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KR102166092B1 - 원격 센싱형 배터리 센서의 운용이 가능한 중앙관리시스템 및 이의 운용 방법 - Google Patents

원격 센싱형 배터리 센서의 운용이 가능한 중앙관리시스템 및 이의 운용 방법 Download PDF

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KR102166092B1
KR102166092B1 KR1020180161037A KR20180161037A KR102166092B1 KR 102166092 B1 KR102166092 B1 KR 102166092B1 KR 1020180161037 A KR1020180161037 A KR 1020180161037A KR 20180161037 A KR20180161037 A KR 20180161037A KR 102166092 B1 KR102166092 B1 KR 102166092B1
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South Korea
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KR1020180161037A
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정진범
이백행
신동현
송현식
현정은
김태훈
이홍종
신승민
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한국자동차연구원
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따른 원격 센싱형 배터리 센서를 운용하는 중앙관리시스템은 차량의 배터리에 부착된 센싱 모듈 및 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 통신모듈, 상기 센싱 모듈로부터 센싱된 배터리의 상태 데이터를 분석하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 통신모듈을 통해 상기 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하여 분석하고, 상기 분석된 데이터를 상기 사용자 단말로 전송하여 사용자 단말의 디스플레이 모듈에 출력시킨다.

Description

원격 센싱형 배터리 센서의 운용이 가능한 중앙관리시스템 및 이의 운용 방법{CENTRAL MANAGEMENT SYSTEM CAPABLE OF OPERATING REMOTE SENSING TYPE BATTERY SENSOR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 원격 센싱형 배터리 센서의 운용이 가능한 중앙관리시스템 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 내 전기에너지의 효율적 사용을 위해 배터리의 상태 분석을 위한 배터리 센서를 다수 채용하고 있으며, 배터리 상태 확인을 위한 지능형 배터리 센서(Intelligent Battery Sensor, IBS) 등이 적용되고 있다.
종래 배터리 센서는 내부에 배터리 전압 및 전류 측정을 위한 센서회로와 상태분석 로직 연산이 가능한 마이컴 혹은 DSP를 내장하고 있으며, 해당 연산장치에서 배터리 상태에 대한 분석을 수행한다. 또한 종래 배터리 센서는 대부분 shunt 방식을 이용하여 전류를 측정하고, 연결된 배터리 전압원을 이용하여 배터리 전압을 측정하고 측정된 배터리 전압값을 내부의 연산장치를 이용하여 배터리 충전상태 및 노화상태를 분석하게 되는데 이 때 배터리 분석에 사용되는 파라미터는 초기 자동차에 장착된 배터리에 대한 시험평가를 통해 기 확보된 파라미터값을 사용하게 된다. 그런데 사용되는 배터리 종류가 다르거나 용량 변경, 제조사 변경, 동일 모델의 배터리 임에도 제조일자 변동 혹은 소재 변경에 따른 특성 변경 등으로 인해 배터리 파라미터값이 초기 설정된 파라미터와 달라지게 되는 경우가 발생되면 배터리 센서의 정확도는 현저히 낮아지는 문제가 있다. 이와 함께 사용자가 해당 배터리 센서의 파라미터값을 변경하는 것이 용이치 않고 현재 배터리 상태에 대한 정보를 사용자가 직접적으로 확인할 수 없는 문제가 있다. 또한 해당 배터리 센서는 초기 자동차 제작업체에서 장착하고 초기 자동차에 장착된 배터리를 기준으로 상태분석 파라미터값이 입력되어 있기 때문에 배터리 수명저하로 인해 특성변화가 크게 발생되거나 신규 배터리로 교체되는 경우 파라미터값의 정확도가 떨어지며 초기 장착된 배터리가 아닌 타 사 배터리로 교체되는 배터리 상태분석의 정확도는 현저하게 떨어지게 되는 문제가 있다.
그러나 이러한 배터리 센서는 자동차의 생산 단계에서 제조업체가 장착하는 형태가 대부분이며 차량 내 VCU나 ECU와의 연계통신을 통해 운용되고 있는 실정이다.
또한, 해당 배터리에 최적화된 파라미터값으로 초기 셋팅이 되어 있어야만 배터리의 상태를 정확하게 판단할 수 있기 때문에, 차량 사용 중에 배터리를 교체하는 경우 배터리의 특성 변화가 발생되어 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는 자동차 제조업체에서 장착하는 배터리 센서와는 달리 사용자가 용이하게 배터리에 배터리 센서를 장착할 수 있으며, 배터리를 교체하더라도 해당 배터리의 특성을 분석하여 상태정보 학습이 가능하며, 직접적인 유선 연결이 아닌 무선통신을 기반으로 빅데이터 기반의 배터리 수명 예측을 가능하게 하는 원격 센싱형 배터리 센서의 운용이 가능한 중앙관리시스템 및 이의 운용 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 중앙관리시스템에서의 원격 센싱형 배터리 센서의 운용 방법은 배터리에 부착된 센싱 모듈을 통해 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하는 단계, 상기 배터리의 상태 데이터에 기초하여 상기 배터리의 안정화 상태에서의 전압, 상기 배터리의 충방전 전류 및 시동시의 상기 배터리에서의 전압 및 전류 변화율을 포함하는 데이터를 산출하고, 상기 산출된 데이터에 기초하여 상기 배터리의 내부 저항 및 충전 상태를 결과값으로 산출하는 상태 데이터 분석 단계 및 상기 분석된 상태 데이터를 전송하여 디스플레이 모듈에 출력시키는 단계를 포함하고, 상기 상태 데이터 분석 단계는 상기 센싱 모듈에서 센싱된 상기 상태 데이터를 기반으로 수집된 상기 배터리 시동시의 배터리 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계, 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 배터리 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계, 상기 산출된 각 시동시의 내부 저항의 변화율에 기초하여 기준 데이터 값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 기준 데이터 값에 기초하여 상기 배터리의 노화 상태를 분석하는 단계를 포함한다.
상기 배터리에 부착된 센싱 모듈을 통해 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하는 단계는, 상기 배터리의 충방전 전류 데이터, 상기 배터리의 전압 데이터 및 상기 배터리의 온도 데이터 중 하나 이상을 포함하는 상태 데이터를 수신할 수 있다.
상기 센싱된 상태 데이터를 분석하는 단계는, 동일 차종별 배터리 또는 동일 모델별 배터리를 대상으로 센싱된 상태 데이터를 취합하여 상기 센싱된 상태 데이터를 분석할 수 있다.
상기 센싱된 배터리의 상태 데이터를 실시간으로 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
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상기 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계는, 사용자 단말에 등록된 사용자 정보를 확인하는 단계; 상기 사용자 정보에 기초하여 등록된 차량의 모델 정보 확인하는 단계; 상기 차량 모델 정보에 기초하여 차량의 연식 및 사용된 배터리의 정보를 확인하는 단계 및 상기 차량 모델 정보를 기준으로, 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상을 사용하는 상기 타 사용자에 대한 배터리의 사용 패턴 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계는, 상기 기준 데이터 값을 산출하기 위한 상기 타 사용자의 배터리를 선정하는 단계를 더 포함하되, 상기 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터와 기 설정된 범위를 만족하는 상기 타 사용자의 배터리를 1차 선정하는 단계 및 상기 1차 선정된 타 사용자의 배터리 중, 상기 사용자의 배터리에서 측정된 배터리 운용시의 온도 데이터와 기 설정된 범위를 만족하는 상기 타 사용자의 배터리를 2차 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 데이터 값을 산출하기 위한 상기 타 사용자의 배터리를 선정하는 단계는, 상기 1차 선정된 타 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터 중 상기 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터와 순차적으로 유사한 데이터 범위를 갖는 배터리를 1차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계 및 상기 2차 선정된 타 사용자의 배터리에서 측정된 배터리 운용시의 온도 데이터 중 상기 사용자의 배터리에서 측정된 온도 데이터와 순차적으로 유사한 데이터 범위를 갖는 배터리를 2차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 1차 기준 데이터로 선정된 배터리에서의 운용시의 온도 데이터가 상기 2차 기준 데이터로 선정된 타 사용자 및 사용자의 배터리에서의 운용시의 온도 데이터 간의 오차 온도를 평균한 값보다 작은 오차 온도를 갖는 경우, 상기 1차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정할 수 있다.
상기 2차 기준 데이터로 선정된 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터가 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터에 대한 오차를 평균한 값보다 작은 오차를 갖는 경우, 상기 2차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정할 수 있다.
상기 기준 데이터 값을 산출하기 위한 상기 타 사용자의 배터리를 선정하는 단계는, 상기 1차 및 2차 기준 데이터로 선정된 배터리에서의 충방전 전류 데이터의 평균 및 온도 데이터의 평균과 가장 근사한 값을 갖는 타 사용자의 배터리에서의 충방전 전류 데이터 및 온도 데이터를 갖는 배터리를 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계는, 상기 충방전 전류 데이터의 평균 및 온도 데이터의 평균값의 오차를 합산하고, 합산된 오차가 가장 작은 타 사용자의 배터리를 상기 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 원격 센싱형 배터리 센서를 운용하는 중앙관리시스템은 차량의 배터리에 부착된 센싱 모듈 및 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 통신모듈, 상기 센싱 모듈로부터 센싱된 배터리의 상태 데이터를 분석하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함한다. 이때, 상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 통신모듈을 통해 상기 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하여 분석하고, 상기 분석된 데이터를 상기 사용자 단말로 전송하여 사용자 단말의 디스플레이 모듈에 출력시킨다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 자동차 제조업체에서 초기 장착하여 제공하는 IBS와는 달리, 배터리 상태 분석을 위한 복잡한 산출연산과 비교, 그리고 데이터의 저장 및 분석을 수행하는 중앙관리시스템을 별도로 구비하고, 실제 차량에는 전압, 전류 및 온도를 측정하는 원격 측정형의 센서 모듈을 장착함으로써 배터리 상태 분석을 위한 차량 장착 부품의 가격을 저하시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 해당 센서 모듈은 기존 IBS가 배터리 교체 또는 사용자의 차량 운행 행태 등에 따라 달리 진행되는 배터리 상태 변화에 대해 실시간으로 분석 파라미터 값의 변화가 불가능하다는 단점을 해소하면서도, 이를 위한 복잡한 연산과 메모리를 센서 모듈 내의 하드웨어 부품으로 요구하고 있지 않기 때문에 배터리 센서 자체의 구성이 간단하고 일반 사용자도 장착 및 운용이 용이하다는 장점이 있다.
이와 더불어, 센서 모듈의 장착 후 중앙관리시스템과 연계된 모바일 기기나 휴대폰의 어플리케이션을 통해 지속적인 표시 및 배터리 관리가 용이하다는 장점이 있다.
이러한 점은 사용자가 차량용 배터리의 상태를 직관적으로 확인할 수 있고, 교체 시기나 고장 발생 여부를 인식할 수 있게 함으로써 차량 운행의 효율성은 물론 동계 차량 시동 불량 등과 같은 불편함을 감소시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 센서 운용 방법의 순서도이다.
도 4는 기준 데이터값에 기초하여 배터리 노화상태를 분석하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 기준 데이터 값을 산출하기 위한 타 사용자 배터리를 선정하는 방법에 대한 순서도이다.
도 6은 1차 내지 3차 기준 데이터에 해당하는 배터리를 선정하는 방법에 대한 순서도이다.
도 7은 시동시 내부 저항값 및 이의 변화율을 나타낸 예시도이다.
도 8은 기준 데이터값과 1차 내지 3차 기준 데이터 및 이를 비교한 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 원격 센싱형 배터리 센서(10)의 운용이 가능한 중앙관리시스템(100) 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.
기존의 배터리 센서는 내부에 배터리 전압 및 전류를 측정하기 위한 센서회로와 상태분석 로직 연산이 가능한 마이컴 또는 DSP를 내장하고 있으며, 해당 연산장치에서 배터리 상태에 대한 분석을 수행한다.
그러나 해당 배터리 센서는 초기 자동차 제조업체에서 장착하고 초기 자동차에 장착된 배터리를 기준으로 상태분석 파라미터값이 입력되어 있기 때문에, 배터리 수명저하로 인해 특성 변화가 크게 발생되거나 신규 배터리로 교체되는 경우 파라미터값의 정확도가 떨어지게 되며, 초기 장착된 배터리가 아닌 타사 배터리르로 교체되는 경우 배터리 상태분석 정확도는 현저하게 떨어지는 문제가 있었다.
한편, 기존 배터리 센서는 대부분 shunt 방식을 이용하여 전류를 측정하고, 연결된 배터리 전압원을 이용하여 배터리 전압을 측정하는 형태이다.
이렇게 측정된 데이터를 내부의 연산장치를 이용하여 배터리 충전상태 및 노화상태를 분석하게 되는데, 이때 배터리 분석에 사용되는 파라미터는 초기 자동차에 장착된 배터리에 대한 시험평가를 통해 기 확보된 파라미터 값을 사용하게 된다.
그러나 배터리 종류가 다르거나 용량 변경, 제조사 변경, 동일 모델의 배터리임에도 불구하고 제조일자 변동 또는 소재 변경에 따른 특성 변경 등의 다양한 요인으로 인해 배터리 파라미터값이 초기 설정된 파라미터와 달라지게 되는 경우가 발생되면, 배터리 센서의 정확도는 현저하게 낮아지게 된다.
또한, 사용자가 해당 배터리 센서의 파라미터값을 변경하는 것이 용이하지 않고 전문 기술력을 보유한 지정업체에서만 해당 센서에 대한 접근이 가능하다는 제한이 있으며, 현재 배터리 상태에 대한 정보를 사용자가 직접적으로 확인할 수 없다는 문제가 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 센싱형 배터리 센서(10)의 운용이 가능한 중앙관리시스템(100) 및 이의 운용 방법은 무선통신 기반의 데이터 센싱 및 네트워크를 통한 원격 빅데이터 처리를 통해 실시간으로 배터리의 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
해당 배터리 센서(10)는 배터리 센서(10)에서 측정한 데이터를 네트워크를 통해 중앙관리시스템(100)으로 송신하고, 중앙관리시스템(100)은 이를 수신하여 배터리의 상태를 분석하며, 분석된 결과는 중앙관리시스템(100)에서 해당 배터리 센서(10)와 연계된 디스플레이 장치(30, 200)에 전송함으로써 사용자는 배터리의 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 센싱형 배터리 센서(10)를 운용하는 중앙관리시스템(100)에 대하여 설명하도록 한다. 한편, 본 발명의 설명에 있어서 배터리 센서와 센서 모듈은 동일한 대상을 지칭하는 것으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템(100)의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템(100)은 통신모듈(110), 메모리(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.
통신모듈(110)은 차량의 배터리(20)에 부착된 센싱 모듈(10) 및 사용자 단말(200)과 데이터를 송수신한다. 이때, 통신모듈(110)은 WLAN(wireless LAN), Bluetooth, HDR WPAN, UWB, ZigBee, Impulse Radio, 60GHz WPAN, Binary-CDMA, 무선 USB 기술 및 무선 HDMI 기술 등으로 구현된 무선통신모듈일 수 있다.
한편, 통신모듈(110)은 복수의 차량의 배터리(20)에 부착된 배터리 센서(10)로부터 수집된 데이터를 수신 및 취합할 수 있다. 즉, 동일 차종별 배터리 또는 동일 모델별 배터리를 대상으로 센싱된 데이터를 취합할 수 있으며, 이는 프로세서(130)를 통해 분석될 수 있다.
메모리(120)에는 센싱 모듈(10)(센서 모듈이라고도 칭함)로부터 센싱된 배터리(20)의 상태 데이터를 분석하기 위한 프로그램이 저장되며, 프로세서(130)는 메모리(120)에 저장된 프로그램을 실행시킨다.
여기에서, 메모리(120)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
예를 들어, 메모리(120)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 배터리(20)에 부착된 센싱 모듈(10)은 데이터 측정부(미도시) 및 데이터 송수신부(미도시)를 포함할 수 있다.
데이터 측정부는 배터리(20)의 충방전 전류 데이터를 측정할 수 있는 클램프형 전류센서와, 배터리(20)의 전압 측정을 위한 전압센서, 그리고 배터리(20)의 온도 측정을 위한 온도센서를 포함한다.
데이터 송수신부는 데이터 측정부에 의해 측정된 데이터를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 중앙관리시스템(100)에 전송하고, 중앙관리시스템(100)으로부터 분석된 결과값을 수신한다.
이러한 센싱 모듈(10)은 중앙관리시스템(100)에서 원격으로 배터리(20)의 충방전 전류 및 전압, 온도 등이 실시간 모니터링되도록 원격 센싱형으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 중앙관리시스템(100)은 센싱된 배터리(20)의 상태 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 센서 모듈(10)은 배터리(20)의 전후면부 또는 측면에 부착하는 것을 기본으로 한다.
특히, 센서 모듈(10)은 배터리(20) 중 넓은 방향의 측면에 부착하는 것이 바람직하며, 이는 온도를 측정하기 위한 온도센서가 센서 모듈(10)의 외형에 구성되어 있으며 해당 온도센서가 배터리(20)의 환경온도와 배터리(20) 자체온도를 직접적으로 측정하여 환경온도에 따른 배터리(20)의 내부 온도변화까지 추정할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 센서 모듈(10)은 배터리의 (+) 단자와 차량에 대한 직접적인 (+)/(-) 전원선 연결을 통해 제어전원을 공급받으며, 공급된 제어전원을 통해 배터리 전압을 측정한다.
배터리(20)의 충방전 전류를 측정하기 위한 센서는 (+) 단자측 또는 (-) 단자측 중에서 클램프형의 전류센서 장착이 용이한 측에 설치되며, 일반적으로 클램프형의 전류센서인 것으로 고려되어도 무방하다.
한편, 사용자 단말(200)은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말일 수 있으며, 또한 차량에 설치된 인포테인먼트 시스템일 수 있다. 상기 중앙관리시스템(100)으로부터 분석된 데이터는 직접 휴대용 단말로 전송되거나 차량 인포테인먼트 시스템과 블루투스 페어링되어 휴대용 단말로 전송될 수 있다. 이와 같이 전송된 데이터는 휴대용 단말에 미리 설치된 어플리케이션 또는 인포테인먼트 시스템의 디스플레이 모듈(30)에 출력된다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 1 내지 도 2에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템(100)에서의 원격 센싱형 배터리 센서(10)의 운용 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 센서 운용 방법의 순서도이다. 도 4는 기준 데이터값에 기초하여 배터리 노화상태를 분석하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5는 기준 데이터 값을 산출하기 위한 타 사용자 배터리를 선정하는 방법에 대한 순서도이다. 도 6은 1차 내지 3차 기준 데이터에 해당하는 배터리를 선정하는 방법에 대한 순서도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 센서 운용 방법은 먼저, 배터리에 부착된 센싱 모듈이 배터리의 상태 데이터를 센싱하면, 통신모듈(110)을 통해 상기 센싱 데이터를 수신한다(S110).
이때, 센싱 모듈을 통해 센싱된 상태 데이터에는 배터리의 충방전 전류 데이터, 배터리의 전압 데이터 및 배터리의 온도 데이터 중 하나 이상이 포함될 수 있다.
다음으로, 프로세서(130)는 상기 수신한 배터리의 상태 데이터를 분석하고(S120), 상기 분석된 데이터를 사용자 단말(200)로 전송하여 출력시키거나 디스플레이 모듈(30)에 출력시킨다(S130).
구체적으로 중앙관리시스템(100)은 동일 차종별 배터리 또는 모델별 배터리를 대상으로 센싱된 데이터를 취합하여 센싱된 상태 데이터를 분석하는데, 배터리의 상태 데이터에 기초하여 배터리의 안정화 상태에서의 전압, 배터리의 충방전 전류 및 시동시의 배터리에서의 전압 및 전류의 변화율을 산출할 수 있다. 그리고 산출된 데이터에 기초하여 배터리의 내부 저항 및 충전 상태를 결과값으로 산출할 수 있다.
여기에서 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙관리시스템(100)은 배터리의 시동시의 내부 저항을 분석하고, 이에 기초하여 배터리의 노화 상태를 분석할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예는 배터리의 노화 상태 분석을 위한 기준 데이터 값을 셋팅하는 과정을 추가적으로 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 해당 차량의 배터리에 장착된 센서 모듈에서 센싱된 상태 데이터를 기반으로 수집된 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하고(S121), 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출한다(S122).
그리고, 산출된 각 시동시의 내부 저항의 변화율에 기초하여 기준 데이터 값을 산출하고(S123), 이와 같이 산출된 기준 데이터 값에 기초하여 배터리의 노화 상태를 분석할 수 있다(S124).
이하에서는 기준 데이터 값을 산출하여 배터리의 노화상태를 분석하는 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
배터리의 노화 상태를 분석하기 위한 기준 데이터 값을 산출하기 위해, 중앙관리시스템(100)은 복수의 타 사용자들이 사용하고 있는 배터리의 센서 모듈에서 센싱된 상태 데이터를 수집해야 한다.
도 5를 참조하면, 먼저 원격 센싱형 배터리 센서 모듈과 연계된 사용자 단말(200)에 등록된 사용자 정보를 토대로(S1221), 등록된 차량의 모델 정보를 확인한다(s1222). 이와 같은 차량 모델 정보에 기초하여 차량의 연식과 해당 차량에 사용된 배터리의 정보를 확인할 수 있다(S1223).
다음으로, 차량 모델 정보를 기준으로 선정된 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상을 사용하는 타 사용자에 대한 배터리의 사용 패턴을 확인한다(S1224).
이때, 타 사용자에 대한 배터리의 사용 패턴은 원격 센싱형 센싱 모듈을 배터리에 장착하여 사용중인 사용자들이 모바일 기기(200)를 통해 중앙관리시스템(100)으로 전달한 배터리의 상태 데이터를 통해 수집된 것일 수 있다.
이러한 기준 데이터 값을 산출하기 위해서는 타 사용자의 배터리를 선정하는 과정을 수행해야 한다.
도 6을 참조하면, 먼저 사용자의 배터리에서 충전된 충방전 전류 데이터와 기 설정된 범위를 만족하는 타 사용자의 배터리를 1차적으로 선정할 수 있다(S1231).
즉, 타 사용자의 주행시 측정된 배터리의 충방전 전류가 비교하고자 하는 사용자의 배터리에서의 충방전 전류가 ±10% 이내의 범위에서 유사한 값을 갖는 타 사용자의 배터리를 1차적으로 선정한다.
이때, ±10% 이내의 범위에서 유사한 값을 갖는 사용자가 없는 경우, 해당 범위를 ±20%로 증가하여 타 사용자의 배터리를 재선정하게 된다.
만약 ±20%의 범위에서도 유사한 타 사용자가 확인되지 않는 경우, 중앙관리시스템(100)은 사용자의 배터리와 가장 가까운 충방전 전류값의 오차 범위를 갖는 타 사용자를 순서대로 선정하게 된다. 그리고 이 경우에는 데이터의 정확도에 일부 차이가 있을 수 있음을 사용자에게 안내해 줄 수 있어야 한다.
만약 ±10% 이내 또는 ±20% 이내에서 유사한 사용자가 충분히 검색되는 경우에는, 사용자에게 별도의 알림 없이 타 사용자의 배터리를 선정하기 위한 다음 단계로 진행한다.
다음으로, 1차 선정된 타 사용자의 배터리 중 사용자의 배터리에서 측정된 배터리 운용시의 온도 데이터와 기 설정된 범위를 만족하는 타 사용자의 배터리를 2차 선정하게 된다(S1232). 즉, 이전 단계까지 확인된 사용자 중, 대상자와 배터리 운용시의 온도가 유사한 사용자를 선정한다.
이때, 대상자의 배터리와의 운용 온도차가 ±10도 이내인 타 사용자를 우선 선별하고, 해당 범위에 사용자가 없는 경우 ±20도 이내로 확장하여 사용자를 선별한다.
만약 온도차가 ±20도 이내인 곳에서 사용자가 확인되지 않는 경우, 중앙관리시스템(100)은 사용자와 가장 가까운 온도 범위 오차를 갖는 타 사용자를 순서대로 선정하고, 이 경우에도 마찬가지로 데이터의 정확도에 일부 차이가 있을 수 있음을 사용자에게 안내해 줄 수 있어야 한다.
다음으로, 이러한 단계를 통해 선정된 타 사용자의 배터리 중에서 상기 내부 저항 변화율을 측정하기 위한 기준 데이터로 사용하기 위한 대상 배터리를 선정하는 과정을 수행한다.
즉, 상기 과정을 통해 확인된 타 사용자 중 가장 유사항 충방전 전류 특성을 보이는 사용자의 배터리와, 가장 유사항 배터리 운용 온도 범위를 갖는 사용자의 배터리를 선정하여 1차 기준 데이터와 2차 기준 데이터로 선정하게 된다.
구체적으로, 1차 선정된 타 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터 중 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 데이터와 순차적으로 유사한 범위를 갖는 배터리를 1차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정한다(S1233).
그리고 2차 선정된 타 사용자의 배터리에서 측정된 배터리 운용시의 온도 데이터 중 사용자의 배터리에서 측정된 온도 데이터와 순차적으로 유사한 데이터 범위를 갖는 배터리를 2차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정한다(S1234).
이때, 1차 기준 데이터로 선정된 배터리에서의 운용시의 온도 데이터가 최종적인 기준 데이터로 선정된 타 사용자 및 사용자의 배터리에서의 운용 온도 데이터 간의 오차 온도를 평균한 값보다 작은 오차 온도를 갖는 경우에만, 유효한 1차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정할 수 있다.
또한, 2차 기준 데이터의 경우에도, 2차 기준 데이터로 선정된 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터가 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터에 대한 오차를 평균한 값보다 작은 오차를 갖는 경우에만, 유효한 2차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정할 수 있다.
만약, 1차 기준 데이터 또는 2차 기준 데이터가 유효한 데이터인 것으로 확인되면, 각각 다음 번으로 유사한 충방전 전류 특성을 보이는 타 사용자와, 다음번으로 유사한 배터리 운용 온도 범위를 갖는 타 사용자를 재선정하여 1차 기준 데이터와 2차 기준 데이터로 설정하고 유효한 범위에 해당하는 타 사용자인지를 확인하게 된다.
이와 같이 1차 및 2차 기준 데이터가 유효한 데이터인 것으로 확인되고 나면, 유효한 1차 및 2차 기준 데이터와 더불어 유효한 3차 기준 데이터를 선정하는 과정을 수행한다(S1235).
즉, 1차 및 2차 기준 데이터로 선정된 배터리에서의 충방전 전류 데이터의 평균과, 온도 데이터의 평균에 가장 근사한 값을 갖는 타 사용자의 배터리에서의 충방전 전류 데이터 및 온도 데이터를 갖는 배터리를 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정한다.
다시 말해 유효한 3차 기준 데이터를 선정시에는, 각각의 타 사용자들의 배터리의 운용 온도범위의 평균값과 비교한 오차를 산출하고, 배터리의 충방전 전류의 평균값과 비교한 오차를 산출한 후, 두 오차를 더한 오차합이 가장 작은 사용자의 배터리를 3차 기준 데이터의 배터리로 선정하게 된다.
이와 같이 1차 기준 데이터 내지 3차 기준 데이터가 모두 산출되고 나면 이에 기초하여 배터리의 노화 상태를 분석하게 된다.
도 7은 시동시 내부 저항값 및 이의 변화율을 나타낸 예시도이다. 도 8은 기준 데이터값과 1차 내지 3차 기준 데이터 및 이를 비교한 그래프이다.
예를 들어, 동일 배터리 모델을 적용한 사용자로부터 수집된 시동시의 내부 저항 값의 변화 추이를 20개씩 수집한 배터리 센서 모듈이 3개가 있다고 가정하고, 해당 시동시의 내부 저항의 변화 추이가 도 7과 같이 구성되었다고 하면, 해당 데이터가 수집된 중앙관리시스템(100)에서는 각 데이터의 변화율을 산출하고, 산출된 각 데이터의 변화율을 평균한 기준 변화율을 산출한다.
이 변화율을 초기 데이터의 평균값에 적용하면 시동시의 내부 저항의 변화율에 기초한 기준 데이터 값이 된다.
이와 같은 중앙관리시스템(100)에서의 빅데이터를 활용한 기준값 산출 방법에 따라 산출된 해당 배터리에 대한 기준 데이터 값을 적용하고, 실시간으로 측정된 차량 배터리 정보와 비교함으로써, 현재 사용자의 배터리 노화상태와 충전상태 분석이 가능하다.
예를 들어, 사용자 배터리에서 실시간으로 측정된 배터리의 시동저항 값이 3.1mΩ 정도의 값이라고 한다면, 도 7에서 기준 데이터 값을 적용할 때 약 12번째 순번에 해당하는 값임을 알 수 있다. 이를 토대로 현재 노화가 진행된 정도가 타 차량의 사용자와 대비하여 확인이 가능하다.
또한, 별도의 옵션으로 차량 주행거리 확인이 가능하도록, 차량의 OBD 단자로부터 차량 정보 획득이 가능한 OBD 연계장치를 구성하게 되면 각 순번의 주행거리 평균을 확인할 수 있으며, 이를 통해 사용자 배터리가 대략적으로 어느 시점에 교체가 필요한지 확인 및 안내가 가능하게 된다.
이러한 OBD 연계 장치를 함께 이용할 경우 차량 상태 정보를 다양하게 취득할 수 있으며, 이를 중앙관리시스템(100)에 활용 가능토록 할 경우, 다양한 배터리 및 사용자의 운전행태를 분석할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 OBD 연계 장치를 반드시 구비하는 경우를 전제로 하지 않으며, 다만 구비되는 경우 더욱 상세한 서비스 제공이 가능하게 된다는 장점이 있다.
상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S130는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 2에서의 중앙관리시스템(100)에 관하여 이미 기술된 내용은 도 3 내지 도 8의 운용 방법에도 적용된다.
본 발명의 방법 및 시스템(100)은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 센서모듈
20: 배터리
30: 차량 내 디스플레이 모듈
100: 중앙관리시스템
110: 통신모듈
120: 메모리
130: 프로세서
200: 사용자 단말

Claims (15)

  1. 중앙관리시스템에서의 원격 센싱형 배터리 센서의 운용 방법에 있어서,
    배터리에 부착된 센싱 모듈을 통해 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하는 단계;
    상기 배터리의 상태 데이터에 기초하여 상기 배터리의 안정화 상태에서의 전압, 상기 배터리의 충방전 전류 및 시동시의 상기 배터리에서의 전압 및 전류 변화율을 포함하는 데이터를 산출하고, 상기 산출된 데이터에 기초하여 상기 배터리의 내부 저항 및 충전 상태를 결과값으로 산출하는 상태 데이터 분석 단계; 및
    상기 분석된 상태 데이터를 전송하여 디스플레이 모듈에 출력시키는 단계를 포함하고,
    상기 상태 데이터 분석 단계는,
    상기 센싱 모듈에서 센싱된 상기 상태 데이터를 기반으로 수집된 상기 배터리 시동시의 배터리 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계;
    타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 배터리 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계;
    상기 산출된 각 시동시의 내부 저항의 변화율에 기초하여 기준 데이터 값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 기준 데이터 값에 기초하여 상기 배터리의 노화 상태를 분석하는 단계를 포함하는 배터리 센서 운용 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리에 부착된 센싱 모듈을 통해 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하는 단계는,
    상기 배터리의 충방전 전류 데이터, 상기 배터리의 전압 데이터 및 상기 배터리의 온도 데이터 중 하나 이상을 포함하는 상태 데이터를 수신하는 것인 배터리 센서 운용 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱된 상태 데이터를 분석하는 단계는,
    동일 차종별 배터리 또는 동일 모델별 배터리를 대상으로 센싱된 상태 데이터를 취합하여 상기 센싱된 상태 데이터를 분석하는 것인 배터리 센서 운용 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱된 배터리의 상태 데이터를 실시간으로 모니터링하는 단계를 더 포함하는 배터리 센서 운용 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계는,
    사용자 단말에 등록된 사용자 정보를 확인하는 단계;
    상기 사용자 정보에 기초하여 등록된 차량의 모델 정보 확인하는 단계;
    상기 차량 모델 정보에 기초하여 차량의 연식 및 사용된 배터리의 정보를 확인하는 단계 및
    상기 차량 모델 정보를 기준으로, 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상을 사용하는 상기 타 사용자에 대한 배터리의 사용 패턴 확인하는 단계를 포함하는 배터리 센서 운용 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출하는 단계는,
    상기 기준 데이터 값을 산출하기 위한 상기 타 사용자의 배터리를 선정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터와 기 설정된 범위를 만족하는 상기 타 사용자의 배터리를 1차 선정하는 단계 및
    상기 1차 선정된 타 사용자의 배터리 중, 상기 사용자의 배터리에서 측정된 배터리 운용시의 온도 데이터와 기 설정된 범위를 만족하는 상기 타 사용자의 배터리를 2차 선정하는 단계를 포함하는 것인 배터리 센서 운용 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 데이터 값을 산출하기 위한 상기 타 사용자의 배터리를 선정하는 단계는,
    상기 1차 선정된 타 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터 중 상기 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터와 순차적으로 유사한 데이터 범위를 갖는 배터리를 1차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계 및
    상기 2차 선정된 타 사용자의 배터리에서 측정된 배터리 운용시의 온도 데이터 중 상기 사용자의 배터리에서 측정된 온도 데이터와 순차적으로 유사한 데이터 범위를 갖는 배터리를 2차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계를 포함하는 배터리 센서 운용 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 1차 기준 데이터로 선정된 배터리에서의 운용시의 온도 데이터가 상기 2차 기준 데이터로 선정된 타 사용자 및 사용자의 배터리에서의 운용시의 온도 데이터 간의 오차 온도를 평균한 값보다 작은 오차 온도를 갖는 경우, 상기 1차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 것인 배터리 센서 운용 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 2차 기준 데이터로 선정된 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터가 사용자의 배터리에서 측정된 충방전 전류 데이터에 대한 오차를 평균한 값보다 작은 오차를 갖는 경우, 상기 2차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 것인 배터리 센서 운용 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 기준 데이터 값을 산출하기 위한 상기 타 사용자의 배터리를 선정하는 단계는,
    상기 1차 및 2차 기준 데이터로 선정된 배터리에서의 충방전 전류 데이터의 평균 및 온도 데이터의 평균과 가장 근사한 값을 갖는 타 사용자의 배터리에서의 충방전 전류 데이터 및 온도 데이터를 갖는 배터리를 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계를 더 포함하는 배터리 센서 운용 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 단계는,
    상기 충방전 전류 데이터의 평균 및 온도 데이터의 평균값의 오차를 합산하고, 합산된 오차가 가장 작은 타 사용자의 배터리를 상기 3차 기준 데이터로 사용하기 위한 배터리로 선정하는 것인 배터리 센서 운용 방법.
  15. 원격 센싱형 배터리 센서를 운용하는 중앙관리시스템에 있어서,
    차량의 배터리에 부착된 센싱 모듈 및 사용자 단말과 데이터를 송수신하는 통신모듈,
    상기 센싱 모듈로부터 센싱된 배터리의 상태 데이터를 분석하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및
    상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 통신모듈을 통해 상기 센싱된 배터리의 상태 데이터를 수신하여 분석하고, 상기 분석된 데이터를 상기 사용자 단말로 전송하여 사용자 단말의 디스플레이 모듈에 출력시키고,
    상기 프로그램은 상기 센싱 모듈에서 센싱된 상기 상태 데이터를 기반으로 수집된 배터리 시동시의 배터리 내부 저항의 변화율을 산출하고, 타 사용자의 동일 차종별 배터리 및 동일 모델별 배터리 중 하나 이상의 대상으로부터 수집된 배터리 시동시의 내부 저항의 변화율을 산출한 후 상기 산출된 각 시동시의 내부 저항의 변화율에 기초하여 기준 데이터 값을 산출해서 상기 산출된 기준 데이터 값에 기초하여 상기 배터리의 노화 상태를 분석하는 것을 포함하는 중앙관리 시스템.
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