CN103534896B - 充电站和保障电动车充电过程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保障车辆（30）在充电站（2）的充电过程的方法，该方法包括在充电站方面将随机的或者伪随机的第一激活码输出给使用者、在充电站方面释放充电电流、在充电站方面接收由使用者所输入的第二激活码、在充电站方面对比第一激活码和第二激活码以及在肯定的对比结果时在充电站方面断开充电电流。

Description

充电站和保障电动车充电过程的方法

技术领域

本发明涉及一种充电站以及保障车辆（特别是电动车）在充电站充电过程的方法。

背景技术

电动车的应用是很多目前私车交通问题的解决方法：对于电动车驱动所需的电流可以以环保的方式制造，车辆本身没有废气产生，降低噪音负荷以及电驱动本身本质上达到比基于化石燃料燃烧的发动机更高的效率。

但是为了广泛地大量使用电动车必须提供简单且在地区范围内的能量加载的可行性方案，类似于已知的液体燃油加油站系统。对此必须解决结算费用以及充电过程的保障问题。目前虽然这种供电的基础设施至少在地区范围内存在，但是一个插座上的电力消耗几乎不能很容易地根据各个消耗品进行分类并且立即得以确定、必要时进行限制并且立刻计算出价格。

为了能够实际应用任何人都能够使用的充电加油站，即，能够公共使用的充电站，这种充电站必须要像液体燃油的加油塔一样可以简单地使用并且实现类似可能的充电约束性和账单的结算。从车辆使用者的角度来看，应该产生尽可能少的改变。

在已知的防止拔出插头的保护机构中机械闭锁的控制由车辆实施。此外，充电站监控插头是否插入车辆中。在拔出插头时断开充电电流，因此充电插头不会由于那里的高的电势而有危险。

然而这也可能是故意拔出汽车的充电插头而引起充电过程的中断。特别是在充电前使用者就已经对充电过程进行支付的情况下应该避免上述情况的发生。在这种情况下使用者也希望在充电站对车辆进行所支付的时间的充电。如果以直流电进行充电，那么这就是重要的。还没有在以直流电充电时来测量相关能量的标准化方法。其实在以直流电充电时测量的是充电时间。因此必须保证真正使用了预先所支付的充电时间来为车辆充电。

发明内容

出于上述原因，本发明的目的在于，提供一种用于车辆充电的方法，该方法包括在充电站方面的充电过程的保险措施。

根据第一方案通过权利要求1的方法实现了该目的。

这里设置为在充电站方面可以发给使用者随机的或者伪随机的第一激活码。该第一激活码可以是数字序列或符号序列或其他的编码。如果激活码不是根据特定的模式产生的，而是潜在的攻击者不能提前预测的，那么该激活码是伪随机的。这也可以例如是来自环形存储器的编码。以随机发生器产生第一激活码也是可能的。

在输出第一激活码以后，在充电站方面就可以释放充电电流。优选在释放充电电流之前还要检查充电线是否正确插入车辆中。必须确保充电线对使用者来说没有危险。释放充电电流之后，进行充电过程。这个过程优选肯定要持续一段时间，这段时间是使用者提前规定并且支付的。这特别是对以直流电进行充电的过程适用。

充电过程中或者在经过预先支付的、充电过程的持续时间时使用者想要能够从车辆上拔出充电线。出于该原因设定有在充电站方面接收由使用者输入的第二激活码。优选使用者记住在之前已经输出的第一激活码或者使用者通过充电站将第一激活码打印出来。然后使用者可以输入与第一激活码一致的第二激活码。

为了检查第二激活码是否与第一激活码相一致，在充电站方面将第一激活码与第二激活码进行比较。对此，必须将在充电站方面输出的第一激活码存储在充电站中。这优选是防止未经授权的读取的存储器。在这种情况下可以例如在充电站中对第一激活码进行加密存储。然后进行比较，检查第一激活码是否与输入的第二激活码相一致。

如果两个激活码相一致，那么在充电站方面就会断开充电电流。然后可以结束充电过程。

通过输入第二激活码以及比较第二激活码和输出的第一激活码来确保只是这个触发充电过程的人可以中断充电过程。只有这个使用者知道第一激活码。

根据有利的实施例设定为在充电站方面释放充电电流操作之前将在车辆上引起充电线锁闭的闭锁信号传送到车辆上。

这可以实施成无线的，例如通过W-Lan、蓝牙、紫蜂、红外线、近距通信技术或类似方式。通过充电线本身进行通信也是可能的。在这种情况下例如充电线除了具有必须用于能量传输的电缆芯线还具有其他的用于通信的电缆芯线，也是可能的。例如对此可以是八根电缆芯线，借助这些电缆芯线可以与车辆的控制器局域网络现场总线进行通信。通过馈电导体进行通信也是可能的。在这种情况下优选可以使用电力线通信（PLC）协议。

还设定为在充电站方面检查车辆对闭锁信号是否正确做出反应以及充电线是否真正锁闭。这可以由此进行，即，车辆将确认信号传送到充电站，充电线已锁闭在车辆上。在充电站中可以监控确认信号的接收。只有接收到信号，才释放充电电流。

充电过程结束之后，即输入正确的第二激活码之后以及充电电流已断开之后，必须在车辆上解锁充电线。出于这个原因设定为，在断开充电电流的操作之后由充电站将解锁信号发送到车辆上。像闭锁信号一样可以以相同的方式将解锁信号发送到车辆上。最后可以在充电站方面检查车辆是否真正地已解锁充电线。

如上所述，可以在步骤a）之前在充电站方面规定充电时间。这特别是在以直流电充电的情况下。在直流电充电时例如以400伏的充电电压和170安培的充电电流进行充电。在这种情况下，例如可以在30分钟之内加载电池的百分之八十的充电量。在直流电充电时必须由充电柱进行充电调节。因此充电柱也必须保障充电过程的结束时间。

特别是在取决于充电时间的充电时需要预先进行支付。因此还设定为在步骤a）之前在充电站方面办理付款操作。例如使用者可以规定充电时间并且直接在充电站支付所需费用。这可以例如通过使用信用卡或EC卡的支付来进行。在这种情况下使用者通常必须输入PIN码，以进行支付。因此充电站在这种情况下已经具有显示器和PIN码键盘。通过该显示器可以例如输出第一激活码。然而，其他形式的输出也是可能的。通过PIN码键盘也可以输入第二激活码，该PIN码键盘也用于付款操作。

还设定为在充电过程的开始阶段实施步骤a）至b）。也就是说，充电过程至少通过步骤a）至b）得以启动。

在充电过程的结束阶段优选实施步骤c）至e）。因此可以至少通过完成步骤c）至e）来结束充电。

如上所述，可以提前支付充电过程。这可以例如通过以信用卡或EC卡的支付来进行。在这种情况下，如果给使用者打印出支付单据（也是从税收的角度来看）通常是有利的。出于这个原因充电站通常具有单据打印机。也可以以有利的方式使用单据打印机来打印出第一激活码。也可以在显示器（例如同时用于付款的显示器）上进行输出。最后，使用者也可以借助于电子短信来获知激活码。例如使用者给出其移动电话号码并且第一激活码作为短信发送到使用者的移动电话上。还可以使用E-Mail给使用者发送第一激活码。

一旦车辆使用者想要中断充电过程，该使用者就必须输入第二激活码。设定为使用者在充电站方面或者车辆方面输入第二激活码。在充电站方面的输入可以使用上述PIN码键盘。借助于短信通过无线移动通信网将第二激活码发送到充电站上也是可能的。在这种情况下，可以在充电站给出例如移动电话号码或者其他的电话号码，使用者可以向这个号码发送短信。借助应用程序将第二激活码发送到充电站上也是可能的。

在车辆方面输入时使用者可以例如使用构造在车辆中的键盘。例如在车辆方面的语音输入也应该是可能的。对此例如可以使用集成在汽车方面的电话的语言识别装置。该装置已经具有识别对数字的语音输入的性能。借此例如也可以在车辆方面输入第二激活码。

闭锁信号和/或解锁信号的通信以及充电参数的通信和充电本身的调控需要通信连接器以及充电站和车辆之间的通信协议。出于这个原因设定为在充电站和车辆之间通过充电线（优选使用CHADEMO协议）进行通信。该CHADEMO协议用于充电控制以及也可以用于闭锁信号和解锁信号的通信。充电站和车辆之间的通信也可以通过PLC进行。也可以通过馈电线进行通信。特别是可以通过DC导线进行通信。

最迟在充电结束时充电站应该可以由其他的使用者使用。为了防止尽管该充电站不再对这个使用者的车辆进行充电该使用者仍然阻挡充电站，设定为充电时间结束之后，不依赖于第二激活码的输入在车辆方面解锁充电线。对此例如充电站可以在所支付的充电时间结束之后将解锁信号发送到车辆上，然后车辆脱开充电线。经解锁的充电线例如可以通过光学显示报告给第三方。由此确保即使之前的使用者没有通过输入第二激活码释放充电线，但是充电时间已经结束，充电站也可以被使用。

如上所述，第一激活码可以在充电站中产生。这例如可以通过从环形存储器中读取或者通过随机发生器来实现。另一方面，在充电站中从总站接收第一激活码也是可能的。对此例如充电站可以将请求信号发送到总站上，然后在总站中查出、计算或读取激活码，然后传输到充电站上。对此例如可以加密地进行传输。借助电力线通信进行传输同样是可能的。另一方面，其他的传输方式（例如通过GSM、UMTS、W-lan、EDGE、WI-FI或者类似方式）也是可能的。最后，有线传输（例如通过DSL和/或使用网络协议）也是可能的。

另一个主体是根据权利要求10的充电站。

对此，充电站具有用于将随机的或伪随机的第一激活码输出给使用者的输出工具。输出工具可以是显示器、单据打印机或类似设备。该输出工具也可以与将第一激活码传输到使用者的电话或E-Mail帐号上的通信工具相连接。然后第一激活码以电子形式传输给使用者。

此外充电站具有用于释放充电电流而设置的控制工具。该控制工具例如可以通过充电线或者通过无线电与车辆进行通信。优选装配该控制工具，以通过CHADEMO协议进行通信。此外这样设置该控制工具，即，分开或者阻止充电线与充电调节器和馈电干线的连接。从而可以借助控制工具释放或者停止充电电流。该控制工具可以由合适的经编程的微型计算机构成。

充电站此外还具有用于接收由使用者所输入的第二激活码而设置的接收工具。该接收工具例如可以由数字键盘/符号键盘或者PIN码键盘构成，使用者可以通过该键盘手动输入数字编码/符号编码。该接收工具也可以与通信工具相连接，以接收使用者的短信，使用者在该短信中给出第二激活码。还可以设有语音识别工具，该语音识别工具允许使用者或者直接在充电站上或者通过使用者的电话使用语音输入第二激活码。

可以设定有将第一激活码与输入的第二激活码进行比较的对比工具。这可以是微处理器，该微处理器比较两个数字序列或者符号序列。对此可以在充电站中设有存储器，该存储器对输出的第一激活码进行中间存储，直至与第二激活码进行比较为止。

最后，有效连接对比工具和控制工具。这种有效连接至少用于在肯定的对比结果时控制工具中断充电电流。对此可以从供电系统上断开充电调节器和充电线。

除了所述工具以外充电站此外还可以具有用于与车辆通信的通信工具。特别是为了传输闭锁信号和解锁信号以及为了检查充电线是否锁闭在车辆上可以设有通信工具。该通信工具也可以与控制工具保持有效连接，该通信工具从而实现与车辆的通信，例如通过CHADEMO协议或者PLC协议或者其他协议，通过该协议可以经由馈电导体或者控制导体进行通信。

该方法和该装置的特征能够相互自由组合在一起。特别是从属权利要求的特征也可以绕开独立权利要求的特征、也可以独立地或者相互自由组合地作为独立发明。

上述方法也可以实现为计算机程序或者作为存储在存储设备上的计算机程序。在这种情况下，在充电站方面可以通过计算机程序适宜地为用于实施各个操作步骤的微处理器进行编程。

附图说明

下面根据表明实施例的图示阐述本发明的主体。其中：

图1示出了根据实施例的充电站的示意图；

图2示出了用于输入激活码以及输出激活码的装置的示意图；

图3示出了具有充电站、车辆和总站的系统示意图；

图4示出了在车辆方面的闭锁装置的细节图。

具体实施方式

图1示出了一个充电站2。该充电站2与供电系统4相连接。设置在充电站2上的充电线6可以经由充电调节器8与供电系统4相连接。充电调节器8通过控制工具10得到控制并且特别能够由控制工具10进行操作用于释放和中断充电电流。

此外，在充电站2中设置有微处理器12，该微处理器一方面具有通信工具，以经由充电线6与车辆进行通信，另一方面调控控制工具10和输入/输出终端14之间的通信。

最后可以借助控制工具12连接通信工具16。该通信工具16首先可以通过通信电路（例如射频芯片）例如经由近距通信接收与车辆之间的无线通信。除此之外可以这样布置通信装置16，即，以致于可以与总站（例如经由DSL或经由GSM/UMTS/EDGE/LTE）进行有线或无线通信。

图2详细示出了输入/输出终端14。正如所看到的一样，输入/输出终端14具有PIN码键盘20。使用者可以通过这个PIN码键盘20输入数字和/或符号。此外还设置有显示器22，通过显示器使用者可以检查其输入是否正确并且通过该显示器可以给使用者提供输入请求以及其他指示。

输入/输出终端14具有读卡器24，借助该读卡器可以读取例如EC卡或者信用卡。输入/输出终端14中的这里未示出的微处理器允许以信用卡或EC卡操纵付款过程。

最后，输入/输出终端14具有单据打印机26。该单据打印机26首先可以打印出付款单据，其次可以在单据28上打印出第二个激活码。

图3示出了具有充电站2、车辆30和总站32的系统。此外，图3还示出了无线通信线路34和36。无线通信线路34实现了例如充电站2或者设置在其中的通信工具16和车辆30之间的无线通信，例如通过W-Lan、蓝牙、紫蜂、DECT或类似方式。

无线通信线路36实现了充电站2和总站32之间的通信。无线通信线路36对此可以是例如GSM-/UMTS-/LTE-连接器。这些连接线路至少部分地经由互联网38完成。

图4示出了闭锁装置40，该闭锁装置可以设置在车辆30中，以锁闭充电线6或者充电线插头6a。闭锁装置40具有触点42，该触点与充电线6的电缆芯线相连接。这里例如可以设置有馈电线的触点42和通信导线的触点42。这两个示出的触点42仅是示例。

此外，在闭锁装置40中设置有通信工具44并且该通信工具44可以是通信处理器，该通信处理器一方面可以通过充电线6接收与车辆2的通信，也可以通过无线通信线路34进行无线通信。

最后设有能够以电动驱动的机械锁46。该机械锁46可以卡入插头6a中的槽中，从而在闭锁装置40中锁闭插头6a。该机械锁也可以解锁插头6a，通过使该机械锁从插头6a的槽中脱出。

为了对车辆30充电，车辆30的使用者行驶到充电站2。充电站2优选是以直流电压充电的快速充电站。在这种情况下可以通过充电线6加载例如400伏的电压和170安培的电流。充电线6优选牢固地安装在充电站2上并且具有插头6a，该插头可以插入车辆30的闭锁装置40中。使用者将插头6a插入车辆30的闭锁装置40中接着开始操作充电站2的输入/输出终端14。

使用者然后通过PIN码键盘20、通过显示器22上的指示引导选择所需要的充电时间，例如30分钟。使用者通过显示器22所显示内容得知充电过程的费用，然后使用者可以支付该费用。对此使用者将例如他的EC卡插入读卡器24中并且通过PIN码键盘20输入使用者的PIN码。在确认付款操作之后通过单据打印机26打印出支付单据28。第一激活码可以额外地打印或者打印在支付单据28上。

通过通信工具16将一个包含有激活码的短信发送到使用者的电话上也是可能的。

在结束付款过程并且打印出激活码之后，借助于微处理器12通过充电线6将闭锁信号传输到车辆30上。通过无线通信线路34进行传输也是可能的。一旦闭锁装置40或者闭锁装置40的通信工具44接收到该闭锁信号，该闭锁装置就会这样操作机械锁46，即，机械锁锁闭插头6a。

插头6a的成功锁闭由通信工具44或者通过充电线6或者通过无线通信线路34传输给充电站2。充电站中在微处理器12中接收锁闭确认。确认锁闭之后，微处理器12这样操作控制工具10，即，控制工具通过充电调节器8释放充电电流。对此建立了供电系统4和充电线6之间的连接。

然后通过微处理器12监控充电过程的持续时间。如果充电过程结束，而使用者没有进行输入，则通过微处理器12将解锁信号传输到车辆30上。该传输过程以与闭锁信号的传输相同的方式进行。解锁信号导致闭锁装置40中的插头6a脱开。插头6a的脱开可以以光学信号的形式报告给充电站2。

另一方面，插头6a或者锁闭地保持在闭锁装置40中至充电时间结束而必须脱开，或者在充电时间期间使用者想要解锁充电线6。在这种情况下，使用者来到充电站2并且通过PIN码键盘20输入第二激活码。优选使用者保留单据28从而可以读取并输入之前输出的第一激活码。所输入的激活码由输入/输出终端14发送到微处理器12上。在微处理器12中存储有之前所输出的第一激活码并且与使用者输入的第二激活码进行比较。在肯定的对比结果时，微处理器12将释放信号发送到车辆30上，然后充电线插头6a可以从闭锁装置40上解锁并且脱开。

第一激活码不是在充电站2中产生，而是从总站32接收的也是可能的。对此充电站2可以在付款过程结束之后通过无线通信线路36将请求信号发送到总站32上。总站32以第一激活码进行回复，该第一激活码由充电站2中的通信工具16接收并且可以通过显示器22输出。

借助于所示的方法可以保护充电过程防止故意的中断操作。所支付的充电时间可以通过充电站确保，因为只要所支付的充电时间没有结束或者使用者没有结束充电过程就不再能够轻松地从车辆上移除充电线。

Claims (9)

1.一种保障车辆在充电站的充电过程的方法，所述方法包括：

a0)在充电站方面规定充电时间和/或在充电站方面办理付款过程，

a)在充电站方面将随机的或者伪随机的第一激活码输出给使用者，

a1)在充电站方面将在车辆上引起充电线锁闭的闭锁信号传送到车辆上，

b)在充电站方面释放充电电流，

c)在充电站方面接收由使用者所输入的第二激活码，

d)在充电站方面对比所述第一激活码和第二激活码，

e)在肯定的对比结果时在充电站方面断开充电电流，

e1)在充电站方面将在车辆上引起充电线脱开的解锁信号传送到车辆上，以及

f1)在充电时间结束之后，不取决于是否输入所述第二激活码，在车辆方面解锁充电线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在充电过程的开始阶段实施所述操作步骤a)至b)以及在充电过程的结束阶段实施所述操作步骤c)至f1)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激活码在充电站中产生并且由充电站经由单据打印机、显示器或者电子短信输出给使用者。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二激活码由使用者在充电站方面或者在车辆方面输入。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在充电站和车辆之间通过充电线进行通信。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在充电站和车辆之间通过充电线使用CHADEMO协议或者使用电力线通信协议进行通信。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激活码在充电站中产生或者在充电站中从总站接收。

8.一种用于车辆的充电站，所述充电站具有

-用于规定充电时间和/或办理付款过程的工具；

-用于将随机的或伪随机的第一激活码输出给使用者而设置的输出工具，

-用于释放充电电流和用于将在车辆上引起充电线锁闭的闭锁信号传送到车辆上而设置的控制工具，-用于接收由使用者所输入的第二激活码而设置的接收工具，

-用于比较第一激活码和第二激活码而设置的对比工具，

-其中这样有效连接对比工具和控制工具，即，在肯定的对比结果时控制工具中断充电电流，

-其中这样设置控制工具以用于将在车辆上引起充电线脱开的解锁信号传送到车辆上，即，在充电时间结束之后，不取决于是否输入所述第二激活码，在车辆方面解锁充电线。

9.根据权利要求8所述的充电站，其特征在于，所述充电站是用于电动车的充电站。