CN110831806A - 用于对电动车辆快速且安全地充电的充电系统 - Google Patents

用于对电动车辆快速且安全地充电的充电系统 Download PDF

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CN110831806A CN201880043403.0A CN201880043403A CN110831806A CN 110831806 A CN110831806 A CN 110831806A CN 201880043403 A CN201880043403 A CN 201880043403A CN 110831806 A CN110831806 A CN 110831806A
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A·约赫姆
I·波沃阿
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Abstract

本发明包括用于快速且安全地实施电动车辆的充电过程的充电系统和方法。所述充电系统包括至少一个电动车辆，所述电动车辆包括至少一个电蓄能器。此外，所述充电系统包括能够对蓄能器充电的至少一个电源和至少一个智能合约。借助于所述智能合约可以在电动车辆与电源之间协商用于电蓄能器的充电过程的充电参数并且实施电蓄能器的充电过程的实施。

Description

用于对电动车辆快速且安全地充电的充电系统
技术领域
本发明涉及一种用于对电动车辆或至少部分电动运行的车辆快速且安全地充电的充电系统。
背景技术
已知电动车辆、例如至少部分电动运行的两轮车和轮滑车、但也特别是纯电动运行的电动汽车(电池电动车辆Battery Electric Vehicle，BEV)以及具有至少辅助性的电驱动装置的电动汽车。因此，已知实现了并联的、动力分配的或串行的混合动力驱动构思的微型、温和以及完全混合动力车辆。特别是除了纯电动驱动构思之外，特别是已知插电式混合动力(插电式混合动力电动车辆Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)。在以下，具有这样的驱动构思的车辆被称为电动车辆。电动车辆的特征在于，其包括至少一个电蓄能器。通过电源可以对电动车辆的所述至少一个电蓄能器充电。
电动车辆的用户(例如电动车辆的拥有者和/或驾驶员)面对着远不能令人满意的、相异的电源基础设施、例如充电站。特别是电源通常由大量不同的提供商来提供，其中，每个提供商都使得与电蓄能器的充电过程的实施和支付过程相关的不同流程显著地困难。此外，对电源的使用通常需要用户在提供商处事先注册，从而无法在未知的提供商处(例如在陌生的城市中)对电蓄能器自发地充电。因此可能的是，电动车辆的用户已经具有大量不同提供商的支付卡和/或相异的支付账户。对于几乎每个提供商实现了单独的支付方式。这可能意味着，用户在新的提供商的充电站处对电动汽车的电蓄能器每次充电之前，只能以不相称的耗费(事先注册等)来充电。
发明内容
本发明的目的在于，避免上面提到的缺点并且提出一种解决方案，所述解决方案能实现快速、不复杂且安全地对电动车辆充电。
按照本发明，所述目的通过各独立权利要求的特征来实现。优选实施方式是各从属权利要求的技术方案。
按照本发明的第一方面，提供了一种用于快速且安全地实施电动车辆的充电过程的充电系统，所述充电系统包括：
至少一个电动车辆，所述电动车辆包括至少一个电蓄能器，
至少一个电源，利用所述电源能够对蓄能器充电，
至少一个智能合约(Smart Contract)，其中，借助于所述智能合约能够实施：
-在电动车辆与电源之间协商用于电蓄能器的充电过程的充电参数；并且
-实施电蓄能器的充电过程。
所述电动车辆特别是可以是电动汽车或插电式混合动力车辆，但也可以是各种其他的至少部分电动运行的车辆、例如至少部分电动运行的货车或公共汽车、电动运行的两轮车或电动运行的轮滑车。在以下，也将所述电动车辆称为车辆。所述电动车辆可以是自主行驶的电动车辆。
可以对车辆的蓄能器充电的电源可以是任意的电源、例如充电桩或充电站、普通家用插座、家用壁挂式充电站或墙盒、其电蓄能器充有电但并不需要电能(例如拥有者不在该国内)的其他电动车辆、路灯、光伏储能装置、感应式充电站或充电板等。
所述电动车辆和所述电源可以分别包括区块链(Blockchain)模块，利用所述区块链模块，所述电动车辆和所述电源可以参与区块链。例如可以在区块链模块上实施区块链节点(Knoten)或结点(Node)。在另一示例中，可以在区块链模块上实施用于参与区块链的轻客户端(light client)。特别是所述区块链模块可以包括用于实施区块链节点的运行环境。
在此，概念区块链包括分布式的数据库，所述数据库的完整性通过加密的互联来确保。在区块链中的条目(例如交易)被编组为区块。所述区块借助于加密的签名按时间顺序相互链接。区块链是一种分布式的系统，在其中，网络参与者提供硬件资源，以便提供区块链的内容和/或服务。因此，产生一个包括多个相互通信且同步的独立的计算机或网络节点的网络。在此，区块链的数据例如可以储存在每个网络节点中。在各网络节点之间的通信直接地进行(对等式网络Peer-2-Peer，P2P)。通过使用加密的签名，区块链能实现交易，而不实施在各参与者之间的中心实例。因此，例如可以通过区块链、亦即去中心化的P2P计算机网络来创建和管理加密货币、例如比特币和以太坊，其他方式为，能够创建和验证在网络之内的加密货币的全部交易。此外，概念区块链包括当前的区块链技术的全部进一步扩展方案以及其他常见的和将来的具有加密保障的适合于实现加密货币系统的P2P数据库。概念区块链涵盖了包括或实现分布式帐务技术——亦即，对存储在地理上分布式的数据库上的复制、共享和同步的数字化数据的一致性——的全部系统。
智能合约是实现合同条件的基于计算机的交易协议。所述智能合约是在满足确定的条件时可以做出决策的可执行的计算机程序。例如可以将外部数据用作输入(Input)，所述外部数据通过预定义的、已实现的合同规则(条件)引起确定的操作。在区块链中，可以将智能合约作为可执行脚本存储在区块链的确定的地址中。如果出现了在智能合约中规定的条件，则向区块链的该确定的地址发送交易。智能合约检验所述条件并且在检验成功的情况下可以引起或执行确定的操作。在一个示例中，也可以通过确定的提供商的数字化签名来认证智能合约，以便再进一步提高可信赖性。
按照有利的方式，由此提供一种充电系统，所述充电系统通过机器对机器(M2M)通信可以按照简单的方式实施电蓄能器的充电过程，其中，为了实施充电和支付过程而在不同的提供商处事先耗费地注册的必要性被取消。
优选地，所述电动车辆、所述电源和所述智能合约分别包括至少一个虚拟钱包(Cyberwallet)，以用于协商充电参数和/或用于安全且简单地实施充电过程。
虚拟钱包或电子钱包(E-Wallet)是未绑定在有形载体(例如支付卡)上的数字化的、虚拟的钱包。其能为用户实现，管理在电子平台上的余额和用于支付例如商品和/或服务。通过使用虚拟钱包，电动车辆和电源能够按照有利的方式借助于智能合约来协商充电参数并且安全且高效地实施电动车辆的电蓄能器的充电过程。换句话说，不需要通过车辆用户的干预。
优选地，所述协商用于充电过程的充电参数包括：
通过智能合约检测充电价格；并且
通过电动车辆接受充电价格。
例如可以在智能合约中作为条件来实现：每个电源预先设定一个充电价格。在这种情况下，可以设置或实现智能合约，使得电源可以将充电价格设置为参数。在这种情况下，智能合约可以检测电源的充电价格或者获得由电源设置的充电价格并且将其转达给电动车辆。在另一示例中，可以在车辆方面设置相应的应用或应用程序(App)，以用于从智能合约中读取充电价格和必要时的其他信息。电动车辆例如可以通过同意参与智能合约来接受所述充电价格。原则上，在智能合约中可以任意地实现或实施充电价格的检测并且相应地实施所述实现。例如也可以实施在电动车辆与一个或多个电源之间事先协商充电价格。
此外，充电参数的协商可以包括其他方面、例如预订用于在电源上对蓄能器充电的时间等。
优选地，所述借助于智能合约实施充电过程包括：
借助于智能合约的虚拟钱包锁定和管理充电额；
通过电源按照充电额对蓄能器充电；
在通过电源的充电结束时，在智能合约上接收充电确认；并且
通过智能合约释放被锁定的充电额。
电动车辆例如可以查明电蓄能器的充电需求，按照充电价格计算对于充电需求的充电额并且设置计算出的充电额。电蓄能器的充电需求例如可以是电动车辆为了到达下个行驶目的地所需要的充电需求。在另一个示例中，充电需求可以是为了对电蓄能器完全地充电所必需的充电量。在另一个示例中，充电需求可以是预定义或可预定义的相应于微充电步骤的充电参量。在该示例中，可以实现或实施大量彼此跟随的微充电步骤。
可以通过智能合约锁定和管理所设置的充电额。
在通过智能合约锁定充电额之后，可以按照充电额进行对蓄能器的充电。智能合约例如可以要求电源，按照充电额对电动车辆的电蓄能器充电。在另一示例中，可以在电源中加载和执行相应的应用或应用程序，所述应用或应用程序设置为用于，通过智能合约(例如以规律的时间间隔)从智能合约中读取对充电额的锁定并且按照被锁定的充电额对车辆的蓄能器充电。在完成充电过程之后，可以在智能合约上设置和/或接收充电确认。例如车辆可以在完成充电过程之后设置相应的充电确认参数。此外或者备选于此地，电源可以在完成充电过程之后设置相应的充电确认参数。在智能合约识别和/或接收充电确认之后，所述智能合约可以结束对充电额的锁定，从而使充电额可以转移到电源的虚拟钱包中。
如果不能充上相应于充电额的全部充电量的电(例如电源的故障)，则可以规定，通过智能合约仅仅释放用于实际上提供的充电量的金额，而将剩余额度退还给电动车辆的虚拟钱包。
按照本发明的第二方面，基本目的通过一种用于快速且安全地实施包括电蓄能器的电动车辆的充电过程的方法来实现，所述方法包括：
在电动车辆与电源之间协商用于电动车辆的电蓄能器的充电过程的充电参数；并且
借助于智能合约实施电蓄能器的充电过程。
优选地，所述电动车辆、所述电源和所述智能合约分别包括至少一个虚拟钱包或电子钱包，以用于协商充电参数和/或用于安全且简单地实施充电过程。
优选地，所述协商用于充电过程的充电参数包括：
通过智能合约检测充电价格；并且
通过电动车辆接受充电价格。
优选地，所述借助于智能合约实施充电过程包括：
借助于智能合约的虚拟钱包锁定和管理充电额；
通过电源按照充电额对蓄能器充电；
在通过电源的充电结束时，在智能合约上接收充电确认；并且
通过智能合约释放被锁定的充电额。
由对各优选实施方式和附图的以下详细描述的研究阐明本发明的所述目的和其他目的、特征和优点。可以看出——尽管分开描述了各实施方式——但是可以将这里面的各个特征组合成附加的实施方式。
附图说明
图1示出用于快速且安全地实施充电过程的示例性的系统；
图2示出在协商用于充电过程的充电参数时实施的示例性的步骤；
图3示出在实施充电过程时实施的示例性的步骤；
图4示出为了结束充电过程而实施的示例性的步骤；
图5示出用于快速且安全地实施充电过程的示例性的方法。
具体实施方式
图1示出用于快速且安全地实施至少部分电动运行的车辆110A...110N(以下也称为电动车辆110A...110N)的充电过程的示例性的系统100。每个电动车辆110A...110N特别是可以为电动汽车或插电式混合动力车辆，但也可以是任意其他的至少部分电动运行的车辆(例如货车、公共汽车、两轮车、轮滑车等)。每个电动车辆110A...110N包括至少一个电蓄能器150。此外，系统100包括至少一个电源120A...120M。利用所述电源120A...120M可以对电动车辆110A...110N的电蓄能器150充电。例如可以通过适合的充电线(例如按照IEC62196或DIN标准DIN EN 62196的模式1(Mode 1)、模式2(Mode2)或模式3(Mode 3)充电线)将蓄能器150与电源120A...120M相连接并且对所述蓄能器充电。备选于此地，为了感应式充电，可以将蓄能器150与电源120A...120M电磁地相连接。特别是在感应式充电的情况下，充电电流从一个线圈(所述线圈通过电源件可以连接到电源120A...120M上)电磁地感应到另一个线圈(所述线圈可以相应地定位在电动车辆110A...110N中)上。在此，在初级侧、亦即在电源侧上提供要馈送的充电量作为次级侧、亦即在电动车辆侧的感应的无功电流。
可以对车辆110A...110N的蓄能器150充电的电源120A...120M可以是任意的电源120A...120M、例如充电桩、普通家用插座、家用壁挂式充电站或墙盒、其电蓄能器充有电但并不需要电能(例如拥有者不在该国内)的其他电动车辆、路灯、光伏储能装置、感应式充电站或充电板等。
电动车辆110A...110N和电源120A...120M可以分别包括(未示出的)区块链模块，利用所述区块链模块，所述电动车辆和所述电源可以参与区块链。例如可以在区块链模块上实施区块链节点或结点。在另一示例中，可以在区块链模块上实施用于参与区块链130的轻客户端。特别是所述区块链模块可以包括用于实施区块链节点的运行环境。
此外，所述系统100包括至少一个智能合约140，所述智能合约在区块链130中例如作为可执行脚本存储或保存在确定的地址中。使用区块链技术能按照有利的方式实现特别安全、防篡改地实施充电过程。
借助于所述智能合约140在电动车辆110A...110N与电源120A...120M之间协商用于电蓄能器150的充电过程的充电参数。在此，所述协商210用于电动车辆110A...110N的电蓄能器150的充电过程的充电参数可以包括：
通过智能合约150检测212充电价格160；并且
通过电动车辆110A...110N接受214充电价格160。
智能合约140、电动车辆110A...110N与电源120A...120M可以分别包括至少一个虚拟钱包115、125、145(在以下也称为钱包115、125、145)，以用于协商210充电参数和/或用于安全且简单地实施220电蓄能器150的充电过程。通过使用虚拟钱包115、125、145，电动车辆110A...110N与电源120A...120M能够按照有利的方式借助于智能合约140来协商充电参数并且安全且高效地实施电动车辆110A...110N的电蓄能器150的充电过程。
例如可以在智能合约140中作为条件实现：每个电源120A...120M预先设定一个充电价格160，亦即可以将充电价格160设置为在智能合约140中的参数。智能合约140因此可以检测电源120的充电价格160或者获得由电源120传递的充电价格并且转达给电动车辆110A...N。在另一示例中，可以在车辆方面设置(在电动车辆110A...110M中加载和执行的)相应的应用或应用程序，以用于从智能合约140中读取充电价格160和必要时其他信息。电动车辆110A...110M例如接受所述充电价格160，其方式为，同意参与智能合约。在另一示例中，所述查明充电价格160可以包括在电动车辆110A...110N与一个或多个电源120A...120M之间事先协商充电价格。原则上，在智能合约140中可以任意地实现或实施充电价格的检测并且相应地实施所述实现。
此外，借助于智能合约140简单且安全地实施电蓄能器150的事先经协商的充电过程。所述借助于智能合约140实施220充电过程包括：
借助于智能合约140的虚拟钱包145锁定和管理222充电额；
通过电源120A...120M按照充电额对蓄能器150充电224；
在智能合约140上接收226充电确认；并且
通过智能合约140释放228被锁定的充电额。
电动车辆110A...110N例如可以查明电蓄能器150的充电需求，按照充电价格160计算对于充电需求的充电额并且设置计算出的充电额。电蓄能器150的充电需求例如可以是电动车辆110A...110N为了到达下个行驶目的地所需要的充电需求。在另一示例中，充电需求可以是为了对电蓄能器150完全地充电所必需的充电量。在另一个示例中，充电需求可以是预定义或可预定义的相应于微充电步骤的充电参量。在该示例中，可以实现或实施大量彼此跟随的微充电步骤。
可以通过智能合约140锁定和管理所设置的充电额。
在通过智能合约140锁定充电额之后，可以按照充电额进行对蓄能器150的充电。智能合约140例如可以要求电源120A...120M，按照充电额对电动车辆110A...110N的电蓄能器150充电。在另一示例中，可以通过电源120A...120M的适合的模块加载和执行相应的应用或应用程序，所述应用或应用程序设置为用于通过智能合约140(例如以规律的时间间隔)从智能合约中读取140对充电额的锁定。在完成充电过程之后，可以在智能合约140上设置和/或接收充电确认。例如车辆110A...110N可以在完成充电过程之后设置相应的充电确认参数。此外或者备选于此地，电源120A...120M可以在完成充电过程之后设置相应的充电确认参数。在智能合约140识别和/或接收至少一个充电确认之后，所述智能合约可以释放对充电额的锁定，从而使充电额可以转移到电源120A...120M的虚拟钱包125上。
如果不能充上相应于充电额的全部充电量的电(例如电源120A...120M的故障)，则可以规定，通过智能合约140仅仅释放用于实际上提供的充电量的金额，而将剩余额度退还给电动车辆110A...110N的虚拟钱包115。
按照有利的方式，由此提供一种充电系统，所述充电系统通过机器对机器(M2M)通信可以按照简单的方式自动地协商充电参数并且实施电蓄能器的充电过程，其中，为了实施充电和支付过程而在不同的提供商处事先费时地注册的必要性被取消。
图2至4以示例示出了在协商210用于充电过程的充电参数时以及在实施220和结束充电过程时可以实施的各步骤。在所述步骤中，仅仅涉及与参照图1所示出的各方面中的一些的示例性的实现。
图2示例性地示出：如何能够通过智能合约140来检测212充电价格。在该示例中可能的是，电源120将充电价格126设置为在智能合约140中的参数。在该示例中，可以在智能合约140中保存有授权信息，所述授权信息使电源120有权设置充电价格126。例如可以以欧元(€)/千瓦时(kWh)来设置充电价格126。
实际上使用的货币是无关紧要的。在另一示例中，可以通过以太坊来实现智能合约。以太坊是一种提供用于执行智能合约的平台并且基于自身的公共区块链的分布式系统。在这种情况下，例如可以以相应的加密货币以太/千瓦时(Ether/kWh)来设置充电价格126。
在通过电源120设置了充电价格160之后，所述充电价格可供所述智能合约140使用。现在可以通过车辆110检测充电价格160。例如可以由智能合约140向车辆110转达充电价格160。在另一示例中，可以在车辆110中加载和执行应用程序，所述应用程序设置为用于从智能合约中读取充电价格160和必要时其他信息。
图3示出在接受214充电价格160时和在实施220充电过程时可以进行的示例性的步骤。在下一步骤214中，电动车辆110可以接受所述充电价格，其方式为，其同意参与智能合约140或者同意借助于智能合约140参与充电过程。在该示例中，电动车辆110查明充电需求128或要馈送到蓄能器150中的充电量128并且计算按照充电价格160的充电额(充电需求×充电价格160)。例如可以从在电动车辆120中的适合的模块116(蓄能器荷电状态116)中读取参数充电需求128。在该示例中，蓄能器的荷电状态处于最大为22kWh的范围内的0kWh并且车辆查明了20kWh的充电需求，例如因为为了驶到所计划的下个行驶路径而需要蓄能器150的该荷电状态。电动车辆110按照电源120的充电价格160地计算针对充电需求的充电额，在充电价格为1€/kWh的情况下充电额为20€。通过智能合约140的虚拟钱包125可以从车辆110的虚拟钱包115中锁定该充电额。在通过智能合约140进行对充电额的锁定之后，可以如参照图1所阐述的那样开始充电过程。
图4示出在结束充电过程时可以实施的示例性的步骤。车辆110例如可以在进行对充电量的馈送之后(蓄能器的荷电状态相应于该充电量)，向智能合约140发送或设置充电确认。此外或者备选于此地，也可以通过电源120进行充电确认(参照图1)。在通过电动车辆110和/或通过电源120进行充电确认之后，智能合约140可以取消或释放对充电额的锁定，从而可以向电源120A...120M的虚拟钱包125转移所述充电额。
如果不能充上相应于充电额的全部充电量的电(例如电源120的故障)，则可以规定，通过智能合约140仅仅释放针对实际上提供的充电量的金额，而将剩余额度退还给电动车辆110的虚拟钱包115。
图5示出了示例性的用于快速且安全地实施电动车辆110A...110N的电蓄能器150的充电过程的方法200。所述方法200可以如参照图1所阐述的那样来实现，并且可以包括参照图2至4所阐述的示例性的步骤。
所述方法200包括借助于智能合约140在电动车辆110A...110N与电源120A...120M之间协商210用于充电过程的充电参数。所述协商210用于充电过程的充电参数包括以下步骤：
通过智能合约140检测212充电价格160；
通过电动车辆110A...110N接受214充电价格160。
此外，所述方法包括借助于智能合约140实施220电蓄能器150的充电过程。在此，所述借助于智能合约140实施220充电过程可以包括：
借助于智能合约140的虚拟钱包145锁定和管理222充电额；
通过电源120A...120M按照充电额对蓄能器150充电224；
在通过电源120A...120M的充电结束时，在智能合约140上接收226充电确认；并且
通过智能合约140释放228被锁定的充电额。

Claims (8)

1.用于快速且安全地实施电动车辆(110A...110N)的充电过程的充电系统(100)，所述充电系统包括：
至少一个电动车辆(110A...110N)，所述电动车辆包括至少一个电蓄能器(150)，
至少电源(120A...120M)，利用所述电源能够对蓄能器(150)充电，
至少一个智能合约(140)，其中，借助于所述智能合约(140)能够实施：
-在电动车辆(110A...110N)与电源(120A...120M)之间协商(210)用于电蓄能器(150)的充电过程的充电参数，其中，协商(210)充电参数包括通过电动车辆(110A...110N)查明电蓄能器(150)的充电需求；并且
-实施(220)电蓄能器(150)的充电过程。
2.按照权利要求1所述的充电系统(100)，其中，所述电动车辆(110A...110N)、所述电源(120A...120M)和所述智能合约(140)分别包括至少一个虚拟钱包(115、125、145)，以用于协商(210)充电参数以及用于安全且简单地实施(220)充电过程。
3.按照权利要求2所述的充电系统(100)，其中，所述协商(210)用于充电过程的充电参数包括：
通过智能合约(140)检测(212)充电价格(160)；并且
通过电动车辆(110A...110N)接受(214)充电价格(160)。
4.按照权利要求2或3所述的充电系统(100)，其中，所述借助于智能合约(140)实施(220)充电过程包括：
借助于智能合约(140)的虚拟钱包(145)锁定和管理(222)充电额；
通过电源(120A...120M)按照充电额对蓄能器(150)充电(224)；
在通过电源(120A...120M)的充电(224)结束时，在智能合约上(140)接收(226)充电确认；并且
通过智能合约(140)释放(228)被锁定的充电额。
5.用于快速且安全地实施电动车辆(110A...110N)的充电过程的方法(200)，所述方法包括：
在电动车辆(110A...110N)与电源(120A...120M)之间协商(210)用于电动车辆(110A...110N)的电蓄能器(150)的充电过程的充电参数，其中，协商(210)充电参数包括通过电动车辆(110A...110N)查明电蓄能器(150)的充电需求；并且
借助于智能合约(140)实施(220)电蓄能器(150)的充电过程。
6.按照权利要求5所述的方法(200)，其中，所述电动车辆(110A...110N)、所述电源(120A...120M)和所述智能合约(140)分别包括至少一个虚拟钱包(115、125、145)，以用于协商(210)充电参数以及用于安全且简单地实施(220)充电过程。
7.按照权利要求6所述的方法(200)，其中，所述协商(210)用于充电过程的充电参数包括：
通过智能合约(140)检测(212)充电价格(160)；并且
通过电动车辆(110A...110N)接受(214)充电价格(160)。
8.按照权利要求6或7所述的方法(200)，其中，所述借助于智能合约(140)实施(220)充电过程包括：
借助于智能合约(140)的虚拟钱包(145)锁定和管理(222)充电额；
通过电源(120A...120M)按照充电额对蓄能器(150)充电(224)；
在通过电源(120A...120M)的充电(224)结束时，在智能合约上(140)接收(226)充电确认；并且
通过智能合约(140)释放(228)被锁定的充电额。
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