전기 차 운행 데이터를 활용한 인공지능 기반의 배터리 분석 및 평가 방법 연구

홍승모

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자료유형: 학술저널

저자정보: 홍승모 (숭실대학교)

저널정보: 한국정보전자통신기술학회 한국정보전자통신기술학회 논문지 한국정보전자통신기술학회 논문지 제16권 제6호

발행연도: 2023.12

수록면: 385 - 391 (7page)

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최근 탄소배출을 최소화하기 위해 전기자동차의 사용이 증가함에 따라 핵심 부품인 리튬이온 배터리의 상태 및 성능 분석의 중요성이 대두되고 있다. 따라서 배터리의 상태 및 성능에 영향을 줄 수 있는 배터리의 전압, 전류 및 온도뿐만 아니라 전기 자동차의 운행 데이터 및 충전 패턴 데이터를 활용한 종합적인 분석이 필요하다. 따라서 전기적 이동 수단에서 수집되는 배터리 데이터 수집 및 데이터 전처리, 단순 배터리 데이터에 추가적인 운전자 운전 습관에 대한 데이터 수집 및 전처리 , 분석된 영향인자를 기반으로 인공지능 알고리즘 세부 설계 및 수정, 해당 알고리즘을 기반으로 하는 배터리 분석 및 평가 모델설계하였다. 본 논문에서는 실시간 전기버스를 대상으로 운행 데이터와 배터리 데이터를 수집하여 Random Forest 알고리즘 활용하여 학습시킨 후, XAI 알고리즘을 통해 배터리 상태 중요 영향인자로 배터리의 상태, 운행 및 충전 패턴 데이터 등을 종합적으로 고려하여 운행 패턴에서 급가속, 급 감속, 급정지와 충 방전 패턴에서 일 주행횟수, 일일 누적 DOD와 셀 방전에서 셀 전압 차 , 셀 최대온도, 셀 최소온도의 요소가 배터리 상태에 많은 영향을 미치는 인자로 확인되었으며, Random Forest 알고리즘 기반으로 배터리 분석 및 평가 모델을 설계하고 평가하였다.

As the use of electric vehicles has increased to minimize carbon emissions, the analyzing the state and performance of lithium-ion batteries that is instrumental in electric vehicles have been important. Comprehensive analysis using not only the voltage, current and temperature of the battery pack, which can affect the condition and performance of the battery, but also the driving data and charging pattern data of the electric vehicle is required. Therefore, a thorough analysis is imperative, utilizing electric vehicle operation data, charging pattern data, as well as battery pack voltage, current, and temperature data, which collectively influence the condition and performance of the battery. Therefore, collection and preprocessing of battery data collected from electric vehicles, collection and preprocessing of data on driver driving habits in addition to simple battery data, detailed design and modification of artificial intelligence algorithm based on the analyzed influencing factors, and A battery analysis and evaluation model was designed. In this paper, we gathered operational data and battery data from real-time electric buses. These data sets were then utilized to train a Random Forest algorithm. Furthermore, a comprehensive assessment of battery status, operation, and charging patterns was conducted using the explainable Artificial Intelligence (XAI) algorithm. The study identified crucial influencing factors on battery status, including rapid acceleration, rapid deceleration, sudden stops in driving patterns, the number of drives per day in the charging and discharging pattern, daily accumulated Depth of Discharge (DOD), cell voltage differences during discharge, maximum cell temperature, and minimum cell temperature. These factors were confirmed to significantly impact the battery condition. Based on the identified influencing factors, a battery analysis and evaluation model was designed and assessed using the Random Forest algorithm. The results contribute to the understanding of battery health and lay the foundation for effective battery management in electric vehicles.

#Battery condition #Electric vehicle #Lithium-ion batteries #Random forest #XAI

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