KR20200124621A - Ev 사용자 인가 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20200124621A
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신민호
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Abstract

EV(Electric Vehicle) 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) 및 충전을 요청하는 EV에게 전력을 공급하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator)와 연동하여, EV 사용자 인가를 중개하는 장치에 의해 수행되는 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가(authorization) 방법이 개시된다. EV 사용자 인가(authorization) 방법은, 상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하는 단계; 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 저장하는 단계; 상기 충전소 사업자로부터 충전 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신하는 단계; 및 상기 충전 대상 EV에 대한 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 상기 충전소 사업자로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

EV 사용자 인가 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE USER AUTHORIZATION}
본 발명은 EV 사용자 인가 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EV 충전을 위한 EV 사용자 인가 방법, EV 사용자 인가 시스템, 및 EV 사용자 인가를 중개하는 장치에 관한 것이다.
최근 개발되고 있는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)는 배터리의 동력으로 모터를 구동하여, 종래의 가솔린 엔진 자동차에 비해 배기 가스 및 소음 등과 같은 공기 오염원이 적으며, 고장이 적고, 수명이 길고, 운전 조작이 간단하다는 장점이 있다.
전기 자동차는 구동원에 따라 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 전기 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 및 전기 자동차(EV)로 분류된다. HEV는 주전력인 엔진과 보조 전력인 모터를 가지고 있다. PHEV는 주전력인 모터와 배터리가 방전될 때 사용되는 엔진을 가지고 있다. EV는 모터를 가지고 있으나, 엔진은 가지고 있지 않다.
전기차 충전 시스템은 기본적으로 상용 전원의 배전망(grid)이나 에너지 저장 장치의 전력을 이용하여 전기차에 탑재된 배터리를 충전하는 시스템으로 정의할 수 있다. 이러한 전기차 충전 시스템은 전기차의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 전기차 충전 시스템은 케이블을 이용한 전도성 충전 시스템이나 비접촉 방식의 무선 전력 전송 시스템을 포함할 수 있다.
관련하여, eMobility 서비스는 EV를 소유하거나 운전하는 EV 사용자, 운송 서비스, 물류 또는 렌탈 서비스와 같은 자체 비즈니스를 위해 EV 그룹을 소유하고 운영하는 조직에 전기를 공급하는 비즈니스 부문이다. 일반적인 eMobility 서비스는 EV 사용자(조직 포함)와 계약을 맺고 충전된 전기량 또는 기타 청구 기준에 따라 요금을 청구한다. 비즈니스 관점에서 충전시 EV 사용자를 확인하는 것이 중요한데, 사용자 인증과 관련한 적절한 수단이 없으면 eMobility 비즈니스의 수익이 위험에 처하기 때문이다. 또한, 전체 충전 인프라와 그 뒷단에 위치하는 전력망은 정치적, 금전적 또는 자부심을 위해 보안 취약점을 악용하는 무단 단체의 악의적인 시도에 취약하다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가(authorization) 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은 EV 사용자 인가를 중개하는 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, EV(Electric Vehicle) 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) 및 충전을 요청하는 EV에게 전력을 공급하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator)와 연동하는, EV 사용자 인가를 중개하는 장치에 의해 수행되는 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가(authorization) 방법은, 상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하는 단계; 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 저장하는 단계; 상기 충전소 사업자로부터 충전 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신하는 단계; 및 상기 충전 대상 EV에 대한 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 상기 충전소 사업자로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 EV 사용자 인가(authorization) 방법은, 상기 MO로부터 충전 서비스 계정에 대한 변경 발생 통지를 수신하는 단계 및 변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는, V2G 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증된 클리어링 하우스 서비스(Clearing House Service; CHS) 장치일 수 있다.
상기 EV는 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청할 수 있다.
상기 EV 인증서는 EV 제조사(Original Equipment Manufacturer; OEM)에 의해 발급되고, EV의 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보는, EV 식별자, 충전 서비스 계정 식별자(eMAID; eMobility Account Identity), 및 유효 기간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따라 전기차 충전을 위해 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는, EV(Electric Vehicle) 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) 및 충전을 요청하는 EV에게 전력을 공급하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator)와 연동하며, 프로세서; 및 상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하도록 하는 명령; 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 저장하도록 하는 명령; 상기 충전소 사업자로부터 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신하도록 하는 명령; 및 상기 EV에 대한 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 상기 충전소 사업자로 제공하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 MO로부터 충전 서비스 계정에 대한 변경 발생 통지를 수신하도록 하는 명령; 및 변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
상기 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는 V2G(Vehicle to Grid) 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증될 수 있다.
상기 EV는 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청할 수 있다.
상기 EV 인증서는 EV 제조사(Original Equipment Manufacturer; OEM)에 의해 발급되고, EV의 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보는, EV 식별자, 충전 서비스 계정 식별자(eMAID; eMobility Account Identity), 및 유효 기간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전을 위한 EV(Electric Vehicle) 사용자 인가(authorization) 시스템은, EV 사용자의 요청에 따라 해당 EV를 충전 서비스 계정과 연관시켜 EV 및 상기 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 생성하고, 상기 연관 정보를 클리어링 하우스 서비스 장치로 통지하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) PKI(public key infrastructure) 서버; 상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하여 저장하고, 요청에 따라 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 제공하는 클리어링 하우스 서비스(Clearing House Service; CHS) 장치; 충전을 요청하는 EV에 대해, 상기 클리어링 하우스 서비스 장치에 쿼리하여 상기 충전을 요청하는 EV의 식별자와 바인딩되는 충전 서비스 계정 정보를 확인함으로써, 상기 충전을 요청하는 EV를 인증하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator) 서버를 포함할 수 있다.
상기 EV 사용자 인가 시스템은 각 EV에 고유의 식별자를 할당하고 상기 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함하는 EV 인증서를 발급하는 EV 제조사(EV manufacturer; OEM) PKI 서버를 더 포함할 수 있다.
상기 CHS 장치는 V2G(Vehicle to Grid) 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증될 수 있다.
상기 EV는 상기 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청할 수 있다.
상기 CHS 장치는, 상기 MO로부터 충전 서비스 계정에 대한 변경 발생 통지를 수신하고, 변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보는, EV 식별자, 충전 서비스 계정 식별자(eMAID; eMobility Account Identity), 및 유효 기간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 EV 식별자를 이용해 EV 사용자 인가를 수행함으로써, 프라이버시 침해 및 GDPR(General Data Protection Regulation) 위반 문제를 일으키지 않는다.
본 발명은 또한, MO 시스템에서 PKI를 필요로 하지 않는다.
뿐만 아니라 본 발명은, CPS, CCP, 및 디렉토리 서비스(Directory Service)와 같은 신용 위임 시스템을 필요로 하지 않는다.
추가적으로, 사용자 편의, 사용자 개인정보 보호, 계약 유연성 및 다양한 비즈니스 기회에 기여하는 차량 공유 서비스를 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용될 수 있는 전기차 유선 충전 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 전기차 전력 전송 서비스에 사용되는 일반적인 신뢰관계(trust relationship) 형성 절차를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 클리어링 하우스 서비스를 이용한 EV-사용자 인가(authorization) 시스템의 개념도이다.
도 5은 일반적인 PnC를 이용한 EV-사용자 인가 방법에 따른 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 EVPnC를 이용한 EV-사용자 인가 방법의 일 실시예에 따른 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가(authorization) 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 EV-사용자 인가를 중개하는 클리어링 하우스 서비스 장치의 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.
전기차(Electric Vehicle, EV)는 49 CFR(code of federal regulations) 523.3 등에서 정의된 자동차(automobile)를 지칭할 수 있다. 전기차는 고속도로 이용 가능하고, 차량 외부의 전원공급원으로부터 재충전 가능한 배터리 등의 차량 탑재 에너지 저장 장치에서 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. 전원공급원은 주거지나 공용 전기서비스 또는 차량 탑재 연료를 이용하는 발전기 등을 포함할 수 있다.
전기차(electric vehicle, EV)는 일렉트릭 카(electric car), 일렉트릭 오토모바일(electric automobile), ERV(electric road vehicle), PV(plug-in vehicle), xEV(plug-in vehicle) 등으로 지칭될 수 있고, xEV는 BEV(plug-in all-electric vehicle 또는 battery electric vehicle), PEV(plug-in electric vehicle), HEV(hybrid electric vehicle), HPEV(hybrid plug-in electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle) 등으로 지칭되거나 구분될 수 있다.
플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)는 전력 그리드에 연결하여 차량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차로 지칭될 수 있다.
플러그인 차량(Plug-in vehicle, PV)은 본 명세서에서 전기차 전력공급장치(Electric Vehicle Supply Equipment; EVSE)로부터 물리적인 플러그와 소켓을 사용하지 않고 무선 충전 방식을 통해 재충전 가능한 차량으로 지칭될 수 있다.
중량 자동차(Heavy duty vehicles; H.D. Vehicles)는 49 CFR 523.6 또는 CFR 37.3(bus)에서 정의된 네 개 이상의 바퀴를 가진 모든 차량을 지칭할 수 있다.
경량 플러그인 전기차(Light duty plug-in electric vehicle)는 주로 공공 거리, 도로 및 고속도로에서 사용하기 위한 재충전 가능한 배터리나 다른 에너지 장치의 전류가 공급되는 전기 모터에 의해 추진력을 얻는 3개 또는 4개 바퀴를 가진 차량을 지칭할 수 있다. 경량 플러그인 전기차는 총 중량이 4.545㎏보다 작게 규정될 수 있다.
무선 충전 시스템(Wireless power charging system, WCS)은 무선 전력 전송과 얼라인먼트 및 통신을 포함한 GA와 VA 간의 제어를 위한 시스템을 지칭할 수 있다.
무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)은 유틸리티(Utility)나 그리드(Grid) 등의 교류(AC) 전원공급 네트워크에서 전기차로 무접촉 수단을 통해 전기적인 전력을 전송하는 것을 지칭할 수 있다.
유틸리티(Utility)는 전기적인 에너지를 제공하며 통상 고객 정보 시스템(Customer Information System, CIS), 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI), 요금과 수익(Rates and Revenue) 시스템 등을 포함하는 시스템들의 집합으로 지칭될 수 있다. 유틸리티는 가격표 또는 이산 이벤트(discrete events)를 통해 플러그인 전기차가 에너지를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 유틸리티는 관세율, 계측 전력 소비에 대한 인터벌 및 플러그인 전기차에 대한 전기차 프로그램의 검증 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.
스마트 충전(Smart charging)은 EVSE 및/또는 플러그인 전기차가 차량 충전율이나 방전율을 그리드 용량이나 사용 비용 비율의 시간을 최적화하기 위해 전력 그리드와 통신하는 시스템으로 설명할 수 있다.
자동 충전(Automatic charging)은 전력을 전송할 수 있는 1차측 충전기 어셈블리(primary charger assembly)에 대하여 적절한 위치에 차량을 위치시키고 인덕티브 충전하는 동작으로 정의될 수 있다. 자동 충전은 필요한 인증 및 권한을 얻은 후에 수행될 수 있다.
상호운용성(Interoperabilty)은 서로 상대적인 시스템의 성분들이 전체 시스템의 목적하는 동작을 수행하기 위해 함께 작동할 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 정보 상호운용성(Information interoperability)은 두 개 이상의 네트워크들, 시스템들, 디바이스들, 애플리케이션들 또는 성분들이 사용자가 거의 또는 전혀 불편함 없이 안전하고 효과적으로 정보를 공유하고 쉽게 사용할 수 있는 능력을 지칭할 수 있다.
유도 충전 시스템(Inductive charging system)은 두 파트가 느슨하게 결합된 트랜스포머를 통해 전기 공급 네트워크에서 전기차로 정방향에서 전자기적으로 에너지를 전송하는 시스템을 지칭할 수 있다. 본 실시예에서 유도 충전 시스템은 전기차 충전 시스템에 대응할 수 있다.
유도 커플러(Inductive coupler)는 GA 코일과 VA 코일로 형성되어 전력이 전기적인 절연을 통해 전력을 전송하는 트랜스포머를 지칭할 수 있다.
유도 결합(Inductive coupling)은 두 코일들 간의 자기 결합을 지칭할 수 있다. 두 코일은 그라운드 어셈블리 코일(Ground assembly coil)과 차량 어셈블리 코일(Vehicle assembly coil)을 지칭할 수 있다.
그라운드 어셈블리(Ground assembly, GA)는 GA 코일과 다른 적절한 부품을 포함하여 그라운드 또는 인프라스트럭처(infrastructure) 측에 배치되는 어셈블리를 지칭할 수 있다. 다른 적절한 부품은 임피던스와 공진주파수를 제어하기 위한 적어도 하나의 부품, 자기 경로(magnetic path)를 강화하기 위한 페라이트 및 전자기 차폐 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, GA는 무선 충전 시스템의 전력 소스로서 기능하는 데 필요한 전력/주파수 변환 장치, GA 컨트롤러 및 그리드로부터의 배선과 각 유닛과 필터링 회로들, 하우징 등의 사이의 배선을 포함할 수 있다.
차량 어셈블리(Vehicle assembly, VA)는 VA 코일과 다른 적절한 부품을 포함하여 차량에 배치되는 어셈블리를 지칭할 수 있다. 다른 적절한 부품은 임피던스와 공진주파수를 제어하기 위한 적어도 하나의 부품, 자기 경로를 강화하기 위한 페라이트 및 전자기 차폐 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, VA는 무선 충전 시스템의 차량 부품으로서 기능하는 데 필요한 정류기/전력변환장치와 VA 컨트롤러 및 차량 배터리의 배선뿐 아니라 각 유닛과 필터링 회로들, 하우징 등의 사이의 배선을 포함할 수 있다.
전술한 GA는 서플라이 디바이스(supply device), 전력공급측 장치 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 VA는 전기차 디바이스(EV device), 전기차량 측 장치 등으로 지칭될 수 있다.
전력공급측 장치(supply device)는 전기차량측 장치에 무접촉 결합을 제공하는 장치 즉, 전기차 외부의 장치일 수 있다. 전력 공급측 장치는 1차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 전력 공급측 장치는 전력을 전송하는 전원 소스로서 동작할 수 있다. 전력 공급측 장치는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.
전기차량측 장치(EV device)는 전력 공급측 장치에 무접촉 결합을 제공하는 전기차 탑재 장치일 수 있다. 전기차량측 장치는 2차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 전기차량측 장치는 전력공급측 장치로부터의 전력을 전기차로 전달할 수 있다. 전기차량측 장치는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.
그라운드 어셈블리 컨트롤러(Ground Assembly controller)는 차량으로부터의 정보를 토대로 GA 코일에 대한 출력 전력 레벨을 조절하는 GA의 일부분일 수 있다.
차량 어셈블리 컨트롤러(Vehicle Assembly controller)는 충전 동안 특정 차량용 파라미터를 모니터링하고 GA와의 통신을 개시하여 출력 전력 레벨을 제어하는 VA의 일부분일 수 있다.
전술한 GA 컨트롤러는 전력공급측 장치의 서플라이 파워 서킷(supply power circuit, SPC)로 지칭될 수 있고, VA 컨트롤러는 전기차 파워 서킷(EV power circuit, EVPC)로 지칭될 수 있다.
마그네틱 갭(Magnetic gap)은 리츠선(litz wire)의 상부 또는 GA 코일의 마그네틱 재료의 상부의 가장 높은 평면과 상기 리츠선의 하부 또는 VA 코일의 마그네틱 재료의 가장 낮은 평면이 서로 정렬되었을 때 이들 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.
주위 온도(Ambient temperature)는 직접적으로 햇빛이 비치지 않는 대상 서브시스템의 대기에서 측정된 그라운드 레벨 온도를 지칭할 수 있다.
차량 지상고(Vehicle ground clearance)는 도로 또는 도로포장과 차량 플로어 팬의 최하부 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.
차량 마그네틱 지상고(Vehicle magnetic ground clearance)는 리츠선의 바닥 최하위 평면 또는 차량에 탑재된 VA 코일의 절연 재료와 도로포장 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.
차량 어셈블리(VA) 코일 표면 간격(Vehicle assembly coil surface distance)은 리츠선의 바닥 최하부의 평면 또는 VA 코일의 마그네틱 재료와 VA 코일의 최하위 외부 표면 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 이러한 거리는 보호 커버재 및 코일 포장재로 포장된 추가 아이템을 포함할 수 있다.
전술한 VA 코일은 2차 코일(secondary coil), 차량 코일(vehicle coil), 수신 코일(receiver coil) 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 그라운드 어셈블리 코일(ground assembly coil, GA coil)은 1차 코일(primary coil), 송신 코일(transmit coil) 등으로 지칭될 수 있다.
노출 도전 부품(Exposed conductive component)은 사람에 의해 접촉될 수 있고 평상시 전기가 흐르지 않지만 고장 시에 전기가 흐를 수 있는 전기적인 장치(예컨대, 전기차)의 도전성 부품을 지칭할 수 있다.
유해 라이브 요소(Hazardous live component)는 어떤 조건하에서 유해한 전기 쇼크를 줄 수 있는 라이브 구성요소를 지칭할 수 있다.
라이브 요소(Live component)는 기본적인 용도에서 전기적으로 활성화되는 모든 도체 또는 도전성 부품을 지칭할 수 있다.
직접 접촉(Direct contact)은 생물체인 사람의 접촉을 지칭할 수 있다.
간접 접촉(Indirect contact)은 절연 실패로 사람이 노출된, 도전된, 전기가 흐르는 활성 성분에 접촉하는 것을 지칭할 수 있다.(IEC 61140 참조)
얼라인먼트(Alignment)는 규정된 효율적인 전력 전송을 위해 전력공급측 장치에 대한 전기차량측 장치의 상대적인 위치를 찾는 절차 및/또는 전기차량측 장치에 대한 전력공급측 장치의 상대적인 위치를 찾는 절차를 가리킬 수 있다. 본 명세서에서 얼라인먼트는 무선 전력 전송 시스템의 위치 정렬을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
페어링(Pairing)은 전력을 전송할 수 있도록 배치된 단일 전용 그라운드 어셈블리(전력공급측 장치)와 차량(전기차)이 연관되는 절차를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 페어링은 충전 스팟 또는 특정 그라운드 어셈블리와 차량 어셈블리 제어기의 연관 절차를 포함할 수 있다. 연관(Correlation/Association)은 두 피어 통신 실체들 사이의 관계 성립 절차를 포함할 수 있다.
하이 레벨 통신(High level communication)은 명령 및 제어 통신에서 담당하는 정보를 초과하는 모든 정보를 처리할 수 있다. 하이 레벨 통신의 데이터 링크는 PLC(Power line communication)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
저전력 기동(Low power excitation)은 정밀 포지셔닝과 페어링을 수행하기 위해 전기차가 전력공급측 장치를 감지하도록 그것을 활성화하는 것을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 그 역도 가능하다.
SSID(Service set identifier)는 무선랜 상에서 전송되는 패킷의 해더에 붙는 32-character로 이루어진 유니크한 식별자이다. SSID는 무선 장비에서 접속하려고하는 BSS(basic service set)를 구분해준다. SSID는 기본적으로 여러 개의 무선랜을 서로 구별해준다. 따라서 특정한 무선랜을 사용하려는 모든 AP(access point)와 모든 단말(terminal)/스테이션(station) 장비들은 모두 같은 SSID를 사용할 수 있다. 유일한 SSID를 사용하지 않는 장비는 BSS에 조인하는 것이 불가능하다. SSID는 평문으로 그대로 보여지기 때문에 네트워크에 어떠한 보안 특성도 제공하지 않을 수 있다.
ESSID(Extended service set identifier)는 접속하고자 하는 네트워크의 이름이다. SSID와 비슷하지만 보다 확장된 개념일 수 있다.
BSSID(Basic service set identifier)는 통상 48bits로 특정 BSS(basic service set)를 구분하기 위해 사용한다. 인프라스트럭쳐 BSS 네트워크의 경우, BSSID는 AP 장비의 MAC(medium access control)가 될 수 있다. 독립적인(independent) BSS나 애드훅(ad hoc) 네트워크의 경우, BSSID는 임의의 값으로 생성될 수 있다.
차징 스테이션(charging station)은 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리와 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 관리하는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리 제어기를 포함할 수 있다. 그라운드 어셈블리는 적어도 하나 이상의 무선통신기를 구비할 수 있다. 차징 스테이션은 가정, 사무실, 공공장소, 도로, 주차장 등에 설치되는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 구비한 장소를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용될 수 있는 전기차 유선 충전 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 전기차 유선 충전 방법은 전기차 충전 케이블(30)과 전기차(10)의 적어도 하나의 구성요소 및 기존의 건물 또는 충전 스탠드에 설치되어 있는 전력 소켓(40)의 상호 동작으로 수행될 수 있다.
여기서, 전기차(10)는 일반적으로 배터리와 같이 충전 가능한 에너지 저장 장치로부터 유도된 전류를 동력장치인 전기 모터의 에너지원으로 공급하는 차량(automobile)으로 정의할 수 있다.
또한, 전기차(10)는 전기 모터와 일반적인 내연기관(internal combustion engine)을 함께 갖는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있고, 자동차(automobile)뿐만 아니라 모터사이클(motocycle), 카트(cart), 스쿠터(scooter) 및 전기 자전거(electric bicycle)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기차(10)는 유선으로 배터리를 충전할 수 있도록 플러그 접속구를 포함할 수도 있다. 이때, 유선으로 배터리를 충전할 수 있는 전기차(10)를 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)로 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기차(10)에 구비된 플러그 접속구는 완속 충전을 지원하거나 급속 충전을 지원할 수 있다. 이때, 전기차(10)는 하나의 플러그 접속구를 통해 완속 충전과 급속 충전을 모두 지원하거나, 완속 충전과 급속 충전을 지원하는 각각의 플러그 접속구를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기차(10)는 완속 충전 또는 일반적인 전력 계통에서 공급되는 교류 전원을 통한 충전을 지원하기 위하여 온보드 충전기(On Board Charger)를 포함할 수 있다. 온보드 충전기는 완속 충전시 외부에서 유선으로 공급되는 교류 전원을 승압하고 직류 전원으로 변환하여 전기차(10)에 내장된 배터리에 공급할 수 있다. 따라서, 전기차(10)의 플러그 접속구에 완속 충전을 위한 교류 전원이 공급되는 경우 온보드 충전기를 거쳐 충전이 수행될 수 있고, 플러그 접속구에 급속 충전을 위한 직류 전원이 공급되는 경우 온보드 충전기를 거치지 않고 충전이 수행될 수 있다.
한편, 전기차 충전 케이블(30)은 충전 커넥터(31), 콘센트 소켓 접속부(33) 및 인케이블 컨트롤 박스(ICCB)(32) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 충전 커넥터(31)는 전기차(10)와 전기적으로 연결할 수 있는 접속 부일 수 있고, 인케이블 컨트롤 박스(ICCB; In-cable control box)(32)는 전기차(10)와 통신하여 전기차의 상태 정보를 수신하거나 전기차(10)로의 전력 충전을 제어할 수 있다.
여기서, 인케이블 컨트롤 박스(32)는 전기차 충전 케이블(10)에 포함되는 것으로 도시하였으나, 전기차 충전 케이블(10) 이외의 장소에 탑재되거나 SECC에 결합되거나 SECC로 대체될 수 있다.
여기서, 콘센트 소켓 접속부(33)는 일반적인 플러그나 코드셋 등의 전기 접속 기구로서 전력을 공급받는 콘센트에 접속될 수 있다.
예를 들어, 전력 소켓(40)은 기존에 전기차(10) 소유자의 집에 부속된 주차장, 주유소에서 전기차 충전을 위한 주차구역, 쇼핑 센터나 직장의 주차구역 등과 같이 다양한 장소에 설치된 콘센트를 지칭할 수 있다.
또한, 전력 소켓(40)이 설치된 건물이나 장소(예를 들면 스탠드)에 인케이블 컨트롤 박스(32) 또는 전기차(10)의 구성 요소 중 하나(예를 들면 EVCC)와 통신을 수행하여, 충전 절차를 제어하는 장치가 설치될 수 있는데, 이러한 장치를 SECC(Supply Equipment Communication Controller)로 지칭할 수 있다.
여기서, SECC는 유무선 통신을 통하여 전력망(power grid) 또는 전력망을 관리하는 인프라 관리 시스템(infrastructure management system), 전력 소켓(40)이 설치된 건물의 관리 서버(이하에서 설명하는 단지 서버) 또는 인프라 서버와 통신할 수 있다.
전력 소켓(40)은 전력 계통의 교류 전원을 그대로 공급할 수 있는데 예를 들어 1P2W(단상2선식)와 3P4W(3상4선식) 중 적어도 하나의 방식에 해당하는 교류 전원을 공급할 수 있다.
전기차 충전 케이블(30)은 완속 충전을 지원하여 완속 충전을 위한 전력을 전기차(10)에 공급할 수 있으며, 이때 완속 충전 전력량으로 3.3 ~ 7.7 (kWh) 사이의 전력을 전기차(10)에 공급할 수 있다.
또한, 전기차 충전 케이블(30)은 급속 충전을 지원하여 급속 충전을 위한 전력을 전기차(10)에 공급할 수도 있는데, 이때 급속 충전 전력량으로 50 ~ 100 (kWh) 사이의 전력을 전기차(10)에 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 전송은 전기차(electric vehicle, 10)의 적어도 하나의 구성요소와 차징 스테이션(charging station, 20)에 의해서 수행될 수 있고, 전기차(10)에 무선으로 전력을 전송하기 위해서 이용될 수 있다.
여기서, 전기차(10)는 일반적으로 배터리(12)와 같이 충전 가능한 에너지 저장 장치로부터 유도된 전류를 동력장치인 전기 모터의 에너지원으로 공급하는 차량(automobile)으로 정의할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 전기차(10)는 전기 모터와 일반적인 내연기관(internal combustion engine)을 함께 갖는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있고, 자동차(automobile)뿐만 아니라 모터사이클(motocycle), 카트(cart), 스쿠터(scooter) 및 전기 자전거(electric bicycle)를 포함할 수 있다.
또한, 전기차(10)는 무선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 수신 코일이 포함된 수신 패드(11)를 포함할 수 있으며, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 플러그 접속구를 포함할 수도 있다. 이때, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있는 전기차(10)를 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)로 지칭할 수 있다.
여기서, 차징 스테이션(20)은 전력망(power grid, 50) 또는 전력 백본(power backbone)에 연결될 수 있고, 전력 링크(power link)를 통하여 송신 코일이 포함된 송신 패드(21)에 교류(AC) 또는 직류(DC) 전력을 제공할 수 있다.
또한, 차징 스테이션(20)은 유무선 통신을 통하여 전력망(power grid, 50) 또는 전력망을 관리하는 인프라 관리 시스템(infrastructure management system) 또는 인프라 서버와 통신할 수 있고, 전기차(10)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 무선 통신에는 블루투스(Bluetooth), 지그비(zigbee), 셀룰러(cellular), 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network) 등이 있을 수 있다.
또한, 예를 들어 차징 스테이션(20)은 전기차(10) 소유자의 집에 부속된 주차장, 주유소에서 전기차 충전을 위한 주차구역, 쇼핑 센터나 직장의 주차구역 등과 같이 다양한 장소에 위치할 수 있다.
여기서, 전기차(10)의 배터리(12)를 무선 충전하는 과정은 먼저 전기차(10)의 수신 패드(11)가 송신 패드(21)에 의한 에너지 장(energy field)에 위치하고, 송신 패드(21)의 송신 코일과 수신 패드(11)의 수신 코일이 서로 상호작용 또는 커플링됨으로써 수행될 수 있다. 상호작용 또는 커플링의 결과로 수신 패드(11)에 기전력이 유도되고, 유도된 기전력에 의해 배터리(12)가 충전될 수 있다.
또한, 차징 스테이션(20)과 송신 패드(21)는 그 전부 또는 일부를 그라운드 어셈블리(Ground Assembly; GA)로 지칭할 수 있고, 그라운드 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.
또한, 전기차(10)의 수신 패드(11)와 전기차의 다른 내부 구성요소 전부 또는 일부를 비히클 어셈블리(Vehicle Assembly; VA)로 지칭할 수 있는데, 여기서 비히클 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.
여기서, 송신 패드 또는 수신 패드는 비극성(non-polarized) 또는 극성(polarized)으로 구성될 수도 있다.
이때, 패드가 비극성이면 패드의 중앙에 하나의 극이 있고, 바깥 주변에 반대 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속(flux)은 패드의 중앙에서 나가고(exit), 패드의 모든 바깥 경계에서 복귀(return)하도록 형성될 수 있다.
또한, 패드가 극성인 경우, 패드의 어느 한쪽 끝에 각각의 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속은 패드의 방향(orientation)에 기초하여 형성될 수 있다.
도 3은 전기차 전력 전송 서비스에 사용되는 일반적인 신뢰관계(trust relationship) 형성 절차를 나타낸다.
도 3에 도시된 신뢰관계 형성 절차는 ISO 15118 표준에 따른 것이다. ISO 15118은 EV와 EV 충전기 간의 통신을 위한 국제 표준이다. 이 표준은 eMobility 서비스에 필요한 많은 기능을 가능케 하는 통신 기술 및 애플리케이션 프로토콜을 정의한다. 이러한 기능에는 예약된 충전, 안전 점검, 가격, 진행 제어, 방전, 무선 충전 및 기타 보조 서비스가 포함한다. ISO 15118 최신 버전은 또한 사용자 인증을 포함하여 통신 보호 및 엔드-투-엔드 보안에 대한 보안 요구 사항도 정의한다.
PnC(Plug-and-Charge)는 사용자 인증을 위한 ISO 15118의 주요 메커니즘으로, 계약에 기반한 인증 메커니즘이다. EV 사용자가 PnC를 통해 충전 케이블을 충전기에 '플러그'하고 떠나면 시스템에서 자동으로 EV 사용자를 승인하고 '충전'을 시작할 수 있다. 무선 충전의 경우에는, 사용자가 간단히 차량을 주차하고 출발할 수 있으며 나머지 프로세스는 EV와 충전기 사이에서 처리될 수 있다.
PnC는 공개 키 암호화(cryptography), 디지털 인증서(certificate) 및 공개 키 인프라(PKI)와 같은 보안 기술에 의존한다.
도 3을 통해 ISO 15118에 따른 신뢰관계를 살펴보면, EV 제조사인 OEM(Original Equipment Manufacturer)은 EV에게 OEM 인증서(OEM cert.)를 발행한다(S31). V2G PKI는 CPS 인증서 및 CPO 인증서를 발행한다(S32, S33). 또한, MO(Mobility Operator) PKI는 계약 데이터(Contract data)를 발행하고(S34), CPS(Certificate Provisioning Service)는 계약 데이터에 서명한다(S35). 추가적으로, EV는 V2G(Vehicle to Grid) Root CA(Certificate Authority)를 신뢰하고(S36), CPO(Charge Point Operator)는 MO Root CA를 신뢰하는(S37) 관계가 성립한다.
도 3을 참조하여 통상적인 PnC의 절차를 설명하면 아래와 같다.
먼저, EV 사용자는 사용자에게 사용권한이 있는 특정 EV에 대한 충전 서비스를 eMobility 서비스 제공자와 계약한다. 이 계약을 eMAID(eMobility Account Identity)라고 할 수 있다. eMobility 사업자(MO)는, 계정(account)의 크리덴셜(credential)로서 eMAID 및 해당 개인 키에 바인드된 계약 인증서(contract certificate)를 발행한다.
PnC의 두 번째 단계로서, EV 내에 계약 인증서와 개인 키를 설치한다. 이 인증서 설치 절차는 많은 개체들의 상호작용을 필요로 하며 복잡하고 비용이 많이 든다. 구체적으로, EV 제조사(OEM)는 EV에 OEM 프로비저닝 인증서를 발급 및 설치하며, V2G 오퍼레이터는 신뢰 위임(trust delegation)을 수행한다. 충전 인프라를 관리 및 운영하는 CPO는, 충전기 이외의 통신 수단이 없을 가능성이 높은 EV에게 MO가 계약 인증서와 키를 안전하게 전달하도록 돕는다.
EV와 MO 간의 엔드-투-엔드 보안을 위해서는, 민감한 정보의 안전하고 경제적인 전달을 위한, 일방향으로 임시적인(unilaterally ephemeral) Diffie-Hellman 키 교환 프로토콜과 같은 복잡한 하드-코어 암호화 기술, EV와 MO 간의 신뢰-위임을 위한 인증서 프로비져닝 서비스 및 OCSP(Online Certificate Status Protocol)라 불리는 실시간 인증서 유효성검증(validation) 서비스를 필요로 한다.
계약 인증서와 개인 키는, EV에 설치되어 각 충전 서비스 전에 EV 사용자의 인증(Authentication) 및 인가(Authorization)에 사용된다. 인가 단계에서 EV는 계약 인증서의 소유권을 증명하기 위해 개인 키를 사용하여 메시지에 서명하고 해당 특정 세션이 청구되어야 하는 eMAID를 나타내기 위해 인증서를 사용한다. 또한, 인증 과정에서는 CPO의 백엔드 시스템이 계약 인증서의 해지(revocation) 상태와 해당하는 MO와 계정 유효성(validity)을 확인한다.
살펴본 바와 같이, ISO 15118에 정의되는 현재의 PnC 메커니즘의 여러가지 한계를 정리하면 아래와 같다.
먼저, 계약 인증서 및 개인 키의 설치가 매우 복잡하고 CPS(Certificate Provisioning Service) 및 CCP(Contract Certificate Pool) 및 디렉토리 서비스(Directory Service)와 같은 관련 서비스에 의한 신뢰 위임으로 인해 구현 및 테스트를 어렵게 하고 구조 상의 복잡성을 증가시키는 많은 액터들이 연관된다.
둘째, EV 내부에 개인 정보 및 민감한 정보를 설치해야 하는 구성으로 인해 보안 위험과 개인 정보 침해가 발생할 수 있다. 지역에 따라 이러한 아키텍처는 GDPR과 같은 개인 데이터를 다루는 현지 규정을 위반하게 된다.
셋째, PnC는 계약 인증서를 발급하기 위해 각 MO가 자체 PKI를 설정하고 운영해야 하므로 많은 재정 및 운영 비용이 발생할 수 있다.
마지막으로, PnC 아키텍처의 상속 속성은, 사람들이 여러 EV들에 대해 동일한 계약을 사용할 수 있고 하나의 EV가 여러 계약을 지원할 수 있는 자동차- 공유(car-sharing) 서비스를 지원할 수 없도록 한다. 즉, EV 렌탈 서비스, 여러 운전자가 공유하는 EV, 소유권 변경, EV 종료 등을 포함하는 사용예들이 모두 EV로부터 계약을 분리할 것을 요구한다.
계약 인증서를 사용하는 통상적인 PnC에서는 인증과 관련한 3가지 이슈가 있다. 첫째, EV가 CPO/SECC를 어떻게 신뢰할 것인가, 둘째, EV가 계약 데이터를 어떻게 신뢰할 것인가, 그리고 CPO가 계약을 어떻게 신뢰할 것인가이다.
통상적인 PnC에서는 EV가 V2G를 신뢰하고 V2G가 CPO에게 인증서를 발급함으로써 첫번째 신뢰 문제를 해결한다. 또한, 두번째 신뢰 문제를 해결하는 방법으로는 EV가 V2G를 신뢰하고 V2G가 CPS에게 인증서를 발급하고, CPS가 계약 패키지에 서명하는 방식을 사용한다. 마지막으로, CPO는 MO를 신뢰하고, MO가 계약 인증서를 발행함으로써, CPO가 계약을 신뢰할 수 있다.
본 발명은 기존 PnC에 따른 이러한 한계들을 극복하기 위한 방안으로 일명 EVPnC를 제안한다. 본 발명에서는 시스템에서 계약 인증서를 완전히 제거하고 아키텍처를 단순화함으로써, 유연하고 비용 효율적인 EV-사용자 인가(authorization) 메커니즘을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 EVPnC는 PnC와 동일한 기술을 사용하지만 PnC의 한계를 극복하기 위해 아키텍처를 단순화하여 아래와 같은 특징을 가진다.
첫째, 사용자에게 계약 인증서가 발행되지 않는다.
둘째, EV 사용자의 인증은 EV 자체 인증서를 사용하여 수행된다.
셋째, EV와 특정 계약을 관련시키는 것은 백엔드 시스템에서 수행된다.
넷째, 확장성, 효율성 및 유연성을 위해 EV를 계약과 매핑시키는 백엔드 메커니즘에 대한 여러 가지 방법이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 EVPnC는 다음과 같이 동작할 수 있다.
본 발명에 따른 EVPnC는 기존의 PnC와 동일한 전제 조건으로 시작한다.
OEM PKI(public key infrastructure)는 제조 과정에서 각 차량에 대한 인증서를 발급하고 각 EV에 인증서와 개인 키를 안전하게 저장한다. EVPnC는, 다른 용도로 사용되는 OEM 프로비저닝 인증서 대신에 EV 인증서를 호출할 수 있다. 또한, PnC와 마찬가지로, CPO PKI는 충전기에 대한 자체 인증서를 발급할 수 있다.
기존의 PnC에 대비되는 EVPnC의 가장 큰 차이점은 어떤 계약 계정(eMAID(eMobility Accout ID)로 식별)이 어떤 EV에 연결되어 있는지에 대한 정보를 유지하기 위한 백엔드 메커니즘이 필요하다는 점이다.
이러한 기능을 수행하는 백엔드 메커니즘으로는 디렉토리 서비스, 클리어링 하우스 서비스 등이 이용될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 백엔드 메커니즘의 바람직한 실시예로 클리어링 하우스 서비스(Clearing House Service; CHS)를 제안한다.
CHS는 PnC의 CPS와 같이 V2G(Vehicle to Grid) 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증된 신뢰할 수 있는 서비스일 것이 요구된다. 다만, CHS에 사용되는 실제 구현 기술의 형태는 제한을 두지 않는다. CHS로서 가능한 한 가지 구현예는 모든 MO 및 CPO가 액세스할 수 있는 클라우드 서비스를 들 수 있다. 다른 대안으로, 사업 상의 이유로 다수의 CHS 서비스, 여러 다른 MO/CPO가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 V2G 운영자(operator)가 CHS 클라우드 서비스를 운영한다고 가정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 클리어링 하우스 서비스를 이용한 EV 사용자 인가(authorization) 시스템의 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 EV-사용자 인가 시스템은 EVPnC로 지칭할 수 있으며, 도 4 에서는 클리어링 하우스를 사용하는 EV 사용자 인가 시스템의 일 예를 도시한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EV-사용자 인가 시스템은 CPO(200), CHS(300), OEM PKI(400), V2G PKI(500), 및 MO PKI(600)를 포함할 수 있다.
MO(600)는 EV 사용자의 요청을 확인하여 EV를 해당 계정에 연관시키고 계정 및 EV에 대한 변경사항을 모니터링한다. MO(600)는 또한 사용자와 계약 간의 관계 및 유효 기간에 대한 정보 또는 그 변경사항 등을 CHS에 통지한다.
CHS(300)는 MO(600)로부터 (EVID, eMAID)의 관계 정보를 안전하게 수신하여 안전하게 저장한다. CHS(300)는 요청에 따라, 저장하고 있던 (EVID, eMAID)의 관계 및 유효 기간에 대한 정보를 승인된 CPO로 전달할 수 있다.
CPO(200)는 EVID에 바인딩된 EV 인증서에 대한 EV의 소유권을 확인하여 EV를 인증한다. CPO는 또한 EVID와 바인딩되는 eMAID 및 유효 기간을 확인하기 위해 CHS에 쿼리함으로써 충전에 대해 EV를 인증한다.
OEM PKI(400)는 각 EV에 고유한 EVID를 할당하고, EVID 및 대응 개인 키를 포함하는 EV 인증서를 발급한다. EV는 OEM으로부터 발급받은 EV 인증서를 안전하게 저장한다.
추가적으로 V2G PKI(500)는 CPS 인증서 및 CPO 인증서를 발행한다.
도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하면, EV 사용자는 MO에 등록시 자신의 eMAID를, EV 고유 식별자인 EVID로 표현되는 특정 EV(100)와 연결시킬 수 있다. EVID는 EV 인증서 내에 포함될 수 있다. MO(600)는 eMobility Acount와 EV와의 관계에 대한 정보 예를 들어, (EVID, eMAID, 만료)에 CHS에 제출한다. 이를 수신한 CHS는 이러한 관계 정보 및 유효 기간(validity period)을 저장할 수 있다. EV가 충전소에 도착하여 충전 세션을 시작하면 EV는 EV 인증서와 개인 키를 사용하여 충전기에 대해 자신을 인증할 수 있다.
EV(100)를 인증한 후 CPO(또는 SECC)(200)는 CHS(300)에 연락해 해당 EV와 연관된 eMAID 및 유효 기간을 확인할 수 있다. 해당 EV에 대한 CHS의 긍정적인 응답은 EV에 제공되는 충전 서비스가, CHS에서 응답한 eMAID의 계약으로 청구되어야 한다는 것을 확인해준다. 여기서, eMAID는 관계가 만료될 때까지 충전 서비스를 받을 수 있는 권한이 있는 유효한 계정을 나타낸다. EV 사용자에 대한 인증이 완료되면 이후, 충전 세션이 계속될 수 있다.
충전 서비스와 관련한 계약 계정이 변경될 때마다 MO(600)는, 계정에 연결된 EVID를 업데이트하거나, 유효 기간을 변경하거나, 종료되거나 일시 중단된 eMAID의 관계 레코드를 제거하여 CHS(300)에 알릴 수 있다. MO(600)는 EVID를 eMAID에 연결하기 전에, 해당 사용자가 계정과 EV를 모두 소유하고 있는지 또는 EV의 실제 소유자가 권한을 부여했는지 확인하여 링크를 생성할 권한이 있는 사람이 요청을 했는지 확인해야 한다. MO(600)는 또한, 해당 관계에 대해 적절한 만료 시간을 설정할 수 있다.
도 5은 일반적인 PnC를 이용한 EV-사용자 인가 방법에 따른 동작 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 계약 인증서에 기반한 기존의 PnC의 경우, EV 내에 계약 인증서를 설치하는 과정(S510), 그리고 계약 인증서의 유효성 체크 및 계약의 인가 과정(S520)을 포함한다.
도 6은 본 발명에 따른 EVPnC를 이용한 EV-사용자 인가 방법의 일 실시예에 따른 동작 흐름도이다.
도 6의 실시예에 따른 EV-사용자 인가 방법은, 도 5를 통해 살펴본 기존의 방법과 비교하여, EV에 계약 인증서를 설치하는 과정을 포함하지 않는다.
추가적으로 도 6의 실시예에 따른 EV-사용자 인가 방법을 구현하기 위해 CHS(300)가 동작 주체로 관여한다. 그에 따라, 도 6의 실시예에 따른 EV-사용자 인가 방법은, 계약 인증서의 유효성 체크 및 계약의 인가 과정(S520) 대신, OEM 인증서(즉, 사용자 인증서)의 유효성을 체크하는 단계(S610) 및 CPO(200)가 CHS(300)로부터 EV와 계약 간의 관계 정보를 획득하는 단계(S620)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가(authorization) 방법의 순서도이다.
도 7에 도시된 EV 사용자 인가(authorization) 방법은 EV 사용자 인가를 중개하는 장치, 예를 들어, 앞서 실시예를 통해 설명한 클리어링 하우스 서비스 장치에 의해 수행될 수 있다.
EV 사용자 인가를 중개하는 장치는 본 발명에 따른 EV 사용자 인가 방법을 수행하기 위해 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) 및 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator)와 연동할 수 있다.
도 7을 참조하면, EV 사용자 인가를 중개하는 장치는, EV(Electric Vehicle) 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO)로부터 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신한다(S710). 연관 정보를 수신한 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는 자신이 보유하는 저장 장치 또는 자신과 연결된 별도의 저장소 등에 해당 정보를 안전하게 저장한다(S720).
이후 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는, 충전을 원하는 특정 EV가 위치하는 충전소의 충전소 사업자로부터 충전 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신할 수 있다(S730). 해당 요청을 수신한 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는, 저장하고 있던 충전 대상 EV에 대한 충전 서비스 계정과의 연관 정보를 충전소 사업자로 제공할 수 있다(S740).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 EV-사용자 인가를 중개하는 클리어링 하우스 서비스 장치의 블록 구성도이다.
클리어링 하우스 서비스 장치(300)는 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가를 중개하는 장치로서, EV 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(MO) 및 충전을 요청하는 EV에게 전력을 공급하는 충전소 사업자(CPO)와 연동할 수 있다.
이를 위해, 클리어링 하우스 서비스 장치(300)는 적어도 하나의 프로세서(310) 및 프로세서를 통해 상술한 동작이 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하고 있는 메모리(320), 및 통신 모듈(330)를 포함할 수 있다.
프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있고, 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU), 그래픽 처리 장치(Graphics Processing Unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있고, 읽기 전용 메모리(Read Only Memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하도록 하는 명령; 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 저장하도록 하는 명령; 상기 충전소 사업자로부터 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신하도록 하는 명령; 및 상기 EV에 대한 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 상기 충전소 사업자로 제공하도록 하는 명령을 포함할 수 있다.
클리어링 하우스 서비스 장치(300)는 또한, 통신 모듈(330)을 통해 모빌리티 사업자MO), 충전소 사업자(CPO), V2G 루트 CA(Certificate Authority)와 연동할 수 있다.
상기 적어도 하나의 명령은, 상기 MO로부터 충전 서비스 계정에 대한 변경 발생 통지를 수신하도록 하는 명령; 및 변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행하도록 하는 명령을 더 포함할 수 있다.
상기 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는 V2G(Vehicle to Grid) 루트 CA에 의해 인증될 수 있다.
상기 EV는 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청할 수 있다.
상기 EV 인증서는 EV 제조사(OEM)에 의해 발급되고, EV의 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, EV는 일반적인 계약 기반 PnC 및 EV 기반 PnC 모두를 지원 가능하다. 이 경우, 신분증명(identificaton) 인증서로 계약 인증서, EV 인증서 및 OEM 프로비져닝 인증서가 사용될 수 있다. 신분증명 인증서는, 계약 기반 PnC 또는 EV 기반 PnC 인증 방식에 따라 EVCC가 SECC에게 자신을 인증하기 위해 사용하는 인증서이다. 여기서, EV 인증서는 EV-기반 PnC(Plug-and-Charge) 방식에서 신분증명(identification)을 위해 EVCC에게 발행되는 인증서이다.
계약 기반 PnC가 구현된 상태에서 EVPnC를 실현하기 위해, EVPnC를 신분증명 서비스로 선택하고, 인증 요청/응답에 OEM 프로비져닝 인증서 또는 EV 인증서를 사용할 수 있다. 또한, 동일한 인증서를 미터링 영수증에 서명하는 데 사용할 수 있으며, V2G 루트를 요금을 승인하는 데 사용할 수 있다.
본 발명에서 제안하는 EV-사용자 인가 메커니즘은 아래의 장점을 가진다.
·프라이버시 문제 및 GDPR(General Data Protection Regulation) 위반이 없음
·MO 시스템에서 PKI가 필요 없음
·CPS, CCP, 및 디렉토리 서비스(Directory Service)와 같은 신용 위임 시스템이 필요 없음
·사용자 편의, 사용자 개인정보 보호, 계약 유연성 및 다양한 비즈니스 기회에 기여하는 카-쉐어링 사용예를 지원 가능함
본 발명의 실시예에 따른 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. EV(Electric Vehicle) 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) 및 충전을 요청하는 EV에게 전력을 공급하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator)와 연동하여, EV 사용자 인가를 중개하는 장치에 의해 수행되는 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가(authorization) 방법으로서,
    상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하는 단계;
    상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 저장하는 단계;
    상기 충전소 사업자로부터 충전 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신하는 단계; 및
    상기 충전 대상 EV에 대한 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 상기 충전소 사업자로 제공하는 단계를 포함하는, EV 사용자 인가 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 MO로부터 충전 서비스 계정에 대한 변경 발생 통지를 수신하는 단계; 및
    변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행하는 단계를 더 포함하는, EV 사용자 인가 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는,
    V2G 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증된 클리어링 하우스 서비스(Clearing House Service; CHS) 장치인, EV 사용자 인가 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 EV는 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청하는, EV 사용자 인가 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 EV 인증서는 EV 제조사(Original Equipment Manufacturer; OEM)에 의해 발급되고, EV의 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함하는, EV 사용자 인가 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보는,
    EV 식별자, 충전 서비스 계정 식별자(eMAID; eMobility Account Identity), 및 유효 기간 중 적어도 하나를 포함하는, EV 사용자 인가 방법.
  7. EV(Electric Vehicle) 사용자와 계약을 맺고 해당 EV에 충전 서비스를 제공하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) 및 충전을 요청하는 EV에게 전력을 공급하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator)와 연동하며, 전기차 충전을 위한 EV 사용자 인가를 중개하는 장치로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서를 통해 실행되는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하도록 하는 명령;
    상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 저장하도록 하는 명령;
    상기 충전소 사업자로부터 대상 EV에 대한 연관정보 확인 요청을 수신하도록 하는 명령; 및
    상기 EV에 대한 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 상기 충전소 사업자로 제공하도록 하는 명령을 포함하는, EV 사용자 인가를 중개하는 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적어도 하나의 명령은,
    상기 MO로부터 충전 서비스 계정에 대한 변경 발생 통지를 수신하도록 하는 명령; 및
    변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행하도록 하는 명령을 더 포함하는, EV 사용자 인가를 중개하는 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 EV 사용자 인가를 중개하는 장치는 V2G(Vehicle to Grid) 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증된, EV 사용자 인가를 중개하는 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 EV는 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청하는, EV 사용자 인가를 중개하는 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 EV 인증서는 EV 제조사(Original Equipment Manufacturer; OEM)에 의해 발급되고, EV의 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함하는, EV 사용자 인가를 중개하는 장치.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보는,
    EV 식별자, 충전 서비스 계정 식별자(eMAID; eMobility Account Identity), 및 유효 기간 중 적어도 하나를 포함하는, EV 사용자 인가를 중개하는 장치.
  13. 전기차 충전을 위한 EV(Electric Vehicle) 사용자 인가(authorization) 시스템으로서,
    EV 사용자의 요청에 따라 해당 EV를 충전 서비스 계정과 연관시켜 EV 및 상기 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 생성하고, 상기 연관 정보를 클리어링 하우스 서비스 장치로 통지하는 모빌리티 사업자(Mobility Operator; MO) PKI(Public Key Infrastructure) 서버;
    상기 모빌리티 사업자로부터 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 수신하여 저장하고, 요청에 따라 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보를 제공하는 클리어링 하우스 서비스(Clearing House Service; CHS) 장치; 및
    충전을 요청하는 EV에 대해, 상기 클리어링 하우스 서비스 장치에 쿼리하여 상기 충전을 요청하는 EV의 식별자와 바인딩되는 충전 서비스 계정 정보를 확인함으로써, 상기 충전을 요청하는 EV를 인증하는 충전소 사업자(CPO; Charge Point Operator) 서버를 포함하는, EV 사용자 인가 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    각 EV에 고유의 식별자를 할당하고 상기 고유 식별자 및 대응 개인키를 포함하는 EV 인증서를 발급하는 EV 제조사(EV manufacturer; OEM) PKI 서버를 더 포함하는, EV 사용자 인가 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 CHS 장치는 V2G(Vehicle to Grid) 루트 CA(Certificate Authority)에 의해 인증된, EV 사용자 인가 시스템.
  16. 청구항 14에 있어서,
    EV는 상기 EV 인증서 및 대응 개인키를 이용해 상기 충전소 사업자에게 인증을 요청하는, EV 사용자 인가 시스템.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 CHS 장치는, 상기 MO로부터 충전 서비스 계정 또는 상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보에 대한 변경 발생 통지를 수신하고, 변경이 발생한 충전 서비스 계정에 대한 업데이트를 수행하는, EV 사용자 인가 시스템.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 EV 및 충전 서비스 계정 간의 연관 정보는,
    EV 식별자, 충전 서비스 계정 식별자(eMAID; eMobility Account Identity), 및 유효 기간 중 적어도 하나를 포함하는, EV 사용자 인가 시스템.

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