DE102014218061A1 - Device for determining the charging energy for a vehicle - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Es ist eine Vorrichtung (120) zum Bestimmen der Ladeenergie für ein Fahrzeug (100) angegeben. Die Vorrichtung (120) ist ausgeführt, einen Wert einer von dem Fahrzeug (100) empfangenen Energie zu ermitteln und eine Nachricht von einer Energiequelle (200) zu erhalten, wobei die Nachricht einen Wert einer von der Energiequelle an das Fahrzeug übertragenen Energie beinhaltet. Die Vorrichtung (120) ist weiter ausgeführt, einen Ladevorgang des Fahrzeugs zu unterbrechen wenn eine Differenz zwischen dem Wert der empfangenen Energie und dem Wert der übertragenen Energie einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. So kann die Gefahr eines Missbrauchs der von der Energiequelle bereitgestellten Energie während eines Ladevorgangs reduziert werden.A device (120) for determining the charging energy for a vehicle (100) is indicated. The device (120) is configured to determine a value of energy received from the vehicle (100) and to receive a message from a power source (200), the message including a value of energy transmitted from the power source to the vehicle. The device (120) is further configured to interrupt a charging process of the vehicle when a difference between the value of the received energy and the value of the transmitted energy exceeds a predefinable threshold. Thus, the risk of misuse of the energy provided by the energy source during a charging process can be reduced.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie für ein Fahrzeug, insbesondere zum Bestimmen der elektrischen Ladeenergie für einen elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs, und eine Energiequelle zum Bereitstellen von solcher Ladeenergie für ein solches Fahrzeug.The invention relates to a device for determining the charging energy for a vehicle, in particular for determining the electrical charging energy for an electric drive of a vehicle, and a power source for providing such charging energy for such a vehicle.

Ein mit elektrischer Energie angetriebenes Fahrzeug, beispielsweise mit einem alleinigen elektrischen Antrieb oder mit einem sog. Hybridantrieb aufweisend einen elektrischen Antrieb und eine Verbrennungskraftmaschine, weist einen Energiespeicher auf, welcher elektrische Energie für den elektrischen Antrieb bereitstellt. Dieser Energiespeicher wird üblicherweise über eine Energiequelle, beispielsweise in Form einer Ladesäule, mit elektrischer Energie geladen. Die Energiequelle ist ausgeführt, einem Nutzer, beispielsweise dem Fahrzeuginhaber, über den Stromanbieter den geladenen Strom in Rechnung zu stellen.A powered by electrical energy vehicle, for example, with a sole electric drive or with a so-called. Hybrid drive having an electric drive and an internal combustion engine, has an energy storage, which provides electrical energy for the electric drive. This energy storage is usually charged via an energy source, for example in the form of a charging station, with electrical energy. The power source is designed to charge the user, for example the vehicle owner, with the charged electricity via the electricity provider.

Bestehende Ladesysteme können anfällig für Missbrauch durch Dritte sein, indem Dritte direkt oder indirekt Energie während eines Ladevorgangs abgreifen, welche dem Fahrzeuginhaber in Rechnung gestellt wird.Existing charging systems may be susceptible to abuse by third parties by third parties directly or indirectly tapping energy during a charging process that is charged to the vehicle owner.

Es kann als Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie für ein Fahrzeug anzugeben, welche einen Missbrauch durch Dritte, beispielsweise durch unberechtigtes Abgreifen von Energie während des Ladevorgangs, erschwert oder ausschließt.It can be regarded as an object of the invention to provide a device for determining the charging energy for a vehicle, which makes it difficult or impossible for a third party to abuse, for example by unauthorized removal of energy during the charging process.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie, insbesondere der elektrischen Ladeenergie, für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Antrieb eines Fahrzeugs, angegeben. Die Vorrichtung ist ausgeführt, einen Wert einer von dem Fahrzeug empfangenen Energie zu ermitteln und eine Nachricht von einer Energiequelle zu erhalten, wobei die Nachricht einen Wert einer von der Energiequelle an das Fahrzeug übertragenen Energie beinhaltet. Die Vorrichtung ist weiter ausgeführt, einen Ladevorgang des Fahrzeugs zu unterbrechen wenn eine Differenz zwischen dem Wert der empfangenen Energie und dem Wert der übertragenen Energie einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.According to one aspect of the invention, a device for determining the charging energy, in particular the electrical charging energy, for a vehicle, in particular for a drive of a vehicle specified. The apparatus is configured to determine a value of energy received from the vehicle and to receive a message from a power source, the message including a value of power transmitted from the power source to the vehicle. The device is further designed to interrupt a charging process of the vehicle when a difference between the value of the received energy and the value of the transmitted energy exceeds a predefinable threshold value.

Damit ermöglicht die Vorrichtung, dass ein Ladezyklus bzw. ein Ladevorgang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb, an einer Schnittstelle des Fahrzeugs abgesichert wird, über die das Fahrzeug die Energie, insbesondere elektrische Energie, aufnimmt. Das Fahrzeug wird in anderen Worten gegenüber Missbrauch, beispielsweise in Form von unberechtigter Entnahme elektrischer Energie, durch Dritte abgesichert.Thus, the device allows a charging cycle or a charging process of a vehicle, in particular of a vehicle with an electric drive, to be secured to an interface of the vehicle, via which the vehicle receives the energy, in particular electrical energy. In other words, the vehicle is protected against abuse, for example in the form of unauthorized removal of electrical energy, by third parties.

In anderen Worten ist die Vorrichtung ausgeführt, die Menge der fahrzeugseitig empfangenen Energie zu bestimmen und von der Energiequelle einen Wert, der die Menge der von der Energiequelle gelieferten Energie darstellt, zu empfangen und diese beiden Werte miteinander zu vergleichen.In other words, the device is designed to determine the amount of energy received on the vehicle side and to receive from the energy source a value representing the amount of energy supplied by the energy source and to compare these two values with one another.

Bei einer signifikanten Abweichung dieser beiden Werte voneinander (wenn also der vorgebbare Schwellwert überschritten wird), wird der Ladevorgang unterbrochen bzw. abgebrochen.In the event of a significant deviation of these two values from one another (ie if the predefinable threshold value is exceeded), the charging process is interrupted or aborted.

Der vorgebbare Schwellwert, welcher als Abweichung zwischen gelieferter und empfangener Energie akzeptiert wird, ohne dass der Ladevorgang unterbrochen oder abgebrochen wird, kann ein variabler Wert sein, welcher beispielsweise an die durch die Energieübertragungsstrecke zwischen Energiequelle und Fahrzeug bedingten Übertragungsverluste angepasst ist. Damit wird ein Ladevorgang nicht unterbrochen, wenn die empfangene Energie von der gelieferten Energie im Wesentlichen um die erwarteten Übertragungsverluste abweicht.The predefinable threshold value, which is accepted as a deviation between supplied and received energy without the charging process being interrupted or aborted, may be a variable value, which is adapted, for example, to the transmission losses caused by the energy transmission path between the energy source and the vehicle. Thus, a charging process is not interrupted if the received energy from the supplied energy deviates substantially by the expected transmission losses.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie basierend auf einer bei dem Fahrzeug ankommenden Energie zu ermitteln.According to one embodiment of the invention, the device is designed to determine the value of the received energy based on an energy arriving at the vehicle.

Hierbei kann die Vorrichtung ausgeführt sein, den Strom- und Spannungsverlauf an einer Schnittstelle des Fahrzeugs zum Koppeln an die Energiequelle zu bestimmen und basierend auf diesen Werten die empfangene Energie zu bestimmen.In this case, the device may be designed to determine the current and voltage profile at an interface of the vehicle for coupling to the energy source and to determine the received energy based on these values.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie basierend auf einem Ladezustand eines Energiespeichers des Fahrzeugs zu ermitteln.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to determine the value of the received energy based on a state of charge of an energy store of the vehicle.

Der Energiespeicher des Fahrzeugs kann beispielsweise eine wiederaufladbare Batterievorrichtung bzw. Batterie sein. Der Ladezustand des Energiespeichers kann zusätzlich oder alternativ zu der Ermittlung der an der Schnittstelle des Fahrzeugs zum Koppeln an die Energiequelle ermittelt werden.The energy storage of the vehicle may be, for example, a rechargeable battery device or battery. The state of charge of the energy store can be determined additionally or alternatively to the determination of the interface of the vehicle for coupling to the energy source.

Der Wert der von dem Fahrzeug empfangenen Energie wird damit fahrzeugseitig an manipulationsgeschützten Stellen ermittelt.The value of the energy received by the vehicle is thus determined on the vehicle side at manipulation-protected locations.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, die Nachricht von der Energiequelle als signierte Nachricht zu erhalten. Zusätzlich kann die Vorrichtung ausgeführt sein, die Nachricht mit einer authentifizierten Signatur zu empfangen. Weiter zusätzlich kann die Vorrichtung ausgeführt sein, diese Nachricht über eine verschlüsselte Datenübertragungsstrecke zu erhalten. According to another embodiment of the invention, the device is designed to receive the message from the power source as a signed message. In addition, the device may be configured to receive the message with an authenticated signature. In addition, the device can also be designed to receive this message via an encrypted data transmission link.

Die signierte Nachricht kann insbesondere gewährleisten, dass die empfangene Nachricht auch tatsächlich von der Energiequelle stammt. In anderen Worten wird also der Sender bzw. Signaturersteller identifiziert. Wird eine verschlüsselte Datenübertragungsstrecke zum Übertragen der Nachrichten genutzt, kann die verschlüsselte Datenübertragungsstrecke beispielsweise vor Beginn des Ladevorgangs zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle initialisiert werden. Indem die Datenübertragung zwischen Fahrzeug und Energiequelle signiert wird, kann insbesondere eine Manipulation der übertragenen Daten, und somit der übertragenen Energiewerte, erschwert oder ausgeschlossen werden.In particular, the signed message can ensure that the received message actually comes from the power source. In other words, the sender or signature creator is thus identified. If an encrypted data transmission path is used to transmit the messages, the encrypted data transmission path can be initialized, for example, before the start of the charging process between the vehicle and the energy source. In particular, by manipulating the data transmission between the vehicle and the energy source, a manipulation of the transmitted data, and thus of the transmitted energy values, can be made more difficult or impossible.

Bei der Datenübertragungsstrecke kann es sich um eine leitungsgebundene oder drahtlose Datenübertragungstrecke zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle handeln. Im Falle einer leitungsgebundenen Datenübertragungsstrecke kann beispielsweise eine Leitung in einem Ladekabel zwischen Fahrzeug und Energiequelle vorgesehen werden, welches über geeignete mechanische und elektrische Schnittstellen sowohl mit dem Fahrzeug als auch mit der Energiequelle gekoppelt ist.The data link may be a wired or wireless data link between the vehicle and the power source. In the case of a cable-bound data transmission path, for example, a line can be provided in a charging cable between the vehicle and the energy source, which is coupled via suitable mechanical and electrical interfaces both to the vehicle and to the energy source.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie während eines Ladevorgangs an die Energiequelle zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to transmit the value of the received energy to the energy source during a charging process.

Hierbei wird sozusagen ein Rückkanal aufgebaut, der neben der Übertragen der gelieferten Energie von der Energiequelle an das Fahrzeug das Übertragen der empfangenen Energie von dem Fahrzeug an die Energiequelle ermöglicht. Es erfolgt also ein bidirektionaler Datenaustausch, welcher es sowohl dem Fahrzeug als auch der Energiequelle ermöglicht, eine signifikante Abweichung zwischen gelieferter und empfangener Energie festzustellen.In this case, as it were, a return channel is constructed which, in addition to transmitting the supplied energy from the energy source to the vehicle, enables the transmission of the received energy from the vehicle to the energy source. Thus, there is a bidirectional data exchange, which allows both the vehicle and the power source to detect a significant deviation between supplied and received energy.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs periodisch an die Energiequelle zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to periodically transmit the value of the received energy to the energy source during the charging process.

Dies ermöglicht eine laufende Überprüfung des Ladevorgangs, beispielsweise während einer gesamten Dauer der Energieübertragung bzw. des Ladevorgangs.This allows a continuous check of the charging process, for example during a whole duration of the energy transfer or the charging process.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs jeweils nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne an die Energiequelle zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to transmit the value of the received energy during the charging process after expiration of a predefinable period of time to the energy source.

Dies ermöglicht bei der Energiequelle einen wiederkehrenden bzw. periodischen Abgleich der gelieferten mit der empfangenen Energie. Insbesondere kann der Wert der empfangenen Energie jeweils nach gleichbleibenden oder variierenden Zeitspannen an die Energiequelle übertragen werden, z.B. nach 1, 2, oder fünf Sekunden bis hin zu Zeitspannen von bis zu einer Minute.This allows for the energy source a recurrent or periodic adjustment of the supplied with the received energy. In particular, the value of the received energy may each be transmitted to the energy source at equal or varying time intervals, e.g. after 1, 2, or 5 seconds to time periods of up to 1 minute.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs jeweils nach Empfangen einer vorgebbaren Energiemenge an die Energiequelle zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to transmit the value of the received energy during the charging process in each case after receiving a predeterminable amount of energy to the energy source.

Dies könnte beispielsweise nach 0,1 kW, 0,2 kW oder 1 kW erfolgen. Auch hier kann die Energiemenge, nach welcher der Wert der empfangenen Energie an die Energiequelle übertragen wird während des Ladevorgangs konstant bleiben oder variieren.This could be done, for example, 0.1 kW, 0.2 kW or 1 kW. Again, the amount of energy, according to which the value of the received energy is transmitted to the power source during the charging process remain constant or vary.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, einen der empfangenen Energie entsprechenden Geldbetrag zu ermitteln und den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs jeweils nach Erreichen eines vorgebbaren Geldbetrags an die Energiequelle zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to determine an amount of money corresponding to the energy received and to transmit the value of the received energy to the energy source during the charging process, in each case after reaching a predeterminable amount of money.

Der Geldbetrag wird basierend auf der empfangenen Energie und einem normierten Preis (Geldbetrag pro kWh) ermittelt. Je geringer der Geldbetrag ist, desto häufiger werden Nachrichten gesendet und desto geringer kann ein Schaden durch Missbrauch sein, da der Missbrauch früher festgestellt werden kann.The amount of money is calculated based on the received energy and a normalized price (amount of money per kWh). The lower the amount of money, the more frequently messages are sent and the less damage can be caused by misuse, since the abuse can be detected earlier.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung ausgeführt, den Wert der empfangenen Energie als signierte Nachricht über eine Datenübertragungsstrecke an die Energiequelle zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the device is designed to transmit the value of the received energy as a signed message via a data transmission path to the energy source.

Dies kann einen Missbrauch zusätzlich erschweren, da ein Fälschen der Nachricht erschwert wird. Auch hier kann die Nachricht analog zu der obigen Beschreibung der Übertragung von Nachrichten von der Energiequelle zu der Vorrichtung authentifiziert signiert sein und/oder über eine verschlüsselte Datenübertragungsstrecke übertragen werden. Insofern wird auf die obige Beschreibung verwiesen.This can further complicate an abuse, as a falsification of the message is difficult. Again, the message may be authenticated signed analogous to the above description of the transmission of messages from the power source to the device and / or transmitted via an encrypted data transmission link. In this respect, reference is made to the above description.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Energiequelle zum Bereitstellen von Ladeenergie für ein Fahrzeug angegeben. Bei der Energiequelle kann es sich insbesondere um eine Ladestation handeln, welche elektrische Energie für einen elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs bereitstellt. Die Energiequelle ist ausgeführt, einen Wert einer an das Fahrzeug übertragenen Energie zu ermitteln und diesen Wert an das Fahrzeug zu übertragen und eine Nachricht von dem Fahrzeug zu erhalten, wobei die Nachricht einen Wert einer von dem Fahrzeug empfangenen Energie beinhaltet. Die Energiequelle ist weiterhin ausgeführt, das Bereitstellen von Ladeenergie für das Fahrzeug zu unterbrechen wenn eine Differenz zwischen dem Wert der übertragenen Energie und dem Wert der empfangenen Energie einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.According to another aspect of the invention, an energy source for providing Charge energy specified for a vehicle. The energy source may in particular be a charging station, which provides electrical energy for an electric drive of a vehicle. The power source is configured to determine a value of energy transmitted to the vehicle and to transmit that value to the vehicle and to receive a message from the vehicle, the message including a value of energy received by the vehicle. The power source is further configured to interrupt the provision of charging energy to the vehicle when a difference between the value of the transmitted energy and the value of the received energy exceeds a predefinable threshold.

Die Energiequelle ist insbesondere ausgeführt, mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie für ein Fahrzeug wie oben und im Folgenden beschrieben bzw. einem diese Vorrichtung enthaltenden Fahrzeug zu interagieren. Die Energiequelle führt analog zu der oben beschriebenen Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie einen Vorgang aus, bei dem die gelieferte und die empfangene Energie miteinander abgeglichen werden. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie ermittelt die empfangene Energie und gleicht diesen ermittelten Wert mit dem von der Energiequelle gesendeten Wert über die gelieferte Energie ab wohingegen die Energiequelle die gelieferte Energie ermittelt und deren Wert mit dem von der Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie gesendeten Wert über die empfangene Energie abgleicht.The energy source is in particular designed to interact with a device for determining the charging energy for a vehicle as described above and below, or a vehicle containing this device. The power source executes, similarly to the above-described charging power determining apparatus, an operation in which the supplied and received power are equalized with each other. The charging power determining device detects the received energy and matches this detected value with the value sent from the power source via the supplied power, whereas the power source detects the supplied power and its value with the value sent from the charging power determining device balances received energy.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Energiequelle ausgeführt, den Wert der an das Fahrzeug übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie periodisch an das Fahrzeug zu übertragen.According to one embodiment of the invention, the power source is configured to periodically transmit the value of the energy transmitted to the vehicle during the provision of charging energy to the vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Energiequelle ausgeführt, den Wert der übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie jeweils nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne an das Fahrzeug zu übertragen.In accordance with a further embodiment of the invention, the energy source is designed to transmit the value of the transmitted energy to the vehicle during the provision of charging energy in each case after expiry of a predefinable period of time.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Energiequelle ausgeführt, den Wert der übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie jeweils nach Übertragen einer vorgebbaren Energiemenge an das Fahrzeug zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the energy source is designed to transmit the value of the transmitted energy during the provision of charging energy in each case after transferring a predeterminable amount of energy to the vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Energiequelle ausgeführt, einen der übertragenen Energie entsprechenden Geldbetrag zu ermitteln und den Wert der übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie jeweils nach Erreichen eines vorgebbaren Geldbetrags an das Fahrzeug zu übertragen.According to a further embodiment of the invention, the energy source is designed to determine an amount of money corresponding to the transmitted energy and to transmit the value of the transmitted energy to the vehicle during the provision of charging energy in each case after reaching a predeterminable amount of money.

Betreffend die Ausführungsformen der Energiequelle wird auf die analogen Ausführungen zur Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie verwiesen, welche diesbezüglich sinngemäß gleich für die Energiequelle zutreffen.With regard to the embodiments of the energy source, reference is made to the analogous explanations concerning the device for determining the charging energy, which apply mutatis mutandis to the same for the energy source.

Sowohl die Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie als auch die Energiequelle können ausgeführt sein, von dem jeweils anderen den Wert der gelieferten Energie bzw. den Wert der empfangenen Energie abzufragen, insbesondere wenn über eine vorgegebene Zeitspanne oder nach einem vorgegebenen Wert gelieferter/empfangener Energie von der Gegenseite keine diesbezügliche Nachricht empfangen wurde. Sollte die Gegenseite auf diese Anfrage nicht reagieren, kann die Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie bzw. die Energiequelle ausgeführt sein, den Ladevorgang abzubrechen.Both the device for determining the charging energy and the energy source can be designed to query from the other each the value of the supplied energy or the value of the received energy, in particular if over a predetermined period or after a predetermined value delivered / received energy from the Opposite side no message was received. Should the opposite party not respond to this request, the device for determining the charging energy or the energy source can be designed to interrupt the charging process.

Die Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie und die Energiequelle können miteinander interagieren, d.h. Energie und wie beschrieben Daten miteinander austauschen, und stellen damit ein System zum Übertragen von Energie von der Energiequelle zu einem Fahrzeug mit der Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie dar.The charging energy determining device and the power source may interact with each other, i. Energy and as described exchange data with each other, and thus represent a system for transferring energy from the power source to a vehicle with the device for determining the charging energy.

In anderen Worten kann die Erfindung wie folgt beschrieben werden:
Es sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen dieser Beschreibung eine Bezugnahme auf ein Fahrzeug sich insbesondere auf ein Fahrzeug bezieht, welches eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie aufweist und ausgeführt ist, über eine hierin beschriebene Energiequelle mit Energie, insbesondere elektrischer Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs, geladen zu werden.In other words, the invention can be described as follows:
It should be noted that in the context of this description a reference to a vehicle relates in particular to a vehicle having a device for determining the charging energy and is designed, via a power source described herein with energy, in particular electrical energy for driving the vehicle to be loaded.

Über die Energieübertragungsstrecke, welche im Weiteren als Ladekabel bezeichnet wird und welche als Stecker-System oder alternativ als induktive Ladevorrichtung bzw. Ladematte ausgeführt sein kann, wird Energie von der Energiequelle (auch Ladestation oder sog. Wallbox) an die Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie bzw. an das diese Vorrichtung enthaltende Fahrzeug geliefert. Die Energieübertragungsstrecke kann eine Verbindung zum Übertragen von Steueranweisungen aufweisen. Zusätzlich wird eine Datenübertragungsstrecke, im Weiteren als digitaler Datenaustauschkanal bezeichnet, zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle initialisiert. Über diesen digitalen Datenaustauschkanal wird die Energielieferung gegen Stromdiebstahl abgesichert. Hierfür werden Nachrichten, im Weiteren als Tickets bezeichnet, über die gelieferte Energie (von der Energiequelle zu dem Fahrzeug) bzw. über die empfangene Energie (von dem Fahrzeug zu der Energiequelle) von der Ladestation bzw. dem Fahrzeug ausgestellt und an die jeweilige Gegenstelle übermittelt. Dieser Datenaustauschkanal kann Bestandteil des Ladekabels sein, er kann aber auch ein sekundärer Digitalkanal sein, der beispielsweise leitungsgebunden oder drahtlos ist, z.B. eine kontaktloser Funktechnologie nutzt wie insbesondere NFC, Bluetooth, RFID, WLAN.About the energy transmission path, which is hereinafter referred to as charging cable and which may be designed as a plug system or alternatively as an inductive charging device or charging mat, energy from the power source (charging station or so-called. Wallbox) to the device for determining the charging energy or to the vehicle containing this device. The energy transmission path may include a connection for transmitting control instructions. In addition, a data link, referred to hereinafter as a digital data exchange channel, is initialized between the vehicle and the power source. The energy supply is protected against electricity theft via this digital data exchange channel. For this purpose, messages, hereinafter referred to as tickets, on the supplied energy (from the power source to the vehicle) or via the received energy (from the vehicle to the power source) issued by the charging station or the vehicle and transmitted to the respective remote station. This data exchange channel can be part of the charging cable, but it can also be a secondary digital channel which is, for example, wired or wireless, for example uses a contactless radio technology, in particular NFC, Bluetooth, RFID, WLAN.

Aufgrund der gemeldeten gelieferten Energie kann das Fahrzeug ermitteln, ob ein Missbrauch stattfindet, wenn z.B. die Menge der empfangenen Energie signifikant von dem Betrag der gelieferten Energie abweicht. Hierbei kann insbesondere der übliche Energieverlust (dieser Wert wird als Schwellwert verwendet) bei der Übertragung durch das Ladekabel bzw. eine drahtlose Energieübertragungsstrecke wie z.B. eine induktive Ladematte zu berücksichtigen sein, welcher als akzeptable Abweichung hingenommen wird. Weicht die empfangene Energie von der gelieferten Energie um mehr als den Schwellwert ab, so kann sowohl das Fahrzeug als auch die Energiequelle den Ladevorgang abbrechen. Hierdurch entstehen insbesondere dem Fahrzeugbesitzer keine weiteren zusätzlichen Kosten aufgrund von Missbrauch. Gleichermaßen kann die Ladestation prüfen, ob ein entsprechender Energieempfang durch das Fahrzeug zurückgemeldet wird und dadurch zusätzlich einen Missbrauch verhindern, indem die Ladestation die Energielieferung unterbricht oder abbricht.Based on the reported delivered energy, the vehicle can determine if abuse is taking place, e.g. the amount of energy received differs significantly from the amount of energy delivered. Here, in particular, the usual energy loss (this value is used as a threshold) in the transmission through the charging cable or a wireless energy transmission path such. be considered an inductive charging mat, which is accepted as an acceptable deviation. If the received energy differs from the delivered energy by more than the threshold value, then both the vehicle and the energy source can cancel the charging process. As a result, in particular the vehicle owner incurred no further additional costs due to misuse. Similarly, the charging station can check whether a corresponding energy reception is reported back by the vehicle and thereby additionally prevent misuse by the charging station interrupts the energy supply or breaks off.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie oder die Energiequelle eine Energieübertragungsvorrichtung, z.B. ein Ladekabel oder eine induktive Ladematte, aufweisen, welche den Schwellwert, also die Ladeverlustleistung dieser Energieübertragungsvorrichtung aufgrund der Leitungslänge, Speichercharakteristiken, Umgebungseigenschaften usw. aktiv meldet. Dadurch lässt sich die zu betrachtende Verlustleistung besser eingrenzen bzw. bestimmen und ein Diebstahl von kleinen Energiemengen kann verhindert bzw. erschwert werden.In another embodiment, the charging energy determining device or the power source may comprise a power transmission device, e.g. a charging cable or an inductive charging mat, which actively signals the threshold value, that is to say the charging power loss of this energy transmission device on the basis of the cable length, memory characteristics, environmental properties and so on. As a result, the power loss to be considered can be better limited or determined and a theft of small amounts of energy can be prevented or made more difficult.

Um Missbrauch weiter zu erschweren werden die Tickets zwischen Fahrzeug und Energiequelle, welche den Wert der gelieferten Energie bzw. der empfangenen Energie enthalten, sowie gegebenenfalls die Angabe der erwarteten Ladeverlustleistung als signierte Nachrichten über eine ggf. verschlüsselte Datenübertragungsstrecke übertragen. Zum Verschlüsseln können gängige Verfahren verwendet werden, beispielsweise RSA Signaturen oder ECC Signaturen zur Integritäts- und Authentizitätssicherung (Unveränderlichkeit der Daten und der Absender werden sichergestellt).To further complicate abuse, the tickets between the vehicle and the power source, which contain the value of the delivered energy or the energy received, and possibly the indication of the expected charging power loss as signed messages over a possibly encrypted data transmission path. For encryption, common methods can be used, for example RSA signatures or ECC signatures for integrity and authenticity assurance (the immutability of the data and the sender are ensured).

Das Fahrzeug erhält somit eine beweisbare und manipulationsgeschützte Quittung der empfangenen Energiemenge. Dies ermöglicht es dem Fahrzeugbesitzer, die Menge bezahlter aber nicht empfangener Energie zu bestimmen und im Falle einer Diskrepanz einen finanziellen Nachteil für den Fahrzeuginhaber zu vermeiden.The vehicle thus receives a provable and manipulation-protected receipt of the received amount of energy. This allows the vehicle owner to determine the amount of paid but not received energy and, in the event of a discrepancy, to avoid financial harm to the vehicle owner.

Das Fahrzeug und die Energiequelle überprüfen jeweils eigenständig die beiden, üblicherweise nur geringfügig unterschiedlichen, Mengen der gelieferten bzw. der empfangenen Energie anhand der von der jeweiligen Gegenstelle übertragenen Werte. Beide Seiten, insbesondere auch das Fahrzeug im Interesse des Fahrzeuginhabers, können finanziellen Schaden durch Missbrauch in Form von Diebstahl verhindern.The vehicle and the energy source independently check the two, usually only slightly different, quantities of the delivered or received energy based on the values transmitted by the respective remote station. Both sides, especially the vehicle in the interest of the vehicle owner, can prevent financial damage by misuse in the form of theft.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.In the following, embodiments of the invention will be described with reference to the figures.

1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie und eine Energiequelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a vehicle with a device for determining the charging energy and a power source according to an embodiment of the invention.

2 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie und eine Energiequelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 shows a device for determining the charging energy and a power source according to another embodiment of the invention.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Werden gleiche Bezugsziffern verwendet, beziehen sich diese auf gleiche oder ähnliche Elemente.The illustrations in the figures are schematic and not to scale. If the same reference numerals are used, they refer to the same or similar elements.

1 zeigt ein Fahrzeug100 mit einem Energiespeicher110, z.B. einer Batterie zum Speichern von elektrischer Energie, und einer Vorrichtung120 zum Bestimmen von Ladeenergie. 1 shows avehicle 100 with anenergy storage 110 , eg a battery for storing electrical energy, and adevice 120 for determining charging energy.

Das Fahrzeug100 ist über eine Energieübertragungsstrecke12 und eine Datenübertragungsstrecke14 mit einer Energiequelle200 gekoppelt. Die Energiequelle200 liefert Energie über die Energieübertragungsstrecke12 an das Fahrzeug und die Vorrichtung120 nutzt die Energie zum Laden des Energiespeichers110.Thevehicle 100 is over apower transmission line 12 and acommunication link 14 with anenergy source 200 coupled. Theenergy source 200 provides energy over theenergy transmission link 12 to the vehicle and thedevice 120 uses the energy to charge theenergy storage 110 ,

Die Energiequelle200 weist eine Steuereinheit210 mit einer Sende-/Empfangseinheit216 auf. Die Steuereinheit210 ist ausgeführt, das Liefern von Energie über die Energieübertragungsstrecke12 zu steuern. Die Sende-/Empfangseinheit216 ist ausgeführt, Daten mit dem Fahrzeug100 bzw. mit der Vorrichtung120 bidirektional über die Datenübertragungsstrecke14 auszutauschen.Theenergy source 200 has acontrol unit 210 with a transmitting / receivingunit 216 on. Thecontrol unit 210 is engineered, supplying energy over thepower transmission link 12 to control. The transmitting / receivingunit 216 is running data with thevehicle 100 or with thedevice 120 bidirectionally over thedata transmission path 14 exchange.

2 zeigt eine Vorrichtung120 zum Bestimmen der Ladeenergie, welche mit einer Energiequelle200 über die Energieübertragungsstrecke12 und zwei Datenübertragungsstrecken14A,14B, welche auch als zwei Datenübertragungskanäle einer Datenübertragungsstrecke ausgeführt sein können, gekoppelt ist. 2 shows adevice 120 for determining the charging energy associated with anenergy source 200 over theenergy transmission route 12 and twodata links 14A . 14B which can also be embodied as two data transmission channels of a data transmission path.

Die Vorrichtung120 weist eine Energiemengenermittlungseinheit122, eine Ladezustandsermittlungseinheit124 sowie eine Sende-/Empfangseinheit126 auf.Thedevice 120 has an energyquantity determination unit 122 , a state ofcharge detection unit 124 as well as a transmitting / receivingunit 126 on.

Die Energiemengenermittlungseinheit122 ist ausgeführt, die von der Vorrichtung empfangene Energie zu ermitteln. Hierzu weist die Energieermittlungseinheit122 etwa einen Stromsensor und einen nachgeschalteten Integrator auf. Anstatt des Stromsensors kann auch ein Leistungsmessgerät verwendet werden. Die Vorrichtung kann Sende- und/oder Empfangsspulen zur induktiven Übertragung von Energie aufweisen. Die Sende-/Empfangseinheit126 kann mit einer der Spulen verbunden sein, um die Informationen mittel einem Signal zu übertragen, das als Modulations-Signal der Sendespule zugeführt wird. Die Sende-/Empfangseinheit kann ferner ein Signal, welches die Information trägt an die Empfangsspule übertragen (oder auch an die Sendespule). Dieses Signal kann als Spannungs-/oder Stromsignal ausgeführt sein und von einem Signalgenerator der Sende-/Empfangseinheit erzeugt werden, oder kann ein Signal sein, gemäß dem die Induktivität oder Güte der Empfangsspule verändert wird. Die Ladezustandsermittlungseinheit124 ist ausgeführt, einen Ladezustand des Energiespeichers110 zu ermitteln.The energyquantity determination unit 122 is designed to determine the energy received by the device. For this purpose, theenergy detection unit 122 such as a current sensor and a downstream integrator. Instead of the current sensor and a power meter can be used. The device can have transmitting and / or receiving coils for the inductive transmission of energy. The transmitting / receivingunit 126 may be connected to one of the coils to transmit the information by means of a signal which is supplied as a modulation signal of the transmitting coil. The transmitting / receiving unit may further transmit a signal carrying the information to the receiving coil (or also to the transmitting coil). This signal may be implemented as a voltage or current signal and generated by a signal generator of the transmitting / receiving unit, or may be a signal according to which the inductance or quality of the receiving coil is changed. The state ofcharge detection unit 124 is executed, a state of charge of theenergy storage 110 to investigate.

Die Sende-/Empfangseinheit126 ist ausgeführt, mit der Sende-/Empfangseinheit216 der Energiequelle200 Informationen über die gelieferte bzw. empfangene Energie auszutauschen, wie weiter oben beschrieben.The transmitting / receivingunit 126 is executed with thetransceiver unit 216 the source ofenergy 200 To exchange information about the delivered or received energy, as described above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

System system

1212

Energieübertragungsstrecke Power transmission system

1414

Datenübertragungsstrecke Data transmission link

100100

Fahrzeug vehicle

110110

Energiespeicher energy storage

120120

Vorrichtung zum Bestimmen der Ladeenergie Device for determining the charging energy

122122

Energiemengenermittlungseinheit Amount of energy detection unit

124124

Ladezustandsermittlungseinheit Charging state detection unit

126126

Sende-/Empfangseinheit Transmit / receive unit

200200

Energiequelle energy

210210

Steuereinheit control unit

216216

Sende-/Empfangseinheit Transmit / receive unit

Claims (15)

Translated fromGerman

Vorrichtung (120) zum Bestimmen der Ladeenergie für ein Fahrzeug (100), wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, einen Wert einer von dem Fahrzeug (100) empfangenen Energie zu ermitteln; wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, eine Nachricht von einer Energiequelle (200) zu erhalten, wobei die Nachricht einen Wert einer von der Energiequelle an das Fahrzeug übertragenen Energie beinhaltet; wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, einen Ladevorgang des Fahrzeugs zu unterbrechen wenn eine Differenz zwischen dem Wert der empfangenen Energie und dem Wert der übertragenen Energie einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.Contraption ( 120 ) for determining the charging energy for a vehicle ( 100 ), the device ( 120 ), a value of one of the vehicle ( 100 ) to determine the received energy; the device ( 120 ), a message from a power source ( 200 ), the message including a value of energy transmitted from the power source to the vehicle; the device ( 120 ) is executed to interrupt a charging operation of the vehicle when a difference between the value of the received energy and the value of the transmitted energy exceeds a predefinable threshold.Vorrichtung (120) nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie basierend auf einer bei dem Fahrzeug ankommenden Energie zu ermitteln.Contraption ( 120 ) according to claim 1, wherein the device is designed to determine the value of the received energy based on an incoming energy to the vehicle.Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Vorrichtung ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie basierend auf einem Ladezustand eines Energiespeichers (110) des Fahrzeugs zu ermitteln.Contraption ( 120 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the device is designed, the value of the received energy based on a state of charge of an energy store ( 110 ) of the vehicle.Vorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgeführt ist, die Nachricht als signierte Nachricht von der Energiequelle über eine Datenübertragungsstrecke (14A) zu erhalten.Contraption ( 120 ) according to one of the preceding claims, wherein the device is designed to transmit the message as a signed message from the energy source via a data transmission link ( 14A ) to obtain.Vorrichtung (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie während eines Ladevorgangs an die Energiequelle (200) zu übertragen.Contraption ( 120 ) according to any one of the preceding claims, wherein the device ( 120 ) is performed, the value of the received energy during a charging process to the energy source ( 200 ) transferred to.Vorrichtung (120) nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs periodisch an die Energiequelle (200) zu übertragen.Contraption ( 120 ) according to claim 5, wherein the device ( 120 ), the value of the energy received during the charging periodically to the energy source ( 200 ) transferred to.Vorrichtung (120) nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs jeweils nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne an die Energiequelle (200) zu übertragen.Contraption ( 120 ) according to claim 6, wherein the device ( 120 ) is carried out, the value of the energy received during the charging process in each case after a predetermined period of time to the energy source ( 200 ) transferred to.Vorrichtung (120) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs jeweils nach Empfangen einer vorgebbaren Energiemenge an die Energiequelle (200) zu übertragen.Contraption ( 120 ) according to claim 6 or 7, wherein the device ( 120 ) is executed, the value of the received energy during the charging process in each case after receiving a predetermined amount of energy to the energy source ( 200 ) transferred to.Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, einen der empfangenen Energie entsprechenden Geldbetrag zu ermitteln und den Wert der empfangenen Energie während des Ladevorgangs jeweils nach Erreichen eines vorgebbaren Geldbetrags an die Energiequelle (200) zu übertragen. Contraption ( 120 ) according to one of claims 6 to 8, wherein the device ( 120 ) is executed to determine an amount of money corresponding to the received energy and the value of the received energy during the charging process in each case after reaching a predefinable amount of money to the energy source ( 200 ) transferred to.Vorrichtung (120) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Vorrichtung (120) ausgeführt ist, den Wert der empfangenen Energie als signierte Nachricht über eine Datenübertragungsstrecke (14B) an die Energiequelle zu übertragen.Contraption ( 120 ) according to one of claims 5 to 9, wherein the device ( 120 ) is executed, the value of the received energy as a signed message over a data transmission link ( 14B ) to the power source.Energiequelle (200) zum Bereitstellen von Ladeenergie für ein Fahrzeug (100), wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, einen Wert einer an das Fahrzeug (100) übertragenen Energie zu ermitteln und diesen Wert an das Fahrzeug zu übertragen; wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, eine Nachricht von dem Fahrzeug(100) zu erhalten, wobei die Nachricht einen Wert einer von dem Fahrzeug (100) empfangenen Energie beinhaltet; wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, das Bereitstellen von Ladeenergie für das Fahrzeug zu unterbrechen wenn eine Differenz zwischen dem Wert der übertragenen Energie und dem Wert der empfangenen Energie einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet.Energy source ( 200 ) for providing charging energy for a vehicle ( 100 ), the energy source ( 200 ), a value of one to the vehicle ( 100 ) and to transmit this value to the vehicle; the energy source ( 200 ), a message from the vehicle ( 100 ), the message having a value of one of the vehicle ( 100 ) contains received energy; the energy source ( 200 ) is adapted to interrupt the provision of charging power for the vehicle when a difference between the value of the transmitted energy and the value of the received energy exceeds a predetermined threshold.Energiequelle (200) nach Anspruch 11, wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, den Wert der an das Fahrzeug übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie periodisch an das Fahrzeug (100) zu übertragen.Energy source ( 200 ) according to claim 11, wherein the energy source ( 200 ), the value of the energy transmitted to the vehicle during the provision of charging energy periodically to the vehicle ( 100 ) transferred to.Energiequelle (200) nach Anspruch 12, wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, den Wert der übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie jeweils nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne an das Fahrzeug (100) zu übertragen.Energy source ( 200 ) according to claim 12, wherein the energy source ( 200 ) is executed, the value of the transmitted energy during the provision of charging energy in each case after a predetermined period of time to the vehicle ( 100 ) transferred to.Energiequelle (200) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, den Wert der übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie jeweils nach Übertragen einer vorgebbaren Energiemenge an das Fahrzeug (100) zu übertragen.Energy source ( 200 ) according to claim 12 or 13, wherein the energy source ( 200 ) is executed, the value of the transmitted energy during the provision of charging energy in each case after transmitting a predetermined amount of energy to the vehicle ( 100 ) transferred to.Energiequelle (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Energiequelle (200) ausgeführt ist, einen der übertragenen Energie entsprechenden Geldbetrag zu ermitteln und den Wert der übertragenen Energie während des Bereitstellens von Ladeenergie jeweils nach Erreichen eines vorgebbaren Geldbetrags an das Fahrzeug (100) zu übertragen.Energy source ( 200 ) according to one of claims 12 to 14, wherein the energy source ( 200 ) is executed to determine an amount of money corresponding to the transmitted energy and the value of the transmitted energy during the provision of charging energy in each case after reaching a predeterminable amount of money to the vehicle ( 100 ) transferred to.

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