KR20200086079A - 차량 통신 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 제어 장치는 전원 공급단으로부터 입력된 제1 전압을 제2 전압으로 변환하는 변환부, 제1 코일 및 제2 코일을 포함하되, 상기 제2 전압이 인가된 상기 제1 코일을 통해 상기 제2 코일에 전류를 유도하여 통신 모듈로 전력을 전송하는 전력 전송부, 그리고 전원 공급단과 상기 통신 모듈 사이의 신호선을 분리시키되, 전기 신호 기반의 통신 신호를 광 신호 기반의 통신 신호로 변환하여 상기 전원 공급단 및 상기 통신 모듈 간 통신 신호를 전달하는 신호 전달부를 포함한다.

Description

차량 통신 제어 장치{VEHICLE COMMUNICATION CONTROLLING APPARATUS}
실시 예는 차량 통신 제어 장치에 관한 것이다.
전기 자동차는 자동차의 구동 에너지를 화석 연료의 연소가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 배기가스가 전혀 없고, 소음이 매우 적어, 무공해 친환경적인 점이라는 이유로 관심이 높아지고 있다.
이러한 전기 자동차는 차량에 내장된 배터리를 통해 모터를 구동하게 된다. 이때, 배터리는 모터뿐만 아니라 전기 자동차의 통신 컨트롤러(Communication Controller of Electric Vehicle, EVCC)에서 필요로 하는 전력 또한 공급하게 된다. 구체적으로, 전기 자동차는 배터리를 입력으로 하는 전원 장치(power supply)를 통해 EVCC에 전력을 공급한다.
하지만 전기 자동차 충전 장치(EVSE) 등에서 공급되는 전원이 불안정한 경우, 전기 자동차 충전 중 노이즈가 발생하게 된다. 이로 인해 전기 자동차의 부품이 파손되거나 수명이 짧아지는 문제점이 발생하고 있다.
또한 불안정한 전원에 의해 발생한 노이즈가 전기 자동차의 캔 통신 회로에 영향을 미침으로써 불안정한 충전 상태를 야기시키기도 한다. 예를 들어, 노이즈에 의해 EVSE와 차량 간 통신이 단절되어 충전이 중단되거나, 왜곡된 통신 신호에 의해 충전 오작동이 발생하기도 한다.
따라서, 전기 자동차 충전에 이용되는 전원의 불안정으로 인해 발생하는 노이즈의 영향을 최소화할 수 있는 방법이 요구된다.
실시 예는 전기 자동차의 충전 시 발생하는 노이즈의 영향을 저감시키는 차량 통신 제어 장치에 관한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 제어 장치는 전원 공급단으로부터 입력된 제1 전압을 제2 전압으로 변환하는 변환부, 제1 코일 및 제2 코일을 포함하되, 상기 제2 전압이 인가된 상기 제1 코일을 통해 상기 제2 코일에 전류를 유도하여 통신 모듈로 전력을 전송하는 전력 전송부, 그리고 상기 전원 공급단과 상기 통신 모듈 사이의 신호선을 분리시키되, 전기 신호 기반의 통신 신호를 광 신호 기반의 통신 신호로 변환하여 상기 전원 공급단 및 상기 통신 모듈 간 통신 신호를 전달하는 신호 전달부를 포함한다.
상기 제1 코일은 상기 변환부와 연결되며, 상기 제2 코일은 상기 통신 모듈과 연결되되, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 분리될 수 있다.
상기 제1 전압은, 상기 제2 전압보다 전위가 높을 수 있다.
상기 변환부는, 플라이-백 컨버터(fly-back converter)를 포함할 수 있다.
상기 신호 전달부는, 전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 광 신호 기반의 제2 통신 신호로 변환하여 전송하는 송신 유닛, 그리고 상기 제2 통신 신호를 수신하되, 상기 제2 통신 신호를 상기 제1 통신 신호로 변환하는 수신 유닛을 포함할 수 있다.
상기 송신 유닛과 상기 수신 유닛은 서로 분리되어 배치될 수 있다.
상기 신호선은, 상기 통신 모듈에서 상기 전원 공급단으로 통신 신호를 전달하는 제1 신호선, 그리고 상기 전원 공급단에서 상기 통신 모듈로 통신 신호를 전달하는 제2 신호선을 포함할 수 있다.
상기 송신 유닛은, 상기 제1 신호선 상에 배치되는 제1 송신 유닛 및 상기 제2 신호선 상에 배치되는 제2 송신 유닛을 포함하고, 상기 수신 유닛은, 상기 제1 신호선 상에 배치되는 제1 수신 유닛 및 상기 제2 신호선 상에 배치되는 제2 수신 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 신호선은, 제1단이 상기 통신 모듈에 연결되고, 제2단이 상기 제1 송신 유닛에 연결되는 제1 서브 신호선, 그리고 제1단이 상기 제1 수신 유닛에 연결되고, 제2단이 상기 전원 공급단에 연결되는 제2 서브 신호선을 포함할 수 있다.
상기 제2 신호선은, 제1단이 상기 전원 공급단에 연결되고, 제2단이 상기 제2 송신 유닛에 연결되는 제3 서브 신호선, 그리고 제1단이 상기 제2 수신 유닛에 연결되고, 제2단이 상기 통신 모듈에 연결되는 제4 서브 신호선을 포함할 수 있다.
상기 신호 전달부는, 옵토 커플러(opto-coupler)를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급단 및 통신 모듈은, 캔(CAN) 통신을 통해 통신할 수 있다.
상기 전원 공급단은, 배터리, 그리고 배터리로부터 인가된 전압을 상기 제1 전압으로 변환하는 컨버터를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 전기차 충전 시스템의 전원의 상태와 무관하게 전기 자동차 충전을 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 장치를 포함하는 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급단을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전달부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 시스템의 일 실시예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 장치를 포함하는 차량 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 시스템은 전원 공급단(100), 차량 통신 제어 장치(200) 및 통신 모듈(300)을 포함할 수 있다.
전원 공급단(100)은 차량의 통신 모듈(300)에 전력을 제공하는 장치나 시스템을 의미한다. 전원 공급단(100)은 통신 모듈(300)이 배치된 차량에 포함된 장치일 수 있다. 전원 공급단(100)은 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)에 포함된 장치일 수 있다. 전원 공급단(100)은 일정 범위의 전압을 차량의 통신 모듈(300)에 제공할 수 있다. 이때, 일정 범위는 6 V에서 36V 사이의 범위일 수 있다. 전원 공급단(100)은 차량의 통신 모듈(300)에 전원을 제공하기 위하여 차량의 통신 모듈(300)과 통신할 수 있다. 전원 공급단(100)은 캔(Controller Area Network, CAN) 통신 방식을 통해 차량의 통신 모듈(300)과 통신할 수 있다. 캔 통신이란, 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신할 수 있도록 설계된 표준 통신 규격을 의미할 수 있다. 캔 통신 방식은 일 실시예에 불과하며, 전원 공급단(100)은 LIN(Local Interconnect Network) 통신 방식, MOST(Multimedia Oriented Systems Transport) 통신 방식, FlexRay 통신 방식 TTP(Time Triggered Protocol) 통신 방식, TTCAN(Time Triggered CAN) 통신 방식, IDB1394 통신 방식 등을 통해 통신 모듈(300)과 데이터를 송수신할 수 있다. 전원 공급단(100)에 대한 상세한 구성은 아래에서 도면을 통해 살펴보도록 한다.
차량 통신 제어 장치(200)는 전원 공급단(100)과 통신 모듈(300) 사이에 배치되어 통신 모듈(300)에 공급되는 전력 및 전원 공급단(100)과 통신 모듈(300) 사이에 송수신되는 통신 신호를 제어할 수 있다. 차량 통신 제어 장치(200)는 전원 공급단(100)에서 공급되는 전력의 전압 크기를 변환할 수 있다. 차량 통신 제어 장치(200)는 전력 공급시 발생하는 노이즈를 제거할 수 있다. 차량 통신 제어 장치(200)는 전원 공급단(100)과 통신 모듈(300) 사이에 송수신되는 통신 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 이를 위하여 차량 통신 제어 장치(200)는 전원 공급단(100)과 통신 모듈(300) 사이의 도선 연결을 물리적으로 분리시킬 수 있다. 차량 통신 제어 장치(200)에 대한 상세한 구성은 아래에서 도면을 통해 살펴보도록 한다.
통신 모듈(300)은 차량 내 또는 차량 외에 배치된 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신할 수 있도록 통신 신호를 송수신할 수 있다. 통신 모듈(300)은 캔 통신 방식을 이용하는 통신 모듈(300)일 수 있다. 캔 통신 방식은 일 실시예에 불과하며, 통신 모듈(300)은 LIN(Local Interconnect Network) 통신 방식, MOST(Multimedia Oriented Systems Transport) 통신 방식, FlexRay 통신 방식 TTP(Time Triggered Protocol) 통신 방식, TTCAN(Time Triggered CAN) 통신 방식, IDB1394 통신 방식 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 시스템은 차량 통신 제어 장치(200)를 이용하여 전력 공급단과 통신 모듈(300) 사이의 전력 연결 라인 및 통신 연결 라인을 물리적으로 분리시킴으로써 전력 공급시 발생하는 노이즈의 영향을 줄일 수 있다. 이를 통해 차량의 통신 모듈(300)은 안정적인 전력을 공급 받음과 동시에 안정적인 통신 데이터를 송수신할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급단을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급단(100)은 전원 장치(110)와 제1 신호 송수신기(120)를 포함할 수 있다.
전원 장치(110)는 일정 크기의 전압을 공급하는 장치일 수 있다. 전원 장치(110)는 이를 위하여 배터리(111) 및 컨버터(112)를 포함할 수 있다.
배터리(111)는 전기 에너지를 저장할 수 있는 장치일 수 있다. 배터리(111)는 일정 범위의 전압을 출력할 수 있다. 일정 범위의 전압은 6 [V] 에서 36 [V] 범위 내의 어느 값을 가질 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 일정 범위의 전압은 2 [V] 에서 40 [V] 범위 내의 어느 값을 가질 수 있다.
컨버터(112)는 배터리(111)의 출력 전압을 변환하여 제1 전압을 출력할 수 있다. 이를 위해 컨버터(112)는 배터리(111)의 출력 전압을 승압하거나 강압할 수 있다. 예를 들어, 배터리(111)의 출력 전압이 제1 전압보다 낮은 경우, 컨버터(112)는 배터리(111)의 출력 전압을 승압하여 제1 전압을 출력할 수 있다. 반대로, 배터리(111)의 출력 전압이 제1 전압보다 높은 경우, 컨버터(112)는 배터리(111)의 출력 전압을 강압하여 제1 전압을 출력할 수 있다. 만약, 배터리(111)의 출력 전압이 제1 전압과 동일한 경우, 출력 전압이 제1 전압일 수 있다. 제1 전압은 12 [V]일 수 있다. 예를 들어, 배터리(111)의 출력 전압이 6[V]인 경우, 컨버터(112)는 6[V]의 배터리(111) 출력 전압을 12[V]로 승압하여 출력할 수 있다. 배터리(111)의 출력 전압이 36[V]인 경우, 컨버터(112)는 36[V]의 배터리(111) 출력 전압을 12[V]로 강압하여 출력할 수 있다. 컨버터(112)는 배터리(111)의 출력 전압을 승압하는 부스트(boost) 시퀀스 및 배터리(111)의 출력 전압을 강압하는 벅(buck) 시퀀스를 수행할 수 있는 SEPIC(Single Ended Primary Inductor Converter)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 컨버터(112)는 전압을 승압 및 강압할 수 있는 전력 변환 장치로 구현될 수 있다.
제1 신호 송수신기(120)는 통신 모듈(300)에 제공할 통신 신호를 전송하거나 통신 모듈(300)이 전송한 통신 신호를 수신할 수 있다. 이를 위하여 제1 신호 송수신기(120)는 통신 신호를 입력받은 수신부와 통신 신호를 전송하는 송신부를 포함할 수 있다. 제1 신호 송수신기(120)의 수신부와 송신부는 서로 다른 신호선에 각각 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 제어 장치(200)는 변환부(210), 전력 전송부(220) 및 신호 전달부(230)를 포함할 수 있다.
변환부(210)는 전원 장치로부터 입력된 제1 전압을 제2 전압으로 변환할 수 있다. 변환부(210)는 전원 장치의 컨버터로부터 입력된 제1 전압을 제2 전압으로 변환할 수 있다. 이때, 제1 전압은 제2 전압보다 전위가 높을 수 있다. 예를 들어, 제1 전압은 12[V]이고 제2 전압은 5[V]일 수 있다. 제1 전압을 제2 전압으로 변환하기 위하여, 변환부(210)는 플라이-백(fly-back) 컨버터를 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 변환부(210)는 전압을 강압할 수 있는 전력 변환 장치로 구현될 수도 있다.
전력 전송부(220)는 제2 전압을 입력받은 후 제2 통신 모듈(300)로 전력을 전송할 수 있다. 전력 전송부(220)는 제1 코일 및 제2 코일을 포함할 수 있다. 전력 전송부(220)는 제2 전압이 인가된 제1 코일을 통해 제2 코일에 전류를 유도하여 제2 통신 모듈(300)로 전력을 전송할 수 있다. 따라서, 제1 코일은 변환부(210)와 연결되며, 제2 코일은 통신 모듈(300)과 연결될 수 있다. 제1 코일과 제2 코일은 서로 분리될 수 있다.
신호 전달부(230)는 통신 모듈(300)이 생성한 통신 신호를 전원 공급단(100)에 전달하거나 전원 공급단(100)이 생성한 통신 신호를 통신 모듈(300)에 전달할 수 있다. 여기서, 통신 신호는 전원 공급단(100)이 통신 모듈(300)에 전력을 공급하는데 요구되는 정보를 포함할 수 있다.
신호 전달부(230)는 전기 신호 기반의 통신 신호를 광 신호 기반의 통신 신호로 변환하여 통신 신호를 전달할 수 있다. 신호 전달부(230)는 통신 모듈(300)이 생성한 전기 신호 기반의 통신 신호를 광 신호 기반의 통신 신호로 변환한 후 광 신호 기반의 통신 신호를 전기 신호 기반의 통신 신호로 재변환하는 과정을 통해 통신 신호를 전원 공급단(100)에 전달할 수 있다. 신호 전달부(230)는 전원 공급단(100)이 생성한 전기 신호 기반의 통신 신호를 광 신호 기반의 통신 신호로 변환한 후 광 신호 기반의 통신 신호를 전기 신호 기반의 통신 신호로 재변환하는 과정을 통해 통신 신호를 통신 모듈(300)에 전달할 수 있다. 신호 전달부(230)는 전원 공급단(100)과 통신 모듈(300) 사이의 신호선을 분리시킬 수 있다. 이때, 신호선은 통신 신호가 전송되는 도선을 의미할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신 모듈(300)은 레귤레이터(310) 및 제2 신호 송수신기(320)를 포함할 수 있다.
레귤레이터(310)는 차량 통신 제어 장치(200)로부터 전달받은 전압을 조정할 수 있다. 레귤레이터(310)는 차량 통신 제어 장치(200)의 전력 전송부로부터 전달받은 전압을 조정할 수 있다. 앞서 살펴본 것처럼, 전력 전송부는 제1 코일에 흐르는 전류로부터 제2 코일에 전류를 유도하는 방식을 이용하여 전력을 전송할 수 있다. 이 경우 2차측 코일, 즉 제2 코일에 인가되는 전압의 변동폭이 크게 발생할 수 있다. 제2 코일에 유도된 전류에 따른 전압의 변동폭이 크게 되면, 통신 모듈(300)에 불안정한 전력이 공급됨으로써 기기가 파손되거나 안정적인 통신 시퀀스가 수행될 수 없다. 따라서, 전압의 안정화가 요구되는바, 본 발명의 실시예에 따른 레귤레이터(310)는 전력 전송부로부터 전달받은 전압을 안정적으로 조정하여 통신 모듈(300)이 전력을 이용할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 전력 전송부가 5[V]의 전압을 3[V]의 전압 변동폭으로 공급하는 경우, 레귤레이터(310)는 전압 변동폭을 제거하고 5[V]의 전압이 안정적으로 공급될 수 있도록 전압을 조정할 수 있다.
조정된 전압은 통신 모듈(300)의 동작에 이용될 수 있다. 통신 모듈(300)은 도 4에 도시된 레귤레이터(310) 및 제2 신호 송수신기(320) 외에도 통신 모듈(300)의 전체 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)을 더 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛은 동작을 위해 메인 전압 또는 코어 전압을 요구할 수 있으며, 레귤레이터(310)에 의해 조정된 전압은 마이크로 컨트롤러 유닛의 메인 전압 또는 코어 전압으로서 공급될 수 있다. 또한, 제2 신호 송수신기(320) 역시 통신 신호를 전송하거나 수신하는데 있어 작동 전압을 요구할 수 있으며, 레귤레이터(310)에 의해 조정된 전압은 제2 신호 송수신기(320)의 작동 전압으로서 공급될 수 있다.
제2 신호 송수신기(320)는 전원 공급단(100)에 제공할 통신 신호를 전송하거나 전원 공급단(100)이 전송한 통신 신호를 수신할 수 있다. 이를 위하여 제2 신호 송수신기(320)는 통신 신호를 입력받은 수신부와 통신 신호를 전송하는 송신부를 포함할 수 있다. 제2 신호 송수신기(320)의 수신부와 송신부는 서로 다른 신호선에 각각 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전력 전송부(220)는 제1 코일(221) 및 제2 코일(222)을 포함할 수 있다.
제1 코일(221)은 제1단이 변환부(210)에 연결되고, 제2단이 변환부(210) 및 접지 단자에 연결될 수 있다. 제2 코일(222)은 제1단이 레귤레이터(310)에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결될 수 있다. 제1 코일(221)의 제2단에 연결된 접지 단자와 제2 코일(222)의 제2단에 연결된 접지 단자는 서로 다를 수 있다.
변환부(210)는 제2 전압을 공급하는데, 공급된 제2 전압은 제1 코일(221)에 인가될 수 있다. 제1 코일(221)에 제2 전압이 인가됨으로써, 제1 코일(221)에는 전류가 흐를 수 있다. 제1 코일(221)에 흐르는 전류는 인접한 제2 코일(222)에 유도 전류를 발생시킬 수 있다. 제2 코일(222)에 발생한 전류는 제2 코일(222)의 양단에 전위차를 발생시킬 수 있다. 제2 코일(222)의 양단에 발생한 전위차에 의한 전압이 레귤레이터(310)에 전달될 수 있다.
제1 코일(221)과 제2 코일(222)의 인덕턴스 값에 따라 제2 전압과 제2 코일(222)에 생성되는 전압의 크기가 달라질 수 있다. 제1 코일(221)과 제2 코일(222)의 인덕턴스 값이 동일할 경우, 제2 코일(222)에 생성되는 전압의 크기는 제2 전압과 동일할 수 있다. 제1 코일(221)과 제2 코일(222)의 인덕턴스 값이 상이할 경우, 제2 코일(222)에 생성되는 전압의 크기는 제2 전압보다 크거나 작을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 코일(221)과 제2 코일(222)의 인덕턴스 값은 동일할 수 있다. 하지만, 이는 일 실시예로서, 한정되는 것은 아니다. 제1 코일(221)과 제2 코일(222)의 인덕턴스 값은 전원 공급단(100), 차량 통신 제어 장치(200) 및 통신 모듈(300)을 고려하여 당업자에 의해 설계변경이 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신호 전달부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 신호 전달부(230)는 송신 유닛(231-1, 231-2) 및 수신 유닛(232-1, 232-2)을 포함할 수 있다.
송신 유닛(231-1, 231-2) 및 수신 유닛(232-1, 232-2)은 신호선 상에 배치될 수 있다. 이때, 신호선은 제1 신호선 및 제2 신호선을 포함할 수 있다. 제1 신호선은 통신 모듈(300)에서 전원 공급단(100)으로 통신 신호를 전달할 수 있고, 제2 신호선은 전원 공급단(100)에서 통신 모듈(300)로 통신 신호를 전달할 수 있다. 따라서, 송신 유닛(231-1, 231-2)은 제1 신호선 상에 배치되는 제1 송신 유닛(231-1) 및 제2 신호선 상에 배치되는 제2 송신 유닛(231-2)을 포함할 수 있다. 수신 유닛(232-1, 232-2)은 제1 신호선 상에 배치되는 제1 수신 유닛(232-1) 및 제2 신호선 상에 배치되는 제2 수신 유닛(232-2)을 포함할 수 있다. 제1 송신 유닛(231-1)은 제1 수신 유닛(232-1)에 대응할 수 있다. 즉, 제1 수신 유닛(232-1)은 제1 송신 유닛(231-1)이 전송한 신호를 수신할 수 있다. 제2 송신 유닛(231-2)은 제2 수신 유닛(232-2)에 대응할 수 있다. 즉, 제2 수신 유닛(232-2)은 제2 송신 유닛(231-2)이 전송한 신호를 수신할 수 있다.
제1 신호선은 제1 서브 신호선 및 제2 서브 신호선을 포함할 수 있다. 제1 서브 신호선은 제1단이 통신 모듈(300)에 연결되고, 제2단이 제1 송신 유닛(231-1)에 연결될 수 있다. 제2 서브 신호선은 제1단이 제1 수신 유닛(232-1)에 연결되고, 제2단이 전원 공급단(100)에 연결될 수 있다. 더 상세하게는, 제1 서브 신호선은 제1단이 통신 모듈(300)의 제2 신호 송수신기(320)에 연결되고, 제2단이 제1 송신 유닛(231-1)에 연결될 수 있다. 제2 서브 신호선은 제1단이 제1 수신 유닛(232-1)에 연결되고, 제2단이 전원 공급단(100)의 제1 신호 송수신기(120)에 연결될 수 있다.
제2 신호선은 제3 서브 신호선 및 제4 서브 신호선을 포함할 수 있다. 제3 서브 신호선은 제1단이 전원 공급단(100)에 연결되고, 제2단이 제2 송신 유닛(231-2)에 연결될 수 있다. 제4 서브 신호선은 제1단이 제2 수신 유닛(232-2)에 연결되고, 제2단이 통신 모듈(300)에 연결될 수 있다. 더 상세하게는, 제3 서브 신호선은 제1단이 전원 공급단(100)의 제1 신호 송수신기(120)에 연결되고, 제2단이 제2 송신 유닛(231-2)에 연결될 수 있다. 제4 서브 신호선은 제1단이 제2 수신 유닛(232-2)에 연결되고, 제2단이 통신 모듈(300)의 제2 신호 송수신기(320)에 연결될 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼, 송신 유닛(231-1, 231-2)과 수신 유닛(232-1, 232-2)은 서로 분리되어 배치될 수 있다. 즉, 송신 유닛(231-1, 231-2)과 수신 유닛(232-1, 232-2)은 서로 전기적으로 분리되어 배치될 수 있다. 제1 송신 유닛(231-1)과 제1 수신 유닛(232-1)은 서로 전기적으로 분리되어 배치될 수 있으며, 제2 송신 유닛(231-2)과 제2 수신 유닛(232-2)은 서로 전기적으로 분리되어 배치될 수 있다. 이러한 구조로 인하여, 전원 공급부에 의해 발생하는 노이즈의 간섭을 제거할 수 있다.
송신 유닛(231-1, 231-2)은 전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 통신 모듈(300)로부터 입력받을 수 있다. 송신 유닛(231-1, 231-2)은 전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 광 신호 기반의 제2 통신 신호로 변환할 수 있다. 송신 유닛(231-1, 231-2)은 광 신호 기반의 제2 통신 신호를 수신 유닛으로 전송할 수 있다.
수신 유닛(232-1, 232-2)은 광 신호 기반의 제2 통신 신호를 수신할 수 있다. 수신 유닛(232-1, 232-2)은 광 신호 기반의 제2 통신 신호를 전기 신호 기반의 제1 통신 신호로 변환할 수 있다. 수신 유닛(232-1, 232-2)은 전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 전원 공급부로 출력할 수 있다.
앞서 살펴본 것처럼, 송신 유닛(231-1, 231-2)과 수신 유닛(232-1, 232-2)은 서로 전기적으로 분리되어 배치되므로 전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 송수신할 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 송신 유닛(231-1, 231-2)은 전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 광 신호 기반의 제2 통신 신호로 변환한 후 수신 유닛(232-1, 232-2)에 전달함으로써 데이터를 송수신할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 시스템의 일 실시예이다.
도 7은 도 1에 도시된 차량 통신 시스템의 구성을 상세하게 도시한다. 도 7에 도시된 것처럼, 차량 통신 시스템은 전원 공급단(100), 차량 통신 제어 장치(200) 및 통신 모듈(300)을 포함할 수 있다. 전원 공급단(100), 차량 통신 제어 장치(200) 및 통신 모듈(300)은 모두 하나의 차량에 포함될 수 있으며, 전원 공급단(100)은 EVSE와 같은 외부 장치 및 시스템에 포함되고, 차량 통신 제어 장치(200) 및 통신 모듈(300)이 차량에 포함될 수도 있다.
전원 공급단(100)은 전원 장치를 포함할 수 있다. 전원 장치는 배터리와 컨버터를 포함할 수 있다. 전원 장치는 배터리에 충전된 일정 전압의 전기 에너지를 컨버터를 통해 제1 전압의 전기 에너지로 변환하여 통신 모듈(300)로 공급할 수 있다. 이때, 도선을 통해 전력을 직접 전달하는 경우 전원 장치에 의해 노이즈가 발생할 수 있으므로 안정적인 전력 공급이 힘들 수 있을 뿐만 아니라 통신 신호의 안정성을 해칠 수 있다. 따라서, 차량 통신 제어 장치(200)는 전력이 통신 모듈(300)에 공급되기 전 일정한 과정을 통해 노이즈를 제거할 수 있다.
차량 통신 제어 장치(200)는 변환부(210) 및 전력 전송부(220)를 포함할 수 있다. 변환부(210)는 제1 전압의 전기 에너지를 제2 전압의 전기 에너지로 변환한다. 제2 전압은 통신 모듈(300)에 이용되는 전압을 의미할 수 있다. 제2 전압으로 변환된 전기 에너지는 전력 전송부(220)로 전달된다. 전력 전송부(220)는 제1 코일(221)(221)과 제2 코일 사이의 전자기 유도 현상을 이용하여 제1 코일(221)(221)에서 제2 코일로 전력을 전송할 수 있다. 제1 코일(221)(221)과 제2 코일은 물리적으로 분리되어 있으므로 도선을 통한 전원의 직접 연결 방식에 비해 노이즈를 크게 저감시킬 수 있다.
전자기 유도를 통한 전력 전송시 제2 코일에 형성되는 전압은 큰 전압 변동폭을 가질 수 있다. 변동폭이 큰 전압을 통신 모듈(300)에 인가할 경우 통신 모듈(300)을 구성하는 구성들에 고장이 발생할 수 있다. 따라서, 통신 모듈(300)은 레귤레이터(310)를 포함하며, 레귤레이터(310)를 통해 일정한 전압이 안정적으로 통신 모듈(300)의 각 구성에 제공될 수 있도록 전압을 조정할 수 있다.
전원 공급단(100)과 통신 모듈(300)은 각각 신호 송수신기를 포함할 수 있다. 전원 공급단(100)은 제1 신호 송수신기(120)를 포함하고, 통신 모듈(300)은 제2 신호 송수신기(320)를 포함할 수 있다. 제1 신호 송수신기(120)와 제2 신호 송수신기(320)는 일방향으로 통신 신호를 전달하는 신호선을 포함할 수 있으며, 신호선은 제2 신호 송수신기(320)에서 제1 신호 송수신기(120)로 통신 신호를 전달하는 제1 신호선과 제1 신호 송수신기(120)에서 제2 신호 송수신기(320)로 통신 신호를 전달하는 제2 신호선을 포함할 수 있다.
신호선에는 차량 통신 제어 장치(200)의 신호 전달부(230)가 배치될 수 있다. 신호 전달부(230)는 제1 신호 송수신기(120)와 제2 신호 송수신기(320) 사이의 연결을 전기적으로 분리시킴과 동시에 통신 신호를 전달하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예로, 제2 신호 송수신기(320)가 전기 신호 기반의 통신 신호를 출력하면, 통신 신호는 제1 송신 유닛(231-1)에 입력될 수 있다. 입력된 통신 신호는 광 신호 기반의 통신 신호로 변환된 후 제1 수신 유닛(232-1)에 전달될 수 있다. 광 신호 기반의 통신 신호는 신호선이 아닌 공간을 통해 전달될 수 있다. 그러면, 광 신호 기반의 통신 신호는 제1 수신 유닛(232-1)에 의해 다시 전기 신호 기반의 통신 신호로 변환된 후 제1 신호 송수신기(120)에 입력될 수 있다.
다른 실시예로, 제1 신호 송수신기(120)가 전기 신호 기반의 통신 신호를 출력하면, 통신 신호는 제2 송신 유닛(231-2)에 입력될 수 있다. 입력된 통신 신호는 광 신호 기반의 통신 신호로 변환된 후 제2 수신 유닛(232-2)에 전달될 수 있다. 광 신호 기반의 통신 신호는 신호선이 아닌 공간을 통해 전달될 수 있다. 그러면, 광 신호 기반의 통신 신호는 제2 수신 유닛(232-2)에 의해 다시 전기 신호 기반의 통신 신호로 변환된 후 제2 신호 송수신기(320)에 입력될 수 있다.
이와 같이 통신 신호가 도선을 이용한 전기 신호 전달 방식이 아닌 광 신호 전달 방식을 통해 전달됨으로써 전원에 의해 발생하는 노이즈의 영향을 최소화할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전원 공급단
110 : 전원 장치
111 : 배터리
112 : 컨버터
120 : 제1 신호 송수신기
200 : 차량 통신 제어 장치
210 : 변환부
220 : 전력 전송부
221 : 제1 코일
222 : 제2 코일
230 : 신호 전달부
231-1, 231-2 : 송신 유닛
232-1, 232-2 : 수신 유닛
300 : 통신 모듈
310 : 레귤레이터
320 : 제2 신호 송수신기

Claims (13)

  1. 전원 공급단으로부터 입력된 제1 전압을 제2 전압으로 변환하는 변환부,
    제1 코일 및 제2 코일을 포함하되, 상기 제2 전압이 인가된 상기 제1 코일을 통해 상기 제2 코일에 전류를 유도하여 통신 모듈로 전력을 전송하는 전력 전송부, 그리고
    상기 전원 공급단과 상기 통신 모듈 사이의 신호선을 분리시키되, 전기 신호 기반의 통신 신호를 광 신호 기반의 통신 신호로 변환하여 상기 전원 공급단 및 상기 통신 모듈 간 통신 신호를 전달하는 신호 전달부를 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일은 상기 변환부와 연결되며, 상기 제2 코일은 상기 통신 모듈과 연결되되,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 분리되는 차량 통신 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압은,
    상기 제2 전압보다 전위가 높은 차량 통신 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변환부는,
    플라이-백 컨버터(fly-back converter)를 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 전달부는,
    전기 신호 기반의 제1 통신 신호를 광 신호 기반의 제2 통신 신호로 변환하여 전송하는 송신 유닛, 그리고
    상기 제2 통신 신호를 수신하되, 상기 제2 통신 신호를 상기 제1 통신 신호로 변환하는 수신 유닛을 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신 유닛과 상기 수신 유닛은 서로 분리되어 배치되는 차량 통신 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 신호선은,
    상기 통신 모듈에서 상기 전원 공급단으로 통신 신호를 전달하는 제1 신호선, 그리고
    상기 전원 공급단에서 상기 통신 모듈로 통신 신호를 전달하는 제2 신호선을 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신 유닛은,
    상기 제1 신호선 상에 배치되는 제1 송신 유닛 및 상기 제2 신호선 상에 배치되는 제2 송신 유닛을 포함하고,
    상기 수신 유닛은,
    상기 제1 신호선 상에 배치되는 제1 수신 유닛 및 상기 제2 신호선 상에 배치되는 제2 수신 유닛을 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 신호선은,
    제1단이 상기 통신 모듈에 연결되고, 제2단이 상기 제1 송신 유닛에 연결되는 제1 서브 신호선, 그리고
    제1단이 상기 제1 수신 유닛에 연결되고, 제2단이 상기 전원 공급단에 연결되는 제2 서브 신호선을 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 신호선은,
    제1단이 상기 전원 공급단에 연결되고, 제2단이 상기 제2 송신 유닛에 연결되는 제3 서브 신호선, 그리고
    제1단이 상기 제2 수신 유닛에 연결되고, 제2단이 상기 통신 모듈에 연결되는 제4 서브 신호선을 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 신호 전달부는,
    옵토 커플러(opto-coupler)를 포함하는 차량 통신 제어 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급단 및 통신 모듈은,
    캔(CAN) 통신을 통해 통신하는 차량 통신 제어 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급단은,
    배터리, 그리고
    상기 배터리로부터 인가된 전압을 상기 제1 전압으로 변환하는 컨버터를 포함하는 차량 통신 제어 장치.
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