DE102020205022A1 - Verfahren, Authentifikationsmittel und Autorisierungseinrichtung zur Autorisierung eines Ladevorgangs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel zur Autorisierung eines Ladevorgangs, welche zusätzlich eine technische Grundlage für eine indirekte Vertragsbeziehung zwischen einem Ladepunktbetreiber und einem oder mehreren Elektromobilitätsanbietern schaffen. Dabei ist ein Authentifikationsmittel, insbesondere Ladekarte vorgesehen, auf welcher eine Mehrzahl von Konditionsdatensätzen gespeichert ist. Jeweilige ladepunktseitige Konditionsdatensätzen werden durch einen Abgleich durch jeweils entsprechende jeweilige authentifikationsmittelseitige Konditionsdatensätze ersetzt oder umgekehrt, so dass sowohl die ladepunktseitigen als auch die jeweiligen authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätze durch bestimmungsgemä-ße Anwendung unterschiedlicher Authentifikationsmittel von unterschiedlichen Nutzern jeweils aktuell gehalten werden können. In den Konditionsdatensätzen ist eine Gestaltung des Ladevorgangs auf Grundlage einer vertraglichen Beziehung zwischen einem Betreiber des Ladepunkts und mehreren Elektromobilitätsanbietern in einem strukturierten Datenformat hinterlegt. Vor einer Autorisierung des Ladevorgangs wird so in flexibler Weise über die Gestaltung des Ladevorgangs entschieden. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, mehrere Elektromobilitätsanbieter auszuwählen, auch solche, mit denen noch keine Vertragsbeziehung besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist so angelegt, dass es ohne eine zentrale Instanz verwendet werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in den Geschäftsmodellen von Ladepunktbetreibern die Notwendigkeit eines Mittlers, Maklers oder einer Roaming-Plattform und die damit einhergehenden Kosten entfallen.

Description

  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Autorisierung eines elektrischen Ladevorgangs an einem Ladepunkt. Im Speziellen betrifft die Erfindung ein Verfahren, ein Authentifikationsmittel und eine Autorisierungseinrichtung zur Autorisierung dieses Ladevorgangs.
  • 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 durch einen Nutzer erfolgt an einer Ladestation oder einem Ladepunkt - in der Fachwelt auch als Electric Vehicle Supply Equipment oder abkürzend EVSE bekannt - welches über ein Ladekabel oder auch mit einer drahtlosen, induktiven Kopplung mit dem Elektrofahrzeug verbunden wird.
  • Ein an derartigen Ladepunkten weitverbreitetes Authentifizierungsverfahren sieht eine Verwendung einer RFID-Karte (Radio-Frequency Identification) vor, welche üblicherweise auch als Ladekarte bezeichnet wird. Gegenüber anderen Authentifizierungsverfahren hat eine Verwendung einer RFID-Karte als Authentifikationsmittel den Vorteil, dass die Authentifikation auch offline - also ohne Datenverbindung zwischen dem Ladepunkt und einer eine Mehrzahl von Nutzern verwaltenden abgesetzten Zentralstelle - möglich ist und gleichwohl kryptographisch gesichert durchgeführt werden kann.
  • Bereits seit einiger Zeit ist es gängig, für eine Bewirtschaftung eines Ladepunkts zwischen einem Ladepunktbetreiber oder CPO (»Charge Point Operator«) und einem Elektromobilitätsanbieter oder EMP (»Electro Mobility Provider«) zu unterscheiden. Während der Elektromobilitätsanbieter traditionell einen festen Vertragspartner für den Nutzer bildet, der dem Nutzer einen Zugang zu unterschiedlichen Ladepunkten anbietet und die dort bezogene Ladeleistung in Rechnung stellt, ist der Ladepunktbetreiber für die technische Instandhaltung, die Stromversorgung und den Zugang zur Ladeinfrastruktur verantwortlich.
  • Eine feste vertragliche Bindung an einen Elektromobilitätsanbieter wird jedoch zunehmend rückläufig. Zum einen steigt die Anzahl unabhängiger Ladepunktbetreiber. In Deutschland beispielweise betreiben ca. 400 kommunale Elektrizitätsversorger auch Ladepunkte. Dazu kommen verschiedene Unternehmen, welche am eigenen Standort Ladepunkte betreiben und diese auch der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen. Zum anderen steigt auch die Anzahl an Elektromobilitätsanbietern. Einen erheblichen Anteil an Elektromobilitätsanbietern nehmen auch Betriebe ein, die ihren Beschäftigten auf betriebseigenen Parkplätzen ein Aufladen ihrer Fahrzeuge gegen Entgelt ermöglichen.
  • Insbesondere die Fortschritte in der Digitalisierung führen daher dazu, dass eine Vertragsbeziehung zwischen einem Nutzer und einem Elektromobilitätsanbieter zunehmend indirekter wird und auf diese Weise indirekten, ad hoc gebildeten Vertragsbeziehungen den Weg ebnen, welche in der Fachwelt - in Anlehnung an ein bekanntes Roaming in der Mobilkommunikation - auch als »E-Roaming« bezeichnet werden. E-Roaming ermöglicht es einem Nutzer, sein Elektrofahrzeug an Ladepunkten zu laden, welche nicht notwendigerweise durch den Elektromobilitätsanbieter selbst betrieben werden und bei denen auch nicht notwendigerweise eine vorab geschlossene Vertragsbeziehung zwischen dem Ladepunktbetreiber und einem Elektromobilitätsanbieter besteht.
  • E-Roaming in der Elektromobilität ist im Vergleich zum Roaming in der Mobilkommunikation insbesondere dahingehend weitergehender, als die derzeit absehbaren Vertragsbeziehungen einerseits multilateral und andererseits ad hoc zu gestalten sind. Multilaterale Vertragsbeziehungen entstehen aufgrund einer Vielzahl von Ladepunktbetreibern, deren Ladepunkt der Nutzer potentiell verwenden kann. Da beim Roaming in der Elektromobilität die aus der Mobilkommunikation bekannten, vorab festgelegten Vertragsbeziehungen mit dieser Vielzahl an Ladepunktbetreibern meist fehlen - oder zumindest nicht alle Umstände der Vertragsbeziehung berücksichtigen - sind Bedingungen für die Leistungserbringung zwischen einem Elektromobilitätsanbieter und dem Ladepunktbetreiber, gegebenenfalls auch unter Beteiligung des Nutzers, oft ad hoc auszuhandeln.
  • Im Folgenden wird auf Datensätze zur Aufnahme einzelner oder mehrerer Bedingungen, Regelsätze und/oder Konditionen für indirekte oder direkte Vertragsbeziehungen auch als Konditionsdatensätze Bezug genommen. Ein Konditionsdatensatz wird vorzugsweise in einem strukturierten Datenformat vorgehalten, welches optional erweiterbar ist und sowohl menschlich als auch maschinell lesbar ist.
  • Bei einem Ladevorgang und dessen Autorisierung - also der Entscheidung, ob der Ladevorgang ermöglicht wird - sind daher meist drei Parteien - Nutzer, Ladepunktbetreiber, Elektromobilitätsanbieter - und drei Verträge - je ein Vertrag zwischen je zwei Parteien - zu berücksichtigen. Soweit zwischen dem Elektromobilitätsanbieter oder EMP und dem Ladepunktbetreiber oder CPO keine unmittelbare Verbindung besteht, wie dies beispielsweise beim Roaming auftreten kann, gibt es entsprechend weitere Parteien. Zusätzlich sind Merkmale der Ladeinfrastruktur - z.B. Wechselstrom- bzw. AC-Ladepunkt oder Gleichstrom- bzw. DC-Ladepunkt, Höhe der Ladeleistung usw. - sowie weitere mögliche Merkmale - Tageszeit,
    Standort - zu berücksichtigen, welche den Preis für die Ladeenergie zu beeinflussen vermögen. Beispielsweise ist es üblich, Nachtstrom zu einem günstigeren Preis anzubieten als Tagesstrom. Auch ist es üblich, die Höhe des Preises vom Standort abhängig zu machen, also beispielsweise ob dieser in einem entlegenen Gebiet liegt oder in einem städtischen Zentrum.
  • Gemäß einer am 24.09.2019 am Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegten Patentanmeldung mit dem Anmeldeaktenzeichen 102019214579.5 wurde von der gleichen Anmelderin ein Verfahren vorgeschlagen, gemäß dem der Ladepunkt Konditionsanfragen an einen oder mehrere Elektromobilitätsanbieter sendet. Aus empfangenen Antwortnachricht in Beantwortung der Konditionsanfrage kann der Ladepunkt mehrere Angebote unterschiedlicher Elektromobilitätsanbieter prüfen, auch von solchen Elektromobilitätsanbietern, mit denen noch keine Vertragsbeziehung mit dem Ladepunktbetreiber besteht.
  • Viele derzeit installierte Ladepunkte - im Folgenden auch Offline-Ladepunkte - verfügen jedoch nicht über eine ständige oder auch nur vorübergehend zugreifbare Datenverbindung, so dass die oben erläuterten Vorteile von indirekten, ad hoc gebildeten Vertragsbeziehungen aufgrund der technischen Beschränkungen dieser Offline-Ladepunkte nicht in Frage kommen. Bei derartigen Offline-Ladepunkten wird häufig allein auf das Vorhandensein der RFID-Karte oder allenfalls der RFID-Karte in Verbindung mit einem bestimmten Herausgeber abgestellt, um eine Entscheidung über eine Ladefreigabe, also eine Autorisierung des Ladevorgangs, zu treffen. Eine derart simple Logik verhindert die Implementierung einer Vielzahl von Regeln, welche die Grundlage für ein oben erläutertes Geschäftsmodell aus indirekten, ad hoc gebildeten Vertragsbeziehungen bildet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Autorisierung eines Ladevorgangs anzugeben, welches auch für Offline-Ladepunkte eine technische Grundlage liefert, mehrere indirekte Vertragsbeziehung zwischen einer Ladepunktbetreiber und einem Elektromobilitätsanbieter anzubieten und dieses Angebot im laufenden Betrieb angemessen aktuell zu halten.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Authentifikationsmittel sowie durch eine Autorisierungseinrichtung mit den Merkmalen der nebengeordneten unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Autorisierung eines Ladevorgangs umfasst folgende Schritte:
    1. a) Aufbau einer Nahfeldschnittstelle zwischen einem Authentifikationsmittel eines Nutzers und dem Ladepunkt;
    2. b) Übertragung einer mit einem Signaturschlüssel signierten Nutzerkennung des Nutzers über die Nahfeldschnittstelle und Authentifizierung des Nutzers durch Prüfung der signierten Nutzerkennung seitens des Ladepunkts;
    3. c) Abgleich einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich des Authentifikationsmittels vorgehaltenen Konditionsdatensätzen mit einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich des Ladepunkts vorgehaltenen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist und wobei durch den Abgleich mindestens ein erster Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation ersetzt wird; und;
    4. d) Autorisierung des Ladevorgangs durch Auswertung mindestens eines Konditionsdatensatzes.
  • Der erfindungsgemäße erste Schritt a) sieht einen Aufbau einer Nahfeldschnittstelle zwischen einem Authentifikationsmittel eines Nutzers und dem Ladepunkt vor. Ein Authentifikationsmittel ist beispielsweise eine drahtlose Wertkarte oder ein mobiles Endgerät des Nutzers in Verbindung mit einer oder mehreren darauf zum Ablauf gebrachten Applikationen.
  • In einem folgenden Schritt b) erfolgt eine Authentifizierung des Nutzers anhand des Authentifikationsmittels. Dabei erfolgt eine Übertragung einer mit einem Signaturschlüssel signierten Nutzerkennung des Nutzers über die Nahfeldschnittstelle an den Ladepunkt, wo eine Authentifizierung des Nutzers durch Prüfung der signierten Nutzerkennung durchgeführt wird.
  • In einem folgenden Schritt c) erfolgt ein Abgleich einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich des Authentifikationsmittels vorgehaltenen Konditionsdatensätzen mit einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich des Ladepunkts vorgehaltenen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist und wobei durch den Abgleich mindestens ein erster Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation ersetzt wird.
  • In einem abschließenden Schritt d) erfolgt eine Autorisierung des Ladevorgangs durch Auswertung mindestens eines Konditionsdatensatzes. Bei dieser Auswertung wird seitens des Ladepunkt geprüft, ob eine der in den Konditionsdatensätzen hinterlegten Konditionen zum Ladevorgang, welche von einem Elektromobilitätsanbieter in strukturierten Datenformat vorliegen, mit den Erwartungen des Ladepunktbetreibers des hier vorliegenden Ladepunkts übereinstimmen. Ergibt ein Ergebnis der Auswertung in Schritt d), dass die vom Elektromobilitätsanbieters übermittelten Konditionen zum Ladevorgang mit den Erwartungen eines Ladepunktbetreibers übereinstimmen, erfolgt schließlich eine Autorisierung des Ladevorgangs am Ladepunkt.
  • Die Gliederungspunkte a) bis d) sind lediglich zugunsten einer übersichtlichen Bezugnahme und nicht aufgrund einer festgelegten zeitlichen Reihenfolge zu verstehen. Die Verfahrensschritte können insgesamt ohne Beachtung einer Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere ist die Reihenfolge der Verfahrensschritte c) und d) beliebig.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Authentifikationsmittel zur Autorisierung eines Ladevorgangs eines Nutzers an einem Ladepunkt. Das erfindungsgemäße Authentifikationsmittel ist beispielsweise in einer Chipkarte, Schlüsselkarte, Smartcard oder Integrated Circuit Card (ICC), welche zum Aufbau und/oder Betrieb einer beliebigen Luftschnittstelle fähig sind, insbesondere NFC (Near Field Communication), RFID (Radio-Frequency Identification) etc. Alternativ oder zusätzlich ist das erfindungsgemäße Authentifikationsmittel in einem digitalen Endgerät wie z.B. Smart Phone, Smart Watch, etc. integriert, zugeordnet und/oder verkörpert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Autorisierungseinrichtung zur Autorisierung eines Ladevorgangs an einem Ladepunkt. Die erfindungsgemäße Autorisierungseinrichtung ist für einen Einbau in einem Ladepunkt bzw. Ladestation oder eine kommunikative Zuordnung zu einem Ladepunkt bzw. Ladestation vorgesehen.
  • Das Authentifikationsmittel - im Fall einer Verkörperung durch eine Chipkarte bzw. RFID-Karte üblicherweise auch als Ladekarte bezeichnet - verwirklicht einerseits die bereits bekannte Funktion einer Authentifikation eines Nutzers des Ladepunkts. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist im Authentifikationsmittel zusätzlich eine Vorhaltung mehrerer Konditionsdatensätze vorgesehen. In den Konditionsdatensätzen ist eine Gestaltung des Ladevorgangs auf Grundlage einer vertraglichen Beziehung zwischen einem Betreiber des Ladepunkts und mehreren Elektromobilitätsanbietern in einem strukturierten Datenformat hinterlegt. Diese Maßnahme ermöglicht eine Prüfung mehrerer auf dem Authentifikationsmittel vorgehaltenen Konditionsdatensätzen seitens des Offline-Ladepunkts, bevor über eine Autorisierung, d.h. Freigabe des Ladevorgangs entschieden wird.
  • Die Konditionsdatensätze beinhalten z.B. von einem jeweiligen Elektromobilitätsanbieter angebotene Konditionen zu einem bestimmten Ladevorgang. Ein Beispiel für ein Konditionsdatum in einem der Konditionsdatensätze kann ein Wert oder ein Datum sein, welcher anzeigt, dass der Nutzer des Authentifikationsmittel in eine Laststeuerung während des Ladevorgangs eingewilligt hat. Diese Einwilligung in eine Laststeuerung gibt einem Betreiber des Ladepunkts die Möglichkeit, eine während des Ladevorgangs abgegebene elektrische Leistung zu drosseln, um seinerseits einen günstigeren Preis für die zum Laden zu beziehende Energie zu erzielen. Umgekehrt kann auch der Betreiber des Ladepunkts oder CPO (»Charge Point Operator«) gegenüber dem Elektromobilitätsanbieter oder EMP (»Electro Mobility Provider«) aufgrund der gedrosselten elektrischen Leistung lediglich einen geringeren Preis verrechnen.
  • Gemäß diesem ersten Aspekt der Erfindung wird eine technische Grundlage auch für einen Offline-Ladepunkt geschaffen, eine indirekte Vertragsbeziehung mit einem Elektromobilitätsanbieter einzugehen, indem durch eine Steuereinheit des Offline-Ladepunkts mehrere auf dem Authentifikationsmittel hinterlegte Konditionsdatensätze geprüft werden und durch die Steuereinheit sodann mindestens ein Konditionsdatensatz ausgewählt wird, welcher die Steuerung des Ladevorgangs seitens des Offline-Ladepunkts bestimmt.
  • Gemäß diesem ersten Aspekt der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine technische Grundlage eröffnet, dass mit der ladepunktseitigen Auswahl eines von einem oder mehreren Elektromobilitätsanbietern hinterlegten Konditionsdatensatzes auch ein solcher Elektromobilitätsanbieter auswählbar ist, mit dem der Betreiber dieses Ladepunkts zuvor keine Vertragsbeziehung unterhalten hat.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird das Authentifikationsmittel nicht nur als Datenträger für Konditionsdatensätze verwendet, sondern dient auch als Mittel zum Update von Konditionsdatensätzen an unterschiedlichen Offline-Ladepunkten und Online-Ladepunkten, an denen sich der dem Authentifikationsmittel zugeordnete Nutzer nach und nach authentifiziert.
  • Ein Online-Ladepunkte ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass dieser über eine ständige oder auch nur vorübergehend zugreifbare Datenverbindung verfügt, mit der aktuelle Konditionsdatensätze von einem oder mehreren Elektromobilitätsanbietern beziehbar sind. Neben einem Online-Ladepunkte sind auch allgemeine Online-Terminals denkbar, an denen somit lediglich ein Update der auf dem Authentifikationsmittel hinterlegten Konditionsdatensätze möglich ist.
  • Wenn das Authentifikationsmittel als digitales Endgerät ausgestaltet ist, kann dieses digitale Endgerät gleichzeitig das erfindungsgemäße Authentifikationsmittel als auch das Online-Terminal verkörpern.
  • Ein Online-Ladepunkte oder ein Online-Terminal ermöglichen ein Update der auf dem Authentifikationsmittel hinterlegten Konditionsdatensätze. Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein Online-Ladepunkt oder ein Online-Terminal mit einer Funktion ausgestattet ist, welche es einem oder mehreren Elektromobilitätsanbietern ermöglicht, die Konditionsdatensätze zu aktualisieren.
  • Hierzu ist sowohl eine Ausprägung denkbar, bei der ein Elektromobilitätsanbieter über einen Online-Ladepunkt einen Zugriff auf das Authentifikationsmittel erhält, als auch eine alternative Variante, bei der der Ladepunktbetreiber aktuelle Konditionsdatensätze bei mindestens einem Elektromobilitätsanbieter abruft und danach auf das Authentifikationsmittel aufbringt, sobald also der Nutzer das Authentifikationsmittel auf einem der dem Ladepunktbetreiber zugeordneten Ladepunkten einsetzt. Gemäß der letztgenannten Variante können die Konditionsdatensätze insbesondere eine Antwort des Elektromobilitätsanbieter auf eine Anfrage aus einer Online-Zertifikatsvalidierungsanfrage sein.
  • Gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung werden jeweilige ladepunktseitige Konditionsdatensätze durch einen Abgleich mit jeweils entsprechenden authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen ersetzt oder umgekehrt, so dass sowohl die ladepunktseitigen als auch die entsprechenden authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätze durch bestimmungsgemäße Anwendung unterschiedlicher Authentifikationsmittel von unterschiedlichen Nutzern jeweils aktuell gehalten werden können.
  • Gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung wird also, allgemein gesprochen, ein Speicherbereich eines Authentifikationsmittel dazu genutzt, um zusätzliche Konditionsdaten an einen Dienstleister zu übergeben, welcher im Auftrag der ausstellenden Stelle des Authentifikationsmittels tätig werden kann, um diesen Zusatzinformationen, also die Konditionsdaten, auf sicherem Wege und ohne eine weitere Schnittstelle zukommen zu lassen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, mindestens einen der jeweiligen Konditionsdatensätze jeweils mit einem konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel zu signieren. Eine Signierung ist eine vorteilhafte Maßnahme, um die Konditionsdatensätze gegen eine Verletzung deren Integrität - also insbesondere gegen Verfälschung oder Abänderung - zu schützen. Diese Maßnahme bietet sich beispielsweise an, wenn die Konditionsdatensätze in einem solchen Umfang organsiert sind, bei dem ein Konditionsdatensatz mehrere oder alle Vertragsregeln eines Elektromobilitätsanbieters beinhalten. Dabei kann vorgesehen sein, einen ersten Konditionsdatensatz mit einem ersten konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel zu signieren und einen zweiten Konditionsdatensatz mit einem zweiten konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel zu signieren. Diese Maßnahme unterstützt in vorteilhafter Weise einen Integritätsschutz welche von verschiedenen Stellen bzw. Elektromobilitätsanbietern mit einem jeweils eigenen konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel vorgenommen wird, bei dem sich also, gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel jeweils unterscheiden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, eine Mehrzahl von Konditionsdatensätzen mit einem konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel zu signieren. Diese Maßnahme bietet sich beispielsweise an, wenn die Konditionsdatensätze in einem solchen Umfang organsiert sind, bei dem ein Konditionsdatensatz nur einige oder wenige Vertragsregeln eines Elektromobilitätsanbieters beinhaltet, sodass ein Bündel bzw. eine Mehrzahl von Konditionsdatensätzen in einem Verband zusammengefasst werden, welcher mit dem konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel signiert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, den konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel vom Signaturschlüssel des Nutzers abzuleiten.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die jeweiligen Konditionsdatensätze zusätzlich zu verschlüsseln und somit, zusätzlich zum vorausbeschriebenen Schutz vor einer Verletzung der Integrität auch einen Schutz gegen eine Verletzung der Vertraulichkeit vorzusehen.
  • Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige FIG eine schematische Darstellung einer Autorisierung eines Ladevorgangs an einem Ladepunkt.
  • Die FIG zeigt einen schematischen, nicht notwendigerweise maßstabsgetreuen Ausschnitt einer Ladeinfrastruktur zum Laden von Elektrofahrzeugen beziehungsweise zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Hierzu umfasst die Ladeinfrastruktur einen Ladepunkt CP, an dem das - zeichnerisch nicht dargestellte - Elektrofahrzeug eines Nutzers USR des Ladepunkts CP über ein entsprechendes - zeichnerisch nicht dargestelltes - Ladekabel angeschlossen oder auch über entsprechende entsprechendes - zeichnerisch nicht dargestellte - Einrichtungen für einen drahtlose Energieaustausch induktiv gekoppelt wird.
  • Der Nutzer USR verfügt über ein Authentifikationsmittel ATD, mit dem über eine Nahfeldschnittstelle IF eine bidirektionale Datenkommunikation mit dem Ladepunkt CP aufbau- und betreibbar ist. Das Authentifikationsmittel ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine RFID-Chipkarte oder ein mobiles Endgerät des Nutzers USR in Verbindung mit einer auf dem mobilen Endgerät zum Ablauf gebrachten Applikation.
  • Ein erfindungsgemäßes Authentifikationsmittel ATD zur Autorisierung des Ladevorgangs umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen nutzerdatenbezogenen Speicherbereich UDM, in dem mindestens ein Signaturschlüssel und eine Nutzerkennung des Nutzers USR gespeichert sind. Weiterhin dient eine Schnittstelleneinheit IR1 zum Aufbau und zum Betrieb einer Nahfeldschnittstelle IF und zur Übertragung der mit mindestens einem der Signaturschlüssel signierten Nutzerkennung.
  • Ein konditionsdatenbezogener Speicherbereich CDM dient einer Aufnahme einer Mehrzahl von mit einer jeweiligen Versionsinformation versehenen authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist. Der konditionsdatenbezogene Speicherbereich CDM und der nutzerdatenbezogene Speicherbereich UDM können alternativ auch in einem gemeinsamen Speicherbereich zusammengefasst sein. Alternativ kann der konditionsdatenbezogene Speicherbereich CDM auch ohne ausdrückliche Definition eines Speicherbereichs zu einem bisher existierenden nutzerdatenbezogenen Speicherbereich UDM hinzugefügt werden.
  • Das Authentifikationsmittel ATD umfasst schließlich noch eine Steuereinheit CTR1, welche eingerichtet ist, in Zusammenarbeit mit einer ladepunktseitigen Steuereinheit CTR2 einen Abgleich zumindest eines der Mehrzahl von authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen mit zumindest einem aus einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich MEM des Ladepunkts CP vorgehaltenen ladepunktseitigen Konditionsdatensätzen durchzuführen, wobei der Abgleich ein Ersetzen eines ersten Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation bewirkt. Die Zusammenarbeit der authentifikationsmittelseitigen Steuereinheit CTR1 mit der ladepunktseitigen Steuereinheit CTR2 zum Abgleich der Konditionsdatensätze kann dabei vorzugsweise so gestaltet sein, dass die ladepunktseitige Steuereinheit CTR2 im Wesentlichen alle Abgleichoperationen durchführt, während die authentifikationsmittelseitige Steuereinheit CTR1 im Wesentlichen eine Zulieferung - also ein Lesen und Übermitteln von Daten an die ladepunktseitigen Steuereinheit CTR2 sowie ein Schreiben von Daten auf Anweisung der ladepunktseitigen Steuereinheit
    CTR2 - auf Weisung der ladepunktseitigen Steuereinheit
    CTR2 übernimmt. Diese ungleiche Verteilung der Zusammenarbeit hat den Vorteil, dass die die ladepunktseitige Steuereinheit CTR2 üblicherweise erheblich ressourcenstärker als die authentifikationsmittelseitige Steuereinheit CTR1 gestaltet ist, vor allem in Fällen, in denen die authentifikationsmittelseitige Steuereinheit CTR1 innerhalb einer ohnehin ressourcenschwachen RFID-Karte als Authentifikationsmittel ATD arbeitet.
  • Die Konditionsdatensätze beinhalten von einem jeweiligen Elektromobilitätsanbieter angebotene Konditionsdaten zu einem bestimmten Ladevorgang. Diese Konditionsdaten können insbesondere auch eine Gültigkeitsinformation beinhalten, welche die Konditionsdaten zum Teil oder als Ganzes, insbesondere zeitlich, örtlich oder hinsichtlich der Art der Leistung oder der Beteiligten beschränkt oder von Bedingungen abhängig macht.
  • Ein Beispiel für ein Konditionsdatum in einem der Konditionsdatensätze kann ein Wert oder ein Datum sein, welcher anzeigt, dass der Nutzer des Authentifikationsmittel in eine Laststeuerung während des Ladevorgangs eingewilligt hat. Diese Einwilligung in eine Laststeuerung gibt einem Betreiber des Ladepunkts die Möglichkeit, eine während des Ladevorgangs abgegebene elektrische Leistung zu drosseln, um seinerseits einen günstigeren Preis für die zum Laden zu beziehende Energie zu erzielen. Umgekehrt kann auch der Betreiber des Ladepunkts oder CPO (»Charge Point Operator«) gegenüber dem Elektromobilitätsanbieter oder EMP (»Electro Mobility Provider«) aufgrund der gedrosselten elektrischen Leistung lediglich einen geringeren Preis verrechnen.
  • Ein weiteres beispielhaftes Konditionsdatum lässt einen Einsatz des Authentifikationsmittels nur an Arbeitstagen und nur in einer bestimmten Region zu. Mit solchen Authentifikationsmittel oder »Ladekarten« könnte Beispielsweise eine Nutzung von Dienstfahrzeugen eines Pflegedienstes auf eine jeweilige Arbeitszeit und auf eine Einsatzregion beschränkt werden. Durch Aktualisierung der Information wäre es dabei auch möglich, aktualisierte Dienstpläne mittels einer Überarbeitung der Konditionsdatensätze einzupflegen.
  • Eine erfindungsgemäße Autorisierungseinrichtung AUT zur Autorisierung des Ladevorgangs gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise auf mehrere Komponenten innerhalb des Ladepunkts CP verteilt und umfasst ein Schnittstellenmodul IF2 zur Einrichtung und zum Betrieb der Nahfeldschnittstelle IF zum Authentifikationsmittel ATD des Nutzers USR. Die Autorisierungseinrichtung AUT umfasst weiterhin ein Authentifizierungsmodul AUM zur Authentifizierung des Nutzers USR durch Prüfung der vom Authentifikationsmittel ATD erzeugten und über die Nahfeldschnittstelle IF übergebenen signierten Nutzerkennung.
  • Ein Speicherbereich MEM der Autorisierungseinrichtung AUT dient einer Aufnahme einer Mehrzahl von mit einer jeweiligen Versionsinformation versehenen ladepunktseitigen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der ladepunktseitigen Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist. Schließlich umfasst die Autorisierungseinrichtung AUT eine Steuereinheit CTR2, welche eingerichtet ist, in Zusammenarbeit mit der authentifikationsmittelseitigen Steuereinheit CTR1 einen Abgleich zumindest eines der Mehrzahl von ladepunktseitigen Konditionsdatensätzen mit zumindest einem aus einer Mehrzahl von in einem konditionsdatenbezogenen Speicherbereich CDM des Authentifikationsmittels ATD vorgehaltenen authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen durchzuführen, wobei der Abgleich ein Ersetzen eines ersten Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation bewirkt.
  • Die Authentifizierung des Nutzers USR erfolgt mit Auswertung des Authentifikationsmittels ATD, auf der ein oder mehrere Authentifikationsdaten hinterlegt sind. Dabei wird die mit einem Signaturschlüssel signierte Nutzerkennung des Nutzers USR über die Nahfeldschnittstelle IF übertragen. Zur Authentifizierung des Nutzers USR kann zusätzlich oder alternativ auch ein - nicht dargestelltes - digitales Zertifikat verwendet werden. Die Authentifizierung des Nutzers USR wird seitens des Ladepunkts durch eine Prüfung der signierten Nutzerkennung abgeschlossen.
  • Vertragliche Bedingungen oder Konditionen in den Konditionsdatensätzen werden in einem strukturierten Datenformat hinterlegt, welches optional erweiterbar ist und sowohl menschlich als auch maschinell lesbar ist. Beispiele für ein strukturiertes Datenformat sind Auszeichnungssprachen gemäß:
    • - XML bzw. Extensible Markup Language;
    • - JSON bzw. JavaScript Object Notation oder JSON-LD bzw. JavaScript Object Notation - Linked Data; und/oder;
    • - YAML, ein rekursives Akronym für »YAML Ain't Markup Language«.
  • Die mit den Konditionsdatensätzen referenzierten Verträge können zwischen dem Ladepunktbetreiber des Ladepunkts CP und dem Elektromobilitätsanbieter bereits geschlossene Verträge sein, vom Elektromobilitätsanbieter neu oder ad hoc angeboten sein, oder können auch auf Basis von Musterverträgen gestaltet sein, welche von einem Dritten zu Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann ein Vertrag auch vorsehen, dass eine Abwicklung der Zahlungsströme über einen Dritten erfolgt.
  • Je nach dem Ergebnis einer Auswertung eines Konditionsdatensatzes mit akzeptablen Konditionen wird vom Ladepunkt CP schließlich eine Autorisierungsfreigabe erteilt, welche ein elektrisches Laden des Elektrofahrzeugs EV durch den Ladepunkt freigibt bzw. autorisiert.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mögliche Verträge konkretisierende Parameter innerhalb des Konditionsdatensatzes beschreiben, welche zusätzlichen Informationen dem Nutzer USR dargestellt werden müssen bzw. welche Rückmeldungen - beispielsweise dessen Zustimmung zu Sonderkonditionen - seitens des Nutzers USR einzuholen sind, damit der Vertrag angewendet werden kann.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung Mittel zur Autorisierung eines Ladevorgangs, welche zusätzlich eine technische Grundlage für eine indirekte Vertragsbeziehung zwischen einem Ladepunktbetreiber und einem oder mehreren Elektromobilitätsanbietern schaffen. Dabei ist ein Authentifikationsmittel, insbesondere Ladekarte vorgesehen, auf welcher eine Mehrzahl von Konditionsdatensätzen gespeichert ist. Jeweilige ladepunktseitige Konditionsdatensätzen werden durch einen Abgleich durch jeweils entsprechende jeweilige authentifikationsmittelseitige Konditionsdatensätze ersetzt oder umgekehrt, so dass sowohl die ladepunktseitigen als auch die jeweiligen authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätze durch bestimmungsgemäße Anwendung unterschiedlicher Authentifikationsmittel von unterschiedlichen Nutzern jeweils aktuell gehalten werden können. In den Konditionsdatensätzen ist eine Gestaltung des Ladevorgangs auf Grundlage einer vertraglichen Beziehung zwischen einem Betreiber des Ladepunkts und mehreren Elektromobilitätsanbietern in einem strukturierten Datenformat hinterlegt. Vor einer Autorisierung des Ladevorgangs wird so in flexibler Weise über die Gestaltung des Ladevorgangs entschieden. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, mehrere Elektromobilitätsanbieter auszuwählen, auch solche, mit denen noch keine Vertragsbeziehung besteht. Das erfindungsgemäße Verfahren ist so angelegt, dass es ohne eine zentrale Instanz verwendet werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in den Geschäftsmodellen von Ladepunktbetreibern die Notwendigkeit eines Mittlers, Maklers oder einer Roaming-Plattform und die damit einhergehenden Kosten entfallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019214579 [0010]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Autorisierung eines Ladevorgangs an einem Ladepunkt, umfassend folgende Schritte: a) Aufbau einer Nahfeldschnittstelle (IF) zwischen einem Authentifikationsmittel (ATD) eines Nutzers (USR) und dem Ladepunkt (CP); b) Übertragung einer mit einem Signaturschlüssel signierten Nutzerkennung des Nutzers (USR) über die Nahfeldschnittstelle (IF) und Authentifizierung des Nutzers (USR) durch Prüfung der signierten Nutzerkennung seitens des Ladepunkts (CP); c) Abgleich einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich des Authentifikationsmittels vorgehaltenen Konditionsdatensätzen mit einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich des Ladepunkts vorgehaltenen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist und wobei durch den Abgleich mindestens ein erster Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation ersetzt wird; und; d) Autorisierung des Ladevorgangs durch Auswertung mindestens eines Konditionsdatensatzes.
  2. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, bei dem mindestens einer der Mehrzahl der Konditionsdatensätze mit einem konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel signiert ist.
  3. Verfahren gemäß Patentanspruch 1, bei dem eine Mehrzahl von Konditionsdatensätzen mit einem konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel signiert sind.
  4. Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche 2 und 3, bei dem der konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel vom Signaturschlüssel des Nutzers (USR) abgeleitet ist.
  5. Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche 2 und 3, bei dem sich die konditionsdatensatzbasierten Signaturschlüssel jeweils unterscheiden.
  6. Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, bei dem mindestens einer der Mehrzahl der Konditionsdatensätze mit einem Verschlüsselungsschlüssel verschlüsselt ist.
  7. Verfahren gemäß einem der vorgenannten Patentansprüche, bei dem eine Mehrzahl von Konditionsdatensätzen mit einem Verschlüsselungsschlüssel verschlüsselt sind.
  8. Authentifikationsmittel zur Autorisierung eines Ladevorgangs eines Nutzers an einem Ladepunkt, das Authentifikationsmittel (ATD) umfassend: - einen nutzerdatenbezogenen Speicherbereich (UDM) zur Aufnahme mindestens eines Signaturschlüssels und einer Nutzerkennung des Nutzers (USR); - einer Schnittstelleneinheit (IR1) zum Aufbau einer Nahfeldschnittstelle (IF) und zur Übertragung der mit mindestens einem der Signaturschlüssel signierten Nutzerkennung; - einen konditionsdatenbezogenen Speicherbereich (CDM) zur Aufnahme einer Mehrzahl von mit einer jeweiligen Versionsinformation versehenen authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist; und; - eine Steuereinheit (CTR1), welche eingerichtet ist, in Zusammenarbeit mit einer ladepunktseitigen Steuereinheit (CTR2) einen Abgleich zumindest eines der Mehrzahl von authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen mit zumindest einem aus einer Mehrzahl von in einem Speicherbereich (MEM) des Ladepunkts (CP) vorgehaltenen ladepunktseitigen Konditionsdatensätzen durchzuführen, wobei der Abgleich ein Ersetzen eines ersten Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation bewirkt.
  9. Authentifikationsmittel gemäß Patentanspruch 8, bei dem das Authentifikationsmittel ein digitales Endgerät ist.
  10. Autorisierungseinrichtung zur Autorisierung eines Ladevorgangs an einem Ladepunkt (CP), umfassend: - ein Schnittstellenmodul (IF2) zur Einrichtung einer Nahfeldschnittstelle (IF) mit einem Authentifikationsmittel (ATD) eines Nutzers (USR); - ein Authentifizierungsmodul (AUM) zur Authentifizierung des Nutzers (USR) durch Prüfung einer vom Authentifikationsmittel (ATD) erzeugten und über die Nahfeldschnittstelle (IF) übergebenen signierten Nutzerkennung; - einen Speicherbereich (MEM) zur Aufnahme einer Mehrzahl von mit einer jeweiligen Versionsinformation versehenen ladepunktseitigen Konditionsdatensätzen, wobei mindestens einem der ladepunktseitigen Konditionsdatensätze eine Versionsinformation zugordnet ist; und; - eine Steuereinheit (CTR2), welche eingerichtet ist, in Zusammenarbeit mit einer authentifikationsmittelseitigen Steuereinheit (CTR1) einen Abgleich zumindest eines der Mehrzahl von ladepunktseitigen Konditionsdatensätzen mit zumindest einem aus einer Mehrzahl von in einem konditionsdatenbezogenen Speicherbereich (CDM) des Authentifikationsmittels (ATD) vorgehaltenen authentifikationsmittelseitigen Konditionsdatensätzen durchzuführen, wobei der Abgleich ein Ersetzen eines ersten Konditionsdatensatz durch einen zweiten Konditionsdatensatz unter Berücksichtigung eines Vergleichs der jeweiligen Versionsinformation bewirkt.
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