WO2019053221A1 - Verfahren zum aufladen eines elektrischen energiespeichers; ladeeinheit und system mit ladeeinheit - Google Patents

Verfahren zum aufladen eines elektrischen energiespeichers; ladeeinheit und system mit ladeeinheit Download PDF

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WO2019053221A1
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Richard Kuntschke
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for charging an electrical energy store of a motor vehicle.
  • a two ⁇ ter aspect of the invention relates to a loading unit for Aufla ⁇ an electrical energy storage of a motor vehicle.
  • Another aspect of the invention relates to a system with such a loading unit.
  • charging stations are known on public grounds.
  • Such charging stations may comprise one or more charging units.
  • the charging unit may be designed to charge one or more motor vehicles forms ⁇ .
  • Standardized is the charging of a motor vehicle in ⁇ example by the CHAdeMO standard or the CCS standard (Combined Charging System to German: "combined Ladesys ⁇ tem") Both standards are establishing a data connection before, and transmitted via the data link control data. can be, which relate to the charging of the electrical energy storage and / or a payment function.
  • the program For maintenance of a stored program in the motor vehicle, it is common that the program is updated as part of a musiciansbe ⁇ suchs by trained personnel in the workshop.
  • the program is, for example, by manually ⁇ A play an update means of a diagnostic device ei ⁇ ne physical connection to the motor vehicle updated.
  • a diagnostic device ei ⁇ ne physical connection to the motor vehicle updated.
  • this procedure may even require a cost and time-consuming recall of all affected motor vehicles in a workshop of the manufacturer. It is also known to have software updates over the
  • the invention is based on the idea that a cable connection, which during charging of a electrical energy accumulator ei ⁇ nes motor vehicle is applied, not only for transmitting electrical power but also simultaneously updated to is used by programs or software of the motor vehicle. In particular, this is a movement of such data ⁇ bond is used, which is set up via the cable connection between a charger unit and the motor vehicle.
  • the charging unit not just for charging the electrical energy store of the vehicle but also is, in particular simultaneously used to update the ⁇ sen software or by a program of strength ⁇ vehicle.
  • the invention is thus based on a method for charging an electrical energy store of a motor vehicle with an electric drive, is transmitted via a cable connection by a charging unit electrical power to the motor vehicle and via the cable connection additionally a data connection is established.
  • the motor vehicle is preferably a motor vehicle, insbesonde ⁇ re a passenger car.
  • the electric drive of the motor vehicle can be designed to drive the motor vehicle and can be supplied with electrical energy from the electric motor
  • the motor vehicle is preferably a hybrid vehicle or an electric vehicle. According to the invention, it is provided that a stored on a memory of the motor vehicle Pro ⁇ gram for controlling a function of the motor vehicle is updated via the data connection.
  • the memory may be a hard disk, a flash memory, an EEPROM, a random access memory (RAM) or a programmable read-only memory (ROM).
  • the program can be executable program code. The program can be set up to control a functional unit of the motor vehicle. For example, the memory is assigned to the functional unit or is part of the functional unit.
  • the functional unit can, for example, a Compu ter ⁇ , a microcontroller, a control device, an integrated circuit; comprise, or any programmable switching unit (field-programmable gate array short FPGA).
  • a programmable switching unit field-programmable gate array short FPGA
  • the operation unit to ei ⁇ NEN microcontroller comprising a memory.
  • the functional unit may be designed to control and / or provide the function of the motor vehicle.
  • a way as the functional unit be ⁇ horse represents the function of the motor vehicle, may be predetermined by programming or the program of the functional unit or changeable. In other words, the programming or the program can predetermine or modify the manner in which the function of the motor vehicle is controlled.
  • the function of the motor vehicle may in particular be a driving function.
  • a program code for controlling the drive function of the motor vehicle can be updated as the Pro ⁇ program.
  • the program is designed to control a motor or drive, a driver assistance system, throttle, brake and / or steering as the function.
  • the driving function can thus relate, for example, to the gas, brake and / or steering of the motor vehicle. fen.
  • the driving function may be through the driver assistance system, for example a driver assistance system for piloted driving.
  • control data which relate to the charging of the electrical energy storage or a payment function, übermit ⁇ telt and / or received.
  • user-related data of a user of the motor vehicle or motor vehicle ⁇ related data is received to map the charging of the electrical energy store to a user account or vehicle account and account this by the charging unit.
  • payment information may be received.
  • the control data relating to the charging of the electric energy storage device for example, a state of charge of the electric energy storage device, a charging clamping ⁇ voltage, a charging current or a quantification of the transferred electric power concern.
  • the data connection is made via powerline communication (PLC) or via a CAN bus.
  • PLC powerline communication
  • the data ⁇ connection for the exchange of control data by means of powerline communication according to the CCS standard (Combined Charging Sys ⁇ system to German: “combined charging system”).
  • CCS Combined Charging Sys ⁇ system to German: “combined charging system”
  • the motor vehicle and the charging unit can be digitally connected via the CAN bus.
  • a further development provides that a software update to the Ak ⁇ tual ensue of the program is received by the charging unit from a server device.
  • a software update to the Ak ⁇ tual ensue of the program is received by the charging unit from a server device.
  • An Internet connection for retrieving the software updates from the server device may be found in this Example be made by the charging unit.
  • the charging unit serves as a wired Internet router.
  • the receiving and / or integrity of the software updates by aciname ⁇ mechanism which includes in particular a digital certificate, egg ⁇ ne encryption and / or digital signature, be hedged.
  • the secure receiving of the software update by the security mechanism in particular ⁇ special be ensured by the encryption.
  • the integrity of the Softwareup ⁇ dates based on a digital certificate and / or a digi tal ⁇ signature can be checked. In this way, an errone
  • the same security mechanism is used to receive and / or verify integrity of the software package as to authorize a payment.
  • the loading unit it is possible for the loading unit to apply the security mechanism to ensure secure reception as well as the integrity of the software update.
  • the digital certificate and / or the digital signature using the data ⁇ connection ie via the cable connection between the load unit and motor vehicle, to the motor vehicle transmitted ⁇ to and updating of the program by the motor vehicle is validated on the basis of the digital certificate and / or the digital signature.
  • security gaps that are present in or on the charging unit can be avoided in this way.
  • transmission errors between the charging unit motor vehicle which could lead to an error when updating the program, can be avoided.
  • the program of the motor vehicle is updated by providing an update package or by installing a new version of the program.
  • the new version of the product will program it directly to the memory of the motor vehicle stalled in ⁇ .
  • the new version of the program of the memory of the new version of the program can be programmed or described ( "flash").
  • the motor vehicle the update packet is transmitted.
  • the update package by the charging unit from the charging ⁇ unit to the motor vehicle
  • the motor vehicle for example the functional unit or an updating unit, which is designed to update the functional unit, can install the new version of the program from the update package. correspond.
  • a second aspect of the invention relates to a charging unit (charging station) for charging an electrical energy accumulator of a motor vehicle which has an electric drive on ⁇ ,
  • a communication unit for establishing a data connection with the motor vehicle via the cable connection is designed to update a program stored on a memory of the motor vehicle for controlling a function of the motor vehicle via the data connection.
  • the loading unit is configured to perform a method according to one or more of the embodiments described above.
  • the invention also includes a system with
  • the inventive system is in particular ⁇ sondere adapted to perform a method according to one or more of the embodiments described in the preceding.
  • the sole is a schematic representation of a motor vehicle, a charging unit and a reserve pure Rich ⁇ processing.
  • the FIGURE shows a schematic representation of a motor vehicle 1.
  • the motor vehicle 1 may be as cars out ⁇ leads, in particular a passenger car or truck.
  • the motor vehicle 1 comprises an electric drive-16, in particular an electrical machine, ⁇ example, a synchronous machine or an induction machine, on.
  • the electric drive 16 of the motor vehicle 1 requires electrical energy for driving the motor vehicle 1.
  • the motor vehicle 1 an electric energy storage 15, for example, an accumulator or a battery, in particular a lithium-ion battery on.
  • the electrical energy store 15 preferably embodies it as a high-voltage energy store and is designed to provide a voltage of more than 80 V, preferably more than 200 V.
  • the electrical energy storage 15 supplies the electric drive 16 of the motor vehicle 1 via egg ⁇ nen inverter 17 or inverter with electrical energy.
  • the motor vehicle 1 may be a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the motor vehicle 1 has a charging connection 10, by means of which the motor vehicle 1 can be connected to a charging connection 20 of a charging unit 2. Between the charging terminals 10, 20, the cable connection 4 can be constructed.
  • the charging unit 2 is designed, for example, as a charging station.
  • the charging unit 2 is designed to transmit electrical power to the motor vehicle 1 via the cable connection 4.
  • the loading unit 2 is configured to charge the electrical energy storage ⁇ rule 15 of the motor vehicle. 1
  • a data connection 5 is established between the charging unit 2 and the motor vehicle 1 via the cable connection 4.
  • control data are transmitted, which relate to the charging of the electrical energy storage 15 or a payment function.
  • the payment function allows, for example, a payment of the transmitted electrical power by a user of the motor vehicle 1.
  • the control data for enabling the payment function include, for example, account data of a payment account of the user and / or a credit card number and / or an indication of an electrical energy transmitted to the motor vehicle.
  • the control data relating to the charging of the electrical energy storage device 15 may include, for example, a capacity and / or a state of charge of the electrical energy store 15, a charging voltage, a current or the indication of the electrical energy transmitted to the motor vehicle 1.
  • the motor vehicle 1 and the charging unit 2 are standardized for charging the motor vehicle 1 according to the CHAdeMO standard.
  • the charging unit 2 is connected by the cable connection 4 to a CAN bus 12 of the motor vehicle 1 for establishing the data connection 5.
  • the data connection 5 is established in this case via the CAN bus 12.
  • additional cores for constructing the data connection 5 are preferably provided in the cable connection 4.
  • the motor vehicle 1 and the charging unit 2 for charging the motor vehicle 1 are standardized according to the CCS standard.
  • the motor vehicle 1 having a powerline communication unit ⁇ . 13 The communication unit 21 of the charging unit ⁇ 2 can then also be designed as a powerline communication ⁇ unit.
  • the Kommunikati ⁇ onsaku is trained to det 21 of the loading unit in this case to establish a direct IP connection with the powerline communication unit 13 of the motor vehicle.
  • the data connection 5 can be constructed via the same wires of the cable connection 4, via which also the electric power is transmitted.
  • the CAN bus 12 or the power line communication unit 13 form a Kommunikati ⁇ onshim 8 of the motor vehicle.
  • a program which is stored on a memory 6 of the motor vehicle 1 is updated by the loading unit 2.
  • the program is designed to control a function 7 of the motor vehicle 1.
  • the program may be configured to control an entertainment system, a driving assistance system ⁇ or a drive function of the motor vehicle.
  • the function 7 is a Mo ⁇ gating the actuator 16.
  • the memory 6 is part of a functional unit 11, which is designed to control the function 7.
  • the program specifies to the functional unit 11 how the function 7 is to be controlled.
  • the operation unit 11 is a computer, a microcontroller, a control device, an integrated circuit (Field Programmable Gate Ar- ray; short FPGA), or any programmable switching ⁇ unit.
  • the functional unit 11 is designed as a microcontroller comprising the memory 6.
  • the memory 6 may be, for example, a hard disk, a flash memory, an EEPROM, a random access memory (RAM) or a programmable read-only memory (ROM).
  • the microcontroller, which forms the functional unit 11 comprises an EEPROM as the memory 6.
  • the loading unit 2 is configured to retrieve or receive a software update 31 from a server device 3.
  • the charging unit 2 for example ei ⁇ nen Internet 22, in particular a modem on.
  • the software update 31 can then be received via an Internet connection 30. It is provided in particular that the software update 31 is received encrypted from the server device 3. Also, a integrity of Softwareup ⁇ dates 31 by digital certificates and digital signatures is ensured. In particular, falsifications of the software updates 31 and / or errors in the transmission of the software update 31 can thereby be detected. For example, comes to Encryption and / or signature an asymmetric
  • the program of the motor vehicle 1 can be updated, for example, by installing on the memory 6.
  • the loading unit 2 has an arithmetic unit 23 which updates the program on the memory 6 directly by installing a new version of the program.
  • the new version of the program may be part of the software update 31.
  • the charging unit 2 transmits the update software 31 via the data link 5 to the motor ⁇ vehicle 1 may be provided.
  • the motor vehicle 1 may have a computing unit 14 which installs the new version of the program on the memory 6. For example, takes place installing by programming (called “flash") of the new version of the program to the memory 6, the motor vehicle 1 may be configured, 31 automaticallyproofru ⁇ fen from the server device 3 that software update.
  • the load unit 2 can in this In other words, the charging unit 2 serves as a router, which provides the motor vehicle 1 with the internet access 30 for providing the connection to the server device 3.
  • the charger unit 2 is used here not only for charging of the vehicle 1 but also as a wired Internet access for updating of the program of the motor vehicle 1.
  • ⁇ sondere a high level of safety are guaranteed because the data connection is established wired.
  • the data connection 5 is only briefly established during the charging ⁇ process.
  • a continuous or regular Inter ⁇ net connection of the motor vehicle 1 via the mobile network is not necessary. It is preferably provided that for the communication within the system 9 and in particular between the loading unit 2 and server device 3 already known communication services are used. In this way, the imple ⁇ tion can be significantly simplified.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (16) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einem elektrischem Antrieb (16), wobei über eine Kabelverbindung (4) durch eine Ladeeinheit (2) elektrische Leistung an das Kraftfahrzeug (1) übertragen wird und über die Kabelverbindung (4) zusätzlich eine Datenverbindung (5) aufgebaut wird. Um eine vereinfachte Aktualisierung eines in dem Kraftfahrzeug (1) gespeicherten Programms zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass über die Datenverbindung (5) ein auf einem Speicher (8) des Kraftfahrzeugs (1) gespeichertes Programm zum Steuern einer Funktion (7) des Kraftfahrzeugs (1) aktualisiert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers; Ladeeinheit und System mit Ladeeinheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Ein zwei¬ ter Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladeeinheit zum Aufla¬ den eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System mit einer solchen Ladeeinheit.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind Kraftfahrzeuge mit ei¬ nem elektrischen Energiespeicher und mit einem elektrischen Antrieb, insbesondere Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge.
Um ein derartiges Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen elekt¬ rischen Energiespeicher aufzuladen, sind Ladestationen auf öffentlichem Grund bekannt. Derartige Ladestationen können eine oder mehrere Ladeeinheiten umfassen. Die Ladeeinheit kann zum Aufladen eines oder mehrerer Kraftfahrzeuge ausge¬ bildet sein.
Standardisiert ist das Aufladen eines Kraftfahrzeugs bei¬ spielsweise durch den CHAdeMO-Standard oder den CCS-Standard (Combined Charging System, zu Deutsch: „kombiniertes Ladesys¬ tem") . Beide Standards sind den Aufbau einer Datenverbindung vor, wobei über die Datenverbindung Steuerdaten übermittelt werden können, welche das Aufladen des elektrischen Energiespeichers und/oder eine Bezahlfunktion betreffen.
Zusätzlich ist es bekannt, dass viele Funktionen in Kraft¬ fahrzeugen, beispielsweise ein Entertainmentsystem, ein Navigationssystem, eine Motorsteuerung, ein Fahrerassistenzsystem, ein Steuergerät zur Steuerung von Lenkung, Gas und/oder Bremse sowie eine beliebige weitere Komponenten durch ein je¬ weiliges gespeichertes Programm beziehungsweise eine jeweili¬ ge Software gesteuert werden. Ein solches Programm kann somit beispielsweise die Firmware eines einzelnen Steuergeräts oder ein Programm zur Steuerung der Funktionen mehrerer Steuergeräte sein.
Zur Wartung eines im Kraftfahrzeug gespeicherten Programms ist es üblich, dass das Programm im Rahmen eines Werkstattbe¬ suchs durch Fachpersonal in der Werkstatt aktualisiert wird. Hierzu wird das Programm beispielsweise durch manuelles Ein¬ spielen einer Aktualisierung mittels eines Diagnosegeräts ei¬ ne physische Verbindung mit dem Kraftfahrzeug aktualisiert. Im Falle unbedingt notwendiger, beispielsweise zeitkriti¬ scher, Aktualisierungen kann dieses Vorgehen sogar einen kos- ten-und zeitintensiven Rückruf aller Betroffenen Kraftfahrzeuge in eine Werkstatt des Herstellers erfordern. Außerdem ist es bekannt, Software-Aktualisierungen über das
Mobilfunknetz einzuspielen, was auch „over-the-air (OTA) " genannt wird. Hierdurch können jedoch Sicherheitsprobleme ent¬ stehen, da eine hierfür nötige ständig oder regelmäßig aktiv mobile Internetverbindung auch Angriffsmöglichkeiten für Ha- cker bietet, um Schwachstellen in einer Sicherheitsarchitektur des Kraftfahrzeugs auszutesten und gegebenenfalls auszu¬ nutzen. Das Bestehen derartiger Sicherheitsprobleme wurde in der Vergangenheit bereits demonstriert. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vereinfachte Aktualisierung eines in einem Kraftfahrzeug mit einem elekt¬ rischen Energiespeicher und einem elektrischen Antrieb gespeicherten Programms zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegen¬ stände der Patentansprüche 1, 10, 11. Vorteilhafte Ausfüh¬ rungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung beruht auf der Idee, dass eine Kabelverbindung, welche beim Aufladen eines elektrischen Energiespeichers ei¬ nes Kraftfahrzeugs angelegt wird, nicht nur zum Übertragen elektrischer Leistung sondern gleichzeitig auch zum Aktuali- sieren von Programmen beziehungsweise Software des Kraftfahrzeugs genutzt wird. Insbesondere wird hierzu eine Datenver¬ bindung genutzt, welche über die Kabelverbindung zwischen einer Ladeeinheit und dem Kraftfahrzeug aufgebaut wird. Mit an- deren Worten wird die Ladeeinheit nicht nur zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs sondern auch, insbesondere gleichzeitig, zur Aktualisierung von des¬ sen Software beziehungsweise von einem Programm des Kraft¬ fahrzeugs genutzt.
Die Erfindung geht somit aus von einem Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb, bei über eine Kabelverbindung durch eine Ladeeinheit elektrische Leistung an das Kraftfahr- zeug übertragen wird und über die Kabelverbindung zusätzlich eine Datenverbindung aufgebaut wird. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um einen Kraftwagen, insbesonde¬ re einen Personenkraftwagen. Der elektrische Antrieb des Kraftfahrzeugs kann zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausge- bildet und mit elektrischer Energie aus dem elektrischen
Energiespeicherversorger sein. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug oder ein Elektro- fahrzeug . Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass über die Datenverbindung ein auf einem Speicher des Kraftfahrzeugs gespeichertes Pro¬ gramm zum Steuern einer Funktion des Kraftfahrzeugs aktualisiert wird. Bei dem Speicher kann es sich um eine Festplatte, einen Flash-Speicher, ein EEPROM, einen Arbeitsspeicher (RAM) oder einen programmierbaren Festwertspeicher (ROM) handeln. Das Programm kann ein ausführbarer Programmcode sein. Das Programm kann zum Steuern einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs eingerichtet sein. Beispielsweise ist der Speicher der Funktionseinheit zugeordnet oder Teil der Funktionsein- heit. Die Funktionseinheit kann beispielsweise einen Compu¬ ter, einen MikroController, ein Steuergerät, einen integrierten Schaltkreis (Field Programmable Gate Array; kurz FPGA) oder eine beliebige programmierbare Schalteinheit umfassen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Funktionseinheit um ei¬ nen MikroController, welche ein Speicher umfasst. Die Funktionseinheit kann zum Steuern und/oder Bereitstellen der Funktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Eine Art und Weise wie die Funktionseinheit die Funktion des Kraftfahrzeugs be¬ reitstellt, kann durch die Programmierung beziehungsweise das Programm der Funktionseinheit vorgebbaren beziehungsweise veränderbar sein. Mit anderen Worten kann durch die Programmierung beziehungsweise das Programm vorgegeben beziehungs- weise verändert werden, auf welche Art und Weise die Funktion des Kraftfahrzeugs gesteuert wird.
Dadurch, dass das Programm des Kraftfahrzeugs beim Aufladen des Kraftfahrzeugs über die Kabelverbindung aktualisiert wird, ist kann ein hohes Sicherheitsniveau der Aktualisierung gewährleistet werden, da die Ladeeinheit im „Machtbereich" eines Dienstleisters steht. Dadurch kann die Aktualisierung des Programms besonders gut nach außen abgesichert werden. Zudem können Sicherheitslücken nur auftreten, während das Kraftfahrzeug über die Kabelverbindung mit der Ladeeinheit verbunden ist. Während eines Normalbetriebs des Kraftfahr¬ zeugs, also während das Kraftfahrzeug nicht an die Ladeein¬ heit angeschlossen ist, ist ein Angriff auf eine Sicherheits¬ architektur des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch einen Hacker, deutlich erschwert. Auf der anderen Seite ist eine regelmäßige Aktualisierung des Programms gewährleistet, da das Kraftfahrzeug regelmäßig aufgeladen werden und/oder ein Nutzer des Kraftfahrzeugs unkompliziert zum Aufsuchen der La¬ deeinheit aufgefordert werden kann.
Bei der Funktion des Kraftfahrzeugs kann es sich insbesondere um eine Fahrfunktion handeln. Demnach kann ein Programmcode zum Steuern der Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs als das Pro¬ gramm aktualisiert werden. Beispielsweise ist das Programm dazu ausgebildet, einen Motor beziehungsweise Antrieb, ein Fahrerassistenzsystem, Gas, Bremse und/oder Lenkung als die Funktion zu steuern. Die Fahrfunktion kann somit beispielsweise Gas, Bremse und/oder Lenkung des Kraftfahrzeugs betref- fen. Die Fahrfunktion kann durch das Fahrerassistenzsystem, beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem zum pilotierten Fahren, sein. Diese Ausführungsformen sind doch rein beispielhaft zu verstehen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass über die Datenverbindung zusätzlich Steuerdaten, welche das Aufladen des elektrischen Energiespeichers oder eine Bezahlfunktion betreffen, übermit¬ telt und/oder empfangen werden. Beispielsweise werden durch die Ladeeinheit nutzerbezogene Daten eines Nutzers des Kraft¬ fahrzeugs oder kraftfahrzeugbezogene Daten empfangen, um das Aufladen des elektrischen Energiespeichers einem Nutzerkonto oder Fahrzeugkonto zuzuordnen und über dieses abzurechnen. Alternativ oder zusätzlich können Zahlungsinformationen emp- fangen werden. Die Steuerdaten, die das Aufladen des elektrischen Energiespeichers betreffen, können beispielsweise einen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers, eine Ladespan¬ nung, einen Ladestrom oder eine Quantifizierung der übertragenen elektrischen Leistung betreffen.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die Datenverbindung über Powerline-Kommunikation (PLC) oder über einen CAN-Bus hergestellt wird. Insbesondere ist die Daten¬ verbindung zum Austausch der Steuerdaten mittels Powerline- Kommunikation gemäß dem CCS-Standard (Combined Charging Sys¬ tem, zu Deutsch: „kombiniertes Ladesystem") vorgesehen. Die Datenverbindung zum Austausch der Steuerdaten mittels des CAN-Bus ist beispielsweise im CHAdeMO-Standard vorgesehen. Hierbei können das Kraftfahrzeug und Ladeeinheit mittels des CAN-Bus digital verbunden werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass ein Softwareupdate zum Ak¬ tualisieren des Programms durch die Ladeeinheit aus einer Servereinrichtung empfangen wird. Mit anderen Worten dort nicht das Kraftfahrzeug selbst eine, möglicherweise permanen¬ te, Internetverbindung über eine schwieriger abzusichernde Mobilfunk Verbindung auf. Eine Internetverbindung zum Abrufen der Softwareupdates aus der Servereinrichtung kann in diesem Beispiel durch die Ladeeinheit hergestellt werden. Gewisser¬ maßen dient die Ladeeinheit gleichzeitig als kabelgebundene Internet-Router . Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Empfangen und/oder eine Integrität des Softwareupdates durch einen Sicherheitsme¬ chanismus, welcher insbesondere ein digitales Zertifikat, ei¬ ne Verschlüsselung und/oder eine digitale Signatur umfasst, abgesichert werden. Beispielsweise kann das sichere Empfangen des Softwareupdates durch den Sicherheitsmechanismus, insbe¬ sondere durch die Verschlüsselung, gewährleistet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Integrität des Softwareup¬ dates anhand eines digitalen Zertifikats und/oder einer digi¬ talen Signatur überprüft werden. Auf diese Weise kann eine fehlerhafte Aktualisierung aufgrund von Sicherheitslücken und/oder Übertragungsfehlern vermieden werden.
Insbesondere wird zum Empfangen und/oder Überprüfen Integrität des Softwarepakets derselbe Sicherheitsmechanismus ver- wendet, wie auch zum Autorisieren einer Zahlung. Aus dem
Stand der Technik ist es als bekannt zu entnehmen, dass nach dem Aufladen des elektrischen Energiespeichers die übertrage¬ ne elektrische Leistung mittels eines digitalen Zahlungsverfahrens bezahlt wird. Die Zahlung mittels des digitalen Zah- lungsverfahrens wird dabei abgesichert, um das Abfangen von Zahlungsdaten durch Dritte zu vermeiden. Bereits bekannte Sicherheitsmechanismen können dabei genutzt werden, um eine besonders einfache Implementierung der Aktualisierung des Programms durch die Ladeeinheit zu ermöglichen.
Dabei ist es einerseits möglich, dass die Ladeeinheit den Sicherheitsmechanismus zum Gewährleisten eines sicheren Empfangs sowie der Integrität des Softwareupdates anwendet. Vor¬ teilhaft erweist ist jedoch vorgesehen, dass das digitale Zertifikat und/oder die digitale Signatur mittels der Daten¬ verbindung, also über die Kabelverbindung zwischen Ladeeinheit und Kraftfahrzeug, an das Kraftfahrzeug übermittelt wer¬ den und die Aktualisierung des Programms durch das Kraftfahr- zeug anhand des digitalen Zertifikat und/oder die digitalen Signatur validiert wird. Auf diese Weise kann eine nochmals höhere Sicherheit bei der Aktualisierung des Programms ge¬ währleistet werden. Insbesondere können auf diese Weise auch Sicherheitslücken, welche in oder an der Ladeeinheit vorliegen, vermieden werden. Außerdem können beispielsweise Übertragungsfehler zwischen Ladeeinheit Kraftfahrzeug, welche zu einem Fehler beim Aktualisieren des Programms führen könnten, vermieden werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Programm des Kraftfahrzeugs durch Bereitstellen eines Updatepakets oder durch Installieren einer neuen Version des Programms aktualisiert wird. Insbesondere wird die neue Version des Pro- gramms dabei direkt auf den Speicher des Kraftfahrzeugs in¬ stalliert. Zum Installieren der neuen Version des Programms kann der Speicher der neuen Version des Programms programmiert beziehungsweise beschrieben werden („flashen"). Alternativ wird dem Kraftfahrzeug das Updatepaket übermittelt. Da- bei kann das Updatepaket durch die Ladeeinheit von der Lade¬ einheit auf das Kraftfahrzeug übertragen werden. Diesem Fall kann das Kraftfahrzeug, beispielsweise die Funktionseinheit oder eine Aktualisierungseinheit, welche ausgebildet ist, die Funktionseinheit zu aktualisieren, die neue Version des Pro- gramms aus dem Updatepaket installieren. Das Updatepaket kann dem Softwareupdate, welches aus der Servereinrichtung empfangen wird, entsprechen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Ladeeinheit (Ladesäule) zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, welches einen elektrischen Antrieb auf¬ weist,
- mit einem Ladeanschluss zum Aufbauen einer Kabelverbindung mit dem Kraftfahrzeug, wobei über die Kabelverbindung elektrische Leistung an das Kraftfahrzeug übertragbar ist, und mit
- einer Kommunikationseinheit zum Aufbauen einer Datenverbindung mit dem Kraftfahrzeug über die Kabelverbindung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kommunikationseinheit dazu ausgebildet ist, über die Datenverbindung ein auf einem Speicher des Kraftfahrzeugs gespeichertes Programm zum Steuern einer Funktion des Kraftfahrzeugs zu aktualisieren. Insbesondere ist die Ladeeinheit dazu eingerichtet, ein Ver¬ fahren nach einer oder mehrerer der im vorherigen beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Zu Erfindung gehört außerdem ein System, mit
- der erfindungsgemäßen Ladeeinheit,
- einem Kraftfahrzeug, welches ausgebildet ist, eine Aktuali¬ sierung des Programms mittels der Kabelverbindung zu ermög¬ lichen oder durchzuführen, und
- einer Servereinrichtung, welche ausgebildet ist, ein Soft¬ wareupdate zum Aktualisieren des Programms an die Ladeeinheit zu übermitteln. Das erfindungsgemäße System ist insbe¬ sondere dazu eingerichtet, ein Verfahren nach einer oder mehrerer der im vorherigen beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen.
Vorteilhaft Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten analog auch für die erfindungsgemäße Ladeeinheit und das erfindungsgemäße System. Merkmale die bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wurden, werden daher für die Ladeeinheit und das System nicht nochmals erläutert.
Weitere Merkmale und Vorteile sind der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Figuren zu entnehmen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funkti¬ onen. Die Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläute¬ rung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken. Es zeigt die einzige FIG eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, einer Ladeeinheit sowie einer Servereinrich¬ tung . Die FIG zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug 1. Das Kraftfahrzeug 1 kann als Kraftwagen ausge¬ führt sein, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 weist einen elektrischen An- trieb 16, insbesondere eine elektrische Maschine, beispiels¬ weise eine Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine, auf. Der elektrische Antrieb 16 des Kraftfahrzeugs 1 benötigt elektrische Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 1. Aus diesem Grund weist das Kraftfahrzeug 1 einen elektrischen Energiespeicher 15, beispielsweise ein Akkumulator oder eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, auf. Der elektrische Energiespeicher 15 es bevorzugt als Hochvolt- Energiespeicher ausgeführt und ist ausgelegt, eine Spannung von mehr als 80 V, vorzugsweise mehr als 200 V, bereitzustel- len. Beispielsweise versorgt der elektrische Energiespeicher 15 den elektrischen Antrieb 16 des Kraftfahrzeugs 1 über ei¬ nen Umrichter 17 oder Wechselrichter mit elektrischer Energie. Bei dem Kraftfahrzeug 1 kann es sich um ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug handeln.
Das Kraftfahrzeug 1 weist einen Ladeanschluss 10 auf, mittels welchem das Kraftfahrzeug 1 an einen Ladeanschluss 20 einer Ladeeinheit 2 anschließbar ist. Zwischen den Ladeanschlüssen 10, 20 kann die Kabelverbindung 4 aufgebaut werden. Die Lade- einheit 2 ist beispielsweise als Ladesäule ausgebildet. Die Ladeeinheit 2 ist dazu ausgebildet, über die Kabelverbindung 4 elektrische Leistung an das Kraftfahrzeug 1 zu übertragen. Insbesondere ist die Ladeeinheit 2 zum Aufladen des elektri¬ schen Energiespeichers 15 des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet.
Außerdem wird zwischen der Ladeeinheit 2 und dem Kraftfahrzeug 1 über die Kabelverbindung 4 eine Datenverbindung 5 aufgebaut. Mittels der Datenverbindung 5 werden Steuerdaten übertragen, welche das Aufladen des elektrischen Energiespei- chers 15 oder eine Bezahlfunktion betreffen. Die Bezahlfunktion ermöglicht beispielsweise ein Bezahlen der übertragenen elektrischen Leistung durch einen Nutzer des Kraftfahrzeugs 1. Hierzu können die Steuerdaten zum Ermöglichen der Bezahl- funktion beispielsweise Kontodaten eines Bezahlkontos des Nutzers und/oder eine Kreditkartennummer und/oder eine Angabe einer auf das Kraftfahrzeug übertragenen elektrischen Energie umfassen. Die Steuerdaten, welche das Aufladen des elektri- sehen Energiespeichers 15 betreffen, können beispielsweise eine Kapazität und/oder einen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers 15, eine Ladespannung, einen Strom oder die Angabe der auf das Kraftfahrzeug 1 übertragenen elektrischen Energie umfassen.
Beispielsweise sind das Kraftfahrzeug 1 und die Ladeeinheit 2 zum Aufladen des Kraftfahrzeugs 1 gemäß dem CHAdeMO-Standard standardisiert. Diesem Fall kann vorgesehen sein, dass das die Ladeeinheit 2 durch die Kabelverbindung 4 mit einem CAN- Bus 12 des Kraftfahrzeugs 1 zum Aufbauen der Datenverbindung 5 verbunden wird. Mit anderen Worten wird die Datenverbindung 5 in diesem Fall über den CAN-Bus 12 hergestellt. In diesem Fall sind bei der Kabelverbindung 4 vorzugsweise neben Adern zur Übertragung der elektrischen Leistung zusätzliche Adern zum Aufbauen der Datenverbindung 5 vorgesehen.
Alternativ oder zusätzlich sind das Kraftfahrzeug 1 und die Ladeeinheit 2 zum Aufladen des Kraftfahrzeugs 1 gemäß dem CCS-Standard standardisiert. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 1 eine Powerline-Kommunikations¬ einheit 13 aufweisen. Die Kommunikationseinheit 21 der Lade¬ einheit 2 kann dann ebenfalls als Powerline-Kommunikations¬ einheit ausgebildet sein. Insbesondere ist die Kommunikati¬ onseinheit 21 der Ladeeinheit in diesem Fall dazu ausgebil- det, eine direkte IP-Verbindung mit der Powerline- Kommunikationseinheit 13 des Kraftfahrzeugs 1 aufzubauen. In diesem Fall kann die Datenverbindung 5 über dieselben Adern der Kabelverbindung 4 aufgebaut werden, über welche auch die elektrische Leistung übertragen wird. Der CAN-Bus 12 oder die Powerline-Kommunikationseinheit 13 bilden eine Kommunikati¬ onseinheit 8 des Kraftfahrzeugs 1. Vorliegend wird durch die Ladeeinheit 2 ein Programm, welches auf einem Speicher 6 des Kraftfahrzeugs 1 gespeichert ist, aktualisiert. Das Programm ist zum Steuern einer Funktion 7 des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet. Beispielsweise kann das Programm zum Steuern eines Entertainmentsystems, eines Fahr¬ assistenzsystems oder einer Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Vorliegend betrifft die Funktion 7 eine Mo¬ torsteuerung des Antriebs 16. Dies ist jedoch ein beispiel¬ haft zu verstehen und soll das Ausführungsbeispiel nicht da- rauf einschränken. Der Speicher 6 ist Teil einer Funktionseinheit 11, welche dazu ausgebildet ist, die Funktion 7 zu steuern. Durch das Programm wird der Funktionseinheit 11 vorgegeben, auf welche Art und Weise die Funktion 7 zu steuern ist. Insbesondere handelt es sich bei der Funktionseinheit 11 um einen Computer, einen MikroController, ein Steuergerät, einen integrierten Schaltkreis (Field Programmable Gate Ar- ray; kurz FPGA) oder eine beliebige programmierbare Schalt¬ einheit. Vorliegend ist die Funktionseinheit 11 als Mikrocon- troller ausgebildet, welche den Speicher 6 umfasst. Bei dem Speicher 6 kann es sich beispielsweise um eine Festplatte, einen Flash-Speicher, ein EEPROM, einen Arbeitsspeicher (RAM) oder einen programmierbaren Festwertspeicher (ROM) handeln. Vorliegend umfasst der MikroController, der die Funktionseinheit 11 ausbildet, ein EEPROM als den Speicher 6.
Die Ladeeinheit 2 ist dazu ausgebildet, ein Softwareupdate 31 aus einer Servereinrichtung 3 abzurufen beziehungsweise zu empfangen. Hierzu weist die Ladeeinheit 2 beispielsweise ei¬ nen Internetzugang 22, insbesondere ein Modem, auf. Das Soft- wareupdate 31 kann dann über eine Internetverbindung 30 empfangen werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Softwareupdate 31 verschlüsselt aus der Servereinrichtung 3 empfangen wird. Außerdem wird eine Integrität der Softwareup¬ dates 31 durch digitale Zertifikate und digitale Signaturen gewährleistet. Insbesondere können hierdurch Fälschungen der Softwareupdates 31 und/oder Fehler bei der Übertragung des Softwareupdate 31 erkannt werden. Beispielsweise kommt zur Verschlüsselung und/oder Signatur ein asymmetrisches
Kryptosystem oder Public-Key-Kryptosystem zum Einsatz.
Das Programm des Kraftfahrzeugs 1 kann beispielsweise durch Installieren auf dem Speicher 6 aktualisiert werden. Beispielsweise weist die Ladeeinheit 2 eine Recheneinheit 23 auf, welche das Programm direkt durch Installieren einer neuen Version des Programms auf dem Speicher 6 aktualisiert. Die neue Version des Programms kann Teil des Softwareupdates 31 sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ladeeinheit 2 das Softwareupdate 31 über die Datenverbindung 5 an das Kraft¬ fahrzeug 1 übermittelt. In diesem Fall kann das Kraftfahrzeug 1 eine Recheneinheit 14 aufweisen, welche die neue Version des Programms auf dem Speicher 6 installiert. Beispielsweise erfolgt das Installieren durch Programmieren (sogenanntes „flashen") der neuen Version des Programms auf den Speicher 6. das Kraftfahrzeug 1 kann dazu ausgebildet sein, dass Soft- wareupdate 31 selbsttätig aus der Servereinrichtung 3 abzuru¬ fen. Die Ladeeinheit 2 kann in diesem Fall zur Bereitstellung der Internetverbindung ausgeführt sein. Mit anderen Worten dient die Ladeeinheit 2 als Router, welcher dem Kraftfahrzeug 1 den Internetzugang 30 beziehen die Verbindung zu der Ser- vereinrichtung 3 bereitstellt.
Zusammengefasst zeigt das Ausführungsbeispiel, wie eine ver¬ einfachte Aktualisierung des in dem Kraftfahrzeug 1 gespei¬ cherten Programms ermöglicht werden kann. Die Ladeeinheit 2 dient hierbei nicht nur zum Aufladen des Kraftfahrzeugs 1 sondern auch als kabelgebundene Internetzugang zum Aktualisieren des Programms des Kraftfahrzeugs 1. Dabei kann insbe¬ sondere ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet werden, da die Datenverbindung 5 kabelgebunden aufgebaut wird. Außerdem wird die Datenverbindung 5 nur kurzzeitig während des Lade¬ vorgangs aufgebaut. Eine durchgängige oder regelmäßige Inter¬ netverbindung des Kraftfahrzeugs 1 über das Mobilfunknetz ist nicht nötig. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass für die Kommunikation innerhalb des Systems 9 und insbesondere zwischen Ladeeinheit 2 und Servereinrichtung 3 bereits bekannte Kommunikations- dienste genutzt werden. Auf diese Weise kann die Implementie¬ rung deutlich vereinfacht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers (16) eines Kraftfahrzeugs (1) mit einem elektrischem Antrieb (16), wobei über eine Kabelverbindung (4) durch eine Ladeeinheit (2) elektrische Leistung an das Kraftfahrzeug (1) über¬ tragen wird und über die Kabelverbindung (4) zusätzlich eine Datenverbindung (5) aufgebaut wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
über die Datenverbindung (5) ein auf einem Speicher (8) des Kraftfahrzeugs (1) gespeichertes Programm zum Steuern einer Funktion (7) des Kraftfahrzeugs (1) aktualisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Programmcode zum Steuern einer Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs (1) als das Programm aktualisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass über die Datenverbindung (5) zusätzlich Steuerdaten, welche das Aufladen des elektrischen Energiespeichers (16) und/oder eine Bezahlfunktion betreffen, übermittelt und/oder empfangen werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverbindung (5) über Powerline- Kommunikation (PLC) (13) oder über einen CAN-Bus (12) hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Softwareupdate (31) zum Aktualisie¬ ren des Programms durch die Ladeeinheit (2) aus einer Server¬ einrichtung (3) empfangen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangen und/oder eine Integrität des Softwareupdates
(31) durch einen Sicherheitsmechanismus, welcher insbesondere ein digitales Zertifikat, eine Verschlüsselung und/oder eine digitale Signatur umfasst, abgesichert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe Sicherheitsmechanismus auch zum Autorisieren einer Zahlung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Zertifikat und/oder die digitale Signatur mittels der Datenverbindung (5) an das Kraftfahrzeug (1) übermittelt werden und die Aktualisierung des Programms durch das Kraftfahrzeug (1) anhand des digitalen Zertifikats und/oder der digitalen Signatur validiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm des Kraftfahrzeugs (1) durch Bereitstellen eines Updatepakets oder durch Installie¬ ren einer neuen Version des Programms aktualisiert wird.
10. Ladeeinheit (2) zum Aufladen eines elektrischen Energie¬ speichers (15) eines Kraftfahrzeugs (1), welches einen elekt- rischen Antrieb (16) aufweist,
- mit einem Ladeanschluss (20) zum Aufbauen einer Kabelverbindung (4) mit dem Kraftfahrzeug (1), wobei über die Ka¬ belverbindung (4) elektrische Leistung an das Kraftfahrzeug (1) übertragbar ist, und mit
- einer Kommunikationseinheit (21) zum Aufbauen einer Datenverbindung (5) mit dem Kraftfahrzeug (1) über die Kabelverbindung ( 4 ) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kommunikationseinheit (21) dazu ausgebildet ist, über die Datenverbindung (5) ein auf einem Speicher (6) des
Kraftfahrzeugs (1) gespeichertes Programm zum Steuern einer Funktion (7) des Kraftfahrzeugs (1) zu aktualisieren.
11. System (9), mit
- einer Ladeeinheit (2) nach Anspruch 10,
- einem Kraftfahrzeug (1), welches ausgebildet ist, eine Ak¬ tualisierung des Programms mittels der Kabelverbindung (4) zu ermöglichen oder durchzuführen, und - einer Servereinrichtung (3) , welche ausgebildet ist, ein Softwareupdate (31) zum Aktualisieren des Programms an die Ladeeinheit (2) zu übermitteln.
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