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Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Auslösen einer Kommunikation auf hoher Ebene zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation. Das Elektrofahrzeug umfasst eine Steuerung zur Kommunikation auf hoher Ebene zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug und zur Kommunikation auf niedriger Ebene zwischen der Ladestation und den Elektrofahrzeugen.
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Die Basiskommunikation dient dazu, eine Verbindung zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug zu erkennen und eine Basissignalisierung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation durchzuführen. Die Kommunikation auf hoher Ebene wird zum Steuern des Ladevorgangs des Elektrofahrzeugs verwendet. Die Basissignalisierung und die Kommunikation auf hoher Ebene werden auch in Unterlagen des Standards ISO und IEC 61851 erläutert. Die Basissignalisierung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation und die Kommunikation auf hoher Ebene erfordern unterschiedliche Ressourcen. Die Kommunikation auf hoher Ebene erfordert höhere Kommunikationsressourcen, was zu einem höheren Stromverbrauch führen kann, während die Kommunikation auf niedriger Ebene eine Basissignalisierung beinhaltet, die einen geringeren Stromverbrauch erfordert.
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Standard-Steuergeräte, die die Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation steuern, haben einen Mikrocontroller, der die Kommunikation auf hoher Ebene und die Kommunikation auf niedriger Ebene zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug steuert. Solche Steuergeräte mit einem Mikrocontroller haben einen relativ hohen Energie-/Stromverbrauch während des Ladevorgangs des Elektrofahrzeugs und auch während des normalen Betriebs des Elektrofahrzeugs, wenn keine Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation hergestellt ist. Im letzteren Fall wird das Steuergerät immer nur aktiviert, um ein aus der Ladestation kommendes Signal oder eine Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation zu erkennen und den Ladevorgang des Elektrofahrzeugs zu starten. Diese dauerhafte Aktivierung des Steuergeräts des Elektrofahrzeugs, auch wenn keine Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation besteht, führt zu einer sehr hohen Leistungsaufnahme und Stromaufnahme des Steuergeräts, nur um eine Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation zu erkennen.
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Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es daher, ein computerimplementiertes Verfahren und eine Steuervorrichtung zu schaffen, das den Energieverbrauch des Elektrofahrzeugs reduziert und/oder die Effizienz des Elektrofahrzeugs erhöht.
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Das Ziel wird durch ein computerimplementiertes Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und durch eine Steuervorrichtung erreicht, die zur Ausführung des computerimplementierten Verfahrens gemäß dem unabhängigen Anspruch dient. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens und der Steuervorrichtung werden in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Es wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Auslösen einer Kommunikation auf hoher Ebene zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation spezifiziert. Das Elektrofahrzeug umfasst ein Steuergerät mit einem ersten Mikrocontroller für die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen einer Ladestation und dem Elektrofahrzeug und einem zweiten Mikrocontroller für die Basiskommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug. Gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst das Steuergerät zwei Mikrocontroller, die jeweils eine spezifische Aufgabe haben. Der erste Mikrocontroller hat die Aufgabe der Kommunikation auf hoher Ebene und der zweite Mikrocontroller hat die Aufgabe der Basiskommunikation. Das Verfahren zum Auslösen der Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation umfasst die folgenden Schritte:
- - Betreiben nur des zweiten Mikrocontrollers des Steuergeräts zum Erkennen eines Wecksignals, das aus einer möglichen Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation kommt, und Deaktiviert-Halten des ersten Mikrocontrollers. Mit anderen Worten: Während des normalen Betriebs des Elektrofahrzeugs, z. B. während der Fahrt oder im Stillstand, ist der erste Mikrocontroller deaktiviert und benötigt keine elektrische Energie, und nur der zweite Mikrocontroller ist in Betrieb, um ein mögliches Wecksignal zu erkennen, das aus einer möglichen Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation kommt. Das Wecksignal ist ein Signal, das durch den Anschluss des Elektrofahrzeugs an die Ladestation ausgelöst wird oder direkt aus der Ladestation kommt, wenn der Stecker der Ladestation zum Laden in das Elektrofahrzeug gesteckt wird. Im Normalbetrieb des Elektrofahrzeugs benötigt nur der zweite Mikrocontroller Energie für das Erkennen des Wecksignals.
- - Verbinden des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation, wobei mindestens ein Wecksignal an das Steuergerät gesendet wird. In diesem Schritt wird das Elektrofahrzeug mit der Ladestation verbunden, um das Elektrofahrzeug wieder aufzuladen. Aufgrund der Verbindung wird das Wecksignal an ein Steuergerät gesendet, um die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und der Ladestation zu starten und den Ladevorgang des Elektrofahrzeugs zu steuern.
- - Erkennen des Wecksignals, das aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation kommt, mit dem zweiten Mikrocontroller. In diesem Schritt erkennt der zweite Mikrocontroller das Wecksignal, das aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation direkt selbst oder aus der Ladestation kommt. Der zweite Mikrocontroller ist dazu ausgelegt, das Wecksignal zu erkennen, das aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation kommt.
- - Aktivieren des ersten Mikrocontrollers für die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation, wenn das Wecksignal erkannt wird. Mit anderen Worten: Wenn der zweite Mikrocontroller das Wecksignal erkennt, das aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation kommt, wird der erste Mikrocontroller zum Beispiel mittels des zweiten Mikrocontrollers für die erforderliche Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation aktiviert, um den Wiederaufladevorgang des Elektrofahrzeugs einzuleiten.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind die Aufgaben der Kommunikation auf hoher Ebene und der Kommunikation auf niedriger Ebene zwischen dem ersten Mikrocontroller und dem zweiten Mikrocontroller des Steuergeräts für den Ladevorgang getrennt. Der erste Mikrocontroller ist für die Kommunikation auf hoher Ebene zuständig, die einen hohen Stromverbrauch erfordert, und der zweite Mikrocontroller ist für die Basiskommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug zuständig, die keinen hohen Energieverbrauch erfordert. Es ist daher möglich, den ersten Mikrocontroller für den größten Teil der Betriebszeit des Elektrofahrzeugs neben dem eigentlichen Ladevorgang des Elektrofahrzeugs deaktiviert zu halten. Dies ist nur mittels des zweiten Mikrocontrollers erreichbar, der überwacht, ob ein Wecksignal aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation oder direkt aus der Ladestation kommt. Der Gesamtstromverbrauch des Steuergeräts kann daher während der Lebensdauer des Elektrofahrzeugs gesenkt werden, wodurch sich die Reichweite des Elektrofahrzeugs und die Gesamteffizienz des Elektrofahrzeugs erhöhen. Gemäß einer Ausführungsform ist es denkbar, dass der Mikrocontroller das Wecksignal aus einem anderen Steuergerät erhält, das einen zukünftigen Ladevorgang vorhersagt, der zum Beispiel aus dem Navigationssystem kommt, das die Wiederaufladevorgänge plant.
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Gemäß einer Ausführungsform arbeitet der zweite Mikrocontroller mit einer Abfragesequenz für die Erkennung des Wecksignals, das aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation kommt. Das Abfragen ist der Vorgang, bei dem das Steuergerät darauf wartet, dass die externe Vorrichtung ihre Bereitschaft oder ihren Zustand überprüft. In dieser Ausführungsform wird die Abfragesequenz zum Erkennen des Wecksignals verwendet. Bei der Abfragesequenz wird auch der zweite Mikrocontroller nicht immer aktiviert. Er wird nur aktiviert, wenn die Abfragesequenz den zweiten Mikrocontroller aktiviert. Daher kann durch die Verwendung der Abfragesequenz für die Erkennung des aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs kommenden Wecksignals auch der Stromverbrauch des zweiten Mikrocontrollers weiter gesenkt werden, was die Gesamteffizienz des Steuergeräts und damit die Gesamteffizienz des Elektrofahrzeugs erhöht. Die Abfragesequenz für die Erkennung des Wecksignals trägt also dazu bei, die gewünschte Effizienz des Steuergeräts zu erreichen.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Abfragesequenz und die Länge des Wecksignals so aufeinander abgestimmt, dass jedes Wecksignal durch den zweiten Mikrocontroller erkannt wird. Das Wecksignal hat eine vordefinierte Länge, die zum Beispiel 100 Millisekunden oder 200 Millisekunden beträgt. Die Abfragesequenz umfasst Hochs und Tiefs, und das Wecksignal wird durch den zweiten Mikrocontroller nur dann erkannt, wenn ein Hoch der Abfragesequenz und das Wecksignal gleichzeitig auftreten.
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Daher muss eine Abfragesequenz kürzer als die Länge des Wecksignals sein. Mit anderen Worten: Die Zeit zwischen den Hochs und Tiefs der Abfragesequenz muss kleiner als die Gesamtlänge des Wecksignals sein. In diesem Fall erfolgt mindestens ein Hoch der Abfragesequenz, die das Vorhandensein des aus der Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation kommenden Wecksignals erkennt. Es ist daher gemäß dieser Ausführungsform einfach und zuverlässig, jedes Wecksignal zu erkennen, das aus der Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation kommt. Die Anpassung der Abfragesequenz und der Länge des Wecksignals schafft ferner ein zuverlässiges und effizientes Verfahren zum Erkennen jedes einzelnen Wecksignals in Kombination mit einem geringen Stromverbrauch des zweiten Mikrocontrollers.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Abfragesequenz eine schnelle Abfragesequenz und/oder eine langsame Abfragesequenz. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Abfragesequenz eine schnelle Abfragesequenz, eine langsame Abfragesequenz oder eine Kombination aus einer schnellen und einer langsamen Abfragesequenz sein. Der Unterschied zwischen der schnellen und der langsamen Abfragesequenz besteht darin, dass die schnelle Abfragesequenz eine höhere Frequenz als die langsame Abfragesequenz hat. Beispielsweise kann die schnelle Abfragesequenz eine fünfmal höhere Frequenz als die langsame Abfragesequenz haben. Gemäß einer Ausführungsform wird die schnelle Abfragesequenz dazu verwendet, schnelle Wecksignale wie Taster, Klappen oder Schalter zu erkennen, und die langsame Abfragesequenz wird verwendet, um langsame Wecksignale/-quellen wie ADC-Eingaben und Steuerpilotsignale aus der Ladestation zu erkennen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird jede Abfragesequenz durch ein PWM-Signal auf dem zweiten Mikrocontroller implementiert. Das PWM-Signal ist ein Pulsweitenmodulationssignal mit konstanter Dauer. Die Dauer der langsamen Abfragesequenz ist beispielsweise fünfmal so lang wie die Dauer der schnellen Abfragesequenz. Das PWM-Signal ist besonders einfach auf dem zweiten Mikrocontroller zu implementieren, um den gewünschten Vorteil für die Erkennung des Wecksignals zu erzielen. Es ist daher eine leichte und einfache Möglichkeit, die erforderliche Erkennungsfunktionalität auf dem zweiten Mikrocontroller zu implementieren, um eine zuverlässige Erkennung des Wecksignals zu gewährleisten, das aus der Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation kommt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die schnelle Abfragesequenz dazu ausgelegt, den Status eines digitalen Eingangs zu erkennen, und die langsame Abfragesequenz ist dazu ausgelegt, ein PWM-Signal aus der Ladestation und/oder ein ADC-Eingangssignal aus der Ladestation zu überwachen. Die digitalen Eingänge beziehen sich auf Schalter und Klappen, die die schnelle Weckquelle darstellen, die durch die schnelle Abfragesequenz überwacht wird. Das Steuerpilotsignal (PWM-Signal) und der ADC werden für die Basissignalisierung verwendet und durch die langsame Abfragesequenz überwacht. Die Kommunikationsnorm erwähnt nur Steuerpilotsignal und ADC. Die schnellen Abfragequellen sind zum Beispiel zusätzliche Anforderungen, die sicherstellen sollen, dass die Verbindung des Ladesteckers zur Ladestation erfolgreich ist. Dies kann je nach den Anforderungen genutzt werden, da die Implementierung generisch ist, sodass alle möglichen Weckquellen erkannt werden können. Gemäß einer Ausführungsform bestimmt das Steuerpilotsignal den Verbindungsstatus, die zum Laden verfügbare Spannung und den Ladestatus im Falle des Wechselstromladens; im Falle des Gleichstromladens erzeugt es einen Impuls mit konstantem Tastverhältnis, der anzeigt, dass der Ladevorgang auf eine Kommunikation auf hoher Ebene umschalten muss. Die spezifizierte Ausführung ist so implementiert, dass verschiedene Anschlussarten mit unterschiedlichen schnellen und langsamen Wecksignalen durch die gleiche Software erkannt werden können und somit für mehrere Fahrzeuge mit minimaler Aktualisierung wiederverwendet werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der erste Mikrocontroller über den zweiten Mikrocontroller durch Aktivieren einer Stromversorgung des ersten Mikrocontrollers aktiviert, wodurch der erste Mikrocontroller für die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation geweckt wird. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der erste Mikrocontroller oder das Steuergerät eine Stromversorgung für den ersten Mikrocontroller. Die Aktivierung dieser Stromversorgung des ersten Mikrocontrollers aktiviert den ersten Mikrocontroller für die gewünschte Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation. Gemäß dieser Ausführungsform aktiviert der zweite Mikrocontroller lediglich die Stromversorgung des ersten Mikrocontrollers für die Aktivierung des ersten Mikrocontrollers. Dabei ist es gemäß dieser Ausführungsform besonders einfach und zuverlässig, den ersten Mikrocontroller zu aktivieren, nachdem das Wecksignal durch die Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation erkannt wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform schaltet der zweite Mikrocontroller nach dem Erkennen des Wecksignals in einen Sendemodus, wobei im Sendemodus Daten aus der Verbindung des Elektrofahrzeugs mit der Ladestation und/oder Daten aus der Kommunikation auf hoher Ebene aus der und an die Ladestation über den zweiten Mikrocontroller an die und aus dem ersten Mikrocontroller übertragen werden. Im Sendemodus überträgt der zweite Mikrocontroller lediglich die aus der Ladestation kommenden Daten an den ersten Mikrocontroller und die aus dem ersten Mikrocontroller kommenden Daten an die Ladestation. Dies reduziert den Verdrahtungsaufwand und verringert die Gesamtkomplexität des Steuergeräts.
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Gemäß einer Ausführungsform zeichnet der zweite Mikrocontroller die Wecksignale während der schnellen und langsamen Abfrage auf. Stimmen die Daten mit dem Weckereignis überein, erfolgt das Wecken des ersten Mikrocontrollers. Nachdem der erste Mikrocontroller geweckt wurde, werden auf Anfrage die Weckprotokolle aus dem zweiten Mikrocontroller an den ersten Mikrocontroller gesendet. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Daten im zweiten Mikrocontroller gesammelt und nach Aktivierung des ersten Mikrocontrollers an diesen gesendet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikation zwischen dem ersten Mikrocontroller und dem zweiten Mikrocontroller eine synchrone zu asynchrone Kommunikation aus dem ersten Mikrocontroller an den zweiten Mikrocontroller. Die Kommunikation erfolgt im Format Anfrage-Antwort. Die Anfrage wird aus dem ersten Mikrocontroller gesendet, und die Antwort wird aus dem zweiten Mikrocontroller gesendet. Eine Taktreferenz für die gesamte Dauer der Kommunikation wird durch den ersten Mikrocontroller gegeben. Die implementierte Software unterstützt zwei Formattypen, ein Format, das 16 Bytes (16 Taktimpulse) umfasst, und ein zweites Format, das 24 Bytes (24 Taktimpulse) umfasst. Die Verwendung eines bestimmten Formattyps hängt von der aus dem zweiten Mikrocontroller geforderten Funktionalität ab. Der zweite Formattyp wird hauptsächlich für eine Antwort verwendet, die mehr als 8 Bytes erfordert. Diese Formattypen (Typ 1 und Typ 2) verwenden 8 Bytes für die Anfrage und die restlichen 8 oder 16 Bytes für die Antwort, was die Kommunikationslast auf dem zweiten Mikrocontroller reduziert. Die Ruhezeit zwischen Anfrage und Antwort ist größer als die maximale Zeit, die der zweite Mikrocontroller für die Ausführung der Anfrage und die Erfassung der Daten für eine Antwort benötigt. Damit soll sichergestellt werden, dass die richtige Antwort bereit ist, bevor die zweite Sequenz der Taktimpulse beginnt. Der zweite Mikrocontroller befindet sich beim Einschalten standardmäßig im Empfangsmodus und schaltet nur dann in den Sendemodus, wenn eine Antwort auf die Anfrage aus dem ersten Mikrocontroller gesendet werden soll. So wird beim obigen Konzept besonders vorteilhaft eine synchrone zu synchrone Kommunikation zwischen dem ersten Mikrocontroller und dem zweiten Mikrocontroller gehandhabt.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation zu erkennen und die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem Steuergerät und der Ladestation zwischen allen verschiedenen Typen von Steckern, wie Typ 1 (IEC 62196 Typ 1), Typ 2 (IEC 62196 Typ 2), CHAdeMO, Chaoji, China AC- und China DC-Steckern zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation auszulösen.
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Gemäß einer Ausführungsform kommt das Wecksignal aus der Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation als PWM-Signal, auch bekannt als Steuerpilotsignal aus der Ladestation. Das Steuerpilotsignal kann sowohl beim Wechselstrom- als auch beim Gleichstrom-Laden verwendet werden. Beim Wechselstrom-Laden wird es zum Bestimmen des Zustands der Station verwendet, wie in der Norm IEC 61851-1 definiert ist. Beim Gleichstrom-Laden kann es auch zum Erzwingen der Kommunikation auf hoher Ebene verwendet werden.
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Das Gesamtkonzept des Steuergeräts in Kombination mit der Ladestation und dem Softwarekonzept sorgt für einen sehr geringen Energie-/Stromverbrauch des Steuergeräts während des gesamten Betriebs des Elektrofahrzeugs einschließlich des Ladevorgangs und gewährleistet darüber hinaus eine individuelle Steuerung aller Peripheriegeräte.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Steuervorrichtung zum Auslösen einer Kommunikation auf hoher Ebene zwischen einem Elektrofahrzeug und einer Ladestation dargelegt. Die Steuervorrichtung ist beispielsweise Teil des Elektrofahrzeugs, wobei das Elektrofahrzeug ein Steuergerät mit einem ersten Mikrocontroller für die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug und einem zweiten Mikrocontroller für die Basiskommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug umfasst, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgelegt ist, ein computerimplementiertes Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Die Steuervorrichtung kann das Steuergerät selbst sein. Es ist auch denkbar, dass die Steuervorrichtung Teil einer Steuervorrichtung des Elektrofahrzeugs oder des Antriebsstrangs des Elektrofahrzeugs ist. Es ist auch denkbar, dass die Steuervorrichtung in einer Serverarchitektur des Elektrofahrzeugs implementiert ist.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gehen aus der detaillierten Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren hervor.
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In den Figuren zeigt:
- 1 schematisch eine Einrichtung eines Steuergeräts eines ersten Elektrofahrzeugs gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform,
- 2 schematisch eine Kommunikationseinrichtung zwischen dem ersten Mikrocontroller und dem zweiten Mikrocontroller gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform,
- 3 schematisch eine schnelle Abfragesequenz und eine langsame Abfragesequenz gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
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1 zeigt schematisch ein Steuergerät 100 in einem Elektrofahrzeug 10. Die 1 zeigt ferner eine Ladestation 20 zum Aufladen des Elektrofahrzeugs 10. Das Steuergerät 100 umfasst einen ersten Mikrocontroller 110 und einen zweiten Mikrocontroller 120. Der erste Mikrocontroller 110 ist für die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen der Ladestation 20 und dem Elektrofahrzeug 10 ausgelegt. Der zweite Mikrocontroller 120 ist für die Basiskommunikation zwischen der Ladestation 20 und dem Elektrofahrzeug 10 ausgelegt. Das Steuergerät 100 umfasst ferner eine erste Stromversorgung 130 und eine zweite Stromversorgung 140. Die erste Stromversorgung 130 ist dazu ausgelegt, den ersten Mikrocontroller 110 mit elektrischer Energie zu versorgen, und die zweite Stromversorgung 140 ist dazu ausgelegt, den zweiten Mikrocontroller 120 mit elektrischer Energie zu versorgen. Der erste Mikrocontroller 110 verwendet eine synchrone Kommunikation 150 zu einer asynchronen Kommunikation 160 mit dem zweiten Mikrocontroller 120. Diese synchrone Kommunikation 150 zu asynchroner Kommunikation 160 ist ebenfalls in 1 dargestellt.
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Für die synchrone Kommunikation 150 zu asynchroner Kommunikation 160 werden Taktimpulse 190 aus dem ersten Mikrocontroller 110 an den zweiten Mikrocontroller 120 geliefert und Datensignale 180 zwischen dem ersten Mikrocontroller 110 und dem zweiten Mikrocontroller 120 übertragen. 1 zeigt ferner eine Weckleitung 170, die aus dem zweiten Mikrocontroller 120 zur ersten Stromversorgung 130 führt. Ferner zeigt 1 eine Rücksetzleitung 200 aus dem ersten Mikrocontroller 110 an den zweiten Mikrocontroller 120, die zum Rücksetzen des zweiten Mikrocontrollers 120 ausgelegt ist. Ferner zeigt 1 eine Analog-/Digitalleitung 210 zwischen dem zweiten Mikrocontroller 120 und der Ladestation 20. Im normalen Betrieb des Elektrofahrzeugs 10 und des Steuergeräts 100 ist der erste Mikrocontroller 110 deaktiviert und befindet sich daher im Bereitschaftsmodus. In diesem Fall versorgt die erste Stromversorgung 130 den ersten Mikrocontroller 110 nicht mit elektrischer Energie. Während dieser Zeit ist nur der zweite Mikrocontroller 120 aktiviert und die zweite Stromversorgung 140 versorgt den zweiten Mikrocontroller 120 mit elektrischer Energie. Wenn das Elektrofahrzeug 10 an die Ladestation 20 angeschlossen wird, wird über die Analog-/Digitalleitung 210 ein Wecksignal an den zweiten Mikrocontroller 120 gesendet. Dieses Wecksignal wird durch den zweiten Mikrocontroller 120 erkannt. Der zweite Mikrocontroller 120 kann eine Abfragesequenz verwenden, die eine schnelle Abfragesequenz und eine langsame Abfragesequenz für die Erkennung des aus der Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug 10 und der Ladestation 20 kommenden Wecksignals umfassen kann. Wenn das Wecksignal durch den zweiten Mikrocontroller 120 erkannt wird, wird der Strom der ersten Stromversorgung 130 durch den zweiten Mikrocontroller 120 über die Weckleitung 170 aktiviert. Die Aktivierung der ersten Stromversorgung 130 aktiviert den ersten Mikrocontroller 110, und die Kommunikation auf hoher Ebene zwischen dem ersten Mikrocontroller 110 und der Ladestation 20 kann aktiviert werden oder beginnen. Der zweite Mikrocontroller 120 kann den Status aller Weckquellen während der Abfrage speichern, und wenn der Status der Weckquellen durch den ersten Mikrocontroller 110 über die synchrone Kommunikation 150 zur asynchronen Kommunikation 160 basierend auf den empfangenen Informationen angefordert wird, kann der erste Mikrocontroller 110 die Kommunikation auf hoher Ebene aktivieren.
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Die 2 zeigt ein Kommunikationsdiagramm 300 zwischen der Kommunikation des ersten Mikrocontrollers 110 und des zweiten Mikrocontrollers 120. Der erste Mikrocontroller 110 verwendet synchrone Kommunikation 150, und der zweite Mikrocontroller 120 verwendet asynchrone Kommunikation 160. Das Kommunikationsdiagramm 300 dieser 2 zeigt eine Anfrage aus dem ersten Mikrocontroller 110 an den zweiten Mikrocontroller 120 und eine Antwort aus dem zweiten Mikrocontroller 120 an den ersten Mikrocontroller 110. Während der Anfrage befindet sich der erste Mikrocontroller 110 im Sendemodus und der zweite Mikrocontroller 120 im Empfangsmodus. Der erste Mikrocontroller 110 sendet einen Taktimpuls 190 an den zweiten Mikrocontroller 120 und die Anfrage mittels 8 Bytes über die Datenleitungen 180 an den zweiten Mikrocontroller 120. Während der Anfrage befindet sich der zweite Mikrocontroller im Empfangsmodus. In der Antwort sendet der erste Mikrocontroller 110 immer noch den Taktimpuls 190 an den zweiten Mikrocontroller 120, aber der zweite Mikrocontroller 120 sendet die Antwort über die Datenleitungen 180 an den ersten Mikrocontroller 110 unter Verwendung von 8 oder 16 Bytes je nach Kommunikationstyp 1 oder 2. Während der Antwort befindet sich der zweite Mikrocontroller 120 in einem Sendemodus und der erste Mikrocontroller 110 im Empfangsmodus.
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3 zeigt ein Sequenzdiagramm 400 mit einer schnellen Abfragesequenz 410 und einer langsamen Abfragesequenz 420. Die Abfragesequenzen 410, 420 werden im zweiten Mikrocontroller 120 verwendet und implementiert, um das aus der Ladestation 20 oder aus einer Verbindung des Elektrofahrzeugs 10 mit der Ladestation 20 kommende Wecksignal zu erkennen. Das Sequenzdiagramm 400 zeigt ferner eine Zeitachse 430. Gemäß dieser Ausführungsform umfassen die Abfragesequenzen, die zur Erkennung des Wecksignals verwendet werden, die schnelle Abfragesequenz 410 und die langsame Abfragesequenz 420. Die schnelle Abfragesequenz 410 und die langsame Abfragesequenz 420 sind beides PWM-Signale, die im zweiten Mikrocontroller 120 implementiert sind. Die vollständige Dauer der ersten Abfragesequenz 410, der kleine Zyklus 460, besteht aus der ersten Zeitspanne T1, der zweiten Zeitspanne T2 und der dritten Zeitspanne T3. Diese drei Zeitspannen bilden den kleinen Zyklus 460. Der Impuls der ersten Abfragesequenz 410 ist durch die erste Zeitspanne T1 zuzüglich der zweiten Zeitspanne T2 definiert. Die Dauer der langsamen Abfragesequenz 420 umfasst vier kleine Zyklen 460 und eine erste Zeitspanne T1, eine zweite Zeitspanne T2, eine vierte Zeitspanne T4, eine fünfte Zeitspanne T5 und eine zweite Zeitspanne T6 sowie zusätzlich eine dritte Zeitspanne T3 abzüglich einer Kombination aus der vierten Zeitspanne T4, der fünften Zeitspanne T5 und der sechsten Zeitspanne T6. Fünf kleine Zyklen 460 bilden einen vollen Befehlszyklus 470, der fünf Impulse der schnellen Abfragesequenz 410 und einen Impuls der langsamen Abfragesequenz 420 umfasst. Während des Zeitraums T3 kann das Steuergerät 100 das Wecksignal nicht erkennen, sondern nur während des aktiven Zeitraums T1 und T2, der den Impuls des PWM-Signals der schnellen Abfragesequenz 410 definiert. Um jedes Wecksignal zu erkennen, muss die Länge des Wecksignals größer als die Zeitspanne T3 sein. Hat das Wecksignal beispielsweise eine Länge von 200 ms, so hat die Zeitspanne T3 beispielsweise eine Länge von 120 ms. In diesem Fall durchläuft jedes Wecksignal mindestens einen Impuls, der durch die Zeitspanne T1 und T2 der schnellen Abfragesequenz 410 definiert ist, was dem zweiten Mikrocontroller 120 die Erkennung des Wecksignals und damit die Auslösung der Kommunikation auf hoher Ebene ermöglicht. Gemäß dieser Ausführungsform liest die schnelle Abfragesequenz 410 digitale Signale und die langsame Abfragesequenz 420 analoge Signale, die aus der Ladestation 20 kommen. Die schnelle Abfragesequenz 410 ist in der Lage, alle schnellen Weckquellen wie Schalter, Klappen und Taster zu erkennen, und die langsame Abfragesequenz 420 dient zur Überwachung des Steuerpilotsignals und der ADC-Eingänge, die für die Basissignalisierung verwendet werden, sodass die Kombination beider Abfragesequenzen 410, 420 es ermöglicht, alle Weckquellen des Elektrofahrzeugs 10 zum Laden zu erkennen, und auch die Basissignalisierung auf niedriger Ebene kann auf relativ einfache Weise erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform überschneiden sich die Impulse der schnellen Abfragesequenz 410 nicht mit den Impulsen der schnellen Abfragesequenz 420; dies ist auch in 3 dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform überwacht die langsame Abfragesequenz 420 alle möglichen ADC-Quellen auf einen bestimmten Typ von Ladegerät zusammen mit dem Steuerpilot-PWM-Signal. Die Zeitsteuerungsparameter für die schnelle Abfragesequenz 410 und die langsame Abfragesequenz 420 sind je nach den Anforderungen konfigurierbar.
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Der erste Knoten 431, der vierte Knoten 434, der siebte Knoten 437, der zehnte Knoten 440 und der dreizehnte Knoten 443 erzeugen das Einschalten und der dritte Knoten 433, der sechste Knoten 436, der neunte Knoten 439, der zwölfte Knoten 442 und der fünfzehnte Knoten 445 erzeugen das Ausschalten der schnellen Abfragesequenz 410 mit spezifischen Verzögerungen. Der zweite Knoten 432, der fünfte Knoten 435, der achte Knoten 438, der elfte Knoten 441 und der vierzehnte Knoten 444 lesen die digitalen Eingänge während der Hoch-Zeiten der schnellen Abfragesequenz. Der sechzehnte Knoten 446 und der achtzehnte Knoten 448 erzeugen die Impulse der langsamen Abfragesequenz 420, und der siebzehnte Knoten 447 liest die analogen Signale mit den erforderlichen Zeitsteuerungen.
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Das analoge Signal und das Steuerpilotsignal werden gemäß dieser Ausführungsform während des Impulses der langsamen Abfragesequenz 420 (siebzehnter Knoten 447) erkannt.
Die Zeit zwischen dem achtzehnten Knoten 448 und dem ersten Knoten 431 sollte (T3-(T4+T5+T6)) betragen, um sicherzustellen, dass sich die Impulse der schnellen Abfragesequenz 410 und die Impulse der langsamen Abfragesequenz nicht überschneiden.