KR102623690B1 - 배터리 인증 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 차량과 충전기에 배터리가 장착되는 경우에 차량으로의 방전 전력 전달과 충전기로부터의 충전 전력 수신 이전에 배터리 인증을 수행하는 배터리 인증 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예는, 배터리가 제공하는 동력으로 주행하는 차량에 장착되며, 상기 배터리가 장착되면 배터리 인증을 통해 상기 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 차량 제어기; 상기 배터리에 포함되며, 상기 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하는 BMS(Battery Management System); 상기 차량 제어기와 무선 통신하며 상기 배터리 인증과 관련된 시크릿 키와 암호키를 생성하는 보안 서버; 및 상기 차량의 사용자가 휴대하며, 설치된 전용 어플리케이션을 이용하여 상기 차량에 장착하기 위한 신규 배터리와 상기 차량으로부터 탈거하기 위한 반납 배터리를 예약하는 사용자 단말기;를 포함하며, 상기 보안 서버는, 상기 신규 배터리가 예약된 경우, 상기 신규 배터리에 포함된 제1 BMS의 고유 정보를 이용하여 제1 시크릿 키를 생성하고, 상기 반납 배터리가 예약된 경우, 상기 반납 배터리에 포함된 제2 BMS의 고유 정보를 이용하여 제2 시크릿 키를 생성할 수 있다.

Description

배터리 인증 시스템{Battery authentication system}
본 발명은, 배터리 장착 허용여부를 판단하도록 구성되는 배터리 인증 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 차량과 충전기에 배터리가 장착되는 경우에 차량으로의 방전 전력 전달과 충전기로부터의 충전 전력 수신 이전에 배터리 인증을 수행하는 배터리 인증 시스템에 관한 것이다.
전기차는 친환경 차량으로 차량 기술의 주류로 대두되고 있으나 배터리의 충전에 사용되는 시간이 내연기관차의 주유시간 대비 길어 불편한 문제가 있다. 이러한 불편함을 해결하기 위해 배터리 교환식 운영의 스테이션이 그 대안이 될 수 있다.
교환식 운영의 스테이션이란, 배터리 교환 스테이션에 다수의 슬롯이 구비된 충전기가 마련되어 있고, 차량이 스테이션에 도착하여 비어 있는 슬롯에 자신의 방전된 배터리를 삽입하고 슬롯에 완충되어 있는 배터리를 인출해 가는 방법으로 운영되는 스테이션이다. 이로써 배터리의 충전에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 정품 배터리의 가격이 비싸 정품 배터리 대신 용량이 크거나 가격이 저렴한 비공인 비품 배터리들을 사용하는 경우가 많아지고 있다. 비품 배터리는 회로를 안정적으로 구동하기 위한 안정화회로가 없거나 일부만 적용되어 과열되어 폭발할 수 있는 위험성이 있으며, 안정적인 전원을 공급할 수 없어 전기차의 타 구성들의 고장을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.
그럼에도 불구하고 현재로서는 차량에 비품 배터리가 장착되는 경우에도 장착된 배터리가 비품 배터리인지 정품 배터리인지 판단할 수 없어 비품 배터리의 장착을 방지할 수 없다.
또한, 이러한 비품 배터리가 배터리 교환 스테이션의 충전기에 장착되는 경우에도 충전기가 배터리의 정품 여부를 판단할 수 없음은 마찬가지이고 이는 충전기의 손상을 유발하거나 비품 배터리가 다수 사용자에게 유통됨으로써 다수의 전기차가 고장 위험에 노출될 수 있다.
따라서, 상술한 문제를 방지하기 위해서 배터리가 차량에 장착되는 경우 또는 충전기에 장착되는 경우 인증할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명은 배터리가 차량에 장착되는 경우 및/또는 충전기에 장착되는 경우에 인증이 가능한 배터리 인증 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적의 달성을 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 배터리가 제공하는 동력으로 주행하는 차량에 장착되며, 상기 배터리가 장착되면 배터리 인증을 통해 상기 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 차량 제어기; 상기 배터리에 포함되며, 상기 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하는 BMS(Battery Management System); 상기 차량 제어기와 무선 통신하며 상기 배터리 인증과 관련된 시크릿 키와 암호키를 생성하는 보안 서버; 및 상기 차량의 사용자가 휴대하며, 설치된 전용 어플리케이션을 이용하여 상기 차량에 장착하기 위한 신규 배터리와 상기 차량으로부터 탈거하기 위한 반납 배터리를 예약하는 사용자 단말기;를 포함하며, 상기 보안 서버는, 상기 신규 배터리가 예약된 경우, 상기 신규 배터리에 포함된 제1 BMS의 고유 정보를 이용하여 제1 시크릿 키를 생성하고, 상기 반납 배터리가 예약된 경우, 상기 반납 배터리에 포함된 제2 BMS의 고유 정보를 이용하여 제2 시크릿 키를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 제1 BMS의 고유 정보는 상기 제1 BMS의 고유 ID이고, 상기 제2 BMS의 고유 정보는 상기 제2 BMS의 고유 ID일 수 있다.
이때, 상기 보안 서버는, 상기 신규 배터리가 예약된 경우 상기 제1 시크릿 키를 상기 차량 제어기에 전송하고, 상기 차량 제어기는, 상기 신규 배터리가 상기 차량에 장착되면 상기 제1 BMS로부터 상기 인증 데이터를 전달받아, 상기 제1 시크릿 키를 이용하여 생성한 확인 데이터를 상기 인증 데이터와 비교하여 상기 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단할 수 있다.
이때, 상기 차량 제어기는, 상기 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단한 결과를 상기 제1 BMS에 전달하고, 상기 제1 BMS는, 상기 차량 제어기로부터 장착을 불허하는 판단 결과를 수신하면 상기 신규 배터리로부터 상기 차량으로의 전력공급을 차단할 수 있다.
이때, 상기 제1 BMS는, 상기 신규 배터리가 상기 차량에 장착되는 경우, 상기 제1 BMS의 고유 정보를 이용하여 상기 제1 시크릿 키를 독립적으로 생성하고, 독립적으로 생성한 상기 제1 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 상기 보안 서버는, 상기 제1 시크릿 키를 암호화하기 위한 암호키를 상기 차량 제어기의 고유 정보를 이용하여 생성하고, 상기 제1 시크릿 키를 상기 암호키로 암호화할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는, 상기 신규 배터리가 상기 차량에 장착되는 경우, 임의의 난수 데이터를 생성한 후 상기 제1 BMS에 전달하고, 상기 보안 서버로부터 암호화된 상태로 수신한 상기 제1 시크릿 키에 대해 상기 차량 제어기의 고유 정보를 이용하여 복호화를 수행하며, 상기 난수 데이터와 상기 제1 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 확인하기 위한 확인 데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 차량 제어기의 고유 정보는, 상기 차량 제어기의 고유 ID일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 상기 보안 서버와 무선 통신하며, 상기 반납 배터리가 연결될 시 충전 전력을 상기 반납 배터리에 공급하는 충전기;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 보안 서버는, 상기 반납 배터리가 예약된 경우 상기 제2 시크릿 키를 상기 충전기에 전송하고, 상기 충전기는, 상기 반납 배터리가 상기 충전기에 장착되면 상기 제2 BMS로부터 상기 인증 데이터를 전달받아, 상기 제2 시크릿 키를 이용하여 생성한 확인 데이터와 비교하여 상기 반납 배터리의 장착 허용여부를 판단할 수 있다.
이때, 상기 충전기는, 상기 반납 배터리의 장착 허용여부를 판단한 결과를 상기 제2 BMS에 전달하고, 상기 반납 배터리의 장착이 불허되는 경우 상기 충전기로부터 상기 반납 배터리로의 전력공급을 차단할 수 있다.
이때, 상기 제2 BMS는, 상기 반납 배터리가 상기 차량에 장착되는 경우, 상기 제2 BMS의 고유 정보를 이용하여 상기 제2 시크릿 키를 독립적으로 생성하고, 독립적으로 생성한 상기 제2 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 상기 보안 서버는, 상기 제2 시크릿 키를 암호화하기 위한 암호키를 상기 충전기의 고유 정보를 이용하여 생성하고, 상기 제2 시크릿 키를 상기 암호키로 암호화할 수 있다.
또한, 상기 충전기는, 상기 반납 배터리가 상기 충전기에 장착되는 경우, 임의의 난수 데이터를 생성한 후 상기 제2 BMS에 전달하고, 상기 보안 서버로부터 암호화된 상태로 수신한 상기 제2 시크릿 키에 대해 상기 충전기의 고유 정보를 이용하여 복호화를 수행하며, 상기 난수 데이터와 상기 제2 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 확인하기 위한 확인 데이터를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 충전기의 고유 정보는, 상기 충전기의 고유 ID일 수 있다.
상술한 목적의 달성을 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 배터리가 제공하는 동력으로 주행하는 차량에 장착되며, 신규 배터리가 장착되면 배터리 인증을 통해 상기 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 차량 제어기; 상기 차량 제어기와 무선 통신하며 상기 배터리 인증과 관련된 시크릿 키를 생성하는 보안 서버; 상기 보안 서버와 무선 통신하며, 상기 차량에서 분리되는 반납 배터리가 장착되면 상기 시크릿 키를 이용하여 상기 배터리 인증을 수행하고 상기 배터리 인증의 결과를 기초로 상기 반납 배터리에 충전 전력의 공급 여부를 결정하는 충전기; 및 상기 신규 배터리와 상기 반납 배터리에 포함되고, 상기 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하는 BMS(Battery Management System);를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차량 제어기는, 상기 차량에서 상기 반납 배터리가 분리되면, 상기 반납 배터리에 포함된 BMS의 고유 정보를 상기 보안 서버에 전송할 수 있다.
이때, 상기 충전기는, 상기 배터리 인증에 앞서 상기 반납 배터리가 반납이 기 예약된 배터리인지 여부를 판단할 수 있다.
아울러, 상기 충전기는, 상기 반납 배터리가 반납이 기 예약된 배터리가 아닌 경우에, 제공 가능한 신규 배터리가 있을 시 상기 반납 배터리에 대한 상기 배터리 인증을 수행하고, 제공 가능한 신규 배터리가 없을 시 상기 반납 배터리에 대한 장착을 불허하여 상기 충전 전력의 공급을 차단할 수 있다.
본 발명에 따르면, BMS가 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하고 이를 차량 제어기에 전달하는 방식으로 인증이 수행됨으로써 이러한 인증 과정이 수행되지 않는 비품 배터리가 차량에 장착되는 경우 및/또는 충전기에 장착되는 경우에 장착을 불허할 수 있다. 따라서, 비품 배터리로부터 차량에 전력이 공급되는 것을 차단하거나 충전기가 비품 배터리에 전력을 공급하는 것을 차단할 수 있으며 차량 및/또는 충전기의 고장을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리 인증을 위한 시크릿 키가 BMS의 고유 정보를 이용하여 생성됨으로써 BMS는 보안 서버와 무선 통신이 수행될 필요가 없게 된다. 따라서, 원거리 통신 모듈의 탑재에 따른 전력 소비가 절감되는 이점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 포함된 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 배터리 인증 시스템에 있어서, 신규 배터리가 차량에 장착된 경우 시크릿 키의 생성과 암호화 및 전달과정을 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 배터리 인증 시스템에 있어서, 반납 배터리가 충전기에 장착된 경우 시크릿 키의 생성과 암호화 및 전달과정을 나타낸 것이다.
도 4는 도 1의 배터리 인증 시스템이 수행하는 배터리 인증 방법의 제1 실시예에 대한 순서도이다.
도 5는 도 4의 반납 배터리 인증 단계의 세부 절차를 나타낸 것이다.
도 6은 도 4의 신규 배터리 인증 단계의 세부 절차를 나타낸 것이다.
도 7은 배터리 인증 방법의 제2 실시예에 대한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 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 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템(10)은 차량 제어기(100), BMS(200), 보안 서버(300) 및 사용자 단말기(400)를 포함할 수 있다.
차량 제어기(100)는, 배터리가 제공하는 동력으로 주행하는 차량에 장착되며, 차량에 배터리가 장착되면 배터리 인증을 통해 차량에 배터리의 장착을 허용할지 여부에 대해 판단할 수 있다. 보다 구체적으로, 차량 제어기(100)는 차량 내에 탑재되어 차량의 동작을 제어하는 장치로서, ECU(Electronic Control Unit)라 통칭되는 통상의 전자 제어 장치일 수 있다. 차량 제어기(100)는 VCU(Vehicle Control Unit)라 지칭될 수도 있다.
차량 제어기(100)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
후술할 제1 시크릿 키의 복호화, 확인 데이터의 생성은 상기 프로세서에서 수행될 수 있다.
차량 제어기(100)는 자신의 고유 정보를 포함할 수 있다. 차량 제어기(100)의 고유 정보는 해당 차량 제어기(100)에 고유하고 다른 차량에 장착된 차량 제어기와 구별될 수 있는 정보로서 예를 들어, 차량 제어기(100)에 내장된 프로세서의 고유 ID일 수 있다. 또는, 차량 제어기(100)의 고유 ID일 수 있다.
차량 제어기(100)는, BMS(200)와 차량용 통신 모듈을 이용하여 통신할 수 있다. 차량용 통신 모듈은 예를 들어, CAN 통신일 수 있다. 차량 제어기(100)는 배터리 인증을 위해 상기 CAN 통신 모듈을 통해 BMS(200)로부터 인증 데이터를 수신할 수 있다.
차량 제어기(100)에는, 사용자 단말기(400)와 근거리 무선 통신이 가능하도록 통신 모듈이 구비될 수 있다. 상기 근거리 무선 통신은 예를 들어, Bluetooth 통신, NFC(Near Field Communication) 등과 같은 다양한 통신 방식이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 널리 알려진 다양한 무선통신 또는 이동통신 방식이 적용될 수도 있다.
차량 제어기(100)에는, 보안 서버(300)와 원거리 무선 통신이 가능하도록 통신 모듈이 구비될 수 있다. 상기 원거리 무선 통신은 예를 들어 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTEA(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS), BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), RF(Radio Frequency), LoRa(Long Range) 등과 같은 다양한 통신 방식이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 널리 알려진 다양한 무선통신 또는 이동통신 방식이 적용될 수도 있다.
BMS(200)는 배터리에 포함된다. 보다 구체적으로는, BMS(200)는 배터리(또는, 배터리 팩)의 내부에 구비되며 배터리의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하는 일종의 제어기로서, 배터리 교체시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 발견하는 등 배터리를 관리하는 데 중요한 역할을 수행하는 장치이다.
BMS(200)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
후술할 시크릿 키의 생성 및 인증 데이터의 생성은 상기 프로세서에서 수행될 수 있다.
BMS(200)는 자신의 고유 정보를 포함할 수 있다. BMS의 고유 정보는 해당 BMS(200)에 고유하고 다른 배터리에 포함된 BMS와 구별될 수 있는 정보로서 예를 들어, BMS(200)에 내장된 프로세서의 고유 ID일 수 있다. 또는, BMS(200)의 고유 ID일 수 있다.
보안 서버(300)는, 배터리 인증과 관련된 시크릿 키와 암호키를 생성할 수 있다. 보안 서버(300)는 차량 제어기(100)에 원거리 무선 통신으로 데이터를 전송할 수 있다. 상기 데이터는 보안 서버(300)가 생성한, 암호키를 이용하여 암호화된 시크릿 키를 의미할 수 있다.
사용자 단말기(400)는 차량을 운행하는 사용자가 휴대하는 장치이다. 보다 구체적으로, 사용자 단말기(400)는 배터리 인증을 수행하기 위한 전용 어플리케이션이 설치되는 단말기로서 예를 들어, 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스 등의 전자 장치일 수 있다.
사용자 단말기(400)에는, 차량 제어기(100)와 근거리 무선 통신이 가능하도록 통신 모듈이 구비될 수 있다. 사용자 단말기(400)에는, 보안 서버(300)와 원거리 무선 통신이 가능하도록 통신 모듈이 구비될 수 있다.
사용자 단말기(400)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
사용자는 상기 전용 어플리케이션을 이용하여 차량에 장착하기 위한 신규 배터리를 예약할 수 있다. 신규 배터리는 충전기(500)에서 충전 완료 후 차량 장착을 위해 대기중인 배터리를 의미한다.
가능한 실시예로서, 상기 전용 어플리케이션에는 배터리 교환 스테이션마다 제공 가능한 신규 배터리의 리스트가 표시될 수 있다. 사용자는 자신이 방문할 배터리 교환 스테이션의 특정 충전기에 장착되어 있는 신규 배터리를 직접 선택하여 교환을 예약할 수 있다. 이때, 제공 가능한 신규 배터리의 리스트는 충전기(500)가 보안 서버(300)에 전송하고 보안 서버(300)가 상기 전용 어플리케이션에 전송할 수 있다. 사용자가 신규 배터리를 선택하면 사용자 단말기(400)는 신규 배터리에 포함된 BMS(210)(이하, 제1 BMS(210)라 지칭함)의 고유 정보를 보안 서버(300)에 전달할 수 있다.
또는, 가능한 실시예로서, 사용자는 상기 전용 어플리케이션에서 방문할 배터리 교환 스테이션을 선택하여 배터리 교환을 예약하고 신규 배터리는 보안 서버(300)가 임의로 선택하여 지정할 수 있다.
사용자는 상기 전용 어플리케이션을 이용하여 차량으로부터 탈거하기 위한 반납 배터리를 예약할 수 있다. 반납 배터리는 차량에 현재 장착되어 있는 배터리를 의미한다.
가능한 실시예로서, 사용자는 상기 전용 어플리케이션을 이용하여 신규 배터리의 교환을 예약함과 동시에 배터리의 반납을 예약할 수 있다.
또는, 가능한 실시예로서, 배터리의 신규 장착과 반납은 동시에 이루어지는 것이 통상적이므로 사용자가 신규 배터리를 예약하면 자동으로 배터리의 반납이 예약될 수 있다.
반납 배터리가 예약되는 경우 사용자 단말기(400)는 반납 배터리에 포함된 BMS(220)(이하, 제2 BMS(220)라 지칭함)의 고유 정보를 보안 서버(300)에 전달할 수 있다. 이에 앞서, 사용자 단말기(400)에는 차량에 장착된 제2 BMS(220)의 고유 정보가 미리 저장되어 있을 수 있다.
사용자 단말기(400)는, 배터리 예약과 동시에 사용자가 운행하는 차량에 설치된 차량 제어기의 고유 정보를 보안 서버(300)에 전달할 수 있다. 이에 앞서, 사용자 단말기(400)에는 차량 제어기의 고유 정보가 미리 저장되어 있을 수 있다.
즉, 사용자 단말기(400)는 배터리 예약시 차량 제어기의 고유 정보와 제2 BMS의 고유 정보를 보안 서버(300)에 전송할 수 있다. 가능한 실시예에서, 차량 제어기의 고유 정보와 제2 BMS의 고유 정보는 차량 제어기(100)에서 보안 서버(300)로 전송될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 인증 시스템(10)은, 충전기(500)를 더 포함할 수 있다.
충전기(500)는, 보안 서버(300)와 무선 통신하며 반납 배터리가 연결될 시 충전 전력을 반납 배터리에 공급하는 구성이다. 충전기(500)는, 배터리 교환 스테이션에 구비될 수 있다. 충전기(500)에는 배터리가 삽입되는 복수의 슬롯이 마련될 수 있다. 각 슬롯은 외부의 전원과 연결되어 슬롯에 삽입된 배터리에 충전 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 사용자는 차량에서 반납 배터리를 분리하여 충전기(500)의 비어 있는 슬롯에 삽입, 장착할 수 있다. 사용자는 충전기(500)의 슬롯에서 완충 후 대기 중인 신규 배터리를 꺼내서 차량에 장착할 수 있다.
충전기(500)는 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 CPU, MCU, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등 컴퓨터 프로그램 명령을 실행하여 동작을 수행할 수 있는 각종 컨트롤러 중 임의의 것일 수 있다.
후술할 제2 시크릿 키의 복호화, 확인 데이터의 생성은 상기 프로세서에서 수행될 수 있다.
충전기(500)는 자신의 고유 정보를 포함할 수 있다. 충전기의 고유 정보는 해당 충전기(500)에 고유하고 다른 충전기와 구별될 수 있는 정보로서 예를 들어, 충전기(500)에 내장된 프로세서의 고유 ID일 수 있다. 또는, 충전기(500)의 고유 ID일 수 있다.
충전기(500)는, 보안 서버(300)와 원거리 무선 통신이 가능하도록 통신 모듈이 구비될 수 있다. 상기 원거리 무선 통신은 예를 들어 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTEA(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS), BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), RF(Radio Frequency), LoRa(Long Range) 등과 같은 다양한 통신 방식이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 널리 알려진 다양한 무선통신 또는 이동통신 방식이 적용될 수도 있다.
충전기(500)는 슬롯에 장착되는 제2 BMS(220)와 통신이 가능하도록 통신 모듈이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 2와 도 3을 더 참조하여 보안 서버(300)에서 시크릿 키와 암호키를 생성하는 방법과 시크릿 키가 다른 장치로 전달되어 배터리 인증이 수행되는 과정에 대해 자세히 설명한다.
보안 서버(300)는, 배터리 인증을 수행하기 위해, 사용자 단말기(400)에 의해 신규 배터리가 예약된 경우 제1 BMS(210)의 고유 정보를 이용하여 제1 시크릿 키를 생성할 수 있다.
도 2는 도 1의 배터리 인증 시스템에 있어서, 신규 배터리가 차량에 장착된 경우 시크릿 키의 생성과 암호화 및 전달과정을 나타낸 것이다.
보안 서버(300)는, 신규 배터리가 예약된 경우 제1 시크릿 키를 생성하여 차량 제어기(100)에 전송할 수 있다. 제1 시크릿 키는 제1 BMS의 고유 정보(제1 BMS ID)를 이용하여 생성되고 암호화된다. 일 예로, 제1 시크릿 키의 생성에는 SHA256 알고리즘이 사용될 수 있다. SHA256 알고리즘은 임의의 길이 메시지를 256 bits의 축약된 메시지로 만들어내는 해시 알고리즘이며 단방향 암호화 방식이다.
이때, 제1 시크릿 키를 암호화하기 위한 암호키는 차량 제어기의 고유 정보(VCU ID)를 이용하여 생성된다. 여기서 차량 제어기(100)는 신규 배터리를 예약한 사용자의 차량에 장착된 차량 제어기(100)를 의미한다. 일 예로, 암호키의 생성에는 SHA256 알고리즘이 사용될 수 있다. 또한, 제1 시크릿 키가 암호키에 의해 암호화되는 과정에는 AES256 알고리즘이 사용될 수 있다. AES256 알고리즘은 인증을 진행하려는 두 장치가 같은 키를 공유하면 인증이 가능하게 된다.
보안 서버(300)가 신규 배터리를 예약한 사용자 차량에 장착된 차량 제어기(100)의 고유 정보를 이용하여 암호키를 생성하였으므로 해당 차량 제어기(100)만이 보안 서버(300)와 암호키를 공유하게 된다. 즉, 해당 차량 제어기(100)만이 제1 시크릿 키를 복호화할 수 있고 다른 차량의 차량 제어기에서는 제1 시크릿 키의 복호화가 불가한 바, 예약하지 않은 사용자가 기 예약된 배터리를 교환해가는 것을 방지할 수 있다.
차량 제어기(100)는, 신규 배터리가 차량에 장착되는 경우, 임의의 난수 데이터를 생성한 후 제1 BMS(210)에 전달할 수 있다. 상기 전달은 CAN 통신을 이용하여 수행될 수 있다.
차량 제어기(100)는, 보안 서버(300)로부터 암호화된 상태로 수신한 제1 시크릿 키에 대해 차량 제어기의 고유 정보(VCU ID)를 이용하여 복호화를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 차량 제어기(100)는 자신의 고유 정보(VCU ID)를 이용하여 보안 서버(300)와 동일한 알고리즘(SHA256)을 통해 암호키를 생성한 후 상기 암호키를 복호화에 사용할 수 있다.
차량 제어기(100)는 생성한 난수 데이터와 복호화를 수행한 제1 시크릿 키를 이용하여 확인 데이터를 생성할 수 있다. 생성한 확인 데이터는 제1 BMS(210)가 생성하여 전송하는 인증 데이터를 확인하고 배터리 인증 결과를 도출하기 위한 데이터이다.
신규 배터리가 차량에 장착되면, 신규 배터리에 포함된 제1 BMS(210)는 제1 BMS의 고유 정보(제1 BMS ID)를 이용하여 제1 시크릿 키를 독립적으로 생성할 수 있다. 제1 BMS(210)가 자체적으로 제1 시크릿 키를 생성함에 있어서 보안 서버(300)가 제1 시크릿 키를 생성할 때 사용하는 암호화 알고리즘과 동일한 입력값 및 동일한 알고리즘이 사용된다.
즉, 보안 서버(300)가 제1 BMS의 고유 정보(제1 BMS ID)를 입력값으로 하고 SHA256 알고리즘을 사용하여 제1 시크릿 키를 생성하는 경우 제1 BMS(210)도 동일하게 제1 BMS의 고유 정보(제1 BMS ID)를 입력값으로 하고 SHA256 알고리즘을 진행하여 제1 시크릿 키를 생성해야 한다.
SHA256 알고리즘을 수행하면 "동일한 문자열"은 항상 동일한 다이제스트를 출력하는 바, 제1 BMS(210)는 보안 서버(300)와 무선 통신으로 연결되지 않은 상태에서도, 제1 BMS의 고유 정보(제1 BMS ID)를 이용하여 제1 시크릿 키를 동일하게 자체적으로 생성할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 배터리 인증이 수행됨에 있어서 배터리(또는 BMS)에는 무선 통신을 위한 모듈을 필요하지 않으므로 원거리 무선 통신 모듈의 탑재로 인한 전력 소비가 절감되는 이점이 있다. 이는 배터리로 주행가능한 거리가 증가되는 효과로 이어질 수 있다.
제1 BMS(210)는 독립적으로 생성한 제1 시크릿 키를 이용하여 인증 데이터를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 자신이 생성한 제1 시크릿 키와 차량 제어기(100)로부터 수신한 난수 데이터를 이용하여 인증 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 인증 데이터의 생성과 확인 데이터의 생성에는 동일한 연산이 수행되어야 한다. 도 2에서는 제1 시크릿 키와 난수 데이터에 XOR 논리 연산을 수행하여 확인 데이터와 인증 데이터가 생성되는 예시를 도시하였다. 생성된 인증 데이터는 차량 제어기(100)에 전달될 수 있다. 상기 전달은 CAN 통신을 이용하여 수행될 수 있다.
차량 제어기(100)는, 확인 데이터와 인증 데이터를 비교하여 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단할 수 있다. 확인 데이터와 인증 데이터가 일치하면 신규 배터리의 장착이 허용된다. 확인 데이터와 인증 데이터가 불일치하면 신규 배터리의 장착이 불허된다. 이때, 차량 제어기(100)는, 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단한 결과를 제1 BMS(210)에 전달할 수 있다.
만일, 차량 제어기(100)로부터 장착을 불허하는 판단 결과를 수신하면 제1 BMS(210)는, 신규 배터리로부터 차량으로의 전력공급(보다 구체적으로, 차량 모터로의 전력공급)을 차단할 수 있다. 이로써, 인증되지 않은 신규 배터리는 차량에 장착되어도 신규 배터리로부터 차량에 전력이 공급될 수 없으므로 차량의 운행이 불가하게 된다.
따라서, 미 예약자가 배터리를 교환해가는 것이 방지될 수 있다. 나아가, 신규 배터리의 도난도 방지될 수 있다. 또한, 정품 배터리가 아닌 비품 배터리에는 상술한 인증 과정을 진행할 수 있는 BMS가 포함되지 않을 것이므로 비품 배터리의 사용이 원천 차단되는 효과가 있다.
보안 서버(300)는, 배터리 인증을 수행하기 위해, 사용자 단말기(400)에 의해 반납 배터리가 예약된 경우 제2 BMS의 고유 정보를 이용하여 제2 시크릿 키를 생성할 수 있다.
도 3은 도 1의 배터리 인증 시스템에 있어서, 반납 배터리가 충전기에 장착된 경우 시크릿 키의 생성과 암호화 및 전달과정을 나타낸 것이다.
보안 서버(300)는, 반납 배터리가 예약된 경우 제2 시크릿 키를 생성하여 충전기(500)에 전송할 수 있다. 제2 시크릿 키는 제2 BMS의 고유 정보(제2 BMS ID)를 이용하여 생성되고 암호화된다. 일 예로, 제2 시크릿 키의 생성에는 SHA256 알고리즘이 사용될 수 있다. SHA256 알고리즘은 임의의 길이 메시지를 256 bits의 축약된 메시지로 만들어내는 해시 알고리즘이며 단방향 암호화 방식이다.
이때, 제2 시크릿 키를 암호화하기 위한 암호키는 충전기의 고유 정보(충전기 ID)를 이용하여 생성된다. 여기서 충전기(500)는 반납 배터리를 삽입하도록 예약된 충전기를 의미할 수 있다. 가능한 실시예로서, 반납 배터리가 삽입될 충전기(500)는 보안 서버(300)에서 지정될 수 있다. 이때, 충전기(500)는 보안 서버(300)에 자신의 고유 정보(충전기 ID)를 전송할 수 있다. 일 예로, 암호키의 생성에는 SHA256 알고리즘이 사용될 수 있다. 또한, 제2 시크릿 키가 암호키에 의해 암호화되는 과정에는 AES256 알고리즘이 사용될 수 있다. AES256 알고리즘은 인증을 진행하려는 두 장치가 같은 키를 공유하면 인증이 가능하게 된다.
보안 서버(300)가 반납 배터리가 삽입될 충전기의 고유 정보(충전기 ID)를 이용하여 암호키를 생성하였으므로 해당 충전기(500)만이 보안 서버(300)와 암호키를 공유하게 된다. 즉, 해당 충전기(500)만이 제2 시크릿 키를 복호화할 수 있고 다른 충전기에서는 제2 시크릿 키의 복호화가 불가한 바, 예약하지 않은 사용자가 배터리를 반납하는 것을 방지할 수 있다. 이는 비품 배터리가 충전기에 삽입되는 것을 막는 효과도 있다.
충전기(500)는, 반납 배터리가 충전기(500)의 슬롯에 장착되는 경우, 임의의 난수 데이터를 생성한 후 제2 BMS(220)에 전달할 수 있다. 상기 전달은 충전기(500) 내부의 통신모듈을 이용하여 수행될 수 있다.
충전기(500)는, 보안 서버(300)로부터 암호화된 상태로 수신한 제2 시크릿 키에 대해 충전기의 고유 정보(충전기 ID)를 이용하여 복호화를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 충전기(500)는 자신의 고유 정보(충전기 ID)를 이용하여 보안 서버(300)와 동일한 알고리즘(SHA256)을 통해 암호키를 생성한 후 상기 암호키를 복호화에 사용할 수 있다.
충전기(500)는 생성한 난수 데이터와 복호화를 수행한 제2 시크릿 키를 이용하여 확인 데이터를 생성할 수 있다. 생성한 확인 데이터는 제2 BMS(220)가 생성하여 전송하는 인증 데이터를 확인하고 배터리 인증 결과를 도출하기 위한 데이터이다.
반납 배터리가 충전기(500)의 슬롯에 장착되면, 반납 배터리에 포함된 제2 BMS(220)는 제2 BMS의 고유 정보(제2 BMS ID)를 이용하여 제2 시크릿 키를 독립적으로 생성할 수 있다. 제2 BMS(220)가 자체적으로 제2 시크릿 키를 생성함에 있어서 보안 서버(300)가 제2 시크릿 키를 생성할 때 사용하는 암호화 알고리즘과 동일한 입력값 및 동일한 알고리즘이 사용된다.
즉, 보안 서버(300)가 제2 BMS의 고유 정보(제2 BMS ID)를 입력값으로 하고 SHA256 알고리즘을 사용하여 제2 시크릿 키를 생성하는 경우 제2 BMS(220)도 동일하게 제2 BMS의 고유 정보(제2 BMS ID)를 입력값으로 하고 SHA256 알고리즘을 진행하여 제2 시크릿 키를 생성해야 한다.
제2 BMS(220)는 독립적으로 생성한 제2 시크릿 키를 이용하여 인증 데이터를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 자신이 생성한 제2 시크릿 키와 충전기(500)로부터 수신한 난수 데이터를 이용하여 인증 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 인증 데이터의 생성과 확인 데이터의 생성에는 동일한 연산이 수행되어야 한다. 도 3에서는 제2 시크릿 키와 난수 데이터에 XOR 논리 연산을 수행하여 확인 데이터와 인증 데이터가 생성되는 예시를 도시하였다. 생성된 인증 데이터는 충전기(500)에 전달될 수 있다. 상기 전달은 충전기(500) 내부의 통신모듈을 이용하여 수행될 수 있다.
충전기(500)는, 확인 데이터와 인증 데이터를 비교하여 반납 배터리의 장착 허용여부를 판단할 수 있다. 확인 데이터와 인증 데이터가 일치하면 반납 배터리의 장착이 허용된다. 확인 데이터와 인증 데이터가 불일치하면 반납 배터리의 장착이 불허된다. 이때, 충전기(500)는, 반납 배터리의 장착 허용여부를 판단한 결과를 제2 BMS(220)에 전달할 수 있다.
충전기(500)는 반납 배터리의 장착을 불허하는 판단을 한 경우, 반납 배터리로의 충전 전력공급을 차단할 수 있다. 이로써, 인증되지 않은 반납 배터리는 충전기(500)에 장착되어도 충전될 수 없게 된다.
따라서, 미 예약자가 배터리를 반납하는 것이 방지될 수 있다. 나아가, 정품 배터리가 아닌 비품 배터리에는 상술한 인증 과정을 진행할 수 있는 BMS가 포함되지 않을 것이므로 비품 배터리를 충전기에 삽입하여 충전하려는 시도가 원천 차단되는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 배터리 인증 시스템의 다른 실시예에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 배터리 인증 시스템의 다른 실시예는 차량 제어기(1000), BMS(2000), 보안 서버(3000) 및 충전기(5000)를 포함할 수 있다. 본 실시예는 사용자 단말기(4000)를 더 포함할 수 있다.
차량 제어기(1000), BMS(2000), 보안 서버(3000), 충전기(5000) 및 사용자 단말기(4000)는 도 1의 실시예에서와 대체로 동일한 구성이되, 사용자 단말기(4000)에서 배터리 예약을 하지 않은 상태로 반납 배터리를 충전기(5000)에 삽입하는 경우에 대한 추가된 프로세스가 더 수행되도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 차량 제어기(1000)는, 차량에서 반납 배터리가 분리되는 경우 반납 배터리에 포함된 BMS의 고유 정보를 보안 서버(3000)에 전송할 수 있다. 즉, 반납 배터리의 미예약시에도 차량 제어기(1000)가 반납 배터리의 분출을 감지하고 보안 서버(3000)와 무선 통신하여 분출된 반납 배터리 BMS의 고유 정보를 전송할 수 있는 것이다. 이때, 차량 제어기(1000)는 차량 제어기 고유 정보도 보안 서버(3000)에 전송할 수 잇다.
본 실시예에서 충전기(5000)는, 도 3을 참조하여 설명한 반납 배터리의 인증에 앞서 반납 배터리가 반납이 기 예약된 배터리인지 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 충전기(5000)는, 반납 배터리가 반납이 기 예약된 배터리가 아닌 경우에, 제공 가능한 신규 배터리가 있을 시 반납 배터리에 대한 배터리 인증을 수행할 수 있다. 반납이 기 예약되었는지 여부는 예를 들어, 보안 서버(3000)에서 예약 리스트를 수신하여 판단할 수 있다.
여기서, 반납 배터리에 대한 배터리 인증은, 사용자 단말기(4000)가 아닌 차량 제어기(1000)에서 반납 배터리 BMS의 고유 정보가 전송된다는 점을 제외하고 도 3을 참조하여 설명한 구성과 동일할 수 있다. 반납 배터리에 대한 배터리 인증 후에는 제공할 신규 배터리에 대해서 배터리 인증을 수행할 수 있다. 신규 배터리에 대한 배터리 인증은, 사용자 단말기(4000)가 아닌 차량 제어기(1000)에서 반납 배터리 BMS의 고유 정보가 전송된다는 점을 제외하고 도 2를 참조하여 설명한 구성과 동일할 수 있다.
충전기(5000)는, 제공 가능한 신규 배터리가 없을 시 반납 배터리에 대한 장착을 불허할 수 있다. 이때, 충전기(5000)는 미예약 반납 배터리에 대한 충전 전력의 공급을 차단할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 사용자의 배터리 미예약시에도 신규 배터리의 제공이 가능한 경우에 배터리 인증이 수행될 수 있도록 하여 사용자의 불편을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 4는 도 1의 배터리 인증 시스템이 수행하는 배터리 인증 방법의 제1 실시예에 대한 순서도이고, 도 5는 도 4의 반납 배터리 인증 단계의 세부 절차를 나타낸 것이며, 도 6은 도 4의 신규 배터리 인증 단계의 세부 절차를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 배터리 인증 방법의 제1 실시예는 반납 배터리 인증 단계(S100)와 신규 배터리 인증 단계(S300)를 포함할 수 있다.
도 5를 더 참조하여 반납 배터리 인증 단계(S100)의 세부 단계를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 사용자 단말기(400)가 배터리 교환을 예약한다.(S12) 사용자 단말기(400)는 배터리 교환 예약과 동시에 차량 제어기 고유 정보와 반납 배터리 BMS 고유 정보를 보안 서버(300)에 전송할 수 있다.(S13)
한편, 이에 앞서 충전기(500)는 충전기 고유 정보를 보안 서버(300)에 전달할 수 있다.(S11)
보안 서버(300)는 시크릿 키를 생성하고 암호화한다.(S14) 이때, 시크릿 키는 반납 배터리 BMS 고유 정보를 이용하여 생성되며, 암호키는 충전기 고유 정보를 이용하여 생성되고 상기 암호키를 통해 시크릿 키가 암호화된다.
암호화된 시크릿 키는 충전기(500)에 전송된다.(S15)
충전기(500)의 슬롯에 반납 배터리가 장착되면, 충전기(500)는 수신한 시크릿 키를 복호화하고 임의의 난수 데이터를 생성한다.(S16,S17) 이때, 시크릿 키의 복호화는 충전기 고유 정보를 이용하여 수행된다.
생성된 난수 데이터는 반납 배터리 BMS(220)에 전달된다.(S18)
반납 배터리 BMS(220)는 자체적으로 독립하여 시크릿 키를 생성한다.(S19) 반납 배터리 BMS(220)는 자신의 고유 정보를 이용하여 시크릿 키를 생성하므로 생성된 시크릿 키는 보안 서버(300)에서 생성한 시크릿 키와 동일하게 된다.
반납 배터리 BMS(220)는 수신한 난수 데이터와 자신이 생성한 시크릿 키를 이용하여 인증 데이터를 생성한다.(S20)
충전기(500)는 복호화 한 시크릿 키와 난수 데이터를 이용하여 확인 데이터를 생성한다.(S21)
반납 배터리 BMS(220)는 충전기(500)에 인증 데이터를 전송하며, 충전기(500)는 수신한 인증 데이터와 생성한 확인 데이터를 비교한다.(S22,S23) 비교 결과 일치하지 않는 경우, 배터리 인증이 실패한 것으로서 반납 배터리의 장착이 불허된다. 비교 결과 일치하는 경우, 배터리 인증이 성공한 것으로서 반납 배터리의 장착이 허용된다.
충전기(500)는 반납 배터리 장착의 허용 또는 불허에 대한 판단 결과를 반납 배터리 BMS(220)에 전달한다.(S24) 만일, 반납 배터리 장착이 불허된 경우에는 반납 배터리에 충전 전력이 제공되는 것을 차단한다.(S25)
도 6을 더 참조하여 신규 배터리 인증 단계(S300)의 세부 단계를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 사용자 단말기(400)가 배터리 교환을 예약한다.(S31) 사용자 단말기(400)는 배터리 교환 예약과 동시에 차량 제어기 고유 정보와 반납 배터리 BMS 고유 정보를 보안 서버(300)에 전송할 수 있다.(S32)
보안 서버(300)는 배터리 교환 예약에 대한 응답으로 신규 배터리를 할당할 수 있다.(S33) 다만, 이는 예시로서, 사용자가 사용자 단말기(400)에 설치된 전용 어플리케이션을 통해 직접 신규 배터리를 선택할 수도 있다.
보안 서버(300)는 시크릿 키를 생성하고 암호화한다.(S34) 이때, 시크릿 키는 신규 배터리 BMS 고유 정보를 이용하여 생성되며, 암호키는 차량 제어기 고유 정보를 이용하여 생성되고 상기 암호키를 통해 시크릿 키가 암호화된다.
암호화된 시크릿 키는 차량 제어기(100)에 전송된다.(S35)
차량에 신규 배터리가 장착되면, 차량 제어기(100)는 수신한 시크릿 키를 복호화하고 임의의 난수 데이터를 생성한다.(S36,S37) 이때, 시크릿 키의 복호화는 차량 제어기 고유 정보를 이용하여 수행된다.
생성된 난수 데이터는 신규 배터리 BMS(210)에 전달된다.(S38)
신규 배터리 BMS(210)는 자체적으로 독립하여 시크릿 키를 생성한다.(S39) 신규 배터리 BMS(210)는 자신의 고유 정보를 이용하여 시크릿 키를 생성하므로 생성된 시크릿 키는 보안 서버(300)에서 생성한 시크릿 키와 동일하게 된다.
신규 배터리 BMS(210)는 수신한 난수 데이터와 자신이 생성한 시크릿 키를 이용하여 인증 데이터를 생성한다.(S40)
차량 제어기(100)는 복호화 한 시크릿 키와 난수 데이터를 이용하여 확인 데이터를 생성한다.(S41)
신규 배터리 BMS(210)는 차량 제어기(100)에 인증 데이터를 전송하며, 차량 제어기(100)는 수신한 인증 데이터와 생성한 확인 데이터를 비교한다.(S42,S43) 비교 결과 일치하지 않는 경우, 배터리 인증이 실패한 것으로서 신규 배터리의 장착이 불허된다. 비교 결과 일치하는 경우, 배터리 인증이 성공한 것으로서 신규 배터리의 장착이 허용된다.
차량 제어기(100)는 신규 배터리 장착의 허용 또는 불허에 대한 판단 결과를 신규 배터리 BMS(210)에 전달한다.(S44)
신규 배터리 장착이 불허된 경우라면, 신규 배터리 BMS(210)는 차량에 전력 공급을 차단할 수 있다.(S45) 신규 배터리와 차량 간의 전력 차단은 차량 제어기(100)의 제어에 의해서도 수행될 수 있다.
도 7은 배터리 인증 방법의 제2 실시예에 대한 순서도이다.
도 7의 배터리 인증 방법은 상술한 배터리 인증 시스템의 다른 실시예에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 반납 배터리가 차량에서 분리되면, 차량 제어기(1000)는 차량 제어기 고유 정보와 반납 배터리 BMS 고유 정보를 보안 서버(3000)에 전송한다.(S51,S52)
충전기(5000)의 슬롯에 반납 배터리가 장착되면, 충전기(5000)는 반납 배터리의 예약 여부를 판단할 수 있다.(S53,S54)
배터리 반납이 기 예약된 경우 반납 배터리 인증 단계(S1000) 및 신규 배터리 인증 단계(S2000)가 순차적으로 진행될 수 있다. 본 실시예의 반납 배터리 인증 단계(S1000)는, 사용자 단말기(4000)가 아닌 차량 제어기(1000)에서 반납 배터리 BMS의 고유 정보가 전송된 점을 제외하고 도 4의 S100 단계와 동일할 수 있다. 본 실시예의 신규 배터리 인증 단계(S2000)는, 사용자 단말기(4000)가 아닌 차량 제어기(1000)에서 반납 배터리 BMS의 고유 정보가 전송된 점을 제외하고 도 4의 S200 단계와 동일할 수 있다.
반납 배터리가 기 예약되지 않은 경우에는 신규 배터리를 제공 가능한 경우인지를 더 판단할 수 있다.(S55) 신규 배터리를 제공할 수 없는 경우 반납 배터리의 장착은 불허되고 충전기(5000)는 반납 배터리로의 충전 전력 제공을 차단할 수 있다. 신규 배터리를 제공할 수 있는 경우 반납 배터리 인증 단계(S1000) 및 신규 배터리 인증 단계(S2000)가 순차적으로 진행될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, BMS가 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하고 이를 차량 제어기에 전달하는 방식으로 인증이 수행됨으로써 이러한 인증 과정이 수행되지 않는 비품 배터리가 차량에 장착되는 경우 및/또는 충전기에 장착되는 경우에 장착을 불허할 수 있다. 따라서, 비품 배터리로부터 차량에 전력이 공급되는 것을 차단하거나 충전기가 비품 배터리에 전력을 공급하는 것을 차단할 수 있으며 차량 및/또는 충전기의 고장을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리 인증을 위한 시크릿 키가 BMS의 고유 정보를 이용하여 생성됨으로써 BMS는 보안 서버와 무선 통신이 수행될 필요가 없게 된다. 따라서, 원거리 통신 모듈의 탑재에 따른 전력 소비가 절감되는 이점이 있다.
한편, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 배터리 인증 시스템
100: 차량 제어기
200: BMS
300: 보안 서버
400: 사용자 단말기
500: 충전기

Claims (16)

  1. 배터리가 제공하는 동력으로 주행하는 차량에 장착되며, 상기 배터리가 장착되면 배터리 인증을 통해 상기 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 차량 제어기;
    상기 배터리에 포함되며, 상기 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하는 BMS(Battery Management System);
    상기 차량 제어기와 무선 통신하며 상기 배터리 인증과 관련된 시크릿 키와 암호키를 생성하는 보안 서버; 및
    상기 차량의 사용자가 휴대하며, 설치된 전용 어플리케이션을 이용하여 상기 차량에 장착하기 위한 신규 배터리와 상기 차량으로부터 탈거하기 위한 반납 배터리를 예약하는 사용자 단말기;를 포함하며,
    상기 보안 서버는,
    상기 신규 배터리가 예약된 경우, 상기 신규 배터리에 포함된 제1 BMS의 고유 정보를 이용하여 제1 시크릿 키를 생성하고,
    상기 반납 배터리가 예약된 경우, 상기 반납 배터리에 포함된 제2 BMS의 고유 정보를 이용하여 제2 시크릿 키를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 BMS의 고유 정보는 상기 제1 BMS의 고유 ID이고,
    상기 제2 BMS의 고유 정보는 상기 제2 BMS의 고유 ID인 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보안 서버는, 상기 신규 배터리가 예약된 경우 상기 제1 시크릿 키를 상기 차량 제어기에 전송하고,
    상기 차량 제어기는, 상기 신규 배터리가 상기 차량에 장착되면 상기 제1 BMS로부터 상기 인증 데이터를 전달받아, 상기 제1 시크릿 키를 이용하여 생성한 확인 데이터를 상기 인증 데이터와 비교하여 상기 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는, 상기 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단한 결과를 상기 제1 BMS에 전달하고,
    상기 제1 BMS는, 상기 차량 제어기로부터 장착을 불허하는 판단 결과를 수신하면 상기 신규 배터리로부터 상기 차량으로의 전력공급을 차단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 BMS는,
    상기 신규 배터리가 상기 차량에 장착되는 경우,
    상기 제1 BMS의 고유 정보를 이용하여 상기 제1 시크릿 키를 독립적으로 생성하고,
    독립적으로 생성한 상기 제1 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보안 서버는,
    상기 제1 시크릿 키를 암호화하기 위한 암호키를 상기 차량 제어기의 고유 정보를 이용하여 생성하고,
    상기 제1 시크릿 키를 상기 암호키로 암호화하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량 제어기는,
    상기 신규 배터리가 상기 차량에 장착되는 경우,
    임의의 난수 데이터를 생성한 후 상기 제1 BMS에 전달하고,
    상기 보안 서버로부터 암호화된 상태로 수신한 상기 제1 시크릿 키에 대해 상기 차량 제어기의 고유 정보를 이용하여 복호화를 수행하며, 상기 난수 데이터와 상기 제1 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 확인하기 위한 확인 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차량 제어기의 고유 정보는,
    상기 차량 제어기의 고유 ID인 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보안 서버와 무선 통신하며, 상기 반납 배터리가 연결될 시 충전 전력을 상기 반납 배터리에 공급하는 충전기;를 더 포함하고,
    상기 보안 서버는, 상기 반납 배터리가 예약된 경우 상기 제2 시크릿 키를 상기 충전기에 전송하고,
    상기 충전기는, 상기 반납 배터리가 상기 충전기에 장착되면 상기 제2 BMS로부터 상기 인증 데이터를 전달받아, 상기 제2 시크릿 키를 이용하여 생성한 확인 데이터와 비교하여 상기 반납 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충전기는,
    상기 반납 배터리의 장착 허용여부를 판단한 결과를 상기 제2 BMS에 전달하고,
    상기 반납 배터리의 장착이 불허되는 경우 상기 충전기로부터 상기 반납 배터리로의 전력공급을 차단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 BMS는,
    상기 반납 배터리가 상기 차량에 장착되는 경우,
    상기 제2 BMS의 고유 정보를 이용하여 상기 제2 시크릿 키를 독립적으로 생성하고,
    독립적으로 생성한 상기 제2 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보안 서버는,
    상기 제2 시크릿 키를 암호화하기 위한 암호키를 상기 충전기의 고유 정보를 이용하여 생성하고,
    상기 제2 시크릿 키를 상기 암호키로 암호화하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 충전기는,
    상기 반납 배터리가 상기 충전기에 장착되는 경우,
    임의의 난수 데이터를 생성한 후 상기 제2 BMS에 전달하고,
    상기 보안 서버로부터 암호화된 상태로 수신한 상기 제2 시크릿 키에 대해 상기 충전기의 고유 정보를 이용하여 복호화를 수행하며, 상기 난수 데이터와 상기 제2 시크릿 키를 이용하여 상기 인증 데이터를 확인하기 위한 확인 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 충전기의 고유 정보는,
    상기 충전기의 고유 ID인 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  15. 배터리가 제공하는 동력으로 주행하는 차량에 장착되며, 신규 배터리가 장착되면 배터리 인증을 통해 상기 신규 배터리의 장착 허용여부를 판단하는 차량 제어기;
    상기 차량 제어기와 무선 통신하며 상기 배터리 인증과 관련된 시크릿 키를 생성하는 보안 서버;
    상기 보안 서버와 무선 통신하며, 상기 차량에서 분리되는 반납 배터리가 장착되면 상기 시크릿 키를 이용하여 상기 배터리 인증을 수행하고 상기 배터리 인증의 결과를 기초로 상기 반납 배터리에 충전 전력의 공급 여부를 결정하는 충전기; 및
    상기 신규 배터리와 상기 반납 배터리에 포함되고, 상기 배터리 인증을 위한 인증 데이터를 생성하는 BMS(Battery Management System);를 포함하며,
    상기 차량 제어기는,
    상기 차량에서 상기 반납 배터리가 분리되면, 상기 반납 배터리에 포함된 BMS의 고유 정보를 상기 보안 서버에 전송하고,
    상기 충전기는,
    상기 배터리 인증에 앞서 상기 반납 배터리가 반납이 기 예약된 배터리인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 충전기는,
    상기 반납 배터리가 반납이 기 예약된 배터리가 아닌 경우에,
    제공 가능한 신규 배터리가 있을 시 상기 반납 배터리에 대한 상기 배터리 인증을 수행하고,
    제공 가능한 신규 배터리가 없을 시 상기 반납 배터리에 대한 장착을 불허하여 상기 충전 전력의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는,
    배터리 인증 시스템.

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