KR102485156B1 - 전기차 충전시스템 보안인증 통신 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기차, 충전기 및 운영서버를 포함하는 충전시스템에서 각 Entity 간에 보안된 통신을 제공하고, 이를 이용하여 다양한 보안서비스를 제공하는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 충전기로부터 고유정보― 고유정보는 운영서버로부터 생성되어 충전기로 전달된 것임― 및 인증서 발급 요청 메시지를 수신하는 단계; 운영서버가 고유정보를 기초로 검증을 수행하는 단계; 검증이 완료된 경우, 운영서버가 외부의 장치로 인증서 발급 요청 메시지를 송신하는 단계; 운영서버가 외부의 장치로부터 인증서를 수신하는 단계; 운영서버가 인증서를 충전기로 송신하는 단계; 및 충전기 및 운영서버가 인증서를 기초로 보안된 통신을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 충전기로부터 고유정보― 고유정보는 운영서버로부터 생성되어 충전기로 전달된 것임― 및 인증서 발급 요청 메시지를 수신하는 단계; 운영서버가 고유정보를 기초로 검증을 수행하는 단계; 검증이 완료된 경우, 운영서버가 외부의 장치로 인증서 발급 요청 메시지를 송신하는 단계; 운영서버가 외부의 장치로부터 인증서를 수신하는 단계; 운영서버가 인증서를 충전기로 송신하는 단계; 및 충전기 및 운영서버가 인증서를 기초로 보안된 통신을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전기차, 충전기 및 운영서버를 포함하는 충전시스템에서 각 Entity 간에 보안된 통신을 제공하고, 이를 이용하여 다양한 보안서비스를 제공하는 기술에 관한 것이다.
기존의 전기차 충전시스템은 차량와 충전기, 충전기와 운영서버 사이에 정보통신을 통한 데이터 교환이 있으나, 네트워크 장치를 통한 보안기능(VPN, 방화벽)만 구비되어 있을 뿐 메시지 자체에 대한 암호화나 전자서명 등 최근 정보시스템에서 요구되는 필수적인 통신보안기능이 미흡한 상태이다. 정부의 보급정책에 더불어 전기차 사용자가 늘어나면서, 충전 중에 발생하는 정보의 신뢰성과 보안성, 무결성 등을 확보해야하는 필요성이 지속적으로 높아지고 있고, 소비자와의 분쟁 등에 대응하기 위해서도 검증된 보안기술이 필요하게 되었다.
국제표준 ISO/IEC 15118 표준에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 PKI 기술을 도입하여 전기차, 충전기 및 충전시스템을 구성하는 서버와 같은 기기들과 사용자에게 전자인증서를 발급하고, 이를 통해 전기차, 충전기 및 운영서버 사이의 보안통신(TLS)과 전기차 고객인증 편의서비스(PnC : Plug & Charge), 즉 회원카드나 휴대폰 앱 태그 없이 커넥터만 연결하면 회원인증부터 충전, 과금까지 자동으로 서비스가능한 기술을 지원할 수 있게 되었다. 그러나 전국에 종래 보급된 충전시스템에는 위와 같은 기능이 미비한 실정이다. 특히, 앞으로 보급될 ISO 15118 통신메시지, ISO 15118에서 요구하는 보안기능 지원의 필요성은 높게 요청된다.
따라서 본 발명에서는 1) 충전시스템의 통신에 보안기능을 지원하고, 2) 전기차와 충전기간 ISO 15118 메시지 서비스를 지원하고 3) 기타 충전시스템에 운영편의를 향상시키는 통신 방법을 제안하고자 한다.
본 발명에서는 충전시스템 Entity간 통 에 있어서 1) 전기차와 충전기 사이에 TLS 보안기능이 포함된 ISO 15118 이라는 새로운 프로토콜을 적용하기 위하여 충전기 인증서 관리, PKI 인증서 체인 검증을 위한 인증서 검증 대행처리 등에 관한 프로토콜 및 PnC 서비스를 제공하기 위한 메시지 서비스를 지원하고 2) 충전기와 운영서버사이의 TLS 통신 및 이를 이용한 충전종료시 충전전력 계량값에 대한 전자서명 및 원격 Firmware 업데이트시 전자서명 등의 보안기능을 제공하고, 3) 충전회원 인증실패확률을 낮추고 회원인증에 소요되는 시간 최소화 등 충전기를 사용하는 고객의 편의를 높일 수 있는 부가서비스를 제공할 수 있는 새로운 통신 방법을 개시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 충전기로부터 고유정보― 고유정보는 운영서버로부터 생성되어 충전기로 전달된 것임― 및 인증서 발급 요청 메시지를 수신하는 단계; 운영서버가 고유정보를 기초로 검증을 수행하는 단계; 검증이 완료된 경우, 운영서버가 외부의 장치로 인증서 발급 요청 메시지를 송신하는 단계; 운영서버가 외부의 장치로부터 인증서를 수신하는 단계; 운영서버가 인증서를 충전기로 송신하는 단계; 및 충전기 및 운영서버가 인증서를 기초로 보안된 통신을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 외부의 장치로부터 펌웨어를 수신하는 제1단계; 충전기가 서명된 펌웨어를 운영서버로부터 수신하는 제2단계; 충전기가 서명을 검증하는 제3단계; 및 검증된 경우, 충전기가 펌웨어를 기초로 펌웨어 업데이트를 수행하는 제4단계; 를 포함할 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 충전기로부터 서명된 충전종료정보를 수신하는 단계; 운영서버가 서명을 검증하는 단계; 및 검증된 경우, 운영서버가 충전종료정보를 기초로 요금정산정보를 생성하는 단계; 를 포함하고, 충전종료정보는 충전기가 충전한 전력량을 포함하고, 운영서버는 전력량을 기초로 요금정산정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 충전기가 외부의 전기차로부터 외부의 전기차의 고유정보를 수집하는 단계; 충전기가 고유정보를 기초로 외부의 전기차가 화이트리스트(Whitelist)에 등재된 것인지 여부를 판별하는 단계; 충전기가 화이트리스트로부터 외부의 전기차에 관한 정보를 호출하는 단계; 및 충전기가 호출된 정보를 기초로 외부의 전기차에 대하여 충전 서비스를 제공하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 1) 충전시스템의 통신에 보안기능을 지원하고, 2) 전기차와 충전기간 ISO 15118 메시지 서비스를 지원하고 3) 기타 충전시스템에 운영편의를 향상시키는 통신 방법이 개시된다.
도 1은 종래의 충전시스템이 통신하는 일련의 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 충전기가 인증서 발급요청하고, 인증서를 수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 충전시스템에서 인증서와 관련된 정보를 요청하고 수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전기가 보안된 통신하에서 펌웨어 업데이트를 수행하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전종료정보 및 요금정산정보를 보안된 통신으로 송수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전기가 차량번호판 인식을 통해 충전서비스를 제공하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 ISO15118에서 정의하는 PnC 충전용 계약인증서를 차량으로 전달하는 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 PnC 인증서를 충전시스템에서 활용하여 충전을 인가받는 3가지 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 전기차가 ISO 15118에서 필요로 하는 정보를 운영서버와 교환하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11는 일 실시예에 따른 보안통신전용모듈을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 보안통신전용모듈이 보안프로토콜 처리를 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 일실시예에 따른 충전시스템의 운영서버에서 충전기로 보안통신전용모듈을 사용하여 응답하는 매커니즘을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따라 전기차 충전기 내부에 구성되어 본 발명의 보안프로토콜에 따라 통신을 수행할 수 있는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 충전기가 인증서 발급요청하고, 인증서를 수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 충전시스템에서 인증서와 관련된 정보를 요청하고 수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전기가 보안된 통신하에서 펌웨어 업데이트를 수행하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전종료정보 및 요금정산정보를 보안된 통신으로 송수신하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전기가 차량번호판 인식을 통해 충전서비스를 제공하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 ISO15118에서 정의하는 PnC 충전용 계약인증서를 차량으로 전달하는 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 PnC 인증서를 충전시스템에서 활용하여 충전을 인가받는 3가지 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 전기차가 ISO 15118에서 필요로 하는 정보를 운영서버와 교환하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11는 일 실시예에 따른 보안통신전용모듈을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 보안통신전용모듈이 보안프로토콜 처리를 수행하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 일실시예에 따른 충전시스템의 운영서버에서 충전기로 보안통신전용모듈을 사용하여 응답하는 매커니즘을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따라 전기차 충전기 내부에 구성되어 본 발명의 보안프로토콜에 따라 통신을 수행할 수 있는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1은 종래의 충전시스템이 통신하는 일련의 과정을 나타낸 도면이다. 전기차 충전시스템은 기본적으로 도 1 같이 각 Entity별로 메시지를 교환한다. 각각의 구간에서 통신메시지는 상위 또는 하위 Entity와 연계되어 메시징이 될 수도 있고, 독립된 메시징을 통해 통신을 수행할 수 있다.
기존의 충전시스템은 도 1의 시퀀스와 같이 1) 전기차와 충전기간의 통신 (현재는 DC 충전만 통신수행 하나, 향후 ISO 15118 기반에서는 AC/DC 모두 통신이 가능함) 2) 충전기와 운영서버간 통신으로 이루어져 있다. 그러나 향후 ISO 15118 통신규격이 적용되거나 다양한 비즈니스 Actor와 충전시스템이 엮이게 되는 경우 전기차-충전기는 물론 운영시스템과 연계되는 통신링크가 필요하게 된다.
본 발명에서는 종래의 문제를 해결하기 위하여, 충전시스템에 활용되는 인증서 등의 관리를 통한 통신보안 기능을 위하여 PKI시스템과 연동하고, V2G, 즉 양방향 전력전송을 위하여 충전시스템에 요구되는 전력에너지 충/방전 요구사항을 전달하고, ISO 15118에서 명칭한 PnC 서비스를 위해서 고객의 인증서를 차량으로 전달하는 기능도 수행하기 위한 메시지를 전달하고, 또한 인증/인가 및 과금정산을 할 수 있는 메시지 전달기능을 수행할 수 있는 방법을 개시하고자 한다. 본 발명에서는 충전시스템의 각 구성이 위와 같은 기능을 원활하게 수행하기 위한 상호간의 프로토콜을 개시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 충전기가 인증서를 발급받는 방법을 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 충전기로부터 고유정보― 고유정보는 운영서버로부터 생성되어 충전기로 전달된 것임― 및 인증서 발급 요청 메시지를 수신하는 단계; 운영서버가 고유정보를 기초로 검증을 수행하는 단계; 검증이 완료된 경우, 운영서버가 외부의 장치로 인증서 발급 요청 메시지를 송신하는 단계; 운영서버가 외부의 장치로부터 인증서를 수신하는 단계; 운영서버가 인증서를 충전기로 송신하는 단계; 및 충전기 및 운영서버가 인증서를 기초로 보안된 통신을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다..
먼저 충전기와 운영서버간의 보안통신, 예를 들면 TLS(Transport Layer Security)를 위해서는 각 기기의 인증서를 발급받고, 갱신, 재발급, 폐기 등의 관리가 필요하다. 일반적으로 운영서버 하나에 다수의 충전기가 1:N으로 통신하는 구조로 되어있으므로, 충전기 자체의 인증서를 운영서버가 관리 또는 관리대행하도록 구성될 수 있다. 도 2와 같이 충전기는 충전시스템의 운영서버 및 PKI 시스템으로부터 사전에 부여받은 특정 정보를 기반으로 자신의 공개키, 비밀키 쌍을 생성하고 인증서 발급요청을 수행할 수 있다. 이때 충전기와 운영서버 사이의 프로토콜은 해당 메시지를 전달하는 것과 더불어 운영서버 또는 PKI시스템에서 부여한 고유정보를 검증한다. 검증된 충전기에 한해 인증서를 발급할 수 있도록 하고 이 인증서를 활용하여 충전기와 운영서버 사이에 양방향 TLS를 수립하도록 할 수 있는 효과가 있다. 이후 충전시스템 Application 메시지를 교환한다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 충전시스템에서 인증서에 관한 정보를 요청하고 수신하는 방법을 나타낸 도면이다. 충전기는 주기적으로 자신의 상태를 운영서버에 보고하고, 운영서버에서 인프라 운영정책을 받아올 수 있다. 특히, 자신의 인증서, CA 체인의 인증서의 상태정보, PKI에서 발급하는 CRL(인증서 폐지목록), 그리고 PnC인증방식을 충전기 로컬에서 인증/인가할 수 있는 Whitelist 정보 등을 수신할 수 있다. 여기서, 로컬인증은 프로토콜에서 해당 정책 코드를 내려줌으로써 정책적으로 결정될수도 있고, 또는 운영서버와 충전기 사이의 통신링크나 보안채널에 문제가 있을 경우에도 차량 충전을 원활하게 하기 위한 목적으로 활용될 수 있다. 도 3과 도 4는 이상에서 설명한 사항들을 처리하는 프로시져를 실시예로 나타내었다.
도 5는 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전기가 보안된 통신 하에서 펌웨어 업데이트를 수행하는 방법을 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 외부의 장치로부터 펌웨어를 수신하는 제1단계; 충전기가 서명된 펌웨어를 운영서버로부터 수신하는 제2단계; 충전기가 서명을 검증하는 제3단계; 및 검증된 경우, 충전기가 펌웨어를 기초로 펌웨어 업데이트를 수행하는 제4단계; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에서, 서명된 펌웨어는 운영서버로부터 서명된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에서, 운영서버가 수신하는 펌웨어는, 외부의 장치로부터 서명된 펌웨어이고, 1단계에서, 운영서버가 외부의 장치로부터 서명 인증서를 더 수신하고, 2단계에서, 충전기가 운영서버로부터 서명 인증서를 더 수신하고, 충전기가 수신하는 서명된 펌웨어는, 외부의 장치로부터 서명된 펌웨어인 것을 특징으로 할 수 있다.
충전기 내부의 펌웨어를 운영서버에서 원격으로 업데이트하는 방법은 이미 충전시스템에 활용되고 있다. 그러나 펌웨어는 한번 업데이트 되면 기기 운영에 변화를 주기 때문에 해당 펌웨어 업데이트에 대한 지시, 업데이트 파일의 신뢰성, 무결성 등 보안의 중요도가 높다. 본 발명에서는 충전기 내부의 어떤 기기 또는 통신장치의 펌웨어를 업그레이드할 수 있는 메시지에 전자서명 기능을 구비하여 부인방지 등 보안체계를 갖추고자 한다. 펌웨어는 생산한 제조사 등의 제3의 장치에 의해 서명되어 수신될 수 있다. 또는, 펌웨어를 제공하는 제3의 장치가 신뢰할 수 있는 장치인 경우에는 충전시스템 운영서버의 인증서로 서명되어 전달될 수 있다. 도 5와 같이 제3의 장치의 서명을 검증할 수 있는 경우 서명된 펌웨어와 서명한 인증서를 전달한다. 이때 서명한 인증서를 충전기에서 이미 알 수 있다면 생략할 수 있다. 그리고 제3의 장치의 서명이 불가한 경우 운영서버는 해당 제3의 장치를 별도의 방법으로 신뢰할 수 있다는 가정 또는 조건하에서 자신의 인증서로 펌웨어를 서명을 대리수행 할 수 있다. 이와 같은 방법은, 검증되지 않은 펌웨어의 원격 설치를 방지하고, 신뢰할 수 있는 펌웨어만을 설치할 수 있는 보안된 환경을 제공하는 효과가 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전종료정보 및 요금정산정보를 보안된 통신하에 송수신하는 방법을 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 운영서버가 충전기로부터 서명된 충전종료정보를 수신하는 단계; 운영서버가 서명을 검증하는 단계; 및 검증된 경우, 운영서버가 충전종료정보를 기초로 요금정산정보를 생성하는 단계; 를 포함하고, 충전종료정보는 충전기가 충전한 전력량을 포함하고, 운영서버는 전력량을 기초로 요금정산정보를 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에서, 운영서버가 요금정산정보에 서명하여 서명된 요금정산정보를 생성하는 단계; 운영서버가 외부의 장치로 서명된 요금정산정보를 송신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
위의 펌웨어 서명과 반대로, 충전기에서 충전이 종료되면 충전기는 운영서버로 정산관련 정보를 전달하게 된다. 충전종료 메시지에는 사용한 전력값, 충전시간 및 고유정보, 이를테면 고객 ID, 충전기 ID 등이 포함될 수 있는데, 이때 종료메시지를 충전기의 인증서로 전자서명하여 전송하게 된다. 실제로 충전시스템에서는 충전을 하고도 충전하지 않았다고 하는 사례 및 충전요금이 과도하게 부과되는 사례가 있어 충전요금과 관련한 정보의 통신에서 보안기능의 필요성은 더욱 현실적으로 체감할 수 있다. 본 발명의 이와 같은 방법을 통하여 고객이 사용한 전력량이 중간에 변조되는 것을 막을 수 있으며, 해당고객의 충전행위에 대한 부인방지 등에 대한 효과를 얻을 수 있다.
도 7 일 실시예에 따른 충전시스템에서 충전기가 차량번호판 인식을 통해 충전서비스를 제공하는 방법을 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법은, 충전기가 외부의 전기차로부터 외부의 전기차의 고유정보를 수집하는 단계; 충전기가 고유정보를 기초로 외부의 전기차가 화이트리스트(Whitelist)에 등재된 것인지 여부를 판별하는 단계; 충전기가 화이트리스트로부터 외부의 전기차에 관한 정보를 호출하는 단계; 및 충전기가 호출된 정보를 기초로 외부의 전기차에 대하여 충전 서비스를 제공하는 단계; 를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에서, 충전기가 운영서버로부터 화이트리스트를 수신하는 단계 ― 화이트리스트는 압축 및 서명된 것임―; 충전기가 화이트리스트를 압축해제 및 서명 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또, 일 실시예에 따른 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에서, 고유정보는 차량번호를 포함하고, 고유정보를 수집하는 단계는, 충전기에 구비된 차량번호판 인식센서를 통하여 고유정보를 수집하도록 더 구성될 수 있다.
충전기는 전기차로부터 전기차의 고유정보, 이를테면 차량 번호 등을 수신할 수 있다. 유선연결을 통하여 수신할 수도 있고, 바람직하게는, 차량 번호반 인식 센서를 통하여 무선/자동으로 수신할 수도 있다. 차량을 기존에 충전시스템 고객으로 등록할 당시 자신의 차량 번호를 입력했다면, 해당 고객의 차량번호 및 충전커넥터 타입을 사전에 알 수 있다. 이 정보의 Whitelist를 확보하고 차량이 충전을 위해 충전소에 주차를 하면 해당 차량의 번호판 정보를 식별하고 그 정보를 기반으로 충전서비스를 제공할 수 있다. 여기서 Whitelist는 운영서버로부터 수신된 것일 수 있다. Whitelist는 개인정보 등을 담고 있는 이유로, 암호화될 수 있고, 데이터의 크기를 줄이기 위하여 압축될 수도 있다. 예를 들면, 해시함수에 의하여 압축될 수 있다. 차량의 고유정보를 수집함으로써 제공할 수 있는 서비스는, 예를 들면, 해당 차량에 맞는 커넥터함을 Open 해 주거나 해당 차종에 맞는 광고나 프로모션 코드 제공 등을 수행할 수 있다. 또는, 해당차량이 전기차가 아닌 일반차량으로 충전소의 주차면을 불법으로 점유한 것으로 판단된 경우에는 경고메시지를 표시(경광등)하거나 이동주차할 것을 방송으로 고지하는 등 충전인프라 서비스를 보다 향상시킬 수 있는 수단으로 활용할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 ISO15118에서 정의하는 PnC 충전용 계약인증서를 차량으로 전달하는 시나리오를 나타낸 도면이다. 먼저 전기차에서 ISO15118 메시지를 통해 PnC 인증서 설치 요청이 오면 충전기는 운영프로토콜을 통해 운영서버에 해당 메시지를 전달하고, 운영서버는 ISO 15118에서 정의한 CPS라는 Actor에 가서 Response 메시지를 받아오고 이 응답메시지를 충전기에 전달하여 차량까지 안전하게 전송될 수 있도록 한다. 도 8은 이러한 일련의 과정을 나타낸 것이다. 도 9는 앞서 설명한 PnC 인증서를 충전시스템에서 활용하여 충전을 인가받을 수 있는 3가지 시나리오를 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 충전시스템에서 전기차가 운영서버와 정보를 교환하는 방법을 나타낸 도면이다. ISO15118 표준에서 추가적으로 운영서버와 데이터 교환이 필요한 유즈케이스를 처리하는 방법에 관한 시퀀스이다. 전기차와 충전기는 전기차의 충전뿐만 아니라 전기차의 에너지를 충전기 이후로 역송하는 이른바 V2G 또는 BPT(양방향 전력전송) 서비스가 가능하다. ISO15118 에서는 이런 다이나믹한 충방전의 서비스 모드를 Scheduled와 Dynamic 모드로 구분하였는데, 이는 충전시스템, 충전기, Local EMS 등의 목적에 의한 충방전 요구와 전기차(고객)의 충전요구를 협상을 통해 만족시키는 Scheduled 모드와 충전시스템 즉, 충전기 이후의 어떤 Actor의 목적을 달성하는데 필요한 에너지 전송만을 목적으로 하는 Dynamic 모드로 구분된다. 이때 다양한 정보를 다양한 Actor를 통해 주고받아 충전기/차량에 제어메시지로 전달이 되어야 한다.
- 충전/방전에 대한 요금정보
- BPT를 위한 모드 (Scheduled / Dynamic)
- Scheduled 모드의 경우 요청하고자 하는 충방전 Schedule list
(최대 0개, ISO15118에서는 3개)
- Dynamic 모드의 경우 요청하고자 하는 충방전 제어명령, 제어값, 제어시간
- 충전기 및 충전소 단위의 최대 출력전력값(Pmax)
- 충전시스템 운영정책 (사전에 약속된 코드 중 레벨 등으로 설정할 수 있음)
- 충방전에 대한 최소/대 유지조건
- 전기차의 잔여에너지 정보 또는 제어가 가능한 전력량에 대한 정보
- 고객이 최초 설정한 충전 스케쥴에서 추가 요구에 의해 스케쥴을 다시 조정하거나 모드를 변경하려는 Re-Scheduling, Re-negotiation 제어 메시지
- 전력역송시 전력계통 운영정보(계통기준 주파수, 전압, 충방전 전력값 등)
- 고객이 제3의 서비스사업자의 Backend에서 차량의 목표설정값을 변경하는 경우
(해당 Application이 차량과의 별도 채널로 전달되지 않는 경우 등)
- 기타 ISO 15118에 포함되어 차량으로 전달해야하는 정보 중 운영서버, 전력계통 운영자 또는 계통서비스 운영사업자 및 충전서비스 사업자에서 정의하고 전달해야하는 정보메시지를 포함
도 11는 일 실시예에 따른 보안통신전용모듈을 나타낸 도면이다.
본 발명의 프로토콜을 구현하는데 있어 신규 충전기의 경우는 충전기 통신모듈에서 보안기능, 메시지 처리기능을 모두 구현하면 되나, 기존에 구축되어있는 충전기의 통신모듈의 경우에는 보안기능을 구비하기 어려운 경우가 대부분이다. 이러한 경우에 충전기 내부에 도 11과 같이 구성된 보안통신전용모듈을 탑재하고, 해당 보안통신전용모듈을 통해 보안프로토콜 처리를 수행하도록 할 수 있다. 보안통신전용모듈에서 운영서버 사이에는 TLS 보안채널이 구비되어 보안된 통신채널을 확보할 수 있다
도 12는 보안통신전용모듈이 보안프로토콜처리를 수행하는 과정을 나타낸 도면이다. 충전기에서 운영서버로 보안통신을 할 때 기존에 충전기에서 처리하는 메시지와 보안통신전용모듈에서 처리하는 메시지를 구분하여 처리하기 위한 메커니즘을 나타낸 것이다. 기존에 충전에 활용하던 메시지는 충전기 내부의 통신모듈로 낮은 버전(구버전)의 프로토콜을 사용하고 있을 것이고 해당 메시지를 TLS 처리를 바로 하고 기존 B버전 이하의 메시지에서 본 발명의 프로토콜로 업그레이드 되는 메시지에 대해서는 추가로 메시지 삽입을 통해 메시지를 병합하여 처리한 뒤 TLS 통신을 처리한다. 도면에서 버전 B는 본 발명에서 개시하는 새로운 버전의 프로토콜을 말하고, 버전 B인지 판단하는 것은 새로운 버전의 프로토콜 인지 여부를 판단하는 것이다. 또한 온전히 새롭게 추가된 메시지의 경우에는 보안통신전용모듈에서 자체적으로 처리한다.
도 13은 일실시예에 따른 충전시스템의 운영서버에서 충전기로 보안통신전용모듈을 사용하여 응답하는 매커니즘을 나타낸 도면이다. 앞서 설명한 매커니즘과 반대가 된다.
도 14는 일 실시예에 따라 전기차 충전기 내부에 구성되어 본 발명의 보안프로토콜에 따라 통신을 수행할 수 있는 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 충전기와 운영서버 통신을 담당하는 임베디드 PC에서 인증서 관리, TLS 세션연결, 전자서명 등의 보안기능을 수행하고, ISO 15118 통신용 메시지에 대해서는 기존의 ModBus / Serial 연결이나 Ethernet 방식을 활용해서 전달하여 처리할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 의하면 국정원 보안권고나, 지능형전력망 정보보호 지침을 만족하는 안정적인 충전시스템 운영이 가능하고, 새로 출시되는 전기차의 안전한 통신채널 제공 및 다양한 편의서비스를 제공할 수 있는 효율적이고 자동화된 충전시스템 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 기존에 상당수 보급된 충전시스템의 기능 Upgrade를 통해 저비용으로 적용할 수 있어 보급에 이점이 있다.
110 : 전기차
120 : 충전기
130 : 운영서버
140 : 서비스사업자
120 : 충전기
130 : 운영서버
140 : 서비스사업자
Claims (17)
- 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에 있어서,
전기 차량으로 충전 전력 제공이 가능한 충전기가 PKI 시스템으로부터 수신된 고유 정보를 기반으로 공개키 및 비밀키 쌍을 생성하여 운영서버로 인증서 발급 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 운영서버가 상기 충전기로부터 상기 고유정보인증서 발급 요청 메시지를 수신하는 단계;
상기 운영서버가 상기 고유정보를 기초로 검증을 수행하는 단계;
상기 검증이 완료된 경우,
상기 운영서버가 PKI시스템으로 상기 인증서 발급 요청 메시지를 송신하는 단계;
상기 운영서버가 상기 PKI 시스템으로부터 상기 검증된 충전기에 대한 인증서를 수신하는 단계;
상기 운영서버가 상기 검증된 충전기에 대한 인증서를 상기 충전기로 송신하는 단계; 및
상기 충전기 및 상기 운영서버가 상기 인증서를 기초로 보안된 통신을 수행하는 단계; 를 포함하는,
충전시스템 통신 방법.
- 보안인증을 포함한 충전시스템의 통신 방법에 있어서,
운영서버가 외부의 장치로부터 펌웨어를 수신하여 상기 운영서버의 인증서로 상기 펌웨어에 대한 서명을 수행하는 제1단계;
충전기가상기 운영서버로부터 상기 운영서버에 의해 서명된 펌웨어를 수신하는 제2단계;
상기 충전기가 상기 펌웨어의 서명을 검증하는 제3단계; 및
검증된 경우, 상기 충전기가 상기 펌웨어를 기초로 펌웨어 업데이트를 수행하는 제4단계; 를 포함하는,
충전시스템 통신 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 펌웨어에 대한 서명을 수행하는 제1 단계는,
상기 펌웨어를 전송한 상기 외부의 장치에 대한 신뢰성 여부를 판단하는 단계; 및
상기 외부의 장치가 신뢰성 있는 장치로 판단되는 경우, 상기 운영서버의 인증서로 상기 외부의 장치로부터 수신된 상기 펌웨어에 대한 서명을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
충전시스템 통신 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 보안인증을 포함한 충전시스템 통신 방법에 있어서,
충전기가 외부의 전기차로부터 상기 외부의 전기차의 고유정보를 수집하는 단계;
상기 충전기가 상기 고유정보를 기초로 상기 외부의 전기차가 화이트리스트(Whitelist)에 등재된 것인지 여부를 판별하는 단계;
상기 충전기가 상기 화이트리스트로부터 상기 외부의 전기차에 관한 정보를 호출하는 단계; 및
상기 충전기가 상기 호출된 정보를 기초로 상기 외부의 전기차에 대하여 충전 서비스를 제공하는 단계; 를 포함하며,
상기 외부의 전기차에 대해 충전 서비스를 제공하는 단계는, 상기 외부의 전기차의 충전 커넥터 타입에 따라 상기 충전기의 커넥터함을 오픈하는 단계를 포함하는,
충전시스템 통신 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 충전기가 운영서버로부터 상기 화이트리스트를 수신하는 단계 ―상기 화이트리스트는 압축 및 서명된 것임―;
상기 충전기가 상기 화이트리스트를 압축해제 및 서명 검증하는 단계를 더 포함하는,
충전시스템 통신 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 고유정보는 차량번호를 포함하고,
상기 고유정보를 수집하는 단계는, 상기 충전기에 구비된 차량번호판 인식센서를 통하여 고유정보를 수집하도록 더 구성되는,
충전시스템 통신 방법.
- 보안인증을 포함하여 통신하는 충전시스템에 있어서, 외부의 장치 및 충전기와 통신하고, 충전기를 관리하도록 구성된 운영서버; 및
상기 운영서버와 통신하고, 전기차를 충전하도록 구성된 충전기를 포함하고,
상기 운영서버는, 상기 외부의 장치로부터 펌웨어를 수신하고 상기 운영서버의 인증서로 상기 펌웨어에 대한 서명을 수행하고,
상기 충전기는,
상기 운영서버에 의해 서명된 펌웨어를 상기 운영서버로부터 수신하고,
상기 펌웨어의 서명을 검증하고,
검증된 경우, 상기 펌웨어를 기초로 펌웨어 업데이트를 수행하도록 구성되는,
충전시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 운영서버는, 상기 펌웨어를 전송한 상기 외부의 장치에 대한 신뢰성 여부를 판단하고, 상기 외부의 장치가 신뢰성 있는 장치로 판단된 경우, 상기 운영서버의 인증서로 상기 외부의 장치로부터 수신된 상기 펌웨어에 대한 서명을 수행하는, 충전시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 보안인증을 포함하여 통신하는 충전기에 있어서,
외부의 전기차로부터 상기 외부의 전기차의 고유정보를 수집하고,
상기 고유정보를 기초로 상기 외부의 전기차가 화이트리스트에 등재된 것인지 여부를 판별하고,
상기 화이트리스트로부터 상기 외부의 전기차에 관한 정보를 호출하고,
상기 호출된 정보를 기초로 상기 외부의 전기차에 대하여 충전 서비스를 제공하도록 구성되며,
상기 충전서비스는, 상기 외부의 전기차의 충전 커넥터 타입에 따른 상기 충전기의 커넥터함 오픈 서비스를 포함하는
충전기.
- 제15항에 있어서,
상기 화이트리스트는, 운영서버로부터 수신된 것으로서, 압축 및 서명된 것이고,
상기 충전기는,
상기 화이트리스트를 압축해제 및 서명 검증하도록 더 구성된,
충전기.
- 제16항에 있어서,
상기 고유정보는 차량번호를 포함하고,
상기 충전기에 구비된 차량번호판 인식센서를 통하여 고유정보를 수집하도록 더 구성되는,
충전기.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
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| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |