KR20130107739A - 전기자동차 충전을 위한 전력선 통신 어쏘시에이션 방법 및 전력선 통신 모뎀 - Google Patents

전기자동차 충전을 위한 전력선 통신 어쏘시에이션 방법 및 전력선 통신 모뎀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에서 전기자동차의 전력선 통신 방법에 관한 것으로, (a)소정의 케이블 어셈블리를 이용하여 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템으로부터 인밴드 통신을 통해 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 수신하는 단계; (b)상기 수신한 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 기초하여 상기 전력 공급 시스템으로 전력선 통신 개시를 위한 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 (c)상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지 수신 상태에 따라 상기 전력 공급 시스템과 어쏘시에이션을 수행하여 전력선 통신을 개시하는 단계를 포함하며, 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지는 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀의 MAC(Media Access Control) 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

전기자동차 충전을 위한 전력선 통신 어쏘시에이션 방법 및 전력선 통신 모뎀 {Association method for power line communication in a electric vehicle charging system and power line communication modem for it}
본 발명은 전기자동차 충전 과정에서 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신을 수행하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전기자동차가 전력을 공급받는 전력 공급 시스템으로의 정확한 어쏘시에이션(association)을 수행하여 전력선 통신이 개시되도록 하는 방법에 관한 것이다.
국제적인 탄소 배출관련 제약 및 환경에 대한 관심이 급증하며, 에너지 효율을 최적화하는 스마트그리드(smratgrid) 기술이 빠르게 발전하고 있다.
스마트그리드란 기존 전력망에 정보통신기술을 더하여 전력공급자와 소비자간 양방향으로 실시간 전력사용에 대한 정보를 교환함으로써 에너지 수요를 분산하여 효율을 극대화하는 차세대 지능형 전력망이다. 이러한 스마트그리드가 현실화되기 위해서는 양방향 정보통신 기술, 스마트 미터링 기술, 분산형 에너지 관리 기술, 전기품질 보상 기술, 전기 에너지 저장 기술, 에너지 모니터링 및 진단 기술, 보안 기술 등의 핵심기술 개발이 필수적이다. 핵심요소 기술 중 하나인 전기에너지 저장 기술은 에너지 저장 배터리 및 전기자동차 기술이 보편적으로 적용된다면, 에너지 수요 분산효과는 더욱 극대화될 것이라 기대되고 있다.
이에 따라, 전기자동차가 세계 자동차 시장에 성공적으로 안착하기 위해서는 전기자동차 충전 인프라시설이 완벽하게 갖추어져야 한다. 또한 안정적인 충전과 다양한 부가서비스를 지원하기 위해서는 전기자동차와 충전 시스템간의 통신시설이 중요한 이슈가 되며, 현재 국제 표준기구인 ISO/IEC에서는 전력선통신(Power Line Communication: PLC) 기술을 전기자동차 충전시스템을 위한 통신기술로 선정하고 IEC 15118 Vehicle to grid communication interface 표준화를 진행 중이다.
전력선 통신이란 일반가정이나 사무실에 전기를 공급하는 전력선을 이용하여 음성과 문자데이터, 영상등을 전송하는 기술이다. 최근 몇 년 동안 전력선통신은 저렴한 설치비용과 쉬운 구성 등의 장점으로 Outdoor, In-home, In-plane, In-ship, In-vehicle 등의 다양한 시나리오를 가정하여 연구되며, 초고속 인터넷 통신, 인터넷 전화(VoIP), 홈 네트워킹, 홈 오토메이션, 원격검침에 이르기까지 다양한 활용이 가능하다.
전력선통신은 기존의 전력선을 통신매체로 활용하여 양방향통신을 지원한다. 이는, 버스 토폴로지(bus topology) 형태로 전력선통신 신호는 전력선을 따라 수 미터에서 수 킬로미터까지 전송될 수 있다. 따라서, 종래의 전력선통신 모뎀은 멀티 디바이스를 지원하기 위하여, 마스터 디바이스(master device)와 슬레이브 디바이스(slave device)를 지정하고 미리 마스터 디바이스에 슬레이브 디바이스의 MAC(Medium Access Control) 주소를 등록하였다. 그러나, 이는 사전에 정의된 PLC 모뎀만을 지원하게 되며 정의되지 못한 PLC 모뎀은 지원하기에 문제점이 있다.
또한, 멀티 디바이스를 지원하기 위한 방법으로 TCP(Transmission Control Protocol)/IP(Internet Protocol) 통신 프로토콜을 지원하는 방법을 이용할 수 있으나, 마찬가지로 슬레이브 디바이스가 마스터 디바이스의 고유 정보(예, 마스터 디바이스의 식별정보, MAC 주소 또는 IP 주소 등)를 알지 못하는 상태에서는 Point-to-Point 서비스를 지원하기에 문제점이 있다.
따라서, 전력선 통신을 이용하는 전력 공급 시스템과 전기자동차의 경우에도 Point-to-Point 서비스를 이용하기 어려운 문제점이 있다. 예를 들어, 임의의 전기자동차가 특정 전력 공급 시스템에 연결되어 전력을 공급받으면서 전력선 통신 수행시 해당 전기자동차의 통신 범주에 속하는 다른 전력 공급 시스템과 통신을 개시하는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제는, 전력 충전과 관련된 정보 교환, 충전상태 모니터링 또는 과금 정산에 있어서 2차적 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 전력 공급 시스템과 전기자동차 간의 전력선 통신을 이용한 고속 데이터 통신을 제공함에 있어 PLC 모뎀간의 association 정확도를 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 임의의 전기자동차와 근접한 거리에 위치하는 다수의 전력 공급 시스템을 대상으로 해당 전기자동차가 연결된 특정 전력 공급 시스템과의 정확한 전력선 통신을 지원함으로써, 과금 및 서비스를 보장하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에서 전기자동차의 전력선 통신 방법은, (a)소정의 케이블 어셈블리를 이용하여 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템으로부터 인밴드 통신을 통해 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 수신하는 단계; (b)상기 수신한 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 기초하여 상기 전력 공급 시스템으로 전력선 통신 개시를 위한 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 단계; 및 (c)상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지 수신 상태에 따라 상기 전력 공급 시스템과 어쏘시에이션을 수행하여 전력선 통신을 개시하는 단계를 포함하며, 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지는 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀의 MAC(Media Access Control) 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 실시예에서 상기 인밴드 통신은 소정의 제어 파일럿(control pilot)을 통해 PWM(Pulse Width Moulation) 파형을 전송하는 대역 내 데이터 통신을 이용하며, 상기 전력 공급 시스템으로부터 소정 시비율(duty cycle)로 전송되는 PWM 펄스 사이의 대역에서 n 비트의 인밴드 신호를 통해 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 수신할 수 있다. 바람직하게는, 상기 인밴드 신호는 PWM 파형 생성기에서 생성된 소정 크기의 PWM 파형이거나 또는 별도의 인밴드 통신 모뎀에서 생성된 신호일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 (a) 단계는, 상기 전력 공급 시스템으로 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신 여부를 나타내는 제1 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 상기 (b) 단계는, 상기 전기자동차의 전력선 통신 범주에 속하는 하나 이상의 전력 공급 시스템 중 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 토대로 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템을 탐색하는 단계; 및 상기 탐색 결과에 따라 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템으로 상기 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
더 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 상기 (c) 단계는, 상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 제2 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 응답 메시지는 상기 어쏘시에이션 요청 메시지 수신 확인 또는 어쏘시에이션 수락 메시지를 포함할 수 있다. 이때, 일정 시간 동안 상기 제2 응답 메시지를 수신하지 않은 경우, 상기 전력 공급 시스템으로 상기 어쏘시에이션 요청 메시지 전송을 재전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 상기 (c) 단계는, 상기 재전송 단계가 일정 횟수 반복되는 동안 상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 제2 응답 메시지를 수신하지 않은 경우, 상기 전력 공급 시스템과의 연결 상태를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에서 전력 공급 시스템에서의 전력선 통신 방법은, (a)소정의 케이블 어셈블리를 통해 연결된 전기자동차로 인밴드 통신을 이용하여 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 전송하는 단계; (b)상기 전기자동차로부터 전력선 통신 개시를 위한 어쏘시에이션 요청 메시지를 수신하는 단계; 및 (c)상기 수신한 어쏘시에이션 요청 메시지에 따라 상기 전기자동차와 어쏘시에이션을 수행하여 전력선 통신을 개시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 (a) 단계는, 상기 전기자동차로부터 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신 여부를 나타내는 제1 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 상기 (c)단계는, 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 제2 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 응답 메시지는 상기 어쏘시에이션 요청 메시지 수신 확인 또는 어쏘시에이션 수락 메시지를 포함할 수 있다.
더 나아가 상기 (c) 단계는, 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 따른 상기 전기자동차와의 어쏘시에이션이 수행되지 않는 경우, 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 재전송하는 과정을 일정 횟수 반복할 수 있다. 이때, 상기 (c) 단계는, 상기 일정 횟수를 통해 상기 어쏘시에이션이 수행되지 않은 경우, 상기 전기자동차와의 연결 상태를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양태 일 실시예에 따른 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전기자동차의 전력선 통신 모뎀은, 상기 전기자동차와 어느 하나의 전력 공급 시스템을 연결하는 케이블 어셈블리의 전력전송선 또는 제어 파일럿선에 커플링되어 신호를 전달하는 물리계층; 및 상기 전력 공급 시스템으로부터 수신한 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)에 기초하여 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 어쏘시에이션을 수행하는 MAC(Medium Access Control) 계층을 포함한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 상기 MAC 계층은, 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 기초하여 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀을 탐색하여 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하고, 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀으로부터 수신한 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지에 따라 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 어쏘시에이션을 수행할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양태 다른 실시예에 따른 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀은, 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템을 연결하는 케이블 어셈블리의 전력전송선 또는 제어 파일럿선에 커플링되어 신호를 전달하는 물리계층; 및 상기 전기자동차와 연결시 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 전송하는 MAC(Medium Access Control) 계층을 포함한다.
이때, 상기 MAC 계층은, 상기 전기자동차로부터 수신한 어쏘시에이션 요청 메시지에 따라 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 어쏘시에이션 여부를 결정하며, 상기 전기자동차로 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송할 수 있다.
상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력 공급 시스템과 전기자동차간의 전력선 통신을 이용한 고속 데이터 통신을 제공함에 있어 PLC 모뎀간의 어쏘시에이션 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 임의의 전기자동차와 근접한 거리에 위치하는 다수의 전력 공급 시스템을 대상으로 해당 전기자동차가 연결된 특정 전력 공급 시스템과의 정확한 전력선 통신을 지원함으로써 과금 및 서비스의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명과 일 실시예에 따른 전기자동차의 AC 충전 방식에 사용되는 케이블 어셈블리의 단면의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 모뎀의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템이 케이블 어셈블리를 통해 연결된 형태의 일 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템이 케이블 어셈블리를 통해 연결된 형태의 다른 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신에서 전송하는 제어 파일럿 선의 PWM 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신에서 전송하는 제어 파일럿 선의 PWM 신호의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템에서 전력선 통신을 개시되는 과정의 일 예를 설명하기 위한 절차 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차에서 전력 공급 시스템으로 전력선 통신을 요청하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 절차 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템에서 전기자동차와 전력선 통신을 수행하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 절차 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
일반적으로, 전기자동차를 충전하기 위한 충전 인프라는 단상교류(AC) 전원을 활용한 완속 충전 스탠드와 지중에서 고압의 전원을 받아 직류(DC)로 변환하여 전원을 공급하는 급속 충전 스탠드가 있다.
AC 전원을 공급하는 완속 충전 스탠드는 AC 전원으로부터 전기를 공급받아 케이블 어셈블리를 통해 전기자동차로 AC 전력을 공급하는 장치로서, 전기자동차는 공급된 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 차량 배터리에 저장하는 방식으로 충전한다. DC 전원을 공급하는 급속 충전 스탠드는 AC 전원으로부터 공급되는 전기를 DC 전원으로 변환하여 전기자동차로 공급하며, 전기자동차는 공급된 DC 전원을 별도의 변환과정 없이 배터리에 충전한다.
이러한 완속 충전 스탠드 및 급속 충전 스탠드는 사용자로부터 요구되는 충전정보를 입출력할 수 있는 장치, 충전 과정을 제어할 수 있는 제어 시스템, 충방전되는 전력량을 검침하기 위한 스마트 미터기, 충전 시스템 운영 및 과금 기능을 수행하는 운영 시스템과 통신하기 위한 통신 장치 및 전기자동차 충전 제어를 위한 통신장치 등을 포함한다.
이와 관련하여, 본 발명은 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신을 통한 고속 데이터 통신의 효율성을 높이기 위한 것으로, 구체적으로는, 전기자동차와 전력 공급 시스템간의 전력선 통신 모뎀(PLC 모뎀)간 어쏘시에이션 정확도를 높이는 방법 및 시스템을 제안한다.
이하 본 발명의 명세서에서는 전기자동차로 AC 전력을 공급하는 완속 충전 스탠드를 포함하는 전력 공급 시스템을 일 예로 들어 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템의 일 예를 나타내는 도면으로, 구체적으로는 전기자동차로 AC 전력을 공급하는 충전 시스템의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템(100)은 임의의 전기자동차(110), AC 전력을 공급하는 전력선(power line)에 연결되어 전기자동차로 AC 전력을 공급할 수 있는 하나 이상의 전력 공급 시스템(120, 130) 및 전기자동차(110)와 전력 공급 시스템(120, 130)간 전력 공급 및 전력선 통신에 이용되는 케이블 어셈블리(140)로 구성된다.
하나 이상의 전력 공급 시스템(120, 130)은 전력선에 연결되어 AC 전원을 공급받아 케이블 어셈블리(140)를 통해 연결된 전기자동차(110)로 AC 전력을 공급하는 장치로 도 1에는 도시되지 않았으나 AC 충전 스탠드를 포함한다. 각 전력 공급 시스템(120, 130)은 고속 데이터 통신을 지원하기 위한 PLC 모뎀(121, 131) 및 충전 스탠드의 PWM(Pulse Width Modulation) 파형을 발생시키는 PWM 발생기(122, 132)를 포함한다.
전기자동차(110)는 하나 이상의 전력 공급 시스템들 가운데 도 1에 도시된 것과 같이 어느 하나의 전력 공급 시스템(120)과 케이블 어셈블리(140)를 통해 연결되면, 연결된 특정 전력 공급 시스템으로부터 AC 전력을 공급받는다.
전기자동차(110)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 OBC(On-Board Charger; 111), 변환된 DC 전력을 저장하기 위한 배터리(112) 및 전력 공급 시스템(120)과 전력선 통신을 수행하기 위한 PLC 모뎀(113)을 포함한다.
이러한 전력 공급 시스템과 전기자동차간 연결은 접촉식 방식의 케이블 어셈블리(140)를 이용하며, 케이블 어셈블리(140)는 충전 케이블 및 충전 커넥터로 구성되는데 도 2를 참조하여 간략하게 설명한다.
도 2는 본 발명과 일 실시예에 따른 전기자동차의 AC 충전 방식에 사용되는 케이블 어셈블리의 단면의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 케이블 어셈블리를 구성하는 충전 케이블(200)은 AC 전력 공급을 위한 제1 AC 전력 터미널(201) 제2 AC 전력 터미널(202), 그라운드 터미널(203), 제어 파일럿(204) 및 연결 스위치(205)로 이루어진 다수의 인터페이스를 포함할 수 있다.
제1 AC 전력 터미널(201) 및 제2 AC 전력 터미널(202)은 전력 공급 시스템으로부터 전기자동차로 전력을 전달하면서 PLC 신호 전달에 이용될 수 있다. 제어 파일럿 선(204)은 PWM 신호의 전압레벨을 판단하여 충전상태를 판단하는데 이용되며, 전력선 신호 전송에 이용될 수 있다. 연결 스위치 선(205)은 전기자동차 커넥터 연결 상태를 판단하는데 이용될 수 있다.
이와 같은 충전 케이블 구성을 고려하면, 전기자동차 충전 과정에서 연결 스위치 회로, 제어 파일럿 회로, PWM 신호 등을 토대로 충전상태를 판단할 수 있다. 또한, 전기자동차(110)와 전력 공급 시스템(120)은 충전 케이블의 전력 선(141) 또는 제어 파일럿 선(142)에 커플링되어 전력선 통신을 수행할 수 있다.
이를 위해, 다시 도 1을 참조하면, 전기자동차의 PLC 모뎀(113)과 전력 공급 시스템의 PLC 모뎀(121)은 Point-to-Point 연결이 이루어져야 한다. 특히, 도 1에 도시된 것처럼 다수의 전력 공급 시스템이 인접하여 전기자동차의 통신 범주에 속하는 경우, 다수의 전력 공급 시스템의 PLC 모뎀 중 전기자동차(110)와 케이블 어셈블리(140)로 연결된 특정 전력 공급 시스템(120)의 PLC 모뎀(121)을 '마스터 PLC 모뎀'이라 지칭하고, 전기자동차(110)의 PLC 모뎀(113)은 '슬레이브 PLC 모뎀'이라 지칭한다.
마스터 PLC 모뎀과 슬레이브 PLC 모뎀간의 Point-to-Point 통신을 위한 PLC 모뎀의 구성에 대하여 이하 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 모뎀의 일 예를 나타내는 도면으로, 도시된 구성보다 더 많은 구성을 갖을 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 모뎀(300)은 마스터 PLC 모뎀 또는 슬레이브 PLC 모뎀에 해당하며, PLC 물리계층(301), PLC MAC(Media Access Control) 계층(302) 및 상위계층(304)을 포함한다.
PLC 물리계층(301)은 케이블 어셈블리(310)의 통신 매체(313)와 PLC 신호 커플링 인터페이스(303)를 통해 상기 도 2에서 상술한 바 있는 AC 전력 터미널(311) 또는 제어 파일럿(312)과 연결되어 전력선 통신을 수행하게 된다.
이때, 통신 매체(313)는 전기자동차와 전기자동차 충전 시스템을 연결하는 케이블 어셈블리로 전력선 통신 신호를 송수신하는 물리적 매체이다.
PLC MAC 계층(302)은 데이터 링크 계층의 서브 계층으로 PLC 물리계층(301)을 통해 외부로부터 수신한 데이터를 상위계층(304)으로 전달하고, 상위계층(304)으로부터 수신한 데이터를 PLC 물리계층(301)으로 전달하여 외부로 전송하도록 한다.
또한, PLC MAC 계층(302)은 전기자동차와 전력 공급 시스템간의 연결 완료시 전력선 통신의 개시, 완료 등과 관련된 어쏘시에이션 메시지(association message)를 포함하는 MAC 메시지를 생성하여 전송하고 전송한 MAC 메시지의 응답 메시지를 수신한다. 어쏘시에이션 메시지는 PLC 모뎀(300)의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 중 적어도 하나를 포함한다.
도 3에 도시된 PLC 모뎀(300)은 도시된 물리계층, MAC 계층 및 상위계층뿐만 아니라 IPv6(Internet Protocol version 6) 및 6LowPAN(IPv6 over Low power WPAN)를 이용하는 네트워크 계층, TCP(Transmission Control Protocol) 및 UDP(User Datagram Protocol) 등을 이용하는 전송 계층을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템이 케이블 어셈블리를 통해 연결된 형태의 일 예를 나타내는 블럭 구성도이다.
구체적으로, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 전력 공급 시스템과 전기자동차 간의 PLC 신호의 송수신을 위한 인터페이스를 설명하기 위한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템(400)은 케이블 어셈블리(410)를 통해 전기자동차(420)와 연결된다.
상기 도 2에서 상술한 바와 같이, 케이블 어셈블리는 하나 이상의 AC 전력 터미널, 그라운드 터미널, 제어 파일럿 및 연결 스위치와 같이 다수의 인터페이스를 포함한다. 즉, 케이블 어셈블리를 전력선 통신 전송선으로 활용하기 위해서, PLC 신호의 왜곡 및 반사손실을 최소화하기 위하여 임피던스 매칭을 수행하고 전력 터미널과 제어 파일럿 선의 특성을 고려할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 전력 공급 시스템(400)은 마스터 PLC 모뎀(407)을 탑재하고, 마스터 PLC 모뎀(407)은 전력선(401, 402) 또는 제어 파일럿 선(405)을 통해 전기자동차(420)와 전력선 통신을 수행하도록 동작한다.
전력 공급 시스템(400)의 전력 선(401, 402)은 케이블 어셈블리의 전력 선(411, 412)에 커플링되고, 이는 다시 전기자동차(420)의 OBC(또는 charger; 421)에 커플링되어 전력 전송 및 전력선 신호 전송에 활용된다. 전력 선을 활용하여 PLC 신호를 커플링하는 경우, PLC 신호 전송선은 PLC 신호 커플링 인터페이스(403, 422)를 포함한다. PLC 신호를 커플링하는 경우, PLC 신호 선은 전원 스위치 뒤에 커플링하거나 바이패스 필터(bypass filter)로 전원스위치 전후를 연결하여 전원 스위치 앞에 커플링할 수 있다.
또는, 제어 파일럿 선을 활용하여 PLC 신호를 송수신하는 경우, 전력 공급 시스템(400)의 그라운드 터미널(404)과 제어 파일럿 선(405)은 케이블 어셈블리(410)의 그라운드 터미널(413) 및 제어 파일럿 선(414)에 커플링되고, 이는 다시 전기자동차 내부로 연결된다. 제어 파일럿 선을 활용하여 PLC 신호를 커플링하는 경우, 전력 공급 시스템(400) 및 전기자동차(420)는 케이블 어셈블리(410)와 PLC 신호 커플링 인터페이스(406, 423)를 포함한다.
도 4에는 도시되지 않았으나, 제어 파일럿 선에 PLC 신호 커플링시 PWM 12V 파형 손상 또는 신호 왜곡을 방지하기 위해 인덕티브 커플링을 이용할 수 있다.
한편, 전기자동차(420)는 전력 선(411, 412)으로부터 공급되는 AC 전력을 OBC(421)를 통해 DC 전력으로 변환하여 배터리(424)를 충전하고, 충전과정에 대한 모니터링 및 제어를 위해 충전 제어부(425) 및 절연 모니터부(426)를 더 포함한다.
또한, 전기자동차(420)는 전력 공급 시스템(400)과 전력선 통신을 수행하기 위하여 슬레이브 PLC 모뎀(427)을 더 포함한다.
슬레이브 PLC 모뎀(427)은 기본적으로 PLC 통신을 수행하기에 필요한 동작을 수행할 뿐만 아니라, 전기자동차와 케이블 어셈블리를 통해 연결된 전력 공급 시스템의 마스터 PLC 모뎀(407)과의 전력선 통신을 수행하기 위한 연결상태를 확인하여 OBC(421), 배터리를 제어하는 충전 제어부(425) 또는 BMS(Battery Management System)와 연결되어 배터리 충전 상태를 제어할 수 있다.
예를 들어, 슬레이브 PLC 모뎀(427)이 마스터 PLC 모뎀(407)과 정상적으로 연결된 것으로 확인되는 경우, 배터리 충전 상태를 제어하는 장치로 전력 공급 개시를 명하는 제어신호를 전송할 수 있다. 다른 예로, 슬레이브 PLC 모뎀(427)이 마스터 PLC 모뎀(407)에 연결되지 않거나 비정상적으로 연결된 것으로 확인되는 경우, 배터리 충전 상태를 제어하는 장치 또는 전력 공급 시스템으로 전력 공급 차단을 명하는 제어신호를 전송할 수 있다.
이와 같은, PLC 모뎀간의 연결 상태를 확인하기 위하여 전력 공급 시스템(400)과 전기자동차(420)는 PLC 통신이 개시되기 이전에 상술한 어쏘시에이션 메시지를 교환할 수 있다. 상술한 것처럼, 어쏘시에이션 메시지는 PLC 모뎀의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 중 적어도 하나를 포함한다.
전력 공급 시스템(400)은 어쏘시에이션 메시지를 전기자동차로 전송하고, 전기자동차(420)의 슬레이브 PLC 모뎀(427)은 마스터 PLC 모뎀(407)과의 PLC 통신을 개시하기 이전에 어쏘시에이션 메시지에 포함된 정보에 기초하여 마스터 PLC 모뎀(407)으로 어쏘시에이션을 요청할 수 있다.
이때, 전력 공급 시스템(400)은 제어 파일럿 선 커플링(406)을 통해 PLC 신호를 전송하는 경우, 제어 파일럿 선의 디지털 통신이 필요한 시비율에 해당하는 파형(예, +9/-12V 1KHz Duty Cycle 5% square 파형)에 인밴드 통신(In-Band data communication)을 이용하여 어쏘시에이션 메시지를 전송할 수 있다. 따라서, 전력 공급 시스템(400)은 인밴드 통신을 이용하기 위하여 도 4에 도시된 것처럼 PWM 발생기(408)를 이용할 수 있다.
또는, 별도의 인밴드 통신 모뎀을 구비하여 인밴드 통신을 수행할 수 있으며, 이는 도 5에 도시된 것처럼 전력 공급 시스템(400)과 전기자동차(420)의 내부에 PLC 모뎀과 별도로 인밴드 통신 모뎀(409, 428)을 구비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템이 인밴드 통신 모듈을 더 포함하여 케이블 어셈블리를 통해 인밴드 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 설명하기 위한 것이다. 도 5는 상기 도 4에 도시된 구성과 동일한 구성을 포함하므로 동일한 설명은 생략하도록 한다.
나아가, 상기 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 전기자동차의 슬레이브 PLC 모뎀이 어쏘시에이션 메시지를 토대로 마스터 PLC 모뎀과 슬레이브 PLC 모뎀간 연결상태에 따라 전기자동차 충전 상태를 제어하는 방식은 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 달리, 전기자동차 내부에 어쏘시에이션 메시지의 수신 여부, PLC 모뎀 연결 상태 확인 및 배터리 충전 상태 제어 동작을 수행하는 별도의 제어부를 구성하여 포함시키는 등 다양한 방식으로 구현할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템간 어쏘시에이션 정보를 전송하는데 이용되는 인밴드 통신에 대하여 간략하게 설명한다.
일반적으로, 제어 파일럿은 전력 공급 시스템에서 발생하는 전기 신호로 충전 커플러 및 그라운드 터미널을 통해 전기자동차로 전달된다. 전력 공급 시스템은 제어 파일럿의 시비율(duty cycle)을 조정함으로써 이용가능한 최대 연속 전류용량을 전달하는데, 제어 파일럿의 시비율이 소정 범위(예, 5%)에 해당하는 경우 디지털 통신을 수행할 수 있다. 이하, 인밴드 통신에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신에서 전송하는 제어 파일럿 선의 PWM 신호의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 전력 공급 시스템의 1kHz ±12V PWM 발생기에서 생성한 신호의 시비율이 5%일 때, 한 주기가 1000㎲인 경우 rising pulse인 +9V에 해당하는 시간(t1, t3)은 각각 50㎲이다. +9V와 -12V 라인에 데이터를 실어 전송할 수 있는데, +9V에 해당하는 50㎲ 시간은 데이터를 송수신하기에 부족하므로, -12V 라인에 해당하는 시간(t2) 동안 데이터를 송수신할 수 있다. 인밴드 통신은 -12V 라인에 해당하는 시간(t2) 동안 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신에서 전송하는 제어 파일럿 선의 PWM 신호의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 도 6과 마찬가지로 전력 공급 시스템의 1kHz ±12V PWM 발생기에서 생성한 신호의 시비율이 5%일 때, -12V 라인에 해당하는 시간(t2)은 전후 소정의 가드 타임(guard time)을 제외한 시간동안 n개의 인밴드 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 데이터의 로직 구분을 -3V를 로직 0으로, -12V를 로직 1로 인식하도록 설정하는 경우, PWM falling 이후 소정의 가드 타임 이후부터 시작하여 다음 rising pulse가 오기 전까지 소정의 가드 타임을 보장하며 n bit의 데이터를 인밴드 통신으로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템은 도 7에 예시된 것처럼 제어 파일럿을 이용하여 rising pulse 간격 내에서 n bit의 인밴드 신호로 '인밴드 어쏘시에이션 메시지'를 전송할 수 있다. 본 발명의 명세서에서는 전기자동차와 전력 공급 시스템간 어쏘시에이션 수행에 필요한 정보를 포함하며 인밴드 통신을 통해 전송하는 메시지를 '인밴드 어쏘시에이션 메시지'라 정의한다. 이에 따라, 인밴드 통신으로 전송할 수 있는 n bit의 크기에 기초하여 마스터 PLC 모뎀의 MAC 주소, IP 정보 및 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 전송할 수 있다.
마스터 PLC 모뎀으로부터 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 수신한 슬레이브 PLC 모뎀은 인밴드 통신을 이용하여 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신에 대한 응답 메시지(ACK/NACK)를 마스터 PLC 모뎀으로 전송할 수 있다.
이와 같은 인밴드 통신을 이용한 인밴드 어쏘시에이션 메시지의 전송 후 전기자동차 및 전력 공급 시스템은 PLC 통신의 개시여부를 판단하기 위한 절차를 수행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 충전 시스템에서 전력선 통신을 개시되는 과정의 일 예를 설명하기 위한 절차 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차는 다수의 전력 공급 시스템 중 어느 하나와 케이블 어셈블리의 커넥터를 이용하여 연결된다(S801).
전기자동차와 연결된 특정 전력 공급 시스템은 전기자동차로 전력 공급이 가능한 경우 인밴드 통신을 이용하여 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 전송한다(S802).
인밴드 어쏘시에이션 메시지는 상술한 것처럼 전력 공급 시스템의 마스터 PLC 모뎀의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID(예, 마스터 PLC 모뎀의 ID) 정보 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 인밴드 어쏘시에이션 메시지는 상술한 것처럼 전력 공급 시스템의 PWM 발생기에서 생성한 신호를 이용하거나 별도의 인밴드 신호를 이용하여 전송될 수 있다.
이에 따라, 전기자동차가 전력 공급 시스템으로부터 전송된 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신 성공 여부를 나타내는 수신확인신호(ACK/NACK)를 전력 공급 시스템으로 전송할 수 있다(S803). 이 과정은 이하 전기자동차에서 전력 공급 시스템으로 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 과정을 통해 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신 확인이 가능하므로 생략될 수 있다.
다음으로, 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신에 성공한 경우, 전기자동차는 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 포함된 정보에 기초하여 전력 공급 시스템으로 전력선 통신 개시를 위한 '어쏘시에이션 요청 메시지'를 전송한다(S804).
본 명세서에서 사용하는 '어쏘시에이션 요청 메시지'는 전기자동차와 전력 공급 시스템간의 전력선 통신을 위해 우선적으로 어쏘시에이션 과정이 수행되어야 하며, 구체적으로는 슬레이브 PLC 모뎀과 마스터 PLC 모뎀간 어쏘시에이션을 요청하는 메시지로 정의한다.
즉, 전기자동차의 슬레이브 PLC 모뎀은 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 포함된 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 이용하여 PLC 통신을 수행할 마스터 PLC 모뎀으로 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 것이다.
전력 공급 시스템에서 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 신호를 전송함에 따라(S805), 이후 소정 통신 개시 절차를 거쳐 전기자동차와 전력 공급 시스템간 전력선 통신이 수행된다(S806).
상기 도 8에 예시된 전력선 통신 개시 과정은 본 발명의 일 실시예에 따른 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 이용한 전력선 통신 어쏘시에이션 과정을 간략하게 설명하기 위한 것으로 이하 도 9 및 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차에서 전력 공급 시스템으로 전력선 통신을 요청하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 절차 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 전기자동차는 소정의 케이블 어셈블리를 이용하여 전력 공급 시스템과 커넥터로 연결되면서 전력 공급 시스템으로부터 일정량의 전력을 공급받기 위한 연결 상태가 이루어진다(S901).
전기자동차는 연결된 전력 공급 시스템으로 제어 파일럿으로 PWM 발생기(예, 1kHz ±12V PWM 발생기(시비율 5%))에서 생성된 신호를 전송하여 전기자동차 배터리 충전 가능 여부를 확인한다(S902). 예컨대, 상기 도 6에 도시된 것처럼 시비율이 5%의 +9V의 rising pulse가 확인시 충전 및 디지털 통신이 가능한 것을 확인할 수 있다.
이후, 전기자동차는 전력 공급 시스템으로부터 인밴드 신호를 통해 마스터 PLC 모뎀의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 수신한다(S903).
이에 따라, 전기자동차는 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 기초하여 연결된 전력 공급 시스템의 마스터 PLC 모뎀으로 전력선 통신 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송한다(S904).
전기자동차가 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지로 전력 공급 시스템으로부터 ACK 신호를 수신한 경우(S905), 슬레이브 PLC 모뎀과 마스터 PLC 모뎀은 전력선 통신 개시를 위한 데이터(예, 인증정보, 전기자동차 충전 상태 정보 등)를 교환하면서 전기자동차는 전 단계(S901)에서 연결된 전력 공급 시스템을 확인한다(S906).
만약, 전기자동차가 전력 공급 시스템으로부터 ACK 신호를 수신하지 않거나 NACK 신호를 수신하는 경우, 전기자동차는 전력 공급 시스템으로 어쏘시에이션을 일정 횟수(n번 미만) 반복할 수 있다(S907).
어쏘시에이션 과정이 일정 회수(n) 이상 실패하게 되면 전기자동차는 케이블 어셈블리로 연결된 전력 공급 시스템을 파악하지 못한 것으로 보고, 전기자동차 배터리 충전 과정을 수행하지 않도록 연결 상태를 해지한다(S908).
다음으로, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 공급 시스템에서 전기자동차와 전력선 통신을 수행하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 절차 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 전력 공급 시스템은 소정의 케이블 어셈블리를 통해 전기자동차와 연결되면서 전기자동차로 일정량의 전력을 공급하기 위한 연결 상태가 이루어진다(S1001).
전력 공급 시스템에서 전기자동차로 전력 공급이 가능한지 여부를 확인한 후(S1002), 전력 공급 가능시 PWM 발생기(예, 1kHz ±12V PWM 발생기(시비율 5%))에서 생성된 신호를 전기자동차로 전송한다(S1003).
이때, 전력 공급 시스템은 상기 도 7에 도시된 것처럼 시비율이 5%의 PWM 파형에서 -12V 라인상에서 인밴드 통신을 통해 마스터 PLC 모뎀의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 전송할 수 있다(S1004).
이는, 상술한 것처럼 전기자동차의 슬레이브 PLC 통신이 전력 공급 시스템의 마스터 PLC 모뎀으로 전력선 통신 요청을 수행하도록 하기 위함이다.
이후, 전력 공급 시스템은 전기자동차로부터 전력선 통신 어쏘시에이션 요청 메시지를 수신하고 전력선 통신 개시 여부를 확인하여 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 신호로 ACK/NACK 신호를 전송한다(S1005).
응답 신호가 ACK 신호인 경우, 슬레이브 PLC 모뎀과 마스터 PLC 모뎀은 상위 계층을 통해 전력선 통신 개시를 위한 데이터(예, 인증정보, 전기자동차 충전 상태 정보 등)를 교환하면서 전력 공급 시스템은 전력선 통신을 수행하는 대상인 전 단계(S1001)에서 연결된 전기자동차를 확인한다(S1006).
만약, 상기 단계(S1005)에서 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답이 이루어지지 않게 되면 전력 공급 시스템은 다시 전기자동차로 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 포함하는 인밴드 신호를 전송하며, 이러한 과정은 일정 횟수(n번 미만) 반복될 수 있다(S1007).
어쏘시에이션 과정이 일정 회수(n) 이상 실패하게 되면 전력 공급 시스템은 케이블 어셈블리로 연결된 전기자동차를 파악하지 못한 것으로 보고, 전기자동차 배터리 충전 과정을 수행하지 않도록 연결 상태를 해지한다(S1008).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (21)

  1. 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에서 전기자동차의 전력선 통신 방법에 있어서,
    (a)소정의 케이블 어셈블리를 이용하여 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템으로부터 인밴드 통신을 통해 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 수신하는 단계;
    (b)상기 수신한 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 기초하여 상기 전력 공급 시스템으로 전력선 통신 개시를 위한 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    (c)상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지 수신 상태에 따라 상기 전력 공급 시스템과 어쏘시에이션을 수행하여 전력선 통신을 개시하는 단계를 포함하며,
    상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지는 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀의 MAC(Media Access Control) 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인밴드 통신은 소정의 제어 파일럿(control pilot)을 통해 PWM(Pulse Width Modulation) 파형을 전송하는 대역 내 데이터 통신을 이용하며,
    상기 전력 공급 시스템으로부터 소정 시비율(duty cycle)로 전송되는 PWM 펄스 사이의 대역에서 n 비트의 인밴드 신호를 통해 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인밴드 신호는 PWM 파형 생성기에서 생성된 소정 크기의 PWM 파형이거나 또는 별도의 인밴드 통신 모뎀에서 생성된 신호인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 전력 공급 시스템으로 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신 여부를 나타내는 제1 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 전기자동차의 전력선 통신 범주에 속하는 하나 이상의 전력 공급 시스템 중 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 토대로 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템을 탐색하는 단계; 및
    상기 탐색 결과에 따라 상기 전기자동차에 연결된 전력 공급 시스템으로 상기 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 제2 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 응답 메시지는 상기 어쏘시에이션 요청 메시지 수신 확인 또는 어쏘시에이션 수락 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    일정 시간 동안 상기 제2 응답 메시지를 수신하지 않은 경우, 상기 전력 공급 시스템으로 상기 어쏘시에이션 요청 메시지를 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 재전송 단계가 일정 횟수 반복되는 동안 상기 전력 공급 시스템으로부터 상기 제2 응답 메시지를 수신하지 않은 경우, 상기 전력 공급 시스템과의 연결 상태를 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  9. 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에서 전력 공급 시스템에서의 전력선 통신 방법에 있어서,
    (a)소정의 케이블 어셈블리를 통해 연결된 전기자동차로 인밴드 통신을 이용하여 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 전송하는 단계;
    (b)상기 전기자동차로부터 전력선 통신 개시를 위한 어쏘시에이션 요청 메시지를 수신하는 단계; 및
    (c)상기 수신한 어쏘시에이션 요청 메시지에 따라 상기 전기자동차와 어쏘시에이션을 수행하여 전력선 통신을 개시하는 단계를 포함하며,
    상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지는 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀의 MAC(Media Access Control) 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인밴드 통신은 소정의 제어 파일럿(control pilot)을 통해 PWM(Pulse Width Modulation) 파형을 전송하는 대역 내 데이터 통신을 이용하며,
    상기 전기자동차로 소정 시비율(duty cycle)로 전송하는 PWM 펄스 사이의 대역에서 n 비트의 인밴드 신호를 통해 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인밴드 신호는 PWM 파형 생성기에서 생성된 소정 크기의 PWM 파형이거나 또는 별도의 인밴드 통신 모뎀에서 생성된 신호인 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 전기자동차로부터 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지 수신 여부를 나타내는 제1 응답 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  13. 제9항 또는 제12항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 제2 응답 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제2 응답 메시지는 상기 어쏘시에이션 요청 메시지 수신 확인 또는 어쏘시에이션 수락 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 따른 상기 전기자동차와의 어쏘시에이션이 수행되지 않는 경우, 상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지를 재전송하는 과정을 일정 횟수 반복하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 일정 횟수를 통해 상기 어쏘시에이션이 수행되지 않은 경우, 상기 전기자동차와의 연결 상태를 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에서의 전력선 통신 방법.
  16. 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전기자동차의 전력선 통신 모뎀에 있어서,
    상기 전기자동차와 어느 하나의 전력 공급 시스템을 연결하는 케이블 어셈블리의 전력전송선 또는 제어 파일럿선에 커플링되어 신호를 전달하는 물리계층; 및
    상기 전력 공급 시스템으로부터 수신한 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)에 기초하여 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 어쏘시에이션을 수행하는 MAC(Medium Access Control) 계층을 포함하며,
    상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지는,
    상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전력선 통신 모뎀.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 MAC 계층은,
    상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지에 기초하여 상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀을 탐색하여 어쏘시에이션 요청 메시지를 전송하고,
    상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀으로부터 수신한 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지에 따라 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 어쏘시에이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전력선 통신 모뎀.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    전력선 통신에 전송할 데이터 처리 또는 상기 물리계층을 통해 수신한 데이터에 따른 전기자동차 충전 상태 제어를 수행하는 상위계층을 더 포함하며,
    상기 상위계층은,
    상기 MAC 계층에서 상기 전력 공급 시스템과의 어쏘시에이션이 완료되면 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 전력선 통신 개시와 관련된 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 전력선 통신 모뎀.
  19. 전기자동차 배터리를 충전하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀에 있어서,
    상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템을 연결하는 케이블 어셈블리의 전력전송선 또는 제어 파일럿선에 커플링되어 신호를 전달하는 물리계층; 및
    상기 전기자동차와 연결시 인밴드 통신을 통해 인밴드 어쏘시에이션 메시지(inband association message)를 전송하는 MAC(Medium Access Control) 계층을 포함하며,
    상기 인밴드 어쏘시에이션 메시지는,
    상기 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀의 MAC 주소, IP 정보, 디바이스 ID 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 MAC 계층은,
    상기 전기자동차로부터 수신한 어쏘시에이션 요청 메시지에 따라 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 어쏘시에이션 여부를 결정하며, 상기 전기자동차로 상기 어쏘시에이션 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    전력선 통신에 전송할 데이터 처리 또는 상기 물리계층을 통해 수신한 데이터에 따른 전기자동차 충전 상태 제어를 수행하는 상위계층을 더 포함하며,
    상기 상위계층은,
    상기 MAC 계층에서 상기 전력 공급 시스템과의 어쏘시에이션이 완료되면 상기 전기자동차와 상기 전력 공급 시스템간의 전력선 통신 개시와 관련된 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 충전 시스템에 포함된 전력 공급 시스템의 전력선 통신 모뎀.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103957033A (zh) * 2014-05-12 2014-07-30 东南大学 基于复合调制的电力电子装置间无通讯线数据传输方法
US9908428B2 (en) 2014-12-16 2018-03-06 Hyundai Motor Company Method and charging system for selecting charging mode of electric vehicle
KR20190023393A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차와 충전기의 신호 세기 측정 간소화방법
KR20220168312A (ko) * 2021-06-16 2022-12-23 주식회사 글로쿼드텍 전기차 충전 모드 자동 설정 방법
EP4137353A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-22 ABB E-mobility B.V. Charging cable for an electric vehicle with communication capability

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101946288B1 (ko) 2018-06-29 2019-05-02 주식회사 태양기전 모바일을 이용한 배터리 관리 시스템 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050040985A (ko) * 2003-10-29 2005-05-04 삼성전기주식회사 전력선 통신을 이용한 멀티미디어 전송 장치
US20110153474A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-23 Tormey Milton T Electric vehicle charging and accounting

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103957033A (zh) * 2014-05-12 2014-07-30 东南大学 基于复合调制的电力电子装置间无通讯线数据传输方法
US9908428B2 (en) 2014-12-16 2018-03-06 Hyundai Motor Company Method and charging system for selecting charging mode of electric vehicle
KR20190023393A (ko) * 2017-08-29 2019-03-08 쌍용자동차 주식회사 전기 자동차와 충전기의 신호 세기 측정 간소화방법
KR20220168312A (ko) * 2021-06-16 2022-12-23 주식회사 글로쿼드텍 전기차 충전 모드 자동 설정 방법
EP4137353A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-22 ABB E-mobility B.V. Charging cable for an electric vehicle with communication capability

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