KR20090095244A - 전기자동차용 충전장치 및 이를 이용한 전력선 자기장 통신방법 - Google Patents

전기자동차용 충전장치 및 이를 이용한 전력선 자기장 통신방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 충전 커넥터; 차량 충전 커넥터와 연결되며 외부로부터 전력선을 통해 전기를 공급받아 저장하는 전력 저장부; 및 차량 충전 커넥터와 연결되며 전력선과 차량 정보 단말을 연결하여 데이터 신호를 전달하는 전력선 자기장 통신(PAN) 모뎀을 구비한다. 상기한 바와 같은 구성에 의해 차량 충전중 종래 PLC 기술을 이용하여 데이터 신호를 전송할 때 발생되는 전력선에 잠재된 잡음, 높은 부하간섭, 데이터 신호 왜곡 등을 극복하고, 사용자가 차량 충전중 전력선을 이용하여 보다 효과적이고 신뢰성 있게 차량 정보 단말에 데이터 신호를 전송할 수 있게 된다.
전기자동차, 전력선 자기장 통신, 차량 정보 단말, 충전

Description

전기자동차용 충전장치 및 이를 이용한 전력선 자기장 통신 방법{Apparatus for charging electric powered vehicle and PAN method for the same}
본 발명은 전기자동차용 충전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법 및 전기자동차용 충전장치에 관한 것이다.
최근 환경 파괴로 인한 지구 온난화와 고유가 등의 문제로 자동차 업계에서는 전기자동차의 개발을 급속히 진행하고 있다. 현재 전세계 메이저급 자동차 제작사들은 주요 개발 차량으로 전기 자동차를 만들기 위해 연구개발 중이다.
전기자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다. 전기자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 축전지의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 공해문제가 최근 심각해지면서 다시 개발되고 있다. 하지만, 재충전 가능한 축전지의 사용횟수 제한으로 인하여 축전지 자체 만으로는 장거리 주행이 확보되지 않는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 현재 시장에서는 화석연료와 축전지 같이 두 가지 동력원을 사용하는 하이브리드(Hybrid) 자동차가 북미지역을 중심으로 활발히 판매 사용되고 있다. 일본 도요다 자동차의 프리우스는 대표적인 하이브리드 자동차의 일종이다. 프리우스는 휘발유를 사용하는 엔진과 차량의 브레이킹 시에 회수되는 운동에너지를 전기에너지로 사용할 수 있는 알터네이터(Alternator) 및 모터(Motor)를 갖는다.
한편, 전기자동차의 경우 재충전 가능한 축전지(즉, 2차 전지의 성능 개선)와 기존의 전지특성과는 다른 특성을 가진 연료전지 등을 사용하는 방안이 마련되고 있다. 이에, 전기자동차 내부의 축전지 충전과 잦은 교체주기에 따른 기존의 문제점이 점차 해결되어 가고 있다. 일반 도로 주행용 전기자동차가 아닌 일부 소형 전기 자동차의 경우에는 이미 상용화되어 활발히 사용되고 있다. 예를 들어, 골프장의 골프 카트, 경기장의 선수 및 장비 이동용 차량, 실내 운전 차량, 실내 청소 차량 등에서 활발히 사용되고 있으며, 곧 일반 상용 및 승용차에서도 전기자동차의 보급이 급속히 이루어질 것이라는 사실이 예견된다.
전기자동차에 구비되는 축전지는 주기적으로 충전되어야 한다. 종래 이러한 전기자동차의 특성을 이용하여 전력선 통신을 이용한 데이터 전달 방법, 및 이를 위한 전기자동차 및 전기자동차용 충전 장치가 한국 특허 공개번호 10-2007-0091762에 제시된 바 있다.
한국 특허 공개번호 10-2007-0091762에 제시된 전기자동차용 충전 장치의 경우 전력선을 이용하여 전기를 공급함과 동시에 데이터를 전달할 수 있으므로 가까운 장래에 상용화가 예상되는 전기자동차의 이용에 큰 도움을 줄 수 있으며, 사용자가 전력선을 이용하여 차량에 필요한 각종 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있게 된다.
종래 제시된 전기자동차용 충전 장치의 경우, 전력선 통신(Powre line communication, 이하 'PLC'라 칭함)기술을 이용하여 전력선을 통해 수신되는 데이터 신호를 데이터 처리 장치에 전달하게 된다.
전기자동차가 보급되어 상용화될 경우, 일반적으로 상용 전원 아울렛(Outlet)을 이용하여 전기자동차에 구비된 축전지를 충전하게 될 것이다. 예컨대, 현재의 주유소와 유사한 전기충전소가 등장하고, 사람들은 전기충전소에 구비된 상용 전원 아울렛을 이용해 전기자동차의 축전지를 충전하게 될 것이다. 이때, 상용 전원 아울렛은 가정이나 전기자동차 전용 충전소, 건물의 주차장 등에서 제공되는 일반적인 상용 전원 연결수단이 될 수 있다. 일반적으로 상용 전원 아울렛이 설치되는 장소들은 주변 잡음 또는 기계적인 소음들로 인하여 차량 충전중 데이터 통신이 이루어지기에 매우 부적합한 환경이다. 예컨대, 충전소와 세차장이 동일 공간에 위치하는 경우, 세차장에서 차량을 세척하기 위해 구동되는 모터의 소음 또는 진동은 차량 충전중 신뢰성 있고 효과적으로 데이터 통신을 수행하기에 매우 부적합한 환경이다. 따라서, 차량 충전중 전력선을 이용하여 효과적이고 신뢰성 있게 데이터 신호를 전송하기 위해서는 높은 부하간섭과 잡음, 신호 왜곡 등을 극복할 수 있는 통신기술이 적용되어야 한다.
하지만, 종래 전기자동차용 충전장치에 적용된 PLC 기술의 경우, 전력선에 잠재된 잡음(Noise), 높은 부하간섭, 신호 왜곡 등으로 인해 전술한 바와 같은 환경에서 데이터를 효과적이고 신뢰성 있게 전송하기가 어렵다.
또한, PLC 기술의 경우, 전력선에 잠재된 잡음(Noise)로 인해 통신품질은 물 론 전송속도와 거리제한을 해결할 핵심 칩 기술 개발이 쉽지 않아 통신가능 거리(예컨대, 5 마일)에 대한 제약이 존재하기 때문에 중간 중간에 고출력 PLC 증폭장비를 설치해야만 한다. 이로 인해 인프라를 구축하기 위한 초기 비용이 많이 소요되는 단점이 있고 이는 향후 기술개발 과제의 현안이 되고 있다.
전술한 바와 같은 이유로, 종래 PLC 기술을 이용한 자동차용 충전장치는 사용자가 원격지에서 차량에 신뢰성 있고 효과적으로 데이터를 전달하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 상기한 문제를 해결하기 위해서 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 차량 충전중 종래 PLC 기술을 이용하여 데이터 신호를 전송할 때 발생되는 전력선에 잠재된 잡음(Noise), 높은 부하간섭, 데이터 신호의 왜곡 등을 극복하고 데이터 신호를 보다 효과적이고 신뢰성 있게 전송할 수 있는 전기자동차용 충전장치를 제공하기 위한 것을 목적으로 한다. 또한, 차량 충전중 사용자 단말을 이용하여 차량 내부의 각종 차량 정보 단말에 접근가능하게 하는 전기자동차용 충전장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치는 차량 충전 커넥터; 차량 충전 커넥터와 연결되며 외부로부터 전력선을 통해 전기를 공급받아 저장하는 전력 저장부; 및 차량 충전 커넥터와 연결되며 전력선과 차량 정보 단말을 연결하여 데이터 신호를 전달하는 PAN 모뎀을 구비한다.
특히, 특정 단말의 식별자를 포함하는 데이터를 저장하는 저장부를 더 구비하고, PAN 모뎀은 특정 단말의 식별자에 근거하여 차량의 위치정보를 특정 단말로 전송하는 것이 바람직하다.
또한, 특정 단말은 사용자 단말인 것이 바람직하다.
또한, PAN 모뎀은 차량의 위치정보를 차량 정보 단말로부터 제공받는 것이 바람직하다.
또한, 전력선을 통해 전송되는 데이터를 저장하는 저장부를 더 구비하는 것 는 것이 바람직하다.
또한, PAN 모뎀과 차량 정보 단말 사이에 배치되는 차량 정보 단말 제어장치를 더 구비하고, 차량 정보 단말 제어장치는 PAN 모뎀으로부터 입력되는 데이터 신호에 기초하여 차량 정보 단말을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 차량 정보 단말 제어장치는, 전력선 자기장 통신 모뎀으로부터 발생되는 신호를 입력받아 부팅되는 것이 바람직하다.
또한, 차량 정보 단말 제어장치는, 정당한 사용자인지를 인증하는 사용자 인증부를 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법은 A) 전기자동차용 충전장치가 전력선에 연결되고, 전력선을 통해 데이터 신호를 입력받는 단계; B) 자동차용 충전장치에 구비된 PAN 모뎀이 차량 정보 단말과 전력선을 통해 연결된 사용자 단말과의 통신 경로를 데이터 신호를 기초로 설정하는 단계; 및 C) 사용자 단말이 전력선을 통해 차량 정보 단말과 통신하는 단계를 포함한다.
특히, C)단계는, 자동차용 충전장치가 기설정된 특정 단말의 식별자에 근거하여 차량의 위치정보를 특정 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 특정 단말은 사용자 단말인 것이 바람직하다.
또한, 자동차용 충전장치는 차량의 위치정보를 차량 정보 단말로부터 제공받는 것이 바람직하다.
또한, C)단계는, 정당한 사용자 인지를 인증하는 사용자 인증 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 차량 충전중 종래 PLC 기술을 이용하여 데이터 신호를 전송할 때 발생되는 전력선에 잠재된 잡음, 높은 부하간섭, 데이터 신호 왜곡 등을 극복하고, 사용자가 차량 충전중 전력선을 이용하여 보다 효과적이고 신뢰성 있게 차량 정보 단말에 데이터 신호를 전송할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면 사용자가 충전 중인 자신의 차량 위치를 파악할 수 있기 때문에, 자신의 차량이 도난당했을 경우 차량의 위치를 파악할 수 있게 되고 차량 회수에 도움이 된다.
또한, 사용자는 원거리에서 사용자 단말을 이용하여 자신이 필요한 데이터를 차량 정보 단말에 저장, 이동, 삭제 등을 할 수 있게 되며, 필요 시 차량 내부에 구비된 다양한 차량 정보 단말에 저장된 데이터로부터 원하는 데이터를 제공받아 사용할 수 있게 된다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치(100)는 전기자동차에 내장된다.
전기자동차용 충전장치(100)는 전기 자동차 내에 구비된 각종 차량 정보 단말(400)과 연결된다. 전기 자동차 내에는 각종 차량 정보 단말(400)이 존재할 수 있다. 예컨대, 차량 정보 단말(400)은 네비게이션 단말, 컨버젼스형 단말, 차량 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 장치가 될 수 있다. 여기서 차량 ECU의 경우에는 차량 정보 단말 장치로 분류하기는 정확하지 않는 면이 있지만, 본 발명에서는 차량 정보 단말에 포함하여 통합적으로 설명하기로 한다.
전기자동차는 일정거리 주행 후 축전지의 방전으로 인하여 상용 전원 연결장치(40)를 통하여 충전을 하여야 한다. 이때, 상용 전원 연결장치(40)는 가정이나 전기자동차 전용 충전소, 건물의 주차장 등에서 제공되는 일반적인 상용 전원 연결수단이 될 수 있다.
충전을 위해 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치(100)가 충전 테이블을 통해 상용 전원 연결장치(40)와 연결되면, 전기자동차용 충전장치(100)는 전력선(30)에 자연스럽게 연결되는 구조를 가지게 된다.
그리고, 사용자 단말(10)은 PAN 모뎀(20)과 전력선(30)을 통해 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치(100)와 연결된다. 여기서 사용자 단말(10)은 노트북, 데스크탑, PDA, 셀룰러 폰 등이 될 수 있다. 도 1에서는 사용자 단말(10)과 PAN 모뎀(20)을 별개의 구성으로 도시하였지만 PAN 모뎀(20)은 사용자 단말(20)에 통합되어 구현가능하다.
한편, 사용자는 사용자 단말(10)을 이용하여 차량용 정보 단말(400)에 저장된 데이터(예컨대, 멀티미디어 컨텐츠)를 저장, 삭제, 이동하는 것 등이 가능하다. 예를 들어, GPS 네비게이션 단말이 구비된 전기자동차라면 GPS 네비게이션 단말에 필요한 지도 데이터, 각종 지역 정보 등을 원격에서 차량에 접속한 후 업데이트하는 것이 가능하다.
또 다른 예로, 만약 차량의 제조사에서 차량의 엔진시동, 라이트 제어, 윈도우 제어, 공조 장치 제어 및 실내 온도 자동 조절 장치 등의 접속 API(Application Programming Interface)를 제공한다면 이를 사용하여 원격에서 차량의 각종 장치를 편리하게 설정할 수 있다. 이때 상기한 차량의 각종 장치는 본 발명의 차량 정보 단말에 포함된다.
사용자 단말(10)에는 차량 내부에 존재하는 차량 정보 단말 제어장치(200)와 접속하기 위한 소정의 프로토콜을 가진 접속 프로그램이 내장된다. 이 접속 프로그램은 자체적인 암호화 및 인증 프로토콜을 기본 내장하여 해킹이나 불법 사용자의 침입을 방지하는 역할을 한다. 또한, 차량의 종류에 따라 각종 차량 내부의 제어 API(Application Programming Interface)를 기초로 한 응용 프로그램을 내장하여 원격지에서 차량의 윈도우, 조명 컨트롤, 엔진 시동, 공조 장치 조절 등의 기능을 수행할 수 있게 한다.
도 2를 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치(100)의 세부적인 기능 설명을 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치(100)는 차량충전 커넥터(110), PAN 모뎀(120), 및 전력 저장부(130)를 구비한다.
차량충전 커넥터(110)는 상용전원 연결장치(40)와 충전케이블을 통해서 연결된다. 차량충전 커넥터(110)는 전기 자동차의 충전을 위하여 준비된 물리적인 커넥터로 자동차의 메이커가 제공하는 임의의 구조를 갖는다. 일반적으로 전기 자동차의 충전을 위해서는 단상 220V 규격의 전원이 소요되는데 이는 충전의 용이성을 위하여 당연한 결과이다. 전기자동차의 차량충전 커넥터(110)로 인입된 전력은 전기자동차의 전력 저장부(130) 및 모터 제어장치(300)를 통하여 전기 자동차에 동력을 전달하게 된다.
전력 저장부(130)는 전력선(30)을 통해 차량충전 커넥터(110)로 인입되는 상용 AC전력을 정류하여 직류로 변환하고 이를 저장한다. 전력 저장부(130)는 통상 대용량 2차 전지로 구성된다.
모터 제어장치(300)는 운전자로부터 입력되는 운전신호에 따라 전력 저장부(130)에 저장된 전력을 사용하여 전기자동차의 모터를 구동하게 된다. 일반적으로 전기자동차의 모터는 교류 모터로 구성되므로, 모터 제어장치(300)는 인버터를 구비한다.
PAN 모뎀(120)은 전력선(30)과 차량 정보 단말 제어장치(200)를 연결하여 데이터 신호를 전달한다. 여기서 차량 단말 제어장치(200)는 PAN 모뎀(120)으로 부터 입력되는 데이터 신호에 따라 차량 내 설치된 각종 차량 정보 단말(400)을 제어한다. 차량 단말 제어장치(200)의 세부적인 기능 및 구성에 대해서는 도 3을 통해 후술하기로 한다.
한편, 도 2에서는 차량 정보 단말 제어장치(200)를 PAN 모뎀(120) 및 차량 정보 단말(400)과 별개의 구성으로 도시하여 설명하였지만, 차량 정보 단말 제어장치(200)는 PAN 모뎀(120) 또는 차량 정보 단말(400) 중 어느 하나에 포함되어 구현될 수 있다. 즉, 차량 정보 단말 제어장치(200)가 차량 정보 단말(400)에 포함되어 구현되는 경우, 각각의 차량 정보 단말(400)에 내장된 ECU가 본 발명에서의 차량 정보 단말 제어장치(200)에 해당 될 수 있다.
PAN 모뎀(120)은 전력 저장부(130)에 병렬로 증설되는 구조를 가지도록 하여 동작이 가능하며 이의 주요 구성과 작용은 다음과 같다. PAN 모뎀(120)은 전력선(30)을 통해 전력선 자기장 통신(Powerline Area Network, 이하 'PAN'이라 칭함) 기술을 이용하여 데이터를 전달할 수 있도록 고안된 것으로, 상용화된 물리칩(PHY) 또는 논리칩(MAC)을 사용할 수 있다. 충전 커넥터(110)로 입력되는 전력신호는 PAN 모뎀(120)을 통하여 신호 성분이 검출된다. 검출된 신호 성분은 일반적으로 인터넷 프로토콜(Internet Protocol:IP)로 변환되는데 이를 사용하여 차량 정보 단말 제어장치(200)에 접근할 수 있다. 따라서, 사용자는 PAN 모뎀(120)을 이용하여 데이터 채널을 확보한 후 차량 충전 중 데이터 신호 전송이 가능하다. 또한, 사용자는 차량 정보 단말 제어장치(200)를 통해 내부의 각종 차량 정보 단말(400)에 접근하여 사용자가 원하는 데이터를 저장, 이동, 삭제 등을 할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치(100)는 PAN 모뎀(120)을 통해 양방향 통신이 가능하기 때문에 사용자는 차량 정보 단말(400)을 이용하여 외부장치(예컨대, 단말;10)에 접근하여 사용자가 원하는 데이터를 저장, 이동 및 삭제 등을 할 수도 있다.
한편, 도 2에 도시된 상용 전원 연결장치(40)는 가정이나 전기자동차 전용 충전소, 건물의 주차장 등에서 제공되는 일반적인 상용 전원 연결수단이 될 수 있다. 일반적으로 상용 전원 연결장치(40)가 설치되는 장소들은 주변 잡음 또는 기계적인 소음들로 인하여 차량 충전중 데이터 통신이 이루어지기에 매우 부적합한 환경(이하, '가혹한 환경'이라 칭하기로 한다.)이다. 예컨대, 충전소와 세차장이 동일 공간에 위치하는 경우, 세차장에서 차량을 세척하기 위해 구동되는 모터의 소음 또는 진동은 차량 충전중 신뢰성 있고 효과적으로 데이터 통신을 수행하기에 매우 가혹한 환경이다. 따라서, 차량 충전중 전력선을 이용하여 효과적이고 신뢰성 있게 데이터 신호를 전송하기 위해서는 높은 부하간섭과 잡음, 신호 왜곡 등을 극복할 수 있는 통신기술이 적용되어야 한다.
하지만, 종래 전기자동차용 충전장치에 적용된 PLC 기술의 경우, 전력선에 잠재된 잡음(Noise), 높은 부하간섭, 신호 왜곡 등으로 인해 전술한 바와 같은 가혹한 환경에서 데이터를 효과적이고 신뢰성 있게 전송하기가 어렵다.
반면에, 본 발명에 적용되는 PAN 기술의 경우, 데이터 신호가 전력선을 통과 하는 동안 다른 여려 신호들과 섞이지 않고 별도의 신호재생 없이 초원거리(예컨대, 약 3200km)까지 빛에 가까운 속도로 전달될 수 있다. 그리고, 전력이 들어가는 곳이면 어떤 오지라 하더라도 초고속의 데이터 통신이 가능하며, 전류가 흐르고 있을 때 별다른 동력 없이 양방향 통신이 가능하다. 따라서, 전술한 바와 같은 가혹한 환경에서 PAN 기술이 적용된 본 발명의 전기자동차용 충전장치는 보다 효과적이고 신뢰성 있게 전력선을 이용하여 데이터 신호를 전송할 수가 있다.
또한, 종래 전기자동차용 충전장치를 이용하여 데이터 신호를 전송하는 경우, 전력선을 통해 전송되는 데이터 신호가 변압기를 통과하지 못하기 때문에 통신가능 거리(예컨대, 5 마일)에 대한 제약이 존재한다.
하지만, 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치를 이용하여 데이터 신호를 전송하는 경우, 전력선을 통해 전송되는 데이터 신호가 변압기를 통과하기 때문에 종래 PLC 기술을 적용한 데이터 전달 방법에 비해 네트워킹 적용 반경이 넓다. 따라서, 사용자가 통신가능 거리(예컨대, 5 마일)에 대한 제약 없이 차량에 원격접속하여 데이터를 전달하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명에 적용되는 PAN 통신 기술과 종래 적용된 PLC 통신 기술의 차이점을 요약하여 비교하면 다음의 표 1과 같다.
구분 PAN 통신 PLC 통신
적용범위 WAN & LAN 홈 네트워킹
통신속도 2.5G bps ~ 200T bps 1~10Mbps
적용기술 전력선 주위에 생성되는 자기장을 이용한 통신 전력선을 이용한 통신
도달거리 2000mile(3,200Km) 5mile(8Km)
대 역 폭 Unlimited(20GHz~24,000GHz) 협대역 밴드
단 순 성 cluster controller(경로관리용) 라우터, 리피터(신호증폭용)
장 애 변압기 신호 통과 문제 해결 변압기 신호 통과 문제 미해결-우회
일반적으로 차량 내부의 컨텐츠 및 정보 단말 기기의 원격 제어를 실시하기 위해서는 무선 접속 방법으로 구현될 수도 있으나 본 발명을 사용하면 사용자는 무선 접속시 필요한 복잡한 무선 설정 단계를 피할 수 있다. 또한, 무선 접속이 가지는 공간적 제약 조건이 존재하지 않음을 알 수 있다. 당연한 결과로써 차량과의 데이터 통신을 위하여 별도의 데이터 통신 케이블을 연결하지 않아도 되고 고비용의 장거리 통신을 위한 유선 인프라를 구축하지 않아도 되는 장점을 가진다.
한편, 컨텐츠나 시스템의 펌웨어 등은 메모리 카드나 이동식 저장 장치 등을 통하여 업데이트가 가능하다. 하지만, 이 경우 잦은 메모리 장치의 탈거 및 부착이 이루어져야 하고 차량의 접근성 문제로 인하여 사용자는 매우 불편할 수 있다. 이에, 본 발명은 위와 같은 사용자의 불편함을 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 도 2의 차량 정보 단말 제어장치(200)의 구성을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차에 적용되는 차량 정보 단말 제어부(200)는 차량 정보 단말 연결부(210), 차량 정보 단말 인식부(220), 사용자 인증부(230), 부트부(240), 중앙 처리부(250) 및 저장부(260)를 구비한다.
차량 정보 단말 연결부(210)는 차량 정보 단말(400)과의 통신 경로를 설정하고 데이터 전송을 제어하며, 통신 상태를 체크 함으로써 안정적인 통신이 이루어질 수 있게 한다.
차량 정보 단말 인식부(220)는 PAN 모뎀(120)과 차량에 탑재되는 차량 정보 단말(400) 간의 원활한 데이터 통신을 위해 차량 정보 단말(400)을 인식하고, 통신을 위해 필요한 환경을 설정하거나 증설하는 기능을 수행한다.
사용자 인증부(230)는 보안을 위해 사용자 인증을 처리한다. 사용자 인증부(230)는 사용자로부터 사용자 아이디를 포함하는 정보를 입력받아 데이터 전송을 위한 세션에 가입할 수 있는 정당한 사용자인지를 인증한다. 하지만, 사용자 인증 방식이 이에 국한되는 것은 아니며, 종래 공지된 여러 사용자 인증방식을 이용하여 정당한 사용자인지를 확인할 수 있다.
부트부(240)는 PAN 모뎀(110)으로부터 발생되는 신호를 입력받아 자체적인 웨이크업(Wake-Up) 인터럽트를 발생하여 일련의 부팅 프로세스를 진행시킨다. 이때, 전술한 PAN 모뎀(110)으로부터 발생되는 신호는 충전케이블이 차량충전 커넥터(110)에 연결되면 발생한다. 부팅이 완료되면, 사용자는 사용자 단말(10)을 통해 원격에서 차량 정보 단말(400)에 접속이 가능하게 된다. 일단 부트부(240)를 통해 부팅이 완료되어 스탠바이(Stand-by) 상태가 되면 사용자는 단말을 통해 원격에서도 자유로이 차량 정보 단말(400)에 접속하여 사용자가 차량 정보 단말(400)을 제어할 수 있게 된다. 예컨대, 사용자는 차량 정보 단말(400)에 저장된 데이터를 삭제 또는 이동할 수 있게 된다.
차량 정보 단말(400)의 대표적인 예로써 GIS(Global information System)정보를 제공하여 차량의 원활한 주행을 돕는 네비게이션 단말, 영상이나 음성, 디지털 사진 등의 멀티미디어 컨텐츠를 재생하기 위한 컨버젼스형 단말, 차량의 고유의 전자 제어 유닛인 차량 ECU 등이 될 수 있다.
중앙 처리부(250)는 전력선을 통하여 전송된 데이터를 저장부(260)에 저장하도록 상기 각부의 동작을 제어한다. 또한, 중앙 처리부(250)는 PAN 모뎀(110) 및 상기 각부의 동작을 제어하여 사용자가 사용자 단말을 통해 차량 정보 단말(400)에 접속하여 원하는 차량 정보 단말(400)을 제어(예컨대, 데이터의 삭제, 이동, 저장 등)할 수 있게 한다. 이를 위해, 중앙 처리부(250)는 차량 정보 단말(400)을 제어하기 위한 명령이 전달된 경우 이를 해석하기 위한 명령어 해석기를 기본적으로 구비한다. 또한, 중앙 처리부(250)는 사용자가 차량 정보 단말(400)을 이용하여 저장부(260)에 저장된 데이터를 요청하는 경우, 사용자로부터의 입력에 따라 저장부(260)에 저장된 데이터를 추출하여 차량 정보 단말(400)에 제공한다. 중앙 처리부(250)는 부트부(240)를 통해 부팅이 완료되어 스탠바이(Stand-by) 상태가 되면 현재 차량의 위치를 파악할 수 있는 위치정보를 수집하여 주기적 또는 비주기적으로 PAN 모뎀(120)을 통해 기설정된 특정 단말로 전송한다. 이때, 특정 단말은 주로 사용자 단말(10)이 될 수 있다. 사용자 단말(10)은 PAN 모뎀(120)으로부터 차량의 위치정보 전송받아 사용자 단말(10)에 구비된 표시장치를 통해 충전 중인 차량의 현재 위치를 표시한다. 한편, 전술한 특정 단말에는 서버 단말이 포함될 수도 있다. 이런 경우, 서버 단말은 PAN 모뎀(120)으로부터 차량의 위치정보를 전송받아 이를 저장한다. 이에, 사용자는 사용자 단말(10)을 통해 필요 시 서버 단말에 접속하고, 서버 단말에 저장된 차량의 위치정보를 이용하여 차량의 위치를 추적할 수 있게 된다. 따라서, 사용자 단말(10)의 전원이 꺼져 있어 PAN 모뎀(120)이 차량의 위치정보를 사용자 단말(10)에 전송할 수 없는 경우가 발생한다고 하더라도, 서버 단말에 저장된 차량의 위치정보를 이용하여 차량의 위치추적이 가능하다.
예컨대, 중앙 처리부(250)는 GIS정보를 제공하는 네비게이션 단말로부터 현재 차량의 위치정보(예컨대, 위치좌표)를 입력받아 전력선(30)을 통해 특정 단말(예컨대, 기설정된 사용자 단말)로 전송한다. 이를 위해 저장부(260)에는 특정 단말의 식별자(예컨대, IP 주소)가 기본적으로 저장된다. 여기서 특정 단말의 식별자는 PAN 모뎀(120)에 저장되어 있을 수도 있으며, 이를 위해 PAN 모뎀(120)은 기본적으로 메모리를 구비한다. 또 다른 예로, 상용 전원 연결장치(40)가 위치를 식별할 수 있는 고유의 코드를 갖고 있다고 가정할 때, 중앙 처리부(250)는 상용 전원 연결장치(40)로부터 상기한 코드를 입력받아 이를 기초로 차량의 현재 위치를 파악할 수도 있다. 이외에도 당업자가 본 명세서를 통해 유추가능한 다양한 방법을 이용하여 차량의 현재위치를 파악할 수 있는 것은 물론이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차용 충전장치(100)가 상용전원 연결장치(40)에 연결된 경우, 즉, 차량이 충전 중일 경우, 사용자는 자신의 단말(10)을 통해 차량의 현재위치를 파악할 수가 있게 된다. 본 발명에 따르면 사용자가 충전 중인 자신의 차량 위치를 파악할 수 있기 때문에, 자신의 차량이 도난당했을 경우 차량의 위치를 파악할 수 있게 되고 차량 회수에 도움이 된다. 참고로, 전기자동차는 동력 특성으로 인하여 주기적 충전해주어야만 한다.
응용 예로서, 도난당한 사용자의 차량이 충전 중인 경우, 사용자는 차량 정보 단말 제어장치(200)를 이용해 모터 제어장치(300)를 제어하여 전기자동차의 구동을 정지시켜줄 수도 있다. 이때, 모터 제어장치(300)는 본 발명에서의 차량 정보 단말에 해당된다. 따라서, 사용자는 도난당한 자신의 차량을 보다 빠르게 회수할 수 있다.
이외에도 중앙 처리부(250)는 차량에 관한 정보(예컨대, 차량 상태)를 주기적으로 체크해 전력선(30)을 통해 사용자 단말(10)로 전달해줌으로써 사용자가 자동차의 현재 상태를 원격에서 파악할 수 있게 한다.
저장부(260)는 전력선을 통해 전송되는 데이터를 중앙 처리부(250)의 제어에 따라 저장하며, 저장부(260)에 저장된 데이터는 중앙 처리부(250)의 제어신호에 따라 필요한 데이터가 추출되어 차량 정보 단말(400) 또는 사용자 단말(10)에 제공된다.
한편, 본 발명에 일 실시예에 따른 자동차용 충전장치(100)에서는 차량 정보 단말 제어장치(200)에 저장부(260)가 포함되는 구성으로 설명하였으나, 차량 정보 단말 제어장치(200)와 저장부(260)는 별도로 구성될 수도 있다. 차량 정보 단말 제어장치(200)와 저장부(260)를 별도로 구성하는 경우, 차량용 정보 단말(400)은 차량 정보 단말 제어장치(200)와 저장부(260)에 별도로 각각 접속할 수 있도록 구성된다. 이러한 구조는 차량 정보 단말 제어장치(200)가 대기 모드에 있을 때 혹은 차량용 정보 단말(400)에서 단순히 저장부(260)에 저장된 데이터만을 이용하고자 할 때 차량 정보 단말 제어장치(200)를 경유하지 않고 저장부(260)에 바로 접근이 가능하게 하기 위함이다.
도 4는 본 발명에 일실시예에 따른 전력선 자기장 통신을 이용한 차량 정보 단말의 원격 접속 방법을 설명하기 위한 도면이다.
충전을 위해 상용 전원 연결장치(40)와 연결되어 있는 충전 케이블이 전기자동차에 내장된 전기자동차용 충전장치(100)에 연결되면, 전기자동차용 충전장치(100)는 전력선(104)에 연결된다(S10). 이때, 상용 전원 연결장치(40)는 가정이나 전기자동차 전용 충전소, 건물의 주차장 등에서 제공되는 일반적인 상용 전원 연결수단이 될 수 있다. 전기자동차용 충전장치(100)가 전력선(104)에 연결되면, PAN 모뎀(110)은 차량 단말 제어부(200)에 부팅 프로세스를 진행시키기 위한 신호를 출력한다. 이에, 차량 단말 제어부(200)는 PAN 모뎀(110)으로부터 발생되는 신호를 입력받아 자체적인 웨이크업(Wake-Up) 인터럽트를 발생하여 일련의 부팅 프로세스를 진행시킨다(S20). 그리고, 사용자로부터 전기자동차용 충전장치(100)에 전달하고자 하는 데이터 신호에 대한 정보를 입력받는다. 사용자로부터 입력받은 데이터 신호는 전력선(30)을 통해 자동차용 충전장치(100)로 전달된다. 자동차용 충전장치(100)는 전력선(30)을 통해 전달되는 데이터 신호에 기초하여 사용자 단말과 차량 정보 단말과의 통신 경로를 설정하고, 사용자 단말(10)과 차량 정보 단말(400) 간의 전력선 자기장 통신이 시작된다(S30). 이때, 차량 정보 단말 제어장치(200)가 GIS정보를 제공하는 차량 정보 단말로부터 현재 차량의 위치정보를 입력받아 전력선 자기장 통신을 이용해 특정 단말(예컨대, 사용자 단말)로 위치정보를 전송한다. 따라서, 사용자가 충전 중인 자신의 차량 위치를 파악할 수 있기 때문에, 자신의 차량이 도난당했을 경우 차량의 위치를 파악할 수 있게 되고 차량 회수에 도움이 된다. 그리고, 사용자는 원거리에서 사용자 단말(10)을 통해 차량 정보 단말(400)에 접속하여 제어(예컨대, 데이터의 삭제, 이동, 저장 등)할 수 있게 된다(S40, S50). 또한, PAN 모뎀(120)을 통해 양방향 통신이 가능하기 때문에 사용자는 차량 정보 단말(400)을 이용하여 외부 단말에 접근하여 사용자가 원하는 데이터를 저장, 이동 및 삭제 등을 할 수 있는 것은 물론이다.
한편, PAN 기술을 적용한 본 발명에 따른 차량 정보 단말의 원격 접속 방법은 전기 자동차에서 사용자가 요청하는 정보가 무엇인가에 따라 응용 예가 많이 있을 수 있다. 일 예로, 본 발명은 종래 PLC 기술을 적용한 데이터 전달 방법에 비해 네트워킹 적용 반경이 넓고 통신 속도가 고속이기 때문에, 전기 자동차의 사용자가 충전소에서 인터넷에 접속하여 원하는 정보를 획득하고 이용하는 일이 가능해지게 된다.
기존의 니켈 수소 축전지를 사용하는 하이브리드 자동차의 경우 일반 상용전원 연결부로는 충전이 불가능했다. 이러한 문제로 해결하기 위하여 최근 리튬이온 축전지를 사용하여 일반 상용전원으로 충전이 가능한 플러그인 하이브리드 자동차가 개발되었다. 플러그인 하이브리드 자동차의 경우 현재 시험주행시 3시간 충전시 전지만으로 약 13Km를 주행가능한 것으로 알려져 있다.
이러한 플러그인 하이브리드 자동차도 전술한 충전과정에서는 단순 전기 자동차와 등가적인 전기 회로 상태가 된다. 따라서, 본 발명의 효과적인 설명을 효과적인 설명을 위하여 전기자동차에 대한 설명을 위주로 설명하였으나 플러인 방식 하이브리드 자동차에서도 본 발명이 그대로 적용될 수 있음은 통상의 전기기술을 가진자가 이해하기에는 자명하다 할 것이다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 충전장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 차량 정보 단말 제어장치의 구성을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 일실시예에 따른 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (13)

  1. 차량 충전 커넥터;
    상기 차량 충전 커넥터와 연결되며 외부로부터 전력선을 통해 전기를 공급받아 저장하는 전력 저장부; 및
    상기 차량 충전 커넥터와 연결되며 상기 전력선과 차량 정보 단말을 연결하여 데이터 신호를 전달하는 전력선 자기장 통신(PAN) 모뎀을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    특정 단말의 식별자를 포함하는 데이터를 저장하는 저장부를 더 구비하고,
    상기 PAN 모뎀은 상기 특정 단말의 식별자에 근거하여 차량의 위치정보를 상기 특정 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 특정 단말은 사용자 단말인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 PAN 모뎀은 상기 차량의 위치정보를 상기 차량 정보 단말로부터 제공받 는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력선을 통해 전송되는 데이터를 저장하는 저장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 PAN 모뎀과 상기 차량 정보 단말 사이에 배치되는 차량 정보 단말 제어장치를 더 구비하고,
    상기 차량 정보 단말 제어장치는 상기 PAN 모뎀으로부터 입력되는 데이터 신호에 기초하여 상기 차량 정보 단말을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 차량 정보 단말 제어장치는,
    상기 전력선 자기장 통신 모뎀으로부터 발생되는 신호를 입력받아 부팅되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 차량 정보 단말 제어장치는,
    정당한 사용자인지를 인증하는 사용자 인증부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치.
  9. A) 전기자동차용 충전장치가 전력선에 연결되고, 상기 전력선을 통해 데이터 신호를 입력받는 단계;
    B) 상기 자동차용 충전장치에 구비된 PAN 모뎀이 차량 정보 단말과 상기 전력선을 통해 연결된 사용자 단말과의 통신 경로를 상기 데이터 신호를 기초로 설정하는 단계; 및
    C) 상기 사용자 단말이 상기 전력선을 통해 상기 차량 정보 단말과 통신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 C)단계는,
    상기 자동차용 충전장치가 기설정된 특정 단말의 식별자에 근거하여 차량의 위치정보를 상기 특정 단말로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 특정 단말은 사용자 단말인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치 를 이용한 전력선 자기장 통신 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 자동차용 충전장치는 상기 차량의 위치정보를 상기 차량 정보 단말로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 C)단계는,
    정당한 사용자 인지를 인증하는 사용자 인증 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 충전장치를 이용한 전력선 자기장 통신 방법.
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