DE102011101535A1 - System und Verfahren zum Aufladen von Batterien von Fahrzeugen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft System zum Aufladen von Batterien für Fahrzeuge (1), mit einer Ladevorrichtung (2), die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine in einem Fahrzeug (1) angeordnete Batterie aufzuladen, einer Ladesteuervorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine Authentifzierung des Fahrzeugs (1) durchzuführen und bei erfolgreicher Authentifizierung die Ladevorrichtung (2) freizuschalten, und einer Authentifizierungsvorrichtung (5), die im Fahrzeug (1) angeordnet und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Fahrzeug (1) an der Ladesteuervorrichtung zu authentifizieren. Erfindungsgemäß ist ein Server (4) vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, Authentifizierungsdaten zur Verfügung zu stellen, und die Authentifizierungsvorrichtung (5) ist dazu eingerichtet und vorgesehen, die Authentifizierungsdaten vom Server (4) zu empfangen und an die Ladesteuervorrichtung zu übermitteln.
Description
- Die Erfindung betrifft ein System zum Aufladen von in Fahrzeugen, insbesondere in elektrisch angetriebenen oder teilweise angetriebenen Fahrzeugen, befindlichen Batterien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Aufladen von in derartigen Fahrzeugen befindlichen Batterien.
- Zur Abdeckung des Energiebedarfs von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden Stromtankstellen genutzt, welche die für das Aufladen der Batterie eines Elektrofahrzeugs notwendige elektrische Energie bereitstellen. Mit steigender Anzahl von Elektrofahrzeugen ergibt sich die Problematik, dass unterschiedliche Nutzer eine Stromtankstelle beanspruchen. Es ist daher notwendig, eine benutzergerechte Möglichkeit der Authentifizierung der zum Aufladen berechtigten Fahrzeuge zu finden.
- Aus der
US 2009/0174365 A1 - Weiterhin ist aus der
DE202008014768 U1 eine Steuervorrichtung für eine Stromtankstelle bekannt, welche für einen Strombezug und/oder eine Stromeinspeisung einer mobilen Speicher- und Verbrauchseinheit geeignet ist, wobei die Steuervorrichtung mindestens folgende Komponenten enthält: ein zentrales Steuergerät, einen Aktor zur Betätigung eines Schalters, um den Ladevorgang und/oder den Einspeisevorgang zu starten und zu stoppen, ein Kommunikationsmodul zur Aufbereitung von Daten aus dem Steuergerät für die Kommunikation mit der mobilen Speicher- und Verbrauchseinheit und/oder mit einem Datenmanagementsystem sowie zur Umwandlung von eintreffenden Signalen in für das Steuergerät verarbeitbare Daten, eine Messeinrichtung zur Messung der durchfließenden elektrischen Energie bei der Aufladung der mobilen Speicher- und Verbrauchseinheit oder beim Einspeisen in die Stromtankstelle, ein Verschlüsselungsmodul zur Verschlüsselung der vom Steuergerät erzeugten Daten und ein mit der Messeinrichtung verbundenes Mittel zur Signierung der von der Messeinrichtung ermittelten Daten mit einer Zählernummer. - Für das automatische Authentifizieren des Fahrzeugs, wird dabei auf einem Speicher im Fahrzeug ein Zertifikat des Stromanbieters abgelegt und gespeichert. Dieses wird beim Laden des Fahrzeugs herangezogen, um ein berechtigtes Fahrzeug zu identifizieren. Ein Prozessnachteil dieses Verfahrens ist das aufwendige Handling der Zertifikate, bspw. bei Halterwechsel oder beim Tausch von Steuergeräten oder auch beim Wechsel des Stromanbieters. Oftmals sind hierzu Werkstattaufenthalte notwendig. Ein weiterer Nachteil für den Kunden besteht durch die feste Zuordnung. Es ist nicht möglich, bei wechselnden Fahrern beispielsweise bei Mietwagen oder bei Fahrzeugausleihe dem individuellen Fahrer die Stromkosten zu berechnen. Stattdessen werden diese immer dem Halter des Fahrzeugs berechnet.
- Hiervon ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum Aufladen von in Fahrzeugen (insbesondere Elektrofahrzeugen) installierten Batterien, die insbesondere zum Antreiben der Fahrzeuge dienen, bereitzustellen, welches es ermöglicht, eine flexiblere Zuordnung der Zertifikate für die Stromkostenabrechnung zu erlauben und gleichzeitig eine Prozessvereinfachung herbeizuführen, indem die Zertifikate der Stromanbieter nicht auf dem Fahrzeug abgelegt werden.
- Dieses Problem wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, ein System zum Aufladen von Batterien für Fahrzeuge, mit einer Ladevorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine in einem Fahrzeug angeordnete Batterie aufzuladen, einer Ladesteuervorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine Authentifizierung des Fahrzeugs durchzuführen und bei erfolgreicher Authentifizierung die Ladevorrichtung freizuschalten und einer Authentifizierungsvorrichtung die im Fahrzeug angeordnet und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Fahrzeug an der Ladesteuervorrichtung zu authentifizieren, zur Verfügung zu stellen. Erfindungsgemäß ist ein Server vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, Authentifizierungsdaten zur Verfügung zu stellen und die Authentifizierungseinrichtung ist dazu eingerichtet und vorgesehen, die Authentifizierungsdaten vom Server zu empfangen und an die Ladesteuervorrichtung zu übermitteln. Vorteilhaft sind dazu eine Sendeschnittstelle und eine korrespondierende Empfangsschnittstelle vorgesehen, wobei die Sendeschnittstelle mit der Authentifizierungseinrichtung und die Empfangsschnittstelle mit der Ladesteuervorrichtung verbunden ist und die Sendeschnittstelle so eingerichtet ist, dass sie Daten senden kann und die Empfangsschnittstelle so eingerichtet ist, dass sie von der Sendeschnittstelle gesendete Daten empfangen kann.
- Bevorzugt kann für die Verbindung Powerline Communication oder Digitalstrom, also die Informationsübertragung im Basisband in der Nähe des Nulldurchganges des Wechselstromes, genutzt werden. Die Übertragung der Daten kann dabei sowohl analog, als auch digital (parallel oder seriell) erfolgen. Weiterhin vorzugsweise erfolgt die Übermittlung der Kommunikation zwischen der Sendeschnittstelle und der Empfangsschnittstelle verschlüsselt, indem die Sendeschnittstelle und die Empfangsschnittstelle jeweils Mittel zum Verschlüsseln und/oder Entschlüsseln der Daten aufweisen. Neben der drahtlosen Übertragung der Daten (z. B. Funkübertragung, Infrarotkommunikation) sind grundsätzlich auch eine Glasfaser oder ein anderes Medium denkbar. Zur Verschlüsselung der Daten sind alle gängigen Verschlüsselungsmethoden geeignet.
- Bevorzugt sind die Authentifizierungseinrichtung und der Server über ein Kommunikationsmittel miteinander verbunden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Netzwerkverbindung, insbesondere das Internet. Insbesondere ist die Verwendung einer Mobilfunkverbindung wie z. B. der GSM-Standard oder UMTS denkbar. Weiterhin vorteilhaft kann der Server nur als Software ausgeführt oder ein Computer sein, auf dem eine Serversoftware läuft. Wiederum erfolgt die Übermittlung vorzugsweise verschlüsselt, indem die Sendeschnittstelle und die Empfangsschnittstelle jeweils Mittel zum Verschlüsseln und/oder Entschlüsseln der Daten aufweisen.
- Unter dem Begriff Fahrzeug wird hier ein Elektrofahrzeug, also ein Fahrzeug mit mindestens einem elektrischen Antrieb verstanden. Dies beinhaltet auch die Klasse der Fahrzeuge, die nur ergänzend mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet sind, wie beispielsweise Hybridfahrzeuge. Wesentliches Merkmal eines Elektrofahrzeuges in diesem Sinne ist die Notwendigkeit eines elektrischen Energiespeichers, also einer Batterie bzw. eines Akkumulators.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei den Authentifizierungsdaten um ein digitales Zertifikat, also um einen digitalen Datensatz, der bestimmte Eigenschaften bestätigt und dessen Authentizität und Integrität durch kryptografische Verfahren geprüft werden kann. Das Zertifikat enthält insbesondere die zu seiner Prüfung erforderlichen Daten. Vorzugsweise wird das Zertifikat vom Energieversorger oder von einem so genannten Clearing House ausgestellt. Clearing Houses sind Vermittlungsstellen zwischen den Stromanbietern, den Infrastrukturbetreibern und den Fahrzeug-OEMs, bzw. deren Endkunden.
- Vorzugsweise sind auf dem Server die Authentifizierungsdaten mehrerer Nutzer gespeichert. Es ist selbstverständlich, dass für die Speicherung der Nutzer sowie der jeweiligen Authentifizierungsdaten jede geeignete Datenstruktur wie z. B. ein Array verwendet werden kann.
- Vorteilhaft ist ein Auswahlgerät vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, die Übermittlung der Authentifizierungsdaten eines ausgewählten Nutzers an die Authentifizierungsvorrichtung zu veranlassen. Das Auswahlgerät kann dabei vorzugsweise eine Verbindung mit dem Server herstellen. Dies kann beispielsweise über das Internet erfolgen. Ebenso ist jedoch denkbar, dass das Auswahlgerät eine Verbindung mit der Authentifizierungsvorrichtung herstellt und diese dann die Authentifizierungsdaten des gewünschten Nutzers beim Server anfordert. Auch hier erfolgt die Übermittlung vorzugsweise verschlüsselt, indem die Sendeschnittstelle und die Empfangsschnittstelle jeweils Mittel zum Verschlüsseln und/oder Entschlüsseln der Daten aufweisen.
- Bevorzugt ist das Auswahlgerät als mobiles Kommunikationsendgerät, insbesondere als Mobiltelefon, PDA oder Head-Unit mit einer entsprechenden Netzwerkschnittstelle ausgestaltet. Ebenso ist auch die Verwendung beliebiger anderer Computer oder mit entsprechender Hard- und Software ausgerüsteter Endeinrichtungen denkbar. Die Netzwerkschnittstelle ist vorzugsweise eine Schnittstelle, die dem Kommunikationsendgerät die Herstellung einer Verbindung zum Server und/oder zur Authentifizierungsvorrichtung über ein Netzwerk ermöglicht.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Auswahlgerät dazu eingerichtet und vorgesehen, eine grafische Benutzeroberfläche bereitzustellen, über die die Auswahl des Nutzers erfolgt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Software-Komponente, die dem Benutzer des Auswahlgerätes die Auswahl über grafische Symbole erlaubt. Bevorzugt wird die grafische Benutzeroberfläche vom Server zur Verfügung gestellt und auf dem Auswahlgerät angezeigt und bedient. Vorzugsweise handelt es sich bei der grafischen Benutzeroberfläche um eine sogenannte Vehicle Homepage, welche eine virtuelle Repräsentanz des Fahrzeugs repräsentiert und den Zugriff auf Fahrzeugdaten aus dem Internet erlaubt. Die Vehicle Homepage wird vorzugsweise auf dem Server betrieben und ist unabhängig vom Fahrzeug erreichbar (d. h. auch wenn das Fahrzeug abgeschaltet ist). Die Vehicle Homepage kann vorteilhaft auch mittels einer Business2Business (B2B) Schnittstelle ausgebaut werden, um Drittanbietern, beispielsweise den Stromanbietern, die Nutzung von Diensten zu gestatten oder Dienste anzubieten.
- Vorteilhaft ist der Server dazu vorgesehen und eingerichtet, die Authentifizierungsdaten eines ausgewählten Nutzers nur nach erfolgreicher Abfrage von Zugangsdaten an die Ladesteuervorrichtung zu übermitteln. Selbstverständlich soll ein Nutzer nicht ohne weiteres über den Server ein anderes Zertifikat auswählen können. Stattdessen soll eine Authentifizierung des Benutzers gegenüber dem Server durchgeführt werden. Dies kann insbesondere durch einen Account und ein Passwort erfolgen.
- Vorzugsweise ist die Authentifizierungsvorrichtung dazu eingerichtet und vorgesehen, ein einem Nutzer zugeordnetes Identifizierungsgerät zu erkennen und die diesem Nutzer zugeordneten Authentifizierungsdaten vom Server abzurufen. Bevorzugt muss sich ein Nutzer nicht manuell gegenüber dem Server authentifizieren um sein individuelles Zertifikat zu beziehen. Stattdessen kann vorteilhaft eine automatische Authentifizierung mittels eines persönlichen Gegenstands durchgeführt werden. In Frage kommende Gegenstände sind insbesondere ein persönlich zugeordneter Fahrzeugschlüssel oder das eigene Mobiltelefon, die beide sowieso über eine Kommunikationsanbindung an das Fahrzeug verfügen.
- Bevorzugt weist die Authentifizierungsvorrichtung einen Speicher auf, welcher dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Authentifizierungsdaten zu speichern. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Speicher um einen Datenspeicher, welcher entweder flüchtig oder semipermanent oder permanent ausgestaltet sein kann. Dabei sind alle geeigneten Arten der Speicherung, z. B. eine magnetische Speicherung oder eine optische Speicherung denkbar. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Speichermittel ein Ringspeicher, welcher vorzugsweise Daten kontinuierlich in einem gewissen Zeitraum speichert und diese nach dem Ablaufen einer vorgegebenen Zeit wieder überschreibt. Es ist jedoch auch denkbar, einen linearen Speicher zu verwenden. Dieser würde dann bei jedem Auslesen des Speichers gelöscht. Es müsste dann insbesondere darauf geachtet werden, dass der Speicher ausgelesen wird, bevor er voll ist und keine Daten mehr aufnehmen kann. Das Speichern der Authentifizierungsdaten ist insbesondere als Caching denkbar, um beispielsweise Unterbrechungen in der Kommunikation zu überbrücken. Sobald die Verbindung zum Server wiederhergestellt ist kann überprüft werden, ob die Authentifizierungsdaten noch gültig sind.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 die schematische Übersicht einer bevorzugten Ausführungsform des Systems - In
1 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems dargestellt, deren zentrale Bestandteile ein Fahrzeug1 , eine Ladevorrichtung2 , ein Verbindungsmittel3 , ein Server4 , eine Authentifizierungseinrichtung5 , ein Auswahlgerät6 sowie eine Schnittstelle zu einem Energieversorger7 sind. - Die im Fahrzeug
1 angeordnete Authentifizierungseinrichtung5 ist sowohl mit der Ladevorrichtung2 , als auch mit dem Server4 verbunden. Diese Verbindungen können jeweils als elektrische, drahtlose oder sonstige Verbindung ausgeführt sein. Das Fahrzeug1 ist außerdem über ein Verbindungsmittel3 , z. B. ein Stromkabel, mit der Ladevorrichtung2 verbunden. Bevorzugt kann für die Verbindung zwischen Authentifizierungseinrichtung5 und Ladevorrichtung2 Powerline Communication oder Digitalstrom genutzt werden. Die Übertragung der Daten kann dabei sowohl analog, als auch digital (parallel oder seriell) erfolgen. Neben der drahtlosen Übertragung der Daten (z. B. Funkübertragung, Infrarotkommunikation) sind grundsätzlich auch eine Glasfaser oder ein anderes Medium denkbar. Zur Verschlüsselung der Daten sind alle gängigen Verschlüsselungsmethoden geeignet. - Bevorzugt sind die Authentifizierungseinrichtung
5 und der Server4 über ein Kommunikationsmittel miteinander verbunden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Netzwerkverbindung, insbesondere das Internet. Insbesondere ist die Verwendung einer Mobilfunkverbindung wie z. B. der GSM-Standard oder UMTS denkbar. - Das Auswahlgerät
6 ist in dieser Darstellung ebenfalls mit dem Server4 verbunden. Dies kann beispielsweise über das Internet erfolgen. Bevorzugt ist das Auswahlgerät6 als mobiles Kommunikationsendgerät, insbesondere als Mobiltelefon, PDA oder Head-Unit mit einer entsprechenden Netzwerkschnittstelle ausgestaltet. Die Netzwerkschnittstelle ist vorzugsweise eine Schnittstelle, die dem Kommunikationsendgerät die Herstellung einer Verbindung zum Server4 und/oder zur Authentifizierungsvorrichtung5 über ein Netzwerk ermöglicht. - Das Auswahlgerät
6 dient dazu, die Übermittlung der Authentifizierungsdaten eines ausgewählten Nutzers an die Authentifizierungsvorrichtung5 zu veranlassen. Dies könnte ebenso dadurch geschehen, dass das Auswahlgerät6 eine Verbindung mit der Authentifizierungsvorrichtung5 herstellt und diese dann die Authentifizierungsdaten des gewünschten Nutzers beim Server4 anfordert. - Über die dargestellte Schnittstelle zu einem Energieversorger
7 kann dieser beispielsweise digitale Zertifikate direkt auf dem Server4 speichern. Über die gleichfalls dargestellte Verbindung der Schnittstelle zu einem Energieversorger7 mit der Ladevorrichtung2 kann beispielsweise die Gültigkeit eines Zertifikats geprüft werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 2009/0174365 A1 [0003]
- DE 202008014768 U1 [0004]
Claims (10)
- System zum Aufladen von Batterien für Fahrzeuge (
1 ), mit einer Ladevorrichtung (2 ), die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine in einem Fahrzeug (1 ) angeordnete Batterie aufzuladen, einer Ladesteuervorrichtung, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine Authentifizierung des Fahrzeugs (1 ) durchzuführen und bei erfolgreicher Authentifizierung die Ladevorrichtung (2 ) freizuschalten, und einer Authentifizierungsvorrichtung (5 ), die im Fahrzeug (1 ) angeordnet und dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Fahrzeug (1 ) an der Ladesteuervorrichtung zu authentifizieren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Server (4 ) vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, Authentifizierungsdaten zur Verfügung zu stellen, und dass die Authentifizierungsvorrichtung (5 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Authentifizierungsdaten vom Server (4 ) zu empfangen und an die Ladesteuervorrichtung zu übermitteln. - System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Authentifizierungsdaten um ein digitales Zertifikat handelt.
- System gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Server (
4 ) die Authentifizierungsdaten mehrerer Nutzer gespeichert sind. - System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auswahlgerät (
6 ) vorgesehen ist, das dazu ausgebildet ist, die Übermittlung der Authentifizierungsdaten eines ausgewählten Nutzers an die Authentifizierungsvorrichtung (5 ) zu veranlassen. - System gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswahlgerät (
6 ) als mobiles Kommunikationsendgerät, insbesondere als Mobiltelefon, PDA oder Head-Unit mit einer Netzwerkschnittstelle ausgestaltet ist. - System gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswahlgerät (
6 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, eine grafische Benutzeroberfläche bereitzustellen, über die die Auswahl des Nutzers erfolgt. - System gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Server (
4 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Authentifizierungsdaten eines ausgewählten Nutzers nur nach erfolgreicher Abfrage von Zugangsdaten an die Ladesteuervorrichtung zu übermitteln. - System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Authentifizierungsvorrichtung (
5 ) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, ein einem Nutzer zugeordnetes Identifizierungsgerät zu erkennen und die diesem Nutzer zugeordneten Authentifizierungsdaten vom Server (4 ) abzurufen. - System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Authentifizierungsvorrichtung (
5 ) einen Speicher aufweist, welcher dazu eingerichtet und vorgesehen ist, die Authentifizierungsdaten zu speichern. - Verfahren zum Aufladen von Batterien in Fahrzeugen (
1 ) insbesondere unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweisend die Schritte: – Authentifizierungsdaten werden auf einem Server (4 ) gespeichert, – eine in einem Fahrzeug (1 ) angeordnete Batterie wird mit einer Ladevorrichtung (2 ) verbunden, – eine im Fahrzeug angeordnete Authentifizierungsvorrichtung (5 ) empfängt die Authentifizierungsdaten von dem Server (4 ), – das Fahrzeug (1 ) wird durch die Authentifizierungsvorrichtung (5 ) mittels der Authentifizierungsdaten an einer Ladesteuervorrichtung authentifiziert, – die Ladesteuervorrichtung schaltet bei erfolgreicher Authentifizierung die Ladevorrichtung (2 ) frei, – die Batterie wird durch die Ladevorrichtung (2 ) geladen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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