KR102436675B1 - Systems and methods for predicting battery integrity - Google Patents

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KR102436675B1
KR102436675B1 KR1020210084255A KR20210084255A KR102436675B1 KR 102436675 B1 KR102436675 B1 KR 102436675B1 KR 1020210084255 A KR1020210084255 A KR 1020210084255A KR 20210084255 A KR20210084255 A KR 20210084255A KR 102436675 B1 KR102436675 B1 KR 102436675B1
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a system for predicting battery integrity includes: an information collection unit which collects state information of a battery cell transmitted from a battery measurement module located in a remote location; and an information processing unit which predicts whether or not there is a failure of the battery cell, remaining service life, and replacement time by using the collected state information of the battery cell.

Description

배터리 건전성 예측 시스템 및 방법{Systems and methods for predicting battery integrity}System and methods for predicting battery integrity

본 발명은 배터리 건전성 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery health prediction system and method.

오늘날 화석연료를 사용하는 가솔린, 디젤 등의 엔진 차량은 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발, 연료 고갈 등의 여러 문제점이 있다.Today, engine vehicles such as gasoline and diesel using fossil fuels have several problems, such as environmental pollution due to exhaust gas, global warming due to carbon dioxide, respiratory disease caused by ozone generation, and fuel exhaustion.

이러한 문제점을 해결하기 위해 배터리를 동력원으로, 구동모터를 구동원으로 사용하여 주행하는 순수 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)나, 엔진과 구동모터를 구동원으로 사용하여 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지와 구동모터를 동력원과 구동원으로 사용하여 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등의 친환경 전기 자동차가 개발되어 왔다.To solve this problem, a pure electric vehicle (EV) that runs using a battery as a power source and a driving motor as a driving source, or a hybrid electric vehicle (HEV) that runs using an engine and a driving motor as a driving source ), eco-friendly electric vehicles such as fuel cell electric vehicles (FCEVs) that run using fuel cells and drive motors as power and drive sources have been developed.

이러한 전기 자동차에서는 배터리를 사용하며, 배터리 관리 시스템(BMS)을 이용하여 배터리 잔존용량(SOC; State of Charge)을 측정하고, 배터리의 수명상태를 예측한다. 배터리의 수명(잔존용량)은 인자(전류, 온도, 방전깊이, SOC, 시간)에 따라 영향을 받는다.Such an electric vehicle uses a battery, measures a battery state of charge (SOC) using a battery management system (BMS), and predicts a lifespan state of the battery. Battery life (remaining capacity) is affected by factors (current, temperature, depth of discharge, SOC, time).

기존의 배터리의 수명 예측은 인자에 따른 가속수명시험을 통한 실험데이터를 이용해 다항식을 유도하여 예측하는 방법을 활용한다. 하지만, 이러한 방법은 예측 값을 수정하는 방법이 없어 수명예측과 실측값의 오차가 벌어지는 단점이 있다.The conventional battery life prediction utilizes a method of predicting by inducing a polynomial using experimental data through an accelerated life test according to factors. However, this method has a disadvantage in that there is no method of correcting the predicted value, so an error between the life prediction and the actual value occurs.

다른 방법으로는 전류 적산 기반의 수식을 활용하는 방법이다. 이는 SOC의 차이와 시간에 따른 전류의 적산 값을 활용해 잔존용량을 예측하는 방법이다. 하지만, 정확한 SOC를 예측하기 위해서는 배터리의 충분한 정적 안전 상태에서의 전압 값을 활용하거나 아주 정확한 전류센서를 활용한 SOC 예측이 필요하나, 실제 주행환경과 전류센서의 Offset으로 인한 전류 적산의 누적 오차 발생으로 인해 이러한 방법을 활용하는 것은 제약이 있다.Another method is to use a formula based on current integration. This is a method of predicting the remaining capacity by using the difference in SOC and the accumulated current over time. However, in order to predict the accurate SOC, it is necessary to use the voltage value in a sufficiently static and safe state of the battery or to predict the SOC using a very accurate current sensor. Therefore, the use of this method is limited.

대한민국 공개특허 10-2016-0139996(2016.12.07. 공개)(전기 차량의 배터리 교환 제어방법 및 장치)Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2016-0139996 (published on Dec. 7, 2016) (Method and device for controlling battery exchange in electric vehicle)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배터리 건전성 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a system and method for predicting battery health.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템은 원격지에 위치한 배터리 계측모듈로부터 전송된 배터리 셀의 상태정보를 수집 및 복원하는 정보수집부; 및 복원된 배터리 셀의 상태정보를 이용하여 상기 배터리 셀의 고장유무, 잔여수명 및 교체시기를 예측하는 정보처리부를 포함하고, 상기 정보처리부는 상기 정보수집부에서 복원한 배터리 계측모듈에서 계측한 배터리 셀의 전압/전류 주파수를 통해 고조파, 위상을 분석하고, 상기 배터리 셀의 초기 측정 시점부터 기 설정된 시간 후의 측정된 전압/전류 주파수를 분석 및 배터리 셀의 시간 변화에 따른 온도 변화를 분석하는 분석부; 상기 분석부에서 연산한 상기 배터리 셀의 고조파 파형의 왜형률을 분석하는 고조파 왜형률 연산부; 상기 배터리 셀의 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률을 비교하는 비교부; 및 상기 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 상기 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률의 차를 기초로 배터리 셀의 고장유무를 판단하고, 복원된 배터리 상태정보(임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수)를 이용하여 상기 배터리 셀의 잔여수명 및 교체시기를 판단하는 고장 및 진단 예측부를 포함하고, 상기 고장 및 진단 예측부는 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 기초로 수집된 배터리의 상태정보를 비교하여 고장 또는 수명을 예측하는 것을 특징으로 한다.Battery health prediction system according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is an information collection unit for collecting and restoring the state information of the battery cells transmitted from the battery measurement module located in a remote place; and an information processing unit for predicting the presence or absence of failure, remaining life and replacement time of the battery cell by using the state information of the restored battery cell, wherein the information processing unit includes a battery measured by the battery measurement module restored by the information collection unit. Analysis unit that analyzes harmonics and phases through the voltage/current frequency of the cell, analyzes the voltage/current frequency measured after a preset time from the initial measurement time of the battery cell, and analyzes the temperature change according to the time change of the battery cell ; a harmonic distortion factor calculating unit for analyzing a distortion factor of a harmonic waveform of the battery cell calculated by the analysis unit; a comparator for comparing the harmonic distortion ratio measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point of the battery cell; and determining whether a battery cell has failed based on a difference between the harmonic distortion factor measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point, and restored battery state information (impedance, minimum allowable current, minimum allowable). Use voltage, maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, current current, current voltage, current internal temperature, status (discharge, charge, standby), voltage waveform, current waveform, charge/discharge count) and a failure and diagnosis predicting unit for determining the remaining life and replacement time of the battery cell, and the failure and diagnosis predicting unit obtains state information of the battery collected based on the failure diagnosis value of the battery diagnosed as a failure or defective in the same model. It is characterized by predicting failure or lifespan by comparison.

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일 실시예에서, 상기 정보처리부는 상기 배터리가 고장진단될 경우, 사용자 단말로 알람신호를 전송하는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the information processing unit may further include an alarm unit that transmits an alarm signal to a user terminal when the battery is diagnosed as malfunctioning.

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일 실시예에서, 상기 배터리 계측모듈은 계측된 배터리의 상태정보를 기 설정된 통신전문으로 변환하여 상기 정보수집부로 전송하는 BMS 통신중계보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the battery measurement module is characterized in that it includes a BMS communication relay board for converting the measured state information of the battery into a preset communication message and transmitting it to the information collection unit.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 방법은 배터리 계측모듈에서 배터리의 상태정보를 수집한 후, 수집된 정보의 샘플 데이터를 압축하여 전송하는 단계; 및 정보수집부에서 압축되어 전송된 배터리 셀의 상태정보의 샘플 데이터를 복원한 후, 정보처리부에서 복원된 배터리 셀의 전압/전류 샘플 주파수의 왜형률을 분석하고, 제1 시점과 제2 시점 간의 고조파 왜형률 차를 통해 배터리 셀의 고장유무를 진단하고, 배터리 셀의 상태정보와 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 레퍼런스로 활용하여 진단하고자 하는 배터리 셀의 고장시점 또는 잔여수명을 예측한 후, 상기 배터리 셀의 고장유무, 잔여수명 등에 대한 결과값을 사용자 단말에 알람형태로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 정보처리부는 상기 정보수집부에서 복원한 배터리 계측모듈에서 계측한 배터리 셀의 전압/전류 주파수를 통해 고조파, 위상을 분석하고, 상기 배터리 셀의 초기 측정 시점부터 기 설정된 시간 후의 측정된 전압/전류 주파수를 분석 및 배터리 셀의 시간 변화에 따른 온도 변화를 분석하는 분석부; 상기 분석부에서 연산한 상기 배터리 셀의 고조파 파형의 왜형률을 분석하는 고조파 왜형률 연산부; 상기 배터리 셀의 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률을 비교하는 비교부; 및 상기 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 상기 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률의 차를 기초로 배터리 셀의 고장유무를 판단하고, 복원된 배터리 상태정보(임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수)를 이용하여 상기 배터리 셀의 잔여수명 및 교체시기를 판단하는 고장 및 진단 예측부를 포함하고, 상기 고장 및 진단 예측부는 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 기초로 수집된 배터리의 상태정보를 비교하여 고장 또는 수명을 예측하는 것을 특징으로 한다.A method for predicting battery health according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes the steps of collecting state information of a battery in a battery measurement module, compressing and transmitting sample data of the collected information; and after restoring the sample data of the state information of the battery cell compressed and transmitted by the information collecting unit, the information processing unit analyzes the distortion rate of the voltage/current sample frequency of the restored battery cell, and between the first time point and the second time point. Diagnosis of battery cell failure through harmonic distortion difference after predicting, transmitting the result value for the failure or non-existence of the battery cell, the remaining life, etc. in the form of an alarm to the user terminal, wherein the information processing unit includes the battery measured by the battery measurement module restored by the information collection unit Analysis unit that analyzes harmonics and phases through the voltage/current frequency of the cell, analyzes the voltage/current frequency measured after a preset time from the initial measurement time of the battery cell, and analyzes the temperature change according to the time change of the battery cell ; a harmonic distortion factor calculating unit for analyzing a distortion factor of a harmonic waveform of the battery cell calculated by the analysis unit; a comparator for comparing the harmonic distortion ratio measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point of the battery cell; and determining whether a battery cell has failed based on a difference between the harmonic distortion factor measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point, and restored battery state information (impedance, minimum allowable current, minimum allowable). Use voltage, maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, current current, current voltage, current internal temperature, status (discharge, charge, standby), voltage waveform, current waveform, charge/discharge count) to include a failure and diagnosis prediction unit for determining the remaining life and replacement time of the battery cell, and The failure and diagnosis prediction unit predicts failure or lifespan by comparing the state information of the collected batteries based on the failure diagnosis values of the batteries diagnosed as failures or failures in the same model.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템 및 방법을 이용하면, 원격으로 수집된 배터리의 상태정보를 기초로 잔여수명 및 교체시점을 진단할 수 있다는 이점이 있다.Using the battery health prediction system and method according to an embodiment of the present invention, there is an advantage that the remaining life and replacement time can be diagnosed based on the remotely collected battery state information.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 계측모듈의 세부 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 정보처리부의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 방법을 설명한 흐름도이다.1 is a network configuration diagram of a battery health prediction system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the battery measuring module shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the information processing unit shown in FIG. 1 .
4 is a flowchart illustrating a method for predicting battery health according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and any combination of one or more of those listed items. In addition, in the present specification, "connected" means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 다수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is used to describe specific embodiments, not to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, “comprise, include” and/or “comprising, including” refer to the referenced shapes, numbers, steps, actions, members, elements and/or groups thereof. It specifies the presence and does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, movements, members, elements and/or groups.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms, so that It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer, or portion discussed below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.

또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.In addition, the control unit (controller) and/or other related devices or components according to the present invention may be implemented using any suitable hardware, firmware (eg, application specific semiconductor), software, or a suitable combination of software, firmware and hardware. can For example, various components of a control unit (controller) and/or other related devices or parts according to the present invention may be formed on one integrated circuit chip or on separate integrated circuit chips. In addition, various components of the control unit (controller) may be implemented on a flexible printed circuit film, a tape carrier package, a printed circuit board, or may be formed on the same substrate as the control unit (controller). In addition, various components of the control unit (controller), in one or more computing devices, may be processes or threads executing in one or more processors, which execute computer program instructions to perform various functions mentioned below. and interact with other components. The computer program instructions are stored in a memory that can be executed in a computing device using a standard memory device, such as, for example, a random access memory. The computer program instructions may also be stored in other non-transitory computer readable media, such as, for example, a CD-ROM, flash drive, and the like. In addition, those skilled in the art related to the present invention are skilled in the art that functions of various computing devices are combined with each other, integrated into one computing device, or functions of a specific computing device are one or more other computing devices without departing from the exemplary embodiments of the present invention. It should be recognized that they can be distributed among

이하, 첨부된 도면들을 기초로 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a system and method for predicting battery health according to an embodiment of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템의 네트워크 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 계측모듈의 세부 구성도이고, 도 3은 도 1에 도시된 정보처리부의 세부 구성도이다.1 is a network configuration diagram of a battery health prediction system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a battery measurement module shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a detailed information processing unit shown in FIG. It is a configuration diagram.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템(100)은 배터리 계측모듈(200), 정보수집부(300) 및 정보처리부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the battery health prediction system 100 according to an embodiment of the present invention includes a battery measurement module 200 , an information collection unit 300 , and an information processing unit 400 .

상기 배터리 계측모듈(200)은 후술하는 정보수집부와 이더넷 방식으로 상호간 통신이 가능한 모듈일 수 있다.The battery measurement module 200 may be a module capable of mutual communication with an information collection unit to be described later in an Ethernet manner.

상기 배터리 계측모듈(200)은 배터리 셀의 전압 및 저항과 같은 특성값에 따른 상태정보를 계측하는 구성일 수 있다.The battery measurement module 200 may be configured to measure state information according to characteristic values such as voltage and resistance of battery cells.

여기서, 상태정보는 임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수, 생산연도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보일 수 있다.Here, the state information includes impedance, minimum allowable current, minimum allowable voltage, maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, current current, current voltage, current internal temperature, state (discharge, charge, standby), It may be information including at least one of a voltage waveform, a current waveform, the number of times of charging/discharging, and a production year.

상기 배터리 계측모듈(200)은 상술한 상태정보를 계측하기 위한 복수 개의 센서들을 포함할 있다. 전류/전압측정, 온도측정 및 광학코드 스캔을 수행가능한 센서들을 포함할 수 있다.The battery measurement module 200 may include a plurality of sensors for measuring the above-described state information. It may include sensors capable of performing current/voltage measurement, temperature measurement, and optical code scanning.

또한, 상기 배터리 계측모듈(200)은 내부에 삽입되는 배터리의 규격 및 모양에 따라 크기가 가변되는 측정공간을 갖는 측정수단을 포함할 수 있다.In addition, the battery measuring module 200 may include a measuring means having a measuring space whose size is variable according to the standard and shape of the battery inserted therein.

또한, 상기 배터리 계측모듈(200)은 측정된 전류/전압의 시간에 따른 전압파형, 전류파형을 분석하기 위한 파형분석 알고리즘을 탑재한 모듈일 수 있다.In addition, the battery measurement module 200 may be a module equipped with a waveform analysis algorithm for analyzing the voltage waveform and the current waveform according to the time of the measured current/voltage.

보다 구체적으로, 상기 배터리 계측모듈(200)은 온도센서(201), 전압센서(202), 전류센서(203), 셀밸런싱회로(204) 및 감시회로(205)로 구성된 측정부(210) 및 제어부(220) 및 통신부(230)를 포함한다.More specifically, the battery measurement module 200 includes a measurement unit 210 including a temperature sensor 201 , a voltage sensor 202 , a current sensor 203 , a cell balancing circuit 204 and a monitoring circuit 205 , and It includes a control unit 220 and a communication unit 230 .

한편, 배터리 계측모듈(200)은 배터리 셀의 상태정보를 계측하기 위한 공간으로서, 다양한 종류의 배터리 셀의 규격에 부합하는 측정위치가 표시된 공간을 포함하는 배터리 셀 계측공간부(미도시)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the battery measurement module 200 is a space for measuring the state information of the battery cells, and further includes a battery cell measurement space unit (not shown) including a space in which measurement positions conforming to the specifications of various types of battery cells are displayed. may include

상기 측정부(210)는 온도센서, 전압센서, 전류센서를 통해 배터리의 시간변화에 따른 온도, 전압, 전류를 센싱하고, 감시회로(205)를 통해 온도, 전압 및 전류의 셀 벨런싱을 수행한다. 여기서, 상기 감시부(205)는 시간 변화에 따라 온도, 전압 및 전류의 변동성을 기초로 배터리 셀의 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도를 감시하는 구성일 수 있다. 상기 감시부(205)는 셀 밸런싱 회로(204)를 통하여 다수의 배터리 셀(111)의 셀 밸런싱을 수행할 수 있다. 일부 예들에서, 감시회로(205)는 아날로그 프론트 엔드(Analog Front End, AFE) IC, 셀 전압 모니터링(Cell Voltage Monitoring, CVM) IC를 포함하거나, 이로 지칭될 수 있다.The measuring unit 210 senses the temperature, voltage, and current according to the time change of the battery through a temperature sensor, a voltage sensor, and a current sensor, and performs cell balancing of the temperature, voltage and current through the monitoring circuit 205 . . Here, the monitoring unit 205 determines the minimum allowable current, the minimum allowable voltage, the maximum allowable current, the maximum allowable voltage, the minimum allowable temperature, and the maximum allowable temperature of the battery cell based on the variability of temperature, voltage and current according to time change. It may be a monitoring configuration. The monitoring unit 205 may perform cell balancing of the plurality of battery cells 111 through the cell balancing circuit 204 . In some examples, the supervisor circuit 205 may include, or be referred to as, an analog front end (AFE) IC, a cell voltage monitoring (CVM) IC.

다음으로, 제어부(220)는 감시회로로부터 온도, 전압 및 전류 정보를 수신하여 배터리 셀의 온도, 배터리 셀의 시간당 충방전율, 배터리 셀의 용량 및 배터리 셀 간의 전압 편차를 계산하는 구성일 수 있다.Next, the control unit 220 may be configured to receive temperature, voltage, and current information from the monitoring circuit and calculate the temperature of the battery cell, the charge/discharge rate per hour of the battery cell, the capacity of the battery cell, and the voltage deviation between the battery cells.

상기 제어부(205)의 메모리에는 기준 온도 범위, 기준 시간당 충방전율, 기준 용량 범위 및 기준 전압 편차가 저장될 수 있다.A reference temperature range, a charge/discharge rate per reference time, a reference capacity range, and a reference voltage deviation may be stored in the memory of the controller 205 .

일부 예들에서, 기준 온도 범위는 0℃내지 50℃이고, 기준 시간당 충방전율은 0.01C 내지 0.1C이며, 기준 용량 범위는 20% 내지 40% 및 80% 내지 100%, 기준 전압 편차는 1mV 내지 1000mV로 설정되어 메모리에 미리 저장될 수 있다.In some examples, the reference temperature range is 0°C to 50°C, the reference hourly charge/discharge rate is 0.01C to 0.1C, the reference capacity range is 20% to 40% and 80% to 100%, and the reference voltage deviation is 1mV to 1000mV may be set and stored in advance in the memory.

특히, 배터리 셀 간 전압 편차는 충전 시 배터리 셀의 용량이 80% 내지 100% 사이에서, 그리고 방전 시 배터리 셀의 용량이 20% 내지 40% 사이에서, 상대적으로 크게 나타난다. In particular, the voltage deviation between the battery cells is relatively large between 80% and 100% of the capacity of the battery cell during charging and between 20% and 40% of the capacity of the battery cell during discharging.

따라서, 본 발명의 실시예는 상대적으로 배터리 셀 간 전압 편차가 크게 나는 시점에 셀 밸런싱이 수행되도록 한다.Accordingly, according to the embodiment of the present invention, cell balancing is performed at a point in time when a voltage deviation between battery cells is relatively large.

또한, 제어부(220)는 배터리 셀에서 계측된 상태정보의 샘플 데이터를 생성한 후, 압축하여 제공하는 구성일 수 있다.Also, the control unit 220 may be configured to generate sample data of state information measured in a battery cell, then compress and provide the sample data.

상기 통신부(230)는 정보수집부(300)와 근거리 및/원거리 통신방삭으로 통신하며, 배터리 셀의 측정한 상태정보의 압축된 샘플 데이터를 전송하는 구성일 수 있다.The communication unit 230 may be configured to communicate with the information collection unit 300 using short-distance and/or long-distance communication methods, and to transmit compressed sample data of the measured state information of the battery cell.

상기 통신부(230)는 압축된 배터리의 상태정보의 샘플 데이터를 기 설정된 통신전문으로 변환하여 후술하는 정보수집부로 전송하기 위한 BMS 통신중계보드를 포함할 수 있다.The communication unit 230 may include a BMS communication relay board for converting the compressed sample data of the state information of the battery into a preset communication message and transmitting it to an information collection unit to be described later.

한편, 상기 통신부(230)는 압축된 배터리의 상태정보의 샘플 데이터를 Open API를 통해 정보처리부(400)로 전송할 수도 있다.Meanwhile, the communication unit 230 may transmit sample data of the compressed battery state information to the information processing unit 400 through the Open API.

다음으로, 정보수집부(300)는 원격지에 위치한 배터리 계측모듈(200)과 이더넷 통신하며, 상기 배터리 계측모듈(200)에서 계측된 배터리의 상태정보를 수집하는 구성일 수 있다.Next, the information collection unit 300 may be configured to perform Ethernet communication with the battery measurement module 200 located at a remote location, and collect status information of the battery measured by the battery measurement module 200 .

다음으로, 정보처리부(400)는 수집된 배터리의 상태정보를 이용하여 상기 배터리의 수명 및 교체시기를 판단하고, 판단된 결과를 사용자 단말로 제공하는 구성일 수 있다.Next, the information processing unit 400 may be configured to determine the lifespan and replacement time of the battery using the collected battery state information, and provide the determined result to the user terminal.

보다 구체적으로, 정보처리부(400)는 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 기초로 수집된 배터리의 상태정보를 비교하여 고장 또는 수명을 예측할 수 있다.More specifically, the information processing unit 400 may predict the failure or lifespan by comparing the state information of the collected batteries based on the fault diagnosis values of the batteries diagnosed as faulty or defective among the same model.

또한, 상기 정보처리부(400)는 상기 배터리의 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률 간의 비교를 통해 배터리 회로의 노후와 및 고장여부를 판단할 수 있다.In addition, the information processing unit 400 may determine whether the battery circuit is old or defective by comparing the harmonic distortion ratio measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point of the battery.

또한, 상기 정보처리부(400)는 상기 배터리가 고장진단될 경우, 사용자 단말로 알람신호를 전송하는 알람부를 더 포함할 수 있다.In addition, the information processing unit 400 may further include an alarm unit that transmits an alarm signal to the user terminal when the battery is diagnosed as malfunctioning.

또한, 상기 정보처리부(400)는 상기 원격지에 위치한 배터리에서 출력된 전압/전류 주파수의 샘플링 데이터를 이용하여 전압/전류 고조파 및 위상을 연산하고, 상기 전압/전류 고조파 및 위상의 변동성을 이용하여 상기 배터리의 수명 및 고장시점을 예측할 수 있다.In addition, the information processing unit 400 calculates voltage/current harmonics and phases using sampling data of voltage/current frequencies output from the battery located at the remote location, and uses the voltage/current harmonics and phase variability to calculate the Battery life and failure time can be predicted.

보다 구체적으로, 상기 정보처리부(400)는 분석부(410), 고조파 왜형률 연산부(420), 비교부(430), 고장진단 및 예측부(440) 및 알람부(450)를 포함한다.More specifically, the information processing unit 400 includes an analysis unit 410 , a harmonic distortion rate calculation unit 420 , a comparison unit 430 , a failure diagnosis and prediction unit 440 , and an alarm unit 450 .

상기 분석부(410)는 정보수집부에서 복원한 배터리 계측모듈에서 계측한 배터리 셀의 전압/전류 주파수를 통해 고조파, 위상을 분석한다.The analysis unit 410 analyzes harmonics and phases through the voltage/current frequency of the battery cell measured by the battery measurement module restored by the information collection unit.

여기서, 상기 분석부(410)는 배터리 셀에서 초기 측정 시점부터 기 설정된 시간 후의 측정된 전압/전류 주파수를 각각 분석할 수 있다.Here, the analyzer 410 may analyze the voltage/current frequency measured in the battery cell after a preset time from the initial measurement time, respectively.

또한, 분석부(410)는 정보수집부(300)에서 수집한 배터리 셀의 시간 변화에 따른 온도 변화를 분석한다.In addition, the analysis unit 410 analyzes the temperature change according to the time change of the battery cells collected by the information collection unit 300 .

다음으로, 고조파 왜형률 연산부(420)는 상기 분석부(410)에 연산한 배터리 셀의 고조파 파형의 왜형률을 분석하는 구성일 수 있다.Next, the harmonic distortion calculation unit 420 may be configured to analyze the distortion factor of the harmonic waveform of the battery cell calculated by the analysis unit 410 .

상기 비교부(430)는 배터리 셀의 제1 서점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률를 비교하는 구성일 수 있다.The comparator 430 may be configured to compare the harmonic distortion ratio measured at the first bookstore and the harmonic distortion ratio measured at the second time point of the battery cell.

상기 고장 진단 및 예측부(440)는 상기 비교부의 결과값 예컨대, 제1 서점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률의 차를 기초로 배터리 셀의 고장유무를 판단한다.The failure diagnosis and prediction unit 440 determines whether the battery cell is faulty based on the result of the comparison unit, for example, the difference between the harmonic distortion rate measured at the first bookstore and the harmonic distortion rate measured at the second time point.

또한, 고장 진단 및 예측부(440)는 정부수집부에서 수집된 수집된 배터리의 상태정보(임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수)를 이용하여 상기 배터리의 잔여수명 및 교체시기를 판단한다.In addition, the fault diagnosis and prediction unit 440 is the state information (impedance, minimum allowable current, minimum allowable voltage, maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, The remaining life and replacement time of the battery are determined using the current current, current voltage, current internal temperature, state (discharge, charge, standby), voltage waveform, current waveform, and number of times of charging/discharging.

이때, 고장 진단 및 예측부(440)는 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 레퍼런스로 활용하여 진단하고자 하는 배터리 셀의 상태정보와의 비교를 통해 배터리 셀의 고장시점 또는 잔여수명을 예측할 수 있다.At this time, the failure diagnosis and prediction unit 440 utilizes the failure diagnosis value of a battery diagnosed as failure or defective in the same model as a reference and compares it with the state information of the battery cell to be diagnosed at the time of failure or the remaining life of the battery cell. can be predicted

상기 알람부(450)는 고장진단 및 예측부(440)에서 진단한 배터리 셀의 고장유무, 잔여수명에 대한 예측값을 알람형태로 사용자 단말로 전송하는 구성일 수 있다.The alarm unit 450 may be configured to transmit to the user terminal in the form of an alarm the predicted values for the presence or absence of failure and the remaining life of the battery cells diagnosed by the failure diagnosis and prediction unit 440 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건정성 예측 방법을 설명한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for predicting battery health according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 방법(S700)은 먼저, 배터리 계측모듈(200)에서 배터리의 상태정보를 수집한 후, 수집된 정보의 샘플 데이터를 압축하여 정보수집부(300)로 전송(S710)한다.Referring to FIG. 4 , in the method for predicting battery health ( S700 ) according to an embodiment of the present invention, first, the battery measurement module 200 collects battery state information, and then compresses sample data of the collected information to obtain information. It is transmitted to the collection unit 300 (S710).

여기서, 상기 배터리 계측모듈(200)은 후술하는 정보수집부와 이더넷 방식으로 상호간 통신이 가능한 모듈일 수 있고, 상기 배터리 계측모듈(200)은 배터리 셀의 전압 및 저항과 같은 특성값에 따른 상태정보를 계측하는 구성일 수 있다. 여기서, 상태정보는 임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수, 생산연도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 정보일 수 있다. 상기 배터리 계측모듈(200)은 상술한 상태정보를 계측하기 위한 복수 개의 센서들을 포함할 있다. 전류/전압측정, 온도측정 및 광학코드 스캔을 수행가능한 센서들을 포함할 수 있다.Here, the battery measurement module 200 may be a module capable of mutual communication with an information collection unit to be described later in an Ethernet manner, and the battery measurement module 200 includes state information according to characteristic values such as voltage and resistance of battery cells. It may be a configuration to measure . Here, the state information includes impedance, minimum allowable current, minimum allowable voltage, maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, current current, current voltage, current internal temperature, state (discharge, charge, standby), It may be information including at least one of a voltage waveform, a current waveform, the number of times of charging/discharging, and a production year. The battery measurement module 200 may include a plurality of sensors for measuring the above-described state information. It may include sensors capable of performing current/voltage measurement, temperature measurement, and optical code scanning.

또한, 상기 배터리 계측모듈(200)은 내부에 삽입되는 배터리의 규격 및 모양에 따라 크기가 가변되는 측정공간을 갖는 측정수단을 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리 계측모듈(200)은 측정된 전류/전압의 시간에 따른 전압파형, 전류파형을 분석하기 위한 파형분석 알고리즘을 탑재한 모듈일 수 있다. In addition, the battery measuring module 200 may include a measuring means having a measuring space whose size is variable according to the standard and shape of the battery inserted therein. In addition, the battery measurement module 200 may be a module equipped with a waveform analysis algorithm for analyzing the voltage waveform and the current waveform according to the time of the measured current/voltage.

다음으로, 정보수집부(300)에서 압축되어 전송된 배터리 셀의 상태정보의 샘플 데이터를 복원(S721)하면, 정보처리부(400)에서 배터리 셀의 전압/전류 샘플 주파수의 왜형률을 분석(S722)한다.Next, when the sample data of the state information of the battery cell compressed and transmitted by the information collection unit 300 is restored ( S721 ), the information processing unit 400 analyzes the distortion rate of the voltage/current sample frequency of the battery cell ( S722 ). )do.

이때, 고조파 왜형률은 배터리 셀의 제1 시점(초기)에 측정된 전압/전류 주파수의 고조파 왜형률과 제2 시점(종반)에 측정된 전압/전류 주파수의 고조파 왜형률을 포함한다.In this case, the harmonic distortion factor includes a harmonic distortion ratio of a voltage/current frequency measured at a first time point (initial) of the battery cell and a harmonic distortion factor of a voltage/current frequency measured at a second time point (end point) of the battery cell.

이후, 정보처리부(400)는 제1 시점과 제2 시점 간의 고조파 왜형률 차를 통해 배터리 셀의 고장유무를 진단한다. 또한, 정보처리부(400)는 배터리 셀의 상태정보와 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 레퍼런스로 활용하여 진단하고자 하는 배터리 셀의 고장시점 또는 잔여수명을 예측(S724)한다.Thereafter, the information processing unit 400 diagnoses the presence or absence of a failure of the battery cell based on a difference in harmonic distortion between the first time point and the second time point. In addition, the information processing unit 400 predicts the failure time or remaining life of the battery cell to be diagnosed by using the state information of the battery cell and the failure diagnosis value of the battery diagnosed as faulty or defective in the same model as a reference (S724).

이후, 정보처리부(400)는 배터리 셀의 고장유무, 잔여수명 등에 대한 결과값을 사용자 단말에 알람형태로 전송(S725)한다.Thereafter, the information processing unit 400 transmits the result values for the presence or absence of failure of the battery cell, the remaining lifespan, etc. in the form of an alarm to the user terminal (S725).

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 건전성 예측 시스템 및 방법을 활용하면, 원격으로 수집된 배터리의 상태정보를 기초로 잔여수명 및 교체시점을 진단할 수 있다는 이점을 제공한다.Accordingly, if the system and method for predicting battery health according to an embodiment of the present invention are utilized, it is possible to diagnose the remaining lifespan and replacement time based on the remotely collected battery state information.

본 발명의 일 실시예에서 사용된 “부”는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상A “unit” used in an embodiment of the present invention may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing unit includes an operating system (OS) and one or more running on the operating system.

의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.of software applications. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method 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, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above embodiments and the accompanying drawings. For those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, it will be apparent that components according to the present invention can be substituted, modified and changed without departing from the technical spirit of the present invention.

100: 배터리 건전성 예측 시스템
200: 배터리 계측모듈
300: 정보수집부
400: 정보처리부100: battery health prediction system
200: battery measurement module
300: information collection unit
400: information processing unit

Claims (8)

원격지에 위치한 배터리 계측모듈로부터 전송된 배터리 셀의 상태정보를 수집 및 복원하는 정보수집부; 및
복원된 배터리 셀의 상태정보를 이용하여 상기 배터리 셀의 고장유무, 잔여수명 및 교체시기를 예측하는 정보처리부를 포함하고,
상기 정보처리부는
상기 정보수집부에서 복원한 배터리 계측모듈에서 계측한 배터리 셀의 전압/전류 주파수를 통해 고조파, 위상을 분석하고, 상기 배터리 셀의 초기 측정 시점부터 기 설정된 시간 후의 측정된 전압/전류 주파수를 분석 및 배터리 셀의 시간 변화에 따른 온도 변화를 분석하는 분석부;
상기 분석부에서 연산한 상기 배터리 셀의 고조파 파형의 왜형률을 분석하는 고조파 왜형률 연산부;
상기 배터리 셀의 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률을 비교하는 비교부; 및
상기 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 상기 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률의 차를 기초로 배터리 셀의 고장유무를 판단하고, 복원된 배터리 상태정보(임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수)를 이용하여 상기 배터리 셀의 잔여수명 및 교체시기를 판단하는 고장 및 진단 예측부를 포함하고,
상기 고장 및 진단 예측부는
동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 기초로 수집된 배터리의 상태정보를 비교하여 고장 또는 수명을 예측하는 배터리 건전성 예측 시스템.
an information collection unit that collects and restores state information of battery cells transmitted from a battery measurement module located at a remote location; and
An information processing unit for predicting the presence or absence of a failure, remaining life and replacement time of the battery cell by using the restored state information of the battery cell,
The information processing unit
The harmonics and phase are analyzed through the voltage/current frequency of the battery cell measured by the battery measurement module restored by the information collection unit, and the measured voltage/current frequency after a preset time from the initial measurement time of the battery cell is analyzed and an analysis unit that analyzes the temperature change according to the time change of the battery cell;
a harmonic distortion factor calculating unit for analyzing a distortion factor of a harmonic waveform of the battery cell calculated by the analysis unit;
a comparator for comparing the harmonic distortion ratio measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point of the battery cell; and
Based on the difference between the harmonic distortion factor measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point, it is determined whether the battery cell has a failure, and the restored battery state information (impedance, minimum allowable current, minimum allowable voltage) , maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, current current, current voltage, current internal temperature, status (discharge, charge, standby), voltage waveform, current waveform, charge/discharge count) and a failure and diagnosis prediction unit for determining the remaining life and replacement time of the battery cell,
The failure and diagnosis prediction unit
A battery health prediction system that predicts failure or lifespan by comparing the collected battery status information based on the fault diagnosis values of the batteries diagnosed as faulty or defective among the same model.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 정보처리부는
상기 배터리가 고장진단될 경우, 사용자 단말로 알람신호를 전송하는 알람부를 더 포함하는 배터리 건전성 예측 시스템.
According to claim 1,
The information processing unit
Battery health prediction system further comprising an alarm unit for transmitting an alarm signal to a user terminal when the battery is diagnosed with a malfunction.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 배터리 계측모듈은
계측된 배터리의 상태정보를 기 설정된 통신전문으로 변환하여 상기 정보수집부로 전송하는 BMS 통신중계보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 건전성 예측 시스템.
According to claim 1,
The battery measurement module is
Battery health prediction system, characterized in that it includes a BMS communication relay board that converts the measured state information of the battery into a preset communication message and transmits it to the information collection unit.
 배터리 계측모듈에서 배터리의 상태정보를 수집한 후, 수집된 정보의 샘플 데이터를 압축하여 전송하는 단계; 및
정보수집부에서 압축되어 전송된 배터리 셀의 상태정보의 샘플 데이터를 복원한 후, 정보처리부에서 복원된 배터리 셀의 전압/전류 샘플 주파수의 왜형률을 분석하고, 제1 시점과 제2 시점 간의 고조파 왜형률 차를 통해 배터리 셀의 고장유무를 진단하고, 배터리 셀의 상태정보와 동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 레퍼런스로 활용하여 진단하고자 하는 배터리 셀의 고장시점 또는 잔여수명을 예측한 후, 상기 배터리 셀의 고장유무, 잔여수명 등에 대한 결과값을 사용자 단말에 알람형태로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 정보처리부는
상기 정보수집부에서 복원한 배터리 계측모듈에서 계측한 배터리 셀의 전압/전류 주파수를 통해 고조파, 위상을 분석하고, 상기 배터리 셀의 초기 측정 시점부터 기 설정된 시간 후의 측정된 전압/전류 주파수를 분석 및 배터리 셀의 시간 변화에 따른 온도 변화를 분석하는 분석부;
상기 분석부에서 연산한 상기 배터리 셀의 고조파 파형의 왜형률을 분석하는 고조파 왜형률 연산부;
상기 배터리 셀의 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률을 비교하는 비교부; 및
상기 제1 시점에 측정된 고조파 왜형률과 상기 제2 시점에 측정된 고조파 왜형률의 차를 기초로 배터리 셀의 고장유무를 판단하고, 복원된 배터리 상태정보(임피던스, 최소허용전류, 최소허용전압, 최대허용전류, 최대허용전압, 최소허용온도, 최대허용온도, 현재 전류, 현재 전압, 현재 내부온도, 상태(방전, 충전, 대기), 전압파형, 전류파형, 충/방전 횟수)를 이용하여 상기 배터리 셀의 잔여수명 및 교체시기를 판단하는 고장 및 진단 예측부를 포함하고,
상기 고장 및 진단 예측부는
동일 모델 중 고장 또는 불량으로 진단된 배터리의 고장진단치를 기초로 수집된 배터리의 상태정보를 비교하여 고장 또는 수명을 예측하는 배터리 건전성 예측 방법.
After collecting battery status information in the battery measurement module, compressing and transmitting sample data of the collected information; and
After restoring the sample data of the state information of the battery cell compressed and transmitted by the information collection unit, the information processing unit analyzes the distortion rate of the voltage/current sample frequency of the restored battery cell, and harmonics between the first time point and the second time point Diagnose the presence or absence of a battery cell failure through the difference in strain rate, and use the battery cell status information and the failure diagnosis value of the battery diagnosed as faulty or defective in the same model as a reference to determine the time of failure or remaining life of the battery cell to be diagnosed. After predicting, transmitting the result values for the presence or absence of failure of the battery cell, the remaining life, etc. to the user terminal in the form of an alarm,
The information processing unit
The harmonics and phase are analyzed through the voltage/current frequency of the battery cell measured by the battery measurement module restored by the information collection unit, and the measured voltage/current frequency after a preset time from the initial measurement time of the battery cell is analyzed and an analysis unit that analyzes the temperature change according to the time change of the battery cell;
a harmonic distortion factor calculating unit for analyzing a distortion factor of a harmonic waveform of the battery cell calculated by the analysis unit;
a comparator for comparing the harmonic distortion ratio measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point of the battery cell; and
Based on the difference between the harmonic distortion factor measured at the first time point and the harmonic distortion factor measured at the second time point, it is determined whether the battery cell has a failure, and the restored battery state information (impedance, minimum allowable current, minimum allowable voltage) , maximum allowable current, maximum allowable voltage, minimum allowable temperature, maximum allowable temperature, current current, current voltage, current internal temperature, status (discharge, charge, standby), voltage waveform, current waveform, charge/discharge count) and a failure and diagnosis prediction unit for determining the remaining life and replacement time of the battery cell,
The failure and diagnosis prediction unit
A battery health prediction method that predicts failure or lifespan by comparing the collected battery status information based on the fault diagnosis values of the batteries diagnosed as faulty or faulty among the same model.
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