって、特にコンパクトな設計が実現される。特に好ましくは、モジュール制御部は接続要素と一体化して形成され、特にスイッチユニットと一体化して形成される。有利には、たとえばＬＥＤなどの光学インジケータが、接続状態を表示するためにスイッチユニットに接続される。
【００９４】
本発明の好ましい実施形態によれば、制御デバイスは、識別信号からの少なくとも１つの電気装置の電気動作パラメータを検出するよう、および、その動作パラメータを、搭載型電源システムの少なくとも１つの電気互換性パラメータと比較するように、設計され得る。
【００９５】
このため、接続されるシステムの電気特性に基づく有利な互換性チェックが可能となり、これはシステムの安全性をさらに向上させる。電気装置の電気動作パラメータおよび搭載型電源システムの電気互換性パラメータは、この文脈において、たとえば電圧、電流、電力、および／またはバッテリ容量などのように、比較に好適な任意の電気量または範囲であってよい。
【００９６】
もちろん、電気装置のいくつかの電気動作パラメータを、対応する互換性パラメータと比較することが提供されてよい。
【００９７】
モジュール制御部は、たとえば少なくとも１つの電気動作パラメータをモジュール側のメモリから検索するよう、またその後対応する識別信号を車両の制御ユニットに送るように形成され得る。これは、モジュールの電気装置の動作範囲、たとえば電気装置の適用可能な電圧範囲および／または最大適用可能電流に、電気動作パラメータが対応する場合に特に有利である。
【００９８】
代替的または追加的に、モジュール制御部は、計測によって電気動作パラメータを検出するため、各々少なくとも１つの計測ユニットを備えることができる。そのため電圧源の場合、このようなバッテリまたは充電デバイスのように、現在の電圧を判断して、対応する識別信号を制御デバイスに送ることが可能となる。
【００９９】
同様に、上記で説明されたように制御デバイスは、車両に提供されたメモリユニットまたは計測ユニットから、搭載型電源システムの少なくとも１つの電気互換性パラメータを判断することができる。
【０１００】
特に好ましくは、モジュール制御部は、電気装置の電圧を計測するために、少なくとも１つの計測ユニットを備え、同様に制御デバイスは、搭載型電源システムの電圧を計測するために、車両側に計測ユニットを備える。有利には、モジュール制御部は、搭載型電源システムがインターフェースの１つと接続した後に電圧を示すか否か判断するために、第２の計測ユニットを備えることができる。
【０１０１】
好ましくは、モジュール制御部は、少なくとも電気装置の電圧に対応する識別信号を送信する。制御デバイスは電気装置の電圧を識別信号から検出し、電気装置の電圧を搭載型電源システムの電圧と比較する。この場合制御デバイスは、２つの電圧が互いに実質的に相違のない場合に起動信号を送る。すなわち、好ましくは±０．５Ｖ以下、特に±０．１５Ｖ以下、特に好ましくは０．０５Ｖ以下の相違である。プラグ接続が、モジュールの電気装置のガルバニック接続に、車両の搭載型電源システムのいくつかの電圧レベルを提供するよう構成される場合、別の代替的または追加的な実施形態により、制御デバイスは上述のように１つの電圧レベルを搭載型電源システムに接続するように構成されてよい。この１つの電圧レベルは、搭載型電源システムの電圧に準拠する（実電圧および／または公称電圧）。この自由な選択は、プラグ接続の順応性のある使用を実現する。
【０１０２】
もちろん、適用によって、識別信号が複数動作パラメータおよび／または識別パラメータに対応することを排除せず、制御デバイスがこれらの動作パラメータおよび／または識別パラメータを比較するための互換性パラメータに対応して形成されることを排除しない。
【０１０３】
前述ですでに説明したように、本発明による電気車両およびモジュールはプラグイン接続によって接続可能である。この文脈において、プラグイン接続およびプラグインコネクタは、分離可能な構成要素を意味するものと理解されており、対応する構成要素に接続して、導線に基づくガルバニック接続を、搭載型電源システムと電気装置との間に提供する。このガルバニック接続は分離可能である。
【０１０４】
プラグインコネクタは好ましくは、車両の搭載型電源システムとモジュールの電気装置との間の安全な接続が可能な方法で、形成されるべきである。特にプラグインコネクタは、それぞれの電気装置の、特に電流と電圧に関する電気要件に適合されるべきである。有利には、プラグインコネクタは、１０Ｖ〜２００Ｖ、特に１２Ｖ〜１６Ｖ（ピーク電圧）の電圧で、少なくとも３Ａ、特に少なくとも５Ａ、およびそれぞれ少なくとも６０Ａ〜１Ａの電流用に設計される。
【０１０５】
従来のプラグインコネクタおよびプラグイン接続のそれぞれは、たとえばプラグ用のソケットとして設計されたレセプタクルである。この文脈において、接続要素またはインターフェースを、レセプタクルまたはプラグとして設計することが可能である。有利には、特に維持が容易で手入れがしやすいため、モジュール側の接続要素はレセプタクルとして設計される。この場合、インターフェースはレセプタクルに対応するプラグとして形成され得る。
【０１０６】
好ましくは、プラグイン接続は少なくとも２つの電気接点を備え、それによって搭載型電源システムは電気装置に接続され得る。特に好ましくは、プラグイン接続は、たとえば搭載型電源システムと電気装置との間で、＋６０Ｖ、−１６Ｖ、および接地接続の、３つの電気接点を備えている。上述のように、たとえばＣＡＮバスシステムのような、場合に応じて、補助的な搭載型電源システムのような、通信信号の送信のためのモジュールへのいかなる接点も必要ではない。
【０１０７】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、インターフェースと電気車両との間、および／または接続要素とモジュールとの間に、可撓性の接続手段が配置される。これによって、車両システムの操作性はより簡単に、モジュールの車両への接続はより容易になる。
【０１０８】
この文脈において、接続手段は１つまたは複数のパーツに形成され得る。好ましくは、接続手段は管状またはケーブル状に構築され、搭載型電源システムをモジュールの電気装置に接続するための適切な導線以外に、たとえば金属製の外装またはスチールロープのような、機械的応力に抵抗する材料で作られた保持要素を備えている。好ましくは、保持要素は、インターフェースおよび接続要素それぞれと一体化して提供される。保持要素は、構成要素が破壊されることなく互いから分離できる方法で、インターフェースおよび接続要素のそれぞれに接着されてよい。
【０１０９】
可撓性の接続手段の使用によって、モジュールと電気車両との強化された接続の任意選択が、車両ユーザにもたらされる。たとえば、自転車は充電ステーションで間隔をあけて駐輪され、この充電ステーションに接続され、かつロックされ得る。たとえば、モジュールを車両に接続し、かつロックすることも可能であるが、これによってモジュールを、たとえば車両のハンドルバーに柔軟に位置付けられ得る。さらに、たとえば接続手段を有する車両は、自転車置台などの対象物に特に簡単に装備され、追加的にはモジュールに接続され得る。
【０１１０】
特に好ましい実施形態として、インターフェースのためのロック手段を有する追加のレセプタクルが車両に存在し、その結果、インターフェースを有する可撓性の接続手段がレセプタクルに挿入され、かつロックされ得る。これによって、可撓性の接続手段を有するインターフェースの使用も、「ケーブルロック」として可能となる。
【０１１１】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、第１および第２のロック手段はロックボルトによって形成される。ボルトの正確な設計は用途によって選択されるべきで、たとえばボルトは円筒形あるいは球形に形成されてもよい。ボルトは、たとえば１つまたは複数の溝のような、追加の窪み、または突起を備えることができる。ロックボルトは特に製造しやすく、維持が容易で、直線的に移動可能なロック手段の好ましい実施形態と特に組み合わせやすい。好ましくは、他のロック手段のそれぞれは、ロックボルトのレセプタクルのように形成され、その結果、実際には車両に接続されたモジュールがないとき、モジュールと車両との安全な接続か可能となる。
【０１１２】
別の好ましい実施形態によれば、インターフェースと接続要素を互いに所定の位置に固定、および概略の位置付けをするために、磁気式の固定が提供される。磁気式の固定は、接続要素および／またはインターフェースの両方に配置され得る。この固定は、インターフェースおよび接続要素の互いの相関関係の正しい位置付けを可能にし、故障のない正確なロックを可能にする。さらに、これによって接続要素は、ロック解除した後でもインターフェースに留まる。そのため、接続要素がたとえば可撓性の接続手段によって形成される場合、制御不能に位置を離れることなく、偶然の損傷を受けることもない。
【０１１３】
有利には、電気車両は２つ以上のモジュールを接続するよう形成される。ここでは特に、互換性チェックによって明確な利点がもたらされる。もちろん、電気車両は好ましくは２つ以上のインターフェースを備えるべきである。
【０１１４】
この場合、スイッチユニットは、２つ以上のモジュールの搭載型電源システムとの接続を分離するために形成され得る。そのため、非互換性である場合、対応するモジュールは実際には搭載型電源システムに接続されないが、他のモジュールの接続は可能である。
【０１１５】
代替的または追加的に、制御ユニットは、２つ以上のモジュールを接続する場合に、互換性チェックに加えて、好ましくは優先度制御を備えることができ、制御ユニットは、それぞれのモジュールが搭載型電源システムに接続され得るかを優先度に基づいて判断する。この目的で、制御ユニットは、識別信号を１つまたは複数の優先度パラメータと比較するよう、好ましく適合され得る。その結果、識別信号が少なくとも１つの優先度パラメータに対応する場合、起動信号のみがスイッチユニットに送られる。
【０１１６】
たとえば複数のバッテリモジュールを接続する場合、電気駆動ユニットの現在の電力要件に基づいて、優先度を付けることが考えられる。同様に、モジュールタイプに基づいて優先度付けを実現することが可能である。その結果たとえば、まずソーラーパネルのエネルギーが駆動に使用され、ソーラーパネルが十分な電力を供給しないときのみ、バッテリモジュールが接続される。もちろんそれに関わらず、接続されていないモジュールは車両にロックされ得る。
【０１１７】
さらに電気車両は、搭載型電源システムから独立して制御デバイスを少なくとも１つのインターフェースに接続する、通信ネットワークを備えることができる。通信ネットワークは、モジュールが車両のインターフェースに接続された後に、少なくとも識別信号をモジュール制御部から送信するために使用される。もちろん、通信ネットワークは、たとえばロック駆動部、スイッチユニット、計器盤、操作デバイス、および／またはモータ制御部などの車両の他の構成要素またはモジュールを接続するよう形成され得る。通信ネットワークは、たとえばこの文脈において、電気信号ラインおよび／またはワイヤレス通信ラインを備えてよく、好ましくは、通信ネットワークは光学ネットワーク、すなわち光学信号ラインおよび送信機／受信機装置にしたがって形成された通信ネットワークである。このような場合、インターフェースおよび接続要素は光学発信機／受信機装置を備え、それらは少なくとも関連するＮＦＣデバイスに接続される。好ましくは、通信ネットワークは、適切なプロトコルを有するバスシステムとして形成され、特に好ましくは、通信ネットワークはＣＡＮバスシステム（ＣＡＮハイ、ＣＡＮロー）である。特に好ましくは、制御ユニットおよびモジュール制御部は、ＣＡＮｏｐｅｎプロトコルを介した通信のために形成される。この場合、ＮＦＣデバイスはＣＡＮ信号（ハイ／ロー）を近距離無線通信に好適なプロトコルに変換し、次にそれに応じて、受信機側でＣＡＮ信号（ハイ／ロー）に変換する。
【０１１８】
本発明の別の態様によれば、電気車両をモジュールに接続する方法が提供される。
【０１１９】
これに関して、電気車両は、電気車両の電気駆動ユニットのエネルギー供給のための搭載型電源システム、モジュールと接続するために搭載型電源システムに接続されたインターフェース、およびモジュールと通信するための制御ユニットを備えている。
【０１２０】
モジュールは、搭載型電源システムに接続するための電気装置、電気車両のインターフェースと分離可能に接続できる接続要素、および電気車両の制御デバイスと通信するためのモジュール制御部を備えている。
【０１２１】
この態様によれば、インターフェースと接続要素は互いにワイヤレス近距離通信に好適であり、それによって、インターフェースと接続要素とを接続した後で、モジュール制御部と電気車両の制御デバイスは互いに、インターフェースと接続要素とを介してワイヤレスで通信する。
【０１２２】
本態様による方法の中で、特に接続要素がインターフェースと接続している間に、識別信号が制御デバイスに送られてよく、識別信号は制御デバイスを介して受け取られてよい。識別信号は少なくとも１つの類似性パラメータと比較されてよく、識別信号が類似性パラメータに準拠する場合は、前述のインターロックおよび／または切換えのような、以下の方法工程が実行されてよい。方法の中で、特に第１および第２のロック手段は、自由位置からロック位置に移動されて、インターフェースで接続要素をロックする。
【０１２３】
個々の構成要素の設計および可能な実施形態に関して、モジュラ車両システムの前述の記載が参照される。
【０１２４】
上記で説明した、電気車両とモジュールとの間の近距離無線通信は、モジュラ充電システムの文脈においても、有利に使用され得る。したがって発明の別の態様は、充電ユニットおよび少なくとも１つのモジュールを有するモジュラ充電システムに関する。
【０１２５】
充電ユニットは、充電ラインと、少なくとも１つの充電式モジュールと接続するために充電ラインと接続された、１つまたは複数のインターフェースとを備えている。さらに、制御デバイスがモジュールと通信するために提供される。
【０１２６】
少なくとも１つの充電式モジュールは、インターフェースと分離可能に接続できる接続要素と、充電ラインと接続するための電気装置とを備えてよい。さらに、モジュールは制御デバイスと通信するためのモジュール制御部を備えてよい。
【０１２７】
これに関して、モジュールの電気装置を充電ラインに接続するために、充電ユニットのインターフェースはモジュールの接続要素と分離可能に接続できてよい。さらに、インターフェースは第１のＮＦＣユニットを備えてよく、接続要素は第２のＮＦＣユニットを備えてよく、これらは、（データ通信のために）充電ユニットの制御デバイスをモジュール制御部に接続するよう、互いの近距離無線通信のために構成されている。
【０１２８】
したがって、本態様による実施形態は、本発明による近距離無線通信によって充電式モジュールを充電ユニットに接続するとき、操作の安全性を有利に向上させることもできる。
【０１２９】
電気装置は好ましくは電気エネルギーの貯蔵部を備え、特に好ましくは、たとえば１つまたは複数のアキュムレータのようなバッテリ装置を備えている。したがって好ましくは、充電式モジュールはバッテリモジュールである。
【０１３０】
充電ユニットは、好ましくは電力グリッドに、たとえば２２０Ｖまたは１１０Ｖの電力グリッドに接続するよう構成される。好ましくは、充電ユニットは、電力グリッドを充電ラインに接続する電源ユニットを備え、必要であれば、電流および／または電圧に適合するよう、かつ電流および／または電圧を監視するように設計される。この文脈における充電ラインは、場合に応じて、いくつかの電圧レベル（６０Ｖ、１６Ｖ、１８０Ｖのピーク電圧）および適切な別個の管を有し、上記に記載された搭載型電源システムにしたがって、さらに形成され得る。たとえば５Ａ、１５Ａ、３０Ａ、４０Ａ、６０Ａという異なるクラスの性能のための、適切な実施形態が提供されることが可能である。
【０１３１】
充電ユニットおよび充電式モジュールの個々の構成要素の構成に関して、モジュラ車両システムの前述の記載に対して参照され、充電ユニットの構成要素の構成は、車両のそれぞれの構成要素に対応する。
【０１３２】
本発明は、実施形態に基づいて以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】電気車両における電気システムの実施形態の概略図である。
【図２】モジュールの実施形態の概略図である。
【図３】図２のモジュールの接続要素の詳細図である。
【図４】図２の接続されたモジュールを有する、図１の電気システムの実施形態を示す図である。
【図５】モジュールが電気車両に接続されたときの通信の実施形態を示す概略フローチャートである。
【図６】接続要素およびインターフェースの例示的な実施形態を、概略の回路図と共に示す斜視図である。
【図７】図６のインターフェースの例示的な実施形態を、概略の回路図と共に示す部分斜視図である。
【図８】図６の接続要素の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３４】
図１は、全部で３つの搭載型ネットワークシステムすなわち搭載型電源システム３と、ＣＡＮバスシステム４と、補助的な搭載型電源システム５とを有する、本発明による車両２の電気システム１を示す。搭載型電源システム３は、車両２の電気駆動ユニット６の電気エネルギー供給のために主に使用されている。搭載型電源システム３は、いくつかの電圧レベル、すなわち概ね２０Ａ〜１Ａの電流に対して、＋６０Ｖ  ＤＣおよび−１６Ｖ  ＤＣのピーク電圧、ならびに＋４８Ｖ  ＤＣおよび９６Ｖ  ＤＣそれぞれの公称電圧を有する直流システムとして設計される。搭載型電源システム３は、車両内部の充電式バッテリ７によって電気エネルギーが供給される。公称電圧が逸脱しても、以下において、搭載型電源システム３の単一電圧レベルが前述のピーク電圧を参照して指定される。
【０１３５】
補助的な搭載型電源システム５は、動作電圧が±１２Ｖの直流用に設計され、たとえば操作ユニット８および制御デバイス９のような他の車両構成要素のための電気エネルギー供給のために使用されている。この文脈において、補助的な搭載型電源システム５には、バッテリ７および中間６０Ｖ／１２Ｖコンバータ１０によって電気エネルギーが供給されている。
【０１３６】
ＣＡＮバスシステム４は、以下で記載されるように、車両構成要素の制御および通信のために使用されている。ＣＡＮバスシステム４は、本ケースでは電気信号ラインで形成されており、通信プロトコルは、仕様書ＣｉＡ４５４（ＬＥＶ）にしたがって「ＣＡＮ−ｏｐｅｎ」プロトコルに対応している。
【０１３７】
本実施形態によれば、搭載型電源システム３は３つの導線、すなわち＋６０Ｖ  ＤＣ、−１６Ｖ  ＤＣ、および接地を備えている。補助的な搭載型電源システム５は全部で２つの導線、すなわち＋１２Ｖ  ＤＣおよび接地を備え、一方でＣＡＮバスシステム４は、ＣＡＮハイおよびＣＡＮローの導線を撓えている。明確にするために、前述のネットワークの個々の導線は図１および図２には示されていない。
【０１３８】
電気駆動ユニット６は電気モータ１１を備え、電気モータ１１はモータ制御部１２によって搭載型電源システム３に接続されている。モータ制御部１２は、制御命令を受け取るためのＣＡＮバス４にさらに接続され、駆動力の制御を可能にするために、パルス幅変調（ＰＭＷ）によって搭載型電源システム３からモータへ供給される電圧を調整する。
【０１３９】
電気車両を制御するために、すでに述べた中央制御デバイス９が提供される。それに応じて中央制御デバイス９はＣＡＮバス４に接続され、さらに補助的な搭載型電源システム５に電圧を供給する。制御デバイス９は、接続された可変メモリユニット１３に記憶されたプログラムによって制御される、マイクロプロセッサ制御である。この文脈において、制御ユニット９は、たとえば、操作ユニット８を介して入力された車両ユーザの制御命令にしたがった駆動操作のための、モータ制御部１２を制御するために使用されている。
【０１４０】
制御デバイス９はさらに搭載型電源システム３を監視し、この目的のために計測ユニット１４に接続されている。計測ユニット１４は、搭載型電源システムの電圧および電流を検出して、対応するデジタル計測値を制御デバイス９に提供する。メモリユニット１３はデータベースに互換性パラメータを備えており、それは以下で詳述される。
【０１４１】
電気車両２の電気システム１は、２つのインターフェース１５をさらに備えており、それらは対応するモジュール１６に接続するためのプラグインコネクタとして形成され、それに応じて、搭載型電源システム３と、補助的な搭載型電源システム５と、通信ネットワーク４とを、インターフェース１５に接続されているモジュール１６に分離可能に接続する。
【０１４２】
電気車両２の電気システム１、特に搭載型システム３、４、および５は、破線によって示されるように、他のアセンブリパーツおよび構成要素をもちろん備えることができ、または接続することができる。
【０１４３】
インターフェース１５に接続するために提供されるモジュール１６の実施形態が、図２の概略図に示される。モジュール１６は、本ケースではインターフェース１５の１つと係合するためのソケットの形態の接続要素１７を含んでいる。
【０１４４】
モジュール１６は、電気装置すなわち６０Ｖバッテリ１８をさらに備える。６０Ｖバッテリ１８は、電気エネルギーを搭載型電源システム３に供給するために、供給ライン１９によって接続要素１７に接続されている。代替的に、モジュール１６は特に充電柱または充電デバイス、すなわち適切な電源ユニットで形成され得る。
【０１４５】
インターフェース１５および接続要素１７は、プラグコネクタと機械的に合致するように提供される。特に接続要素１７は、ロックのためのインターフェース１５に設置されたフック（図２には示されず）に係合する電動駆動バー（図２には示されず）を備えることができる。
【０１４６】
接続要素１７の概略図が図３に示される。図３からわかるように、接続要素１７は全部で３つの接触要素３０を備え、モジュール１６をガルバニックに搭載型電源システム３に接続する（＋６０Ｖ  ＤＣ、−１２０Ｖ  ＤＣ、ＧＮＤ）。
【０１４７】
接続要素１７は、一体型の第１のスイッチユニット２０を備え、それによって＋６０Ｖ  ＤＣ供給ライン１９、したがってバッテリ１８と搭載型電源システム３との接続が制御され得る。第２のスイッチユニット２１は、補助的な搭載型電源システム３の−１２０Ｖ  ＤＣ導線を、切り替え可能にモジュール１６と接続するよう提供される。示されるように、この６０Ｖバッテリ１８との接続は、このバッテリモジュール１６では使用されていないが、「充電モジュール」の場合では、たとえば車両バッテリ７の急速充電のための好適な電源ユニットとともに使用され得る。接地線（ＧＮＤ）は接続されていない。
【０１４８】
スイッチユニット２０および２１は、本ケースではＭＯＳＦＥＴスイッチで形成され、ワイヤレス近距離接続を介してＣＡＮバスシステム４に接続されているマイクロプロセッサモジュール制御部２３によって制御されている。この目的のため、第２のＮＦＣユニット１０４がモジュール部に提供されており、１３．５６ＭＨｚのＩＳＯ１４４４３にしたがった近距離無線接続を介して、車両側（図３には示されず）の第１のＮＦＣユニット４３と接触している。
【０１４９】
車両側のＮＦＣユニット４３は、以下で詳細が説明されるインターフェース１５と一体化されて実現される。ＮＦＣユニット４３、１０４は、エネルギーを送る、すなわち補助的な搭載型電源システム５をモジュール１６およびモジュール側の補助的モジュールシステム（図３には示されず）それぞれと接続するよう、かつ、モジュール制御部２３および電気モータ１１４（やはり図３には示されず）に約２０Ｗのエネルギーを供給するよう、さらに構成される。
【０１５０】
したがってインターフェース１５および接続要素１７は、モジュール１６の搭載型電源システム３とのガルバニック（導電性）接続を提供し、一方でＣＡＮバスシステム４および補助的な搭載型電源システム５は、モジュール１６およびモジュール制御部２３からガルバニックに分離されている。
【０１５１】
供給ライン１９の電圧、したがってバッテリ１８から提供された電圧を検出して、その計測値をモジュール制御部２３に提供するために、計測センサ２７が備えられる。
【０１５２】
さらに監視ユニット２８が提供され、モジュール１６と搭載型電源システム３との間の最大許容電流、ならびに最大許容電圧を監視する。それによって短絡時に、たとえばバッテリ１８を車両の電気システム１から安全に接続解除できる。この目的のため、監視ユニット２８は定期的に対応する計測値をモジュール制御部２３に送信し、それにしたがってスイッチユニット２０および２１を操作する。
【０１５３】
本実施形態において、供給ライン１９と搭載型電源システム３との間の電流１Ａを、超過させるべきではない。
【０１５４】
監視ユニット２８、スイッチユニット２０、２１、および計測センサ２７は、もちろん好適な通信ライン（図示せず）によってモジュール制御部２３に接続されており、場合に応じてそれらは一体化で提供される。
【０１５５】
加えて、前述のバー（図３には示されず）を駆動する電気モータ１１４（やはり図示せず）が提供される。電気モータ１１４はモジュール制御部２３によって起動させられ、すでに述べたように、ＮＦＣ駆動１０４によって電気エネルギーを供給される。
【０１５６】
接続されたモジュール１６を有するモジュラ車両２の電気システム１の実施形態が、図４に示される。追加のバッテリ１８の接続は、たとえば車両内部バッテリ７が使い果たされたとき、または車両の走行距離を延ばそうとするときに、必要となる場合がある。この目的のため、ユーザはモジュール１６をインターフェース１５に接続し、制御デバイス９およびモジュール制御部２３は、ＣＡＮバスシステム４および２つのＮＦＣデバイス４３、１０４を介して互換性モードで互いに通信して、一方ではモジュール１６の接続の認可をチェックし、他方でモジュール１６の互換性を、より具体的にはバッテリを搭載型電源システム３に接続してロックする前に、モジュール１６のバッテリ１８の互換性をチェックする。
【０１５７】
モジュール１６をインターフェース１５に接続する方法は、フローチャートによって個々の工程を図示した図５による実施形態を参照して以下で説明される。
【０１５８】
工程５０によれば、モジュール１６の接続要素１７は、まずユーザによってインターフェース１５の１つに接続される。スイッチユニット２０および２１は、この状態で初めに開いてるので、バッテリ１８は搭載型電源システム３に接続されていない。しかし接続要素１７は、監視ユニット２８の搭載型電源システム３との接続を提供する。
【０１５９】
監視ユニット２８は搭載型電源システム３の電圧を検出するとすぐ、モジュール制御部２３に信号を提供する。モジュール制御部２３は工程５１において、供給ライン１９の現在のバッテリ電圧に関して、計測センサ２７に問い合わせる。
【０１６０】
さらに、モジュール制御部２３は、内部メモリからの複数の識別パラメータを同時に判断し、モデルおよび製造者に関するモジュール１６を特徴づける。工程５２において、モジュール制御部２３は、２つのＮＦＣデバイス４３、１０４を介し、したがってＣＡＮバスシステム４を介して、識別信号を制御デバイス９に送る。識別信号は、本実施形態において、以下の情報を備えている。
製造ＩＤ：００５
モデルＩＤ：２３
バッテリ電圧：４９．５Ｖ
【０１６１】
この文脈において、製造ＩＤはモジュールの具体的な製造者に対応し、それによってＩＤに割り当てられる。モデルＩＤは機能性「エネルギー源−バッテリ」に対応する。
【０１６２】
制御デバイス９は、工程５３において識別信号を受け取り、メモリユニット１３に記憶されているデータベースから車両の互換性パラメータを問い合わせる。本実施形態において、データベースは以下のパラメータを備えている。
許可された製造者：００２−００８、０５７、０６２、１１８−２５５
許可されたモジュールモデル：０１４−０４２、４８、８７、２３、１４４
搭載型電源システムの最大電圧（最小電圧レベル）：６０．０Ｖ
搭載型電源システムの最小電圧（最小電圧レベル）：３０．０Ｖ
【０１６３】
制御デバイス９は工程５４で、まず識別信号に含まれたパラメータと、データベースから受け取った互換性パラメータとを比較する。前テーブルから以下のとおり、モジュール１６は一般に車両と互換性があり、接続に適切である。制御デバイス９は工程５５にしたがって、起動信号をモジュール制御部２３に送り、工程５６でロックバーの電気モータ１１４を起動して、モジュール１６を車両にロックする。それに応じて、制御デバイス９は工程５７で、計測デバイス１４に搭載型電源システム３の現在の電圧に関して問い合わせる。
【０１６４】
車両は車両内部バッテリ７も備えており、そのためバッテリ１８の電圧が、バッテリ７の電圧から逸脱するのはごくわずかとするべきなので、工程５７における計測デバイス１４の問い合わせは必要である。本実施形態において、搭載型電源システム３の電圧は４９．５Ｖである。
【０１６５】
制御デバイス９は、この値を工程５８における識別信号からのバッテリ電圧と比較して、モジュール１６のバッテリ電圧が搭載型電源システム３の電圧から±０．０５Ｖを超えて逸脱していないかをチェックする。
【０１６６】
本実施形態におけるケースのように、制御デバイス９は工程５９において第２の起動信号をスイッチユニット２０および２１に送り、モジュール制御部２３に接続する。それに対して、供給ライン１９したがってバッテリ１８は搭載型電源システム３に接続される。互換性チェックおよび「互換モード」はそれぞれ、工程６０で終了する。
【０１６７】
成功した接続は、接続要素１７に配置された、たとえばＬＥＤのような緑色のインジケータランプ（図８参照）によってユーザに示される。または、接続要素１７の赤色インジケータランプ（図８参照）が、互換性がないため、モジュール１６が車両に接続できないことを示す。この場合、ロックバーの電気モータ１１４（両方とも図示せず）は再び起動されて、モジュール１６をインターフェース１５からロック解除する。
【０１６８】
操作中、監視ユニット２８はアクティブのままである。電流および電圧の所定の最大値を超過する場合、監視ユニット２８は信号をモジュール制御部２３に送り、それによってスイッチユニット２０は、バッテリ１８と車両の電気システム１との間の接続を解除して損傷を防ぐ。
【０１６９】
もちろん本発明は、モジュール１６が車両２と接続しているという適用に限定されない。充電ステーションまたは充電ユニットなどの第１のモジュールの接続、および充電式バッテリを有する充電式モジュールなどの第２のモジュールの接続もまた考えられる。
【０１７０】
図６は、車両側のインターフェース１５の別の実施形態を、対応するモジュール側の接続要素１７とともに示している。本実施形態において、モジュール１６はグリッド接続（図示せず）を有する充電モジュールである。充電モジュールは電源（やはり図示せず）を備え、複数の電圧、すなわち一方は搭載型電源システム３に接続する−１２０Ｖ  ＤＣ、＋６０Ｖ  ＤＣを、および、補助的な搭載型電源システム５とワイヤレス接続する＋１２Ｖ  ＤＣを提供する。モジュール側の＋１２Ｖ  ＤＣラインは、以下で「補助的モジュールネット」（モジュール補助電源）とも称される。
【０１７１】
示されるように、接続要素１７は、モジュール１６と搭載型電源システム３との間の接続のための、３つの接触ピン１０１、１０２、１０３を備えている。それらはソケットハウジング１００の中に断路器として提供される。上記ですでに説明されたＮＦＣユニット１０４は、ソケットハウジング１００の下部に隠されて提供され、図８を参照して以下で詳細に説明される。
【０１７２】
図６の下部の概略回路図に示されるように、プラグ１５およびソケット１７が互いに接続される場合、接触ピン１０１、１０２、１０３は、対応する車両側インターフェース１５のプラグイン接触部４６、４７、４８を介して、モジュール１６を車両１の搭載型電源システム３に接続する。インターフェース１５と接続要素１７との接続は、導電性すなわちガルバニックである。図３の実施形態を参照して上記で説明したように、−１２０Ｖ  ＤＣ接続は、それぞれの適用にしたがって任意選択である。ＣＡＮバスシステム４および補助的な搭載型電源システム５の接続は、他方でワイヤレスであり、したがってモジュール１６からガルバニックに分離されている。したがって、特に接触の問題が、これらのネットワークの小さい電流によって回避される。
【０１７３】
図３の実施形態に応じて、接続要素１７は、モジュール制御部２３、第２のＮＦＣユニット１０４、およびインターロック（図示せず）の電気モータ１１４をさらに備え、それらは電子ユニット１０５を形成する。ＮＦＣユニット１０４は、モジュール制御部２３によって通信のために制御される。図３を参照して上記で説明した計測センサ２７、監視ユニット２８、ならびにスイッチユニット２０および２１は、明瞭にするために図６〜図８には示さないが、それらは電子ユニット１０５の一部を形成し得る。代替的に、これらの構成要素はモジュール１６の接続要素１７の外部に提供され得る。示されるモジュール側の−１２０Ｖ  ＤＣライン、＋６０Ｖ  ＤＣライン、および＋１２Ｖ  ＤＣラインは、前述のように電源（図示せず）と接続され、モジュール側のＣＡＮロー１０６ラインおよびＣＡＮハイ１０７ラインは、充電プロセスの課金のため、または分析情報もしくは使用情報をそれぞれ集めるために、車両２と中央データ獲得デバイス（図示せず）とを接続する役目を担う。しかしながら、ＣＡＮバスライン１０６、１０７は任意選択である。
【０１７４】
インターフェース１５の部分的斜視図が、概略回路図とともに図７に示されている。明瞭にするために、インターフェース１５の電気プラグイン接触部４６、４７、４８は図７には示されない。
【０１７５】
図７に示されるインターフェース１５は、ロック可能プラグとして形成されている。インターフェース１５は、図では明瞭にするために透明で示されるハウジング３３を備え、その中で、たとえば好ましくは５ｍｍ厚のスチールケーブルの形態の可撓性の接続手段３４が終端する。可撓性の接続手段３４は、ロック要素３５で取付けられる。ロック要素３５は、閉じられた外周のスチール製の突出物のように形成され、接続手段３４の反対側にある、インターフェース１５の側のハウジング３３から部分的に突出する。そのためハウジング３３の外側で実質上Ｃ型の閉じられた突出物が形成され、それはプラグの方向に対して垂直の開口３６を呈する。
【０１７６】
接続手段３４と平行に、ＣＡＮバスシステム４および補助的な搭載型電源システム５（導線断面ＡＷＧ２４、総ケーブル１２ｍｍ）のラインが延びている。これらはハウジング３３内で別の電子ユニット４１と接続されており、電子ユニットは、ＮＦＣコイル４５を有する第１のＮＦＣユニット４３と、マイクロプロセッサ４２（両方とも図７の下部には示されず）を備えている。ここではマイクロプロセッサ４２は、ＮＦＣユニット４３、およびインターフェースに提供された別の最終的な計測ユニットを制御する。
【０１７７】
ＮＦＣコイル４５は、ワイヤレス通信ならびに電気エネルギーの送電のために役立ち、特に補助的な搭載型電源システム５を、補助的なモジュールネット、すなわち少なくとも充電モジュールの電源と接続するのに役立つ。ＮＦＣコイル４５は、そのコイル軸が接続方向に対して垂直に提供されるよう、設置される。
【０１７８】
ここでは図示しない搭載型電源システム３への接続もまた、もちろん接続手段３４と平行に延びる。
【０１７９】
図８は前述の接続要素１７の詳細を、前述のインターフェース１５とともに分解図で示している。すでに説明したように、接続要素１７は、ハウジング１００、たとえば６ｍｍピンの形状の接触ピン１０１、１０２、１０３、第２のＮＦＣユニット１０４、ならびにロック要素１０５を備えている。
【０１８０】
ＮＦＣユニット１０４は、プラグ方向に平行、したがってインターフェース１５の電子ユニット４１に平行に整合されており、このときインターフェース１５はプラグインされている。ＮＦＣユニット１０４は、図示されないＮＦＣコイルを備え、そのコイル軸は前述のケースでは、インターフェース１５のＮＦＣコイル４５のコイル軸と平行であり、最適のケースはこれに一致している。ＮＦＣユニット１０４の前側に設置されたＬＥＤは、すでに説明したように、現在の接続状態を示す。
【０１８１】
インターフェース１５がプラグインされる場合、接触ピン１０１、１０２、１０３はハウジング１００に受け入れられ、対応するプラグイン接触部４６、４７、４８と接触する。たとえば車両バッテリ７を充電するために、接触ピン１０１、１０２、１０３および関連したプラグイン接触部４６、４７、４８を通じて、搭載型電源システム３へ、または搭載型電源システム３からエネルギーが送られる。図８に示されるように、ＣＡＮバスシステム４および補助的な搭載型電源システム５の導線のように、搭載型電源システム３の導線はもちろんより大きい断面を有する。
【０１８２】
接続要素１７のロック要素１０５は、ロックモータ１１４を使用して回転させて位置決めが可能なロックバー要素１０７を備えている。ロックバー要素１０７は、インターフェース１５のロック要素３５と協働するよう提供され、ロックカム１０８を備えている。対応する半径方向位置にあるロックカム１０８は、ロック要素３５の中で突出物３０の開口３６とインターロックし、インターフェース１５をロックして、接続要素１７にプラグインする。
【０１８３】
あらかじめ説明された実施形態は、多くの変更および追加を可能にする。たとえば、以下が考えられる。
−  制御ユニット９は、操作ユニット８および／またはモータ制御部１２と一体化で形成される。
−  スイッチユニット２０、２１は車両側、または充電ユニット側に形成される。
−  スイッチユニット２０、２１は、インターフェース１５と一体化で形成される。
−  スイッチユニット２０、２１はモジュール１６に配置される。
−  １つのみのインターフェース１５または２つを超えるインターフェース１５が、車両の電気システム１または充電ユニットの、対応するモジュール１６と接続するよう配置される。
−  車両内部バッテリ７は、接続要素１７によってインターフェース１５の１つに、分離可能に接続される。
−  ＣＡＮバスシステム４は、示された電気信号ラインおよび／またはワイヤレス信号ラインに加えて、または代替として、光学信号ラインを備える。
−  インジケータランプおよびＬＥＤはそれぞれ、接続要素１７の代わりに、車両側または充電ユニットに配置される。
−  搭載型電源システム３は、１つだけの電圧レベルを備える。
−  インターフェース１５および接続要素１７は、示された３つの接触部１０１、１０２、１０３および４６、４７、４８それぞれより多く、または少なく提供される。
−  スイッチユニット２０は、供給ラインと充電ラインとを分離して切り替えるよう形成され、それらはモジュール１６と搭載型電源システム３との間に提供される。
−  制御デバイス９は、搭載型電源システム３の電圧（実電圧および／または公称電圧）に対応する１つの電圧レベルを、搭載型電源システム３に接続するよう構成される。
−  軸方向に引っ張るときに最大安全保持力を超過した場合、構成要素の損傷を回避するために、ロックの自発的なロック解除が追加的に提供される。
−  所定の破壊点がインターフェース１５および／または接続要素１７に提供され、これは所与の安全保持力を、プラグ接続の軸方向に対して直角方向に超過した場合、全ての接続を解除する。このため、車両２およびモジュール１６もまた、互いに接続解除される。
−  モジュール１６は、受動構成要素、すなわちたとえば延長ケーブルまたはジャンパケーブルとして設計され、接続要素１７の他に、別のモジュールに接続するための別のプラグインコネクタまたはインターフェース１５を備える。
【０１８４】
「備える（comprising）」および「備える（comprise）」の用語はそれぞれ、特許請求の範囲および本明細書において、別の特徴が有り得ることを排除しない。また、定冠詞の使用は複数を排除するものではない。異なる従属請求項または異なる実施形態における単一の特徴の単なる指定は、これらの特徴の組合せが、本発明の好ましい実施形態の中で使用され得ないことを示さない。反対に、いくつかの組合せが有ってよい。参照記号の使用は、限定として解釈するべきではない。
【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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【国際調査報告】
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