KR20220141370A - 배터리 인증 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 배터리 인증 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 배터리와, 상기 배터리의 충방전 정보를 저장하는 저장 장치를 포함하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈이 장착되는 차량에 구비되며 상기 배터리 모듈과 통신하여 상기 충방전 정보를 전송받는 차량 통신 모듈; 상기 차량 통신 모듈과 통신하여 상기 충방전 정보를 전송받아 저장하는 외부의 인증 서버; 및 상기 배터리를 충전시키기 위해 상기 배터리 모듈과 연결되는 충전 장치가 설치된 충전 스테이션;을 포함하며, 상기 충전 장치는, 상기 배터리의 충전을 위해 상기 배터리 모듈이 연결되면 상기 배터리 모듈과 통신하여 상기 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 전달받아 상기 인증 서버로 전송하고, 상기 인증 서버는, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 충방전 정보와 상기 충전 장치로부터 수신한 충방전 정보를 서로 비교한 결과에 따라 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작의 허용 여부를 결정할 수 있다.

Description

배터리 인증 시스템{Battery authentication system}
본 발명은, 배터리 인증 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 자동체에 장착되는 배터리가 인증되지 않은 차량에 장착되었던 이력 또는 인증되지 않은 충전 장치에 의해 충전되었던 이력을 검증할 수 있는 배터리 인증 시스템에 관한 기술이다.
최근 친환경 차량으로 주목받고 있는 전기 자동차는 충전 가능한 배터리를 탑재하여 배터리가 공급하는 전력으로 모터를 구동시켜 주행하는 자동차이다. 이처럼 배터리는 전기 자동차의 주행에 가장 중요한 구성으로서 인증된 차량에 한하여 탑재되어야 할 뿐 아니라 인증된 충전 장치로만 충전을 수행하여야 그 안전성을 담보할 수 있다.
이를 위해, 배터리가 인증되지 않은 차량에 장착되어 방전되었던 이력 또는 인증되지 않은 충전 장치에 연결되어 충전이 수행되었던 이력을 파악하여 사용자에게 경고해 줄 필요성이 있다.
이와 관련된 선행특허로서 인증된 충전기가 배터리에 연결된 경우에만 충전을 허가하는 기술인 미국 등록특허 제9182244호가 개시되어 있다. 다만 선행특허는 충전기가 인증되었는지는 검증이 가능하나, 배터리가 인증되지 않은 차량에 장착되어 사용되었던 이력에 대해서는 검증할 수 없다는 문제가 있다.
미국등록특허 제9182244호
본 발명은, 배터리가 충전을 위해 충전 장치에 연결되는 경우, 배터리가 인증되지 않은 차량 또는 충전 장치에 연결되었던 이력을 검증할 수 있는 배터리 인증 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 배터리의 성능에 영향을 미치는 실제 충전 횟수 및 방전 횟수를 관리할 수 있는 배터리 인증 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 배터리와, 상기 배터리의 충방전 정보를 저장하는 저장 장치를 포함하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈이 장착되는 차량에 구비되며 상기 배터리 모듈과 통신하여 상기 충방전 정보를 전송받는 차량 통신 모듈; 상기 차량 통신 모듈과 통신하여 상기 충방전 정보를 전송받아 저장하는 외부의 인증 서버; 및 상기 배터리를 충전시키기 위해 상기 배터리 모듈과 연결되는 충전 장치가 설치된 충전 스테이션;을 포함하며, 상기 충전 장치는, 상기 배터리의 충전을 위해 상기 배터리 모듈이 연결되면 상기 배터리 모듈과 통신하여 상기 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 전달받아 상기 인증 서버로 전송하고, 상기 인증 서버는, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 충방전 정보와 상기 충전 장치로부터 수신한 충방전 정보를 서로 비교한 결과에 따라 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작의 허용 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 충방전 정보는, 상기 배터리의 충전 횟수를 추종하는 충전 카운터 및 상기 배터리의 방전 횟수를 추종하는 방전 카운터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 충방전 정보는, 상기 차량의 고유 식별 정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 인증 서버는, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 충전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 충전 카운터와 일치하고, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 방전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 방전 카운터와 일치하는 경우에 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작을 허용할 수 있다.
또한, 상기 인증 서버는, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 충전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 충전 카운터와 일치하지 않는 경우 또는, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 방전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 방전 카운터와 일치하지 않는 경우에 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작을 금지할 수 있다.
한편, 상기 충전 스테이션은, 상기 충전 스테이션을 관리하는 충전 스테이션 서버를 더 포함할 수 있고, 상기 인증 서버는, 상기 충전 동작이 금지되는 경우 상기 충전 스테이션 서버에 알림을 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 상기 인증 서버에 기 등록된 사용자 단말을 더 포함할 수 있고, 상기 인증 서버는, 상기 충전 동작이 금지되는 경우 상기 사용자 단말에 알림을 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 상기 차량에 장착될 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 상기 인증 서버에 전송하는 충전 스테이션 서버를 더 포함할 수 있고, 상기 새로운 배터리 모듈은, 상기 충전 스테이션에 구비되어 있는 배터리 모듈일 수 있다.
또한, 상기 인증 서버는, 상기 충전 스테이션 서버에서 전달받은 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보에 상기 차량의 고유 식별 정보를 포함하여 갱신할 수 있다.
또한, 상기 차량 통신 모듈은, 상기 새로운 배터리 모듈이 상기 차량에 장착되면, 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 상기 인증 서버로 전송할 수 있다.
또한, 상기 인증 서버는, 상기 차량 통신 모듈로부터 전송받은 충방전 정보와 상기 인증 서버에 저장되어 있는 충방전 정보를 비교하여 일치하지 않는 경우, 상기 차량의 주행을 금지하는 명령을 상기 차량 통신 모듈로 전송할 수 있다.
한편, 상기 배터리 모듈은, 상기 배터리가 충전될 때 변화하는 배터리 상태 정보를 기초로 상기 충전 카운터를 산출하며, 상기 충전 카운터는 상기 배터리 상태 정보의 변화량의 절대값이 기 설정된 값을 초과하는 경우 증가될 수 있다.
또한, 상기 배터리 모듈은, 상기 배터리가 방전될 때 변화하는 상기 배터리 상태 정보를 기초로 상기 방전 카운터를 산출하며, 상기 방전 카운터는 상기 배터리 상태 정보의 변화량의 절대값이 기 설정된 값을 초과하는 경우 증가될 수 있다.
이때, 상기 배터리 상태 정보는 SoC, SoH, 배터리 내부 온도 값 및 배터리 내부 저항 값 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 인증된 차량의 차량 통신 모듈 및 배터리 모듈로부터 각각 충방전 정보를 전달받아 비교하는 외부 서버가 구비됨으로써 배터리가 인증되지 않은 차량 또는 충전 장치에 연결되었던 이력을 검증할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템은, 배터리의 상태 정보를 토대로 배터리가 충전 중인 경우의 충전 카운터와 방전 중인 경우의 방전 카운터를 산출하는 배터리 모듈이 구비됨으로써 배터리의 성능에 영향을 미치는 실제 충전 횟수 및 방전 횟수를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템의 모식도이다.
도 2는 도 1의 배터리 인증 시스템이 수행하는 배터리 인증 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 1의 배터리 모듈이 수행하는 충전 카운터의 산출 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈이 수행하는 방전 카운터의 산출 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 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 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템(1)의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템(1)은 배터리 모듈(100), 차량 통신 모듈(200), 인증 서버(300) 및 충전 스테이션(400)을 포함할 수 있다.
이때, 배터리 모듈(100)은 충방전 가능하게 구비되는 배터리(110)를 포함한다. 배터리(110)는 전기 차량(10)에 장착되어 동력원으로 사용되는 구성이며 여기서 전기 차량(10)은 배터리(110)에 충전된 전력 에너지를 이용하여 바퀴를 구동시키는 전기 모터를 포함하는 모든 차량(10)을 의미하는 것으로서 EV(Electric Vehicle)뿐만 아니라 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)를 포함할 수 있다.
또한, 배터리 모듈(100)은 배터리(110)의 충전 또는 방전 상태에 따른 정보인 충방전 정보를 저장하는 저장 장치(120)를 포함할 수 있다. 저장 장치(120)는 예를 들어 BMS(Battery Management System)에 포함되는 일 구성으로 구현될 수 있다. 저장 장치(120)는 휘발성 메모리를 의미할 수 있다. 이때, 충방전 정보는 배터리(110)의 충전 횟수를 추종하는 충전 카운터 및 배터리(110)의 방전 횟수를 추종하는 방전 카운터를 포함할 수 있다. 즉, 배터리(110)가 후술할 충전 장치(410)에 연결되어 충전되었던 횟수는 충전 카운터로서 저장 장치(120)에 저장될 수 있다. 또한, 배터리(110)가 차량(10)에 장착되고 차량(10)의 운행에 의해 방전되었던 횟수는 방전 카운터로서 저장 장치(120)에 저장될 수 있다.
한편, 충방전 정보는 차량(10)의 고유 식별 정보를 더 포함할 수 있다. 또한, 충방전 정보는 배터리 모듈(100)의 고유 식별 정보를 더 포함할 수 있다. 이때의 고유 식별 정보란 ID code를 의미할 수 있다. 즉, 배터리 모듈(100)은 자신을 식별할 수 있는 고유 식별 정보, 자신이 장착되는 차량(10)의 고유 식별 정보를 충방전 정보에 포함하여 저장 장치(120)에 저장할 수 있다.
차량 통신 모듈(200)은 배터리 모듈(100)이 장착되는 차량(10)에 구비될 수 있고 배터리 모듈(100)과 통신하여 충방전 정보를 전송받을 수 있다. 차량 통신 모듈(200)은 통신 기능만을 수행하는 구성일 수도 있고 통신 기능에 더불어 차량의 전장 부품을 제어하는 기능을 수행하는 구성일 수도 있다. 예를 들어, 후자의 경우라면 차량 통신 모듈(200)은 차량(10)의 동작을 전반적으로 제어하는 모듈로서 VCU(Vehicle control unit)일 수 있다. 이때, 배터리 모듈(100)과의 통신은 예를 들어, CAN 통신일 수 있다. 또한, 차량 통신 모듈(200)은 후술할 인증 서버(300)와 네트워크 통신을 수행하기 위한 기능을 구비할 수 있다. 예를 들어, 차량 통신 모듈(200)에는 모뎀 등의 통신 장치가 포함될 수 있다.
한편, 여기서의 네트워크란 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network)등의 폐쇄형 네트워크, 인터넷(Internet)과 같은 개방형 네트워크뿐만 아니라, CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communications), LTE(Long Term Evolution), EPC(Evolved Packet Core) 등의 네트워크와 향후 구현될 5G, 차세대 네트워크 및 클라우드 컴퓨팅 네트워크를 통칭하는 개념이다.
차량(10)에 배터리 모듈(100)이 장착되면 차량 통신 모듈(200)은 배터리 모듈(100)의 저장 장치(120)에 저장되어 있는 충방전 정보를 전송받을 수 있다. 이때의 전송은 차량 통신 모듈(200)에 기 설정된 주기에 따라 반복적으로 이루어질 수 있다. 차량 통신 모듈(200)은 이렇게 전송받은 충방전 정보를 저장하는 별도의 메모리를 포함할 수 있다.
인증 서버(300)는 차량(10)의 외부에 구비되는 구성으로서 차량 통신 모듈(200)과 통신하여 충방전 정보를 전송받아 저장할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서 인증 서버(300)는 클라이언트 또는 다른 서버의 작업수행 요청에 대응하는 작업 결과를 도출하여 제공하는 컴퓨터 시스템 및 컴퓨터 소프트웨어(서버 프로그램)를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
인증 서버(300)는 차량 통신 모듈(200)과 기 설정된 주기에 따라 통신하여 차량 통신 모듈(200)에 저장된 충방전 정보를 반복적으로 수신할 수 있다. 이때의 기 설정된 주기는 차량 통신 모듈(200)에 설정된 것이거나 인증 서버(300)에 설정된 것일 수 있다. 예를 들어, 인증 서버(300)에 상기 주기가 설정되어 있는 경우 인증 서버(300)가 상기 주기에 따라 충방전 정보를 요청하는 신호를 차량 통신 모듈(200)에 전송하면 차량 통신 모듈(200)이 충방전 정보를 인증 서버(300)로 전송할 수 있다. 또는, 차량 통신 모듈(200)에 상기 주기가 설정되어 있는 경우 차량 통신 모듈(200)이 상기 주기에 따라 충방전 정보를 인증 서버(300)로 전송할 수 있다.
인증 서버(300)에는 배터리(110)가 장착될 인증 받은 차량(10)의 고유 식별 정보와 상기 인증 받은 차량(10)에 장착되어야 하는 배터리 모듈(100)의 고유 식별 정보가 매칭된 상태로 저장될 수 있다. 이는, 충전 스테이션(400)에서의 배터리 교환 과정에서 이루어질 수 있는데 자세한 사항은 후술하도록 한다.
또한, 인증 서버(300)에는 배터리 모듈(100)을 충전할 수 있는 인증 받은 충전 장치(410)가 구비된 충전 스테이션(400)의 리스트가 저장되어 있을 수 있고, 저장된 충전 스테이션(400)에 구비된 충전 장치(410) 및/또는 충전 스테이션 서버(420)와 통신할 수 있다.
상술한 바와 같이 인증 서버(300)는 차량 통신 모듈(200)로부터 수신한 충방전 정보를 저장할 수 있다. 이처럼, 인증 서버(300)가 배터리 모듈(100)이 아닌 차량 통신 모듈(200)로부터 충방전 정보를 수신하면 배터리 모듈(100)이 인증 받은 차량(10)이 아닌 차량(10)에 장착되었던 경우에는 차량 통신 모듈(200)로부터 수신한 충방전 정보와 이후에 충전 장치(410)가 배터리 모듈(100)로부터 수신한 충방전 정보가 일치하지 않을 것이므로 배터리 모듈(100)이 인증 받은 차량(10)이 아닌 차량(10)에 장착된 이력을 검출해낼 수 있다. 즉, 인증 서버(300)는 서로 다른 경로로 전송받은 충방전 정보를 비교하여 배터리(110)가 미인증 차량(10)에 장착된 이력 또는 미인증 충전 장치(410)로 충전된 이력을 검출할 수 있다.
충전 스테이션(400)에는 배터리(110)를 충전시키기 위해 배터리 모듈(100)과 연결되는 충전 장치(410)가 설치되어 있다. 배터리 모듈(100)과 충전 장치(410)의 연결이란 배터리(110)에 전하를 충전시키기 위한 연결로서 충전 장치(410)에 마련된 포트를 통해 유선으로 연결되는 것 또는 유선 연결 없이 충전시키는 무선 충전 연결을 포함하는 개념이다.
또한, 충전 스테이션(400)에는 충전 장치(410) 및 인증 서버(300)와 통신 가능하도록 구비되고 충전 스테이션(400)을 관리하는 충전 스테이션 서버(420)를 더 포함할 수 있다. 이때의 관리란 배터리 인증과 관련하여 충전 스테이션(400)에서 수행되는 전반적인 동작을 의미할 수 있다. 예를 들어, 충전 장치(410)의 배터리 충전 허용 여부를 제어하는 동작, 사용자에게 배터리(110)가 미 인증 차량(10)에 장착되었던 이력을 경고하는 동작, 충전 스테이션(400)에 구비되어 있는 배터리(110)의 정보를 인증 서버(300)에 전달하는 동작 등을 포함할 수 있다.
충전 장치(410)는 배터리(110)의 충전을 위해 배터리 모듈(100)이 연결되면 배터리 모듈(100)과 통신하여 배터리 모듈(100)에 저장된 충방전 정보를 전달받아 인증 서버(300)로 전송할 수 있다. 이때, 충전 장치(410)는 자신이 직접 배터리 모듈(100) 및/또는 인증 서버(300)와 통신할 수도 있고 충전 스테이션 서버(420)를 경유하여 배터리 모듈(100) 및/또는 인증 서버(300)와 통신할 수도 있다.
사용자가 배터리(110)를 충전하기 위해 충전 스테이션(400)에서 배터리 모듈(100)을 충전 장치(410)에 연결시키면, 그 시점에서 배터리 모듈(100)의 저장 장치(120)에 저장되어 있는 충방전 정보가 충전 장치(410)를 통해(또는 충전 장치(410) 및 충전 스테이션 서버(420)를 통해) 인증 서버(300)로 전송된다.
한편, 인증 서버(300)는 인증 서버(300)에 저장되어 있는 제1 충방전 정보와 충전 장치(410)로부터 수신한 제2 충방전 정보를 서로 비교한 결과에 따라 배터리(110)에 대한 충전 장치(410)의 충전 동작의 허용 여부를 결정할 수 있다.
이때, 제1 충방전 정보는 차량 통신 모듈(200)로부터 전달받은 정보이며 제2 충방전 정보는 배터리 모듈(100)로부터 전달받은 정보이다.
제1 충방전 정보에 포함된 정보를 제1 충전 카운터와 제1 방전 카운터라 하고, 제2 충방전 정보에 포함된 정보를 제2 충전 카운터와 제2 방전 카운터라 할 때, 제1 충방전 정보와 제2 충방전 정보를 비교하면 결과는 다음과 같이 나타날 수 있다.
1. 제1 충전 카운터와 제2 충전 카운터가 일치하지 않는 경우
차량 통신 모듈(200)로부터 전송받은 제1 충전 카운터와 배터리 모듈(100)로부터 전달받은 제2 충전 카운터가 서로 일치하지 않는다는 것은 배터리(110)가 미인증 충전 장치에서 충전된 이력이 있다는 의미이다. 예를 들어, 제1 충전 카운터가 3이고, 제2 충전 카운터가 5인 경우 2회의 미인증 충전 장치로부터의 충전 이력이 존재하는 것으로 해석될 수 있다.
2. 제1 방전 카운터와 제2 방전 카운터가 일치하지 않는 경우
차량 통신 모듈(200)로부터 전송받은 제1 방전 카운터와 배터리 모듈(100)로부터 전달받은 제2 방전 카운터가 서로 일치하지 않는다는 것은 배터리(110)가 인증 받은 차량(10)이 아닌 차량에 장착되어 운행된 이력이 있다는 의미이다. 예를 들어, 제1 방전 카운터가 3이고, 제2 방전 카운터가 5인 경우 배터리(110)가 미인증 차량에 장착되어 방전된 이력이 2회 존재하는 것으로 해석될 수 있다.
3. 제1 충전 카운터와 제2 충전 카운터가 서로 일치하고, 제1 방전 카운터와 제2 방전 카운터가 서로 일치하는 경우
이때는 충전 카운터가 각각 일치하므로 배터리(110)가 인증 받지 못한 충전 장치에 의해 충전된 이력도 없다는 의미이고, 방전 카운터 또한 각각 일치하므로 배터리(110)가 인증 받지 못한 차량에 장착되어 운행된 이력도 없다는 의미이다.
물론, 상기 1의 경우와 2의 경우는 동시에 나타날 수도 있고 상기 1의 경우와 2의 경우 중 어느 하나만이 나타날 수도 있다. 상기 1의 경우와 2의 경우 중 적어도 어느 하나를 만족하는 경우에는 배터리(110)가 인증 받지 못한 장치에 연결된 상태로 충전 또는 방전된 것이므로 차량(10), 배터리(110) 또는 충전 장치(410)의 의도치 않은 고장을 방지하기 위한 후속 조치가 필요하게 된다.
인증 서버(300)는, 인증 서버(300)에 저장되어 있는 제1 충전 카운터가 충전 장치(410)로부터 수신한 제2 충전 카운터와 일치하고, 인증 서버(300)에 저장되어 있는 제1 방전 카운터가 충전 장치(410)로부터 수신한 제2 방전 카운터와 일치하는 경우에 배터리(110)에 대한 충전 장치(410)의 충전 동작을 허용할 수 있다.
인증 서버(300)는, 인증 서버(300)에 저장되어 있는 제1 충전 카운터가 충전 장치(410)로부터 수신한 제2 충전 카운터와 일치하지 않는 경우 또는, 인증 서버(300)에 저장되어 있는 제1 방전 카운터가 충전 장치(410)로부터 수신한 제2 방전 카운터와 일치하지 않는 경우에 배터리(110)에 대한 충전 장치(410)의 충전 동작을 금지할 수 있다.
이때, 상술한 충전 동작의 허용과 금지는 예를 들어, 충전 장치(410)에 마련된 별도의 제어부에 의해 또는 충전 스테이션 서버(420)로부터 충전 장치(410)로 전달되는 제어 명령에 의해, 충전 장치(410)에서 배터리(110)로 연결되는 전력 공급을 허용하거나 차단하는 방식으로 구현될 수 있다.
한편, 인증 서버(300)는 충전 동작이 금지되는 경우 충전 스테이션 서버(420)에 알림을 전송할 수 있다. 충전 스테이션 서버(420)에 전송된 알림은 다양한 방법을 통해 충전 스테이션(400)의 관리자에게 전달될 수 있다. 예를 들어, 충전 스테이션 서버(420)에 전달된 알림은 충전 스테이션(400)에 별도로 구비된 컴퓨팅 장치의 화면에 경고 메시지로 표시될 수 있다. 이를 통해, 충전 스테이션(400)의 관리자가 충전 장치(410)에 연결된 배터리 모듈(100)의 문제점을 인식할 수 있다. 즉, 충전 스테이션(400)의 관리자는 충전 장치(410)의 고장을 방지하기 위한 후속 조치로서 배터리 모듈(100)의 안정성을 점검하는 등의 조치를 취할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 인증 시스템(1)은 사용자 단말(500)을 더 포함할 수 있고, 사용자 단말(500)은 인증 서버(300)에 기 등록된 사용자 단말(500)일 수 있으며, 인증 서버(300)는 충전 동작이 금지되는 경우에 사용자 단말(500)에 알림을 전송할 수 있다. 이를 통해, 차량(10)의 사용자도 또한 배터리 모듈(100)의 문제점을 인식할 수 있다. 즉, 사용자에게 알림을 전송하는 것에 의해, 사용자로 하여금 배터리 모듈(100)에 결함이 발생하였는지 여부를 점검하기 위한 후속 조치를 취하게 할 수도 있고 사용자가 배터리 모듈(100)을 미인증 충전 장치 또는 미인증 차량과 연결하는 행동을 하지 않도록 주의를 환기시킬 수도 있다.
이하에서는, 충전 스테이션(400)에서의 배터리 교환 과정에 대해 설명한다.
충전 스테이션 서버(420)는, 배터리(110)의 충전이 허용되면, 차량(10)에 장착될 새로운 배터리 모듈을 선택(이하 '할당'이라 지칭될 수 있다)하여 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 인증 서버(300)에 전송할 수 있다. 여기서, 상기 새로운 배터리 모듈은 충전 스테이션(400)에 구비되어 있는 배터리 모듈이며 차량(10)에 새롭게 장착될 배터리 모듈을 의미한다. 상기 새로운 배터리 모듈은 기 정해진 비율만큼 충전된 상태로 충전 스테이션(400)에 배치되어 기존 배터리 모듈과 교체가 가능하다. 이때, 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보에는 상기 새로운 배터리 모듈의 고유 식별 정보, 충전 카운터 및 방전 카운터가 기 저장되어 있을 수 있다.
인증 서버(300)는 충전 스테이션 서버(420)에서 전달받은 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보에 차량(10)의 고유 식별 정보를 포함하여 갱신할 수 있다. 즉, 인증 서버(300)가 차량(10)의 고유 식별 정보를 매칭시켜 충방전 정보를 갱신하면 상기 새로운 배터리 모듈의 충방전 정보에는 자신이 장착될 차량(10)의 고유 식별 정보, 새로운 배터리 모듈 자신의 고유 식별 정보, 충전 카운터 및 방전 카운터가 포함될 수 있다. 인증 서버(300)는 갱신된 충방전 정보를 저장할 수 있다.
여기서, 새로운 배터리 모듈이 할당될 때 충전중인 기존의 배터리 모듈(100)은 더 이상 사용 불가하도록 락(lock)이 설정될 수 있고 새로운 배터리 모듈은 사용 가능하도록 언락(unlock)이 설정될 수 있다.
사용자는 충전 스테이션 서버(420)에 의해 할당된 새로운 배터리 모듈을 차량(10)에 장착할 수 있다. 차량 통신 모듈(200)은 상기 새로운 배터리 모듈이 차량(10)에 장착되면, 상기 새로운 배터리 모듈과 통신할 수 있고, 통신을 통해 전달받은 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보(인증 서버(300)에서 갱신된 충방전 정보)를 인증 서버(300)로 전송할 수 있다.
인증 서버(300)는 차량 통신 모듈(200)로부터 전송받은 충방전 정보와 인증 서버(300)에 저장되어 있는 충방전 정보를 비교하여 일치하지 않는 경우, 차량(10)의 주행을 금지하는 명령을 차량 통신 모듈(200)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 차량 통신 모듈(200)로부터 전송받은 충방전 정보를 제3 충방전 정보라 하고 인증 서버(300)에 저장되어 있는 충방전 정보를 제4 충방전 정보라 하자. 제3 충방전 정보와 제4 충방전 정보가 일치하지 않는 경우에는 사용자가 차량(10)에 장착한 새로운 배터리 모듈이 충전 스테이션 서버(420)가 할당한 새로운 배터리 모듈과 상이하다는 의미가 된다. 즉, 잘못된 배터리 모듈이 차량(10)에 장착된 것이므로 차량(10)의 주행을 금지할 필요가 있는 것이다.
차량 통신 모듈(200)은 인증 서버(300)로부터 차량(10)의 주행을 금지하는 명령을 전달받으면 사용자가 주행을 시도하는 차량(10) 조작을 하는 경우에도 모터로의 동력 전달을 차단하는 방법 등을 통해 차량(10)의 주행을 금지할 수 있다. 또한, 인증 서버(300)는 주행을 금지하는 경우에 사용자 단말(500)에 알림을 전송할 수 있다. 따라서 자신의 의지대로 차량(10)이 반응하지 않는 경우 발생할 수 있는 사용자의 혼란을 방지할 수 있다.
이하에서는 충방전 정보에 포함되는 충전 카운터 및 방전 카운터의 산출 방법에 대해 설명한다.
충전 카운터의 산출은 배터리 모듈(100)에서 수행될 수 있고 보다 구체적으로, BMS에서 수행될 수 있다.
배터리 모듈(100)은 배터리(110)가 충전될 때 변화하는 배터리 상태 정보를 기초로 충전 카운터를 산출할 수 있다. 충전 카운터는 상기 배터리 상태 정보의 변화량의 절대값이 기 설정된 값을 초과하는 경우 증가될 수 있다. 배터리 상태 정보는 예를 들어, 배터리의 SoC(State Of Charge)일 수 있다. 배터리의 SoC는 충전이 진행될수록 증가하므로 초기 상태의 SoC와 현재 상태의 SoC 차이의 절대값이 기 설정된 일정한 값보다 큰 경우, 예를 들어 SoC 변화량의 절대값이 10%를 초과하는 경우에 충전 카운터를 증가시키는 방식으로 충전 카운터를 산출할 수 있다.
배터리 모듈(100)은 배터리가 방전될 때 변화하는 배터리 상태 정보를 기초로 방전 카운터를 산출할 수 있다. 방전 카운터는 상기 배터리 상태 정보의 변화량의 절대값이 기 설정된 값을 초과하는 경우 증가될 수 있다. 마찬가지로 배터리 상태 정보는 배터리의 SoC일 수 있다. 배터리의 SoC는 방전이 진행될수록 감소하므로 초기 상태의 SoC와 현재 상태의 SoC 차이의 절대값이 기 설정된 일정한 값보다 큰 경우, 예를 들어 SoC 변화량의 절대값이 10%를 초과하는 경우에 방전 카운터를 증가시키는 방식으로 방전 카운터를 산출할 수 있다.
배터리 모듈(100)은 이와 같이 산출된 충전 카운터 및 방전 카운터를 저장 장치(120)에 저장할 수 있다. 상술한 바와 같이 이렇게 저장된 충전 카운터 및 방전 카운터는 차량 통신 모듈(200)에 전송될 수 있고 차량 통신 모듈(200)이 이들을 인증 서버(300)로 전송할 수 있다.
한편, 상기 배터리 상태 정보는 SoC 뿐만 아니라 배터리의 상태를 수치화하여 나타낼 수 있는 다른 정보가 될 수도 있다. 예를 들어, 배터리 상태 정보는 SoH(State Of Health), 배터리 내부 온도 값 및 배터리 내부 저항 값 중 적어도 어느 하나일 수 있고 이 중 두 개 이상의 값을 모니터링하여 충전 카운터 및 방전 카운터를 산출하는 것도 가능하다.
도 2는 도 1의 배터리 인증 시스템(1)이 수행하는 배터리 인증 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면 먼저, 차량 통신 모듈(200)로부터 인증 서버(300)로 제1 충방전 정보의 전송이 이루어진다(S110). 사용자가 충전 스테이션(400)에서 배터리(110)와 충전 장치(410)를 연결시키면(S120) 배터리 모듈(100)로부터 인증 서버(300)로 제2 충방전 정보의 전송이 이루어진다.
이후, 인증 서버(300)는 제1 충방전 정보와 제2 충방전 정보 각각의 충전 카운터와 방전 카운터를 비교하여 일치하는지 확인하여(S141) 일치하지 않는 경우에는 충전 장치(410)가 배터리(110)를 충전시키는 것을 금지하고(S142) 사용자 단말(500)에 알림을 전송하게 된다.(S143) 이때, 충전 스테이션 서버(420)에 알림을 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
인증 서버(300)는 제1 충방전 정보와 제2 충방전 정보 각각의 충전 카운터와 방전 카운터를 비교하여 일치하는지 확인하여(S141) 일치하는 경우에는 충전 장치(410)가 배터리(110)를 충전시키는 것을 허용한다.(S144) 이후, 배터리(110)의 충전이 시작된다.(S145)
기존 배터리(110)의 충전이 시작되면 충전 스테이션 서버(420)는 새로운 배터리 모듈을 할당함과 동시에 새로운 배터리 모듈의 충방전 정보를 인증 서버(300)에 전송한다.(S150) 이때, 인증 서버(300)는 할당된 새로운 배터리 모듈의 제3 충방전 정보를 저장할 수 있다.
사용자에 의해 새로운 배터리 모듈이 차량(10)에 장착되면(S160) 차량 통신 모듈(200)은 장착된 새로운 배터리 모듈과 통신하여 제4 충방전 정보를 전달받고 이를 인증 서버(300)로 전송한다.(S170)
이후, 인증 서버(300)는 제3 충방전 정보와 제4 충방전 정보 각각의 충전 카운터와 방전 카운터를 비교하여 일치하는지 확인하여(S181) 일치하지 않는 경우에는 사용자의 주행 조작이 있는 경우에도 차량(10)의 주행을 금지하고(S182) 사용자 단말(500)에 알림을 전송하게 된다.(S183) 이때, 충전 스테이션 서버(420)에 알림을 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
인증 서버(300)는 제3 충방전 정보와 제4 충방전 정보 각각의 충전 카운터와 방전 카운터를 비교하여 일치하는지 확인하여(S181) 일치하는 경우에는 차량(10)의 주행을 허용한다.(S184)
도 3은 도 1의 배터리 모듈(100)이 수행하는 충전 카운터의 산출 방법의 흐름을 나타낸 순서도이고, 도 4는 도 1의 배터리 모듈(100)이 수행하는 방전 카운터의 산출 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다. 도 3 및 도 4에서는 배터리 상태 정보로서 SoC를 이용하는 실시예가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 배터리 모듈(100)의 BMS는 배터리로부터 전달받은 정보(배터리 전압 등)를 이용하여 배터리 SoC를 산출한다.(S210) 배터리 SoC를 산출하는 방법은 다수개의 배터리 셀들을 대표하는 값(전압, 내부 저항 용량 등)을 검출하여 산출하는 방법 및 관련 수식이 종래 기술로서 널리 알려져 있으므로 여기서는 설명을 생략한다.
이후, SoC 변화량(현재 SoC-최초 SoC)을 산출하여(S220) 상기 변화량의 절대값이 기 설정된 일정한 값을 초과하면(예를 들어, 현재 SoC가 최초 SoC 대비 10% 초과 증가) 충전 카운터를 증가시킬 수 있다.(S230, S240) 이렇게 산출된 충전 카운터는 배터리 모듈(100)의 저장 장치(120)에 저장될 수 있다.(S250)
도 4를 참조하면, 배터리 모듈(100)의 BMS는 배터리(110)로부터 전달받은 정보(배터리 전압 등)를 이용하여 배터리 SoC를 산출한다.(S310) 이후, SoC 변화량(현재 SoC-최초 SoC)을 산출하여(S320) 상기 변화량의 절대값이 기 설정된 일정한 값을 초과하면(예를 들어, 현재 SoC가 최초 SoC 대비 10% 초과 감소) 방전 카운터를 증가시킬 수 있다.(S330, S340) 이렇게 산출된 방전 카운터는 배터리 모듈(100)의 저장 장치(120)에 저장될 수 있다.(S350)
도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 배터리 인증 방법, 충전 카운터 산출 방법 및 방전 카운터 산출 방법의 더욱 자세한 설명은 앞서 도 1의 배터리 인증 시스템(1)에 대한 설명으로 갈음할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 인증된 차량의 차량 통신 모듈 및 배터리 모듈로부터 각각 충방전 정보를 전달받아 비교하는 외부 서버가 구비됨으로써 배터리가 인증되지 않은 차량 또는 충전 장치에 연결되었던 이력을 검증할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리의 상태 정보를 토대로 배터리가 충전 중인 경우의 충전 카운터와 방전 중인 경우의 방전 카운터를 산출하는 배터리 모듈이 구비됨으로써 배터리의 성능에 영향을 미치는 실제 충전 횟수 및 방전 횟수를 관리할 수 있다.
한편, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 배터리 인증 시스템
10: 차량
100: 배터리 모듈
110: 배터리
120: 저장 장치
200: 차량 통신 모듈
300: 인증 서버
400: 충전 스테이션
410: 충전 장치
420: 충전 스테이션 서버
500: 사용자 단말

Claims (14)

  1. 배터리와, 상기 배터리의 충방전 정보를 저장하는 저장 장치를 포함하는 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈이 장착되는 차량에 구비되며 상기 배터리 모듈과 통신하여 상기 충방전 정보를 전송받는 차량 통신 모듈;
    상기 차량 통신 모듈과 통신하여 상기 충방전 정보를 전송받아 저장하는 외부의 인증 서버; 및
    상기 배터리를 충전시키기 위해 상기 배터리 모듈과 연결되는 충전 장치가 설치된 충전 스테이션;을 포함하며,
    상기 충전 장치는,
    상기 배터리의 충전을 위해 상기 배터리 모듈이 연결되면 상기 배터리 모듈과 통신하여 상기 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 전달받아 상기 인증 서버로 전송하고,
    상기 인증 서버는,
    상기 인증 서버에 저장되어 있는 충방전 정보와 상기 충전 장치로부터 수신한 충방전 정보를 서로 비교한 결과에 따라 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작의 허용 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 정보는,
    상기 배터리의 충전 횟수를 추종하는 충전 카운터 및 상기 배터리의 방전 횟수를 추종하는 방전 카운터를 포함하는 배터리 인증 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충방전 정보는,
    상기 차량의 고유 식별 정보를 더 포함하는 배터리 인증 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 인증 서버는,
    상기 인증 서버에 저장되어 있는 충전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 충전 카운터와 일치하고, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 방전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 방전 카운터와 일치하는 경우에 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작을 허용하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 인증 서버는,
    상기 인증 서버에 저장되어 있는 충전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 충전 카운터와 일치하지 않는 경우 또는, 상기 인증 서버에 저장되어 있는 방전 카운터가 상기 충전 장치로부터 수신한 방전 카운터와 일치하지 않는 경우에 상기 배터리에 대한 상기 충전 장치의 충전 동작을 금지하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전 스테이션은,
    상기 충전 스테이션을 관리하는 충전 스테이션 서버를 더 포함하고,
    상기 인증 서버는, 상기 충전 동작이 금지되는 경우 상기 충전 스테이션 서버에 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인증 서버에 기 등록된 사용자 단말을 더 포함하고,
    상기 인증 서버는, 상기 충전 동작이 금지되는 경우 상기 사용자 단말에 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 차량에 장착될 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 상기 인증 서버에 전송하는 충전 스테이션 서버를 더 포함하고,
    상기 새로운 배터리 모듈은, 상기 충전 스테이션에 구비되어 있는 배터리 모듈인 배터리 인증 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인증 서버는,
    상기 충전 스테이션 서버에서 전달받은 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보에 상기 차량의 고유 식별 정보를 포함하여 갱신하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차량 통신 모듈은,
    상기 새로운 배터리 모듈이 상기 차량에 장착되면, 상기 새로운 배터리 모듈에 저장된 충방전 정보를 상기 인증 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 인증 서버는,
    상기 차량 통신 모듈로부터 전송받은 충방전 정보와 상기 인증 서버에 저장되어 있는 충방전 정보를 비교하여 일치하지 않는 경우, 상기 차량의 주행을 금지하는 명령을 상기 차량 통신 모듈로 전송하는 배터리 인증 시스템.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 배터리가 충전될 때 변화하는 배터리 상태 정보를 기초로 상기 충전 카운터를 산출하며,
    상기 충전 카운터는 상기 배터리 상태 정보의 변화량의 절대값이 기 설정된 값을 초과하는 경우 증가되는 배터리 인증 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은, 상기 배터리가 방전될 때 변화하는 상기 배터리 상태 정보를 기초로 상기 방전 카운터를 산출하며,
    상기 방전 카운터는 상기 배터리 상태 정보의 변화량의 절대값이 기 설정된 값을 초과하는 경우 증가되는 배터리 인증 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 상태 정보는 SoC, SoH, 배터리 내부 온도 값 및 배터리 내부 저항 값 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 배터리 인증 시스템.
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