EP4540093A1 - Ladestecker und ladeverfahren für ein elektrofahrzeug - Google Patents

Ladestecker und ladeverfahren für ein elektrofahrzeug

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Publication number
EP4540093A1
EP4540093A1 EP23732563.4A EP23732563A EP4540093A1 EP 4540093 A1 EP4540093 A1 EP 4540093A1 EP 23732563 A EP23732563 A EP 23732563A EP 4540093 A1 EP4540093 A1 EP 4540093A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging plug
fingerprint sensor
charging
connection device
electric vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP23732563.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael GERKENS
Marcel JOVIC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Original Assignee
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weidmueller Interface GmbH and Co KG filed Critical Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Publication of EP4540093A1 publication Critical patent/EP4540093A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/30—Preventing theft during charging
    • B60L2270/32—Preventing theft during charging of electricity

Definitions

  • the invention relates to a charging plug and a charging method for an electric vehicle with a handle part and a plug-in section arranged at a front end of the handle part.
  • Electric vehicles are connected to a direct or alternating current supply line in order to charge one or more traction batteries for ferry operations or to otherwise supply the electric vehicle's consumption.
  • connection devices in the form of boxes or columns have been established that are set up in private or public traffic areas and to which electric vehicles can be connected for charging.
  • Junction boxes are usually mounted on a wall and are called a “wall-box”.
  • Charging stations are usually free-standing.
  • connection devices are usually connected to a power supply network via a multi-phase, typically three-phase connection cable.
  • the connection devices offer the possibility of inserting a connection cable, also known as a charging cable, which is specifically suitable for this purpose and has the aforementioned charging plug at its free end for connection to the electric vehicle.
  • the connection cable can be permanently connected to the charging device.
  • signal or data lines are usually also arranged in the connection cable, which enable signal or data exchange between the connection device and the vehicle in order to exchange or coordinate parameters of the charging process .
  • the electric vehicle releases the delivery of charging power from the connection device via the signal or data lines if suitable parameters for the charging process are available and have been set by the vehicle or the connection device.
  • connection devices are often equipped with authorization mechanisms to prevent unauthorized use of the connection device.
  • authorization mechanisms are known, for example the use of an electromechanical key switch, the use of card readers or the use of a fingerprint sensor that is mounted on the connection device.
  • the object of the present invention is to provide an authorization mechanism that is easy to use and which, in particular, should also be suitable for subsequent use in a connection device.
  • a charging plug according to the invention of the type mentioned at the beginning is characterized in that a fingerprint sensor is arranged on the charging plug.
  • the fingerprint sensor on the charging plug can be used to authorize a charging process on a connection device.
  • the positioning on the charging plug makes the fingerprint sensor very convenient to use, since the charging plug has to be grasped by the user anyway to plug it into the vehicle to start the charging process.
  • the arrangement of the fingerprint sensor on the charging plug offers the possibility of retrofitting the fingerprint sensor even in connection devices that are not equipped with a fingerprint sensor or another type of authentication option.
  • Control lines via which the connection device communicates with the electric vehicle as standard can advantageously be used for this purpose. If an evaluation unit arranged in the charging plug is set up to manipulate the communication that is used anyway for a specific charging standard in order to exchange parameters of the charging process or release signals, the authorization mechanism can mechanism can be retrofitted to a connection device without changing it.
  • the fingerprint sensor is arranged on the handle part of the charging plug, preferably in a front section in the insertion direction. It can, for example, be arranged on a side that points upwards after the connection cable has been plugged into the electric vehicle. Even when the cable is plugged in, authorization can be carried out by placing the appropriate finger on it. Further preferably, the fingerprint sensor is positioned so that its position can be easily identified haptically. For example, it can be arranged in a depression or on an elevation, which means that the user can find the fingerprint sensor even in the dark or when there is insufficient lighting.
  • a lighting device on the charging plug, through which the fingerprint sensor or its position can be recognized even in the dark.
  • the lighting device can, for example, include a backlight of the fingerprint sensor or its sensor surface and/or be designed such that the fingerprint sensor or its sensor surface is surrounded by a luminous edge.
  • a sensor surface of the fingerprint sensor is set up as a screen (display) for displaying information.
  • the fingerprint sensor can be used to display data about the charging process, for example. Feedback, operating instructions or other information can also be provided to the user without the need for an additional display option on the charging plug.
  • a method according to the invention relates to charging an electric vehicle on a connection device via a connection cable connected to it, at the end of which a charging plug is arranged.
  • the method is characterized in that the charging plug has a fingerprint sensor, wherein an imprint of a placed finger is analyzed, the imprint is compared with stored imprints and, depending on a result of the comparison, release information is output to the connection device.
  • the release information is output to the connection device via control lines of the connection cable.
  • Direct transmission to the connection device via control lines of the connection cable can be provided.
  • signals forwarded to the electric vehicle can also be manipulated depending on the release information on the control lines of the connection cable. The manipulation of the signals represents an indirect output of the release information.
  • provision can be made for the release information to be output wirelessly to the connection device.
  • At least one authentication feature in particular a digital certificate, is issued by the fingerprint sensor for authenticating a user to the electric vehicle and/or the connection device.
  • Fig.1 is an isometric representation of a charging plug and a socket
  • Fig. 2 is an isometric representation of only the charging plug from a perspective different from Fig. 1.
  • FIG. 1 and 2 an exemplary embodiment of a charging plug 10 according to the invention is shown in an isometric drawing from different viewing directions.
  • FIG 1 the charging plug 10 is shown together with a socket 20 in a position shortly before the charging plug 10 is inserted into the socket 20 or shortly after the charging plug 10 is removed from the socket 20.
  • Figure 2 shows the charging plug 10 separately.
  • the charging plug 10 has a handle part 11, which is slightly curved in the illustrated embodiment. Towards the front, free end, the handle part 11 ends with a collar 12, from which a plug-in section 13 protrudes. Plug contacts are arranged in the plug-in section 13 (not visible in FIGS. 1 and 2). In the figures, only an outer sleeve of the plug-in section 13 is shown, which surrounds the contacts and in which locking openings 14 are located. These serve to lock an inserted charging plug 10 with the help of corresponding extendable latches of the socket 20.
  • connection cable 16 is coupled to a connection device, either connected directly to it or in turn via a plug designed comparable to the charging plug 10.
  • the socket 20 which is additionally visible in FIG. 1, has a built-in housing 21 with a cover 22.
  • the cover 22 closes contacts 23 arranged in the central region of the housing 21, which interact with the corresponding contacts of the charging plug 10.
  • the socket 20 shown in Figure 1 is shown in a non-installed state.
  • the rear section of the socket 20 visible in the right part of Figure 1 is usually embedded in the electric vehicle.
  • the charging plug 10 and the socket 20 are designed here as “Type 2” as an example. These “Type 2” plugs or sockets are widely used in AC charging technology for electric vehicles. They provide five power contacts to provide three-phase alternating current over three phase conductors plus neutral and earth conductors. In addition, control lines are provided which are transmitted via the two upper contacts 23 visible in FIG. 1 at the socket 20.
  • a control line from the connection device is supplied with a pulse width modulated (PWM) signal.
  • PWM pulse width modulated
  • the maximum charging current that can be provided by the connection device is transmitted to the electric vehicle in code via pulse width modulation, specifically the duty cycle defined therein. If the proposed charging current is suitable for the electric vehicle, it responds with a release signal by changing an impedance of the control line.
  • the phase conductors are then supplied with alternating voltage for charging through the connection device. It is understood that the inventive design of the charging plug 10 presented below can also be transferred to other types of charging plugs other than those of “Type 2”.
  • a fingerprint sensor 17 is arranged on the charging plug 10.
  • the fingerprint sensor 17 is positioned on an elevation 18 which is located adjacent to the collar 12 in a front section of the handle part 11.
  • the fingerprint sensor 17 is located on an upper side of the handle part 11.
  • a fingerprint can be read by placing the user's finger on the fingerprint sensor 17, which is compared with stored fingerprints and is evaluated as an authorization feature for the use of the connection device.
  • the fingerprint sensor 17 is arranged in the charging plug 10 and that this is connected to a corresponding evaluation unit in the area of the connection device via a data connection, which can be routed, for example, through the connection cable 16. Integration into the connection device can be done easily if the connection device has the evaluation unit required for this.
  • the evaluation unit can be arranged in a separate housing, for example next to the connection device.
  • Connection devices often have at least one release connection to which a potential-free switch can be connected, for example a key switch.
  • a release connection of a connection device can be used by the evaluation unit that is coupled to the fingerprint sensor 17.
  • an evaluation unit directly into the charging plug 10.
  • a voltage supply can, for example, take place via the PWM signal that is present on the control lines.
  • the fingerprint sensor 17 advantageously has such a low power consumption that the communication between the electric vehicle and the connection device is not impaired, in particular that Power supply through the fingerprint sensor 17 is not already evaluated by the connection device as a release signal.
  • An energy buffer for example a rechargeable battery or a capacitor with a large capacity, is then preferably present in order to supply the fingerprint sensor 17 and possibly the evaluation unit with power even if no power is taken from the PWM signal.
  • a piezoelectric crystal can be present, which converts the kinetic energy of the charging plug 10 into electrical current.
  • electrical energy is generated for operation.
  • Thermoelectric generators that exploit temperature differences or photovoltaic cells that utilize ambient light can also be used to generate energy.
  • a release signal can then be passed on to the connection device via additional lines in the connection cable 16.
  • an evaluation unit integrated in the charging plug 10 acts directly on the control lines of the connection cable 16, which are used as standard for communication between the connection device and the electric vehicle. In this way, if authorization has not taken place, the release of the electric vehicle can be suppressed or, by not passing the PWM signal to the electric vehicle if authorization has not taken place, a release response from the electric vehicle can be prevented.
  • a fingerprint authorization mechanism can be easily retrofitted using the standard connection cable 16 and an unmodified connection device.
  • the positioning of the fingerprint sensor 17 on the handle part 11 shown already enables simple and intuitive operation, which is possible even in poor lighting conditions thanks to the haptically detectable elevation 18.
  • the elevation 18 or a trough
  • it can be provided to optically mark the area of the fingerprint sensor 17, for example by backlighting a sensor surface of the fingerprint sensor 17 and/or in which, for example, a luminous edge is arranged around the sensor surface.
  • the fingerprint sensor 17 and/or the integrated evaluation unit can also be provided with an authentication feature, for example a digital certificate, in order to authenticate themselves to upstream entities and/or the vehicle.
  • the digital certificate can include identification features of the finger print sensor 17 and/or the evaluation unit, for example an identification number that was already clearly assigned during production. For example, it can be ensured that a release signal generated by the internal evaluation unit of a charging plug 10 is actually authorized to activate the charging device to which the charging plug 10 is coupled. This is a development that is particularly advantageous for charging devices with connecting cables 16 that are not firmly attached.
  • an electrical contact to the vehicle is combined with an authentication method for a user.
  • an authentication method for a user is the ability to identify a user and therefore his authorization to be able to determine, primarily intended for the control of charging processes.
  • this user authorization can also be used in conjunction with the electrical contact of the vehicle to grant access to vehicle-specific data and information.
  • vehicle data can be read out, which relate, for example, to charging processes, usage cycles, stress, a charging history and so on .
  • Other data relating to the motor vehicle which is regularly read out, for example as part of maintenance or inspection processes, can also be made accessible via the charging plug 10 or - as with software updates - transferred to the vehicle.
  • the fingerprint sensor 17 offers the possibility of implementing user-specific rights management. For example, certain users can only be granted access to non-critical vehicle data, whereas the vehicle's fault memory or other critical data can only be read by other users. It can also be provided that the option of importing software updates into the vehicle via the charging plug 10 is also subject to rights management using the finger print sensor 17.
  • the possibility of transmitting vehicle data via the charging plug 10 can also be used to identify a vehicle relative to the charging device to which the charging plug 10 is connected and in this way, for example, to set vehicle-specific tariffs for the charging current purchased.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ladestecker (10) für ein Elektrofahrzeug mit einem Griffteil (11) und einem an einem vorderen Ende des Griffteils (11) angeordneten Steckabschnitt (13). Der Ladestecker (10) zeichnet sich durch einem an ihm angeordneten Fingerabdrucksensor (17) aus. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Anschlussvorrichtung über ein mit dieser verbundenes Anschlusskabel (16), an dessen Ende ein Ladestecker (10) angeordnet ist, wobei der Ladestecker (10) einen Fingerabdrucksensor (17) aufweist und wobei ein Abdruck eines aufgelegten Fingers analysiert wird, der Abdruck mit hinterlegten Abdrücken verglichen wird und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Freigabeinformation an die Anschlussvorrichtung ausgegeben wird.

Description

Ladestecker und Ladeverfahren für ein Elektrofahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Ladestecker und ein Ladeverfahren für ein Elektrofahrzeug mit einem Griffteil und einem an einem vorderen Ende des Griffteils angeordneten Steckabschnitt.
Elektrofahrzeuge werden an eine Gleich- oder Wechselstromversorgungsleitung angeschlossen, um eine Fahrbatterie oder mehrere Fahrbatterien für den Fährbetrieb oder zur sonstigen Versorgung von Verbrauchen des Elektrofahrzeugs aufzuladen. Zu diesem Zweck haben sich Anschlussvorrichtungen in Form von Kästen oder Säulen etabliert, die im privaten oder öffentlichen Verkehrsraum aufgestellt werden und an die Elektrofahrzeuge zum Laden angeschlossen werden können. Anschlusskästen werden in der Regel an einer Wand montiert und als „wall-box“ bezeichnet. Ladesäulen sind üblicherweise freistehend.
Die Anschlussvorrichtungen, nachfolgend auch als Ladevorrichtungen bezeichnet, sind meist über ein mehrphasiges, typischerweise dreiphasiges Anschlusskabel mit einem Stromversorgungsnetz verbunden. Die Anschlussvorrichtungen bieten die Möglichkeit, ein speziell für diesen Zweck geeignetes Anschlusskabel, auch Ladekabel genannt, einzustecken, das an seinem freien Ende den eingangs genannten Ladestecker zur Verbindung mit dem Elektrofahrzeug aufweist. Alternativ kann das Anschlusskabel fest an die Ladevorrichtung angeschlossen sein.
Im Anschlusskabel sind neben den Stromversorgungsleitungen, über die der Strom zum Laden der Batterie übertragen wird, in der Regel auch Signal- oder Datenleitungen angeordnet, die einen Signal- oder Datenaustausch zwischen der Anschlussvorrichtung und dem Fahrzeug ermöglichen, um Parameter des Ladevorgangs auszutauschen bzw. abzustimmen. Über die Signal- oder Datenleitungen erfolgt durch das Elektrofahrzeug eine Freigabe der Lieferung der Ladeleistung von der Anschlussvorrichtung, falls geeignete Parameter für den Ladevorgang vorliegen und seitens des Fahrzeugs oder der Anschlussvorrichtung eingestellt wurden.
Insbesondere im öffentlichen Verkehrsraum, zunehmend aber auch im privaten Umfeld und insbesondere bei Nutzung einer Anschlussvorrichtung durch mehrere Parteien, werden die Anschlussvorrichtungen häufig mit Autorisierungsmechanismen ausgestattet, um eine nicht autorisierte Nutzung der Anschluss- Vorrichtung und damit eine nicht autorisierte oder nicht abgerechnete Stromentnahme zu verhindern. Dabei sind verschiedene Autorisierungsmechanismen bekannt, beispielsweise die Nutzung eines elektromechanischen Schlüsselschalters, die Verwendung von Kartenlesegeräten oder auch der Einsatz eines Fingerabdrucksensors, der an der Anschlussvorrichtung montiert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen bequem bedienbaren Autorisierungsmechanismus bereitzustellen, der insbesondere auch geeignet sein soll, nachträglich bei einer Anschlussvorrichtung eingesetzt zu werden.
Diese Aufgabe wird durch einen Ladestecker bzw. ein Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erfindungsgemäßer Ladestecker der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass am Ladestecker ein Fingerabdrucksensor angeordnet ist.
Der Fingerabdrucksensor am Ladestecker kann zur Autorisierung eines Ladevorgangs an einer Anschlussvorrichtung eingesetzt werden. Es wird durch die Positionierung am Ladestecker eine sehr bequeme Bedienung des Fingerabdrucksensors erreicht, da der Ladestecker zum Einstecken in das Fahrzeug zum Starten des Ladevorgangs sowieso vom Benutzer gegriffen werden muss. Zum anderen bietet die Anordnung des Fingerabdrucksensors am Ladestecker die Möglichkeit, den Fingerabdrucksensor auch bei solchen Anschlussvorrichtungen nachzurüsten, die nicht mit einem Fingerabdrucksensor oder einer anderen Art der Authentifizierungsmöglichkeit ausgestattet sind. Durch die Verbindung des Ladesteckers mit der Anschlussvorrichtung über das Anschlusskabel (Ladekabel) kann eine Information, die der Fingerabdrucksensor aufnimmt, über das Anschlusskabel einfach an die Anschlussvorrichtung weitergeleitet und dort ausgewertet werden. Alternativ kann eine Auswertung auch innerhalb des Ladesteckers erfolgen, wobei die entsprechende Freigabeinformation dann beispielsweise über das Anschlusskabel an die Anschlussvorrichtung weitergegeben werden kann. Vorteilhaft können dazu solche Steuerleitungen genutzt werden, über die Anschlussvorrichtung standardmäßig mit dem Elektrofahrzeug kommuniziert. Wenn eine im Ladestecker angeordnete Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die bei einem bestimmten Ladestandard sowieso eingesetzte Kommunikation zum Austausch von Parametern des Ladevorgangs bzw. von Freigabesignalen zu manipulieren, kann der Autorisierungsme- chanismus bei einer Anschlussvorrichtung nachgerüstet werden, ohne diese zu verändern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ladesteckers ist der Fingerabdrucksensor an dem Griffteil des Ladesteckers angeordnet, bevorzugt in einem in Einsteckrichtung vorderen Abschnitt. Er kann beispielsweise auf einer Seite angeordnet sein, die nach dem Einstecken des Anschlusskabels in das Elektrofahrzeug nach oben weist. So kann auch bei eingestecktem Kabel die Autorisierung durch Auflegen des entsprechenden Fingers erfolgen. Weiter bevorzugt ist der Fingerabdrucksensor so positioniert, dass seine Position haptisch leicht identifiziert werden kann. Beispielsweise kann er in einer Mulde oder auf einer Erhebung angeordnet sein, wodurch der Benutzer den Fingerabdrucksensor auch im Dunkeln oder bei unzureichender Beleuchtung auffinden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, am Ladestecker eine Beleuchtungseinrichtung anzuordnen, durch die der Fingerabdrucksensor bzw. seine Position auch im Dunkeln erkennbar ist. Die Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung des Fingerabdrucksensors bzw. seiner Sensorfläche umfassen und/oder so ausgebildet sein, dass der Fingerabdrucksensor bzw. seine Sensorfläche von einem leuchtenden Rand umgeben ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, eine Sensorfläche des Fingerabdrucksensors als ein Bildschirm (Display) zur Darstellung von Informationen eingerichtet ist. Auf diese Weise kann der Fingerprintsensor zur Darstellung von z.B. Daten zum Ladevorgang genutzt werden. Auch Rückmeldungen, Bedienanweisungen oder sonstige Informationen können für den Benutzer ausgegeben werden, ohne dass eine zusätzliche Anzeigemöglichkeit am Ladestecker angeordnet sein muss.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren betrifft ein Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Anschlussvorrichtung über ein mit dieser verbundenes Anschlusskabel, an dessen Ende ein Ladestecker angeordnet ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Ladestecker einen Fingerabdrucksensor aufweist, wobei ein Abdruck eines aufgelegten Fingers analysiert wird, der Abdruck mit hinterlegten Abdrücken verglichen wird und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Freigabeinformation an die Anschlussvorrichtung ausgegeben wird. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Ladestecker angegebenen Vorteile. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Freigabeinformation über Steuerleitungen des Anschlusskabels an die Anschlussvorrichtung ausgegeben wird. Dabei kann eine unmittelbare Übertragung an die Anschlussvorrichtung über Steuerleitungen des Anschlusskabels vorgesehen sein. Alternativ können auch abhängig von den Freigabeinformation auf den Steuerleitungen des Anschlusskabels an das Elektrofahrzeug weitergeleitete Signale manipuliert werden. Die Manipulation der Signale stellt eine indirekte Ausgabe der Freigabeinformation dar. Weiter alternativ kann vorgesehen sein, die Freigabeinformation drahtlos an die Anschlussvorrichtung auszugeben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird mindestens ein Authentifizierungsmerkmal, insbesondere ein digitales Zertifikat, von dem Fingerabdrucksensor für eine Authentifizierung eines Benutzers gegenüber dem Elektrofahrzeug und/oder der Anschlussvorrichtung ausgegeben. Auf diese Weise kann eine Rechteverwaltung für verschiedene Benutzer und/oder eine benutzerindividuelle Abrechnungsverwaltung, die in der Anschlussvorrichtung umgesetzt ist, benutzerfreundlich unterstützt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Fig.1 eine isometrische Darstellung eines Ladesteckers und einer Steckdose;
Fig. 2 eine isometrische Darstellung nur des Ladesteckers aus einer von Fig. 1 abweichenden Perspektive.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ladesteckers 10 in jeweils einer isometrischen Zeichnung aus unterschiedlichen Blickrichtungen dargestellt.
In Figur 1 ist der Ladestecker 10 zusammen mit einer Steckdose 20 in einer Position kurz vor dem Einstecken des Ladesteckers 10 in die Steckdose 20 bzw. kurz nach dem Entnehmen des Ladesteckers 10 aus der Steckdose 20 dargestellt. Figur 2 zeigt den Ladestecker 10 separat.
Der Ladestecker 10 weist ein Griffteil 11 auf, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in sich leicht gekrümmt ist. Zum vorderen, freien Ende hin endet das Griffteil 11 mit einem Kragen 12, aus dem ein Steckabschnitt 13 hervorragt. In dem Steckabschnitt 13 sind (in den Figuren 1 und 2 nicht sichtbar) Steckkontakte angeordnet. In den Figuren ist von dem Steckabschnitt 13 nur eine äußere, die Kontakte umgebende Hülse dargestellt, in der sich Verriegelungsöffnungen 14 befinden. Diese dienen einer Verriegelung eines eingesteckten Ladesteckers 10 mithilfe von entsprechenden ausfahrbaren Riegeln der Steckdose 20.
An dem dem Steckabschnitt 13 gegenüberliegenden Ende ist am Griffteil 11 ein Knickschutz 15 angebracht, durch den ein Anschlusskabel 16 geführt ist. Das hier nur durch einen kurzen Abschnitt symbolisierte Anschlusskabel 16 ist mit einer Anschlussvorrichtung gekoppelt, entweder unmittelbar an diese angeschlossen oder seinerseits über einen mit dem Ladestecker 10 vergleichbar ausgestalteten Stecker.
Die in Figur 1 zusätzlich sichtbare Steckdose 20 weist ein Einbaugehäuse 21 mit einem Deckel 22 auf. Der Deckel 22 verschließt im mittleren Bereich des Gehäuses 21 angeordnete Kontakte 23, die mit den entsprechenden Kontakten des Ladesteckers 10 Zusammenwirken. Die in Figur 1 dargestellte Steckdose 20 ist in einem nicht eingebauten Zustand dargestellt. Der im rechten Teil der Figur 1 sichtbare hintere Abschnitt der Steckdose 20 ist üblicherweise in das Elektrofahrzeug eingelassen.
Der Ladestecker 10 und die Steckdose 20 sind hier beispielhaft vom „Typ 2“ ausgebildet. Diese Stecker bzw. Steckdosen vom „Typ 2“ sind bei einer Wechselstromladetechnik für Elektrofahrzeuge weit verbreitet. Sie stellen fünf Leistungskontakte bereit, um einen Wechselstrom dreiphasig über drei Phasenleiter zuzüglich Nullleiter und Erdleiter bereitzustellen. Zusätzlich sind Steuerleitun- gen vorgesehen, die über die beiden in Figur 1 bei der Steckdose 20 sichtbaren beiden oberen Kontakte 23 übertragen werden.
Zur Kommunikation zwischen Anschlussvorrichtung und Elektrofahrzeug wird eine Steuerleitung von der Anschlussvorrichtung mit einem pulsweitenmodulierten (PWM-) Signal beaufschlagt. Über die Pulsweitenmodulation, konkret dem darin definierten Tastverhältnis, wird der maximal von der Anschlussvorrichtung bereitstellbare Ladestrom dem Elektrofahrzeug kodiert übermittelt. Wenn der in Aussicht gestellte Ladestrom für das Elektrofahrzeug geeignet ist, antwortet dieses mit einem Freigabesignal, indem es eine Impedanz der Steuerleitung verändert. Daraufhin werden die Phasenleiter durch die Anschlussvorrichtung dann mit Wechselspannung zum Laden beaufschlagt. Es versteht sich, dass die nachfolgend vorgestellte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ladesteckers 10 auch auf andere Typen von Ladesteckern als solche vom „Typ 2“ übertragbar ist.
Erfindungsgemäß ist am Ladestecker 10 ein Fingerabdrucksensor 17 angeordnet. Beim dargestellten Beispiel ist der Fingerabdrucksensor 17 auf einer Erhebung 18 positioniert, die sich benachbart zum Kragen 12 in einem vorderen Abschnitt des Griffteils 11 befindet. Bei eingestecktem Ladestecker 10 befindet sich der Fingerabdrucksensor 17 auf einer Oberseite des Griffteils 11 . Kurz vor oder während oder nach dem Einstecken des Ladesteckers 10 in die Steckdose 20 kann durch Auflegen eines Fingers des Benutzers auf den Fingerabdrucksensor 17 ein Fingerabdruck eingelesen werden, der mit hinterlegten Fingerabdrücken verglichen wird und als ein Autorisierungsmerkmal für die Benutzung der Anschlussvorrichtung ausgewertet wird. Durch die Anordnung des Fingerabdrucksensors 17 am Ladestecker 10 kann dieser einfach und bequem während der Vorbereitungen des Ladevorgangs bedient werden.
Es kann vorgesehen sein, dass im Ladestecker 10 nur der Fingerabdrucksensor 17 angeordnet ist und dieser über eine Datenverbindung, die beispielsweise durch das Anschlusskabel 16 geführt sein kann, mit einer entsprechenden Auswerteeinheit im Bereich der Anschlussvorrichtung verbunden ist. Eine Integration in die Anschlussvorrichtung kann so einfach erfolgen, wenn die Anschlussvorrichtung die dafür benötigte Auswerteeinheit aufweist.
Ist das nicht der Fall ist, kann die Auswerteeinheit in einem separaten Gehäuse z.B. neben der Anschlussvorrichtung angeordnet sein. Anschlussvorrichtungen weisen häufig zumindest einen Freigabeanschluss auf, an dem ein potenzial- freier Schalter angeschlossen werden kann, beispielsweise ein Schlüsselschalter. Ein solcher Freigabeanschluss einer Anschlussvorrichtung kann von der Auswerteeinheit, die mit dem Fingerabdrucksensor 17 gekoppelt ist, verwendet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch denkbar, eine Auswerteeinheit unmittelbar in den Ladestecker 10 zu integrieren. Eine Spannungsversorgung kann beispielsweise über das PWM-Signal, das an den Steuerleitungen anliegt, erfolgen. Vorteilhaft weist der Fingerabdrucksensor 17 eine so geringe Stromaufnahme auf, dass die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeug und Anschlussvorrichtung dadurch nicht beeinträchtigt wird, insbesondere dass die Stromversorgung durch den Fingerabdrucksensor 17 von der Anschlussvorrichtung nicht bereits als Freigabesignal gewertet wird.
Zudem kann vorgesehen sein, dass eine Leistungsentnahme aus dem PWM- Signal nur dann erfolgt, wenn das Elektrofahrzeug nicht geladen wird. Bevorzugt ist dann ein Energiezwischenspeicher, beispielsweise eine aufladbare Batterie oder ein Kondensator mit einer großen Kapazität, vorhanden, um den Fingerabdrucksensor 17 und gegebenenfalls die Auswerteeinheit auch dann mit Strom zu versorgen, wenn dem PWM-Signal keine Leistung entnommen wird.
Alternativ und/oder zusätzlich kann vorgesehen sein, Energie zur Versorgung des Fingerabdrucksensors 17 und/oder der Auswerteeinheit in einem sogenannten „Energy-Harvesting“-Verfahren zu generieren. Dazu kann beispielsweise ein piezoelektrischer Kristall vorhanden sein, der eine Bewegungsenergie des Ladesteckers 10 in elektrischen Strom umwandelt. Beim Bewegen des Ladesteckers 10, entweder als Folge der normalen Handhabung oder bewusst durch hin und her schütteln, wird elektrische Energie für den Betrieb gewonnen. Auch thermoelektrische Generatoren, die Temperaturunterschiede ausnutzen, oder Photovoltaik-Zellen, die das Umgebungslicht ausnutzen, können zur Energiegewinnung herangezogen werden.
Schließlich ist es auch denkbar, eine in den Ladestecker 10 eingebaute Batterie zur ausschließlichen Energieversorgung des Fingerabdrucksensors 17 und ggf. der Auswerteeinheit einzusetzen.
Bei der im Ladestecker 10 integrierten Auswerteeinheit kann ein Freigabesignal über zusätzliche Leitungen im Anschlusskabel 16 dann an die Anschlussvorrichtung weitergegeben werden. Alternativ ist es möglich, das Freigabesignal über Drahtlosverbindungen von dem Ladestecker 10 an einen entsprechenden Empfänger im Bereich der Anschlussvorrichtung zu senden.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass eine im Ladestecker 10 integrierte Auswerteeinheit unmittelbar auf die Steuerleitungen des Anschlusskabels 16 einwirkt, die standardmäßig zur Kommunikation zwischen Anschlussvorrichtung und Elektrofahrzeug genutzt werden. Auf diese Weise kann bei nicht erfolgter Autorisierung die Freigabe des Elektrofahrzeugs unterdrückt werden oder, indem das PWM-Signal bei nicht erfolgter Autorisierung gar nicht an das Elektrofahrzeug weitergereicht wird, bereits eine Freigabeantwort des Elektrofahrzeugs verhindert werden. Durch einen derartig ausgestalteten Ladestecker 10 kann mit dem standardmäßigen Anschlusskabel 16 und einer nicht modifizierten Anschlussvorrichtung auf einfache Weise ein Fingerabdruck- Autorisierungsmechanismus nachgerüstet werden.
Bereits die gezeigte Positionierung des Fingerabdrucksensors 17 am Griffteil 11 ermöglicht eine einfache und intuitive Bedienung, die auch bei schlechten Lichtverhältnissen durch die haptisch erfassbare Erhebung 18 möglich ist. Alternativ oder zusätzlich zu der Erhebung 18 (oder einer Mulde) kann vorgesehen sein, den Bereich des Fingerabdrucksensor 17 optisch zu kennzeichnen, beispielsweise indem eine Sensorfläche des Fingerabdrucksensors 17 hintergrundbeleuchtet ist und/oder in dem beispielsweise ein leuchtender Rand um Sensorfläche angeordnet ist.
Neben einer Freischaltung des Ladevorgangs kann eine erfolgte Autorisierung mithilfe des Fingerabdrucksensors 17 mithilfe des anmeldungsgemäßen Ladesteckers 10 auch zur Priorisierung von Ladevorgängen genutzt werden. Dieses ist eine insbesondere bei Pool-Ladevorrichtungen, zum Beispiel auf Firmenge- länden, denkbare Option. Auch eine personengebundene Tarifierung von Ladestrom kann mithilfe des Fingerabdrucksensors 17 umgesetzt sein, wodurch dem Benutzer ein lästiges zusätzliches Identifizieren, zum Beispiel mithilfe von Kreditkarten oder ähnlichem, an der Ladevorrichtung erspart bleibt.
Der Fingerabdrucksensor 17 und/oder die integrierte Auswerteeinheit können zudem mit einem Authentifizierungsmerkmal, zum Beispiel einem digitalen Zertifikat, versehen sein, um sich selbst gegenüber vorgeschalteten Entitäten und/oder dem Fahrzeug zu authentifizieren. Das digitale Zertifikat kann Identifizierungsmerkmale des Finger Printsensors 17 und/oder der Auswerteeinheit umfassen, zum Beispiel eine bereits bei der Herstellung eindeutig vergebene Identifikationsnummer. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass ein von der internen Auswerteeinheit eines Ladesteckers 10 erzeugtes Freigabesignal überhaupt zur Freischaltung der Ladevorrichtung, mit der der Ladestecker 10 gekoppelt ist, berechtigt ist. Dieses ist eine insbesondere für Ladevorrichtungen mit nicht fest angeschlagenen Anschlusskabel 16 vorteilhafte Weiterbildung.
Bei dem anmeldungsgemäßen Ladestecker 10 mit integriertem Fingerabdrucksensor 17 sind ein elektrischer Kontakt zum Fahrzeug mit einer Authentifizierungsmethode für einen Benutzer kombiniert. Wie zuvor beschrieben, ist die Möglichkeit, einen Benutzer zu identifizieren und damit seine Autorisierung feststellen zu können, primär für die Steuerung von Ladevorgängen vorgesehen.
Darüber hinaus kann diese Benutzerautorisierung in Verbindung mit der elektrischen Kontaktierung des Fahrzeugs auch eingesetzt werden, um einen Zugriff auf fahrzeugspezifische Daten und Informationen zu gewähren.
Insbesondere wenn der Ladestecker 10 eine über das zuvor erwähnte PWM- Signal hinausgehende Kommunikationsverbindung mit dem Fahrzeug etabliert, zum Beispiel eine Verbindung zum fahrzeuginternen CAN-Bus, können Fahrzeugdaten ausgelesen werden, die zum Beispiel Ladevorgänge, Nutzungszyklen, Beanspruchung, eine Ladehistorie und so weiter betreffen. Auch sonstige das Kraftfahrzeuge betreffende Daten, die zum Beispiel im Rahmen von War- tungs- oder Inspektionsvorgängen regelmäßig ausgelesen werden, können über den Ladestecker 10 zugänglich gemacht werden oder - wie bei Software- Updates - in das Fahrzeug übertragen werden.
Dabei bietet der Fingerprintsensor 17 die Möglichkeit, eine benutzerspezifische Rechteverwaltung zu implementieren. Beispielsweise kann bestimmten Benutzern nur zu unkritischen Fahrzeugdaten Zugang gewährt werden, wohingegen Fehlerspeicher des Fahrzeugs oder sonstige kritische Daten nur von anderen Benutzern ausgelesen werden können. Auch kann vorgesehen sein, dass die Option, Software-Updates über den Ladestecker 10 in das Fahrzeug einzuspielen, ebenfalls einer Rechteverwaltung mithilfe des Finger Printsensors 17 unterliegt.
Die Möglichkeit, Fahrzeugdaten über den Ladestecker 10 zu übertragen, kann auch genutzt werden, um ein Fahrzeug gegenüber der Ladevorrichtung, mit der der Ladestecker 10 verbunden ist, zu identifizieren und auf diese Weise zum Beispiel fahrzeugspezifische Tarife für den bezogenen Ladestrom einzustellen. - I Q -
Bezugszeichenliste
10 Ladestecker
11 Griffteil 12 Kragen
13 Steckerabschnitt
14 Verriegelungsöffnung
15 Knickschutz
16 Anschlusskabel 17 Fingerabdrucksensor
18 Erhöhung
20 Steckdose
21 Gehäuse 22 Deckel
23 Kontakte

Claims

Ansprüche
1 . Ladestecker (10) für ein Elektrofahrzeug mit einem Griffteil (11 ) und einem an einem vorderen Ende des Griffteils (11 ) angeordneten Steckabschnitt (13), dadurch gekennzeichnet, dass am Ladestecker (10) ein Fingerabdrucksensor (17) angeordnet ist.
2. Ladestecker (10) nach Anspruch 1 , bei dem der Fingerabdrucksensor (17) an dem Griffteil (11 ) angeordnet ist.
3. Ladestecker (10) nach Anspruch 2, bei dem der Fingerabdrucksensor (17) in einem in Einsteckrichtung vorderen Abschnitt des Griffteils (11 ) angeordnet ist.
4. Ladestecker (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Fingerabdrucksensor (17) an einer im eingesteckten Zustand des Ladesteckers (10) oberen Seite angeordnet ist.
5. Ladestecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Fingerabdrucksensor (17) in einer Mulde oder auf einer Erhebung (18) angeordnet ist.
6. Ladestecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend eine Auswerteeinheit für den Fingerabdrucksensor (17).
7. Ladestecker (10) nach Anspruch 6, bei dem die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, einen Abdruck eines aufgelegten Fingers zu analysieren und mit hinterlegten Abdrücken zu vergleichen.
8. Ladestecker (10) nach Anspruch 7, bei dem die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Freigabeinformation auszugeben.
9. Ladestecker (10) nach Anspruch 8, bei dem die Freigabeinformation auf Steuerleitungen eines Anschlusskabels (16) ausgegeben wird.
10. Ladestecker (10) nach Anspruch 8, bei dem die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, abhängig von den Freigabeinformation auf Steuerleitungen des Anschlusskabels (16) an das Elektrofahrzeug weitergeleitete Signale zu manipulieren.
11 . Ladestecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Beleuchtungseinrichtung zur Kennzeichnung des Fingerabdrucksensors (17).
12. Ladestecker (10) nach Anspruch 11 , bei dem die Beleuchtungseinrichtung eine Sensorfläche des Fingerabdrucksensors (17) hintergrundbeleuchtet.
13. Ladestecker (10) nach Anspruch 11 , bei dem die Beleuchtungseinrichtung eine Sensorfläche des Fingerabdrucksensors (17) umrandet.
14. Ladestecker (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem eine Sensorfläche des Fingerabdrucksensors (17) als ein Bildschirm zur Darstellung von Informationen eingerichtet ist.
15. Verfahren zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einer Anschlussvorrichtung über ein mit dieser verbundenes Anschlusskabel (16), an dessen Ende ein Ladestecker (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladestecker (10) einen Fingerabdrucksensor (17) aufweist, wobei
- ein Abdruck eines aufgelegten Fingers analysiert wird;
- der Abdruck mit hinterlegten Abdrücken verglichen wird; und
- abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs eine Freigabeinformation an die Anschlussvorrichtung ausgegeben wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Freigabeinformation über Steu- erleitungen des Anschlusskabels (16) an die Anschlussvorrichtung ausgegeben wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem abhängig von den Freigabeinformation auf Steuerleitungen des Anschlusskabels (16) an das Elektrofahrzeug weitergeleitete Signale manipuliert werden.
18. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Freigabeinformation drahtlos an die Anschlussvorrichtung ausgegeben wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem mindestens ein Authentifizierungsmerkmal, insbesondere ein digitales Zertifikat, von dem Fingerabdrucksensor (17) für eine Authentifizierung eines Benutzers gegenüber dem Elektrofahrzeug und/oder der Anschlussvorrichtung ausgegeben wird.
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