KR20130136852A - 전기자동차의 ｃａｎ 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 ｃａｎ 통신 보안 방법 - Google Patents

전기자동차의 ｃａｎ 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 ｃａｎ 통신 보안 방법 Download PDF

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Abstract

전기자동차의 CAN 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치는, 전기자동차에 포함된 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; ECU)과 제1 CAN(Controller Area Network) 데이터를 송수신하는 제1 CAN 버스 인터페이스부; 상기 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신하는 제2 CAN 버스 인터페이스부; 및 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단하는 제어부를 포함한다.

Description

전기자동차의 ＣＡＮ 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 ＣＡＮ 통신 보안 방법{CAN BUS separating apparatus and CAN communication security method using the same}
본 발명은 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법에 관한 것으로서, 특히 전기자동차 내부의 CAN 버스 인터페이스와 전기자동차 외부의 CAN 버스 인터페이스를 분리시켜 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치에서 직접적으로 전기자동차 내부 CAN 버스에 데이터를 전송하지 못하도록 함으로써, 전기자동차 내부 CAN 버스에 외부 통신 환경으로부터 악의적인 데이터가 유입되는 것을 차단하여 전기자동차 내부 CAN 통신을 보호할 수 있는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법에 관한 것이다.
전기자동차는 수십 내지 수백 개의 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; ECU) 장치들을 통해 제동, 가속, 조향, 충전 등의 각 종 차체 제어를 수행한다. CAN(Controller Area Network)은 ECU들간 통신을 위한 통신 프로토콜로 현재 대부분의 자동차들이 적용하고 있는 차량 내부 통신 기술이다.
ECU들은 CAN 통신 버스에 연결되어 있고 브로드캐스트 방식으로 통신한다. 데이터를 전송하고자 하는 ECU가 CAN 데이터 규격에 수신 ECU의 ID와 전송하고자 하는 정보를 포함하여 CAN 버스에 브로드캐스트(broadcast)하면, CAN 버스에 연결된 모든 ECU가 수신하고 CAN 데이터 규격에 포함된 수신 ECU의 ID에 해당하는 ECU만 CAN 데이터를 처리하는 방식이다.
현재 전기자동차는 전력 충전 시, 전기자동차 배터리관리시스템(BMS, Battery Management System) ECU와 외부 충전기 간 CAN 통신을 허용하고 있다. 이를 위해 전기자동차에는 외부 충전기와 연결할 수 있는 충전통신장치가 장착되어 있고, 전기자동차 충전통신장치는 CAN 버스를 통해 BMS ECU와 통신한다.
상기와 같은 전기자동차 충전 과정으로 인해 전기자동차 충전 시, 외부 충전기가 전기자동차 충전통신장치를 통해 CAN 버스에 연결되어 있는 전기자동차 제어 관련 ECU들에게 오동작을 유발하는 악의적인 데이터를 브로드캐스트할 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 인증 등의 보안 서비스를 제공하는 방법이 제안되었지만, 종래 CAN 통신 규격의 많은 수정이 요구되어 비용이 많이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 전기자동차 내부의 CAN 버스 인터페이스와 전기자동차 외부의 CAN 버스 인터페이스를 분리시켜 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치에서 직접적으로 전기자동차 내부 CAN 버스에 데이터를 전송하지 못하도록 함으로써, 전기자동차 내부 CAN 버스에 외부 통신 환경으로부터 악의적인 데이터가 유입되는 것을 차단하여 전기자동차 내부 CAN 통신을 보호할 수 있는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치는, 전기자동차에 포함된 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; ECU)과 제1 CAN(Controller Area Network) 데이터를 송수신하는 제1 CAN 버스 인터페이스부; 상기 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신하는 제2 CAN 버스 인터페이스부; 및 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단하는 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 제어부는, 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
상기 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치는, 전기자동차 배터리관리시스템(Battery Management System; BMS) ECU일 수 있다.
상기 제1 CAN 데이터는, 상기 ECU가 전기자동차 제어를 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 CAN 데이터는, 상기 전기자동차에 연결된 충전기를 통한 충전을 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 CAN 버스 인터페이스부, 제2 CAN 버스 인터페이스부 및 제어부를 포함하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법은, 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부가, 상기 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신하는 단계; 상기 제어부가, 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것으로 판단되는 경우 이를 차단하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법은, 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부가, 전기자동차에 포함된 ECU와 제1 CAN 데이터를 송수신하는 단계; 상기 제어부가, 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어부가, 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것으로 판단되는 경우 이를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 CAN 데이터는, 상기 ECU가 전기자동차 제어를 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제2 CAN 데이터는, 상기 전기자동차에 연결된 충전기를 통한 충전을 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기자동차 내부의 CAN 버스 인터페이스와 전기자동차 외부의 CAN 버스 인터페이스를 분리시켜 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치에서 직접적으로 전기자동차 내부 CAN 버스에 데이터를 전송하지 못하도록 함으로써, 전기자동차 내부 CAN 버스에 외부 통신 환경으로부터 악의적인 데이터가 유입되는 것을 차단하여 전기자동차 내부 CAN 통신을 보호할 수 있는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치 및 이를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법은 외부로부터 악의적인 데이터가 전기자동차 내부로 유입되는 것을 차단하는데 있어서, 데이터 인증과 같은 보안 서비스를 제공하기 위한 CAN 통신 프로토콜 표준을 수정할 필요가 없으므로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전기자동차 CAN 네트워크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 포함하는 전기자동차 CAN 네트워크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 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 종래의 전기자동차 CAN 네트워크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 포함하는 전기자동차 CAN 네트워크와의 비교를 위하여 먼저 종래의 전기자동차 CAN 네트워크를 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 전기자동차(100)는 각종 ECU들(101, 102, 103, 104, 105), BMS ECU(106), 충전통신장치(120), 전력공급장치(130), 배터리(140) 및 동력모터(150)를 포함할 수 있다. 그리고 충전기(190)는 통신부(191), 제어부(192) 및 전력부(193)를 포함할 수 있다.
전기자동차(100)가 충전기(190)를 통해 충전하고자 할 경우, 전기자동차(100)의 충전통신장치(120)와 전력공급장치(130)는 각각 충전기(190)의 통신부(191)와 전력부(193)에 연결된다.
BMS ECU(106)는 전기자동차(100)의 배터리(140)를 관리하는 ECU로서, 충전통신장치(120)를 통해서 충전기(190)와 충전 관련 메시지를 CAN 통신(170)을 이용하여 교환하고, 전기자동차(100)의 배터리(140)는 전력공급장치(130)를 통해서 충전기(190)의 전력부(193)로부터 전력을 공급 받는다.
이와 같은 과정을 거쳐 충전된 배터리(140)는 동력모터(150)에 전력을 공급하게 된다.
도 1에 도시된 종래의 전기자동차 CAN 네트워크에 따르면 전기자동차(100) 내부의 각종 ECU들(101, 102, 103, 104, 105)은 BMS ECU(106) 및 충전통신장치(120)와 동일한 CAN 버스(160)를 통하여 통신을 수행한다. 따라서, 배경기술에서 기술된 바와 같이, 종래의 전기자동차 CAN 네트워크에서는 충전기(190)가 충전통신장치(120)를 통해 CAN 버스(160)에 연결되어 있는 전기자동차 제어 관련 각종 ECU들(101, 102, 103, 104, 105)에게 오동작을 유발하는 악의적인 데이터를 브로드캐스트할 경우 이를 막기가 어렵다는 문제점이 있었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 포함하는 전기자동차 CAN 네트워크를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전기자동차(100)는 각종 ECU들(101, 102, 103, 104, 105), CAN 버스 분리 장치(110), 충전통신장치(120), 전력공급장치(130), 배터리(140) 및 동력모터(150)를 포함할 수 있다. 그리고 충전기(190)는 통신부(191), 제어부(192) 및 전력부(193)를 포함할 수 있다.
도 1에 종래의 전기자동차 CAN 네트워크와는 상이하게 도 2에 도시된 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 포함하는 전기자동차 CAN 네트워크에 따르면 전기자동차(100) 내부의 각종 ECU들(101, 102, 103, 104, 105)과 CAN 버스 분리 장치(110)는 제1 CAN 버스(180)를 통하여 통신을 수행하고, CAN 버스 분리 장치(110)와 충전통신장치(120)는 제2 CAN 버스(201)를 통하여 통신을 수행한다. 즉, CAN 버스 분리 장치(110)는 각종 ECU들(101, 102, 103, 104, 105)과 충전통신장치(120) 간의 CAN 버스를 분리함으로써, 전기자동차 내부의 CAN 버스 인터페이스와 전기자동차 외부의 CAN 버스 인터페이스를 분리시켜 충전통신장치(120)에서 직접적으로 전기자동차 내부의 제1 CAN 버스(160)에 데이터를 전송하지 못하도록 한다.
이 때, CAN 버스 분리 장치(110)는 BMS ECU(106)일 수 있다. 즉, CAN 버스 분리 장치(110)는 기본적으로 BMS ECU(106)와 동일한 기능들을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치는 제1 CAN 버스 인터페이스부(111), 제2 CAN 버스 인터페이스부(112) 및 제어부(113)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 CAN 버스 인터페이스부(111)는 전기자동차에 포함된 ECU와 제1 CAN 데이터를 송수신한다. 이 때, 제1 CAN 데이터는 ECU가 전기자동차 제어를 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
제2 CAN 버스 인터페이스부(112)는 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신한다. 이 때, 제2 CAN 데이터는, 전기자동차에 연결된 충전기를 통한 충전을 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
제어부(113)는 제2 CAN 버스 인터페이스부(112)를 통해 수신된 제2 CAN 데이터가 제1 CAN 버스 인터페이스부(111)로 전달되는 것을 차단한다. 이를 통해, 전기자동차 내부 CAN 버스에 외부 통신 환경으로부터 악의적인 데이터가 유입되는 것을 차단하여 전기자동차 내부 CAN 통신을 보호할 수 있다.
또한, 제어부(113)는 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이를 통해, 악의적인 데이터가 전기자동차의 외부에서 내부로 유입되는 것뿐만 아니라, 전기자동차 내부 데이터가 전기자동차 외부로 유출되는 것도 막을 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 이용하여 구현될 수 있는 방법이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법에서 외부 데이터의 유입을 막기 위한 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법이 시작되면, 제2 CAN 버스 인터페이스부가 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신한다(S401). 이 때, 제2 CAN 데이터는 전기자동차에 연결된 충전기를 통한 충전을 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
그리고 나서, 제어부가 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 제2 CAN 데이터가 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는지 여부를 판단하고(S402). 전달되는 것으로 판단되는 경우에는 제2 CAN 데이터가 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단한다(S403).
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법에서 내부 데이터의 유출을 막기 위한 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4b에 구현된 과정은 도 4a에 구현된 과정에 부가적으로 구성될 수 있는 과정이지만 도 4a에 구현된 과정과는 별개로 구성될 수도 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법이 시작되면, 제1 CAN 버스 인터페이스부가 전기자동차에 포함된 ECU와 제1 CAN 데이터를 송수신한다(S404). 이 때, 제1 CAN 데이터는 ECU가 전기자동차 제어를 수행하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
그리고 나서, 제어부가 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 제1 CAN 데이터가 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는지 여부를 판단하고(S405). 전달되는 것으로 판단되는 경우에는 제1 CAN 데이터가 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단한다(S406).
전술한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
110 CAN 버스 분리 장치
111 제1 CAN 버스 인터페이스부
112 제2 CAN 버스 인터페이스부
113 제어부

Claims (9)

  1. 전기자동차에 포함된 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; ECU)과 제1 CAN(Controller Area Network) 데이터를 송수신하는 제1 CAN 버스 인터페이스부;
    상기 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신하는 제2 CAN 버스 인터페이스부; 및
    상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치는,
    전기자동차 배터리관리시스템(Battery Management System; BMS) ECU인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 CAN 데이터는,
    상기 ECU가 전기자동차 제어를 수행하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 CAN 데이터는,
    상기 전기자동차에 연결된 충전기를 통한 충전을 수행하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치.
  6. 제1 CAN 버스 인터페이스부, 제2 CAN 버스 인터페이스부 및 제어부를 포함하는 전기자동차의 CAN 버스 분리 장치를 이용한 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법에 있어서,
    상기 제2 CAN 버스 인터페이스부가, 상기 전기자동차에 연결된 충전기와 통신하기 위한 충전통신장치와 제2 CAN 데이터를 송수신하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제2 CAN 데이터가 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것으로 판단되는 경우 이를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 CAN 버스 인터페이스부가, 전기자동차에 포함된 ECU와 제1 CAN 데이터를 송수신하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 제1 CAN 버스 인터페이스부를 통해 수신된 상기 제1 CAN 데이터가 상기 제2 CAN 버스 인터페이스부로 전달되는 것으로 판단되는 경우 이를 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 CAN 데이터는,
    상기 ECU가 전기자동차 제어를 수행하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 CAN 데이터는,
    상기 전기자동차에 연결된 충전기를 통한 충전을 수행하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 CAN 통신 보안 방법.
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