DE102009026936B4 - Device for connection to an electrical energy supply network and transport system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers und/oder einer elektrischen Energiequelle an ein elektrisches Energieversorgungsnetz (104) mit – Anschlussmitteln (106) zum lösbaren Anschluss einer elektrischen Energieleitung (122) des Verbrauchers oder der Energiequelle an die Vorrichtung, – steuerbaren Schaltmitteln (108) zur elektrischen Verbindung der Anschlussmittel mit dem Energieversorgungsnetz, wobei die Schaltmittel einen ersten Schaltzustand einnehmen können, in dem die Anschlussmittel von dem Energieversorgungsnetz getrennt sind, und wobei die Schaltmittel einen zweiten Schaltzustand einnehmen können, in dem die Anschlussmittel mit dem Energieversorgungsnetz verbunden sind, wobei die steuerbaren Schaltmittel zum Empfang eines Schaltsignals (112) von Steuerungsmitteln (110; 162) ausgebildet sind, – Signalübertragungsmitteln (114; 180) zur Ermöglichung einer Signalübertragung über die Anschlussmittel unabhängig von dem Schaltzustand der Schaltmittel.The invention relates to a device for connecting an electrical consumer and / or an electrical energy source to an electrical energy supply network (104) with - connecting means (106) for the detachable connection of an electrical power line (122) of the consumer or the energy source to the device, - controllable switching means (108) for the electrical connection of the connection means to the energy supply network, wherein the switching means can assume a first switching state in which the connection means are separated from the energy supply network, and wherein the switching means can assume a second switching state in which the connection means are connected to the energy supply network , wherein the controllable switching means are designed to receive a switching signal (112) from control means (110; 162), - signal transmission means (114; 180) to enable signal transmission via the connection means independently of the switching state of the switch old means.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers oder einer elektrischen Energiequelle an ein elektrisches Energieversorgungsnetz sowie ein Transportsystem.The invention relates to a device for connecting an electrical load or an electrical energy source to an electrical power supply network and a transport system.
Die Einsatzmöglichkeiten von Elektroautos sind gegenwärtig unter anderem deshalb noch sehr beschränkt, da es an einer geeigneten Infrastruktur zum Wiederaufladen der Batterien fehlt.The uses of electric cars are currently very limited, among other things because there is a lack of suitable infrastructure for recharging the batteries.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an ein elektrisches Energieversorgungsnetz bereitzustellen, welche mit schaltungstechnisch geringem Aufwand eine Berechtigungsprüfung bei unveränderten Anschlussmitteln ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einer Straßenlaterne mit einer solchen Vorrichtung, ein Transportsystem mit einer solchen Vorrichtung, sowie eine Zentraleinheit zur Ansteuerung mehrerer solcher Vorrichtungen zu schaffen.The invention is the object of the invention to provide a device for connecting an electrical load to an electrical power grid, which allows circuitry with little effort an authorization check with unchanged connection means. It is another object of the invention to provide a street lamp with such a device, a transport system with such a device, and a central unit for controlling a plurality of such devices.
Diese Aufgaben durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These objects are solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
Die Vorrichtung beinhaltet Anschlussmittel zum lösbaren Anschluss einer elektrischen Energieleitung des Verbrauchers oder der Energiequelle an die Vorrichtung. Bai den Anschlussmitteln kann es sich zum Beispiel um eine Steckdose handeln. Zum Anschluss des Verbrauchers oder der Energiequelle wird ein Stromkabel mit einem Stecker in die Steckdose gesteckt. Statt einer Steckverbindung kann der Anschluss aber auch über eine Klemm- oder Schraubverbindung realisiert werden.The device includes connection means for releasably connecting an electrical power line of the load or the power source to the device. Bai the connection means may be, for example, a socket. To connect the consumer or the power source, a power cord with a plug is plugged into the socket. Instead of a plug connection, the connection can also be realized via a clamping or screw connection.
Die Vorrichtung hat ferner steuerbare Schaltmittel zur elektrischen Verbindung der Anschlussmittel mit dem Energieversorgungsnetz. Die Schaltmittel können einen ersten Schaltzustand einnehmen, in dem die Anschlussmittel von dem Energieversorgungsnetz getrennt sind, und einen zweiten Schaltzustand, in dem die Anschlussmittel mit dem Energieversorgungsnetz verbunden sind.The device further has controllable switching means for electrically connecting the connection means to the power supply network. The switching means can assume a first switching state in which the connection means are separated from the power supply network, and a second switching state in which the connection means are connected to the energy supply network.
Die Vorrichtung hat ferner einen Übertrager, der die Anschlussmittel mit dem Energieversorgungsnetz für eine Powerline Communicatian(PLC)-Signalübertragung unabhängig von dem Schaltzustand der Schaltmittel koppelt.The apparatus further includes a transmitter which couples the connection means to the power supply network for powerline communicative (PLC) signal transmission independent of the switching state of the switching means.
Unter einem Übertrager werden hier Kopplungsmittel verstanden, über die eine Übertragung von PLC-Signalen zwischen dem elektrischen Energieversorgungsnetz und dem Verbraucher oder der Energiequelle erfolgen kann.A transmitter is here understood to mean coupling means via which a transmission of PLC signals between the electrical energy supply network and the consumer or the energy source can take place.
Nach Ausführungsformen der Erfindung werden PLC-Signale, die Daten beinhalten, mit Hilfe eines PLC-Moduls in das elektrische Energieversorgungsnetz ein- bzw. aus dem elektrischen Energieversorgungsnetz ausgekoppelt.According to embodiments of the invention, PLC signals which contain data are coupled into and out of the electrical energy supply network by means of a PLC module in the electrical energy supply network.
Durch den Übertrager wird die Netzspannung des elektrischen Energieversorgungsnetz von den PLC-Signalen entkoppelt, so dass in dem ersten Schaltzustand nur die PLC-Signale übertragen werden, aber keine Netzspannung an der Steckdose anliegt.By the transformer, the mains voltage of the electrical power supply network is decoupled from the PLC signals, so that in the first switching state, only the PLC signals are transmitted, but no mains voltage is applied to the socket.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird durch die Kopplungsmittel keine galvanische Verbindung zwischen dem Energieversorgungsnetz und den Anschlussmitteln hergestellt, d. h. wenn sich die Schaltmittel in deren ersten Schaltzustand befinden, so liegt eine galvanische Trennung zwischen dem elektrischen Energieversorgungsnetz und den Anschlussmitteln vor. In diesem Fall hat der Übertrager beispielsweise miteinander gekoppelte Primär- und Sekundärspulen, über die die PLC Signale übertragen werden.According to embodiments of the invention, no galvanic connection between the power supply network and the connection means is produced by the coupling means, ie when the switching means are in their first switching state, there is a galvanic isolation between the electrical power supply network and the Connection means before. In this case, the transformer has, for example, coupled primary and secondary coils, via which the PLC signals are transmitted.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Kopplungsmittel mit Hilfe eines Kondensators realisiert werden. In a further embodiment of the invention, the coupling means can be realized by means of a capacitor.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da auch dann, wenn sich die Schaltmittel in deren ersten Schaltzustand befinden, die Übertragung von PLC-Signalen von und/oder zu dem Verbraucher oder der Energiequelle stattfinden kann. Es ist also nicht zwingend erforderlich, dass der Verbraucher oder die Energiequelle zunächst mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz verbunden werden müssen, bevor eine PLC-Signalübertragung erfolgen kann.Embodiments of the invention are particularly advantageous because even if the switching means are in their first switching state, the transmission of PLC signals from and / or to the consumer or the power source can take place. So it is not mandatory that the consumer or the power source must first be connected to the electrical power grid before a PLC signal transmission can take place.
Unter einer PLC-Signalübertragung wird hier jede Powerline Communication verstanden, d. h. die Übertragung von Daten über ein elektrisches Energieversorgungsnetz. Aus dem Stand der Technik ist es an sich bekannt. Daten über ein elektrisches Energieversorgungsnetz mit Hilfe von Powerline Communication (PLC) zu übertragen. Für sogenannte Außerhaus-PLC-Systeme wird das Datensignal beispielsweise am Ortsnetz-Transformator eingespeist und nach dem Punkt-Multipunkt-Prinzip auf dem 230/400 Volt Niederspannungsverteilernetz zu den angeschlossenen Endbenutzern übertragen. Bei einem Inhouse-PLC-System geschieht die Datenkommunikation über die 230/400 Volt Niederspannungsinstallation innerhalb des Hauses und wird auch als Home Networking bezeichnet. Ein PLC-Gesamtsystem besteht aus diesen beiden Teilsystemen; prinzipiell kann jedoch jedes der Teilsysteme auch für sich existieren.A PLC signal transmission here means any powerline communication, i. H. the transmission of data over an electrical power grid. It is known per se from the prior art. Transfer data via an electrical power grid using Powerline Communication (PLC). For so-called off-site PLC systems, the data signal is fed to the local network transformer, for example, and transmitted to the connected end users according to the point-multipoint principle on the 230/400 volt low-voltage distribution network. In an in-house PLC system, data communication occurs via the 230/400 volt low voltage installation inside the house and is also referred to as home networking. An overall PLC system consists of these two subsystems; In principle, however, each of the subsystems can also exist for themselves.
Hinsichtlich des beanspruchten Frequenzspektrums werden zwei PLC Arten unterschieden: Schmalband-PLC und Breitband-PLC.Regarding the claimed frequency spectrum, two types of PLC are distinguished: narrowband PLC and broadband PLC.
Schmalband-PLC ist im Frequenzband von 9 kHz bis 148,5 kHz angesiedelt und ermöglicht Datenraten bis in die Größenordnung von 150 kBit pro Sekunde. Diese Schmalband-PLC-Technik ist im Inhouse-Bereich für das Home Networking vorgesehen.Narrowband PLC is located in the frequency band from 9 kHz to 148.5 kHz and allows data rates up to the order of 150 kBit per second. This narrowband PLC technology is intended for home networking in the in-house area.
Die Breitband-PLC-Technologie ist frequenzmäßig zwischen 1,6 MHz und 30 MHz lokalisiert und soll die Übertragung hoher Datenraten in der Größenordnung von einigen Megabit pro Sekunde erlauben. Das Gesamt-Frequenzband kann in Teilbänder unterteilt sein, wie zum Beispiel in die Teilbänder 1,6 MHz bis 13,5 MHz für Außerhaus-Systeme und 13,5 MHz bis 30 MHz für Inhouse-Systeme (vgl. NT-2721, Technisches Handbuch, Inverkehrbringen und/oder Betreiben von PLC-Anlagen [Powerline Communications] in der Schweiz)The broadband PLC technology is localized in frequency between 1.6 MHz and 30 MHz and should allow the transmission of high data rates on the order of a few megabits per second. The overall frequency band may be divided into subbands, such as subbands 1.6 MHz to 13.5 MHz for out-of-home systems, and 13.5 MHz to 30 MHz for in-house systems (see NT-2721, Technical Handbook , Placing on the market and / or operating PLC installations [Powerline Communications] in Switzerland)
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat die Vorrichtung PLC-Mittel zum Senden und/oder Empfangen von PLC-Signalen, um mit dem Verbraucher oder der Energiequelle PLC-Signale auszutauschen.According to one embodiment of the invention, the device has PLC means for transmitting and / or receiving PLC signals in order to exchange PLC signals with the load or the power source.
Unter PLC-Mitteln wird hier insbesondere ein sogenanntes PLC-Modul verstanden, welches ein PLC-Signal in das elektrische Energieversorgungsnetz einkoppelt. Das PLC-Signal wird über einen sogenannten Phasenkoppler in eine oder mehrere Phasen des Energieversorgungsnetzes eingekoppelt. Dieser Phasenkoppler wird als Bestandteil des PLC-Moduls betrachtet, kann aber auch separat ausgeführt sein.By PLC means is meant in particular a so-called PLC module, which couples a PLC signal into the electrical energy supply network. The PLC signal is coupled via a so-called phase coupler in one or more phases of the power grid. This phase coupler is considered as part of the PLC module, but can also be designed separately.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat die Vorrichtung Steuerungsmittel, die über PLC ausgetauschte Nutzsignale verarbeiten kann. Beispielsweise sind die Steuerungsmittel zur Erzeugung von Sendesignalen ausgebildet, die als PLC-Signale von den PLC-Mitteln über das elektrische Energieversorgungsnetz gesendet werden und/oder zur Verarbeitung von Empfangssignalen, die von den PLC-Mitteln über das elektrische Energieversorgungsnetz empfangen werden.According to one embodiment of the invention, the device has control means which can process useful signals exchanged via PLC. For example, the control means are arranged to generate transmission signals which are transmitted as PLC signals from the PLC means via the electric power supply network and / or to process reception signals received from the PLC means via the electric power supply network.
Die Steuerungsmittel und/oder die PLC-Mittel können durch einen oder mehrere programmgesteuerte Prozessoren und/oder schaltungstechnisch realisiert werden.The control means and / or the PLC means can be implemented by one or more program-controlled processors and / or circuitry.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Steuerungsmittel so ausgebildet, dass ein Schaltsignal zur Änderung des Schaltzustands der Schaltmittel nur unter der Voraussetzung abgegeben wird, dass zuvor eine PLC-Signalübertragung mit dem Verbraucher oder Energiequelle über den Übertrager stattgefunden hat.According to one embodiment of the invention, the control means are designed so that a switching signal for changing the switching state of the switching means is issued only on the condition that previously a PLC signal transmission has taken place with the consumer or power source via the transformer.
Beispielsweise steuern die Steuerungsmittel die Schaltmittel erst dann zum Schalten in den zweiten Schaltzustand, d. h. zur Verbindung der Anschlussmittel mit dem Energieversorgungsnetz, an, nachdem der Verbraucher oder die Energiequelle die diesbezügliche Berechtigung nachgewiesen hat. Eine solche Berechtigung kann beispielsweise dadurch erbracht werden, dass von dem Verbraucher oder der Energiequelle die Vertragsdaten eines Energieversorgungs- oder Energielieferungsvertrags mit einem Energieversorgungsunternehmen über die PLC-Signalübertragung zu der Vorrichtung kommuniziert werden. Dort können diese Vertragsdaten lokal von den Steuerungsmitteln ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Steuerungsmittel mit einer übergeordneten Zentrale, wie z. B. einem Server Computer, kommunizieren, um die Berechtigung zu prüfen.For example, the control means only control the switching means for switching to the second switching state, ie for connecting the connection means to the energy supply network, after the consumer or the energy source has verified the relevant authorization. Such authorization may, for example, be provided by the consumer or the power source communicating the contract data of a power or energy supply contract with a power company via the PLC signal transmission to the device. There, these contract data can be evaluated locally by the control means. Alternatively or additionally, the control means with a parent central, such as. B. one Server computer, communicate to verify the authorization.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Abrechnung der aus dem elektrischen Energieversorgungsnetz entnommenen oder in das Energieversorgungsnetz eingespeisten Energie mit Hilfe eines personalisierten elektronischen Datenträgers, der private oder geheime Schlüssel und/oder Vertragsdaten enthält, z. B. einer Chipkarte oder eines USB-Sticks. In diesem Fall verfügt der Verbraucher und/oder die Energiequelle über ein Chipkarten-Lesegerät, mit dem die Steuerungsmittel der Vorrichtung über die PLC-Signalübertragung kommunizieren kann, um zum Beispiel Abrechnungsdaten auszutauschen.According to a further embodiment of the invention, the billing of the energy taken from the electrical power network or fed into the power grid energy is done using a personalized electronic data carrier containing private or secret keys and / or contract data, eg. B. a smart card or a USB stick. In this case, the consumer and / or the power source has a smart card reader, with which the control means of the device can communicate via the PLC signal transmission, for example, to exchange billing data.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Steuerungsmittel so ausgebildet, dass eine Authentisierung des Verbrauchers oder der Energiequelle erfolgt, während sich die Schaltmittel in dem ersten Schaltzustand befinden, d. h. so lange noch keine Entnahme elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz oder eine Einspeisung von Energie möglich ist. Erst nach einer erfolgreichen Authentisierung des Verbrauchers oder der Energiequelle gegenüber der Vorrichtung oder gegenüber einer übergeordneten Zentrale, mit der die Vorrichtung in einer Kommunikationsverbindung steht, generieren die Steuerungsmittel ein Schaftsignal, um die Schaltmittel in den zweiten Schaltzustand zu bringen. Die Authentisierung kann auch gegenseitig ausgebildet sein, sodass sich die Vorrichtung gegenüber dem Verbraucher oder der Energiequelle authentisieren muss, bevor das Schaltsignal zum Schalten in den zweiten Schaltzustand von den Steuerungsmitteln generiert wird. According to one embodiment of the invention, the control means are arranged to authenticate the load or the power source while the switching means are in the first switching state, i. H. as long as no removal of electrical energy from the power grid or a supply of energy is possible. Only after a successful authentication of the consumer or the energy source with respect to the device or with respect to a higher-level control center, with which the device is in a communication connection, the control means generate a shank signal to bring the switching means in the second switching state. The authentication can also be mutually configured so that the device must authenticate itself to the consumer or the energy source before the switching signal for switching to the second switching state is generated by the control means.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Steuerungsmittel so ausgebildet, dass das Schaltsignal zum Schalten in den zweiten Schaltzustand generiert wird, um die Authentisierung des Verbrauchers zu ermöglichen, wenn dieser über keine eigene Energieversorgung, wie z. B. eine Batterie, einen Akku oder eine Photozelle, verfügt. Ist die Authentisierung des Verbrauchers erfolgreich, so verbleiben die Schaltmittel in dem zweiten Schaltzustand; wann die Authentisierung des Verbrauchers fehlschlägt, so generieren die Steuerungsmittel das Schaltsignal zum Schalten in den ersten Schaltzustand. In diesem Fall kann der Verbraucher also nur für eine kurze Zeit, nämlich für die Zeitdauer des Ablaufs eines Authentikationsprotokolls, Energie aus dem Energieversorgungsnetz entnehmen oder in das Energieversorgungsnetz einspeisen. Die Energiemenge kann dabei über diese Zeltdauer auf diejenige Energie begrenzt sein, die allein für den Zweck der Durchführung des Authentikationsprotokolls benötigt wird.According to one embodiment of the invention, the control means are designed so that the switching signal is generated for switching to the second switching state to enable the authentication of the consumer, if this does not have its own power supply, such. As a battery, a battery or a photocell has. If the authentication of the consumer is successful, then the switching means remain in the second switching state; When the authentication of the consumer fails, the control means generate the switching signal for switching to the first switching state. In this case, the consumer can therefore only remove energy from the energy supply network or feed it into the energy supply network for a short time, namely for the duration of the expiration of an authentication protocol. The amount of energy can be limited over this period of time to that energy that is needed solely for the purpose of performing the authentication protocol.
Die Authentisierung kann passwortbasiert, basierend auf einem symmetrischen Schlüssel oder basierend auf einem kryptografischen asymmetrischen Schlüsselpaar oder auf eine andere geeignete Art erfolgen. Insbesondere können zum Zwecke der Authentisierung digitale Zertifikate oder Berechtigungsnachweise über die PLC-Signale ausgetauscht werden.The authentication may be password-based, based on a symmetric key, or based on a cryptographic asymmetric key pair, or in any other suitable manner. In particular, digital certificates or credentials can be exchanged via the PLC signals for the purpose of authentication.
Standardisierte Verfahren zur Authentisierung sind in folgenden internationalen Standards definiert, die beispielsweise angewendet werden können:
ISO/IEC 9798: Information Technology – Security Techniques – Entity Authentication: Part 1: General
ISO/IEC 9798-2: Information Technology – Security Techniques – Entity Authentication: Part 2: Mechanisms using Symmetric Encipherment Algorithms
ISO/IEC 9798-3: Information Technology – Security Techniques – Entity Authentication: Part 3: Mechanisms using Digital Signature Techniques
ISO/IEC 9798-4: Information Technology – Security Techniques – Entity Authentication: Part 4: Mechanisms using a Cryptographic Check Function
ISO/IEC 9798-5: Information Technology – Security Techniques – Entity Authentication: Part 5: Mechanisms using Zero Knowledge TechniquesStandardized methods for authentication are defined in the following international standards, which can be used, for example:
ISO / IEC 9798: Information Technology - Security Techniques - Entity Authentication: Part 1: General
ISO / IEC 9798-2: Information Technology - Security Techniques - Entity Authentication: Part 2: Mechanisms Using Symmetric Encipherment Algorithms
ISO / IEC 9798-3: Information Technology - Security Techniques - Entity Authentication: Part 3: Mechanisms using Digital Signature Techniques
ISO / IEC 9798-4: Information Technology - Security Techniques - Entity Authentication: Part 4: Mechanisms using a Cryptographic Check Function
ISO / IEC 9798-5: Information Technology - Security Techniques - Entity Authentication: Part 5: Mechanisms using Zero Knowledge Techniques
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat die Vorrichtung Mittel zur Messung der von dem Energieversorgungsnetz an den elektrischen Verbraucher abgegebenen elektrischen Energie oder zur Messung der von der elektrischen Energiequelle in das Energieversorgungsnetz über die Anschlussmittel eingespeiste elektrische Energie, wobei die Steuerungsmittel so ausgebildet sind, dass das Schaltsignal, um die Schaltmittel in den ersten Schaltzustand zu bringen, unter der Voraussetzung abgegeben wird, dass der Betrag der abgegebenen bzw. eingespeisten Energie eine Bedingung erfüllt.According to one embodiment of the invention, the device has means for measuring the electrical energy delivered by the energy supply network to the electrical consumer or for measuring the electrical energy fed into the energy supply network from the electrical energy source via the connection means, wherein the control means are designed such that the switching signal in order to bring the switching means into the first switching state, provided that the amount of energy delivered satisfies a condition.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat die Vorrichtung PLC-Mittel zum Senden eines Testsignals und zum Empfang eines Antwortsignals von dem elektrischen Verbraucher oder der elektrischen Energiequelle, wobei die Steuerungsmittel so ausgebildet sind, dass ein Steuerungssignal zum Schalten der Schaltmittel in den ersten Schaltzustand abgegeben wird, wenn auf das Testsignal kein Antwortsignal empfangen wird. Dies hat den Vorteil, dass von der Vorrichtung automatisch detektiert werden kann, ob der Verbraucher oder die Energiequelle an die Anschlussmittel angeschlossen ist. Hierdurch wird ein „Keep-Alive Prozess” implementiert.According to a further embodiment of the invention, the device has PLC means for transmitting a test signal and for receiving a response signal from the electrical load or the electrical energy source, wherein the control means are adapted to deliver a control signal for switching the switching means in the first switching state if no response signal is received on the test signal. This has the advantage that it can be automatically detected by the device whether the consumer or the energy source is connected to the connection means. This implements a keep-alive process.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Prüfung des Vorliegens einer oder mehrerer der Voraussetzungen nach dem initialen Schalten der Schaltmittel in den zweiten Schaltzustand ein oder mehrere weitere Male, zum Beispiel mit einer vorgegebenen Periodizität, oder nach einer zufällig gewählten Zeit vorgenommen, um zu prüfen, ob die Voraussetzung oder die Voraussetzungen für den zweiten Schaltzustand noch vorliegen. Hierdurch wird ein „Keep-Alive Prozess” implementiert.According to one embodiment of the invention, the check of the presence of one or more of the conditions after the initial switching of the switching means in the second switching state one or more further times, for example with a predetermined periodicity, or made after a random time to check whether the condition or conditions for the second switching state is still present. This implements a keep-alive process.
Beispielsweise kann durch eine erneute Prüfung der Authentizität des Verbrauchers aller der Energiequelle geprüft werden, ob nicht zwischenzeitlich während der Energieentnahme oder der Energieeinspeisung der Verbraucher oder die Energiequelle durch einen anderen Verbraucher oder eine andere Energiequelle ausgetauscht worden ist. Ferner kann so geprüft werden, ob die Kreditwürdigkeit des Verbrauchers für die Entnahme der elektrischen Energie ausreichend ist, oder ob der Verbraucher über ein ausreichend hohes Guthaben für die Entnahme der gewünschten Energie hat. Es können auf diese Art und Weise insbesondere Prepaid- oder Postpaid-Verfahren für die Vergebührung der Entnahme der elektrischen Energie implementiert werden.For example, by re-examining the consumer's authenticity of all the energy source, it can be checked whether the consumer or the energy source has not been replaced by another consumer or source of energy during energy extraction or energy input. It is also possible to check whether the consumer's creditworthiness is adequate for the withdrawal of electrical energy, or whether the consumer has sufficient credit to withdraw the desired energy. In particular prepaid or postpaid methods for billing the removal of the electrical energy can be implemented in this manner.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird periodisch oder aperiodisch ein Authentikationsprotokoll durchgeführt und zwar jeweils mit einer neuen Challenge, um nicht nur festzustellen, ob ein Verbraucher/Energiequelle noch angeschlossen ist, sondern auch, ob es noch derselbe ist. Wenn vorher gegenseitig authentisiert wurde, wird nach Ausführungsformen der Erfindung hier auch periodisch/aperiodisch (beispielsweise zu unvorhersagbaren Zeitpunkten) gegenseitig authentisiert. Das Authentikationsprotokoll wird also jeweils erneut mit „frischen”, bisher noch nicht verwendeten Challenges durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass Replay-Attacken abgewehrt werden können.According to one embodiment of the invention, an authentication protocol is carried out periodically or aperiodically, each time with a new challenge, in order to determine not only whether a consumer / energy source is still connected, but also whether it is still the same. If previously mutually authenticated, according to embodiments of the invention here also periodically / aperiodically (for example, at unpredictable times) mutually authenticated. The authentication protocol is therefore carried out again with "fresh", not yet used challenges. This has the advantage that replay attacks can be averted.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können so ausgebildet sein, dass nur eine Entnahme von elektrischer Energie, d. h. der Anschluss eines Verbrauchers, möglich ist, nicht aber die Einspeisung von Energie.Embodiments of the device according to the invention may be designed so that only a removal of electrical energy, d. H. the connection of a consumer is possible, but not the supply of energy.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können so ausgebildet sein, dass nur eine Einspeisung von elektrischer Energie, d. h. der Anschluss einer Energiequelle, möglich ist, nicht aber die Entnahme von Energie.Embodiments of the device according to the invention may be designed so that only one feed of electrical energy, d. H. the connection of an energy source is possible, but not the extraction of energy.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können so ausgebildet sein, dass wahlweise eine Entnahme oder eine Einspeisung von elektrischer Energie erfolgen kann. Embodiments of the device according to the invention may be designed so that optionally a removal or an injection of electrical energy can take place.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Transportsystem mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und zumindest einem elektrisch betreibbaren Transportmittel. Das elektrisch betreibbare Transportmittel hat eine wiederaufladbare Batterie, welche als Energiequelle für einen elektrischen Antrieb des Transportmittels dient. Das Transportmittel kann als elektrischer Verbraucher mit den Anschlussmitteln der Vorrichtung verbunden werden, um einen Ladestrom aus dem Energieversorgungsnetz zu beziehen, mit Hilfe dessen die Batterien des Transportmittels aufgeladen werden. Das Transportmittel kann aber auch als Energiequelle dienen und über die Vorrichtung elektrische Energie aus der Batterie in das Energieversorgungsnetz einspeisen. Bei dem Transportmittel kann es sich zum Beispiel um ein Elektroauto oder ein Elektroboot handeln.In a further aspect, the invention relates to a transport system with an embodiment of a device according to the invention and at least one electrically operable transport. The electrically operable transport means has a rechargeable battery, which serves as an energy source for an electric drive of the means of transport. The means of transport can be connected as an electrical load with the connection means of the device to obtain a charging current from the power supply network, by means of which the batteries of the means of transport are charged. However, the means of transport can also serve as an energy source and feed electrical energy from the battery into the energy supply network via the device. The means of transport may be, for example, an electric car or an electric boat.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Ladestation geschaffen, die in einer beliebigen Straßenlaterne integriert ist. Die Straßenlaterne beinhaltet eine erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Steckdose von der Straße aus zugänglich ist, um beispielsweise ein Elektroauto daran anzuschließen.According to one embodiment of the invention, a charging station is provided which is integrated in any street lamp. The street lamp includes a device according to the invention, the socket is accessible from the street, for example, to connect an electric car to it.
Insbesondere kann die Vorrichtung als sogenannte Stromtankstelle ausgebildet sein.In particular, the device may be designed as a so-called charging station.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Elemente der nachfolgenden Ausführungsformen, die einander entsprechen, sind jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the following embodiments corresponding to each other are denoted by the same reference numerals.
Die Vorrichtung
Die
Durch dass Steuerungssignal
Die Vorrichtung
Der Übertrager
Ein PLC-Modul
Die Vorrichtung
An die Steckdose
Beispielsweise wird der Verbraucher
Der Verbraucher
Zur Spannungsversorgung, zum Beispiel des PLC-Moduls
Alternativ kann die Spannungsversorgung auch über ein Netzteil erfolgen.Alternatively, the power supply can also be done via a power supply.
Zum Laden der Batterie des Verbrauchers
Das Kabel
The
Alternativ oder zusätzlich kann die Steckdose
Das PLC-Modul
Der Controller
Nach Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Kommunikation nicht mit einer einzigen Nachricht
Eine Voraussetzung für das Schließen der Schalter
Alternativ oder zusätzlich oder in Kombination mit dem Nachweis erfolgt durch den Austausch von PLC-Signalen, d. h. PLC-Nachrichten, zwischen der Vorrichtung
Der Nachweis der Berechtigung des Verbrauchers
Mit der Nachricht
Beispielsweise handelt es sich bei der Challenge um eine von dem Controller
Das PLC-Signal
Der Controller
Alternativ oder zusätzlich wird wie folgt vorgegangen. Beispielsweise handelt es sich bei der Challenge wiederum um eine von dem Controller
Das PLC-Signal
Der Controller
Vorzugsweise wird das digitale Zertifikat, das von dem Verbraucher
Alternativ oder zusätzlich kann eine Authentisierung der Vorrichtung
Die Vorrichtung
Dieser Schwellwert kann von dem Controller
Alternativ kann das Guthaben, welches dem Verbraucher
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sendet der Controller
Durch die Vorrichtung
Insbesondere kann die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Beispielsweise kann über das Kabel
Das Messgerät kann sich auf der Seite der Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch, die Batterien einer Flotte von Verbrauchern
Das Transportsystem kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass an jedem Stellplatz oder in jeder Garage eine Vorrichtung
Über die Ladestation
Die
Die
Der Controller
Jede der Vorrichtungen
Von besonderem Vorteil ist bei der hier betrachteten Ausführungsform, dass nicht für jede Steckdose
Diese Ausführungsform eignet sich zum Beispiel für die Ausstattung eines Parkhauses mit Stromsteckdosen.This embodiment is suitable, for example, for equipping a parking garage with power sockets.
Das System kann aus einer Zentrale bestehen, die den Konzentrator
Unter einem Konzentrator
Die Vorrichtung
Der Konzentrator
Das PLC-Modul
Wenn alle Bedingungen für den Lade- oder Einspeisevorgang erfüllt sind, werden die Schalter
Die
Diese Ausführungsform eignet sich zum Beispiel für eine Implementation in Straßenlaternen einer Straße oder auf Parkplätzen.This embodiment is suitable, for example, for an implementation in street lamps of a street or in parking lots.
In dieser Ausführungsform wird ein Konzentrator
Unter einer PLC-Steckdose wird hier ein PLC-Modul
Jede PLC-Steckdose wird mit einer Steckdose
Zur Steuerung der Schaltmittel
Der Konzentrator
Nach einer Ausführungsform wird die Kommunikation zwischen den Controller des Konzentrators und der PLC-Steckdosen kryptographisch gesichert, um eine Authentikation der ausgetauschten Nachrichten zu gewährleisten. Dazu können Mechanismen verwendet werden, wie sie für die Kommunikation zwischen dem Controller
Das PLC-Modul
Wenn alle Bedingungen für den Lade oder Einspeisevorgang erfüllt sind, werden die Schalter
Die
Im Unterschied zu der Ausführungsform der Vorrichtung
Dieses Szenario ermöglicht also die Anbindung von Verbrauchern
In dieser Ausführungsform wird ein Konzentrator
Diese Ausführungsform eignet sich besonders für den Anschluss von Verbrauchern ohne PLC-Modul und ist daher eine sehr kostengünstige Variante.This embodiment is particularly suitable for connecting consumers without PLC module and is therefore a very cost-effective variant.
Unter einem PLC-Gateway
Zur Steuerung der Schaltmittel
Nach einer Ausführungsform wird die Kommunikation zwischen dem Controller
Der Konzentrator
Der Anschluss des Verbrauchers an eine Steckdose, die mit einem PLC-Gateway verbunden ist, erfolgt über einen Spezialstecker mit Anschlüssen für das Stromnetz und einer zusätzlichen integrierten Datenschnittstelle (Kontrollbus
Wenn alle Bedingungen für den Lade- oder Einspeisevorgang erfüllt sind, werden die Schalter
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 102102
- Leitungencables
- 104104
- EnergieversorgungsnetzPower grid
- 106106
- Steckdosesocket
- 108108
- Schalterswitch
- 110110
- Controllercontroller
- 112112
- Steuerungssignalcontrol signal
- 114114
- Übertragerexchangers
- 116116
- PLC-ModulPLC module
- 118118
- Schaltmodulswitching module
- 120120
- Netzteilpower adapter
- 122122
- Kabelelectric wire
- 124124
- Ladegerätcharger
- 126126
- Verbraucherconsumer
- 128128
- Konzentratorconcentrator
- 130130
- PLC-ModulPLC module
- 132132
- Controllercontroller
- 134134
- Konverterconverter
- 136136
-
Nachricht von Controller (
132 ) (Verbraucher)Message from controller (132 ) (Consumer) - 138138
- PLC-SignalPLC signal
- 140140
-
Nachricht von Controller (
110 ) (Ladestation/Konzentrator)Message from controller (110 ) (Charging station / concentrator) - 142142
- PLC-SignalPLC signal
- 160160
- PLC-ModulPLC module
- 162162
- Controllercontroller
- 164164
- Netzteilpower adapter
- 166166
- Verbraucherconsumer
- 170170
- Konverterconverter
- 172172
- Ladegerätcharger
- 174174
-
Nachricht von Controller (
162 ) (PLC-Gateway)Message from controller (162 ) (PLC gateway) - 176176
- KontrollbusControl Bus
- 178178
- Leitungmanagement
- 180180
- KontrollbusControl Bus
- 182182
- Steckerplug
- 184184
- KontrollbusControl Bus
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Effective date: 20120623 |
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