KR20220118863A - 배터리 데이터 관리 시스템 및 그에 관한 방법 - Google Patents

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KR20220118863A
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홍현주
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이정빈
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김원경
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심명현
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템은 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득하고, 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 통신 장치 및 상기 통신 장치로부터 제1 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 관리하는 관리 서버를 포함할 수 있다.

Description

배터리 데이터 관리 시스템 및 그에 관한 방법{SYSTEM FOR MANAGING BATTERY DATA AND METHOD THEREOF}
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 데이터 관리 시스템 및 그에 관한 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 랙으로 이용된다. 그리고 배터리 랙은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다. 이러한 배터리 랙을 포함하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)은 배터리 관리 시스템(BMS)과 센서를 통해 주요 데이터를 획득하고, PC 기반의 배터리 관리 시스템에 배터리의 상태를 나타내는 로그 데이터를 저장한다. 이러한 PC 기반의 배터리 관리 시스템은 주로 배터리 랙이 마련된 현장에 구비되어 배터리 랙을 제어 및 보호하기 위해 필수적인 장치로서, 높은 안정성이 요구되므로 정보 보안을 위해 네트워크를 연결하지 않는 것이 일반적이다.
이에 따라, ESS가 설치된 공간인 ESS 사이트에 마련된 배터리의 상태 점검과 고장 발생시 원인 분석을 위해서는 현장에 관리자가 직접 방문하여야 점검을 수행하여야 하고, 데이터를 수동으로 백업해야 하는 번거로움이 존재하며, 추가적인 관리 비용도 발생하게 된다. 또한, ESS 사이트에 화재 등 비상 상황 발생시 PC 기반의 배터리 관리 시스템이 소손되는 경우에는 데이터 유실로 인해 사고 원인 분석에 어려움이 생길 수 있다.
본 문서에 개시된 실시예들은 배터리의 각종 데이터를 네트워크를 통해 자동으로 수집하고, 사설망 내에 설치한 배터리의 운영 정보를 통합하여 효율적으로 관리할 수 있는 배터리 데이터 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 문서에 개시된 실시예들은 배터리의 데이터를 유실없이 안전하게 보관이 가능하고, 배터리의 유지 및 보수를 위해 관리자가 현장을 직접 방문할 필요가 없어 배터리의 관리 비용을 절감할 수 있는 배터리 데이터 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
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 시스템은 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득하고, 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 통신 장치 및 상기 통신 장치로부터 제1 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 관리하는 관리 서버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치로부터 상기 제1 네트워크와 상이한 제2 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 저장하고, 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 클라우드 서버를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 네트워크는 사설망(private network)이고, 상기 제2 네트워크는 공용망(public network)일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 상기 배터리의 상태 데이터 중 상기 배터리의 고장 여부를 나타내는 진단 정보에 관한 데이터를 제1 데이터로 선정하고, 상기 제1 데이터를 기설정된 제1 주기로 외부로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치는 상기 제1 데이터를 상기 관리 서버 중 상기 배터리의 상태 정보를 표시하는 웹 서버로 곧장 전송할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 데이터는 상기 배터리의 고장 진단을 위해 상기 배터리 관리 시스템에서 산출된 진단값일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 일정 기간 동안 수집된 상기 배터리의 상태 데이터인 제2 데이터를 기설정된 제2 주기로 외부로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치는 상기 제2 데이터를 상기 관리 서버 중 상기 배터리의 상태 데이터를 저장하기 위한 빅데이터 서버로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 관리 서버는 상기 제2 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행하여 상기 배터리의 고장 여부를 사전 진단할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 데이터는 상기 배터리의 상태 정보와 상기 배터리 주변의 환경에 관한 센싱 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 관리 서버는 상기 배터리의 상태 정보를 사용자에게 표시하는 웹 서버를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 관리 서버는 상기 배터리의 상태 데이터를 추출하여 분석 가능한 형태로 변환하는 ETL 서버를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법은 배터리 관리 시스템과 연결된 통신 장치가 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득하는 단계 및 상기 통신 장치가 제1 네트워크를 통해 상기 배터리의 상태 데이터를 관리 서버로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 클라우드 서버가 상기 통신 장치로부터 상기 제1 네트워크와 상이한 제2 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 수신하여 저장하는 단계 및 상기 클라우드 서버가 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치에서 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 상기 배터리의 상태 데이터 중 상기 배터리의 고장 여부를 나타내는 진단 정보에 관한 데이터를 제1 데이터로 선정하는 단계 및 상기 통신 장치가 상기 제1 데이터를 기설정된 제1 주기로 외부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 통신 장치가 상기 배터리 관리 시스템으로부터 일정 기간 동안 수집된 상기 배터리의 상태 데이터인 제2 데이터를 기설정된 제2 주기로 외부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 관리 서버에서 상기 제2 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행하여 상기 배터리의 고장 여부를 사전 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템 및 방법은 배터리의 각종 데이터를 네트워크를 통해 자동으로 수집하고, 사설망 내에 설치한 배터리의 운영 정보를 통합하여 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템 및 방법은 배터리의 데이터를 유실없이 안전하게 보관이 가능하고, 배터리의 유지 및 보수를 위해 관리자가 현장을 직접 방문할 필요가 없어 배터리의 관리 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템과 배터리 랙의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템과 배터리 랙의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 문서에 개시되어 있는 다양한 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 개시된 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서에 개시된 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템과 배터리 랙의 구성을 나타내는 블록도이다.
구체적으로, 도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템과 배터리 랙(10)이 상호 통신 동작하는 것을 개략적으로 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 랙(10)은 복수의 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 시스템(50)을 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 랙(10)에는 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 시스템(50)이 복수 개 구비될 수 있다.
복수의 배터리 모듈(12)은 충방전 가능한 하나 이상의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 배터리 모듈(12)은 직렬 또는 병렬로 연결되어 있을 수 있다.
센서(14)는 배터리 랙(10)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 이 때, 전류의 검출 신호는 배터리 관리 시스템(50)으로 전달될 수 있다.
스위칭부(16)는 배터리 모듈(12)의 (+) 단자 측 또는 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(12)의 충방전 전류 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스위칭부(16)는 배터리 랙(10)의 사양에 따라서 적어도 하나의 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.
배터리 관리 시스템(50)은 배터리 랙(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 관리할 수 있으며, 예를 들면, 배터리 관리 시스템(50)은 RBMS일 수 있다.
배터리 관리 시스템(50)은 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(50)은, 스위칭부(16), 예를 들어, 릴레이 또는 접촉기 등의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 배터리 모듈(12)에 연결되어 배터리 모듈(12) 각각의 상태를 감시할 수 있다.
한편, 본 문서에 개시된 배터리 관리 시스템(50)에서는 이하에서 후술하는 바와 같이, 배터리 모듈(12)의 전압, 전류, 온도 등 상태 데이터를 수집하고, 이러한 데이터들을 통신 장치(210)를 통해 외부 서버로 전송할 수 있다. 특히, 배터리 관리 시스템(50)과 연결된 통신 장치(210)에서는 배터리 관리 시스템(50)으로부터 배터리의 고장 발생 여부를 확인 가능한 주요 데이터를 선별하여 관리 서버(230)로 곧장 전송할 수 있다. 또한, 통신 장치(210)는 배터리 관리 시스템(50)에서 저장된 전체 상태 데이터를 일정 시간 단위(예를 들면, 하루 단위)로 수집하여 관리 서버(230)로 전송할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템(200)은 통신 장치(210) 및 관리 서버(230)를 포함할 수 있다. 또한, 관리 서버(230)는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버(232), 빅데이터 서버(234) 및 웹 서버(236)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 데이터 관리 시스템(200)은 배터리 랙(10)에 마련된 배터리 관리 시스템(50)과 접속되어, 배터리 랙(10)으로부터 배터리의 상태 데이터를 수집하는 배터리 관리 시스템(50)으로부터 배터리의 상태에 관한 각종 데이터를 수신할 수 있다. 이 때, 배터리 랙(10)과 통신 장치(210)는 ESS의 설치 사이트(100)의 통신망에 마련될 수 있다.
통신 장치(210)는 배터리 관리 시스템(50)으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득하고, 상태 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 이 때, 통신 장치(210)는 배터리 랙(10)에 포함된 배터리 관리 시스템(50)과 접속된 IoT(Internet of Things) 통신 기기를 포함할 수 있다. 즉, 통신 장치(210)는 보안을 위해 네트워크가 연결되어 있지 않은 배터리 관리 시스템(50)을 대신하여 외부 인터넷망을 연동하고 네트워크 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 통신 장치(210)는 배터리 관리 시스템(50)으로부터 수신된 배터리의 상태 데이터 중 배터리의 고장 여부를 나타내는 진단 정보에 관한 주요 데이터를 제1 데이터로 선정하고, 제1 데이터를 기설정된 주기(제1 주기)(예를 들면, 1분 내지 수분 단위)로 외부로 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 데이터는 배터리의 고장 진단을 위해 배터리 관리 시스템(50)에서 산출된 데이터인 배터리 셀 별 최대, 최소 전압, 배터리 셀들의 평균 전압, SOC(state of charge), SOH(state of health) 등의 진단값을 포함할 수 있다. 이 때, 통신 장치(210)는 제1 데이터를 관리 서버(230)의 ETL 서버(232)를 거쳐 웹 서버(236)로 곧장 전송할 수 있다.
또한, 통신 장치(210)는 배터리 관리 시스템(50)으로부터 일정 기간(예를 들면, 하루 단위) 동안 수집된 배터리 랙(10)에 포함된 전체 배터리의 상태 데이터인 제2 데이터를 기설정된 주기(제2 주기)(예를 들면, 하루 단위)로 외부로 전송할 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터는 일정 기간 동안 수집된 전체 배터리의 상태 정보(전압, 전류, 내부 온도 등)와 배터리 주변의 환경에 관한 센싱 정보(외부 온도, 습도 등)를 포함할 수 있다. 이 때, 통신 장치(210)는 제2 데이터를 관리 서버(230)의 ETL 서버(232)와 빅데이터 서버(234)를 거쳐 웹 서버(236)로 전송할 수 있다.
관리 서버(230)는 후술하는 클라우드 서버(220)의 제2 네트워크와는 상이한 제1 네트워크를 통해 수신된 배터리의 상태 데이터를 관리할 수 있다. 예를 들면, 관리 서버(230)에 사용되는 제1 네트워크는 사설망(private network)일 수 있다. 이러한 관리 서버(230)는 전체 ESS 사이트의 배터리를 통합하여 운영 및 관리하고, 실시간 상태 정보를 통해 배터리의 고장을 즉시 인지하거나, 빅데이터 분석을 통해 배터리의 고장을 사전 검출하는 기능을 할 수 있다.
ETL 서버(232)는 배터리 관리 시스템(50)으로부터 통신 장치(210)를 통해 수신한 배터리의 상태 데이터를 추출하여 분석 가능한 형태로 변환할 수 있다. 예를 들면, ETL 서버(232)는 시간 역행 제거, 중복 데이터 제거, 시간 단위 설정, 파일 형식 변환 등을 통해 전처리를 수행하여 빅데이터 서버(234)나 사용자 단말 등에서 분석 가능한 형태로 데이터를 변환할 수 있다.
빅데이터 서버(234)는 ETL 서버(232)에서 변환된 배터리의 상태 데이터를 수집하여 장기간 저장할 수 있다. 예를 들면, 빅데이터 서버(234)는 배터리의 상태 데이터 중 일정 기간 동안 수집된 전체 데이터(예를 들면, 제2 데이터)를 압축하여 저장하여 ESS 설치 사이트와 관계 없이 한 곳에서 데이터를 종합적으로 관리하도록 할 수 있다. 또한, 빅데이터 서버(234)는 이러한 배터리의 상태 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행함으로써, 배터리의 고장 여부를 사전에 진단할 수 있다.
웹 서버(236)는 배터리의 상태 정보를 사용자에게 표시할 수 있다. 즉, 웹 서버(236)에서는 통신 장치(210)를 통해 수분 단위로 수신되는 실시간 상태 정보와 고장 발생 유무를 사용자 인터페이스(UI)를 통해 표시할 수 있다. 또한, 웹 서버(236)는 통신 장치(210)를 통해 하루 또는 수일 단위로 수신되는 배터리의 전체 상태 데이터에 대한 빅데이터 서버(234)의 분석 결과를 표시할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템(200)은 배터리의 각종 데이터를 네트워크를 통해 자동으로 수집하고, 사설망 내에 설치한 배터리의 운영 정보를 통합하여 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템(200)은 배터리의 데이터를 유실없이 안전하게 보관이 가능하고, 배터리의 유지 및 보수를 위해 관리자가 현장을 직접 방문할 필요가 없어 배터리의 관리 비용을 절감할 수 있다.
도 2는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템과 배터리 랙의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 배터리 랙(10)은 복수의 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 시스템(50)을 포함할 수 있다. 또한, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템(200)은 통신 장치(210), 클라우드 서버(220) 및 관리 서버(230)를 포함할 수 있다. 즉, 도 2의 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템(200)은 통신 장치(210)와 관리 서버(230) 사이에서 통신을 중계하는 클라우드 서버(220)가 추가로 포함되어 있다는 것을 제외하고는 도 1과 구성이 동일하다.
클라우드 서버(220)는 통신 장치(210)로부터 제2 네트워크를 통해 수신된 배터리의 상태 데이터를 일시적으로 저장하고, 상태 데이터를 관리 서버(230)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 클라우드 서버(220)에 사용되는 제2 네트워크는 공용망(public network)일 수 있다.
이러한 클라우드 서버(220)는 배터리 랙(10)을 포함하는 ESS 사이트와 관리 서버(230) 사이에서 버퍼 역할을 할 수 있다. 즉, 클라우드 서버(220)는 사설망에 마련되는 관리 서버(230)(특히, 빅데이터 서버(234))의 물리적인 위치에 따른 속도 지연이나 데이터 유실을 방지하여 데이터 전송에 대한 안정성을 확보할 수 있다. 예를 들면, 클라우드 서버(220)는 대한민국에 위치한 빅데이터 서버(234)와 미국에 위치한 ESS 사이트 간의 통신 지연을 방지할 수 있다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 각 지역에 설치된 ESS 사이트에 마련된 배터리 관리 시스템(50)은 배터리 랙(10)에 포함된 배터리 셀들의 전압, 전류, 온도 등의 상태 정보와 배터리 랙(10)에 마련된 센서로부터 외부 온도, 습도 등의 센싱 정보를 수신할 수 있다. 또한, 배터리 관리 시스템(50)은 이러한 상태 정보와 센싱 정보에 기초하여 배터리 셀의 최대/최소/평균 전압, SOC, SOH 등의 진단값을 산출할 수 있다.
그리고, 배터리 관리 시스템(50)과 연결된 통신 장치(210)는 배터리 관리 시스템(50)에서 수집된 배터리의 상태 데이터(즉, 상태 정보, 센싱 정보, 진단값 등)를 수신할 수 있다. 이러한 통신 장치(210)는 네트워크가 연결되어 수신된 상태 데이터를 외부 서버에 전송 가능하도록 구성될 수 있다.
이 때, 통신 장치(210)에서는 배터리의 고장 여부를 실시간으로 모니터링하기 위해 배터리의 진단값(제1 데이터)을 1 내지 수 분 단위로 수집하여 클라우드 서버(220)에 임시로 저장하고, ETL 서버(232)에서 전처리를 한 후에 웹 서버(236)로 전송할 수 있다(310). 따라서, 웹 서버(236)에서는 사용자로 하여금 ESS 사이트의 배터리 이상 유무를 실시간으로 확인 가능하도록 표시할 수 있다.
또한, 통신 장치(210)는 하루 내지 수 일 단위로 수집된 배터리 전체의 상태 정보와 센싱 정보(제2 데이터)를 1 내지 수 분 단위로 수집하여 클라우드 서버(220)에 임시로 저장하고, ETL 서버(232)에서 전처리를 한 후에 빅데이터 서버(234)로 전송할 수 있다(320). 빅데이터 서버(234)에서는 이러한 배터리의 상태 정보와 센싱 정보를 압축 및 저장하여 장기간 보관할 수 있다. 또한, 빅데이터 서버(234)에서는 이러한 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행하여, 배터리 고장에 대해 사용자가 사전에 예측하도록 할 수 있다. 이처럼 빅데이터 서버(234)에 저장된 상태 데이터나 빅데이터 분석 결과 정보 등은 웹 서버(236)로 전송하여 사용자가 확인 가능하도록 할 수 있다.
또한, 사용자는 단말(예를 들면, PC, 태블릿, 휴대폰 등)(240)을 통해 웹 서버(236)로부터 배터리의 상태 데이터, 고장 진단 정보, 빅데이터 분석 결과 정보 등 각종 데이터를 다운로드할 수 있다. 따라서, 사용자는 사용자 단말(240)을 통해 관리 서버(230)의 분석 결과 정보를 확인하거나, 사용자 단말(240)에 구비된 프로그램 등을 통해 배터리의 상태 데이터에 대해 직접 분석을 수행할 수 있다.
한편, 도 3에서는 클라우드 서버(220)가 통신 장치(210)와 관리 서버(230) 중 ETL 서버(232) 사이에서 통신을 중계하는 것으로 나타내었으나, 앞서 도 1에서 설명한 것과 같이 클라우드 서버(220)는 생략될 수 있다. 또한, 도 3에서는 통신 장치(210)에서 획득된 데이터가 ETL 서버(232)를 거쳐 웹 서버(236)로 곧장 전송되거나(제1 데이터), 또는 빅데이터 서버(234)에 저장된 후 웹 서버(236)로 전송되는 것(제2 데이터)으로 설명하였으나, 관리 서버(230) 중 ETL 서버(232), 빅데이터 서버(234) 및 웹 서버(236) 중 일부는 필요에 따라 생략될 수 있다.
이처럼, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 시스템에서는 관리자가 직접 현장을 방문하지 않더라도 각 ESS 사이트로부터 배터리의 상태에 관한 데이터를 수집하여 장기간 저장이 가능하고, 수집된 데이터를 바탕으로 분석을 수행하여 배터리의 고장을 검출 및 예측할 수 있다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법은 먼저 배터리 관리 시스템과 연결된 통신 장치가 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득한다(S110). 이처럼, 통신 장치는 보안을 위해 네트워크가 연결되어 있지 않은 배터리 관리 시스템을 대신하여 외부 인터넷망을 연동하고 네트워크 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 단계 S110에서 통신 장치는 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 배터리의 상태 데이터 중 배터리의 고장 여부를 나타내는 진단 정보에 관한 주요 데이터를 제1 데이터로 선정하고, 제1 데이터를 기설정된 주기(제1 주기)(예를 들면, 1분 내지 수분 단위)로 외부로 전송할 수 있다. 예를 들면, 제1 데이터는 배터리의 고장 진단을 위해 배터리 관리 시스템에서 산출된 데이터인 배터리 셀 별 최대, 최소 전압, 배터리 셀들의 평균 전압, SOC, SOH 등의 진단값을 포함할 수 있다.
또한, 단계 S110에서 통신 장치는 배터리 관리 시스템으로부터 일정 기간(예를 들면, 하루 단위) 동안 수집된 배터리 랙에 포함된 전체 배터리의 상태 데이터인 제2 데이터를 기설정된 주기(제2 주기)(예를 들면, 하루 단위)로 외부로 전송할 수 있다. 예를 들면, 제2 데이터는 일정 기간 동안 수집된 전체 배터리의 상태 정보(전압, 전류, 내부 온도 등)와 배터리 주변의 환경에 관한 센싱 정보(외부 온도, 습도 등)를 포함할 수 있다.
그리고, 통신 장치는 제1 네트워크를 통해 상태 데이터를 관리 서버로 전송한다(S120). 단계 S120에서 관리 서버는 전술한 것과 같이, 클라우드 서버에서 사용되는 제2 네트워크와는 상이한 제1 네트워크를 통해 수신된 배터리의 상태 데이터를 관리할 수 있다. 예를 들면, 관리 서버에 사용되는 제1 네트워크는 사설망일 수 있다.
또한, 관리 서버는 전체 ESS 사이트의 배터리를 통합하여 운영 및 관리하고, 실시간 상태 정보를 통해 배터리의 고장을 즉시 인지하거나, 빅데이터 분석을 통해 배터리의 고장을 사전 검출할 수 있다. 예를 들면, 관리 서버 중 ETL 서버는 배터리 관리 시스템으로부터 통신 장치를 통해 수신한 배터리의 상태 데이터를 추출하여 분석 가능한 형태로 변환할 수 있다. 또한, 빅데이터 서버는 배터리의 상태 데이터를 수집하여 장기간 저장하고, 이러한 배터리의 상태 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행함으로써 배터리의 고장 여부를 사전에 진단할 수 있다.
또한, 관리 서버 중 웹 서버는 배터리의 상태 정보를 사용자에게 표시할 수 있다. 즉, 웹 서버에서는 통신 장치를 통해 수분 단위로 수신되는 실시간 상태 정보와 고장 발생 유무, 하루 또는 수 일 단위로 수신되는 배터리의 전체 상태 데이터에 대한 빅데이터 서버의 분석 결과 등의 정보를 사용자 인터페이스(UI)를 통해 표시할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법은 배터리의 각종 데이터를 네트워크를 통해 자동으로 수집하고, 사설망 내에 설치한 배터리의 운영 정보를 통합하여 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법은 배터리의 데이터를 유실없이 안전하게 보관이 가능하고, 배터리의 유지 및 보수를 위해 관리자가 현장을 직접 방문할 필요가 없어 배터리의 관리 비용을 절감할 수 있다.
도 5는 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법은 통신 장치가 배터리 관리 시스템으로부터 수신한 배터리의 상태 데이터를 클라우드 서버를 경유하여 관리 서버로 전송하는 것을 제외하고는 도 4의 배터리 데이터 관리 방법과 실질적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법은 먼저 배터리 관리 시스템과 연결된 통신 장치가 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득한다(S210). 또한, 통신 장치는 제2 네트워크를 통해 상태 데이터를 클라우드 서버로 전송한다(S220). 예를 들면, 제2 네트워크는 공용망일 수 있다.
그리고, 클라우드 서버는 통신 장치로부터 수신된 상태 데이터를 임시로 저장한다(S230). 이러한 클라우드 서버는 배터리 랙을 포함하는 ESS 사이트와 관리 서버 사이에서 버퍼 역할을 할 수 있다. 다음으로, 클라우드 서버는 제1 네트워크를 통해 상태 데이터를 관리 서버로 전송할 수 있다(S240). 따라서, 관리 서버에서는 수신된 배터리 상태 데이터에 기초하여 빅데이터 분석을 수행하거나, 웹 페이지를 통해 사용자에게 각 ESS 사이트의 배터리 상태 정보를 표시할 수 있다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 데이터 관리 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(500)은 MCU(510), 메모리(520), 입출력 I/F(530) 및 통신 I/F(540)를 포함할 수 있다.
MCU(510)는 메모리(520)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리 상태 데이터 수집 프로그램, 빅데이터 분석 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 ESS 사이트 정보, 배터리의 상태 정보, 센싱 정보, 진단값 등을 포함한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 2에 나타낸 배터리 데이터 관리 시스템의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(520)는 배터리의 상태 데이터 수집 및 분석에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(520)는 ESS 사이트 정보, 배터리의 상태 정보, 센싱 정보, 진단값, 분석 결과 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(520)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(520)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(520)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(520)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(520)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(530)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(510) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(540)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(540)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 배터리 상태 데이터 수집과 빅데이터 분석을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(520)에 기록되고, MCU(510)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
이상에서, 본 문서에 개시된 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 문서에 개시된 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 문서에 개시된 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 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 문서에 개시된 실시예들이 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 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시되 기술사상의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 배터리 랙 12: 복수의 배터리 모듈
14: 센서 16: 스위칭부
50: BMS 100: ESS 사이트
200: 배터리 데이터 관리 시스템 210: 통신 장치
220: 클라우드 서버 230: 관리 서버
232: ETL 서버 234: 빅데이터 서버
236: 웹서버 240: 사용자 단말
500: 컴퓨팅 시스템 510: MCU
520: 메모리 530: 입출력 I/F
540: 통신 I/F

Claims (17)

  1. 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득하고, 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 통신 장치; 및
    상기 통신 장치로부터 제1 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 관리하는 관리 서버를 포함하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 장치로부터 상기 제1 네트워크와 상이한 제2 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 저장하고, 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 클라우드 서버를 더 포함하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 네트워크는 사설망(private network)이고, 상기 제2 네트워크는 공용망(public network)인 배터리 데이터 관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 장치는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 상기 배터리의 상태 데이터 중 상기 배터리의 고장 여부를 나타내는 진단 정보에 관한 데이터를 제1 데이터로 선정하고, 상기 제1 데이터를 기설정된 제1 주기로 외부로 전송하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 통신 장치는 상기 제1 데이터를 상기 관리 서버 중 상기 배터리의 상태 정보를 표시하는 웹 서버로 곧장 전송하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 데이터는 상기 배터리의 고장 진단을 위해 상기 배터리 관리 시스템에서 산출된 진단값인 배터리 데이터 관리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 장치는 상기 배터리 관리 시스템으로부터 일정 기간 동안 수집된 상기 배터리의 상태 데이터인 제2 데이터를 기설정된 제2 주기로 외부로 전송하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 통신 장치는 상기 제2 데이터를 상기 관리 서버 중 상기 배터리의 상태 데이터를 저장하기 위한 빅데이터 서버로 전송하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 제2 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행하여 상기 배터리의 고장 여부를 사전 진단하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 데이터는 상기 배터리의 상태 정보와 상기 배터리 주변의 환경에 관한 센싱 정보를 포함하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 배터리의 상태 정보를 사용자에게 표시하는 웹 서버를 포함하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 서버는 상기 배터리의 상태 데이터를 추출하여 분석 가능한 형태로 변환하는 ETL 서버를 포함하는 배터리 데이터 관리 시스템.
  13. 배터리 관리 시스템과 연결된 통신 장치가 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 상태 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 통신 장치가 제1 네트워크를 통해 상기 배터리의 상태 데이터를 관리 서버로 전송하는 단계를 포함하는 배터리 데이터 관리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    클라우드 서버가 상기 통신 장치로부터 상기 제1 네트워크와 상이한 제2 네트워크를 통해 수신된 상기 배터리의 상태 데이터를 수신하여 저장하는 단계; 및
    상기 클라우드 서버가 상기 배터리의 상태 데이터를 외부로 전송하는 단계를 더 포함하는 배터리 데이터 관리 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 통신 장치에서 상기 배터리 관리 시스템으로부터 수신된 상기 배터리의 상태 데이터 중 상기 배터리의 고장 여부를 나타내는 진단 정보에 관한 데이터를 제1 데이터로 선정하는 단계; 및
    상기 통신 장치가 상기 제1 데이터를 기설정된 제1 주기로 외부로 전송하는 단계를 더 포함하는 배터리 데이터 관리 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 통신 장치가 상기 배터리 관리 시스템으로부터 일정 기간 동안 수집된 상기 배터리의 상태 데이터인 제2 데이터를 기설정된 제2 주기로 외부로 전송하는 단계를 더 포함하는 배터리 데이터 관리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 관리 서버에서 상기 제2 데이터에 기초하여 빅데이터 모델링 분석을 수행하여 상기 배터리의 고장 여부를 사전 진단하는 단계를 더 포함하는 배터리 데이터 관리 방법.
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