KR20230100379A - 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230100379A
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Abstract

배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치는, 배터리로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집하는 필드 데이터 수집부, 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하여 상기 필드 데이터를 전처리하는 필드 데이터 전처리부, 상기 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 상기 등가회로에 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하는 배터리 파라미터 생성부 및 상기 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 이상판단부를 포함한다. 따라서, 상술한 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 파라미터 기반의 배터리 이상 판단 장치 및 방법을 제공함으로써, 배터리로부터 측정된 필드 데이터를 통해 배터리 파라미터를 생성하고 이를 통해 배터리의 이상발생을 판단할 수 있다.

Description

배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING BATTERY FAILURE BASED ON BATTERY PARAMETER}
본 발명은 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 파라미터의 거동을 모니터링하여 배터리의 이상발생을 판단하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리는 모바일 기기, 램프, 센서, 컴퓨팅 기기, 전기 자동차 등 여러 전기 부하에 탑재되어, 각각의 전기 부하가 요구되는 전원을 공급한다. 예를 들어, 배터리는 상술한 기기 외에도, 에어컨, 오디오 기기, 난방 기기 등 광범위한 분야에서 이용되고 있다. 이때, 배터리는 방전이 수행되는 경우에, 배터리에 연결된 전기 부하에 전원을 공급하는 것이 일반적이나, 배터리는 발전기 등으로부터 전달되는 전원을 저장하는 충전을 수행하기도 하며, 이와 같은 편의성 등에 따라 배터리를 이용하는 전기 기기는 계속해서 증가하고 있으며, 배터리의 발전에 따라, 각종 전기기기에 탑재되는 배터리의 용량도 증대되고 있다.
이에 따라, 배터리에 이상이 발생하여 폭발 등의 사고가 발생하는 경우에 나타나는 피해는 점차 커지고 있으며, 비교적 작은 사고에도, 배터리의 성능 또는 배터리를 이용하는 환경에 따라 더 큰 피해를 유발하기도 한다.
따라서, 배터리의 이상 발생을 판단하기 위한 방안이 요구되는 실정이다.
한국공개실용신안공보 제20-1995-0002309호
본 발명의 일 측면은 배터리로부터 측정된 필드 데이터를 수집 및 전처리하고, 배터리에 대한 등가모델에 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하고, 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상발생을 판단하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치는 배터리로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집하는 필드 데이터 수집부, 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하여 상기 필드 데이터를 전처리하는 필드 데이터 전처리부, 상기 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 상기 등가회로에 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하는 배터리 파라미터 생성부 및 상기 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 이상판단부를 포함한다.
한편, 필드 데이터는, 배터리 충방전시 시간의 흐름에 따른 전류 데이터, 전압 데이터 및 SOC(State of Charge) 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 필드 데이터 전처리부는, 미리 설정된 크기의 윈도우 내에 포함된 필드 데이터의 평균을 산출하는 이동평균필터를 적용하여 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하는 필터링부 및 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터의 1차 도함수를 산출하고, 상기 산출된 도함수의 값이 0 인 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 확인하고, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 한 상기 도함수 값의 변화에 기초하여 상기 필드 데이터를 추출하는 데이터 추출부를 포함할 수 있다.
또한, 데이터 추출부는, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트와 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트를 확인하고, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에 해당되는 필드 데이터를 추출하되, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트로부터 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에는 상기 필드 데이터의 추출을 중단할 수 있다.
또한, 배터리 파라미터 생성부는, 기설정된 알고리즘에 따라 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 상기 등가회로로부터 도출된 목적함수를 만족하는 상기 배터리 파라미터를 산출하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법은 배터리 이상발생 판단 장치에서 수행되는 것으로서, 배터리로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집하는 단계, 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하여 상기 필드 데이터를 전처리하는 단계, 상기 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 상기 등가회로에 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하는 단계 및 상기 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 단계를 포함한다.
한편, 필드 데이터는, 배터리 충방전시 시간의 흐름에 따른 전류 데이터, 전압 데이터 및 SOC(State of Charge) 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 필드 데이터를 전처리하는 단계는, 미리 설정된 크기의 윈도우 내에 포함된 필드 데이터의 평균을 산출하는 이동평균필터를 적용하여 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하는 단계 및 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터의 1차 도함수를 산출하고, 상기 산출된 도함수의 값이 0 인 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 확인하고, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 한 상기 도함수 값의 변화에 기초하여 상기 필드 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 필드 데이터를 추출하는 단계는, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트와 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트를 확인하고, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에 해당되는 필드 데이터를 추출하되, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트로부터 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에는 상기 필드 데이터의 추출을 중단하는 것일 수 있다.
또한, 배터리 파라미터를 생성하는 단계는, 기설정된 알고리즘에 따라 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 상기 등가회로로부터 도출된 목적함수를 만족하는 상기 배터리 파라미터를 산출하는 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 파라미터 기반의 배터리 이상 판단 장치 및 방법을 제공함으로써, 배터리로부터 측정된 필드 데이터를 통해 배터리 파라미터를 생성하고 이를 통해 배터리의 이상발생을 판단할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치를 포함하는 배터리 이상발생 판단 시스템의 개략도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 배터리 이상발생 판단 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3 은 도 2 의 필드 데이터 수집부에서 수집된 필드 데이터의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4 는 도 2 의 필터링부에서 필드 데이터로부터 노이즈를 제거한 결과의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5 는 도 2 의 데이터 추출부에서 필드 데이터로부터 제로 크로싱 포인트를 확인한 결과의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6 은 도 2 의 데이터 추출부에서 필드 데이터를 추출한 결과의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7 은 도 2 의 배터리 파라미터 생성부에서 모델링한 배터리의 등가회로의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8 은 도 2 의 배터리 파라미터 생성부에서 생성한 배터리 파라미터의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9 는 도 2 의 이상판단부에서 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법을 도시한 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치를 포함하는 배터리 이상발생 판단 시스템의 개략도이고, 도 2 는 도 1 에 도시된 배터리 이상발생 판단 장치의 구성을 도시한 블록도이며, 도 3 은 도 2 의 필드 데이터 수집부에서 수집된 필드 데이터의 일 예를 도시한 도면이고, 도 4 는 도 2 의 필터링부에서 필드 데이터로부터 노이즈를 제거한 결과의 일 예를 도시한 도면이고, 도 5 는 도 2 의 데이터 추출부에서 필드 데이터로부터 제로 크로싱 포인트를 확인한 결과의 일 예를 도시한 도면이고, 도 6 은 도 2 의 데이터 추출부에서 필드 데이터를 추출한 결과의 일 예를 도시한 도면이며, 도 7 은 도 2 의 배터리 파라미터 생성부에서 모델링한 배터리의 등가회로의 일 예를 도시한 도면이고, 도 8 은 도 2 의 배터리 파라미터 생성부에서 생성한 배터리 파라미터의 일 예를 도시한 도면이고, 도 9 는 도 2 의 이상판단부에서 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 과정의 일 예를 도시한 도면이다.
배터리 이상 시스템은 배터리(10) 및 배터리 이상발생 판단 장치(100)를 포함한다.
배터리(10)는 충전을 수행하여 에너지를 저장하고, 배터리(10)에 연결되는 외부 장치 등의 부하에 저장된 에너지를 공급한다. 여기서, 에너지는 전류, 전압 및 전력 등의 전기 에너지를 통칭한다. 이러한 배터리(10)는 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하는 리튬이온전지 등의 2차전지일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상술한 배터리(10)의 충방전은 배터리(10)의 양극과 음극에 가해지는 전류의 방향에 따른 산화 작용 또는 환원 작용을 통해 이루어질 수 있다. 이때, 배터리(10) 내부의 분리막과 전해액 사이에서 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층이 형성되는데, 이러한 SEI 층이 두꺼워질수록 배터리(10) 내부 임피던스의 증가, 리튬 이온의 감소 등 성능이 감소되어 배터리(10)의 효율성이 떨어지는 등 배터리(10)의 열화가 진행되는 등의 이상이 발생될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 배터리 이상 시스템은 배터리 이상발생 판단 장치(100)를 더 구비하여, 배터리(10)로부터 측정가능한 배터리 정보를 사전에 설정되는 시간 간격동안 수집하고 이를 기반으로 배터리 파라미터를 생성하여 배터리 내 이상발생을 판단한다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 배터리 이상발생 판단 장치(100)는 필드 데이터 수집부(110), 필드 데이터 전처리부(120), 배터리 파라미터 생성부(130) 및 이상판단부(140)를 포함한다.
필드 데이터 수집부(110)는 배터리(10)로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집한다.
여기서, 필드 데이터는 배터리(10)로부터 측정가능한 배터리 정보로서, 배터리(10) 충방전시 시간의 흐름에 따른 전류 데이터, 배터리(10) 충방전시 시간의 흐름에 따른 전압 데이터 및 배터리(10) 충방전시 시간의 흐름에 따른 잔존용량인 SOC(State of Charge) 데이터를 포함할 수 있다. 그 밖에 필드 데이터는 배터리 온도정보, 배터리 건강상태로서 이상적인 조건과 비교한 배터리 상태의 성능지수인 SOH(State of Health) 데이터 등 배터리(10) 이상발생을 판단하기 위한 데이터라면 더 포함될 수 있음은 물론이다.
필드 데이터 전처리부(120)는 필드 데이터 수집부(110) 로부터의 필드 데이터를 전처리한다.
보다 구체적으로, 필드 데이터 전처리부(120)는 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하는 과정을 통해 필드 데이터를 전처리한다. 이를 위해, 필드 데이터 전처리부(120)는 필터링부(121) 및 데이터 추출부(122)를 포함한다.
한편, 필드 데이터 수집부(110)로부터의 필드 데이터는 도 3 에서와 같이, 과전압, 스파크 전압 등의 노이즈를 포함한다. 따라서, 필드 데이터 전처리부(120)는, 이러한 필드 데이터 내의 노이즈의 영향은 줄이면서 필드 데이터의 전체적 경향은 유지할 수 있는 필터를 포함한 필터링부(121)를 포함한다.
보다 구체적으로, 필터링부(121)는 미리 설정된 크기의 윈도우 내에 포함된 필드 데이터의 평균을 산출하는 이동평균필터를 적용하여 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거한다. 즉, 필터링부(121)는 오래된 필드 데이터는 고려하지 않고 최근의 지정된 개수의 필드 데이터를 기초로 평균을 산출하므로, 도 4 에서와 같이, 노이즈가 제거되면서 동적 변화량 파악이 가능한 필드 데이터를 데이터 추출부(122) 측으로 출력한다.
데이터 추출부(122)는 기설정된 조건을 만족하는 필드 데이터만을 추출하여 배터리 파라미터 생성부(130) 측으로 출력한다.
이를 위해, 데이터 추출부(122)는 제로 크로싱 디텍터(zero crossing detector)로 구성되어, 필터링부(121)로부터 노이즈가 제거된 필드 데이터의 1차 도함수를 산출하고, 상기 산출된 도함수의 값이 '0' 인 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 확인한다. 즉, 데이터 추출부(122)는 도 5 에서와 같이, 필드 데이터 내에서 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(도 5 의 Zero Crossing Threshold 지점)를 추출할 수 있다.
데이터 추출부(122)는 이러한 제로 크로싱 포인트를 기준으로 필드 데이터의 도함수 값의 변화를 확인하고, 이에 기초하여 배터리 파라미터를 생성하기 위한 필드 데이터를 추출한다. 보다 구체적으로, 데이터 추출부(122)는, 제로 크로싱 포인트를 중심으로 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트와 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트를 각각 확인하고, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에 해당되는 필드 데이터를 배터리 파라미터를 생성하기 위한 필드 데이터로서 추출한다. 또한, 데이터 추출부(122)는 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트로부터 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에는 상기 필드 데이터의 추출을 중단할 수 있다. 이러한 데이터 추출부(122)에 의한 필드 데이터의 추출결과(도 6 의 Selected data(colored) 참조)의 일 예는 도 6 과 같으며, 바람직하게는, 배터리 파라미터의 분석 정확도를 향상시키기 위해 100 개 이상의 필드 데이터가 추출될 수 있다.
배터리 파라미터 생성부(130)는 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 이렇게 모델링된 등가회로에 필드 데이터 전처리부(120)로부터의 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성한다.
여기서, 배터리에 대한 등가회로는 배터리 전압 거동을 기반으로 한 배터리 내부 구성을 모사하는 회로인 ECM 등가회로를 따를 수 있으며, 이러한 ECM 등가회로는 전압 소스, 커패시턴스 및 저항으로 구성될 수 있다. 본 실시예에 따른 배터리에 대한 등가회로는 도 7 에서와 같이, ECM 등가회로 중 하나인 2차 랜들 등가회로로서, 1차 저항 커패시터(FORC) 회로와 2차 저항 커패시터(SORC) 회로로 모델링 될 수 있다.
배터리 파라미터 생성부(130)는, 기설정된 알고리즘에 따라 배터리 파라미터를 생성한다. 여기서, 기설정된 알고리즘은 선택 가능한 해의 집합에서 문제의 최적화를 위한 가장 최고의 해를 찾는 기법 중 하나인 PSO(Particle Swarm Optimization) 알고리즘일 수 있다.
배터리 파라미터 생성부(130)는 이러한 PSO 알고리즘을 통해, 등가회로로부터 도출된 목적함수를 만족하는 배터리 파라미터를 생성할 수 있다. 한편, PSO 알고리즘의 목적함수는 아래 수학식 1 에 따른다.
[수학식 1]
Figure pat00001
배터리 파라미터 생성부(130)는 전처리된 필드 데이터를 적용하여 상술한 목적함수를 만족하는 적어도 하나 이상의 배터리 파라미터를 생성한다. 이렇게 생성된 배터리 파라미터의 일 예는 도 8 에 따르며, 배터리 파라미터 생성부(130)는 SOC, Current, Rs, Rp1, Cp1, Rp2, Cp2, RMSE(Root Mean Square Error) 중 적어도 하나 이상의 배터리 파라미터를 생성할 수 있다.
이상판단부(140)는 배터리 파라미터 생성부(130)로부터 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단한다. 예컨대, 도 9 에서와 같이, 이상판단부(140)는 배터리 파라미터 중 옴저항(Rs) 값이 매우 빠르게 증가하여 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법을 도시한 순서도이다.
본 실시예에 따른 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법은 배터리 이상발생 판단 장치에서 수행되는 방법으로서, 필드 데이터 수집부에서 배터리로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집하는 단계(S10), 필드 데이터 전처리부에서 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하여 상기 필드 데이터를 전처리하는 단계(S20), 배터리 파라미터 생성부에서 상기 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 상기 등가회로에 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하는 단계(S30) 및 이상판단부에서 상기 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 단계(S40)를 포함한다.
한편, 필드 데이터는, 배터리 충방전시 시간의 흐름에 따른 전류 데이터, 전압 데이터 및 SOC(State of Charge) 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 필드 데이터를 전처리하는 단계(S20)는, 미리 설정된 크기의 윈도우 내에 포함된 필드 데이터의 평균을 산출하는 이동평균필터를 적용하여 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하는 단계 및 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터의 1차 도함수를 산출하고, 상기 산출된 도함수의 값이 0 인 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 확인하고, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 한 상기 도함수 값의 변화에 기초하여 상기 필드 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 필드 데이터를 추출하는 단계는, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트와 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트를 확인하고, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에 해당되는 필드 데이터를 추출하되, 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트로부터 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에는 상기 필드 데이터의 추출을 중단하는 것일 수 있다.
또한, 배터리 파라미터를 생성하는 단계(S30)는, 기설정된 알고리즘에 따라 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 상기 등가회로로부터 도출된 목적함수를 만족하는 상기 배터리 파라미터를 산출하는 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 측면에 따르면, 배터리 파라미터 기반의 배터리 이상 판단 장치 및 방법을 제공함으로써, 배터리로부터 측정된 필드 데이터를 통해 배터리 파라미터를 생성하고 이를 통해 배터리의 이상발생을 판단할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 필드 데이터 수집부
120: 필드 데이터 전처리부
130: 배터리 파라미터 생성부
140: 이상판단부

Claims (10)

  1. 배터리로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집하는 필드 데이터 수집부;
    상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하여 상기 필드 데이터를 전처리하는 필드 데이터 전처리부;
    상기 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 상기 등가회로에 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하는 배터리 파라미터 생성부; 및
    상기 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 이상판단부를 포함하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필드 데이터는,
    배터리 충방전시 시간의 흐름에 따른 전류 데이터, 전압 데이터 및 SOC(State of Charge) 데이터를 포함하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필드 데이터 전처리부는,
    미리 설정된 크기의 윈도우 내에 포함된 필드 데이터의 평균을 산출하는 이동평균필터를 적용하여 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하는 필터링부; 및
    상기 노이즈가 제거된 필드 데이터의 1차 도함수를 산출하고, 상기 산출된 도함수의 값이 0 인 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 확인하고, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 한 상기 도함수 값의 변화에 기초하여 상기 필드 데이터를 추출하는 데이터 추출부를 포함하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 추출부는,
    상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트와 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트를 확인하고,
    상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에 해당되는 필드 데이터를 추출하되,
    상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트로부터 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에는 상기 필드 데이터의 추출을 중단하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 파라미터 생성부는,
    기설정된 알고리즘에 따라 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 상기 등가회로로부터 도출된 목적함수를 만족하는 상기 배터리 파라미터를 산출하는 것인, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 장치.
  6. 배터리 이상발생 판단 장치에서 수행되는 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법으로서,
    배터리로부터 측정된 필드 데이터(field data)를 수집하는 단계;
    상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하고 상기 노이즈가 제거된 필드 데이터에서 기설정된 조건을 만족하는 데이터를 추출하여 상기 필드 데이터를 전처리하는 단계;
    상기 배터리에 대한 등가회로를 모델링하고, 상기 등가회로에 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 현재 배터리의 상태를 나타내는 배터리 파라미터를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 배터리 파라미터가 기설정된 정상범위를 넘어서면 배터리의 이상이 발생하였음을 판단하는 단계를 포함하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 필드 데이터는,
    배터리 충방전시 시간의 흐름에 따른 전류 데이터, 전압 데이터 및 SOC(State of Charge) 데이터를 포함하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필드 데이터를 전처리하는 단계는,
    미리 설정된 크기의 윈도우 내에 포함된 필드 데이터의 평균을 산출하는 이동평균필터를 적용하여 상기 필드 데이터로부터 노이즈를 제거하는 단계; 및
    상기 노이즈가 제거된 필드 데이터의 1차 도함수를 산출하고, 상기 산출된 도함수의 값이 0 인 적어도 하나 이상의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 확인하고, 상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 한 상기 도함수 값의 변화에 기초하여 상기 필드 데이터를 추출하는 단계를 포함하는, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 필드 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 제로 크로싱 포인트를 중심으로 상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트와 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트를 확인하고,
    상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에 해당되는 필드 데이터를 추출하되,
    상기 도함수 값이 양에서 음으로 변화하는 제로 크로싱 포인트로부터 상기 도함수 값이 음에서 양으로 변화하는 제로 크로싱 포인트까지의 구간에는 상기 필드 데이터의 추출을 중단하는 것인, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 배터리 파라미터를 생성하는 단계는,
    기설정된 알고리즘에 따라 상기 전처리된 필드 데이터를 적용하여 상기 등가회로로부터 도출된 목적함수를 만족하는 상기 배터리 파라미터를 산출하는 것인, 배터리 파라미터에 기반한 배터리 이상발생 판단 방법.
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