DE102017210724A1

DE102017210724A1 - Verfahren und System zum Betreiben eines Ladeabgriffs zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands

Info

Publication number: DE102017210724A1
Application number: DE102017210724.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Amann; Michael Gotschy
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: DE102017210724B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeabgriffs (10) zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands (20), insbesondere eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, das folgende Schritte umfasst: Identifikation eines individuellen Ladeabgriffs (10) durch ein Mobilgerät (30) eines Stromabnehmers über eine an dem Ladeabgriff (10) angebrachte Identifikationsvorrichtung sowie Freischalten des Ladeabgriffs (10) und Aktivierung des Stromflusses (LS) zu dem batteriebetriebenen Gegenstand (20). Das Verfahren umfasst ferner die folgenden Schritte: Erzeugen oder Bereitstellen eines Schlüssels (RK) durch eine zentrale Recheneinheit (40) eines Stromanbieters (50); Übertragen des Schlüssels (RK) von der zentralen Recheneinheit (40) an das Mobilgerät (30) über eine erste Kommunikationsverbindung; Übertragen des Schlüssels (RK) von dem Mobilgerät (30) an den Ladeabgriff (10) über eine zweite Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilgerät (30) und dem Ladeabgriff (10); und Aktivieren des Stromflusses (LS) in Reaktion auf den Erhalt des Schlüssels (RK).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben eines Ladeabgriffs zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands, insbesondere eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.
Zur Vermeidung gegenwärtiger Umweltprobleme besteht allgemein das Bestreben, herkömmliche Verbrennungsmotoren durch Elektroantriebe für Fahrzeuge zu ersetzen. Das Problem dabei ist die mangelnde Reichweite der Elektrofahrzeuge aufgrund geringer Batteriekapazitäten. Trotz eines dynamischen Anwachsens der Anzahl der Aufladestationen ist es häufig immer noch schwierig, vor einer vollständigen Entladung der Batterie (Akkumulator) eine Aufladestation zu finden, die zum jeweiligen Fahrzeugtyp passt, oder eine herkömmliche Steckdose im Außenbereich zu finden, über die man durch einen Adapter eines Ladekabels Strom beziehen könnte.
Eine Möglichkeit, die Zeit für das Aufladen zu verkürzen, besteht darin, die Batterie des Fahrzeugs auszuwechseln. Derartige Batterie-Tausch-Modelle haben den Nachteil, dass der vorrichtungstechnische Aufwand für die Auflade-/Auswechselstation erheblich ist und dass sich die Fahrzeughersteller nicht auf einen gemeinsamen Standard für automatisches Auswechseln der Batterien einigen können.
Die derzeit vorhandenen herkömmlichen Aufladestationen werden von den Fahrzeugherstellern und/oder den jeweiligen Regierungen unterstützt, so dass der Aufladevorgang nahezu kostenfrei ist. Anders sieht dies bei Heim-Aufladestationen aus, bei denen der Ladevorgang vom jeweiligen Abnehmer bezahlt wird.
Ein Großteil der Ladevorgänge von elektrisch betriebenen Fahrzeugen aller Größe erfolgt über herkömmliche 220V (110V) 16A Haushaltstromsteckdosen, da für die meisten Elektrofahrzeugnutzer genügend Zeit zur Verfügung steht, den Ladevorgang entweder über Nacht oder während der Arbeit durchzuführen. Außerdem ist auch bekannt, dass das Laden über herkömmliche Stromstärken batterieschonend, effizient und sehr viel kostengünstiger ist, als das sog. Speed Charging mit hohen Ladeströmen und spezieller Infrastruktur.
Unter dem Oberbegriff IoT (Internet of Things) sind intelligente (smarte) Stromsteckdosen bekannt, die über ein Mobilfunkendgerät, z.B. ein Smartphone, und eine Cloud-Anwendung angeschaltet werden können, wobei dies nur dem Besitzer oder einer aktiv vom Besitzer zugelassenen Person möglich ist. Fremde Personen ohne Autorisierung zum eigenen Stromnetz können dagegen über solche smarte Stromsteckdosen nicht ohne weiteren Zugang zum Stromnetz erhalten.
Aus der DE 10 2016 111 420 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Vielzahl von smarten Steckdosen mittels eines mobilen Endgeräts zum Aufladen und Bezahlen über eine Cloud-Anwendung aktiviert werden können. Bei diesem Verfahren erfolgt zunächst eine Identifikation der Stromsteckdose mittels einer an der Stromsteckdose angeordneten Identifikationseinrichtung. Nach erfolgter Identifikation wird die Stromsteckdose über eine Cloud-Anwendung freigeschaltet, so dass Strom fließt und ein Aufladen des Elektromobils über die Stromsteckdose erfolgt. Nach Beendigung des Aufladevorgangs erfolgt dann ein bargeldloses Bezahlen des „Besitzers“ der Aufladestation bzw. Stromsteckdose durch Auslesen des für die Ladung erforderlichen Stromverbrauchs. Der Bezahlvorgang erfolgt bargeldlos über ein zentrales Bezahlsystem innerhalb der Cloud-Anwendung oder durch Abbuchung von einem Konto oder einem Guthaben eines anderen Bezahldienstleisters, beispielsweise PayPal.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass jede Stromsteckdose über eine Kommunikationseinheit und eine SIM-Karte verfügen muss, um mit der Cloud-Anwendung kommunizieren zu können. Bei dieser Variante sind durch den Nutzer der Stromsteckdose Gebühren für die Nutzung der SIM-Karte zu entrichten, wodurch Kosten entstehen, die insbesondere unabhängig von der Höhe der für Ladezwecke gelieferten Strommenge sind. Alternativ kann die Kommunikation der Stromsteckdose zu dem Cloud-Netzwerk über ein lokales Netzwerk, z.B. WLAN (Wireless Local Area Network) und einen Router erfolgen. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Stromsteckdose in Reichweite des WLAN-Routers ist. Bei nicht ausreichend stabiler Verbindung kann die von dem „Besitzer“ der Stromsteckdose angebotene Dienstleistung ggf. zumindest temporär nicht zur Verfügung gestellt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeabgriffs anzugeben, dessen Nutzung einfach und sicher gegenüber Missbrauch ist und geringe Betriebskosten nach sich zieht.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein System zum Betreiben eines Ladeabgriffs anzugeben, welches mit geringen Kosten bereitstellbar ist und das gleichzeitig eine hohe Sicherheit gegen Missbrauch bei gleichzeitig hohem Nutzungskomfort aufweist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Betreiben eines Ladeabgriffs zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands vor. Bei dem batteriebetriebenen Gegenstand handelt es sich insbesondere um ein elektrisch betreibbares Fahrzeug. Unter einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug sind sowohl rein elektrisch betreibbare Fahrzeuge (sog. Elektrofahrzeuge, englisch: electric vehicles, EV) als auch mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Elektromotor ausgestattete Hybrid-Elektrofahrzeuge (englisch: hybrid electric vehicles, HEV) zu verstehen. Hybrid-Fahrzeuge sind dabei sog. Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge (PHEV), bei denen die Batterie während der Nutzung des Fahrzeugs vollständig entladen werden kann und durch Strombezug über einen Elektrotankstelle wieder aufgeladen wird. Elektrisch betreibbare Fahrzeuge können darüber hinaus auch zweirädrig elektrisch betriebene Fahrzeuge, wie z.B. Elektro-Roller oder Elektro-Motorräder sein.
Das Verfahren umfasst die Schritte der Identifikation eines individuellen Ladeabgriffs durch ein Mobilgerät eines Stromabnehmers über eine an dem Ladeabgriff angebrachte Identifikationsvorrichtung sowie das Freischalten des Ladeabgriffs und die Aktivierung des Stromflusses zu dem batteriebetriebenen Gegenstand. Unter einem Ladeabgriff sind beispielsweise intelligente Stromsteckdosen zu verstehen, die mit einer Niederspannung (z.B. 220V oder 110V oder 380V) betrieben werden. Derartige Niederspannungs-Steckdosen werden über ein Ladekabel mit dem zu ladenden batteriebetriebenen Gegenstand verbunden. Die Ausgestaltung einer Steckdose oder eines Steckadapters im Hinblick auf die Anordnung und Anzahl von Steckkontakten kann dabei beliebig sein. Insbesondere kommen als Niederspannungs-Steckdosen intelligente Haushaltssteckdosen in Betracht.
Unter einem Ladeabgriff sind darüber hinaus auch induktive Ladeplatten zu verstehen, welche eine induktive Energieübertragung auf eine sog. Sekundäreinheit in dem batteriebetriebenen Gegenstand ermöglichen. Zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs kann eine solche induktive Ladeplatte beispielsweise in den Boden eines Parkplatzes eingelassen sein, wobei das elektrisch betreibbare Fahrzeug zum Laden in eine vorgegebene Relativposition zu der induktiven Ladeplatte gebracht sein muss.
Das Mobilgerät kann ein tragbares und von dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug unabhängiges Gerät sein. Insbesondere kann es sich bei dem Mobilgerät um ein Mobilfunkendgerät, wie z.B. ein Smartphone, ein Tablet, oder ein anderes SmartDevice handeln. Das Mobilgerät kann jedoch auch ein tragbarer Rechner, wie z.B. ein Laptop oder ein Notepad sein. Das Mobilgerät muss nicht zwingend ein von dem batteriebetriebenen Gegenstand getrenntes Gerät sein. Vielmehr kann das Mobilgerät auch ein mit dem batteriebetriebenen Gegenstand verbundene Komponente sein. Hierzu könnte das Mobilgerät an oder in dem batteriebetriebenen Gegenstand vorhandene Ein-/Ausgabegeräte, Kommunikationsschnittstellen, Sensoren und dergleichen umfassen bzw. nutzen.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine zentrale Recheneinheit eines Stromanbieters ein Schlüssel erzeugt oder bereitgestellt wird. Bei dem Schlüssel handelt es sich vorzugsweise um einen eindeutigen Schlüssel, der lediglich einmalig dem Ladeabgriff und z.B. dem Stromabnehmer und/oder einer bestimmten Zeit zugeordnet ist. Bei dem Schlüssel kann es sich jedoch auch um einen generischen Schlüssel handeln, welcher beispielsweise lediglich individuell für den individuellen Ladeabgriff erzeugt ist.
Ferner erfolgt ein Übertragen des Schlüssels von der zentralen Recheneinheit an das Mobilgerät über eine erste Kommunikationsverbindung. Anschließend erfolgt das Übertragen des Schlüssels von dem Mobilgerät an den Ladeabgriff über eine zweite Kommunikationsverbindung (welche insbesondere eine von der ersten Kommunikationsverbindung unterschiedliche Kommunikationsverbindung ist) zwischen dem Mobilgerät und dem Ladeabgriff. Mit anderen Worten wird der Schlüssel direkt, d.h. unter Umgehung weiterer zwischengeschalteter Kommunikationskomponenten von dem Mobilgerät an den Ladeabgriff übertragen.
In Reaktion auf den Erhalt des Schlüssels erfolgt dann ein Aktivieren des Stromflusses.
Ein Vorteil des wie oben beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass der Ladeabgriff über keine Kommunikationsschnittstelle zu verfügen braucht, welche beispielsweise ein SIM-Modul und eine dazu erforderliche SIM-Karte für eine Kommunikation mit der zentralen Recheneinheit erfordert. Dadurch können die Ladeabgriffe einfacher und kostengünstiger bereitgestellt werden, da die Kommunikation über die in einem Mobilgerät von Haus aus vorhandenen Kommunikationsschnittstellen mit der zentralen Recheneinheit, die z.B. über eine Cloud erreichbar ist, vorgenommen werden kann. Demgegenüber ist es ausreichend, wenn der Ladeabgriff über eine einfache, kurzreichweitige Kommunikationsschnittstelle verfügt, welche kein SIM-Modul mit SIM-Karte benötigt.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Schlüssel in Reaktion auf den Erhalt einer ersten, über die Kommunikationsverbindung von dem Mobilgerät an den Stromanbieter übertragene, Nachricht, die einen Identifikator des Ladeabgriffs und eine Zahlinformation umfasst, übertragen. Um den Schlüssel zu erzeugen und/oder bereitzustellen, ist somit die Übertragung einer Nachricht von dem Mobilgerät an den Stromanbieter als „Trigger“ erforderlich. Diese erste Nachricht umfasst neben dem Identifikator des Ladeabgriffs eine Zahlinformation, welche eine Information über einen abzubuchenden Betrag oder ein Guthaben eines anderen Bezahlungsdienstleisters, beispielsweise PayPal, umfasst. Die Zahlinformation kann vorab vorgegeben sein, z.B. hinsichtlich der Höhe des für den Strombezug zu „zahlenden“ Betrags. In der ersten Nachricht kann darüber hinaus eine dem Stromabnehmer zugeordnete Information enthalten sein. Eine dem Stromabnehmer zugeordnete Information kann beispielsweise eine durch Registrierung in einer App des Stromanbieters oder eines dritten Dienstleisters vergebene Zeichenfolge sein. Diese kann in beliebiger Weise mit einem Kennzeichner des Mobilgeräts und/oder des batteriebetriebenen Gegenstands ergänzt sein. Die Erzeugung und/oder Übertragung des Schlüssels erst nach Erhalt der ersten Nachricht mit der genannten Information ermöglicht eine einfache Missbrauchsabsicherung.
Zweckmäßigerweise wird als Schlüssel ein für den Identifikator des Ladeabgriffs eindeutiger Schlüssel erzeugt oder bereitgestellt. Hierdurch kann verhindert werden, dass ein einmal von dem Mobilgerät empfangener Schlüssel zu späteren Zeitpunkten nochmals für das Laden des batteriebetriebenen Gegenstands verwendet wird.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass zusammen mit dem Schlüssel eine Gutschriftinformation und/oder Werbung an das Mobilgerät übertragen werden. Die Übertragung kann von der zentralen Recheneinheit des Stromanbieters oder einem dritten Anbieter bereitgestellt werden. Die Gutschriftinformation enthält eine Information über die Höhe eines Geldbetrags, welcher z.B. erstattet wird, wenn der Stromabnehmer die an das Mobilfunk übertragene und auf einem Display des Mobilgeräts ausgegebene Werbung betrachtet. Alternativ kann die Gutschriftinformation mit der Zahlinformation für den Ladevorgang verrechnet werden, wenn der Stromabnehmer eine Dienstleistung des Stromanbieters in Anspruch nimmt. Ist der Stromanbieter beispielsweise ein Einzelhändler, so kann die Verrechnung der Gutschriftinformation mit der Zahlinformation abhängig von einem Einkauf und/oder der Höhe des Einkaufs bei dem Einzelhändler gemacht werden.
Zur Verarbeitung der Gutschriftinformation und/oder der Werbung werden die Gutschriftinformation und/oder die Werbung z.B. auf einem Display des Mobilgeräts ausgegeben. Die Gutschriftinformation kann durch die zentrale Recheneinheit oder eine andere dazu eingerichtete Einheit ausgelesen und mit der Zahlinformation verrechnet werden. Dazu kann das Mobilgerät beispielsweise an ein Terminal des Stromanbieters gehalten werden, um eine Übertragung der Gutschriftinformation an das Terminal zu ermöglichen. Liegt die Gutschriftinformation in Form eines Barcodes oder eines QR-Codes vor, so kann diese auf dem Display des Mobilgeräts ausgegeben und durch eine Kamera des Terminals erfasst werden. Alternativ kann die Gutschriftinformation beispielsweise durch eine Nahfeldkommunikation mit Hilfe einer NFC-Schnittstelle des Mobilgeräts an das Terminal, das in entsprechender Weise über eine Nahfeldkommunikationsschnittstelle verfügt, übertragen werden. Dieser Vorgang kann beispielsweise bei der Inanspruchnahme einer Dienstleistung des Stromanbieters durchgeführt werden.
Der Schlüssel kann gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung eine Information über eine maximale Zeitdauer der Aktivierung des Stromflusses und/oder die Höhe des Ladestroms des Ladeabgriffs umfassen. Die maximale Zeitdauer und/oder Höhe des Ladestroms kann in den Schlüssel kodiert sein und beispielsweise eine Stunde betragen. In Abhängigkeit der in Anspruch genommenen Dienstleistung kann die maximale Zeitdauer ggf. adaptiert werden.
Alternativ ist dem Schlüssel eine Information über eine maximale Zeitdauer der Aktivierung des Stromflusses und/oder die Höhe des Ladestroms des Ladeabgriffs zugeordnet, wobei der Ladeabgriff nach dem Erhalt des Schlüssels die Zeitdauer und/oder die Höhe des Ladestroms aus einem, insbesondere lokalen, Speicher ausliest.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Beenden des Stromflusses automatisch nach Erreichen der maximalen Zeitdauer seit dem Empfang des Schlüssels oder aktiv durch den Stromverbraucher erfolgt. Mit dem Erreichen der maximalen Zeitdauer seit dem Empfang des Schlüssels kann eine weitere Nachricht an das Mobilgerät des Stromabnehmers übertragen werden, mit dem diesen gegen eine, z.B. in der Nachricht offenbarte Zahlinformation, das Weiterladen angeboten wird.
Die Identifikation des Ladeabgriffs kann mittels Barcode, QR-Code erfolgen, welche durch eine Kamera des Mobilgeräts erfasst und dann ausgewertet werden. Die Identifikation des Ladeabgriffs kann auch durch eine Nahkommunikationsschnittstelle, z.B. NFC, erfolgen.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass als erste Kommunikationsverbindung zur Übertragung der ersten und/oder der zweiten Nachricht ein WLAN oder eine Mobilfunkverbindung verwendet wird. Hierdurch ist es mit Hilfe des Mobilgeräts möglich, mit der entfernt angeordneten zentralen Recheneinheit, welche z.B. eine Recheneinheit einer Cloud-Anwendung ist, zu kommunizieren.
Als zweite Kommunikationsverbindung wird zweckmäßigerweise zur Übertragung des Schlüssels ein kurzreichweitiger Kommunikationsstandard verwendet. Hier kommen insbesondere die bekannten Standards Bluetooth, WLAN oder Zigbee in Betracht. Alternativ kann auch ein optischer Datenübertragungskanal verwendet werden, indem beispielsweise auf dem Display des Mobilgeräts der Schlüssel visualisiert und durch eine Kamera des Ladeabgriffs erfasst und ausgewertet wird.
Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Rechners geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte des hierin beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Rechner läuft. Das Computerprogrammprodukt kann dabei auf mehrere Einheiten des erfindungsgemäßen Systems verteilt sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem physikalischen Datenträger, z.B. einen USB-Stick, einer CD-ROM, einer DVD und dergleichen verwirklicht sein. Das Computerprogrammprodukt kann auch als über ein drahtloses oder leitungsgebundenes Netzwerk übertragbares Signal vorliegen.
Es wird ferner ein System zum Betreiben eines Ladeabgriffs zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands, insbesondere eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, vorgeschlagen. Das System umfasst zumindest einen Ladeabgriff, eine zentrale Recheneinheit sowie ein Mobilgerät. Der zumindest eine Ladeabgriff ist jeweils mit einer individuellen Identifikationsvorrichtung und mit einer Kommunikationseinheit versehen und dazu ausgebildet, den Ladeabgriff freizuschalten und den Stromfluss zu dem batteriebetriebenen Gegenstand in Reaktion auf den Erhalt eines Schlüssels zu aktivieren. Die zentrale Recheneinheit ist dazu ausgebildet, einen Schlüssel zu erzeugen oder bereitzustellen und über eine erste Kommunikationsverbindung an ein Mobilgerät zu übertragen. Das Mobilgerät, insbesondere in Gestalt eines Mobilfunkendgeräts (z.B. Smartphone, SmartDevice) oder einer Kommunikationskomponente des Fahrzeugs eines Stromabnehmers, ist dazu ausgebildet, den individuellen Ladeabgriff über die Identifikationsvorrichtung des Ladeabgriffs zu identifizieren und den Schlüssel über eine zweite Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilgerät und dem individuellen Ladeabgriff zu übertragen.
Mit dem erfindungsgemäßen System sind die gleichen Vorteile verbunden wie diese vorstehend in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden.
Der Ladeabgriff ist insbesondere eine intelligente Niederspannungs-Steckdose (smarte Stromsteckdose), die insbesondere mit einer Spannung von 110V oder 220V oder 380V betrieben wird. Alternativ kann der Ladeabgriff eine induktive Ladeplatte sein, welche auf kontaktlose Weise Energie auf eine korrespondierende Ladespule, z.B. im Unterboden des Fahrzeugs, überträgt.
Der Ladeabgriff kann eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, die auf einem kurzreichweitigen Kommunikationsstandard, insbesondere Bluetooth, WLAN, Zigbee, und dergleichen, basiert. Alternativ oder zusätzlich kann der Ladeabgriff eine Leseeinheit, insbesondere eine Kamera, einen Barcodeleser, einen QR-Codeleser und dergleichen umfassen. Mit der Leseeinheit wird der Ladeabgriff in die Lage versetzt, eine auf dem Mobilgerät des Systems ausgegebene Information, die den Schlüssel repräsentiert, zu erfassen und einer Auswertung zuzuführen.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Betreiben eines Ladeabgriffs; und
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Ladeabgriffs.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Betreiben eines Ladeabgriffs 10 zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands 20. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem batteriebetriebenen Gegenstand 20 um ein elektrisch betreibbares Fahrzeug 20, das wahlweise ein ausschließlich elektrisch betreibbares Fahrzeug (EV) oder ein Hybrid-Fahrzeug (HEV, PHEV) sein kann.
Der Ladeabgriff 10 umfasst wiederum lediglich beispielhaft eine Steckdose 11, die über ein nicht gezeigtes Kabel mit einem korrespondierenden Ladestecker des Fahrzeugs 20 verbunden werden kann. Ist die Verbindung zwischen der Steckdose 11 und dem Fahrzeug 20 über das Kabel hergestellt und der Ladeabgriff 10 freigeschaltet, so ist ein Stromfluss von der Stromsteckdose 11 zu dem Fahrzeug 20 zum Laden dessen Batterie möglich. Zu diesem Zweck ist der Ladeabgriff 10 in einer dem Fachmann bekannten Weise mit einem in 1 nicht dargestellten Energieversorgungsnetzwerk verbunden.
Anstatt der leitungsgebundenen Verbindung zwischen dem Ladeabgriff 10 und dem Fahrzeug 20 könnte die Energieübertragung zur Batterie des Fahrzeugs 20 auch auf induktive Weise erfolgen. In diesem Fall verfügt der Ladeabgriff 10 über eine induktive Ladeplatte, welche die Energie auf eine, in der Regel im Unterboden des Fahrzeugs 20 angeordnete Induktionsspule überträgt, sofern sich die Induktionsspule des Fahrzeugs 20 und die induktive Ladeplatte in einer vorgegebenen Ortsbeziehung zueinander befinden. Da die Art der Energieübertragung auf das Fahrzeug für die vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung ist, wird in der nachfolgenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen.
Der Ladeabgriff 10 umfasst eine Identifikationsvorrichtung 12. Die Identifikationsvorrichtung 12 kann beispielsweise ein auf dem Gehäuse des Ladeabgriffs 10 aufgebrachter Barcode oder QR-Code sein. Die Identifikationsvorrichtung 12 kann auch durch eine Nahbereichskommunikationsschnittstelle, z.B. eine NFC-Schnittstelle und eine über diese übertragbare Identifikation des Ladeabgriffs 10, repräsentiert sein. In der weiteren Beschreibung wird lediglich der Einfachheit halber von einem optischen Identifikator in Gestalt eines Barcodes oder QR-Codes ausgegangen.
Darüber hinaus umfasst der Ladeabgriff 10 eine Kommunikationsschnittstelle 13. Die Kommunikationsschnittstelle 13 basiert auf einem kurzreichweitigen Kommunikationsstandard, insbesondere Bluetooth, WLAN, Zigbee und dergleichen und ist dadurch in der Lage mit einem korrespondierenden Gerät in einem begrenzten Bereich um den Ladeabgriff 10 Daten auszutauschen. In Abhängigkeit des Kommunikationsstandards kann der Kommunikationsradius wenige Zentimeter bis zu einige Meter betragen.
Der wie oben beschriebene Ladeabgriff 10 kann als smarte Stromsteckdose betrachtet werden.
In einem erfindungsgemäßen System zum Betreiben des Ladeabgriffs 10 kann eine Vielzahl von Ladeabgriffen 10 vorgesehen sein. Diese können in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander oder in beliebigen Entfernungen zueinander bestehen.
Das erfindungsgemäße System 1 zum Betreiben des Ladeabgriffs 10 umfasst darüber hinaus ein Mobilgerät 30. Das Mobilgerät 30 ist beispielsweise ein Mobilfunkendgerät (z.B. ein Smartphone oder Tablet), ein SmartDevice, oder ein tragbarer Rechner. In der hier beschriebenen Ausgestaltung ist das Mobilgerät 30 ein von dem Fahrzeug 20 unabhängiges Gerät. Grundsätzlich könnte das Mobilgerät 30 auch Bestandteil des Fahrzeugs 20 sein. Dazu kann dieses verschiedene, in dem Fahrzeug 20 vorhandene Komponenten, wie z.B. Kommunikationsschnittstellen, Sensoren und dergleichen nutzen.
In der weiteren Beschreibung wird von einem Smartphone 30 ausgegangen. Das Smartphone 30 umfasst in einer dem Fachmann bekannten Weise ein Display 35 sowie eine Eingabeeinheit 36. Wenn das Display 35 berührungsempfindlich ausgebildet ist, so stellt dies gleichermaßen einen Teil der Eingabeeinheit 36 dar.
Das Smartphone 30 umfasst in einer dem Fachmann ebenfalls bekannten Weise verschiedene Kommunikationsschnittstellen. Mit 31 ist eine Schnittstelle zur Identifikation des Ladeabgriffs 10 gekennzeichnet. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 31 als Kamera ausgebildet, um den Barcode oder QR-Code (allgemein: Identifikationsvorrichtung 12) des Ladeabgriffs 10 erfassen zu können. Eine Auswertung des von der Kamera erfassten Bildes erfolgt durch eine Recheneinheit 34 des Smartphones 30. Je nach Beschaffenheit der Identifikationsvorrichtung 12 könnte die Schnittstelle 31 auch als Nahbereichsschnittstelle, z.B. NFC-Schnittstelle oder Bluetooth, ausgebildet sein.
Darüber hinaus umfasst das Smartphone 30 eine erste Kommunikationsschnittstelle 32 zur Kommunikation mit einem Mobilfunknetzwerk (GSM, UMTS, 5G) oder einem lokalen Netzwerk sowie eine zweite Kommunikationsschnittstelle 33, die auf einem kurzreichweitigen Kommunikationsstandard, insbesondere Bluetooth, WLAN, Zigbee, NFC, usw. basiert. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 33 ist dazu ausgebildet, Daten mit der Kommunikationsschnittstelle 13 des Ladeabgriffs 10 auszutauschen.
Die oben beschriebenen Schnittstellen 31 bis 33 des Smartphones 30 wurden in funktioneller Hinsicht beschrieben. Es versteht sich, dass die Schnittstelle 31 zur Identifikation des Ladeabgriffs 10 und die zweite Kommunikationsschnittstelle 33, sofern diese die gleiche Kommunikationstechnik nutzen, durch ein und dieselbe Hardware realisiert sein können.
Das System umfasst weiterhin eine zentrale Recheneinheit 40, die mit einem Speicher 41 gekoppelt ist. Die zentrale Recheneinheit 40 kann die zentrale Recheneinheit eines Stromanbieters 51 darstellen. Der Stromanbieter 50, beispielsweise ein Einzelhändler, verfügt über eine Schlüsselbereitstellungseinheit 51. Die Schlüsselbereitstellungseinheit 51 kann ein separater Rechner sein. Die Schlüsselbereitstellungseinheit 51 kann auch in der zentralen Recheneinheit 40 realisiert sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab: Ein Fahrer des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 20, der einen Stromabnehmer darstellt, fährt zu einem Einzelhändler, einem Fitnessstudio, einer Privatperson oder einem Arzt. Dabei besteht die Möglichkeit den Ladeabgriff 10 zum Laden der Batterie des Fahrzeugs 20 zu nutzen. Für die Zeitdauer des Verweilens bei dem potentiellen Stromanbieter soll ein Ladevorgang der Batterie des Fahrzeugs 20 durchgeführt werden. Der Stromabnehmer verbindet hierzu nach dem Abstellen seines Fahrzeugs 20 die Steckdose 11 mit einem Ladestecker des Fahrzeugs 20 über ein Kabel. Die Herstellung der Ladeverbindung muss nicht zwingend vor der Aktivierung des Ladeabgriffs 10 erfolgen. Grundsätzlich könne die Herstellung der Ladeverbindung auch nach der Aktivierung des Stromflusses erfolgen. Ein nach der Aktivierung von dem Ladeabgriff 10 an das Fahrzeug 20 fließender Strom ist in 1 mit LS gekennzeichnet.
In einem Schritt 200 (siehe 2) erfolgt eine Identifikation des Ladeabgriffs 10 durch das Smartphone 30 des Stromabnehmers. Hierzu fotografiert der Stromabnehmer mit der Kamera des Smartphones 30 den auf dem Gehäuse des Ladeabgriffs 10 aufgebrachten Barcode oder QR-Code ab. Der mit ID gekennzeichnete Identifikator wird dann über die erste Kommunikationsschnittstelle 32, z.B. eine Mobilfunkverbindung, zusammen mit einer Zahlinformation MA an den Stromanbieter 50 übertragen (Schritt 202). Genauer erfolgt die Übertragung einer ersten Nachricht, welche den Identifikator ID und die Zahlinformation MA umfasst, an die zentrale Recheneinheit 40.
Das Erfassen der Identifikationsvorrichtung 12 sowie das Erzeugen der ersten Nachricht, welche den Identifikator ID und die Zahlinformation MA umfasst, kann mit Hilfe einer auf dem Smartphone 30 ablaufenden App erfolgen. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn sich der Stromabnehmer mit seinem Smartphone 30 zunächst beim Anbieter der App registriert, so dass in der ersten Nachricht auch personenbezogene Daten an den Stromanbieter übertragen werden können.
Die Zahlinformation MA umfasst ein Guthaben eines Bezahldienstleisters, beispielsweise PayPal, oder eine Information, die es erlaubt, einen vorgegebenen Betrag von einem Konto des Stromabnehmers abzubuchen erlaubt. Der durch die Zahlinformation MA repräsentierte Zahlbetrag kann z.B. 1,00 EUR betragen. Der Zahlbetrag braucht nichts mit den tatsächlich durch den späteren Strombezug anfallenden Kosten zu tun zu haben, sondern kann willkürlich gewählt sein.
Die zentrale Recheneinheit 40 nimmt, z.B. unter Zuhilfenahme von in dem Speicher 41 gespeicherten Daten eine Authentifizierung des Stromabnehmers und/oder des Ladeabgriffs 10 vor. Die zentrale Recheneinheit 40 kann hierzu anhand von nutzerbezogenen Informationen für den Stromabnehmer geeignete Informationen, in Gestalt von Werbung, ermitteln. Die zentrale Recheneinheit 40 überträgt anschließend den Identifkator ID zusammen mit der Zahlinformation MA sowie ggf. weiteren nutzerbezogenen Informationen an den Stromanbieter 50, welche in Reaktion auf deren Erhalt durch die Schlüsselbereitstellungseinheit 51 einen Schlüssel RK erzeugt (Schritt 204). Der Schlüssel RK kann ein für den Ladeabgriff und/oder den Stromabnehmer eindeutiger Schlüssel sein.
Der Schlüssel RK kann jedoch auch ein lediglich von Zeit zu Zeit modifizierter Schlüssel sein. Der Stromanbieter 50, der den Schlüssel RK mit Hilfe der Schlüsselbereitstellungseinheit 51 erzeugt hat, überträgt diesen zusammen mit einer Gutschriftinformation CA (Schritt 206) über die zentrale Recheneinheit 40 an das Smartphone 30 des Stromabnehmers (Schritt 208). Die Gutschriftinformation CA kann beispielsweise einen Rabattcode repräsentieren, dessen Höhe dem Zahlbetrag der Zahlinformation MA entspricht. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise zweckmäßig, wenn es sich bei dem Stromanbieter um einen Einzelhändler handelt, der bei der Inanspruchnahme einer Dienstleistung oder einem Einkauf den Rabattcode mit dem zu zahlenden Betrag verrechnet.
Darüber hinaus kann der Stromanbieter 50 neben der Gutschriftinformation CA und dem Schlüssel RK Werbung AD bereitstellen (Schritt 206) an das Smartphone 30 des Stromabnehmers übertragen (Schritt 208). Zu diesem Zweck wertet die zentrale Recheneinheit 40 nutzerbezogene Daten aus und stellt die Werbung AD in einer zweiten Nachricht an das Smartphone bereit.
Die Werbung AD und die Gutschriftinformation CA können zusammen mit dem Ladevorgang betreffende Informationen auf dem Display 35 des Smartphones 30 visualisiert werden (Schritt 210). Nach dem Betrachten der Werbung kann dann die Gutschrift mit dem zu zahlenden Betrag verrechnet werden.
Nach dem Erhalt des Schlüssels RK wird der Schlüssel RK durch das Smartphone 30 über die zweite, kurzreichweitige Kommunikationsschnittstelle 33 an die Kommunikationsschnittstelle 13 des Ladeabgriffs 10 übertragen (Schritt 212). Nach dem Erhalt des Schlüssels RK erfolgt durch den Ladeabgriff 10 das Freischalten des Ladeabgriffs 10 bzw. der Steckdose 11 und die Aktivierung des Stromflusses LS. Die Aktivierung des Stromflusses LS kann dabei für eine vorgegebene, maximale Zeitdauer beschränkt sein. Diese kann beispielsweise an die typische Verweildauer des Stromabnehmers bei dem Stromanbieter angepasst sein. Nach dem Erreichen der vorgegebenen festen Zeitdauer wird der Stromfluss automatisch deaktiviert. Alternativ kann, z.B. von der zentralen Recheneinheit 40, eine Nachricht an das Smartphone 30 übertragen werden, ob der Ladevorgang, insbesondere kostenpflichtig, fortgesetzt werden soll. Dies kann beispielsweise bereits beim Übertragen des Schlüssels RK von dem Smartphone 30 an den Ladeabgriff 10 erfolgen, also unmittelbar nach Herstellen der Ladeverbindung.
Während der Inanspruchnahme der Dienstleistung kann die Gutschriftinformation CA auf dem Display 35 des Smartphones 30 visualisiert werden, so dass dieser z.B. als Barcode oder QR-Code vorliegende Gutschriftinformation bei einem Bezahlvorgang von einem Kassensystem des Stromanbieters 50 eingelesen und verrechnet werden kann.
Im Ergebnis wird es dadurch für den Stromabnehmer ermöglicht, zwar nur für einen kurzen Zeitraum, die Batterie seines Fahrzeugs 30 kostenfrei aufzuladen. Obwohl dadurch die elektrische Reichweite des Fahrzeugs nur geringfügig erhöht wird, kann zumindest ein Teil der zum Erreichen des Stromanbieters verbrauchten Energie in die Batterie nachgeladen werden.
Da durch die Übermittlung der Zahlinformation der Ladevorgang vorausbezahlt wird, wird ein Missbrauch verhindert. Eine Gutschrift des in der Zahlinformation MA enthaltenen Betrags wird erst z.B. bei einem Mindestumsatz vorgenommen.
Für die Realisierung des vorgeschlagenen Systems und Verfahrens sind mit Ausnahme der intelligenten Ladeabgriffe keine Infrastrukturkosten erforderlich. Insbesondere ist es nicht notwendig, die Ladeabgriffe mit Kommunikationsschnittstellen zu versehen, welche kostenpflichtige Kommunikationsnetzwerke nutzen. Vielmehr erfolgt die Kommunikation über ein Mobilgerät des Stromabnehmers.
Die Verrechnung von Park- und Ladekosten in Form einer Pauschale, welche im Voraus bezahlt wird, lässt sich auch im öffentlichen Parkbewirtschaftsraum sowie im privaten Bereich realisieren. Bei einer öffentlichen Parkbewirtschaftung, bei der ein Parkticket für die Zeitdauer des Parkens gelöst werden kann, kann dieses mit einem Barcode versehen werden, so dass für die vorausbezahlte Zeitdauer in der oben beschriebenen Weise der Ladeabgriff aktiviert werden kann.
Im privaten Umfeld kann ein Stromabnehmer einen Parkplatz einschließlich Ladeabgriff kostenpflichtig über eine auf dem Smartphone 30 ablaufende App kostenpflichtig buchen. Nach der Buchung erfolgt eine Übermittlung eines Aktivierungscodes als Buchungsbestätigung. Nach dem Erreichen des Parkplatzes und dem Herstellen der Ladeverbindung kann die Stromquelle mittels des in der Buchungsbestätigung enthaltenen Aktivierungscodes aktiviert werden. Dabei kann die gewünschte Zeitdauer vorab ausgewählt werden.
Bezugszeichenliste

1: System zum Betreiben eines Ladeabgriffs
10: Ladeabgriff
11: Steckdose
12: Identifikationsvorrichtung
13: Kommunikationsschnittstelle
20: Batteriebetriebenes Fahrzeug
30: Mobilgerät (Smartphone, SmartDevice, tragbarer Rechner, Tablet, ...)
31: Schnittstelle zur Identifikation des Ladeabgriffs (Kamera, NFC, Bluetooth)
32: erste Kommunikationsschnittstelle (WLAN, GMS, UMTS, ..)
33: zweite Kommunikationsschnittstelle (Bluetooth, NFC, Zigbee,...)
34: Recheneinheit
35: Display
36: Eingabeeinheit
40: zentrale Recheneinheit
41: Speicher
50: Stromanbieter
51: Schlüsselbereitstellungseinheit
ID: Identifikator
RK: Schlüssel
AD: Werbung
CA: Gutschriftinformation
MA: Zahlinformation
LS: Stromfluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016111420 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Ladeabgriffs (10) zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands (20), insbesondere eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, mit den Schritten: - Identifikation eines individuellen Ladeabgriffs (10) durch ein Mobilgerät (30) eines Stromabnehmers über eine an dem Ladeabgriff (10) angebrachte Identifikationsvorrichtung; - Freischalten des Ladeabgriffs (10) und Aktivierung des Stromflusses (LS) zu dem batteriebetriebenen Gegenstand (20); gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: - Erzeugen oder Bereitstellen eines Schlüssels (RK) durch eine zentrale Recheneinheit (40) eines Stromanbieters (50); - Übertragen des Schlüssels (RK) von der zentralen Recheneinheit (40) an das Mobilgerät (30) über eine erste Kommunikationsverbindung; - Übertragen des Schlüssels (RK) von dem Mobilgerät (30) an den Ladeabgriff (10) über eine zweite Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilgerät (30) und dem Ladeabgriff (10); und - Aktivieren des Stromflusses (LS) in Reaktion auf den Erhalt des Schlüssels (RK).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (RK) in Reaktion auf den Erhalt einer ersten, über die erste Kommunikationsverbindung von dem Mobilgerät (30) an den Stromanbieter (50) übertragene, Nachricht, die einen Identifikator (ID) des Ladeabgriffs (10) und eine Zahlinformation (MA) umfasst, übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schlüssel (RK) ein für den Identifikator des Ladeabgriffs (10) eindeutiger Schlüssel (RK) erzeugt oder bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit dem Schlüssel (RK) eine Gutschriftinformation (CA) und/oder Werbung (AD) an das Mobilgerät (30) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutschriftinformation (CA) und/oder die Werbung auf einem Display des Mobilgeräts (30) ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutschriftinformation (CA) durch die zentrale Recheneinheit (40) ausgelesen und mit der Zahlinformation (MA) verrechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (RK) eine Information über eine maximale Zeitdauer der Aktivierung des Stromflusses (LS) und/oder der Höhe des Ladestroms des Ladeabgriffs (10) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schlüssel (RK) eine Information über eine maximale Zeitdauer der Aktivierung des Stromflusses (LS) und/oder der Höhe des Ladestroms des Ladeabgriffs (10) zugeordnet ist, wobei der Ladeabgriff (10) nach dem Erhalt des Schlüssels (RK) die Zeitdauer und/oder die Höhe des Ladestroms aus einem, insbesondere lokalen, Speicher ausliest.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beenden des Stromflusses (LS) automatisch nach Erreichen der maximalen Zeitdauer seit Empfang des Schlüssels (RK) oder aktiv durch den Stromverbraucher erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikation des Ladeabgriffs (10) mittels Barcode, QR-Code, NFC und dergleichen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Kommunikationsverbindung zur Übertragung der ersten und/oder der zweiten Nachricht ein WLAN oder eine Mobilfunkverbindung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Kommunikationsverbindung zur Übertragung des Schlüssels (RK) ein kurzreichweitiger Kommunikationsstandard, insbesondere Bluetooth, WLAN, Zigbee, oder ein optischer Datenübertragungskanal verwendet wird.
Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Rechners geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Rechner läuft.
System zum Betreiben eines Ladeabgriffs (10) zum Laden eines batteriebetriebenen Gegenstands (20), insbesondere eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, umfassend: - zumindest einen Ladeabgriff (10), die jeweils mit einer individuellen Identifikationsvorrichtung und mit einer Kommunikationseinheit versehen sind und die dazu ausgebildet sind, den Ladeabgriff (10) freizuschalten und den Stromfluss (LS) zu dem batteriebetriebenen Gegenstand (20) in Reaktion auf den Erhalt eines Schlüssels (RK) zu aktivieren; - eine zentralen Recheneinheit (40), die dazu ausgebildet ist, einen Schlüssel (RK) zu erzeugen oder bereitzustellen und über eine erste Kommunikationsverbindung an ein Mobilgerät (30) zu übertragen; - das Mobilgerät (30), insbesondere ein Smartphone, ein SmartDevice oder eine Kommunikationskomponente des Fahrzeugs eines Stromabnehmers, das dazu ausgebildet ist, den individuellen Ladeabgriff (10) über die Identifikationsvorrichtung des Ladeabgriffs (10) zu identifizieren und den Schlüssel (RK) über eine zweite Kommunikationsverbindung zwischen dem Mobilgerät (30) und dem individuellen Ladeabgriff (10) zu übertragen.
System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeabgriff (10) eine intelligente Niederspannungs-Steckdose, insbesondere mit einer Nennspannung von 110V oder 220V oder 380V, oder eine induktive Ladeplatte ist.
System nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeabgriff (10) eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, die auf einem kurzreichweitigen Kommunikationsstandard, insbesondere Bluetooth, WLAN, Zigbee, basiert und/oder eine Leseeinheit, insbesondere Kamera, Barcodeleser, QR-Codeleser, umfasst.