DE112018007800T5 - Elektrofahrzeug-Energiebilanz-Gutschrift-und-Abbuchungssystem und Verfahren dazu - Google Patents

Elektrofahrzeug-Energiebilanz-Gutschrift-und-Abbuchungssystem und Verfahren dazu Download PDF

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Gorazd Gotovac
Žiga Povalej
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Elaphe Propulsion Tech Ltd
Elaphe Propulsion Technologies Ltd
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Elaphe Propulsion Tech Ltd
Elaphe Propulsion Technologies Ltd
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein sicheres und überprüfbares Mess- und Datenprotokollierungssystem mit einer Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung an Bord eines Fahrzeugs, wobei die Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung ein Leistungsmessgerät oder eine andere Vorrichtung, die in der Lage ist, die Größe und Richtung des Energieflusses zwischen dem Energieeingang des Fahrzeugs und der Energiespeichereinheit zuverlässig und genau zu messen, eine Ethernet-, CAN-, Flexray-, Bluetooth- oder eine andere Datenübertragungsverbindung zu anderen Vorrichtungen im Fahrzeug, eine zentrale Verarbeitungseinheit mit dauerhafter Speichereinheit, ein Konnektivitätsmodul, das eine Verbindung mit dem Internet ermöglicht; und eine dezentrale und kryptographisch sichere Datenbank umfasst, wobei die Datenbank einen spezifischen Datenzugriff auf mathematische Algorithmen erlaubt, die vorher vereinbarte Transaktionen ausführen und es der Mess- und Datenerfassungsvorrichtung erlauben, auf verschlüsselte Daten zuzugreifen und diese in die Datenbank zu schreiben, wenn ein passender Sicherheitsschlüssel von der Vorrichtung bereitgestellt wird, und die die Fähigkeit hat, ein Aufladen des Bordenergiespeichers zuverlässig zu verhindern.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Verwendung in Elektrofahrzeugen, das die Erzeugung und Verwendung von Energiebilanzdaten von Elektrofahrzeugen für die Ausführung von kryptografischen Smart Contracts zur Gutschrift und Abbuchung abdeckt, wobei verschiedene vom Fahrzeug registrierte Lade- und Entladevorgänge berücksichtigt werden und somit eine genaue Grundlage für die Abrechnung von Vorauszahlungen, die Verbrauchssteuer und die Rückzahlung von Infrastrukturinvestitionen geschaffen wird.
  • Technischer Hintergrund
  • Staaten auf der ganzen Welt registrieren bereits einen Rückgang der Einnahmen aus der Kraftstoffsteuer (Verbrauchssteuer) aufgrund des allmählichen Übergangs zu Plug-in-Hybrid- und Vollelektrofahrzeugen und sind daher auf einer Mission, die Lücke in der Staatskasse zu schließen. Es gibt zwar Vorschläge, eine direkte Steuer pro Einheit zum Zeitpunkt des Verkaufs zu erheben, genau wie bei dem System, das für Benzin und Dieselkraftstoff verwendet wird, aber man kann große Unterschiede feststellen, die diese Lösung unangemessen machen. Da elektrische Energie viel leichter zugänglich ist als fossile Brennstoffe, gibt es mehrere Arten von Ladequellen für das Elektrofahrzeug. Wären öffentliche Ladestationen die einzigen Punkte zur Energieübertragung auf ein Fahrzeug, wäre der oben genannte Lösungsvorschlag plausibel. Aber in der Realität werden die meisten Elektrofahrzeuge während der Nacht über das Haushaltsnetz aufgeladen, was im Moment nicht nur bedeutet, dass es keine Transporteinnahmen für den Staat gibt, sondern auch, dass der Preis für die übertragene Energie gleich dem der Haushalte ist, was ein Elektrofahrzeug zu einem Teil der Kategorie Haushaltsgeräte macht. Wenn das Elektrofahrzeug mit Strom aus erneuerbaren Quellen, wie z.B. Solarzellen oder Windkraftanlagen, geladen wird, wird die Reichweite der staatlichen Energieregulierung erheblich eingeschränkt. Lösungen wie pauschale Zulassungsgebühren, die auf der Fahrstatistik von Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen basieren, oder Abgaben, die auf der Überwachung der regelmäßigen Fahrleistung von Fahrzeugen beruhen, sollten als sehr ungenau und in bestimmten Fällen als Eingriff in die Privatsphäre betrachtet werden, da sie nicht in der Lage sind, die Flexibilität in vielen verschiedenen Aspekten zu bieten, die die moderne Technologie mit sich bringt.
  • Eine solche moderne Technologie ist das sogenannte „Vehicle to Grid“-System (V2G), bei dem überschüssige elektrische Energie, die in Elektrofahrzeugen enthalten ist, die nicht in Gebrauch sind (geparkt und an eine Ladestation angeschlossen sind), übertragen werden könnte, um dem Stromnetz zu helfen, Lastspitzen zu bewältigen, und somit könnte der Fahrzeugbesitzer bestimmte Vorteile vom Netz zurückerhalten oder sogar eine direkte finanzielle oder steuerliche Vergütung. Große technologische Fortschritte bei der Erhöhung der Speicherkapazität von elektrischer Energie haben die Möglichkeiten zur Nutzung der gespeicherten Energie in einem Elektrofahrzeug weiter ausgebaut. Zum Beispiel „Vehicle to Home“ (V2H) oder „Vehicle to Building“ (V2B)-Systeme, bei denen die in der Fahrzeugbatterie gespeicherte elektrische Energie auch genutzt werden kann, um Haushaltsgeräte für eine bestimmte Zeit mit Strom zu versorgen, oder sogar dabei hilft, das Stromnetz zu regulieren, wo und während der Fahrzeugbesitzer bei der Arbeit ist. Sogar ein Konzept des Ladens zwischen Fahrzeugen wird in Betracht gezogen und ist höchstwahrscheinlich notwendig in der Situation, in der z.B. ein Fahrzeug mit einer leeren Batterie gerade ausreichend Energie benötigt, um den nächsten Ladepunkt zu erreichen und andere Möglichkeiten des Aufladens nicht verfügbar sind.
  • Während sich der Großteil des Standes der Technik auf die direkte Abrechnung und manchmal Besteuerung des durchgeführten Ladens eines Elektrofahrzeugs konzentriert, ist klar, dass ein flexibles und breiteres Spektrum der Steuerung der Handhabung der elektrischen Energie notwendig ist. Viele der Lösungen beinhalten Strommessgeräte, die ausschließlich an den Ladestationen montiert sind und die Messung nur lokal und für die Bedürfnisse des Ladestationsbesitzers, in der Regel des Stromversorgers, durchführen. Auf diese Weise werden die Dynamik des Energietransfers und der Energieverbrauch des Fahrzeugs selbst, die die Hauptgrundlage für die Besteuerung sein sollten, zu übersehenen Daten, die ansonsten von großem Nutzen für die Planung des elektrischen Smart Grid und ein primärer Input für staatliche Ökologie und langfristige Energiestrategien sein sollten. Zweifellos gibt es einen nicht zu vernachlässigenden Unterschied in der Menge der elektrischen Energie, die von der Ladestation abgegeben wird, und der gleichen, die das Elektrofahrzeug erhält, hauptsächlich wegen der AC/DC-Umwandlungsverluste. Dieses Phänomen sollte überwacht und analysiert werden und als Grundlage für weitere technologische Verbesserungen in diesem Bereich dienen, um eine bessere Kontrolle der Energieverteilung zu erreichen.
  • Die in US9505317B2 und US20100241560A1 vorgeschlagenen Lösungen decken die übliche Kommunikation zwischen dem Elektrofahrzeug und der Ladestation ab, bei der nach jedem Ladevorgang ein „Energietransfer für Geld“-Ausgleich durchgeführt wird, wobei die Genehmigung des gesamten Vorgangs auf dem Geldstatus des Fahrzeugbesitzerkontos basiert. US2010141203A1 und US20100145885A1 konzentrieren sich auf einen Stromzähler, der an einem Fahrzeug montiert ist und verschiedene Ladequellen erkennen kann. Er deckt auch die „e-grid“-Abrechnungsstruktur ab und bietet Daten über den Energieverbrauch des Fahrzeugs zur einfacheren Regulierung der Spitzenlast im Stromnetz. Dies bietet einen Beitrag zur Konnektivität und Nutzbarkeit des intelligenten Stromnetzes, aber es fehlt eine Lösung, die einen Hebel für die staatliche Verbrauchssteuer bieten würde und deckt nicht die Situation ab, in der das Elektrofahrzeug das intelligente Stromnetz lädt und dafür auf die eine oder andere Weise entschädigt werden muss. Das Haupthindernis für das Erreichen dieses Ziels scheint eine Kommunikation nur auf der Verbraucher-Anbieter-Ebene zu sein.
  • Wie wir aus dem Stand der Technik lernen können, gab es keine großen Veränderungen im Konzept des Verkaufs elektrischer Energie. Die etablierten Prinzipien des Handels scheinen an den alten Mustern festzuhalten und sich nicht schnell genug an eine sich schnell entwickelnde Technologie anzupassen, die zunehmend Dezentralisierung, Flexibilität und Anpassung an den Kunden erfordert. Während wir die Einführung einiger neuer Zahlungsmethoden für die erhaltene Energie und schnellere Mittel für die Kommunikation sehen können, bleibt das starre Konzept der Verbraucher-Anbieter-Beziehung bestehen, was etwas einschränkend ist, wenn wir staatliche oder globale Energieversorgung integrieren wollen. Auch scheint es, dass sich Lösungen im Stand der Technik nur auf das Schema fokussieren, bei dem elektrische Energie in Richtung vom Lieferanten zum Kunden fließt und Geld vom Kunden zu Lieferanten.
  • Zur Kommunikation zwischen elektrischer Energiequelle und Elektrofahrzeug im Stand der Technik können wir lernen, dass es ein gewisses Maß an sicherem Informationsaustausch gibt, der auf einer grundlegenden Ebene zu erfolgreichen Geld-Transaktionen und sogar anderen Dienstleistungen wie Steuern beitragen kann, wie in US8754743B2 zu sehen ist. Allerdings ist die Kommunikation und Autorisierung der ausgetauschten Daten auf diese Weise immer anfälliger für Sicherheitsverletzungen und Datenmanipulationen, entweder durch Dritte oder sogar direkt Beteiligte, da sich der IT-Bereich in rasantem Tempo weiterentwickelt und einer breiten Bevölkerungsschicht zugänglich ist. Der in diesem Patent erwähnte Besteuerungsprozess, bei dem der Kunde warten muss, bis die Besteuerung abgeschlossen ist (der Motor wird sogar daran gehindert, zu starten), zeigt deutlich, wie zeitaufwändig und umständlich Dienstleistungen werden können, wenn man sich auf veraltete Systeme verlässt.
  • Eine Blockchain ist ein dezentrales, verteiltes und öffentliches digitales Hauptbuch, das verwendet wird, um Transaktionen über viele Computer hinweg aufzuzeichnen, so dass die Aufzeichnung nicht rückwirkend geändert werden kann, ohne dass alle nachfolgenden Blöcke geändert werden und das Netzwerk zusammenarbeitet. Eine Blockchain-Datenbank wird mithilfe eines Peer-to-Peer-Netzwerks und eines verteilten Zeitstempelservers autark verwaltet. Sie wird durch massenhafte Kollaboration, angetrieben durch kollektive Eigeninteressen, authentifiziert. Die Verwendung einer Blockchain entzieht einem digitalen Vermögenswert die Eigenschaft der unendlichen Reproduzierbarkeit. Sie bestätigt, dass jede Werteinheit nur einmal übertragen wurde, was das seit langem bestehende Problem der Doppelausgaben löst. Eine Blockchain kann Eigentumsrechte zuweisen, da sie einen Datensatz bereitstellt, der Angebot und Annahme erzwingt. Blöcke enthalten Stapel von gültigen Transaktionen, die gehasht und verschlüsselt sind. Jeder Block enthält den kryptografischen Hash des vorherigen Blocks in der Blockchain und verbindet die beiden. Die verknüpften Blöcke bilden eine Kette. Dieser iterative Prozess bestätigt die Integrität des vorhergehenden Blocks, bis hin zum ursprünglichen Entstehungsblock. Durch die Speicherung von Daten im gesamten Netzwerk eliminiert die Blockchain die Risiken, die mit einer zentralen Datenspeicherung einhergehen. Die dezentrale Blockchain kann Ad-hoc-Nachrichtenübermittlung und verteilte Netzwerke verwenden. In ihrem Netzwerk gibt es keine zentralen Schwachstellen, die von Computer-Crackern ausgenutzt werden könnten; ebenso gibt es keinen zentralen Punkt des Versagens. Zu den Sicherheitsmethoden der Blockchain gehört die Verwendung von Public-Key-Kryptografie. Ein öffentlicher Schlüssel (eine lange, zufällig aussehende Zahlenfolge) ist eine Adresse in der Blockchain. Wertmünzen, die über das Netzwerk gesendet werden, werden als zu dieser Adresse gehörig aufgezeichnet. Ein privater Schlüssel ist wie ein Passwort, das seinem Besitzer Zugang zu seinen digitalen Vermögenswerten verschafft oder ihm die Möglichkeit gibt, auf andere Weise mit den verschiedenen Funktionen zu interagieren, die Blockchains unterstützen.
  • Ein Smart Contract ist ein Computerprotokoll, das dazu dient, die Aushandlung oder Erfüllung eines Vertrags digital zu erleichtern, zu überprüfen oder durchzusetzen. Smart Contracts ermöglichen die Durchführung von glaubwürdigen Transaktionen ohne Dritte. Diese Transaktionen sind nachvollziehbar und unumkehrbar. Das Ziel von Smart Contracts ist es, eine Sicherheit zu bieten, die dem traditionellen Vertragsrecht überlegen ist, und andere Transaktionskosten zu reduzieren, die mit Vertragsabschlüssen verbunden sind. Blockchain-basierte Smart Contracts sind Verträge, die teilweise oder vollständig ohne menschliche Interaktion ausgeführt oder durchgesetzt werden können. Eines der Hauptziele eines Smart Contracts ist die automatisierte Hinterlegung. Einige Blockchain-Implementierungen könnten die Kodierung von Verträgen ermöglichen, die ausgeführt werden, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Ein Blockchain-Smart-Contract würde durch erweiterbare Programmieranweisungen ermöglicht werden, die eine Vereinbarung definieren und ausführen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die oben beschriebenen Probleme und Herausforderungen werden mit dem System für eine sichere und überprüfbare Messung und Datenprotokollierung der Energiebilanz eines Elektrofahrzeugs gelöst, wobei die Überwachung des Energiebilanzstatus des Fahrzeugs die Grundlage für die Abrechnung von Vorauszahlungen, die Gewährung von Energieladungen, die Verbrauchssteuer und die Rückzahlung von Infrastrukturinvestitionen unter Verwendung von durch Algorithmen definierten Zeitintervallen und Mikrozahlungstransaktionen unter Verwendung von Smart Contracts bildet.
  • Dieses System umfasst eine Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung an Bord eines Fahrzeugs. Es umfasst auch eine dezentralisierte und kryptografisch sichere Datenbank. Die Datenbank verwendet Blockchain-codierte Multi-Level-Informationen, die auf den protokollierten Daten für mathematische Algorithmen basieren, um Vertragsfinanz-Transaktionen zu berechnen und autonom auszuführen. Zum Beispiel Verbrauchssteuer, Zahlung von Autovermietungsdiensten, Fahrzeug-Roaming. Es kann beispielsweise auch eine größere Überwachung und Kontrolle über Flottenmanagement und Fahrzeughersteller-Garantiegrenzen gewähren. Eine Erweiterung des Konzepts eines Smart-Grid-Systems, das im Vergleich zu einem gewöhnlichen Stromnetzsystem eine immense Dynamik der Anzahl und Art von Ereignissen aufweist und daher keine linearen und flachen Betriebsvorschriften verträgt. Das System ist an verschiedene Strompreisregelungen anpassbar, wie z.B. zeit- und ortsabhängige Preisschwankungen, Besonderheiten der Ladequellen (öffentliche Ladestationen, Haushaltsnetz, private erneuerbare Energiequellen, Schnellladeinfrastruktur usw.) und ist in der Lage, sowohl Lade- als auch Entladeereignisse zu verwalten, bei denen Gutschriften und Abbuchungen autonom in mehreren Richtungen zwischen mehreren Parteien erfolgen können, entweder zum Zweck der Energieübertragung oder zur Umsetzung verschiedener staatlich geregelter Aufgaben. Das vorgeschlagene System zur Gutschrift und Abbuchung der Energiebilanz von Elektrofahrzeugen und ein entsprechendes Verfahren ermöglicht eine gerechte Verteilung der Verbrauchssteuern zwischen privaten und öffentlichen Anbietern von Infrastruktur, einschließlich Einzelpersonen, die erneuerbare Energiequellen für ihren eigenen Gebrauch bereitstellen, wodurch eine bessere Plattform für den Ausbau der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge geschaffen wird und gleichzeitig die Auswirkungen des Volumens der Elektrofahrzeuge auf die Stromtarife für Haushalte und Industrie stark reduziert werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung des Mess- und Datenerfassungssystems;
    • 2 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten;
    • 3 ist eine grafische Darstellung der Dynamik der Energiebilanz eines Elektrofahrzeugs über 24 Stunden mit Einfluss auf die SOC-Bilanz;
    • 4 ist eine grafische Darstellung der Dynamik der Energiebilanz eines Elektrofahrzeugs über 24 Stunden mit Auswirkung auf das Finanzsaldo.
  • Identische oder korrespondierende Elemente haben in der gesamten Beschreibung die gleichen Bezugszeichen.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Ein elektrisches Fahrzeug-Energiebilanz-Gutschrift- und Abbuchungssystem und ein Verfahren dazu verwenden die Energiebilanzdaten eines Elektrofahrzeugs als Grundlage für die Ausführung aller Aktivitäten, die für eine faire, genaue und transparente Verarbeitung von Energietransferereignissen und deren finanziellen Aspekt erforderlich sind. Anstatt jedes einzelne Lade- oder Entladeereignis einzeln zu behandeln, misst und protokolliert ein Energiebilanzsystem alle Ereignisse in ein sicheres und überprüfbares verteiltes Hauptbuch zu jedem durch den vordefinierten Algorithmus bestimmten Zeitpunkt und verfolgt folglich den Kreditstatus des Fahrzeugeigentümers in Echtzeit. Daher kann z. B. die Besteuerung am Ende jedes vorbestimmten Intervalls erfolgen, indem der gesamte Energiefluss innerhalb dieses Intervalls, unterschiedliche Energiepreise in Abhängigkeit von den verschiedenen Ladequellen, Zeit und Ort der Energieübertragung usw. berücksichtigt werden. Es ist hauptsächlich für die Verwendung mit Prepaid-Systemen vorgesehen, kann aber auch leicht mit anderen Abrechnungssystemen implementiert werden. Kern der Erfindung ist eine Lösung für eine schnelle, sichere und transparente Implementierung von verbrauchssteuerähnlichen Transaktionen zwischen dem Eigentümer eines Elektrofahrzeugs und einer staatlichen oder staatlich zertifizierten Stelle oder einem Infrastrukturanbieter, basierend auf der Gesamtenergiebilanz des Fahrzeugs, wobei einzelne Ereignisse des direkten Energie- und Geldtransfers (23) zwischen dem Fahrzeugeigentümer und dem Stromversorger auf einem Niveau bearbeitet werden, das bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. In der Tat läßt diese Lösung die Umsetzung verschiedener Arten von Infrastruktur-Investitionsrückzahlungsschemata (22) zwischen dem Staat (19) und dem elektrischen Energieerzeuger und/oder - lieferanten (20) erwarten, und stellt auch eine breite Palette von Möglichkeiten für die Förderung oder Begrenzung verschiedener Energieerzeugungstechnologien (24) bereit.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst eine Kombination aus einer Datenprotokollierungsvorrichtung, einer sicheren und überprüfbaren Datenbank. Die Datenerfassungsvorrichtung umfasst ein sicheres Leistungsmessmodul, das in der Lage ist, die Größe und die Richtung des Energieflusses zwischen dem Fahrzeugstromanschluss und dem Ladegerät an Bord oder zwischen dem Fahrzeuganschluss und der Batterie im Falle einer Gleichstromladung zuverlässig und genau zu messen. Das besagte Datenerfassungsgerät verfügt über implementierte Schutzmechanismen zum Schutz vor Gerätemanipulation. Darüber hinaus enthält die Datenerfassungsvorrichtung ein Trennmodul, wie z. B. eine Schaltvorrichtung, die in der Lage ist, die Verbindung aller Stromeingänge mit der Batterie zu unterbrechen, wenn das Kreditlimit erreicht wurde. Darüber hinaus hat das Datenerfassungsgerät eine sichere Kabelverbindung zu anderen Geräten im Fahrzeug. Ein Teil der besagten Datenerfassungsvorrichtung ist auch eine CPU mit zuverlässigem dauerhaftem Speicher. Zusätzlich enthält die Vorrichtung ein Konnektivitätsmodul, das eine sichere Verbindung zum Internet ermöglicht und die Informationen an die sichere und überprüfbare Datenbank sendet. Die sichere und überprüfbare Datenbank ist der zweite integrale Bestandteil der Erfindung, wobei die Blockchain-Technologie oder eine ähnliche Distributed-Ledger-Technologie verwendet wird, um sicherzustellen, dass die Informationen nicht gefälscht werden können. Die sichere und verifizierbare Datenbank bietet daher die Grundlage für die automatische Ausführung von Transaktionen unter Verwendung von Smart Contracts oder ähnlichen Technologien.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Mess- und Datenerfassungssystems umfasst eine Mess- und Datenerfassungsvorrichtung (1) und eine Datenbank (2). Die Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung umfasst ferner einen Leistungsmesser (3), eine Schaltvorrichtung (4), ein internes Datenübertragungs-Verbindungsmodul (5), eine zentrale Verarbeitungseinheit (6) mit Speichereinheit (7) und ein Konnektivitätsmodul (8), das eine Verbindung mit dem Internet ermöglicht. Das Gerät ist so konstruiert, dass es weder ganz noch teilweise verändert werden kann, ohne entweder eine optische Veränderung oder/und ein sicheres und überprüfbares Protokoll in der kryptographisch sicheren Datenbank (2) zu verursachen. Das Gerät verfügt über eine Reservebatterie (9), die eine ununterbrochene Messung und Kommunikation mit der Datenbank ermöglicht, auch wenn es von der Energiespeichereinheit (10) getrennt ist. Ein Leistungsmesser (3) ist in der Lage, Größe und Richtung des Energieflusses auf der Gleichstromleitung zwischen der externen Gleichstrom-Ladeeinheit (11) und der Fahrzeug-Energiespeichereinheit (10) zuverlässig und genau zu messen. Ein Leistungsmessgerät (3) ist in der Lage, die Leistung auf der AC-Leitung zwischen dem Fahrzeugstromeingang (12) oder dem Fahrzeug-Induktionsladeempfänger (nicht dargestellt) und der bordeigenen Ladeeinheit (11) zu messen. Eine Schaltvorrichtung (4) dient zum zuverlässigen Abschalten der Verbindung zwischen dem Fahrzeugeingang (12) und der Bordladeeinheit (11), wenn das Guthabenlimit des Benutzers erreicht ist oder in anderen Fällen, in denen die Bedingungen ein weiteres Aufladen des Fahrzeugs nicht zulassen. Dieses Mess- und Datenerfassungsgerät (1) kann teilweise oder vollständig mit einem oder mehreren anderen Geräten im Fahrzeug (13) integriert werden, daher wird ein internes Datenübertragungsverbindungsmodul (5) benötigt, das entweder eine Ethernet-, CAN- , Flexray-, Bluetooth- oder eine andere Datenübertragungsverbindung sein kann. Das erwähnte Mess- und Datenerfassungssystem enthält eine dezentrale und kryptografisch sichere Datenbank (2), die einen gezielten Datenzugriff auf mathematische Algorithmen ermöglicht. Die dezentrale und kryptografisch sichere Datenbank basiert auf der Cloud- und Blockchain-Technologie, und die mathematischen Algorithmen, die die Daten verwenden, sind sogenannte Smart Contracts oder können andere Algorithmen sein, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten. Die mathematischen Algorithmen berechnen sicher und authentisch die Parameter und führen Transaktionen nach vorher vereinbarten Bedingungen aus und erlauben dem Mess- und Datenerfassungsgerät (1) auch den Zugriff und das Schreiben verschlüsselter Daten in die Datenbank (2). Dazu sollte eine passende private Sicherheits-Schlüsselkombination vom Mess- und Datenerfassungsgerät (1) bereitgestellt werden.
  • Das hier vorgestellte Verfahren ist eng mit der oben erwähnten kryptographischen Technologie verbunden und nutzt sie als Mittel zur Ausführung mehrerer ihrer für diese Lösung erforderlichen Schritte. Im Einzelnen umfasst ein Verfahren zur Erzeugung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten und deren Übertragung folgende Schritte:
    • - Erzeugung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten in Echtzeit durch eine Mess- und Datenerfassungsvorrichtung (1) an Bord eines Fahrzeugs (13 - 2);
    • - kryptographische Codierung der von der Mess- und Datenerfassungsvorrichtung (1) an Bord des Fahrzeugs erzeugten Daten;
    • - Übertragung der codierten Daten (14) an eine dezentrale und kryptographisch sichere Datenbank (2) zu Zeitpunkten, die durch einen vorbestimmten Algorithmus definiert sind;
    • - Prüfen der Eignung des privaten Sicherheitsschlüssels (15) der Vorrichtung durch die Datenbank (2);
    • - Protokollieren der codierten Daten in der Datenbank;
    • - Zugreifen auf die protokollierten codierten Daten durch mathematische Algorithmen (16) über einen öffentlichen oder privaten Schlüssel, wobei die mathematischen Algorithmen auf der Grundlage der protokollierten Daten (14) berechnet werden;
    • - Ausführen von Transaktionen auf der Grundlage der Ergebnisse der mathematischen Algorithmen.
  • Eine Echtzeit-Erzeugung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten bedeutet, dass mehrstufige Informationen, einschließlich Fahrzeugidentifikation (17), Energiequellenidentifikation (18) beim Laden oder Entladen, übertragene Energiemenge und Energieübertragungszeit und -ort erzeugt werden, während andere mögliche Informationen nicht ausgeschlossen werden. Die kryptografische Codierung der generierten Daten basiert auf der Blockchain-Technologie, was auch für die dezentrale und kryptografisch sichere Datenbank (2) gilt, die auf einer Cloud-Computing-Plattform läuft. Die oben erwähnten mathematischen Algorithmen (16) sind sogenannte Smart Contracts oder Algorithmen, die nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren. Ein oder mehrere Smart Contracts werden zwischen dem Mess- und Datenerfassungsgerät und einer oder mehreren anderen Parteien implementiert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den Staat (19) und die Infrastruktur sowie Stromanbieter (20). Die Smart Contracts führen auf Basis der in der dezentralen und kryptografisch sicheren Datenbank (2) protokollierten Energietransferdaten Geldtransfers zwischen den Vertragsparteien durch. Tatsächlich ist eine Implementierung mehrerer Smart Contracts möglich, wie z. B. ein Vertrag über die Verbrauchssteuer (21), einen Autovermietungsdienst, ein Flottenmanagement, ein Fahrzeug-Roaming und einen Vertrag über die Garantiebeschränkungen des Fahrzeugherstellers, wobei andere mögliche Verträge nicht ausgeschlossen sind. Diese Smart Contracts verfügen über unabhängige Sicherheitsschlüssel für den Zugriff auf Teile der Blockchain, die für ihre spezifischen Transaktionen relevant sind.
  • Eine mögliche Ausführungsform des Verfahrens wird durch die folgende Abfolge von Ereignissen innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden dargestellt: In einem ersten Schritt wird die Batterie des Elektrofahrzeugs über das Stromnetz (30) auf eine volle Kapazität aufgeladen. Dieser erste Schritt, der durchgeführt wird, würde einen positiven Energiefluss zum Fahrzeug, eine Erhöhung des Ladezustands (SOC) und ein Absinken des Mittelwerts bewirken, berechnet durch die Menge der übertragenen Energie und andere aufgezeichnete Informationen wie der Tageszeit, der Art der Steckdose („Hausnetz“ oder „privates Solarstromnetz“) usw. Das nächste Ereignis wäre ein Transport zu einem Arbeitsplatz (31), bei dem eine bestimmte Energiemenge verbraucht wird, der SOC-Pegel fällt, aber der Mittelwert unverändert bleibt, da es keinen Energiefluss zwischen dem Stromeingang des Fahrzeugs und dem On-Board-Ladegerät gab. Ein geparktes und inaktives Fahrzeug könnte dann eine bestimmte Menge seiner gespeicherten Energie (32) in das öffentliche oder gebäudeeigene Stromnetz einspeisen, um Spitzenlasten usw. auszugleichen. Die Menge der verfügbaren Energie für die V2G-Übertragung ist begrenzt und wird vom Besitzer des Elektrofahrzeugs in Übereinstimmung mit seinem täglichen Reiseplan und den Empfehlungen des intelligenten Energiebilanzsystems des Fahrzeugs festgelegt. Dieses Ereignis würde einen negativen Energiefluss aus dem Fahrzeug, ein Sinken des SOC-Pegels und ein Steigen des Geldpegels in Übereinstimmung mit einer Netzrückerstattung basierend auf der übertragenen Energiemenge und anderen Informationen wie Tageszeit, Standort, etc. verursachen. Das folgende Ereignis wäre ein Transport zu einem Lebensmittelgeschäft (33) auf dem Heimweg, bei dem wieder etwas Energie verbraucht würde und der SOC-Pegel sinken würde, aber ohne Änderung der Geldmittel. Das nächste Ereignis wäre eine Schnellladung an der Parkladestation (34) des Lebensmittelladens in der für den Einkauf benötigten Zeit, was zu einem positiven Energiefluss zum Fahrzeug, einem Anstieg des SOC-Wertes und einer Verringerung der Mittel führt, basierend auf der Energiemenge und dem Standort der Ladestation. Infrastrukturanbieter, wie z. B. der Lebensmittelladen in diesem Szenario, können je nach Standort und Art der Ladeinfrastruktur Rabatte oder zusätzliche Gebühren gewähren. Der Rest der Heimfahrt (35) würde zu einer weiteren SOC-Abnahme ohne Bilanzveränderung führen, und das letzte Ereignis des Tages - das Laden am Haushaltsnetz bis zum nächsten Morgen (36). Im Falle einer Unterbrechung des Haushaltsnetzes (z. B. Wartung des Stromnetzes) könnte das Fahrzeug für eine gewisse Zeit als Reserve-Energiequelle für die Haushaltsgeräte genutzt werden, was zu einer Erhöhung der Energiebilanz des Besitzers für die Bereitstellung des Netzersatzdienstes führt. Der Fahrzeugeigentümer müsste periodisch oder kontinuierlich sein Guthaben ausgleichen, um die Fähigkeit zur Nutzung des Fahrzeugs in ähnlicher Weise wie beschrieben zu erhalten. Das beschriebene Szenario versucht, eine möglichst große Vielfalt von Ereignissen einzubeziehen, um die Komplexität und Dynamik zu zeigen, die berücksichtigt werden müssen, und dieses System und Verfahren bietet eine Lösung für verschiedene Arten von Szenarien, schließt diese aber nicht aus.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (17)

  1. Ein sicheres und überprüfbares Mess- und Datenprotokollierungssystem, umfassend: eine Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung an Bord eines Fahrzeugs, wobei die Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung umfasst: ein Leistungsmessgerät oder eine andere Vorrichtung, die in der Lage ist, die Größe und Richtung des Energieflusses zwischen dem Energieeingang des Fahrzeugs und der Energiespeichereinheit zuverlässig und genau zu messen, eine Ethernet-, CAN-, Flexray-, Bluetooth- oder eine andere Datenübertragungsverbindung zu anderen Vorrichtungen im Fahrzeug, eine zentrale Verarbeitungseinheit mit dauerhafter Speichereinheit, ein Konnektivitätsmodul, das eine Verbindung mit dem Internet ermöglicht; und eine dezentrale und kryptographisch sichere Datenbank, wobei die Datenbank einen spezifischen Datenzugriff auf mathematische Algorithmen erlaubt, die vorher vereinbarte Transaktionen ausführen und es der Mess- und Datenerfassungsvorrichtung erlauben, auf verschlüsselte Daten zuzugreifen und diese in die Datenbank zu schreiben, wenn ein passender Sicherheitsschlüssel von der Vorrichtung bereitgestellt wird, und die die Fähigkeit hat, ein Aufladen des Bordenergiespeichers zuverlässig zu verhindern.
  2. Sicheres und verifizierbares Mess- und Datenerfassungssystem nach Anspruch 1, wobei das Laden durch eine Schaltvorrichtung oder eine andere Vorrichtung oder eine Verbindung zu einer anderen Vorrichtung verhindert wird, die in der Lage ist, die Verbindung zwischen dem Stromeingang des Fahrzeugs und dem On-Board-Ladegerät des Energiespeichers zuverlässig zu unterbrechen.
  3. Sicheres und verifizierbares Mess- und Datenerfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die Mess- und Datenerfassungsvorrichtung nicht ganz oder teilweise verändert werden kann, ohne entweder eine visuelle Veränderung oder/und ein sicheres und verifizierbares Protokoll in der kryptographisch sicheren Datenbank zu verursachen.
  4. Sicheres und verifizierbares Mess- und Datenerfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die Mess- und Datenerfassungsvorrichtung teilweise oder ganz mit einer oder mehreren anderen Vorrichtungen im Fahrzeug integriert ist.
  5. Sicheres und verifizierbares Mess- und Datenprotokollierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Mess- und Datenprotokollierungsvorrichtung eine Reservebatterieeinheit aufweist, die eine ununterbrochene Messung und Kommunikation mit der Datenbank ermöglicht, selbst wenn sie von der Stromversorgung getrennt ist.
  6. Sicheres und verifizierbares Mess- und Datenerfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die dezentrale und kryptografisch sichere Datenbank auf Cloud- und Blockchain-Technologie basiert.
  7. Sicheres und verifizierbares Mess- und Datenerfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die mathematischen Algorithmen Smart Contracts oder Algorithmen sind, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten.
  8. Sicheres und überprüfbares Mess- und Datenprotokollierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Leistung auf der Wechselstromleitung zwischen dem Energieeingang des Fahrzeugs oder dem Induktionsladeempfänger des Fahrzeugs und dem bordeigenen Ladegerät gemessen wird.
  9. Verfahren zur Erzeugung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten und deren Übertragung: Echtzeit-Erzeugung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten durch eine Mess- und Datenerfassungsvorrichtung an Bord eines Fahrzeugs; kryptografische Codierung der von der Mess- und Datenerfassungsvorrichtung an Bord des Fahrzeugs erzeugten Daten; Übertragung der codierten Daten an eine dezentrale und kryptografisch sichere Datenbank zu Zeitpunkten, die durch einen vorbestimmten Algorithmus definiert sind; Protokollierung der codierten Daten in die Datenbank; Zugriff auf die protokollierten codierten Daten durch mathematische Algorithmen mittels eines öffentlichen oder privaten Schlüssels; Ausführung der Berechnungen der mathematischen Algorithmen basierend auf den protokollierten Daten; Ausführung von Transaktionen basierend auf den Ergebnissen der mathematischen Algorithmen.
  10. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten gemäß Anspruch 9, wobei die Echtzeit-Erzeugung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten mehrstufige Informationen umfasst, einschließlich der Fahrzeugidentifikation, der Identifikation der Energiequelle beim Laden oder Entladen, der übertragenen Energiemenge, der Energieübertragungszeit und des Ortes, wobei andere mögliche Informationen nicht ausgeschlossen sind.
  11. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9, wobei die kryptografische Codierung der erzeugten Daten auf Blockchain-Technologie basiert.
  12. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9, wobei die dezentrale und kryptografisch sichere Datenbank auf Cloud- und Blockchain-Technologie basiert.
  13. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9, wobei die mathematischen Algorithmen Smart Contracts oder Algorithmen sind, die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten.
  14. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9 und 13, wobei ein oder mehrere Smart Contracts zwischen der Mess- und Datenerfassungsvorrichtung und einer oder mehreren anderen Parteien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Regierung und Infrastrukturanbieter, implementiert werden, wobei die Smart Contracts Geldtransfers zwischen den Vertragsparteien auf der Grundlage der in der dezentralen und kryptographisch sicheren Datenbank erfassten Energietransferdaten ausführen.
  15. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9 und 13, wobei die Implementierung mehrerer Smart Contracts möglich ist, einschließlich eines Verbrauchssteuervertrags, eines Autovermietungsdienstvertrags, eines Flottenmanagementvertrags, eines Fahrzeug-Roaming-Vertrags und eines Vertrags über Garantiebeschränkungen des Fahrzeugherstellers, wobei andere mögliche Verträge nicht ausgeschlossen sind.
  16. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9 und 13, wobei die Smart Contracts unabhängige Schlüssel für den Zugriff auf Informationen in der Blockchain haben, die für ihre spezifischen Transaktionen relevant sind.
  17. Verfahren zur Erzeugung und Übertragung von Fahrzeug-Energiebilanzdaten nach Anspruch 9 und 13, wobei die Überwachung des Fahrzeug-Energiebilanzstatus die Grundlage für die Abrechnung von Vorauszahlungen, Energieladeabgaben, Verbrauchssteuern und Infrastruktur-Investitionsrückzahlungsschemata unter Verwendung vorbestimmter Intervalle und Mikrozahlungen darstellt.
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