DE102011083730A1

DE102011083730A1 - Laden eines Fahrzeugakkumulators mit einem lizenzierbaren Ladeprofil

Info

Publication number: DE102011083730A1
Application number: DE102011083730A
Authority: DE
Inventors: Rainer Falk; Steffen Fries
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: DE102011083730B4

Abstract

Elektrofahrzeuge verfügen über aufladbare Fahrzeugakkumulatoren, die an einer Ladestation elektrisch aufgeladen werden können. Dabei können verschiedene Lademodalitäten realisiert werden. Damit eignen sich Ladeprofile prinzipiell auch zur Differenzierung auf dem Markt, bei dem beispielsweise Batteriehersteller mit proprietären Ladealgorithmen einen Wettbewerbsvorteil gegenüber Konkurrenten erringen könnten. Daher wird zur Durchsetzung eines Lizenzmodells für einen Ladealgorithmus vorgeschlagen, dass das Elektrofahrzeug (bzw. dessen Batterie oder dessen Batterie Management Unit (BMU)) der Ladesäule eine Lizenz ausstellt, einen bestimmten Ladealgorithmus auszuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden eines Fahrzeugakkumulators mit einem lizenzierbaren Ladeprofil, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen von lizenzierbaren Ladeprogrammen bzw. Ladeprofilen für Elektrofahrzeuge.
Elektrofahrzeuge verfügen über aufladbare Fahrzeugakkumulatoren, die an einer Ladestation elektrisch aufgeladen werden können. Dabei können verschiedene Lademodalitäten realisiert werden. Der Aufladevorgang kann von einer Ladecharakteristik des Fahrzeugakkumulators abhängen. Weiterhin ist es möglich, dass der Ladevorgang bzw. das Ladeprofil abhängig von einem Tarif bzw. einem dem Fahrzeugakkumulator zugeordneten Benutzerprofil ausgestaltet ist. Es gibt eine große Vielzahl verschiedener Typen von Fahrzeugakkumulatoren, die jeweils eine bestimmte physikalische Ladecharakteristik erfordern. Weiterhin gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Benutzerprofile und möglicher Ladetarife.
Damit eignen sich Ladeprofile auch zur Differenzierung auf dem Markt, bei dem beispielsweise Batteriehersteller mit proprietären Ladealgorithmen einen Wettbewerbsvorteil gegenüber Konkurrenten erringen könnten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Schutz vor unberechtigter Nutzung spezifischer Ladeprofile bzw. Ladeprogrammen beim Aufladen eines Fahrzeugakkumulators an einer Ladevorrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladevorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung (1) zum Laden eines daran angeschlossenen Fahrzeugakkumulators (2) eines Elektrofahrzeugs ist der Fahrzeugakkumulator (2) unter Steuerung eines konfigurierbaren Ladeprogramms aufladbar. Das Ladeprogramm wird einer Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) bereitgestellt, die zum Laden des Fahrzeugakkumulators (2) das bereitgestellte Ladeprogramm ausführt. Dabei stellt das Elektrofahrzeug eine Berechtigungsinformation zur Nutzung eines Ladeprogramms bereit. Das Ladeprogramm wird durch die Ladevorrichtung (1) im Umfang der Berechtigungsinformation konfiguriert und bereitgestellt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Laden eines Fahrzeugakkumulators (2) eines Elektrofahrzeugs durch eine Ladevorrichtung (1) unter Steuerung eines konfigurierbaren Ladeprogramms wird einer Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) das Ladeprogramm bereitgestellt. Die Steuereinheit führt zum Laden des Fahrzeugakkumulators (2) das bereitgestellte Ladeprogramm aus. Dabei stellt das Elektrofahrzeug eine Berechtigungsinformation zur Nutzung eines Ladeprogramms bereit. Das Ladeprogramm wird durch die Ladevorrichtung (1) im Umfang der Berechtigungsinformation konfiguriert und bereitgestellt.
Anschaulich gesprochen agiert das Elektrofahrzeug gegenüber der verbundenen Ladesäule als Lizenz-Server: Das Fahrzeug (bzw. dessen Batterie oder dessen Batterie Management Unit (BMU)) stellt der Ladesäule eine Lizenz aus, einen bestimmten Ladealgorithmus auszuführen. Die Steuereinheit der Ladesäule kann dabei technisch unterschiedliche Lade-Algorithmen realisieren. Eine Lizenz ist hier eine Datenstruktur, die eine Berechtigungsinformation zur Ausführung einer bestimmten Software bzw. Algorithmus codiert. Ein Ladeprofil ist beispielsweise ein Schnellladeprogramm zum Aufladen des Fahrzeug-akkumulators (2) mit einem hohen Ladestrom in einer vorbestimmten geringen Zeitdauer oder ein schonendes Ladeprogramm zum Aufladen des Fahrzeugakkumulators (2) mit einem geringen Ladestrom in einer vorbestimmten Zeitdauer.
Somit kann in vorteilhafter Weise ein Lizenzmodell für den Ladealgorithmus durchgesetzt werden. Die Batterie als Lizenzierungsserver ermöglicht dabei die Nutzung von unterschiedlichen Lizenzierungsmodellen. Beispielsweise kann ein Fahrzeughersteller mit einem bestimmten Batteriehersteller ein Abkommen schließen, einen bestimmten Ladealgorithmus nutzen zu dürfen. Dieser darf aus Lizenzgründen nur verwendet werden, wenn es sich um eine Batterie dieses Herstellers und um ein Fahrzeug des festgelegten Fahrzeugherstellers handelt. Ebenso ist eine typenbezogene Lizenzierung möglich. Neben der Anwendung in Fahrzeugen werden aber auch Batteriewechselstellen (z. B. nach dem BetterPlace-Modell) durch das Lizenzmodell unterstützt. Dabei registriert sich der Hersteller der Ladevorrichtungen beim Batteriehersteller für ein bestimmtes Ladeprofil/Ladeverfahren bei Batterien und unterstützt dieses Profil in seinen Ladevorrichtungen. Die Batterien geben die Lizenz zum optimierten Laden an das Lademodul weiter und schalten damit den spezifischen Algorithmus der Ladevorrichtung frei.
Mit diesen Möglichkeiten lassen sich Batterien am Markt differenzieren, da nur spezielle Batterien lizenzpflichtige Ladealgorithmen von Ladevorrichtungen nutzen können. Ein Batteriehersteller kann das geistige Eigentum an seinen proprietären Ladealgorithmen schützen. Eine Ladesäule unterstützt einen solchen Ladealgorithmus nur, soweit eine entsprechende Batterie verbunden ist. Zudem ist die Erfindung einfach umsetzbar, da keine Backend-Infrastruktur vorhanden sein muss.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die Berechtigungsinformation durch Mittel des Fahrzeugakkumulators (2) bereitgestellt.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden Ladeprogramme in einem Ladeprogrammspeicher der Ladevorrichtung (1) bereitgehalten. Anhand der Berechtigungsinformation wird ein bestimmtes Ladeprogramm aus dem Ladeprogrammspeicher freigeschaltet.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Ladeprogramm in einem Speicher des Elektrofahrzeugs bereitgehalten. Die Berechtigungsinformation umfasst dann das Ladeprogramm aus dem Speicher. In dieser Variante kann die Batterie die Software, für die eine Lizenz benötigt wird, in einem internen Speicher vorhalten und den Zugriff darauf bei Bedarf freigeben.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Berechtigungsinformation kryptographisch verschlüsselt.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bezieht die Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) zur Entschlüsselung der verschlüsselt empfangenen Berechtigungsinformation einen kryptographischen Schlüssel von einem Server des Herstellers des Fahrzeugakkumulators (2).
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Elektrofahrzeug eine Authentisierungseinheit auf, welche zur Authentisierung der Ladevorrichtung (1) gegenüber dem Fahrzeugakkumulator (2) vorgesehen ist. Die Berechtigungsinformation zur Nutzung des Ladeprogramms wird dann nach erfolgreicher Authentisierung bereitgestellt. In dieser Variante ist eine Authentisierung notwendig, bevor eine Lizenz ausgegeben wird. Damit reicht nicht allein die physikalische Verbindung an ein Fahrzeug zur Nutzung von optimierten Ladealgorithmen. Dies ist beispielsweise bei Restverwertung von Fahrzeugen interessant, um zu vermeiden, dass Batterien von Unfallwagen in Neuwagen genutzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Ausführungsbeispielen anhand der beigelegten Figuren näher erläutert. Es zeigen
1 ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
2 in einer schematischen Darstellung ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Anwendungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Eine Fahrzeugbatterie 2 ist an eine Ladevorrichtung 1 angeschlossen. Zur Freischaltung eines batteriespezifischen Ladeprofils erhält die Ladevorrichtung 1 eine Berechtigungsinformation bzw. Lizenz von der Fahrzeugbatterie 2.
Die 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verahrens. Nach dem Anschluss der Fahrzeugbatterie 2 an die Ladevorrichtung 1 wird durch die Ladevorrichtung 1 zunächst eine Identifizierungsinformation von der Batterie abgefragt 201. Nach Ermittlung des Batterietyps und möglicher Ladeprofile 202 für die Fahrzeugbatterie 2, überprüft die Ladevorrichtung 1, ob für diese Fahrzeugbatterie 2 lizenzpflichtige Ladealgorithmen vorliegen 203. Sind keine lizenzpflichtigen Ladealgorithmen vorgesehen, wird der Ladevorgang gestartet 208. Sind jedoch lizenzpflichtige Ladealgorithmen für die Fahrzeugbatterie 2 vorgesehen, beantragt die Ladevorrichtung 1 eine Lizenzinformation bei dem Elektrofahrzeug 204.
Für den Fall, dass das Elektrofahrzeug der Ladevorrichtung 1 keine Lizenzinformation bereitstellt 205, 206, wird für das Elektrofahrzeug ein standardisiertet Ladealgorithmus ausgewählt.
Für den Fall, dass das Elektrofahrzeug der Ladevorrichtung eine Lizenzinformation bereitstellt 205, 207, wird im Umfang der bereitgestellten Lizenz ein optimierter Ladealgorithmus ausgewählt.
Der Ladevorgang mit dem jeweils ausgewählten Ladealgorithmus 206 oder 207 startet im nächsten Schritt 208. In vorgebbaren Zeitabständen wird durch die Ladevorrichtung 1 überprüft, ob der Ladevorgang beendet wurde 209. Solange der Ladevorgang nicht beendet wurde, wird beginnend bei Schritt 205 wieder das Vorhandensein einer Lizenz überprüft.
Die Lizenz kann beispielsweise als Test-Dokument oder als XML-Dokument realisiert sein. Es enthält eine Identifikation eines Ladealgorithmus bzw. einer Ladesoftware (z. B. URI, Hash-Wert). Weiterhin kann es Kontext-Information enthalten, um die Lizenz einem bestimmten Ladevorgang zuzuordnen. Dies sind beispielsweise Uhrzeit, Position, Fahrzeug-Identifizierer, Batterie-Identifizierer oder Ladesäulen-Identifizierer. Die Lizenz ist vorzugsweise durch eine kryptographische Prüfsumme (digitale Signatur, Message Authentication Code) der Fahrzeugbatterie geschützt.

Claims

Ladevorrichtung (1) zum Laden eines daran angeschlossenen Fahrzeugakkumulators (2) eines Elektrofahrzeugs, wobei der Fahrzeugakkumulator (2) unter Steuerung eines konfigurierbaren Ladeprogramms aufladbar ist, welches einer Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) bereitgestellt wird, die zum Laden des Fahrzeugakkumulators (2) das bereitgestellte Ladeprogramm ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Elektrofahrzeug eine Berechtigungsinformation zur Nutzung eines Ladeprogramms bereitstellt, – das Ladeprogramm im Umfang der Berechtigungsinformation konfiguriert und bereitgestellt wird.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechtigungsinformation durch Mittel des Fahrzeugakkumulators (2) bereitgestellt wird.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei – Ladeprogramme in einem Ladeprogrammspeicher der Ladevorrichtung (1) bereitgehalten werden, – anhand der Berechtigungsinformation ein bestimmtes Ladeprogramm aus dem Ladeprogrammspeicher freigeschaltet wird.
Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei – ein Ladeprogramm in einem Speicher des Elektrofahrzeugs bereitgehalten wird, – die Berechtigungsinformation das Ladeprogramm aus dem Speicher umfasst.
Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Berechtigungsinformation kryptographisch verschlüsselt ist.
Ladevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) zur Entschlüsselung der verschlüsselt empfangenen Berechtigungsinformation einen kryptographischen Schlüssel von einem Server des Herstellers des Fahrzeugakkumulators (2) bezieht.
Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei – das Elektrofahrzeug eine Authentisierungseinheit aufweist, welche zur Authentisierung der Ladevorrichtung (1) gegenüber dem Fahrzeugakkumulator (2) vorgesehen ist, – die Berechtigungsinformation zur Nutzung des Ladeprogramms nach erfolgreicher Authentisierung bereitgestellt wird.
Verfahren zum Laden eines Fahrzeugakkumulators (2) eines Elektrofahrzeugs durch eine Ladevorrichtung (1) unter Steuerung eines konfigurierbaren Ladeprogramms, welches einer Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) bereitgestellt wird, die zum Laden des Fahrzeugakkumulators (2) das bereitgestellte Ladeprogramm ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass – das Elektrofahrzeug eine Berechtigungsinformation zur Nutzung eines Ladeprogramms bereitstellt, – das Ladeprogramm im Umfang der Berechtigungsinformation konfiguriert und bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Berechtigungsinformation durch Mittel des Fahrzeugakkumulators (2) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei – Ladeprogramme in einem Ladeprogrammspeicher der Ladevorrichtung (1) bereitgehalten werden, – anhand der Berechtigungsinformation ein bestimmtes Ladeprogramm aus dem Ladeprogrammspeicher freigeschaltet wird.
Ladevorrichtung nach Anspruch 8, wobei – ein Ladeprogramm in einem Speicher des Elektrofahrzeugs bereitgehalten wird, – die Berechtigungsinformation das Ladeprogramm aus dem Speicher umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Berechtigungsinformation kryptographisch verschlüsselt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit der Ladevorrichtung (1) zur Entschlüsselung der verschlüsselt empfangenen Berechtigungsinformation einen kryptographischen Schlüssel von einem Server des Herstellers des Fahrzeugakkumulators (2) bezieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei – wobei sich die Ladevorrichtung (1) gegenüber dem Fahrzeugakkumulator (2) authentisiert, – die Berechtigungsinformation zur Nutzung des Ladeprogramms nach erfolgreicher Authentisierung bereitgestellt wird.