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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen mindestens einer Infrastrukturkomponente und mindestens einem Fahrzeug, ein System zur Kommunikation sowie ein Betankungs- oder Ladesystem.
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Stand der Technik
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Für moderne Betankungssysteme zum Betanken eines Fahrzeugs mit Kraftstoff, etwa einem auf Kohlenwasserstoff basierenden Kraftstoff oder Wasserstoff, oder für Ladesysteme zum Beladen mit elektrischer Energie, kann sinnvoll sein, eine vorüber-gehende Datenverbindung zwischen dem Betankungs- oder Ladesystem und dem Fahrzeug herzustellen. Hierdurch könnten der Betankungs- bzw. Ladevorgang gesteuert und Identitäts- und/oder Zahlungsinformationen übertragen werden.
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Beim Aufbau einer Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente, z.B. einer Tanksäule, einer Ladesäule oder einem Tankroboter sowie einem Fahrzeug, etwa einem Fahrzeug, Flugzeug oder Schiff über eine Funkkommunikationsstrecke kann die Zuordnung zwischen der Infrastrukturkomponente und dem Fahrzeug über die Funkverbindung selbst nur dann eindeutig erfolgen, wenn es lediglich eine einzige Infrastrukturkomponente und ein einziges Fahrzeug innerhalb der Reichweite der Funkkommunikationsstrecke gibt. Bei Mehrdeutigkeiten, die auf mehrere Infrastrukturkomponenten und/oder mehrere Fahrzeug innerhalb der Funkreichweite zurückzuführen sind, muss auf einem anderem Weg eine Zuordnung der Kommunikationspartner erfolgen. Dies könnte beispielsweise manuell durch eine Bestätigung oder Auswahl der Kommunikationspartner durch den Nutzer des Fahrzeugs oder eine andere anwesende Person erfolgen.
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US10800281B2 zeigt ein Verfahren zur Wasserstoffbetankung, welche Near-Field-(Funk) Kommunikation (NFC) verwendet, um Informationen vor einem Betankungsvorgang zu übertragen. Dabei sind NFC-Antennen nahe an einem Tankrüssel-/stutzen platziert und übertragen eine Fahrzeug-ID und Informationen über Fahrzeugtanks. Die NFC-Kommunikation wird genutzt, um eine Hauptkommunikation über V2X („vehicle-to-x“) zu initiieren, worüber anschließend Betankungsmesswerte zur Überwachung z.B. von Druck und Temperatur während des Betankungsvorgangs übertragen werden. Jedoch wird die NFC-Kommunikation weder für funktionale Sicherheits-Funktionen noch für IT-Sicherheitsfunktionen genutzt. In
US20200346554A1 wird dieses Verfahren auf das Laden von batterieelektrischen Fahrzeugen angewandt.
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US20130139897A1 zeigt die Verwendung eines Tankexpansionssensors, dessen Werte per Funk an eine Tanksäule übermittelt werden, um einen Tankvorgang bei einer kriti-schen Tankausdehnung abzubrechen, jedoch nicht, um im Normalzustand den Betan-kungsvorgang kontinuierlich zu beeinflussen.
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US20180213376A1 nutzt Funkkommunikation eines Fahrzeugs zu einem beliebigen Teilnehmer, um Kommunikationsparameter festzulegen, jedoch nicht, um Parameter eines Betankungsvorgangs festzulegen.
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Infrarotbasierte Datenverbindungen an Wasserstofftankstellen sind bekannt. Allerdings können Kratzer auf der Sende-/Empfangs-Optik sowie Eisbildung am Tankrüssel oder Tankstutzen die Datenübertragung beeinträchtigen und sind deshalb in der Praxis von Ausfällen betroffen, sodass ein beschleunigtes Betanken damit eingeschränkt werden kann. Unidirektionale Verbindungen erlauben weiterhin keinen Rückkanal von der Tanksäule zu dem Fahrzeug, sodass kein Abgleich bestehender Tankverfahren möglich ist, und nicht auf das für das tatsächliche Tanksäulen-/Fahrzeugpaar optimale Verfahren geeinigt werden kann. Metallische Kontakte einer drahtgebundenen Kommunikation, insbesondere in der Nähe der Tankkupplung, sollten vermieden werden, da durch Funkenschlag bei Kontakt Wasserstoffgase explosiv entzündet werden könnten. Weiterhin stellt jede Funkkommunikation aufgrund der Rundfunkeigenschaft des Funkmediums Luft weitere Herausforderungen an die Anwendung.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein zusätzliches oder alternatives Kommunikationsverfahren für zwei Kommunikationspartner in Form einer Infrastrukturkomponente und eines Fahrzeugs bereitzustellen, die von einer Funkkommunikation unabhängig ist und die vorangehend dargestellten Nachteile nicht auftreten.
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Dies wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
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Es wird ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente als erstem Kommunikationspartner und einem Fahrzeug als zweitem Kommunikationspartner vorgeschlagen, aufweisend die Schritte des Koppelns der Infrastrukturkomponente und des Fahrzeugs mittels eines Betankungs- oder Lademittels durch Verbinden einer ersten Kupplung der Infrastrukturkomponente mit einer zweiten Kupplung des Fahrzeugs, des sequentiellen elastischen Verformens einer an die erste Kupplung oder die zweite Kupplung angrenzenden Oberfläche, wobei geometrische und/oder zeitliche Änderungen der Verformung in Abhängigkeit von vorgebbaren Daten durchgeführt werden, des Erfassens des sequentiellen Verformens der Oberfläche durch die andere der ersten Kupplung oder der zweiten Kupplung oder einer daran angrenzenden Oberfläche, und des Extrahierens der vorgebbaren Daten aus der erfassten Verformung.
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Ein Kernaspekt der Erfindung liegt darin, dass die Übertragung von vorgebbaren Daten von der Infrastrukturkomponente an das Fahrzeug mechanisch durch gezielte Verformung einer Oberfläche an der Infrastrukturkomponente oder dem Fahrzeug durchgeführt wird. Dadurch können gezielt Daten von der Infrastrukturkomponente an das zu betankende oder beladende Fahrzeug gesandt werden, unabhängig von einer drahtlosen Infrastruktur sowie unabhängig von einem mitunter fehleranfälligen irDA-Verfahren.
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Eine Voraussetzung zum Durchführen des Verfahrens ist das Vorhandensein von Einrichtungen, die eine elastische Verformung einer Oberfläche durchführen können. Diese werden weiter nachfolgend erläutert. Ziel ist, einen räumlich bzw. örtlich begrenzten Abschnitt einer Oberfläche neben der ersten oder zweiten Kupplung elastisch auf eine geeignete Weise zu verformen, sodass die Verformung von außen detektierbar ist. Die Verformung sollte zumindest zwei unterschiedliche Verformungszustände ermöglichen, durch die einzelne Datenelemente differenzierbar sind.
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Das Fahrzeug und die Infrastrukturkomponente müssen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aneinander angenähert werden, sodass die erste Kupplung und die zweite Kupplung miteinander verbunden werden können. Das Betankungs- oder Lademittel könnte etwa als Tankschlauch oder als Ladeleitung ausgeführt sein. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind entsprechend der Ausführung des Betankungs- oder Lademittels ausgeführt. Beispielsweise könnte die erste Kupplung einen Tankrüssel umfassen, die zweite Kupplung einen Tankstutzen. Bei der Ausführung als Ladekabel könnte die erste Kupplung ein Ladestecker und die zweite Kupplung eine Ladebuchse sein. Selbstverständlich sind viele andere Varianten, auch in umgekehrter Ausführung, denkbar.
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Die betreffende, elastisch zu verformende Oberfläche grenzt bevorzugt direkt an die erste Kupplung bzw. die zweite Kupplung an. Eine Verformung der Oberfläche könnte durch einen oder mehrere Aktuatoren erfolgen, die beispielsweise quer zu der lokalen Oberflächenebene auf diese einwirken. Die Oberfläche könnte folglich lokal nach außen gedrückt oder nach innen gezogen werden. An der jeweils anderen Kupplung ist diese Verformung wahrnehmbar. Die gezielte Erfassung könnte durch unterschiedliche Maßnahmen erreicht werden, welche insbesondere mechanische, allerdings auch schall- oder lichtbasierte Verfahren umfassen kann.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass eine sich aus einer Mehrzahl anwesender Fahrzeuge und Infrastrukturkomponenten ergebende Mehrdeutigkeit an Kommunikationspartner-Paaren aufgelöst werden kann. Hierdurch können Anforderungen an eine funktionale Sicherheit für eine Kommunikation zwischen den beiden Kommunikationspartnern erfüllt werden. Durch die Annäherung und das Koppeln wird eindeutig das entsprechende Paar von Kommunikationspartnern festgelegt. Die Infrastrukturkomponente und das Fahrzeug können sich gegenseitig authentifizieren und für einen Betankungs- oder Beladevorgang autorisieren. Dies könnte eine automatisierte Betanken, Laden und Abrechnen ermöglichen. Weiterhin könnten dadurch Anforderungen an die funktionale Sicherheit dahingehend erfüllt werden, dass sichergestellt werden kann, dass das Fahrzeug und die Infrastrukturkomponente zueinander kompatibel sind, da sie beiderseits geforderte und durch die Kommunikation nachgewiesen zertifizierte Anforderungen an die funktionale Sicherheit erfüllen.
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Die mögliche Datenübertragungsrate, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht wird, ist stark beschränkt. Es ist denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren dann lediglich für einen sicheren Austausch eines Kryptographieschlüssels genutzt wird und damit eine Absicherung einer Funkkommunikation gegenüber Abhörung, Manipulation und weitere Angriffe durch Dritte ermöglicht. Weiterhin könnte bei einem entsprechenden Angriff auf eine durch das erfindungsgemäße Verfahren initiierte Funkverbindung als Back-up eine rudimentäre Kommunikation über das Verfahren aufrechterhalten werden, sodass ein behelfsmäßiger Systembetrieb beim Betanken oder Laden aufrechterhalten werden kann und dadurch beispielsweise das Einleiten eines sicheren Zustands ermöglicht. Weiterhin ist durch das Verfahren ein zweiter, unabhängiger Kommunikationskanal verfügbar, über den ein Signal für funktionale Sicherheitsanforderungen, beispielsweise ein Totmann-Signal, ein Keep-Alive-Ping usw. übertragen werden kann.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren das Übertragen eines kryptografischen Schlüssels von einem der Kommunikationspartner zu dem anderen Kommunikationspartner, und die Kopplung der beiden Kommunikationspartner über eine IT-sichere Verbindung unter Verwendung des kryptografischen Schlüssels umfasst. Die Verbindung könnte etwa durch eine herkömmliche drahtlose Netzwerkverbindung auf dem 2,4 GHz oder 5 GHz Band sein. Der kryptografische Schlüssel dient der verschlüsselten Kommunikation zwischen den beiden Kommunikationspartnern, sodass eine Fremdeinwirkung minimiert werden kann. Die gängigen Sicherheitsstandards können erfüllt werden. Es kann folglich eine gegenseitige Authentifizierung und Identifikation über den mechanischen Kommunikationskanal erfolgen. Ist der kryptografische Schlüssel ausgetauscht, kann jede weitere Funkkommunikation verschlüsselt werden und unter Verwendung dieses Schlüssels erfolgen.
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Das Verfahren kann ferner das Aufbauen einer funktional sicheren Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung aufweisen. Die funktional sichere Verbindung kann beispielsweise erfordern, dass anhand von digitalen Zertifikaten festgestellt wird, ob der betreffende Kommunikationspartner sicherheitszertifiziert ist. Dies könnte über den mechanischen Kommunikationskanal oder den bereits aufgebauten Funkkommunikationskanal erfolgen. Sind beide Kommunikationspartner sicherheitszertifiziert, kann der Datenaustausch gemäß eines vorgegebenen Sicherheit-Übertragungsprotokolls erfolgen. Gleichzeitig könnte diese Verbindung auch nach gängigen Prinzipien überwacht werden.
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Das sequentielle Verformen könnte das selektive Verformen der Oberfläche mit zumindest zwei unterschiedlichen Verformungszuständen umfassen. Zwei unterschiedliche Verformungszustände erlauben, zwei elektrische Zustände im Rahmen eines binären Zahlensystem zu übertragen. Ein erster Verformungszustand könnte beispielsweise einer „Null“ entsprechen. Ein zweiter Verformungszustand könnte einer „Eins“ entsprechen. Durch aufeinanderfolgendes Einnehmen von einem der beiden Verformungszustände könnte folglich eine Sequenz von Nullen und Einsen übertragen werden. Es sind auch mehr als zwei Verformungszustände denkbar, sodass eine Kommunikation nicht über ein binäres System, sondern um eines einer höheren Ordnung erfolgt.
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Die zumindest zwei unterschiedlichen Verformungszustände könnten mehrere diskrete Verformungszustände umfassen. Die diskreten Verformungszustände umfassen beispielsweise das Einnehmen eines lokalen Maßes einer Verformung, welches auf einen bestimmten Wert beschränkt ist. Dieser könnte durch ein vollständiges Ausfahren oder Aktivieren eines Aktuators erreicht werden. Ein Sensor auf der Gegenseite müsste dann auch nur diskrete Zustände erfassen, die beispielsweise den Zustand des Ausfahrens oder einen neutralen Zustand erfassbar machen.
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Alternativ dazu könnten die zumindest zwei unterschiedlichen Verformungszustände kontinuierliche Verformungszustände umfassen. Bei kontinuierlichen Verformungszuständen könnte der Aktuator positionsgeregelt sein und eine genau einstellbare Verformungsposition einnehmen können. Es wäre auch denkbar, den die Verformung auslösenden Aktuator stattdessen diskret von einem Neutralzustand auf einen diskreten, ausgefahrenen Zustand zu bewegen, die Position der Verformung an der Oberfläche jedoch durch entsprechendes Positionieren des Aktuators zu ändern. Beide Varianten könnten auch miteinander kombiniert werden.
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Die an die erste Kupplung und die zweite Kupplung angrenzenden Oberflächen könnten verformt werden und die Verformungen an beiden Kupplungen könnten erfasst werden, um eine bidirektionale Kommunikation durchzuführen. Die bidirektionale Kommunikation ermöglicht, den mechanischen Kommunikationskanal als Back-Up zu verwenden, um einen sicheren Betriebszustand initiieren zu können, falls ein Funk-Kommunikationskanal ausfallen sollte. Beispielsweise kann bei einer Betankung oder einem Laden des Fahrzeugs ein Betankungs- oder Ladeplan von der Infrastrukturkomponente an das Fahrzeug übertragen werden und verschiedene Parameter nach Messung im Fahrzeug an die Infrastrukturkomponente übertragen werden. Es sind auch andere Einsatzzwecke denkbar, bei denen eine Datenübertragung mit niedriger Datenrate ausreichend ist.
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Das Verfahren kann ferner das Betanken aufweisen, bei dem eine Regelung des Drucks an der als Betankungseinrichtung ausgeführten Infrastrukturkomponente zur beschleunigten Betankung gemäß einem Betankungsplan erfolgt. Das Fahrzeug kann Parameter, beispielsweise Druck- und Temperaturwerte, zur Regelung der Betankung an die Infrastrukturkomponente senden. Dies erfolgt durch die funktional sichere Verbindung.
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Das Verfahren kann alternativ das Laden aufweisen, bei dem eine Regelung des Ladestroms an der als Ladestation ausgeführten Infrastrukturkomponente zum beschleunigten Laden gemäß einem Ladeplan erfolgt. Das Fahrzeug kann Parameter, beispielsweise Temperaturwerte, zur Regelung des Ladevorgangs an die Infrastrukturkomponente senden. Auch dies erfolgt bevorzugt über die funktional sichere Verbindung.
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Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass eine Datenübertragung über den mechanischen Kommunikationskanal zweckmäßigerweise auf einen der folgenden Fälle (oder eine Kombination der Fälle) begrenzt wird:
- 1) Fahrzeug und Infrastrukturkomponente tauschen eine gegenseitige Identifikationsnummer (ID) aus, mittels der oder daraus abgeleiteter Merkmale Funksignale an den jeweiligen Kommunikationspartner eindeutig identifizierbar sind.
- 2) Handelt es sich bei der ID aus 1) um eine global eineindeutige ID, so könnten über eine Datenbankabfrage oder andere Verfahren weitere Informationen über Merkmale/Fähigkeiten von Fahrzeug bzw. Infrastrukturkomponente abgerufen werden.
- 3) Wird bei der mechanischen Übertragung ein kryptographisches Merkmal über-tragen, etwa ein öffentlicher Schlüssel eines asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens, so können sich die Kommunikationspartner anschließend über Funkkommunikation gegenseitig einander IT-sicher authentifizieren.
- 4) Über die mechanische Übertragung kann ein symmetrischer Kryptografieschlüssel (Session-Key) übertragen werden, der anschließend für die Verschlüsselung und damit für eine Abhör-/Manipulationssicherung gegenüber unberechtigten Dritten verwendet werden kann.
- 5) Durch Verwendung eines Zero-Knowledge-Protokolls könnten die Kommunikationspartner etwa mithilfe einer Abfrage einer zentralen, vertrauenswürdigen Datenbank, sich gegenseitig beweisen, dass sie bestimmte für den Betankungs- oder Ladevorgang notwendige, privat gehaltene Eigenschaften besitzen.
- 6) Durch Verwendung von Zertifikaten, mithilfe derer Informationen erzeugt werden, die über den mechanischen Kommunikationskanal übertragen werden, kann der jeweils andere Kommunikationspartner einen Nachweis darüber erbringen, dass zertifiziert funktionale Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.
- 7) Über klassische IT-Verfahren könnte weiterhin ein Challenge-Response-Verfahren initiiert werden, indem etwa die „Challenge“ über den mechanischen Kanal übertragen wird und die Antwort („Response“) z.B. über den Funkkanal erfolgt (oder umgekehrt).
- 8) Über den mechanischen Kommunikationskanal könnte eine Totmannschaltung (Keep-Alive-Ping) realisiert werden, indem mindestens einer der Kommunikationspartner periodische Signale mit gleicher oder variierender Periodendauer überträgt und der andere Kommunikationspartner diese kontinuierlich überprüft und bei Abweichung/Ausbleiben in einen sicheren Zustand übergeht.
- 9) Ist die Funkkommunikation gestört, etwa durch bewusstes oder unbewusstes Jamming oder Denial-of-Service-Attacken, so könnte mithilfe des mechanischen Kommunikationskanals weiterhin rudimentär kommuniziert werden. Dadurch könnte etwa der andere Kommunikationspartner über die Situation informiert werden und ein Ausweich-Funkkanal abgestimmt werden. Zudem könnten auch wenige Parameter zum Betankungs- oder Ladefortschritt übertragen werden, sodass immer noch ein beschleunigtes Betanken oder Laden im Vergleich zum Betanken oder Laden ohne jegliche Kommunikation möglich ist.
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Die Erfindung betrifft analog dazu ein System zur Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente als erstem Kommunikationspartner und einem Fahrzeug als zweitem Kommunikationspartner, die Infrastrukturkomponente aufweisend eine erste Kupplung und das Fahrzeug aufweisend eine zweite Kupplung, die mit der ersten Kupplung zum Betanken oder Laden verbindbar ist, das System aufweisend mindestens eine Sendesteuereinheit, mindestens einen mit der Sendesteuereinheit verbundenen Aktuator, der mit einer Oberfläche zumindest eines der Kommunikationspartner koppelbar ist, um ein sequentielles elastisches Verformen einer an die erste Kupplung oder die zweite Kupplung angrenzenden Oberfläche durchzuführen, wobei die Sendesteuereinheit dazu ausgebildet ist, geometrische und/oder zeitliche Änderungen der Verformung in Abhängigkeit von vorgebbaren Daten über den mindestens einen Aktuator durchzuführen, mindestens einen Sensor zum Erfassen der Verformung an dem jeweils anderen Kommunikationspartner, und mindestens eine Empfangssteuereinheit, die mit dem mindestens einen Sensor verbunden ist, die dazu ausgebildet ist, die vorgebbaren Daten aus der erfassten Verformung zu extrahieren.
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Der mindestens eine Aktuator könnte einen elektromagnetischen Antrieb aufweisen. Beide Kommunikationspartner können eine Sendesteuereinheit und eine Empfangssteuereinheit umfassen. Dann wäre eine bidirektionale Kommunikation möglich.
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Der mindestens eine Aktuator könnte einen stiftförmigen Körper aufweisen, der linear und quer zu der betreffenden Oberfläche auslenkbar ist.
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Das System ist bevorzugt dazu ausgebildet, jeden der vorangehend dargestellten Verfahrensschritte auszuführen.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Betankungs- oder Ladesystem mit mindestens einer Infrastrukturkomponente und einem vorangehend dargestellten System, wobei die Infrastrukturkomponente eine Betankungs- oder Ladeeinrichtung ist, die dazu ausgebildet ist, mindestens ein Fahrzeug zu betanken oder zu laden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigt:
- 1 eine Übersicht über ein System.
- 2 eine Detaildarstellung.
- 3 eine blockbasierte Darstellung eines Verfahrens zur Kommunikation.
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1 zeigt schematisch ein System 2 zur Kommunikation zwischen einer Infrastrukturkomponente 4 als erstem Kommunikationspartner und einem Fahrzeug 6 als zweitem Kommunikationspartner. Das Fahrzeug 6 ist in dem gezeigten Fall beispielhaft ein Bus, in dem Wasserstoff über eine Brennstoffzelle (nicht gezeigt) zur Erzeugung von elektrischem Strom genutzt wird. Das System 2 weist eine Wasserstoff-Betankungseinrichtung 4 als Infrastrukturkomponente auf, die einen Tankrüssel 8 als Betankungsmittel besitzt. Dieser weist eine erste Kupplung 10 auf, die mit einer zweiten Kupplung 12 des Fahrzeugs 6 koppelbar ist, um in eine Fluidverbindung mit einem Tank 14 im Innern des Verkehrsmittels 4 zu geraten.
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Die Infrastrukturkomponente 4 weist exemplarisch eine Sendesteuereinheit 16 auf, die mit einem Aktuator 18 gekoppelt ist, der sich an der ersten Kupplung 10 befindet. Das Fahrzeug 6 weist eine Empfangssteuereinheit 20 auf, die mit einem Sensor 22 gekoppelt ist. Dies wird in einer Detaildarstellung „A“ in 2 illustriert.
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Die Sendesteuereinheit 16 ist dazu ausgebildet, den Aktuator 18 derart anzusteuern, dass er eine Oberfläche 24 des Fahrzeugs 6 sequentiell elastisch verformen kann. Die Verformung wird dabei so durchgeführt, dass geometrische und/oder zeitliche Änderungen der Verformung in Abhängigkeit von vorgebbaren Daten erfolgen. Geometrische Änderungen umfassen etwa die Position oder Tiefe einer Verformung an der Oberfläche. Zeitliche Änderungen umfassen etwa den zeitlichen Abstand zwischen einzelnen Verformungen und/oder deren Zeitdauern. Ziel ist, über den Aktuator 18 eine Sequenz aus einzelnen Verformungen derart an der Oberfläche 24 zu erzeugen, dass diese Sequenz erfassbar und dekodierbar ist. Diese Art der Datenübertragung wird in dieser Offenbarung als mechanischer Kommunikationskanal bezeichnet. Der Aktuator 18 ist hier lediglich schematisch dargestellt. Er ist über eine erste Signalleitung 26 mit der Sendesteuereinheit 16 verbunden.
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Der zu verformende Abschnitt der Oberfläche 24 grenzt direkt an die zweite Kupplung 12 an. Der Sensor 22 ist indes dazu ausgebildet, die Verformungen der Oberfläche 24 zu erfassen. Die Empfangssteuereinheit 20, die mit dem Sensor 22 verbunden ist, ist dazu ausgebildet, die vorgebbaren Daten aus der erfassten Verformung zu extrahieren. Der Sensor 22 ist über eine zweite Signalleitung 28 mit der Empfangssteuereinheit 20 verbunden.
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Der Sensor 22 kann eine Reihe von Tastern 36 aufweisen, die durch korrespondierende Stifte 34 des Aktuators 18 über die Verformung der Oberfläche 24 betätigbar sind. Die Stifte 34 sind bevorzugt aus einem metallischen Material ausgebildet. Jeder Stift kann bevorzugt unabhängig von den anderen z.B. in seiner Länge variiert werden, mit der sie aus dem Aktuator 18 ragen. Dies kann z.B. über Servomotoren erfolgen, die über eine Welle einen Hebel stellen, der auf die Stifte 34 wirkt.
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Jede Art der mechanischen Formung der Oberfläche ist möglich. So könnten die Stifte 34 nicht nur ein- und ausgefahren werden, sondern alternativ auch in Ihrer tatsächlichen Länge über alles variiert werden, etwa mithilfe eines Linearantriebs oder auch radial be-wegt werden. Alternativ zu den Tastern 36 könnten auch Drucksensoren eine Anpresskraft der Stifte 34, insbesondere radial verfahrener Stifte, bestimmen.
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Die Infrastrukturkomponente 4 weist zudem eine erste Verbindungseinheit 30 auf, die eine drahtlose Verbindungseinheit ist. Analog dazu weist das Fahrzeug 6 eine zweite Verbindungseinheit 32 auf. Beide sind mit der jeweiligen Steuereinheit 16 bzw. 20 gekoppelt. Über den mechanischen Kommunikationskanal kann ein kryptografischer Schlüssel ausgetauscht werden, mit dem eine Verbindung zwischen den Verbindungseinheiten 30 und 32 verschlüsselt wird, um eine IT-sichere Verbindung aufzubauen.
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3 zeigt ein Verfahren zur Kommunikation, das die Schritte des Koppelns 38 der Infrastrukturkomponente 4 und des Fahrzeugs 6 mittels eines Betankungs- oder Lademittels 8 durch Verbinden der ersten Kupplung 10 der Infrastrukturkomponente 4 mit der zweiten Kupplung 12 des Fahrzeugs 6, des sequentiellen elastischen Verformens 40 der an die erste Kupplung 10 oder die zweite Kupplung 12 angrenzenden Oberfläche 24, wobei geometrische und/oder zeitliche Änderungen der Verformung in Abhängigkeit von vorgebbaren Daten durchgeführt werden 42. Gleichzeitig wird das sequentielle Verformen der Oberfläche durch die andere der ersten Kupplung 10 oder der zweiten Kupplung 12 oder einer daran angrenzenden Oberfläche 24 erfasst 44 und die vorgebbaren Daten werden aus der erfassten Verformung extrahiert 46. Hierdurch könnte etwa ein kryptografischer Schlüssel von einem der Kommunikationspartner 4, 6 zu dem anderen Kommunikationspartner 4, 6 übertragen werden 48 und beide Kommunikationspartner 4, 6 werden über eine IT-sichere Verbindung unter Verwendung des kryptografischen Schlüssels gekoppelt 50. Dies kann zum Aufbauen 52 einer funktional sicheren Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern über die IT-sichere Verbindung genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 10800281 B2 [0004]
- US 20200346554 A1 [0004]
- US 20130139897 A1 [0005]
- US 20180213376 A1 [0006]
