CN108025654B - 用于电动汽车的充电站和此种充电站中的接口装置以及用于运行充电站的方法 - Google Patents

Abstract

用于电动汽车的充电站，具有：设置用于控制在充电站上的电动汽车的充电过程的充电控制电路；通讯模块，其具有设置用于与充电控制电路通讯的充电控制接口、以及设置用于与充电站外部的中央机构通讯的操作接口，其中，为了与中央机构通讯，在操作接口中执行第一协议。改进的互通性由此保证，即在充电站中设置安置于操作接口上的接口装置，其与操作接口借助第一协议通讯，并且与外部的中央机构借助不同于第一协议的第二协议通讯。

Description

用于电动汽车的充电站和此种充电站中的接口装置以及用于 运行充电站的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车的充电站。此外，本发明还涉及一种在此种充电站中的接口装置以及一种用于运行充电站的方法。

背景技术

当今，充电站通过数据连接与中央控制机构通讯。此种中央机构构成所谓的后端，借助此后端通过与充电站的数据连接可起始和停止充电过程。此外，还可通过此后端在充电站中进行误差分析以及远程维护。

在充电基础设施的结构范围内，充电站的各个供应者首先执行财产所有人的协议。协议的执行如此进行，充电站与后端通过相应的协议通讯并且由此可控制充电过程。此外，协议还实现了远程维修、误差分析以及对客户开放。此外，一些协议也符合校定规则，因为，充电站的测量数据也能够安全地传递到后端。

但是，由于充电基础设施的结构的进步，存在对充电站与后端系统之间的通讯的统一性的需求。但是问题在于，尚不存在足够专业的协议，其保证不同的具有后端系统的制造商的充电站或充电调节器之间标准化的通讯。此外，问题还在于，由于分散的基础设施，对安装在充电站中的用于与后端系统通讯的通讯模块的更换格外昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的在于，改善充电站与后端系统之间的互通性。

此目的通过根据权利要求1所述的充电站、根据权利要求10所述的接口装置以及根据权利要求11所述的方法实现。

首先可保持，在充电站中始终布置充电控制电路，例如充电控制器。此充电控制电路设置用于与属于汽车的充电控制电路协商充电过程。借助充电控制电路，可监测电动汽车的储能装置在充电站中的充电过程。

此外，充电控制电路还可与合适的测量装置(计量器)一同获取消耗量并出于结算目的提供此消耗量。

为了与后端系统通讯，充电站通常也具有通讯模块。通讯模块在其中一侧上至少具有充电控制接口。通过此充电控制接口，通讯模块与充电控制电路、在必要时与充电站中的测量装置通讯，从而根据后端的设定控制充电过程并且获取对充电过程的信息。因此，充电控制接口设置用于与至少充电控制电路通讯。

在另一侧，通讯模块具有操作接口。此操作接口用于建立充电站和后端之间通过数据网络的通讯。通过操作接口，通讯模块从后端接收信息并且向后端输出关于充电过程的信息。因此，操作接口设置用于与在空间上远离充电站的中央机构通讯。

如前所述，一个充电站的每个操作者优选建立一个合适于此操作者的协议。此协议在通讯模块的操作接口中执行，从而操作接口与相应的中央机构协调地运行。在操作接口与中央机构之间交换的指令和信号根据此第一协议记载。

现在可知，不同的充电站和后端系统之间的互通性在已经存在的充电基础设置中只能借助合理的技术投入如此实现，即在充电站中设置安置于操作接口上的接口装置。此接口装置优选连接在操作接口与中央机构之间，并且布置在充电站之内或充电站之上。接口装置借助第一协议与操作接口通讯。因此，对于操作接口来说，接口装置相当于中央机构。操作接口装置对于操作接口来说是透明的，也就是说，操作接口无法识别在其与中央机构之间设置有接口装置。

在另一侧，设置有用于与中央机构借助与第一协议不同的第二协议通讯的接口装置。此接口装置将与操作接口交换的信号和信息转化为与中央机构交换的信号和信息。在此完成协议转化，此协议转化能够匹配于一个充电站或一个后端系统中的相应的条件。对于中央机构来说此接口装置也是透明的。中央机构也无法确定在充电站中设有此接口装置，而确切地说，中央机构借助在中央机构中执行的第二协议与充电站通讯，而无须注意到在充电站中通过通讯模块执行哪种第一协议。

因此，接口装置保证了具有不同协议的最不同的制造商的充电站能够与一个后端系统通讯，反之亦然。

根据一种实施例建议，接口装置至少具有两组协议参数。一种协议可尤其通过在特定的时间发送特定的指令标明。指令的时间以及名称、以及指令标题和指令主体的数据结构可保存在一个参数组中。现在，在接口装置中则可设置至少两组协议参数。借助此两组可在接口装置中构成两种不同的第一或第二协议。

如果接口装置能够与不同的操作接口通讯，则此接口装置可为多功能的。为了在接口装置交货时即提供此多功能性，可为第一协议设置多组协议参数。因此，在有两组协议参数时，接口装置可与两个不同的操作接口通讯。操作接口的选择可例如自动地完成，通过操作接口在与接口装置进行的第一次通讯期间，基于信号的类型识别出接口装置执行哪种协议。在接口装置中可由从接口装置接收到的信号获知两组协议参数中的哪一组适合，并且接着可基于所选的至少两组协议参数中的第一组进行通讯。

在另一侧上可能需要使充电站能够与不同的后端系统通讯。如果充电站应具有与多个操作者通讯的能力，即搭建的充电站应能够由不同的操作者操作，那么这可例如为有利的。根据操作者执行哪种协议，相应的后端系统则与充电站通过相应的协议沟通。为此，在接口装置中也可为两个协议其中的每个协议保存一组协议参数，并且在接口装置中可设置至少两组协议参数。

尤其可在接口装置中存在此种可能性，即改变存在的协议参数组，以及保存新的协议参数组。由此可在之后尤其通过远程维护将新的协议参数组载入到接口装置上，从而接口装置能够继而与充电站内部的新的硬件、尤其与改变的操作接口或者与新的后端系统相互作用。

为了能够将新的协议参数组载入到接口装置中，接口装置设置用于尤其从中央机构接收协议参数组。由此，充电站可例如如此配置，使其能够由新的、具有不同于之前的后端系统的充电站操作者操作。可省却充电站内部的硬件的手动更换。也不需要将技术人员送到充电站以将充电站设置用于新的后端系统。

另一方面，可提供所谓的“白标”接口装置。在此接口装置中未存有协议参数。其可安装在最不同的、尤其具有最不同的操作接口的制造商的充电站内。根据相应实现的操作接口可继续对接口装置进行相应的编程。

关于此也应提及，接口装置在必要时也能够以通讯隧道的形式作用。为此，接口装置可要么从操作接口、要么从中央机构接收相应的指令。在此情况下，不进行协议转换。这可例如在操作接口与实际运行的后端系统兼容，从而无须进行协议转换时发生。因此，接口装置为多功能的并且可在需要时作为协议转换器运作，并且在其他情况下仅传导指令，而不改变信号。

根据一种实施例建议，接口装置能够升级。这意味着，例如能够通过更改固件使接口装置支持最不同的协议，其中，在接口装置的一个存储器中可分别保存一个第一和/或一个第二协议。通过存储器相应的配置，接口装置可适用于最不同的操作接口和后端系统。

根据一种实施例建议，接口装置具有无线接口。通过此无线接口，接口装置能够形成与中央机构的无线通讯。如果充电站的通讯模块仅支持有线通讯，那么这则可为尤其有利。因此，通过安装接口装置提供充电站额外的功能性，尤其用于与中央机构无线通讯。无线接口适用于通过无线移动网络、优选蜂窝无线移动网络通讯。也可支持其他无线通讯网络，例如通过WLAN或类似网络的通讯。因此，借助接口装置中的无线接口持续地保证充电站与中央机构之间的通讯，而无须设置相应的线缆。

同样建议为无线通讯网络设置用于容纳识别模块的接口装置。通讯模块尤其适合于在通讯网络内部进行识别。通讯网络优选为蜂窝无线移动网络。识别模块优选为用户身份模块(SIM)，如同在无线移动网络中通常使用的那样。此识别模块也实现了在接口装置与中央机构之间加密的通讯。此外，还可能的是，借助识别模块能够在无线移动网络中构成封闭的用户组，尤其在所谓的虚拟专用网络(VPN)范围内。在此，接口装置与中央机构之间的通讯可通过所谓的VPN通道构建，从而能够安全地通过否则为开放的通讯网络进行通讯。

消耗量计量器的测量数据可尤其通过接口装置传递到中央机构。此通讯优选安全地进行，从而避免对所测量的消耗量的测量数据的篡改。

根据一种实施例建议，接口装置如此设置，使其与操作接口通过开放充电协议(OCPP)通讯。此OCPP协议以基本特点定义了在操作接口上进行的通讯的应有的形式。但是可见，OCPP协议在不同的执行中可能具有部分不同的指令和不同的指令时间，从而在操作接口装置中可保存不同组的用于OCPP协议的协议参数。由此，可通过接口装置支持OCPP协议的不同执行。

另一方面，接口装置可与中央机构通过操作专用的协议、例如申请人的LG2WAN协议通讯。尤其如此设置操作专用协议，使其根据规则为准许的，并且针对测量数据的传递实现完全的验证、授权和/或加密。这不是必需的，例如借助在操作接口上运行的协议。因此，接口装置可保证测量数据的传递，此传递借助在操作接口上的协议例如无法实现。

根据一种实施例建议，与操作接口通过操作专用协议通讯，并且接口装置与中央机构通过开放充电协议通讯。接口装置可因此如此设置，使其例如能够借助操作专用协议通过操作接口通讯。为了支持最不同的操作者，可在接口装置朝向中央机构的一侧上执行OCPP协议，其中，在此也可能出现最不同的表达，并且在接口装置中可保存用于OCPP协议的相应的表达的参数组。

根据一种实施例建议，通过接口装置变化从输入到输出指令的时间顺序。为此，接口装置如此设置，使其具有指令存储器，其首先暂时存储进入的指令。根据支持的协议，接着可在接口装置中决定将时间上较晚输入的指令在之前进入的指令之前发送出。对通讯指令的此种时间变换以两种方向都能进行。尤其可将从通讯模块的操作接口接收到的指令针对其时间顺序进行改变，并以改变后的顺序发送到中央机构，或者相反。

根据一种实施例建议，接口装置具有到支付终端的连接。借助此种用于支付终端的连接，接口装置提供另一功能性，其在终点站中不强制使用。此连接实现了，通过将支付终端与充电站通过接口装置相连，在充电站内直接进行支付过程。在此，也可例如在接口装置中执行与用于接口装置和支付终端之间的通讯协议不同的协议，尤其EP2协议、ZFT协议、ISO 8583协议或者APACS协议。也可使用ZVT协议、OPI协议或者MDB协议。

借助用于支付终端的连接，可在充电站内触发并完成支付过程，此支付过程可在成功完成充电过程后开始。由此，接口装置可通过连接从支付终端接收支付信号。如果接口装置接收到支付信号，可由中心机构通过接口装置要求或协商充电开始，并且在必要时由接口装置在中央机构激活充电后将授权信号传送到操作接口。

另一方面为一种接口装置，其具有第一连接，此第一连接设置用于与充电站的通讯模块的操作接口通讯，此操作接口设置用于与设置在充电站外部的中央机构通讯，其中，在操作接口中执行第一协议，接口装置还具有第二连接，此第二连接设置用于与外部的中央机构通过与第一协议不同的第二协议通讯。只要可用，当然前述的实施例都也适用于此接口装置。

另一方面为一种用于运行充电站的方法，其中，控制电动汽车在充电站上的充电过程，其中，为了控制充电过程，与通讯模块的充电控制接口交换充电控制指令，并且从通讯模块在操作接口上以第一协议接收充电控制指令。充电站与不同的后端系统的、或者相反的互通性由此保证，即以第一协议与布置在充电站中的接口装置交换操作接口的充电控制指令，并且由接口装置以不同于第一协议的第二协议与外部的中央机构交换充电控制指令。指令在接口装置中从第一协议转换为第二协议、以及从第二协议转换为第一协议。只要可用，前述实施例当然也全部适用于此方法。

附图说明

下面根据示出了一种实施例的附图进一步阐述本发明。附图中示出：

图1示出了充电站；

图2示出了根据一种实施例的充电站；

图3示出了根据一种实施例的充电站；

图4示出了根据一种实施例的接口装置；

图5示出了根据一种实施例的、具有多组协议参数的存储器。

具体实施方式

图1示出了根据一种实施例的充电站2。此充电站2具有到能量供应网络4的连接。通过合适的保险装置6，能量计量器8与能量供应网络4在充电站2中相连。计量器8测量经过充电调节器10通过到负载的接口12输出的电能。

电动汽车(未示出)可通过电缆连接到接口12上。在到接口的连接中，充电调节器10与构造在电动汽车中的充电调节器(有线地或无线地)通讯并协商充电参数。接着相应地确定协商的充电参数，并且充电站2从能量供应网络4为电动汽车提供电能。通过计量器8获取所提供的能量。

无论是在对充电参数的协商中，还是在释放充电电流时，充电调节器10都额外地与通讯模块14通讯，此通讯模块具有充电调节器接口14a和操作接口14b。

此外，通讯模块14通过充电调节器接口14a或者其他接口接收计量器8的测量数据。通过操作接口14b，通讯模块14与未示出的中央机构通讯。操作接口14b尤其可为有线连接的网络接口，例如LAN接口。通过此种接口，例如连接到广域网上的DSL分离器可连接到通讯模块14上。

电动汽车的充电过程以长久以来为人熟知因此不再赘述。

图2示出了根据图1构造的具有通讯模块14的充电站2，此通讯模块通过充电调节器接口14a与充电调节器10和计量器8相连，并且也具有操作接口14b。

作为对图1中所示的充电站2的补充，图2中的充电站2具有额外的接口装置16。接口装置16与通讯模块14的操作接口14b相连。通过操作接口14b，接口装置16与通讯模块14交换充电控制指令。此通讯可为双向的。操作接口14b如此构造，使其通过操作专用的协议操作。因此，指令符合此操作专用的协议。

接口装置具有独立获取由操作接口14运行的协议的手段。此手段可为评估接口装置16从操作接口14b接收到的数据电报。也可能在接口装置16中设定了支持操作接口14的协议。

可符合操作接口14b的协议地将一组协议参数输入到接口装置16中，借助此接口装置，将其转化为与中央机构18约定的第二协议。

从中央机构18接收的指令以及输送给中央机构18的指令可根据第二协议制定。借助此组协议参数可将第二协议的指令转化为操作接口14b理解的指令，反之亦然。

在接口装置16中设有无线电接口，借助此无线电接口可通过广域网20与中央机构18建立无线通讯。

图3示出了图2中的充电站2。接口装置16除了连接到操作接口14b上以外，接口装置16还具有用于支付终端22的连接。支付终端22可由加密处理器22a以及用户界面22b构成。通过支付终端22可进行支付过程，例如使用信用卡或储蓄卡的支付过程。为此，通过用户界面不仅可以访问卡号或其他卡片信息，而且可以访问用户的个人身份证号。在加密芯片22a中可校验交易的可靠性，并且在成功交易时，加密芯片22a可向接口装置16传递支付信号。

在收到此种信息时，接口装置16可经过中央机构18和通讯模块14之间的协商后促发充电过程。充电过程的时长、充电过程的范围以及充电过程本身、即其开始和结束尤其可根据加密芯片22a或支付信号的信息而通过接口装置16建立。在此，中央机构18与通讯模块14之间的通讯通过接口装置16适配于预先设定的协议。

接口装置16在图4中示出。接口装置16具有微处理器16a，其提供接口装置16的功能。

微处理器16a与接口16b和16c相连。接口16b以第一协议运行，从而与操作接口14b通讯。接口16c以第二协议运行，从而与中央机构18通讯。在接口16b与16c之间交换的信号通过微处理器16a针对其协议进行转换。为此，微处理器16c可尤其访问存储器16d，在此存储器中保存有多组协议参数。

接口16c优选为无线接口，其实现了与无线移动网络的通讯。为进行此通讯需要无线移动网络中的验证与授权，这通过布置在接口装置16中的用户身份模块(SIM)24实现。在此SIM 16上可保存用户数据、加密数据、访问数据及类似数据，借助这些数据，微处理器16a可通过接口16c建立与无线移动网络的通讯。

除了接口16b和16c以外，接口装置16还具有用于连接到支付终端22上的接口16e。在支付终端22与接口装置16之间的通讯也通过微处理器16a控制，其中，在此也可访问未示出的具有不同协议参数的存储器，从而支持用于最不同的支付终端的最不同的协议。

图5示出了具有不同协议参数组的存储器16d。首先，为两个需要支持的协议分别设置列P1和P2。协议P1例如用于与操作接口14b通讯，并且协议P2用于与中央机构18通讯。

可考虑的是，不同操作接口14b分别借助OCPP协议执行，其中，OCPP协议在必要时能够以不同的设计方案执行。OCPP协议的不同的设计方案在图5中通过协议参数组A，A′和A〞表示。因此，为同一个协议在存储器16d中保存多组协议参数。可见，为每组保存的协议参数A，A′，A〞分别保存一个相应的协议参数组B，借助此协议参数组，按照协议A,A′，A〞其中之一的信号转化为按照用于中央机构18的协议B的信号。在此，在出口侧、即在中央机构18与接口装置16之间的通讯区段上总是通过协议参数组B执行相同的协议，相反，在入口侧可为协议保存最不同的多个协议参数组A，A′，A〞。

同样示出的是，可支持额外的协议A₂，其在必要时不同于OPCC协议。此协议也可转化为根据协议参数组B的用于与中央机构18通讯的协议。

在存储器16d中也可设置其他存储空间，从而实现执行其他的或相似的协议。

如前所述，也可如此设置协议转换，即设置不同的多个协议参数组B，从而也支持具有不同协议的最不同的操作者。通过固件升级或者更新在存储器16d中的单元也可后续地支持最不同的协议。

借助根据本发明的充电站或根据本发明的方法以及根据本发明的接口实现了提高不同中央机构和不同充电站之间的互通性。

附图标记说明

2 充电站

4 能量供应网络

6 保险装置

8 计量器

10 充电调节器

12 连接

14 通讯模块

14a 充电调节器接口

14b 操作接口

16 接口装置

16a 微处理器

16b 接口

16c 接口

16d 存储器

16e 连接

18 中央机构

20 广域网

22 支付终端

24 用户身份模块

P1 第一协议

P2 第二协议

A，A′，A〞，A2 协议参数组

B 协议参数组

Claims (13)

1.用于电动汽车的充电站，具有：

设置用于控制在所述充电站上的电动汽车的充电过程的充电控制电路，

通讯模块，所述通讯模块具有设置用于与所述充电控制电路通讯的充电控制接口、以及设置用于与充电站外部的中央机构通讯的操作接口，其中，为了与所述中央机构通讯，在所述操作接口中执行第一协议，

其特征在于，

-在所述充电站中设置安置在所述操作接口上的接口装置，所述接口装置与所述操作接口借助第一协议通讯，并且与外部的中央机构借助不同于所述第一协议的第二协议通讯。

2.根据权利要求1所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置至少具有两组协议参数，并且，为每组协议参数分配不同的第二和/或第一协议中的其中之一。

3.根据权利要求2所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置设置用于从所述中央机构接收一组协议参数。

4.根据权利要求1所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置具有第一和/或第二协议的存储器，其中，所述存储器能够由所述中央机构配置。

5.根据权利要求1所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置具有无线接口，其中，所述无线接口设置用于与所述中央机构无线地通讯，和/或

-所述接口装置设置用于容纳用于无线通讯网络的识别模块，和/或

-所述接口装置设置用于与所述中央机构安全地通讯消耗量计量器的测量数据。

6.根据权利要求5所述的充电站，

其特征在于，

所述无线接口设置用于与所述中央机构通过蜂窝无线移动网络无线地通讯。

7.根据权利要求5所述的充电站，

其特征在于，

所述接口装置设置用于容纳用于蜂窝无线移动网络的识别模块。

8.根据权利要求1所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置与所述操作接口通过开放充电协议(OCPP)通讯，并且所述接口装置与所述中央机构通过操作者专用的协议通讯，或者

-所述接口装置与所述操作接口通过操作者专用的协议通讯，并且所述接口装置与所述中央机构通过开放充电协议(OCPP)通讯。

9.根据权利要求1所述的充电站，

其特征在于，

-在所述接口装置中改变从输入的指令到输出的指令的时间顺序。

10.根据权利要求1所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置具有到支付终端的连接，所述支付终端借助连接通过至少一个协议ep2，ZVT，ISO8583或者APACS通讯。

11.根据权利要求10所述的充电站，

其特征在于，

-所述接口装置从所述支付终端接收支付信号，所述接口装置与所述中央机构协商充电激活，并且所述接口装置在连接中与所述操作接口交换授权信号。

12.接口装置，具有

-第一连接，所述第一连接设置用于与充电站的通讯模块的操作接口通讯，所述操作接口设置用于与设置在充电站外部的中央机构通讯，其中，在所述操作接口中执行第一协议，

-第二连接，所述第二连接设置用于与外部的中央机构通过不同于所述第一协议的第二协议通讯。

13.用于运行充电站的方法，其中

-控制在所述充电站上的电动汽车的充电过程，其中，为了控制所述充电过程，与通讯模块的充电控制接口交换充电控制指令，并且在操作接口上以第一协议从所述通讯模块接收充电控制指令，

其特征在于，

-通过设置在所述充电站中的接口装置以第一协议交换所述操作接口的充电控制指令，并且由所述接口装置与外部的中央机构以不同于所述第一协议的第二协议交换充电控制指令。

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