WO2021160317A1 - Kommunikationssystem für eine ladestation für elektrofahrzeuge, ladestationssystem und ladeinfrastruktur - Google Patents

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WO2021160317A1
WO2021160317A1 PCT/EP2020/085275 EP2020085275W WO2021160317A1 WO 2021160317 A1 WO2021160317 A1 WO 2021160317A1 EP 2020085275 W EP2020085275 W EP 2020085275W WO 2021160317 A1 WO2021160317 A1 WO 2021160317A1
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communication
charging station
charging
communicate
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PCT/EP2020/085275
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Ingo Kledewski
Srdan Skrbic
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innogy eMobility Solutions GmbH
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    • Y04S30/10Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12Remote or cooperative charging

Definitions

  • the present disclosure relates generally to techniques for communication between a central unit and at least one charging station for electric vehicles.
  • the present disclosure relates to a communication system for a charging station for electric vehicles, a charging station system having a
  • Wired charging of electric vehicles is defined in Germany for four charging modes, modes 1 to 4, in the system standard DIN EN 61851-1 (VDE 0122-1).
  • the mode 3 charging mode is used for single or three-phase charging with alternating current at a permanently installed charging station and the mode 4 charging mode is intended for charging with direct current at a permanently installed charging station.
  • the mode 3 and mode 4 charging modes basic communication takes place between the charging station and the electric vehicle, during which information on the basic charging operating states is exchanged.
  • Modern charging stations for electric vehicles perform a variety of charging-related functions in addition to charging the electric vehicles. This includes, for example, collecting consumption data, providing status reports for upcoming maintenance and timing the charging process for dynamic load management.
  • the charging station to communicate with a central unit, a so-called backend.
  • the consumption data and the status data are sent from the charging station to the central unit for evaluation, and the charging station receives instructions from the central unit for timing the charging power of the charging station.
  • known charging stations have communication modules which communicate with the central unit via the Internet or a cellular network.
  • the disadvantage of the known communication modules is that they only work with charging stations that support a large number of functions related to charging.
  • such communication modules are not provided for charging stations that only allow vehicles to be charged or only support a small number of additional functions in addition to charging the electric vehicles.
  • a charging station comprises a communication module with a wired network interface via which the charging station can communicate with a control center.
  • the disadvantage of this charging station is that, due to the bidirectional communication between the charging station and the control center, it is difficult to expand the charging station into a charging station system with several charging stations.
  • the charging station comprises an interface device which is connected to the communication module via a line and which communicates wirelessly with the control center via a wide area network.
  • the fixed interconnection of the communication module and interface device has the disadvantage that the charging station can only be expanded into a charging station system with several charging stations with considerable technical effort.
  • a communication system for a charging station for electric vehicles which has a first communication device that is configured to communicate with a central unit via a wide area network (WAN), a second communication system that is configured to communicate with a charge controller in the Communicate charging station, and a local area network (LAN), wherein the first communication device is configured to communicate via the local network with the second communication device.
  • WAN wide area network
  • LAN local area network
  • the first communication device can be any type of communication means that enables communication via a wide area network between the central unit and the first communication device, as well as communication via the local network between the first communication device and the second communication device.
  • the wide area network is preferably an Internet connection offered by an Internet service provider, a cellular network offered by a cellular service provider (eg 3G, 4G, LTE and / or 5G) or a wireless local area network (WLAN).
  • the wide area network can also comprise combinations of the networks mentioned above.
  • the first communication device can have a communication module, for example a 5G module with a Subscriber Identity Module (SIM) card.
  • SIM Subscriber Identity Module
  • the local network can be, for example, structured cabling, in particular with the possibility of expansion, via which wired communication can take place between the first communication device and the second communication device.
  • the first communication device is set up to communicate with a multiplicity of second communication devices via the local network. This makes it possible to easily convert a single charging station into a system consisting of a
  • a communication system with a first communication device initially communicating individually with a second communication device can be expanded in such a way that the first communication device communicates with a multiplicity of second communication devices.
  • the second communication device can also be configured to be arranged in or on the charging station, and the first communication device can be configured to be arranged at a distance from the charging station.
  • the first communication device is preferably arranged at a central location with regard to the charging stations, so that the first communication device can be connected to the second communication device or a plurality of second communication devices with little cabling effort.
  • the first communication device can be set up to communicate with the second communication device via the local network with the aid of network protocols, which are only available for the first, the second and / or the seventh Layer of the Open Systems Interconnection, OSI,
  • Reference model for network protocols are specified.
  • this aspect will be used according to the network protocols that are not specified for all seven layers of the OSI Referenzmodeils, may be causing the signaling ⁇ and communication costs are reduced.
  • Communication preferably takes place only via network protocols for the first and second layers of the OSI reference model. Accordingly, the first communication device and the second communication device must be set up to communicate via the same network protocols.
  • the first communication device is set up to broadcast data without a destination address to a multiplicity of second communication devices.
  • no second communication devices are addressed, but rather the data sent are identified by a unique identifier.
  • the second communication devices include acceptance filters which filter the received data to determine whether they are relevant to them or not.
  • This content-related addressing allows a high degree of flexibility to be achieved and additional second communication devices (with charging stations) can be added to the local network in a simple manner.
  • Corresponding content-related addressing with an acceptance filter in the first communication device can be used accordingly for data transmissions from a second communication device to the first communication device.
  • the first communication device can also be set up to communicate with the second communication device via the local network with the aid of a media access control, MAC, layer.
  • the data link layer (layer 2) is divided into the sub-layers Media Access Control (2a) and Logical Link Control (2b).
  • the MAC layer regulates how the first communication device and the second communication device share a shared physical transmission medium.
  • a multiple access with carrier check and collision detection protocol (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection, CSMA / CD) can be used as the MAC protocol, which provides advantages in collision detection with respect to conventional CSMA protocols.
  • a MAC-layer-based communication can be advantageous in particular when no more than five second communication devices are to communicate with the first communication device.
  • the first communication device is set up to communicate with the second communication device via the local network with the aid of a media access control, MAC, layer, but not an Internet Protocol, IP, connection. So be according to this
  • Charging stations that support charging station load management often communicate using network protocols that support charging station load management functions.
  • a well-known network protocol used for this purpose is the Open Charge Point Protocol, OCPP.
  • the OCPP is a simple object access
  • SOAP Simple Object Access Protocol
  • XML Extensible Markup Language
  • HTTP Hypertext Transfer Protocol
  • the OCPPP regulates, among other things, the checking of the authorization of charging cards and the release of charging processes.
  • communication using OCPP requires an exchange of relatively large amounts of data between the first
  • the first communication device can be set up to communicate with the second via the local network with the aid of a network protocol Communication device to communicate which does not support charging station load management.
  • the complexity of the communication between the first communication device and the second communication device can be reduced.
  • the network protocol supported by the local network is preferably a proprietary network protocol which only supports the functions necessary for operating the charging station, i.e. charging the electric vehicle. It is also conceivable that the proprietary network protocol supports a few additional functions of the charging station, such as the transmission of billing data to the central unit.
  • a communication system is proposed which functionally only supports communication tasks for communication between the first communication device and the second communication device. This can reduce the complexity and consequently also the costs of the communication system.
  • Communication device encrypted and / or transmitted based on a digital signature. Furthermore, the communication between the first communication device and the central unit can also be encrypted or transmitted based on a digital signature.
  • the local network can comprise a controller area network, CAN, bus.
  • CAN controller area network
  • a linear CAN bus can be used, which has the advantage that all connected devices are located in parallel on a central line, so that the CAN bus no longer works as intended only if this central line fails.
  • Further advantages of using a CAN-BUS system for communication between the first communication device and the second communication device are a minimization of the cabling effort, a high level of interference and failure safety, a low latency between the desired and actual start of transmission and easy expandability of the bus system.
  • the local network can also include an Ethernet connection.
  • Ethernet connection it is conceivable that one or more of the network protocols mentioned above can be used for communication via the Ethernet connection.
  • the first communication device can furthermore comprise a converter which is set up to convert data received via the wide area network into data specified for transmission via the local network.
  • the converter can be, for example, a protocol converter which converts a network protocol specified for the wide area network into a network protocol specified for the local network, and vice versa.
  • the converter can in particular be a gateway based on Reduced Instruction Set Computer (RISC) components.
  • RISC Reduced Instruction Set Computer
  • the respective protocol conversion can be specified for the converter.
  • the first communication device can furthermore comprise a web server which is set up to commission or configure the second communication device and / or the charge controller via the local network.
  • the web server delivers static files or dynamically generated data to the second communication device.
  • the web server can be set up to send the static files or dynamically generated data to a large number of second communication devices at the same time.
  • the web server is preferably set up in such a way that it can communicate with the second communication device via the local network with the aid of one of the network protocols or network connections described above.
  • the first communication device can have a CAN bus converter, for example, which converts files or data generated by the web server into data or data suitable for transmission via the CAN bus.
  • the web server can, for example, support Hypertext Transfer Protocol (HTTP) or Hypertext Transfer Protocol Secure (HTTPS) to enable simplified access.
  • the first communication device can also be configured to download a firmware update for the second communication device and / or the charge controller from a file transfer protocol (FTP) server via the wide area network and to send the firmware update to the second communication device via the local network send, being the second
  • the Communication device can be set up to process the firmware update, i.e. in particular to update the firmware of the charge controller.
  • the FTP server can be arranged in the central unit.
  • a stateful network protocol such as the Transmission Control Protocol (TCP)
  • TCP Transmission Control Protocol
  • the data received by the first communication device from the FTP server i.e. firmware updates, are then converted in the first communication device into data specified for the local network and sent to the second communication device via the local network.
  • the firmware updates are then transmitted from the second communication device to the charge controller built into the charging station.
  • the second communication device controls the firmware update of the charge regulator.
  • firmware updates for the first communication device are downloaded from the FTP server and processed in the first communication device.
  • the present disclosure further relates to a charging station system with a charging station for electric vehicles and a communication system, the charging station comprising a charge controller which is set up to charge an electric vehicle that is electrically connected to the charging station even without communication with the second communication device.
  • the charge controller monitors and controls, for example, the charging of the electric vehicle in accordance with the applicable International Electrotechnical Commission (IEC), Society of Automotive Engineers (SAE) or Guobiao (GB / T) standards.
  • the charge controller communicates with the vehicle and monitors the electrical components installed in the charging station, any user interfaces, the charging socket and the charging cable with the charging plug.
  • the electric vehicle also has a charge controller, which converts the alternating current made available by the charging station into direct current during alternating current charging and, in coordination with the charging station, limits the charging power for the vehicle battery.
  • the charging station system is designed in such a way that it can theoretically be used with or without the Communication system can work, which on the one hand has the advantage that if the communication system fails, charging of electric vehicles is still possible and on the other hand provides flexibility to the effect that different combinations of charging stations and communication systems, in particular from different manufacturers, can be supported.
  • the charging station system may further comprise a plurality of charging stations for electric vehicles, wherein each of the plurality of charging stations comprises a second communication device, and the first communication device is configured to communicate with the plurality of second communication devices via the local network.
  • the present disclosure also relates to a charging infrastructure with a charging station system and a central unit which is set up to communicate with the first communication device via the wide area network.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a charging infrastructure with a charging station, a first communication device and a second communication device;
  • FIG. 2 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a first communication device
  • FIG. 3 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a charging infrastructure with a first communication device, a plurality of charging stations and a plurality of second communication devices.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a charging infrastructure with a charging station, a first communication device and a second communication device.
  • FIG. 1 shows a charging station 10, a first communication device 20, a central unit 30 and an electric vehicle 40.
  • the charging station 10 comprises a socket 50, a charge regulator 60 and a second communication device 70.
  • the electric vehicle 40 is electrically connected to the charging station 10.
  • the charge controller 60 is connected to an energy supply network (not shown in FIG. 1) via a cable 65.
  • the central unit 30 comprises a file transfer protocol, FTP, server 35.
  • the charge controller 60 controls the charging of the electric vehicle 40 with electrical energy drawn from the energy supply network via the cable 65.
  • the socket 50 is a type 2 socket which, in addition to a power supply line, comprises two communication lines (not shown in FIG. 1). These lines are used by the charge controller 60 to coordinate functions such as checking whether the electric vehicle 40 is properly connected, monitoring the protective conductor continuity, starting and stopping the charging process, selecting and setting the charging current and locking or releasing the connector 85 (see, for example, DIN EN 61851 -1: 2012).
  • the plug 85 is accordingly a type 2 plug with a three-phase connection comprising three outer conductors LI, L2 and L3, a neutral conductor N and a protective earth PE, a signal line "Proximity Plug” (PP), via which the current carrying capacity of the cable 80 is recognized and a signal line "Control Pilot” (CP), via which safety checks are carried out and the maximum Charging current is communicated to the electric vehicle 40. Accordingly, the electric vehicle 40 signals to the charge controller 60 whether it is ready for a charging process.
  • PP Proximity Plug
  • CP Control Pilot
  • the charging station 10 is an autonomous charging station, so that the charging process of the electric vehicle 40 described above can in principle also take place without the communication system consisting of the first communication device 20, local network 90 and second communication device 70.
  • the communication system is consequently a pure communication solution which can simply be connected to the charging station 10 for expansion or the charging station 10 can still charge the electric vehicle 40 even if one or more components of the communication system fail.
  • the charging station 10 can communicate with the central unit 30 via the local network 90 and the wide area network 100.
  • the local network 90 is a CAN bus and the wide area network 100 is a 5G cellular network.
  • Data for example billing data, are sent from the second communication device 70 via the CAN bus 90 to the first communication device 20, converted there, and sent from the first communication device 20 to the central unit 30 via the 5G cellular network 100.
  • an electricity meter can be provided in the charging station 10 (not shown in FIG. 1).
  • data is sent from the central unit 30 via the 5G cellular network 100 to the communication device 20, converted there, and sent from the first communication device 20 to the second communication device 70 via the CAN bus 90.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a first communication device 20.
  • the first communication device 20 comprises a first communication module 22, a converter 24, a second communication module 26, an input device 28 and a web server 110.
  • the first communication module 22 can be, for example, a 5G module which is set up to communicate with the central unit 30 via the 5G mobile radio network 100 (cf. FIG. 1).
  • the 5G module includes a SIM card for authentication.
  • the second communication module 26 can be, for example, a control device for a CAN bus.
  • the converter 24 can accordingly be a network protocol converter which converts 5G data into CAN bus protocol data and, correspondingly, CAN bus protocol data into 5G data.
  • the converter 24 can include means for analyzing received network protocol data and automatically determining a suitable network protocol conversion in accordance with the analysis result.
  • An external computer can be connected to the first communication device 20 via the input device 28, for example a universal serial bus (USB). With the help of the external computer it is then possible
  • a connection to the second communication device 70 can be established from the web server 110 via a web interface.
  • the second communication device 70 or the charge controller 60 can be configured and / or put into operation.
  • the possibility of communication via the wide area network 100 means that this configuration or commissioning can also be carried out by the central unit 30.
  • the first communication device 20 can download firmware updates from the FTP server 35 located in the central unit 30 and send them to the second communication device 70 via the local network 30.
  • the control of the FTP server 35 can also take place via the web server 110.
  • first communication device 20 and second communication device 70 Since the data communication between first communication device 20 and second communication device 70 takes place via a CAN bus 90, the amount of data to be transmitted can be kept low, for example in comparison to IP-based communication. Furthermore is a reduced
  • FIG. 3 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a charging infrastructure with a first communication device 20, two
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 can be an expansion of the exemplary embodiment in FIG. 1, so that the same reference symbols relate to the same elements and a renewed explanation of such elements is dispensed with at this point.
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 differs from the exemplary embodiment in FIG. 1 in that a second charging station 10 was connected to the local network 90. In addition, it is conceivable that further second charging stations 10 are connected to the local network 90 (not shown in FIG. 3).
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 can be an extension of the exemplary embodiment in FIG. 1, in which the charging infrastructure has been extended to include the second charging station 10.
  • the central unit 30 can do this for the first
  • the first communication device 20 can signal the FTP server 35 that the firmware update should be downloaded. Accordingly, the FTP server 35 gives the release for downloading and the firmware update is downloaded from the FTP server 35 to the first communication device 20.
  • the firmware update is converted into data for the CAN bus 90 and transmitted from the first communication device 20 to the two second communication devices 70.
  • a broadcast without a destination address is used here.
  • each of the second communication devices 70 comprises an acceptance filter (not shown in FIG. 3) which filters the data according to content based on relevance.
  • the acceptance filters recognize that the firmware update is provided for the two charge controllers 60. The second two update accordingly
  • This firmware update may also include a check by the second communication devices 70 that at the time of Updates to the charge controller 60 are not charging any electric vehicle 40. After the firmware updates, the charge controllers 60 can charge the electric vehicles 40 again as usual.
  • a third charging station 10 If an operator of the charging infrastructure shown in FIG. 3 decides to use a third charging station 10, this only needs to be connected to the first communication device 20 via the local network 90 and the first communication device 20 recognizes the newly added second one after an automatic search process Communication device 70, so that the additional charging station 10 can be used immediately.
  • a further configuration of the third charging station 10 can also take place with the aid of an external computer which is connected to the first communication device 20 via the input device 28. It is also conceivable that a further configuration of the newly added charging station takes place via the web server 110 and / or the central unit 30.

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kommunikationssystem für eine Ladestation (10) für Elektrofahrzeuge (40) mit einer ersten Kommunikationsvorrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, über ein Weitverkehrsnetz (100) mit einer Zentraleinheit (30) zu kommunizieren, eine zweite Kommunikationsvorrichtung (70), die dazu eingerichtet ist, mit einem Laderegler (60) in der Ladestation (10) zu kommunizieren und ein lokales Netzwerk (90). Die erste Kommunikationsvorrichtung (20) ist dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung (70) zu kommunizieren. Ferner wird ein Ladestationssystem und eine Ladeinfrastruktur offenbart.

Description

Kommunikationssystem für eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, Ladestationssystem und Ladeinfrastruktur TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Techniken zur Kommunikation zwischen einer Zentraleinheit und mindestens einer Ladestation für Elektrofahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Kommunikationssystem für eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, ein Ladestationssystem mit einem
Kommunikationssystem und eine Ladeinfrastruktur mit einer Ladestation, einem Kommunikationssystem und einer Zentraleinheit. HINTERGRUND
Eine Hauptaufgabe von Ladestationen für Elektrofahrzeuge ist das elektrische Laden von Elektrofahrzeugen. Kabelgebundenes Laden von Elektrofahrzeugen ist in Deutschland beispielsweise für vier Ladebetriebsarten Mode 1 bis 4 in der Systemnorm DIN EN 61851-1 (VDE 0122-1) definiert. Die Ladebetriebsart Mode 3 wird dabei für ein- bzw. dreiphasige Laden mit Wechselstrom an einer fest installierten Ladestation genutzt und die Ladebetriebsart Mode 4 ist für Laden mit Gleichstrom an einer fest installierten Ladestation vorgesehen. Bei den Ladebetriebsarten Mode 3 und Mode 4 erfolgt eine Basiskommunikation zwischen der Ladestation und dem Elektrofahrzeug, bei der Informationen zu den grundlegenden Ladebetriebszuständen ausgetauscht werden.
Moderne Ladestationen für Elektrofahrzeuge führen neben dem Laden der Elektrofahrzeuge eine Vielzahl von mit dem Laden zusammenhängenden Funktionen aus. Dabei handelt es sich beispielsweise um Sammeln von Verbrauchsdaten, Bereitstellen von Statusmeldungen für eine anstehende Wartung und zeitliche Steuerung der Ladevorgangs für ein dynamisches Lastmanagement.
Diese zusätzlichen Funktionen erfordern eine Kommunikation der Ladestation mit einer Zentraleinheit, einem sogenannten Backend. So werden beispielsweise von der Ladestation die Verbrauchsdaten und die Statusdaten zur Auswertung an die Zentraleinheit gesendet und die Ladestation empfängt von der Zentraleinheit Instruktionen zur zeitlichen Steuerung der Ladeleistung der Ladestation. Zum Austausch von Daten und Instruktionen zwischen der Ladestation und der Zentraleinheit weisen bekannte Ladestationen Kommunikationsmodule auf, welche über das Internet oder ein Mobilfunknetz mit der Zentraleinheit kommunizieren.
Nachteilig bei den bekannten Kommunikationsmodulen ist jedoch, dass diese nur mit Ladestationen Zusammenarbeiten, welche eine Vielzahl von mit dem Laden zusammenhängenden Funktionen unterstützen. Insbesondere sind solche Kommunikationsmodule nicht für Ladestationen vorgesehen, welche nur das Laden der Fahrzeuge ermöglichen oder nur eine geringe Anzahl von zusätzlichen Funktionen neben dem Laden der Elektrofahrzeuge unterstützen.
Die Druckschrift DE 10 2015 113 799 Al betrifft verschiedene Ladestationen für Elektrofahrzeuge. In einer ersten Ausführungsform umfasst eine Ladestation ein Kommunikationsmodul mit einer drahtgebundenen Netzwerkschnittstelle, über welche die Ladestation mit einer Zentrale kommunizieren kann. Nachteilig bei dieser Ladestation ist jedoch, dass durch die bidirektionale Kommunikation zwischen Ladestation und Zentrale ein Ausbau der Ladestation zu einem Ladestationssystem mit mehreren Ladestationen nur schwer möglich ist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ladestation eine mit dem Kommunikationsmodul über eine Leitung verbundene Schnittstelleneinrichtung, welche drahtlos über ein Weitverkehrsnetz mit der Zentrale kommuniziert. Auch bei dieser Ausführungsform besteht durch die feste Zusammenschaltung von Kommunikationsmodul und Schnittstelleneinrichtung der Nachteil, dass ein Ausbau der Ladestation zu einem Ladestationssystem mit mehreren Ladestationen nur mit erheblichem technischem Aufwand möglich ist.
KURZER ABRISS
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommunikationssystem für eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, ein Ladestationssystem mit einem Kommunikationssystem und eine Ladeinfrastruktur mit einer Ladestation, einem Kommunikationssystem und einer Zentraleinheit bereitzustellen, welche einfach aufgebaut sind und mit einer Vielzahl von verschiedenen Ladestationen verwendet werden können. Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Kommunikationssystem für eine Ladestation für Elektrofahrzeuge bereitgestellt, welches eine erste Kommunikationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, über ein Weitverkehrsnetz (WAN) mit einer Zentraleinheit zu kommunizieren, eine zweite Kommunikationsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, mit einem Laderegler in der Ladestation zu kommunizieren, und ein lokales Netzwerk (LAN) umfasst, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren. Bei der ersten Kommunikationsvorrichtung kann es sich um jede Art von Kommunikationsmittel handeln, welches eine Kommunikation über ein Weitverkehrsnetz zwischen Zentraleinheit und erster Kommunikationsvorrichtung, sowie eine Kommunikation über das lokale Netzwerk zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung ermöglicht. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Weitverkehrsnetz um ein von einem Internetdienstleister angebotene Internetverbindung, ein von einem Mobilfunkdienstleister angebotenes Mobilfunknetz (z.B. 3G, 4G, LTE und/oder 5G) oder ein Wireless Local Area Network (WLAN). Das Weitverkehrsnetz kann auch Kombinationen der vorstehend genannten Netze umfassen. Entsprechend kann die erste Kommunikationsvorrichtung ein Kommunikationsmodul, beispielsweise ein 5G Modul mit einer Subscriber Identity Module- (SIM) Karte, aufweisen. Bei dem lokalen Netzwerk kann es sich beispielsweise um eine strukturierte Verkabelung, insbesondere mit Erweiterungsmöglichkeit, handeln, über welche eine drahtgebundene Kommunikation zwischen erster Kommunikationsvorrichtung und zweiter Kommunikationsvorrichtung erfolgen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet, über das lokale Netzwerk mit einer Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen zu kommunizieren. Dadurch ist es möglich, dass eine einzelne Ladestation auf einfache Weise zu einem System bestehend aus einer
Vielzahl von Ladestation erweitert wird. So kann ein Kommunikationssystem mit einer anfänglich einzeln mit einer zweiten Kommunikationsvorrichtung kommunizierenden ersten Kommunikationsvorrichtung derart erweitert werden, dass die erste Kommunikationsvorrichtung mit einer Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen kommuniziert.
Die zweite Kommunikationsvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, in oder an der Ladestation angeordnet zu werden, und die erste Kommunikationsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, beabstandet von der Ladestation angeordnet zu werden. Vorzugsweise ist die erste Kommunikationsvorrichtung hinsichtlich der Ladestationen an einem zentralen Ort angeordnet, so dass die erste Kommunikationsvorrichtung mit geringem Verkabelungsaufwand mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung bzw. eine Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen verbunden werden kann.
Um eine einfache und übertragungskapazitätssparende Kommunikation zwischen erster Kommunikationsvorrichtung und zweiter Kommunikationsvorrichtung zu ermöglichen kann die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet sein, über das lokale Netzwerk mit Hilfe von Netzwerkprotokollen mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren, welche nur für die erste, die zweite und/oder die siebte Schicht des Open Systems Interconnection-, OSI,
Referenzmodells für Netzwerkprotokolle spezifiziert sind. Insbesondere werden gemäß diesem Aspekt Netzwerkprotokolle verwendet, welche nicht für alle sieben Schichten des OSI-Referenzmodeils spezifiziert sind, wodurch der Signalisierungs¬ und Kommunikationsaufwand verringert werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Kommunikation nur über Netzwerkprotokolle für die erste und die zweite Schicht des OSI-Referenzmodells. Entsprechend müssen die erste Kommunikationsvorrichtung und die zweite Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet sein, über die selben Netzwerkprotokolle zu kommunizieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, Daten per Rundsendung ohne Zieladresse an eine Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen zu senden. Bei dieser Ausführungsform werden keine zweiten Kommunikationsvorrichtungen adressiert, sondern die gesendeten Daten werden durch eine eindeutige Kennung gekennzeichnet. Die zweiten Kommunikationsvorrichtungen umfassen Akzeptanzfilter, welche die empfangenen Daten dahingehend filtern, ob sie für sie relevant sind oder nicht. Durch diese inhaltsbezogene Adressierung kann eine hohe Flexibilität erreicht werden und zusätzliche zweite Kommunikationsvorrichtungen (mit Ladestationen) können auf einfache Weise zu dem lokalen Netzwerk hinzugefügt werden. Eine entsprechende inhaltsbezogene Adressierung mit einem Akzeptanzfilter in der ersten Kommunikationsvorrichtung kann entsprechend für Datensendungen von einer zweiten Kommunikationsvorrichtung zur ersten Kommunikationsvorrichtung verwendet werden. Zur Vermeidung einer Übertragung von relativ großen Datenmengen kann die erste Kommunikationsvorrichtung ferner dazu eingerichtet sein, über das lokale Netzwerk mit Hilfe einer Media Access Control, MAC, Schicht mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren. Im OSI-Referenzmodell ist die Sicherungsschicht (Schicht 2) in die Unterschichten Media Access Control (2a) und Logical Link Control (2b) unterteilt. Die MAC-Schicht regelt, wie sich die erste Kommunikationsvorrichtung und die zweite Kommunikationsvorrichtung ein gemeinsam genutztes physische Übertragungsmedium teilen. Als MAC-Protokoll kann beispielsweise ein Mehrfachzugriff mit Trägerprüfung und Kollisionserkennung- Protokoll (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection, CSMA/CD) zum Einsatz kommen, welches hinsichtlich herkömmlichen CSMA-Protokollen Vorteile bei der Kollisionserkennung liefert. Eine MAC-Schicht basierte Kommunikation kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn nicht mehr als fünf zweite Kommunikationsvorrichtungen mit der ersten Kommunikationsvorrichtung kommunizieren sollen.
Gemäß einer Weiterbildung ist die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet, über das lokale Netzwerk mit Hilfe einer Media Access Control, MAC, Schicht, jedoch keiner Internet Protocol, IP, Verbindung, mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren. So werden gemäß dieser
Weiterbildung für die Kommunikation zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung keine IP- Adressen vergeben, was den Signalisierungsaufwand zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung weiter verringert.
Ladestationen die ein Ladestations-Lastmanagement unterstützen kommunizieren oft mit Hilfe von Netzwerkprotokollen, welche Ladestations-Lastmanagement-Funktionen unterstützen. Ein bekanntes, zu diesem Zweck verwendetes, Netzwerkprotokoll ist das Open Charge Point Protocol, OCPP. Das OCPP ist ein Simple Object Access
Protocol (SOAP) / Extensible Markup Language (XML)-basiertes Protokoll, das über das Hypertext Transfer Protocol (HTTP) eine Verbindung zur Ladestation herstellt. Das OCPPP regelt unter anderem die Prüfung der Autorisierung von Ladekarten und die Freigabe von Ladevorgängen. Kommunikation mit Hilfe von OCPP erfordert jedoch einen Austausch relativ großer Datenmengen zwischen der ersten
Kommunikationsvorrichtung und der zweiten Kommunikationsvorrichtung. Aus diesem Grund kann die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet sein, über das lokale Netzwerk mit Hilfe eines Netzwerkprotokolls mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren, welches kein Ladestations- Lastmanagement unterstützt. Dadurch kann die Komplexität der Kommunikation zwischen erster Kommunikationsvorrichtung und zweiter Kommunikationsvorrichtung verringert werden.
Bei der aktuellen Version OCPP 2.0 wurde hinsichtlich der Vorgängerversion OCPP 1.6 eine Vielzahl zusätzlicher Funktionen, wie verbesserte Geräteverwaltung, Transaktionsverarbeitung und intelligente Ladefunktionen hinzugefügt, was den Datenverkehr weiter erhöht. Um dies zu vermeiden handelt es sich bei dem von dem lokalen Netzwerk unterstützen Netzwerkprotokoll vorzugsweise um ein proprietäres Netzwerkprotokoll, welches nur die für den Betrieb der Ladestation, d.h. das Laden des Elektrofahrzeugs, notwendigen Funktionen unterstützt. Es ist auch denkbar, dass das proprietäre Netzwerkprotokoll einige wenige Zusatzfunktion der Ladestation, wie z.B. die Übermittlung von Abrechnungsdaten an die Zentraleinheit, unterstützt. Insbesondere wird ein Kommunikationssystem vorgeschlagen, welches funktional nur Kommunikationsaufgaben zur Kommunikation zwischen erster Kommunikationsvorrichtung und zweiter Kommunikationsvorrichtung unterstützt. Dadurch kann die Komplexität, und folglich auch die Kosten des Kommunikationssystems verringert werden.
Des Weiteren gibt es bei derzeit im Einsatz befindlichen OCPPs Sicherheitsbedenken hinsichtlich der Datensicherheit, da die Daten unverschlüsselt übertragen werden, so dass aus dem OCPP ausgelesene Kartennummern theoretisch zur Freigabe einer Ladestation verwendet werden können. Aus diesem Grund kann die Kommunikation zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der zweiten
Kommunikationsvorrichtung verschlüsselt und/oder basierend auf einer digitalen Signatur übertragen werden. Des Weiteren kann auch die Kommunikation zwischen der ersten Kommunikationsvorrichtung und der Zentraleinheit verschlüsselt bzw. basierend auf einer digitalen Signatur übertragen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das lokale Netzwerk eine Controller Area Network-, CAN, Bus umfassen. Insbesondere kann ein linearer CAN-Bus zum Einsatz kommen, welcher den Vorteil hat, dass alle angeschlossenen Vorrichtungen parallel an einer zentralen Leitung liegen, so dass nur wenn diese zentrale Leitung ausfällt, der CAN-Bus nicht mehr bestimmungsgemäß arbeitet. Weitere Vorteile der Verwendung eines CAN-BUS-Systems zur Kommunikation zwischen erster Kommunikationsvorrichtung und zweiter Kommunikationsvorrichtung sind eine Minimierung des Verkabelungsaufwands, eine hohe Stör- und Ausfallsicherheit, eine geringe Latenzzeit zwischen gewünschtem und tatsächlichem Sendebeginn und eine einfache Erweiterbarkeit des Bus-Systems.
Das lokale Netzwerk kann auch eine Ethernet-Verbindung umfassen. Insbesondere ist es denkbar, dass über die Ethernet-Verbindung mit einem oder mehreren der vorstehend genannten Netzwerkprotokollen kommuniziert wird.
Die erste Kommunikationsvorrichtung kann ferner einen Umsetzer umfassen, der dazu eingerichtet ist, über das Weitverkehrsnetz empfangene Daten in für ein Senden über das lokale Netzwerk spezifizierte Daten umzusetzen. Bei dem Umsetzer kann es sich beispielsweise um einen Protokoll konverter handeln, der ein für das Weitverkehrsnetz spezifiziertes Netzwerkprotokoll in ein für das lokale Netzwerk spezifiziertes Netzwerkprotokoll, und umgekehrt, konvertiert. Bei dem Umsetzer kann es sich insbesondere um einen auf Reduced Instruction Set Computer- (RISC) Komponenten basierenden Gateway handeln. Dabei kann dem Umsetzer die jeweilige Protokollkonvertierung vorgegeben sein. Es ist aber auch möglich, dass der Umsetzer bei erster Inbetriebnahme des Kommunikationssystems die jeweils empfangenen Netzwerkprotokolle analysiert und entsprechend dem Analyseergebnis automatisch passende Protokollkonvertierungen vornimmt.
Die erste Kommunikationsvorrichtung kann ferner einen Webserver umfassen, der dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk die zweite Kommunikationsvorrichtung und/oder den Laderegler in Betrieb zu nehmen oder zu konfigurieren. Dazu liefert der Webserver statische Dateien oder dynamisch erzeugte Daten an die zweite Kommunikationsvorrichtung. Insbesondere kann der Webserver dazu eingerichtet sein, die statischen Dateien oder dynamisch erzeugten Daten gleichzeitig an eine Vielzahl zweiter Kommunikationsvorrichtungen zu senden. Vorzugsweise ist der Webserver derart eingerichtet, dass er mit Hilfe einer der vorstehend beschriebenen Netzwerkprotokolle bzw. Netzwerkverbindungen über das lokale Netzwerk mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung kommunizieren kann. Dazu kann die erste Kommunikationsvorrichtung beispielsweise einen CAN-Bus- Umsetzer aufweisen, der von dem Webserver erzeugte Dateien oder Daten in zur Übertragung über den CAN-Bus passende Daten oder Daten konvertiert. Der Webserver kann beispielsweise Hypertext Transfer Protocol (HTTP) oder Hypertext Transfer Protocol Secure (HTTPS) unterstützen, um einen vereinfachten Zugriff zu ermöglichen. Die erste Kommunikationsvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, über das Weitverkehrsnetz von einem File Transfer Protocol- (FTP) Server eine Firmware- Aktualisierung für die zweite Kommunikationsvorrichtung und/oder den Laderegler herunterzuladen und über das lokale Netzwerk die Firmware-Aktualisierung an die zweite Kommunikationsvorrichtung zu senden, wobei die zweite
Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet sein kann, die Firmware-Aktualisierung zu verarbeiten, d.h., insbesondere die Firmware des Ladereglers zu aktualisieren. Der FTP-Server kann in der Zentraleinheit angeordnet sein. So kann zwischen erster Kommunikationsvorrichtung und FTP-Server ein zustandsbehaftetes Netzwerkprotokoll, wie das Transmission Control Protocol (TCP), zur Übertragung von Dateien über ein IP-Netzwerk als Weitverkehrsnetz zum Einsatz kommen. Die von der ersten Kommunikationsvorrichtung von dem FTP-Server empfangenen Daten, d.h. Firmware-Aktualisierungen, werden dann in der ersten Kommunikationsvorrichtung in für das lokale Netzwerk spezifizierte Daten umgesetzt und über das lokale Netzwerk an die zweite Kommunikationsvorrichtung gesendet. Die Firmware-Aktualisierungen werden anschließend von der zweiten Kommunikationsvorrichtung an den in der Ladestation eingebauten Laderegler übertragen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die zweite Kommunikationsvorrichtung die Firmware-Aktualisierung des Ladereglers steuert. Des Weiteren ist es denkbar, dass von dem FTP-Server Firmware-Aktualisierungen für die erste Kommunikationsvorrichtung heruntergeladen und in der ersten Kommunikationsvorrichtung verarbeitet werden.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner ein Ladestationssystem mit einer Ladestation für Elektrofahrzeuge und einem Kommunikationssystem, wobei die Ladestation einen Laderegler umfasst, der dazu eingerichtet ist, auch ohne Kommunikation mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung ein mit der Ladestation elektrisch verbundenes Elektrofahrzeug zu laden. Der Laderegler überwacht und steuert beispielsweise das Laden des Elektrofahrzeugs gemäß den geltenden International Electrotechnical Commission (IEC), Society of Automotive Engineers (SAE) oder Guobiao (GB/T) Standards. So kommuniziert der Laderegler mit dem Fahrzeug und überwacht die in der Ladestation verbauten elektrischen Komponenten, etwaige Nutzerschnittstellen, die Ladesteckdose und das Ladekabel mit dem Ladestecker. Entsprechend weist das Elektrofahrzeug ebenfalls einen Laderegler auf, der bei Wechselstromladung den von der Ladestation zur Verfügung gestellten Wechselstrom in Gleichstrom wandelt und in Abstimmung mit der Ladestation die Ladeleistung für die Fahrzeugbatterie begrenzt. So ist das Ladestationssystem derart ausgestaltet, dass es theoretisch mit oder ohne dem Kommunikationssystem arbeiten kann, was einerseits den Vorteil hat, dass bei Ausfall des Kommunikationssystems ein Laden von Elektrofahrzeugen immer noch möglich ist und andererseits eine dahingehende Flexibilität bereitstellt, dass verschiedene Kombinationen von Ladestationen und Kommunikationssystemen, insbesondere von verschiedenen Herstellern, unterstützt werden können.
Das Ladestationssystem kann ferner eine Vielzahl von Ladestationen für Elektrofahrzeuge umfassen, wobei jede der Vielzahl von Ladestationen eine zweite Kommunikationsvorrichtung umfasst, und die erste Kommunikationsvorrichtung dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk mit der Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen zu kommunizieren.
Die vorliegende Offenbarung betrifft auch eine Ladeinfrastruktur mit einem Ladestationssystem und einer Zentraleinheit, welche dazu eingerichtet ist, über das Weitverkehrsnetz mit der ersten Kommunikationsvorrichtung zu kommunizieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtungen und Systeme ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeinfrastruktur mit einer Ladestation, einer ersten Kommunikationsvorrichtung und einer zweiten Kommunikationsvorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer ersten Kommunikationsvorrichtung; und
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeinfrastruktur mit einer ersten Kommunikationsvorrichtung, einer Vielzahl von Ladestationen und einer Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeinfrastruktur mit einer Ladestation, einer ersten Kommunikationsvorrichtung und einer zweiten Kommunikationsvorrichtung.
Insbesondere zeigt die Fig. 1 eine Ladestation 10, eine erste Kommunikationsvorrichtung 20, eine Zentraleinheit 30 und ein Elektrofahrzeug 40. Die Ladestation 10 umfasst eine Steckdose 50, einen Laderegler 60 und eine zweite Kommunikationsvorrichtung 70. Über ein Ladekabel 80 mit einem Stecker 85, der in die Steckdose 50 gesteckt wurde, ist das Elektrofahrzeug 40 elektrisch mit der Ladestation 10 verbunden. Ferner ist der Laderegler 60 über ein Kabel 65 mit einem Energieversorgungsnetz (in Fig. 1 nicht gezeigt) verbunden.
Die Fig. 1 zeigt ferner, dass die erste Kommunikationsvorrichtung 20 über ein lokales Netzwerk 90 mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung 70 verbunden ist. Des Weiteren steht die erste Kommunikationsvorrichtung über ein Weitverkehrsnetz 100 mit der Zentraleinheit 30 in Verbindung. Die Zentraleinheit 30 umfasst einen File Transfer Protocol-, FTP, Server 35.
Der Laderegler 60 steuert das Laden des Elektrofahrzeug 40 mit von dem Energieversorgungsnetz über das Kabel 65 bezogener elektrischer Energie. Dazu werden, wenn der Stecker 85 in die Steckdose 50 gesteckt wurde, von dem Laderegler 60 eine Reihe von Ladefunktionen koordiniert. Bei der Steckdose 50 handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um eine Typ 2-Steckdose, welche neben einer Stromversorgungsleitung zwei Kommunikationsleitungen umfasst (in Fig. 1 nicht gezeigt). Über diese Leitungen werden durch den Laderegler 60 Funktionen wie Prüfen, ob das Elektrofahrzeug 40 vorschriftsmäßig angeschlossen ist, Überwachen des Schutzleiterdurchgangs, Starten und Beenden des Ladevorgangs, Auswählen und Einstellen des Ladestroms und Sperren bzw. Freigeben des Steckers 85 koordiniert (siehe beispielsweise DIN EN 61851-1:2012).
Bei dem Stecker 85 handelt es sich entsprechend um einen Typ2-Stecker mit einem Drehstromanschluss umfassend drei Außenleiter LI, L2 und L3, einen Neutralleiter N sowie einer Schutzerde PE, einer Signalleitung "Proximity Plug" (PP), über welche die Strombelastbarkeit des Kabels 80 erkannt wird und einer Signalleitung "Control Pilot" (CP), über welche Sicherheitsprüfungen durchgeführt werden sowie der maximale Ladestrom dem Elektrofahrzeug 40 mitgeteilt wird. Entsprechend signalisiert das Elektrofahrzeug 40 dem Laderegler 60, ob es für einen Ladevorgang bereit ist.
Bei der Ladestation 10 handelt es sich um eine autarke Ladestation, so dass der vorstehend beschriebene Ladevorgang des Elektrofahrzeugs 40 grundsätzlich auch ohne das Kommunikationssystem bestehend aus erster Kommunikationsvorrichtung 20, lokalem Netzwerk 90 und zweiter Kommunikationsvorrichtung 70 erfolgen kann. Bei dem Kommunikationssystem handelt sich folglich um eine reine Kommunikationslösung, welche zur Erweiterung einfach an die Ladestation 10 angeschlossen werden kann bzw. die Ladestation 10 auch bei Ausfall einer oder mehrerer Komponenten des Kommunikationssystems das Elektrofahrzeuge 40 noch laden kann.
Mit Hilfe der außerhalb der Ladestation 10 angeordneten ersten Kommunikationsvorrichtung 20 und der in der Ladestation 10 eingebauten zweiten Kommunikationsvorrichtung 70 kann die Ladestation 10 über das lokale Netzwerk 90 und das Weitverkehrsnetz 100 mit der Zentraleinheit 30 kommunizieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem lokalen Netzwerk 90 um einen CAN-Bus und bei dem Weitverkehrsnetz 100 um ein 5G Mobilfunknetz.
So werden Daten, beispielsweise Abrechnungsdaten, von der zweiten Kommunikationsvorrichtung 70 über den CAN-Bus 90 zu der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 gesendet, dort umgesetzt, und von der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 über das 5G Mobilfunknetz 100 an die Zentraleinheit 30 gesendet. Zu diesem Zweck kann in der Ladestation 10 ein Stromzähler vorgesehen sein (in Fig. 1 nicht gezeigt). Entsprechend werden Daten von der Zentraleinheit 30 über das 5G Mobilfunknetz 100 an die Kommunikationsvorrichtung 20 gesendet, dort umgesetzt, und von der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 über den CAN-Bus 90 zu der zweiten Kommunikationsvorrichtung 70 gesendet.
Ein möglicher Aufbau der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 wird im Folgenden beschrieben. Die Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer ersten Kommunikationsvorrichtung 20. Insbesondere kann es sich dabei um die in der Fig. 1 gezeigte erste Kommunikationsvorrichtung 20 handeln. Die erste Kommunikationsvorrichtung 20 umfasst ein erstes Kommunikationsmodul 22, einen Umsetzer 24, ein zweites Kommunikationsmodul 26, eine Eingabevorrichtung 28 und einen Webserver 110. Bei dem ersten Kommunikationsmodul 22 kann es sich beispielsweise um ein 5G- Modul handeln, welches dazu eingerichtet ist, über das 5G Mobilfunknetz 100 (vgl. Fig. 1) mit der Zentraleinheit 30 zu kommunizieren. Zur Authentifizierung umfasst das 5G Modul eine SIM-Karte. Bei dem zweiten Kommunikationsmodul 26 kann es sich beispielsweise um ein Steuerungsgerät für einen CAN-Bus handeln. Entsprechend kann es sich bei dem Umsetzer 24 um einen Netzwerkprotokollumsetzer handeln, der 5G-Daten in CAN-Bus-Protokolldaten und entsprechend CAN-Bus-Protokolldaten in 5G-Daten umsetzt. Gemäß einer Ausführungsform kann der Umsetzer 24 dabei Mittel zum Analysieren von empfangenen Netzwerkprotokolldaten und automatischem Festlegen einer passenden Netzwerkprotokollkonvertierung gemäß dem Analyseergebnis umfassen.
Über die Eingabevorrichtung 28, beispielsweise einem Universal Serial Bus (USB), kann ein externer Rechner an die erste Kommunikationsvorrichtung 20 angeschlossen werden. Mit Hilfe des externen Rechners ist es dann möglich,
Steuerungsbefehle für den Laderegler 60 über die erste Kommunikationsvorrichtung 20 an die zweite Kommunikationsvorrichtung 70 zu senden.
Von dem Webservers 110 kann über eine Weboberfläche eine Verbindung zu der zweiten Kommunikationsvorrichtung 70 hergestellt werden. So kann mit Hilfe des Webservers 110 die zweite Kommunikationsvorrichtung 70 bzw. der Laderegler 60 konfiguriert und/oder in Betrieb genommen werden. Durch die Kommunikationsmöglichkeit über das Weitverkehrsnetz 100 kann diese Konfiguration bzw. Inbetriebnahme auch von der Zentraleinheit 30 erfolgen.
Des Weiteren kann die erste Kommunikationsvorrichtung 20 von dem in der Zentraleinheit 30 befindlichen FTP-Server 35 Firmware-Aktualisierungen herunterladen und diese über das lokale Netzwerk 30 an die zweite Kommunikationsvorrichtung 70 senden. Die Ansteuerung des FTP-Servers 35 kann dabei auch über den Webserver 110 erfolgen.
Da die Datenkommunikation zwischen erster Kommunikationsvorrichtung 20 und zweiter Kommunikationsvorrichtung 70 über einen CAN-Bus 90 erfolgt, kann die Menge an zu übertragenden Daten, beispielsweise im Vergleich zu einer IP-basierten Kommunikation, gering gehalten werden. Ferner ist ein reduzierter
Signalisierungsaufwand notwendig. Somit wird ein einfaches Kommunikationssystem bereitgestellt, welches als reine Kommunikationslösung an eine Vielzahl von Ladestation 10, insbesondere von verschiedenen Herstellern, angeschlossen werden kann.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladeinfrastruktur mit einer ersten Kommunikationsvorrichtung 20, zwei
Ladestationen 10 und einer Zentraleinheit 30. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 kann es sich um eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 handeln, so dass gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente betreffen und an dieser Stelle auf eine erneute Erklärung solcher Elemente verzichtet wird.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dahingehend, dass an das lokale Netzwerk 90 eine zweite Ladestation 10 angeschlossen wurde. Zusätzlich ist es denkbar, dass an das lokale Netzwerk 90 noch weitere zweite Ladestationen 10 angeschlossen werden (in Fig. 3 nicht gezeigt). Insbesondere kann es sich bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 um eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 handeln, bei dem die Ladeinfrastruktur um die zweite Ladestation 10 erweitert wurde.
Stehen beispielsweise für die Laderegler 60 der beiden Ladestation 10 Firmware- Aktualisierungen bereit, so kann die Zentraleinheit 30 dies der ersten
Kommunikationsvorrichtung 20 über das Weitverkehrsnetz 100 mitteilen. Als Antwort auf diese Mitteilung kann die erste Kommunikationsvorrichtung 20 dem FTP-Server 35 signalisieren, dass die Firmware-Aktualisierung heruntergeladen werden soll. Entsprechend erteilt der FTP-Server 35 die Freigabe zum Herunterladen und die Firmware-Aktualisierung wird von dem FTP-Server 35 zur ersten Kommunikationsvorrichtung 20 heruntergeladen.
In der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 wird die Firmware-Aktualisierung in Daten für den CAN-Bus 90 umgesetzt und von der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 an die beiden zweiten Kommunikationsvorrichtungen 70 übertragen. Dabei kommt eine Rundsendung ohne Zieladresse zum Einsatz. Zu diesem Zweck umfasst jede der zweiten Kommunikationsvorrichtungen 70 einen Akzeptanzfilter (in Fig. 3 nicht gezeigt), der die Daten inhaltsbezogen nach Relevanz filtert. Die Akzeptanzfilter erkennen, dass die Firmware-Aktualisierung für die beiden Laderegler 60 vorgesehen sind. Entsprechend aktualisieren die beiden zweiten
Kommunikationsvorrichtungen 70 die beiden Laderegler 60 mit der neuen Firmware. Diese Firmware-Aktualisierung kann auch eine Prüfung durch die zweiten Kommunikationsvorrichtungen 70 umfassen, dass zum Zeitpunkt der Aktualisierungen der Laderegler 60 gerade kein Elektrofahrzeug 40 lädt. Nach den Firmware-Aktualisierungen können die Laderegler 60 die Elektrofahrzeuge 40 wieder wie gewohnt laden.
Entscheidet sich ein Betreiber der in der Fig. 3 gezeigten Ladeinfrastruktur dazu eine dritte Ladestation 10 zu verwenden, so muss diese lediglich über das lokale Netzwerk 90 mit der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 verbunden werden und die erste Kommunikationsvorrichtung 20 erkennt nach einem automatischen Suchvorgang die neu hinzugekommene zweite Kommunikationsvorrichtung 70, so dass die zusätzliche Ladestation 10 unmittelbar verwendet werden kann. Eine weitere Konfiguration der dritten Ladestation 10 kann ferner mit Hilfe eines externen Rechners erfolgen, der über die Eingabevorrichtung 28 mit der ersten Kommunikationsvorrichtung 20 verbunden ist. Es ist auch denkbar, dass eine weitere Konfiguration der neu hinzugekommen Ladestation über den Webserver 110 und/oder die Zentraleinheit 30 erfolgt.
Folglich wird eine Ladeinfrastruktur vorgeschlagen, die einfach aufgebaut ist, wenig Daten verbraucht und ohne großen Aufwand erweitert werden kann.
In den vorgestellten Beispielen sind unterschiedliche Merkmale und Funktionen der vorliegenden Offenbarung getrennt voneinander sowie in bestimmten Kombinationen beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass viele dieser Merkmale und Funktionen, wo dies nicht explizit ausgeschlossen ist, miteinander frei kombinierbar sind.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Kommunikationssystem für eine Ladestation (10) für Elektrofahrzeuge (40) umfassend eine erste Kommunikationsvorrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, über ein Weitverkehrsnetz (100) mit einer Zentraleinheit (30) zu kommunizieren, eine zweite Kommunikationsvorrichtung (70), die dazu eingerichtet ist, mit einem Laderegler (60) in der Ladestation (10) zu kommunizieren und ein lokales Netzwerk (90), wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung (70) zu kommunizieren.
2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit einer Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen (70) zu kommunizieren.
3. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit Hilfe von Netzwerkprotokollen mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung (70) zu kommunizieren, welche nur für die erste, die zweite und/oder die siebte Schicht des Open Systems Interconnection, OSI, Referenzmodells für Netzwerkprotokolle spezifiziert sind.
4. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit Hilfe einer Media Access Control, MAC, Schicht mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung (70) zu kommunizieren.
5. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit Hilfe eines Netzwerkprotokolls mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung (70) zu kommunizieren, welches kein Ladestations- Lastmanagement unterstützt.
6. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, Daten per Rundsendung ohne Zieladresse an eine Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen (70) zu senden.
7. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das lokale Netzwerk (90) eine Controller Area Network-, CAN, Bus- oder eine
Ethernet-Verbindung umfasst.
8. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) einen Umsetzer (24) umfasst, der dazu eingerichtet ist, über das Weitverkehrsnetz (10) empfangene Daten in zum Senden über das lokale Netzwerk (90) spezifizierte Daten umzusetzen.
9. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) einen Webserver (110) umfasst, der dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) die zweite Kommunikationsvorrichtung (70) und oder den Laderegler (60) in Betrieb zu nehmen oder zu konfigurieren.
10. Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das
Weitverkehrsnetz (100) von einem File Transfer Protocol, FTP, Server (35) eine Firmware-Aktualisierung für die zweite Kommunikationsvorrichtung (70) und/oder den Laderegler (60) herunterzuladen, die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) die Firmware-Aktualisierung an die zweite Kommunikationsvorrichtung (70) zu senden und die zweite Kommunikationsvorrichtung (70) dazu eingerichtet ist, die Firmware-Aktualisierung zu verarbeiten.
11. Ladestationssystem umfassend eine Ladestation (10) für Elektrofahrzeuge (40) und das Kommunikationssystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Ladestation (10) einen Laderegler (60) umfasst, der dazu eingerichtet ist, auch ohne Kommunikation mit der zweiten Kommunikationsvorrichtung (70) ein mit der Ladestation (10) elektrisch verbundenes Elektrofahrzeug (40) zu laden.
12. Ladestationssystem nach Anspruch 11 umfassend eine Vielzahl von Ladestationen (10) für Elektrofahrzeuge (40), wobei jede der Vielzahl von Ladestationen (10) eine zweite Kommunikationsvorrichtung (70) umfasst, und die erste Kommunikationsvorrichtung (20) dazu eingerichtet ist, über das lokale Netzwerk (90) mit der Vielzahl von zweiten Kommunikationsvorrichtungen (70) zu kommunizieren.
13. Ladeinfrastruktur umfassend das Ladestationssystem nach Anspruch 11 oder 12 und eine Zentraleinheit (30), welche dazu eingerichtet ist, über das
Weitverkehrsnetz (100) mit der ersten Kommunikationsvorrichtung (20) zu kommunizieren.
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