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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug mit einem Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul, welches eine Kommunikation über mehrere Weitverkehrsnetze ermöglicht, eine Zentraleinheit zur Kommunikation mit der Ladestation und ein Ladestationssystem.
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HINTERGRUND
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Ladestationen für Elektrofahrzeuge nach dem Stand der Technik umfassen ein Mobilfunkmodul, mit dem die Ladestation über eine Mobilfunknetz mit einer Zentraleinheit kommunizieren kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2015 113 799 A1 beschreibt eine Ladestation für Elektrofahrzeuge mit einer Schnittstelleneinrichtung zur Aufnahme eines Subscriber Identity Module (SIM) für eine Autorisierung in einem Mobilfunknetz, über welches die Ladestation mit einer Zentrale kommuniziert. Die Kommunikation zwischen Ladestation und Zentrale über das Mobilfunknetz wird für einen Start eines Ladevorgangs und eine Kreditkarten- oder EC-Karten-Abrechnung genutzt.
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Die Druckschrift
EP 3 564 064 A1 beschreibt ein Ladestationssystem zur Bereitstellung elektrischer Energie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug eines Nutzers in einem intelligenten Stromnetz, das eine Mehrzahl von Energieanschlüssen aufweist, wobei jeder Energieanschluss einem unterschiedlichen Energieanbieter zugeordnet ist. Das Ladestationssystem umfasst eine Ladestation mit einem eingebauten Teilnehmer-Identitätsmodul (eSIM).
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ladestationen ist jedoch, dass immer nur über ein Mobilfunknetz eine Kommunikation zwischen Ladestation und Zentrale möglich ist. Ist beispielsweise das Mobilfunknetz ausgefallen oder ermöglicht das Mobilfunknetz nur eine geringe Datenübertragung, so kann kein Ladevorgang und keine Abrechnung stattfinden.
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KURZER ABRISS
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Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug, eine Zentraleinheit und ein Ladestationssystem bereitzustellen, welche auch bei Ausfall eines Weitverkehrsnetzes eine Nutzung der Ladestation ermöglichen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Ladestation für ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, die einen Ladeanschluss, der dazu eingerichtet ist, ein Elektrofahrzeug mit elektrischer Energie zu versorgen und ein erstes Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul mit einem eingebauten Teilnehmer-Identitätsmodul, eSIM, das dazu eingerichtet ist, drahtlose Kommunikation über Weitverkehrsnetze bereitzustellen, umfasst, wobei das eSIM eine Vielzahl von eSIM-Profilen unterschiedlicher Netzbetreiber speichert.
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Bei der Ladestation kann es sich um jede Art von Lademittel handeln, welches ein Laden eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie ermöglicht. Insbesondere kann sich bei der Ladestation um eine kapazitive Ladestation, eine induktive Ladestation oder einen sogenannten „Smart Pole“ handeln. Über den Ladeanschluss, beispielsweise einen Anschluss für ein Ladekabel, kann das Elektrofahrzeug mit der Ladestation zum Laden des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie verbunden werden.
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Bei dem ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul kann es sich um jede Art von Kommunikationsmodul handeln, welches mit Hilfe einer Kommunikationsschnittstelle eine Kommunikation in einem Weitverkehrsnetz bereitstellt. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul um ein 2.5G, 3G, 4G oder 5G Mobilfunkmodul.
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Bei der eSIM handelt es sich um einen fest verbauten Chip, in dem zumindest ein eSIM-Profil für zumindest einen Netzbetreiber gespeichert ist. Insbesondere ist es möglich, dass mehr als zwei eSIM-Profile in dem eSIM gespeichert sind. Die eSIM-Profile wurden von jeweiligen Netzbetreibern auf die eSIM heruntergeladen. Beispielsweise sind in der eSIM ein eSIM-Profil für den Netzbetreiber „Telekom““ und ein eSIM-Profil für den Netzbetreiber „Vodafone“ gespeichert. Das Herunterladen der eSIM-Profile auf die eSIM kann gemäß den eSIM Spezifikationen der Global System for Mobile Communications Association (GSMA) erfolgen.
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Ist eines der beiden Weitverkehrsnetze gestört oder ermöglicht eines der beiden Weitverkehrsnetze nur einen geringen Datendurchsatz, so kann das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul das andere der beiden Weitverkehrsnetze zu Kommunikation nutzen, wodurch Ausfallzeiten von Ladestationen reduziert werden können.
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Die Ladestation kann ferner eine Signalbestimmungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Qualität und/oder eine Stärke von Kommunikationssignalen, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul basierend auf der Vielzahl von eSIM-Profilen kommuniziert, zu bestimmen, und eine Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, basierend auf der bestimmten Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale eines der gespeicherten eSIM-Profile zu aktivieren, umfassen. Optional kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, alle weiteren gespeicherten eSIM-Profile zu deaktivieren.
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Die Signalqualität gibt an, wie verrauscht ein Frequenzband ist, d. h., wie viel Interferenz bei Sende- und Empfangsvorgängen zwischen dem ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul und einer Basisstation vorhanden ist. Beispielsweise kann die Signalqualität eines Nutzsignals, das von einem Rauschsignal überlagert wird, mit Hilfe eines Signal-Rausch-Verhältnisses, d. h. dem Verhältnis der mittleren Leistung des Nutzsignals zur mittleren Rauschleistung des Steuersignals, angegeben werden. Die Signalstärke wird in dBm gemessen und gibt an wie stark ein Kommunikationssignal ist. Je näher das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul an einer Basisstation (beispielsweise einer eNodeB) ist, desto stärkere Kommunikationssignale empfängt das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul. Je weiter das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul von der Basisstation entfernt ist, desto mehr sinkt der Signalpegel des Kommunikationssignals. Als weitere Signalindikatoren können der Received Signal Strength Indicator (RSSI), der ein Indikator für die Empfangsfeldstärke ist, und/oder ein der Kommunikation zugrunde liegender Mobilfunkstandard (beispielsweise 2.5G, 3G, 4G oder 5G) genutzt werden. Ferner kann eine zur Verfügung stehende Nutzdatenrate (beispielsweise in MB/s) und/oder eine Latenzzeit (beispielsweise ein Ping-Wert) für eine Datenübertragung berücksichtigt werden.
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Zur Bestimmung der Qualität und/oder Stärke von Kommunikationssignalen kann die Signalbestimmungseinheit kurzfristig jedes der gespeicherten eSIM-Profile einzeln aktivieren und jeweilige Testnachrichten zum Bestimmen der Qualität und/oder Stärke der jeweiligen Kommunikationssignale versenden.
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Bei der Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung kann es sich um eine Steuerung handeln, die in Abhängigkeit von den Daten der Signalbestimmungseinheit eines der gespeicherten eSIM-Profile aktiviert. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei Aktivierung, d. h. einer Auswahl, eines eSIM-Profils automatisch alle weiteren gespeicherten eSIM-Profile deaktiviert werden. Das Aktivieren bzw. Deaktivieren von eSIM-Profilen kann gemäß den eSIM Spezifikationen der GSMA erfolgen. Dadurch ist es möglich, dass das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul immer das momentan qualitativ hochwertigste Weitverkehrsnetz zur Kommunikation nutzt.
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Ferner ist es möglich, dass die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung ein gespeichertes eSIM-Profil in dem eSIM löscht, und/oder eine neues eSIM-Profile herunterlädt und in dem eSIM speichert. Ein neues eSIM-Profil kann von einem Netzbetreiber in das eSIM heruntergeladen werden. Dazu kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, einen Befehl zum Löschen eines eSIM-Profils in dem eSIM und/oder Herunterladen eines eSIM-Profils von einem Netzbetreiber in das eSIM von einer Zentraleinheit zu empfangen. Das Löschen bzw. Herunterladen von eSIM-Profilen kann gemäß den eSIM Spezifikationen der GSMA erfolgen.
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Die Signalbestimmungseinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, die Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale nach einem Start der Ladestation und/oder in regelmäßigen Zeitintervallen zu bestimmen. Beispielsweise kann die Bestimmung der Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale nach jedem Neustart der Ladestation, jeden Morgen und/oder jede Stunde erfolgen. Dadurch wird gewährleistet, dass das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul immer das momentan qualitativ hochwertigste Weitverkehrsnetz zur Kommunikation nutzt.
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Um sicherzustellen, dass jeder gewünschte Elektrofahrzeug-Ladevorgang auch tatsächlich durchgeführt werden kann, kann die Ladestation ferner eine Autorisierungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, einen Ladevorgang des Elektrofahrzeugs zu autorisieren, wobei die Signalbestimmungseinheit dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf eine Autorisierungsanfrage eines Ladevorgangs die Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale zu bestimmen, und die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, basierend auf der in Reaktion auf die Autorisierungsanfrage bestimmten Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale eines der gespeicherten eSIM-Profile zu aktivieren. Optional kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, alle weiteren gespeicherten eSIM-Profile zu deaktivieren.
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Die Autorisierung durch die Autorisierungsvorrichtung kann beispielsweise eine Platzierung einer RFID- (Radio-Frequency Identification) Ladekarte durch einen Fahrzeughalter an einem RFID-Lesegerät der Ladestation, eine Initiierung eines Ladevorgangs mithilfe einer App in dem Mobilfunkgerät eines Fahrzeughalters oder in dem Elektrofahrzeug, oder einen Austausch eines digitalen Zertifikates zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation umfassen. Entsprechend dem Autorisierungsvorgang ist die Autorisierungsvorrichtung ausgebildet. Somit wird vor jedem Ladevorgang das momentan qualitativ hochwertigste Weitverkehrsnetz bestimmt und von dem ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul zur Kommunikation verwendet.
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Für Ladestationen ist es wichtig, insbesondere aus Gründen der Nutzer- und Kommunikationssicherheit, dass dessen Firmware immer auf dem neuesten Stand ist. Um dies zu gewährleisten, kann die Ladestation eine Aktualisierungsvorrichtung umfassen, die zum Bestimmen eingerichtet ist, ob eine Firmware-Aktualisierung für die Ladestation zum Herunterladen bereitsteht, wobei die Signalbestimmungseinheit dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf eine Bestimmung einer zum Herunterladen bereitstehenden Firmware-Aktualisierung die Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale zu bestimmen, und die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, basierend auf der in Reaktion auf die bereitstehende Firmware-Aktualisierung bestimmten Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale eines der gespeicherten eSIM-Profile zu aktivieren. Optional kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, alle weiteren gespeicherten eSIM-Profile zu deaktivieren. So kann von den zur Verfügung stehenden Weitverkehrsnetzen das Weitverkehrsnetz mit dem höchsten Datendurchsatz ausgewählt werden. Da vor dem Herunterladen einer aktualisierten Firmware in die Ladestation das momentan qualitativ hochwertigste Weitverkehrsnetz bestimmt wird, kann sichergestellt werden, dass Firmware-Aktualisierungen vollständig und schnellstmöglich in die Ladestation geladen und dort installiert werden.
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Für Betreiber von Ladestationen ist es wichtig, dass nach dem Ladevorgang die Kosten des Ladens umgehend und korrekt abgerechnet werden. Zu diesem Zweck kann die Ladestation eine Abrechnungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, nach Beendigung eines Ladvorgangs den Ladevorgang gegenüber einer Zentraleinheit abzurechnen, wobei die Signalbestimmungseinheit dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf die Beendigung des Ladevorgangs die Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale zu bestimmen und die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, basierend auf der in Reaktion auf die Beendigung des Ladevorgangs bestimmten Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale eines der gespeicherten eSIM-Profile zu aktivieren. Optional kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, alle weiteren gespeicherten eSIM-Profile zu deaktivieren.
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Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Offenbarung ist das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul dazu eingerichtet, die Qualität und/oder Stärke von Kommunikationssignalen, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul basierend auf der Vielzahl von eSIM-Profilen kommuniziert, an eine Zentraleinheit zu senden. Basierend auf den empfangenen Daten kann die Zentraleinheit eine Datenbank mit geographischen Daten anlegen, die angibt, an welchen Orten eine Aufstellung von Ladestationen hinsichtlich der Mobilfunkabdeckung Sinn macht. Die Zentraleinheit kann Daten der Datenbank an die Netzbetreiber weitergeben, um diesen einen Hinweis zu geben, wo ein Ausbau der Netzabdeckung von Nutzen ist.
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Das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul kann ferner dazu eingerichtet sein, einen Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen von einer Zentraleinheit zu empfangen, und die Ladestation kann ein Sicherheitsmodul umfassen, das dazu eingerichtet ist, den empfangenen Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen auf Authentizität zu prüfen und bei erfolgreicher Prüfung den Befehl an die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung weiterzuleiten. Eine erfolgreiche Prüfung eines empfangenen Befehls kann in diesem Zusammenhang beispielsweise dann vorliegen, wenn ein Dritter, welcher den empfangenen Befehl erstellt und/oder versendet hat, berechtigt ist, einen solchen Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen zu erstellen und/oder zu versenden.
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Bei dem Sicherheitsmodul kann es sich beispielsweise um ein Trusted Platform Modul (TPM) handeln, das die Ladestation um Sicherheitsfunktionen erweitert. So kann sichergestellt werden, dass nur eine autorisierte Zentraleinheit aus der Ferne eSIM-Profile aktivieren bzw. deaktivieren kann. Nach dem gleichen Prinzip kann sichergestellt werden, dass nur eine autorisierte Zentraleinheit aus der Ferne eSIM-Profile in dem eSIM löschen bzw. in das eSIM herunterladen kann.
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Wenn von der Signalbestimmungseinheit bestimmt wird, dass die Qualität und/oder Stärke von Kommunikationssignalen unter einen vorbestimmten Schwellenwert liegt oder fällt (beispielsweise weil ein Mobilfunknetz gerade überlastet ist), kann eine Kommunikationsverbindung auf Basis eines anderen gespeicherten eSIM-Profils aufgebaut werden. Der Schwellenwert kann insbesondere von in der Vergangenheit bestimmten und gespeicherten Qualitäten und/oder Stärken von Kommunikationssignalen bei verschiedenen eSIM-Profilen abhängig sein.
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Da in einem eSIM üblicherweise nur ein eSIM-Profil für eine Kommunikation über ein Weitverkehrsnetz aktiviert werden kann, kann gemäß einer Weiterbildung das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul eine Vielzahl von eSIMs umfassen, wodurch gleichzeitiges Senden und Empfangen über mehr als ein Weitverkehrsnetz ermöglicht wird. Dazu kann das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul eine entsprechende Vielzahl von Funkvorrichtungen mit Transceivern bzw. Antennen umfassen, oder ein Zeitmultiplexverfahren verwenden. Dadurch kann beispielsweise ein gleichzeitiges Abrechnen eines Ladevorgangs und Herunterladen einer Firmware-Aktualisierung ermöglicht werden.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner eine Zentraleinheit zur Kommunikation mit einer vorstehend beschriebenen Ladestation, wobei die Zentraleinheit ein zweites Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul umfasst, das dazu eingerichtet ist, eine Kommunikation über ein Weitverkehrsnetz mit der Ladestation bereitzustellen. Beispielsweise handelt es sich bei dem zweiten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul um ein Ethernet-Modul, welches der Zentraleinheit eine Kommunikation über das Internet und anschließend über ein Mobilfunknetz zu dem ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul der Ladestation ermöglicht.
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Die Zentraleinheit kann ferner eine Steuerungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, einen Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen mit Hilfe des zweiten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmoduls an die Ladestation zu senden. Dadurch kann die Zentraleinheit aus der Ferne ein passendendes eSIM-Profil in der Ladestation aktivieren, wodurch eine bestmögliche Kommunikationsverbindung zwischen Ladestation und Zentraleinheit ermöglicht wird.
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In der Zentraleinheit kann das zweite Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul ferner dazu eingerichtet sein, eine Qualität und/oder Stärke von Kommunikationssignalen, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul basierend auf der Vielzahl von eSIM-Profilen kommuniziert, zu empfangen, und die Steuerungsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der empfangenen Qualität und/oder Stärke von Kommunikationssignalen den Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen zu erzeugen. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Zentraleinheit das momentan qualitativ hochwertigste Weitverkehrsnetz zur Kommunikation zwischen Ladestation und Zentraleinheit auswählt.
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Die Steuerungsvorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, einen Befehl zum Löschen eines eSIM-Profils und/oder Herunterladen eines eSIM-Profils von einem Netzbetreiber an die Ladestation zu senden. Dies kann für die Einsatzbereitschaft der Ladestation und für eine Betriebskostenreduzierung von Nutzen sein, wenn beispielsweise neue Netzbetreiber und/oder neue Netzbetreiber-Vertragsoptionen auf den Markt kommen. Vorteilhaft dabei ist, dass sämtliche Änderungen von der Zentraleinheit initiiert werden können.
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Umfasst die Ladestation eine Vielzahl von eSIMs, so kann die Zentraleinheit dazu eingerichtet sein, auf die Vielzahl von eSIMs basierende Qualitäten und/oder Stärken von Kommunikationssignalen zu empfangen, für jedes eSIM ein gespeichertes eSIM-Profil zu aktivieren bzw. zu deaktivieren, und in jedem eSIM eSIM-Profile zu löschen und/oder eSIM-Profile von Netzbetreibern herunterzuladen.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Ladestationssystem mit einer vorstehend beschriebenen Ladestation und einer vorstehend beschriebenen Zentraleinheit.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation für ein Elektrofahrzeug in Kommunikationsverbindung mit einer Zentraleinheit;
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Ladestation;
- 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Zentraleinheit; und
- 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Ladestation.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation 10 für ein Elektrofahrzeug 30. Das Elektrofahrzeug 30 ist über ein Ladekabel 35 mit einem Ladeanschluss 12 in der Ladestation 10 verbunden.
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Die Ladestation 10 umfasst eine Antenne 13, mit deren Hilfe sie über ein erstes Mobilfunknetz 50 mit einer ersten Basisstation 55 und über ein zweites Mobilfunknetz 60 mit einer zweiten Basisstation 65 kommunizieren kann. Ferner zeigt die 1 eine Zentraleinheit 40, einen ersten Netzbetreiber 70 und einen zweiten Netzbetreiber 75. Bei dem ersten Netzbetreiber 70 und dem zweiten Netzbetreiber 75 kann es sich insbesondere um jeweilige eSIM-Server der Netzbetreiber handeln, die eSIM-Profile verwalten und zum Herunterladen bereitstellen. Über die Kommunikationsverbindung 57 kommuniziert die erste Basisstation 55 mit der Zentraleinheit 40 und über die Kommunikationsverbindung 72 kommuniziert die erste Basisstation 55 mit dem ersten Netzbetreiber 70. Entsprechend kommuniziert die zweite Basisstation 65 über die Kommunikationsverbindung 67 mit der Zentraleinheit 40 und über die Kommunikationsverbindung 71 mit dem zweiten Netzbetreiber 75. Bei den Kommunikationsverbindungen 57, 67, 71 und 72 handelt es sich um Kommunikationsverbindungen über das Internet.
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Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ladestation 10. Insbesondere kann sich dabei um die in der 1 gezeigte Ladestation 10 handeln. Die Ladestation 10 umfasst einen Ladeanschluss 12, eine Antenne 13, ein erstes Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14, eine Signalbestimmungseinheit 15, eine Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16, eine Autorisierungsvorrichtung 17, eine Aktualisierungsvorrichtung 18, eine Abrechnungsvorrichtung 19, und ein Sicherheitsmodul 21.
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Bei dem ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 handelt es sich um ein 5G-Kommunikationsmodul, welches neben den für ein Kommunikationsmodul bekannten Elementen, wie ein Transceiver (in 2 nicht gezeigt), eine eSIM 20 aufweist, in der ein erstes eSIM-Profil 20a und ein zweites eSIM-Profil 20b gespeichert sind. Mit Hilfe der Antenne 13 kann das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 über die 5G-Mobilfunknetze 50 und 60 kommunizieren.
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Die Signalbestimmungseinheit 15 ist dazu eingerichtet, die Qualität und Stärke von Kommunikationssignalen, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 über die Antenne 13 kommuniziert, zu bestimmen. Dazu schickt die Signalbestimmungseinheit 15 Testnachrichten an die in der 1 gezeigten Basisstation 55 und 65 bzw. einen mit diesen verbundenen Server (in 1 nicht gezeigt) und bestimmt beispielsweise den RSSI und den Signalpegel der empfangenen Kommunikationssignale. Diese Bestimmung durch die Signalbestimmungseinheit 15 wird für beide Mobilfunknetze 50 und 60 durchgeführt. Beispielsweise ermöglicht das eSIM-Profil 20a eine Kommunikation über das Mobilfunknetz 50 mit der ersten Basisstation 55 und das eSIM-Profil 20b eine Kommunikation über das Mobilfunknetz 60 mit der ersten Basisstation 65. Entsprechend kann das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 über eines der beiden Mobilfunknetze 50 oder 60 mit der Zentraleinheit 40 kommunizieren, d. h. bei Aktivierung des eSIM-Profils 20a über das Mobilfunknetz 50 und bei Aktivierung des eSIM-Profils 20b über das Mobilfunknetz 60.
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Kommuniziert das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 beispielsweise über das Mobilfunknetz 50 mit der Zentraleinheit 40 und es ergeben sich Kommunikationsaussetzer, was von der Signalbestimmungseinheit 15 durch Bestimmung eines niedrigen Kommunikationssignalpegels bestätigt wird, so kann die Signalbestimmungseinheit 15 bestimmen, ob das Mobilfunknetz 60 eine bessere Signalqualität bzw. Signalstärke als das Mobilfunknetz 50 aufweist. Ist dies der Fall, so kann in der eSIM 20 das eSIM-Profil 20a deaktiviert und das eSIM-Profil 20b aktiviert werden, wodurch das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 von einer Kommunikation über das Mobilfunknetz 50 zu einer Kommunikation über das Mobilfunknetz 60 wechselt.
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Zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der eSIM-Profile 20a und 20b in dem eSIM 20 ist in der Ladestation 10 die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 vorgesehen, die basierend auf der bestimmten Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale eines der gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b aktiviert und alle weiteren gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b zu deaktiviert, d. h. in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das eSIM-Profil 20b aktiviert und das eSIM-Profil 20a deaktiviert.
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Die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 ist ferner dazu eingerichtet, gespeicherte eSIM-Profile in dem eSIM 20 zu löschen und mit Hilfe des ersten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmoduls 14 neue eSIM-Profile von den in der 1 gezeigten Netzbetreibern 70 und 75 herunterzuladen und in einem freien Speicherplatz in dem eSIM 20 zu speichern.
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Sämtliche Aktionen der Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 können von der Zentraleinheit 40 gesteuert werden. So kann die Zentraleinheit 40 die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 anweisen, eines der in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b zu aktivieren und das andere der gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b zu deaktivieren. Ferner kann die Zentraleinheit 40 die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 anweisen, eines oder mehrere der gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b zu löschen. Die Zentraleinheit kann auch die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 dazu anweisen, ein neues eSIM-Profil von einem der Netzbetreiber 70, 75 in einen freien Speicherplatz in dem eSIM 20 herunterzuladen. Das neu heruntergeladene eSIM-Profil kann dann wiederum von der Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 aktiviert werden.
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Zur Steuerung der Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 berücksichtigt die Zentraleinheit 40 die von der Signalbestimmungseinheit 15 bestimmten Kommunikationssignal-Qualitäts- bzw. Kommunikationssignal-Stärke-Daten, welche ihr über das Mobilfunknetz 50 bzw. 60 von der Ladestation 10 gesendet werden.
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Um sicherzustellen, dass die Steuerungsbefehle an die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 auch tatsächlich von der Zentraleinheit 40 stammen, umfasst die Ladestation 10 das Sicherheitsmodul 21, welches empfangene Befehle zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen 20a, 20b und Befehle zum Löschen von gespeicherten eSIM-Profilen 20a, 20b bzw. Herunterladen neuer eSIM-Profile auf Authentizität prüft und nach erfolgreicher Prüfung den Befehl an die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 weiterleitet. Dazu kann das Sicherheitsmodul 21 als Trusted Platform Modul ausgebildet sein.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Zentraleinheit 40. Bei der Zentraleinheit 40 kann es sich insbesondere um die in der 1 gezeigte Zentraleinheit 40 handeln.
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Die Zentraleinheit 40 umfasst ein zweites Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 42, eine Steuerungsvorrichtung 44 und eine Mobilfunknetzqualitätsdatenbank 46. Mit Hilfe des zweiten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmoduls 42 kann die Zentraleinheit 40 über jeweilige Kommunikationsnetze 50, 57, 60 und 67 bzw. Basisstationen 55 und 65 mit der Ladestation 10 kommunizieren.
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Die Steuerungsvorrichtung 44 kann über das zweite Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 42 die in dem eSIM2 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b steuern. So kann die Steuerungsvorrichtung 44 einen Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen 20a, 20b mit Hilfe des zweiten Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmoduls 42 an die Ladestation 10 senden. Über das zweite Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 42 kann die Zentraleinheit 40 auch eine Qualität und/oder Stärke von Kommunikationssignalen, mit denen die Ladestation 10 basierend auf den eSIM-Profilen 20a, 20b kommuniziert, empfangen. In Abhängigkeit von der empfangenen Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale kann die Steuerungsvorrichtung 44 einen Befehl zum Aktivieren und/oder Deaktivieren von gespeicherten eSIM-Profilen 20a, 20b erzeugen und an die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 in der Ladestation 10 senden. Entsprechend kann die Steuerungsvorrichtung 44 auch einen Befehl zum Löschen eines eSIM-Profils 20a, 20b in dem eSIM 20 und/oder Herunterladen eines eSIM-Profils 20a, 20b von einem Netzbetreiber 70, 75 in das eSIM 20 an die Ladestation 10 senden.
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In der Mobilfunknetzqualitätsdatenbank 46 können für eine Vielzahl von Ladestationen 10 von jeweiligen Signalbestimmungseinheiten 15 bestimmte Qualitäten und/oder Stärken von Kommunikationssignalen für verschiedene Netzbetreiber 70, 75 gespeichert werden. Diese Daten können von Betreibern von Ladestationen 10 zum Finden von Aufstellorten für neue Ladestationen 10 genutzt werden. Es ist auch denkbar, dass ein Betreiber der Zentraleinheit 40 diese Daten an die Netzbetreiber 70, 75 weitergibt, damit diese ihre Mobilfunknetzkapazitäten entsprechend ausbauen können.
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Die Signalbestimmungseinheit 15 in der Ladestation 10 bestimmt die Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale in regelmäßigen Zeitintervallen. Die Zeitintervalle werden von der Steuerungsvorrichtung 44 der Zentraleinheit 40 vorgegeben. Zusätzlich bestimmt die Signalbestimmungseinheit 15 die Qualität und/oder Stärke der Kommunikationssignale nach jedem Neustart der Ladestation 10. Beispielsweise prüft die Signalbestimmungseinheit 15 nach einem Neustart aufgrund einer Aktualisierung der Firmware der Ladestation 10 ob der Signalpegel eines empfangenen Kommunikationssignals noch über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Ist dies nicht der Fall, so besteht die Möglichkeit, das Mobilfunknetz zu wechseln, falls eine anderes Mobilfunknetz eine besser Qualität aufweist.
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Um für jeden Ladevorgang der Ladestation 10 immer das beste Mobilfunknetz auszuwählen, arbeiten in der Ladestation 10 die Autorisierungsvorrichtung 17, die Signalbestimmungseinheit 15 und die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 zusammen.
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Die Autorisierungsvorrichtung 17 autorisiert einen Ladevorgang des Elektrofahrzeugs 30. Bei der Autorisierungsvorrichtung 17 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um ein RFID-Lesegerät, über welches mit Hilfe einer passenden RFID-Ladekarte ein Ladevorgang autorisiert werden kann. In Reaktion auf eine Autorisierungsanfrage eines Ladevorgangs bestimmt die Signalbestimmungseinheit 15 die Qualität und Stärke der Kommunikationssignale, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 kommuniziert. Basierend auf der in Reaktion auf die Autorisierungsanfrage bestimmten Qualität und Stärke der Kommunikationssignale aktiviert die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 eines der in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b und deaktiviert alle weiteren in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b. Folglich wird für jeden Ladevorgang immer das Beste Mobilfunknetz ausgewählt.
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Um hinsichtlich Firmware-Aktualisierungen in der Ladestation 10 immer auf dem neuesten Stand zu sein, umfasst die Ladestation 10 die Aktualisierungsvorrichtung 18, die bestimmt, ob eine Firmware-Aktualisierung für die Ladestation 10 zum Herunterladen bereitsteht. Die Signalbestimmungseinheit 15 bestimmt in Reaktion auf einer solchen Bestimmung die Qualität und Stärke der Kommunikationssignale, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 kommuniziert. Basierend auf der in Reaktion auf die bereitstehende Firmware-Aktualisierung bestimmten Qualität und Stärke der Kommunikationssignale aktiviert die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 eines der in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b und deaktiviert alle weiteren in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b. Folglich kann immer eine zeitnahe Firmware-Aktualisierung gewährleistet werden.
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Die Abrechnungsvorrichtung 19 rechnet nach Beendigung eines Ladvorgangs den Ladevorgang gegenüber der Zentraleinheit 40 ab. Um unmittelbar und ohne Fehler abrechnen zu können, bestimmt die Signalbestimmungseinheit 15 in Reaktion auf die Beendigung eines Ladevorgangs die Qualität und Stärke der Kommunikationssignale, mit denen das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 kommuniziert. Basierend auf der in Reaktion auf die Beendigung des Ladevorgangs bestimmten Qualität und Stärke der Kommunikationssignale aktiviert die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 eines der in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b und deaktiviert alle weiteren in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a, 20b. Dadurch kann eine Gewährleistung von Abrechnungsvorgängen sichergestellt werden.
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Folglich wird in verschiedenen Betriebssituationen der Ladestation 10 gewährleistet, dass das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 immer das momentan qualitativ hochwertigste Mobilfunknetz 50, 60 zur Kommunikation nutzt.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Ladestation 10a. Insbesondere kann es sich bei der Ladestation 10a um die in der 1 gezeigte Ladestation 10 handeln.
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Die Ladestation 10a der 4 unterscheidet sich von der Ladestation 10 der 2 in dem das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 zwei eSIMs 20 und 22 umfasst, wobei in dem eSIM 20 die eSIM-Profile 20a und 20b und in dem eSIM 22 die eSIM-Profile 22a und 22b gespeichert sind. Ferner umfasst das erste Weitverkehrsnetz-Kommunikationsmodul 14 zwei unabhängige Transceiver (in 4 nicht gezeigt) und zwei Antennen 13 und 13a.
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Somit ist es möglich, dass die Ladestation 10a gleichzeitig mit Hilfe einer der in dem eSIM 20 gespeicherten eSIM-Profile 20a und 20b und einer in dem eSIM 22 gespeicherten eSIM-Profile 22a und 22b kommuniziert.
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Entsprechend kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 eines der eSIM-Profile 20a und 20b und eines der eSIM-Profile 22a und 22b auswählen, eines oder mehrere der eSIM-Profile 20a, 20b, 22a und 22b löschen und neue eSIM-Profile in die eSIMs 20 und 22 laden. Dabei kann die Aktivierungs-/Deaktivierungsvorrichtung 16 von der Steuerungsvorrichtung 44 in der Zentraleinheit 40 gesteuert werden.
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In den vorgestellten Beispielen sind unterschiedliche Merkmale und Funktionen der vorliegenden Offenbarung getrennt voneinander sowie in bestimmten Kombinationen beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass viele dieser Merkmale und Funktionen, wo dies nicht explizit ausgeschlossen ist, miteinander frei kombinierbar sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015113799 A1 [0003]
- EP 3564064 A1 [0004]
