DE102021211584A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Authentifizieren eines Kraftfahrzeuges an einer Wasserstofftanksäule - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Authentifizieren eines Kraftfahrzeuges (13) an einer Wasserstofftanksäule (11),gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- das Kraftfahrzeug (13) wird anhand einer im Innenraum (14) des Kraftfahrzeuges (13) angebrachten Kennung identifiziert,- durch das Mobiltelefon (12) wird über eine Funkverbindung ein Schlüssel vom Kraftfahrzeug (13) abgerufen,- der Schlüssel wird mittels eines NFC-Sendeempfängers (15) an die Wasserstofftanksäule (11) übertragen und- durch die Wasserstofftanksäule (11) wird über ein drahtloses Rechnernetz (16) eine mit dem Schlüssel verschlüsselte Verbindung zum Kraftfahrzeug (13) aufgebaut.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Authentifizieren eines Kraftfahrzeuges an einer Wasserstofftanksäule. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium.
  • Stand der Technik
  • Eine Wasserstofftankstelle verfügt über Tanksäulen, Zapfpistolen und Pumpen, mittels derer der Energievorrat von Brennstoffzellenfahrzeugen oder anderen mobilen Wasserstoffverbrauchern aufgefüllt werden kann. Nach dem Stand der Technik wird beispielsweise flüssiger Wasserstoff (LH2) bei einer Temperatur von bis zu -253 °C und einem Druck von bis zu 16,5 bar und gasförmiger Wasserstoff (GH2) bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 250 oder 350 bar oder einer Temperatur von -40 °C und einem Druck von 700 bar angeboten.
  • DE102019219826A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Betankung eines Fahrzeugs mit einem gasförmigen Wasserstoff aufnehmenden Wasserstofftank. Bei der Durchführung des Verfahrens werden nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen: Das Fahrzeug befährt einen Betankungsbereich. Es erfolgt die Durchführung eines Betankungsschrittes am Fahrzeug. Anschließend wird eine erste Tanktemperaturüberprüfung des Tankinhalts des mindestens einen Wasserstofftanks vorgenommen. Falls eine Temperatur des Tankinhalts des mindestens einen Wasserstofftanks einen Temperaturgrenzwert überschreitet, wird das Fahrzeug in einen Abkühlungsbereich überführt. Dort wird nach einer Abkühlphase eine zweite Tanktemperaturüberprüfung vorgenommen. Liegt die Tanktemperatur unterhalb eines Temperaturgrenzwerts, erfolgt eine Tankdrucküberprüfung. Liegt der Tankdruck in dem mindestens einen Wasserstofftank unterhalb eines Tankdruckgrenzwerts, wird das Fahrzeug zur Durchführung einer weiteren Betankung in den Betankungsbereich überführt; liegt der Tankdruck im Bereich des Tankdruckgrenzwerts, erfolgt ein Betankungsende.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Authentifizieren eines Kraftfahrzeuges an einer Wasserstofftanksäule, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
  • Dem erfindungsgemäßen Ansatz liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Betankung eines Fahrzeugs an einer Wasserstofftankstelle einen geregelten Vorgang darstellt. Daher muss zwischen dem Fahrzeug und der Tanksäule während des Betankungsvorgangs ein Datenaustausch stattfinden. Der Betankungsvorgang wird während seiner gesamten Dauer durch die Tanksäule überwacht und geregelt; das Fahrzeug liefert die hierzu benötigten Daten des Tanks, z. B. dessen Temperatur.
  • Erfolgt dieser Datenaustausch über eine Funkstrecke, so ist die Zuordnung zwischen Fahrzeug und Tanksäule von entscheidender Wichtigkeit. Aus Sicherheitsgründen muss jedwede Verwechslung in dieser Hinsicht ausgeschlossen werden. Dies stellt an einer Tankstelle mit mehreren Zapfsäulen eine Herausforderung dar, da eine genaue Ortsbestimmung des Fahrzeugs unter Nutzung bekannter Standards für drahtlose Netzwerke wie Bluetooth, WLAN oder ZigBee nur schwer möglich ist.
  • Im Falle einer Verwechslung wäre durch die fehlerhafte Zuordnung der Daten zwischen Fahrzeug und Tanksäule die Integrität des Fahrzeugtanks gefährdet. Dessen Beschädigung wiederum könnte einen unkontrollierten Wasserstoffaustritt und die Verletzung von Tankstellenkunden und Bedienpersonal nach sich ziehen.
  • Ein Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung besteht vor diesem Hintergrund darin, dass sie eine zuverlässige ortsabhängige Zuordnung des Fahrzeugs zur Tanksäule und den sicheren Datenaustausch zwischen beiden Teilnehmern gewährleistet. Hierzu kommt ein Vermittler in Form eines Mobiltelefons mit NFC-Funkschnittstelle zum Einsatz.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten und nachfolgend beschriebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich. So kann das Mobiltelefon neben dem zur Authentifizierung dienenden Schlüssel den Namen des zur Kontaktaufnahme mit dem Kraftfahrzeug nutzbaren drahtlosen Rechnernetzes (extended service set identifier, ESSID) vom Kraftfahrzeug abrufen. Dieses Funknetzwerk kann auf diese Weise gleichsam „unsichtbar“ bleiben und lässt nur das Einbuchen von Clients zu, denen seine ESSID bekannt ist. Dies härtet das System gegen Angriffe durch sogenanntes Snarfing.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 die Teilnehmer einer Wasserstoffbetankung.
    • 2 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 illustriert die wesentlichen Akteure im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens:
    • Die Wasserstofftanksäule 11 verfügt über einen NFC-Sendeempfänger 15 und ein drahtloses Rechnernetz 16. Letzterer Begriff wird vorliegend in einem weiten Sinne verwendet und umfasst neben drahtlosen lokalen Netzen (wireless local area networks, WLANs) gemäß der IEEE-802.11-Protokollfamilie ebenso drahtlose Kleinstnetze (wireless personal area networks, WPANs) nach den ZigBee- oder EnOcean-Standards sowie Bluetooth-Pikonetze (piconets).
  • Das Mobiltelefon 12 verfügt seinerseits über einen NFC-Sendeempfänger 15 und eine mobile Anwendung (app).
  • Das Kraftfahrzeug 13 schließlich verfügt wie die Wasserstofftankstelle 11 über einen NFC-Sendeempfänger 15 und Zugang zum drahtlosen Rechnernetz 16.
  • Der Ablauf der eigentlichen Authentifizierung sei nunmehr anhand von 2 erläutert:
    • In einem ersten Schritt (Prozess 21) hält der Fahrzeugführer das Mobiltelefon 12 an ein NFC-Feld im Innenraum (14 - 1) des Kraftfahrzeuges 13. Um Identifikationsdiebstahl vorzubeugen, sollte die Position dieses Feldes derart gewählt sein, dass die beschriebene Interaktion nur möglich ist, wenn sich Mobiltelefon 12 und Bediener selbst im Innenraum 14 befinden.
  • In einem zweiten Schritt (Prozess 22) nimmt das Mobiltelefon 12 über seinen NFC-Sendeempfänger 15 mit Hilfe der App eine Verbindung zur Zentralsteuerung des Kraftfahrzeuges 13 auf und ruft einen befristet gültigen Chiffrierschlüssel und den Namen des vom Kraftfahrzeug 13 genutzten Funknetzwerks ab, welche in der App gespeichert und dem Fahrzeugführer unter Angabe des Ablaufdatums angezeigt werden.
  • In einem dritten Schritt (Prozess 23) hält der Fahrzeugführer nach dem Verlassen des Kraftfahrzeuges 13 das Mobiltelefon 12 an ein entsprechendes NFC-Feld der Wasserstofftanksäule 11 und veranlasst mit Hilfe der App die Übertragung des Chiffrierschlüssels und den Namen des Kfz-Funknetzwerks.
  • Ist diese Übertragung (23) erfolgreich abgeschlossen, was durch eine Benachrichtigung der App quittiert wird, so baut die Wasserstofftanksäule 11 in einem vierten Schritt (Prozess 24) über das drahtlose Rechnernetz 16 eine verschlüsselte Verbindung zur Zentralsteuerung des Kraftfahrzeuges 13 auf. Sobald diese Verbindung hergestellt ist, nimmt die Wasserstofftanksäule 11 die Betankung auf und regelt sie mittels der Verbindung. Nach seiner Übertragung (23) zur Wasserstofftanksäule 11, spätestens aber bei Ablauf des Schlüssels, wird dieser auf dem Mobiltelefon 12 automatisch gelöscht.
  • Nach erfolgter Betankung baut die Wasserstofftanksäule 11 die Verbindung über das drahtlose Rechnernetz 16 wieder ab. Der Chiffrierschlüssel verliert seine Gültigkeit und wird von der Zentralsteuerung des Kraftfahrzeuges 13 gelöscht.
  • Das Identifizieren (21) des Kraftfahrzeuges 13 kann auch lediglich einmalig mittels des NFC-Sendeempfängers 15 erfolgen und - der Kopplung (pairing) von Bluetooth-Geräten per NFC-Tag vergleichbar - dem Aufbau einer dauerhaften verschlüsselten Funkverbindung zwischen Mobiltelefon 12 und Kraftfahrzeug 13 über das drahtlose Rechnernetz 16 dienen. Der Fahrzeugführer fordert in diesem Fall einen neuen Chiffrierschlüssel ausdrücklich in der App an.
  • Eine weitere Variante zum Abruf (22) des temporären Chiffrierschlüssel sieht vor, dass das NFC-Feld durch einen DataMatrix-Code an der Innenseite des Seitenfaches ersetzt wird. Das Identifizieren (21) des Kraftfahrzeuges 13 erfolgt in dieser Ausführungsform durch Einscannen des Codes mittels des Mobiltelefons 12, woraufhin die App über das drahtlose Rechnernetz 16 eine verschlüsselte Funkverbindung zwischen Mobiltelefon 12 und Zentralsteuerung des Kraftfahrzeuges 13 aufbaut, um den temporären Chiffrierschlüssel abzurufen. Nach dem Abruf (22) wird diese Funkverbindung wieder abgebaut.
  • Die Daten, die während der Betankung aufgezeichnet werden, können von der Zentralsteuerung des Kraftfahrzeuges 13 wahlweise über eine LTE-Verbindung in der Cloud gespeichert und von Dienstleistern für Abrechnung oder Diagnose, z. B. zur Vorhersage der Lebensdauer des Wasserstofftanks herangezogen werden.
  • Dieses Verfahren (20) kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise im Mobiltelefon 12 implementiert sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019219826 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren (20) zum Authentifizieren eines Kraftfahrzeuges (13) an einer Wasserstofftanksäule (11) mittels eines Mobiltelefons (12), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Kraftfahrzeug (13) wird anhand einer im Innenraum (14) des Kraftfahrzeuges (13) angebrachten Kennung identifiziert (21), - durch das Mobiltelefon (12) wird über eine Funkverbindung ein Schlüssel vom Kraftfahrzeug (13) abgerufen (22), - der Schlüssel wird mittels eines NFC-Sendeempfängers (15) an die Wasserstofftanksäule (11) übertragen (23) und - durch die Wasserstofftanksäule (11) wird über ein drahtloses Rechnernetz (16) eine mit dem Schlüssel verschlüsselte Verbindung zum Kraftfahrzeug (13) aufgebaut (24).
  2. Verfahren (20) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - mittels der Verbindung wird eine Betankung des Kraftfahrzeuges (13) durch die Wasserstofftanksäule (11) geregelt und - nach der Betankung wird die Verbindung durch die Wasserstofftanksäule (11) getrennt (25).
  3. Verfahren (20) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Identifizieren (21) des Kraftfahrzeuges (13) und Abrufen (22) des Schlüssels erfolgen bei Bedarf aufeinanderfolgend mittels des NFC-Sendeempfängers (15).
  4. Verfahren (20) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Identifizieren (21) des Kraftfahrzeuges (13) erfolgt einmalig mittels des N FC-Sendeempfängers (15) und - die Funkverbindung zwischen dem Mobiltelefon (12) und Kraftfahrzeug (13) wird über das drahtlose Rechnernetz (16) dauerhaft aufrechterhalten und mit der Kennung verschlüsselt.
  5. Verfahren (20) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Kennung ist ein DataMatrix-Code, - das Identifizieren (21) des Kraftfahrzeuges (13) erfolgt durch Einscannen des Codes mittels des Mobiltelefons (12) und - die Funkverbindung zwischen dem Mobiltelefon (12) und Kraftfahrzeug (13) wird über das drahtlose Rechnernetz (16) vorübergehend aufgebaut und mittels der Kennung gesichert.
  6. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale: - das Rechnernetz (16) ist ein lokales Netz gemäß IEEE 802.11, - das Rechnernetz (16) ist ein Bluetooth-Piconetz, - das Rechnernetz (16) ist ein ZigBee-Netz oder - das Rechnernetz (16) ist ein EnOcean-Netz.
  7. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Schlüssel weist ein vorgegebenes Ablaufdatum auf und - spätestens zum Ablaufdatum wird der Schlüssel selbsttätig vom Mobiltelefon (12) gelöscht.
  8. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, das Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
  10. Vorrichtung, die eingerichtet ist, das Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
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