KR20220075123A - 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템 - Google Patents

전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템에 관한 것으로, 전기 버스의 차량제어유닛과의 통신을 통해 주기적으로 상기 전기 버스의 운행 데이터 및 상기 전기버스에 장착된 배터리의 상태 데이터를 획득 및 저장하는 데이터 로거; 상기 데이터 로거와의 통신을 통해 상기 운행 데이터 및 상기 배터리의 상태 데이터를 주기적으로 수신하고 서비스 서버로 송신하는 사용자 단말기; 상기 배터리를 충전하기 위한 충전기로서, 충전시 상기 배터리의 충전 데이터 및 상태 데이터를 획득하여 상기 서비스 서버로 송신하는 상기 충전기; 및 상기 사용자 단말기 및 상기 충전기로부터 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 기초하여 상기 버스의 배터리의 상태를 분석 및 예측하는 상기 서비스 서버를 포함하고; 상기 서비스 서버는, 수집한 데이터를 차종별, 배터리 모델별, 및 노선별로 분류하여, 상기 배터리의 열화도 및 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출한다. 이에 의해 전기버스에 서비스를 위한 플랫폼을 설치하지 않고도 배터리 데이터 및 운행 데이터를 획득하고 이를 통해 배터리의 상태를 분석할 수 있으며, 배터리의 성능이 최선으로 관리되도록 전기 버스의 운행이나 충전의 최적화를 위한 데이터를 생성할 수 있다.

Description

전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템{Analysis Service System for Battery Condition of Electric Bus}
본 발명은 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 버스의 배터리 상태를 수집하고 분석하는 기술에 관한 것이다.
전기버스는 기존 화석연료 버스를 대체하는 친환경 버스로서 최근 국내외에 널리 확산되고 있다. 전기버스에 탑재되는 구동 배터리는 초기 100kW급으로 설계되었으나 최근에는 300kW 수준으로 용량이 크게 늘어났다. 하지만 하루에 수차례 7-8분 간격으로 정규 노선을 운행하는 노선버스로 활용되기 위해서는 전기버스 운행 종료 이후 또는 운행 중에 배터리 충전이 필수적으로 수반되어야 한다.
기존 전기버스에 대한 관제 시스템은 전기버스의 현위치, 전기버스의 SOC(State Of Charge)에 대한 정보를 수집하여 운영자에게 제공함으로써 전기버스의 충전이 원활하게 이뤄지도록 한다. 또한, 배터리 팩의 충방전 횟수를 기초로 SOH(State of Health)를 예측하고, 이를 운영자에 제공하여 배터리 팩의 수명을 관리하고 있다.
한편, 텔레매틱스는 자동차와 무선 통신을 결합하여 차량 운행 중 각종 정보를 제공받을 수 있도록 하는 서비스를 지칭한다. 최근 자동차와 자동차간의 무선 통신을 통한 정보를 주고받는 커넥티드 카(connected car)가 등장하는 등 텔레매틱스가 더욱 고도화되고 있다.
일반 차량의 텔레매틱스와 비교할 때 전기버스에 관한 관제 시스템은 단순 배터리 관리 수준에 지나지 않는 것으로 볼 수 있다. 또한, 이러한 전기버스에 관제 시스템을 구축하기 위해서는 차량에 데이터 수집을 위한 플랫폼이 설치되어야 하므로, 기존의 전기버스에 이러한 시스템을 구축하기는 어려운 상황이다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 전기버스에 서비스를 위한 플랫폼을 설치하지 않고도 배터리 데이터 및 운행 데이터를 획득하고 이를 통해 배터리의 상태를 분석할 수 있는 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 단순히 배터리 데이터를 수집하고 분석하는 것을 넘어서 배터리의 성능이 최선으로 관리되도록 전기 버스의 운행이나 충전의 최적화를 위한 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적은 에 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템에 있어서, 전기 버스의 차량제어유닛과의 통신을 통해 주기적으로 상기 전기 버스의 운행 데이터 및 상기 전기버스에 장착된 배터리의 상태 데이터를 획득 및 저장하는 데이터 로거; 상기 데이터 로거와의 통신을 통해 상기 운행 데이터 및 상기 배터리의 상태 데이터를 주기적으로 수신하고 서비스 서버로 송신하는 사용자 단말기; 상기 배터리를 충전하기 위한 충전기로서, 충전시 상기 배터리의 충전 데이터 및 상태 데이터를 획득하여 상기 서비스 서버로 송신하는 상기 충전기; 및 상기 사용자 단말기 및 상기 충전기로부터 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 기초하여 상기 버스의 배터리의 상태를 분석 및 예측하는 상기 서비스 서버를 포함하고; 상기 서비스 서버는, 수집한 데이터를 차종별, 배터리 모델별, 및 노선별로 분류하여, 상기 배터리의 열화도 및 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출할 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말기는 상기 데이터 로거에 대응하는 상기 전기 버스의 정보, 배터리 정보, 운전자 정보, 노선정보를 등록 및 입력하기 위한 사용자 메뉴를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 데이터 로거는 내부에 온도 센서, 습도 센서 및 진동 센서를 포함하고; 상기 사용자 단말기로 상기 온도 센서, 상기 습도 센서 및 상기 진동 센서의 센서 데이터를 송신할 수 있다.
더 나아가, 상기 운행 데이터는 상기 전기 버스의 노선 정보, 운전자 정보, 부하 정보, 소비전력, 실내외 온도, 공조 정보, 위치 정보, 속도, 및 시간을 포함하고; 상기 배터리의 상태 데이터는 상기 배터리의 온도, 전압, 전류, SOC, 및 저항 중 적어도 3개를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 서비스 서버는 DC 부하상태에서의 상기 배터리의 상기 SOC 값 및 상기 저항값에 기초하여 상기 배터리의 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출할 수 있다.
아울러, 상기 사용자 단말기는 자신의 위치 정보를 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터와 함께 상기 서비스 서버로 전송하고; 상기 서비스 서버는 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터 중에서 일부가 손실된 경우, 손실 직전의 데이터와 현재의 데이터에 기초하여 손실된 데이터를 추정하여 복구할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템은 전기버스에 서비스를 위한 플랫폼을 설치하지 않고도 배터리 데이터 및 운행 데이터를 획득하고 이를 통해 배터리의 상태를 분석할 수 있다.
또한, 단순히 배터리 데이터를 수집하고 분석하는 것을 넘어 배터리의 성능이 최선으로 관리되도록 전기 버스의 운행이나 충전의 최적화를 위한 데이터를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 서버(100)의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 서버(100)의 운행 및 충전 제어 최적화를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템의 데이터 획득 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템은 배터리의 BMS(10), 차량제어유닛(20), 데이터 로거(30), 사용자 단말기(40), 충전기(50), 및 서비스 서버(100)를 포함한다.
BMS(10)(Battery Management System)는 전기 버스에 장착된 배터리장치에 연결되어 배터리의 상태를 모니터링하고 관리하기 위한 모듈로서, 배터리 가용 파워, 전류, 전압, 저항 또는 배터리 SOC 값을 차량제어유닛(20)에 전달한다.
차량제어유닛(20)은 차량의 동작을 전반적으로 제어하기 위한 것으로, 차량의 가속페달, 브레이크 페달, 또는 변속 레버 등의 입력에 따라 인버터, 구동모터 등의 구동을 제어한다. 또한, 차량제어유닛(20)은 BMS(10)로부터 배터리 상태 데이터를 수신하고 배터리 충전 상태 등을 디스플레이 등의 표시 유닛에 제공한다. 차량제어유닛(20)은 외부와의 데이터 송수신을 위한 통신 모듈을 포함하며, 통신 모듈을 통해 데이터 로거(30) 또는 사용자 단말기(40)와 연동 가능하다. 여기서, 통신 모듈은 CAN, Ethernet, 인터넷(Internet), LTE, 5G, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), IR(Infrared Ray), RF(Radio Frequency) 등 다양한 방식의 통신모듈로 구현 가능하다. 차량제어유닛(20)은 데이터 로거(30)의 데이터 요청에 대응하여 배터리의 상태 데이터(예, 배터리 가용 파워, 전류, 전압, 저항 또는 배터리 SOC 값)와 전기 버스의 운행 데이터(예, 온도, 속도, 거리, 부하 정보, 소비전력, 공조 정보, 위치 정보, 및 시간)를 데이터 로거(30)로 전송한다.
데이터 로거(30)는 차량제어유닛(20)과의 통신을 통해 전기 버스의 운행 데이터 및 배터리의 상태 데이터를 획득 및 저장하고 사용자 단말기(40)로 해당 데이터를 전송하기 위한 것으로, 내부에 데이터 저장을 위한 메모리, 외부와의 통신을 위한 통신 모듈, 및 제어를 위한 마이크로 컨트롤러를 포함한다. 데이터 로거(30)의 통신모듈은 CAN, Ethernet, 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), IR(Infrared Ray), RF(Radio Frequency) 등 다양한 방식의 무선통신모듈과 유선통신모듈로 구현 가능하다. 한편, 데이터 로거(30)는 내부에 온도 센서, 습도 센서 및 진동 센서를 포함할 수 있으며, 센싱한 온도, 습도, 및 진동 데이터를 차량제어유닛(20)으로부터 전송받은 운행 데이터 및 배터리의 상태 데이터와 함께 사용자 단말기(40)로 송신할 수 있다. 한편, 데이터 로거(30)는 차량제어유닛(20) 이외에 BMS(10)와 직접 통신할 수 있도록 구현될 수도 있다. 데이터 로거(30)는 차량의 입출력 포트(예, USB)에 꽂혀지거나 배터리장치 근처체 놓여지거나 설치되어, 사용자에 의해 용이하게 설치되거나 제거될 수 있다.
사용자 단말기(40)는 데이터 로거(30)와의 통신을 통해 전기 버스의 운행 데이터 및 배터리의 상태 데이터를 주기적으로 수신하고 서비스 서버(100)로 송신하기 위한 것으로, 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 모바일 단말기를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스를 제공받기 위한 사용자 어플리케이션이 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스를 제공받기 위한 사용자 어플리케이션은 데이터 로거(30)로부터 수신된 데이터를 서비스 서버(100)로 전송하고, 서비스 서버(100)로부터 전송받은 분석 데이터를 디스플레이할 수 있다. 또한, 사용자 어플리케이션은 데이터 로거(30), 전기 버스의 정보, 배터리 정보, 노선정보, 운전자 정보 등을 등록 및 입력하기 위한 사용자 메뉴를 포함할 수 있다. 여기서, 전기 버스의 정보는 차종, 년식 등을 포함하고, 배터리 정보는 배터리의 제조사 및 모델번호를 포함한다. 전기 버스의 정보 및 배터리 정보는 관리자에 의해 입력될 수 있다. 사용자 단말기(40)에 설치되는 사용자 어플리케이션은 운전자, 관리자, 충전자 등으로 구분되어 달리 설계될 수 있으며, 이 경우, 각각의 입력메뉴 및 표시 항목이 상이할 수 있다.
사용자 단말기(40)는 데이터 로거(30)로부터 수신한 전기 버스의 운행 데이터 및 배터리의 상태 데이터 이외에, 사용자 어플리케이션의 입력 메뉴를 통해 입력 또는 등록한 정보와 자신의 위치정보를 서비스 서버(100)로 전송할 수 있다. 사용자 어플리케이션은 전기 버스의 운전자, 관리자 및 충전자의 사용자 단말기(40)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 운전자의 경우 전기 버스의 운행 시 사용자 단말기(40)에서 사용자 어플리케이션을 실행시켜 해당 앱에 로그인하면, 사용자 어플리케이션은 전기 버스와 데이터 로거(30) 등록을 위한 화면을 표시하고, 사용자는 전기 버스의 식별정보(예, 바코드, NFC 등)를 영상촬영이나 근접 통신을 통해 인식하여 등록하고, 사용자 어플리케이션이 데이터 통신(예, NFC, 블루투스)을 통해 주변 데이터 로거(30)를 인식하여 화면에 표시하면, 사용자는 이를 확인하고 데이터 로거(30)를 선택 및 등록할 수 있다. 등록된 전기 버스, 데이터 로거(30), 및 사용자 정보(운전자)는 서비스 서버(100)로 전송된다. 한편, 사용자 어플리케이션은 통신 연결이 성공한 데이터 로거(30)로부터 주기적으로 운행 데이터와 배터리의 상태 데이터를 수신하고 이를 서비스 서버(100)로 전송한다.
충전기(50)는 전기 버스의 배터리를 충전하기 위한 장치로서, 배터리 충전 시 전기 버스의 배터리의 충전 데이터 및 배터리 상태 데이터를 획득하여 서비스 서버(100)로 전송한다. 또한, 충전기(50)는 전기 버스의 배터리 충전 시, 서비스 서버(100) 또는 사용자 단말기(40)로부터 상기 전기 버스의 배터리 충전방식에 관한 제어명령을 수신하고, 제어명령에 대응하여 상기 전기 버스의 배터리 충전을 수행할 수 있다.
서비스 서버(100)는 사용자 단말기(40) 및 충전기(50)로부터 전기 버스의 운행 데이터 및 배터리의 상태 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 기초하여 전기 버스의 배터리의 상태를 분석 및 예측하기 위한 것으로, 적어도 하나의 메모리와 프로세서, 및 통신 모듈을 포함한 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있다. 서비스 서버(100)가 데이터 분석의 기초 데이터로 삼는 것은 사용자 단말기(40)로부터 수신한 운행 데이터와 배터리의 상태 데이터, 충전기(50)로부터 수집한 전기버스의 배터리의 충전 관련 데이터 등으로서, 운행 데이터는 전기 버스의 노선 정보, 운전자 정보, 부하 정보, 소비전력, 실내외 온도, 공조 정보, 위치 정보, 속도, 및 시간 등을 포함하고, 배터리의 상태 데이터는 배터리의 온도, 전압, 전류, SOC, 및 저항 중 적어도 3개를 포함할 수 있다.
서비스 서버(100)는, 수집한 데이터를 차종별, 배터리 모델별, 및 노선별로 분류하고, 분류된 데이터에 기초하여 배터리의 열화도 및 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출할 수 있다.
이하, 도 2 및 3을 참조하여 서비스 서버(100)의 구체적인 분석 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 서버(100)의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 서버(100)의 운행 및 충전 제어 최적화를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 서비스 서버(100)는 데이터 전처리부(110) 및 열화도/고장률 예측 모델부(120), 및 운행/충전 최적화부(130)를 포함한다.
데이터 전처리부(110)는 사용자 단말기(40) 및 충전기(50)로부터 수신한 운행 데이터, 배터리의 상태 데이터, 및 충전 데이터의 전처리를 수행한다.
열화도/고장률 예측 모델부(120)는 배터리의 열화도 및 고장률을 예측하기 위한 것으로, 현재의 배터리의 열화도 및 고장률이 아닌 미래의 값의 예측으로서, 예를 들어, 전기 버스의 운행 시간을 기준으로 향후 1시간, 3시간, 5시간, 10시간 등으로 설정할 수 있다.
열화도/고장률 예측 모델부(120)는 인공신경망기반의 기계학습을 통해 배터리 상태 데이터, 운행 데이터 및 충전 데이터를 입력으로 하여 소정 시간 이후의 배터리의 열화도 및 고장률을 예측하여 출력하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 열화도/고장률 예측 모델부(120)가 1시간 뒤의 열화도 및 고장률을 예측하는 것을 일 예로 한다. 열화도/고장률 예측 모델부(120)는 입력변수의 변화에 따라 열화도 및 고장률이 어떻게 변화하는지 해당 배터리의 과거의 데이터를 통해서 학습하고, 학습을 통해 변수들을 갱신한다.
도 3을 참조하면, 열화도/고장률 예측 모델부(120)는 복수의 입력노드를 포함하는 입력층(121), 복수의 은닉노드를 포함하는 은닉층(123), 및 하나의 출력노드를 포함하는 출력층(125)을 갖는다. 입력층(121)은 사용자 단말기(40)와 충전기(50)를 통해 획득한 배터리 상태 데이터, 운행 데이터, 충전 데이터, 전기 버스의 정보, 배터리 정보 등, 각각의 입력 데이터의 수에 대응하는 개수의 입력노드로 구성된다.
은닉층(123)은 입력노드부터 데이터를 받아 입력노드와 은닉노드 간의 가중치(weight)를 적용하여 가중합을 계산하고 이 값에 소정의 전이함수를 적용하여 결과값을 출력층(125)으로 출력한다. 은닉노드에서 출력하는 결과값의 범위는 -1~1 사이의 값으로, 은닉층(123)의 가중치 학습은 역전파법중에 하나인 Levenberg-Marquardt 방법을 통해 학습할 수 있다.
출력층(125)은 은닉층(123)의 결과값에 전달받아 은닉노드와 출력노드 간의 가중치를 적용하여 가중합을 계산하고 이 값에 소정의 전이함수를 적용하여 소정 시간 이후의 배터리의 열화도 및 고장률을 출력하는 두 개의 출력노드를 포함한다. 여기서, 출력층(125)에서 사용하는 전이함수는 은닉층(123)에서 사용하는 동일한 전이함수가 사용될 수 있다.출력노드에서 출력하는 결과값은 고장률과 열화도 값으로, 출력층(125)의 가중치 학습은 역전파법중에 하나인 Levenberg-Marquardt 방법을 통해 학습할 수 있다.
운행/충전 최적화부(130)는 미래의 배터리 상태나 고장률에 관한 예측값을 최적화하기 위한 운행/충전 제어 값을 산출하여 출력하기 위한 것으로, 운행 속도, 충전 간격 등을 권고하는 값일 수 있다. 운행/충전 최적화부(130)는 열화도/고장률 예측 모델부(120)에서 출력한 열화도값과 제어하고자 하는 목표 열화도 값과의 차이값에 관한 코스트함수를 이용하여 최적의 배터리 관리를 위한 운행 제어 및 충전 제어신호를 결정하여 출력하기 위한 일종의 신경망으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 운행제어(예, 속도 등), 충전 제어(예, 충전 방식, 시간 등)을 출력하는 복수의 최적화 노드를 포함하는 SP층(Series Parallel Layer)(133)을 구비한다. 이때, 운행/충전 최적화부(130)에 입력되는 열화도 값과 제어하고자 하는 목표 열화도 값과의 차이값에 관한 코스트함수는 MSE(Mean Squared Error)를 이용할 수 있다. 운행/충전 최적화부(130)는 이때 산출한 코스트 함수 값을 기준으로 경사하강법을 이용하여 운행 제어 및 충전 제어 값을 결정하기 위해 복수의 최적화노드의 가중치를 업데이트한다. 구체적으로, 코스트를 최적화노드의 가중치 값으로 편미분하여 코스트가 줄어드는 방향으로 최적화 노드의 가중치를 계속 업데이트 한다. 복수의 최적화노드는 각각 업데이트된 자신의 노드의 가중치를 소정의 전이함수에 적용하여 제어신호의 값을 업데이트하여 출력한다.
운행/충전 최적화부(130)에서 출력한 운행 제어 및 충전 제어 값은 사용자 단말기(40)로 전송된다. 예를 들어, 해당 전기 버스의 운전자 또는 충전자의 사용자 단말기(40)의 어플리케이션으로 푸쉬되어 화면에 표시될 수 있고, 운전자나 충전자는 이를 확인하고 해당 권고사항대로 운전이나 충전을 수행하여 배터리의 성능을 최상으로 유지할 수 있게 한다.
여기서, 데이터 전처리부(110) 및 열화도/고장률 예측 모델부(120), 및 운행/충전 최적화부(130)는 데이터 처리 알고리즘 및 계산 알고리즘에 의해 구현 가능하다.
한편, 서비스 서버(100)는 DC 부하상태에서의 배터리의 상기 SOC 값 및 저항값에 기초하여 배터리의 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출할 수 있다. 본 출원인은 DC 부하상태에서 SOC값과 저항값이 배터리 열화도 및 고장여부에 따른 상관관계가 존재하는 것을 알게 되었다. 이에 따라, 본 발명에 따른 서비스 서버(100)는 DC 부하상태에서의 배터리의 SOC값과 저항값을 입력으로 하여 고장률을 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템의 데이터 획득 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 사용자가 사용자 단말기(40)에 설치된 사용자 어플리케이션을 실행하여 회원가입 및/로그인을 진행한다(S10). 여기서, 사용자는 전기 버스의 운전자인 것을 일 예로 한다. 운전자가 자신의 단말기에 설치된 사용자 어플리케이션을 실행하면 자동으로 로그인 정보를 서비스 서버(100)로 전송하고, 서비스 서버(100)에서 인증을 수행하여 사용자에 대응하는 정보를 피드백한다(S13). 사용자는 사용자 어플리케이션의 입력 메뉴를 이용하여 자신이 운전하는 전기 버스와 데이터 로거(30)를 등록할 수 있다. 예를 들어, 전기 버스의 경우, 운전석 옆에 전기 버스를 식별하기 위한 바코드나 QR 코드를 부착하고 사용자 어플리케이셔에서 영상을 통해 이를 인식하는 방식으로 전기 버스의 식별정보를 인식하여 입력할 수 있다. 데이터 로거(30)의 경우, 사용자 어플리케이션의 스캔 항목을 선택하여 블루투스나 NFC 등을 통해 연결 가능한 주변 기기를 검색하고(S15), 응답한 데이터 로거(30) 등의 주변 기기를 표시하면(S17), 사용자가 표시된 데이터 로거(30) 중에서 자신의 버스에 설치된 데이터 로거(30)를 클릭하여 이를 등록할 수 있다(S19). 이렇게 사용자 어플리케이션에 입력, 선택 또는 등록된 정보는 서비스 서버(100)로 전송되고, 서비스 서버(100)에 저장된다(S20).
사용자 단말기(40)의 사용자 어플리케이션은 등록된 데이터 로거(30)에 주기적인 데이터 송신을 요청하고(S21), 데이터 로거(30)는 차량제어유닛(20)에 주기적인 운행 데이터 및 배터리의 상태 데이터의 송신을 요청한다(S23). 이에 따라, 차량제어유닛(20)은 BMS(10)로부터 수신한 배터리의 상태 데이터와 자신의 운행 데이터를 주기적으로 데이터 로거(30)로 전송하다(S25), 데이터 로거(30)는 내부 메모리에 데이터를 저장하고 서비스 서버(100)로 해당 데이터를 주기적으로 송신한다(S27). 전술한 바와 같이, 데이터 로거(30)는 별도의 온도 센서, 습도 센서 및 진동 센서를 내장할 수 있으며, 자신의 센싱 데이터도 함께 사용자 단말기(40)로 전송할 수 있다. 사용자 단말기(40)는 데이터 로거(30)로부터 데이터를 수신할 때마다 서비스 서버(100)로 전송한다(S29). 이때, 사용자 단말기(40)는 데이터 로거(30)로부터 수신한 데이터 이외에 자신의 데이터 예컨대, 위치 데이터를 함께 서비스 서버(100)로 송신할 수 있다. 서비스 서버(100)는 수신한 데이터를 저장하고 이에 기초하여 배터리의 열화도/고장률을 분석하고(S30), 충전 및 운행 제어 값을 출력하여 그 결과를 사용자 단말기(40)로 송신한다(S31). 사용자 단말기(40)는 분석 결과를 화면에 표시하고(S33), 사용자는 이에 기초하여 운행 및 충전 제어를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시에에 따르면, 사용자 단말기(40)는 자신의 위치 정보를 데이터 로거(30)로부터 수신한 운행 데이터 및 상기 상태 데이터와 함께 서비스 서버(100)로 전송하고, 서비스 서버(100)는 운행 데이터 및 상태 데이터 중에서 일부가 손실된 경우, 손실 직전의 데이터와 현재의 데이터에 기초하여 손실된 데이터를 추정하여 복구할 수 있다. 예컨대, 통신 장애로 인해서 데이터 로거(30)로부터 일정 시간 동안 데이터가 미수신되어 일정 시간 이후 한꺼번에 데이터를 수신받은 경우, 서비스 서버(100)는 그 동안 수신했던 사용자 단말기(40)의 위치 데이터와 일괄적으로 수신받은 데이터 로거(30)의 데이터를 시간 데이터에 기초하여 위치 데이터를 배터리 상태 데이터나 운행 데이터에 매핑하여 복구할 할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: BMS 20: 차량제어유닛
30: 데이터 로거 40: 사용자 단말기
50: 충전기 100: 서비스 서버
110: 데이터 전처리부 120: 열화도/고장률 예측 모델부
121: 입력층 123: 히든층
125: 출력층 130: 운행/충전 최적화부
131: 코스트함수 133: 최적화노드

Claims (6)

  1. 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템에 있어서,
    전기 버스의 차량제어유닛과의 통신을 통해 주기적으로 상기 전기 버스의 운행 데이터 및 상기 전기버스에 장착된 배터리의 상태 데이터를 획득 및 저장하는 데이터 로거;
    상기 데이터 로거와의 통신을 통해 상기 운행 데이터 및 상기 배터리의 상태 데이터를 주기적으로 수신하고 서비스 서버로 송신하는 사용자 단말기;
    상기 배터리를 충전하기 위한 충전기로서, 충전시 상기 배터리의 충전 데이터 및 상태 데이터를 획득하여 상기 서비스 서버로 송신하는 상기 충전기; 및
    상기 사용자 단말기 및 상기 충전기로부터 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터를 수신하고, 수신된 데이터에 기초하여 상기 버스의 배터리의 상태를 분석 및 예측하는 상기 서비스 서버를 포함하고;
    상기 서비스 서버는, 수집한 데이터를 차종별, 배터리 모델별, 및 노선별로 분류하여, 상기 배터리의 열화도 및 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말기는 상기 데이터 로거에 대응하는 상기 전기 버스의 정보, 배터리 정보, 운전자 정보, 노선정보를 등록 및 입력하기 위한 사용자 메뉴를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 로거는 내부에 온도 센서, 습도 센서 및 진동 센서를 포함하고;
    상기 사용자 단말기로 상기 온도 센서, 상기 습도 센서 및 상기 진동 센서의 센서 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 버스의 배터리 상태 분석 서비스 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 운행 데이터는 상기 전기 버스의 노선 정보, 운전자 정보, 부하 정보, 소비전력, 실내외 온도, 공조 정보, 위치 정보, 속도, 및 시간을 포함하고;
    상기 배터리의 상태 데이터는 상기 배터리의 온도, 전압, 전류, SOC, 및 저항 중 적어도 3개를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 정보 제공 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서비스 서버는 DC 부하상태에서의 상기 배터리의 상기 SOC 값 및 상기 저항값에 기초하여 상기 배터리의 고장 확률에 관한 데이터를 추정하여 산출하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 정보 제공 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 단말기는 자신의 위치 정보를 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터와 함께 상기 서비스 서버로 전송하고;
    상기 서비스 서버는 상기 운행 데이터 및 상기 상태 데이터 중에서 일부가 손실된 경우, 손실 직전의 데이터와 현재의 데이터에 기초하여 손실된 데이터를 추정하여 복구하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 정보 제공 시스템.
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