Sensor detektiert Manipulationen Sichere Ladesäule für Elektroautos

Nutzer von Elektroautos wünschen sich ein möglichst dichtes Netz an Ladesäulen. Unmöglich wäre es dann, sie alle zu überwachen, um zu verhindern, dass Betrüger sich daran zu schaffen machen. An der Ruhr-Universität Bochum gibt es jetzt eine Ladesäule, die selbstständig Manipulationen erkennt.

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Ruhr-Universität Bochum Fakultät für Maschinenbau

Gäbe es Ladesäulen für Elektroautos an Autobahnraststätten, auf Parkplätzen oder auch an einsamen Landstraßen, wäre – anders als an herkömmlichen Tankstellen – kein Betreiber vor Ort, der kontrolliert, was beim Ladevorgang passiert. Ein Problem. Denn völlig unbeobachtet könnten sich Betrüger Zugang verschaffen und die Ladesäule manipulieren. Wie kann der Stromanbieter sicher sein, dass die Säule genauso viel abrechnet, wie geladen wurde? Wie kann der Nutzer sicher sein, dass er nicht zu viel bezahlt?

Diesen Fragen widmet sich das Team um Prof. Dr. Tim Güneysu der Arbeitsgruppe Sichere Hardware im Projekt „SecMobil“. Gemeinsam mit zahlreichen Partnern aus der RUB, anderen Forschungseinrichtungen und aus der Industrie haben sie eine manipulationssichere Ladesäule entwickelt, die noch dazu den Datenschutz der Nutzerinnen und Nutzer gewährleisten soll.

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Daten- und Manipulationsschutz in den Fokus stellen

„Entwickler stürzen sich normalerweise immer zuerst auf die funktionalen Aspekte einer Technologie, bevor versucht wird, sie sicher zu machen“, sagt Güneysu, Leiter der AG Sichere Hardware. Vorrangiges Ziel für die Elektromobilität ist bislang zum Beispiel, die Reichweite der Autos zu erhöhen, die Ladedauer zu verkürzen sowie das Netz an Ladesäulen auszubauen. Daten- und Manipulationsschutz wurden bislang kaum beachtet. Diese Lücke will „SecMobil“ schließen. In Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der RUB entwickelte Güneysus Team einen Sensor für Ladesäulen, der drei Funktionen vereint: Er misst den Stromverbrauch beim Ladevorgang, detektiert Manipulationen der Ladesäule und verschlüsselt die erhobenen Daten, bevor sie für die Abrechnung des Ladevorgangs an den Betreiber der Säule gesandt werden.

Manipulationen mit Dauermagneten

„Unsere Absicht zu Beginn des Projekts war, dass wir eine existierende Ladesäulenlösung von einem Hersteller bekommen und diese dann bezüglich der Sicherheitsaspekte auf den Prüfstand stellen“, erzählt Güneysu. Aber die Hersteller wollten sich nicht in die Karten gucken lassen. Also baute das Team eine eigene Säule. „Wir haben uns gefragt, wie das Sicherheitskonzept für eine Ladesäule aussehen muss, um Angriffe zu vermeiden oder zu detektieren, selbst wenn sie – salopp gesagt – völlig unbeobachtet und frei zugänglich an jedem Feldweg steht.“

Wie könnte man eine Ladesäule überhaupt manipulieren? Die Ladestrommessung erfolgt über die Magnetfelder, die auftreten, wenn der Strom durch die Ladesäule ins Auto fließt. Platziert man einen Dauermagneten an der richtigen Stelle in der Ladesäule, kann das bereits die Messung stören, und der Zähler läuft zu langsam.

Solche Manipulationen können die RUB-Forscher zwar auch an ihrer Ladesäule nicht verhindern, aber sie können sie detektieren. Dazu messen sie den Stromfluss an mehreren Stellen des Ladekabels. Alle Messpunkte stehen dabei in einer fest definierten Beziehung zueinander, die einem Angreifer nicht bekannt ist. Sollte jemand dennoch versuchen, die Ladestrommessung am Ladekabel zu manipulieren, entstehen Abweichungen innerhalb des Bezugssystems. Der RUB-Sensor erkennt diese sofort und gibt eine Warnung an den Ladesäulenbetreiber aus.

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