전기차 직무 알아보기 3. 전기차 충전기 직무 지식

이 글은 전기차와 전기차충전기 간의 통신을 다룹니다.
누군가와 대화가 통할 수준을 다룹니다.
이미지는 저작권을 생각하고 가져오지 않았으며, 이 글은 포토폴리오 목적이며, 별도의 수익을 창출하지 않습니다.
(이해를 위해 어쩔 수 없이 이미지가 필요했음을 알립니다.) (문제가 된다면 삭제합니다.)

---

전기차 충전기의 기초 지식

전기차를 충전하는 방식은 2가지로 볼 수 있습니다.. 가정에서 AC 전력을 사용해서 전기차를 충전하는 방법과 급속 충전기를 이용해서 DC로 전기차를 충전하는 방법입니다.
현시점에서 대부분의 회사의 관심사는 당연 급속 DC 충전기라고 볼 수 있습니다. 최대 360kW 까지의 전력을 충전시킬 수 있습니다.

 우선 전기차와 연결하는 커넥터를 먼저 보시면, 커넥터는 전세계적으로 서로 다른 표준을 사용하고 있습니다.

크게 두 가지로 나누자면 미국, 유럽, 한국(현대)이 사용하고 있는 DC CCS1, 2 방식과 일본, 중국에서 사용하고 있는 CHADEMO 라는 방식입니다.  (보통 여기서 DC CCS1, 2 방식을 묶어서 COMBO 방식이라고도 합니다.)
DC CCS1, 2 방식은 PLC로 통신을 하고, CHADEMO는 CAN을 사용해서 통신을 합니다. CCS 방식이 소비자 입장에서는 더 편리한 방법이라고 합니다. 이 부분에 대해서 정리된 학술지가 있는데, 찾게되면 수정하겠습니다
CAN통신은 이전시간에 다뤘으니 넘어가고 PLC 통신을 한 번 알아보겠습니다
 

PLC (Power Line Communication) 통신

전기기사나 소방설비기사(전기) 등등을 통해서 PLC를 접하시는 분들의 경우에는 뭔가 친숙하게 들릴수 도 있지만, 그 PLC와 지금 말하는 PLC는 다른 개념입니다. 전기기사의 PLC는 (Programmerble Logical Controller) 전력기기를 조종하는 PLC를 의미하고 여기서 말하는 PLC(power line Communication)의 경우는 전력선을 통해서 통신을 하는 방법입니다.

PLC는 2010년대 초반에 한 번 붐이 일어났습니나. 인터넷은 통신선에 전기는 전력선에 실어 날랐는데, 이 두 선을 전력선에 합쳐서 보낼 수 있는 기술이라니, 여기저기서 관심을 가지기 시작했습니다

방법은 간단합니다. 전력선은 50~60Hz의 주파수를 사용하고 있습니다. 여기에 고주파 신호를 합쳐서 보내는 겁니다.
전기전자를 전공했다면 주파수를 섞어서 보낼 수 있다는 건 이미 상식과도 같은 이야기지만 살짝 더 들어가겠습니다.

우리가 보통 만나는 아날로그 신호는 다음과 같습니다.

밑의 그림을 보시면 검정색 선이 서로 다른 주기를 가지는 두 신호가 합쳐진 신호입니다.

이 연속된 신호를 푸리에 변환이라는 공식을 적용하면 주파수별로 분리가 가능하고,  여기서 특정 주파수만 통과시키게 할 수 있는 필터를 통과시키면, 원하는 신호만 수신하는게 가능해집니다.
 

다시 돌아와서 PLC란
전력선은 50~60Hz의 대역에서 전력을 전송하고 있으니, 우리는 고주파에 신호를 넣어서 통신을 시키자 라는 개념입니다.

근데, 한 가지 문제가 생깁니다. 고주파의 신호가 고전압의 전력선을 타고가니.. 전송선로 내부에서 대기로 방전이 되버리는 현상이 발생합니다.

그래서 2010년도 초반에 반짝했다가 서서히 잊혀져버린 기술이 되어버렸습니다.
 

근데, 전기차 충전기에서 PLC (Power Line Communication) 통신?

전기차 충전기에서 다시 PLC가 핫한 주제가 되었습니다.
위의 그림의 포트를 보시면
- DC의 부분이 전력을 주고 받는 부분입니다.
나머지 3개의 포트 중에서
- PE는 GND
- Proximity Pilot 차량과 연결이 안전하게 되었는지 확인
- Control Pilot 은 차량과 충전기 통신을 하는 부분
그래서 Control Pilot 포트에서 PLC 통신이 이루어집니다.

 PLC (Power Line Communication)를 통해 이루고 싶은 것은?

바로 PnC 라고 부르는 기술을 실현하기 위해서 입니다.
Pnc는 충전과 동시에 결제를 진행하는 것으로 운전자는 따로 결제를 하지 않아도 자동으로 결제가 가능하게 됩니다.
또한 PLC 통신을 통해서 차량의 상태, 충천 용량, 충전기 상태 등의 정보를 공유받을 수 있습니다.

여기서 또 엮이는게 PnC가 가능하면? 보안은 어떻게 할 것인가??  PLC 통신은 어떻게 통신을 하는가? 라는 이야기가 나오게 됩니다.

보안의 경우에는 암호에 대한 이야기가 추가되어 TCL인지 TLC인지 하는 네트워크 암호학에 대한 이야기로 흘러가게 되고,

통신에 대한 이야기에서는 ISO 15118이라는 표준으로 흘러갑니다.
 

ISO 15118

간단하게 설명하자면 전기차와 충전 인프라간의 통신 프로토콜을 정의한 표준입니다. 여기서 네트워크에 대한 지식을 요하게 되며, 각 네트워크 7계층에 대한 세부 표준이 정의되어 있습니다.

ISO 15118의 경우에는 독일의 DIN70121이라는 통신 프로토콜을 포함하는 표준이니 ISO 15118만 공부해되 됩니다.

또한 ISO15118-2의 경우 ISO15118-20으로 넘어가고 있는 상태라는 이야기를 들었지, 현직자는 아니기 때문에 실무가 어떤 상태인지는 모릅니다.
(20 에서는 무선충전과 V2G에 대한 이야기가 포함되어 있습니다.)
세부적인 내용은 직접 찾아보도록 합시다. 난이도가 있으며, 네트워크 지식을 요구합니다.
 
 

그 외 전기차 충전 표준들

IEC61851 : "전기차 충전 시스템의 기능과 안전성" 전기차를 위한 충전 시스템에 대한 요구사항과 시험 방법을 다룹니다. 이 표준은 전기차 충전 인터페이스와 충전 모드, 통신 프로토콜, 전기적 안전성 등을 포함하여 전기차 충전 시스템의 표준화를 목적으로 한다.  IEC61851은 다양한 충전 시나리오를 고려하며, 충전 시스템의 상호 운용성과 안전성을 보장하기 위한 지침을 제공합니다.
IEC62196 : "전기차와 충전 인프라 간의 물리적 연결에 대한 표준" 전기차를 위한 커넥터, 케이블 어셈블리 및 전원 출력 장치에 대한 요구사항을 정의한다. 전기차와 충전 인프라 간의 물리적 연결을 위한 커넥터와 케이블 어셈블리, 전원 출력 장치 등에 대한 표준화를 목적으로 합니다.
OCPP : EV 충전기 통신규약으로 전기차 충전스테이션과 관리시스템 사이의 통신 인터페이스
이 표준은 2년전에 잠시 핫한 주제였던 표준으로 우리나라에서는 OCPP1.6 버전을 표준으로 채택했으며, 최신은 OCPP2.0.1입니다. 충전 스테이션 운영 및 유지관리를 목적으로 개발한 충전 통신 규약으로, 국제적으로 통용되는 대표적인 전기차 충전 인프라 프로토콜입니다.
※ VCMS  : 충전관리 시스템으로 충전과 관련된 제어 기능과 V2L(차량과 베터리를 이용하여 220V 공급)
※ V2G : 자동차에서 전력망으로 전기를 이동시키는 것을 말합니다. 즉 V2G란 전기차에 저장한 배터리를 에너지 저장장치처럼 활용하여 전력계통에 연계하는 기술입니다.  양방향 전력 전력망에서 차량으로 차량에서 전력망으로 전력이 이동하는 기술 여행가서 전기차로 전기쓰는 느낌으로 이해했습니다.