使用電力線通信和導(dǎo)向控制線上的頻分復(fù)用的通信設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用電力線通信(D1)的通信設(shè)備，所述電力線通信提供在經(jīng)由電力電纜(CE)耦合到另一系統(tǒng)(S2)的一個系統(tǒng)(SI)中，所述電力電纜包括具有第一阻抗的導(dǎo)向控制線(LP)，所述導(dǎo)向控制線至少經(jīng)歷第二阻抗和第三阻抗，并且第一頻帶中的第一模擬信號經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線。所述設(shè)備(D1)布置為i)根據(jù)本地數(shù)字信號生成具有包括在第二頻帶中的頻率的第二模擬電力線通信信號，所述第二頻帶與所述第一頻帶具有最小的重疊，ii)經(jīng)由電容裝置(C1)向所述導(dǎo)向控制線(LP)供應(yīng)所述第二模擬信號，以及iii)從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線(LP)的模擬信號提取每一個第二模擬信號以便將后者轉(zhuǎn)換為將由所述系統(tǒng)(SI)處理的數(shù)字信號。
【專利說明】使用電力線通信和導(dǎo)向控制線上的頻分復(fù)用的通信設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及某些系統(tǒng)通過其它系統(tǒng)經(jīng)由電力電纜的電壓供應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的，某些系統(tǒng)，例如可能是汽車的某些車輛，必須至少部分地由例如以再充電點(再充電端子或電源插座)為例的其它系統(tǒng)供應(yīng)電壓，以便能夠繼續(xù)操作。
[0003]例如，在混合或全電動車輛的非限制性情況中，全電動車輛到再充電點的電連接的目的在于允許它(它們)的一塊或多塊再充電電池的再充電。
[0004]具體地但非排他地，本發(fā)明的目的在于可選的電力供應(yīng)。
[0005]在某些國家或地區(qū)中，標(biāo)準(zhǔn)管理某些系統(tǒng)的電力供應(yīng)。這對于與車輛的電池的再充電相關(guān)的IS0/IEC61851-1標(biāo)準(zhǔn)是這種情況。這一標(biāo)準(zhǔn)定義了四種“充電模式”，一種用于DC電壓并且三種用于AC電壓(模式1:使用例如家用的簡單插座的直接充電；模式2:使用例如家用的簡單插座經(jīng)過作為互連電力電纜的一部分的盒子的充電；模式3:使用比簡單插座更加復(fù)雜的公共或?qū)Ｓ迷俪潆姸俗拥某潆?。
[0006]對于模式3，當(dāng)且僅當(dāng)在所謂的“導(dǎo)向(pilot) ”線上建立足夠的通信時，再充電端子才提供高電流電壓，該“導(dǎo)向”線是互連電力電纜的一部分并且包括一起形成位于再充電端子和車輛之間的簡單通信網(wǎng)絡(luò)的一部分的導(dǎo)向電線和接地電線。該通信也能夠允許再充電端子在車輛處指示它能夠為車輛提供的最大電流值。
[0007]更具體地說，在這一模式3中，再充電端子生成引向車輛的矩形信號(例如，具有等于IkHz的頻率)，該矩形信號的脈沖寬度表示再充電端子能夠向車輛提供的最大電流值。這一信號具有PWM(脈沖寬度調(diào)制)類型。在車輛處，具有導(dǎo)向控制線的電氣鏈路一方面耦合到分析模塊，另一方面則至少耦合到串聯(lián)設(shè)置的二極管和第一電阻(我們也可以提供與第一電阻并聯(lián)設(shè)置的第二電阻和開關(guān))。
[0008]由于第一電阻耦合到接地電線并且耦合到地(通常是底盤)，因此，當(dāng)車輛再充電端子耦合良好(特別是相對于地)時，它允許使用信號將這一符合性傳送到再充電端子。分析模塊被要求測量第一信號的矩形信號的脈沖寬度(在充電期間始終)，以便確定由再充電端子提供的最大電流值，以便從不消耗超過這一最大可用值的再充電電流。我們將觀察至1J，最大可用值通常位于每相6Amp和80Amp之間。
[0009]第二電阻和開關(guān)被調(diào)用以便根據(jù)開關(guān)是打開的還是閉合的來使用信號向再充電端子通知它是否被授權(quán)向車輛供應(yīng)電力。我們將注意到，在不存在第二電阻和開關(guān)的情況下，車輛再充電端子一經(jīng)被良好地建立，該再充電端子就能夠供應(yīng)電流。
[0010]我們也將觀察到，在上面的模式2中，經(jīng)由互連電力電纜盒實現(xiàn)與所描述的情況類似的車輛再充電通信。
[0011]當(dāng)車輛和再充電端子(例如)必須交換除了與可用最大電流值有關(guān)的信息以外的信息時，例如與再充電的計費或與可用電氣電力管理有關(guān)的信息，必須在它們之間建立另一通信。這一其它通信可以經(jīng)過分別位于車輛和再充電端子上的兩個調(diào)制解調(diào)器，通常經(jīng)由被稱為PLC(“電力線通信”)的技術(shù)發(fā)生。具體地說，根據(jù)本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知的技術(shù)，這些調(diào)制解調(diào)器通常經(jīng)由模擬耦合電路(包括電容器和/或電磁鐵芯)連接到車輛的鏈路和專用于電力線的再充電端子中的一個，以便不干擾電力供應(yīng)并且不干涉流經(jīng)導(dǎo)向控制線的第一信號。不幸的是，電力線上的這一類型的通信在許多情況下引起高的串?dāng)_，并且因此，位于車輛和再充電端子附近的通信設(shè)備，例如附近的車輛調(diào)制解調(diào)器，會相對容易地拾取該信息交換，這損害事務(wù)的機密性和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的在于改善這一情況，并且特別是在兩個系統(tǒng)中的一個通過(互連)電力電纜向其中的另一個供應(yīng)電流時這兩個系統(tǒng)之間的信息交換。
[0013]例如出于這一目的，提出了電力線通信設(shè)備，目的在于配備一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)適合于經(jīng)由包括具有所謂的特性第一阻抗的導(dǎo)向控制線的電力電纜耦合到另一系統(tǒng)，所述導(dǎo)向控制線至少經(jīng)歷第二和第三阻抗(分別在這兩個系統(tǒng)中)，并且處于第一頻帶上的第一模擬信號在所述導(dǎo)向控制線中流動。
[0014]這一通信設(shè)備的特征在于該設(shè)備布置為執(zhí)行下列操作的事實:
[0015]-根據(jù)本地數(shù)字信號(來自它的系統(tǒng))生成具有包括在第二頻帶中的頻率的第二模擬電力線通信信號，所述第二頻帶與所述第一頻帶盡可能少地重疊，
[0016]-經(jīng)由電容裝置向所述導(dǎo)向控制線供應(yīng)第二模擬信號，并且
[0017]-從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線的模擬信號提取每一個第二模擬信號，以便將它轉(zhuǎn)換為將由它的系統(tǒng)處理的數(shù)字信號。
[0018]鑒于本發(fā)明，從現(xiàn)在開始，我們可以將電力線通信和頻分復(fù)用信號與其它模擬信號一起引入到導(dǎo)向控制線上，這允許串?dāng)_的非常明顯的減少。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備可以包括可以被單獨地或組合地采用的其它特征，例如:
[0020]-所述電容裝置可以呈現(xiàn)嚴(yán)格地低于第一、第二和第三阻抗的第四阻抗；
[0021]-它可以包括:第一，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且反之亦然的轉(zhuǎn)換裝置；第二，適合于根據(jù)由轉(zhuǎn)換裝置提供的本地模擬信號生成每一個第二模擬信號并且向它的電容裝置供應(yīng)所生成的每一個第二模擬信號的第一生成裝置；第三，用于從經(jīng)過導(dǎo)向控制線的模擬信號提取每一個第二模擬信號的第一濾波裝置；以及第四，適合于根據(jù)所提取的每一個第二模擬信號生成將由轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬信號用于由系統(tǒng)進(jìn)行處理的第二生成裝置:
[0022]>所述第一生成裝置可以包括:一方面，布置為根據(jù)由轉(zhuǎn)換裝置提供的模擬信號生成第一模擬差分電力線通信信號的第一接口裝置；以及另一方面，布置為根據(jù)由第一接口裝置生成的第一差分模擬信號生成第二模擬電力線通信信號并且向所述電容裝置供應(yīng)這一生成的第二模擬信號的第一電壓發(fā)生器；
[0023]>所述第二生成裝置可以包括:一方面，布置為根據(jù)由所述第一濾波裝置提取的第二模擬信號生成第二模擬差分電力線通信信號的第二電壓發(fā)生器；以及另一方面，布置為根據(jù)由第二電壓發(fā)生器提供的第二模擬差分信號生成將由所述轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬電力線通信信號的第二接口裝置；
[0024]>所述第一濾波裝置可以布置為從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線的模擬信號提取第二模擬信號，該第二模擬信號的第二頻帶高于所述第一頻帶。
[0025]本發(fā)明還提出一種系統(tǒng)，其一方面適合于經(jīng)由包括具有第一阻抗的導(dǎo)向控制線的電力電纜耦合到另一系統(tǒng)，而另一方面包括具有上面提出的類型并且耦合到該導(dǎo)向控制線的電力線通信設(shè)備，所述導(dǎo)向控制線至少經(jīng)歷第二和第三阻抗(分別在這兩個系統(tǒng)中)，并且處于它的第一頻帶中的第一模擬信號流經(jīng)所述導(dǎo)向控制線。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的這一系統(tǒng)可以包括可以被單獨地或組合地采用的其它特征，即:
[0027]-對于實施例，它可以至少構(gòu)成再充電端子的一部分并且包括布置為生成所述第一模擬信號的生成裝置:
[0028]>所述生成裝置可以布置為生成脈沖寬度調(diào)制型(或PWM)的第一模擬信號，其中，所述脈沖寬度代表再充電端子能夠提供的電流的最大值；
[0029]?所述生成裝置可以布置為生成形狀為矩形的具有圓滑過渡的第一模擬信號；
[0030]+所述生成裝置可以包括:第一，布置為生成具有位于第一頻帶的底部處的第一基本頻率的矩形信號的發(fā)生器；第二，布置為修改在從它的每一個過渡中選擇的小部分期間由所述發(fā)生器生成的信號的通路以便使它們圓滑的切換裝置；以及第三，布置為將低通型濾波應(yīng)用于由所述切換裝置傳送的信號以便增加它們的圓滑過渡的持續(xù)時間的第二濾波裝置； [0031]-對于第二實施例，它可以至少構(gòu)成可能是汽車的車輛的一部分，并且包括管理裝置，所述管理裝置布置為從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線的模擬信號提取每一個第一模擬信號，以便從后者減去另一系統(tǒng)能夠提供的電流的最大值，并且至少基于這一減去的最大值來授權(quán)或禁止這一電流供應(yīng)；
[0032]>所述管理裝置可以布置為管理到作為所述車輛的一部分的一個或多個可再充電電池的電力供應(yīng)；
[0033]-它可以包括布置為提供必須被轉(zhuǎn)換為要被傳輸?shù)牡诙M信號的本地數(shù)字信號，并且處理由從所述導(dǎo)向控制線提取的第二模擬信號的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的數(shù)字信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]當(dāng)檢查下面的詳細(xì)描述和附圖時，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得明顯，其中:
[0035]-圖1示意性地并且在功能上說明了第一系統(tǒng)，該第一系統(tǒng)構(gòu)成再充電端子并配備有根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)的實施例的示例并且經(jīng)由電力電纜耦合到構(gòu)成車輛并配備有根據(jù)本發(fā)明的通信設(shè)備的實施例的類似示例的第二系統(tǒng)，
[0036]-圖2示意性地并且在功能上說明了圖1的第一系統(tǒng)的第一模擬信號的生成裝置的實施例的示例，
[0037]-圖3示意性說明了通過圖2的生成裝置對矩形信號的處理的結(jié)果，
[0038]-圖4示意性地并且在功能上說明了圖1的通信設(shè)備的第一生成裝置的電壓發(fā)生器的實施例的示例，
[0039]-圖5示意性地并且在功能上說明了圖1的通信設(shè)備的第二生成裝置的電壓發(fā)生器的實施例的示例，并且
[0040]-圖6示意性地并且在功能上說明了圖1的第二系統(tǒng)的分析裝置的實施例的示例。[0041 ] 附圖不僅用于完成本發(fā)明，而且有助于本發(fā)明的限定，如可應(yīng)用的。
【具體實施方式】
[0042]本發(fā)明的目的在于提供通信設(shè)備Di (i = I或2)，提供該通信設(shè)備的目的在于配備系統(tǒng)Si以便經(jīng)由(互連)電力電纜CE被另一系統(tǒng)Si’(i’ ^i)供應(yīng)電力或者不得不經(jīng)由(互連)電力電纜CE將電力供應(yīng)到另一系統(tǒng)Si’，等等。
[0043]根據(jù)下面的描述，作為非限制性示例，我們假設(shè)提供電壓供應(yīng)的(第一)系統(tǒng)SI是再充電端子(公共或?qū)Ｓ?并且必須被供應(yīng)電力的(第二)系統(tǒng)S2是具有可再充電電池的機動車輛(例如以混合或全電動車輛為例)。但是，本發(fā)明并不局限于這些系統(tǒng)類型。它實際上涉及能夠經(jīng)由電力電纜與用 于電力供應(yīng)的導(dǎo)向控制線互連的要求各種類型的信息交換的所有系統(tǒng)。因此，本發(fā)明還涉及建筑物、工業(yè)和公共設(shè)施、航空、消費類電子設(shè)備、鐵路和通常所有導(dǎo)向控制線電力供應(yīng)系統(tǒng)。
[0044]圖1示意性地表示通過電力電纜CE(在這里專用于供應(yīng)電力)互連到彼此的第一系統(tǒng)SI (這里代表再充電端子)和第二系統(tǒng)(這里代表具有一個或多個可再充電電池的車輛)。
[0045]這一電力電纜CE包括具有導(dǎo)向電線FP和接地電線FT并且顯示第一阻抗的所謂的導(dǎo)向控制線(LP)以及電力線(未示出并被調(diào)用以便向車輛S2供應(yīng)電力)。
[0046]再充電端子SI至少包括根據(jù)本發(fā)明的生成模塊GM3和通信設(shè)備Dl并且優(yōu)選地包括處理裝置MT I。
[0047]處理裝置MTl (i = I)可以布置為計算機(或電子計算單元)的形式。它們布置為一方面本地地(換句話說，在再充電端子SI處，并且特別是在它的通信設(shè)備Dl處)提供必須被轉(zhuǎn)換為必須被傳輸?shù)杰囕vS2的(第二)模擬信號的本地數(shù)字信號，并且另一方面處理通過通信設(shè)備Dl對從電力電纜CE提取的并且來自車輛S2的(第二)模擬信號進(jìn)行本地轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的數(shù)字信號。
[0048]生成模塊GM3包括布置為生成第一頻帶Π中的(第一)模擬信號的生成裝置MGS，等等。在該示例的應(yīng)用中，最低頻率fl可以等于IkHz (但是可以使用其它頻率(高于或低于 IkHz))ο
[0049]優(yōu)選地，生成裝置MGS布置為生成具有所謂的(“脈沖寬度調(diào)制”)PWM類型的第一模擬信號。在該不例的應(yīng)用中，第一模擬信號的脈沖寬度表不再充電端子SI能夠在此時向車輛S2提供的最大電流值。
[0050]甚至更優(yōu)選地，生成裝置MGS能夠布置為生成通常具有矩形形狀的第一模擬信號，該矩形形狀具有在圖3的右面部分SF中示意性說明的圓滑過渡的類型。
[0051]具有圓滑過渡SF的這樣的矩形信號可以由例如具有圖2中說明的那些裝置類型的生成裝置MGS生成。更具體地，在圖2中說明的非限制性示例中，生成裝置MGS包括發(fā)生器GSR和成形裝置MMF，成形裝置MMF例如包括換向裝置CS和(第二)濾波裝置MF2。
[0052]發(fā)生器GSR布置為生成形狀為矩形(如在圖3的左面部分中示意性說明的)并且具有第一頻帶Π的最低頻率的初始信號SI。這一發(fā)生器GSR也可以包括振蕩器。[0053]換向裝置CS布置為針對從初始信號SI的每一個過渡中選擇的短部分來修改由發(fā)生器GSR生成的初始信號SI的通路，以便使該過渡圓滑。這里，“過渡”意味著突然的電壓改變，換句話說，具有強的梯度。我們應(yīng)該理解，當(dāng)打開時間和關(guān)閉時間足夠長時，換向允許使每一個過渡的開始和結(jié)束圓滑。這些換向裝置CS可以例如包括具有晶體管和/或運算放大器的電子子系統(tǒng)。
[0054]第二濾波裝置MF2布置為將低通型的濾波應(yīng)用于由換向裝置CS傳送的圓滑過渡信號，以便增加它們的圓滑過渡的持續(xù)時間。它們在輸出處傳送在這里被稱為第一模擬信號SF的信號。這一濾波可以例如由RLC型濾波器實現(xiàn)。
[0055]根據(jù)本發(fā)明，通過生成裝置MGS使初始PWM信號SI成形允許它的頻譜帶寬降低超出它的第一基本頻率，在這種情況下，也是第一頻帶Π的最低頻率，并且因此，降低對通過頻率復(fù)用添加到導(dǎo)向控制線LP的第二模擬信號SC的干擾，如下面將看到的。這不僅鑒于它們的持續(xù)時間的增加而在過渡期間成立，而且還鑒于圓滑化而對圍繞過渡的開始或結(jié)束的任何時間間隔成立。
[0056]生成裝置MGS包括經(jīng)過第一電阻Rl連接到與導(dǎo)向控制線LP相對應(yīng)的再充電端子SI鏈路的第一端子以及連接到地并且連接到與接地電線LT相對應(yīng)的再充電端子SI鏈路的第二端子。此外，第一電阻Rl中與連接到生成裝置MGS的輸出端子之一的端子相對的端子經(jīng)過電容部件Ce耦合到這些生成裝置MGS的另一輸出端子并且連接到地。
[0057]第一電阻Rl和電容部件Ce是具有生成裝置MGS的生成模塊MG3的一部分。
[0058]車輛S2至少包括根據(jù)本發(fā)明的管理裝置MGN和通信設(shè)備D2并且優(yōu)選地包括處理裝置MT2。
[0059]處理裝置MT2(i = 2)可以布置為計算機(或電子計算單元)的形式。它布置為一方面本地地(換句話說，對于車輛S2，并且特別是對于它的通信設(shè)備D2)提供將不得不被轉(zhuǎn)換為要被傳輸?shù)皆俪潆姸俗覵I的(第二)模擬信號的本地數(shù)字信號，并且另一方面處理通過通信設(shè)備D2對從導(dǎo)向控制線LP提取的并且來自再充電端子SI的(第二)模擬信號SC進(jìn)行本地轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的數(shù)字信號。
[0060]管理裝置MGN布置為提取經(jīng)過LP導(dǎo)向控制線上的電力電纜CE的(第一 SF和第二 SC)模擬信號，僅第一模擬信號SF用于從后者來減去再充電端子SI能夠供應(yīng)到車輛S2的電流的最大值。它也布置為至少基于從所提取的第一信號SF減去的最大值來授權(quán)或禁止這一電流供應(yīng)。
[0061]這一提取可以利用分析模塊MA來發(fā)生以便確保將在下面描述的濾波功能。
[0062]管理裝置MGN還布置為管理車輛S2的電壓供應(yīng)，并且這里更具體地是它的可再充電電池(在未不出的電池充電器的控制下，并且可再充電電池可以是電池充電器的一部分)的電壓供應(yīng)。為此，如沒有限制地說明的，它可以至少包括耦合到車輛S2鏈路的二極管DA以及耦合到二極管DA并且耦合到地的第二電阻R2，車輛S2鏈路耦合到導(dǎo)向控制線LP，并且第二電阻耦合到接地電線LT。
[0063]當(dāng)車輛S2-再充電端子SI互連良好(特別是關(guān)于地)時，第二電阻R2可以將這一符合性使用信號傳送到再充電端子Si。
[0064]如沒有限制地在圖1中說明的，管理裝置MGN也可以有益地包括與第二電阻R2并聯(lián)設(shè)置的第三電阻R3和開關(guān)CA。這一第三電阻R3和這一開關(guān)CA用于向再充電端子SI使用信號傳送它是否被授權(quán)向車輛供應(yīng)電力。我們將理解，當(dāng)開關(guān)CA閉合時給予供應(yīng)授權(quán)，而當(dāng)開關(guān)CA斷開時供應(yīng)被禁止。
[0065]此外，如沒有限制地在圖1中說明的，管理裝置MGN還可以有益地包括與二極管DA并聯(lián)設(shè)置的電容器C2，以便使導(dǎo)向控制線LP (由導(dǎo)向電線FP和接地電線FT構(gòu)成)的阻抗在第一模擬信號SF的高狀態(tài)期間變得最接近于它在所述第一模擬信號SF的低狀態(tài)期間所具有的阻抗。
[0066]我們將觀察到，如沒有限制地說明的，處理裝置MT2可以耦合到管理裝置，以便交換信息或指令。
[0067]并且，我們將觀察到，由于再充電端子SI和車輛S2的上述布置的原因，電力電纜CE至少在第一端上經(jīng)歷與第一電阻Rl的阻抗相對應(yīng)的第二阻抗，并且對于第二端(與第一端相對)，當(dāng)二極管DA接通時，并且針對存在于由于這一二極管DA而忽略非線性效應(yīng)的第一近似，是與第二電阻R2的阻抗相對應(yīng)的第三阻抗以及可能與第三電阻R3的阻抗相對應(yīng)的第五阻抗。
[0068]分別配備再充電端子SI和設(shè)備S2的通信設(shè)備Di (i = I或2)實質(zhì)上是相同的。
[0069]根據(jù)本發(fā)明，通信設(shè)備Di布置為實現(xiàn)至少三個功能。
[0070]第一功能由下列操作構(gòu)成:根據(jù)本地數(shù)字信號(由可能相關(guān)聯(lián)的處理裝置MTi提供)生成具有落在第二頻帶內(nèi)的頻率的第二模擬電力線通信信號SC，該第二頻帶盡可能少地(并且優(yōu)選地根本不或可忽略地)與(第一模擬信號SF的)第一頻帶Π重疊。
[0071]因此，(通信)設(shè)備Di要求在導(dǎo)向控制線LP上使第二模擬信號SC (它生成的)與第一模擬信號SF(由再充電端子SI生成)進(jìn)行頻率復(fù)用。
[0072]優(yōu)選地，第二模擬信號的頻帶位于第一頻率Π之上。但是對于實施例變形，它可以根據(jù)鏡像設(shè)備而位于第一頻帶Π之下。
[0073]作為非限制性示例，第二模擬信號的帶寬可以落在大致2MHz和大致30MHz內(nèi)。
[0074]第二功能由下列操作構(gòu)成:經(jīng)由具有第四阻抗的電容裝置Cl向?qū)蚩刂凭€LP供應(yīng)每一個生成的第二模擬信號SC，該第四阻抗優(yōu)選地嚴(yán)格低于第一、第二和第三阻抗(對于導(dǎo)向控制線LP，分別是第一電阻Rl和第二電阻R2的)，并且也低于可能的第三電阻R3的第五阻抗。
[0075]作為示例，(通信)設(shè)備Di的第四阻抗(輸出)可以比第一、第二、第三和可能的第五阻抗小十倍到一百倍。
[0076]這由下列事實證明:電容裝置Cl的輸出耦合到與導(dǎo)向控制線LP相對應(yīng)的再充電端子SI或車輛S2的鏈路，并且因此，電容裝置Cl與第一 R1、第二 R2和可能的第三R3電阻定義分壓橋(dividing bridge)。
[0077]第三功能由下列操作構(gòu)成:僅從流經(jīng)導(dǎo)向控制線LP的(第一 SF和第二 SC)模擬信號提取第二模擬信號SC，以便將它們轉(zhuǎn)換為將由Si系統(tǒng)(例如由它的處理裝置MTi)處
理的數(shù)字信號。
[0078]為了實現(xiàn)第一和第三功能，如沒有限制地在圖1中說明的，設(shè)備Di可以包括轉(zhuǎn)換裝置MC、第一生成裝置MGl、第二生成裝置MG2和第一濾波裝置MFl。
[0079]轉(zhuǎn)換裝置MC布置為將每一個模擬信號轉(zhuǎn)換為將被本地處理(例如通過相關(guān)聯(lián)的處理裝置MTi)的數(shù)字信號并且將每一個本地數(shù)字信號(例如由相關(guān)聯(lián)的處理裝置MTi提供)轉(zhuǎn)換為模擬信號。這是調(diào)制解調(diào)器型功能(調(diào)制/解調(diào))。
[0080]第一生成裝置MGl布置為根據(jù)由轉(zhuǎn)換裝置MC提供的本地模擬信號生成每一個第二模擬信號，并且向電容裝置Cl饋送所生成的每一個第二模擬信號SC，以使得該電容裝置Cl將它們引入到LP導(dǎo)向控制線上。
[0081]為此，并且如沒有限制地在圖1中說明的，第一生成裝置MGl可以包括耦合到彼此的第一接口裝置MIl和第一電壓發(fā)生器GT1。
[0082]第一接口裝置MII布置為根據(jù)由轉(zhuǎn)換裝置MC提供的模擬信號生成第一模擬信號，并且例如是差動線載波電流。
[0083]當(dāng)?shù)谝恍盘柺遣顒拥臅r，第一接口裝置MIl的兩個差動輸出之一，例如具有高0+的差動輸出，傳送相對于地的模擬信號V。+ ;這些第一接口裝置MIl的另一差動輸出，例如具有低O-的差動輸出，傳送相對于地的V。-模擬信號。
[0084]優(yōu)選地，第一接口裝置MIl的輸出阻抗ZO小于或等于大約10 Ω。
[0085]第一電壓發(fā)生器GTl布置為一方面根據(jù)由第一接口裝置MIl生成的第一模擬差動信號生成第二模擬電力線信號SC，并且另一方面向電容裝置Cl饋送它已經(jīng)生成的第二模擬信號SC。這樣的第一電壓發(fā)生器GTl可以例如包括具有在圖4中說明的放大器類型設(shè)置的運算放大器(換句話說，具有輸出阻抗ZO和串聯(lián)設(shè)置在它的輸出端子和地之間的電壓發(fā)生器，以使得它的輸出等于關(guān)于地和內(nèi)部阻抗ZO參考的電壓源)。
[0086]第一電壓發(fā)生器GTl的輸出傳送第二模擬信號SC，其等于0+(V。+)的電壓減去O-(V0J的電壓加上地(GND)，或SC - GND =我們將觀察到，相對于與第一生成裝置MGl的地GND相同的電勢來參考導(dǎo)向控制線LP(因此，地通過足夠弱的阻抗鏈接到地)。第一電壓發(fā)生器GTl優(yōu)選地具有低輸出阻抗Z0,例如相對于大約100 Ω非常小，以便對于電阻Rl、R2和R3的阻抗是弱的，并且以便對于導(dǎo)向控制線LP的第一特性阻抗不是大的。在第二模擬信號SC的頻率處。實際上，這使得不會將引入到導(dǎo)向控制線LP中的第二模擬信號SC衰減得太多。
[0087]重要地應(yīng)該理解，第一電壓發(fā)生器GTl的目的在于傳送第二模擬信號SC，該第二模擬信號SC沒有由它的阻抗輸出的水平處的存在和適合于導(dǎo)向控制線LP的電壓而降級，特別是在第一模擬信號SF的變化期間。
[0088]第一濾波裝置MFl布置為從經(jīng)過導(dǎo)向控制線LP的模擬信號(SC+SF)提取每一個第二模擬信號SC。
[0089]當(dāng)?shù)诙M信號SC的頻帶位于第一頻帶fl之上時，第一濾波裝置MFl布置為進(jìn)行高通型濾波，并且管理裝置MGN的分析模塊MA布置為進(jìn)行低通型濾波。我們將理解，如果第二模擬信號SC的頻帶位于第一頻率Π之下，則第一濾波裝置MFl將布置為進(jìn)行低通型濾波，并且管理裝置MGN的分析模塊MA將布置為進(jìn)行高通型濾波。
[0090]第一濾波裝置MFl的輸入阻抗Zl優(yōu)選地為高，例如大于大致IOOkQ，以便對于電阻Rl、R2和R3的阻抗為大，以便不修改后者(Rl到R3)的動作。在其最低頻率等于大致2MHz的第二模擬信號SC的情況下，第一濾波裝置MFl可以例如是2(12dB/倍頻程)并且具有大約700kHz的截止頻率。
[0091]我們將注意到，由分析模塊MA確保的濾波可以例如是2并且具有大致160kHz的截止頻率。圖6中說明了分析模塊MA的非限制性實施例的示例。附圖標(biāo)記AM指代輸入放大器。附圖標(biāo)記R4指代與運算放大器AM串聯(lián)布置的電阻。附圖標(biāo)記LI指代與運算放大器AM和電阻R4串聯(lián)布置的電感。附圖標(biāo)記C3指代在電感LI的輸出和地之間并聯(lián)以便形成RLC型電路的電容元件。
[0092]階2或U6db/倍頻程)的濾波允許低成本實現(xiàn)。更好的性能可以使用更高階(或梯度)獲得，雖然成本也可能更高。
[0093]第二生成裝置MG2布置為根據(jù)每一個第二提取的模擬信號SC生成必須由轉(zhuǎn)換裝置MC轉(zhuǎn)換為將由系統(tǒng)Si (例如，它的處理裝置MTi)處理的數(shù)字信號。
[0094]為此，并且如在圖1中沒有限制地說明的，第二生成裝置MG2可以包括耦合到彼此的第二電壓發(fā)生器GT2和第二接口裝置MI2。
[0095]第二電壓發(fā)生器GT2布置為根據(jù)由導(dǎo)向控制線LP的第一濾波裝置MFl提取的第二模擬信號SC生成第二模擬信號，并且例如是差動模擬電力線通信信號。
[0096]這樣的第二電壓發(fā)生器GT2可以例如包括呈現(xiàn)如在圖5中說明的放大器類型設(shè)置的放大器(換句話說，具有安裝在它的輸入端子和地之間的等效輸入阻抗Z1)。
[0097]第二電壓發(fā)生器GT2的兩個差動輸出之一,例如具有高I+的差動輸出，傳送相對于地參考的模擬信號V1+，而這一第二電壓發(fā)生器GT2的另一差動輸出，例如具有低1-的差動輸出(這里非反相)，傳送相對于地參考的模擬信號\_。
[0098]如果第一濾波裝置MFl的輸出傳送第二模擬信號SC’，則我們具有關(guān)系SC’ -GND=W。
[0099]第二接口裝置MI2布置為根據(jù)由第二電壓發(fā)生器GT2提供的第二模擬差動信號生成將由轉(zhuǎn)換裝置MC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模擬電力線通信信號。第二接口裝置MI2可以包括差動輸入。在這種情況下，優(yōu)選的是，第二電壓發(fā)生器GT2的輸出也具有差動類型。
[0100]例如，由于與在電力線上考慮的部件的應(yīng)用相關(guān)的原因，第二接口裝置MI2的輸入阻抗可以低于或等于大致150 Ω。
[0101]第一 MIl和第二 MI2接口裝置可能構(gòu)成被本領(lǐng)域中的專家稱為AFE或“模擬前端”的電子部件IF的子部分。
[0102]此外，轉(zhuǎn)換裝置MC和模擬前端IF可能構(gòu)成本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的電力線調(diào)制解調(diào)器MD (也被稱為代表“電力線通信芯片集”的PLC芯片集)的兩個子部分。
[0103]我們將觀察到，在可選實施例中，第一生成裝置MGl可能不包括第一電壓發(fā)生器GTl。在這種情況下，第一 MIl接口裝置的兩個差動輸出之一，例如0-，可以鏈接到地，以便在第一接口裝置MII的另一差動輸出，例如0+，上直接傳送第二模擬信號SC。
[0104]我們還將觀察到，在可選實施例中，第二生成裝置MG2可能不包括任何第二電壓發(fā)生器GT2。在這種情況下，第二接口裝置MI2的兩個差動輸入之一可以鏈接到地，以便在第二 MI2接口裝置的另一差動輸入上接收模擬信號SC’。第一濾波裝置MFl的輸出阻抗必須接著考慮第二接口裝置MI2的輸入阻抗Rl，如果屬于AFE IF，則通常低于150 Ω。
[0105]本發(fā)明通過下列事實而有利地允許串?dāng)_的減小或甚至實際上的抑制:從現(xiàn)在開始可以將通信考慮為是“點對點”。這根據(jù)下列事實產(chǎn)生:第一和第二信號在每一個Si系統(tǒng)與外部所具有的大部分接口處被濾波，與現(xiàn)有技術(shù)中將電力線通信應(yīng)用于通常電氣互連的電力線的技術(shù)相反。
[0106]此外，本發(fā)明可應(yīng)用于在位于80kHz和30MHz之間的許多頻帶中的各種類型的電力線通信技術(shù)。
[0107]本發(fā)明不局限于僅作為示例在上面描述的通信和系統(tǒng)設(shè)備的實施例的模式，而是它涵蓋本領(lǐng)域中的專家可以在下面的權(quán)利要求的框架內(nèi)考慮的所有變形。
【權(quán)利要求】
1.一種電力線通信設(shè)備，所述電力線通信設(shè)備用于一種系統(tǒng)(Si)，所述系統(tǒng)(Si)適合于經(jīng)由包括具有第一阻抗的導(dǎo)向控制線(LP)的電力電纜(CE)耦合到另一系統(tǒng)(Si’)，所述導(dǎo)向控制線至少經(jīng)歷第二阻抗和第三阻抗，并且處于第一頻帶中的第一模擬信號流經(jīng)所述導(dǎo)向控制線，其特征在于，所述電力線通信設(shè)備布置為i)根據(jù)本地數(shù)字信號生成具有包括在第二頻帶中的頻率的第二模擬電力線通信信號，所述第二頻帶與所述第一頻帶盡可能少地重疊，ii)經(jīng)由電容裝置(Cl)向所述導(dǎo)向控制線(LP)饋送所述第二模擬信號，以及iii)從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線(LP)的模擬信號提取每一個第二模擬信號以便將它轉(zhuǎn)換為將由所述系統(tǒng)(Si)處理的數(shù)字信號。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述電容裝置(Cl)呈現(xiàn)嚴(yán)格地低于所述第一阻抗、第二阻抗和 第三阻抗的第四阻抗。
3.如權(quán)利要求1和2中的任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括:i)適合于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且反之亦然的轉(zhuǎn)換裝置(MC)，ii)適合于根據(jù)由所述轉(zhuǎn)換裝置(MC)提供的本地模擬信號生成每一個第二模擬信號并且向所述電容裝置(Cl)饋送所生成的每一個第二模擬信號的第一生成裝置(MGl)，iii)適合于從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線(LP)的所述模擬信號提取每一個第二模擬信號的第一濾波裝置(MFl)，以及iv)適合于根據(jù)所提取的每一個第二模擬信號生成將由所述轉(zhuǎn)換裝置(MC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號用于由所述系統(tǒng)(Si)處理的模擬信號的第二生成裝置(MG2)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一生成裝置(MGl)包括:i)布置為根據(jù)由所述轉(zhuǎn)換裝置(MC)提供的模擬信號生成第一電力線模擬差動信號的第一接口裝置(MIl)，以及ii)布置為根據(jù)由所述第一接口裝置(MIl)生成的第一模擬差動信號生成第二電力線模擬信號并且將所生成的第二模擬信號饋送到所述電容裝置(Cl)的第一電壓發(fā)生器(GTl)。
5.如權(quán)利要求3和4中的任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二生成裝置(MG2)包括:i)布置為根據(jù)由所述第一濾波裝置(MFl)提取的第二模擬信號生成第二電力線模擬差動信號的第二電壓發(fā)生器(GT2)，以及ii)布置為根據(jù)由所述第二電壓發(fā)生器(GT2)提供的第二模擬差動信號生成將由所述轉(zhuǎn)換裝置(MC)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電力線模擬信號的第二接口裝置(MI2)。
6.如權(quán)利要求3到5中的任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一濾波裝置(MFl)布置為從經(jīng)過所述導(dǎo)向控制線(LP)的所述模擬信號提取屬于第二頻帶的第二模擬信號，所述第二頻帶高于所述第一頻帶。
7.一種系統(tǒng)(Si)，所述系統(tǒng)(Si)適合于經(jīng)由包括具有第一阻抗的導(dǎo)向控制線(LP)的電力電纜(CE)耦合到另一系統(tǒng)(Si’)，所述導(dǎo)向控制線至少經(jīng)歷第二阻抗和第三阻抗，并且處于第一頻帶中的第一模擬信號在所述導(dǎo)向控制線中流動，其特征在于，所述系統(tǒng)(Si)包括耦合到所述導(dǎo)向控制線(LP)的根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項的電力線通信設(shè)備(Di)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)至少構(gòu)成再充電端子的一部分，并且所述系統(tǒng)包括布置為生成所述第一模擬信號的生成裝置(MGS)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生成裝置(MGS)布置為生成具有所謂的“脈沖寬度調(diào)制”類型的第一模擬信號，并且其中，所述脈沖寬度代表所述再充電端子能夠提供的電流的最大值。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生成裝置(MGS)布置為生成呈現(xiàn)具有圓滑過渡的通常為矩形形狀的第一模擬信號。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生成裝置(MGS)包括:i)布置為生成具有針對所述第一頻帶的最低頻率的矩形信號的發(fā)生器(GSR)，ii)布置為修改在針對每一個過渡選擇的小部分期間由所述發(fā)生器(GSR)生成的信號的通路以便使它們圓滑的換向裝置(CS)，以及iii)布置為將低通濾波應(yīng)用于由所述換向裝置(CS)傳送的信號以便增加它們的圓滑過渡的持續(xù)時間的第二濾波裝置(MF2)。
12.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)至少構(gòu)成車輛的一部分，并且所述系統(tǒng)包括管理裝置(MGN)，所述管理裝置(MGN)布置為從流經(jīng)所述導(dǎo)向控制線(LP)的模擬信號提取每一個第一模擬信號，以便從后者減去所述另一系統(tǒng)(Si’ )能夠向所述系統(tǒng)(Si)提供的電流的最大值并且至少基于這一減去的最大值來授權(quán)或禁止這一電流供應(yīng)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管理裝置(MGN)布置為管理到作為所述車輛的一部分的至少可再充電電池的電力供應(yīng)。
14.如權(quán)利要求7到13中的任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括布置為提供將被轉(zhuǎn)換為要進(jìn)行傳輸?shù)牡诙M信號的本地數(shù)字信號，并且布置為處理由從所述導(dǎo)向控制線(LP)提取的第二模擬信號的轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的數(shù)字信號。
【文檔編號】H02J7/00GK103999321SQ201280057662
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月27日
【發(fā)明者】N·莫朗 申請人:標(biāo)致·雪鐵龍汽車公司