KR20230008511A - Car battery monitoring system - Google Patents

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KR20230008511A
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김재일
김기영
강종훈
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주식회사 정우엔지니어링
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    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]

Abstract

The present invention relates to a battery monitoring system for a vehicle and, more specifically, to a system for managing a battery used in a vehicle using a communication network. The battery monitoring system for a vehicle includes: a charging and discharging sensing unit determining whether the battery of the vehicle is charging or discharging and storing information about a charging rate or a discharging rate in a storage unit; a temperature sensing unit sensing the temperature of the battery; a communication unit performing wireless communications of a remaining life determination unit calculating a remaining life cycle of the battery and storing the remaining life cycle in the storage unit (150); and the communication network (300) transmitting battery state information to a battery management server (400) installed remotely and using at least one among a wire communication means or a wireless communication means.

Description

차량용 배터리 모니터링 시스템{CAR BATTERY MONITORING SYSTEM}Vehicle battery monitoring system {CAR BATTERY MONITORING SYSTEM}

본 발명은 차량용 배터리 모니터링 시스템에 관한 것으로 상세하게는, 차량에서 사용하고 있는 배터리를 통신망을 이용하여 관리하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle battery monitoring system, and more particularly, to a system for managing a battery used in a vehicle using a communication network.

차량의 순정 스마트 기능 및 차량용 전장장치(내비게이션, 블랙박스 등)의 추가 장착으로 인하여 차량용 배터리의 사용량이 점차 증가하고 있는 추세이며, 차량용 배터리가 방전되는 사례도 빈번하게 발생되고 있다. 사용자가 배터리의 상황을 정확히 인지하여 대처할 수 있는 기능의 필요성이 증가되고 있다.The use of vehicle batteries is gradually increasing due to the addition of genuine smart functions and vehicle electric devices (navigation, black box, etc.), and cases in which vehicle batteries are discharged frequently occur. The need for a function that allows a user to accurately recognize and respond to a battery situation is increasing.

배터리의 특성상 오래 사용하면 성능이 저하되어 충전량은 감소되며, 배터리 방전 사고의 위험율은 높아진다.Due to the nature of the battery, when used for a long time, its performance deteriorates, the amount of charge decreases, and the risk rate of battery discharge accidents increases.

또한, 차량의 편의 기능의 발전에 따라서 주행 중에도 운전자의 운전 행태(편의 장치 및 전장 장치의 사용 행태포함)에 따라서 배터리의 사용량이 증가하고 있을 뿐만 아니라, 부가 장치들의 과도한 사용은 주행 중 차량용 배터리의 충전을 방해하는 요인이 된다.In addition, with the development of convenience functions in vehicles, battery usage is increasing according to the driver's driving behavior (including the use of convenience devices and electronic devices) while driving, and excessive use of additional devices can lead to the loss of battery power for vehicles while driving. It becomes a factor that interferes with charging.

순정 자동차의 경우 연비 등을 복합적으로 고려하여 배터리의 발전 성능을 설계하므로 주행 중 배터리 충전량과도 깊은 연관 관계가 발생하게 된다.In the case of a genuine car, since the power generation performance of the battery is designed in complex consideration of fuel economy, etc., a deep relationship occurs with the battery charge amount while driving.

대표적인 자동차 전장장치의 소모 전류를 살펴보면 시동장치의 경우 60~250(A), 헤드라이트의 경우 8~12(A), 냉각장치의 경우 6~12(A), 디포거의 경우 12~18(A), 시트 히터의 경우 15~30(A) 등등 임을 알 수 있다.Looking at the current consumption of typical automotive electronic devices, the starting device is 60~250(A), the headlight is 8~12(A), the cooling device is 6~12(A), and the defogger is 12~18(A). ), and in the case of seat heaters, it can be seen that 15 to 30 (A) and so on.

그러므로 차량용 배터리를 사용하는 순정 장치들 및 사용자가 설치할 수 있는 다양한 부가 장치들을 통합적으로 고려할 수 있는 배터리 관리 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a battery management technology that can comprehensively consider genuine devices using vehicle batteries and various additional devices that can be installed by users.

주차 상황에서도 스마트 키 및 블랙박스 등의 장치들로 인해 배터리의 사용량은 증가하고 있는 추세이다.Even in a parking situation, battery usage tends to increase due to devices such as smart keys and black boxes.

배터리의 충전량은 배터리의 전압을 감시하여 유추할 수 있으며, 배터리의 충전용량과 전압의 상관 관계를 알 수 있다.The charge amount of the battery can be inferred by monitoring the voltage of the battery, and the correlation between the charge capacity and voltage of the battery can be known.

배터리는 온도에 따라 특성이 변화하는 특징을 가지고 있으며, 순정 자동차의 배터리 충전 기능도 겨울철, 여름철 등 온도에 따른 충전 특성을 다르게 적용하고 있으며, 이러한 배터리 온도와 충전 관련된 상관관계를 알 수 있다.Batteries have characteristics that change depending on temperature, and the battery charging function of a genuine car also applies different charging characteristics according to temperature, such as in winter and summer, and the correlation between battery temperature and charging can be seen.

차량용 배터리는 온도에 따라 배터리의 축전 성능이 변화하며, 온도에 따른 배터리 성능에 대해 알 수 있다. 배터리의 전압으로만 충전용량을 유추할 경우 정확도의 한계가 발생되며 온도 정보를 조합한 분석이 필요하다.In the vehicle battery, the storage performance of the battery changes according to the temperature, and the battery performance according to the temperature can be known. If the charge capacity is inferred only by the voltage of the battery, there is a limit to accuracy, and an analysis combining temperature information is required.

참고로, 근자의 차량에는 통신기능이 구비되어 있다.For reference, recent vehicles are equipped with a communication function.

본 발명은 차량용 배터리 모니터링 시스템에 관한 것을 상세하게는 차량에서 사용하고 있는 배터리를 통신망을 이용하여 관리하는 시스템을 제공한다.The present invention relates to a vehicle battery monitoring system, and more particularly, provides a system for managing a battery used in a vehicle using a communication network.

첨부한 도면에 의해 구성을 설명하고 그에 따른 실시예를 설명한다.The configuration will be described with reference to the accompanying drawings, and an embodiment thereof will be described.

차량의 배터리가 충전 중인지 또는 방전 중인지 여부를 판단하고, 충전량 또는 방전량에 대한 정보를 저장부에 저장하는 충방전 감지부;a charge/discharge detection unit that determines whether the battery of the vehicle is being charged or discharged and stores information on the amount of charge or discharge in the storage unit;

배터리의 온도를 감지하는 온도감지부;a temperature sensing unit that senses the temperature of the battery;

배터리의 잔여수명사이클을 산출하여 저장부에 저장하는 잔여수명판단부Remaining life judgment unit that calculates the remaining life cycle of the battery and stores it in the storage unit

무선통신을 수행하는 통신부;a communication unit that performs wireless communication;

원격에 설치된 배터리 관리서버(400)로 배터리 상태정보를 전송하며, 유선 또는 무선통신 수단 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있는 통신망(300)을 포함한다.It transmits battery status information to a battery management server 400 installed remotely, and includes a communication network 300 in which at least one of wired or wireless communication means can be used.

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량에서 사용하고 있는 배터리를 통신망을 이용하여 관리하는 시스템을 제공함으로서 전문(배터리 공급사)가측에서 배터리관리가 용이하다.As described above, the present invention provides a system for managing a battery used in a vehicle using a communication network, so that it is easy for a specialist (battery supplier) to manage the battery.

도 1은 본 발명의 차량용 배터리 모니터링 시스템의 흐름도.1 is a flowchart of a vehicle battery monitoring system of the present invention.

첨부한 도면에 의해 구성을 설명하고 그에 따른 실시예를 설명한다.The configuration will be described with reference to the accompanying drawings, and an embodiment thereof will be described.

본 발명의 실시예에서는 배터리(10)에서 공급되는 전력을 이용하여 DC 5V의 동작전원을 생성하여 배터리 모니터링 장치(100)를 구성하는 각 부품으로 공급한다. 배터리(10)가 충전기(20)에 연결된 경우에는 충전기(20)의 전력이 전원 라인을 통해 전원 공급부로 공급된다.In an embodiment of the present invention, operating power of DC 5V is generated using power supplied from the battery 10 and supplied to each component constituting the battery monitoring device 100 . When the battery 10 is connected to the charger 20, the power of the charger 20 is supplied to the power supply through a power line.

표시부(140)는 배터리의 상태를 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 시각적으로 표시하는 역할을 하며, 예를 들어 다수의 LED 램프일 수도 있고, LCD등과 같은 평면표시장치일 수도 있다. 표시부(140)는 예를 들어, "충전 중",The display unit 140 serves to visually display the state of the battery so that the user can easily recognize it, and may be, for example, a plurality of LED lamps or a flat display device such as an LCD. The display unit 140 is, for example, "charging",

"통신 중", "점검 필요", "전해액 보충 필요" 등과 같은 다양한 상태정보를 표시할 수 있다.Various status information such as "communicating", "check required", "electrolyte replenishment required" can be displayed.

저장부(150)에는 제어부(110)의 모니터링 동작을 위한 프로그램과, 배터리(10)의 관리에 필요한 배터리 기본정보, 배터리 모니터링 장치(100)가 모니터링을 통해 획득한 각종 배터리 상태 정보가 저장된다.The storage unit 150 stores a program for the monitoring operation of the control unit 110, basic battery information necessary for managing the battery 10, and various battery state information acquired by the battery monitoring device 100 through monitoring.

배터리 기본정보는 배터리(10)의 고유식별정보, 사용수명사이클, 전압/전류/온도/액위 등의 기준값 및 허용범위, 전류검출부의 션트저항값 등을 포함할 수 있다.Basic battery information may include unique identification information of the battery 10, use life cycle, reference values and allowable ranges such as voltage/current/temperature/liquid level, shunt resistance value of the current detector, and the like.

배터리 상태정보는 제어부(110)가 모니터링을 통해 획득한 각종 검출값, 충방전 횟수, 충방전 사이클의 초기 및 말기의 전압, 전류, 온도 및 액위, 1사이클당 전류량(방전량)(Ah), 잔여수명사이클 등의 정보를 포함할 수 있다. The battery status information includes various detection values acquired by the control unit 110 through monitoring, the number of charging and discharging, voltage, current, temperature and liquid level at the beginning and end of the charging and discharging cycle, current amount per cycle (discharge amount) (Ah), Information such as remaining life cycle may be included.

이하에서는 제어부(110)의 구성 및 기능을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration and functions of the control unit 110 will be described in more detail.

충방전 감지부(111)는 배터리의 전압정보를 획득하기 위한 것으로서, 배터리전압검출회로를 통해 배터리(20)의 (+)출력단자와 (-)출력단자간의 전압을 검출하여 배터리가 충전 중인지 또는 방전 중인지 여부를 확인할 수 있다.The charge/discharge detection unit 111 is for acquiring voltage information of the battery, and detects the voltage between the (+) output terminal and the (-) output terminal of the battery 20 through the battery voltage detection circuit to determine whether the battery is being charged or not. You can check whether it is discharging or not.

또한 충방전 감지부(111)는 전류판단부(113)에서 감지된 전류의 방향을 이용하여 충전 상태인지 또는 방전 상태인지 여부를 확인할 수도 있다.In addition, the charge/discharge detector 111 may determine whether the battery is charged or discharged using the direction of the current detected by the current determiner 113 .

그 밖에도 충방전 감지부(111)는 개방상태에서의 전압, 충전 중 전압, 방전 중 전압 등과 같은 다양한 전압정보를 검출하여 확인하며, 검출된 전압정보를 이용하여 배터리(10)가 과충전, 부족충전 또는 과방전 상태인지 여부를 판단하고, 허용범위를 벗어난 경우에는 표시부(140)를 제어하여 소정의 경고표시를 할 수 있다.In addition, the charge/discharge detection unit 111 detects and confirms various voltage information such as voltage in an open state, voltage during charging, voltage during discharge, etc., and uses the detected voltage information to determine whether the battery 10 is overcharged or undercharged. Alternatively, it is determined whether it is in an over-discharge state, and if it is out of the permissible range, a predetermined warning may be displayed by controlling the display unit 140 .

그 밖에도 충방전 감지부(111)는 개방 상태에서의 전압, 충전 중 전압, 방전 중 전압 등과 같은 다양한 전압정보를 검출하여 확인하며, 검출된 전압정보를 이용하여 배터리(10)가 과충전, 부족충전 또는 과방전 상태인지 여부를 판단하고, 허용범위를 벗어난 경우에는 표시부(140)를 제어하여 소정의 경고표시를 할 수 있다.In addition, the charge/discharge detector 111 detects and confirms various voltage information such as voltage in an open state, voltage during charging, voltage during discharge, and the like, and uses the detected voltage information to determine whether the battery 10 is overcharged or undercharged. Alternatively, it is determined whether it is in an over-discharge state, and if it is out of the permissible range, a predetermined warning may be displayed by controlling the display unit 140 .

잔여수명판단부(116)는 배터리의 잔여수명사이클을 산출하여 저장부(150)에 저장한다. 예를 들어 저장부(150)에 사용수명 사이클이 저장되어 있다면 사용수명 사이클에서 실제 충방전 사이클을 차감하여 잔여수명 사이클을 산출할 수 있다. The remaining life cycle determination unit 116 calculates the remaining life cycle of the battery and stores it in the storage unit 150 . For example, if the use life cycle is stored in the storage unit 150, the remaining life cycle may be calculated by subtracting the actual charge/discharge cycle from the use life cycle.

이때 실제 충방전 사이클에서의 충전량 및/또는 방전량에 대한 정보를 고려하여 계산하면 보다 정확한 잔여수명 사이클을 산출할 수 있다.In this case, a more accurate remaining life cycle can be calculated by calculating information on the amount of charge and/or discharge in the actual charge/discharge cycle.

상기 충방전 감지부(111)는 전류판단부(113)에서 감지된 전류의 방향을 이용하여 충전 상태인지 또는 방전 상태인지 여부를 확인할 수도 있다.The charge/discharge detector 111 may check whether the battery is charged or discharged using the direction of the current detected by the current determiner 113 .

온도감지부(114)는 배터리(10)에 장착된 온도센서의 검출값을 온도검출단자를 통해 수신하여 배터리(10)의 온도 정보를 획득하고, 온도가 허용값을 벗어나면 표시부(140)를 제어하여 소정의 경고표시를 할 수 있다.The temperature sensing unit 114 obtains temperature information of the battery 10 by receiving a detection value of a temperature sensor mounted on the battery 10 through a temperature detection terminal, and displays the display unit 140 when the temperature is out of an acceptable value. It can be controlled to display a predetermined warning.

통신부(200)는 블루투스, 지그비 등의 근거리 무선통신모듈인 것이 바람직하다, 다만, 근거리 무선 통신모듈을 사용하여 충전중에 배터리 모니터링 장치(100)로부터 배터리 상태정보를 자동으로 수신하도록 설정하는 것이 보다 편리함은 물론이다.The communication unit 200 is preferably a short-range wireless communication module such as Bluetooth or ZigBee. However, it is more convenient to use the short-range wireless communication module to automatically receive battery status information from the battery monitoring device 100 during charging. is of course

또 통신부(200)는 통신망(300)을 거쳐 원격에 설치된 배터리 관리서버(400)로 배터리 상태정보를 전송하며, 유선 또는 무선통신 수단 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있다.In addition, the communication unit 200 transmits battery status information to the remotely installed battery management server 400 via the communication network 300, and at least one of wired or wireless communication means may be used.

통신망(300)의 종류는 특별히 제한되지 않으며 유무선 인터넷망, 이동통신망, 공중전화망, 사설망 등을 선택 및/또는 조합하여 구성할 수 있다.The type of communication network 300 is not particularly limited, and may be configured by selecting and/or combining a wired or wireless Internet network, a mobile communication network, a public telephone network, or a private network.

배터리 관리서버(400)에는 충전기(20)로부터 전송된 배터리의 각종 상태정보를 배터리의 고유식별정보와 연계하여 저장되며, 과충전, 부족충전, 과방전, 과열, 전해액 부족 등과 같은 배터리 이상이 감지되면 이를 관리자단말(500)로 전송하여 필요한 조치를 취하도록 할 수 있다. 또한 관리자단말(500) 이외 해당 배터리(10)를 납품한 대리점의 단말기로 해당 정보를 전송하여 필요한 조치를 취하도록 할 수도 있을 것이다.In the battery management server 400, various status information of the battery transmitted from the charger 20 is stored in association with the unique identification information of the battery, and when a battery abnormality such as overcharge, undercharge, overdischarge, overheat, or lack of electrolyte is detected This can be transmitted to the manager terminal 500 to take necessary measures. In addition, it may be possible to transmit the corresponding information to a terminal of an agency that delivered the corresponding battery 10 other than the manager terminal 500 so that necessary measures may be taken.

이와 같이 각 배터리의 상태정보를 배터리 관리서버(400)에서 종합적으로 관리하면, 특정 배터리의 이력을 추적 관리할 수 있고 각 배터리에 대해 적절한 시기에 유지보수를 할 수 있으므로 배터리의 효율적인 사용을 통해 배터리의 사용수명을 극대화 할 수 있는 이점이 있다.In this way, if the battery management server 400 comprehensively manages the state information of each battery, the history of a specific battery can be tracked and managed, and maintenance can be performed for each battery at an appropriate time. It has the advantage of maximizing its service life.

상기 제어부(20)에서 배터리의 상태 및 온도상태의 경보메시지 및 데이터를 무선통신 모듈을 통하여 원격지 통신으로 송신하는 통신수단이다.It is a communication means for transmitting the alarm message and data of the battery status and temperature status from the control unit 20 through remote communication through a wireless communication module.

전류판단부(113)는 소정의 전압을 얻기 위해 직렬로 연결한 복수개의 입력부 및 회로, 상기 회로(전류가 충전 또는 방전되는 회로)로부터 전압을 측정하고, 전류를 측정하기 위해 상기 회로의 어느 한 선에 연결된 표준저항(미도시)과, 상기 표준저항으로부터 전류에 비례하는 전압 측정선을 구비할 수 있다.The current determination unit 113 measures voltage from a plurality of input units and circuits connected in series to obtain a predetermined voltage, the circuit (a circuit in which current is charged or discharged), and any one of the circuits to measure the current. A standard resistance (not shown) connected to the line and a voltage measurement line proportional to the current from the standard resistance may be provided.

통신부는, 상기 제어부(20)의 연산처리결과가 비정상으로 판단되는 경우에는 WAP을 이용하여 관리자나 사용자의 이동통신 단말기에 전송하는 무선 모듈과, 상기 무선모듈과 기존 이동통신 통신망을 통하여 원격지의 관리자나 사용자의 이동통신 단말기로 배터리(10)의 고유번호와 비정상 상태에 대응하여 정해진 경보문자 및 기억장치에 저장된 측정데이터를 원격지의 관리자나 사용자에게 전송하는 것으로 어느 배터리의 이상 상태인가를 원격지에서 알 수 있게 해준다.The communication unit includes a wireless module that transmits data to a manager or a user's mobile communication terminal using WAP when the operation processing result of the control unit 20 is determined to be abnormal, and a remote manager through the wireless module and an existing mobile communication network. B. The user's mobile communication terminal transmits the specific number of the battery 10 and the measurement data stored in the storage device and the alarm character determined in response to the abnormal state to a remote manager or user, so that the user can know which battery is in an abnormal state from a remote location. allows you to

이러한, 원격감시 시스템의 능동적인 작동을 간략하게 설명하면, 원격감시를Briefly explaining the active operation of these remote monitoring systems, remote monitoring

원하는 관리자나 사용자가 이동통신 단말기에 설치되어 있는 응용프로그램을 구동하여 제어부(20)에 접속하고, 제어부(20)로 상태확인 요청을 전송하면, 제어부(20)는 관리자나 사용자로부터의 상태확인 요청에 의하여 추출된 현재 또는 과거의 결과를 관리자나 사용자의 이동통신 단말기로 전송해준다.When a desired manager or user accesses the control unit 20 by driving an application installed in the mobile communication terminal and transmits a status check request to the control unit 20, the control unit 20 requests a status check from the manager or user. The present or past results extracted by are transmitted to the manager or user's mobile communication terminal.

본 실시예에서는 제어부(20) 및 관리자나 사용자의 이동통신 단말기에 설치되어, 양 장비 사이의 무선 데이터통신을 가능하게 하는 WAP(무선 응용 프로토콜)을 이용함으로써, 별도의 장비없이, 원격감시를 수행할 수 있다.In this embodiment, remote monitoring is performed without separate equipment by using WAP (Wireless Application Protocol) installed in the controller 20 and the mobile communication terminal of the manager or user to enable wireless data communication between the two equipments. can do.

WAP는 하나의 통신에뮬레이터의 역할을 하는 것으로, 미리 정해진 프로토콜에 따라, 상대방으로부터 수신 복조된 신호를 의미 있는 정보로 변환하는 역할을 하여, 이동통신 단말기로 원격지에 있는 전력송출부 소집단의 이상상태를 감시할 수 있게 해준다. WAP plays the role of a communication emulator, and converts the received and demodulated signal from the other party into meaningful information according to a predetermined protocol, and detects the abnormal state of a small group of power transmission units in a remote place to a mobile communication terminal. allows you to monitor

10 ; 배터리
20 ; 충전기
100 ; 모니터링장치
110 ; 제어부
111 ; 충방전감지부
113 ; 전류판단부10; battery
20; charger
100; monitoring device
110; control unit
111; charge/discharge detection unit
113; current judgment unit

Claims (1)

차량의 배터리가 충전 중인지 또는 방전 중인지 여부를 판단하고, 충전량 또는 방전량에 대한 정보를 저장부에 저장하는 충방전 감지부;
배터리의 온도를 감지하는 온도감지부;
배터리의 잔여수명 사이클을 산출하여 저장부(150)에 저장하는 잔여수명 판단부
무선통신을 수행하는 통신부;
원격에 설치된 배터리 관리서버(400)로 배터리 상태정보를 전송하며, 유선 또는 무선통신 수단 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있는 통신망(300)을 포함한 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 모니터링 시스템.a charge/discharge detection unit that determines whether the battery of the vehicle is being charged or discharged and stores information on the amount of charge or discharge in the storage unit;
a temperature sensing unit that senses the temperature of the battery;
Remaining life determination unit that calculates the remaining life cycle of the battery and stores it in the storage unit 150
a communication unit that performs wireless communication;
A vehicle battery monitoring system comprising a communication network 300 for transmitting battery status information to a remotely installed battery management server 400 and using at least one of wired or wireless communication means.
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