CN106458047A - 充电连接和相关的通信连接的建立 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于建立充电连接和相关的通信连接的方法、设备和系统。所述方法被用于在充电站（LS）和运输工具（F）之间建立充电连接（LV）和相关的通信连接（KV），其中运输工具（F）具有第一充电装置（LE1）和第一通信装置（KE1），并且所述充电站（LS）具有第二充电装置（LE2）和第二通信装置（KE2），所述方法包括：‑相对于第二充电装置（LE2）对第一充电装置（LE1）进行定位，使得能够经由充电连接（LV）传输用于对运输工具（F）的电池（BAT）进行充电的能量；‑在执行定位之后，将第二通信装置（KE2）相对于第一通信装置（KE1）定向，使得通过通信连接（KV）能够执行信息（INF）的无线交换，使得由其它通信装置（KEX）对信息（INF）的接收被阻止；‑配置第一通信装置（KE1）和第二通信装置（KE2），使得分别借助于至少一个通信单元、例如超声波传感器或者雷达传感器发出和/或接收信息（INF）。

Description

充电连接和相关的通信连接的建立

技术领域

本发明涉及用于建立充电连接和相关的通信连接的方法和设备。

背景技术

目前，用于在充电站处对电动车辆进行充电的不同概念被讨论。在此情况下，不仅具有在充电站和运输工具之间的充电连接是必要的，其中电流可以通过所述充电连接被馈入到运输工具的电池中，而且在充电过程之前、期间和之后必须在充电站和运输工具之间交换信息。所述信息例如涉及运输工具在充电站处的认证、充电过程的监控、或者还有在结束了充电过程之后所取得的电能的结算。

为了使在运输工具和充电站之间的通信变得安全，也即为了对于攻击者而言使对通信的干扰变得困难，已知通过充电电缆进行通信连接，所述充电电缆以物理方式将充电站与运输工具连接。然而在此情况下不利的是，一方面将充电电缆插接到运输工具中以及插接到充电站中是复杂的，并且另一方面电缆例如可能由于摧残而被损坏和/或被毁坏。为此，以无线的方式构成充电连接以及通信连接会是有利的，因为由此能够避免充电电缆的上述缺点。

发明内容

因此，以下发明的任务是说明方法和设备，所述方法和设备保证建立充电连接和相关的通信连接，使得避免充电连接和通信连接的联合以及因此避免对充电连接和通信连接的联合的操纵。

通过独立权利要求解决所述任务。本发明的改进方案可以由从属权利要求得知。

本发明涉及用于在充电站和运输工具之间建立充电连接和相关的通信连接的方法，其中运输工具具有第一充电装置和第一通信装置，并且充电站具有第二充电装置和第二通信装置，其特征在于，所述方法经历以下步骤：

-相对于第二充电装置对第一充电装置进行定位，使得能够经由充电连接传输用于对运输工具的电池进行充电的能量；

-在执行定位之后，将第二通信装置相对于第一通信装置定向，使得能够通过通信连接执行信息的无线交换，使得阻止由其它通信装置对信息的接收；

-配置第一通信装置和第二通信装置，使得分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收信息。

在此情况下，至少一个通信单元可以被构造为超声波单元、雷达单元、超声波传感器或者雷达传感器。

所述方法是有利的，因为运输工具的已经存在的组件、诸如超声波传感器或者雷达传感器能够被用于在运输工具和充电柱之间通信。由此，展示了成本低的解决方案。此外，可以通过第一和第二通信装置的特定的布置实现在运输工具和充电柱之间的安全通信，所述安全通信于是能够例如借助于授权和认证使能量经由充电连接的有权利的传输得到保障。此外，可以仅在建立通信连接之后才允许经由充电连接开始能量传输。

通过以下方式获得本发明的特别的优点，即至少一个通信单元以集成在运输工具的前部中、尤其在防撞器中的方式被使用。由此，在运输工具处不必要外部改建，由此所述方法可以成本低地来实施。

在本发明的一种有利的改进方案中，配置第二通信装置的至少一个通信单元的辐射特性，使得所辐射的信号射到第一通信装置的通信单元中的至少一个上。由此，通信被设计得更安全，因为通过所述改进方案，进一步使在运输工具和充电柱之间的通信的折衷变得困难。

在所述改进方案的范围内，辐射特性可以在定位之后根据以下条件中的至少一个单独地被调整：

-第一通信装置相对于第二通信装置的位置；

-运输工具的模型；

-第一通信装置的周围环境的表面状况。

由此，在建立通信连接时的安全性被进一步提高。由此，对通信连接和充电连接的攻击者而言使攻击变得困难。

在本方法的一种改进方案中，在建立通信连接之前，通过朝第一通信装置的方向引导第二通信装置来减小在第一和第二通信装置之间的间隔。所述做法也导致安全通信连接的进一步改善，因为进一步使对通信连接的干扰或者折衷变得困难。

在本发明的一种优选的改进方案中，从第一通信装置的多个通信单元中选出至少一个第一通信单元，使得至少一个第一通信单元相对于其它多个通信单元距第二通信装置具有更短的间隔。由此获得通信连接的安全性的进一步提高，因为在其中传输通信单元的波的、在运输工具和充电柱之间的空间区域进一步被限制。

此外，本发明涉及充电站的第二通信装置，所述第二通信装置用于在充电站和运输工具之间建立与充电连接相关的通信连接，其中除了第二充电装置和第二通信装置外，运输工具具有第一充电装置和第一通信装置，其特征在于以下单元：

-第一单元，用于在相对于第二充电装置对第一充电装置进行定位之后建立充电连接，使得能够经由充电连接传输用于对运输工具的电池进行充电的能量；

-第二单元，用于在执行定位之后将第二通信装置相对于第一通信装置定向，使得能够通过通信连接执行信息的无线交换，使得由其它通信装置对信息的接收得以阻止；

-第三单元，用于相对于第一通信装置配置第二通信装置，使得能够分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收信息。

在此情况下，至少一个通信单元可以被构造为超声波单元、雷达单元、超声波传感器或者雷达传感器。

此外，第二通信装置可以具有第四单元，其中能够利用所述第四单元实施和执行之前描述的方法步骤中的至少一个。

第二通信装置的优点类似于所述方法的优点。

此外，本发明也涉及运输工具的第一通信装置，所述第一通信装置用于在充电站和运输工具之间建立与充电连接相关的通信连接，其中运输工具具有第一充电装置和第一通信装置，并且充电站具有第二充电装置和第二通信装置，其特征在于以下单元：

-第五单元，用于相对于第二充电装置对第一充电装置进行定位，使得能够经由充电连接传输用于对运输工具的电池进行充电的能量；

-第六单元，用于在执行定位之后，将第一通信装置相对于第二通信装置定向，使得能够通过所述通信连接执行信息的无线交换，使得由其它通信装置对信息的接收得以阻止；

-第七单元，用于相对于第二通信装置配置第一通信装置，使得能够分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收信息。

在此情况下，至少一个通信单元可以被构造为超声波单元、雷达单元、超声波传感器或者雷达传感器。

此外，第一通信装置可以具有第八单元，其中能够利用所述第八单元实施和执行之前描述的方法步骤中的至少一个。

第一通信装置的优点类似于所述方法的优点。

最后，本发明包括具有第一通信装置和第二通信装置的系统。优点类似于所述方法的优点。

附图说明

根据图进一步阐述本发明和其变型方案。详细地：

图1a示出电动车辆朝充电站方向的驶近情形；

图1b示出充电情形，其中运输工具被定位在充电站处用以对其电池进行充电；

图2示出具有第一和第二通信装置的通信连接的结构；和

图3示出具有第一和第二通信装置的通信连接的结构的变型方案；

图4示出第一和第二通信装置的相应结构。

具有相同的功能和作用方式的元件在图中配备有同样的附图标记。

以下示例根据超声波单元或者超声波传感器展示本发明。代替超声波单元，也可以使用其它通信单元、诸如雷达单元或者雷达传感器或者以与超声波和雷达不同的频带通信的单元或者传感器。

图1a示出运输工具F朝充电站LS方向的驶近情形。运输工具F具有第一充电装置LE1，所述第一充电装置LE1用于接受电能用以对所述运输工具的电池BAT进行充电。此外，运输工具拥有第一通信装置KE1，所述第一通信装置KE1在该示例中被安置在运输工具的保险杠处。如用箭头P表明的，运输工具朝充电站方向移动。

充电站拥有第二充电装置LE2，所述第二充电装置LE2能够在成功地将第一充电装置定位在第二充电装置上方之后将电能例如以感应方式传输给第一充电装置用以对运输工具的电池进行充电。此外，充电站拥有第二通信装置KE2，以便随后也能够与运输工具的第一通信装置建立通信连接KV。

在能够构建通信连接之前，运输工具必须将其第一充电装置位置精确地定位在充电站的第二充电装置上方。只有当所述定位成功地结束之后，才能够经由通信连接建立通信。为此，在执行定位之后使第二通信装置相对于第一通信装置定向，可替代地也使第一通信装置相对于第二通信装置定向，使得通信连接被构成用于以无线的方式交换信息INF。进行所述定向，使得在建立通信连接时，信息仅能够在第一和第二通信装置之间被接收，从而其它通信装置KEX不能接收所述信息。

图2以以下形式示出第一和第二通信装置的布置，即由此通过其它通信装置对信息的接收被阻止。在本示例中，第一和第二通信装置分别具有至少一个超声波单元，所述超声波单元能够分别发送和/或接收信息。超声波单元可以被构造为超声波传感器。为了阻止通过其它通信装置对信息的窃听，第二通信装置限制至少一个超声波单元的辐射特性AC，使得所述辐射特性仅能够在第一通信装置的超声波单元的狭窄地限定的周围环境中、例如在围绕第一通信装置的5cm的半径内被接收。

为了影响信号的辐射特性，第二通信装置例如可以测量第一通信装置的位置。这例如可以通过超声波单元自身进行，因为所述信号通常在辐射出（ausstrahlen）之后能够由运输工具的表面反射，并且由此能够通过第二通信装置确定往返信号的运行时间。根据所确定的距离，可以主动地减小第一和第二通信装置之间的间隔，其方式是更靠近第一通信装置地来定位第二通信装置。这可以在图3中看出，其中第二通信装置首先被推动到位置A，并且然后在确定出第一和第二通信装置之间的距离之后例如在距第一通信装置5cm间隔的地方被推动到位置B上。

在一种可替代的或者附加的实施方式中，能够由充电站识别运输工具的模型并且因此识别第一通信装置的位置，所述位置对于运输工具的相应模型是特定的。所述识别例如可以借助于充电站中的视频摄像机和下游的模式处理装置来执行。根据所识别的模型并且因此根据第一通信装置的位置，第二通信装置的位置、例如断路特性（Abschaltcharakteristik）相对地面的间隔或者高度能够根据相应运输工具的模型被适配。

此外，能够由第二通信装置确定在第一通信装置的周围环境中的表面状况。在此情况下，例如可以借助于由第二通信装置辐射的超声波的反射特性推断出运输工具的表面状况，其中所述超声波由运输工具的表面反射。此外，也可以根据运输工具的模型确定第一通信装置的周围环境中的表面状况。按照周围环境的表面状况改变断路特性，以便避免不希望地将信息辐射到其它通信装置，例如通过减小第二通信装置与第二通信装置的间隔，或者通过由第二通信装置限定超声波的辐射角度。

当今，运输工具例如在保险杠中装备有多个超声波单元，以便例如使运输工具驾驶者在泊车时注意到运输工具之前或者之后的障碍物。为了提高在第一和第二通信装置之间通信时的安全性，可以在第一通信装置中使用多个超声波单元中的仅一个或者两个超声波单元用于交换信息。第一通信装置的所述一个超声波单元或所述多个超声波单元尤其可以是有源的，所述超声波单元距第二通信装置的至少一个超声波单元具有最短的间隔，例如选择第一通信装置的超声波单元中的两个超声波单元，其中与第一通信装置的另外的超声波单元相比，所述两个超声波单元距第二通信装置的至少一个超声波单元具有最短的间隔。

第二通信装置可以通过以下单元实现：

-第一单元E1，用于在相对于第二充电装置LE2对第一充电装置LE1进行定位之后建立充电连接LV，使得能够经由充电连接LV传输用于对运输工具F的电池BAT进行充电的能量；

-第二单元E2，用于在执行定位之后将第二通信装置KE2相对于第一通信装置KE1定向，使得能够通过通信连接KV执行信息INF的无线交换，使得由其它通信装置KEX对信息INF的接收得以阻止；

-第三单元E3，用于相对于第一通信装置KE1配置第二通信装置KE2，使得能够分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收信息INF。

此外，第二通信装置KE2可以具有第四单元E4，其中能够利用所述第四单元E4实施和执行本发明的改进方案和替代方案。

第一通信装置KE1能够通过以下单元来实施和实现：

-第五单元E5，用于相对于第二充电装置LE2对第一充电装置LE1进行定位，使得能够经由充电连接LV传输用于对运输工具F的电池BAT进行充电的能量；

-第六单元E6，用于在执行定位之后将第一通信装置KE1相对于第二通信装置KE2定向，使得能够通过通信连接KV执行信息INF的无线交换，使得由其它通信装置KEX对信息INF的接收得以阻止；

-第七单元E7，用于相对于第二通信装置KE2配置第一通信装置KE1，使得能够分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收信息INF。

此外，第一通信装置KE1可以具有第八单元E8，其中能够利用所述第八单元实施和执行本发明的改进方案和替代方案。

第一和第二通信装置的单元（参见图4）能够至少部分地以软件和/或以由软件和硬件组成的组合来实施和实现。在此，单元的以软件实现的构件能够以机器可读的代码的形式来实施，其中所述代码能够被存放在存储单元上，并且能够从那里经由连接被传输给至少一个处理器用于实施。此外，输入和/或输出单元另外可以连接到处理器上，其中处理器经由所述输入和/或输出单元、例如经由超声波传感器与通信单元交换信息。

本发明可以被使用在给运输工具、例如电动踏板车（Elektroroller）、电动汽车、电动公共汽车或者电动载重汽车以电的方式加燃料（eines elektrischen Betankens）的环境中。此外，在本发明的范围内，运输工具可以被理解为每种类型的自行移动单元、诸如自给自足地行动的吸尘器、服务机器人、小艇、船等等。

Claims (14)

1.用于在充电站（LS）和运输工具（F）之间建立充电连接（LV）和相关的通信连接（KV）的方法，其中所述运输工具（F）具有第一充电装置（LE1）和第一通信装置（KE1），并且所述充电站（LS）具有第二充电装置（LE2）和第二通信装置（KE2），其特征在于，所述方法经历以下步骤：

-相对于所述第二充电装置（LE2）对所述第一充电装置（LE1）进行定位，使得能够经由所述充电连接（LV）传输用于对所述运输工具（F）的电池（BAT）进行充电的能量；

-在执行所述定位之后，将所述第二通信装置（KE2）相对于所述第一通信装置（KE1）定向，使得能够通过所述通信连接（KV）执行信息（INF）的无线交换，使得阻止由其它通信装置（KEX）对所述信息（INF）的接收；

-配置所述第一通信装置（KE1）和所述第二通信装置（KE2），使得分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收所述信息（INF）。

2.按照权利要求1所述的方法，其中超声波单元、雷达单元、超声波传感器或者雷达传感器被用作所述至少一个通信单元。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个通信单元以集成在所述运输工具的前部（SFG）中、尤其在防撞器中的方式被使用。

4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中配置所述第二通信装置（KE2）的所述至少一个通信单元的辐射特性（AC），使得所辐射的信号射到所述第一通信装置（KE1）的所述通信单元中的至少一个上。

5.按照权利要求4所述的方法，其中所述辐射特性（AC）在所述定位之后根据以下条件中的至少一个单独地被调整：

-所述第一通信装置相对于所述第二通信装置的位置（PLC）；

-所述运输工具的模型（MOD）；

-所述第一通信装置的周围环境的表面状况（MAT）。

6.按照上述权利要求之一所述的方法，其中在建立所述通信连接（KV）之前，通过朝所述第一通信装置（KE1）的方向引导所述第二通信装置（KE2）来减小在所述第一和第二通信装置（K1、KE2）之间的间隔（ABS）。

7.按照上述权利要求之一所述的方法，其中从所述第一通信装置（KE1）的多个通信单元中选出第一通信单元（UX），使得所述第一通信单元（UX）相对于所述多个通信单元距所述第二通信装置KE2具有最短的间隔。

8.充电站（LS）的第二通信装置（KE2），所述第二通信装置（KE2）用于在所述充电站（LS）和运输工具（F）之间建立与充电连接（LV）相关的通信连接（KV），其中除了所述第二充电装置（LE2）和第二通信装置（KE2）外，所述运输工具（F）具有第一充电装置（LE1）和第一通信装置（KE1），其特征在于以下单元：

-第一单元（E1），用于在相对于所述第二充电装置（LE2）对所述第一充电装置（LE1）进行定位之后建立所述充电连接（LV），使得能够经由所述充电连接（LV）传输用于对所述运输工具（F）的电池（BAT）进行充电的能量；

-第二单元（E2），用于在执行所述定位之后将所述第二通信装置（KE2）相对于所述第一通信装置（KE1）定向，使得能够通过所述通信连接（KV）执行信息（INF）的无线交换，使得由其它通信装置（KEX）对所述信息（INF）的接收得以阻止；

-第三单元（E3），用于相对于所述第一通信装置（KE1）配置所述第二通信装置（KE2），使得能够分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收所述信息（INF）。

9.按照权利要求8所述的第二通信装置，其中所述至少一个通信单元被构造为超声波单元、雷达单元、超声波传感器或者雷达传感器。

10.按照权利要求8或9所述的第二通信装置（KE2），其中所述第二通信装置（KE2）此外具有第四单元（E4），其中能够利用所述第四单元（E4）实施和执行权利要求3至7的步骤中的至少一个。

11.运输工具（F）的第一通信装置（KE1），所述第一通信装置（KE1）用于在充电站（LS）和所述运输工具（F）之间建立与充电连接（LV）相关的通信连接（KV），其中所述运输工具（F）具有第一充电装置（LE1）和所述第一通信装置（KE1），并且所述充电站（LS）具有第二充电装置（LE2）和第二通信装置（KE2），其特征在于以下单元：

-第五单元（E5），用于相对于所述第二充电装置（LE2）对所述第一充电装置（LE1）进行定位，使得能够经由所述充电连接（LV）传输用于对所述运输工具（F）的电池（BAT）进行充电的能量；

-第六单元（E6），用于在执行所述定位之后，将所述第一通信装置（KE1）相对于所述第二通信装置（KE2）定向，使得能够通过所述通信连接（LV）执行信息（INF）的无线交换，使得由其它通信装置（KEX）对所述信息（INF）的接收得以阻止；

-第七单元（E7），用于相对于所述第二通信装置（KE2）配置所述第一通信装置（KE1），使得能够分别借助于至少一个通信单元发出和/或接收所述信息（INF）。

12.按照权利要求11所述的第一通信装置，其中所述至少一个通信单元被构造为超声波单元、雷达单元、超声波传感器或者雷达传感器。

13.按照权利要求11或12所述的第一通信装置（KE1），

其中所述第一通信装置（KE1）此外具有第八单元（E8），其中能够利用第八单元（E8）实施和执行权利要求3至7的步骤中的至少一个。

14.系统（SYS），其包括按照权利要求11和13之一所述的第一通信装置（KE1）和按照权利要求8至10之一所述的第二通信装置（KE2）。