DE102021203535A1 - Method for wireless communication between at least one infrastructure component and at least one vehicle - Google Patents

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Dennis Grewe
Henning Bien
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Stephan Ludwig
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Philip Wette
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Abstract

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 Funk-Kommunikationskanal durch eine erste auslösende Aktion an der Infrastrukturkomponente, Aufbauen einer Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und der Infrastrukturkomponente über den ersten Funk-Kommunikationskanal durch eine zweite auslösende Aktion an dem Fahrzeug, gegenseitiges Auffinden und Identifizieren der Kommunikationspartner über einen zweiten Kommunikationskanal, der sich von dem ersten Funk-Kommunikationskanal unterscheidet, Kopplung der beiden Kommunikationspartner über eine IT-sichere Verbindung über den ersten Funk-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.A method for wireless communication between an infrastructure component as the first communication partner and a vehicle as the second communication partner is proposed, comprising the steps of establishing an infrastructure communication readiness for communication between the infrastructure component and the vehicle via a first radio communication channel by a first triggering action the infrastructure component, establishing a vehicle communication readiness for communication between the vehicle and the infrastructure component via the first radio communication channel by a second triggering action on the vehicle, mutual finding and identification of the communication partners via a second communication channel, which differs from the first radio communication channel distinguishes, coupling of the two communication partners via an IT-secure connection via the first radio communication channel with the help of information, received by at least one of the communication partners via the second communication channel, and establishment of a functionally secure connection between the communication partners via the IT-secure connection.

Description

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.The present invention relates to a method for wireless communication between at least one infrastructure component and at least one vehicle, a system for wireless communication, and a refueling or charging system.

Stand der TechnikState of the art

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.For modern refueling systems for refueling a vehicle with fuel, such as a hydrocarbon-based fuel or hydrogen, or for charging systems for charging with electrical energy, it can be useful to establish a temporary data connection between the refueling or charging system and the vehicle. In this way, the refueling or charging process could be controlled and identity and/or payment information could be transmitted.

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.When communication is established between an infrastructure component, e.g. a fuel pump, a charging station or a tank robot, and a vehicle, such as a land vehicle, aircraft or ship via a radio communication link, the infrastructure component and the vehicle can only be clearly assigned via the radio link itself if there is only a single infrastructure component and a single vehicle within range of the radio communication link. In the case of ambiguities that can be traced back to several infrastructure components and/or several vehicles within the radio range, the communication partners must be assigned in a different way. This could be done manually, for example, by the user of the vehicle or another person present confirming or selecting the communication partner.

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. US10800281B2 shows a method for hydrogen refueling that uses near field (radio) communication (NFC) to transmit information prior to a refueling operation. Here, N FC antennas are placed close to a tank nozzle and transmit a vehicle ID and information about vehicle tanks. The NFC communication is used to initiate a main communication via V2X (“vehicle-to-x”), which is then used to transmit refueling readings for monitoring, for example, pressure and temperature during the refueling process. However, NFC communication is neither used for functional security functions nor for IT security functions. In US20200346554A1 this method is applied to the charging of battery electric vehicles.

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. US20130139897A1 shows the use of a tank expansion sensor, the values of which are transmitted by radio to a fuel pump in order to interrupt a refueling process when the tank expands critically, but not to continuously influence the refueling process in the normal state.

US20180213376A1 nutzt Funkkommunikation eines Fahrzeugs zu einem beliebigen Teilnehmer, um Kommunikationsparameter festzulegen, jedoch nicht, um Parameter eines Betankungsvorgangs festzulegen. US20180213376A1 uses radio communication from a vehicle to any participant to set communication parameters, but not to set parameters of a refueling process.

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. US20150031335A1 describes a general service layer for protecting information, e.g. position or other device-specific data, in loT scenarios. The communication must be handled via a cloud infrastructure that is wireless or wired.

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.Infrared-based data connections at hydrogen filling stations are already well known. However, scratches on the transmission/reception optics and ice formation on the tank nozzle or filler neck can impair data transmission and are therefore affected by failures in practice, so that accelerated refueling can be restricted. Furthermore, unidirectional connections do not allow a return channel from the fuel pump to the vehicle, so that it is not possible to compare existing fueling processes and to agree on the optimal process for the actual fuel pump/vehicle pair. Metallic contacts of a wired communication, especially in the vicinity of the tank coupling, should be avoided, since hydrogen gases could be explosively ignited by sparks on contact. Furthermore, every radio communication poses further challenges to the application due to the broadcasting properties of the radio medium air.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

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.It is therefore the object of the invention to provide an alternative solution for establishing communication between two communication partners in the form of an infrastructure component and a vehicle, in which functionally secure and IT-secure contactless communication is sufficiently guaranteed, third parties cannot interfere with the communication and the disadvantages described above do not occur.

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.This is achieved by a method having the features of independent claim 1. Advantageous embodiments and developments can be found in the dependent claims and the following description.

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.A method for wireless communication between an infrastructure component as the first communication partner and a vehicle as the second communication partner is proposed, comprising the steps of establishing an infrastructure communication readiness for communication between the infrastructure component and the vehicle via a first communication channel by a first triggering action on the infrastructure component , Establishing a vehicle communication readiness for communication between the vehicle and the infrastructure component via the first communication channel by a second triggering action on the vehicle, mutual finding and identification of the communication partner via a second communication channel, which differs from the first communication channel, coupling of the two communication partners via an IT-secure connection via the first communication channel with the help of information obtained via the second n communication channel was received by at least one of the communication partners, and establishment of a functionally secure connection between the communication partners via the IT-secure connection.

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.Further below, the infrastructure component is referred to as the first communication partner. The infrastructure component could, for example, be a fuel or charging station that is used to refuel or charge a vehicle. The vehicle is further referred to below as the second communication partner. As explained above, an IT-secure and functionally secure connection between the two communication partners is desired during the refueling or charging process in order to optimize the refueling or charging process. The actual execution of the first communication channel is initially irrelevant for the core idea of the invention. It is conceivable that common, wireless data communication protocols can be used, with the initiation of an IT-secure and functionally secure connection being the priority according to the invention.

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.Both communication partners are ready to communicate. This is done by performing an action on the infrastructure component and the vehicle as a preparatory phase. On the infrastructure component, this can be the detected removal of a fuel nozzle from a holder, the removal of a charging plug from a holder, the vehicle driving over a contact or the triggering of a light barrier. This can be implemented on the vehicle in the form of entering a command on the vehicle, for example, opening a loading or tank cap.

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.The mutual finding and identification of the communication partners can take place in two different ways. In a first variant, at least one of the communication partners sends out a general radio signal. In the case of the vehicle, this can be implemented as a beacon signal that the vehicle emits. However, the infrastructure component can send out an advertisement signal. Each of the signals may include an identifying identification (ID) number. The ID could include different parameters that refer to a driver, a vehicle, a fuel pump, a gas station operator or a service that is offered by one of the above. The other communication partner can listen to such beacon signals or advertisement signals and respond to them with a data packet that can include at least one ID, for example for the driver, a vehicle, a fuel pump, a charging station or the services offered. It is particularly expedient here for the ID to be globally unambiguous or unique. Each communication partner could preferably generate a list of possible communication partners from the data received. The communication partners are identified via the second communication channel. This describes a communication method that differs from the radio communication used in the first communication channel and is referred to as "out-of-band communication" (OOBK). High data transmission rates are not necessary via the second communication channel.

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.It is preferred that the two communication partners communicate their respective IDs via the second communication channel. This communication can also be initiated through the first communication channel, in which, for example, the vehicle or the infrastructure component is encouraged to behave in a certain way. Based on the transmitted ID, the appropriate communication partner can be selected from the list, to which the communication via the first communication channel is subsequently addressed.

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.In the second variant, the two partners could first communicate their ID to each other via the second communication channel and then start direct communication via the first communication channel, with one communication partner opening it and the other communication partner responding to it. The rest of the process is identical to the first variant.

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.This allows the two communication partners to be coupled via an IT-secure connection via the first communication channel with the aid of information about the second communication channel were received by at least one of the communication partners. Establishing a functionally secure connection between the communication partners via the IT-secure connection requires mutual authentication and identification. This can be done wirelessly, for example using certificates, for example in accordance with the ITU standard X.509 (cf. also IEEE 802.1x), but also by simple transmission via the second communication channel. Based on this, a cryptographic session key could be exchanged, for example by means of a Diffie-Hellman key exchange over the air or by an optionally unprotected transmission over the second communication channel. From this point in time, any further radio communication can be encrypted using the session key, expediently using authenticated encryption methods (authenticated encryption with associated data, AEAD). This is thus protected against manipulation and eavesdropping by third parties. With the IT-secure connection, IT security can be monitored. If abnormal behavior, such as an attack, is detected, this can lead to an appropriate response. After the key exchange, an authorization check for data access and the usable services can be carried out. The authorization check can continue to take place after authentication. A resulting authorization restriction can then subsequently be implemented. Optionally, the coding of a packet-oriented forward erasure correction (packet erasure forward correction code) could also be initiated at the IT security level.

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.In order to set up a functionally secure connection via the IT-secure connection, it could first be determined, for example using digital certificates, whether the communication partner in question is security-certified. This could be done via the first communication channel and/or the second communication channel. If this is the case, then the data exchange can take place in accordance with a specified security transmission protocol. At the same time, the connection could be monitored for compliance with the black channel principle. If abnormal behavior is detected, a specified recipient, for example a control center, is informed and can take appropriate measures. Next, security-relevant parameters are exchanged via this protocol, e.g. a maximum tolerable downtime of the data connection. Here, too, the coding of a packet-oriented forward erasure correction code (packet erasure forward correction code) could optionally be initiated at the security level.

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.A particular advantage of the method is that it can be carried out independently of the radio technology actually used, a refueling or charging infrastructure and the hardware used. It can be used for refueling any gaseous or liquid fuel, as well as charging electric vehicles. The method allows data to be transmitted during a refueling or charging process, with which parameters of the tank container, e.g. temperature and pressure of the fuel in a tank container, are transmitted. This enables a significantly accelerated refueling process, especially when refueling a vehicle with hydrogen, since the refueling process does not have to take into account a worst-case assumption formed over a large number of vehicle/tank models, but only the individual safety limits and capabilities of one of the tank container system involved. Radio data transmission is not affected by the formation of ice, which can occur when refueling with gaseous, pressurized and pre-cooled fuels. Wireless data transmission is not affected by any mechanical stress, such as scratches on the optics of infrared data transmission. Additional services for the vehicle can be offered via radio data transmission. The procedure also meets the requirements for the functional safety of the overall system as well as IT security requirements, so that the billing of a refueling can be automated and, for example, based on authentication.

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.The method is applicable to all types of fuels i.e. gaseous, liquid, cryogenic etc. as well as to the charging of electric vehicles. The method for a refueling scenario at a gas station where, for example, a fuel cell vehicle is to be refueled with gaseous hydrogen can be considered as an example. It is irrelevant whether the scenario relates to a classic manual refueling process with or without automated billing, an automated or autonomous refueling process of a classic vehicle driven by a driver, or a (partially) automated or autonomous vehicle. In addition, the method can be suitable for a scenario in which a refueling vehicle drives to the recipient vehicle and refuels it.

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.The method could further include the transmission of services offered by the infrastructure to the vehicle, and the transmission of at least one selected service by the vehicle to the infrastructure component. The transfer of the services offered, ie the refueling or loading services, could also be carried out by querying a database gen. This database could either be local in the respective communication partner or at another location via further communication connections, for example via mobile radio, Ethernet or the like. Agreement on refueling or loading services could be reached at any time and should be finalized before mutual agreement on refueling or loading protocols begins. It is conceivable that after a key exchange to establish an IT-secure connection, an authorization check for data access and which of the services may be used takes place. The authorization check could already take place after an authentication. The corresponding authorization restriction can then be implemented.

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.The method can also include mutual transmission of offered refueling or charging protocols between the vehicle and the infrastructure component, and mutual agreement on a refueling or charging protocol to be used. This can include the type of structure of the refueling or loading protocol. For example, it can be determined where which parameters are located in a data packet or a transmitted data set. The log can also include information about a thermodynamic fueling process used, which can be assigned to a specific standard. It is conceivable that the reconciliation involves an exchange of refueling parameters, in which, for example, tank container types are compared and checked for compatibility. An exchange of refueling parameters can take place at any time after an IT-secure connection has been established and should be completed before planning a refueling process (see below). If the parameters turn out to be incompatible, the refueling process should be interrupted or prevented.

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.The infrastructure component can be a refueling facility, in which case the method then further comprises checking the infrastructure component for a leak and checking the vehicle for a leak, and a warning is issued if a leak is detected in the infrastructure component or the vehicle. The leakage check could be carried out in particular for the respective triggering event, but this is not absolutely necessary immediately afterwards.

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.Furthermore, the method may further include activating an immobilizer before a refueling or charging process is started. The activation of an immobilizer could be done explicitly or implicitly, e.g. by using a removed vehicle key or similar to release the infrastructure at any time and should expediently start with the insertion of a fuel nozzle into a tank nozzle or a charging plug into a charging socket, but at the latest before the start completion of the refueling or charging. The activation of the immobilizer could be followed by a release of a tank valve.

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.The method can also further include determining a refueling or charging plan and mutual information about the refueling or charging plan. The refueling or charging can be planned in such a way that the fastest possible refueling or charging can be achieved using the permissible parameters, i.e. refueling pressure, volume flow, current intensity or the like.

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.It can also be advantageous if the method includes the initiation of a refueling or charging process and the transmission of refueling or charging parameters during the refueling or charging process. This achieves a closed loop control to maximize refueling or loading speed. For this purpose, sensor readings, such as the pressure and temperature of a gas in one or more tanks, are also transmitted from the vehicle to the infrastructure component as aggregated values, for example as the worst value in the sense of a resulting limitation of the refueling speed across all tanks in the vehicle. The infrastructure can thus regulate a mass flow during refueling.

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.Refueling or charging parameters can be transmitted via the first communication channel in accordance with a layered model. For this, parameters can be packed in a protocol frame. This is packaged in a functional safety package, which is used for functional safety using the black channel principle mentioned. This is in turn packaged in an IT security package that meets the IT security requirements. This IT security package is then transmitted wirelessly to the infrastructure component and received by it. The IT security data is checked there and the data is forwarded to the functional security block. There, functional safety is ensured according to the black channel principle, for example. The package unpacked in the process is forwarded to a refueling log block, where the measured values are extracted again. These are then fed to a controller which, for example, regulates the flow of mass from the fueling device via a fuel hose, Tank nozzle and tank nozzle into the vehicle regulates.

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.
An IT security package can contain a selection of the following fields, i.e. one or more of the following fields:
  • - protocol identification,
  • - source/sender address and destination address,
  • - Time stamp and/or the value of a packet number counter, which is incremented with each packet sent,
  • - functional safety protocol payload, and
  • - Coded data of a message authentication code (e.g. based on hash functions) and/or a signature of the packet (e.g. based on a certificate), each formed using parts of the packet information, but at least using the user data and the time stamp and/or the value the packet number counter.

Teile der Paketinformation, auf jeden Fall jedoch die angegebenen Nutzdaten, sind dabei verschlüsselt. Besonders zweckmäßig ist es, alle Felder zu verwenden.Parts of the package information, but in any case the specified user data, are encrypted. It is particularly useful to use all fields.

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.
However, a functional safety package can contain a selection of the following fields:
  • - protocol identification,
  • - source/sender address and destination address,
  • - Time stamp and/or the value of a packet number counter, which is incremented with each packet sent,
  • - user data of the refueling or charging process,
  • - checksum over at least the user data,
  • - Coded data of a message authentication code (e.g. based on hash functions) and/or a signature of the package (e.g. based on a certificate, also different from that of IT security), each formed over parts of the package information, but at least over the user data and the time stamp and/or the value of the packet number counter, and
  • - a checksum (eg a cyclic redundancy check, CRC) over at least part of the fields.

Auch hier kann es zweckmäßig sein, alle Felder zu verwenden.Again, it may be useful to use all fields.

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.Each step of the procedure could be checked for successful execution by self-tests and plausibility checks. If the check is successful, the method continues. If an error occurs, a driver can be made aware of the error by a display in the vehicle or on the infrastructure component. Personnel at the infrastructure component can be informed of the error by monitor display in order to rectify it.

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. As explained above, the infrastructure component could adapt the refueling or charging of the vehicle to the refueling or charging plan and for this purpose continuously or repeatedly take into account refueling or charging parameters transmitted from the vehicle to the infrastructure component.

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.Analogously, the invention relates to a system for wireless communication between at least one infrastructure component and at least one vehicle, each having a first connection unit for a first communication channel and a second connection unit for a second communication channel, as well as at least one coupled to the first connection unit and the second connection unit Control unit, wherein the control unit is designed to detect a first or second triggering action, wherein the control unit is designed in each case to cause the first connection unit, after detecting the triggering action, to set up an infrastructure communication readiness or vehicle communication readiness, the control unit being designed in each case to find and identify the respective other communication partner via the second connection unit, the control unit being designed in each case to i st to couple the two communication partners via an IT-secure connection via the first communication channel with the aid of information received from at least one of the communication partners via the second communication channel, and wherein the control unit is respectively designed to establish a functionally secure connection between the communication partners via the IT-secure connection. The system is designed to carry out individual steps or all of the steps of the method presented above.

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.Furthermore, the invention relates to a refueling or charging system with at least one infrastructure component and a system according to the previous embodiment, the infrastructure component being a refueling or charging device which is designed to refuel or charge at least one vehicle.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.Further, the invention-improving measures are below together with the Description of the preferred embodiments of the invention shown in more detail with reference to figures.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur drahtlosen Kommunikation.
  • 2 eine schematische Darstellung eines Betankungs- oder Ladesystems.
It shows:
  • 1 a schematic representation of a method for wireless communication.
  • 2 a schematic representation of a refueling or charging system.

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. 1 shows a method for wireless communication between an infrastructure component as the first communication partner and a vehicle as the second communication partner. The method has the steps of establishing 2 an infrastructure communication readiness for communication of the infrastructure component with the vehicle via a first communication channel by a first triggering action on the infrastructure component, of establishing 4 a vehicle communication readiness for communication of the vehicle with the infrastructure component via the first communication channel by a second triggering action on the vehicle, the mutual finding 6 and identification 8 of the communication partners via a second communication channel that differs from the first communication channel, the coupling 10 of the two communication partners via an IT-secure connection via the first communication channel with the help of Information that was received via the second communication channel from at least one of the communication partners, and the structure 12 of a functionally secure connection between the communication part via the IT-secure connection.

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.Services offered by the infrastructure can be transmitted to the vehicle 14. Thereupon at least one selected service can be sent by the vehicle to the infrastructure component 16. The vehicle and the infrastructure component transmit 18 mutually offered refueling or charging protocols and then mutually agree 20 to be used refueling or loading protocol. The infrastructure component is, for example, a refueling facility. The method then also includes, for example, checking 22 the infrastructure component for a leak, checking 24 the vehicle for a leak, and outputting 26 a warning if a leak is detected in the infrastructure component or the vehicle.

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.For safety, when refueling or loading, an immobilizer can be activated 28 before the refueling or loading process is started. The refueling or charging can be preceded by the determination 30 of a refueling or charging plan and mutual information 32 about the refueling or charging plan. The refueling or charging process is finally initiated 34 and refueling or charging parameters during the refueling or charging process are transmitted 36. The infrastructure component can adapt the refueling or charging of the vehicle to the refueling or charging plan 38 and for this purpose transmitted from the vehicle to the infrastructure component Consider refueling or loading parameters continuously or repeatedly 40.

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. 2 discloses a refueling or charging system 42. An infrastructure component 44 is shown here as a refueling device that is designed to refuel a tank 46 in a vehicle 48. The vehicle 48 is an example of a bus in which hydrogen is used to generate electricity via a fuel cell (not shown). The infrastructure component 44 includes a refueling nozzle 50 coupleable to the vehicle 48 to be in fluid communication with a tank 46 inside the vehicle 48 . The infrastructure component 44 has a first control unit 52 which is connected to a first connection unit 54 and a second connection unit 56, both of which are designed as wireless connection units for implementing different communication channels, ie as a first communication channel and as a second communication channel. Likewise, the vehicle 48 has a second control unit 58 which is also connected to a first connection unit 54 and a second connection unit 56 which are arranged in the vehicle 48 and designed to be compatible with the connection units 54 and 56 in the infrastructure component 44 .

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.The control units 52 and 58 are designed to detect a first or second triggering action, for example the removal of a tank nozzle 60 from the infrastructure component 44 and the insertion of the tank nozzle 60 into a tank opening 62. The control units 52 and 58 are also designed to after detecting the triggering actions, cause the first connection units 54 to set up an infrastructure communication readiness or vehicle communication readiness, with the control units 52 and 58 being designed to find and identify the respective other communication partner via the second connection units 56, the Control units 52 and 58 are each designed to couple the two communication partners 44 and 48 via an IT-secure connection via the first communication channel with the aid of information NEN perform, which were received via the second communication channel from at least one of the communication partners 44 and 48. The control units 52 and 58 are also designed to set up a functionally secure connection between the communication partners 44 and 48 via the IT-secure connection. The system 42 is designed to carry out individual or all steps of the method presented above 1 to execute.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (10)

Verfahren zur drahtlosen Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente (44) als erstem Kommunikationspartner und einem Fahrzeug (48) als zweitem Kommunikationspartner, aufweisend die Schritte: - Aufbauen (2) einer Infrastruktur-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation der Infrastrukturkomponente (44) mit dem Fahrzeug (48) über einen ersten Kommunikationskanal durch eine erste auslösende Aktion an der Infrastrukturkomponente (44), - Aufbauen (4) einer Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft zur Kommunikation des Fahrzeugs (48) mit der Infrastrukturkomponente (44) über den ersten Kommunikationskanal durch eine zweite auslösende Aktion an dem Fahrzeug (48), - Gegenseitiges Auffinden (6) und Identifizieren (8) der Kommunikationspartner über einen zweiten Kommunikationskanal, der sich von dem ersten Kommunikationskanal unterscheidet, - 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 - Aufbau (12) einer funktional sicheren Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung.Method for wireless communication between an infrastructure component (44) as the first communication partner and a vehicle (48) as the second communication partner, having the steps: - Build (2) an infrastructure communication readiness for communication of the infrastructure component (44) with the vehicle (48) via a first communication channel by a first triggering action on the infrastructure component (44), - Build (4) a vehicle communication readiness for communication of the vehicle (48) with the infrastructure component (44) via the first communication channel by a second triggering action on the vehicle (48), - Mutual finding (6) and identification (8) of the communication partners via a second communication channel, which differs from the first communication channel, - Coupling (10) of the two communication partners via an IT-secure connection via the first communication channel with the aid of information received from at least one of the communication partners via the second communication channel, and - Establishment (12) of a functionally secure connection between the communication partners via the IT-secure connection. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend - Übertragen (14) von durch die Infrastruktur angebotener Dienste an das Fahrzeug (48), und - Übertragen (16) mindestens eines ausgewählten Dienstes durch das Fahrzeug (48) an die Infrastrukturkomponente (44).procedure after claim 1 , further comprising - transmission (14) of services offered by the infrastructure to the vehicle (48), and - transmission (16) of at least one selected service by the vehicle (48) to the infrastructure component (44). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend - Wechselseitiges Übertragen (18) von angebotenen Betankungs- oder Ladeprotokollen zwischen dem Fahrzeug (48) und der Infrastrukturkomponente (44), und - Wechselseitiges Abstimmen (20) über ein zu verwendendes Betankungs- oder Ladeprotokoll.procedure after claim 1 or 2 , further comprising - Mutual transmission (18) of offered refueling or charging protocols between the vehicle (48) and the infrastructure component (44), and - Mutual agreement (20) on a refueling or charging protocol to be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Infrastrukturkomponente (44) eine Betankungseinrichtung ist, das Verfahren ferner aufweisend: - Prüfen (22) der Infrastrukturkomponente (44)auf eine Leckage, - Prüfen (24) des Fahrzeugs (48) auf eine Leckage, und - Ausgeben(26) eines Warnhinweises, wenn eine Leckage in der Infrastrukturkomponente (44) oder dem Fahrzeug (48) erkannt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the infrastructure component (44) is a refueling facility, the method further comprising: - checking (22) the infrastructure component (44) for a leak, - checking (24) the vehicle (48) for a leak, and - Outputting (26) a warning when a leak in the infrastructure component (44) or the vehicle (48) is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: - Aktivieren (28) einer Wegfahrsperre, bevor ein Betankungs- oder Ladevorgang begonnen wird.A method according to any one of the preceding claims, further comprising: - Activating (28) an immobilizer before starting a refueling or charging process. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: - Ermitteln (30) eines Betankungs- oder Ladeplans und wechselseitige Information (32) über den Betankungs- oder Ladeplan.A method according to any one of the preceding claims, further comprising: - Determining (30) a refueling or loading plan and mutual information (32) about the refueling or loading plan. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: - Initiieren (34) eines Betankungs- oder Ladevorgangs, und - Übertragen (36) von Betankungs- oder Ladeparametern während des Betankungs- oder Ladevorgangs.A method according to any one of the preceding claims, further comprising: - Initiating (34) a refueling or charging process, and - Transmission (36) of refueling or charging parameters during the refueling or charging process. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, wobei die Infrastrukturkomponente (44) das Betanken oder Laden des Fahrzeugs (48) an den Betankungs- oder Ladeplan anpasst (38) und hierfür von dem Fahrzeug (48) an die Infrastrukturkomponente (44) übertragene Betankungs- oder Ladeparameter kontinuierlich oder wiederholt berücksichtigt (40).procedure after claim 6 and 7 , wherein the infrastructure component (44) refueling or charging of the vehicle (48) to the refueling or charging plan adapts (38) and for this purpose from the vehicle (48) to the infrastructure component (44) transmitted refueling or charging parameters continuously or repeatedly considered ( 40). System zur drahtlosen Kommunikation zwischen mindestens einer Infrastrukturkomponente (44) und mindestens einem Fahrzeug (48), aufweisend jeweils eine erste Verbindungseinheit (54) für einen ersten Kommunikationskanal und eine zweite Verbindungseinheit (56) für einen zweiten Kommunikationskanal, sowie jeweils mindestens eine mit der ersten Verbindungseinheit (54) und der zweiten Verbindungseinheit (56) gekoppelte Steuereinheit (52, 58), wobei die Steuereinheit (52, 58) dazu ausgebildet ist, eine erste bzw. zweite auslösende Aktion zu erfassen, wobei die Steuereinheit (52, 58) jeweils dazu ausgebildet ist, nach Erfassen der auslösenden Aktion die erste Verbindungseinheit (54) dazu zu veranlassen, eine Infrastruktur-Kommunikationsbereitschaft bzw. Fahrzeug-Kommunikationsbereitschaft aufzubauen, wobei die Steuereinheit (52, 58) jeweils dazu ausgebildet ist, den jeweiligen anderen Kommunikationspartner über die zweite Verbindungseinheit (56) aufzufinden und zu identifizieren, wobei die Steuereinheit (52, 58) 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 (52, 58) jeweils dazu ausgebildet, ist, eine funktional sichere Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung aufzubauen.System for wireless communication between at least one infrastructure component (44) and at least one vehicle (48), each having a first connection unit (54) for a first communication channel and a second connection unit (56) for a second communication channel, and at least one connected to the first Connection unit (54) and the second connection unit (56) coupled control unit (52, 58), wherein the control unit (52, 58) is designed to detect a first or second triggering action, wherein the control unit (52, 58) respectively is designed to cause the first connection unit (54) to set up infrastructure communication readiness or vehicle communication readiness after the triggering action has been detected, with the control unit (52, 58) being designed in each case to notify the respective other communication partner via the second Find and identify connection unit (56), the Ste The external unit (52, 58) is each designed to couple the two communication partners via an IT-secure connection via the first communication channel with the aid of information received from at least one of the communication partners via the second communication channel, and wherein the control unit ( 52, 58) each designed to, is a functionally safe connection between between the communication partners via the IT-secure connection. Betankungs- oder Ladesystem (42) mit mindestens einer Infrastrukturkomponente (44) und einem System nach Anspruch 9, wobei die Infrastrukturkomponente (44) eine Betankungs- oder Ladeeinrichtung ist, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Fahrzeug (48) zu betanken oder zu laden.Refueling or charging system (42) with at least one infrastructure component (44) and a system claim 9 , wherein the infrastructure component (44) is a refueling or charging device which is designed to refuel or charge at least one vehicle (48).
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