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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Versorgung mobiler elektrischer Verbraucher, insbesondere elektrischer Kleingeräte oder Elektrofahrzeuge.
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Mobile elektrische Verbraucher, insbesondere elektrische Kleingeräte, wie Handys oder Laptops, oder Elektrofahrzeuge, wie E-Bikes oder batterieelektrisch betriebene Niedrig- oder Null-Emissions-Fahrzeuge, werden im Allgemeinen durch den Nutzer im Heimbereich geladen. Für den Nutzer des mobilen elektrischen Verbrauchers stellt sich mitunter das Problem, dass der mobile elektrische Verbraucher bei Bedarf außerhalb des Heimbereichs geladen werden muss. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen besteht zusätzlich die Anforderung, dass Ladevorrichtungen, die für das Elektrofahrzeug räumlich zugänglich sind, vorhanden sein müssen.
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Speziell zum Laden von größeren Elektrofahrzeugen sind aus dem Stand der Technik bereits Ladesäulen bekannt, welche je nach Auslegung einen Wechselstrom, Dreiphasenstrom oder Gleichstrom bereitstellen und dadurch in der Lage sind, das Elektrofahrzeug mit dem benötigten Strom zum Laden der Batterien zu versorgen.
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Der Nachteil derartiger Ladesäulen liegt jedoch insbesondere in einem hohen Kosten- und Bereitstellungsaufwand, welcher aktuell eine flächendeckende Verbreitung solcher Ladesäulen entgegenwirkt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zur Versorgung mobiler elektrischer Verbraucher bereitzustellen, welche einen minimalen Bereitstellungs- und Kostenaufwand benötigt und welche variabel in beliebige Endkundennetze integrierbar ist, bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den, im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine Anordnung zur Versorgung mobiler elektrischer Verbraucher, nachfolgend auch nur als Verbraucher bezeichnet, gemäß dem Anspruch 1 weist eine Ladestation mit einer NFC-Schnittstelle, einer Steuerungseinheit und einem Anschlusselement für den Verbraucher sowie eine Kommunikationseinheit, eine Benutzereinheit mit einer NFC-Schnittstelle und eine Zentraleinheit mit einer Datenbank auf. Als Versorgung des Verbrauchers wird in diesem Zusammenhang speziell das Versorgen des Verbrauchers mit Strom, insbesondere zum Aufladen von Batterien des Verbrauchers, bezeichnet.
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Die Steuerungseinheit stellt erfindungsgemäß die Komponente dar, mittels derer alle notwendigen Schalt- und Verbindungsabläufe innerhalb der Ladestation gesteuert werden. Dabei ist der Steuerungseinheit erfindungsgemäß ein Ladestationsidentitätscode zugeordnet, welcher eine Identifikation der Ladestation ermöglicht und welcher beispielsweise durch einen Zahlencode oder einen alphanumerischen Code gebildet wird.
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Demgegenüber stellt das Anschlusselement die Komponente der Ladestation dar, an welche der Verbraucher mittels entsprechender Steckvorrichtung, angeschlossen wird und welche mittels der Steuerungseinheit zu- und abschaltbar ist. Das Anschlusselement verfügt vorliegend über einen oder mehrere Steckplätze, welche nach Aufbau und elektrischen Anschlussdaten unterschiedlich aufgebaut sein können. Im einfachsten Fall handelt es sich zumindest bei einem Steckplatz um einen herkömlichen 230 V-Anschluss. Kumulativ oder alternatisch kann ein weiterer Steckplatz beispielsweise gemäß dem EnergyBus Standard ausgebildet und somit direkt auf die Energieaufnahme von Akkus leichter Elektrofahrzeuge ausgelegt sein. Insbesondere bei der Umsetzung des EnergyBus Standards ist das Anschlusselement dazu in der Lage, eine intelligente Erkennung des jeweils angeschlossenen Verbrauchers durchzuführen. In diesem Zusammenhang werden beispielsweise die Akkukenndaten des Verbrauchers ermittelt, um auf dieser Basis die erforderliche Energiemenge für dessen Aufladung bereitstellen zu können.
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Bei einem Vorhandensein mehrerer Steckplätze ist das Anschlusselement vorzugsweise dazu in der Lage, die Nutzung der Steckplätze individuell anzupassen und beispielsweise mittels einer Vorrangschaltung oder Belegterkennung nur einen Steckplatz freizugeben oder bei einer Freigabe mehrerer Steckplätze die bereitzustellenden Ströme zwischen den Steckplätzen aufzuteilen.
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Als Benutzereinheit wird vorliegend die Komponente der Anordnung verstanden, über welche ein potentieller Benutzer der Ladestation einen Zugriff auf diese erlangt. Dabei ist die Benutzereinheit vorliegend dazu in der Lage, einen Benutzeridentitätscode bereitzustellen, welcher eine Identifikation des potentiellen Benutzers der Ladestation ermöglicht und welcher von der Benutzereinheit an die Kommunikationseinheit übermittelbar ist. Erfindungsgemäß ist die Benutzereinheit ferner dazu in der Lage, eine Verbindung mit der Ladestation herzustellen, wobei die Verbindung als NFC-Verbindung zwischen der NFC-Schnittstelle der Benutzereinheit und der NFC-Schnittstelle der Steuerungseinheit hergestellt wird. Der besondere Vorteil der NFC-Verbindung liegt in diesem Zusammenhang darin, dass die NFC-Verbindung nur über sehr kurze Strecken aufrecht erhaltbar ist und somit ein möglicher, unberechtigter Eingriff in die Verbindung durch Dritte zumindest erschwert wird.
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Die Zentraleinheit stellt innerhalb der Anordnung die Komponente dar, welche eine zentrale Speicherung und Bereitstellung von, für die Versorgung des Verbrauchers durch die Anordnung relevanten, Daten ermöglicht. Insbesondere ist in der Datenbank der Zentraleinheit erfindungsgemäß ein Ladestationsdatensatz hinterlegt, welcher zum einen den Ladestationsidentitätscode und zum anderen eine Abrechnungseinheit und einen Einheitspreis, jeweils bezogen auf den bereitzustellenden Strom, enthält. In diesem Zusammenhang werden speziell die Abrechungseinheit und der Einheitspreis durch einen Betreiber der Ladestation vorgegeben und vorzugsweise bereits vor dem Zugriff des Benutzers der Ladestation in dem Abrechnungsdatensatz der Datenbank hinterlegt. Im einfachsten Fall besteht eine solche Abrechnungseinheit aus einer festgelegten Energiemenge (beispielsweise eine Kilowattstunde) oder aus einer festgelegten Zeitdauer der Stromabgabe.
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Die Kommunikationseinheit ist erfindungsgemäß dazu in der Lage, eine Verbindung zu der Zentraleinheit bereitzustellen, wobei die Kommunikationseinheit erfindungsgemäß sowohl der Benutzereinheit als auch der Steuerungseinheit der Ladestation zugeordnet sein kann und wobei die bereitstellbare Verbindung mit der Zentraleinheit erfindungsgemäß als Datenfernverbindung, beispielsweise als GSM-Verbindung, ausgebildet ist.
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Die Zuordnung der Kommunikationseinheit zu der Steuerungseinheit der Ladestation weist den besonderen Vorzug auf, dass die Steuerungseinheit, über die Kommunikationseinheit, direkt mittels der Zentraleinheit konfigurierbar ist, indem der entsprechende Ladestationsdatensatz von der Zentraleinheit an die Steuerungseinheit übertragen wird. In diesem Zusammenhang ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung, dass die Ladestation auch mit einer Benutzereinheit aktiviert werden kann, welche selbst über keine Kommunikationseinheit verfügt. Eine solche Benutzereinheit stellt beispielsweise eine RFID-Karte dar, mittels derer ein Benutzer die Ladestation aktiviert und die entsprechende Abrechungseinheit an der Ladestation auswählt.
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Zudem ermöglicht es die Zuordnung der Kommunikationseinheit zu der Ladestation, dass die Ladestation bei ihrer Inbetriebnahme eine automatische Anmeldung sowie eine automatische Übertragung des Ladestationsidentitätscodes durchführt.
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Von der Kommunikationseinheit werden der Ladestationsidentitätscode sowie der Benutzeridentitätscode erfindungsgemäß, mittels der Datenfernverbindung, an die Zentraleinheit übertragen und in der Zentraleinheit authentifiziert; dies bedeutet, auf Vorhandensein und Korrektheit geprüft.
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Hierbei erfolgt beispielsweise eine Überprüfung des übermittelten Ladestationsidentitätscodes mit dem in dem Ladestationsdatensatz hinterlegten Ladestationsidentitätscodes.
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Nach erfolgreicher Authentifizierung des Ladestations- und Benutzeridentitätscodes ist durch die Zentraleinheit ein Freischaltcode generierbar, welcher von der Zentraleinheit an die Kommunikationseinheit und von dieser an die Steuerungseinheit übertragbar ist.
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Die Steuerungseinheit ist ferner dazu in der Lage, den übertragenen Freischaltcode zu verifizieren und im Anschluss daran das Anschlusselement zuzuschalten. Die Verifizierung des Freischaltcodes meint in diesem Zusammenhang, dass die Steuerungseinheit in der Lage ist, anhand des Freischaltcodes die freigeschaltete Abrechnungseinheit zu erkennen und das Anschlusselement für die in der Abrechungseinheit hinterlegte Zeitdauer oder Energiemenge freizuschalten.
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Parallel zu der Übertragung des Freischaltcodes ist erfindungsgemäß in der Zentraleinheit ein Abrechnungsdatensatz speicherbar, welcher eine Anzahl freigeschalteter Abrechnungseinheiten und die diesen jeweils zugeordneten Einheitspreise enthält. Des Weiteren ist der Abrechnungsdatensatz erfindungsgemäß auswertbar bereitstellbar und dient in erster Linie zur Abrechnung der abgegebenen Energiemenge oder Zeitieinheiten gegenüber dem Ladestationsbetreiber.
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Durch die Anordnung wird auf besonders vorteilhafte Art und Weise eine einfach umsetzbare Lösung zur Versorgung mobiler elektrischer Verbraucher bereitgestellt, welche mit einem geringen vor Ort Installationsaufwand und geringen Bereitstellungskosten umsetzbar ist und welche an beliebige Versorgungsnetze anschließbar ist. In diesem Zusammenhang ermöglicht die Anordnung beispielsweise den Anschluss der Ladestation an ein Heimstromnetz des Ladestationsbetreibers, in welchem die abgebbare Energiemenge zum Beispiel durch eine Photovoltaikanlage bereitgestellt wird. Des Weiteren kann eine Ladestation einer erfindungsgemäßen Anordnung aufgrund des geringen Vor-Ort-Installationsaufwandes an beliebigen Orten, beispielsweise an Radwegen oder Sitzgelegenheiten installiert werden. Als einzige Voraussetzung muss diesbezüglich ein Anschluss der Ladestation an das Versorgungsnetzwerk des Ladestationsbetreibers vorhanden sein. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft möglich, die Ladestation beispielsweise einer Parkuhr zuzuordnen, sodass es insbesondere einem Besitzer eines Elektrofahrzeuges ermöglicht wird, dieses während eines Parkvorgangs gleichzeitig zu laden.
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Der in der Zentraleinheit hinterlegte Ladestationsdatensatz weist in einer Vorzugsvariante mehrere verschiedene Abrechnungseinheiten nebst zugeordneter Einheitspreise auf. Auf diese Weise wird es als ein besonderer Vorteil der Anordnung ermöglicht, verschiedene Leistungsstufen mit unterschiedlichen Maximalwerten des ausgebbaren Stromes bereit zu stellen. Für jede Leistungsstufe wird vorliegend eine Abrechnungseinheit mit einem zugehörigen Einheitspreis hinterlegt, wobei die Hinterlegung in diesem Fall sowohl in der Zentraleinheit als auch in der Steuerungseinheit erfolgt.
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Auf diesem Weg kann auf besonders vorteilhafte Weise, je nach Art des zu versorgenden Verbrauchers, eine niedrige Leistungsstufe, beispielsweise zum Laden von elektrischen Kleingeräten, oder eine hohe Leistungsstufe, beispielsweise zum Laden von Elektrofahrzeugen, bereitgestellt werden, wobei die Auswahl der geeigneten Leistungsstufe durch den Benutzer der Ladestation erfolgt.
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Um sicherzustellen, dass der angeschlossene Verbraucher der abgerufenen Leistungsstufe entspricht, ist innerhalb der Ladestation vorzugsweise ein einfacher Strommesssensor angeordnet, welcher den, an dem Anschlusselement abgegriffenen, Strom erfasst und bei Überschreitung eines Maximalwertes des abgegriffenen Stromes beispielsweise ein Warnsignal ausgibt oder eine Unterbrechung durchführt.
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Als ein weiterer Vorteil verschiedener Abrechnungseinheiten innerhalb des Ladestationsdatensatzes können den Abrechnungseinheiten verschiedene Zeitbegrenzungen zugeordnet werden. Auf diese Weise wird es insbesondere bei einer Abrechnungseinheit auf Basis der freigeschalteten Energiemenge ermöglicht, dass, je nach gewählter Abrechnungseinheit, die mit dieser verbundene Energiemenge nur für einen begrenzten Zeitraum durch den Benutzer der Ladestation abgreifbar ist.
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Eine Dauerbelegung der Ladestation durch einen einzelnen Benutzer mit einem Verbraucher niedriger Leistungsaufnahme kann somit wirkungsvoll verhindert werden.
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Als besonderen technologischen Vorteil ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung, dass der Betreiber der Ladestation mittels der Zentraleinheit die Steuerungseinheit variabel parametrieren und auf diesem Weg den entsprechenden Ladestationsdatensatz mit der Abrechungseinheit und dem Einheitspreis sowie je nach Bedarf mit unterschiedlich möglichen Abrechungsarten, beispielsweise Abrechnung via SMS oder per Kreditkarte, an die Steuerungseinheit übertragen kann.
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Des Weiteren bietet die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass der Betreiber der Ladestation diese nur für einen gewünschten Zeitraum zur Benutzung freigeben kann, indem ein entsprechender Freischaltungszeitraum in dem Ladestationsdatensatz hinterlegt wird. Die Ladestation kann dann auschließlich in dem vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise werktags von 8 bis 18 Uhr, von einem Benutzer in Anspruch genommen werden.
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Als besonderer Vorteil kann über die Versorgung mobiler Verbraucher hinaus zugleich auch eine technische Lösung für ein Parkplatzmanagement bereitgestellt werden, indem der Ladestation ein Parkplatz zugeordnet ist. Die Abrechnung der Parkplatznutzung kann in diesem Fall besonders vorteilhaft über die Abrechnungseinheiten der Ladestation erfolgen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung ist der Zentraleinheit ein Bezahlmodul zugeordnet, mittels dessen ein Bezahlvorgang durchführbar ist. Der Bezahlvorgang bezeichnet vorliegend das Bezahlen der abgerufenen Energiemenge durch den Benutzer der Ladestation und wird erfindungsgemäß auf Basis des, in der Zentraleinheit gespeicherten, Abrechnungsdatensatzes ausgeführt.
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Das Bezahlmodul kann dabei beispielsweise unmittelbar an ein Kreditinstitut des Ladestationsbetreibers angeschlossen sein, sodass der Bezahlvorgang mittels Lastschrift- oder Kreditkartenverfahren durchführbar ist.
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Alternativ kann das Bezahlmodul auch durch einen Mobilfunkanbieter bereitgestellt werden oder an ein an sich bekanntes Bezahlsystem, beispielsweise PayPal, angeschlossen sein.
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Ferner sieht eine weitere vorteilhafte Variante der Anordnung vor, dass mittels der Steuerungseinheit eine Funktionsüberprüfung der Ladestation durchführbar ist. Die Funktionsüberprüfung wird erfindungsgemäß nach Herstellen der NFC-Verbindung durch die Benutzereinheit durchgeführt und dient vorrangig dazu, den potentiellen Benutzer der Ladestation über deren Funktionszustand zu informieren sowie die ordnungsgemäße Durchführbarkeit der gewünschten Stromversorgung sicherzustellen.
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In Abhängigkeit der Funktionsüberprüfung ist anschließend der Ladestationsidentitätscode ausgebbar, welcher anschließend an die Kommunikationseinheit übermittelt und erfindungsgemäß weiterverarbeitet wird.
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Durch eine solche Funktionsüberprüfung kann auf besonders vorteilhafte Weise sichergestellt werden, dass ein potentieller Benutzer der Ladestation rechtzeitig und insbesondere vor dem Durchführen eines Auswahl- und Bezahlvorgangs über eine eventuell vorliegende Funktionsstörung der Ladestation informiert wird.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kommunikationseinheit mit der Steuerungseinheit der Ladestation verbunden, sodass die Datenfernverbindung direkt zwischen der Ladestation und der Zentraleinheit bereitstellbar ist.
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Da die Datenfernverbindung in der hier aufgeführten Weiterbildung direkt zwischen der Ladestation und der Zentraleinheit ausgebildet wird ergibt sich der besondere technologische Vorteil, dass an der Benutzereinheit keine Kommunikationseinheit vorgesehen werden muss und die Benutzereinheit daher besonders einfach und dementsprechend kostengünstig bereitgestellt werden kann.
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In diesem Fall kann die Benutzereinheit beispielsweise als Chipkarte mit einer NFC-Schnittstelle ausgebildet sein, über welche der potentielle Benutzer der Ladestation verfügt und auf welcher der Benutzeridentifikationscode hinterlegt ist. Der Benutzeridentifikationscode wird nach Herstellen der NFC-Verbindung an die Steuerungseinheit und über diese an die Kommunikationseinheit übertragen.
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Die Information des potentiellen Benutzers der Ladestation über die jeweiligen Abrechnungseinheiten und Einheitspreise erfolgt hierbei beispielsweise mittels einer Vorabauswahl der geeigneten Ladedose durch den Benutzer anhand einer Internetdatenbank.
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Alternativ kann diesbezüglich auch an der Ladestation eine entsprechende Anzeige installiert sein, welche den potentiellen Benutzer, vorzugsweise nach dem Herstellen der NFC-Verbindung mittels der Benutzereinheit, über die geltenden Abrechnungseinheiten und die zugehörigen Einheitspreise informiert und anschließend dem potentiellen Benutzer eine Auswahlmöglichkeit bereitstellt, ob ein Versorgungsvorgang gemäß der oben aufgeführten Merkmale durchgeführt werden soll oder nicht.
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Alternativ ist die Kommunikationseinheit in einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit der Benutzereinheit verbunden.
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In diesem Fall wird es zum einen ermöglicht, die Datenfernverbindung zwischen der Benutzereinheit und der Zentraleinheit bereitzustellen um so insbesondere den Benutzeridentifikationscode direkt von der Benutzereinheit an die Zentraleinheit zu übertragen. Zum anderen wird hierbei der Ladestationsidentitätscode nach dem Bereitstellen der NFC-Verbindung zwischen der Benutzereinheit und der Steuerungseinheit an die Benutzereinheit und von dieser über die Kommunikationseinheit an die Zentraleinheit übertragen.
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Gleichzeitig ermöglicht die hier aufgeführte Ausbildung mittels der Benutzereinheit eine interaktive Kommunikation zwischen dem Benutzer der Ladestation und der Zentraleinheit, innerhalb derer der Benutzer zum einen die Abrechnungseinheiten und Einheitspreise der Ladestation abfragen und zum anderen die Bestätigung des Versorgungsvorgangs und die damit zusammenhängende Bezahlung vornehmen kann.
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Die Übertragung des Freischaltcodes erfolgt in diesem Fall von der Zentraleinheit an die Benutzereinheit und von dieser mittels NFC-Verbindung an die Steuerungseinheit der Ladestation.
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Als besonderer Vorteil dieser Ausbildung kann auf die immanente Funktionsfähigkeit NFC- und datenfähiger Benutzereinheiten, insbesondere Smartphones, zurückgegriffen werden, wobei der erfindungsgemäße Versorgungsvorgang beispielsweise über eine entsprechende App gesteuert wird. Ferner kann auf eine zusätzliche, mit der Steuerungseinheit verbundene, Kommunikationseinheit verzichtet werden.
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Mittels einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten durchführbar.
- a) Bereitstellen einer NFC-Verbindung zwischen der Benutzereinheit und der Steuerungseinheit und Übertragen des Ladestationsidentitätscodes von der Steuerungseinheit an die Kommunikationseinheit,
- b) Übertragen des Benutzeridentitätscodes von der Benutzereinheit an die Kommunikationseinheit,
- c) Bereitstellen einer Datenfernverbindung zwischen der Kommunikationseinheit und der Zentraleinheit und Übertragen des Ladestationsidentitätscodes sowie des Benutzeridentitätscodes an die Zentraleinheit,
- d) Authentifizieren des übertragenen Ladestationsidentitätscodes und des Benutzeridentitätscodes und Generieren eines Freischaltcodes in der Zentraleinheit,
- e) Übertragen des Freischaltcodes von der Zentraleinheit an die Kommunikationseinheit mittels der Datenfernverbindung,
- f) Speichern einer Anzahl freigeschalteter Abrechnungseinheiten und zugeordneter Einheitspreise in einem Abrechnungsdatensatz in der Datenbank und Bereitstellen des Abrechnungsdatensatzes,
- g) Übertragen des Freischaltcodes von der Kommunikationseinheit an die Steuerungseinheit,
- h) Verifizieren des Freischaltcodes und Zuschalten des Anschlusselements mittels der Steuerungseinheit.
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In dem ersten Verfahrensschritt a) erfolgt über die NFC-Schnittstellen eine Bereitstellung einer NFC-Verbindung zwischen der Benutzereinheit und der Steuerungseinheit. Zum Aufbau der Verbindung wird hierzu beispielsweise die Benutzereinheit im Bereich der NFC-Schnittstelle der Steuerungseinheit an diese angehalten oder in eine entsprechend vorgesehene Aufnahmevorrichtung eingelegt. Nach erfolgreicher Bereitstellung der NFC-Verbindung wird der Ladestationsidentitätscode an die Kommunikationseinheit übertragen. Der Ladestationsidentitätscode ermöglicht erfindungsgemäß innerhalb des Verfahrens eine Identifizierung der jeweils zu benutzenden Ladestation und wird beispielsweise durch einen Zahlencode oder einen alphanumerischen Code gebildet.
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Nach der Übertragung des Ladestationsidentitätscodes erfolgt in dem zweiten Verfahrensschritt b) zusätzlich eine Übertragung des Benutzeridentitätscodes von der Benutzereinheit an die Kommunikationseinheit, sodass für die weitere Verfahrensweise in der Kommunikationseinheit sowohl der Ladestationsidentitätscode als auch der Benutzeridentitätscode vorliegen. Der Benutzeridentitätscode ermöglicht in diesem Zusammenhang eine Identifizierung des Benutzers der Ladestation und wird beispielsweise ebenfalls durch einen Zahlencode oder einen alphanumerischen Code gebildet.
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Anschließend erfolgt in Verfahrensschritt c) eine Bereitstellung einer Datenfernverbindung zwischen der Kommunikationseinheit und der Zentraleinheit, mittels derer der Ladestationsidentitätscode und der Benutzeridentitätscode von der Kommunikationseinheit an die Zentraleinheit übertragen werden. In der Zentraleinheit erfolgt in einem anschließenden Verfahrensschritt d) eine Authentifizierung der übertragenen Identitätscodes. Bei dieser Authentifizierung werden vorzugsweise zum einen der übertragene Ladestationsidentitätscode einem übereinstimmenden, in der Datenbank hinterlegten Ladestationsidentitätscode zugeordnet und dabei die entsprechend zugehörigen Abrechnungseinheiten und Einheitspreise bereitgestellt und zum anderen eine vorhandene Berechtigung des Benutzers zur Nutzung der Ladestation vorgenommen.
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Nach erfolgreicher Authentifizierung wird durch die Zentraleinheit ein Freischaltcode generiert. Der Freischaltcode wird beispielsweise als Zahlencode oder als alphanumerischer Code bereitgestellt, welcher unter anderem eine Information über die freigeschalteten Abrechnungseinheiten enthält.
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In dem weiteren Verfahrensschritt e) erfolgt im Anschluss, mittels der Datenfernverbindung, eine Übertragung des generierten Freischaltcodes von der Zentraleinheit an die Kommunikationseinheit.
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Vorzugsweise wird gleichzeitig in Verfahrensschritt f) eine Speicherung der Anzahl freigeschalteter Abrechnungseinheiten und zugeordneter Einheitspreise in der Datenbank vorgenommen. Die Speicherung erfolgt dabei erfindungsgemäß in einem Abrechnungsdatensatz, welcher ferner durch die Zentraleinheit für eine Weiterverwendung bereitgestellt wird.
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Die Kommunikationseinheit überträgt den empfangenen Freischaltcode in Verfahrensschritt g) an die Steuerungseinheit der Ladestation.
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Abschließend wird in Verfahrensschritt h) durch die Steuerungseinheit eine Verifizierung des Freischaltcodes durchgeführt und entsprechend dem verifizierten Freischaltcode das Anschlusselement der Ladestation zugeschaltet.
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Durch die Verifizierung erhält die Steuerungseinheit beispielsweise eine Information darüber, für welche Zeitdauer oder für welche Energiemenge das Anschlusselement zugeschaltet werden soll. Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit durch die Verifizierung vorzugsweise erkennen, ob der Freischaltcode vollständig und korrekt übertragen wurde.
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Nach erfolgter Zuschaltung des Anschlusselements kann der Benutzer der Ladestation den elektrischen Verbraucher, vorzugsweise mittels Steckverbindung, an diese anschließend und die gewählte Energiemenge, beziehungsweise eine festgelegte Energiemenge für den gewählten Zeitraum, abgreifen.
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Nach einem Trennen der Verbindung zwischen Verbraucher und Ladestation kann das Anschlusselement beispielsweise durch die Steuerungseinheit abgeschaltet werden, sodass bei einem erneuten Anschließen eines Verbrauchers kein Strom mehr abgegriffen werden kann.
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Alternativ kann das Anschlusselement, nach einer Trennung von dem Verbraucher, auch im zugeschalteten Zustand belassen werden, solange der gewählte Zeitraum noch nicht abgelaufen ist oder die gewählte Energiemenge nicht vollständig abgegriffen wurde. Dies kann relevant sein, wenn mehrere Verbraucher nacheinander geladen werden sollen. Auf diese Weise wird es dem Benutzer der Ladestation vorteilhafterweise ermöglicht, den Verbraucher auch kurzzeitig von der Ladestation zu trennen, ohne dass dem Benutzer dadurch ein Nachteil durch einen nicht vollständig genutzten Zeitraum des Stromabgriffs oder eine nicht vollständig abgegriffene Energiemenge entsteht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird dem Verfahrensschritt a) ein zusätzlicher Verfahrensschritt a0) vorangestellt. In dem Verfahrensschritt a0) erfolgt erfindungsgemäß mittels einer weiteren Datenfernverbindung ein Anlegen des Ladestationsdatensatzes oder von Teilen des Ladestationsdatensatzes in der Datenbank der Zentraleinheit. Die weitere Datenfernverbindung wird dabei vorzugsweise durch einen Betreiber der Ladestation initialisiert und dient erfindungsgemäß dazu, die Ladestation in der Datenbank zu registrieren und in dieser die zugehörigen Abrechungseinheiten sowie Einheitspreise zuzuordnen.
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Eine weitere vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass der Zentraleinheit ein Bezahlmodul zugeordnet ist und dass auf Basis des Abrechnungsdatensatzes ein Bezahlvorgang ausgeführt wird.
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Der Bezahlvorgang bezieht sich diesbezüglich auf das Bezahlen der gewählten Abrechnungseinheit durch den Benutzer der Ladestation und wird vorzugsweise vor dem Durchführen des Verfahrensschrittes e) durchgeführt.
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Das Bezahlmodul kann dabei beispielsweise unmittelbar an ein Kreditinstitut des Ladestationsbetreibers angeschlossen sein, sodass der Bezahlvorgang mittels Lastschrift- oder Kreditkartenverfahren durchführbar ist.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist die Kommunikationseinheit mit der Steuerungseinheit verbunden. Die Kommunikationseinheit ist somit in diesem Fall unmittelbar mit der Ladestation verbunden oder direkt in die Ladestation integriert.
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In diesem Fall erfolgt vorzugsweise unmittelbar mit der Bereitstellung der NFC-Verbindung zwischen der Benutzereinheit und der Steuerungseinheit gemäß Verfahrensschritt a) eine Übertragung des Benutzeridentitätscodes von der Benutzereinheit an die Steuerungseinheit. Anschließend werden der Benutzeridentitätscode und der Ladestationsidentitätscode gemeinsam von der Steuerungseinheit an die Kommunikationseinheit übertragen.
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Der besondere Vorteil der hier aufgeführten Weiterbildung liegt insbesondere darin, dass die Benutzereinheit über keine eigene Kommunikationseinheit verfügen muss, mit welcher eine Datenfernverbindung zu der Zentraleinheit herstellbar wäre. Die Benutzereinheit muss somit lediglich über eine NFC-Schnittstelle verfügen und kann daher mit besonders einfachen technologischen Mitteln und kostengünstig bereitgestellt werden.
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Eine mögliche Umsetzungsvariante einer solchen Benutzereinheit besteht beispielsweise darin, diese als Chipkarte mit einem NFC-fähigen RFID-Element, auf welchem der Benutzeridentifikationscode gespeichert ist, auszubilden.
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Für den Fall, dass die Kommunikationseinheit mit der Steuerungseinheit verbunden ist sieht eine weitere vorteilhafte Variante des Verfahrens vor, dass vor dem Verfahrensschritt a) ein weiterer zusätzlicher Verfahrensschritt a01) durchgeführt wird. In dem Verfahrensschritt a01) erfolgt erfindungsgemäß eine Registrierung des potentiellen Benutzers der Ladestation in der Datenbank. Die Registrierung selbst erfolgt vorliegend durch Eingabe eines Benutzerdatensatzes, aufweisend den Benutzeridentitätscode sowie optional weitere Benutzerdaten, durch den Benutzer, beispielsweise via Internet.
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Ferner erfolgt in diesem Fall eine Rückinformation des Benutzers über in der Datenbank registrierte Ladestationen sowie zugehörige Abrechnungseinheiten und Einheitspreise vorzugsweise vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispielsweise kann sich der potentielle Benutzer der Ladestation in diesem Fall anhand der Datenbank über verfügbare Ladestationen und die angegebenen Abrechnungseinheiten und Einheitspreise informieren und dann gezielt eine Ladestation für die Versorgung seines elektrischen Verbrauchers auswählen und ansteuern.
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Alternativ sieht eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens vor, dass die Kommunikationseinheit mit der Benutzereinheit verbunden ist, sodass eine unmittelbare Kommunikation zwischen der Benutzereinheit und der Zentraleinheit über die Datenfernverbindung bereitstellbar ist.
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Hierdurch wird es erfindungsgemäß ermöglicht, dass der Benutzeridentitätscode direkt von der Benutzereinheit über die Kommunikationseinheit an die Zentraleinheit übertragen werden kann. Auf ein separates Übertragen des Benutzeridentitätscodes an die Steuerungseinheit kann somit verzichtet werden.
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In diesem Zusammenhang wird gleichzeitig mit der Bereitstellung der NFC-Verbindung zwischen der Benutzereinheit und der Ladestation der Ladestationsidentitätscode an die Benutzereinheit übertragen und von dieser über die Kommunikationseinheit gemeinsam mit dem Benutzeridentitätscode an die Zentraleinheit übertragen.
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Gleichzeitig wird es durch die hier aufgeführte Weiterbildung als besonderer technologischer Vorteil ermöglicht, dass der Benutzer der Ladestation interaktiv mit der Datenbank der Zentraleinheit kommunizieren kann.
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Im vorliegenden Fall kann die Benutzereinheit beispielsweise als NFC- und datenfähiges Smartphone ausgebildet sein, wobei der Zugriff des Benutzers der Ladestation auf die Datenbank vorzugsweise via entsprechender App ausführbar ist.
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Der besondere technologische Vorteil der hier aufgezeigten Weiterbildung liegt insbesondere darin, dass keine zusätzliche Kommunikationseinheit mit der Steuerungseinheit verbunden werden muss und dass sowohl die NFC-Verbindung als auch die Datenfernverbindung über ein einziges Gerät initialisiert werden können. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise besonders vorteilhaft auf den immanenten Funktionsumfang von NFC-fähigen Smartphones zurückgegriffen werden.
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Für den Fall, dass die Kommunikationseinheit mit der Benutzereinheit verbunden ist sieht eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens vor, dass vor dem Verfahrensschritt d) ein zusätzlicher Verfahrensschritt c1) durchgeführt wird. In dem Verfahrensschritt c1) erfolgt diesbezüglich ein Übermitteln der jeweiligen Abrechnungseinheit und des zugehörigen Einheitspreises von der Zentraleinheit an die Kommunikationseinheit und von dieser an die Benutzereinheit.
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In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Zuordnung der Kommunikationseinheit zu der Benutzereinheit ermöglicht es der zusätzliche Verfahrensschritt c1) auf besonders vorteilhafte Art und Weise, dass der potentielle Benutzer der Ladestation nach Erhalt der Abrechnungseinheit und des zugehörigen Einheitspreises eine Auswahl vornehmen kann, ob er den Versorgungsvorgang auf dieser Basis durchführen möchte oder nicht.
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Die Auswahl zur Durchführung des Versorgungsvorgangs wird in einer bevorzugten Variante in einem zusätzlichen Verfahrensschritt c2) durchgeführt. Der Verfahrensschritt c2) schließt sich in diesem Fall an den Verfahrensschritt c1) an und sieht ein Übermitteln einer Freischaltanfrage von der Kommunikationseinheit an die Zentraleinheit mittels der Datenfernverbindung vor.
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
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1 Prinzipschaubild mit Benutzereinheit als Smartphone
näher erläutert.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Versorgung eines mobilen elektrischen Verbrauchers 5, nachfolgend auch nur als Verbraucher bezeichnet.
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Die Anordnung weist vorliegend eine Ladestation 1 mit einer NFC-Schnittstelle 2, einer Steuerungseinheit 3 und einem Anschlusselement 4 auf, wobei der Verbraucher 5, beispielsweise mittels Steckverbindung, an das Anschlusselement 4 angeschlossen wird. Die Ladestation 1 wird von einer Energieversorgung 11 mit Strom versorgt.
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Ferner weist die Anordnung eine, einem potentiellen Benutzer der Ladestation 1 zugeordnete, Benutzereinheit 7 mit einer NFC-Schnittstelle 8 sowie eine Kommunikationseinheit 6 auf.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Benutzereinheit 7 als NFC- und datenfähiges Smartphone ausgebildet, wobei die Kommunikationseinheit 6 als ein, der Benutzereinheit 7 zugeordnetes Element, in die Benutzereinheit 7 integriert ist und wobei der Benutzer mittels einer App in der Lage ist, den Versorgungsvorgang zumindest abschnittsweise zu steuern.
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Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Anordnung eine Zentraleinheit 9 mit einer Datenbank 10 auf.
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Das Zusammenwirken der einzelnen Anordnungskomponenten wird nachfolgend anhand eines durchführbaren Versorgungsvorgangs näher erläutert.
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Der Versorgungsvorgang wird vorliegend dadurch initialisiert, dass zwischen der NFC-Schnittstelle 8 der Benutzereinheit 7 und der NFC-Schnittstelle 2 der Ladestation 1 eine NFC-Verbindung bereitgestellt wird. Die NFC-Schnittstelle 2 der Ladestation 1 ist erfindungsgemäß mit der Steuerungseinheit 3 verbunden, wobei der Steuerungseinheit 3 ein Ladestationsidentitätscode zugeordnet ist. Der Ladestationsidentitätscode erlaubt erfindungsgemäß eine Identifizierung der zu benutzenden Ladestation 1 und wird über die NFC-Verbindung von der Steuerungseinheit 3 an die Benutzereinheit 7 übertragen.
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Der Benutzereinheit 7 ist ferner ein Benutzeridentitätscode zugeordnet, welcher wiederum eine Identifizierung des Benutzers der Ladestation 1 ermöglicht, sodass im weiteren Verlauf die Zentraleinheit 9 in der Lage ist, die Berechtigung des Benutzers zur Nutzung der Ladestation 1 zu überprüfen.
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Der Benutzeridentitätscode und der Ladestationsidentitätscode, nachfolgend auch zusammengefasst als Identitätscodes bezeichnet, werden von der Benutzereinheit 7 an die Zentraleinheit 9 übertragen. Hierzu ist die Benutzereinheit 7 dazu in der Lage, eine Datenfernverbindung zu der Zentraleinheit 9 bereitzustellen. Die Datenfernverbindung erfolgt vorliegend mittels des GSM-Standorts eines Mobilfunknetzes.
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Die übertragenen Identitätscodes werden in der Zentraleinheit 9 authentifiziert. Hierzu ist in der Datenbank 10 der Zentraleinheit 9 ein Ladestationsdatensatz hinterlegt, welcher aus dem Ladestationsidentitätscode, einer oder mehrerer Abrechnungseinheiten und einem jeweils zugeordneten Einheitspreis besteht. Der Ladestationsdatensatz wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel, insbesondere vor der Initialisierung des Versorgungsvorgangs, von einem Ladestationsbetreiber mittels einer weiteren Datenfernverbindung an die Zentraleinheit 9 übertragen und in der Datenbank 10 hinterlegt. Die Abrechnungseinheit beschreibt in diesem Zusammenhang die durch den Ladestationsbetreiber vorgegebene Bemessungsgröße des Stromabgriffs an der Ladestation 1. Der Stromabgriff kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass während des Versorgungsvorgangs eine festgelegte maximale Stromstärke und damit eine festgelegte maximale Leistung für einen definierten Zeitraum durch das Anschlusselement 4 ausgegeben wird, wobei sich in diesem Fall der Einheitspreis auf den Zeitraum bezieht. Im Ausführungsbeispiel ist der Zeitraum von dem Benutzer auswählbar.
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Alternativ dazu kann der Stromabgriff so ausgebildet sein, dass eine, von dem Benutzer gewählte, Menge elektrischer Energie, angebbar in Kilowattstunden, durch das Anschlusselement 4 ausgegeben wird. In diesem Fall bezieht sich der Einheitspreis auf die gewählte Energiemenge.
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Nach erfolgreicher Authentifizierung der Identitätscodes in der Zentraleinheit 9 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch diese eine Übertragung der verfügbaren Abrechnungseinheiten und des jeweils zugeordneten Einheitspreises an die Benutzereinheit 7 mittels der Datenfernverbindung. Der Benutzer ist nun über die Benutzereinheit 7 dazu in der Lage, eine ihm sinnvoll erscheinende Abrechnungseinheit auszuwählen und seine Auswahl mittels der Datenfernverbindung wieder an die Zentraleinheit 9 zu übertragen.
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Auf Basis der übertragenen Auswahl der gewünschten Abrechnungseinheit ist die Zentraleinheit 9 erfindungsgemäß dazu in der Lage, einen passenden Freischaltcode zu generieren. Der Freischaltcode enthält vorliegend insbesondere eine, von der Steuerungseinheit 3 verarbeitbare, Information darüber, welche Abrechungseinheit durch den Benutzer ausgewählt wurde.
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Der generierte Freischaltcode ist mittels der Datenfernverbindung von der Zentraleinheit 9 an die Kommunikationseinheit 6 und somit an die Benutzereinheit 7 übertragbar. Die Benutzereinheit 7 ist nun dazu in der Lage, den übertragenen Freischaltcode mittels der NFC-Verbindung an die Steuerungseinheit 3 der Ladestation 1 zu übertragen. Zu diesem Zweck wird entweder die ursprüngliche NFC-Verbindung zwischen der Benutzereinheit 7 und der Steuerungseinheit 3 aufrecht erhalten oder aber eine erneute NFC-Verbindung zwischen diesen beiden Elementen bereitgestellt.
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Durch die Steuerungseinheit 3 erfolgt anschließend eine Verifizierung des übertragenen Freischaltcodes, wobei der Freischaltcode vorliegend auf dessen Korrektheit überprüft und aus diesem die Information über die gewählte Abrechnungseinheit entnommen wird.
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Auf Basis der Information über die Abrechnungseinheit ist die Steuerungseinheit 3 nun erfindungsgemäß dazu in der Lage, das Anschlusselement 4 zuzuschalten und somit die Versorgung des angeschlossenen Verbrauchers 5 mit Strom bereitzustellen.
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Nach Ablauf der Abrechnungseinheit wird das Anschlusselement 4 durch die Steuerungseinheit 3 abgeschaltet und, insofern gewünscht, die Verbindung zwischen dem Verbraucher und dem Anschlusselement 4 getrennt werden.
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Alternativ kann der Benutzer nach Ablauf der Abrechungseinheit auch eine erneute Freischaltung des Anschlusselements gemäß den obenstehenden Merkmalen bewirken.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Zentraleinheit 9 ein Bezahlmodul (nicht dargestellt) zugeordnet, auf welches der Benutzer mittels der Datenfernverbindung zugreifen kann und über welches der Benutzer die Bezahlung der ausgewählten Abrechungseinheit vornimmt. Das Bezahlmodul ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel unmittelbar an ein Kreditinstitut des Ladestationsbetreibers gekoppelt, sodass eine Bezahlung der gewünschten Abrechnungseinheit durch den Benutzer insbesondere mittels Kreditkarte oder per Lastschriftverfahren durchführbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladestation
- 2
- NFC-Schnittstelle der Ladestation
- 3
- Steuerungseinheit
- 4
- Anschlusselement
- 5
- Verbraucher
- 6
- Kommunikationseinheit
- 7
- Benutzereinheit
- 8
- NFC-Schnittstelle der Benutzereinheit
- 9
- Zentraleinheit
- 10
- Datenbank
- 11
- Energieversorgung
