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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gesteuerten Aufladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen und insbesondere einen Mechanismus, um ein Aufladen ohne Berechtigung zu blockieren.
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Elektrisch betriebene Fahrzeuge, d. h. Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge, werden von elektrischen Akkumulatoren gespeichert, die Traktionsenergie für das Fahrzeug speichern. Um das Fahrzeug mit neuer Traktionsenergie zu versorgen, besteht die Möglichkeit, einen leeren Akkumulator des Fahrzeugs gegen einen neuen auszutauschen, wobei jedoch dies mit einem aufwändigen Austauschprozess verknüpft ist und sich weitere Probleme bei der fahrzeugbezogenen Wartung der Akkumulatoren ergeben.
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Ferner ist bekannt, dass elektrisch betriebene Fahrzeuge ohne weitere Kontrolle an Steckdosen eines üblichen Netzverbundes aufgeladen werden können, wobei jedoch zum Schutz vor unbefugten Energieentnahmen die Steckdose gesichert werden muss, beispielsweise indem die Steckdose in einem abschließbaren Raum vorgesehen ist. Diese Art von Zugangskontrolle ist jedoch bei mobilen Anwendungen nicht praktikabel und ist daher mit Schwierigkeiten beim Aufbau eines Ladeenergieversorgungsnetzes verbunden.
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Die Möglichkeit, einzelne Steckdosen mit individuellen Schaltmodulen zur autonomen Zugriffssteuerung vorzusehen, die selbst Berechtigungsabfragen durchführen, erfordert einen hohen Aufwand, da jede Steckdose einzeln modifiziert werden muss.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, mit der sich eine kontrollierte Aufladung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen realisieren lässt, ohne dass dies zu einem hohen Installations- und Hardwareaufwand führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Kontrolleinheit nach Anspruch 6.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept ist es, eine Kontrolleinheit zentral vorzusehen, die eine Vielzahl von Ladesteckdosen kontrolliert. Dadurch können eine Vielzahl von Ladesteckdosen durch eine einzige Kontrolleinheit kontrolliert werden, ohne dass eine Modifikation aller Ladesteckdosen notwendig ist. Dies ermöglicht eine einfache Umrüstung bereits bestehender Steckdosennetze, beispielsweise in einer Tiefgarage, die über eine gemeinsame Leitung an einen Hauptanschluss angeschlossen sind, der beispielsweise von einem Sicherungskasten vorgesehen wird. Zwischen diesem Hauptanschluss, d. h. zwischen dem Sicherungskasten und dem folgenden Steckdosennetz wird die erfindungsgemäße Kontrolleinheit vorgesehen, die somit den Stromfluss zwischen dem Hauptanschluss und allen folgenden Ladesteckdosen steuert. Um die Fahrzeuge bzw. die Verbraucher an den einzelnen Steckdosen individualisieren zu können, werden Daten über das bereits bestehende Steckdosennetz übertragen. Eine derartige Übertragung ist beispielsweise von Trägerfrequenzanlagen bekannt, die auch Powerline-Anlagen genannt werden, und bei denen bereits bestehende, zur Stromversorgung vorgesehene Leitungen auch zur Datenübertragung verwendet werden. Die Datenübertragung wird vorgesehen, indem ein Wechselstromsignal auf die Spannung in dem Stromkabel aufmoduliert wird, wobei das aufmodulierte Wechselstromsignal eine deutlich höhere Frequenz als der Versorgungswechselstrom der Stromleitung aufweist, so dass durch Frequenztrennung der Datenkanal logisch von der Stromversorgung getrennt werden kann. Grundsätzlich können alle normierten oder nicht normierten Übertragungstechniken verwendet werden, die durch Aufmodulation eines Wechselstromsignals eine Stromleitung zur Datenkommunikation nutzen.
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Erfindungsgemäß wird durch die Kommunikation, welche von der Stromleitung vorgesehen wird, eine individuelle Berechtigungskontrolle der einzelnen Fahrzeuge bzw. Verbraucher vorgesehen, die von der Kontrolleinheit ausgewertet wird, welche im Falle mangelnder Berechtigung angeschlossene Fahrzeuge vom Netz nimmt. Die Abfrage der einzelnen Verbraucher an den einzelnen Steckdosen kann vorgesehen werden durch Push- oder Pull-Datenverkehr, d. h. durch eine Anfrage seitens der Kontrolleinheit, auf die die Fahrzeuge antworten (Pull-Betrieb), oder durch eine selbständige Übermittlung des Fahrzeugs von Berechtigungsdaten beim Anschließen (Push-Betrieb).
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Die Erfindung ermöglicht es, auf einfache Weise zu erfassen, ob alle an die Stromleitung angeschlossenen Fahrzeuge zur Stromabnahme berechtigt sind. Falls zumindest ein Fahrzeug als nicht berechtigt erfasst wird, kann die Kontrolleinheit die gesamte Stromleitung und somit alle Ladesteckdosen zumindest für eine Zeitdauer abschalten, um so unberechtigten Benutzern den Zugang zu verwehren. Hierzu übermitteln berechtigte Fahrzeuge den angeforderten Ladestrom über die oben beschriebene Datenübertragung (unter Verwendung der Stromleitung) an die Kontrolleinheit. Die Kontrolleinheit hat dadurch den Überblick über die Summe aller angeforderten bzw. empfangenen Ladeströme. Gleichzeitig kann die Kontrolleinheit die tatsächlich an alle Ladesteckdosen abgegebene Leistung bzw. den zugehörigen Strom erfassen, und die Summe der gebildeten Ladeströme mit dem tatsächlich gemessenen Gesamtladestrom vergleichen. Liegt der tatsächliche, gemessene Gesamtladestrom höher als die Summe der übermittelten Ladestrombeträge, dann schaltet das Kontrollgerät entweder alle Steckdosen ab oder schaltet einzelne Steckdosen ab oder veranlasst einzelne Fahrzeuge, den Ladeprozess zu unterbrechen, um nicht berechtigte Fahrzeuge anhand einer erneuten Erfassung des tatsächlichen Gesamtladestroms mit der Summe der gemeldeten (und gemäß Abschaltung aktualisierten) Ladestrombeträge zu vergleichen. Dadurch kann durch einzelne, angeforderte Abschaltung ein nicht berechtigtes Fahrzeug erfasst werden.
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Gemäß dem der Erfindung zugrunde liegenden Konzept umfasst die Kontrolleinheit daher einen Unterbrecher, um gegebenenfalls die Steckdosen abzuschalten, sowie eine Kommunikationseinheit, mit der die einzelnen Ladestrombeträge oder Berechtigungsinformation von den Fahrzeugen empfangen werden kann oder an diese gesendet werden kann. Zur individuellen Abschaltung ist das Kommunikationsgerät ferner ausgestattet, Abschaltbefehle an die einzelnen Fahrzeuge individuell zu übermitteln. Die erfindungsgemäße Kontrolleinheit umfasst ferner eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die zur Summierung der gemeldeten Ladestrombetrage eingerichtet ist, sowie eine Strommesseinheit, die den Gesamtladestrom erfasst, um die Summe der gemeldeten Beträge mit dem tatsächlich erfassten Gesamtladestrom zu vergleichen. Das Vergleichsergebnis wird an die Datenverarbeitungseinheit gemeldet, die demgemäß den Unterbrecher ansteuert oder auch über die Kommunikationseinheit einzelne Unterbrechungssignale individuell an die Fahrzeuge schickt.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept wird durch die folgenden Verfahren, Vorrichtungen und ihre Ausführungsformen umgesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kontrolle der Berechtigung von Aufladevorgängen von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sieht daher vor, eine Kontrolleinheit zwischen einem Hauptanschluss und einer Vielzahl von Ladesteckdosen, die über eine Stromleitung mit der Kontrolleinheit verbunden sind, vorzusehen. Als elektrisch betriebene Fahrzeuge werden insbesondere Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge bezeichnet. Der Hauptanschluss kann beispielsweise von einem Sicherungskasten vorgesehen sein und bildet die Wurzel des Netzes, während die Stromleitung eine Stichleitung darstellt, die die einzelnen Ladesteckdosen mit dem Hauptanschluss verbindet und somit mit Strom versorgt.
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Ein aufzuladendes Fahrzeug wird mit einer der Ladesteckdosen verbunden, beispielsweise indem ein Ladeanschluss eines Fahrzeugs über ein Ladekabel mit der Ladesteckdose verbunden wird. Der Gesamtladestrom, der von dem Hauptanschluss über die Kontrolleinheit an die Ladesteckdose geleitet wird, wird erfasst. Insbesondere wird der Gesamtladestrom erfasst, der über eine Unterbrechereinheit der Kontrolleinheit übermittelt wird. Da in Stromverbundversorgungsnetzen im Wesentlichen von der gleichen Spannung ausgegangen werden kann, sind die Begriffe Strom und Leistung als äquivalente Beschreibungen der Energieübertragung anzusehen. Der Gesamtladestrom kann insbesondere erfasst werden mittels eines Shunt-Widerstands, d. h. durch eine an einem Serienwiderstand abfallende Spannung oder durch Magnetfeldmessungen, aus denen auf den Stromfluss geschlossen werden kann, beispielsweise mittels Hallsensoren oder Induktionsspulen.
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Ladestromanfragen werden von jedem Fahrzeug an die Kontrolleinheit übermittelt, das an die Ladesteckdosen angeschlossen ist. Vorzugsweise findet bei jeder Verbindung des aufzuladenden Fahrzeugs mit einer Ladesteckdose eine Ladestromanfrage statt, um so ein neues Fahrzeug bei der Kontrolleinheit anzumelden. Darüber hinaus werden regelmäßig Ladestromanfragen von bereits angeschlossenen Fahrzeugen an die Kontrolleinheit übermittelt, um diese auf dem aktuellen Stand zu halten. Die Ladestromanfragen können von der Kontrolleinheit angefordert werden (Pull-Betrieb) oder können proaktiv von dem anzuschließenden Fahrzeug an die Kontrolleinheit übermittelt werden (Push-Betrieb). Die Ladestromanfragen können auf geschätzten Ladestromwerten oder von einer Ladesteuerung des Fahrzeugs vorgesehenen Soll-Ladestromwerten basieren oder können gemessene Ladestromwerte sein, die eine Ladesteuerung eines Fahrzeugs misst.
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Um die Berechtigung aller angeschlossenen Fahrzeuge zu überprüfen, wird der Gesamtladestrom (d. h. der reale, erfasste Gesamtladestrom) mit der Summe von Ladeströmen verglichen, die von den Fahrzeugen, welche an die Ladesteckdosen angeschlossen sind, an die Kontrolleinheit übermittelt werden oder übermittelt wurden. Die Ladeströme der Fahrzeuge werden durch die Ladestromanfragen dargestellt. Als Ladestromanfragen sind Anfragen anzusehen, die von dem Fahrzeug an die Kontrolleinheit übermittelt werden, um mitzuteilen, welcher Ladestrom gerade von den einzelnen Fahrzeugen angefordert wird bzw. angefragt wird. Die Ladestromanfragen betreffen daher Ladeströme, die von dem Fahrzeug empfangen werden. Vorzugsweise bedarf es zunächst keiner Ladestromanfrage, um ein Fahrzeug mit Ladestrom zu versorgen, vielmehr stellt jede Ladesteckdose die elektrische Leistung bereit, wobei nach dem Beginn der Bereitstellung die Berechtigung abgefragt wird und gegebenenfalls Maßnahmen getroffen werden.
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Eine derartige Maßnahme sieht vor, Ladesteckdosen abzuschalten, wenn der Gesamtladestrom die Summe übersteigt. Insbesondere werden alle Ladesteckdosen abgeschaltet. Alternativ werden nur einzelne Ladesteckdosen abgeschaltet, wobei dies jedoch ein zusätzliches Schaltmodul an jeder Ladesteckdose erfordert. Darüber hinaus kann durch Übertragung von Steuerinformation von der Kontrolleinheit an das Fahrzeug dieses den Ladeprozess einstellen, so dass eine Entnahme von elektrischer Leistung aus der Ladesteckdose seitens des Fahrzeugs aufgrund des Steuerbefehls der Kontrolleinheit zumindest zeitweise beendet wird. Eine derartige zeitweise Beendigung des Ladevorgangs des Fahrzeugs ermöglicht die Identifizierung von nicht berechtigten Fahrzeugen, nachdem erfasst wurde, dass zumindest ein nicht berechtigtes Fahrzeug an die Stromleitung angeschlossen ist.
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Das Verbinden eines aufzuladenden Fahrzeugs umfasst das Übermitteln einer Berechtigungsinformation vom Fahrzeug an die Kontrolleinheit (entweder proaktiv oder aufgrund einer Anforderung durch die Kontrolleinheit). Die Berechtigungsinformation wird von der Kontrolleinheit mit einer Liste berechtigter Fahrzeuge verglichen. Dieser Vergleich umfasst auch einen Vergleich der Berechtigungsinformation mit gespeicherten Berechtigungsnachweisen, beispielsweise Kreditkartennummern, Mobilfunknummern, Ladeabonnement-Kennzeichnungen, Prepaid-Kontokennzeichnungen oder andere Berechtigungs- oder Bezahlinformation. Da diese Nachweise mit dem Fahrzeug verknüpft sind, beispielsweise über den Fahrer des Fahrzeugs, werden derartige Berechtigungsnachweise in Form einer Liste berechtigter Fahrzeuge geführt. Die Einträge der Liste berechtigter Fahrzeuge sind daher nicht nur unmittelbare Kennzeichnungen von Fahrzeugen (beispielsweise deren Kennzeichen), sondern umfassen auch Nachweise, die der Fahrer des Fahrzeugs oder die Fahrer des Fahrzeugs in Form eines allgemeinen Berechtigungsnachweises erbringen. Durch den Vergleich wird die Berechtigung des Fahrzeugs überprüft (d. h. im Allgemeinen, dass der Berechtigungsnachweis dahingehend überprüft wird, ob er zutreffend ist oder nicht). Das Übermitteln der Ladestromanfragen (d. h. der Angaben über den aktuell empfangenen Ladestrom) und das Übermitteln von Berechtigungsinformation wird vorgesehen über einen kabelgebundenen Übertragungskanal, der von der Stromleitung vorgesehen wird, d. h. insbesondere durch Aufmodulieren eines Wechselstromsignals auf die Stromleitung, wobei das Wechselstromsignal die Berechtigungsanfrage oder die Ladestromanfrage wiedergibt. Die Übermittlung kann auch kodiert oder über ein Sicherungsprotokoll vorgesehen sein. Falls keine sichere Verbindung mit dem Fahrzeug aufgebaut werden kann, wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug nicht berechtigt ist, und die oben beschriebenen Maßnahmen werden durchgeführt, so dass ein hier beschriebener Abschaltschritt in diesem Fall ausgeführt wird.
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Der Schritt des Übermittelns von Berechtigungsinformation wird vorgesehen durch Übermitteln eines Berechtigungsnachweises vom Fahrzeug an die Kontrolleeinheit, d. h. proaktiv oder auf Anforderung durch die Kontrolleinheit. Ferner wird der Schritt des Übermittelns vorgesehen durch Übermitteln einer Anforderung eines Berechtigungsnachweises von der Kontrolleinheit an das Fahrzeug, wobei dies dem Pull-Betrieb entspricht. Daraufhin übermittelt das Fahrzeug den Berechtigungsnachweis aufgrund der Anforderung des Berechtigungsnachweises der Kontrolleinheit, wobei dies einer Beantwortung innerhalb des Pull-Betriebs entspricht.
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Die Berechtigungsinformation kann eine Zahlungsinformation umfassen, wobei die Kontrolleinheit überprüft, ob die Zahlungsinformation gebucht werden kann. Die Berechtigung kann daher durch Übermittlung von Zahlungsinformation, beispielsweise eine Kreditkartennummer, vorgesehen werden, wodurch eine Berechtigung ausgestellt wird, wenn erfasst wird, dass die Zahlungsinformation gebucht werden kann. Als Liste berechtigter Fahrzeuge sind in diesem Kontext insbesondere nicht nur Kennzeichnungen der Fahrzeuge selbst zu verstehen, sondern auch Zahlungsinformation, die über den Halter oder den Fahrer des Fahrzeugs mit dem Fahrzeug verknüpft ist. Durch Übermittlung von gültiger Zahlungsinformation wird das Fahrzeug berechtigt. Im Allgemeinen unterhält die Kontrolleinheit vorzugsweise eine Liste, in der nicht nur die angeforderten bzw. entnommenen Ladeströme dargestellt sind, sondern auch Identifikationskennzeichen der Fahrzeuge, die jedem Ladestrombetrag zugeordnet sind, und in der Liste zusammen mit dem Ladestrombetrag verknüpft sind. Die Identifikation kann eine tatsächliche Seriennummer sein, oder kann auch durch eine bloße Durchnummerierung der angeschlossenen Fahrzeuge vorgesehen sein, wobei sich diese Nummerierung beispielsweise durch die Reihenfolge des Erstanschlusses ergibt. Insbesondere umfasst die Identifikation des Fahrzeugs lediglich eine Identifikation, die für alle angeschlossenen Fahrzeuge eindeutig ist, jedoch mehrdeutig für die Gruppe von Fahrzeugen sein kann, die angeschlossen sind, und die nicht angeschlossen sind (jedoch in der Vergangenheit angeschlossen waren). In einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Identifikationskennzeichnung, die zusammen mit dem zugehörigen Ladestromwert vorgesehen wird, durch die Stelle innerhalb einer Liste vorgegeben sein, in der die Ladeströme (bzw. deren Werte) dargestellt sind. Der i-te Ladestromeintrag entspricht somit dem Fahrzeug mit dem Identifikationskennzeichen i.
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Die Ladestromanfragen werden wiederholt oder periodisch von den Fahrzeugen an die Kontrolleinheit übermittelt. Entweder werden diese wiederholten oder periodischen Anfragen proaktiv im Rahmen eines Push-Verfahrens vom Fahrzeug selbständig an die Kontrolleinheit übermittelt, oder werden einzeln, wiederholt oder periodisch, als Antwort auf wiederholte oder periodische Anfragen der Kontrolleinheit abgesendet, wobei dies einem Pull-Betrieb entspricht. Diese wiederholte oder periodische Übermittlung kann mit einem festen Zeitraster vorgesehen sein, wobei sich dadurch eine im Wesentlichen kontinuierliche Überwachung ergibt. Beispielsweise kann jede Sekunde oder jede Minute oder jede Viertelstunde (oder eine andere vorgegebene Zeitdauer) der Vorgang wiederholt werden. In gleicher Weise wird vorzugsweise auch die Berechtigungsinformation wiederholt oder periodisch abgefragt bzw. von den Fahrzeugen an die Kontrolleinheit übermittelt, wobei die Berechtigungsinformation mit dem gleichen Zeitmuster wie die Ladestromanfragen übermittelt werden kann, vorzugsweise in einer gemeinsamen Nachricht, oder wobei die Berechtigungsinformation versetzt oder mit einer geringeren Frequenz von den Fahrzeugen an die Kontrolleinheit übermittelt werden kann. Die Übermittlung der Ladestromanfragen, der Berechtigungsinformation oder der oben genannten Nachricht von den Fahrzeugen an die Kontrolleinheit kann eine proaktive Übermittlung im Rahmen eines Push-Betriebs sein, oder kann eine Reaktion auf eine entsprechende Anfrage durch die Kontrolleinheit im Rahmen eines Push-Betriebs sein. Insbesondere wird die Berechtigungsinformation dann abgefragt, wenn erfasst wurde, dass der Gesamtladestrom die Summe übersteigt, oder wenn alle Ladesteckdosen, mindestens eine Ladesteckdose oder nun eine Ladesteckdose abgeschaltet wird.
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Als Mechanismus zum Unterbinden von unberechtigten Ladevorgängen sieht das Verfahren Abschaltmechanismen oder Abfragemechanismen vor, die durchgeführt werden, wenn der Gesamtladestrom die Summe übersteigt. Diese Mechanismen werden insbesondere wie folgt vorgesehen. Zum einen können alle Ladesteckdosen vor der Kontrolleinheit zumindest für eine vorbestimmte Zeitdauer abgeschaltet werden, wenn der Gesamtladestrom die Summe übersteigt. Die vorbestimmte Zeitdauer kann eine feste Periode sein, beispielsweise eine Minute oder fünf Minuten. Alternativ können alle Ladesteckdosen von der Kontrolleinheit abgeschaltet werden und abgeschaltet bleiben, bis die Kontrolleinheit zugesetzt wird oder ein entsprechendes Signal erhält. Wenn alle Ladesteckdosen für eine vorbestimmte Zeitdauer abgeschaltet werden, so wird vorzugsweise beim Einschalten zum Ende der vorbestimmten Zeitdauer die oben geschriebene Berechtigungsabfrage und die Übermittlung der Ladestromanfragen durchgeführt. Beim Wiedereinschalten nach der vorbestimmten Zeitdauer werden somit alle Maßnahmen durchgeführt, die beim Verbinden eines aufzuladenden Fahrzeugs mit einer der Ladesteckdosen ausgeführt werden. Dies betrifft insbesondere die gesamte Berechtigungsabfrage und Kontrolle sowie die Übermittlung der Ladestromanfrage.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kontrolleinheit Ladeprozesse von Fahrzeugen individuell beendet. Hierbei übermittelt die Kontrolleinheit Abschaltbefehle einzeln an die Fahrzeuge, wobei die Fahrzeuge bei Erhalt der Abschaltbefehle den Aufladeprozess unterbrechen. Die Kontrolleinheit führt nach jedem Unterbrechen bzw. nach jedem Übermitteln des Abschaltbefehls den Schritt des Vergleichens durch. Bei dem Vergleich wird der gemeldete Ladestrom des durch den Abschaltbefehl abgeschalteten oder abzuschaltenden Fahrzeugs von der Summe aller gemeldeten Ladeströme abgezogen. Somit entspricht die dadurch korrigierte Summe einem Sollwert, der alle gemeldeten Ladeströme wiedergibt. Geht der erfasste Ladestrom über diese korrigierte Summe hinaus, so ist davon auszugehen, dass ein nicht autorisiertes Fahrzeug einen Ladevorgang vorsieht, oder das Fahrzeug nicht korrekt auf den Abschaltbefehl antwortet, und somit die Berechtigung verliert.
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Die Kontrolleinheit ermittelt aufgrund der einzelnen Abschaltungen mindestens ein Fahrzeug durch Vergleichen des Gesamtladestroms mit der Summe der gemeldeten Ladeströme (insbesondere mit der korrigierten Summe), das trotz fehlender Berechtigung oder empfangenen Abschaltbefehls Ladestrom von der Ladesteckdose empfängt. Die Kontrolleinheit veranlasst eine Signalausgabe dieses mindestens einen Fahrzeugs, sofern dieses darauf reagiert, um das nicht autorisierte Fahrzeug von außen durch die Signalausgabe kenntlich zu machen. Alternativ schaltet die Kontrolleinheit durch Übertragung eines Unterbrechungssignals an ein Schaltmodul der Ladesteckdose diese ab, wobei an dieser Ladesteckdose das mindestens eine Fahrzeug angeschlossen ist, welches trotz fehlender Berechtigung oder trotz empfangenen Abschaltbefehls Ladestrom von der Ladesteckdose empfängt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ermittelt die Kontrolleinheit aufgrund der einzelnen Abschaltungen mindestens ein Fahrzeug durch Vergleichen des Gesamtladestroms mit der Summe der gemeldeten Ladeströme, das zur Stromentnahme berechtigt ist. Vorzugsweise werden durch die einzelnen Abschaltungen und die zugehörigen Vergleichsprozesse alle Fahrzeuge ermittelt, die angeschlossen sind, und eine Berechtigung zum Laden aufweisen sowie auf den Abschaltbefehl mit Unterbrechen des Aufladeprozesses reagieren. Diese ermittelten, berechtigten Fahrzeuge werden von der Kontrolleinheit durch einen Signalausgabebefehl veranlasst, eine Signalausgabe durchzuführen. Auf diese Weise werden von außen alle Fahrzeuge durch die Signalausgabe kenntlich gemacht, die eine Berechtigung aufweisen. Im Gegensatz zum oben beschriebenen Verfahren, in dem nur nicht berechtigte Fahrzeuge zur Signalausgabe veranlasst werden, werden gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform alle anderen Fahrzeuge kenntlich gemacht, indem alle berechtigten Fahrzeuge ein Signal ausgeben, das von außen ersichtlich ist.
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Als Signalausgabe eignet sich insbesondere die Ansteuerung der Blinkerleuchten, eines Fahrlichts oder Betätigung der Hupe für eine kurze Zeitdauer, beispielsweise 5 Sekunden.
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Die Erfindung sieht ferner eine Kontrolleinheit vor, mit einem Hauptversorgungsanschluss, einem Abgabeanschluss, einer Unterbrechereinheit sowie einer Kommunikationseinheit. Der Hauptversorgungsanschluss ist eingerichtet, an einen zentralen Stromversorgungsnetzanschluss angeschlossen zu werden, der auch als Hauptanschluss bezeichnet werden kann. Der Abgabeanschluss ist eingerichtet, den Strom des Hauptanschlusses weiterzuleiten und an eine Stromleitung zur kontrollierten Versorgung einer Vielzahl von Ladesteckdosen (die mit der Stromleitung verbunden sind) verbunden zu werden. Die Unterbrechereinheit ist zwischen Hauptversorgungsanschluss und Abgabeanschluss geschaltet. Eine Strommesseinheit der Kontrolleinheit ist am Hauptversorgungsanschluss, Abgabeanschluss oder dazwischen angeschlossen, um den durch die Kontrolleinheit fließenden Strom zu erfassen. Die Kommunikationseinheit ist mit dem Abgabeanschluss verbunden, um einen weiteren logischen Kanal für die Stromleitung aufzubauen. Hierzu umfasst die Kommunikationseinheit einen Demodulator sowie einen Modulator, um über den Abgabeanschluss und eine daran anschließbare Stromleitung Daten über modulierte Signale zu senden und zu empfangen.
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Die Kontrolleinheit umfasst ferner eine Datenverarbeitungseinheit, die verschiedene Kontrollmechanismen implementiert. Diese ist mit der Kommunikationseinheit verbunden, um über diese und über den Abgabeanschluss Ladestromangaben von Ladestromanfragen, die zur Kommunikationseinheit gesendet werden, in einem Ladestrombetragspeicher zu speichern. Dadurch kann die Datenverarbeitungseinheit alle einzelnen Ladeströme, wie sie von dem angeschlossenen Fahrzeug mitgeteilt werden, speichern. Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise mittels eines Summierers, eingerichtet, die Ladestromangaben zu summieren und dadurch die Summe der Ladeströme der Fahrzeuge zu erfassen, die an die Ladesteckdosen angeschlossen sind, welche wiederum über die Stromleitung an den Abgabeanschluss anschließbar sind. Darüber hinaus ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, beispielsweise mittels eines Vergleichers, diese Summe mit dem Gesamtstrom zu vergleichen, der von der Strommesseinheit erfasst wird. Dieser Vergleicher bzw. die Datenverarbeitungseinheit sieht somit eine Entscheidungsinstanz vor, die unzulässige Stromabnahmen erkennt und daraufhin Maßnahmen ergreift. Insbesondere wird als Maßnahme von der Datenverarbeitungseinheit die Unterbrechereinheit angesteuert, indem ein Unterbrechungssignal gesendet wird, wenn die Datenverarbeitungseinheit durch den Vergleich ermittelt, dass die Summe der gemeldeten Stromentnahmen (d. h. die Ladestromangaben und deren Ladestromangaben) den abgegebenen Gesamtstrom übersteigt.
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Darüber hinaus ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, Berechtigungsinformation von den Fahrzeugen zu empfangen (oder von diesen anzufragen), um diese zu bewerten und die Berechtigung zu überprüfen. Hierzu wird Berechtigungsinformation, die von den Fahrzeugen über die Stromleitung, welche an den Abgabeanschluss anschließbar ist, an den Abgabeanschluss übersandt, und die über die Kommunikationseinheit mit dem Abgabeanschluss verbundene Datenverarbeitungseinheit wertet die empfangene Berechtigungsinformation aus. Hierzu wird die Berechtigungsinformation verifiziert, indem diese mit einer Liste berechtigter Fahrzeuge verglichen wird. Die Liste berechtigter Fahrzeuge kann nicht nur durch eine Fahrzeugidentifikation selbst wiedergegeben werden, sondern auch durch Zahlungs- oder Abonnementinformation, die zur Stromabnahme berechtigt. Hierbei ist die Liste in einem Speicher der Kontrolleinheit oder der Datenverarbeitungseinheit abgelegt. Alternativ kann die Liste in einem entfernt gelegenen Berechtigungsabfragesystem geführt werden, wobei in diesem Fall die Kontrolleinheit ferner eine Fernübertragungsschnittstelle umfasst, um Information, und insbesondere die Berechtigungsinformation über die Fernübertragungsschnittstelle an ein daran anschließbares Berechtigungsabfragesystem zu senden. Die Fernübertragungsschnittstelle kann insbesondere vorgesehen werden durch einen Internetanschluss, beispielsweise über einen WLAN-Zugriffspunkt, oder eine funknetzbasierte Internetverbindung wie über GPRS und WAP. Insbesondere kann die Fernübertragungsschnittstelle für die oben beschriebenen Übertragungsarten vorgesehen sein, beispielsweise als WLAN-Funkmodul oder als Mobilfunknetz-Funkmodul, oder ebenso als Powerline-Modul, das eingerichtet ist, die Kontrolleinheit über den Hauptversorgungsanschluss mit einem Versorgungsnetz basierten Übertragungsprotokoll mit dem Internet zu verbinden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Datenverarbeitungseinheit zusammen mit der daran angeschlossenen Kommunikationseinheit eingerichtet, Berechtigungsinformation in Form eines Berechtigungsnachweises vom Fahrzeug über den Abgabeanschluss zu empfangen. Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, den Berechtigungsnachweis mit der Liste zu vergleichen und den Berechtigungsnachweise somit zu verifizieren. Der Berechtigungsnachweis kann grundsätzlich proaktiv vom Fahrzeug übermittelt werden oder nach einer Anfrage durch die Kontrolleinheit übermittelt werden. Daher ist die Datenverarbeitungseinheit ebenso eingerichtet, Berechtigungsinformation in Form einer Anforderung eines Berechtigungsnachweises an das Fahrzeug über den Abgabeanschluss zu senden, oder ist eingerichtet, sowohl die Anforderung des Berechtigungsnachweises an das Fahrzeug zu senden als auch den Berechtigungsnachweis von dem Fahrzeug über den Abgabeanschluss zu empfangen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit, zusammen mit der angeschlossenen Kommunikationseinheit, eingerichtet, eine Zahlungsinformation innerhalb der Berechtigungsinformation über den Abgabeanschluss zu empfangen. Hierbei verarbeitet die Datenverarbeitungseinrichtung keinen Berechtigungsnachweis selbst, sondern sieht eine gültige Zahlungsinformation als äquivalent zu einem Berechtigungsnachweis an. Daher ist die Datenverarbeitungseinheit, zusammen mit der daran angeschlossenen Fernübertragungsschnittstelle, eingerichtet, eine Fernabfrage an eine entfernt gelegene Buchungsdatenbank zu senden, und ist ferner eingerichtet, von der Buchungsdatenbank eine Buchbarkeitsbestätigung über die Fernübertragungsschnittstelle zu empfangen, wobei beim Empfang die Buchbarkeitsbestätigung als verifizierter Berechtigungsnachweis von der Datenverarbeitungseinheit angesehen wird und daraufhin die zugehörige Ladestromanfrage in die Summe der Ladeströme aufgenommen wird. Alternativ kann die Buchungsdatenbank innerhalb der Kontrolleinheit vorgesehen sein. Weitere Möglichkeiten sind Prepaid-Konstruktionen, bei denen die Berechtigungsinformation in Form eines zur Verfügung stehenden Geldbetrags (oder eines Stromäquivalents) vom Fahrzeug an die Datenverarbeitungseinheit gesendet wird, die daraufhin den Geldbetrag auswertet und, beispielsweise zusammen mit einer Maximaldauer, das zugehörige Fahrzeug als berechtigt in einem Speicher der Kontrolleinheit speichert.
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Die Datenverarbeitungseinheit, zusammen mit der daran angeschlossenen Kommunikationseinheit, ist ferner eingerichtet, wiederholt oder periodisch eine Ladestrombetrag-Anfrage über den Abgabeanschluss an die Fahrzeuge zu senden. Ferner ist die Datenverarbeitungseinheit zusammen mit der Kommunikationseinheit eingerichtet, eine zugehörige Ladestrombetrag-Antwort über den Abgabeanschluss von den Fahrzeugen zu empfangen. Die Datenverarbeitungseinheit ist danach eingerichtet, Ladestromeinträge in dem Ladestrombetragspeicher gemäß der Ladestrombetrag-Antwort zu aktualisieren. Der Ladestrombetragspeicher ist in der Kontrolleinheit oder als Teil der Datenverarbeitungseinheit als Lese/Schreib-Speicher vorgesehen. Dieser kann nich-flüchtig oder flüchtig sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet, an die Unterbrechereinheit für eine vorbestimmte Zeitdauer ein Unterbrechungssignal zu senden, wenn die Datenverarbeitungseinheit ermittelt, dass die Summe den abgegebenen Gesamtstrom übersteigt. Ferner kann die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet sein, ein Unterbrechungssignal oder einen Signalabgabebefehl über den Abgabeanschluss an die Fahrzeuge oder an Schaltmodule der Ladesteckdosen einzeln für eine vorbestimmte Zeitdauer oder durchgehend zu übersenden. Durch diese Verknüpfung der Datenverarbeitungseinheit und der Unterbrechereinheit über das Unterbrechungssignal wird ein Sperrmechanismus vorgesehen, der das Laden unbefugter Fahrzeuge unterbindet. In gleicher Weise kann durch das Unterbrechungssignal über den Abgabeanschluss ein Mechanismus vorgesehen werden, der einzelne Fahrzeuge zumindest zeitweise in ihrem Ladeprozess unterbricht, um durch die einzelne Überprüfung zu erfassen, welches der Fahrzeuge nicht auf das Unterbrechungssignal reagiert und/oder keine Befugnis zum Empfang von Ladestrom hat. Alternativ können die Ladesteckdosen mit Schaltmodulen vorgesehen sein, die das Unterbrechungssignal umsetzen, wobei hinsichtlich der Kontrolleinheit hierfür vorgesehen ist, dass die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, diese Ladesteckdosen über den Abgabeanschluss als Datenübertragungsschnittstelle anzusteuern. Um die vorbestimmte Zeitdauer vorzusehen, kann die Kontrolleinheit einen Timer umfassen, der die Zeitdauer bestimmt. Gleichermaßen kann die Kontrolleinheit einen Timer umfassen, der wiederholt oder periodisch die Ladestrombetrag-Anfrage an Fahrzeuge übersendet.
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Kurze Beschreibung der Figur
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Die 1 zeigt ein Blockschaltbild zur näheren Erläuterung der Erfindung, einschließlich einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontrolleinheit.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kontrolleinheit 100 innerhalb einer üblichen Umgebung. Die zur erfindungsgemäßen Kontrolleinheit dargestellten Komponenten sind mit durchgezogenen Linien dargestellt, wobei die Komponenten der üblichen Einsatzumgebung gestrichelt dargestellt sind. Sämtlich dreistelligen Bezugszeichen betreffen Komponenten der erfindungsgemäßen Kontrolleinheit, und sämtliche zweistelligen Bezugszeichen betreffen Komponenten der Umgebung, in der die Kontrolleinheit eingesetzt wird, und die nicht zur Erfindung gehören, jedoch zur näheren Erläuterung der Erfindung hilfreich sind. Die Kontrolleinheit 100 umfasst einen Hauptversorgungsanschluss 110 sowie einen Abgabeanschluss 120 und eine dazwischen geschaltete Unterbrechereinheit 130. Schließlich umfasst die erfindungsgemäße Kontrolleinheit 100 eine Kommunikationseinheit 140, die ihrerseits zur Aufmodulation eines Wechselstromsignals mit dem Abgabeanschluss 120 verbunden ist. Die Verbindung zwischen Kommunikationseinheit 140 und Abgabeanschluss 120 ist mit Pfeilen dargestellt, die einen bidirektionalen Datenverkehr wiedergeben, wobei die Verbindung lediglich zum Datentransfer eingerichtet ist. Weitere Verbindungen, die nur zum Datentransfer eingerichtet sind, sind in der 1 mit Pfeilen dargestellt. Die Pfeile geben die Datenübertragungsrichtung an. Verbindungen, die keine Pfeile aufweisen, sind Verbindungen zur Übertragung von elektrischer Leistung.
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Die Kontrolleinheit umfasst ferner eine Strommesseinheit 150, die den Stromfluss des Abgabeanschlusses 120 erfasst und in Form eines Datensignals an eine Datenverarbeitungseinheit 160 der Kontrolleinheit sendet. Die Kommunikationseinheit 140 umfasst ferner einen Demodulator sowie einen Modulator zur Übertragung von Daten in beiden Richtungen, wobei weder Modulator noch Demodulator in 1 dargestellt sind. Die Datenverarbeitungseinheit 160 ist ferner mit einem Speicher 170 verbunden, in dem unter anderem Ladestromangaben gespeichert sind, die über die Kommunikationseinheit 140 von dem Abgabeanschluss 120 empfangen wurden und an die Datenverarbeitungseinheit 160 übertragen wurden. Die Datenverarbeitungseinheit umfasst ferner Signalgeneratoren zum Erzeugen entsprechender Datensignale, einen Komparator sowie einen Summierer, die jedoch aus Gründen der Einfachheit nicht im Detail dargestellt sind. Diese Komponenten können ferner vorgesehen werden durch Software, mit der ein programmierbarer Prozessor angesteuert wird, der diese Komponenten zusammen mit der Software realisiert. In gleicher Weise stellen die zugehörigen Softwarestücke Implementierungen der entsprechenden Verfahrensschritte dar.
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Die Datenverarbeitungseinheit 160 ist ferner zum Ansteuern der Unterbrechereinheit 130 mit dieser verbunden, wobei von der Datenverarbeitungseinheit 160 ein Unterbrechungssignal an die Unterbrechereinheit 130 gesendet wird, wenn erfasst wird, dass der von der Strommesseinheit 150 erfasste, tatsächlich abgegebene Gesamtstrom die Summe aller Ladestromangaben übersteigt, die in dem Speicher 170 gespeichert sind.
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Der Hauptversorgungsanschluss 110 ist eingerichtet, um über einen Kabelverbindungsanschluss 10 mit einem Versorgungsnetz 20 verbunden zu werden. Erfindungsgemäß wird elektrische Leistung des Versorgungsnetzes 20 durch die erfindungsgemäße Kontrolleinheit an den Abgabeanschluss 120 der Kontrolleinheit 100 abgegeben. Der Abgabeanschluss 120 ist ferner eingerichtet, über eine elektrische Verbindung 30 mit einer Stromleitung 40 verbunden zu werden, an der mehrere Ladesteckdosen 50 angeschlossen sind. Die Ladesteckdosen 50 selbst sind gegebenenfalls mit Fahrzeugen verbunden, insbesondere mit Ladesteuerungen 60 der Fahrzeuge, die erfindungsgemäß den über die Stromleitung 40 abgegebenen Strom zum Aufladen verwenden. Ferner sind die Ladesteuerungen 60 eingerichtet, Berechtigungsinformation sowie Ladestromanfragen über die Steckdosen 50 zur Stromleitung 40 zu übermitteln. Dadurch, dass der Abgabeanschluss 120 mit der Stromleitung 40 verbindbar eingerichtet ist, können die von den Ladesteuerungen 60 der Fahrzeuge gesendeten Signale innerhalb der erfindungsgemäßen Kontrolleinheit 100 erfasst werden, indem diese zunächst von der Kommunikationseinheit 140 demoduliert werden und nachdem Demodulieren über eine Datenverbindung über die Datenverarbeitungseinheit der Kontrolleinheit 100 übertragen werden.
