KR20200029986A - Apparatus and method for aligning positions for wireless charging - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 충전을 위한 위치 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LF 신호를 이용하여 무선 충전을 위한 위치 정렬을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for aligning a location for wireless charging, and more particularly, to an apparatus and method for performing a location alignment for wireless charging using an LF signal.
최근 개발되고 있는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)는 배터리의 동력으로 모터를 구동하여, 종래의 가솔린 엔진 자동차에 비해 배기 가스 및 소음 등과 같은 공기 오염원이 적으며, 고장이 적고, 수명이 길고, 운전 조작이 간단하다는 장점이 있다.The recently developed electric vehicle (EV) drives a motor with the power of a battery, and has fewer air pollution sources such as exhaust gas and noise, has fewer failures, has a longer life, and operates than a conventional gasoline engine vehicle. It has the advantage of simple operation.
전기 자동차는 구동원에 따라 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 및 전기 자동차(EV)로 분류된다. HEV에는 주전력인 엔진과 보조 전력인 모터를 가지고 있다. PHEV는 주전력인 모터와 배터리가 방전될 때 사용되는 엔진을 가지고 있다. EV는 모터를 가지고 있으나, 엔진은 가지고 있지 않다.Electric vehicles are classified into hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), and electric vehicles (EVs) according to driving sources. The HEV has a main power engine and an auxiliary power motor. PHEV has a main power motor and an engine that is used when the battery is discharged. EV has a motor, but no engine.
전기 자동차의 모터를 구동하기 위한 배터리의 무선 충전는 차징 스테이션의 1차 코일과 전기 자동차의 2차 코일이 자기 공명 방식으로 결합되어 수행될 수 있다. 또한, 자기 공진 무선 전력 전송 시스템에서는 1차 코일과 2차 코일이 정렬되지 않으면, 무선 전력 전달의 효율이 크게 저하될 수 있으므로, 무선 충전의 효율을 높이기 위해 1차 코일과 2차 코일의 정렬이 요구될 수도 있다.Wireless charging of the battery for driving the motor of the electric vehicle may be performed by combining the primary coil of the charging station and the secondary coil of the electric vehicle in a magnetic resonance method. In addition, in the self-resonant wireless power transmission system, if the primary coil and the secondary coil are not aligned, the efficiency of wireless power transmission may be greatly reduced, so that the alignment of the primary coil and the secondary coil is increased to increase the efficiency of wireless charging. May be required.
종래의 정렬 방법으로는 후방 카메라를 이용하여 2차 코일이 장착된 전기 자동차를 그라운드 어셈블리(Ground Assembly, GA)의 1차 코일에 정렬시키는 방법이 있다. 또한, 다른 종래의 정렬 방법으로는 전기 자동차가 주차 영역에 범프(bump)에 의해 주차된 후, 움직일 수 있는 충전 패드(movable charging pad)를 이동시켜, 충전 패드의 1차 코일과 전기 자동차의 2차 코일을 정렬하는 방법이 있다.A conventional alignment method is a method of aligning an electric vehicle equipped with a secondary coil to a primary coil of a ground assembly (GA) using a rear camera. In addition, in another conventional alignment method, after the electric vehicle is parked by a bump in the parking area, the movable charging pad is moved to move the primary coil of the charging pad and the electric vehicle. There are ways to align the primary coil.
다만, 종래의 기술은 코일의 정렬에 사용자의 개입, 정렬 및 사용자의 불편 및 정렬의 큰 편차를 초래하며, 이는 약간의 코일 오정렬로 인해 과도한 시스템 성능 저하를 유발할 수 있다. 따라서, 코일의 오정렬에 민감한 자기 공진 형 무선 전력 전송 시스템에서 상술한 종래 기술을 이용하면, 최적의 전력 전달 효율을 실현하기 어렵고, 시스템의 안정성 및 신뢰성이 낮아질 수 있다.However, the conventional technique causes a user's intervention in alignment of the coil, alignment, and inconvenience of the user and a large deviation in alignment, which may cause excessive system performance degradation due to slight coil misalignment. Therefore, using the above-described conventional technology in a self-resonant wireless power transmission system sensitive to misalignment of the coil, it is difficult to realize optimal power transmission efficiency, and stability and reliability of the system may be lowered.
따라서, 무선 전력 전달 시스템에서 전기 자동차에 탑재된 고전압 배터리를 충전하기 위해 차징 스테이션의 그라운드 어셈블리의 1차 코일 및 전기 자동차의 2차 코일을 정밀하게 정렬하는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a method of precisely aligning the primary coil of the ground assembly of the charging station and the secondary coil of the electric vehicle to charge the high voltage battery mounted in the electric vehicle in the wireless power transmission system.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 LF 신호를 이용하여 위치 정렬을 수행하는 무선충전을 위한 위치 정렬 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a position alignment method for wireless charging that performs position alignment using an LF signal.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 LF 신호를 이용하여 위치 정렬을 수행하는 무선충전을 위한 위치 정렬 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a position alignment device for wireless charging that performs position alignment using an LF signal.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 LF 신호를 이용한 무선 충전을 위한 위치 정렬 제어 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a position alignment control method for wireless charging using an LF signal.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법은, 복수의 그라운드 어셈블리(GA; Ground Assembly) 중 타겟 GA와의 위치 정렬을 위해 차량 어셈블리(Vehicle Assembly)에 의해 수행되는, 무선 충전을 위한 위치 정렬 방법으로서, 상기 복수의 GA를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)와의 무선통신을 통해 복수의 GA 상태를 인지하는 단계; 상기 복수의 GA 중 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 상기 SECC로부터 수신하는 단계; 상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하는 단계; 상기 SECC에 요청하여 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계; 및 인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 타겟 GA와의 위치 정렬을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Position alignment method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, is performed by a vehicle assembly (Vehicle Assembly) for alignment with the target GA of a plurality of ground assembly (GA; Ground Assembly), wireless charging A method for aligning positions, comprising: recognizing a plurality of GA states through wireless communication with a power supply-side communication controller (SECC) that controls the plurality of GAs; Receiving information on at least one valid GA of the plurality of GAs from the SECC; Selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs and performing wireless communication; Requesting the SECC to perform a location alignment approval and authentication procedure; And performing position alignment with the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success.
여기서, 각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분될 수 있다. Here, the LF signal assigned to each GA can be distinguished from the LF signal assigned to another GA in a time division multiplexing method.
이때, 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보는, 각 GA에 대한 GA ID, LF 시스템의 고유 정보, 및 무선신호 세기 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this case, the information on one or more valid GAs may include one or more of a GA ID for each GA, unique information of the LF system, and radio signal strength information.
상기 LF 시스템의 고유 정보는, 해당 GA에 부여된 LF 충돌 방지 신호에 대한 정보, LF ID, LF 안테나 정보, 및 안테나별 자기장 감지 민감도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The unique information of the LF system may include one or more of information about an LF collision prevention signal assigned to a corresponding GA, LF ID, LF antenna information, and magnetic field detection sensitivity for each antenna.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하는 단계는, 상기 하나 이상의 유효한 GA의 무선신호 세기를 비교하는 단계; 및 무선신호 세기가 최고인 GA를 타겟 GA로 선택하는 단계를 포함할 수 있다. Selecting a target GA based on information on the one or more valid GAs includes: comparing radio signal strengths of the one or more valid GAs; And selecting a GA having the highest radio signal strength as a target GA.
상기 GA의 상태는 충전이 가능한 정상 상태, 충전 중인 상태, 또는 정렬 중인 상태일 수 있다.The state of the GA may be a normal state capable of charging, a state being charged, or a state being aligned.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하는 단계는 선택된 타겟 GA의 LF 정보를 기준으로 상기 EV의 LF 정보를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs and performing wireless communication may include modifying the LF information of the EV based on the LF information of the selected target GA.
수정되는 상기 EV의 LF 정보는 LF 충돌 방지 신호, SYNC, VA 및 LF ID 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The modified LF information of the EV may include at least one of an LF collision prevention signal, SYNC, VA, and LF ID.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 장치는 복수의 그라운드 어셈블리(GA; Ground Assembly) 중 타겟 GA와 위치 정렬을 수행하는 위치 정렬 장치로서, 적어도 하나의 프로세서(processor); 및 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 복수의 GA를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)와의 무선통신을 통해 복수의 GA 상태를 인지하도록 하는 명령; 상기 복수의 GA 중 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 상기 SECC 로부터 수신하도록 하는 명령; 상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하도록 하는 명령; 상기 SECC에 요청하여 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하도록 하는 명령; 및A position alignment device according to an embodiment of the present invention for achieving the other object is a position alignment device for performing position alignment with a target GA among a plurality of ground assemblies (GA), at least one processor (processor) ; And a memory in which at least one instruction executed through the at least one processor is stored, wherein the at least one instruction is through wireless communication with a power supply-side communication controller (SECC) controlling the plurality of GAs. An instruction to recognize multiple GA states; An instruction to receive information on one or more valid GAs among the plurality of GAs from the SECC; An instruction to select a target GA based on information on the one or more valid GAs to perform wireless communication; An instruction to request the SECC to perform a location alignment approval and authentication procedure; And
인증의 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 타겟 GA와의 위치 정렬을 수행하도록 하는 명령을 포함할 수 있다. 여기서, 각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분된다. According to the success of the authentication, a command to perform position alignment with the target GA may be included using a low frequency (LF) signal. Here, the LF signals assigned to each GA are distinguished from the LF signals assigned to other GAs in a time division multiplexing method.
이때, 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보는, 각 GA에 대한 GA ID, LF 시스템의 고유 정보, 및 무선신호 세기 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this case, the information on one or more valid GAs may include one or more of a GA ID for each GA, unique information of the LF system, and radio signal strength information.
상기 LF 시스템의 고유 정보는, 해당 GA에 부여된 LF 충돌 방지 신호에 대한 정보, LF ID, LF 안테나 정보, 및 안테나별 자기장 감지 민감도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The unique information of the LF system may include one or more of information about an LF collision prevention signal assigned to a corresponding GA, LF ID, LF antenna information, and magnetic field detection sensitivity for each antenna.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하도록 하는 명령은, 상기 하나 이상의 유효한 GA의 무선신호 세기를 비교하도록 하는 명령; 및 무선신호 세기가 최고인 GA를 타겟 GA로 선택하도록 하는 명령을 포함할 수 있다. The command to select a target GA based on the information on the one or more valid GAs includes: an instruction to compare radio signal strengths of the one or more valid GAs; And a command for selecting the GA with the highest radio signal strength as the target GA.
상기 GA의 상태는 충전이 가능한 정상 상태, 충전 중인 상태, 또는 정렬 중인 상태일 수 있다.The state of the GA may be a normal state capable of charging, a state being charged, or a state being aligned.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하는 단계는 선택된 타겟 GA의 LF 정보를 기준으로 상기 EV의 LF 정보를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs and performing wireless communication may include modifying the LF information of the EV based on the LF information of the selected target GA.
수정되는 상기 EV의 LF 정보는 LF 충돌 방지 신호, SYNC, VA 및 LF ID 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The modified LF information of the EV may include at least one of an LF collision prevention signal, SYNC, VA, and LF ID.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 제어 방법은 복수의 그라운드 어셈블리(GA; Ground Assembly)를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)에 의해 수행되는 무선 충전을 위한 위치 정렬 제어 방법으로서, 상기 SECC의 무선통신 반경 내로 진입하는 EV에게 하나 이상의 유효한 GA에 대한 상태 정보를 제공하는 단계; 상기 하나 이상의 유효한 GA 중 상기 EV에 의해 선택된 타겟 GA의 SECC와 상기 EVCC 간의 무선통신 체결을 수행하는 단계; 상기 EVCC의 요청에 따라 상기 EV 및 상기 타겟 GA와의 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계; 및 인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 EV와 타겟 GA 간의 위치 정렬을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Position alignment control method according to an embodiment of the present invention for achieving the above another object is a location for wireless charging performed by a power supply-side communication controller (SECC) for controlling a plurality of ground assembly (GA) An alignment control method, comprising: providing status information for one or more valid GAs to an EV entering a radio communication radius of the SECC; Performing wireless communication between the SECC of the target GA selected by the EV among the one or more valid GAs and the EVCC; Performing a location alignment approval and authentication procedure between the EV and the target GA according to the request of the EVCC; And performing position alignment between the EV and the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success.
여기서, 각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분된다. Here, the LF signals assigned to each GA are distinguished from the LF signals assigned to other GAs in a time division multiplexing method.
이때, 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보는, 각 GA에 대한 GA ID, LF 시스템의 고유 정보, 및 무선신호 세기 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this case, the information on one or more valid GAs may include one or more of a GA ID for each GA, unique information of the LF system, and radio signal strength information.
상기 LF 시스템의 고유 정보는, 해당 GA에 부여된 LF 충돌 방지 신호에 대한 정보, LF ID, LF 안테나 정보, 및 안테나별 자기장 감지 민감도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The unique information of the LF system may include one or more of information about an LF collision prevention signal assigned to a corresponding GA, LF ID, LF antenna information, and magnetic field detection sensitivity for each antenna.
상기 타겟 GA와 상기 EVCC 간의 무선통신 체결을 수행하는 단계는, 상기 EVCC로부터 수신한 상기 타겟 GA의 식별자 값이 변경되었는지 체크하여 무선통신 오류를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The step of performing a wireless communication between the target GA and the EVCC may include determining whether a wireless communication error occurs by checking whether the identifier value of the target GA received from the EVCC has changed.
상기 EVCC의 요청에 따라 상기 EV 및 상기 타겟 GA와의 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계는, 상기 EVCC로부터 수신한 LF 충돌 방지 신호를 상기 타겟 GA가 보유하고 있던 LF 충돌 방지 신호와 비교하여 오류를 검증하는 단계를 포함할 수 있다. According to the request of the EVCC, performing the position alignment approval and authentication procedure between the EV and the target GA compares the LF collision prevention signal received from the EVCC with the LF collision prevention signal held by the target GA. It may include the step of verifying.
상기 SECC의 무선통신 반경 내로 진입하는 EV에게 하나 이상의 유효한 GA에 대한 상태 정보를 제공하는 단계는, GA와 정렬 중인 선행 차량이 존재하는 경우 이를 새로이 진입하는 차량에게 통지하는 단계를 포함할 수 있다. The step of providing status information for one or more valid GAs to the EV entering the radio communication radius of the SECC may include notifying a newly entering vehicle when a preceding vehicle in alignment with the GA exists.
본 발명에 따르면, 무선 충전 공간 내에 복수의 차량이 존재하는 경우 서로 다른 차량이 방출하는 저주파수 안테나의 자기장 간섭으로 인하여 위치 정렬에 필요한 자기장 값이 왜란되어 올바른 위치정렬 데이터를 취득하지 못함을 방지할 수 있다. According to the present invention, when a plurality of vehicles are present in the wireless charging space, it is possible to prevent the magnetic field values required for the alignment due to magnetic field interference of the low-frequency antennas emitted by different vehicles from being distorted and thus failing to acquire correct alignment data. have.
본 발명은 또한, 복수의 GA가 존재하는 상황에서 각 GA 별 LF 간섭 방지 신호 간에 중첩이 일어나지 않도록 함으로써, 전기차 무선충전 시스템에서 전기차가 인프라인 GA를 올바르게 구분할 수 있도록 한다.The present invention also prevents overlap between LF interference prevention signals for each GA in a situation where a plurality of GAs are present, so that the electric vehicle wireless charging system can correctly distinguish the GA, which is an infrastructure.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 회로를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 전력 전송에서의 정렬 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 무선 충전을 위한 위치 정렬의 개념도이다.
도 5는 전기차 충전을 위한 무선통신 체결 절차를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용될 수 있는 무선충전을 위한 위치 정렬에 사용되는 통신 프레임의 MAC 헤더 구조를 나타낸다.
도 7은 복수의 차량에 대한 무선 충전으로 인해 발생하는 자기장 간섭을 나타낸 개념도이다.
도 8은 전기자동차 무선충전시스템의 위치정렬 시 서로 다른 차량이 방출하는 저주파수 안테나의 자기장 간섭으로 인하여 자기장 값이 왜란되는 형상을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 GA의 LF 텔레그램의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 VA의 LF 텔레그램의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬을 포함하는 무선충전 방법의 전체 동작 흐름을 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법을 수행하는 그라운드 어셈블리 및 차량 어셈블리의 블록 구성을 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서의 동작 흐름의 다른 실시예를 나타낸다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 15c 및 15d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 다른 예를 나타낸다.
도 16a 및 16b는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 체결 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다.
도 17a 및 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 체결 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 18a 및 18b은 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬을 위한 승인, 인증, 및 위치정렬 수행 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다.
도 19a 및 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬을 위한 승인, 인증, 및 위치정렬 수행 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 20은 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 페어링 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 페어링 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.
도 22a 및 22b는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬 종료 또는 무선충전 사전 준비 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다.
도 23a, 23b, 23c는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬 종료 또는 무선충전 사전 준비 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.1 is a conceptual diagram illustrating the concept of wireless power transmission for an electric vehicle to which an embodiment of the present invention is applied.
2 is a conceptual diagram showing an electric vehicle wireless charging circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an alignment concept in an electric vehicle wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram of position alignment for wireless charging to which the present invention is applied.
5 is a view showing a wireless communication fastening procedure for charging an electric vehicle.
6 shows a MAC header structure of a communication frame used for position alignment for wireless charging that can be applied to the present invention.
7 is a conceptual diagram illustrating magnetic field interference caused by wireless charging of a plurality of vehicles.
8 is a graph showing a shape in which a magnetic field value is distorted due to magnetic field interference of a low-frequency antenna emitted by different vehicles when the electric vehicle wireless charging system is aligned.
9 is a view showing a detailed configuration of the LF telegram of the GA according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the detailed configuration of the LF telegram of the VA according to an embodiment of the present invention.
11 shows the overall operation flow of a wireless charging method including position alignment according to an embodiment of the present invention.
12 shows a block configuration of a ground assembly and a vehicle assembly performing a position alignment method according to the present invention.
13 shows an embodiment of an operation flow in the wireless communication recognition step of the position alignment method according to the present invention.
14 shows another embodiment of the operation flow in the wireless communication recognition step of the position alignment method according to the present invention.
15A and 15B show an example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a wireless communication recognition step among location alignment methods according to an embodiment of the present invention.
15C and 15D show another example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a wireless communication recognition step among location alignment methods according to another embodiment of the present invention.
16A and 16B show an embodiment of an operation flow in a wireless communication fastening step of a position alignment method according to the present invention.
17A and 17B illustrate an example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a wireless communication fastening step of a position alignment method according to an embodiment of the present invention.
18A and 18B show an embodiment of an operation flow in an approval, authentication, and position alignment performing step for position alignment among the position alignment methods according to the present invention.
19A and 19B show an example of a detailed message flow delivered between components performing an associated operation in an approval, authentication, and location alignment step for location alignment among location alignment methods according to an embodiment of the present invention. .
20 shows an embodiment of an operation flow in a pairing step of a position alignment method according to the present invention.
21 shows an example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a pairing step of a position alignment method according to an embodiment of the present invention.
22A and 22B illustrate an embodiment of an operation flow in a position preparation end or wireless charging pre-preparation step of the position alignment method according to the present invention.
23A, 23B, and 23C show an example of a detailed message flow that is transferred between components performing a related operation in a stage of location alignment termination or wireless charging pre-preparation among location alignment methods according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. The present invention can be applied to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component. The term "and / or" includes a combination of a plurality of related described items or any one of a plurality of related described items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다. Defining some terms used in the present specification are as follows.
전기차(Electric Vehicle, EV)는 49 CFR(code of federal regulations) 523.3 등에서 정의된 자동차(automobile)를 지칭할 수 있다. 전기차는 고속도로 이용 가능하고, 차량 외부의 전원공급원으로부터 재충전 가능한 배터리 등의 차량 탑재 에너지 저장 장치에서 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. 전원공급원은 주거지나 공용 전기서비스 또는 차량 탑재 연료를 이용하는 발전기 등을 포함할 수 있다. An electric vehicle (EV) may refer to an automobile defined in 49 CFR (code of federal regulations) 523.3. The electric vehicle is available on a highway and can be driven by electricity supplied from a vehicle-mounted energy storage device such as a rechargeable battery from a power source outside the vehicle. The power supply may include a residential or public electric service or a generator using vehicle-mounted fuel.
전기차(electric vehicle, EV)는 일렉트릭 카(electric car), 일렉트릭 오토모바일(electric automobile), ERV(electric road vehicle), PV(plug-in vehicle), xEV(plug-in vehicle) 등으로 지칭될 수 있고, xEV는 BEV(plug-in all-electric vehicle 또는 battery electric vehicle), PEV(plug-in electric vehicle), HEV(hybrid electric vehicle), HPEV(hybrid plug-in electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle) 등으로 지칭되거나 구분될 수 있다.Electric vehicles (EVs) may be referred to as electric cars, electric automobiles, electric road vehicles (ERVs), plug-in vehicles (PVs), plug-in vehicles (xEVs), and the like. XEV is a plug-in all-electric vehicle or battery electric vehicle (BEV), a plug-in electric vehicle (PEV), a hybrid electric vehicle (HEV), a hybrid plug-in electric vehicle (HPEV), and a plug-in PHEV hybrid electric vehicle) or the like.
플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)는 전력 그리드에 연결하여 량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차로 지칭될 수 있다.A plug-in electric vehicle (PEV) may be referred to as an electric vehicle that connects to a power grid to recharge a primary battery on a load.
플러그인 차량(Plug-in vehicle, PV)은 본 명세서에서 전기차 전력공급장치(electric vehicle supply equipment, EVSE)로부터 물리적인 플러그와 소켓을 사용하지 않고 무선 충전 방식을 통해 재충전 가능한 차량으로 지칭될 수 있다.A plug-in vehicle (PV) may be referred to herein as a vehicle that can be recharged through a wireless charging method without using a physical plug and socket from an electric vehicle supply equipment (EVSE).
중량 자동차(Heavy duty vehicles; H.D. Vehicles)는 49 CFR 523.6 또는 CFR 37.3(bus)에서 정의된 네 개 이상의 바퀴를 가진 모든 차량을 지칭할 수 있다.Heavy duty vehicles (H.D.Vehicles) can refer to any vehicle with four or more wheels as defined in 49 CFR 523.6 or CFR 37.3 (bus).
경량 플러그인 전기차(Light duty plug-in electric vehicle)는 주로 공공 거리, 도로 및 고속도로에서 사용하기 위한 재충전 가능한 배터리나 다른 에너지 장치의 전류가 공급되는 전기 모터에 의해 추진력을 얻는 3개 또는 4개 바퀴를 가진 차량을 지칭할 수 있다. 경량 플러그인 전기차는 총 중량이 4.545㎏보다 작게 규정될 수 있다.Light duty plug-in electric vehicles mainly use three or four wheels powered by an electric motor powered by a rechargeable battery or other energy device for use on public streets, roads and highways. You can refer to the vehicle you have. The lightweight plug-in electric vehicle may be defined to have a total weight of less than 4.545 kg.
무선 충전 시스템(Wireless power charging system, WCS)은 무선 전력 전송과 얼라인먼트 및 통신을 포함한 GA와 VA 간의 제어를 위한 시스템을 지칭할 수 있다.A wireless power charging system (WCS) may refer to a system for controlling between GA and VA, including wireless power transmission and alignment and communication.
무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)은 유틸리티(Utility)나 그리드(Grid) 등의 교류(AC) 전원공급 네트워크에서 전기차로 무접촉 수단을 통해 전기적인 전력을 전송하는 것을 지칭할 수 있다.Wireless power transfer (WPT) may refer to transmission of electric power through a contactless means from an AC (AC) power supply network such as a utility or a grid to an electric vehicle.
유틸리티(Utility)는 전기적인 에너지를 제공하며 통상 고객 정보 시스템(Customer Information System, CIS), 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI), 요금과 수익(Rates and Revenue) 시스템 등을 포함하는 시스템들의 집합으로 지칭될 수 있다. 유틸리티는 가격표 또는 이산 이벤트(discrete events)를 통해 플러그인 전기차가 에너지를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 유틸리티는 관세율, 계측 전력 소비에 대한 인터벌 및 플러그인 전기차에 대한 전기차 프로그램의 검증 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.Utilities provide a set of systems that provide electrical energy and typically include a Customer Information System (CIS), an Advanced Metering Infrastructure (AMI), and a Rate and Revenue system. It may be referred to as. Utilities make energy available to plug-in electric vehicles through price tags or discrete events. In addition, the utility can provide information on the tariff rate, the interval for the measurement power consumption, and the verification of the electric vehicle program for the plug-in electric vehicle.
스마트 충전(Smart charging)은 EVSE 및/또는 플러그인 전기차가 차량 충전율이나 방전율을 그리드 용량이나 사용 비용 비율의 시간을 최적화하기 위해 전력 그리드와 통신하는 시스템으로 설명할 수 있다.Smart charging can be described as a system in which EVSE and / or plug-in electric vehicles communicate the vehicle charging rate or discharge rate with the power grid to optimize the time of grid capacity or cost of use.
자동 충전(Automatic charging)은 전력을 전송할 수 있는 1차측 충전기 어셈블리(primary charger assembly)에 대하여 적절한 위치에 차량을 위치시키고 인덕티브 충전하는 동작으로 정의될 수 있다. 자동 충전은 필요한 인증 및 권한을 얻은 후에 수행될 수 있다.Automatic charging may be defined as an operation of positioning a vehicle at an appropriate location with respect to a primary charger assembly capable of transmitting power and inductive charging. Automatic charging can be performed after obtaining the necessary authentication and authorization.
상호운용성(Interoperabilty)은 서로 상대적인 시스템의 성분들이 전체 시스템의 목적하는 동작을 수행하기 위해 함께 작동할 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 정보 상호운용성(Information interoperability)은 두 개 이상의 네트워크들, 시스템들, 디바이스들, 애플리케이션들 또는 성분들이 사용자가 거의 또는 전혀 불편함 없이 안전하고 효과적으로 정보를 공유하고 쉽게 사용할 수 있는 능력을 지칭할 수 있다.Interoperabilty may refer to a state in which components of a system relative to each other can work together to perform a desired operation of the entire system. Information interoperability can refer to the ability of two or more networks, systems, devices, applications or components to safely and effectively share and easily use information with little or no inconvenience to the user. .
유도 충전 시스템(Inductive charging system)은 두 파트가 느슨하게 결합된 트랜스포머를 통해 전기 공급 네트워크에서 전기차로 정방향에서 전자기적으로 에너지를 전송하는 시스템을 지칭할 수 있다. 본 실시예에서 유도 충전 시스템은 전기차 충전 시스템에 대응할 수 있다.An inductive charging system may refer to a system that electromagnetically transmits energy in a forward direction from an electric supply network to an electric vehicle through a transformer in which two parts are loosely coupled. In this embodiment, the inductive charging system may correspond to the electric vehicle charging system.
유도 커플러(Inductive coupler)는 GA 코일과 VA 코일로 형성되어 전력이 전기적인 절연을 통해 전력을 전송하는 트랜스포머를 지칭할 수 있다.Inductive coupler (Inductive coupler) is formed of a GA coil and a VA coil may refer to a transformer that transmits power through electrical insulation.
유도 결합(Inductive coupling)은 두 코일들 간의 자기 결합을 지칭할 수 있다. 두 코일은 그라운드 어셈블리 코일(Ground assembly coil)과 차량 어셈블리 코일(Vehicle assembly coil)을 지칭할 수 있다.Inductive coupling may refer to magnetic coupling between two coils. The two coils may refer to a ground assembly coil and a vehicle assembly coil.
그라운드 어셈블리(Ground assembly, GA)는 GA 코일과 다른 적절한 부품을 포함하여 그라운드 또는 인프라스트럭처(infrastructure) 측에 배치되는 어셈블리를 지칭할 수 있다. 다른 적절한 부품은 임피던스와 공진주파수를 제어하기 위한 적어도 하나의 부품, 자기 경로(magnetic path)를 강화하기 위한 페라이트 및 전자기 차폐 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, GA는 무선 충전 시스템의 전력 소스로서 기능하는 데 필요한 전력/주파수 변환 장치, GA 컨트롤러 및 그리드로부터의 배선과 각 유닛과 필터링 회로들, 하우징 등의 사이의 배선을 포함할 수 있다.Ground assembly (GA) may refer to an assembly disposed on the ground or infrastructure side including a GA coil and other suitable components. Other suitable components may include at least one component for controlling impedance and resonant frequency, ferrite and electromagnetic shielding material for strengthening the magnetic path. For example, GA may include power / frequency conversion devices required to function as a power source of a wireless charging system, wiring from a GA controller and grid, and wiring between each unit and filtering circuits, housing, and the like.
차량 어셈블리(Vehicle assembly, VA)는 VA 코일과 다른 적절한 부품을 포함하여 차량에 배치되는 어셈블리를 지칭할 수 있다. 다른 적절한 부품은 임피던스와 공진주파수를 제어하기 위한 적어도 하나의 부품, 자기 경로를 강화하기 위한 페라이트 및 전자기 차폐 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, VA는 무선 충전 시스템의 차량 부품으로서 기능하는 데 필요한 정류기/전력변환장치와 VA 컨트롤러 및 차량 배터리의 배선뿐 아니라 각 유닛과 필터링 회로들, 하우징 등의 사이의 배선을 포함할 수 있다.Vehicle assembly (VA) may refer to an assembly disposed in a vehicle including a VA coil and other suitable components. Other suitable components may include at least one component for controlling impedance and resonant frequency, ferrite and electromagnetic shielding material for strengthening the magnetic path. For example, a VA may include a rectifier / power converter required to function as a vehicle part of a wireless charging system and wiring between the VA controller and the vehicle battery, as well as wiring between each unit and filtering circuits, housing, and the like. .
전술한 GA는 서플라이 디바이스(supply device), 전력공급측 장치 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 VA는 전기차 디바이스(EV device), 전기차량 측 장치 등으로 지칭될 수 있다.The aforementioned GA may be referred to as a supply device, a power supply side device, and the like, VA may be referred to as an electric vehicle device (EV device), an electric vehicle side device, and the like.
전력공급측 장치(supply device)는 전기차량측 장치에 무접촉 결합을 제공하는 장치 즉, 전기차 외부의 장치일 수 있다. 전력 공급측 장치는 1차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 전력 공급측 장치는 전력을 전송하는 전원 소스로서 동작할 수 있다. 전력 공급측 장치는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.The power supply device may be a device that provides a contactless coupling to the device on the electric vehicle, that is, a device outside the electric vehicle. The power supply side device may be referred to as a primary side device. When the electric vehicle is powered, the power supply side device can operate as a power source for transmitting power. The power supply-side device may include a housing and all covers.
전기차량측 장치(EV device)는 전력 공급측 장치에 무접촉 결합을 제공하는 전기차 탑재 장치일 수 있다. 전기차량측 장치는 2차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 전기차량측 장치는 전력공급측 장치로부터의 전력을 전기차로 전달할 수 있다. 전기차량측 장치는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.The electric vehicle side device (EV device) may be an electric vehicle mounting device that provides a contactless coupling to a power supply side device. The electric vehicle-side device may be referred to as a secondary-side device. When the electric vehicle receives electric power, the electric vehicle-side device may transfer power from the power-supply-side device to the electric vehicle. The electric vehicle-side device may include a housing and all covers.
그라운드 어셈블리 컨트롤러(GA controller)는 차량으로부터의 정보를 토대로 GA 코일에 대한 출력 전력 레벨을 조절하는 GA의 일부분일 수 있다.The ground assembly controller (GA controller) may be part of the GA that adjusts the output power level for the GA coil based on information from the vehicle.
차량 어셈블리 컨트롤러(VA controller)는 충전 동안 특정 차량용 파라미터를 모니터링하고 GA와의 통신을 개시하여 출력 전력 레벨을 제어하는 VA의 일부분일 수 있다.The vehicle assembly controller (VA controller) may be part of a VA that monitors specific vehicle parameters during charging and initiates communication with the GA to control the output power level.
전술한 GA 컨트롤러는 전력공급측 장치의 서플라이 파워 서킷(supply power circuit, SPC)로 지칭될 수 있고, VA 컨트롤러는 전기차 파워 서킷(EV power circuit, EVPC)로 지칭될 수 있다.The above-described GA controller may be referred to as a supply power circuit (SPC) of the power supply-side device, and the VA controller may be referred to as an electric vehicle power circuit (EV power circuit, EVPC).
마그네틱 갭(Magnetic gap)은 리츠선(litz wire)의 상부 또는 GA 코일의 마그네틱 재료의 상부의 가장 높은 평면과 상기 리츠선의 하부 또는 VA 코일의 마그네틱 재료의 가장 낮은 평면이 서로 정렬되었을 때 이들 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.The magnetic gap is between the top of the litz wire or the top plane of the magnetic material of the GA coil and the bottom of the litz wire or the lowest plane of the magnetic material of the VA coil when they are aligned with each other. It can refer to the vertical distance.
주위 온도(Ambient temperature)는 직접적으로 햇빛이 비치지 않는 대상 서브시스템의 대기에서 측정된 그라운드 레벨 온도를 지칭할 수 있다.Ambient temperature may refer to the ground level temperature measured in the atmosphere of the target subsystem that is not directly exposed to sunlight.
차량 지상고(Vehicle ground clearance)는 도로 또는 도로포장과 차량 플로어 팬의 최하부 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.Vehicle ground clearance may refer to the vertical distance between the road or road pavement and the bottom of the vehicle floor fan.
차량 마그네틱 지상고(Vehicle magnetic ground clearance)는 리츠선의 바닥 최하위 평면 또는 차량에 탑재된 VA 코일의 절연 재료와 도로포장 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.Vehicle magnetic ground clearance may refer to the vertical distance between the road bottom pavement and the insulating material of the VA coil mounted on the vehicle or the lowest plane of the bottom of the Ritz ship.
차량 어셈블리(VA) 코일 표면 간격(Vehicle assembly coil surface distance)은 리츠선의 바닥 최하부의 평면 또는 VA 코일의 마그네틱 재료와 VA 코일의 최하위 외부 표면 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 이러한 거리는 보호 커버재 및 코일 포장재로 포장된 추가 아이템을 포함할 수 있다.The vehicle assembly coil surface distance may refer to a plane at the bottom of the Ritz line or a vertical distance between the magnetic material of the VA coil and the lowest outer surface of the VA coil. This distance may include additional items packaged with a protective cover material and a coil packaging material.
전술한 VA 코일은 2차 코일(secondary coil), 차량 코일(vehicle coil), 수신 코일(receiver coil) 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 그라운드 어셈블리 코일(ground assembly coil, GA coil)은 1차 코일(primary coil), 송신 코일(transmit coil) 등으로 지칭될 수 있다.The above-described VA coil may be referred to as a secondary coil, a vehicle coil, or a receive coil, and similarly, a ground assembly coil (GA coil) is primary. It may be referred to as a coil (primary coil), a transmit coil (transmit coil).
노출 도전 부품(Exposed conductive component)은 사람에 의해 접촉될 수 있고 평상시 전기가 흐르지 않지만 고장 시에 전기가 흐를 수 있는 전기적인 장치(예컨대, 전기차)의 도전성 부품을 지칭할 수 있다. Exposed conductive component may refer to a conductive component of an electrical device (for example, an electric vehicle) that can be contacted by a person and does not normally flow electricity, but electricity can flow in case of failure.
유해 라이브 요소(Hazardous live component)는 어떤 조건하에서 유해한 전기 쇼크를 줄 수 있는 라이브 구성요소를 지칭할 수 있다.The Hazard live component may refer to a live component capable of causing harmful electrical shock under certain conditions.
라이브 요소(Live component)는 기본적인 용도에서 전기적으로 활성화되는 모든 도체 또는 도전성 부품을 지칭할 수 있다.The live component may refer to any conductor or conductive component that is electrically activated in basic use.
직접 접촉(Direct contact)은 생물체인 사람의 접촉을 지칭할 수 있다.Direct contact may refer to a person's contact as an organism.
간접 접촉(Indirect contact)은 절연 실패로 사람이 노출된, 도전된, 전기가 흐르는 활성 성분에 접촉하는 것을 지칭할 수 있다.(IEC 61140 참조)Indirect contact can refer to the contact of an active, electrically conductive component that has been exposed by a person due to insulation failure (see IEC 61140).
얼라인먼트(Alignment)는 규정된 효율적인 전력 전송을 위해 전력공급측 장치에 대한 전기차량측 장치의 상대적인 위치를 찾는 절차 및/또는 전기차량측 장치에 대한 전력공급측 장치의 상대적인 위치를 찾는 절차를 가리킬 수 있다. 본 명세서에서 얼라인먼트는 무선 전력 전송 시스템의 위치 정렬을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Alignment may refer to a procedure for finding the relative position of the electric vehicle side device with respect to the power supply side device and / or a procedure for finding the relative location of the power supply side device for the electric vehicle side device for a prescribed and efficient power transmission. Alignment in the present specification may refer to alignment of a wireless power transmission system, but is not limited thereto.
페어링(Pairing)은 전력을 전송할 수 있도록 배치된 단일 전용 그라운드 어셈블리(전력공급측 장치)와 차량(전기차)이 연관되는 절차를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 페어링은 충전 스팟 또는 특정 그라운드 어셈블리와 차량 어셈블리 제어기의 연관 절차를 포함할 수 있다. 연관(Correlation/Association)은 두 피어 통신 실체들 사이의 관계 성립 절차를 포함할 수 있다.Pairing may refer to a procedure in which a vehicle (electric vehicle) is associated with a single dedicated ground assembly (power supply-side device) arranged to transmit power. Pairing herein may include an association procedure of a charging spot or a specific ground assembly and a vehicle assembly controller. Correlation / Association may include a process of establishing a relationship between two peer communication entities.
하이 레벨 통신(High level communication)은 명령 및 제어 통신에서 담당하는 정보를 초과하는 모든 정보를 처리할 수 있다. 하이 레벨 통신의 데이터 링크는 PLC(Power line communication)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.High level communication (High level communication) can process all information exceeding the information in charge of command and control communication. The high-level communication data link may use a power line communication (PLC), but is not limited thereto.
저전력 기동(Low power excitation)은 정밀 포지셔닝과 페어링을 수행하기 위해 전기차가 전력공급측 장치를 감지하도록 그것을 활성화하는 것을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 그 역도 가능하다.Low power excitation may refer to activating the electric vehicle to sense the power supply side device to perform precision positioning and pairing, but is not limited thereto and vice versa.
SSID(Service set identifier)는 무선랜 상에서 전송되는 패킷의 해더에 붙는 32-character로 이루어진 유니크한 식별자이다. SSID는 무선 장비에서 접속하려고하는 BSS(basic service set)를 구분해준다. SSID는 기본적으로 여러 개의 무선랜을 서로 구별해준다. 따라서 특정한 무선랜을 사용하려는 모든 AP(access point)와 모든 단말(terminal)/스테이션(station) 장비들은 모두 같은 SSID를 사용할 수 있다. 유일한 SSID를 사용하지 않는 장비는 BSS에 조인하는 것이 불가능하다. SSID는 평문으로 그대로 보여지기 때문에 네트워크에 어떠한 보안 특성도 제공하지 않을 수 있다.SSID (Service Set Identifier) is a unique identifier consisting of 32-character attached to the header of a packet transmitted on a wireless LAN. The SSID identifies a basic service set (BSS) that the wireless device tries to access. SSID basically distinguishes multiple wireless LANs from each other. Therefore, all APs (access point) and all terminal / station devices that want to use a specific wireless LAN can use the same SSID. Equipment that does not use a unique SSID cannot join the BSS. Since the SSID is shown in plain text, it may not provide any security features to the network.
ESSID(Extended service set identifier)는 접속하고자 하는 네트워크의 이름이다. SSID와 비슷하지만 보다 확장된 개념일 수 있다.ESSID (Extended service set identifier) is the name of the network to be accessed. Similar to SSID, but it can be a more extended concept.
BSSID(Basic service set identifier)는 통상 48bits로 특정 BSS(basic service set)를 구분하기 위해 사용한다. 인프라스트럭쳐 BSS 네트워크의 경우, BSSID는 AP 장비의 MAC(medium access control)가 될 수 있다. 독립적인(independent) BSS나 애드훅(ad hoc) 네트워크의 경우, BSSID는 임의의 값으로 생성될 수 있다.The basic service set identifier (BSSID) is usually 48 bits and is used to identify a specific basic service set (BSS). In the case of an infrastructure BSS network, the BSSID may be a medium access control (MAC) of AP equipment. In the case of an independent BSS or ad hoc network, the BSSID may be generated with an arbitrary value.
차징 스테이션(charging station)은 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리와 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 관리하는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리 제어기를 포함할 수 있다. 그라운드 어셈블리는 적어도 하나 이상의 무선통신기를 구비할 수 있다. 차징 스테이션은 가정, 사무실, 공공장소, 도로, 주차장 등에 설치되는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 구비한 장소를 지칭할 수 있다.The charging station may include at least one ground assembly and at least one ground assembly controller that manages the at least one ground assembly. The ground assembly may include at least one wireless communicator. The charging station may refer to a place having at least one ground assembly installed in a home, office, public place, road, parking lot, or the like.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the concept of wireless power transmission for an electric vehicle to which an embodiment of the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송은 전기차(electric vehicle, 10)의 적어도 하나의 구성요소와 차징 스테이션(charging station, 20)에 의해서 수행될 수 있고, 전기차(10)에 무선으로 전력을 전송하기 위해서 이용될 수 있다.Referring to FIG. 1, wireless power transmission may be performed by at least one component of an electric vehicle (10) and a charging station (20), and wirelessly transmit power to the electric vehicle (10). Can be used for
여기서, 전기차(10)는 일반적으로 배터리(12)와 같이 충전 가능한 에너지 저장 장치로부터 유도된 전류를 동력장치인 전기 모터의 에너지원으로 공급하는 차량(automobile)으로 정의할 수 있다. Here, the
다만, 본 발명에 따른 전기차(10)는 전기 모터와 일반적인 내연기관(internal combustion engine)을 함께 갖는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있고, 자동차(automobile)뿐만 아니라 모터사이클(motocycle), 카트(cart), 스쿠터(scooter) 및 전기 자전거(electric bicycle)를 포함할 수 있다.However, the
또한, 전기차(10)는 무선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 수신 코일이 포함된 수신 패드(11)를 포함할 수 있으며, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 플러그 접속구를 포함할 수도 있다. 이때, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있는 전기차(10)를 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)로 지칭할 수 있다.In addition, the
여기서, 차징 스테이션(20)은 전력망(power grid, 30) 또는 전력 백본(power backbone)에 연결될 수 있고, 전력 링크(power link)를 통하여 송신 코일이 포함된 송신 패드(21)에 교류(AC) 또는 직류(DC) 전력을 제공할 수 있다.Here, the charging
또한, 차징 스테이션(20)은 유무선 통신을 통하여 전력망(power grid, 30) 또는 전력망을 관리하는 인프라 관리 시스템(infrastructure management system) 또는 인프라 서버와 통신할 수 있고, 전기차(10)와 무선 통신을 수행할 수 있다.In addition, the charging
여기서, 무선 통신에는 블루투스(Bluetooth), 지그비(zigbee), 셀룰러(cellular), 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network) 등이 있을 수 있다. Here, the wireless communication may include Bluetooth, Zigbee, cellular, wireless local area network, and the like.
또한, 예를 들어 차징 스테이션(20)은 전기차(10) 소유자의 집에 부속된 주차장, 주유소에서 전기차 충전을 위한 주차구역, 쇼핑 센터나 직장의 주차구역 등과 같이 다양한 장소에 위치할 수 있다.In addition, for example, the charging
여기서, 전기차(10)의 배터리(12)를 무선 충전하는 과정은 먼저 전기차(10)의 수신 패드(11)가 송신 패드(21)에 의한 에너지 장(energy field)에 위치하고, 송신 패드(21)의 송신 코일과 수신 패드(11)의 수신 코일이 서로 상호작용 또는 커플링됨으로써 수행될 수 있다. 상호작용 또는 커플링의 결과로 수신 패드(11)에 기전력이 유도되고, 유도된 기전력에 의해 배터리(12)가 충전될 수 있다.Here, in the process of wirelessly charging the
또한, 차징 스테이션(20)과 송신 패드(21)는 그 전부 또는 일부를 그라운드 어셈블리(Ground Assembly, GA)로 지칭할 수 있고, 그라운드 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.In addition, the charging
또한, 전기차(10)의 수신 패드(11)와 전기차의 다른 내부 구성요소 전부 또는 일부를 비히클 어셈블리(Vehicle Assembly, VA)로 지칭할 수 있는데, 여기서 비히클 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.In addition, all or part of the receiving
여기서, 송신 패드 또는 수신 패드는 비극성(non-polarized) 또는 극성(polarized)으로 구성될 수도 있다.Here, the transmitting pad or the receiving pad may be configured as non-polarized or polarized.
이때, 패드가 비극성이면 패드의 중앙에 하나의 극이 있고, 바깥 주변에 반대 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속(flux)는 패드의 중앙에서 나가고(exit), 패드의 모든 바깥 경계에서 복귀(return)하도록 형성될 수 있다.At this time, if the pad is non-polar, there may be one pole in the center of the pad, and an opposite pole in the outer periphery. Here, the flux may be formed to exit from the center of the pad and return at all outer boundaries of the pad.
또한, 패드가 극성인 경우, 패드의 어느 한쪽 끝에 각각의 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속은 패드의 방향(orientation)에 기초하여 형성될 수 있다. Also, if the pads are polar, each pole can have a respective pole at either end. Here, the magnetic flux may be formed based on the orientation of the pad.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 회로를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram showing an electric vehicle wireless charging circuit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전기차 무선 충전 시스템에서 충전이 이루어지는 회로에 대한 개략적인 구성을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, a schematic configuration of a circuit for charging in an electric vehicle wireless charging system can be seen.
여기서, 도 2의 좌측 회로는 전력망에서 공급되는 전원(Vsrc), 도 1에서의 차징 스테이션(20), 송신 패드(21)의 구성 중 전부 또는 일부를 표현한 것으로 해석될 수 있고, 도 2의 우측 회로는 수신 패드 및 배터리를 포함한 전기차의 일부 또는 전부를 표현한 것으로 해석될 수 있다.Here, the left circuit of FIG. 2 may be interpreted as representing all or part of the configuration of the power source Vsrc supplied from the power grid, the charging
먼저, 도 2의 좌측 회로는 전력망에서 공급되는 전원(Vsrc)에 대응되는 출력 전력(Psrc)를 무선 충전 전력 변환기에 제공하고, 무선 충전 전력 변환기는 송신 코일(L1)에서 희망하는 공진 주파수에서의 전자기장을 방출할 수 있도록, 제공받은 전력(Psrc)의 주파수 및 AC/DC 변환을 수행한 전력(P1)을 출력할 수 있다.First, the left circuit of FIG. 2 provides the output power P src corresponding to the power source V src supplied from the power grid to the wireless charging power converter, and the wireless charging power converter desires resonance from the transmitting coil L 1 . In order to emit an electromagnetic field at a frequency, the frequency of the power P src and AC / DC conversion power P 1 may be output.
구체적으로, 무선 충전 전력 변환기는 전력망에서 공급된 전력(Psrc)이 AC 전력인 경우 DC 전력으로 변환하는 AC/DC 변환기 및 DC전력을 무선 충전에 적합한 공진 주파수의 전력으로 변환하는 저주파수 변환기(또는 LF 변환기) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공진 주파수는 예를 들면, 79 내지 90 kHz 사이에 위치하도록 결정할 수 있다.Specifically, the wireless charging power converter is an AC / DC converter that converts DC power to DC power when the power (P src ) supplied from the power network is AC power, and a low frequency converter (or converts DC power to power of a resonance frequency suitable for wireless charging) (or LF converter). The resonant frequency can be determined to be located, for example, between 79 and 90 kHz.
무선 충전 전력 변환기에서 출력된 전력(P1)은 다시 송신 코일(L1), 제1 커패시터(C1) 및 제1 저항(R1)으로 구성된 회로에 공급될 수 있고, 이때 제1 커패시터(C1)는 송신 코일(L1)과 함께 충전에 적합한 공진 주파수를 갖도록 하는 소자값을 가지도록 결정될 수 있다. 또한, 여기서 제1 저항(R1)은 송신 코일(L1) 및 제1 커패시터(C1)에 의해 발생하는 전력손실을 의미할 수 있다.The power P 1 output from the wireless charging power converter may be supplied to a circuit composed of a transmission coil L 1 , a first capacitor C 1 , and a first resistor R 1 , wherein the first capacitor ( C 1 ) may be determined to have a device value to have a resonance frequency suitable for charging together with the transmitting coil L 1 . In addition, the first resistor R 1 may mean power loss generated by the transmission coil L 1 and the first capacitor C 1 .
여기서, 송신 코일(L1)은 수신 코일(L2)과 커플링 계수 k으로 정의되는 전자기적 커플링이 이루어져 전력이 전송되도록 하거나, 또는 전력이 수신 코일(L2)로 유도될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 전력이 전송된다는 의미는 전력이 유도된다는 의미와 혼용하여 사용될 수 있다.Here, the transmitting coil (L 1 ) is electromagnetic coupling defined by the receiving coil (L 2 ) and the coupling coefficient k is made so that the power is transmitted, or power may be induced to the receiving coil (L 2 ). Therefore, in the present invention, the meaning that power is transmitted can be used interchangeably with the meaning that power is derived.
여기서, 수신 코일로 유도되거나 전송받은 전력(P2)은 전기차 전력 변환기로 제공될 수 있다. 이때, 제2 커패시터(C2)는 수신 코일(L2)과 함께 충전에 적합한 공진 주파수를 갖도록 하는 소자값으로 결정될 수 있고, 제2 저항(R2)은 수신 코일(L2) 및 제2 커패시터(C2)에 의해 발생하는 전력손실을 의미할 수 있다.Here, the electric power (P 2 ) induced or transmitted to the receiving coil may be provided to the electric vehicle power converter. In this case, the second capacitor C 2 may be determined as a device value having a resonance frequency suitable for charging together with the receiving coil L 2 , and the second resistor R 2 is the receiving coil L 2 and the second capacitor C 2 . It may mean the power loss generated by the capacitor C 2 .
전기차 전력 변환기는 제공받은 특정 공진 주파수의 전력(P2)을 다시 전기차의 배터리(VHV)에 적합한 전압 레벨을 갖는 DC 전력으로 변환하는 AC/DC 변환기를 포함할 수 있다. The electric vehicle power converter may include an AC / DC converter that converts power P 2 of a specific resonant frequency provided back to DC power having a voltage level suitable for a battery V HV of the electric vehicle.
전기차 전력 변환기가 제공받은 전력(P2)을 변환한 전력(PHV)을 출력하면, 출력된 전력(PHV)는 전기차에 내장된 배터리(VHV)의 충전에 사용될 수 있다.When the electric vehicle power converter outputs the electric power (P HV ) obtained by converting the electric power (P 2 ) provided, the output electric power (P HV ) can be used to charge the battery (V HV ) embedded in the electric vehicle.
여기서, 도 2의 우측 회로에는 수신 코일(L2)을 배터리(VHV)와 선택적으로 접속 또는 해제하기 위한 스위치(switch)를 더 포함할 수 있다.Here, the right circuit of FIG. 2 may further include a switch for selectively connecting or releasing the receiving coil L 2 with the battery V HV .
여기서, 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2)의 공진 주파수(resonance frequency)는 서로 유사하거나 동일하도록 구성될 수 있으며, 송신 코일(L1)에서 발생된 전자기장에 수신 코일(L2)이 근거리에 위치할 수 있도록 구성될 수 있다.Here, the resonance frequency (resonance frequency) may be configured to be similar or identical to each other, the receiving coil (L 2) to the electromagnetic field generated in the transmitter coil (L 1) of the transmitting coil (L 1) and a receiving coil (L 2) It can be configured to be located at a short distance.
여기서, 도 2의 회로는 본 발명의 실시예들을 위해서 이용 가능한 전기차 무선 충전 시스템에서의 전력 전송에 관한 예시적 회로로 이해되어야 하며, 도 2에서의 회로에 한정하여 해석되는 것은 아니다.Here, the circuit of FIG. 2 should be understood as an exemplary circuit for power transmission in an electric vehicle wireless charging system available for embodiments of the present invention, and is not limited to the circuit of FIG. 2.
한편, 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2)이 원거리에 위치할수록 전력 손실이 증가할 수 있으므로, 양자의 위치를 설정하는 것은 중요한 요소일 수 있다.On the other hand, since the power loss may increase as the transmitting coil L 1 and the receiving coil L 2 are located at a long distance, setting the positions of both may be an important factor.
이때, 송신 코일(L1)은 도 1에서의 송신 패드(21)에 포함되고, 수신 코일(L2)은 도 1에서의 수신 패드(11)에 포함될 수 있다. 또한, 송신 코일은 GA 코일(Ground Assembly coil)로 지칭될 수도 있고, 수신 코일은 VA 코일(Vehicle Assembly coil)로 지칭될 수도 있다. 따라서, 송신 패드와 수신 패드 상호간의 위치 결정 또는 전기차와 송신 패드 상호간의 위치 결정에 관하여 이하 도면을 참조하여 설명한다.In this case, the transmitting coil L 1 may be included in the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 전력 전송에서의 정렬 개념을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an alignment concept in an electric vehicle wireless power transmission according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 도 1에서의 송신 패드(21) 및 전기차(10)에 내장된 수신 패드(11) 사이의 위치 정렬 방법을 설명할 수 있다. 여기서, 위치 정렬은 앞서 설명한 용어인 얼라인먼트(alignment)에 대응될 수 있고, 따라서, GA와 VA간의 위치 정렬로 정의할 수도 있고, 송신 패드(21)와 수신 패드(11)의 위치 정렬로 한정해석되지 않는다.Referring to FIG. 3, a method of aligning positions between the
여기서, 송신 패드(21)는 도 3에서는 지표면 아래에 위치한 것으로 도시하였으나, 지표면 위에 위치할 수도 있고, 지표면 아래에서 송신 패드(21)의 상면이 노출되도록 위치할 수도 있다.Here, although the
또한, 전기차의 수신 패드(11)는 지표면을 기준으로 측정된 높이(z방향으로 정의)에 따라 카테고리를 달리하여 정의할 수 있고, 예를 들어 지표면에서 수신 패드(11)의 높이가 100-150(mm) 인 경우 class 1, 140-210(mm) 인 경우 class 2, 170-250(mm)인 경우 class 3와 같이 설정할 수 있다. 이때, 수신 패드(11)에 따라 class 1만을 지원하거나, class 1과 2를 지원할 수도 있는 등 부분적 지원이 가능할 수 있다. In addition, the receiving
여기서, 지표면을 기준으로 측정된 높이는 앞서 설명한 용어인 차량 마그네틱 지상고에 대응될 수 있다.Here, the height measured based on the ground surface may correspond to the vehicle magnetic ground clearance, which is the term described above.
또한, 송신 패드(21)의 높이 방향(z방향으로 정의)의 위치는 상기 수신 패드(11)에서 지원하는 최대 클래스와 최소 클래스 사이에 위치하도록 결정할 수 있는데, 예를 들어 수신 패드(11)가 class1과 2만을 지원한다면, 수신 패드(11)를 기준으로 100-210 (mm) 사이에 송신 패드가 위치하도록 결정할 수 있다.In addition, the position of the height direction (defined in the z direction) of the
또한, 송신 패드(21)의 중심과 수신 패드(11)의 중심 사이의 격차는 가로 및 세로 방향의 한계값 이내에 위치하도록 결정할 수 있다. 예를 들어, 가로 방향(-y방향 또는 차량 진행 방향의 우측 수직 방향으로 정의)으로는 ±75 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있고, 세로 방향(-x방향 또는 차량 진행 방향으로 정의)으로는 ±100 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있다. In addition, the gap between the center of the transmitting
여기서, 송신 패드(21)와 수신 패드(11)의 상대적 위치는 그 실험적 결과에 따라 한계값이 달라질 수 있고, 상기 수치들은 예시적인 것으로 이해되어야 한다.Here, the relative positions of the transmitting
또한, 송신 패드(21)와 수신 패드(11)는 각각 코일을 포함하는 것으로 전제하고 패드 상호간의 정렬로 설명하였으나, 더 구체적으로는 송신 패드(21)와 수신 패드(11)에 각각 내장된 송신 코일(또는 GA 코일)과 수신 코일(또는 VA 코일) 상호간의 정렬로 정의할 수도 있다.In addition, the transmitting
한편, 전기차 무선충전시 충전효율 극대화를 위해 1차측 코일(GA Coil)과 2차측 코일(VA Coil)의 정렬 방법으로 LF 신호가 사용될 수 있다. 또한, SAE 표준회의에서는 자율주행 기술을 접목하여 자율주차 또는 원격주차를 이용한 위치정렬이 고려되고 있다. Meanwhile, an LF signal may be used as an alignment method of the primary coil (GA coil) and the secondary coil (VA coil) in order to maximize charging efficiency when the electric vehicle is wirelessly charged. In addition, in the SAE standard conference, position alignment using autonomous parking or remote parking is considered by grafting autonomous driving technology.
또한, 전기차 충전 통신 표준 문서인 ISO 15118-8에 따르면, 전기차 충전을 위한 무선통신을 사용 시 차량측 통신 제어기(EVCC, Electric Vehicle Communication Controller)와 전력 공급측 통신 제어기(SECC, Supply Equipment Communication Controller) 사이의 통신 규격은 IEEE Std 802.11-2012를 준수한다. 무선통신에서 고려되는 통신 채널을 위한 EVCC 및 SECC 간의 거리에 대한 요구 범위는 디스커버리(Discovery)의 경우 5m~30m, 정밀 포지셔닝(Fine positioning)의 경우 10cm~5m, 충전 제어(Charge control)의 경우 5cm~5m 이다.In addition, according to ISO 15118-8, which is an electric vehicle charging communication standard document, when using wireless communication for charging an electric vehicle, between an electric vehicle communication controller (EVCC) and a supply equipment communication controller (SECC) The communication standard of is compliant with IEEE Std 802.11-2012. The required range for the distance between EVCC and SECC for a communication channel considered in wireless communication is 5m to 30m for discovery, 10cm to 5m for fine positioning, and 5cm for charge control It is ~ 5m.
여기서, 디스커버리는 전기차가 충전 패드를 탐색하는 단계로, EVCC가 SECC의 통신 범위에 진입하고 적절한 SECC와 연결하는 단계이다. 정밀 포지셔닝은 WPT의 경우 효율적인 전력 전송을 위한 1차측 및 2차측 디바이스들 간의 정렬을, 도전성 충전을 위한 자동 연결의 경우 전력 전송을 위해 EV 및 EVSE의 커넥터들의 정렬을 의미할 수 있다. 충전 제어는 예를 들어, 차량으로부터 EVSE로의 전력 요청 등이 형태일 수 있다.Here, discovery is a step in which the electric vehicle searches for a charging pad, and EVCC enters a communication range of the SECC and connects with an appropriate SECC. Precision positioning may mean alignment between primary and secondary devices for efficient power transmission in the case of WPT, and alignment of connectors of EV and EVSE for power transmission in case of automatic connection for conductive charging. The charging control may be in the form of a power request from the vehicle to the EVSE, for example.
도 4는 본 발명이 적용되는 무선 충전을 위한 위치 정렬의 개념도이다.4 is a conceptual diagram of position alignment for wireless charging to which the present invention is applied.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법은 그라운드 어셈블리(GA)의 1차 코일 및 차량 어셈블리(VA)의 2차 코일의 위치를 정렬하여 무선 충전 효율을 극대화 및/또는 최적화하기 위한 방법으로, GA 측의 4개의 안테나(ANT1, ANT2, ANT3 및 ANT4) 및 VA 측의 2개의 안테나(ANTa 및 ANTb) 간의 자기장 측정치를 기초로 수행될 수 있다.4, the alignment method according to an embodiment of the present invention is to maximize the wireless charging efficiency by aligning the positions of the primary coil of the ground assembly (GA) and the secondary coil of the vehicle assembly (VA) and / or As a method for optimizing, it may be performed based on magnetic field measurements between the four antennas on the GA side (ANT1, ANT2, ANT3 and ANT4) and the two antennas on the VA side (ANTa and ANTb).
더욱 상세하게는, VA는 2개의 안테나를 포함할 수 있고, 2개의 안테나는 VA의 좌측 구역 및 우측 구역에 하나씩 위치할 수 있으며, 좌측 구역 및 우측 구역은 VA를 좌측 및 우측으로 2등분한 구역을 의미할 수 있고, 좌우 대칭적으로 구분한 구역을 의미할 수 있다. VA가 사각형의 구조를 가지는 경우, 2개의 안테나는 사각형의 좌측변 중앙 및 우측변 중앙에 각각 위치할 수 있으나, 구조는 설계에 따라 변경될 수 있으므로, 사각형으로 한정하지 않는다. More specifically, the VA may include two antennas, the two antennas may be located one by one in the left and right zones of the VA, and the left and right zones divide the VA into two equal parts to the left and right. It may mean, and may mean a region that is symmetrically divided left and right. When the VA has a rectangular structure, the two antennas may be located at the center of the left side and the center of the right side of the square, respectively, but the structure may be changed according to design, and thus is not limited to the square.
또한, 2개의 안테나는 VA와 연결되어 차량의 특정 부분에 위치할 수도 있으며, 이러한 경우 차량의 특정 부분의 좌측 구역 및 우측 구역에 하나씩 위치할 수 있다. 차량의 특정 부분의 좌측 구역 및 우측 구역은 차량의 특정 부분을 좌우 대칭적으로 구분한 구역을 의미할 수 있다. In addition, the two antennas may be located in a specific part of the vehicle in connection with the VA, and in this case, may be located one by one in the left and right zones of a specific part of the vehicle. The left zone and the right zone of a specific part of the vehicle may refer to an area in which the specific part of the vehicle is symmetrically divided left and right.
상술한 VA 및 차량의 특정 부분의 좌측 구역 및 우측 구역은 앞쪽 구역 및 뒤쪽 구역도 될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, 대칭성을 가지고 구분된 2개의 구역을 의미할 수 있다. 이하에서는 VA에 위치하는 것으로 가정하여 설명하겠다.The left zone and the right zone of the above-mentioned VA and a specific part of the vehicle may be the front zone and the rear zone, but are not limited thereto, and may mean two zones separated by symmetry. Hereinafter, it will be described on the assumption that it is located in the VA.
VA 또는 차량 어셈블리 컨트롤러(vehicle assembly controller)는 안테나를 제어할 수 있고, VA 및 GA 간의 위치 차이 정보를 산출할 수 있는 위치 정렬 장치를 포함할 수 있다. The VA or vehicle assembly controller may control the antenna and include a position alignment device capable of calculating position difference information between VA and GA.
GA는 4개의 안테나를 포함할 수 있고, 4개의 안테나는 GA의 제1 구역, 제2 구역, 제3 구역 및 제 4구역에 하나씩 위치할 수 있으며, 제1 구역, 제2 구역, 제3 구역 및 제4 구역은 각각 GA의 좌측 상단 구역, 우측 상단 구역, 좌측 하단 구역 및 우측 하단 구역을 의미할 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, GA를 동일한 크기를 가지도록 4등분한 구역들을 각각 의미할 수 있다. GA가 사각형의 구조를 가지는 경우, 4개의 안테나는 사격형의 각 모서리에 각각 위치할 수 있으나, 구조는 설계에 따라 변경될 수 있으므로, 사각형으로 한정하지 않는다. 또한, GA 또는 그라운드 어셈블리 컨트롤러(ground assembly controller)는 4개의 안테나가 검출한 자기장 정보를 기초로 자기장 측정치를 산출할 수 있고, 위치 정렬 장치로 자기장 측정치를 송신할 수 있는 자기장 검출 장치를 포함할 수 있다.The GA may include four antennas, and the four antennas may be located one by one in the first, second, third, and fourth zones of GA, and the first, second, and third zones. And the fourth zone may mean the upper left zone, the upper right zone, the lower left zone, and the lower right zone of GA, but are not limited thereto, and may refer to zones divided into quarters such that GA has the same size. have. When the GA has a rectangular structure, the four antennas may be located at each corner of the shooting type, but the structure may be changed according to design, and thus is not limited to the rectangular. In addition, the GA or ground assembly controller may include a magnetic field detection device capable of calculating magnetic field measurements based on magnetic field information detected by four antennas and transmitting magnetic field measurements to a position alignment device. have.
여기서, VA 및/또는 GA가 포함하는 안테나는 루프 안테나(loop antenna)를 의미할 수 있고, 페라이트 로드 안테나(ferrite rod antenna)를 의미할 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다.Here, the antenna included in the VA and / or GA may mean a loop antenna, and may also mean a ferrite rod antenna, but is not limited thereto.
페라이트 로드 안테나는 저주파수를 이용하는 안테나를 의미할 수 있다. 여기서, 저주파수는 ITU(International Telecommunication Union)에서 12단계로 구분한 주파수 영역 중 30~300kHz 대역을 사용하는 LF 대역을 의미할 수 있다. ITU에서 12단계로 구분한 주파수 영역은 표 1과 같다.The ferrite rod antenna may mean an antenna using a low frequency. Here, the low frequency may mean an LF band using a 30 to 300 kHz band among frequency domains divided into 12 stages by an International Telecommunication Union (ITU). Table 1 shows the frequency domain divided into 12 stages by ITU.
도 5는 전기차 충전을 위한 무선통신 체결 절차를 나타낸 도면이다. 5 is a view showing a wireless communication fastening procedure for charging an electric vehicle.
도 5를 참조하면, 전기차 충전을 위해 EVCC(100) 및 SECC(200) 간에 이루어지는 무선통신 체결 절차는 디스커버리(Discovery) 단계, 인증(Authentication) 단계, 연결(Association) 단계, 데이터 전송(data transfer) 단계를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, a procedure for establishing a wireless communication between
이들 단계들에 포함되는 프레임들 중 무선충전을 위해 ISO 15118-8에서 재정의되는 프레임은, 디스커버리 단계에서의 비컨, 프로브 요청, 프로브 응답, 연결 단계에서의 연결 요청, 재연결 요청과 관련한 프레임이다. Among the frames included in these steps, the frame redefined in ISO 15118-8 for wireless charging is a frame related to a beacon in a discovery step, a probe request, a probe response, a connection request in a connection step, and a reconnection request.
도 6은 본 발명에 적용될 수 있는 무선충전을 위한 위치 정렬에 사용되는 통신 프레임의 MAC 헤더 구조를 나타낸다. 6 shows a MAC header structure of a communication frame used for position alignment for wireless charging that can be applied to the present invention.
무선충전 관련 표준 중 하나인 ISO 15118-8은 IEEE Std 802.11-2012의 표준을 준수하나, 전기차 충전을 위한 무선통신(V2G)를 위해서 MAC 매니지먼트 프레임(Management frame) 중 일부를 재정의하고 있다. One of the standards related to wireless charging, ISO 15118-8 conforms to the standard of IEEE Std 802.11-2012, but redefines some of the MAC management frames for wireless communication (V2G) for charging electric vehicles.
도 6을 참조하면, ISO 15118-8에서 별도로 정의하는 전기차 충전을 위한 무선통신(V2G)를 위해서 MAC 매니지먼트 프레임(Management frame) 중 비컨 프레임의 MAC 헤더의 구조를 도시한다.Referring to FIG. 6, a structure of a MAC header of a beacon frame among MAC management frames for wireless communication (V2G) for electric vehicle charging separately defined in ISO 15118-8 is illustrated.
해당 프레임에서 재정의되는 부분은 프레임 바디(Frame body)의 벤더 특정 요소(Vender specific element)이다. 해당 요소는 다양한 충전기 정보와, 전력전송 방식(AC, DC, WPT, ACD)에 대해서 언급하고 있다. The part to be redefined in the corresponding frame is a vendor specific element of the frame body. This element refers to various charger information and power transmission methods (AC, DC, WPT, ACD).
ISO 15118-8에서는 MAC 매니지먼트 프레임(Management frame) 중 일부를 무선통신 체결 단계별로 구체화하고 있는데, 도 4에 도시된 비컨 프레임뿐 아니라, 무선통신 체결 단계들 중 다른 단계와 관련된 프레임으로, 프로브 요청 (Probe Request), 프로브 응답(Probe Response), 연결 요청(Association Request), 재연결 요청(Reassociation Request) 프레임에 대한 구성을 제시한다.In ISO 15118-8, a part of the MAC management frame is embodied as a wireless communication step, and beacon frames shown in FIG. 4, as well as frames related to other steps of the wireless communication step, request a probe ( Probe Request, Probe Response, Association Request, and Reassociation Request frames are presented.
도 7은 복수의 차량에 대한 무선 충전으로 인해 발생하는 자기장 간섭을 나타낸 개념도이다. 7 is a conceptual diagram illustrating magnetic field interference caused by wireless charging of a plurality of vehicles.
GA와 VA를 탑재한 차량이 저주파수 안테나를 이용하여 위치정렬을 하고자 할 때 VA는 전송하는 자기장(Magnetic Field)을 최대로 하도록 하고, GA가 감지하는 자기장은 최소가 되도록 할 수 있다. 여기서, 도 7에 도시된 바와 같이 전기차 무선충전시스템의 GA가 설치된 주차구역에서(예를 들어, 최소 3개의 GA가 인접해 있는 주차구역) 적어도 2대 이상의 VA를 장착한 차량이 동시에 또는 순차적으로 주차를 하고자 하는 상황을 가정한다. 이 경우, VA를 탑재한 차량이 저주파수 안테나를 이용하여 GA에 위치정렬을 하고자 한다면 자기장 간섭으로 올바른 위치정렬을 수행하지 못하는 상황이 발생한다. When a vehicle equipped with GA and VA attempts to align the position using a low-frequency antenna, the VA may maximize the transmitted magnetic field, and the magnetic field detected by GA may be minimized. Here, as illustrated in FIG. 7, in a parking area where a GA of an electric vehicle wireless charging system is installed (eg, a parking area adjacent to at least three GAs), a vehicle equipped with at least two VAs simultaneously or sequentially Suppose you want to park. In this case, if a vehicle equipped with a VA attempts to align the position to the GA using a low-frequency antenna, a situation in which the correct alignment cannot be performed due to magnetic field interference.
GA와 VA간 통신은 단일 체결 또는 다중 체결로 구분될 수 있는데, 무선충전 시스템의 무선통신 체결 방식이 다중체결일 경우에 상술한 문제점이 발생할 수 있다. 여기서, 단일 체결은 단 하나의 GA와 VA가 존재하는 개인적인 공간에서 통신이 이루어진다는 의미이다. 다중 체결은 공공 장소에서 여러 개의 GA가 존재하는 경우 발생할 수 있다.The communication between GA and VA may be divided into single or multiple, and the above-described problem may occur when the wireless communication system of the wireless charging system is multiple. Here, the single fastening means that communication is performed in a personal space where only one GA and VA exist. Multiple signing can occur when there are multiple GAs in public.
본 발명에서는 이러한 문제를 방지할 수 있는 해결책을 제시한다.The present invention proposes a solution to prevent this problem.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 저주파수 안테나(LF Antenna)를 이용한 전기자동차 무선충전시스템의 위치정렬 시 서로 다른 차량이 방출하는 저주파수 안테나의 자기장 간섭으로 인하여 위치 정렬에 필요한 자기장 값이 왜란되어 올바른 위치정렬 데이터를 취득하지 못함을 방지하고자 한다.More specifically, in the present invention, when the alignment of the wireless charging system for an electric vehicle using a low-frequency antenna (LF Antenna) is aligned, the magnetic field values required for alignment are disturbed due to the magnetic field interference of the low-frequency antenna emitted by different vehicles. It is to prevent the failure to acquire.
여기서, “서로 다른 저주파수 안테나”는 서로 다른 ID를 가지며 동일 공진 주파수를 사용하는 저주파수 안테나와 다른 공진 주파수를 사용하는 저주파수 안테나 모두를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 현재 표준에서 전기자동차 무선충전시스템을 위한 위치정렬 방법으로 저주파수 안테나를 이용하는 방법이 언급되어 있으며, 위치정렬을 위한 저주파수 안테나의 공진 주파수는 특정되지 않는다.Here, “different low-frequency antennas” may be understood to refer to both low-frequency antennas having different IDs and using the same resonance frequency and low-frequency antennas using different resonance frequencies. In the current standard, a method of using a low-frequency antenna as a position alignment method for an electric vehicle wireless charging system is mentioned, and the resonance frequency of the low-frequency antenna for position alignment is not specified.
도 8은 전기자동차 무선충전시스템의 위치정렬 시 서로 다른 차량이 방출하는 저주파수 안테나의 자기장 간섭으로 인하여 자기장 값이 왜란되는 형상을 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing a shape in which a magnetic field value is distorted due to magnetic field interference of a low-frequency antenna emitted by different vehicles when the electric vehicle wireless charging system is aligned.
도 8에서 제1 LF 안테나(ANT1) 및 제2 LF 안테나(ANT2)는 동일한 공진주파수(125kHz)를 사용하고 있다. 당연한 결과로, 제1 LF 안테나 및 제2 LF 안테나의 신호는 서로 중첩되어 구별이 어렵다. 한편, 제3 LF 안테나(ANT3)는 145kHz의 공진 주파수를 사용하고 있어 제1 LF 안테나(ANT1) 및 제3 LF 안테나(ANT3)가 인접한 공진주파수를 가진다. 두 안테나의 중심 주파수 간격이 20kHz 정도로 이격되어 있으나, 전기차 무선충전시스템에서 사용되는 위치정렬용 LF 안테나는 GA와 VA 간의 정렬이 끝날 때까지 신호를 지속적으로 송수신해야 하므로, 자기장 간섭에 의한 신호 왜곡이 발생할 수 있다.In FIG. 8, the first LF antenna ANT1 and the second LF antenna ANT2 use the same resonance frequency (125 kHz). As a natural result, the signals of the first LF antenna and the second LF antenna overlap each other and are difficult to distinguish. Meanwhile, the third LF antenna ANT3 uses a resonance frequency of 145 kHz, so that the first LF antenna ANT1 and the third LF antenna ANT3 have adjacent resonance frequencies. Although the center frequency intervals of the two antennas are separated by about 20 kHz, the LF antenna for position alignment used in the electric vehicle wireless charging system must continuously transmit and receive signals until the alignment between GA and VA is completed, so signal distortion due to magnetic field interference is prevented. Can occur.
전기차 무선충전시스템에서 무선통신 방식이 단일 접속이든 다중 접속이든 전기차는 인프라인 GA를 올바르게 구분할 수 있어야 하므로, 본 발명에서는 아래의 실시예들을 통해 무선충전 지점을 정확하게 인식할 수 있는 방법을 제공한다. In a wireless charging system for an electric vehicle, whether a wireless communication method is a single connection or multiple accesses, the electric vehicle must correctly distinguish an infrastructure GA, and thus, the present invention provides a method for accurately recognizing a wireless charging point through the following embodiments.
본 발명에서는, 위치 정렬 방법이 LF 신호를 이용하는 것으로 정해진 경우, GA는 GA 설치 과정에서 부여된 자신의 고유 ID 정보와 LF 신호에 대한 고유 정보를 VA에게 전달한다. LF 신호에 대한 고유 정보는 LF 충돌 방지 신호(Collision Avoidance Signal), GA#No의 LF ID, GA#No의 LFA 정보 및 자기장 감지 민감도 정보를 포함할 수 있다. In the present invention, when the position alignment method is determined to use the LF signal, the GA delivers the unique ID information and the unique information about the LF signal given to the VA to the VA. The unique information about the LF signal may include LF Collision Avoidance Signal, LF ID of GA # No, LFA information of GA # No, and magnetic field sensing sensitivity information.
VA는 GA로부터 전달받은 정보를 근거로 자신의 VA LF 신호를 GA의 LF 신호와 동기화시킨다. 1차적으로, VA가 무선통신을 통해 GA에게 회신한 GA의 고유 ID 정보가 무선통신의 문제로 인하여 올바르지 못한 ID 정보일 경우, VA가 무선충전 지점을 정확하게 인식하지 못할 수 있으므로, 무선통신 체결을 다시 진행하도록 한다. VA synchronizes its VA LF signal with GA's LF signal based on the information received from GA. Firstly, if the unique ID information of the GA that the VA replied to the GA through wireless communication is incorrect ID information due to the problem of the wireless communication, the VA may not accurately recognize the wireless charging point, so the wireless communication is concluded. Try again.
또한, 본 발명에서는 VA가 2차적으로 LF 텔레그램을 통해서 LF 신호에 대한 고유 정보를 비교하고 인증을 수행한다. VA는 GA가 송신한 LF 신호를 동기화한 후 해당 GA에게 동기화된 VA의 LF 신호를 회신한다. GA는 VA로부터 수신한 신호를 LF 간섭 방지 신호와 비교하여, 수신한 신호가 자신이 보낸 신호가 맞는지 체크한다. 수신한 신호가 GA가 보낸 신호가 맞다면 인증에 성공한 경우이므로, 다음 절차인 정렬 단계로 진입한다. 수신한 신호와 GA 자신이 보낸 신호가 맞지 않으면 인증 실패가 되었기 때문에, 무선통신 체결 절차를 다시 진행한다. In addition, in the present invention, VA secondarily compares unique information about the LF signal through the LF telegram and performs authentication. VA synchronizes the LF signal transmitted by the GA and then returns the synchronized LF signal of the VA to the corresponding GA. The GA compares the signal received from the VA with the LF interference prevention signal, and checks whether the received signal is correct. If the received signal is the signal sent by the GA, authentication is successful. Then, the next step, the alignment step, is entered. If the received signal and the signal from the GA itself do not match, authentication has failed, and the wireless communication conclusion procedure is performed again.
여기서, LF 간섭 방지 신호는 무선통신이 다중 접속일 경우 각 GA마다 고유하게 부여되는 신호로, 각 GA 신호에 부여되는 LF 간섭 방지 신호는 서로 동일한 신호가 아니다. 각 GA마다 고유하다는 의미는, 예를 들어, 각 GA 별 LF 간섭 방지 신호 간에 중첩이 일어나지 않도록 시분할 다중화 방식을 사용 또는 응용한다는 의미로 이해될 수 있다. Here, the LF interference prevention signal is a signal uniquely assigned to each GA when the wireless communication is multiple access, and the LF interference prevention signal applied to each GA signal is not the same signal. The uniqueness of each GA may be understood as, for example, using or applying a time-division multiplexing scheme so that overlap does not occur between the LF interference prevention signals for each GA.
또한, SECC가 EVCC에게 GA의 정보를 전달할 때 모든 GA 정보를 한꺼번에 전달하는 것이 아니라 GA 별 순차적으로 전달한다. In addition, when the SECC delivers the GA information to the EVCC, it does not transmit all the GA information at once, but sequentially by GA.
본 발명에서는 상기 두 가지 방법을 병행하여 사용함으로써, 전기차 무선충전 시스템에서 전기차가 인프라인 GA를 올바르게 구분할 수 있도록 한다.In the present invention, by using the above two methods in parallel, it is possible to correctly distinguish the GA, which is the infrastructure of the electric vehicle in the wireless charging system of the electric vehicle.
둘째로, 전기차 무선충전시스템에서 무선통신 방식이 다중 접속일 경우 복수의 전기차가 동시에 무선충전을 위해서 GA에 접근할 수 있다. 또한 이로 인하여 LF 신호 간의 자기장 간섭이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해서 SECC는 순번을 지정하여 SECC에게 우선 접속한 EVCC에게 우선권을 주어 GA에 접근하도록 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 복수의 전기차가 동시에 GA에 접근하면서 발생하게 되는 충돌 문제 및 LF 신호의 자기장 간섭으로 인한 위치정렬 데이터의 왜곡을 사전에 미리 차단할 수 있다. Second, in the wireless charging system of the electric vehicle, when the wireless communication method is multiple access, a plurality of electric vehicles may access GA for wireless charging at the same time. Also, magnetic field interference between LF signals may occur. To solve this, the SECC can control access to the GA by assigning priority to the EVCC that first accesses the SECC by specifying the sequence number. In this way, it is possible to prevent in advance a collision problem caused by a plurality of electric vehicles approaching the GA at the same time and distortion of the alignment data due to magnetic field interference of the LF signal in advance.
차량이 각 GA를 구분하는 방법은 LF 텔레그램을 이용하는 방법이다. 차량이 각각의 GA를 구분하는 제일 중요한 방법은 LF 텔레그램에 있다. 본 발명에서는 또한, WLAN을 이용하여 차량이 미리 진입하고 있음을 알려 후행 차량의 순서를 지정하여 자기장이 왜곡되는 것을 막고자 한다. 이 방법은 운전자가 직접 주차하는 경우보다는 원격주차인 경우 보다 적합하게 사용할 수 있다. The way vehicles distinguish each GA is by using LF telegrams. The most important way for vehicles to distinguish each GA is in the LF telegram. The present invention also attempts to prevent the magnetic field from being distorted by designating the order of the trailing vehicles by notifying that the vehicles are entering in advance using WLAN. This method is more suitable for remote parking than for parking by the driver.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 GA의 LF 텔레그램의 상세 구성을 나타낸다. 9 shows a detailed configuration of the LF telegram of the GA according to an embodiment of the present invention.
도 9에서는 GA1의 LF 텔레그램(90-1), GA2의 LF 텔레그램(90-2), GA3의 LF 텔레그램(90-3)을 나타내고 있으며, 최하단에서는 SECC 관점에서의 전체 GA의 LF 텔레그램(90)의 형태를 나타낸다. 9 shows the LF telegram 90-1 of GA1, the LF telegram 90-2 of GA2, and the LF telegram 90-3 of GA3, and the LF telegram of the whole GA from the SECC perspective at the bottom. It shows the form of the
LF 텔레그램은 LF 혼잡 회피 신호에 대한 정보뿐만 아니라 GA 및 VA의 고유 정보를 포함하는 일련의 신호를 의미할 수 있다. The LF telegram may refer to a series of signals including unique information of GA and VA as well as information about the LF congestion avoidance signal.
도 9에 도시된 바와 같이 각 GA에 대한 LF 신호는 시간적으로 중첩하지 않도록 제어된다.As shown in FIG. 9, the LF signal for each GA is controlled not to overlap in time.
각 GA에 대한 LF 텔레그램은 LF 인증을 위한 텔레그램 및 LF 정렬을 위한 텔레그램으로 구분될 수 있다. 각 GA에 대한 LF 인증을 위한 텔레그램은 커맨드(CMD), 싱크(SYNC), GA LF ID, LF 안테나 정보(GA LFA1, GA LFA2, GA LFA3, GA LFA4) 및 자기장 감지 민감도 정보(RSSI Pwr LFA1-4)를 포함할 수 있다. The LF telegram for each GA can be divided into a telegram for LF authentication and a telegram for LF alignment. Telegram for LF authentication for each GA includes command (CMD), sink (SYNC), GA LF ID, LF antenna information (GA LFA1, GA LFA2, GA LFA3, GA LFA4) and magnetic field detection sensitivity information (RSSI Pwr LFA1) -4).
각 GA에 대한 LF 정렬을 위한 텔레그램은 커맨드(CMD), 싱크(SYNC), LF 안테나 정보(GA LFA1, GA LFA2, GA LFA3, GA LFA4) 및 자기장 감지 민감도 정보(RSSI Pwr LFA1-4)를 포함할 수 있다. 여기서, CMD는 무선통신에서의 헤더(Header) 역할을 수행하며, SYNC는 SPI(Serial Peripheral interface) 구조를 가지는 LF 텔레그램에서 MSB(Most significant Bit)로의 전송을 위해 클락(clock) 신호에 따른 주기를 맞추기 위한 필드이다. Telegrams for LF alignment for each GA include command (CMD), sink (SYNC), LF antenna information (GA LFA1, GA LFA2, GA LFA3, GA LFA4) and magnetic field detection sensitivity information (RSSI Pwr LFA1-4). It can contain. Here, CMD serves as a header in wireless communication, and SYNC is a cycle according to a clock signal for transmission from an LF telegram having an SPI (Serial Peripheral Interface) structure to MSB (Most Significant Bit). Is a field for matching.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 VA의 LF 텔레그램의 상세 구성을 나타낸다.10 shows a detailed configuration of a VA LF telegram according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면 VA는 위치 정렬을 위해 LF 자기장을 생성한다. 도 10에서는 VA1의 LF 텔레그램(91-1), VA2의 LF 텔레그램(91-2)을 나타내고 있으며, 최하단에서는 EVCC에 의해 생성 및 제어되는 전체 VA의 LF 텔레그램 혼잡 회피 신호(91)의 형태를 나타낸다. According to an embodiment of the present invention, VA generates an LF magnetic field for position alignment. FIG. 10 shows the LF telegram 91-1 of VA1 and the LF telegram 91-2 of VA2, and at the bottom of the LF telegram
도 10에 도시된 바와 같이 각 VA에 대한 LF 신호는 시간적으로 중첩하지 않도록 제어된다.As shown in FIG. 10, the LF signals for each VA are controlled not to overlap in time.
각 VA에 대한 LF 텔레그램도 GA와 마찬가지로 LF 인증을 위한 텔레그램 및 LF 정렬을 위한 텔레그램으로 구분될 수 있다. 각 VA에 대한 LF 인증을 위한 텔레그램은 커맨드(CMD), 싱크(SYNC), GA LF ID, VA LF ID, LF 안테나 정보(VA LFAα, VA LFAβ) 및 자기장 관련 정보(RSSI LFAα, VA LFAβ)를 포함할 수 있다. VA는 GA의 정보를 기준으로 하여 동기화를 수행(즉, VA는, 선택된 GA가 사용하는 LF 혼잡 회피 신호를 사용하도록 자신의 LF 정보를 설정)하고 해당 정보를 GA에게 회신하여야 하므로, 인증을 위한 VA의 LF 텔레그램은 GA 동기화 정보(GA LF ID) 를 포함하고 있음을 알 수 있다. The LF telegram for each VA can be divided into a telegram for LF authentication and a telegram for LF alignment, as in GA. Telegram for LF authentication for each VA is command (CMD), sink (SYNC), GA LF ID, VA LF ID, LF antenna information (VA LFAα, VA LFAβ) and magnetic field related information (RSSI LFAα, VA LFAβ) It may include. VA performs synchronization based on GA information (that is, VA sets its own LF information to use the LF congestion avoidance signal used by the selected GA) and returns the information to the GA. It can be seen that the LF telegram of the VA includes GA synchronization information (GA LF ID).
각 GA에 대한 LF 정렬을 위한 텔레그램은 커맨드(CMD), 싱크(SYNC), LF 안테나 정보(VA LFAα, LFAβ) 및 자기장 관련 정보(RSSI Pwr LFAα, β)를 포함할 수 있다.The telegram for LF alignment for each GA may include command (CMD), sink (SYNC), LF antenna information (VA LFAα, LFAβ) and magnetic field related information (RSSI Pwr LFAα, β).
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬을 포함하는 무선충전 방법의 전체 동작 흐름을 나타낸다. 11 shows the overall operation flow of a wireless charging method including position alignment according to an embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 무선 충전 방법은 VA(또는 EVCC)와 GA(SECC)에 의해 수행될 수 있으며, WPT WLAN 인지(Discovery) 단계(S1110), 무선통신 체결/충전장소 탐색(Association/Charging Spot Discovery) 단계(S1120), 위치정렬 승인 & 인증 및 위치정렬(Fine Alignment) 단계(S1130), 페어링(Pairing) 단계(S1140), 정렬 체크 및 무선충전 사전준비(Alignment Check & Pre-WPT) 단계(S1150), 무선 전력 전송(Wireless Power Transfer) 단계(S1160)를 포함할 수 있다. The wireless charging method illustrated in FIG. 11 may be performed by VA (or EVCC) and GA (SECC), WPT WLAN discovery step (S1110), wireless communication signing / charging spot discovery (Association / Charging Spot Discovery) ) Step (S1120), Location Alignment Approval & Authentication and Fine Alignment Stage (S1130), Pairing Stage (S1140), Alignment Check & Pre-WPT Stage (S1150) ), Wireless Power Transfer (S1160).
차량 어셈블리 측면에서 본 위치 정렬 방법은, 복수의 GA를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)와의 무선통신을 통해 복수의 GA 상태를 인지하는 단계; 상기 복수의 GA 중 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 상기 SECC로부터 수신하는 단계; 상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하는 단계; 상기 SECC에 요청하여 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계; 및 인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 타겟 GA와의 위치 정렬을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The position alignment method viewed from the vehicle assembly side includes: recognizing a plurality of GA states through wireless communication with a power supply-side communication controller (SECC) controlling a plurality of GAs; Receiving information on at least one valid GA of the plurality of GAs from the SECC; Selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs and performing wireless communication; Requesting the SECC to perform a location alignment approval and authentication procedure; And performing position alignment with the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success.
여기서, 각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분될 수 있다. Here, the LF signal assigned to each GA can be distinguished from the LF signal assigned to another GA in a time division multiplexing method.
한편, 전력 공급측 통신 제어기(SECC) 측면에서 본 위치 정렬 제어 방법은, 상기 SECC의 무선통신 반경 내로 진입하는 EV에게 하나 이상의 유효한 GA에 대한 상태 정보를 제공하는 단계; 상기 하나 이상의 유효한 GA 중 상기 EV에 의해 선택된 타겟 GA와 상기 EVCC간의 무선통신 체결을 수행하는 단계; 상기 EVCC의 요청에 따라 상기 EV 및 상기 타겟 GA와의 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계; 및 인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 EV와 타겟 GA 간의 위치 정렬을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. On the other hand, the position alignment control method viewed from the side of the power supply-side communication controller (SECC) includes: providing status information for one or more valid GAs to an EV entering into a radio communication radius of the SECC; Performing wireless communication between the target GA selected by the EV and the EVCC among the one or more valid GAs; Performing a location alignment approval and authentication procedure between the EV and the target GA according to the request of the EVCC; And performing position alignment between the EV and the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success.
이하에서는 실시예들을 통해 본 발명에 따른 무선충전을 위한 위치 정렬 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a position alignment method for wireless charging according to the present invention will be described in detail through embodiments.
실시예들에서는, 도 7에서와 같이 GA와 VA간 다중 통신이 설정되는 구성을 전제로 하고, 전기차 무선충전시스템의 복수의 GA가 설치된 주차구역(최소 3개의 GA가 인접해 있는 주차구역)에 VA를 장착한 적어도 2대 이상의 차량이 동시에 또는 순차적으로 주차하고자 하는 경우를 가정한다. In the embodiments, as shown in FIG. 7, on the premise of a configuration in which multiple communication between GA and VA is set, in a parking area (a parking area in which at least three GAs are adjacent) in which a plurality of GAs of an electric vehicle wireless charging system is installed. It is assumed that at least two or more vehicles equipped with VA are to be parked simultaneously or sequentially.
도 12는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법을 수행하는 그라운드 어셈블리 및 차량 어셈블리의 블록 구성을 나타낸다. 12 shows a block configuration of a ground assembly and a vehicle assembly performing a position alignment method according to the present invention.
도 12는 무선 충전에 필요한 차량 및 전력공급 장치 내 블록들의 구성을 도시한다.12 shows a configuration of blocks in a vehicle and a power supply device required for wireless charging.
차량 어셈블리(Vehicle Assembly)(100)는 EVCC(EV Communication Cotntroller), EVPE(EV Power Electronics), EV 디바이스 P2PS 컨트롤러(Point-to-Point Signal Controller)를 포함할 수 있다. 여기서, EVCC, EVPE, EV 디바이스 P2PS 컨트롤러는 하나의 장치 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. The
이때, 하나의 장치는 복수의 그라운드 어셈블리(GA; Ground Assembly) 중 타겟 GA와 위치 정렬을 수행하는 위치 정렬 장치일 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서(processor); 및 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하여 구현될 수 있다. At this time, one device may be a position alignment device that performs position alignment with a target GA among a plurality of ground assemblies (GAs), and includes at least one processor; And a memory in which at least one instruction executed through the at least one processor is stored.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 복수의 GA를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)와의 무선통신을 통해 복수의 GA 상태를 인지하도록 하는 명령; 상기 복수의 GA 중 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 상기 SECC로부터 수신하도록 하는 명령; 상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하도록 하는 명령; 상기 SECC에 요청하여 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하도록 하는 명령; 및 인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 타겟 GA와의 위치 정렬을 수행하도록 하는 명령을 포함할 수 있다. 여기서, 각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분될 수 있다. The at least one command may include: a command for recognizing a plurality of GA states through wireless communication with a power supply-side communication controller (SECC) controlling the plurality of GAs; An instruction to receive information on one or more valid GAs among the plurality of GAs from the SECC; An instruction to select a target GA based on information on the one or more valid GAs to perform wireless communication; An instruction to request the SECC to perform a location alignment approval and authentication procedure; And a command to perform position alignment with the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success. Here, the LF signal assigned to each GA can be distinguished from the LF signal assigned to another GA in a time division multiplexing method.
여기서, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있고, 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽 처리 장치(Graphics Processing Unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있고, 읽기 전용 메모리(Read Only Memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM)로 구성될 수 있다.Here, the processor is capable of executing a program command stored in the memory, a central processing unit (Central Processing Unit, CPU), a graphics processing unit (Graphics Processing Unit, GPU) or the method according to the present invention is dedicated It can mean a processor. The memory may be composed of volatile storage media and / or non-volatile storage media, and may be composed of read only memory (ROM) and / or random access memory (RAM).
충전소 측 그라운드 어셈블리(GA; Ground Assembly)(200)는 SECC(Supply Equipment Communication Cotntroller), SPE(Supply Power Electronics), 공급 장치 P2PS 컨트롤러(Supply Device Point-to-Point Signal Controller), 서플라이 디바이스(Supply Device)를 포함할 수 있다.The ground assembly (GA) 200 on the charging station side is a Supply Equipment Communication Cotntroller (SEC), Supply Power Electronics (SPE), Supply Device Point-to-Point Signal Controller (P2PS) controller, Supply Device ).
여기서, SECC, SPE, 공급장치 P2PS 컨트롤러는 하나의 장치 또는 하드웨어로 구현될 수 있다. Here, the SECC, SPE, and the P2PS controller of the supply device may be implemented as one device or hardware.
이때, 하나의 장치는 위치 정렬 제어 장치일 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서(processor); 및 상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하여 구현될 수 있다. At this time, one device may be a position alignment control device, and at least one processor (processor); And a memory in which at least one instruction executed through the at least one processor is stored.
한편, SECC와 EVCC는 WLAN을 통해 본 발명에 따른 위치 정렬 관련 정보를 송수신할 수 있다. EV 디바이스 P2PS 컨트롤러 및 공급 장치 P2PS 컨트롤러는 WLAN 또는 LF 신호를 통해 본 발명에 따른 위치 정렬 관련 정보를 교환할 수 있다.Meanwhile, SECC and EVCC may transmit and receive information related to position alignment according to the present invention via WLAN. The EV device P2PS controller and the supply P2PS controller can exchange location-related information according to the present invention via a WLAN or LF signal.
여기서, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있고, 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽 처리 장치(Graphics Processing Unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있고, 읽기 전용 메모리(Read Only Memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM)로 구성될 수 있다.Here, the processor is capable of executing a program command stored in the memory, a central processing unit (Central Processing Unit, CPU), a graphics processing unit (Graphics Processing Unit, GPU) or the method according to the present invention is dedicated It can mean a processor. The memory may be composed of volatile storage media and / or non-volatile storage media, and may be composed of read only memory (ROM) and / or random access memory (RAM).
이하에서 이어질 본 발명에 따른 위치 정렬 방법에 대한 설명에서는 설명상 편의를 위해, EV, VA, EVCC가 설명의 편의상 차량 측에서 위치 정렬 방법을 수행하는 주체라는 취지에서 동일한 의미로 사용될 수 있다. 또한, EVSE, GA, SECC가 충전소 또는 전력공급 장치 측에서 위치 정렬 방법을 수행하는 주체라는 취지에서 동일한 의미로 사용될 수 있다. In the description of the position alignment method according to the present invention, which will be described below, for convenience of description, EV, VA, and EVCC may be used in the same sense in the sense that the subject performs the position alignment method on the vehicle side for convenience of description. In addition, EVSE, GA, and SECC may be used in the same sense in the sense that they are the subject of performing the position alignment method at the charging station or the power supply side.
도 13은 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다. 13 shows an embodiment of an operation flow in the wireless communication recognition step of the position alignment method according to the present invention.
도 13에 도시된 실시예는 SECC(200)가 EVCC(100)를 탐색하는 경우의 실시예를 도시한다. 해당 실시예에서는 SECC가 먼저 GA 상태 정보를 EVCC로 제공한다. The embodiment shown in FIG. 13 shows an embodiment when the
EV의 EVCC(CMS)는 예를 들어, WPT WLAN 비컨 신호를 통해 EVSE의 SECC(Central WLAN)로부터 GA의 상태 정보를 수신한다(S1310). 여기서, GA의 상태 정보는 충전가능 여부, 고장 여부, 위치 정렬을 위한 방식으로 LF 안테나를 이용한다는 정보 등을 포함할 수 있다. EVCC (CMS) of EV receives the state information of GA from SECC (Central WLAN) of EVSE through, for example, a WPT WLAN beacon signal (S1310). Here, the state information of the GA may include whether it is chargeable, whether it is faulty, and that the LF antenna is used as a method for alignment.
GA의 상태 정보를 수신한 EVCC(100)는 EVSE의 SECC로부터 수신한 정보에 기반하여 이용가능한 GA가 있는지, 이용 가능한 GA의 GA_State 상태 메시지가 정상 또는 충전 중인지 체크한다(S1310). 체크 결과, GA_State가 정상 또는 충전 중인 경우(GA_State==0 또는 GA_State==1)에만 연결/충전 스팟 디스커버리(Association/Charging Spot Discovery) 단계로 진행한다. 이때의 GA 상태는 어떠한 GA도 정렬 중이 아닌 상태이다. The
GA의 상태 체크 결과, 이용가능한 GA가 존재하지만 해당 GA의 GA_State 상태 메시지가 정렬인 경우(GA_State==2) EV의 EVCC는 정렬 대기상태(Alignment Wait)로 진행한다. 즉, 이 경우는 예를 들어, 선행 차량이 존재하고 해당 선행 차량이 GA와 정렬 중인 상태일 수 있다. As a result of the state check of the GA, when the available GA exists but the GA_State state message of the corresponding GA is alignment (GA_State == 2), the EVCC of the EV proceeds to the alignment wait state. That is, in this case, for example, a preceding vehicle may exist and the preceding vehicle may be aligned with GA.
한편, EV의 EVCC(100)는 차량 내부 통신(예를 들어, CAN, Ethernet)을 이용하여 EV의 CMS에게 위치정렬 방식에 대한 정보를 요청하여, EV의 CMS로부터 LF를 이용한 위치정렬을 하겠다는 신호 또는 정보를 수신할 수 있다(S1340).On the other hand, EV's
GA의 상태 체크 결과, GA_State 상태 메시지가 고장을 나타내는 경우 EV는 다른 무선충전을 위한 무선통신 정보를 수신하기 위해 이동 및 탐색(Another WPT WLAN Discovery)할 수 있다. As a result of the state check of the GA, if the GA_State state message indicates a failure, the EV may move and search (Another WPT WLAN Discovery) to receive wireless communication information for other wireless charging.
도 14는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서의 동작 흐름의 다른 실시예를 나타낸다. 14 shows another embodiment of the operation flow in the wireless communication recognition step of the position alignment method according to the present invention.
도 14에 도시된 실시예는 EVCC(100)가 SECC(200)를 탐색하는 경우의 실시예를 도시한다. 해당 실시예에서는 EV의 EVCC가 먼저 EVSE의 SECC(Central WLAN) 에게 무선충전 정보(위치 정렬을 위한 LF 안테나 이용)를 요청하여(S1410) 수신한다(S1411). The embodiment shown in FIG. 14 shows an embodiment when the
GA의 상태 정보를 수신한 EVCC(100)는 EVSE의 SECC로부터 수신한 정보를 기반으로 이용가능한 GA가 있는지, 이용 가능한 GA의 GA_State 상태 메시지가 정상 또는 충전 중인지 체크한다(S1420). 체크 결과, GA_State가 정상 또는 충전 중인 경우(GA_State==0 또는 GA_State==1)에만 연결/충전 스팟 디스커버리(Association/Charging Spot Discovery) 단계로 진행한다. 이때의 GA 상태는 어떠한 GA도 정렬 중이 아닌 상태이다. Upon receiving the state information of the GA, the
GA의 상태 체크 결과, 이용가능한 GA가 존재하지만 해당 GA의 GA_State 상태 메시지가 정렬인 경우(GA_State==2) EV의 EVCC는 정렬 대기상태(Alignment Wait)로 진행한다. 즉, 이 경우는 예를 들어, 선행 차량이 존재하고 해당 선행 차량이 GA와 정렬 중인 상태일 수 있다. As a result of the state check of the GA, when the available GA exists but the GA_State state message of the corresponding GA is alignment (GA_State == 2), the EVCC of the EV proceeds to the alignment wait state. That is, in this case, for example, a preceding vehicle may exist and the preceding vehicle may be aligned with GA.
GA의 상태 체크 결과, GA_State 상태 메시지가 고장을 나타내는 경우 EV는 다른 무선충전을 위한 무선통신 정보를 수신하기 위해 이동 및 탐색(Another WPT WLAN Discovery)할 수 있다. As a result of the state check of the GA, if the GA_State state message indicates a failure, the EV may move and search (Another WPT WLAN Discovery) to receive wireless communication information for other wireless charging.
한편, EV의 EVCC(100)는 차량 내부 통신(예를 들어, CAN, Ethernet)을 이용하여 EV의 CMS에게 위치정렬 방식에 대한 정보를 요청하여, EV의 CMS로부터 LF를 이용한 위치정렬을 하겠다는 신호 또는 정보를 수신할 수 있다(S1440).On the other hand, EV's
도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.15A and 15B show an example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a wireless communication recognition step among location alignment methods according to an embodiment of the present invention.
도 15a 및 15b는 EVSE의 SECC로부터 받은 정보 중 GA_State 상태 메시지가 정상 또는 충전 중인 상태인 경우, 즉 어떠한 GA도 정렬 중이 아닌 상태에 대한 예를 도시한다. 도 15a는 SECC가 EVCC를 탐색하는 경우의 WLAN 디스커버리 절차를 나타내고 도 15b는 EVCC가 SECC를 탐색하는 경우의 WLAN 디스커버리 절차를 나타낸다.15A and 15B show an example of a state in which the GA_State status message among the information received from the SECC of EVSE is in a normal or charging state, that is, no GA is being sorted. 15A shows the WLAN discovery procedure when the SECC searches for the EVCC, and FIG. 15B shows the WLAN discovery procedure when the EVCC searches for the SECC.
도 15c 및 15d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 인지 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 다른 예를 나타낸다. 15C and 15D show another example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a wireless communication recognition step among location alignment methods according to another embodiment of the present invention.
도 15c 및 15d는 EVSE의 SECC로부터 받은 정보 중 GA_State 상태 메시지가 정렬 중인 상태(예를 들어, 선행 차량이 있어 해당 GA와 정렬중인 상태)에서의 WLAN 디스커버리 절차에서 EVCC와 SECC간에 또는 이들 각각의 내부 구성요소들 간에 교환되는 신호 또는 메시지의 형태를 상세히 도시한다. 15C and 15D show that the GA_State status message among the information received from the SECC of the EVSE is in alignment (for example, there is a preceding vehicle and is in alignment with the corresponding GA), between the EVCC and the SECC, or each of these in the WLAN discovery procedure. It shows in detail the type of signal or message exchanged between the components.
도 15c는 SECC가 EVCC를 탐색하는 경우의 WLAN 디스커버리 절차를 나타내고 도 15d는 EVCC가 SECC를 탐색하는 경우의 WLAN 디스커버리 절차를 나타낸다.FIG. 15C shows the WLAN discovery procedure when the SECC searches for the EVCC, and FIG. 15D shows the WLAN discovery procedure when the EVCC searches for the SECC.
도 16a 및 16b는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 체결 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다. 16A and 16B show an embodiment of an operation flow in a wireless communication fastening step of a position alignment method according to the present invention.
무선통신 인지(discovery)를 완료한 EVCC(100) 및 SECC(200)는 무선통신 체결 또는 충전 스팟 탐색 단계로 진행한다. The
도 16a를 참조하면, 무선통신 체결을 위해 EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 통신 체결 요청(또는 WPT 충전 스팟 디스커버리 요청)을 전송하는데(S1510), 이때 EVCC는 차량에서 LF를 이용한 위치정렬 방식을 사용하겠다는 정보를 포함하여 전송한다. Referring to FIG. 16A, EVCC of EV transmits a communication signing request (or a WPT charging spot discovery request) to the SECC of EVSE for wireless communication (S1510), wherein EVCC uses a position alignment method using LF in the vehicle. The information including the information to be sent is transmitted.
통신 체결 요청을 수신한 EVSE의 SECC(200)는 각 GA에게 해당 GA의 무선신호 세기에 대한 정보를 요청하여 수신한다(S1511). 이때, GA가 SECC로 제공하는 정보는 자신의 무선신호 최대 세기 값뿐 아니라 GA ID 및 LF 시스템의 정보를 포함한다. 즉, SECC가 관리하는 각 GA는 해당 GA의 무선신호 최대 세기, GA ID 및 GA LF 정보를 SECC로 전달한다. 여기서, 각 LF 시스템 고유 정보는 LF 충돌 방지 신호(Collision Avoidance Signal), GA#No.의 LF ID, GA#No.의 LFA 정보 및 자기장 감지 민감도 정보 등을 포함한다. The
SECC(200)는 SECC의 제어 하에 있는 적어도 하나의 GA에 대한 정보를 EVCC로 제공한다(S1520). EVCC(100)는 SECC로부터 적어도 하나의 GA에 대한 정보를 수신하여, GA가 복수인 경우 GA 간 무선신호 세기를 비교해 무선신호 세기가 가장 높은 GA를 선정한다(S1530). EVCC(100)는 선정된 GA 정보(GA#No.)를 EVSE의 SECC에게 알려준다(S1531). The
EVSE의 SECC는 선정된 GA에 대한 정보를 수신하여 각 GA에게 선정된 GA#No.를 알려준다(S1532). 선정된 GA는 정렬을 위한 준비 상태로 진입하며, 선정되지 않은 GA는 다음 차량과의 충전을 위해서 대기 상태로 진입한다(S1533). 선정된 GA의 정렬 준비가 완료되면 SECC는 이를 EV의 EVCC로 통지한다(S1534).The SECC of EVSE receives information on the selected GA and informs each GA of the selected GA # No. (S1532). The selected GA enters the ready state for alignment, and the unselected GA enters the standby state for charging with the next vehicle (S1533). When the selected GA is ready for alignment, the SECC notifies the EVCC of the EV (S1534).
한편, EVCC는 최고 신호세기를 갖는 GA를 선정한 후(S1530), 선정한 GA(GA#No.)를 기준으로 VA#No.를 GA#No.와 같은 값으로 부여하고(S1540), EV의 CMS에게 부여한 VA#No.를 알려준다. 이때, EVCC는 선정한 GA의 LF에 대한 정보(GA#No._LF_Info)도 함께 알려준다. 해당 정보를 수신한 EV의 CMS는 EV의 APS에게 선정한 GA의 LF 정보(GA#No._LF_Info)를 알려주어 GA와 VA간 LF 시스템상의 인증을 준비할 수 있도록 한다. 여기서, GA의 LF에 대한 정보는 LF 충돌 방지 신호(Collision Avoidance Signal), GA LF ID, GA LF 안테나 정보 및 자기장 감지 민감도 정보 등을 포함할 수 있다. On the other hand, EVCC selects the GA with the highest signal strength (S1530), and then assigns VA # No. To the same value as GA # No. Based on the selected GA (GA # No.) (S1540), CMS of EV Tells you VA # No. At this time, the EVCC also informs information about the LF of the selected GA (GA # No._LF_Info). Upon receiving the information, the CMS of the EV informs the EV's APS of the selected LF information of the GA (GA # No._LF_Info) so that it can prepare for authentication on the LF system between the GA and the VA. Here, the information on the LF of the GA may include LF Collision Avoidance Signal, GA LF ID, GA LF antenna information, and magnetic field detection sensitivity information.
EV의 APS는 선정된 GA의 LF 정보를 기준으로 자신의 LF 정보를 수정한다(S1550). 이때, EV가 수정하는 정보는 LF 충돌 방지 신호, SYNC, VA LF ID를 포함할 수 있다. The EV's APS modifies its LF information based on the selected LF information of the GA (S1550). At this time, the information modified by the EV may include an LF collision prevention signal, a SYNC, and a VA LF ID.
EV의 CMS는 EV의 APS로부터 수정된 LF 정보와 APS는 위치정렬을 하는데 준비되었다는 정보를 수신하여 EVCC로 전달한다(S1551). EVCC는 EV의 CMS로부터 EV의 APS에게서 받은 LF 초기 정보와 EV의 EVCC로부터 부여받은 VA#No. 확정 정보를 수신한다(S1552).The EV CMS receives the modified LF information from the EV APS and the information that the APS is ready for alignment, and transmits it to the EVCC (S1551). EVCC is LF initial information received from EV's APS from EV's CMS and VA # No. Received from EV's EVCC. Confirmation information is received (S1552).
EV의 EVCC는 SECC로부터 WPT GA Confirm Response을 통해 회신된 GA ID 값(GA Rdy)과 APS, CMS를 거쳐 처리, 전달된 GA ID 값(GA Cfm), 즉 동기화된 VA ID값을 비교한다(S1560). 무선통신 오류에 의해서 EVCC에서 선정한 GA ID 값이 SECC에게 전달될 때 데이터가 변경되는 경우가 발생할 수 있으므로, 이러한 비교 과정을 통해 무선통신 오류를 1차로 확인하고 무선통신 오류로 인하여 정렬 시 잘못된 GA로 정렬하는 것을 방지할 수 있다. EVCC of EV compares GA ID value (GA Rdy) returned from SECC through WPT GA Confirm Response and GA ID value (GA Cfm), which is processed and transmitted through APS and CMS, that is, synchronized VA ID value (S1560) ). Data may be changed when the GA ID value selected by EVCC is transmitted to the SECC due to a radio communication error. Therefore, through this comparison process, the radio communication error is first checked and the GA is incorrect when sorting due to the radio communication error. Alignment can be prevented.
비교 결과, WPT GA Confirm Response을 통해 회신된 GA ID 값과 SECC에게 전달한 GA ID 값이 동일하면, 다음 단계인 위치 정렬 수행 단계로 진행한다.As a result of comparison, if the GA ID value returned through the WPT GA Confirm Response and the GA ID value passed to the SECC are the same, the process proceeds to the next step, the position alignment.
비교 결과, WPT GA Confirm Response을 통해 회신된 GA ID 값과 SECC에게 전달한 GA ID 값이 다르면, 무선통신 재체결(충전장소 재탐색) 단계로 진행한다.As a result of the comparison, if the GA ID value returned through the WPT GA Confirm Response is different from the GA ID value passed to the SECC, the process proceeds to the wireless communication re-establishment (re-discovery of charging place) step.
도 17a 및 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 무선통신 체결 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.17A and 17B illustrate an example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a wireless communication fastening step of a position alignment method according to an embodiment of the present invention.
도 17a에서는 SECC의 요청에 따라 각 GA가 SECC로 제공하는 GA LF 정보의 세부 구성, 즉 LF 텔레그램의 형태를 확인할 수 있다. In FIG. 17A, the detailed configuration of GA LF information provided by each GA to the SECC according to the SECC request, that is, the form of the LF telegram can be confirmed.
도 17a 및 17b을 참조하면, 무선통신 체결 단계에서 SECC는 EVCC로부터 EVCC가 선정한 GA의 번호와 자신이 저장하고 있던 해당 GA의 번호가 일치하지 않는 경우 데이터 송수신이 이루어진 무선통신에서 오류가 발생했음을 확인할 수 있다. 또한, EVCC는 SECC로부터 회신된 GA ID 값(GA Rdy)과 VC 내부적으로 처리, 전달된 GA ID 값(GA Cfm), 즉 동기화된 VA ID값을 비교함으로써, 무선통신 오류 발생 여부를 확인할 수 있다. 무선 통신 오류가 발생한 경우에는 무선통신 재체결(Re-association) 절차를 진행한다.Referring to FIGS. 17A and 17B, in the wireless communication conclusion step, the SECC confirms that an error has occurred in the wireless communication in which data transmission / reception occurs when the number of the GA selected by the EVCC and the corresponding GA number stored by the EVCC do not match. You can. In addition, the EVCC can check whether a radio communication error has occurred by comparing the GA ID value (GA Rdy) returned from the SECC and the GA ID value (GA Cfm), which is internally processed and transmitted, that is, the synchronized VA ID value. . When a wireless communication error occurs, a wireless communication re-association procedure is performed.
또한, EV의 APS는 선정된 GA의 LF 정보를 기준으로 VA의 LF 정보 중 LF 충돌 방지 신호, SYNC, VA LF ID를 수정함을 알 수있다. In addition, it can be seen that the APS of EV modifies the LF collision prevention signal, SYNC, and VA LF ID among VA LF information based on the selected LF information of GA.
도 18a 및 18b은 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬을 위한 승인, 인증, 및 위치정렬 수행 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다. 18A and 18B show an embodiment of an operation flow in an approval, authentication, and position alignment performing step for position alignment among the position alignment methods according to the present invention.
위치 정렬을 수행하기 위해서 EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 VA#No.의 LF 초기 정보를 전달한다(S1610). EVSE의 SECC는 충전 준비가 된 대상 GA에게 VA의 LF 초기 정보를 전달한다(S1611). VA의 LF 초기 정보를 수신한 GA는, 무선통신 체결 단계(충전 장소 탐색)에서 자신이 보낸 정보(GA#No._LF_Info)와 VA의 LF 초기 정보를 비교하여, 정렬 전 LF 시스템의 인증을 수행한다(S1620). In order to perform position alignment, EVCC of EV transmits LF initial information of VA # No. To SECSE of EVSE (S1610). The SECC of EVSE transmits the initial LF information of VA to the target GA ready for charging (S1611). GA, which received the initial LF information of the VA, compares the information (GA # No._LF_Info) sent by itself in the wireless communication conclusion step (search for charging location) with the initial information of the LF of the VA and performs authentication of the LF system before alignment. (S1620).
여기서, GA가 인증을 수행할 때 확인하는 사항은, LF 충돌 방지 신호(Collision Avoidance Signal) 일치 여부, GA LF ID 일치 여부 등을 포함한다. 확인 결과 해당 정보가 일치하는 경우, GA는 SECC에게 인증에 성공하였다는 신호를 회신한다(S1621). 만약, 확인 결과 해당 정보가 일치하지 않는다면 오류가 발생한 것이므로, GA는 SECC에게 LF 시스템에 대한 인증이 실패하였다는 신호를 회신한다(S1621).Here, the items to be checked when the GA performs authentication include whether the LF collision avoidance signal is matched, and whether the GA LF ID is matched. As a result of the verification, when the corresponding information is consistent, GA returns a signal to the SECC that the authentication has been successful (S1621). If, as a result of the verification, the corresponding information does not match, an error has occurred, so GA returns a signal to the SECC that the authentication to the LF system has failed (S1621).
EV의 EVCC는 EVSE의 SECC로부터 EVSE의 SECC가 대상이 되는 GA로부터 받은 LF 시스템의 인증 결과를 제공받아 해당 결과를 분석한다(S1622). LF 시스템의 인증이 성공하였다는 신호가 확인되면(S1630), EVCC는 위치정렬 시작 단계로 진행한다(S1640). 반면, LF 시스템의 인증이 실패하였다는 신호가 확인되면, EV의 EVCC는 재체결 단계(충전 장소 재탐색) 단계로 진행한다(S1500).The EVCC of EV receives the authentication result of the LF system received from GA, which is the subject of EVSE's SECC, and analyzes the result (S1622). When it is confirmed that the authentication of the LF system is successful (S1630), the EVCC proceeds to the position alignment start step (S1640). On the other hand, when it is confirmed that the authentication of the LF system has failed, the EVCC of the EV proceeds to a re-fastening step (re-exploring the charging place) (S1500).
한편, 인증에 성공한 경우 EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 위치정렬 시작 신호를 전송한다(S1641). EVSE의 SECC는 GA에게 LF 안테나의 감지 출력(자기장 감지 민감도)을 최대로 설정하도록 요청한다(S1642). 요청을 수신한 GA는 LF 안테나의 감지 출력을 최대로 설정하고 SECC에게 LF 안테나 감지 출력을 최대로 하였음을 통지한다.Meanwhile, when authentication is successful, EVCC of EV transmits a position alignment start signal to SECC of EVSE (S1641). The SECC of EVSE requests GA to set the sensing output (sensitivity of magnetic field sensing) of the LF antenna to the maximum (S1642). Upon receiving the request, the GA sets the sensing output of the LF antenna to the maximum and notifies the SECC that the sensing output of the LF antenna is maximized.
인증 성공 후 위치정렬이 시작되면, EVCC는 EV의 CMS에게 위치정렬 시작 신호를 전달한다(S1650). EV의 CMS는 EV의 APS에게 LF 안테나 자기장 출력을 최대로 하도록 요청한다. EV의 APS는 LF 안테나 자기장 출력을 최대로 한다.When the alignment is started after the authentication is successful, the EVCC transmits a position alignment start signal to the EV CMS (S1650). EV's CMS requests EV's APS to maximize the LF antenna magnetic field output. EV's APS maximizes the LF antenna magnetic field output.
또한 EV의 CMS(Charging Management System)는 자동위치정렬시스템(SPAS; Smart Parking Assistance System)에게 위치정렬을 준비하도록 요청한다. EV의 APS는 LF 안테나 자기장 출력을 최대로 하고, 이를 EV의 CMS에게 통지한다. EV의 CMS는 EV의 SPAS로부터 위치정렬이 준비되었음을 전달받는다. CMS는 이를 EVCC로 통지하고, EVCC는 SECC와의 위치정렬이 승인되었음을 확인하고 위치정렬을 수행한다. In addition, EV's CMS (Charging Management System) asks the Smart Parking Assistance System (SPAS) to prepare for the alignment. The EV's APS maximizes the LF antenna magnetic field output and notifies the EV's CMS. EV's CMS is informed by EV's SPAS that the alignment is ready. CMS notifies this to EVCC, EVCC confirms that the alignment with SECC is approved, and performs the alignment.
도 19a 및 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬을 위한 승인, 인증, 및 위치정렬 수행 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.19A and 19B show an example of a detailed message flow delivered between components performing an associated operation in an approval, authentication, and location alignment step for location alignment among location alignment methods according to an embodiment of the present invention. .
도 19a에서, VA의 LF 초기 정보를 수신한 GA는 무선통신 체결 단계(충전 장소 탐색)에서 자신이 보낸 정보(GA#No._LF_Info)와 VA의 LF 초기 정보를 비교하여, 정렬 전 LF 시스템의 인증을 수행한다. GA는 인증을 수행할 때 LF 충돌 방지 신호(Collision Avoidance Signal) 일치 여부를 확인함을 알 수 있다. In FIG. 19A, the GA that received the LF initial information of the VA compares the information (GA # No._LF_Info) sent by itself in the wireless communication signing step (search for a charging location) with the initial LF information of the VA, so that the LF system before alignment Perform authentication. It can be seen that GA checks whether the LF Collision Avoidance Signal matches when performing authentication.
도 20은 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 페어링 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다. 20 shows an embodiment of an operation flow in a pairing step of a position alignment method according to the present invention.
EV의 APS에서 제어하는 LF 안테나 자기장 출력을(S1701) EVSE의 GA의 LF 안테나가 감지한다(S1702). SECC는 감지된 자기장 값을 분석 및 무선통신을 이용하여 분석한 값을 EV의 EVCC로 전달한다(S1710).The LF antenna magnetic field output controlled by the EV's APS is detected by the LF antenna of the EVSE GA (S1702). The SECC analyzes the sensed magnetic field value and transmits the analyzed value to the EVCC of EV (S1710).
EV의 EVCC는 분석된 자기장 세기를 EV의 CMS를 통해 EV의 APS에 전달한다(S1711). EV의 APS는 위치추정 알고리즘(Ex. RSSI, TOF, TODF)을 이용하여 차량의 VA와 인프라의 GA 사이의 좌표 및 차량의 틀어짐 정도에 대한 정보(X, Y, Z, θ)를 계산하고, 자동 주차를 수행하는 데 필요한 기본 정보를 자동 주차 시스템으로 제공할 수 있다. 한편, EV의 SPAS는 EV의 APS로 부터 받은 좌표가 일정 임계값(표준에서 지정한 tolerance area)에 도달할 때까지 반복 수행한다(S1720).The EVCC of the EV transmits the analyzed magnetic field strength to the APS of the EV through the CMS of the EV (S1711). The APS of EV calculates the coordinates between the vehicle's VA and the GA of the infrastructure (X, Y, Z, θ) using the location estimation algorithm (Ex. RSSI, TOF, TODF), It is possible to provide basic information necessary to perform automatic parking with an automatic parking system. Meanwhile, the SPAS of the EV is repeatedly performed until the coordinates received from the EV's APS reach a certain threshold (a tolerance area specified in the standard) (S1720).
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 페어링 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.21 shows an example of a detailed message flow delivered between components performing a related operation in a pairing step of a position alignment method according to an embodiment of the present invention.
도 21을 참조하면, EVCC가 SECC로 WPT 페어링 요청을 전송하면 EV의 APS는 LF 자기장을 생성하고, 타겟 GA인 GA 1에서 LF 자기장을 측정하여 측정치를 회신함을 확인할 수 있다. 도 21에 도시된 절차는 EV와 GA간의 정렬이 완료될 때까지 반복 수행된다. Referring to FIG. 21, when the EVCC sends a WPT pairing request to the SECC, it can be confirmed that the APS of the EV generates an LF magnetic field and measures the LF magnetic field in
도 22a 및 22b는 본 발명에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬 종료 또는 무선충전 사전 준비 단계에서의 동작 흐름의 일 실시예를 나타낸다. 22A and 22B illustrate an embodiment of an operation flow in a position preparation end or wireless charging pre-preparation step of the position alignment method according to the present invention.
EV의 SPAS는 EV의 APS로부터 받은 좌표가 일정 임계값(표준에서 지정한 tolerance area)을 초과하면 EV의 CMS에게 정렬이 완료되었음을 알린다. EV의 CMS는 EV의 SPAS에게 확인 신호를 보내면서 위치정렬이 완료되었는지를 확인하기 위해서 EV의 APS에게 LF 안테나 자기장 출력을 중단하도록 요청한다. EV의 CMS는 EV의 APS로부터 LF 안테나 자기장 출력을 중단하였다는 신호를 수신하고, 위치정렬이 완료되었는지를 확인하기 위해 EV의 EVCC에게 LF를 이용한 위치정렬 중단 신호를 EVSE의 SECC에게 송신하도록 한다.EV's SPAS notifies EV's CMS when the coordinates received from EV's APS exceed a certain threshold (tolerance area specified in the standard). EV CMS sends an acknowledgment signal to EV's SPAS and asks EV's APS to stop the LF antenna magnetic field output to confirm that the alignment is complete. EV CMS receives a signal from the EV's APS that it has stopped outputting the LF antenna magnetic field and sends the EVCC's EVCC to the EVC's SECC to confirm that the alignment is complete.
EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 LF를 이용한 위치정렬 중단 신호를 요청한다(S1810). EVSE의 SECC는 EVSE의 GA에게 LF 안테나의 감지 출력(자기장 감지 민감도)을 중단할 것을 요청한다(S1811). EVSE의 SECC는 EVSE의 GA로부터 LF 안테나 감지 출력을 중단하였음을 통지 받고, EV의 EVCC에게 LF를 이용한 위치정렬 중단 확인 신호를 전송한다(S1812). EVCC of EV requests the SECC of EVSE to stop the position alignment using LF (S1810). EVSE's SECC requests EVSE's GA to stop the LF antenna's sensing output (magnetic field sensing sensitivity) (S1811). The SECC of EVSE is notified that the LF antenna detection output is stopped from the GA of EVSE, and transmits a signal for stopping alignment of the alignment using LF to EVCC of EV (S1812).
EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 위치정렬 확인 및 무선충전 가능여부 확인을 위해서 사전 무선충전 전력공급 준비 신호를 요청한다(S1820). EVSE의 SECC는 EVSE의 GA에게 사전 무선충전 전력공급 준비를 요청한다(S1821). 여기서, 사용되는 사전 무선충전 전력은 차량이 요구하는 최대 충전 요청량보다 작은데, 전기차 충전은 전력망이 일방적으로 공급하는 것이 아니라 차량에서 필요한 만큼의 전력을 가져가는 구조이다. The EVCC of EV requests the SECC of EVSE to confirm the alignment of the position and to confirm whether wireless charging is possible in advance. EVSE's SECC requests EVSE's GA to prepare the wireless charging power in advance (S1821). Here, the pre-wired charging power used is smaller than the maximum charging request amount required by the vehicle, and the electric vehicle charging is a structure that takes as much power as required by the vehicle, rather than being supplied unilaterally by the power grid.
EVSE의 SECC는 EVSE의 GA으로부터 사전 무선충전을 위한 전력을 공급할 수 있다는 신호를 수신하면, 위치정렬 확인 및 무선충전 가능여부 확인을 위한 사전 무선충전 전력공급 준비 완료 신호를 EV의 EVCC로 전송한다(S1822). When the EVSE's SECC receives a signal from EVSE's GA that it can supply power for pre-radio charging, it transmits a pre-wired charging power supply ready signal to EV's EVCC for location alignment verification and wireless charging availability verification (( S1822).
한편, EV의 EVCC는 EV의 CMS에게 위치정렬 확인 및 무선충전 가능여부 확인을 위해서 사전 무선충전 전력을 공급 받을 준비 신호를 요청한다(S1830). EV의 CMS는 EV의 VA에게 사전 무선충전을 위한 전력을 공급 받을 준비를 요청하여, EV의 VA로부터 사전 무선충전을 위한 전력을 공급 받을 준비가 되었다는 신호를 수신한다. EV의 EVCC는 EV의 CMS로부터 사전 무선충전을 위한 전력을 공급 받을 준비가 완료되었다는 신호를 수신한다. On the other hand, EVCC of EV requests the CMS of EV to prepare for receiving wireless charging power in advance to confirm the alignment and whether wireless charging is possible (S1830). EV's CMS requests EV's VA to be ready to receive power for pre-radio charging, and receives a signal from EV's VA that it is ready to receive power for pre-radio charging. EV's EVCC receives a signal from EV's CMS that it is ready to receive power for pre-radio charging.
사전 무선충전을 위한 준비가 완료되면, EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 사전 무선충전 전력 공급을 요청한다(S1840). EVSE의 SECC는 EVSE의 GA에게 사전 무선충전 전력 공급을 요청하고, EVSE의 GA로부터 무선 전력 공급을 시작했음을 알리는 신호와 EVSE의 GA가 공급하는 사전 무선충전 전력공급 정보를 수신한다. 여기서, EVSE의 GA가 제공하는 사전 무선충전 전력공급 정보는 CMS에서 충전 효율을 계산하기 위한 EVSE의 GA가 공급하는 입력 전력이다.When the preparation for the advance wireless charging is completed, the EVCC of the EV requests the SECC of the EVSE to supply the advance wireless charging power (S1840). EVSE's SECC requests EVSE's GA to supply pre-wired charging power, and receives a signal from EVSE's GA that it has begun to supply wireless power, and receives EVSE's GA's pre-wired charging power supply information. Here, the advance wireless charging power supply information provided by GA of EVSE is input power supplied by GA of EVSE for calculating charging efficiency in CMS.
이후, EVSE의 GA는 EV로 사전 무선충전 전력을 공급한다. EV의 EVCC는 EVSE의 SECC로부터 무선 전력 공급을 시작했다는 신호와 EVSE의 GA가 공급하는 사전 무선충전 전력공급 정보를 수신한다(S1842). EV의 CMS는 EV의 EVCC로부터 무선 전력 공급을 시작했다는 신호와 EVSE의 GA가 공급하는 사전 무선충전 전력공급 정보를 수신한다. EV의 CMS는 EV의 VA에게 사전 무선충전 전력공급 정보를 요청하여 수신한다(S1850). Subsequently, EVSE's GA supplies pre-wireless charging power to the EV. EVCC of EV receives a signal from the SECC of EVSE that it has begun to supply wireless power, and advance wireless charging power supply information supplied by GA of EVSE (S1842). EV's CMS receives signals from EV's EVCC that it has begun providing wireless power and pre-wired charging power supply information from EVSE's GA. EV CMS requests and receives advance wireless charging power supply information from EV VA (S1850).
여기서, EV의 VA에게 요청하는 사전 무선충전 전력공급 정보는 CMS에서 충전 효율을 계산하기 위한 것으로, EV의 VA가 BMS(Battery Management System)에게 공급하는 출력 전력이다. EV의 CMS는 내부 알고리즘을 이용하여 EVSE의 GA가 공급하는 입력 전력 대비 EV의 VA가 EV의 BMS에게 공급하는 출력 전력(도 21에서는 VA input power)의 비율 즉, 사전 무선충전 효율을 계산한다(S1860). 여기서 경계 위치에서의 최소 요구 효율보다 사전 무선충전 효율이 낮거나 같다면(S1870의 No), 정밀 위치정렬(Fine Alignment) 단계로 돌아간다. 다시 말해, 도 18에 도시된 S1640 로 돌아가, EV의 CMS가 EV의 EVCC에게 위치정렬 재시작을 요청하고, EV의 EVCC는 EVSE의 SECC에게 위치정렬 재시작을 요청한다. Here, the advance wireless charging power supply information requested by the EV VA is for calculating charging efficiency in the CMS, and is an output power supplied by the EV VA to a battery management system (BMS). The EV CMS calculates the ratio of the input power supplied by the EV VA to the BMS of the EV to the BMS of the EV (input of VA input power in FIG. 21), that is, the pre-radio charging efficiency using the internal algorithm. S1860). Here, if the advance wireless charging efficiency is lower than or equal to the minimum required efficiency at the boundary location (No in S1870), the process returns to the fine alignment step. In other words, returning to S1640 shown in FIG. 18, the EV CMS requests the EVCC to restart the alignment, and the EV EVCC requests the EVSE to the SECC to restart the alignment.
한편, 경계 위치에서의 최소 요구 효율보다 사전 무선충전 효율이 높다면(S1870의 Yes), 정식 무선충전 전력전송 단계로 진입한다(S1880). 이 경우, EV의 CMS는 EV의 EVCC에게 정식 무선충전 전력공급을 요청하며, EV의 VA에게 정식 무선충전 전력이 공급됨을 알린다. 이후는 EV의 유선충전과 과정이 동일하다.On the other hand, if the advance wireless charging efficiency is higher than the minimum required efficiency at the boundary location (Yes in S1870), the system enters the regular wireless charging power transmission step (S1880). In this case, EV's CMS requests EV's EVCC to supply the official wireless charging power, and informs EV's VA that the official wireless charging power is supplied. Thereafter, the process is the same as EV's wired charging.
도 23a, 23b, 23c는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정렬 방법 중 위치정렬 종료 또는 무선충전 사전 준비 단계에서 관련 동작을 수행하는 구성요소들 간에 전달되는 세부 메시지 흐름의 일 예를 나타낸다.23A, 23B, and 23C show an example of a detailed message flow that is transferred between components performing a related operation in a pre-preparation step of a location or a termination of alignment in a position alignment method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다. While some aspects of the invention have been described in the context of an apparatus, it can also represent a description according to a corresponding method, where a block or apparatus corresponds to a method step or a feature of a method step. Similarly, aspects described in the context of a method may also be represented by features of corresponding blocks or items or corresponding devices. Some or all of the method steps may be performed by (or using) a hardware device, such as, for example, a microprocessor, programmable computer, or electronic circuit. In some embodiments, one or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.In embodiments, a programmable logic device (eg, field programmable gate array) may be used to perform some or all of the functionality of the methods described herein. In embodiments, the field programmable gate array may work with a microprocessor to perform one of the methods described herein. In general, the methods are preferably performed by some hardware device.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although described above with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.
10: 전기차
11: 수신 패드
12: 배터리
20: 차징 스테이션
21: 송신 패드
30: 전력망
100: VA(Vehicle Assembly)
200: GA(Ground Assembly)10: electric vehicle 11: receiving pad
12: battery 20: charging station
21: transmission pad 30: power grid
100: Vehicle Assembly (VA) 200: Ground Assembly (GA)
Claims (20)
상기 복수의 GA를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)와의 무선통신을 통해 복수의 GA의 상태를 인지하는 단계;
상기 복수의 GA 중 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 상기 SECC로부터 수신하는 단계;
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하는 단계;
상기 SECC에 요청하여 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계; 및
인증에 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 타겟 GA와의 위치 정렬을 수행하는 단계를 포함하고,
각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분되는, 위치 정렬 방법.A position alignment method for wireless charging, which is performed by a vehicle assembly for alignment with a target GA among a plurality of ground assemblies (GAs),
Recognizing a state of a plurality of GAs through wireless communication with a power supply-side communication controller (SECC) controlling the plurality of GAs;
Receiving information on at least one valid GA of the plurality of GAs from the SECC;
Selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs and performing wireless communication;
Requesting the SECC to perform a location alignment approval and authentication procedure; And
And performing alignment with the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success.
The LF signal assigned to each GA is distinguished from the LF signal assigned to other GAs in a time division multiplexing method.
하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보는,
각 GA에 대한 GA ID, LF 시스템의 고유 정보, 및 무선신호 세기 정보 중 하나 이상을 포함하는, 위치 정렬 방법.The method according to claim 1,
For information on one or more valid GAs,
A location alignment method comprising at least one of a GA ID for each GA, unique information of the LF system, and radio signal strength information.
상기 LF 시스템의 고유 정보는,
해당 GA에 부여된 LF 충돌 방지 신호에 대한 정보, LF ID, LF 안테나 정보, 및 안테나별 자기장 감지 민감도 중 하나 이상을 포함하는, 위치 정렬 방법.The method according to claim 1,
The unique information of the LF system,
Position alignment method comprising at least one of information about the LF collision prevention signal assigned to the GA, LF ID, LF antenna information, and magnetic field detection sensitivity for each antenna.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하는 단계는,
상기 하나 이상의 유효한 GA의 무선신호 세기를 비교하는 단계; 및
무선신호 세기가 최고인 GA를 타겟 GA로 선택하는 단계를 포함하는, 위치 정렬 방법.The method according to claim 1,
The step of selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs,
Comparing radio signal strengths of the one or more valid GAs; And
And selecting a GA having the highest radio signal strength as a target GA.
상기 GA의 상태는 충전이 가능한 정상 상태, 충전 중인 상태, 또는 정렬 중인 상태인, 위치 정렬 방법.The method according to claim 1,
The state of the GA is a normal state in which charging is possible, a state in which charging is being performed, or a state that is being aligned.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하는 단계는,
선택된 타겟 GA의 LF 정보를 기준으로 상기 EV의 LF 정보를 수정하는 단계를 포함하는, 위치 정렬 방법.The method according to claim 1,
The step of selecting a target GA based on the information on the one or more valid GAs and performing wireless communication is performed.
And correcting the LF information of the EV based on the LF information of the selected target GA.
수정되는 상기 EV의 LF 정보는,
LF 충돌 방지 신호, SYNC, VA 및 LF ID 중 적어도 하나를 포함하는, 위치 정렬 방법.The method according to claim 6,
The LF information of the EV to be modified is,
A method for aligning positions, comprising at least one of an LF collision avoidance signal, SYNC, VA and LF ID.
적어도 하나의 프로세서(processor); 및
상기 적어도 하나의 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하고,
상기 적어도 하나의 명령은,
상기 복수의 GA를 제어하는 전력 공급측 통신 제어기(SECC)와의 무선통신을 통해 복수의 GA 상태를 인지하도록 하는 명령;
상기 복수의 GA 중 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 상기 SECC로부터 수신하도록 하는 명령;
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하도록 하는 명령;
상기 SECC 에 요청하여 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하도록 하는 명령; 및
인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 타겟 GA와의 위치 정렬을 수행하도록 하는 명령을 포함하고,
각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분되는, 위치 정렬 장치.A position alignment device for performing position alignment with a target GA among a plurality of ground assemblies (GA),
At least one processor; And
And a memory in which at least one instruction executed through the at least one processor is stored,
The at least one command,
A command for recognizing a plurality of GA states through wireless communication with a power supply-side communication controller (SECC) controlling the plurality of GAs;
An instruction to receive information on one or more valid GAs among the plurality of GAs from the SECC;
An instruction to select a target GA based on information on the one or more valid GAs to perform wireless communication;
An instruction to request the SECC to perform a location alignment approval and authentication procedure; And
According to the authentication success, and includes a command to perform the alignment with the target GA using a low frequency (LF) signal,
The LF signal assigned to each GA is distinguished from the LF signal assigned to another GA in a time division multiplexing method.
하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보는,
각 GA에 대한 GA ID, LF 시스템의 고유 정보, 및 무선신호 세기 정보 중 하나 이상을 포함하는, 위치 정렬 장치.The method according to claim 8,
For information on one or more valid GAs,
A position alignment device comprising at least one of a GA ID for each GA, unique information of the LF system, and radio signal strength information.
상기 LF 시스템의 고유 정보는,
해당 GA에 부여된 LF 충돌 방지 신호에 대한 정보, LF ID, LF 안테나 정보, 및 안테나별 자기장 감지 민감도 중 하나 이상을 포함하는, 위치 정렬 장치.The method according to claim 9,
The unique information of the LF system,
Position alignment device comprising one or more of the information on the LF collision prevention signal assigned to the GA, LF ID, LF antenna information, and magnetic field sensing sensitivity per antenna.
상기 하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보를 기초로 타겟 GA를 선택하도록 하는 명령은,
상기 하나 이상의 유효한 GA의 무선신호 세기를 비교하도록 하는 명령; 및
무선신호 세기가 최고인 GA를 타겟 GA로 선택하도록 하는 명령을 포함하는, 위치 정렬 장치.The method according to claim 8,
The command to select a target GA based on the information on the one or more valid GAs,
Instructions to compare wireless signal strengths of the one or more valid GAs; And
And an instruction to select a GA having the highest radio signal strength as a target GA.
상기 GA 상태는 충전이 가능한 정상 상태, 충전 중인 상태, 또는 정렬 중인 상태인, 위치 정렬 장치.The method according to claim 8,
The GA state is a normal state capable of charging, a state being charged, or a state being aligned.
상기 타겟 GA를 선택하여 무선통신 체결을 수행하도록 하는 명령은,
선택된 타겟 GA의 LF 정보를 기준으로 상기 EV의 LF 정보를 수정하도록 하는 명령을 포함하는, 위치 정렬 장치.The method according to claim 8,
The command to select the target GA and perform wireless communication conclusion,
And an instruction to modify the LF information of the EV based on the LF information of the selected target GA.
수정되는 상기 EV의 LF 정보는,
LF 충돌 방지 신호, SYNC, VA 및 LF ID 중 적어도 하나를 포함하는, 위치 정렬 장치.The method according to claim 13,
The LF information of the EV to be modified is,
Position alignment device, comprising at least one of the LF collision avoidance signal, SYNC, VA and LF ID.
상기 SECC의 무선통신 반경 내로 진입하는 EV(Electric Vehicle)에게 하나 이상의 유효한 GA에 대한 상태 정보를 제공하는 단계;
상기 하나 이상의 유효한 GA 중 상기 EV에 의해 선택된 타겟 GA의 SECC와 상기 EVCC 간의 무선통신 체결을 수행하는 단계;
상기 EVCC의 요청에 따라 상기 EV 및 상기 타겟 GA와의 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계; 및
인증 성공에 따라 LF(Low Frequency) 신호를 이용해 상기 EV와 타겟 GA 간의 위치 정렬을 수행하는 단계를 포함하고,
각 GA에 부여된 LF 신호는 시분할 다중화(Time Division Multiplexing) 방식으로 다른 GA에 부여된 LF 신호와 구분되는, 위치 정렬 제어 방법.A position alignment control method for wireless charging performed by a power supply-side communication controller (SECC) that controls a plurality of ground assemblies (GAs),
Providing status information for one or more valid GAs to an electric vehicle (EV) entering into a radio communication radius of the SECC;
Performing wireless communication between the SECC of the target GA selected by the EV among the one or more valid GAs and the EVCC;
Performing a location alignment approval and authentication procedure between the EV and the target GA according to the request of the EVCC; And
And performing position alignment between the EV and the target GA using a low frequency (LF) signal according to authentication success.
The position alignment control method in which the LF signals assigned to each GA are distinguished from the LF signals assigned to other GAs in a time division multiplexing method.
하나 이상의 유효한 GA에 대한 정보는,
각 GA에 대한 GA ID, LF 시스템의 고유 정보, 및 무선신호 세기 정보 중 하나 이상을 포함하는, 위치 정렬 제어 방법.The method according to claim 15,
For information on one or more valid GAs,
A position alignment control method comprising one or more of a GA ID for each GA, unique information of the LF system, and radio signal strength information.
상기 LF 시스템의 고유 정보는,
해당 GA에 부여된 LF 충돌 방지 신호에 대한 정보, LF ID, LF 안테나 정보, 및 안테나별 자기장 감지 민감도 중 하나 이상을 포함하는, 위치 정렬 제어 방법.The method according to claim 16,
The unique information of the LF system,
Position alignment control method comprising at least one of information on the LF collision prevention signal assigned to the corresponding GA, LF ID, LF antenna information, and magnetic field detection sensitivity for each antenna.
상기 타겟 GA의 SECC와 상기 EVCC 간의 무선통신 체결을 수행하는 단계는,
상기 EVCC로부터 수신한 상기 타겟 GA의 식별자 값이 변경되었는지 체크하여 무선통신 오류를 판단하는 단계를 포함하는, 위치 정렬 제어 방법.The method according to claim 16,
The step of performing a wireless communication between the target GA SECC and the EVCC,
And determining whether a wireless communication error is caused by checking whether an identifier value of the target GA received from the EVCC has been changed.
상기 EVCC의 요청에 따라 상기 EV 및 상기 타겟 GA와의 위치 정렬 승인 및 인증 절차를 수행하는 단계는,
상기 EVCC로부터 수신한 LF 충돌 방지 신호를 상기 타겟 GA가 보유하고 있던 LF 충돌 방지 신호와 비교하여 오류를 검증하는 단계를 포함하는, 위치 정렬 제어 방법.The method according to claim 16,
In response to a request from the EVCC, performing an alignment and approval process for the alignment between the EV and the target GA may include:
And comparing the LF collision prevention signal received from the EVCC with the LF collision prevention signal held by the target GA, and verifying an error.
상기 SECC의 무선통신 반경 내로 진입하는 EV에게 하나 이상의 유효한 GA에 대한 상태 정보를 제공하는 단계는,
GA와 정렬 중인 선행 차량이 존재하는 경우 이를 새로이 진입하는 차량에게 통지하는 단계를 포함하는, 위치 정렬 제어 방법.The method according to claim 16,
The step of providing status information for one or more valid GAs to an EV that enters into the SECC wireless communication radius,
And notifying a newly entering vehicle if there is a preceding vehicle being aligned with the GA.
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| EP19196398.2A EP3623204A1 (en) | 2018-09-11 | 2019-09-10 | Position alignment apparatus and method for wireless charging |
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022086204A1 (en) * | 2020-10-21 | 2022-04-28 | 현대자동차주식회사 | Active pairing method and device for wireless lan-based smart charging or smart charging and discharging |
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2019
- 2019-08-08 KR KR1020190096994A patent/KR102682414B1/en active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022086204A1 (en) * | 2020-10-21 | 2022-04-28 | 현대자동차주식회사 | Active pairing method and device for wireless lan-based smart charging or smart charging and discharging |
| WO2022124771A1 (en) * | 2020-12-07 | 2022-06-16 | 현대자동차주식회사 | Wireless power transfer pairing method and apparatus |
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| Publication number | Publication date |
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