KR20210052216A

KR20210052216A - 무선 전력 전송을 위한 통신 연결 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210052216A
Application number: KR1020200119075A
Authority: KR
Inventors: 장진수; 김증일; 정택현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-05-10

Abstract

전원공급 디바이스로부터 전력을 제공받는 전기차에 의해 수행되는 통신 연결 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 연결 방법은, 복수의 충전기로부터 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘을 스캐닝하는 단계; 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하는 단계; 및 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 통신 연결을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 통신 연결 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR COMMUNICATION ASSOCIATION FOR WIRELESS POWER TRANSFER}

본 발명은 무선 전력 전송을 위한 통신 연결 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 충전기가 공존하는 상황에서 전기차에 의해 수행되는 통신 연결 방법, 상기 방법을 이용하는 전기차의 통신 연결 장치에 관한 것이다.

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.

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. HEV는 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.

충전시, 차량은 충전소에 진입하여 WLAN을 통해 충전하고자 하는 충전기와 통신 연결 후 충전을 진행하는 것이 일반적이다. 이때, 여러 대의 충전기가 공존하는 충전소에서는 차량이 실제 충전하고자 하는 충전기가 아닌 다른 충전기와 통신 연결이 될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전원공급 디바이스로부터 전력을 제공받는 전기차에 의해 수행되는 통신 연결 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 상기 통신 연결 방법을 이용하는 전기차의 통신 연결 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 전원공급 디바이스로부터 전력을 제공받는 전기차에 의해 수행되는 통신 연결 방법은, 복수의 충전기로부터 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘을 스캐닝하는 단계; 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하는 단계; 및 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 통신 연결을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 저레벨 통신 방식은, LPE(Low Power Excitation), MV(Magnetic Vectoring) 및 LF(Low Frequency) 안테나 중 하나 이상을 이용한 통신 방식을 포함할 수 있으나, 이러한 통신 방식에 한정되는 것은 아니다.

상기 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘은, 해당 비콘이 적용되는 어플리케이션을 나타내는 어플리케이션 타입, 상기 저레벨 통신을 구현하는 센서의 유형을 나타내는 센서 타입, SSID(Service set identifier), 패드 식별자 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 어플리케이션 타입은 EV-EVSE간 통신 매칭 및 EV-EVSE간 정렬 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 센서 타입은, LF 안테나, MV, LPE, 및 UWB(Ultra-WideBand) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하는 단계는, 현재 선택된 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값이 다른 충전기로부터 전송되는 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값 미만이고 위치 정렬이 완료될 때까지 반복 수행될 수 있다.

상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하는 단계는, 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 통신 연결을 위한 프로브를 요청하여 응답을 수신하는 단계; 및 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하는 단계는, 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호를 수신하는 단계; 및 상기 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 통신 연결 장치는, 프로세서; 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령은, 복수의 충전기로부터 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘을 스캐닝하도록 하는 명령; 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하도록 하는 명령; 및 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하도록 하는 명령은, 현재 선택된 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값이 다른 충전기로부터 전송되는 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값 미만이고 위치 정렬이 완료될 때까지 반복 수행될 수 있다.

상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령은, 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 통신 연결을 위한 프로브를 요청하여 응답을 수신하도록 하는 명령; 및 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령은, 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호를 수신하도록 하는 명령; 및 상기 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 충전기가 공존하는 충전소에서 차량이 실제 충전하고자 하는 충전기와 자동연결되는 장점을 가진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 충전 송수신 패드의 위치 정렬 센서를 사용하므로 별도의 추가적인 하드웨어 구성이 불필요하다는 장점을 가진다.

도 1은 무선 전력 전송 시스템의 일 예에 대한 개념도이다.
도 2는 전력 전송을 위한 전기차와 충전 인프라 간의 일반적인 무선 통신 연결 예시도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 LF 신호의 비콘 메시지에 대한 정보를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량과 충전기 간 통신 연결 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량과 충전기 간 통신 연결 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 전송 방법의 동작 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 통신 장치의 블록 구성도이다.

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.

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.

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.

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.

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.

본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.

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.

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.

플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)는 전력 그리드에 연결하여 차량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차로 지칭될 수 있다.

플러그인 차량(Plug-in vehicle, PV)은 본 명세서에서 전기차 전원공급장치(Electric Vehicle Supply Equipment; EVSE)로부터 물리적인 플러그와 소켓을 사용하지 않고 무선 충전 방식을 통해 재충전 가능한 차량으로 지칭될 수 있다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

유도 커플러(Inductive coupler)는 GA 코일과 VA 코일로 형성되어 전력이 전기적인 절연을 통해 전력을 전송하는 트랜스포머를 지칭할 수 있다.

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.

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.

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.

전술한 GA는 서플라이 디바이스(supply device), 전원공급측 장치 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 VA는 전기차 디바이스(EV device), 전기차량 측 장치 등으로 지칭될 수 있다.

전원공급측 장치(supply device)는 전기차량측 장치에 무접촉 결합을 제공하는 장치 즉, 전기차 외부의 장치일 수 있다. 전원 공급측 장치는 1차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 전원 공급측 장치는 전력을 전송하는 전원 소스로서 동작할 수 있다. 전원 공급측 장치는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.

전기차량측 장치(EV device)는 전원 공급측 장치에 무접촉 결합을 제공하는 전기차 탑재 장치일 수 있다. 전기차량측 장치는 2차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 전기차량측 장치는 전원공급측 장치로부터의 전력을 전기차로 전달할 수 있다. 전기차량측 장치는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.

그라운드 어셈블리 컨트롤러(Ground Assembly controller)는 차량으로부터의 정보를 토대로 GA 코일에 대한 출력 전력 레벨을 조절하는 GA의 일부분일 수 있다.

차량 어셈블리 컨트롤러(Vehicle Assembly controller)는 충전하 동안 특정 차량용 파라미터를 모니터링하고 GA와의 통신을 개시하여 출력 전력 레벨을 제어하는 VA의 일부분일 수 있다.

전술한 GA 컨트롤러는 전원공급측 장치의 서플라이 파워 서킷(supply power circuit, SPC)으로 지칭될 수 있고, VA 컨트롤러는 전기차 파워 서킷(EV power circuit, EVPC)으로 지칭될 수 있다.

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.

주위 온도(Ambient temperature)는 직접적으로 햇빛이 비치지 않는 대상 서브시스템의 대기에서 측정된 그라운드 레벨 온도를 지칭할 수 있다.

차량 지상고(Vehicle ground clearance)는 도로 또는 도로포장과 차량 플로어 팬의 최하부 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.

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.

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.

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.

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.

유해 라이브 요소(Hazardous live component)는 어떤 조건하에서 유해한 전기 쇼크를 줄 수 있는 라이브 구성요소를 지칭할 수 있다.

라이브 요소(Live component)는 기본적인 용도에서 전기적으로 활성화되는 모든 도체 또는 도전성 부품을 지칭할 수 있다.

직접 접촉(Direct contact)은 생물체인 사람의 접촉을 지칭할 수 있다.

간접 접촉(Indirect contact)은 절연 실패로 사람이 노출된, 도전된, 전기가 흐르는 활성 성분에 접촉하는 것을 지칭할 수 있다(IEC 61140 참조).

얼라인먼트(Alignment)는 규정된 효율적인 전력 전송을 위해 전원공급측 장치에 대한 전기차량측 장치의 상대적인 위치를 찾는 절차 및/또는 전기차량측 장치에 대한 전원공급측 장치의 상대적인 위치를 찾는 절차를 가리킬 수 있다. 본 명세서에서 얼라인먼트는 무선 전력 전송 시스템의 위치 정렬을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

페어링(Pairing)은 전력을 전송할 수 있도록 배치된 단일 전용 그라운드 어셈블리(전원공급측 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.

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.

저전력 기동(Low power excitation)은 정밀 포지셔닝과 페어링을 수행하기 위해 전기차가 전원공급측 장치를 감지하도록 그것을 활성화하는 것을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 그 역도 가능하다.

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.

ESSID(Extended service set identifier)는 접속하고자 하는 네트워크의 이름이다. SSID와 비슷하지만 보다 확장된 개념일 수 있다.

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)이 될 수 있다. 독립적인(independent) BSS나 애드혹(ad hoc) 네트워크의 경우, BSSID는 임의의 값으로 생성될 수 있다.

차징 스테이션(charging station)은 적어도 하나의 그라운드 어셈블리와 적어도 하나의 그라운드 어셈블리를 관리하는 적어도 하나의 그라운드 어셈블리 제어기를 포함할 수 있다. 그라운드 어셈블리는 적어도 하나의 무선통신기를 구비할 수 있다. 차징 스테이션은 가정, 사무실, 공공장소, 도로, 주차장 등에 설치되는 적어도 하나의 그라운드 어셈블리를 구비한 장소를 지칭할 수 있다.

본 명세서에서 연결(association)은 EVCC 및 충전 인프라를 제어하는 SECC 간에 무선 통신을 설정하는 절차를 의미하는 용어로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 무선 전력 전송 시스템의 일 예에 대한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 전기차 충전 시스템은 케이블을 이용한 전도성 충전 시스템 또는 비접촉 방식의 무선 전력 전송 시스템을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 전기차 충전 시스템은 기본적으로 상용 전원의 배전망(grid)이나 에너지 저장 장치의 전력을 이용하여 전기차에 탑재된 배터리를 충전하는 시스템으로 정의할 수 있으며, 이러한 전기차 충전 시스템은 전기차의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.

무선 충전을 위한 대표적인 표준인 SAE TIR J2954는 가벼운 의무 전기 및 플러그인 전기 자동차의 무선 충전을 위한 상호 운용성, 전자기 호환성, 최소 성능, 안전성 및 테스트를 위한 허용 기준을 정의하는 업계 표준 사양 가이드라인을 수립하고 있다.

무선 충전 시스템의 일 예를 나타내는 도 1을 참조하면, J2954표준에 따른 WCS(Wireless Communicaiton System)는 유틸리티 인터페이스, 고주파 전력 인버터, 커플링 코일, 정류기, 필터, 선택적 레귤레이터, 그리고 차량 에너지 충전/저장 시스템과 유틸리티에 연결된 전력 인버터 간의 통신으로 구성될 수 있다. 유틸리티 인터페이스는 단상 또는 3상 AC 전원에 대한 기존 EVSE 연결과 유사하다.

전기 자동차의 무선 충전 시스템은 크게 아래와 같은 3 가지로 구분될 수 있다.

1) 전력 연결용 GA 코일(12) 및 그리드 연결 파워 컨버터(11), 차량 시스템과의 통신 링크(13)

2) 정류, 필터링 구성요소를 갖는 VA 코일(21) 및 필요한 경우 레귤레이션/안전/셧다운에 필요한 충전 제어 전력 전자장치(charging control power electronics)(22), 그리고 베이스 스테이션 측과의 통신 링크(23)

3) 2 차 에너지 저장 시스템, 배터리 관리 시스템 구성요소 및 배터리 SOC, 충전율(charge rate) 및 기타 필요한 정보에 요구되는 차내(in-vehicle) 통신(CAN, LIN)에 필요한 관련 모듈

도 2는 전력 전송을 위한 전기차와 충전 인프라 간의 일반적인 무선 통신 연결 예시도이다.

일반적으로 전기차 충전 시 차량은 충전소에 진입하여 802.11n과 같은 WLAN(Wireless LAN)을 통해 충전하고자 하는 충전기와 통신 연결 후 충전을 진행한다. 다만, 실제 충전하고자 하는 충전기가 아닌 일반 AP(Access Point)에 연결될 경우 정상적인 충전 절차를 진행할 수 없다. 따라서, 전기차 충전 국제 표준 (15118)에서는 OSI 7 Layer의 2계층에 해당하는 MAC 프레임의 VSE(Vendor Specific Element) 필드를 통해 차량이 일반 AP가 아닌 충전기 AP에 연결될 수 있도록 정의하고 있다.

다만, 도 2에 도시된 바와 같이 여러 대의 충전기가 공존하는 충전소에서는 차량이 실제 충전하고자 하는 충전기가 아닌 다른 충전기와 통신 연결이 이루어질 수 있는 문제를 해결하지는 못한다.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 차량이 #1 PAD에서 충전하기 위해서는 충전기 A와 통신 연결이 이루어질 필요가 있다. 하지만, 차량의 충전소 진입 시 WLAN을 통한 수신 신호 세기(RSSI)를 기준으로 충전기와 연결(Association)을 수행하는 경우, 차량과 물리적으로 거리가 가까운 충전기 B와 연결이 될 수 있고 그에 따라 #1 PAD를 통한 충전이 불가능하게 될 수 있다.

본 발명은 2대 이상의 충전기가 공존하는 충전소에서 차량이 실제 충전하고자 하는 충전기와 연결(Association)되기 위한 방법을 제안한다.

전기가 관련 국제 표준들 중 ISO 15118에 정의되어 있는 전기차 무선 통신에서는 차량(Station)과 충전기(AP)가 WLAN(예를 들어, 802.11n)을 이용하여 연결(Association)한 후 충전 적용(Application) 메시지를 교환하고 충전을 진행한다. 무선 충전 차량의 경우 충전기의 송신 패드(PAD)와 차량과의 정렬이 제대로 이루어지지 않은 경우 충전 효율이 떨어지거나 충전이 불가능한 상태가 된다.

이를 해결하기 위해 LPE(Low Power Excitation), MV(Magnetic Vectoring) 또는 LF(Low Frequency) 안테나 등을 이용한 위치 정렬 방법이 제시되었다. 특히, MV 및 LF 안테나를 이용한 위치 정렬 방법은 해당 신호의 송수신 거리가 10m 이상 되기 때문에 충전소에서 차량과 충전기 간 저레벨 통신(Low Level Communication)이 가능하다.

여기서, LF 신호는 매우 낮은 주파수 및 낮은 주파수의 ITU 무선 대역에서 동작하는 디지털 변조된 자기장(digitally modulated magnetic field)이다. LF 센서는 19kHz 내지 300kHz 의 주파수 범위 내의 고정된 주파수에서 동작할 수 있다. 또한, LF 자기장은 EV에 위치하는 안테나, 또는 송신 패드에 위치하는 안테나에 의해 생성될 수 있다.

충전기와 차량간 위치 정렬 방법 중 하나인 LF 안테나를 사용한 자동 연결(Automatic Association)의 경우, 다수의 충전기가 존재하는 충전소에서 각 충전기는 자신의 SSID를 포함한 정보(이하, LF 비콘(Beacon)이라 함)를 송신 패드(PAD)의 LF 안테나를 통해 브로드캐스팅(Broadcasting)한다.

차량은 브로드캐스팅(Broadcasting)되는 각 충전기의 LF 비콘이 포함하는 정보를 확인한 후 가장 신호 감쇄가 작은 LF 비콘 값을 가진 충전기를 선택하고, WLAN(802.11n)을 이용해 능동 스캐닝(Active Scanning) 혹은 패시브 스캐닝(Passive Scanning)을 통해 해당 충전기와의 연결(Association)을 수행한다.

다만, 도 2를 통해 살펴본 바과 같이 차량이 충전기 A(EVSE A)의 #1 PAD에서 충전을 하고자 함에도 불구하고, 충전소 진입 시에는 충전기 B(EVSE A) 및 #6 PAD와의 거리가 가깝기 때문에 초기에는 충전기 B와 연결(Association)될 수 있다.

차량이 이동함에 따라 충전기 A의 #1 PAD와 가까워지게 되면 #1 PAD로부터 수신한 LF 비콘 값의 신호 감쇄 값이 가장 작아지기 때문에 차량은 기존 충전기 B와의 통신 연결을 끊고, 물리적으로 자신의 위치와 가장 가까운 #1 PAD의 충전기 A와 다시 연결(Association)을 시도한다.

이후 연결과정이 완료되고, #1 PAD 영역에서 벗어나지 않은 한 연결을 유지한 상태로 위치 정렬과 충전 과정을 진행하게 된다.

또한, 도 2와 같은 사용예 외에도 충전소 레이아웃(Layout)에 따라 다양한 사용예가 존재할 수 있지만, 차량이 수신한 LF 비콘 값 중 가장 작은 신호 감쇄 값을 가진 LF 비콘 신호는 물리적으로 가장 가까운(실제로 충전하고자 하는) 충전기 패드(PAD)로부터 수신한 신호이기 때문에 충전소 레이아웃 형태에 관계 없이 본 발명의 적용이 가능하다.

도 3은 본 발명에 적용되는 LF 신호의 비콘 메시지에 대한 정보를 나타낸다.

도 3에 도시된 표를 통해, 자동 연결을 위한 저 레벨 통신(Low Level Communication) 기반 비콘 메시지 정의를 확인할 수 있다. 도 3을 참조하면, LLC 비콘 메시지는 어플리케이션 타입(APPLICATION_TYPE), 센서 타입(SENSOR_TYPE), SSID, PID(PAD IDentifier) 관련 신호를 포함할 수 있다.

어플리케이션 타입은 EV-EVSE간 통신 매칭, EV-EVSE간 정렬 등의 어플리케이션을 나타내며, 2비트의 값으로 표현될 수 있다. 센서 타입은 LF 안테나, MV, LPE, UWB 등의 센서를 나타내기 위한 신호로서 3 비트의 값으로 표현될 수 있다.

한 충전소 내에 LLC 비콘을 브로드캐스팅하는 센서가 여러 종류일 경우 차량은 자신이 지원하는 센서를 우선적으로 연결할 수 있다. 만약 차량 역시 여러 센서를 지원할 경우 통신 연결을 위한 우선 순위는 센서의 거리 감지 범위가 짧은 순서대로 이루어질 수 있다. 예를 들어, LPE, MV, LF 안테나 순으로 연결될 수 있다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량과 충전기 간 통신 연결 방법의 흐름도이다.

도 4a 및 4b의 실시예는, 차량과 충전기 간 통신 연결(Association) 과정이 WLAN의 액티브 스캐닝(Active Scanning)에 의해 이루어지는 경우를 나타낸다. 또한, 차량은 LF 안테나를 사용하는 것으로 가정하고, LF 비콘 신호는 AP 비콘과 같이 주기적으로 브로드캐스팅(Broadcasting)된다고 가정한다.

예를 들어, 도 2를 통해 살펴본 충전소 상황에서와 같이 차량(200)이 이동 중이고 EVSE A(100-1) 및 EVSE B(100-1)에 의해 제어되는 6개의 송전 패드 중 1번 패드 및 6번 패드가 충전 중이 아닌 상태라고 한다면 충전을 위해 진입하는 차량에게는 1번 패드 및 6번 패드가 유효한 패드일 수 있다. 1번 패드는 EVSE A에 의해 제어되고 6번 패드는 EVSE B에 의해 제어된다고 할 때, 차량이 충전소에 진입함을 감지한 EVSE A 및 EVSE B는 각각 1번 패드 상의 LF 안테나(110-1) 및 6번 패드 상의 LF 안테나(110-2)를 활성화시킨다.

1번 패드 상의 LF 안테나는 LF 비콘 A를 브로드캐스트하고 6번 패드 상의 LF 안테나는 LF 비콘 B를 브로드캐스트한다(S410). 이때, LF 비콘 A는 예를 들어, SSID로서 "AWC-HMC01"를 포함하고 LF 비콘 B는"AWC-HMC02"를 포함할 수 있다. 즉, LF 비콘 A 및 LF 비콘 B는 서로 다른 EVSE에 의해 생성 및 송신된다.

두 개의 LF 비콘을 수신한 EV의 LF 안테나(210)에서는 각 LF 비콘에 대한 LF 감쇄 값을 계산한다(S411). 이때의 차량은 6번 패드에 가깝게 위치하고 있기 때문에 EV의 LF 안테나에서 계산한 LF 감쇄 값은, LF 비콘 A의 값이 LF 비콘 B의 감쇄 값보다 더 크다. 따라서, EV의 LF 안테나는 LF 비콘 B에 대한 정보를 EV로 전달한다(S412).

EV는 LF 안테나로부터 LF 비콘 B에 대한 정보를 수신하고 LF 비콘 B를 송신한 6번 패드를 제어하는 EVSE B와 통신 연결을 위한 프로브 요청(ProbeReq) 및 연결 요청(AssociationReq)을 송신하고 EVSE B로부터 응답(ProbeRes, AssociationRes)을 수신하여, EVSE B와의 연결을 설정한다(S413, S414).

한편, 차량이 6번 패드 쪽에서 1번 패드 쪽으로 이동함에 따라, EV의 LF 안테나는 1번 패드 상의 LF 안테나가 브로드캐스트하는 LF 비콘 A 및 6번 패드 상의 LF 안테나가 브로드캐스트하는 LF 비콘 B를 다시 수신할 수 있다(S420). 두 개의 LF 비콘을 수신한 EV의 LF 안테나에서는 각 LF 비콘에 대한 LF 감쇄 값을 계산한다(S421). 이때의 차량은 1번 패드에 가깝게 위치하고 있기 때문에 EV의 LF 안테나에서 계산한 LF 감쇄 값은, LF 비콘 B의 값이 LF 비콘 A의 감쇄 값보다 더 크다. 따라서, EV의 LF 안테나는 LF 비콘 A에 대한 정보를 EV로 전달한다(S422).

EV는 LF 안테나로부터 LF 비콘 A에 대한 정보를 수신하고, LF 비콘 A를 송신한 1번 패드를 제어하는 EVSE A와 통신 연결을 위한 프로브 요청(ProbeReq) 및 연결 요청(AssociationReq)을 송신하고 EVSE A로부터 응답(ProbeRes, AssociationRes)을 수신하여, EVSE A와의 연결을 설정할 수 있다(S423, S424).

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량과 충전기 간 통신 연결 방법의 흐름도이다.

도 5에 도시된 실시예는, 차량과 충전기 간 통신 연결(Association) 과정이 WLAN의 패시브 스캐닝(Passive Scanning)에 의해 이루어지는 경우를 나타낸다. 또한, 차량은 LF 안테나를 사용하는 것으로 가정하고, LF 비콘 신호는 AP 비콘과 같이 주기적으로 브로드캐스팅(Broadcasting) 된다고 가정한다.

충전소의 상황은 앞서 도 4a 및 4b를 통해 설명한 실시예와 같다고 가정한다. 즉, 도 2에 도시된 상황과 같이 1번 패드는 EVSE A에 의해 제어되고 6번 패드는 EVSE B에 의해 제어된다고 할 때, 차량이 충전소에 진입함을 감지한 EVSE A 및 EVSE B는 각각 1번 패드 상의 LF 안테나 및 6번 패드 상의 LF 안테나를 활성화시킨다.

1번 패드 상의 LF 안테나(110-1)는 LF 비콘 A를 브로드캐스트하고 6번 패드 상의 LF 안테나(110-2)는 LF 비콘 B를 브로드캐스트한다(S510). 두 개의 LF 비콘을 수신한 EV의 LF 안테나(210)에서는 각 LF 비콘에 대한 LF 감쇄 값을 계산한다(S511). 이때의 차량(200)은 6번 패드에 가깝게 위치하고 있기 때문에 EV의 LF 안테나에서 계산한 LF 감쇄 값은, LF 비콘 A의 값이 LF 비콘 B의 감쇄 값보다 더 크다. 따라서, EV의 LF 안테나는 LF 비콘 B에 대한 정보를 EV(200)로 전달한다(S512).

EV(200)는 LF 안테나(210)로부터 LF 비콘 B에 대한 정보를 수신하고, EVSE B가 전송하는 비콘에 포함된 정보에 기초하여 EVSE B로 통신 연결 요청(AssociationReq)을 송신하고, EVSE B로부터 응답(AssociationRes)을 수신하여, EVSE B와의 연결을 설정한다(S513, S514).

한편, 차량이 6번 패드 쪽에서 1번 패드 쪽으로 이동함에 따라, EV의 LF 안테나(210)는 1번 패드 상의 LF 안테나가 브로드캐스트하는 LF 비콘 A 및 6번 패드 상의 LF 안테나가 브로드캐스트하는 LF 비콘 B를 다시 수신할 수 있다(S520). 두 개의 LF 비콘을 수신한 EV의 LF 안테나에서는 각 LF 비콘에 대한 LF 감쇄 값을 계산한다(S521). 이때 차량은 1번 패드에 가깝게 위치하고 있기 때문에 EV의 LF 안테나에서 계산한 LF 감쇄 값은, LF 비콘 B의 값이 LF 비콘 A의 감쇄 값보다 더 크다. 따라서, EV의 LF 안테나는 LF 비콘 A에 대한 정보를 EV로 전달한다(S522).

EV는 LF 안테나(210)로부터 LF 비콘 A에 대한 정보를 수신하고, EVSE A가 전송하는 비콘을 토대로 하여 EVSE A로 통신 연결 요청(AssociationReq)을 송신하고 EVSE A로부터 응답(AssociationRes)을 수신하여, EVSE A와의 연결을 설정한다(S523, S524).

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 전력 전송 방법의 동작 순서도이다.

도 6은 전기차에 의해 수행되는 무선 전력 전송 방법의 일 예를 나타내며, 이를 통해 전기차 무선 충전을 위한 전기차와 충전기 간의 자동 연결(Automatic Association) 과정을 포함한 무선 전력 전송 방법의 순서를 알 수 있다. 도 6의 실시예에서, 전기차는 LF 안테나를 사용한다고 가정한다.

전기차가 충전을 위해 충전소로 진입하면 우선 각 충전기가 송신하는 LF 비콘을 스캐닝한다(S610). 이때, 전기차는 각 충전기 센서의 LF 비콘 값을 확인하고 LF 비콘과 연관된 EVSE 정보를 저장할 수 있다. 전기차는 수신한 LF 비콘의 신호 감쇄를 계산하고, 신호 감쇄가 가장 적은 송신 패드를 제어하는 EVSE를 자신이 통신 연결할 EVSE로 선택할 수 있다(S620).

이후, 전기차는 EVSE 스캐닝과 관련한 스캐닝 방식이 액티브 스캐닝인지 패시브 스캐닝인지 판단하고(S630), 해당 방식에 따른 스캐닝을 수행한다. 즉, 전기차가 액티브 스캐닝을 수행하는 경우에는 해당 EVSE와 프로브 요청/응답을 송수신할 수 있다(S631). 반면, 패시브 스캐닝을 수행하는 경우 전기차는 해당 EVSE로부터 전송되는 비콘을 수신하고 비콘 내 VSE(Vendor Specific Element) 정보를 저장할 수 있다(S632).

전기차는 LF 비콘을 통해 획득한 EVSE 정보와 프로브 응답 또는 EVSE로부터의 비콘을 통해 획득한 VSE 내 EVSE 정보가 일치하는지 여부를 확인한다(S640). 두 정보가 불일치하는 경우에는 LF 비콘 스캐닝 단계를 재수행하는데(S610), 이때, 불일치된 EVSE는 이후에 수행되는 LF 비콘 재스캐닝(Beacon Rescanning) 목록에서 제외시킨다.

한편, LF 비콘을 통해 획득한 EVSE 정보와 프로브 응답 또는 EVSE로부터의 비콘을 통해 획득한 VSE 내 EVSE 정보가 일치하는 경우 전기차는, WLAN 연결을 수행하고(S650), 현재 연결된 충전기의 AP(Access Point)의 LF 비콘 값과 연결되지 않은 충전기 AP의 LF 비콘 값을 지속으로 비교한다(S660). 여기서, 복수의 LF 비콘 값들에 대한 비교는 송수신 패드 간의 위치 정렬 시퀀스가 완료될 때까지 반복 수행될수 있다.

즉, 현재 연결된 AP로부터의 LF 신호 감쇄 값이 다른 AP로부터의 LF 신호 감쇄 값 미만인지, 그리고 위치 정렬이 완료되었는지 판단하고(S670), 두 조건을 모두 만족하는 경우 전기차에 대한 충전을 진행할 수 있다(S680). 충전이 완료될 때까지 충전기로부터 전기차에 대한 전력 전송이 수행된다(S690).

하지만, 현재 연결된 AP로부터의 LF 신호 감쇄 값이 다른 AP로부터의 LF 신호 감쇄 값 이상이거나 또는 위치 정렬이 완료되지 않은 경우에는 LF 비콘의 신호 감쇄 계산 및 EVSE 선택 단계S620)로 돌아가 이후의 절차를 반복 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 통신 장치의 블록 구성도이다.

도 7에 도시된 실시예에 나타낸 무선 전력 전송을 위한 통신 장치(700)는 전기차(200)에 포함될 수 있다. 무선 전력 전송을 위한 통신 장치는 적어도 하나의 프로세서(710), 프로세서를 통해 상술한 동작이 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하고 있는 메모리(720) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(730)를 포함할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송을 위한 통신 장치(700)는 또한, 입력 인터페이스 장치(740), 출력 인터페이스 장치(750), 저장 장치(760) 등을 더 포함할 수 있다. 무선 전력 전송을 위한 통신 장치(700)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(770)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있고, 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽처리 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.

여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 복수의 충전기로부터 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘을 스캐닝하도록 하는 명령; 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하도록 하는 명령; 및 상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 다수의 충전기가 배치된 충전소에서 차량이 실제 충전하고자 하는 충전기에 원활하게 연결(Association)될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 별도의 사용자 개입(AVN(Audio, Video, Navigation) 또는 App을 이용한 충전기 통신 연결 등)이 없이 전기차와 충전소 간 자동 연결(Automatic Association)이 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면 무선 충전 송수신 패드(PAD)의 위치 정렬 센서를 사용하므로 추가적인 하드웨어(H/W)를 별도로 구성할 필요가 없다.

또한, 본 발명은 무선 통신이 가능한 차량과 충전기에서 구현이 가능하다. 또한, 본 발명은 로우 레벨 통신(Low Level Communication) 모듈을 제공하는 차량 및 충전기에서 구현이 가능하다. 또한, 본 발명은 무선 충전이 가능한 자율 주행 차량에서 구현이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

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.

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.

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.

Claims

전원공급 디바이스로부터 전력을 제공받는 전기차에 의해 수행되는 통신 연결 방법으로서,
복수의 충전기로부터 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘을 스캐닝하는 단계;
스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하는 단계; 및
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 통신 연결을 설정하는 단계를 포함하는, 통신 연결 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 저레벨 통신 방식은,
LPE(Low Power Excitation), MV(Magnetic Vectoring) 및 LF(Low Frequency) 안테나 중 하나 이상을 이용한 통신 방식을 포함하는, 통신 연결 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘은,
해당 비콘이 적용되는 어플리케이션을 나타내는 어플리케이션 타입, 상기 저레벨 통신을 구현하는 센서의 유형을 나타내는 센서 타입, SSID(Service set identifier), 패드 식별자 중 하나 이상을 포함하는, 통신 연결 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 어플리케이션 타입은 EV-EVSE간 통신 매칭 및 EV-EVSE간 정렬 중 하나 이상을 포함하는, 통신 연결 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 센서 타입은,
LF 안테나, MV, LPE, 및 UWB(Ultra-WideBand) 중 하나 이상을 포함하는, 통신 연결 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하는 단계는,
현재 선택된 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값이 다른 충전기로부터 전송되는 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값 미만이고 위치 정렬이 완료될 때까지 반복 수행되는, 통신 연결 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하는 단계는,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 통신 연결을 위한 프로브를 요청하여 응답을 수신하는 단계; 및
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하는 단계를 포함하는, 통신 연결 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하는 단계는,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호를 수신하는 단계; 및
상기 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하는 단계를 포함하는, 통신 연결 방법.
전원공급 디바이스로부터 전력을 제공받는 전기차의 통신 연결 장치로서,
프로세서; 및
상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고,
상기 적어도 하나의 명령은,
복수의 충전기로부터 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘을 스캐닝하도록 하는 명령;
스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하도록 하는 명령; 및
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 저레벨 통신 방식은,
LPE(Low Power Excitation), MV(Magnetic Vectoring) 및 LF(Low Frequency) 안테나 중 하나 이상을 이용한 통신 방식을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 저레벨 통신 방식으로 브로드캐스팅되는 비콘은,
해당 비콘이 적용되는 어플리케이션을 나타내는 어플리케이션 타입, 상기 저레벨 통신을 구현하는 센서의 유형을 나타내는 센서 타입, SSID(Service set identifier), 패드 식별자 중 하나 이상을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 어플리케이션 타입은 EV-EVSE간 통신 매칭 및 EV-EVSE간 정렬 중 하나 이상을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 센서 타입은,
LF 안테나, MV, LPE, 및 UWB(Ultra-WideBand) 중 하나 이상을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 스캐닝된 복수의 비콘 신호에 대한 신호 감쇄를 계산하여 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 선택하도록 하는 명령은,
현재 선택된 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값이 다른 충전기로부터 전송되는 비콘 신호에 대한 신호 감쇄 값 미만이고 위치 정렬이 완료될 때까지 반복 수행되는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령은,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 통신 연결을 위한 프로브를 요청하여 응답을 수신하도록 하는 명령; 및
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하도록 하는 명령을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE와 통신 연결을 설정하도록 하는 명령은,
상기 신호 감쇄가 최소인 비콘 신호를 전송한 충전기와 연관되는 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호를 수신하도록 하는 명령; 및
상기 EVSE가 브로드캐스팅하는 신호에 포함된 정보에 기초하여 상기 EVSE로 연결을 요청하고 관련 응답을 수신하도록 하는 명령을 포함하는, 전기차의 통신 연결 장치.