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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation zwischen mindestens einer Infrastrukturkomponente und mindestens einem Fahrzeug, ein System zur drahtlosen Kommunikation sowie ein Betankungs- oder Ladesystem.
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Stand der Technik
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Für moderne Betankungssysteme zum Betanken eines Fahrzeugs mit Kraftstoff, etwa einem auf Kohlenwasserstoff basierenden Kraftstoff oder Wasserstoff, oder für Ladesysteme zum Beladen mit elektrischer Energie, kann sinnvoll sein, eine vorübergehende Datenverbindung zwischen dem Betankungs- oder Ladesystem und dem Fahrzeug herzustellen. Hierdurch könnten der Betankungs- bzw. Ladevorgang gesteuert und Identitäts- und/oder Zahlungsinformationen übertragen werden.
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Beim Aufbau einer Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente, z.B. einer Tanksäule, einer Ladesäule oder einem Tankroboter sowie einem Fahrzeug, etwa einem Landfahrzeug, Flugzeug oder Schiff über eine Funkkommunikationsstrecke kann die Zuordnung zwischen der Infrastrukturkomponente und dem Fahrzeug über die Funkverbindung selbst nur dann eindeutig erfolgen, wenn es lediglich eine einzige Infrastrukturkomponente und ein einziges Fahrzeug innerhalb der Reichweite der Funkkommunikationsstrecke gibt. Bei Mehrdeutigkeiten, die auf mehrere Infrastrukturkomponenten und/oder mehrere Fahrzeug innerhalb der Funkreichweite zurückzuführen sind, muss auf einem anderem Weg eine Zuordnung der Kommunikationspartner erfolgen. Dies könnte beispielsweise manuell durch eine Bestätigung oder Auswahl der Kommunikationspartner durch den Nutzer des Fahrzeugs oder eine andere anwesende Person erfolgen.
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US10800281B2 zeigt ein Verfahren zur Wasserstoffbetankung, welche Near-Field-(Funk) Kommunikation (NFC) verwendet, um Informationen vor einem Betankungsvorgang zu übertragen. Dabei sind N FC-Antennen nahe an einem Tankrüssel-/stutzen platziert und übertragen eine Fahrzeug-ID und Informationen über Fahrzeugtanks. Die NFC-Kommunikation wird genutzt, um eine Hauptkommunikation über V2X („vehicle-to-x“) zu initiieren, worüber anschließend Betankungsmesswerte zur Überwachung z.B. von Druck und Temperatur während des Betankungsvorgangs übertragen werden. Jedoch wird die NFC-Kommunikation weder für funktionale Sicherheits-Funktionen noch für IT-Sicherheitsfunktionen genutzt. In
US20200346554A1 wird dieses Verfahren auf das Laden von batterieelektrischen Fahrzeugen angewandt.
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US20130139897A1 zeigt die Verwendung eines Tankexpansionssensors, dessen Werte per Funk an eine Tanksäule übermittelt werden, um einen Tankvorgang bei einer kritischen Tankausdehnung abzubrechen, jedoch nicht, um im Normalzustand den Betankungsvorgang kontinuierlich zu beeinflussen.
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US20180213376A1 nutzt Funkkommunikation eines Fahrzeugs zu einem beliebigen Teilnehmer, um Kommunikationsparameter festzulegen, jedoch nicht, um Parameter eines Betankungsvorgangs festzulegen.
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US20150031335A1 beschreibt einen allgemeinen Service-Layer für das Schützen von Information, z.B. Position oder andere gerätespezifische Daten, in loT Szenarien. Die Kommunikation muss dabei zwingend über eine Cloud-Infrastruktur abgewickelt werden, die drahtlos oder drahtgebunden ist.
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Infrarotbasierte Datenverbindungen an Wasserstofftankstellen sind bereits allgemein bekannt. Allerdings können Kratzer auf der Sende-/Empfangs-Optik sowie Eisbildung am Tankrüssel oder Tankstutzen die Datenübertragung beeinträchtigen und sind deshalb in der Praxis von Ausfällen betroffen, sodass ein beschleunigtes Betanken eingeschränkt werden kann. Unidirektionale Verbindungen erlauben weiterhin keinen Rückkanal von der Tanksäule zu dem Fahrzeug, sodass kein Abgleich bestehender Tankverfahren möglich ist, und nicht auf das für das tatsächliche Tanksäulen-/Fahrzeugpaar optimale Verfahren geeinigt werden kann. Metallische Kontakte einer drahtgebundenen Kommunikation, insbesondere in der Nähe der Tankkupplung, sollten vermieden werden, da durch Funkenschlag bei Kontakt Wasserstoffgase explosiv entzündet werden könnten. Weiterhin stellt jede Funkkommunikation aufgrund der Rundfunkeigenschaft des Funkmediums Luft weitere Herausforderungen an die Anwendung.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist folglich die Aufgabe der Erfindung, eine alternative Lösung für den Aufbau einer Kommunikation zwischen zwei Kommunikationspartnern in Form einer Infrastrukturkomponente und eines Fahrzeugs bereitzustellen, bei dem eine funktional sichere und IT-sichere kontaktlose Kommunikation hinreichend garantiert ist, Dritte die Kommunikation nicht stören können und die vorangehend dargestellten Nachteile nicht auftreten.
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Dies wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
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Es wird ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente als erstem Kommunikationspartner und einem Fahrzeug als zweitem Kommunikationspartner vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Aufbauens einer Infrastruktur-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation zwischen der Infrastrukturkomponente und dem Fahrzeug über einen ersten Kommunikationskanal durch eine erste auslösende Aktion an der Infrastrukturkomponente, Aufbauen einer Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Infrastrukturkomponente über den ersten Kommunikationskanal durch eine zweite auslösende Aktion an dem Fahrzeug, gegenseitiges Auffinden und Identifizieren der Kommunikationspartner über einen zweiten Kommunikationskanal, der sich von dem ersten Kommunikationskanal unterscheidet, Kopplung der beiden Kommunikationspartner über eine IT-sichere Verbindung über den ersten Kommunikationskanal unter Zuhilfenahme von Informationen, die über den zweiten Kommunikationskanal von zumindest einem der Kommunikationspartner empfangen wurden, und Aufbau einer funktional sicheren Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung.
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Weiter nachfolgend wird die Infrastrukturkomponente als erster Kommunikationspartner bezeichnet. Die Infrastrukturkomponente könnte beispielsweise eine Tank- oder Ladesäule sein, die zum Betanken oder Laden eines Fahrzeugs verwendet wird. Das Fahrzeug wird weiter nachfolgend als zweiter Kommunikationspartner bezeichnet. Wie vorangehend dargestellt ist während des Betankungs- oder Ladevorgangs eine IT-sichere und funktional sichere Verbindung zwischen den beiden Kommunikationspartnern gewünscht, um den Betankungs- oder Ladevorgangs zu optimieren. Die tatsächliche Ausführung des ersten Kommunikationskanals ist für den Kerngedanken der Erfindung zunächst unerheblich. Es ist vorstellbar, dass gängige, drahtlose Datenkommunikations-Protokolle Verwendung finden können, wobei erfindungsgemäß die Initiierung einer IT-sicheren und funktional sicheren Verbindung im Vordergrund steht.
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Von beiden Kommunikationspartnern wird eine Kommunikationsbereitschaft aufgebaut. Dies erfolgt durch jeweils eine Aktion an der Infrastrukturkomponente und dem Fahrzeug als eine Vorbereitungsphase. An der Infrastrukturkomponente kann dies etwa das detektierte Herausnehmen eines Tankrüssels aus einer Halterung, das Entnehmen eines Ladesteckers aus einer Halterung, das Überfahren eines Kontakts durch das Fahrzeug oder das Auslösen einer Lichtschranke sein. Am Fahrzeug kann dies etwa in Form einer Befehlseingabe am Fahrzeug, das Öffnen eines Lade- oder Tankdeckels realisiert sein.
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Das gegenseitige Auffinden und Identifizieren der Kommunikationspartner kann insbesondere durch zwei verschiedene Varianten erfolgen. In einer ersten Variante sendet mindestens einer der Kommunikationspartner ein allgemeines Funksignal aus. Im Falle der Fahrzeugs kann dies etwa als Beacon-Signal ausgeführt sein, das das Fahrzeug aussendet. Die Infrastrukturkomponente kann indes ein Advertisement-Signal aussenden. Jedes der Signale kann eine identifizierende Identifikationsnummer (ID) beinhalten. Die ID könnte dabei unterschiedliche Parameter umfassen, die auf einen Fahrer, ein Fahrzeug, eine Tanksäule, einen Tankstellenbetreiber oder einen Dienst, der durch einen der vorigen angeboten wird, umfassen kann. Der jeweils andere Kommunikationspartner kann auf solche Beacon-Signale oder Advertisement-Signale hören und diese mit einem Datenpaket beantworten, das zumindest eine eigene ID, etwa für den Fahrer, ein Fahrzeug, eine Tanksäule, eine Ladesäule oder angebotene Dienste umfassen kann. Es ist dabei besonders zweckmäßig, dass die ID global eineindeutig bzw. einzigartig ist. Aus den empfangenen Daten könnte bevorzugt jeder Kommunikationspartner eine Liste möglicher Kommunikationspartner generieren. Das Identifizieren der Kommunikationspartner erfolgt über den zweiten Kommunikationskanal. Dieser bezeichnet ein Kommunikationsverfahren, welches von der verwendeten Funkkommunikation des ersten Kommunikationskanals verschieden ist und wird als „Out-of-Band-Kommunikation“ (OoBK) bezeichnet. Über den zweiten Kommunikationskanal sind keine hohen Datenübertragungsraten notwendig.
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Es ist bevorzugt, dass die beiden Kommunikationspartner über den zweiten Kommunikationskanal ihre jeweils eigenen ID mitteilen. Diese Kommunikation kann auch durch den ersten Kommunikationskanal initiiert werden, in dem etwa das Fahrzeug oder die Infrastrukturkomponente zu einem bestimmten Verhalten angeregt wird. Aufgrund der übermittelten ID kann der jeweils passende Kommunikationspartner aus der Liste ausgewählt, an den nachfolgend die Kommunikation über den ersten Kommunikationskanal adressiert wird.
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In der zweiten Variante könnten sich die beiden Partner zuerst über den zweiten Kommunikationskanal ihre ID gegenseitig mitteilen und dann direkt mit der gerichteten Kommunikation über den ersten Kommunikationskanal beginnen, indem ein Kommunikationspartner diese eröffnet und der andere Kommunikationspartner darauf antwortet. Der weitere Ablauf ist identisch zu der ersten Variante.
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Damit kann die Kopplung der beiden Kommunikationspartner über eine IT-sichere Verbindung über den ersten Kommunikationskanal unter Zuhilfenahme von Informationen erfolgen, die über den zweiten Kommunikationskanal von zumindest einem der Kommunikationspartner empfangen wurden. Der Aufbau einer funktional sicheren Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung erfordert eine gegenseitige Authentifizierung und Identifikation. Dies kann über Funk erfolgen, z.B. unter Verwendung von Zertifikaten, etwa gemäß dem ITU-Standard X.509 (vgl. auch IEEE 802.1x), aber auch durch einfache Übertragung über den zweiten Kommunikationskanal. Darauf basierend könnte ein kryptographischer Session-Schlüssel ausgetauscht werden, beispielsweise über einen Diffie-Hellman-Schlüsselaustausch über Funk erfolgen oder durch eine gegebenenfalls ungeschützte Übertragung über den zweiten Kommunikationskanal. Ab diesem Zeitpunkt kann jede weitere Funkkommunikation verschlüsselt unter Verwendung des Session-Schlüssels erfolgen, zweckmäßigerweise unter Verwendung von Authentifizierter Verschlüsselungsverfahren (authenticated encryption with associated data, AEAD). Diese ist damit gegen Manipulation und gegen Abhören durch Dritte geschützt. Bei der IT-sicheren Verbindung kann eine Überwachung der IT-Sicherheit erfolgen. Wird ein abnormes Verhalten, etwa ein Angriff, festgestellt, kann dies zu einer adäquaten Reaktion führen. Nach dem Schlüsselaustausch kann eine Berechtigungsprüfung für den Datenzugriff und der nutzbaren Dienste erfolgen. Die Berechtigungsprüfung kann weiterhin auch bereits nach der Authentifizierung erfolgen. Eine resultierende Berechtigungsbeschränkung kann dann nachfolgend umgesetzt werden. Optional könnte auch die Codierung einer paketorientierten Vorwärts-Auslöschungskorrektur (packet erasure forward correction code) auf IT-Sicherheits-Ebene initiiert werden.
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Um eine funktional sichere Verbindung über die IT-sichere Verbindung aufzubauen, könnte zuerst, etwa anhand von digitalen Zertifikaten, festgestellt werden, ob der betreffende Kommunikationspartner sicherheitszertifiziert ist. Dies könnte über den ersten Kommunikationskanal und/oder den zweiten Kommunikationskanal erfolgen. Wenn dies der Fall ist, dann kann der Datenaustausch gemäß eines vorgegebenen Sicherheits-Übertragungsprotokolls erfolgen. Gleichzeitig könnte die Verbindung auf Einhalten des Blackchannel-Prinzips überwacht werden. Bei Detektion abnormen Verhaltens wird ein vorgegebener Empfänger, beispielsweise eine Zentrale, informiert, die adäquate Maßnahmen ergreifen kann. Über dieses Protokoll werden als nächstes sicherheitsrelevante Parameter ausgetauscht, z.B. eine maximal tolerierbare Ausfallzeit der Datenverbindung. Optional könnte auch hier die Codierung einer paketorientierten Vorwärts-Auslöschungskorrektur (packet erasure forward correction code) auf Sicherheits-Ebene initiiert werden.
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Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass es unabhängig von einer tatsächlich verwendeten Funktechnologie, einer Betankungs- oder Lade-Infrastruktur und verwendeter Hardware durchführbar ist. Es kann für die Betankung beliebiger gasförmiger oder flüssiger Kraftstoffe sowie das Laden von Elektrofahrzeugen verwendet werden. Das Verfahren erlaubt eine Datenübertragung während eines Betankungs- oder Ladevorgangs, mit dem etwa Parameter des Tankbehälters, z.B. Temperatur und Druck des Kraftstoffs in einem Tankbehälter, übertragen wird. Dadurch wird ein deutlich beschleunigter Betankungsvorgang ermöglicht, insbesondere bei der Betankung eines Fahrzeugs mit Wasserstoff, da der Betankungsvorgang nicht auf eine über eine Vielzahl von Fahrzeug-/Tankmodellen gebildete Worst-Case-Annahme Rücksicht genommen werden muss, sondern lediglich auf individuelle Sicherheitsgrenzen und Fähigkeiten eines des beteiligten Tankbehältersystems. Eine Funkdatenübertragung wird nicht durch Eisbildung beeinträchtigt, die bei Betankung gasförmiger, unter Druck stehender und vorgekühlter Kraftstoffe auftreten kann. Eine Funkdatenübertragung ist durch keine mechanischen Belastungen beeinträchtigt wie z.B. Kratzer an der Optik einer Infrarot-Datenübertragung. Über eine Funkdatenübertragung lassen sich weitere Dienste für das Fahrzeug anbieten. Das Verfahren erfüllt zudem Anforderungen an die funktionale Sicherheit des Gesamtsystems sowie IT-Sicherheits-Anforderungen, sodass etwa die Abrechnung einer Betankung automatisiert und aufgrund von z.B. Authentisierung sicher erfolgen kann.
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Das Verfahren ist auf alle Arten von Kraftstoffen, d.h. gasförmig, flüssig, kryogen etc. sowie auf das Laden von Elektrofahrzeugen anwendbar. Beispielhaft kann das Verfahren für ein Betankungsszenario an einer Tankstelle betrachtet werden, an der beispielsweise ein Brennstoffzellenfahrzeug mit gasförmigen Wasserstoff betankt werden soll. Es ist unerheblich, ob das Szenario einen klassischen manuellen Betankungsvorgang mit oder ohne automatisierte Abrechnung betrifft, einen automatisierten oder autonomen Betankungsvorgang eines klassischen von einem Fahrer gefahrenen Fahrzeugs, eines (teil-)automatisierten oder autonomen Fahrzeugs betrifft. Außerdem kann das Verfahren für ein Szenario geeignet sein, bei dem ein Betankungsfahrzeug zum Empfängerfahrzeug fährt und dieses betankt.
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Das Verfahren könnte ferner das Übertragen von durch die Infrastruktur angebotener Dienste an das Fahrzeug, und das Übertragen mindestens eines ausgewählten Dienstes durch das Fahrzeug an die Infrastrukturkomponente aufweisen. Das Übertragen der angebotenen Dienste, d.h. der Betankungs- oder Ladedienste, könnte zusätzlich dazu auch über die Abfrage einer Datenbank erfolgen. Diese Datenbank könnte entweder lokal im jeweiligen Kommunikationspartner oder an einem anderen Ort über weitere Kommunikationsverbindungen, etwa über Mobilfunk, Ethernet o.ä., erfolgen. Die Einigung über Betankungs- oder Ladedienste könnte jederzeit erfolgen und sollte vor dem Beginn der gegenseitigen Absprache der Betankungs- bzw. Ladeprotokolle abgeschlossen sein. Es ist vorstellbar, dass nach einem Schlüsselaustausch zur Herstellung einer IT-sicheren Verbindung eine Berechtigungsprüfung für den Datenzugriff und welche der Dienste genutzt werden darf erfolgt. Die Berechtigungsprüfung könnte bereits nach einer Authentifizierung erfolgen. Die entsprechende Berechtigungsbeschränkung kann anschließend umgesetzt werden.
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Das Verfahren kann ferner wechselseitiges Übertragen von angebotenen Betankungs- oder Ladeprotokollen zwischen dem Fahrzeug und der Infrastrukturkomponente, und wechselseitiges Abstimmen über ein zu verwendendes Betankungs- oder Ladeprotokoll umfassen. Dies kann etwa die Art des Aufbaus des Betankungs- bzw. Ladeprotokoll umfassen. Beispielsweise kann dabei bestimmt werden, wo sich welche Parameter in einem Datenpaket bzw. einem übertragenen Datensatz befinden. Das Protokoll kann zudem Informationen zu einem genutzten thermodynamischen Betankungsverfahren umfassen, welches einem bestimmten Standard zugeordnet werden kann. Es ist vorstellbar, dass das Abstimmen einen Austausch von Betankungsparametern umfasst, bei dem etwa Tankbehältertypen abgeglichen und auf Kompatibilität geprüft werden. Ein Austausch über Betankungsparameter kann jederzeit nach dem Aufbau einer IT-sicheren Verbindung erfolgen und sollte vor dem Beginn einer Planung eines Betankungsvorgangs (siehe nachfolgend) abgeschlossen sein. Sollten sich die Parameter als inkompatibel herausstellen, sollte der Betankungsvorgang unterbrochen oder verhindert werden.
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Die Infrastrukturkomponente kann eine Betankungseinrichtung sein, wobei das Verfahren dann ferner das Prüfen der Infrastrukturkomponente auf eine Leckage, und das Prüfen des Fahrzeugs auf eine Leckage aufweist, und ein Warnhinweis ausgegeben wird, wenn eine Leckage in der Infrastrukturkomponente oder dem Fahrzeug erkannt wird. Die Leckageprüfung könnte insbesondere auf das jeweilige Auslöseereignis durchgeführt werden, dies ist jedoch nicht zwingend unmittelbar direkt danach notwendig.
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Weiterhin kann das Verfahren ferner das Aktivieren einer Wegfahrsperre, bevor ein Betankungs- oder Ladevorgang begonnen wird, aufweisen. Das Aktivieren einer Wegfahrsperre könnte explizit wie auch implizit, z.B. durch Verwenden eines abgezogenen Fahrzeugschlüssels o.ä. zu einer Freigabe an der Infrastruktur jederzeit erfolgen und sollte zweckmäßigerweise mit dem Einstecken eines Tankrüssels in einen Tankstutzen oder eines Ladesteckers in eine Ladebuchse , spätestens jedoch vor Beginn der Durchführung der Betankung oder des Ladens abgeschlossen sein. An die Aktivierung der Wegfahrsperre könnte sich eine Freigabe eines Tankventils anschließen.
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Das Verfahren kann zudem ferner das Ermitteln eines Betankungs- oder Ladeplans und wechselseitige Information über den Betankungs- oder Ladeplan aufweisen. Dabei kann das Betanken oder Laden derart geplant werden, dass unter Ausnutzung der zulässigen Parameter, d.h. Betankungsdruck, Volumenstrom, Stromstärke oder dergleichen eine schnellstmögliche Betankung oder ein Laden erreichbar ist.
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Ebenso kann vorteilhaft sein, wenn das Verfahren das Initiieren eines Betankungs- oder Ladevorgangs, und das Übertragen von Betankungs- oder Ladeparametern während des Betankungs- oder Ladevorgangs aufweist. Damit wird ein geschlossener Regelkreis zur Maximierung der Betankungs- oder Ladegeschwindigkeit erreicht. Dazu werden etwa Sensormesswerte, beispielsweise Druck und Temperatur eines Gases in einem oder mehreren Tanks, auch als aggregierte Werte, etwa als schlechtester Wert im Sinne einer dadurch bedingten Begrenzung der Betankungsgeschwindigkeit begrenzend über alle Tanks in dem Fahrzeug, von dem Fahrzeug an die Infrastrukturkomponente übertragen. Die Infrastruktur kann dadurch einen Massestrom bei einer Betankung regeln.
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Die Übertragung von Betankungs- oder Ladeparametern über den ersten Kommunikationskanal kann entsprechend einem Schichtenmodell erfolgen. Dafür können Parameter in einen Protokollrahmen gepackt werden. Dieses wird in ein funktionales Sicherheitspaket verpackt, welches für die funktionale Sicherheit unter Verwendung des genannten Blackchannel-Prinzips verwendet wird. Dieses wird wiederum in ein IT-Sicherheitspaket verpackt, das die IT-Sicherheitsanforderungen erfüllt. Dieses IT-Sicherheitspaket wird schließlich per Funk an die Infrastrukturkomponente übertragen und von dieser empfangen. Dort werden die IT-Sicherheitsdaten überprüft und die Daten an den Funktionalen-Sicherheitsblock weitergeleitet. Dort erfolgt die Sicherstellung der funktionalen Sicherheit etwa gemäß des Blackchannel-Prinzips. Das dabei entpackte Paket wird an einen Betankungsprotokollblock weitergeleitet, wo die Messwerte wieder extrahiert werden. Diese werden dann einer Regelung zugeführt, welche z.B. den Massefluss von der Betankungseinrichtung über einen Tankschlauch, Tankrüssel und Tankstutzen in das Fahrzeug hinein regelt.
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Ein IT-Sicherheitspaket kann eine Auswahl folgender Felder beinhalten, d.h. ein oder mehrere der folgenden Felder:
- - Protokoll-Identifizierung,
- - Quell-/Absender-Adresse sowie Zieladresse,
- - Zeitstempel und/oder den Wert eines Paketnummernzählers, welcher bei jedem gesendeten Paket inkrementiert wird,
- - Nutzdaten des funktionalen-Sicherheitsprotokolls, und
- - Codierte Daten eines Message-Authentication-Codes (z.B. auf Basis von Hash-Funktionen) und/oder eine Signatur des Pakets (z.B. zertifikatbasiert), jeweils gebildet über Teile der Paketinformation, mindestens jedoch über die Nutzdaten und den Zeitstempel und/oder den Wert des Paketnummernzählers.
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Teile der Paketinformation, auf jeden Fall jedoch die angegebenen Nutzdaten, sind dabei verschlüsselt. Besonders zweckmäßig ist es, alle Felder zu verwenden.
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Ein funktionales Sicherheitspaket kann indes eine Auswahl folgender Felder beinhalten:
- - Protokoll-Identifizierung,
- - Quell-/Absender-Adresse sowie Zieladresse,
- - Zeitstempel und/oder den Wert eines Paketnummernzählers, welcher bei jedem gesendeten Paket inkrementiert wird,
- - Nutzdaten des Betankungs- oder Ladeverfahrens,
- - Prüfsumme über mindestens die Nutzdaten,
- - Codierte Daten eines Message-Authentication-Codes (z.B. auf Basis von Hash-Funktionen) und/oder eine Signatur des Pakets (z.B. zertifikatbasiert, auch unterschiedlich zu dem der IT-Sicherheit), jeweils gebildet über Teile der Paketinformation, mindestens jedoch über die Nutzdaten und den Zeitstempel und/oder den Wert des Paketnummernzählers, und
- - eine Prüfsumme (z.B. eine zyklische Redundanz-Prüfung, cyclic redundancy check, CRC) über zumindest einen Teil der Felder.
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Auch hier kann es zweckmäßig sein, alle Felder zu verwenden.
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Jeder Schritt des Verfahrens könnte durch Selbsttests und Plausibilitätsprüfungen auf erfolgreiche Ausführung überprüft werden. Ist die Überprüfung erfolgreich, so wird das Verfahren weiter ausgeführt. Tritt ein Fehler auf, kann ein Fahrer durch eine Anzeige im Fahrzeug bzw. an der Infrastrukturkomponente auf den Fehler aufmerksam gemacht werden. Personal an der Infrastrukturkomponente kann durch Monitoranzeige über den Fehler informiert werden, um diesen zu beheben.
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Wie vorangehend dargelegt könnte die Infrastrukturkomponente das Betanken oder Laden des Fahrzeugs an den Betankungs- oder Ladeplan anpassen und hierfür von dem Fahrzeug an die Infrastrukturkomponente übertragene Betankungs- oder Ladeparameter kontinuierlich oder wiederholt berücksichtigen.
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Analog dazu betrifft die Erfindung ein System zur drahtlosen Kommunikation zwischen mindestens einer Infrastrukturkomponente und mindestens einem Fahrzeug, aufweisend jeweils eine erste Verbindungseinheit für einen ersten Kommunikationskanal und eine zweite Verbindungseinheit für einen zweiten Kommunikationskanal, sowie jeweils mindestens eine mit der ersten Verbindungseinheit und der zweiten Verbindungseinheit gekoppelte Steuereinheit, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine erste bzw. zweite auslösende Aktion zu erfassen, wobei die Steuereinheit jeweils dazu ausgebildet ist, nach Erfassen der auslösenden Aktion die erste Verbindungseinheit dazu zu veranlassen, eine Infrastruktur-Kommunikationsbereitschaft bzw. Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft aufzubauen, wobei die Steuereinheit jeweils dazu ausgebildet ist, den jeweiligen anderen Kommunikationspartner über die zweite Verbindungseinheit aufzufinden und zu identifizieren, wobei die Steuereinheit jeweils dazu ausgebildet ist, eine Kopplung der beiden Kommunikationspartner über eine IT-sichere Verbindung über den ersten Kommunikationskanal unter Zuhilfenahme von Informationen durchzuführen, die über den zweiten Kommunikationskanal von zumindest einem der Kommunikationspartner empfangen wurden, und wobei die Steuereinheit jeweils dazu ausgebildet, ist, eine funktional sichere Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung aufzubauen. Das System ist dazu ausgebildet, einzelne oder sämtliche Schritte des vorangehend dargestellten Verfahrens auszuführen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Betankungs- oder Ladesystem mit mindestens einer Infrastrukturkomponente und einem System nach der vorhergehenden Ausführung, wobei die Infrastrukturkomponente eine Betankungs- oder Ladeeinrichtung ist, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Fahrzeug zu betanken oder zu laden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur drahtlosen Kommunikation.
- 2 eine schematische Darstellung eines Betankungs- oder Ladesystems.
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1 zeigt ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente als erstem Kommunikationspartner und einem Fahrzeug als zweitem Kommunikationspartner. Das Verfahren weist die Schritte des Aufbauens 2 einer Infrastruktur-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation der Infrastrukturkomponente mit dem Fahrzeug über einen ersten Kommunikationskanal durch eine erste auslösende Aktion an der Infrastrukturkomponente, des Aufbauens 4 einer Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation des Fahrzeugs mit der Infrastrukturkomponente über den ersten Kommunikationskanal durch eine zweite auslösende Aktion an dem Fahrzeug, des gegenseitigen Auffindens 6 und Identifizierens 8 der Kommunikationspartner über einen zweiten Kommunikationskanal, der sich von dem ersten Kommunikationskanal unterscheidet, der Kopplung 10 der beiden Kommunikationspartner über eine IT-sichere Verbindung über den ersten Kommunikationskanal unter Zuhilfenahme von Informationen, die über den zweiten Kommunikationskanal von zumindest einem der Kommunikationspartner empfangen wurden, und des Aufbaus 12 einer funktional sicheren Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung.
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Durch die Infrastruktur angebotene Dienste können an das Fahrzeug übertragen werden 14. Daraufhin kann mindestens ein ausgewählter Dienst durch das Fahrzeug an die Infrastrukturkomponente gesandt werden 16. Das Fahrzeug und die Infrastrukturkomponente übertragen 18 wechselseitig angebotene Betankungs- oder Ladeprotokollen und stimmen 20 dann wechselseitig ein zu verwendendes Betankungs- oder Ladeprotokoll ab. Die Infrastrukturkomponente ist beispielhaft eine Betankungseinrichtung. Das Verfahren weist dann exemplarisch ferner das Prüfen 22 der Infrastrukturkomponente auf eine Leckage, das Prüfen 24 des Fahrzeugs auf eine Leckage, und das Ausgeben 26 eines Warnhinweises auf, wenn eine Leckage in der Infrastrukturkomponente oder dem Fahrzeug erkannt wird.
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Zur Sicherheit kann beim Betanken oder Beladen eine Wegfahrsperre aktiviert werden 28, bevor der Betankungs- oder Ladevorgang begonnen wird. Dem Betanken oder Laden kann das Ermitteln 30 eines Betankungs- oder Ladeplans sowie eine wechselseitige Information 32 über den Betankungs- oder Ladeplan vorgehen. Der Betankungs- oder Ladevorgangs wird schließlich initiiert 34 und Betankungs- oder Ladeparameter während des Betankungs- oder Ladevorgangs werden übertragen 36. Die Infrastrukturkomponente kann das Betanken oder Laden des Fahrzeugs an den Betankungs- oder Ladeplan anpassen 38 und hierfür von dem Fahrzeug an die Infrastrukturkomponente übertragene Betankungs- oder Ladeparameter kontinuierlich oder wiederholt berücksichtigen 40.
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2 offenbart ein Betankungs- oder Ladesystem 42. Eine Infrastrukturkomponente 44 ist hier als Betankungseinrichtung dargestellt, die dazu ausgebildet ist, einen Tank 46 in einem Fahrzeug 48 zu betanken. Das Fahrzeug 48 ist beispielhaft ein Bus, in dem Wasserstoff über eine Brennstoffzelle (nicht gezeigt) zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt wird. Die Infrastrukturkomponente 44 umfasst einen Tankrüssel 50, der mit dem Fahrzeug 48 koppelbar ist, um in eine Fluidverbindung mit einem Tank 46 im Innern des Fahrzeugs 48 zu geraten. Die Infrastrukturkomponente 44 weist eine erste Steuereinheit 52 auf, welche mit einer ersten Verbindungseinheit 54 und einer zweiten Verbindungseinheit 56 verbunden ist, welche beide als drahtlose Verbindungseinheiten zum Realisieren unterschiedlicher Kommunikationskanäle ausgeführt sind, d.h. als ersten Kommunikationskanal und als zweiten Kommunikationskanal. Gleichermaßen weist das Fahrzeug 48 eine zweite Steuereinheit 58 auf, welche ebenso mit einer ersten Verbindungseinheit 54 und einer zweiten Verbindungseinheit 56 verbunden ist, die in dem Fahrzeug 48 angeordnet und kompatibel mit den Verbindungseinheiten 54 und 56 in der Infrastrukturkomponente 44 ausgebildet sind.
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Die Steuereinheiten 52 und 58 sind dazu ausgebildet, eine erste bzw. zweite auslösende Aktion zu erfassen, beispielsweise das Entnehmen eines Tankstutzens 60 von der Infrastrukturkomponente 44 und das Einstecken des Tankstutzens 60 in eine Tanköffnung 62. Die Steuereinheiten 52 und 58 sind außerdem dazu ausgebildet, nach Erfassen der auslösenden Aktionen die erste Verbindungseinheiten 54 dazu zu veranlassen, eine Infrastruktur-Kommunikationsbereitschaft bzw. Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft aufzubauen, wobei die Steuereinheiten 52 und 58 dazu ausgebildet sind, den jeweiligen anderen Kommunikationspartner über die zweite Verbindungseinheiten 56 aufzufinden und zu identifizieren, wobei die Steuereinheiten 52 und 58 jeweils dazu ausgebildet sind, eine Kopplung der beiden Kommunikationspartner 44 und 48 über eine IT-sichere Verbindung über den ersten Kommunikationskanal unter Zuhilfenahme von Informationen durchzuführen, die über den zweiten Kommunikationskanal von zumindest einem der Kommunikationspartner 44 und 48 empfangen wurden. Die Steuereinheiten 52 und 58 sind weiterhin dazu ausgebildet, eine funktional sichere Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern 44 und 48 über die IT-sichere Verbindung aufzubauen. Das System 42 ist dazu ausgebildet, einzelne oder sämtliche Schritte des vorangehend dargestellten Verfahrens aus 1 auszuführen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 10800281 B2 [0004]
- US 20200346554 A1 [0004]
- US 20130139897 A1 [0005]
- US 20180213376 A1 [0006]
- US 20150031335 A1 [0007]
