KR102204199B1 - Prediction method and diagonoisis method of vehicle for autonomous public bus - Google Patents

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KR102204199B1
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임재중
정의용
송길종
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주식회사 엔제로
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Abstract

The present invention relates to a method for performing vehicle fault diagnosis and prediction in real time with respect to an autonomous public bus (preferably, an electric bus). The method includes a process for determining whether vehicle components are normal and diagnosing a state of the vehicle components by collecting and analyzing data of vehicle sensors installed on the autonomous public bus so that the data is transmitted through a communication network in real time. Moreover, the method includes a framework for improving the diagnosis and prediction accuracy of the state of the vehicle components through learning with respect to basis data of the state diagnosis and state prediction of the vehicle components after predicting a change in the state of the vehicle components caused by maintenance activities to determine the maintenance activities in accordance with maintenance costs and performing a post-analysis therefor.

Description

자율주행 대중버스에 대한 차량 고장 진단 및 예측 방법{PREDICTION METHOD AND DIAGONOISIS METHOD OF VEHICLE FOR AUTONOMOUS PUBLIC BUS} Vehicle failure diagnosis and prediction method for autonomous public buses{PREDICTION METHOD AND DIAGONOISIS METHOD OF VEHICLE FOR AUTONOMOUS PUBLIC BUS}

본 발명은 자율주행 차량에 관한 모니터링 시스템에 관하며, 특히 자율주행 대중버스에 대한 고장 진단 및 예측 방법에 관한다. The present invention relates to a monitoring system for an autonomous vehicle, and in particular, to a method for diagnosing and predicting failures for an autonomous public bus.

자율주행 차량(Autonomous Vehicle)에 대해서는 다양한 연구와 개발이 실행되고 있다. 선행특허문헌 1은 자율 주행 차량의 제어방법을 개시한다. 자율주행 차량이 외부 서버로부터 수신한 정보에 전적으로 의존하여 동작하는 경우, 주행 환경에서 발생할 수 있는 다양한 돌발 상황에 능동적으로 대처할 수 없으므로, 자율주행 차량이 차량에 설치된 센서로부터 검출되는 정보를 이용해서 능동적으로 대처할 수 있는 방법을 선행특허문헌 1은 제안하고 있다. 자율 주행 차량이 능동적으로 상황에 대처하든, 아니면 서버가 자율 주행 차량의 동작 제어를 통제하든 대체로 자율주행에 관한 기술은 승용차나 승합차에 관한 연구로 집중되어 있다. Various researches and developments are being carried out on autonomous vehicles. Prior Patent Document 1 discloses a method for controlling an autonomous vehicle. When an autonomous vehicle operates entirely dependent on information received from an external server, it cannot actively respond to various unexpected situations that may occur in the driving environment, so the autonomous vehicle is actively using information detected from sensors installed in the vehicle. Prior Patent Document 1 proposes a method that can be coped with. Whether the autonomous vehicle actively responds to the situation or the server controls the operation of the autonomous vehicle, technologies related to autonomous driving are mostly focused on research on passenger cars and vans.

그러나 대중 버스 또한 자율주행으로 운행할 수 있고, 이 경우 안전과 신뢰성이 더욱 중요해질 수밖에 없다. 그럼에도 종래기술에 따르면 이러한 자율주행 대중버스에 관련한 최적화된 솔루션이 없었다. However, public buses can also run autonomously, and in this case, safety and reliability are bound to become more important. Nevertheless, according to the prior art, there was no optimized solution for such an autonomous public bus.

본 발명의 발명자들은 자율주행 대중버스에 최적화된 안정성과 신뢰성을 실시간으로 모니터링하는 방법 및 시스템을 구현하고자 오랫동안 연구 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have completed the present invention after long research and development to implement a method and system for real-time monitoring of stability and reliability optimized for an autonomous public bus.

선행특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제10-2019-0078105호Prior Patent Document 1: Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0078105

본 발명의 목적은 자율주행 대중버스에 대한 신뢰성을 관제 시스템에서 실시간으로 파악할 수 있도록 함을 전제하면서 자율주행 대중버스에 대한 고장 진단 및 예측을 수행하는 방법론을 제시함에 있다. It is an object of the present invention to present a methodology for diagnosing and predicting failures for autonomous public buses, presupposing that the control system can grasp the reliability of an autonomous public bus in real time.

<자율주행 대중버스>라 함은 운전자 없이 자율주행하는 대중버스를 지칭한다. 바람직하게는 배터리를 이용하는 전기차 버스인 것이 좋다. 다른 실시예에서는 내연기관으로 구동하는 버스일 수도 있다.The term <self-driving public bus> refers to a public bus that runs autonomously without a driver. It is preferably an electric vehicle bus using a battery. In another embodiment, it may be a bus driven by an internal combustion engine.

본 발명은 자율주행 대중버스와 실시간으로 통신하여 차량 센서 데이터를 통해 차량부품의 상태를 가늠할 수 있는 데이터를 지속적으로 수집한다. 그리고 본 발명은 수집된 차량부품 데이터의 특성을 파악하여 차량고장 진단 및 예측을 수행한다. 또한, 본 발명은 이를 바탕으로 유지보수 활동에 따른 차량부품 성능 변화 및 비용을 예측할 수 있는 차량 상태기반 진단 예측 시스템을 구현하고자 한다.The present invention communicates with an autonomous public bus in real time, and continuously collects data for measuring the state of vehicle parts through vehicle sensor data. In addition, the present invention performs vehicle failure diagnosis and prediction by grasping the characteristics of the collected vehicle part data. In addition, the present invention intends to implement a vehicle condition-based diagnosis prediction system capable of predicting vehicle component performance changes and costs according to maintenance activities based on this.

자율주행 대중버스는 운전자에 의존하여 관리하는 것이 아니기 때문에 시스템에서 모든 자율주행 대중버스와 통신하면서 통합적으로 관리해야 한다. 또한 부품이 고장나거나 배터리에 문제가 생긴다면 주행중인 대중버스의 사고위험이 증가하기 때문에, 정확한 프레임워크와 정밀한 수학적 방법론이 요청된다 하겠다. Since autonomous public buses are not managed by relying on drivers, the system must manage them in an integrated manner while communicating with all autonomous public buses. In addition, if a component breaks down or a battery problem occurs, the risk of an accident on a public bus that is driving increases, so an accurate framework and precise mathematical methodology are required.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified of the present invention will be additionally considered within a range that can be easily inferred from the detailed description below and its effects.

위와 같은 과제를 달성하기 위해 본 발명의 제1국면은 자율주행 대중버스에 대한 차량 고장 진단 방법으로서:In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention is a vehicle failure diagnosis method for an autonomous public bus:

(a) 자율주행 대중버스 모니터링 서버가 N(N은 1보다 큰 정수)대의 자율주행 대중버스와 실시간으로 통신하여 자율주행 대중버스 각각의 차량 센서 원시 데이터를 수집하고,(a) The autonomous driving public bus monitoring server communicates in real time with N (N is an integer greater than 1) autonomous driving public buses to collect raw data from vehicle sensors of each autonomous driving public bus,

(b) 데이터 관리부가 상기 차량 센서 원시 데이터를 정제하고 데이터의 범위와 단위를 정해서 데이터 정규화 처리를 행함으로써 차량 센서 데이터를 생성하며,(b) the data management unit generates vehicle sensor data by purifying the vehicle sensor raw data, determining a range and unit of the data, and performing data normalization processing,

(c) 상태 진단부가 상기 차량 센서 데이터를 일정 기간 동안 모아서 분석대상 데이터 군을 구성한 다음, 미리 정해지는 정상성능 범위 또는 정상성능 군집분포 범위와 비교하여 부품 이상을 탐지하고, 미리 등록되어 있는 복수의 상태 등급 패턴데이터를 이용하여 부품 상태를 진단하여, 부품 상태 진단 데이터를 생성한 후, (c) The condition diagnosis unit collects the vehicle sensor data for a certain period to form a group of data to be analyzed, then detects an abnormality in parts by comparing it with a predetermined normal performance range or a normal performance cluster distribution range, and detects a plurality of pre-registered data groups. After diagnosing the part status using the status grade pattern data, after generating the part status diagnosis data,

(d) 상기 자율주행 대중버스 모니터링 서버가 상기 부품 상태 진단 데이터를 자율주행 대중버스 매니지먼트 서버로 전송함과 아울러, 상기 자율주행 대중버스로 개별 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(d) the autonomous driving public bus monitoring server transmitting the parts condition diagnosis data to the autonomous driving public bus management server and individually notifying the autonomous driving public bus.

본 발명의 제2국면은 자율주행 대중버스에 대한 차량 고장 진단 및 예측 방법으로서:A second aspect of the present invention is a vehicle failure diagnosis and prediction method for an autonomous public bus:

(a) 자율주행 대중버스 모니터링 서버가 N(N은 1보다 큰 정수)대의 자율주행 대중버스와 실시간으로 통신하여 자율주행 대중버스 각각의 차량 센서 원시 데이터를 수집하고, (a) The autonomous driving public bus monitoring server communicates in real time with N (N is an integer greater than 1) autonomous driving public buses to collect raw data from vehicle sensors of each autonomous driving public bus,

(b) 데이터 관리부가 상기 차량 센서 원시 데이터를 정제하고 데이터의 범위와 단위를 정해서 데이터 정규화 처리를 행함으로써 차량 센서 데이터를 생성하며,(b) the data management unit generates vehicle sensor data by purifying the vehicle sensor raw data, determining a range and unit of the data, and performing data normalization processing,

(c) 상태 진단부가 상기 차량 센서 데이터를 일정 기간 동안 모아서 분석대상 데이터 군을 구성한 다음, 미리 정해지는 정상성능 범위 또는 정상성능 군집분포 범위와 비교하여 부품 이상을 탐지하고, 미리 등록되어 있는 복수의 상태 등급 패턴데이터를 이용하여 부품 상태를 진단하여, 부품 상태 진단 데이터를 생성하고,(c) The condition diagnosis unit collects the vehicle sensor data for a certain period to form a group of data to be analyzed, then detects an abnormality in parts by comparing it with a predetermined normal performance range or a normal performance cluster distribution range, and detects a plurality of pre-registered data groups. Diagnose the condition of the part using the condition grade pattern data, and generate the part condition diagnosis data,

(d) 상태예측부가 차량부품 상태변화 발생빈도 정보를 근거로 상태변화 전이확률행렬을 도출하고, 현재의 부품상태에서 다른 상태로 전이되는 확률과 시기를 예측하는 부품상태 예측정보를 생성하고,(d) The state prediction unit derives a state change transition probability matrix based on the vehicle part state change occurrence frequency information, and generates part state prediction information that predicts the probability and timing of transition from the current part state to another state,

(e) 유지보수 결정부가 상기 부품상태 예측정보를 토대로 현재의 차량 부품상태를 기준으로 유지보수활동에 의한 최소 기대비용을 산출하여 최적의 유지보수활동을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.and (e) determining, by the maintenance determination unit, an optimal maintenance activity by calculating a minimum expected cost for maintenance activities based on the current state of the vehicle parts based on the parts condition prediction information.

본 발명은 자율주행 대중버스에 대한 운행 안정성과 신뢰성을 정확하게 모니터링할 수 있다. 자율주행 대중버스의 다양한 부품에 대한 실시간 모니터링을 통해 부품 상태에 맞는 자율주행 대중버스에 대한 최적의 점검과 관리가 가능해진다는 장점이 있다. 자율주행 대중버스가 실제로 운행되려면 차량 자체의 안전과 신뢰성이 매우 정확하게 확보되어야 한다. 그러므로 차량의 부품상태에 대한 정확한 진단과 예측은 운행에 대한 실시간 관리만큼이나 중요하다. 그런 점에서 본 발명의 현저한 장점이 부각된다.The present invention can accurately monitor the operation stability and reliability of an autonomous public bus. The advantage is that it is possible to optimally inspect and manage autonomous public buses according to the condition of parts through real-time monitoring of various parts of autonomous public buses. For autonomous public buses to actually operate, the safety and reliability of the vehicle itself must be ensured very accurately. Therefore, accurate diagnosis and prediction of the condition of parts of a vehicle is as important as real-time management of driving. In that respect, the remarkable advantages of the present invention are highlighted.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if it is an effect not explicitly mentioned herein, it is added that the effect described in the following specification and its provisional effect expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 개략적인 네트워크 시스템 구성 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 서버(100)의 구성 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 프레임워크를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예 중 상태진단 프로세스에서 단일 요소로 구성된 데이터 기반 이상 탐지의 원리를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 어느 실시예 중 상태진단 프로세스에서 복합 요소로 구성된 데이터 기반 이상 탐지의 원리를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 어느 실시예 중 상태예측 프로세스에서 상태 전이확률행렬을 도출하는 과정을 도식화한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 어느 실시예 중 상태예측 프로세스에서 열화모델 추론 과정에서 도출된 열화곡선을 도시한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 어느 실시예 중 유지보수 결정 프로세스에서 최적의 유지보수활동을 결정하는 과정을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실험예에서 배터리 부품에 대한 실험데이터의 구성을 나타내는 테이블이다.
도 10은 본 발명의 실험예에서 상태진단 실험을 나타내는 도면이다. 도 4를 참고하라.
도 11은 본 발명의 실험예에서 상태 진단을 위한 패턴 매칭유사도 분석결과를 나타내는 테이블이다.
도 12는 본 발명의 실험예에서 상태 진단 정확도를 검증한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 13은 본 발명의 실험예에서 상태 예측 실험에서 상태 전이확률행렬을 도출한 것을 도시하였다. 도 6을 참고하라.
도 14는 본 발명의 실험예에서 열화모델 추론을 통하여 배터리 상태추이 예측이 가능함을 실험적으로 나타내고 있다. 도 7을 참고하라.
도 15는 본 발명의 실험에서 유지보수 결정 실험 중 현시점에서의 최적 유지보수 활동을 우선순위별로 나타낸 테이블이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
1 shows a schematic network system configuration example according to an embodiment of the present invention.
2 shows an example of the configuration of the server 100 according to a preferred embodiment of the present invention.
3 schematically shows a framework according to a preferred embodiment of the present invention.
4 shows the principle of data-based anomaly detection composed of a single element in a condition diagnosis process among a preferred embodiment of the present invention.
5 shows the principle of data-based anomaly detection composed of complex elements in a condition diagnosis process among a preferred embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a process of deriving a state transition probability matrix in a state prediction process among a preferred embodiment of the present invention.
7 shows a deterioration curve derived from a deterioration model inference process in a state prediction process among a preferred embodiment of the present invention.
8 is a diagram conceptually showing a process of determining an optimal maintenance activity in a maintenance determination process among a preferred embodiment of the present invention.
9 is a table showing the configuration of experimental data for battery components in the experimental example of the present invention.
10 is a diagram showing a condition diagnosis experiment in an experimental example of the present invention. See Figure 4.
11 is a table showing a pattern matching similarity analysis result for condition diagnosis in an experimental example of the present invention.
12 is a table showing results of verifying the accuracy of condition diagnosis in an experimental example of the present invention.
13 shows that the state transition probability matrix is derived in the state prediction experiment in the experimental example of the present invention. See Figure 6.
14 experimentally shows that the battery state trend can be predicted through deterioration model inference in the experimental example of the present invention. See Figure 7.
15 is a table showing the optimal maintenance activity at the present time during the maintenance determination experiment in the experiment of the present invention by priority.
※ The accompanying drawings are exemplified as reference for understanding the technical idea of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명은 자율주행 대중버스(바람직하게는 전기차 버스)의 차량센서 데이터를 실시간으로 수집 및 분석하여 차량부품의 정상여부를 판단하고 차량부품 상태를 진단하는 프로세스를 포함한다. 또한 그런 프로세스를 실행한 다음 유지보수 활동에 따른 차량부품상태 변화를 예측하여 유지보수 비용에 따른 유지보수 활동을 결정하고 이에 대한 사후분석을 한 후, 차량부품 상태진단 및 상태예측의 기반데이터(상태전이확률과 상태 등급별 패턴 정보 등)에 대한 학습을 통해 차량부품상태 진단 및 예측의 정확도를 향상시키는 프레임워크를 포함할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 상태기반 유지보수 기법을 적용한 차량고장 진단 및 예측 시스템의 자세한 내용이 이하 설명될 것이다.The present invention includes a process of collecting and analyzing vehicle sensor data of an autonomous public bus (preferably an electric vehicle bus) in real time to determine whether a vehicle component is normal and to diagnose a vehicle component state. In addition, after executing such a process, it predicts changes in the condition of vehicle parts due to maintenance activities, determines maintenance activities according to maintenance costs, performs post-analysis, and then analyzes the condition of vehicle parts and predicts the condition (status It may include a framework for improving the accuracy of diagnosis and prediction of vehicle parts status through learning about transition probability and pattern information for each status grade. Details of the vehicle failure diagnosis and prediction system to which the state-based maintenance technique of the present invention is applied will be described below.

도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.The configuration of the present invention guided by various embodiments of the present invention and effects resulting from the configuration will be described with reference to the drawings. In describing the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as matters obvious to those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 시스템 구성의 예를 개략적으로 나타냈다. 1 schematically shows an example of a system configuration according to a preferred embodiment of the present invention.

자율주행 대중버스 모니터링 서버(10)가 본 발명의 네트워크 시스템에 속해 있는 N(N은 1보다 큰 정수)대의 자율주행 대중버스(1)와 실시간으로 통신하면서 자율주행 대중버스(1)에 설치되어 있는 각종 센서(미도시)가 측정한 차량 센서 원시 데이터를 수신한다. The autonomous driving public bus monitoring server 10 is installed on the autonomous driving public bus 1 while communicating in real time with N (N is an integer greater than 1) autonomous driving public bus 1 belonging to the network system of the present invention. Receives raw vehicle sensor data measured by various sensors (not shown).

바람직하게는 운전자가 없는 자율주행 대중버스(1)들은 내연기관이 아닌 배터리로 구동하는 전기자동차인 것이 좋다.Preferably, the autonomous public buses 1 without a driver are preferably electric vehicles driven by batteries rather than internal combustion engines.

상기 자율주행 대중버스 모니터링 서버(10)는 1개 이상의 서버장치로 구성될 수 있으며, 또한 이들 서버장치들은 하나 이상의 하드웨어/소프트웨어 장비로 구성된다. 복수의 프로세서, 저장소, 통신모뎀, 신호처리장치, 입출력장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템을 구성하는 각 프로세서 등의 관리를 위한 사용자 인터페이스, 데이터 검색 및 조회 지원 모듈을 포함할 것이다.The autonomous driving public bus monitoring server 10 may be composed of one or more server devices, and these server devices are composed of one or more hardware/software devices. A plurality of processors, storage, communication modems, signal processing devices, input/output devices, etc. may be included. In addition, it will include a user interface for managing each processor constituting the system of the present invention, a data search and inquiry support module.

특히 본 발명에서는, 예컨대 자율주행 대중버스(Autonomous Public Bus: APB) 모니터링 시스템 매니저(100)를 통해 자율주행 대중버스의 부품상태를 진단하고, 상태를 예측해서 유지보수를 결정하는 등의 프로세스를 실행할 수 있다.In particular, in the present invention, for example, through the autonomous public bus (APB) monitoring system manager 100, a process such as diagnosing the condition of parts of an autonomous public bus, predicting the condition and determining maintenance, etc. I can.

본 발명의 시스템에는 복수의 데이터베이스가 구축될 것이다. 데이터베이스(161)는 차량의 센서로부터 실시간으로 수집되는 데이터를 기록하여 저장한다. 데이터베이스(163)는 각 단계별로 처리되는 데이터인 부품상태 분석대상 데이터, 부품상태 등급 패턴 데이터, 상태빈도 및 상태전이확률행렬 데이터, 유지보수 활동 결정에 의한 유지보수 기대비용, 유지보수 활동 전과 후의 상태비교 데이터 등의 상태이력 데이터를 보관한다. 데이터베이스(165)는 각 프로세서 파라미터 정보, 센서 정보 및 임계값, 그리고 시스템 운영에 필요한 데이터 등을 저장할 수 있다. In the system of the present invention, a plurality of databases will be built. The database 161 records and stores data collected in real time from a vehicle sensor. The database 163 includes parts status analysis target data, parts status rating pattern data, status frequency and status transition probability matrix data, which are data processed at each stage, expected maintenance cost by determining maintenance activities, and conditions before and after maintenance activities. It stores status history data such as comparison data. The database 165 may store information on each processor parameter, sensor information and threshold values, and data necessary for system operation.

한편, 본 발명의 자율주행 대중버스 모니터링 서버(10)는 이하에서 설명하는 차량 고장 진단 프로세스를 통해 얻은 부품 상태 진단 데이터, 또는 차량 고장 진단 및 예측 프로세스를 통해 얻은 부품 상태 예측정보 및/또는 최적의 유지보수활동 정보를 별도의 시스템 서버인 자율주행 대중버스 매니지먼트 서버(200)로 전송할 수 있다. 또한 자율주행 대중버스의 현황을 실시간으로 나타내는 상황판, 자율주행 대중버스를 관리하는 주체의 관리자 단말, 웹 홈페이지 또는 모바일을 통해 위와 같은 데이터와 정보가 전달되도록 할 수 있다. 상기 자율주행 대중버스 매니지먼트 서버(200)는 하나 이상의 서버장치로 이루어질 수 있으며, 운행 중인 혹은 대기중인 자율주행 대중버스를 통합적으로 관리하는 업무를 수행한다.On the other hand, the autonomous driving public bus monitoring server 10 of the present invention provides parts condition diagnosis data obtained through the vehicle failure diagnosis process described below, or parts condition prediction information obtained through the vehicle failure diagnosis and prediction process, and/or optimal Maintenance activity information may be transmitted to an autonomous public bus management server 200, which is a separate system server. In addition, the above data and information can be delivered through a situation board indicating the status of autonomous public buses in real time, the manager terminal of the subject managing autonomous public buses, web homepage or mobile. The self-driving public bus management server 200 may be composed of one or more server devices, and performs a task of integrated management of an autonomously-driving public bus in operation or waiting.

도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 자율주행 대중버스 모니터링 서버의 개략적인 구성 예를 나타낸다. 2 shows a schematic configuration example of an autonomous public bus monitoring server according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저, 자율주행 대중버스 모니터링 시스템 매니저(100)는 예컨대 데이터 관리부(110), 상태진단부(120), 상태예측부(130), 유지보수 결정부(140) 및 사후분석부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. First, the autonomous public bus monitoring system manager 100 includes, for example, a data management unit 110, a condition diagnosis unit 120, a condition prediction unit 130, a maintenance decision unit 140, and a post analysis unit 150. It can be configured.

데이터 저장소(160)는 전술한 바와 같은 복수의 데이터베이스(161, 163, 165)를 포함하여 데이터를 저장하고 관리한다. 바람직하게는 하둡 시스템을 활용한다. 자율주행 대중버스로부터 수집되는 차량 센서 정보와 본 발명 시스템의 각 단계별 처리과정에서 관리되는 정보에 대한 저장/수정/검색 등의 이벤트를 처리한다.The data storage 160 stores and manages data including a plurality of databases 161, 163, and 165 as described above. Preferably, the Hadoop system is used. It processes events such as storage/modification/retrieval of vehicle sensor information collected from autonomous public buses and information managed in each step of the process of the present invention system.

분산 메시징 시스템(170)은 본 발명의 모니터링 시스템의 각종 대용량 데이터에 대해 실시간 처리를 용이하게 하고, 또한 성능을 향상시키는 기능을 담당한다. 내부 프로세서 간의 연계와 데이터베이스 저장 및 인출에 사용한다.The distributed messaging system 170 facilitates real-time processing of various large amounts of data in the monitoring system of the present invention, and also serves to improve performance. It is used for linkage between internal processors and for storing and retrieving databases.

V2X 서버(180)는 N대의 자율주행 대중버스의 센서 정보를 무선네트워크(예컨대, LTE와 WAVE 통신방식)를 통해 실시간으로 수집한다. 또한 이들 자율주행 대중버스 각각에 경고 및 통지정보를 전달할 수도 있다. 바람직하게는, 자율주행 자동차 V2X 통신 표준 프로토콜인 SAE J2735를 사용할 수 있다. 또한, 자율주행 대중버스로부터 수신한 데이터를 디코딩하여 분산 메시징 시스템에 전달한다. The V2X server 180 collects sensor information of N autonomous public buses in real time through a wireless network (eg, LTE and WAVE communication method). It can also deliver warning and notification information to each of these autonomous public buses. Preferably, SAE J2735, which is an autonomous vehicle V2X communication standard protocol, may be used. In addition, the data received from the autonomous public bus is decoded and transmitted to the distributed messaging system.

이하에서 다시 설명하겠으나, 자율주행 대중버스 모니터링 시스템 매니저(100)에 포함된 모듈들이 실행하는 시스템 업무를 간단히 설명하면 다음과 같다. 데이터 관리부(110)는 수집된 차량센서 정보에 대한 결측치 보정, 데이터 평활화 등의 데이터 정제작업, 및 데이터 정규화 작업을 수행한다. 상태진단부(120)는 차량부품 분석 대상 정보에 대한 정상 성능범위 이탈 또는 군집분포 분석을 통한 부품 이상 진단과 부품상태 등급별 데이터와의 패턴 분석을 통한 부품상태를 진단한다. 상태예측부(130)는 데이터마이닝 방법을 사용하여 유지보수 활동(유지, 수리, 교체)에 따른 부품상태 전이확률행렬에 의한 부품상태를 예측한다. 유지보수 결정부(140)는 유지보수 활동(유지, 수리, 교체)에 따른 상태 간 전이 기대비용 계산을 통해 최적의 유지보수 활동을 결정한다. 사후분석부(150)는 최종 결정된 유지보수 활동의 전과 후의 부품상태 결과정보를 활용해 상태진단부(120)의 부품상태 등급 패턴 정보와 상태예측부(130)의 부품상태 전이확률행렬에 대한 학습 처리를 실행한다. Although described again below, the system tasks executed by the modules included in the autonomous public bus monitoring system manager 100 will be briefly described as follows. The data management unit 110 performs data purification operations such as correction of missing values, data smoothing, and data normalization for the collected vehicle sensor information. The condition diagnosis unit 120 diagnoses the condition of a part through pattern analysis with data for each part condition grade and a part abnormality diagnosis by deviating from the normal performance range for the vehicle part analysis target information or through cluster distribution analysis. The state prediction unit 130 predicts the state of a part by a part state transition probability matrix according to maintenance activities (maintenance, repair, and replacement) using a data mining method. The maintenance determination unit 140 determines the optimal maintenance activity by calculating the expected cost of transition between states according to maintenance activities (maintenance, repair, replacement). The post-analysis unit 150 learns about the part state grade pattern information of the condition diagnosis unit 120 and the part state transition probability matrix of the state prediction unit 130 by using the part status result information before and after the final determined maintenance activity. Execute the process.

도 3은 위에서 설명한 시스템과 모듈들에 의해 수행되는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 프레임워크를 개략적으로 나타낸다. 3 schematically shows a framework according to a preferred embodiment of the present invention implemented by the systems and modules described above.

바람직하게는 본 발명의 프레임워크는 크게 데이터 관리(S10), 상태진단(S20), 상태예측(S30), 유지보수결정(S40) 및 사후분석(S50)의 다섯 단계로 구성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 어떤 실시예에서는 상기 S10 단계 및 S20 단계를 통해 생성한 부품상태 진단 데이터를 외부 시스템, 예컨대 자율주행 대중버스 매니지먼트 서버로 전송하거나, 개별 자율주행 대중버스로 개별 통지해 줄 수 있다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서는 S10~S50 단계의 절차를 모두 실행하면서 예측 정보를 축적하고, 축적된 예측정보를 자율주행 대중버스 매니지먼트 서버로 전송해 줄 수도 있다.Preferably, the framework of the present invention can be largely composed of five steps: data management (S10), condition diagnosis (S20), condition prediction (S30), maintenance decision (S40), and post-analysis (S50). In some preferred embodiments of the present invention, the component condition diagnosis data generated through the steps S10 and S20 may be transmitted to an external system, for example, an autonomous public bus management server, or may be individually notified to an individual autonomous public bus. In another preferred embodiment of the present invention, prediction information may be accumulated while performing all the procedures of steps S10 to S50, and the accumulated prediction information may be transmitted to an autonomous public bus management server.

먼저 S10 데이터 관리 프로세스를 살펴 본다. 데이터 관리 단계는 데이터 수집 및 모니터링(S11), 데이터 정제(S12), 데이터 정규화(S13) 과정으로 구성될 수 있다. First, look at the S10 data management process. The data management step may include data collection and monitoring (S11), data purification (S12), and data normalization (S13).

데이터 수집 및 모니터링 과정(S11)에서 수집되는 센서 원시 데이터는 속도, 가속도, 진동, 하중, 전압, 온도 등 차량부품의 상태를 가늠할 수 있는 데이터로서, 실시간 모니터링을 통해 데이터를 지속적으로 얻을 수 있는 차량 부품에 대해 수집한다. 데이터 정제 과정에서 활용할 수 있는 원시 형태의 데이터를 획득하는 과정으로 시간대별로 차량부품 성능의 변화를 관찰하고, 나아가 성능을 수치화할 수 있는 지속적인 데이터 수집 과정이 반드시 필요하다. 한편, 차량부품의 특성과 수집 데이터의 특성은 사전에 시스템에 등록된다.The raw sensor data collected in the data collection and monitoring process (S11) is data that can measure the status of vehicle parts such as speed, acceleration, vibration, load, voltage, and temperature. Vehicles that can continuously obtain data through real-time monitoring Collect for parts. As a process of acquiring raw data that can be used in the data purification process, a continuous data collection process that can observe changes in vehicle parts performance over time and further quantify performance is essential. Meanwhile, characteristics of vehicle parts and characteristics of collected data are registered in the system in advance.

데이터 분석을 위해 고급 분석기법을 적용하였다 하더라도 데이터 정제가 이루어지지 않은 데이터를 분석에 사용하게 되면 의미 없는 결과물이 도출될 수 있으므로 데이터의 정제 과정(S12)을 수행한다. S12 단계에서는 모순된 데이터를 발견하고, 데이터의 불일치성을 교정하기 위해 결측치 보정과 데이터 평활화를 수행한다. 결측치 보정은 관측 센서의 오작동 및 관측범위의 한계에 의해 발생하는 결측치를 보정하여 정보의 손실 및 왜곡을 최소화하는 과정으로 예컨대 식 (1)과 같이 결측치 보정을 수행할 수 있다.Even if an advanced analysis method is applied for data analysis, if data that has not been data purified is used for analysis, meaningless results may be derived, so the data purification process (S12) is performed. In step S12, contradictory data is found, and missing value correction and data smoothing are performed to correct data inconsistency. Missing value correction is a process of minimizing loss and distortion of information by correcting missing values caused by malfunction of the observation sensor and the limit of the observation range. For example, the missing value correction can be performed as shown in Equation (1).

Figure 112019088673017-pat00001
(1)
Figure 112019088673017-pat00001
(One)

식 (1)에서 A t 는 결측치가 발생한 지점 t에서 추세를 이용한 추정값, n은 추세를 이용한 추정값 계산을 위한 주기, A t-n 은 결측치가 발생한 지점으로부터 t-n 지점에서 수집한 데이터를 뜻한다.In Equation (1), A t is the estimated value using the trend at the point t where the missing value occurs, n is the period for calculating the estimated value using the trend, and A tn is the data collected at the point tn from the point where the missing value occurred.

데이터 평활화를 통해서는 데이터 추출 시 노이즈로 인한 바람직하지 않은 불규칙적 변동이 있을 때, 이러한 변동이나 불연속성을 약하게 하거나 제거하여 매끄럽게 한다.Through data smoothing, when there are undesired irregular fluctuations due to noise during data extraction, such fluctuations or discontinuities are weakened or eliminated to smooth them.

Figure 112019088673017-pat00002
(2)
Figure 112019088673017-pat00002
(2)

식 (2)에서 At는 현재 주기에 수집된 데이터, A t-1 은 이전 주기 t-1때 수집된 데이터를 뜻한다. In equation (2), A t is the data collected in the current period, and A t-1 is the data collected in the previous period t-1 .

Figure 112019088673017-pat00003
(3)
Figure 112019088673017-pat00003
(3)

식 (3)에서 A m 은 현 주기와 이전 주기 데이터의 가중평균이며, At는 t 주기 때에 수집된 데이터를 나타낸다. ω는 가중치이다.In Equation (3), A m is the weighted average of the current and previous period data, and At is the data collected at the t period. ω is the weight.

식 (2)와 같이 이전 주기의 데이터를 기준으로 현재 주기에 수집된 데이터가 일정 범위(±50%)의 변화폭 이내가 아닌 경우, 식 (3)에서와 같이 이전 주기의 데이터와 현재 주기에 수집된 데이터를 가중치에 의한 이동평균으로 평활화를 수행한다.As shown in Equation (2), if the data collected in the current period is not within a certain range (±50%) based on the data of the previous period, as shown in Equation (3), the data of the previous period and the current period are collected. The resulting data is smoothed with a moving average by weight.

데이터 정규화 과정에서는 서로 다른 2개 이상의 센서 데이터를 융합하여 상태 진단 및 예측을 수행하는 경우에 데이터의 단위와 범위가 서로 다르면 분석에 어려움이 발생한다. 그러므로 이런 경우에 하나의 단위와 범위로 데이터 정규화를 수행한다. 이때의 정규화 범위는 -1 ~ 1 사이의 값으로 치환한다.In the data normalization process, when condition diagnosis and prediction are performed by fusion of two or more different sensor data, analysis is difficult if the units and ranges of the data are different. Therefore, in this case, data normalization is performed with one unit and range. The normalization range at this time is substituted with a value between -1 and 1.

다음으로 S20의 상태진단 프로세스를 설명한다.Next, the state diagnosis process of S20 will be described.

상태 진단 단계는 데이터 분석을 통해 차량부품의 현재 상태를 파악하는 단계이다. 바람직하게는 데이터 기반 이상 탐지(S21), 상태 진단 과정(S22)을 포함할 수 있다. The condition diagnosis step is a step to grasp the current state of vehicle parts through data analysis. Preferably, it may include a data-based abnormality detection (S21) and a condition diagnosis process (S22).

데이터 기반 이상 탐지 과정(S21)에서는 진단대상 데이터가 단일 요소로 구성된 경우에는 시계열 데이터의 정상 성능 범위를 벗어난 데이터를 구별하는 방법을 사용할 수 있다(도 4를 참조). 또한, 진단대상 데이터가 복합 요소로 구성된 경우에는 데이터가 정상 성능 군집분포 범위를 벗어난 데이터를 구별하는 방법을 사용할 수 있다(도 5를 참조). In the data-based abnormality detection process (S21), when the diagnosis target data is composed of a single element, a method of distinguishing data outside the normal performance range of time series data may be used (see FIG. 4). In addition, when the data to be diagnosed is composed of complex elements, a method of discriminating data outside the normal performance cluster distribution range may be used (see FIG. 5).

단일 요소로 구성된 데이터 기반 이상 탐지는 차량부품의 정상 성능 범위 값을 미리 정하여 시스템에 등록한다. 그리고 도 4와 같이, 데이터가 이 값의 범위를 이탈하는 경우 변칙값으로 판단한다. For data-based anomaly detection consisting of a single element, the value of the normal performance range of vehicle parts is predetermined and registered in the system. And, as shown in Fig. 4, when the data deviates from the range of this value, it is determined as an anomalous value.

복합 요소로 구성된 데이터 기반 이상 탐지는 차량부품 각각의 정상 성능 범위 값을 미리 정하여 시스템에 등록한 다음, 도 5에 나타난 바와 같이, 동일 좌표에서의 정상 성능 군집을 파악한 후, 새로운 데이터와 군집 간의 거리 d1 또는 d2 값이 C1, C2의 정상 성능 분포 영역을 벗어 나는 경우 변칙값으로 판단한다. 정상 성능 범위 값은 차량부품별로 제조사에서 정한 성능 허용 기준을 따라 시스템에 정의해 놓는다.For data-based anomaly detection composed of complex elements, the normal performance range value of each vehicle part is predetermined and registered in the system, and then, as shown in FIG. 5, after grasping the normal performance cluster at the same coordinates, the distance d1 between the new data and the cluster Or, if the d2 value is outside the normal performance distribution range of C1 and C2, it is judged as an anomalous value. The normal performance range value is defined in the system according to the performance acceptance criteria set by the manufacturer for each vehicle part.

다음으로 상태 진단 과정(S22)에 대해 설명한다. 미리 정해져 있는 상태별로 상태등급 패턴데이터를 정하고 시스템에 등록한다. 진단대상 데이터와 각 상태등급 패턴데이터를 패턴 매칭을 통해 유사도 분석을 수행한다. 상태등급 패턴데이터는 과거 상태 진단과 유지보수 활동 전과 후의 상태변화 이력데이터를 이용해 조정 및 학습된 데이터이다. 본 과정에서의 데이터 기반 패턴 매칭을 통한 유사도 분석은 식 (4)를 이용해 진단대상 데이터와 각 상태별 상태등급 패턴데이터의 유사도 값을 계산하고, 이 중에서 유사도 값이 가장 작게 나오는 상태등급 패턴데이터의 상태를 진단대상 데이터의 최종 상태로 결정할 수 있다.Next, the state diagnosis process (S22) will be described. The state level pattern data is determined for each predetermined state and registered in the system. Similarity analysis is performed through pattern matching between the diagnosis target data and each state level pattern data. The state level pattern data is data adjusted and learned using the state change history data before and after the past state diagnosis and maintenance activities. In this process, the similarity analysis through data-based pattern matching calculates the similarity value of the diagnosis target data and the condition grade pattern data for each condition using Equation (4), and among them, the condition grade pattern data whose similarity value is the smallest. The state can be determined as the final state of the data to be diagnosed.

Figure 112019088673017-pat00004
(4)
Figure 112019088673017-pat00004
(4)

식 (4)에서 d(V s , V p )는 진단대상 데이터와 상태등급 패턴데이터 간의 유사도 값을 의미한다. V s 는 상태등급 패턴데이터, V p 는 진단대상 데이터, V s, n 은 상태등급 패턴데이터의 n번째 데이터, V p, n 은 진단대상 데이터의 n번째 데이터를 뜻한다.In Equation (4), d(V s , V p ) means the similarity value between the diagnosis target data and the condition grade pattern data. V s is the status level pattern data, V p is the data to be diagnosed, V s, n are the nth data of the status level pattern data, and V p, n are the nth data of the data to be diagnosed.

다음으로, 본 발명의 S30의 상태 예측 프로세스에 대해 설명한다. 이 단계는 마르코프 프로세스 모델을 사용하여 상태 전이확률행렬을 도출하는 단계(S31)와, 유지보수 활동에 따른 차량 부품의 열화 모델을 추론하는 단계(S32)를 포함하여 구성될 수 있다.Next, the state prediction process of S30 of the present invention will be described. This step may include a step of deriving a state transition probability matrix using a Markov process model (S31), and a step (S32) of inferring a deterioration model of a vehicle part according to a maintenance activity.

상기 S31 단계는 도 6에 예시되어 있는 바와 같다. 상태변화 이력데이터로부터 상태전이 발생빈도수를 계산하여 상태 전이빈도행렬을 만들고, 각각의 행별로 발생빈도 총합 대비 각 요소의 비율을 계산하여 상태 전이확률행렬을 도출하는 과정이며, 이를 도 6에 도식화하여 나타내었다. 도 6의 (a)와 (b) 행렬의 좌측과 상단에 표시한 S n 은 차량 부품 상태등급을 나타내는 것이다. S1에서 S2로 상태전이 발생빈도수는 12이며 이를 S1이 다른 상태 S1 ~ S5로 전이한 총 빈도수인 51로 나누면 0.24(24%)의 확률값을 얻는다는 것을 보여주고 있다.The step S31 is as illustrated in FIG. 6. It is a process of calculating a state transition frequency matrix from state change history data to create a state transition frequency matrix, and calculating the ratio of each element to the sum of occurrence frequencies for each row to derive a state transition probability matrix, which is schematically illustrated in FIG. Indicated. S n displayed on the left and top of the matrix (a) and (b) of FIG. 6 denotes the status of vehicle parts. It shows that the frequency of state transition from S1 to S2 is 12, and dividing it by 51, the total frequency of transition from S1 to other states S1 to S5, gives a probability of 0.24 (24%).

S32 단계의 열화모델 추론 과정에서는 향후 차량부품의 시간에 따른 성능 변화를 예측한다. 그리고 차량부품의 상태를 항상 사용 가능한 상태로 유지하기 위해서 차량 부품의 성능저하 양상을 확률적 추론을 통해 열화모델을 도출한다. In the deterioration model inference process in step S32, the performance change over time of future vehicle parts is predicted. In addition, in order to keep the state of the vehicle parts in a usable state, a deterioration model is derived through probabilistic inference of the performance degradation of the vehicle parts.

열화모델은 도 7과 같은 열화곡선으로 표현할 수 있다. 가로축은 시간 주기를, 세로축은 차량부품의 상태를 나타내며, t는 현 시점, t+1은 상태 점검을 수행하는 최소 주기 단위, t+n은 차량부품의 마지막 생애 시점을 나타낸다. 열화곡선은 시간 흐름에 따라 부품의 열화로 인해 상태등급이 떨어지고 t+a 시점에서 차량부품 수리로 인해 상태등급이 s2로 상승하고 t+b 시점에서 차량부품 교환으로 인해 최상의 상태등급인 s1으로 상승하는 것을 보여주고 있다.The deterioration model can be expressed as a deterioration curve as shown in FIG. 7. The horizontal axis represents the time period, the vertical axis represents the state of the vehicle part, t represents the current point in time, t +1 represents the minimum cycle unit for performing the condition check, and t+n represents the last life time of the vehicle component. The deterioration curve decreases with the passage of time due to deterioration of the parts, and the condition grade rises to s2 due to vehicle parts repair at the time t+a , and increases to s1 , the best condition due to the replacement of vehicle parts at the time t+b. Showing what to do.

상태 예측 단계에서의 열화모델은 차량부품에 대해 유지보수 활동에 따른 도 6과 같은 상태 전이확률행렬과 차량부품 상태가 다른 상태로 전이하는 데까지 걸리는 시간 정보를 활용해 확률적 추론을 통해서 만들어진다. The deterioration model in the state prediction stage is created through probabilistic inference using the state transition probability matrix as shown in FIG. 6 according to maintenance activities for vehicle parts and time information for the vehicle part state to transition to another state.

상기 열화모델은 시스템 프레임워크의 다음 단계인 S40의 유지보수 결정 단계에서 유지보수 활동에 따른 기대비용을 산출할 때 사용될 수 있다. 그러면 S40의 유지보수 결정 프로세스에 대해 살펴보자.The deterioration model may be used when calculating the expected cost according to maintenance activities in the maintenance determination step of S40, which is the next step of the system framework. Now let's look at the maintenance decision process of the S40.

유지보수 결정 단계는 유지보수 활동에 따른 유지보수 기대비용 산출과정(S41)과 유지보수 결정 과정(S42)으로 이루어져 있다.The maintenance determination step consists of a maintenance cost calculation process (S41) and a maintenance determination process (S42) according to maintenance activities.

도 8 및 식 (5)를 사용하여 유지보수 활동에 따른 최소 기대비용을 계산할 수 있다. 도 8은 유지보수 최적화 프로세스를 개념적으로 도시하고 있다. 이 개념도에서는 차량 부품 상태를 1에서 5 등급으로 나누고, 유지보수 활동으로는 미대응, 수리, 교환을 각각 1, 2, 3으로 표시하여 현재 시점(Time t)에서부터 계획대상 시점(T)까지 상태 점검 시점별로 차량부품의 최소 기대비용 계산을 통해 차량 부품의 성능을 유지할 수 있는 최적의 유지보수 활동을 결정하도록 한다. 이러한 도 8의 최적의 유지보수 활동을 결정하는 데 사용되는 연산은 식 (5)를 이용할 수 있다. 계획대상 기간의 종료 시점부터 각 유지보수 활동에 따른 최소 기대비용을 역추적해 가는 방식으로 계산을 수행한다.8 and Equation (5) can be used to calculate the minimum expected cost for maintenance activities. 8 conceptually illustrates the maintenance optimization process. In this conceptual diagram, the status of vehicle parts is divided into grades 1 to 5, and non-response, repair, and replacement are indicated as 1, 2, and 3 as maintenance activities, respectively, and the status from the current point in time (Time t) to the planned point in time (T). By calculating the minimum expected cost of vehicle components at each inspection point, the optimal maintenance activities to maintain the performance of vehicle components are determined. The operation used to determine the optimal maintenance activity of FIG. 8 can use Equation (5). From the end of the planned period, the calculation is performed in a way that traces back the minimum expected cost for each maintenance activity.

Figure 112019088673017-pat00005
(5)
Figure 112019088673017-pat00005
(5)

식 (5)에서 V(i, t)는 상태가 i일 때, t 시점부터 계획대상기간 T까지의 최소 기대비용, a는 유지보수활동( 1=미대응, 2=수리, 3=교환), r은 할인율, i는 현재 시점의 차량 부품 상태, j는 다음 시점의 차량부품 상태, P a (i, j)는 차량부품이 유지보수활동 a에 의해 상태 i에서 j로 전이할 확률, C(a, i)는 상태 i에서 유지보수활동 a를 수행했을 때의 행동비용을 뜻한다. In equation (5), V(i, t) is the minimum expected cost from the point t to the planned period T when the state is i , a is the maintenance activity (1=not responded, 2=repair, 3=exchange) , r is the discount rate, i is the state of the vehicle part at the present time, j is the state of the vehicle part at the next time, P a (i, j) is the probability that the vehicle part will transition from state i to j by maintenance activity a , C (a, i) refers to the cost of action when performing maintenance activity a in state i .

유지보수 결정 과정(S42)은 유지보수 활동에 따른 계획대상기간까지의 최소 기대비용, 유지보수 활동 우선순위 등의 결과를 도출하여 시스템 운영자에게 유지보수 의사결정을 할 수 있도록 정보를 제공한다.The maintenance decision process (S42) derives results such as the minimum expected cost until the planned target period according to the maintenance activity and the priority of maintenance activities, and provides information to the system operator to make a maintenance decision.

마지막으로 본 발명의 사후분석 단계(S50)는 유지보수 활동에 따른 전과 후의 차량부품 상태 변화를 추적하는 단계(S51)와 상태 진단과 예측 단계의 알고리즘 관련 데이터를 조정하는 과정(S52)을 포함할 수 있다.Finally, the post-analysis step (S50) of the present invention includes a step (S51) of tracking changes in the state of vehicle parts before and after the maintenance activity, and a step (S52) of adjusting the algorithm-related data of the state diagnosis and prediction step. I can.

상태 추적 과정(S51)에서는 차량부품에 대한 시스템 운영자의 유지보수 의사결정이 이루어지고 유지보수 대응이 완료된 후, 해당 차량부품에 대한 유지보수 활동에 따른 전과 후의 차량 부품의 상태 변화를 추적하고 차량부품 상태변화 이력데이터를 생성한다.In the state tracking process (S51), after the system operator's decision on maintenance for vehicle parts is made and the maintenance response is completed, changes in the state of the vehicle parts before and after the maintenance activities for the vehicle parts are tracked and Create state change history data.

S52 단계의 조정 과정에서는 상태 진단 단계에서 사용되는 상태등급 패턴데이터, 상태 예측 단계에서 도출하는 상태 전이확률행렬 데이터, 열화모델 추론 데이터 등을 조정 및 학습되도록 하여 차량 상태기반 진단예측 시스템의 상태 진단 및 예측 정확도를 점진적으로 높여 시스템 신뢰도가 향상되도록 한다.In the adjustment process of step S52, the state level pattern data used in the state diagnosis step, the state transition probability matrix data derived from the state prediction step, the deterioration model inference data, etc. are adjusted and learned to diagnose the state of the vehicle condition-based diagnosis and prediction system. The prediction accuracy is gradually increased to improve system reliability.

[본 발명의 실험예][Experimental example of the present invention]

본 발명의 발명자들은 위와 같은 본 발명의 차량 상태기반 진단예측 시스템의 프레임워크 및 방법론 적용의 타당성을 실험을 통해 확인하였다. 하이브리드 전기 자동차의 배터리 엔진으로만 운행한 자료를 취득하여 배터리 부품의 상태가 확률적으로 열화 과정을 겪는다고 가정하고 상태 진단, 상태 예측, 유지보수 결정 단계별로 실험을 진행하였다.The inventors of the present invention confirmed the feasibility of applying the framework and methodology of the vehicle condition-based diagnostic prediction system of the present invention as described above through experiments. Assuming that the condition of the battery part undergoes a probabilistic deterioration process by acquiring the data operated only by the battery engine of the hybrid electric vehicle, the experiment was conducted in stages of condition diagnosis, condition prediction, and maintenance decision.

실험데이터는 차량 동력원으로 20개의 배터리 블록으로 구성된 배터리 부품에 대한 데이터로 총 3,293개의 레코드로 구성되어 있다. 도 9의 테이블과 같이 수집된 배터리 부품 관련 데이터는 배터리 충전량, 배터리 전류, 20개 배터리 블록 각각의 전압으로 구성되어 있다.The experimental data consists of 3,293 records, which are data on battery parts composed of 20 battery blocks as the vehicle power source. As shown in the table of FIG. 9, the collected battery component-related data consists of a battery charge amount, a battery current, and a voltage of each of the 20 battery blocks.

배터리 부품의 열화 과정은 새 배터리일수록 배터리 블록 간의 전압의 차이가 작게 나타나고, 노화가 진행될수록 배터리 블록 간의 전압 차이가 크게 나타난다고 가정한다. 배터리 블록 전압의 최대값과 최소값의 차이를 dV 라고 정의하였다. 실험데이터 각각의 레코드별로 dV 값을 구하여 시계열 데이터로 구성한 후, 배터리 부품의 상태 진단, 상태 예측, 유지보수 결정 단계에서 사용하였다.As for the deterioration process of battery components, it is assumed that the voltage difference between the battery blocks appears smaller as the new battery becomes, and the voltage difference between the battery blocks appears larger as the aging progresses. The difference between the maximum and minimum values of the battery block voltage was defined as dV. After calculating the dV value for each record of the experimental data and configuring it as time series data, it was used in the step of diagnosing the condition of battery parts, predicting the condition, and determining the maintenance.

(1) 상태 진단 실험(1) Condition diagnosis experiment

배터리 블록 전압의 최대값과 최소값의 차이로 정의된 dV 값으로 구성된 실험데이터를 대입하여 미리 정의된 각각의 상태별로 진단을 수행하고 그 정확도를 측정하였다. 배터리 부품 상태등급을 dV 값을 이용해 총 5등급으로 구분하였다. 정상 성능을 유지하는 상태로는 dV 값이 0.45V 이하, 0.70V 이하, 0.95V 이하, 1.2V 이하 총 4개의 상태로 구분하고 이상 상태로는 1.2V 초과 1개의 상태로 구분하여 3,293개의 dV값으로 상태등급별 패턴데이터를 구성하였다. By substituting the experimental data consisting of dV values defined as the difference between the maximum and minimum values of the battery block voltage, diagnosis was performed for each predefined condition, and the accuracy was measured. The battery component status grade was classified into 5 grades using dV values. In the state of maintaining the normal performance, dV values are classified into four states with a dV value of 0.45V or less, 0.70V or less, 0.95V or less, and 1.2V or less, and an abnormal state is 3,293 dV values by dividing into one state above 1.2V. As a result, pattern data for each status level was organized.

dV 값은 단일 요소의 시계열 데이터이므로 성능 허용 기준값의 범위 이탈 여부로 배터리 부품 이상 탐지를 수행하였다. 도 10과 같이 dV 성능 허용 기준값을 1.2V 로 정의하고 배터리 부품 이상 탐지를 수행한 결과는 총 3,293개 중 524개가 성능 허용 기준을 초과한 것으로 나타났다. dV 값은 차량 시동, 악셀레이터와 브레이크 조작 등 차량운행 상황에 따라 일시적으로 스파크가 발생하여 성능 허용 기준 범위를 초과할 수도 있기 때문에 배터리 부품 이상으로 판단하기 위해서는 일정 주기 동안 dV 값이 1.2V 초과한 값이 유지되었을 때 부품 이상으로 판단할 필요가 있다. Since dV values are time series data of a single element, battery component abnormality detection was performed based on whether or not it deviated from the range of the allowable performance reference value. As shown in FIG. 10, the dV performance tolerance criterion value was defined as 1.2V, and battery component abnormality detection was performed. As a result, it was found that 524 out of a total of 3,293 exceeded the performance tolerance criterion. The dV value is a value in which the dV value exceeds 1.2V for a certain period in order to judge it as a battery component because a spark may occur temporarily depending on the vehicle operation conditions such as vehicle start, accelerator and brake operation, etc. When this is maintained, it is necessary to judge it as a part abnormality.

도 10의 a 영역에서는 6주기 동안 dV 값이 1.3V ~ 1.9V로 나타났다. 그 이후는 정상 성능 기준으로 유지되었으므로 배터리 부품 이상으로 판단하지 않았다. 하지만 b 영역에서는 772주기 동안 dV 값이 1.2V 이하의 값으로 일부분에서는 나타나지만, 대부분 1.3V ~ 3.5V 로 유지되었으므로 이 경우에는 배터리 부품 이상으로 판단하였다. 실험데이터의 배터리 전류 변화폭이 b 영역을 제외하면 -50.0A ~ 20.0A 범위를 유지하고 있는 반면에 b 영역에서는 -80.0A ~ 150.0A 범위로 배터리 전류의 변화폭이 매우 심하게 나타났다.In the area a of FIG. 10, dV values were 1.3V ~ 1.9V for 6 cycles. Since then, it was maintained at the normal performance standard, so it was not judged as a battery component abnormality. However, in the area b, the dV value was less than 1.2V for 772 cycles, and in some cases, it was mostly maintained at 1.3V ~ 3.5V, so in this case, it was judged as a battery component abnormality. Except for the area b, the range of change in battery current of the experimental data is maintained in the range of -50.0A to 20.0A, whereas in the area b, the range of change in battery current is in the range of -80.0A to 150.0A.

그다음 상태 진단은 진단대상 데이터와 각각의 상태등급별 패턴데이터를 이용해 데이터 기반 패턴 분석을 통해 수행하였다. 진단대상 데이터는 실시간으로 수집되는 새로운 데이터를 대신하기 위해 실험데이터에서 시계열로 20개 데이터씩 골라서 새로운 데이터로 가정하였고, 각각의 상태등급별 패턴데이터는 100개 데이터씩 임의로 추출하여 식(4)를 이용해 패턴 유사도 분석을 하여 최소 유사도 값으로 계산된 상태등급 패턴데이터가 속한 상태등급으로 진단하였다. Next, the condition diagnosis was performed through data-based pattern analysis using the data to be diagnosed and the pattern data for each condition grade. In order to replace the new data collected in real time, the data to be diagnosed was assumed to be new data by selecting 20 data each in a time series from the experimental data.The pattern data for each state level was randomly extracted by 100 data and using Equation (4). By analyzing the pattern similarity, the state class calculated as the minimum similarity value was diagnosed as the state class to which the pattern data belongs.

도 11의 테이블은 상태 진단을 위한 위와 같은 패턴 매칭 유사도 분석 결과이다. 총 165개의 진단대상 데이터는 상태1이 53건, 상태2가 52건, 상태3이 23건, 상태4가 14건, 상태5가 23건으로 진단되었다.The table of FIG. 11 is a result of analyzing the similarity of pattern matching as described above for condition diagnosis. A total of 165 data to be diagnosed were diagnosed as 53 cases for state 1, 52 cases for state 2, 23 cases for state 3, 14 cases for state 4, and 23 cases for state 5.

상태 진단 정확도를 검증하기 위해서 상태 진단이 완료된 진단대상 데이터 중에서 상태등급별로 하나씩 진단대상 데이터를 선정하고, 각각의 상태등급별 패턴데이터를 임의로 추출하여 데이터 기반 패턴 매칭도 수행해 보았다. 이 작업을 상태등급별로 100회 반복하였으며 그 결과는 도 12의 테이블과 같았다. 상태1의 경우 100건중 100건을 올바르게 진단하였으며, 상태2의 경우 96건, 상태3의 경우 100건, 상태4의 경우 92건, 상태5의 경우 100건을 각각 올바르게 진단하였다. 그러나 상태2 진단대상 데이터의 경우에 1건은 상태1로 진단하고, 3건은 상태3으로 진단하였으며, 상태4 진단대상 데이터의 경우에 8건을 상태5로 진단하는 오진 사례가 발생하였다. 정상 상태를 이상 상태로 잘못 진단하는 것에 대해서는 본 발명의 실험예에서 사용한 알고리즘의 보완이 필요한 점이겠지만, 전체적으로 유의미한 결과임이 확인되었다.In order to verify the accuracy of the condition diagnosis, data to be diagnosed were selected one by one for each condition grade among the diagnosis subject data for which condition diagnosis was completed, and pattern data for each condition grade was randomly extracted to perform data-based pattern matching. This operation was repeated 100 times for each condition grade, and the result was the same as the table in FIG. 12. In the case of condition 1, 100 out of 100 cases were correctly diagnosed, in the case of condition 2, 96 cases, 100 cases in condition 3, 92 cases in condition 4, and 100 cases in condition 5 were correctly diagnosed. However, in the case of the data to be diagnosed with condition 2, one case was diagnosed as condition 1, three cases were diagnosed as condition 3, and eight cases were diagnosed as condition 5 in the case of condition 4 data to be diagnosed. For incorrectly diagnosing the normal state as an abnormal state, it is necessary to supplement the algorithm used in the experimental examples of the present invention, but it was confirmed that the result was significant as a whole.

(2) 상태 예측 실험(2) state prediction experiment

배터리 부품에 대한 열화모델 추론을 통해 미래 상태에 대한 예측을 수행하기 위해서는 장기간 지속적인 데이터 수집과 부품 상태 진단 및 유지보수 활동(미대응, 수리, 교환)에 따른 전과 후의 상태변화 이력데이터를 확보하고 있어야만 가능하다.In order to predict the future state through deterioration model inference for battery parts, it is necessary to obtain historical data of state change before and after due to continuous long-term data collection, part condition diagnosis and maintenance activities (non-response, repair, exchange). It is possible.

여기서는 상태 진단 과정에서 사용한 165개의 진단대상 데이터의 상태 진단 시점을 기준으로 전과 후의 상태전이 결과를 이용해 도 13에 나타난 바와 같은 상태 전이확률행렬을 도출하였다. Here, the state transition probability matrix as shown in FIG. 13 was derived using the state transition results before and after the state diagnosis time point of the 165 diagnosis target data used in the state diagnosis process.

즉, 진단대상 데이터의 상태 진단 시점을 기준으로 전과 후의 배터리 부품 상태를 비교하여 상태전이가 있는 경우, 해당 요소에 1을 더하는 방식으로 계산하여 상태 전이빈도행렬을 구하고, 이를 이용해 각 행 단위로 상태전이 발생빈도 총합 대비 각 요소의 비율을 계산하여 도 13의 (a)와 같은 미대응 유지보수 활동에 따른 상태 전이확률행렬을 도출하였다. 한편, 실험데이터로는 수리와 교체 유지보수 활동에 따른 상태 전이확률행렬을 도출할 수 없기 때문에 (b), (c)와 같이 임의로 제작하였다.In other words, if there is a state transition by comparing the state of the battery parts before and after the state of the data to be diagnosed based on the time of diagnosis, the state transition frequency matrix is calculated by adding 1 to the corresponding element, and the state in each row unit By calculating the ratio of each element to the total frequency of transition occurrence, the state transition probability matrix according to the unresponsive maintenance activity as shown in Fig. 13(a) was derived. On the other hand, since it is impossible to derive the state transition probability matrix according to the repair and replacement maintenance activities from the experimental data, it was arbitrarily produced as shown in (b) and (c).

도 13의 미대응, 수리, 교환 유지보수 활동에 따른 상태 전이확률행렬과 각 상태별 성능 유지시간을 알면 확률적 열화모델 추론을 통한 배터리 상태추이 예측이 가능하다. 각 상태별 성능유지 시간을 1~4 등급까지 각각 t+4, t+3, t+2, t+1로 가정하여 도 14와 같은 열화곡선을 추론하였다. 계획대상 기간이 t+22이라고 하면 현 시점(t)을 기준으로 t+7 시점에 상태가 S2일 때, 수리 유지보수 활동으로 S1으로 전이되고 다시 t+12 이후에 상태 S4일 때, 교환 유지보수 활동으로 S1 상태가 되어 그 이후로 유지보수 활동이 없다가 t+22 시점에 S5 상태로 전개되고 있음을 나타낸다.By knowing the state transition probability matrix according to the non-correspondence, repair, and replacement maintenance activities of FIG. 13 and the performance maintenance time for each state, it is possible to predict the state of the battery through probabilistic deterioration model inference. The deterioration curve as shown in FIG. 14 was inferred by assuming the performance maintenance time of each state as t+4, t+3, t+2, and t+1, respectively, from 1 to 4 grade. If the planned target period is t+22 , when the state is S2 at the point of time t+7 from the current point (t), it is transferred to S1 to the repair and maintenance activity, and when the state is S4 after t+12 , the exchange is maintained. It indicates that the state is S1 due to the maintenance activity, and there is no maintenance activity since then, and it is in the state of S5 at the time t+22 .

(3) 유지보수 결정 실험(3) Maintenance decision experiment

유지보수 결정 실험을 위해 계획대상 기간, 할인율, 상태등급별 유지보수 활동 비용, 계획대상 기간 때의 상태등급별 잔존가치를 정한다. 그리고 앞서 상태 예측 실험에서 도출한 유지보수 활동에 따른 상태 전이확률행렬을 식(5)에 대입하여 계획대상기간부터 현시점까지 역추적하는 방법으로 현시점에서의 최적 유지보수 할동을 우선순위별로 도 15의 테이블처럼 구하였다. For the maintenance decision experiment, the planned period, discount rate, maintenance activity cost by condition grade, and residual value by condition grade during the plan subject period are determined. In addition, by substituting the state transition probability matrix according to the maintenance activity derived from the previous state prediction experiment into Equation (5) and tracking back from the planned target period to the present time, the optimal maintenance activity at the present time is determined by priority in Fig. I got it like a table.

여기서, 계획대상 기간(T) = 40주기, 할인율 = 0.05, 상태등급별 유지보수 활동 비용( 무대응 = 0, 상태1~5에 대한 수리 = 0.5, 8.5, 14.5, 55.5, 58.5, 교환 = 60), 계획대상 기간때의 상태등급별 잔존가치(상태1~5 = -0.5, -128, -230, -300, -354)를 임의로 정하고, 유지보수 활동에 따른 상태 전이확률행렬은 식(5)를 실행 할 때마다 행렬의 각 항에 랜덤값으로 미세한 조정이 되도록 하였다. 이는 유지보수 활동 결정 전과 후의 차량부품 상태변화 추적을 통해 조정 과정을 거쳤다고 가정한 결과이다. 도 15의 테이블을 구성하는 정보는 Current State = 현시점의 상태등급, Minimum State = 최저 허용 상태, Action = 현시점에서의 최적 유지보수 활동(1=미대응, 2=수리, 3=교환), LCC = 유지보수 활동에 따른 생애주기비용, Cost = 유지보수 활동에 따른 비용을 나타낸다.Here, plan target period (T) = 40 cycles, discount rate = 0.05, maintenance activity cost by status level (stage response = 0, repair for status 1-5 = 0.5, 8.5, 14.5, 55.5, 58.5, exchange = 60), The residual value (state 1~5 = -0.5, -128, -230, -300, -354) for each state level during the planned period is arbitrarily determined, and the state transition probability matrix according to the maintenance activity is executed by Equation (5). Each term in the matrix was finely adjusted with random values. This is the result of assuming that an adjustment process was made through tracking changes in the condition of vehicle parts before and after the decision on maintenance activities. The information constituting the table of FIG. 15 includes Current State = current state level, Minimum State = lowest allowed state, Action = optimal maintenance activity at the present time (1 = non-response, 2 = repair, 3 = exchange), LCC = Life cycle cost according to maintenance activity, Cost = cost according to maintenance activity.

(4) 실험결과(4) Experiment result

본 발명의 차량 상태기반 진단예측 시스템은 차량부품에 대해 장기간 지속적인 데이터 수집과 부품 상태 진단 및 유지보수 활동(미대응, 수리, 교환)에 따른 전과 후의 상태변화 이력데이터를 확보하고 있어야만 차량부품에 대한 진단, 예측, 유지보수 결정의 정확성을 담보할 수가 있다. 그러므로 데이터가 축적될수록 정확한 진단, 예측, 유지보수 결정이 행해질 수 있을 것이다. 이점이 본 발명의 뛰어난 장점이다. 한편, 위에서 설명한 본 발명의 실험예는 유지보수 활동에 따른 전과 후의 상태변화 이력데이터와 장기간에 걸쳐 수집된 데이터의 부재로 인하여 실험을 위한 일부 데이터를 임의로 정의하고 그것을 실험에 사용한 것이다. 이러한 한계에도 불구하고, 실험을 통해 본 연구에서 제시한 상태기반 진단 및 예측에 대한 프레임워크와 방법론으로 배터리 부품에 대한 상태 진단과 확률적 열화모델 추론 및 유지보수 활동 결정을 할 수 있는 가능성을 확인하였다는 점에서 유의미한 효과를 확인할 수 있었다. The vehicle condition-based diagnosis and prediction system of the present invention is required to secure the status change history data before and after due to continuous long-term data collection for vehicle parts and part condition diagnosis and maintenance activities (non-response, repair, exchange). The accuracy of diagnosis, prediction and maintenance decisions can be guaranteed. Therefore, as data accumulates, accurate diagnosis, prediction, and maintenance decisions will be made. This is an outstanding advantage of the present invention. Meanwhile, in the experimental example of the present invention described above, some data for the experiment are arbitrarily defined and used for the experiment due to the absence of state change history data before and after the maintenance activity and the data collected over a long period of time. Despite these limitations, through experiments, the framework and methodology for condition-based diagnosis and prediction presented in this study confirmed the possibility of diagnosing the condition of battery parts, inferring a probabilistic deterioration model, and determining maintenance activities. In that it did, a significant effect could be confirmed.

참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 대중버스에 대한 차량 고장 진단 방법 및 예측 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독가능매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. For reference, the vehicle failure diagnosis method and prediction method for an autonomous public bus according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. . The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software.

컴퓨터 판독가능매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체, 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급언어코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magnetic-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM, A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as flash memory or the like may be included. Examples of program instructions include not only machine language codes created by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the scope of protection of the present invention may not be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.

Claims (3)

(a) 자율주행 대중버스 모니터링 서버가 N(N은 1보다 큰 정수)대의 자율주행 대중버스와 실시간으로 통신하여 자율주행 대중버스 각각의 차량 센서 원시 데이터를 수집하고,
(b) 데이터 관리부가 상기 차량 센서 원시 데이터를 정제하고 데이터의 범위와 단위를 정해서 데이터 정규화 처리를 행함으로써 차량 센서 데이터를 생성하며,
(c) 상태 진단부가 상기 차량 센서 데이터를 일정 기간 동안 모아서 분석대상 데이터 군을 구성한 다음, 미리 정해지는 정상성능 범위 또는 정상성능 군집분포 범위와 비교하여 부품 이상을 탐지하고, 미리 등록되어 있는 복수의 상태 등급 패턴데이터를 이용하여 부품 상태를 진단하여, 부품 상태 진단 데이터를 생성하고,
(d) 상태예측부가 차량부품 상태변화 발생빈도 정보를 근거로 상태변화 전이확률행렬을 도출하고, 현재의 부품상태에서 다른 상태로 전이되는 확률과 시기를 예측하는 부품상태 예측정보를 생성하고,
(e) 유지보수 결정부가 상기 부품상태 예측정보를 토대로 현재의 차량 부품상태를 기준으로 유지보수활동에 의한 최소 기대비용을 산출하여 최적의 유지보수활동을 결정하는 단계를 포함하는, 자율주행 대중버스에 대한 차량 고장 진단 및 예측 방법.
(a) The autonomous public bus monitoring server communicates in real time with N (N is an integer greater than 1) autonomous public buses to collect raw data from vehicle sensors of each autonomous public bus,
(b) the data management unit generates vehicle sensor data by purifying the vehicle sensor raw data, determining a range and unit of the data, and performing data normalization processing,
(c) The condition diagnosis unit collects the vehicle sensor data for a certain period to form a group of data to be analyzed, then detects an abnormality in parts by comparing it with a predetermined normal performance range or a normal performance cluster distribution range, and detects a plurality of previously registered data groups. Diagnose the condition of the part using the condition grade pattern data, and generate the part condition diagnosis data,
(d) The state prediction unit derives a state change transition probability matrix based on the vehicle part state change occurrence frequency information, and generates part state prediction information that predicts the probability and timing of transition from the current part state to another state,
(e) Autonomous public bus comprising the step of determining, by a maintenance decision unit, an optimal maintenance activity by calculating a minimum expected cost for maintenance activities based on the current state of vehicle parts based on the parts condition prediction information For vehicle failure diagnosis and prediction method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230063390A (en) * 2021-11-02 2023-05-09 주식회사 엔제로 The safty driving evaluation method for autonomous vehicles supporting mobility for the transportation vulnerable
WO2023249277A1 (en) * 2022-06-20 2023-12-28 (주)부품디비 Electric vehicle diagnosis and prediction system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101070883B1 (en) * 2009-01-12 2011-10-06 엠로그씨주식회사 Server, Apparatus and System for monitoring vehicle
KR20160137300A (en) * 2015-05-22 2016-11-30 한국과학기술원 State prediction method and apparatus for railway system components based on historic data clustering
KR101864860B1 (en) * 2016-09-13 2018-06-05 오토시맨틱스 주식회사 Diagnosis method of automobile using Deep Learning
KR20190078705A (en) * 2017-12-14 2019-07-05 (주)넷케이티아이 System and method for estimating malfunction of a vehicle by analyzing deterioration patterns of components from data of the vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101070883B1 (en) * 2009-01-12 2011-10-06 엠로그씨주식회사 Server, Apparatus and System for monitoring vehicle
KR20160137300A (en) * 2015-05-22 2016-11-30 한국과학기술원 State prediction method and apparatus for railway system components based on historic data clustering
KR101864860B1 (en) * 2016-09-13 2018-06-05 오토시맨틱스 주식회사 Diagnosis method of automobile using Deep Learning
KR20190078705A (en) * 2017-12-14 2019-07-05 (주)넷케이티아이 System and method for estimating malfunction of a vehicle by analyzing deterioration patterns of components from data of the vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230063390A (en) * 2021-11-02 2023-05-09 주식회사 엔제로 The safty driving evaluation method for autonomous vehicles supporting mobility for the transportation vulnerable
KR102636871B1 (en) 2021-11-02 2024-02-19 주식회사 엔제로 The safty driving evaluation method for autonomous vehicles supporting mobility for the transportation vulnerable
WO2023249277A1 (en) * 2022-06-20 2023-12-28 (주)부품디비 Electric vehicle diagnosis and prediction system

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