KR102273703B1 - 전기자동차 충전 제어 시스템 - Google Patents

전기자동차 충전 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102273703B1
KR102273703B1 KR1020190088869A KR20190088869A KR102273703B1 KR 102273703 B1 KR102273703 B1 KR 102273703B1 KR 1020190088869 A KR1020190088869 A KR 1020190088869A KR 20190088869 A KR20190088869 A KR 20190088869A KR 102273703 B1 KR102273703 B1 KR 102273703B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electric vehicle
charging
battery
state
vehicle battery
Prior art date
Application number
KR1020190088869A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210011676A (ko
Inventor
이상민
Original Assignee
주식회사 제니스코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 제니스코리아 filed Critical 주식회사 제니스코리아
Priority to KR1020190088869A priority Critical patent/KR102273703B1/ko
Publication of KR20210011676A publication Critical patent/KR20210011676A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102273703B1 publication Critical patent/KR102273703B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/305—Communication interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/15—Failure diagnostics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전 제어 시스템은, 전기자동차 배터리의 상태를 관리함과 동시에 충전기(Electric Vehicle Supply Equipment: EVSE)와의 통신을 통해 전기자동차 배터리의 충전을 제어 및 모니터링하는 프로세서를 포함하는 충전 제어 장치 및 충전 제어 장치로부터 수신된 전기자동차 배터리의 상태정보를 기초로 충전 상태값(State of Charge: SOC) 및 잔존 수명값(State of Health: SOH)을 추정하고, 전기자동차 배터리의 고장 여부를 진단하는 서버를 포함하되, 프로세서는 하나의 하드웨어로 구성될 수 있다.

Description

전기자동차 충전 제어 시스템{ELECTRIC VEHICLE CHARGE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 전기자동차 충전 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차의 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)과 통신 컨트롤러(Electric Vehicle Communication Controller: EVCC)가 하나의 하드웨어로 통합된 충전 제어 장치를 이용하여 전기자동차 충전 효율, 보안성 및 차량 사용자의 편의성을 높인 전기자동차 충전 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차의 배터리 상태를 관리하기 위해 내장된 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)은 크게 마스터(Master)-팩(Pack)-슬레이브(Slave) 형태 또는 마스터(Master)-슬레이브(Slave) 형태로 구성되어 있다.
마스터 BMS는 슬레이브 BMS 또는 팩 BMS에서 배터리 셀의 전압을 받아서 충전 상태값(State of Charge: SOC)을 계산하고, 실제 전력 전송 과정에서 메인 릴레이 컨트롤러로서 역할을 수행한다. 마스터 BMS는 슬레이브 BMS처럼 실제 셀 전압을 측정하거나 셀 밸런싱을 수행하지 않기 때문에 별도의 BMS 칩이 필요 없으며, RTOS(Real Time Operating System)으로 구동된다.
한편, 전기자동차의 충전기와의 통신을 위한 통신 컨트롤러(Electric Vehicle Communication Controller: EVCC)는 전기차의 급속 및 완속 충전을 위한 통신규격을 내장한 전기차용 전력선 통신(Power Line Communication: PLC) 모뎀을 말한다. 전기자동차는 EVCC를 이용하여 충전기와의 통신을 수행하고 충전 상태 제어 및 모니터링, 결제 또는 인증 기능을 수행한다.
일반적으로 전기자동차의 구성들은 하나의 CAN 라인으로 연결되는데, 이로 인해 CAN 버스 로드율이 증가하고, CAN 통신 과정에서 데이터 유실 및 지연이 발생하는 문제가 발생한다. 전기자동차 배터리 충전 과정에서 BMS와 EVCC는 서로 별도의 모듈로 존재하여 CAN 통신을 통해 정보를 교환하며 동작하므로, 다른 구성들과 마찬가지로 BMS와 EVCC 역시 전술한 CAN 버스 로드율 증가, 데이터 유실 및 지연 등의 문제에서 자유롭지 못하다. 즉, 별도의 구성으로 존재하는 BMS와 EVCC 간의 CAN 통신에서 발생되는 오버헤드는 전기자동차의 충전을 방해하는 원인이 된다.
또한, 현재 전기자동차와 충전기 간의 통신 과정에서 서로 교환하는 정보 및 메시지는 암호화가 되지 않은채로 송수신되고 있어 보안에 취약한 문제가 있다. 즉, 현재 전기자동차 충전 시스템에서는 충전 과정에서 충전기에 대한 해킹을 통해 악의적인 과금 조정으로 손해를 입히거나 오동작을 일으켜 전기자동차를 손상시키는 등 보안으로 인한 문제가 발생할 위험이 항상 존재한다.
더불어, 현재 사용되고 있는 전기자동차의 충전 및 통신을 위한 구성은 충전기와 통신하는 것 이외에 다른 기능들을 수행하지는 않는다. 그러나, 전기자동차의 특성 상 다양한 서비스들이 끊임없이 요구되고 있다는 점을 고려하면, 전기자동차의 충전 및 통신을 위한 구성이 충전기뿐만 아니라 다양한 통신 장치들과 네트워크를 형성하여 다양한 기능들을 수행할 수 있도록 변화하는 것이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0068126호 (2017.06.19)
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현재 각각 별도의 장치로 구성된 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)과 통신 컨트롤러(Electric Vehicle Communication Controller: EVCC)를 하나의 하드웨어 안에서 소프트웨어적으로 구현함으로써, 전기자동차의 제어유닛(Electronic Control Unit: ECU) 구성을 단순화시키고 충전 효율을 개선시킨 전기자동차 충전 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 전기자동차가 충전기와 통신하는 과정을 암호화하여 보안성을 높이고, 지속적으로 개발되고 있는 전기자동차 통신 규격 및 서비스를 통신 네트워크를 통해 다양하게 제공할 수 있는 전기자동차 충전 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전 제어 시스템은, 전기자동차 배터리의 상태를 관리함과 동시에 충전기(Electric Vehicle Supply Equipment: EVSE)와의 통신을 통해 전기자동차 배터리의 충전을 제어 및 모니터링하는 프로세서를 포함하는 충전 제어 장치 및 충전 제어 장치로부터 수신된 전기자동차 배터리의 상태정보를 기초로 충전 상태값(State of Charge: SOC) 및 잔존 수명값(State of Health: SOH)을 추정하고, 전기자동차 배터리의 고장 여부를 진단하는 서버를 포함하되, 프로세서는 하나의 하드웨어로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치는, 전기자동차와 충전기 간의 통신 메시지를 암호화하고 인증서를 저장하기 위한 보안모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 보안모듈은, 최초 충전 시에 기 저장된 개인키를 포함한 인증서를 충전기를 통해 서버에 전송하며, 기 저장된 개인키를 포함한 인증서를 기초로 생성된 인증서 체인을 서버로부터 충전기를 통해 수신하여 인증서 체인을 검증할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치는, 충전 제어 장치의 펌웨어 다운로드 및 업그레이드를 위한 이더넷 통신을 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 배터리의 상태정보에는, 프로세서에 의해 측정된 배터리 셀의 전압, 배터리 셀의 온도, 충전 상태값 또는 배터리 제조연도 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 서버는, 전기자동차 배터리의 종류 별로 전기자동차 배터리의 상태정보를 구분하여 데이터베이스에 저장하고, 동종의 전기자동차 배터리 별로 충전 상태값의 평균값 및 잔존 수명값의 평균값을 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서는, 서버에서 추정된 충전 상태값의 평균값 및 잔존 수명값의 평균값을 기초로 전기자동차 배터리의 충전 상태값 및 잔존 수명값을 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전 제어 시스템은, 전기자동차 배터리의 충전 상태값, 잔존 수명값 및 전기자동차 배터리의 고장 여부를 출력하기 위한 애플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 전기자동차 충전 제어 시스템에 따르면, BMS와 EVCC가 통합되어 전기자동차의 ECU 구성이 간단해지므로, 하드웨어 구성을 위한 비용 및 단가가 절감되며, CAN 버스 로드율이 감소하여 종래 대비 충전 효율이 대폭 개선될 수 있다.
또한, BMS와 EVCC가 통합되어 기존 EVCC가 수행하지 못했던 AC 완속 및 DC 급속 충전을 수행할 수 있으므로, 충전 서비스 영역이 광범위하게 확장될 수 있고, 충전 오류 시에 디버깅 포인트를 일원화할 수 있다.
더불어, 전기자동차의 충전 과정에서 충전 메시지를 암호화하고 개인키를 이용한 인증을 수행할 수 있으므로, 보안성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이더넷 통신을 이용한 네트워크 구축을 통해 추후 부가서비스의 연동이 손쉽게 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래의 전기자동차 배터리 충전을 위한 제어유닛을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 배터리 충전을 위한 제어유닛을 나타낸 블록도이다.
도 4는 종래 대비 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치의 CAN 버스 로드율의 변화를 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서의 기능들을 나타낸 개념도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보안모듈의 인증 과정을 나타낸 개념도다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치와 서버 간 배터리 상태정보의 처리 과정을 나타낸 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "모듈", "유닛" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 충전 제어 시스템은, 전기자동차 배터리에 내장된 충전 제어 장치(100), 다수의 충전 제어 장치(100)로부터 배터리와 관련된 정보들을 수신하여 분석하는 서버(200) 및 서버(200)와의 통신을 통해 전기자동차 배터리와 관련된 정보뿐만 아니라 전기자동차와 관련된 다양한 서비스를 제공받을 수 있는 사용자 단말(300)을 포함할 수 있다. 충전 제어 장치(100)는 충전기(400)(Electric Vehicle Supply Equipment: EVSE)와의 연결을 통해 충전을 위한 통신을 수행할 수 있고, 서버(200)는 충전기(400)에 대한 관리 및 제어를 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)는 전기자동차 배터리의 상태를 관리함과 동시에 충전기(400)와의 통신을 통해 전기자동차 배터리의 충전을 제어 및 모니터링하는 프로세서(10)를 포함할 수 있다. 프로세서(10)는 종래의 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS)과 통신 컨트롤러(Electric Vehicle Communication Controller: EVCC)의 기능을 통합시킨 하나의 하드웨어 구성을 말한다. 즉, 프로세서(10)는 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러의 기능을 하나의 하드웨어 안에서 소프트웨어적으로 구현할 수 있다.
예를 들어, 하나의 집적 회로 기판으로 구성되는 프로세서(10)는 메인 릴레이 제어, 과전압 또는 과전류 보호, 충전 상태값(State of Charge: SOC) 및 잔존 수명값(State of Health: SOH) 계산 등과 같은 배터리 관리 시스템의 기능들을 수행할 수 있다. 이와 동시에 프로세서(10)는 전기자동차와 연결된 충전기(400)와의 통신을 제어하여 배터리의 충전 상태를 모니터링하고, DC 급속 충전뿐만 아니라 AC 완속 충전을 모두 제어하는 등 기존 대비 확장된 통신 컨트롤러의 기능들을 수행할 수 있다. 이때, 전술한 두 가지 기능이 통합된 프로세서(10)는 최신 충전 통신 스펙인 ISO/IEC 15118을 만족시키도록 설계될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)는, 전기자동차와 충전기(400) 간의 통신 메시지를 암호화하고 인증서를 저장하기 위한 보안모듈(20)을 포함할 수 있다. 보안모듈(20)은 단순히 암호화 정보를 저장 및 관리하는 데이터베이스가 아닌 암호화된 하나의 하드웨어 구성을 말한다. 보안모듈(20)에는 전기자동차가 제조되어 출고될 당시에 암호화를 위한 개인키 및 인증서가 미리 저장될 수 있다. 이와 같이 미리 저장된 개인키 및 인증서를 이용하여 보안모듈(20)은 충전기(400) 및 서버(200)에 대한 인증을 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)는, 충전 제어 장치(100)의 펌웨어 다운로드 및 업그레이드를 위한 이더넷 통신을 지원하는 통신모듈(30)을 포함할 수 있다. 즉, 충전 제어 장치(100)는 통신모듈(30)을 통해 이더넷 통신 네트워크를 구축하여 프로세서(10)에 대한 펌웨어 다운로드 및 업그레이드 등 같은 부가 서비스를 제공받을 수 있다. 또한, 프로세서(10)는 전기자동차를 구성하는 탑재형 충전기(On Board Charger: OBC) 등과 같은 유닛과 CAN 통신을 통해 연동될 수 있으므로, 충전 제어 장치(100)는 통신모듈(30)을 통해 프로세서(10)와 CAN 통신 연동이 가능한 타 구성에 대한 부가 서비스를 제공받을 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(200)는, 충전 제어 장치(100)로부터 수신된 전기자동차 배터리의 상태정보를 기초로 충전 상태값 및 잔존 수명값을 추정하고, 전기자동차 배터리의 고장 여부를 진단할 수 있다. 이때, 프로세서(10)에 의해 생성되는 전기자동차 배터리의 상태정보에는 프로세서(10)에 의해 측정된 배터리 셀의 전압, 배터리 셀의 온도, 충전 상태값 또는 배터리 제조연도 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다. 또한, 서버(200)에 의해 추정되는 충전 상태값 및 잔존 수명값은 단일 충전 제어 장치(100)에서 자체적으로 계산된 값이 아닌 다수의 충전 제어 장치(100)로부터 수집된 배터리의 상태정보들을 기초로 추정된 값을 말한다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(200)는 전술한 예시와 같은 배터리의 상태정보를 분석하여 충전 제어 장치(100)에서 자체적으로 계산된 충전 상태값 및 잔존 수명값을 보정하기 위한 보정값을 추정할 수 있다. 이와 같이 서버(200)에 의해 추정된 보정값(i.e. 서버(200)에 의해 추정된 충전 상태값 및 잔존 수명값)은 충전 제어 장치(100)의 프로세서(10)로 전달되어 충전 상태값 및 잔존 수명값의 보정에 사용될 수 있다. 또한, 서버(200)는 특정 충전 제어 장치(100)로부터 수신된 배터리의 상태정보를 데이터베이스에 기 저장된 다른 배터리의 상태정보들과 비교하고, 비교된 결과를 기초로 특정 배터리가 현재 고장난 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말(300)은, 전기자동차 배터리의 충전 상태값, 잔존 수명값 및 전기자동차 배터리의 고장 여부를 출력하기 위한 애플리케이션이 구동될 수 있다. 사용자는 사용자 단말(300)의 애플리케이션 구동을 통해 서버(200)에서 분석된 정보들을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 전기자동차의 충전 시작과 종료를 제어할 수 있다. 애플리케이션의 구동을 위한 사용자 단말(300)은 스마트폰, PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistants), 데스크탑(Desktop) PC, 랩탑(Laptop) PC, 태블릿(Tablet) PC 등일 수 있다.
도 2는 종래의 전기자동차 배터리 충전을 위한 제어유닛을 나타낸 블록도, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 배터리 충전을 위한 제어유닛을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 전기자동차 배터리 충전을 위한 제어유닛에서는 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러가 별개의 모듈로 형성되어 있다. 별개의 모듈로 구성된 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러는 100ms의 주기로 20여개의 CAN 메시지를 송수신하며 충전 정보와 상태를 교환하여 전기자동차 충전을 제어한다. 다만, 이와 같이 CAN 통신을 통해 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러가 기능을 수행하면, CAN 통신이 양호하지 못한 경우(i.e. CAN 버스 로드율이 증가한 경우)에는 충전이 종료되는 등의 문제가 발생하게 된다.
도 3을 참조하면, 종래와 달리 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차 배터리 충전을 위한 제어유닛은 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러가 통합된 프로세서(10)를 사용함으로써 전술한 CAN 통신 방식의 문제점을 해소한다. 즉, 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러의 각 기능을 하나의 프로세서(10)가 동시에 수행함으로써, CAN 통신의 영향력을 최소화하고 충전 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러의 각 기능을 하나의 프로세서(10)가 동시에 수행함으로써, 종래의 통신 컨트롤러는 수행하지 못했던 AC 완속 충전을 원활히 수행할 수 있다.
도 4는 종래 대비 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)의 CAN 버스 로드율의 변화를 나타낸 시퀀스 다이어그램이다.
도 4의 좌측 시퀀스 다이어그램을 참조하면, 종래의 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러는 20여개의 CAN 통신 메시지를 100ms의 주기로 송수신하고 있다. 충전 스펙이 업그레이드될수록 종래의 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러가 서로 주고받아야 할 메시지 수는 점점 더 늘어날 수 밖에 없다. 이는 곧 충전을 위한 메시지 송수신에 과부하를 유발할 수 밖에 없다.
반면, 도 4의 우측 시퀀스 다이어그램을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)는 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러를 통합한 프로세서(10)를 사용함으로써 메시지 수에 관계없이 CAN 버스 로드율을 현저히 낮출수 있게 된다. 즉, 별도의 CAN 통신을 수행하지 않더라도 충전기(400)와 프로세서(10)가 직접 서로 메시지를 교환하면서 충전을 진행할 수 있으므로, 종래 대비 충전 효율을 현저히 개선시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서(10)의 기능들을 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서(10)의 기능은 크게 배터리 관리 시스템 기능, 통신 컨트롤러 기능 및 통합 통신 기능으로 구분할 수 있다. 프로세서(10)의 좌측에 표시된 Relay Contorl 블록, Voltage & Current 블록, Protection 블록 및 Diagnosis 블록은 배터리 관리 시스템의 기능들을 나타낸다. 프로세서(10)의 우측에 표시된 HPGP+PLC 블록, Actuator 블록, Charging 블록은 통신 컨트롤러의 기능들을 나타낸다. 또한, 프로세서(10)의 우측에 표시된 Power 블록, Communication 블록은 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러의 통합 과정에서 필요한 통합 통신 기능을 나타낸다. 이와 같은 기능적 구성을 통해 하나의 하드웨어 프로세서(10)에서 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보안모듈(20)의 인증 과정을 나타낸 개념도다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 보안모듈(20)은, 전기자동차 출고 단계에서 미리 V2G 루트 인증서, OEM 프로비저닝 인증서 및 메시지 암호화를 위한 개인키를 저장할 수 있다. 도 6의 (b)를 참조하면, 보안모듈(20)은 최초 충전 시에 기 저장된 개인키를 포함한 인증서를 충전기(400)를 통해 서버(200)에 전송할 수 있다. 즉, 보안모듈(20)은 V2G 루트 인증서를 포함한 OEM 프로비저닝 인증서를 충전기(400)로 전달할 수 있고, 충전기(400)로 전달된 인증서들은 충전기(400)와 서버(200) 간의 무선 통신을 통해 서버(200)로 전달될 수 있다.
도 7의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(200)는 보안모듈(20)로부터 전달된 V2G 루트 인증서를 포함한 OEM 프로비저닝 인증서를 기초로 인증서 체인을 생성할 수 있다. 서버(200)에서 생성된 인증서 체인은 충전기(400)를 통해 보안모듈(20)로 전달될 수 있다. 도 7의 (b)를 참조하면, 보안모듈(20)은 기 저장된 개인키를 포함한 인증서를 기초로 서버(200)로부터 전달된 인증서 체인을 검증할 수 있다. 보안모듈(20)은 이러한 검증 과정을 통해 충전 과정에서의 메시지 암호화 및 복호화 작업을 진행할 수 있다. 즉, 보안모듈(20)은 기 저장된 인증서 및 개인키를 활용하여 충전기(400) 및 서버(200)에 대한 인증 작업을 수행하고, 이를 통해 충전 과정에서 교환되는 메시지를 외부 해킹 등으로부터 안전하게 보호할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)와 서버(200) 간 배터리 상태정보의 처리 과정을 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충전 제어 장치(100)는 프로세서(10)를 통해 배터리의 상태정보에 해당하는 배터리 셀의 전압, 배터리 셀의 온도, 충전 상태값, 배터리 제조연도 및 상태값을 측정하고, 이를 서버(200)로 송신할 수 있다. 이때, 서버(200)는 배터리의 상태 정보를 배터리의 용량 및 제조사 별로 구분하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 즉, 서버(200)는 전기자동차 배터리의 종류 별로 전기자동차 배터리의 상태정보를 구분하여 데이터베이스에 저장할 수 있다.
충전 상태값과 잔존 수명값은 같은 배터리를 같은 기간동안 사용하더라도 화학적인 특성으로 인해 조금씩 차이를 보일 수 있으므로, 이러한 차이를 보정할 수 있도록 서버(200)는 동종의 전기자동차 배터리 별로 충전 상태값의 평균값 및 잔존 수명값의 평균값을 추정할 수 있다. 추정된 동종의 전기자동차 배터리 별 충전 상태값 및 잔존 수명값의 평균값은 충전 제어 장치(100)로 전송될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서(10)는 서버(200)에서 추정된 충전 상태값의 평균값 및 잔존 수명값의 평균값을 기초로 전기자동차 배터리의 충전 상태값 및 잔존 수명값을 보정할 수 있다. 즉, 충전 제어 장치(100)의 프로세서(10)는 서버(200)에서 보낸 충전 상태값 및 잔존 수명값의 평균값을 이용하여 자체적으로 계산한 충전 상태값 및 잔존 수명값에 대한 평균값을 재산출하는 과정을 수행함으로써 오류를 보정하는 작업을 수행할 수 있다. 이러한 과정을 통해 충전 제어 장치(100)에서 계산되는 충전 상태값 및 잔존 수명값의 정확도를 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 프로세서 20: 보안모듈
30: 통신모듈 100: 충전 제어 장치
200: 서버 300: 사용자 단말
400: 충전기

Claims (8)

  1. 전기자동차 충전 제어 시스템에 있어서,
    전기자동차 배터리의 상태를 관리함과 동시에 충전기(Electric Vehicle Supply Equipment: EVSE)와의 통신을 통해 상기 전기자동차 배터리의 충전을 제어 및 모니터링하도록 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러를 통합한 프로세서를 포함하는 충전 제어 장치;
    상기 충전 제어 장치로부터 수신된 전기자동차 배터리의 상태정보를 기초로 충전 상태값(State of Charge: SOC) 및 잔존 수명값(State of Health: SOH)을 추정하고, 상기 전기자동차 배터리의 고장 여부를 진단하는 서버; 및
    상기 전기자동차와 상기 충전기 간의 충전 과정에서 메시지 암호화 및 복호화 작업을 진행하고 인증서를 저장하기 위한 보안모듈을 포함하되,
    상기 서버는,
    상기 전기자동차 배터리의 종류 별로 상기 전기자동차 배터리의 상태정보를 구분하여 데이터베이스에 저장하고, 동종의 전기자동차 배터리 별로 충전 상태값의 평균값 및 잔존 수명값의 평균값을 추정하고 추정된 충전 상태값의 평균값 및 잔존 수명값의 평균값을 기초로 상기 전기자동차 배터리의 충전 상태값 및 잔존 수명값을 보정하며,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리 관리 시스템과 통신 컨트롤러를 통합하여 하나의 하드웨어로 구성되어 메시지 수에 관계없이 CAN통신의 수행 없이 상기 충전기와 직접 서로 메시지를 교환하면서 충전을 진행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보안모듈은,
    최초 충전 시에 기 저장된 개인키를 포함한 인증서를 상기 충전기를 통해 상기 서버에 전송하며, 상기 기 저장된 개인키를 포함한 인증서를 기초로 생성된 인증서 체인을 상기 서버로부터 상기 충전기를 통해 수신하여 상기 인증서 체인을 검증하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 제어 장치는,
    상기 충전 제어 장치의 펌웨어 다운로드 및 업그레이드를 위한 이더넷 통신을 지원하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기자동차 배터리의 상태정보에는,
    상기 프로세서에 의해 측정된 배터리 셀의 전압, 배터리 셀의 온도, 상기 충전 상태값 또는 배터리 제조연도 중 적어도 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 제어 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기자동차 배터리의 충전 상태값, 잔존 수명값 및 상기 전기자동차 배터리의 고장 여부를 출력하기 위한 애플리케이션의 구동이 가능한 사용자 단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 제어 시스템.
KR1020190088869A 2019-07-23 2019-07-23 전기자동차 충전 제어 시스템 KR102273703B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190088869A KR102273703B1 (ko) 2019-07-23 2019-07-23 전기자동차 충전 제어 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190088869A KR102273703B1 (ko) 2019-07-23 2019-07-23 전기자동차 충전 제어 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210011676A KR20210011676A (ko) 2021-02-02
KR102273703B1 true KR102273703B1 (ko) 2021-07-07

Family

ID=74559707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190088869A KR102273703B1 (ko) 2019-07-23 2019-07-23 전기자동차 충전 제어 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102273703B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102499661B1 (ko) * 2021-04-12 2023-02-14 주식회사 현대케피코 배터리 인증 시스템
KR102569382B1 (ko) * 2021-12-10 2023-08-23 모트랩(주) 서로 다른 종류의 배터리를 장착할 수 있는 전기차용 배터리제어시스템

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120073520A (ko) * 2010-12-27 2012-07-05 주식회사 이아이지 배터리 관리 시스템 및 상기 배터리 관리 시스템을 이용하는 배터리 진단 시스템
KR101792267B1 (ko) * 2012-01-02 2017-11-20 현대모비스 주식회사 Ｂｍｓ와 충전기 그리고 이들을 포함하는 차량용 충전시스템, 및 이의 제어방법
KR20170068126A (ko) 2015-12-09 2017-06-19 현대자동차주식회사 차량 및 그 충전 제어방법
KR101926482B1 (ko) * 2016-09-02 2018-12-07 주식회사 케이티 전기차를 충전하는 방법 및 서버
KR20190059098A (ko) * 2017-11-22 2019-05-30 현대자동차주식회사 차량 소프트웨어 업데이트를 고려한 충전기 정보 제공 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210011676A (ko) 2021-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102335296B1 (ko) 무선 네트워크 기반 배터리 관리 시스템
US10229552B2 (en) Methods and systems for delivering electric energy
CN108544933B (zh) 充电认证方法和***、认证芯片和存储介质
EP3151360B1 (en) Battery system
US7471066B2 (en) Battery management and equalization system for batteries using power line carrier communications
US9505396B2 (en) Method for starting a battery management system
JP2019129671A (ja) 車両、充電器およびそれを備えた充電システム、ならびに、充電器の異常診断方法
JP6638928B2 (ja) バッテリー管理システム
WO2013051688A1 (ja) 電池状態管理装置、電池状態管理方法
CN109075592B (zh) 电池组充电***
KR102273703B1 (ko) 전기자동차 충전 제어 시스템
CN106274520B (zh) 具有温度依赖性***件的交流发电机控制
CN105556984B (zh) 用于认证电池组的测量数据的方法和设备
US20160193936A1 (en) Method for transmitting data in a battery management system
CN103827685A (zh) 用于确定蓄电池单池的充电状态的蓄电池管理***和方法、具有蓄电池管理***的蓄电池和机动车
CN105291875A (zh) 一种电动汽车快速充电方法
Shell et al. Implementation of a wireless battery management system (WBMS)
CN112776649B (zh) 电动车辆的充电方法、充电桩、电池管理***及介质
CN111516517B (zh) 车辆的控制装置、包括控制装置的车辆和车辆的控制方法
CN116075732A (zh) 自动电池监控***
WO2021220306A1 (en) Wireless communication in a battery pack
KR20160111382A (ko) 배터리 시스템과 다른 장치 사이에서 데이터의 무선 전송을 위한 통신 인터페이스
US11563241B2 (en) Apparatus and methods for removable battery module with internal relay and internal controller
US11699817B2 (en) Apparatus and methods for removable battery module with internal relay and internal controller
CN111668890B (zh) 电源管理***的通讯方法、装置、***、电池及电动汽车

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant