DE102019210803A1

DE102019210803A1 - Verwaltungseinheit und Verfahren zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten

Info

Publication number: DE102019210803A1
Application number: DE102019210803.2A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Bode
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2021-01-28
Also published as: CN114126915A; EP3986745A1; WO2021013556A1; US20220250501A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Verwaltungseinheit zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten sieht vor, aus einem Authentifikationsdatum eines Benutzers mehrere unterscheidbaren Vorgangskennungen zu generieren. Eine jeweilige Vorgangskennung wird an eine jeweilige, an einem Ladevorgang beteiligte Messeinheit übergeben und von dieser fortan in einem Messdatensatz integriert. Ein derartiger Ladevorgang umfasst insbesondere auch unterschiedlichen Phasen eines Ladevorgangs, wobei in jeder Phase hinzutretende oder abtretende Stromzweige, beispielsweise Umrichterzweige, beteiligt sind, welche ihrerseits zum Ladevorgang hinzutretende oder abtretende Messeinheiten umfassen. Die Vorsehung unterscheidbarer Vorgangskennungen auf Basis des Authentifikationsdatums gewährleistet in vorteilhafter Weise eine eindeutige Zuordnung zwischen einem Ladevorgang und einem Benutzer sowie eine eindeutige Zuordnung mehrerer von unterschiedlichen Messeinheiten generierter Messdatensätze zu einem Ladevorgang des Benutzers, auch wenn diese aufgrund einer in variablen Schaltstufen der Stromzweige gesteuerten Ladeleistung während des Ladevorgangs wechseln, hinzutreten oder abtreten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwaltungseinheit und ein Verfahren zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten.
Elektrofahrzeuge bzw. zumindest teilweise mit elektrischer Energie angetriebene Fahrzeuge weisen mindestens einen Akkumulator auf, welcher in einem laufenden Betrieb des Elektrofahrzeugs regelmäßig zu laden ist. Ein Laden des Elektrofahrzeugs erfolgt an einer Ladestation - in der Fachwelt auch als Electric Vehicle Supply Equipment oder abkürzend EVSE bekannt - welche über ein Ladekabel oder auch mit einer drahtlosen, induktiven Kopplung mit dem Elektrofahrzeug verbunden wird.
In erweiterten Infrastrukturen werden häufig sogenannte Ladepunkte eingesetzt, wobei ein Ladepunkt gegenüber einer Ladestation durch abgesetzte Komponenten charakterisiert ist. Einzelne Komponenten der Ladestation, z.B. Umrichterzweige oder Umrichterstufen, sind dabei nicht zwangsläufig einem bestimmten Ladepunkt zugeordnet, sondern werden nach Möglichkeit dynamisch den Ladepunkten zugeordnet. Ein Ladepunkt wird dabei, je nach angeforderter Ladeleistung, auch mit elektrischer Energie aus mehreren Umrichterzweigen oder Umrichterstufen gespeist.
Mit einem zunehmenden Ausbau einer Ladeinfrastruktur mit mehreren Ladepunkten wird ein erhöhtes Augenmerk auf eine Gewährleistung einer manipulationssicheren, nachvollziehbaren und überprüfbaren Abrechnung der übergebenen elektrischen Energie gelegt. Eine Basis hierfür bilden geeichte Messgeräte zur Messung der übergebenen elektrischen Energie an das Elektrofahrzeug oder, im Allgemeinen, an eine Energiesenke.
Die Anforderungen an solche Messgeräte sind stets auch durch eichrechtliche Vorgaben geprägt.
Derzeit ist eine Entwicklung hin zu neuartigen Messgeräten zu beobachten, welche neben ihrer ureigenen Aufgabe - Messung der elektrischen Energie - erweiterte Funktionen zur Erstellung eines Messdatensatzes aufweisen. In einem solchen Messdatensatz ist beispielsweise eine Zuordnung eines Identifikationsdatums zu der gemessenen elektrischen Energie vorgesehen. Im Folgenden wird auf ein derartiges neues Messgerät daher auch mit dem Begriff Messeinheit Bezug genommen. Die Entwicklung moderner Messeinheiten ist durch die Anforderung geprägt, Messwerte mit einem Identifikationsdatum der von der Energiesenke entnommenen elektrischen Energie zu versehen.
An öffentlichen Ladestationen, welche einem Benutzer zum Laden seines Elektrofahrzeugs - der Energiesenke - zur Verfügung stehen, ist zur Abrechnung der entnommenen elektrischen Leistung vornehmlich der jeweilige Benutzer zu identifizieren. Diese Anforderung ist weitergehender als Anforderungen an haushaltsübliche Energiezähler bzw. »Stromzähler«, bei denen lediglich die Energiesenke - üblicherweise ein gesamter Haushalt - zu identifizieren ist. Eine Identifikation der Energiesenke erfolgt bei haushaltsüblichen Energiezählern üblicherweise über eine Zählernummer. Eine weitergehende Detaillierung eines Benutzers ist bei haushaltsüblichen Energiezählern derzeit technisch nicht vorgesehen und abrechnungstechnisch auch nicht notwendig. An öffentlichen Ladestationen allerdings ist zur Abrechnung der entnommenen elektrischen Leistung der jeweilige Benutzer zu identifizieren.
An derzeitigen öffentlichen Ladestationen, welche einem Benutzer zum Laden seines Elektrofahrzeugs zur Verfügung stehen, erfolgt eine Identifikation des Benutzers und dessen Authentifizierung, beispielsweise mit Hilfe einer Karte. Die entnommene elektrische Leistung wird dann durch ein derzeitiges Messgerät lediglich gemessen, während eine zur Abrechnung erforderliche Zuordnung von Messdaten zum Benutzer durch die Ladestation erfolgt. Das Ergebnis dieser Zuordnung ist dann ein Gesamtmessdatensatz, bei dem die Messdaten zur entnommenen elektrischen Leistung detailliert aufgestellt und dann einem authentifizierten Benutzer zugordnet werden. Aus dem Stand der Technik sind zwar auch Messgeräte bekannt, die selbsttätig einen Gesamtmessdatensatz bilden, allerdings erfolgt auch hier die Zuordnung durch die Ladestation, indem diese die Daten des Benutzers vorab, d.h. bei Beginn oder spätestens unmittelbar vor Ende der Messung, zu Verfügung stellt.
Mit anderen Worten erfordern derzeitige öffentliche Ladestationen eine zentrale Steuerung, in der eine Identifikation des Benutzers, eine Authentifizierung des Benutzers und eine Erstellung eines Abrechnungsdatensatzes implementiert sind. Mit einer prognostizierbar steigenden Anzahl öffentlicher Ladestationen erscheint es wünschenswert, einen Teil dieser Implementierungen von der zentralen Steuerung der Ladestation auf eine abgesetzte Instanz bzw. Remote-Instanz oder auf verteilte Komponenten innerhalb oder außerhalb der Ladestation oder der Ladeinfrastruktur zu verlagern und somit den technischen Aufwand für die Entwicklung und den Betrieb der zentralen Steuerung derzeitiger Ladeinfrastrukturen zu verringern.
Künftige Ladeinfrastrukturen mit mehreren Ladepunkten umfassen darüber hinaus sogar mehr als eine Messeinheit pro Ladepunkt, da zur Messung der aus mehreren Umrichterzweigen abgegebenen elektrischen Energie künftig eine Messeinheit pro Umrichterzweig bzw. Umrichterstufe vorgesehen wird. Da die durch die Messeinheiten erfassten Messdatensätze abrechnungsrelevant sind, muss sichergestellt werden, dass eine eindeutige Zuordnung zu einem Benutzer möglich ist.
Diese Anforderung erweist sich jedoch aus mehreren Gründen als technisch schwierig. Zum einen ist es der Fall, dass die Benutzer an den Ladepunkten regelmäßig wechseln. Daher muss eine eindeutige Zuordnung zwischen einem Ladevorgang und einem Benutzer gewährleistet sein. Zum anderen muss diese Zuordnung auch dann eindeutig gewährleistet sein, wenn mehrere Messeinheiten zu einem aus mehrere Umrichterzweigen gespeisten Ladevorgang zuzuordnen sind. Insbesondere muss gewährleistet sein, dass die Zuordnung zurückgenommen wird, wenn eingespeiste Energie eines Umrichterzweiges von einem Ladevorgang eines ersten Benutzers auf einen Ladevorgang eines zweiten Benutzers umgeschaltet wird.
Eine Zuordnung eines authentifizierten Benutzers zu mehreren Messdatensätzen aus einzelnen Umrichterzweigen trifft allerdings auf sicherheitstechnische Vorbehalte. In künftigen Ladeinfrastrukturen sind vielmehr technische und/oder organisatorische Maßnahmen zu ergreifen, um eine solche Mehrfachzuordnung eines authentifizierten Benutzers gerade zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten bereitzustellen, welche eine Erstellung eines einem Benutzer zuordenbaren Gesamtmessdatensatzes aus mehreren an einem Ladevorgang erzeugten Messdatensätzen gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch eine modular aufgebaute Messeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Die erfindungsgemäße Verwaltungseinheit zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten umfasst:

- ein Authentifikationsmodul zur Authentifizierung eines Benutzers anhand mindestens eines dem Benutzer zugordneten Authentifikationsdatums;
- ein Bedarfsempfangsmodul zum Empfang einer von einer der Mehrzahl der am Ladevorgang beteiligten Messeinheiten gesendeten und diese durch eine Messeinheitskennung identifizierenden Bedarfsanforderungsnachricht;
- ein Vorgangskennungsmodul zur Erzeugung einer auf Basis des Authentifikationsdatums erstellten und für jede Bedarfsanforderungsnachricht unterscheidbaren Vorgangskennung;
- eine Schnittstellenmodul zur Übertragung der Vorgangskennung an die durch die Messeinheitskennung bestimmte Messeinheit;
- das Schnittstellenmodul ferner eingerichtet zum Empfang mindestens eines Messdatensatzes, dieser enthaltend die Vorgangskennung und mindestens ein Messdatum; und;
- ein Zuordnungsmodul zur Erstellung eines dem Benutzer zuordenbaren Gesamtmessdatensatzes durch Zusammenführung mindestens eines für mindestens eine Vorgangskennung erhobenen Messdatensatzes.

Die erfindungsgemäße Verwaltungseinheit sieht vor, aus einem Authentifikationsdatum eines Benutzers mehrere unterscheidbaren Vorgangskennungen zu generieren. Eine jeweilige Vorgangskennung wird an eine jeweilige, an einem Ladevorgang beteiligte Messeinheit übergeben und von dieser fortan in einem Messdatensatz integriert. Ein derartiger Ladevorgang umfasst insbesondere auch unterschiedlichen Phasen eines Ladevorgangs, wobei in jeder Phase hinzutretende oder abtretende Stromzweige, beispielsweise Umrichterzweige, beteiligt sind, welche ihrerseits zum Ladevorgang hinzutretende oder abtretende Messeinheiten umfassen. Für eine zum Ladevorgang hinzutretende Messeinheit ist vorgesehen, dass diese eine Bedarfsanforderungsnachricht an die Verwaltungseinheit sendet, von der sie eine auf Basis des Authentifikationsdatums erstellte und für jede Bedarfsanforderungsnachricht unterscheidbaren Vorgangskennung in Antwort erhält. Ein Senden der Bedarfsanforderungsnachricht an die Verwaltungseinheit wird entweder von der Messeinheit selbst ausgelöst oder von der Verwaltungseinheit angefordert. Der erstgenannte Fall entspricht einem »Pushing«, bei der die Messeinheit als Datenlieferant einen Bedarf in Form von Ereignissen oder Datenänderungen beurteilt und gegebenenfalls eine Bedarfsanforderungsnachricht an die Verwaltungseinheit sendet. Der zweitgenannte Fall entspricht einem »Polling«, bei der die Verwaltungseinheit den Bedarf mit zyklischen oder auch ereignisgesteuerten Abfragen - etwa in Form eines hier nicht näher diskutierten Protokolls zur Abfrage der verwalteten Messeinheiten - überwacht und ein Senden einer Bedarfsanforderungsnachricht seitens einer oder mehrerer Messeinheiten anfordert.
Die Vorsehung unterscheidbarer Vorgangskennungen auf Basis des Authentifikationsdatums gewährleistet in vorteilhafter Weise eine eindeutige Zuordnung zwischen einem Ladevorgang und einem Benutzer. Darüber hinaus gewährleistet die Vorsehung unterscheidbarer Vorgangskennungen eine eindeutige Zuordnung mehrerer von unterschiedlichen Messeinheiten generierter Messdatensätze zu einem Ladevorgang des Benutzers, auch wenn diese aufgrund einer in variablen Schaltstufen der Stromzweige gesteuerten Ladeleistung während des Ladevorgangs wechseln, hinzutreten oder abtreten.
Durch die erfindungsgemäße eindeutige wechselweise Zuordnung des Authentifikationsdatums eines authentifizierten Benutzers zu mehreren unterscheidbaren Vorgangskennungen wird eine Mehrfachzuordnung des Authentifikationsdatums in vorteilhafter Weise vermieden und ist daher auch in künftigen Implementierungen keinen sicherheitstechnischen Vorbehalten unterworfen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Ladeinfrastruktur in kommunikativer Verbindung mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verwaltungseinheit.
Eine Ladeinfrastruktur CHP dient zum Laden von Elektrofahrzeugen EV beziehungsweise zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Hierzu umfasst die Ladeinfrastruktur CHP zwei ladepunkte, an denen die Elektrofahrzeuge EV über ein entsprechendes Ladekabel CC angeschlossen werden können.
Die Ladeinfrastruktur CHP umfasst üblicherweise eine Mehrzahl - nicht dargestellter - Umrichterzweige. Mit jeweiligen Umrichterzweigen wird beispielsweis ein dreiphasiger Wechselstrom in Gleichstrom gewandelt. Mit diesem Gleichstrom können dann die elektrischen Energiespeicher der Elektrofahrzeuge EV an den jeweiligen Ladepunkten geladen werden.
Des Weiteren umfasst die Ladeinfrastruktur CHP eine Mehrzahl von Messeinheiten M1,M2,M3,M4, welche beispielweise eine in den einzelnen Umrichterzweigen abgegebene oder auch eine am Ladekabel abgegebene elektrische Energie messen. Weiterhinkann durch jeweilige Messeinheiten M1,M2,M3,M4 eine elektrische Energie bestimmt werden, die z.B. einem jeweiligen Umrichterzweig aus einem Stromversorgungsnetz zugeführt wird. Weitere Messeinheiten M1,M2,M3,M4 können zur Messung einer elektrischen Energie vorgesehen sein, die dem Ladekabel CC zugeführt oder diesem entnommen wird. Im ersten Fall kann die Messeinheit M1,M2,M3,M4 auf Seiten der Ladeinfrastruktur CHP lokalisiert, im zweiten Fall fahrzeugnah, beispielsweise am Stecker oder Ende des Ladekabels CC lokalisiert sein.
Im Übrigens sind die Messeinheiten M1,M2,M3,M4 nicht auf eine Messung der elektrischen Energie eingeschränkt, je nach Implementierung können auch Messeinheiten M1,M2,M3,M4 zur Messung einer elektrischen Spannung, eines elektrischen Stroms, einer elektrischen Leistung, einer elektrischen Blindleistung, eines elektrischen Widerstands, oder auch einer Temperatur eingesetzt werden. Weiterhin können durch Messeinheiten M1,M2,M3,M4 auch zur Bestimmung einer Zeit oder zur Messung einer Zeitspanne eingesetzt werden.
Die Messeinheiten M1,M2,M3,M4 umfassen vorzugsweise ein - nicht dargestelltes - Messmodul zur Messung mindestens einer Messgröße und zur Bestimmung mindestens eines Messdatums aus der Messgröße sowie ein - nicht dargestelltes - Schnittstellenmodul. Das Schnittstellenmodul in einer Messeinheit M1,M2,M3,M4 wirkt mit einer Schnittstelle MIF der Ladeinfrastruktur CHP zum Austausch von Nachrichten MSG bidirektional zusammen. Über die Schnittstelle MIF der Ladeinfrastruktur CHP werden die Nachrichten MSG mit einem Schnittstellenmodul IFC der Verwaltungseinheit AMU kryptographisch gesichert ausgetauscht. Diese Schnittstelle MIF ist bezüglich Ihrer räumlichen Ausdehnung nicht eingeschränkt. Als Schnittstelle MIF kann beispielsweise ein lokales oder globales Datennetzwerk eingesetzt werden, welches eine Mehrzahl räumlich verteilter Ladeinfrastrukturen in bekannter paketorientierter Weise verbindet. Die Schnittstelle MIF kann im Unterscheid zu der in der Zeichnung dargestellten Anordnung auch mehrere Ladeinfrastruktureinheiten umfassen.
Eine Ausführungsform der Verwaltungseinheit AMU zur Verwaltung der Mehrzahl der an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten M1,M2,M3,M4 umfasst ein Authentifikationsmodul AUT zur Authentifizierung eines Benutzers USR anhand mindestens eines dem Benutzer zugordneten Authentifikationsdatums. Die Verwaltungseinheit AMU umfasst weiterhin ein Bedarfsempfangsmodul RQM zum Empfang einer von einer der Mehrzahl der am Ladevorgang beteiligten Messeinheiten M1,M2,M3,M4 gesendeten und diese durch eine Messeinheitskennung identifizierenden Bedarfsanforderungsnachricht sowie ein Vorgangskennungsmodul PID zur Erzeugung einer auf Basis des Authentifikationsdatums erstellten und für jede Bedarfsanforderungsnachricht unterscheidbaren Vorgangskennung.
Über das Schnittstellenmodul IFC der Verwaltungseinheit AMU wird beispielsweise eine Vorgangskennung an die durch die Messeinheitskennung bestimmte Messeinheit M1,M2,M3,M4 übertragen. Weiterhin ist das das Schnittstellenmodul IFC eingerichtet zum Empfang der Messdatensätze von den Messeinheiten M1,M2,M3,M4. Diese Messdatensätze enthalten die jeweilige Vorgangskennung und mindestens ein Messdatum und sind vorzugweise kryptographisch gesichert.
Die Verwaltungseinheit AMU umfasst weiterhin ein Zuordnungsmodul ASS zur Erstellung eines dem Benutzer zuordenbaren Gesamtmessdatensatzes durch Zusammenführung mindestens eines für mindestens eine Vorgangskennung erhobenen Messdatensatzes.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegen die oben genannten Module IFC,RQM,PID,ASS,AUT der Verwaltungseinheit AMU als separate Hardwaremodule vor, welche innerhalb der Verwaltungseinheit AMU mit einer Zentralsteuerung CTR kommunizieren. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung liegen einige oder alle der oben genannten Module IFC,RQM,PID,ASS,AUT zumindest teilweise als Softwaremodule vor, deren Programmcode in einer Zentralsteuerung CTR der Verwaltungseinheit AMU geladen und zur Ausführung gebracht werden. Die oben genannten Module IFC,RQM,PID,ASS,AUT können als eigenständige Prozesse auf einem zentralen Server oder als verteilte Web Services in einer verteilten Umgebung bzw. Cloud zum Ablauf gebracht werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren in der hier dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Der erfindungsgemäße erste Schritt sieht eine Authentifizierung eines Benutzers USR anhand mindestens eines dem Benutzer USR zugordneten Authentifikationsdatums vor. Hierbei sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. Ein Authentifikationsdatum wird beispielsweise aus einer Verwendung einer Wertkarte in Verbindung mit einer Eingabe einer persönlichen Identifikationsnummer, abkürzend PIN, oder aus einem mobilen Endgerät des Benutzers USR in Verbindung mit einer auf dem mobilen Endgerät zum Ablauf gebrachten Applikation bestimmt. Nach Bestätigung der Identität durch die Authentifikation - welche optional mit zusätzlichen Authentifizierungsmerkmalen wie Geheimzahleneingabe, Registrierung körperlicher Merkmal wie Gesichtserkennung usw. einhergeht - erfolgt optional zur Authentifikation eine Autorisierung des Benutzers USR, also eine Ermittlung, ob der identifizierte Benutzer USR zu einer Nutzung berechtigt ist, gefolgt von einer Auswahl und Ladefreigabe der durch den Benutzer USR gewünschten Ladepunkt. Die Autorisierung wird vorzugsweise unter Einbeziehung eines fernabgefragten - nicht dargestellten - Benutzerkontos mit Prüfung der Berechtigung bzw. Credentials des Benutzers USR vollzogen.
Vor Beginn oder während des Ladevorgangs ist am Bedarfsempfangsmodul RQM ein Empfang einer oder mehrerer der am Ladevorgang beteiligten Messeinheiten M1,M2,M3,M4 gesendeten Bedarfsanforderungsnachricht vorgesehen. Die am Ladevorgang beteiligten Messeinheit M1,M2,M3,M4 senden beispielsweise eine Bedarfsanforderungsnachricht an die Verwaltungseinheit AMU, wenn ein Ereignis eintritt, bei dem die Messeinheit M1,M2,M3,M4 an einem Ladevorgang beteiligt ist. Solche Bedarfsanforderungsnachrichten werden als paketorientierte Nachrichten MSG zwischen der Schnittstelle MIF der Ladeinfrastruktur CHP und dem Schnittstellenmodul IFC der Verwaltungseinheit AMU ausgetauscht. In der Bedarfsanforderungsnachricht identifiziert sich die Messeinheit M1,M2,M3,M4 durch eine individuelle Messeinheitskennung. Eine der Bedarfsanforderungsnachricht gleichartige Nachricht wird auch dann gesendet, wenn ein Ereignis eintritt, bei dem die Beteiligung der Messeinheit M1,M2,M3,M4 an einem Ladevorgang gestoppt oder beendet wird.
Bei Empfang einer Bedarfsanforderungsnachricht erfolgt seitens der Verwaltungseinheit AMU daraufhin eine Erzeugung einer unterscheidbare Vorgangskennung durch das Vorgangskennungsmodul PID. Diese Vorgangskennung entspricht in gewisser Ähnlichkeit zum Authentifikationsdatum des Benutzers USR auch einem Authentifikationsdatum bzw. Identifikationsdatum, jedoch mit dem Unterschied, dass zu einer Benutzeridentität nunmehr mehrere unterschiedliche - also auch unterscheidbare - Vorgangskennungen angelegt werden, welche aufgrund der Tatsache, dass die Erzeugung der Vorgangskennung auf Basis des Authentifikationsdatums erfolgte, jederzeit wieder dem Benutzer USR zuzuordnen ist. Durch die unterschiedliche Natur der Vorgangskennungen wird allerdings eine Mehrfachzuordnung eines Authentifikationsdatums in vorteilhafter Weise vermieden.
Eine am Ladevorgang beteiligte Messeinheit M1,M2,M3,M4 empfängt in Beantwortung der vorgenannten Bedarfsanforderungsnachricht eine von der Verwaltungseinheit AMU gesendete Vorgangskennung, welche ebenfalls in einer Nachricht MSG enthalten sein kann. Diese die Vorgangskennung enthaltende Nachricht MSG wird von der Verwaltungseinheit AMU an die durch die Messeinheitskennung der zuvor erhaltenen Bedarfsanforderungsnachricht bestimmten Messeinheit M1,M2,M3,M4 gerichtet.
Eine am Ladevorgang beteiligte Messeinheit M1,M2,M3,M4 sendet nunmehr - in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder ereignisbasiert - einen Messdatensatz an die Verwaltungseinheit AMU mit Bezug zu dieser Vorgangskennung. Der Messdatensatz enthält neben dieser Vorgangskennung mindestens ein Messdatum.
Nach Beendigung des Ladevorgangs erfolgt schließlich im Zuordnungsmodul ASS eine Erstellung eines dem Benutzer USR zuordenbaren Gesamtmessdatensatzes ACD durch Zusammenführung aller für die Vorgangskennung erhobenen Messdatensätze. Der Gesamtmessdatensatzes ACD wird zur Verrechnung der elektrischen Energie an ein Abrechnungszentrum ACC gesendet. Ein Versenden des Gesamtmessdatensatzes ACD erfolgt entweder - wie in der Zeichnung angedeutet - über eine eigene externe Schnittstelle des Zuordnungsmodul ASS, oder über das die Schnittstellenmodul IFC. In beiden Fällen erfolgt das Senden des Gesamtmessdatensatzes ACD sowie ein weiterer Datenaustausch mit dem Abrechnungszentrum ACC über einen kryptographisch gesicherten Nachrichtenaustausch. Der Gesamtmessdatensatzes ACD wird vorzugsweise mit einem Zeitstempel versehen und sodann digital signiert. Zur Signatur wird z.B. mittels des Zuordnungsmodul ASS mithilfe eines entsprechenden Signaturschlüssels zu dem Gesamtmessdatensatz ACD ein Wert berechnet, der auch als Signatur oder digitale Signatur bezeichnet werden kann. Durch die Signatur wird es ermöglicht, mithilfe eines öffentlichen Verifikationsschlüssels die Urheberschaft und Integrität des Gesamtmessdatensatz ACD zu prüfen.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die Verwaltungseinheit einen Zeitserver, durch den die verwalteten Messeinheiten M1,M2,M3,M4 eine aktuelle Zeit abrufen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erzeugung der Vorgangskennung bereits im Zuge der Authentifizierung des Benutzers USR gestartet wird. Eine solche Maßnahme ist beispielsweise dann vorteilig, wenn der Benutzer zur Einfahrt in einen Parkbereich seine Authentifizierung - beispielsweise durch Erfassen einer Berechtigungskarte oder Kreditkarte - initiiert. Die Vorgangskennung kann dann sowohl für eine Abrechnung seiner Parkzeit verwendet werden als auch für einen - nach Einfahrt in den Parkbereich gestarteten - Ladevorgang wiederverwendet werden. Zur Erfassung der Parkzeit ist es vorteilhaft, dass im Zuge der Authentifizierung ein Zeitgeber bzw. Timer für die erzeugte Vorgangskennung gestartet wird. Der z.B. beim Ausfahren abgelesene Wert des Zeitgebers repräsentiert dann die Parkzeit, welche neben der für den Ladevorgang verbrauchten elektrischen Energie in Rechnung gestellt werden kann.
Ein entsprechendes Anwendungsbeispiel dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden beschrieben. Ein Benutzer USR fährt mit seinem Elektrofahrzeug EV in ein Parkhaus. Zum Öffnen der Schranke muss er sich authentifizieren. Die Authentifikationsinformationen werden an die Verwaltungseinheit AMU übermittelt. In der Verwaltungseinheit AMU wird daraufhin ein Zeitdauermessung gestartet. Der Benutzer USR fährt zu einem freien Ladepunkt und verbindet sein Fahrzeug EV mit einem Ladepunkt. Eine dem Ladepunkt zugeordnete Steuerung ermittelt anhand der vom Fahrzeug EV angeforderten Leistung bzw. des angeforderten Stroms, dass drei Umrichterstufen benötigt würden, um die angeforderte Leistung bzw. den angeforderten Strom bereit zu stellen, derzeit aber nur zwei Umrichterstufen zu Verfügung stehen. Die Verwaltungseinheit AMU wird mit entsprechenden Bedarfsanforderungsnachrichten informiert und erzeugt zwei Vorgangskennungen, welche an die den beiden Leistungsstufen zugeordneten Messeinheiten übermittelt werden. Der Ladevorgang wird daraufhin gestartet. Die Verwaltungseinheit AMU startet aufgrund des Ladevorgangs eine weitere Zeitdauermessung oder bildet einen Zwischenwert zur bereits laufenden und fortgeführten ersten Zeitdauermessung.
Während des Ladevorgangs werde nun eine weitere dritte Umrichterstufe frei. Die abgegebene Leistung bzw. der abgegebene Strom wird unter Verwendung der dritten Umrichterstufe erhöht. Hierzu übermittelt die Verwaltungseinheit AMU eine weitere Vorgangskennung an eine dem dritten Strang der dritten Umrichterstufe zugeordnete Messeinheit, beendet die zweite Zeitdauermessung und startet eine weitere, dritte Zeitdauermessung.
Im weiteren Verlauf benötige das Elektrofahrzeug aufgrund eines erreichten hinreichenden Ladezustands nunmehr einen nur noch kleineren Ladestrom.
Hierauf wird der dritte Strang aus dem Ladevorgang wieder entfernt. Dementsprechend wird der Messvorgang zu der dem dritten Strang der dritten Umrichterstufe zugeordneten Messeinheit beendet. Die dem dritten Strang zugeordneten Messeinheit übermittelt einen Messdatensatz an die Verwaltungseinheit AMU und zeigt optional an, dass der Messvorgang beendet wird. Die Verwaltungseinheit AMU startet wiederum eine neue Zeitdauermessung. Entsprechendes erfolgt, wenn aufgrund eines vorrangigen Ladevorgangs eines anderen Benutzers ein Strang oder eine Leistungsstufe aus dem Ladevorgang des hier betrachteten Benutzers USR entzogen wird und dem anderen Benutzer zu dessen vorrangigen Ladevorgangs zugeführt wird.
Der Ladevorgang für den hier weiter betrachteten Nutzer USR wird mit geringerer Ladeleistung fortgeführt. Die Verwaltungseinheit AMU empfängt optional Messdatensätze von Messeinheiten, welche nicht mehr benötigt werden, versendet neue oder bestehende Vorgangskennungen an zusätzliche oder erneut beteiligte Messeinheiten und startet bei jedem Ereignis eine neue Zeitdauermessung, bis der Benutzer USR schließlich das Parkhaus verlässt.
Alle Messdatensätze werden durch das Zuordnungsmodul ASS in einen Gesamtmessdatensatz vereinigt, mit einem Zeitstempel versehen, signiert und für eine Tarifierung bereitgestellt.

Claims

Verwaltungseinheit zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten (M1,M2,M3,M4), umfassend: - ein Authentifikationsmodul (AUT) zur Authentifizierung eines Benutzers (USR) anhand mindestens eines dem Benutzer (USR) zugordneten Authentifikationsdatums; - ein Bedarfsempfangsmodul (RQM) zum Empfang einer von einer der Mehrzahl der am Ladevorgang beteiligten Messeinheiten (M1,M2,M3,M4) gesendeten und diese durch eine Messeinheitskennung identifizierenden Bedarfsanforderungsnachricht; - ein Vorgangskennungsmodul (PID) zur Erzeugung einer auf Basis des Authentifikationsdatums erstellten und für jede Bedarfsanforderungsnachricht unterscheidbaren Vorgangskennung; - eine Schnittstellenmodul (IFC) zur Übertragung der Vorgangskennung an die durch die Messeinheitskennung bestimmte Messeinheit (M1,M2,M3,M4); - das Schnittstellenmodul (IFC) ferner eingerichtet zum Empfang mindestens eines Messdatensatzes, dieser enthaltend die Vorgangskennung und mindestens ein Messdatum; und; - ein Zuordnungsmodul (ASS) zur Erstellung eines dem Benutzer (USR) zuordenbaren Gesamtmessdatensatzes (ACD) durch Zusammenführung mindestens eines für mindestens eine Vorgangskennung erhobenen Messdatensatzes.
Verwaltungseinheit gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messdatensatz - ein Identifikationsdatum der Messeinheit (M1,M2,M3,M4); und/oder; - eine dem Messdatum zugeordnete Zeitinformation enthalt.
Verwaltungseinheit gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellenmodul (IFC) und/oder Zuordnungsmodul (ASS) für einen kryptographisch gesicherten Austausch von Nachrichten (MSG) bzw. des Gesamtmessdatensatzes (ACD) eingerichtet sind.
Verwaltungseinheit gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellenmodul (IFC) und/oder Zuordnungsmodul (ASS) für eine Prüfung einer Signatur oder für eine Vergabe einer Signatur in Nutzdaten der Nachrichten (MSG) bzw. des Gesamtmessdatensatzes (ACD) eingerichtet sind.
Verfahren zur Verwaltung einer Mehrzahl von an einem Ladevorgang beteiligten Messeinheiten (M1,M2,M3,M4), umfassend die Schritte: - Authentifizierung eines Benutzers (USR) anhand mindestens eines dem Benutzer (USR) zugordneten Authentifikationsdatums durch eine Verwaltungseinheit (AMU); - Empfang einer von einer der Mehrzahl der am Ladevorgang beteiligten Messeinheiten (M1,M2,M3,M4) gesendeten Bedarfsanforderungsnachricht an der Verwaltungseinheit (AMU), die Bedarfsanforderungsnachricht enthaltend eine die sendende Messeinheit (M1,M2,M3,M4) identifizierende Messeinheitskennung; - Erzeugung einer auf Basis des Authentifikationsdatums erstellten und für jede Bedarfsanforderungsnachricht unterscheidbaren Vorgangskennung durch die Verwaltungseinheit (AMU) ; - Übertragung der Vorgangskennung an die durch die Messeinheitskennung bestimmte Messeinheit (M1,M2,M3,M4); - Empfang mindestens eines Messdatensatzes, dieser enthaltend die Vorgangskennung und mindestens ein Messdatum; und; - Erstellung eines dem Benutzer (USR) zuordenbaren Gesamtmessdatensatzes durch Zusammenführung mindestens eines für mindestens eine Vorgangskennung erhobenen Messdatensatzes.
Verfahren gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Authentifizierung des Benutzers (USR) die Erzeugung der Vorgangskennung erfolgt.
Verfahren gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Authentifizierung ein Zeitgeber für die erzeugte Vorgangskennung gestartet wird.