AT508853B1 - Vorrichtung zum Erkennen und Autorisieren eines Stromabnehmers - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Erkennen und Autorisieren eines Stromabnehmers, insbesondere eines Steckers (1) an einer Stromquelle, insbesondere einer Steckbuchse, wobei der Stecker (1) im Bereich seiner Umhüllung oder im Bereich seiner Kontaktstifte eine Information zur Identifikation oder Autorisierung bestehend aus zumindest einem Computerchip (4) trägt, dessen Information beim Einbringen des Steckers (1) in eine Steckbuchse durch ein in der Steckbuchse integriertes Auslesegerät, bei räumlicher Annäherung oder direktem Kontakt, optisch oder elektronisch üibertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Computerchip (4), vorzugsweise als RFID-Chip, auf einer Folie (3) aufgebracht ist, die einseitig mit einem vorzugsweise druckaktivierten Kleber beschichtet ist, welche Folie (3) vorzugsweise mittels eines Montagestempels (5) nach Abziehen einer optionalen Schutzfolie (2) auf die Stirnseite des Steckers (1) aufgepresst ist. Zusätzlich kann die Steckdose erfindungsgemäß auch mit einem GPS Empfänger zur genauen Ermittlung der Geoposition der Transaktion versehen werden.

Description

österreichisches Patentamt AT 508 853 B1 2013-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen und Autorisieren eines Stromabnehmers zur Errichtung einer für den Elektrofahrzeugeinsatz geeigneten Infrastruktur von elektrischen Auf- und Entladestellen, sowie die einfache Administration, Abrechnung, Integration in Navigationssysteme und Verödung dieser Auf- und Entladestellen für Verkehrsleitung, Wartung und Abrechnung durch Geopositionsdaten.

[0002] Derartige Vorrichtungen dienen vorzugsweise zur Authentifizierung von Benutzern von Elektrofahrzeugen sowie zur Administration von Standorten von Elektroladestellen durch Verwaltungsorganisationen zur Energieversorgung, Benutzern von Elektrofahrzeugen durch die automatische Zuordnung von Standorten zu Strom- oder sonstigen Energieabgabeeinrichtungen sowie generell technischen Einrichtungen, für die eine Herstellung eines Zusammenhangs zwischen Standort und Gerätekennung zu Wartungs-, Abrechnungs-, oder logistischen Zwecken (z.B.: Nachfüllung mit Lebensmitteln, Zigaretten oder Hygienewaren) von. Vorteil ist.

[0003] Patent Einreichung JP20050314177 mit Publikationsnummer JP 2007124813 bzw. JP200907199 beschreiben ein Ladegerät mit einer Vorrichtung welche die Ladung während des Einsteckens für verschiedene Aufgabenstellungen insbesondere in Hybrid Fahrzeugen unterbrechen kann.

[0004] Studien zeigen, dass die Anzahl der elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuge in den kommenden Jahren aus Umweltschutz- und Effizienzgründen stark steigen soll. Dabei stellt jedoch die Speicherung der Energie für Elektrofahrzeuge, die damit verbundene geringe Reichweite und lange Ladedauer von Batterien ein Problem dar: Während Fahrzeuge mit Diesel oder Benzinantrieb, für eine Reichweite von 600 km, in rund 6 Minuten betankt werden können, beträgt die Ladezeit moderner Lithium-Ionen-Batterien, für eine Reichweite von 100 km, 6-8 Stunden, bei Nutzung einer normalen Standardsteckdose mit einer Absicherung von 16 Ampere. Daraus ergibt sich eine 480 fache Ladezeit je km Reichweite für Elektrofahrzeuge, gegenüber Dieseloder Benzinfahrzeugen. Eine Übertragung des Diesel- und Benzintankstellenkonzepts auf Elektrofahrzeuge ist daher für Elektrofahrzeuge nicht praktikabel. Wartezeiten von mehreren Stunden auf eine Vollladung würden für den Fahrer entstehen. Zusätzlich ist die Batterie des Elektrofahrzeugs als Speichersystem für Stromnetzwerke geeignet und eine Steuerung der Energieaufnahme zu Zwecken des Lastausgleiches wünschenswert. Dafür ist die Verfügbarkeit möglichst vieler Fahrzeuge, welche gerade nicht unterwegs sind an Anschlusspunkten wünschenswert.

[0005] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Umsetzung eines bedarfsgerechten Konzepts, welches im Folgenden, ebenso wie die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst, näher erläutert werden soll.

[0006] Vorgesehen ist die Errichtung einer Vielzahl von Elektrotankstellen mit geringer oder mittlerer Anschlussleistung im Bereich 3 bis 30kW, dies unter Nutzung der bestehenden Leitungsinfrastruktur und den in der e-mobilität verbreiteten Steckertypen meist CEE und Type2. In weiterer Folge sollen auch vereinzelt leistungsfähigere Stromabgabestellen zur Schnelltankung in das System integriert werden. Durch eine sehr hohe Dichte an Elektroladestellen wird es ermöglicht, dass das Elektrofahrzeug direkt am gewählten Ziel des Fahrers, also zum Beispiel bei der Arbeitsstelle, dem Einkaufszentrum, dem Friseur oder dem Restaurant geladen werden kann und daher für den Fahrzeughalter keine Wartezeit im engeren Sinn, auch bei längerer Ladedauer entsteht, wie dies bei Schnell-Elektrotankstellen konventioneller Prägung, welche abseits des eigentlichen Ziels der Fahrt sind, der Fall wäre.

[0007] Zur Umsetzung dieses Konzepts muss die Autorisierung des Stromabnehmers, die Verrechnung und die Auffindung der einzelnen Steckdosen sowie deren Verwaltung durch eine Betreibergesellschaft, gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik wesentlich vereinfacht werden. Insbesondere ist die einfache und kostengünstige Nachrüstung bestehender, bereits am Fahrzeug angebrachter Stecker erforderlich. Dies geschieht mit der neuartigen erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 /6 österreichisches Patentamt AT508 853B1 2013-08-15 [0008] Dabei sind viele Teile eines solchen Systems seit langem Stand der Technik. US Patent 5297664 sieht eine Kombination eines Stromzählers und eines klassischen Zahlungsmediums wie Münzen, Kreditkarten oder Bargeldkarten vor, wie es bereits bei vielen Stromabgabestellen, beispielsweise in Yachthäfen, Selbstbedienungs-, Waschanlagen oder ähnlichem üblich ist. Nachteil dieses Systems ist dabei die zeitliche Trennung zwischen Zahlungsvorgang und der Abgabe an den angeschlossenen Verbraucher, wodurch bei langer Verweildauer des stromverbrauchenden Gerätes an der Steckdose, vorzugsweise eines Elektrofahrzeuges, ohne gleichzeitiger Anwesenheit des Fahrzeugbenutzers oder einer sonstigen Aufsichtsperson, eine Sicherheit der Zuordnung zwischen Stromabgabestelle und Stromabnehmer und damit Kostenträger, oder bei der Umsetzung des V2G Konzeptes, Stromlieferanten, nicht mehr gegeben ist. Derartige Zahlungsmethoden sind daher, auch wenn eine Übertragung der Zahlungsdaten an eine zentrale Autorisierungsstelle erfolgt, für eine unbewachte Aufladung über einen längeren Zeitraum ungeeignet. Gleiches gilt für Kredit oder Wertkarten, welche während des gesamten Tankvorgangs an der Elektrotankstelle verbleiben da diese von einem Unbefugten entfernt werden könnten oder das Kabel zu einer unbefugten Energieabnahme getauscht werden kann.

[0009] Das amerikanische Unternehmen Coulumb Technologies verwendet zur Verhinderung von Energiediebstahl eine Öffnungsklappe auf ihrer Elektrotankstelle, die, wenn sie während des Ladevorgangs zum Entnehmen des Steckers geöffnet wird, die Stromzufuhr abbricht. Nachteil dieses Systems ist die hohe Gefährdung dieser Klappe durch Vandalismus und die leichte Manipulierbarkeit des Öffnungsschalters.

[0010] Durch die Trennung von Autorisierungsmedium und Elektroanschluss ist auch ein geringerer Benutzerkomfort gegeben, da der Benutzer mit dem Ablauf des Autorisierungsverfahrens vertraut gemacht werden muss und die Notwendigkeit einer Benutzerführung vor Ort in Form eines Displays oder ähnlichem gegeben ist. Dies, um dem Benutzer zum Beispiel zu erklären, dass nun eine Karte über ein Terminal gezogen werden soll. Weiters ist der Zeitaufwand für die Initialisierung des Ladevorgangs bei häufigem Laden, auch wenn es sich nur um einen geringen Zusatzzeitaufwand handelt, für den Nutzer von Nachteil.

[0011] US 2005184856 A1 offenbart eine Vorrichtung zum kontrollierten Autorisierung zur Abnahme von elektrischer Energie. Dabei ist die Verwendung von speziell für diese Anwendung produzierten Steckern vorgesehen.

[0012] Ein weiteres Problem im Bereich der Elektroladeinfrastruktur ist die Verwaltung der einzelnen Elektrotankstellen. Das, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglichte, Konzept sieht vor, eine sehr große Anzahl von Elektrotankstellen in kurzer Zeit zu implementieren. Dabei ist die genaue Information über den Standort essentiell, da sowohl für die Durchführung von Wartungsarbeiten, als auch für den Endbenutzer, fehlerhafte Standorteintragungen erhöhten Aufwand und Verschlechterung der Akzeptanz bedeuten. Eine eindeutige Zuordnung einer Stromabrechnungseinheit zu einem bestimmten Standort ist daher wesentlich für den Erfolg des Systems zur Auf- und Entladung von Elektrofahrzeugen.

[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dargestellten Nachteile und Mängel bekannter Systeme zu vermeiden oder zu verringern. Ein durchgängiges System zur einfachen und sicheren Autorisierung des Stromabnehmers für die Verrechnung soll ermöglicht werden, wobei im Gegensatz zu vorhandenen Systemen die einfache Nachrüstung bestehender Stecker mit dem Autorisierungsmedium ohne besondere technische Hilfsmittel und durch einen Endanwender ausführbar sein soll. Weiters soll die Auffindung der einzelnen Steckdosen durch den Benutzer, aber auch den Systemerhalter ermöglicht werden und die Verwaltung der Elektrotankstellen durch eine Betreibergesellschaft gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik wesentlich vereinfacht werden. Dies geschieht vorzugsweise mit Hilfe einer Vorrichtung zur Aufbringung des Erkennungschips auf einen Stecker welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Chip vorzugsweise ein in einer Folie integrierter RFID Chip ist, wobei die Folie einseitig mit einer Klebeschicht versehen ist, welche vor dem Einkleben in den Stecker vorzugsweise mit einer Schutzfolie abgedeckt und direkt in den Stecker im Bereich der Kontakte oder an der Außenseite des Steckers geklebt wird. Zum Einkleben der Folie wird diese vorzugsweise leicht 2/6 österreichisches Patentamt AT508 853B1 2013-08-15 ablösbar auf einen buchsenförmigen Halter aufgebracht. Dieser Halter wird nach dem Entfernen der optionalen Schutzfolie mit der Klebeschicht voran in den Stecker gepresst und nach dem Herstellen eines intensiven Kontaktes der Folie mit dem Stecker wieder entfernt. Mit diesem Verfahren kann jeder vorhandene Stecker einfach, auch nachträglich mit dem Chip versehen werden, wodurch auch eine kostengünstige Kennzeichnung von Elektrogeräten jeder Art möglich ist.

[0014] Die im Chip enthaltene Information zur Identifikation oder Autorisierung bestehend aus zumindest einem Computerchip dessen Information beim Einbringen des Steckers in eine Steckbuchse durch ein direkt in der Steckbuchse integriertes Auslesegerät, bei räumlicher Annäherung elektronisch übertragen wird. Die ausgelesenen Daten werden über handelsübliche Kommunikationsmethoden wie SMS, GPRS oder unter Nutzung der elektrischen Leitungen zur Stromversorgung an eine zentrale Datenverarbeitungsstelle kommuniziert, welche die Information des Chips mit einer Datenbank abgleicht und gegebenenfalls den Benutzer autorisiert oder ablehnt bzw. in weiterer Folge die Daten über Strommenge, Ladezeit, Standzeit u.ä. übermittelt. Durch die regelmäßige Abfrage des Chips in kurzer Zeitfolge kann sichergestellt werden, dass während des gesamten Lade- bzw. Entladevorgangs nur der autorisierte Benutzer die Energie aus der Stromtankstelle entnimmt bzw. ins Netz abgibt. Wird das Kabel gezogen - und damit der Chip von der Leseeinheit entfernt - wird automatisch die Energiezufuhr gesperrt und optional eine Meldung an das Mobiltelefon des Benutzers übermittelt. Damit ist gleichzeitig gegebenenfalls auch eine Diebstahlswarnung verbunden.

[0015] Der in den Stecker integrierte Chip und eine entsprechende Ausleseeinheit in der Steckdose kann, zusätzlich zum Einsatz in der Elektromobilität, auch für die Lösung vieler anderer Aufgaben eingesetzt werden. Derzeit ist es beispielsweise ein ungelöstes Problem, im Haushalt und in der Industrie Geräte mit hohem elektrischem Leistungsbedarf zu bestimmten Zeiten gezielt abzuschalten um Lastspitzen im Stromnetz zu vermeiden. Ebenso ist es derzeit ein ungelöstes Problem, leistungsintensive Geräte wie stationäre Speicher, beispielsweise für den Heizungs- oder Kühleinsatz gezielt in ein Stromnetz zuzuschalten wenn, beispielsweise bei Einsatz von Photovoltaik oder Windkraft Überschüsse im Stromnetz bestehen. Bekannte Vorrichtungen versuchen derzeit die Funktionalität von „intelligenten" Haushaltszählern in Verbindung mit elektronischen Bauteilen, welche im jeweiligen Endgerät eingebaut werden müssten, zu lösen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Stecker und Steckbuchse, ist es möglich, Geräte an der Steckdose ohne aufwändige Zusatzvorrichtungen zu erkennen, zu klassifizieren und bei Bedarf ein oder auszuschalten. Dies dadurch, dass der Chip zur Kennzeichnung des jeweiligen Gerätes, wie bei den Elektrofahrzeugen, in einem sehr einfachen und kostengünstigen Zwischenstecker positioniert werden kann. Daher ist eine Anwendung, auch bei bereits vorhandenen und nicht für einen solchen Einsatz speziell ausgerüsteten Geräten, möglich. Die Steuereinheit für die Steckdose kann entweder im eigenen Haushalt, in einem größeren Wohnungsverbund wie z.B. in Wohnhausanlagen, oder in einer Zentrale des Energieversorgungsunternehmens, angebracht werden. Damit kann beispielsweise der Betreiber einer privaten Photovoltaikanlage einzelne, nicht zeitkritische Haushaltsgeräte wie Tiefkühltruhen und Wäschetrockner vorzugsweise dann automatisiert in Betrieb setzen, wenn die eigene Photovoltaikanlage oder der Netzbetreiber kostengünstigen Strom liefert. Dabei ist sowohl eine individuelle Einrichtung eines Profils für jedes Gerät oder aber auch die Kategorisierung über eine Steckerkennung bereits bei der Auslieferung möglich. So kann beispielsweise in die Kennung des Chips im Stecker eine Kategorisierung als Gerät mit hoher Priorität, welches auch bei Bedarfsspitzen nicht abgeschaltet werden darf, vermerkt werden.

[0016] Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum Identifizieren des genauen Standorts der Steckbuchse. Dabei wird erfindungsgemäß die für einen stationären Einsatz gedachte Ladestellenvorrichtung mit einem marktüblichen Empfänger für Geopositionsdaten ausgestattet. Die Stromabgabeeinrichtung (Steckbuchse) übermittelt dabei, vorzugsweise bei der Erstinbetriebnahme und bei jeder neuerlichen An- oder Abschaltung, einer Zentrale über eine beliebige Kommunikationsvorrichtung ihre Geopositionsdaten. Die Bedeutung dieser Erfindung besteht darin, dass die bisher notwendige, fehleranfälli- 3/6 österreichisches Patentamt AT508 853B1 2013-08-15 ge und zeitintensive manuelle Eintragung der genauen Geopositionsdaten eines stationären Gerätes und der damit verbundene Aufwand und eine Zeitverzögerung entfallen. Zusätzlich können durch die Automatisierung der Standortdaten Wartungsarbeiten und Wartungsabläufe vereinfacht werden, da ein beliebiges Ersatzmodul ohne Kenntnis der Einzeldaten des Gerätes durch die Serviceperson verwendet werden kann. Weiters ist sowohl im Erstaufstellungsfall als auch im Wartungsfall das Fehlerrisiko der Zuordnung von Geräten zu Standorten stark reduziert. Da bei der Anwendung der Steckdosen für Elektrofahrzeuge die genaue Verödung für die Übermittlung der Daten an Navigationssysteme, auf welche Nutzer und Wartungspersonal zugreifen, von Bedeutung ist, wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Geopositionsbestim-mung eines stationären Systems vorgesehen. Dabei werden die Informationen zur Berechnung der Geodäten vorzugsweise von bestehenden Satelliten, wie bei Navigationssystemen von Fahrzeugen, alternativ aber auch aus der Zellinformation von Mobilfunksystemen bezogen.

[0017] Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

[0018] Figur 1 zeigt die Vorrichtung zur Anbringung des Autorisierungschips, wobei der Computerchip (4), vorzugsweise als RFID-Chip, auf einer Folie (3) aufgebracht ist, die einseitig mit einem vorzugsweise druckaktivierten Kleber beschichtet ist, welche Folie (3) vorzugsweise mittels eines Montagestempels (5) nach Abziehen einer optionalen Schutzfolie (2) auf die Stirnseite des Steckers (1) aufgebracht ist. 4/6

Claims (4)

1. österreichisches Patentamt AT508 853B1 2013-08-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Erkennen, und Autorisieren eines Stromabnehmers, durch einen Stecker (1) an einer Stromquelle, wobei der Stecker (1) im Bereich seiner Umhüllung oder im Bereich seiner Kontaktstifte eine Information zur Identifikation oder Autorisierung bestehend aus zumindest einem Computerchip (4) trägt, dessen Information beim Einbringen des Steckers in eine Steckbuchse durch ein in der Steckbuchse integriertes Auslesegerät, bei räumlicher Annäherung oder direktem Kontakt, elektronisch übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Computerchip (4), vorzugsweise als RFID-Chip, auf einer Folie (3) aufgebracht ist, die einseitig mit einem vorzugsweise druckaktivierten Kleber beschichtet ist, welcher optional mit einer Schutzfolie (2) versehen sein kann.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steckbuchse mit einer Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung der genauen Geopositionsdaten ausgestattet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bestimmung der Geoposition ein GPS (Global Positioning System) Chipset ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bestimmung der Geoposition ihre Informationen aus der Zellinformation von Mobilfunksendern bezieht. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/6