KR20230107067A - 배터리 데이터 관리 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
` 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치는 배터리 데이터에 기초하여 배터리의 이상 여부를 판단하고, 상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하고, 상기 배터리의 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 컨트롤러 및 상기 복수의 저장소 및 상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 임시 저장소를 포함하는 메모리를 포함할 수 있다.
Description
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 데이터 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
전기차 또는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 복수의 배터리를 충전하여 충전된 전압으로 모터를 구동시켜 동력을 얻는다. 배터리는 전기를 충전 및 방전하는 과정에서 발생하는 화학적 반응으로 열이 발생할 수 있고, 이러한 열은 배터리의 성능 및 수명을 손상시킬 수 있다. 따라서 배터리 관리 장치(BMS, Battery Management System)가 배터리의 온도, 전압 및 전류를 포함하는 배터리 데이터를 모니터링하여 배터리의 상태를 진단한다.
이러한 대용량의 배터리 데이터를 저장하는 저장소는 누적된 배터리 데이터의 중요도 및 용도에 따라 효율적으로 관리하는 것이 중요하다. 관리 방식과 형태에 따라 배터리의 이상 원인 분석을 지연시키는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 배터리 데이터를 저장하는 저장소를 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 데이 관리 장치 및 방법이 필요하다.
본 문서에 개시되는 실시예들의 일 목적은 배터리 데이터를 저장하는 저장소를 구분하여 배터리 데이터를 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 데이터 관리 장치 및 그것의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치는 배터리 데이터에 기초하여 배터리의 이상 여부를 판단하고, 상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하고, 상기 배터리의 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 컨트롤러 및 상기 복수의 저장소 및 상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 임시 저장소를 포함하는 메모리를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는 상기 배터리 데이터를 상기 배터리의 이상 등급에 대응되는 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는 상기 배터리 데이터를 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 저장 영역 중 어느 하나의 저장 영역에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는 상기 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우 상기 배터리가 이상 상태로 진단된 시점에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터 및 일정 주기 후에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터를 획득하여 상기 복수의 저장소에 구분하여 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤러는 이상 등급의 위험도가 높은 순으로 상기 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 메모리는 상기 배터리 데이터를 상기 임시 저장소의 원형 큐(Queue)에 일정 주기로 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리 데이터는 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 및 진단 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법은 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 단계, 상기 배터리 데이터에 기초하여 상기 배터리의 이상 여부를 판단하는 단계, 상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계 및 상기 배터리의 상기 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계는 상기 배터리 데이터를 상기 배터리의 이상 등급에 대응되는 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리의 상기 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 단계는 상기 배터리 데이터를 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 저장 영역 중 어느 하나의 저장 영역에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 단계는 상기 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우 상기 배터리가 이상 상태로 진단된 시점에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터 및 일정 주기 후에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터를 획득하여 상기 복수의 저장소에 구분하여 저장할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계는 이상 등급의 위험도가 높은 순으로 상기 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 단계는 상기 배터리 데이터를 상기 임시 저장소의 원형 큐(Queue)에 일정 주기로 저장할 수 있다.
본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치 및 그것의 동작 방법에 따르면 배터리 데이터를 저장하는 저장소를 구분하여 배터리 데이터를 효율적으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치가 적용된 배터리 팩의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 전반적인 동작에 대해 구체적으로 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 전반적인 동작에 대해 구체적으로 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법을 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 전반적인 동작에 대해 구체적으로 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 전반적인 동작에 대해 구체적으로 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법을 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 본 문서에 개시된 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 문서에 개시된 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 문서에 개시된 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩(1000)은 배터리 모듈(100), 배터리 관리 장치(200), 및 릴레이(300)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 복수의 배터리 셀들이 4개인 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 모듈(100)은 n(n은 2이상의 자연수)개의 배터리 셀들을 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 모듈(100)은 대상 장치(미도시)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 배터리 모듈(100)은 대상 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 대상 장치는 복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140)을 포함하는 배터리 팩(1000)으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전기적, 전자적, 또는 기계적인 장치를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 대상 장치는 전기 자동차(EV)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140)은 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 한편, 도 1에서는 배터리 모듈(100)이 한 개인 경우로 도시되나, 실시예에 따라 배터리 모듈(100)은 복수개로 구성될 수도 있다.
배터리 관리 장치(200)는 배터리 모듈(100)의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(200)는 배터리 모듈(100)에 포함된 복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140)의 상태 및/또는 동작을 관리 및/또는 제어할 수 있다. 배터리 관리 장치(200)는 배터리 모듈(100)의 충전 및/또는 방전을 관리할 수 있다.
또한, 배터리 관리 장치(200)는 배터리 모듈(100) 및/또는 배터리 모듈(100)에 포함된 복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140) 각각의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링 할 수 있다. 그리고 배터리 관리 장치(200)에 의한 모니터링을 위해 도시하지 않은 센서나 각종 측정 모듈이 배터리 모듈(100)이나 충방전 경로, 또는 배터리 모듈(100) 등의 임의의 위치에 추가로 설치될 수 있다. 배터리 관리 장치(200)는 모니터링 한 전압, 전류, 온도 등의 측정값에 기초하여 배터리 모듈(100)의 상태를 나타내는 파라미터, 예를 들어 SOC(State of Charge)나 SOH(State of Health) 등을 산출할 수 있다.
배터리 관리 장치(200)는 릴레이(300)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(200)는 대상 장치에 전원을 공급하기 위해 릴레이(300)를 단락시킬 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(200)는 배터리 팩(1000)에 충전 장치가 연결되는 경우 릴레이(300)를 단락시킬 수 있다.
배터리 관리 장치(200)는 복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140) 각각의 셀 밸런싱 타임을 산출할 수 있다. 여기서, 셀 밸런싱 타임은 배터리 셀의 밸런싱에 소요되는 시간으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(200)는 복수의 배터리 셀들(110, 120, 130, 140) 각각의 SOC(State of Charge), 배터리 용량 및 밸런싱 효율에 기초하여 셀 밸런싱 타임을 산출할 수 있다.
배터리 관리 장치(200)는 배터리 데이터 관리 장치(210)를 포함할 수 있다.
배터리 데이터 관리 장치(210)는 복수의 배터리의 온도, 전압 측정 값 및 이로부터 도출된 SOC, SOH 파라미터를 데이터를 획득할 수 있다. 배터리 데이터 관리 장치(210)는 획득한 복수의 배터리를 기초로 배터리의 이상 여부를 진단할 수 있다. 배터리 데이터 관리 장치(210)는 획득한 복수의 배터리의 이상 여부에 기초하여 배터리 데이터를 구분하여 저장할 수 있다.
배터리 데이터 관리 장치(210)는 복수의 배터리로부터 획득한 배터리 데이터를 외부 서버에 전송하여, 컴퓨팅 자원이 풍부한 외부 서버를 이용하여 배터리 데이터를 분석 및 관리할 수 있다. 또한, 배터리 데이터 관리 장치(210)는 외부 서버를 통해 배터리의 이상 현상을 정밀 분석하여 배터리의 이상 상태 여부를 실시간으로 진단할 수 있다.
또한, 배터리 데이터 관리 장치(210)는 복수의 배터리로부터 획득한 배터리 데이터를 컴퓨팅 자원이 풍부한 내부 구성 요소를 이용하여 분석 및 관리할 수 있다. 또한, 배터리 데이터 관리 장치(210)는 내부 구성 요소를 통해 배터리의 이상 현상을 정밀 분석하여 복수의 배터리의 이상 상태 여부를 진단할 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 배터리 데이터 관리 장치(210)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저 도 2를 참조하면, 배터리 데이터 관리 장치(210)는 메모리(211) 및 컨트롤러(212)를 포함할 수 있다.
메모리(211)는 배터리 데이터 관리 장치의 배터리 데이터를 획득하여 일시적으로 저장할 수 있는 임시 저장소(10)와 배터리 데이터를 구분하여 저장할 수 있는 복수의 저장소(20)를 포함할 수 있다.
임시 저장소(10)는 배터리 데이터를 일정 주기로 저장할 수 있는 원형 큐(Queue)를 포함할 수 있다. 큐는 연속적인 공간을 배정해 가장 먼저 들어온 데이터가 가장 먼저 나가는 자료 구조로 정의할 수 있다. 일 실시예에 따라 원형 큐는 5개의 버퍼(Buffer)를 포함할 수 있다. 버퍼는 저장할 수 있는 데이터의 크기가 한정적이기 때문에 데이터를 연속적으로 임시 저장할 수 있다. 임시 저장소(10)는 5개의 버퍼를 포함하는 원형 큐를 이용하여 배터리 데이터를 연속적으로 임시 저장할 수 있다.
임시 저장소(10)는 배터리 데이터를 특정 시간 간격을 주기로 임시로 저장할 수 있다. 일 실시예에 따라, 임시 저장소(10)는 5개의 버퍼를 포함하는 원형 큐를 이용하여 1초마다(매초) 배터리 데이터를 업데이트 할 수 있다.
컨트롤러(212)는 일정 시간 간격을 기초로 배터리 데이터를 분석할 수 있다. 컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 배터리 데이터를 기초로 배터리의 이상 여부를 분석할 수 있다. 구체적으로 컨트롤러(212)는 복수의 배터리의 전압, 전류 및 온도 데이터를 기초로 배터리의 이상 여부를 분석할 수 있다. 여기서 이상은 시스템 내부 구성들의 특성 또는 파라미터(Parameter)가 규정된 조건으로부터 허용 편차 이상으로 벗어난 것으로 정의할 수 있다.
예를 들어 컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 (t-5)시간부터 (t)시간까지의 배터리의 전압, 전류, 온도 및 진단 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 배터리 데이터가 기 저장된 조건 또는 기 설정된 조건으로부터 허용 편차 이상으로 벗어난 경우 배터리를 이상 상태로 진단할 수 있다.
컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 배터리 데이터를 기초로 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우, 임시 저장소(10)에 일정 시간이 경과된 후 저장된 배터리 데이터를 추가적으로 획득하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 (t-5)시간부터 (t)시간까지의 배터리 데이터를 기초로 배터리가 이상 상태로 진단된 경우, 5초 경과된 이후에 임시 저장소(10)에 저장된 (t+1)시간부터 (t+5)시간까지의 배터리 데이터를 추가적으로 획득하여 총 10초 동안에 생성된 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 이상 진단 발생 시점까지의 5초의 배터리 데이터를 저장한 후, 5초 경과 후의 배터리 데이터를 추가 저장하여 이상 진단 발생 시점 전 후 10초 동안의 배터리 데이터 이력을 저장할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(212)는 이상 진단 발생 시점 전 후 10초 동안의 배터리 데이터의 추이를 확인할 수 있다.
컨트롤러(212)는 배터리의 이상 여부에 기초하여 배터리의 이상 등급을 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리 관리 장치(200)에 이상 발생 여부를 판단하고, 발생한 이상의 이상 등급을 판단할 수 있다.
예를 들어, 이상 등급은 차량 수준의 위험원 분석 및 리스크 평가를 통해 차량 부품의 작동 불량으로 인한 피해의 심각성(Severity), 발생 가능성(Exposure), 통제 가능성(Controllability)에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 이상 등급은 Fault2, Fault1, Warning, Alarm 과 같은 네 가지 등급으로 분류할 수 있다. 이상 등급은 Fault2 가 가장 위험성이 높은 등급 이며 Alarm이 가장 위험성이 낮은 기준으로 정의할 수 있다. 예를 들어 BMS의 배터리 모듈 제어 케이블, 또는 베터리 모듈 진단 케이블에 단락(Short-Circuit)이 발생하여 배터리 셀에 과전압 또는 저전압이 일어나 배터리의 온도가 상승하여 배터리 발화의 위험이 예상되는 경우는 배터리의 이상 등급은 Fault2 등급이 될 수 있다.
컨트롤러는 복수의 저장소(20)에 배터리 데이터를 배터리의 이상 등급에 기초하여 구분하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 복수의 저장소(20)는 제1 저장소(21), 제2 저장소(22), 제3 저장소(23) 및 제4 저장소(24)를 포함할 수 있다. 제1 저장소(21), 제2 저장소(22), 제3 저장소(23), 제4 저장소(24)는 물리적으로 혹은 프로그램적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 저장소(21)는 배터리의 이상 등급이 Fault2 에 해당하는 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 제2 저장소(22)는 배터리의 이상 등급이 Fault1 에 해당하는 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 제3 저장소(23)는 배터리의 이상 등급이 Warning 에 해당하는 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 제3 저장소(23)는 배터리의 이상 등급이 Alarm 에 해당하는 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
여기서 복수의 저장소(20) 각각은 복수의 저장 영역을 포함할 수 있다. 컨트롤러(212)는 배터리 데이터를 복수의 저장소(20) 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역의 우선 순위에 기초하여 복수의 저장 영역 중 어느 하나의 저장 영역에 저장할 수 있다. 구체적으로 제1 저장소(21)는 제1 저장 영역(A1) 및 제2 저장 영역(A2)를 포함할 수 있다. 제2 저장소(22)는 제3 저장 영역(A3) 및 제4 저장 영역(A4)를 포함할 수 있다. 제3 저장소(23)는 제5 저장 영역(A5) 및 제6 저장 영역(A6)를 포함할 수 있다. 제4 저장소(24)는 제7 저장 영역(A7) 및 제8 저장 영역(A8)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 전반적인 동작에 대해 구체적으로 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면 컨트롤러(212)는 이상 등급의 위험도가 높은 순으로 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리 의 Fault2 등급 해당 여부, Fault1 등급 해당 여부, Warning 등급 해당 여부, Alarm 등급 해당 여부 순서로 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단할 수 있다.
컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급을 판단한 경우, 배터리의 이상 등급에 대응되는 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소에 배터리 데이터를 구분하여 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급이 Fault2 에 해당되는 경우, 제1 저장소(21)의 제1 저장 영역(A1)에 저장 공간이 존재하는지 판단할 수 있다. 컨트롤러(212)는 제1 저장소(21)의 제1 저장 영역(A1)에 저장 공간이 존재하지 않는 경우 제2 저장 영역(A2)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급이 Fault1 에 해당되는 경우, 제2 저장소(22)의 제3 저장 영역(A3)에 저장 공간이 존재하는지 판단할 수 있다. 컨트롤러(212)는 제2 저장소(22)의 제3 저장 영역(A3)에 저장 공간이 존재하지 않는 경우 제4 저장 영역(A4)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급이 Warning 에 해당되는 경우, 제3 저장소(23)의 제5 저장 영역(A5)에 저장 공간이 존재하는지 판단할 수 있다. 컨트롤러(212)는 제3 저장소(23)의 제5 저장 영역(A5)에 저장 공간이 존재하지 않는 경우 제6 저장 영역(A6)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급이 Alarm 에 해당되는 경우, 제4 저장소(24)의 제7 저장 영역(A7)에 저장 공간이 존재하는지 판단할 수 있다. , 컨트롤러(212)는 제4 저장소(24)의 제7 저장 영역(A7)에 저장 공간이 존재하지 않는 경우 제8 저장 영역(A8)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
여기서 제1 저장 영역(A1), 제3 저장 영역(A3), 제5 저장 영역(A5) 및 제7 저장 영역(A7)은 최초 이상 진단 발생 이력을 확인하기 위한 배터리 데이터 저장 공간으로 정의할 수 있고, 제2 저장 영역(A2), 제4 저장 영역(A4), 제6 저장 영역(A6) 및 제8 저장 영역(A8)은 최근 이상 진단 발생 이력을 확인하기 위한 배터리 데이터 저장 공간으로 정의할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 전반적인 동작에 대해 구체적으로 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면 컨트롤러(212)는 배터리의 각 이상 등급에 카운트 데이터를 할당할 수 있다. 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 판단 시, 해당 이상 등급 에 카운트 데이터를 할당할 수 있다. 즉, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 판단 시, 해당 이상 등급 판단의 카운트 데이터를 증가시킬 수 있다.
컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 판단 시 증가 시킨 해당 이상 등급의 카운트 데이터를 기초로 배터리 데이터를 복수의 저장소(20) 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역에 구분하여 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Fault2에 해당되고, Fault2 등급의 카운트 값이 10 이내일 경우 제1 저장 영역(A1)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Fault2에 해당되고, Fault2 등급의 카운트 값이 10 초과일 경우 배터리 데이터를 제2 저장 영역(A2)에 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Fault1에 해당되고, Fault1 등급의 카운트 값이 10 이내일 경우 제3 저장 영역(A3)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Fault1에 해당되고, Fault1 등급의 카운트 값이 10 초과일 경우 배터리 데이터를 제4 저장 영역(A4)에 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Warning에 해당되고, Warning 등급의 카운트 값이 10 이내일 경우 제5 저장 영역(A5)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Warning에 해당되고, Warning 등급의 카운트 값이 10 초과일 경우 배터리 데이터를 제5 저장 영역(A5)에 저장할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Alarm에 해당되고, Alarm 등급의 카운트 값이 10 이내일 경우 제7 저장 영역(A7)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다. 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 Alarm에 해당되고, Alarm 등급의 카운트 값이 10 초과일 경우 배터리 데이터를 제8 저장 영역(A8)에 저장할 수 있다.
여기서 기준 카운트 값은 저장 영역의 사이즈, 저장 공간의 사이즈 또는 메모리(211)의 사이즈에 기초하여 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치(210)에 따르면 배터리 데이터 저장소를 구분하여 배터리 데이터를 여러 저장소에서 효율적으로 관리할 수 있다.
배터리 데이터 관리 장치(210)는 배터리 데이터를 배터리의 이상 등급 별로 구분하여 관리함으로써 중요도가 높은 배터리 데이터를 별도로 관리하여 배터리 이상 원인의 추적에 용이하다.
또한, 이상 등급별 저장 영역이 구분되어 빈번하게 이상 진단이 발생하여 배터리 데이터 저장 영역이 남아있지 않은 경우에도 중요하지 않은 이상 등급의 배터리 데이터가 중요도가 높은 이상 등급에 해당하는 배터리 데이터의 저장 영역을 차지하는 문제를 해결할 수 있다.
그리고, 배터리 데이터 관리 장치(210)는 배터리 이상 진단 발생 시 1초간 획득된 배터리 데이터만을 저장하던 구조에서 복수의 버퍼를 포함하는 원형 큐 자료 구조를 활용하여, 배터리 이상 진단 발생 시점 전후 의 수 초 동안의 배터리 데이터를 저장 및 분석하여 배터리 데이터의 추이를 분석할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 배터리 데이터 관리 장치(210)의 동작 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
배터리 데이터 관리 장치(210)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 배터리 데이터 관리 장치(210)와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 이하에서는 설명의 중복을 피하기 위하여 간략히 설명한다.
도 5를 참조하면 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법은 배터리 데이터를 저장하는 단계(S101), 배터리 데이터에 기초하여 배터리의 이상 여부를 판단하는 단계(S102), 배터리의 이상 여부에 기초하여 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계(S103) 및 배터리의 이상 등급에 기초하여 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 단계(S104)를 포함할 수 있다.
이하에서는 S101 단계 내지 S104 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
S101 단계에서, 메모리(211)의 임시 저장소(10)는 배터리 데이터를 일정 주기로 저장할 수 있는 원형 큐(Queue)를 포함할 수 있다. S101 단계에서, 일 실시예에 따라 원형 큐는 5개의 버퍼(Buffer)를 포함할 수 있다. S101 단계에서, 메모리(211)의 임시 저장소(10)는 5개의 버퍼를 포함하는 원형 큐를 이용하여 배터리 데이터를 임시로 저장할 수 있다.
S101 단계에서, 메모리(211)의 임시 저장소(10)는 배터리 데이터를 특정 시간 간격을 주기로 임시로 저장할 수 있다. S101 단계에서, 일 실시예에 따라, 메모리(211)의 임시 저장소(10)는 5개의 버퍼를 포함하는 원형 큐를 이용하여 1초마다(매초) 배터리 데이터를 업데이트 할 수 있다.
S102 단계에서, 컨트롤러(212)는 일정 시간 간격을 기초로 배터리 데이터를 분석할 수 있다. S102 단계에서, 컨트롤러(212)는 메모리(211)의 임시 저장소(10)에 저장된 배터리 데이터를 기초로 배터리의 이상 여부를 분석할 수 있다. S102 단계에서, 구체적으로 컨트롤러(212)는 복수의 배터리의 전압, 전류 및 온도 데이터를 기초로 배터리의 이상 여부를 분석할 수 있다.
S102 단계에서, 예를 들어 컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 (t-5)시간부터 (t)시간까지의 배터리의 전압, 전류, 온도 및 진단 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 배터리 데이터가 기 저장된 조건 또는 기 설정된 조건으로부터 허용 편차 이상으로 벗어난 경우 배터리를 이상 상태로 진단할 수 있다.
S103 단계에서, 컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 배터리 데이터를 기초로 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우, 임시 저장소(10)에 일정 시간이 경과된 후 저장된 배터리 데이터를 추가적으로 획득하여 저장할 수 있다. S103 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(212)는 임시 저장소(10)에 저장된 (t-5)시간부터 (t)시간까지의 배터리 데이터를 기초로 배터리가 이상 상태로 진단된 경우, 5초 경과된 이후에 임시 저장소(10)에 저장된 (t+1)시간부터 (t+5)시간까지의 배터리 데이터를 추가적으로 획득하여 총 10초 동안에 생성된 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
S103 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(212)는 이상 진단 발생 시점까지의 5초의 배터리 데이터를 저장한 후, 5초 경과 후의 배터리 데이터를 추가 저장하여 이상 진단 발생 시점 전 후 10초 동안의 배터리 데이터 이력을 저장할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(212)는 이상 진단 발생 시점 전 후 10초 동안의 배터리 데이터의 추이를 확인할 수 있다.
S103 단계에서, 컨트롤러(212)는 배터리 데이터를 기초로 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우, 배터리의 이상 등급을 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리 관리 장치(200)에 이상 발생 여부를 판단하고, 발생한 이상의 이상 등급을 판단할 수 있다.
S103 단계에서, 컨트롤러(212)는 이상 등급의 위험도가 높은 순으로 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리 데이터의 Fault2 등급 해당 여부, Fault1 등급 해당 여부, Warning 등급 해당 여부, Alarm 등급 해당 여부 순서로 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단할 수 있다.
S103 단계에서, 컨트롤러(212)는 배터리의 각 이상 등급에 카운트 데이터를 할당할 수 있다. S103 단계에서, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 판단 시, 해당 이상 등급 에 카운트 데이터를 할당할 수 있다. S103 단계에서, 즉, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급 판단 시, 해당 이상 등급 판단의 카운트 데이터를 증가시킬 수 있다.
S104 단계에서, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급을 포함하는 이상 검출 정보를 모니터링하고, 이상 등급에 대응하여 배터리 데이터를 구분하여 저장할 수 있다. S104 단계에서, 구체적으로 컨트롤러(212)는 배터리 데이터를 배터리의 이상 등급에 대응되는 복수의 저장소(20) 중 어느 하나의 저장소에 저장할 수 있다.
S104 단계에서, 컨트롤러(212)는 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우 복수의 원형 큐에 저장된 배터리 데이터 및 일정 주기 후에 복수의 원형 큐에 저장된 배터리 데이터를 획득하여 복수의 저장소(20)에 구분하여 저장할 수 있다.
여기서 복수의 저장소(20) 각각은 복수의 저장 영역을 포함할 수 있다. S104 단계에서, 컨트롤러(212)는 배터리 데이터를 복수의 저장소(20) 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역의 우선 순위에 기초하여 복수의 저장 영역 중 어느 하나의 저장 영역에 저장할 수 있다. 구체적으로 제1 저장소(21)는 제1 저장 영역(A1) 및 제2 저장 영역(A2)를 포함할 수 있다. 제2 저장소(22)는 제3 저장 영역(A3) 및 제4 저장 영역(A4)를 포함할 수 있다. 제3 저장소(23)는 제5 저장 영역(A5) 및 제6 저장 영역(A6)를 포함할 수 있다. 제4 저장소(24)는 제7 저장 영역(A7) 및 제8 저장 영역(A8)를 포함할 수 있다.
S104 단계에서, 예를 들어, 컨트롤러(212)는 배터리의 이상 등급이 Fault2 에 해당되는 경우, 제1 저장소(21)의 제1 저장 영역(A1)에 저장 공간이 존재하는지 판단할 수 있다. 컨트롤러(212)는 제1 저장소(21)의 제1 저장 영역(A1)에 저장 공간이 존재하지 않는 경우 제2 저장 영역(A2)에 배터리 데이터를 저장할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법을 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(220)은 MCU(221), 메모리(222), 입출력 I/F(223) 및 통신 I/F(224)를 포함할 수 있다.
MCU(221)는 메모리(222)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리의 데이터를 모니터링 하는 프로그램)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 1에 나타낸 배터리 데이터 관리 장치(210)의 기능들을 수행하도록 하는 브로커일 수 있다.
메모리(222)는 설비 제어 장치(400)의 작동에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(222)는 설비 제어 장치(400)의 작동 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(222)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(222)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(222)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(222)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(222)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(223)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(221) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(224)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(224)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 저항 측정 및 이상 진단을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 배터리 팩
100: 배터리 모듈
200: 배터리 관리 장치(BMS)
210: 배터리 데이터 관리 장치
211: 메모리
10: 임시 저장소
20: 복수의 저장소
21: 제1 저장소
A1: 제1 저장 영역
A2: 제2 저장 영역
22: 제2 저장소
A3: 제3 저장 영역
A4: 제4 저장 영역
23: 제3 저장소
A5: 제5 저장 영역
A6: 제6 저장 영역
24: 제4 저장소
A7: 제7 저장 영역
A8: 제8 저장 영역
212: 컨트롤러
220: 컴퓨팅 시스템
221: MCU
222: 메모리
223: 입출력 I/F
224: 통신 I/F
100: 배터리 모듈
200: 배터리 관리 장치(BMS)
210: 배터리 데이터 관리 장치
211: 메모리
10: 임시 저장소
20: 복수의 저장소
21: 제1 저장소
A1: 제1 저장 영역
A2: 제2 저장 영역
22: 제2 저장소
A3: 제3 저장 영역
A4: 제4 저장 영역
23: 제3 저장소
A5: 제5 저장 영역
A6: 제6 저장 영역
24: 제4 저장소
A7: 제7 저장 영역
A8: 제8 저장 영역
212: 컨트롤러
220: 컴퓨팅 시스템
221: MCU
222: 메모리
223: 입출력 I/F
224: 통신 I/F
Claims (13)
- 배터리 데이터에 기초하여 배터리의 이상 여부를 판단하고, 상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하고, 상기 배터리의 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 컨트롤러; 및
상기 복수의 저장소 및 상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 임시 저장소를 포함하는 메모리를 포함하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 배터리 데이터를 상기 배터리의 이상 등급에 대응되는 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소에 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 배터리 데이터를 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 저장 영역 중 어느 하나의 저장 영역에 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우 상기 배터리가 이상 상태로 진단된 시점에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터 및 일정 주기 후에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터를 획득하여 상기 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 이상 등급의 위험도가 높은 순으로 상기 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 메모리는 상기 배터리 데이터를 상기 임시 저장소의 원형 큐(Queue)에 일정 주기로 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 배터리 데이터는 상기 배터리의 전압, 전류 및 온도 및 진단 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치.
- 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 단계;
상기 배터리 데이터에 기초하여 상기 배터리의 이상 여부를 판단하는 단계;
상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계; 및
상기 배터리의 상기 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 단계를 포함하는 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계는 상기 배터리 데이터를 상기 배터리의 이상 등급에 대응되는 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소에 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 배터리의 상기 이상 등급에 기초하여 상기 배터리 데이터를 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 단계는 상기 배터리 데이터를 상기 복수의 저장소 중 어느 하나의 저장소의 복수의 저장 영역의 우선 순위에 기초하여 상기 복수의 저장 영역 중 어느 하나의 저장 영역에 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 단계는 상기 배터리가 이상 상태로 진단되는 경우 상기 배터리가 이상 상태로 진단된 시점에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터 및 일정 주기 후에 상기 임시 저장소에 저장된 배터리 데이터를 획득하여 상기 복수의 저장소에 구분하여 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 배터리의 이상 여부에 기초하여 상기 배터리의 이상 등급을 판단하는 단계는 이상 등급의 위험도가 높은 순으로 상기 배터리의 이상 등급 해당 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 배터리 데이터를 일시적으로 저장하는 단계는 상기 배터리 데이터를 상기 임시 저장소의 원형 큐(Queue)에 일정 주기로 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 데이터 관리 장치의 동작 방법.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020220003019A KR20230107067A (ko) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 배터리 데이터 관리 장치 및 그것의 동작 방법 |
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