JP7389278B2 - バッテリー診断デバイス、バッテリーパック、バッテリーシステム及びバッテリー診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーセルの異常を検出するための技術に関する。

本出願は、２０２０年８月３日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００９６７８６号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

最近、高電圧が要求されるアプリケーションが広く普及されるにつれ、バッテリーパック内に複数のバッテリーセルを直列に接続した構造が広く用いられている。バッテリーパックに含まれたバッテリーセルの個数が多くなるほど、バッテリーセルの異常が発生する可能性も高くなる。そこで、バッテリーセルの異常を正確に検出できる診断技術の必要性が増大しつつある。

従来には、バッテリーセルの状態に関わる複数のパラメーターを含むセル情報（例えば、電圧、電流、温度）をモニターし、バッテリーセルの使用状態（例えば、充電、放電、休止）とモニターされたセル情報に基づいてバッテリーセルの異常有無を検出する方式を用いている。

しかし、上記のような異常検出方式は、バッテリー管理システムが多様なセンサーを用いてバッテリーセルのセル情報をモニターする過程が必須であるため、異常検出に必要な演算量が過度になり、長い時間がかかる。特に、バッテリー管理システムの電源がバッテリーセルから供給される構造では、異常検出のためのバッテリー管理システムの動作中にバッテリーセルの電気エネルギーが持続的に消耗する恐れがある。

また、従来には、バッテリーセルのセル情報が短期間に急激に変化することに基づいてバッテリーセルの異常を検出していた。しかし、異常のバッテリーセルのセル情報は、必ずしも短期間に急激に変化することではなく、長期間にかけて徐々に変化することもあるため、バッテリーセルの異常を適正な時点で検出できない恐れがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、直列に接続された複数のバッテリーセルの各々のセル電圧を異常検出のための単一のパラメーターとして用いるバッテリー診断デバイス、バッテリーパック、バッテリーシステム及びバッテリー診断方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、同じ期間で観測された複数のバッテリーセルの各々のセル電圧の電圧履歴（時系列）を示す複数の観測電圧ベクトルを含むデータセットである観測行列を生成した後、観測行列に対する分析結果に基づいて各バッテリーセルのセル電圧の非正常の挙動を識別してバッテリーセルの異常を検出するバッテリー診断デバイス、バッテリーパック、バッテリーシステム及びバッテリー診断方法を提供することを他の目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明の一面によるバッテリー診断デバイスは、複数のバッテリーセル各々のセル電圧の時系列を示す複数の観測電圧ベクトルを含む観測行列を保存するように構成されるメモリーと、前記観測行列から、複数の主成分ベクトル、複数の特異値及び複数の係数ベクトルを決定するように構成される制御部と、を含む。各係数ベクトルは、前記複数の観測電圧ベクトルに一対一に対応する複数の係数を含む。前記制御部は、各係数ベクトルに対して、当該係数ベクトルに含まれた複数の係数を比較して、前記複数の係数のうち非有効係数を決定し、前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数に基づき、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルの異常を検出するように構成される。

前記制御部は、前記観測行列に行列分解アルゴリズムを適用し、第１サブ行列、第２サブ行列及び第３サブ行列を決定するように構成され得る。前記第１サブ行列は、前記複数の主成分ベクトルを列ベクトルとして含む。前記第２サブ行列は、前記複数の特異値を主対角成分として含む。前記第３サブ行列は、前記複数の係数ベクトルを行ベクトルとして含む。

前記制御部は、前記複数の係数のうち、前記複数の係数の平均との差の絶対値が第１基準値よりも大きい係数を前記非有効係数に決定するように構成され得る。

前記制御部は、前記複数の係数の標準偏差に第１スケーリングファクターを掛けた値と同一に前記第１基準値を決定するように構成され得る。

前記制御部は、各係数ベクトルに対して、前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数を掛け、前記複数の観測電圧ベクトルのうち前記非有効係数に対応する観測電圧ベクトルの部分電圧ベクトルを抽出し、前記部分電圧ベクトルの電圧特性値が第２基準値よりも大きい場合、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルを異常として検出するように構成され得る。

前記制御部は、前記部分電圧ベクトルに含まれた複数の部分電圧のうち最大部分電圧と最小部分電圧との差と同一に前記電圧特性値を決定するように構成され得る。

前記制御部は、電圧測定回路の電圧分解能に第２スケーリングファクターを掛けた値と同一に前記第２基準値を決定するように構成され得る。

前記制御部は、前記複数の特異値のうち最小特異値に対する最大特異値の割合が設定値未満である場合、フォールトメッセージを出力するように構成され得る。

本発明の他面によるバッテリーパックは、前記バッテリー診断デバイスを含む。

本発明のさらに他面によるバッテリーシステムは、前記バッテリーパックを含む。

本発明のさらに他面によるバッテリー診断方法は、複数のバッテリーセルの各々のセル電圧の時系列を示す複数の観測電圧ベクトルを含む観測行列から、複数の主成分ベクトル、複数の特異値及び複数の係数ベクトルを決定する段階を含む。各係数ベクトルは、前記複数の観測電圧ベクトルに一対一に対応する複数の係数を含む。前記バッテリー診断方法は、各係数ベクトルに対し、当該係数ベクトルに含まれた複数の係数を比較して、前記複数の係数のうち非有効係数を決定する段階と、前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数に基づき、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルの異常を検出する段階と、をさらに含む。

前記複数の係数のうち非有効係数を決定する段階は、前記複数の係数のうち、前記複数の係数の平均との差の絶対値が第１基準値よりも大きい係数を前記非有効係数に決定する段階であり得る。

前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルの異常を検出する段階は、前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数を掛け、前記複数の観測電圧ベクトルのうち前記非有効係数に対応する観測電圧ベクトルの部分電圧ベクトルを抽出する段階と、前記部分電圧ベクトルの電圧特性値が第２基準値よりも大きい場合、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルを異常として検出する段階と、を含み得る。

本発明の実施例の少なくとも一つによると、直列に接続された複数のバッテリーセルの各々の異常を検出することにおいて、電流や温度を除いたセル電圧のみを用いることで、異常検出に必要な演算量、時間及び電力を低減することができる。

また、本発明の実施例の少なくとも一つによると、同一期間で観測された複数のバッテリーセルの各々のセル電圧の電圧履歴（時系列）を示す複数の観測電圧ベクトルを含むデータセットである観測行列を生成した後、観測行列に対する分析結果に基づいて各バッテリーセルのセル電圧の非正常の挙動を識別することで、バッテリーセルに対する異常検出の正確性を向上させることができる。

本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明によるバッテリーシステムの構成を示した図である。 バッテリーセルのセル電圧の経時変化を示したグラフである。 図２に示したバッテリーセルの電圧履歴を示すデータセットとしての観測行列を説明するための図である。 係数ベクトルを示したグラフである。 非有効係数と部分電圧ベクトルとの関係を説明するための図である。 本発明の第１実施例によるバッテリー診断方法を示したフローチャートである。 本発明の第２実施例によるバッテリー診断方法を示したフローチャートである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

図１は、本発明によるバッテリーシステムの構成を示した図である。

図１には、エネルギー貯蔵システムがバッテリーシステム１の一例として示されている。図１を参照すると、バッテリーシステム１は、バッテリーパック１０及びスイッチ２０を含む。バッテリーシステム１は、遠隔コントローラ２４０及び電力変換システム３０の少なくとも一つをさらに含み得る。バッテリーシステム１がエネルギー貯蔵システムに限定されず、電気車両またはバッテリー検査設備などのように、それに備えられたバッテリーパック１０に対する充電機能及び／または放電機能を備えるものであれば、如何なる形態でも差し支えない。

バッテリーパック１０は、正極端子Ｐ＋、負極端子Ｐ－、セルグループ１１及びバッテリー管理システム１００を含む。セルグループ１１は、正極端子Ｐ＋と負極端子Ｐ－との間に電気的に接続される複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎ（ｎは、２以上の自然数である。）を含む。図１には、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎがセルグループ１１内で直列接続されたことに示されている。以下では、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎについて共通する内容を説明するに際し、参照符号「ＢＣ」をバッテリーセルとして指称する。

バッテリーセルＢＣの正極端子及び負極端子は、バスバーなどのような伝導体を介して他のバッテリーセルＢＣに電気的に接続される。バッテリーセルＢＣは、リチウムイオンバッテリーセルであり得る。勿論、反復的な充放電が可能なものであれば、バッテリーセルＢＣの種類は、特に限定されない。

スイッチ２０は、バッテリーパック１０のための電力ラインＰＬに設けられる。スイッチ２０がオンされている間、バッテリーパック１０と電力変換システム３０のいずれか一つから他の一つへの電力伝達が可能である。スイッチ２０は、リレー、電界効果トランジスタ （ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのような公知のスイチングデバイスのいずれか一つまたは二つ以上を組み合わせることで具現され得る。

電力変換システム（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）３０は、バッテリー管理システム１００及び遠隔コントローラ２４０のいずれか一つに動作可能に結合する。二つの構成が動作可能に結合するということは、単方向または双方向へ信号を送受信可能に二つの構成が直接的・間接的に接続されていることを意味する。電力変換システム３０は、電気系統４０によって供給される交流電力からセルグループ１１の充電のための直流電力を生成し得る。電力変換システム３０は、バッテリーパック１０からの直流電力から交流電力を生成し得る。

バッテリー管理システム１００は、電圧測定回路１１０及びバッテリーコントローラ１４０を含み得る。バッテリー管理システム１００は、電流センサー１２０、温度センサー１３０及びインターフェース部１５０のうち少なくとも一つをさらに含み得る。インターフェース部１５０は、バッテリーコントローラ１４０に含まれ得る。

電圧測定回路１１０は、バッテリーセルＢＣの正極端子及び負極端子に電気的に接続可能に提供される。電圧測定回路１１０は、バッテリーセルＢＣの両端にかかった電圧であるセル電圧を測定し、測定されたセル電圧を示す信号をバッテリーコントローラ１４０に出力し得る。

電流センサー１２０は、電力ラインＰＬによってセルグループ１１に電気的に直列に接続される。例えば、シャント抵抗やホール素子などが電流センサー１２０として用いられ得る。電流センサー１２０は、セルグループ１１を通して流れる電流を測定し、測定された電流を示す信号をバッテリーコントローラ１４０に出力し得る。

温度センサー１３０は、セルグループ１１から所定の距離内の領域に配置される。例えば、熱電対などが温度センサー１３０として用いられ得る。温度センサー１３０は、セルグループ１１の温度を測定し、測定された温度を示す信号をバッテリーコントローラ１４０に出力し得る。

バッテリーコントローラ１４０は、電圧測定回路１１０、電流センサー１２０、温度センサー１３０及び／またはインターフェース部１５０に動作可能に結合する。バッテリーコントローラ１４０及び遠隔コントローラ２４０の少なくとも一つは、セルグループ１１に対する診断結果によってスイッチ２０をオンオフ制御し得る。

インターフェース部１５０は、バッテリーシステム１の遠隔コントローラ２４０と通信可能に結合し得る。インターフェース部１５０は、遠隔コントローラ２４０からの信号をバッテリーコントローラ１４０に伝送し、バッテリーコントローラ１４０からの信号を遠隔コントローラ２４０に伝送し得る。バッテリーコントローラ１４０からの信号は、バッテリーセルＢＣの異常を通知するための情報を含み得る。インターフェース部１５０と遠隔コントローラ２４０との間の通信には、例えば、ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、デージチェーンのような有線ネットワーク及び／またはブルートゥース（登録商標）、ジグビー、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの近距離無線ネットワークが活用され得る。インターフェース部１５０は、バッテリーコントローラ１４０及び／または遠隔コントローラ２４０から受信された情報を使用者が認識可能な形態で提供する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー）を含み得る。遠隔コントローラ２４０は、バッテリー管理システム１００との通信によって収集されるセル情報（例えば、バッテリーセルＢＣのセル電圧、電流、温度、ＳＯＣ、異常）に基づいて、バッテリーパック１０、スイッチ２０及び電力変換システム３０のうち少なくとも一つを制御し得る。

バッテリーコントローラ１４０は、メモリー１４１及び制御部１４２を含む。遠隔コントローラ２４０は、メモリー２４１及び制御部２４２を含み得る。遠隔コントローラ２４０は、通信回路２４３をさらに含み得る。遠隔コントローラ２４０は、クラウドサーバーまたは移動式診断装備の形態で具現され得る。通信回路２４３は、バッテリー管理システム１００との有無線通信のためのものである。

制御部１４２及び制御部２４２は各々、ハードウェア的に、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，デジタルシグナルプロセッサ）、ＤＳＰＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ，デジタル信号処理デバイス）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，プログラマブルロジックデバイス）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，フィールドプログラマブルゲートアレイ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、その他の機能遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。

メモリー１４１及びメモリー２４１のうち少なくとも一つには、後述する実施例によるバッテリー診断方法（診断段階）を実行するのに必要なプログラム及び各種データが予め保存され得る。メモリー１４１及びメモリー２４１は各々、例えば、フラッシュメモリー（登録商標）タイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＳＤタイプ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ，ソリッドステートディスクタイプ）、ＳＤＤタイプ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ ｔｙｐｅ，シリコンディスクドライブタイプ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，ランダムアクセスメモリー）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，スタティックランダムアクセスメモリー）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，リードオンリーメモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，エレクトリカリーイレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリー）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，プログラマブルリードオンリーメモリー）の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。メモリー１４１及びメモリー２４１の少なくとも一つは、後述する診断段階（図２～図６）を実行してバッテリーＢＣの異常検出に必要なデータとアルゴリズムが記録され得る。メモリー１４１と制御部１４２は、単一のチップの形態で集積化され得る。メモリー２４１と制御部２４２は、単一のチップの形態で集積化され得る。

バッテリーコントローラ１４０は、本発明によるバッテリー診断デバイスの一例で、遠隔コントローラ２４０は本発明によるバッテリー診断デバイスの他の例である。即ち、図２～図７を参照して後述する診断段階は、バッテリー診断デバイスとして提供されるバッテリーコントローラ１４０及び遠隔コントローラ２４０のうち少なくとも一つによって実行される。

本発明によるバッテリー診断デバイスは、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの異常を検出するための診断段階（図６及び図７参照）を実行し得る。診断段階は、セルグループ１１が所定の診断可能状態（例えば、休止、定電流充電、定電圧充電、定電流放電）に維持される特定期間（例えば、過去の一定時間）に取得された電圧データ（図２のＸ_１～Ｘ_ｎ参照）に基づき得る。以下では、バッテリーコントローラ１４０がバッテリー診断デバイスとして提供されたことに仮定して説明する。

図２は、バッテリーセルのセル電圧の経時変化を示したグラフであり、図３は、図２に示したバッテリーセルの電圧履歴を示すデータセットとしての例示的な観測行列を説明するための図である。

制御部１４２は、電圧測定回路１１０からの電圧信号に基づき、設定時間毎に、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの各々のセル電圧の電圧値を決定し、決定された電圧値をメモリー１４１に記録し得る。設定時間は、後述する異常検出のための周期の時間の長さと同一であり得る。

制御部１４２は、過去の一定時間の間の特定期間Δｔに対する複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎを含む観測行列Ｘを決定する。観測行列Ｘの決定にはムービングウィンドウ２００が用いられ得る。一例で、複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎは、ムービングウィンドウ２００内で設定時間毎に測定された複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの各々のセル電圧の経時変化を示す。ムービングウィンドウ２００は、設定時間毎に設定時間だけ移動しながら複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎが取得される期間Δｔを決定するのに用いられる。ムービングウィンドウ２００のサイズΔｔは予め決定されるか、または制御部１４２によって調節可能である。

バッテリーセルＢＣのセル電圧は、電圧測定回路１１０によって時系列的に複数回（例えば、総ｍ回、ｍは２以上の自然数である。）測定され、セル電圧の測定値は、制御部１４２によってメモリー１４１に記録され得る。例えば、ムービングウィンドウ２００のサイズ＝２００秒、設定時間＝１秒である場合、ｍ＝２００であることから、バッテリーセルＢＣのセル電圧は、ムービングウィンドウ２００内で２００回測定される。

図２を参照すると、カーブ２１０は、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎのうち第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋのセル電圧の経時変化を示す。異常状態は、セル電圧の非正常の挙動を誘発する状態、例えば、内部短絡（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｈｏｒｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）などであり得る。図２のｔ_１とｔ_ｍは各々、特定期間Δｔの開始時点と終了時点であり、ｔ_ｉは、特定期間Δｔ内で時間インデックスｉに対応する時点である。第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋにおいて、ｋはｎ以下の自然数であって、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎを区別するのに用いられるセルインデックスを示し得る。

以下では、第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋを基準にして、本発明による異常検出動作を説明する。第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋについての説明は、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの残りのバッテリーセルＢＣにも共通に適用可能である。

図３を参照すると、観測行列Ｘは、ｍ個の行及びｎ個の列を含むｍ×ｎ行列である。以下では、説明の便宜のために、ｍはｎより大きい自然数であり、ｉは１以上ｍ以下の自然数、ｊは１以上ｎ以下の自然数、ｋはｎ未満の自然数と仮定する。

観測行列Ｘのｎ個の列ベクトルは、複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎに一対一に対応し得る。即ち、複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎは各々、観測行列Ｘの列ベクトルであって、ｍ個の元素（セル電圧の測定値）を含む。第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋは、ｍ回測定された第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋのセル電圧を時間順序に整列したもの、即ち、第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋのセル電圧の測定値ｘ_１ｋ～ｘ_ｍｋの時系列（集合）である。第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋは、観測行列Ｘのｋ番目の列ベクトルであり得る。図２を参照すると、観測行列Ｘおいて、「ｘ_ｉｋ」は、特定期間Δｔ内で総ｍ回測定された第ｋバッテリーセルＢＣ_ｊのセル電圧のうち、ｉ番目に測定されたセル電圧を示す元素（「データ」または「成分」と称し得る）である。

制御部１４２は、観測行列Ｘに行列分解（ｍａｔｒｉｘ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を適用して、観測行列Ｘから、第１サブ行列Ａ、第２サブ行列Ｂ及び第３サブ行列Ｃ^Ｔを抽出し得る。即ち、観測行列Ｘは、第１サブ行列Ａ、第２サブ行列Ｂ及び第３サブ行列Ｃ^Ｔに分解され得る。行列分解に活用されるアルゴリズムとしては、例えば、特異値分解（Ｓｉｎｇｕｌａｒ Ｖａｌｕｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＳＶＤ）、主成分分析（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ；ＰＣＡ）などを用い得る。本明細書で、行列の右側に上付き文字で記載した記号「Ｔ」は、転置行列を意味する。図示したように、第１サブ行列Ａと、第２サブ行列Ｂと、第３サブ行列Ｃ^Ｔとの積は、観測行列Ｘと同一である。

第１サブ行列Ａは、ｍ×ｍ行列である。第２サブ行列Ｂは、ｍ×ｎ行列である。第３サブ行列Ｃ^Ｔはｎ×ｎ行列である。

第１サブ行列Ａは、直交行列（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｍａｔｒｉｘ）であて、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｍを含む。複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｍの各主成分ベクトルは、「左特異ベクトル（ｌｅｆｔ ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖｅｃｔｏｒ）」と称し得る。各主成分ベクトルはｍ個の元素を含み、第１サブ行列Ａの列ベクトルであり得る。即ち、第１サブ行列Ａは、下記のように表される。
Ａ＝［Ａ_１ Ａ_２…Ａ_ｍ］
Ａｉ＝［ａ_１ｉ ａ_２ｉ…ａ_ｍｉ］^Ｔ

複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｍのうち主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎは、観測行列Ｘの分散情報を示す。第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊは、観測行列Ｘの元素の分散がｊ番目に大きく示される軸の方向に対応する。即ち、観測行列Ｘの元素を複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｍの各々の軸に１回ずつマッピングしたとき、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの軸に対する観測行列Ｘの元素の分散がｊ番目に大きい。

第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの分散の大きさが大きいほど、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊが観測行列Ｘの元素の分布状態に対する説明力が大きいということを意味する。第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの説明力が大きいほど、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊがムービングウィンドウ２００内における複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの共通する電圧挙動特性（例えば、正常の電圧挙動の趨勢）についての情報を多く保有するようになる。逆に、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの分散の大きさが小さいほど、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの説明力が弱化、即ち、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊがノイズ性特性（例えば、異常状態）についての情報を多く保有するようになる。

第２サブ行列Ｂは、対角行列（ｄｉａｇｏｎａｌ ｍａｔｒｉｘ）であって、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎを主対角線の元素として含む。即ち、第２サブ行列Ｂは、下記のように表される。
Ｂ＝［Ｂ_１ Ｂ_２…Ｂ_ｎ］
Ｂ_ｊ＝［ｂ_１ｊ ｂ_２ｊ…ｂ_ｍｊ］^Ｔ
ｉ≠ｊの場合、ｂ_ｉｊは０である。ｂ_ｊｊはｊ番目の特異値である。

即ち、第２サブ行列Ｂの総ｍ×ｎ個の元素のうち主対角線のｎ個の元素ｂ_１１～ｂ_ｎｎを除いた残りの元素は全て０である。これによって、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｍのうち主成分ベクトルＡ_ｎ＋１～_ｍは、観測ベクトルＸの分散情報の説明において不必要（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）である。

複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎは、下記の関係を満たし得る。
ｂ_１１≧ｂ_２２≧…≧ｂ_ｎｎ≧０

複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎは、大きさが大きい順に第１～第ｎ特異値として称し、ｂ_ｊｊは、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎのうちｊ番目に大きい特異値であり得る。

複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎは、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎの説明力情報を示す。第２サブ行列Ｂの特異値ｂ_ｊｊは、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの説明力を示す。

第３サブ行列Ｃ^Ｔは直交行列であって、複数の係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔを含む。複数の係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔの各係数ベクトルは、「右特異ベクトル（ｒｉｇｈｔ ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖｅｃｔｏｒ）」と称し得る。各係数ベクトルは、ｎ個の成分を含み、第３サブ行列Ｃ^Ｔの行ベクトルであり得る。第３サブ行列Ｃ^Ｔは、下記のように表される。
Ｃ^Ｔ＝［Ｃ_１ Ｃ_２… Ｃ_ｎ］^Ｔ＝［Ｃ_１ ^Ｔ；Ｃ_２ ^Ｔ；…；Ｃ_ｎ ^Ｔ］
Ｃ_ｊ ^Ｔ＝［ｃ_ｊ１ ｃ_ｊ２… ｃ_ｊｎ］

複数の係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔは、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎに対する複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎの依存度情報を示す。具体的には、複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎの各々が第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊによってどのぐらい大きく影響を受けるかは、第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔによって決定される。第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔは、第１～第ｎ観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎに一対一に対応する複数の係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎを含む。例えば、第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔのｃ_ｊｋは、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋに対する第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊの影響力を示す。

第１～第ｎ主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎ、第１～第ｎ特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎ及び第１～第ｎ係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔは、互いに一対一に対応し得る。

観測行列Ｘは、第１サブ行列Ａ、第２サブ行列Ｂ及び第３サブ行列Ｃ^Ｔの積と同一であり、下記の数式１による関係を満たすことができる。

数式１において、Ａ_ｊは（ｍ×１）行列に取り扱われ、Ｃ_ｊ ^Ｔは（１×ｎ）行列に取り扱われる。

数式１を参照すると、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋは、第１～第ｎ主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎに一対一に依存する第１～第ｎ部分電圧ベクトルの和と同一であり、下記の数式２による関係を満たす。

数式２において、Ｙ_ｋｊ＝（ｂ_ｊｊ×Ａ_ｊ×ｃ_ｊｋ）は、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋの第ｊ部分電圧ベクトルである。第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋの第ｊ部分電圧ベクトルＹ_ｋｊは、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊに依存する第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋの電圧成分であり、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊ、第ｊ特異値ｂ_ｊｊ及び係数ｃ_ｊｋの積と同一であり得る。即ち、第ｊ部分電圧ベクトルＹ_ｋｊは、第１～第ｎ主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎのうち第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊのみを用いて、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋを復元（近似化）した結果であり得る。これによって、第ｊ部分電圧ベクトルＹ_ｋｊは、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋのｍ個の元素に一対一に対応するｍ個の元素を有する。各部分電圧ベクトルの元素を「部分電圧（または近似電圧）」と称することがあり、部分電圧ベクトルを「復元電圧ベクトル」と称することがある。

制御部１４２は、第１～第ｎ主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎ、第１～第ｎ特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎ及び第１～第ｎ係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔに基づいて第１～第ｎバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの異常を検出する前、第１～第ｎ特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎのうち最小特異値ｂ_ｎｎに対する最大特異値ｂ_１１の割合を演算し得る。制御部１４２は、最小特異値ｂ_ｎｎに対する最大特異値ｂ_１１の割合が所定の設定割合（例えば、２００％）未満である場合、バッテリーセルＢＣに対する異常検出が不可能であることを示すフォールトメッセージを出力し得る。異常検出が不可能であることは、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎ間の説明力の差が明確ではない状況である。即ち、異常検出が不可能な状況では、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎのいずれも複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの共通する電圧挙動特性についての情報を充分に含んでいない。異常検出が不可能な原因は、例えば、電圧測定回路１１０の誤動作や、第１～第ｎバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎのうち一定の割合（例えば、５０％）を超過する個数のバッテリーセルＢＣに異常が発生したことであり得る。

制御部１４２は、最小値ｂ_ｎｎに対する最大値ｂ_１１の割合が所定の設定割合未満である場合、次の周期にムービングウィンドウ２００のサイズを所定時間だけ増加させ得る。ムービングウィンドウ２００のサイズを増加させる理由は、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの共通する電圧挙動特性を観測ベクトルＸ内に充分に反映させるためである。

図４は、係数ベクトルを示したグラフである。図４の横軸は、第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔの各係数に対応するセルインデックスを示し、縦軸は、各係数の大きさを示す。例えば、セルインデックス＝１は、第１バッテリーセルＢＣ_１に対応する。

制御部１４２は、第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔに含まれた第１～第ｎ係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎを比較して、第１～第ｎ係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎのうち非有効係数が存在するか否かを決定する。第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔの非有効係数は、当該非有効係数に対応する特定のバッテリーセルの電圧履歴に反映されている、第ｊ主成分ベクトルＡ_ｊによる非正常の電圧挙動の程度を示す。非有効係数を除いた残りの係数は、有効係数といえる。

図４を参照すると、制御部１４２は、第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔに含まれた第１～第ｎ係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎの平均ｃ_ｊ＿ａｖ及び標準偏差を決定し得る。制御部１４２は、第１～第ｎ係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎの標準偏差に基づき、第１基準値Ｒ_ｊ１を決定し得る。一例で、制御部１４２は、標準偏差と第１スケーリングファクターの積と同一に第１基準値Ｒ_ｊ１を決定し得る。第１スケーリングファクターは、メモリー１４１に予め記録され得る。

制御部１４２は第１～第ｎ係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎのうち、平均ｃ_ｊ＿ａｖとの差の絶対値が第１基準値Ｒ_ｊ１より大きい各々の係数を第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔの非有効係数に決定し得る。図４では、係数ｃ_ｊｋが平均ｃ_ｊ＿ａｖより小さく、さらに、第１基準値Ｒ_ｊ１よりも小さく示されている。したがって、制御部１４２は、係数ｃ_ｊｋを第ｊ係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔの非有効係数に決定し得る。

図５は、非有効係数と部分電圧ベクトルとの関係を説明するための図である。図５は、図４の非有効係数ｃ_ｊｋに対応する第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋの第ｊ部分電圧ベクトルＹ_ｋｊを示したグラフである。第ｊ部分電圧ベクトルＹ_ｋｊは、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋと同様に、（ｍ×１）行列である。図５の横軸は、ムービングウィンドウ２００内の時間インデックスを示し、縦軸は、部分電圧を示す。

図５を参照すると、制御部１４２は、部分電圧ベクトルＹ_ｋｊに含まれたｍ個の部分電圧に基づき、部分電圧ベクトルＹ_ｋｊの電圧特性値を決定し得る。電圧特性値は、第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋに対する部分電圧ベクトルＹ_ｋｊの影響力（占有度）を示すパラメーターであり得る。ムービングウィンドウ２００内で、部分電圧ベクトルＹ_ｋｊが示す電圧変化の幅及び／または傾きが大きいということは、非有効係数ｃ_ｊｋに関わる非正常の電圧挙動が第ｋ観測電圧ベクトルＸ_ｋ内に大きく反映されていることを意味し得る。一例で、制御部１４２は、部分電圧ベクトルＹ_ｋｊのｍ個の部分電圧中、最大部分電圧ｙ_{ｋｊ＿ｍａｘ}と最小部分電圧ｙ_{ｋｊ＿ｍｉｎ}との差Δｙ_ｋｊと同一に電圧特性値を決定し得る。または、制御部１４２は、最大部分電圧ｙ_{ｋｊ＿ｍａｘ}と最小部分電圧ｙ_{ｋｊ＿ｍｉｎ}との傾きと同一に電圧特性値を決定し得る。

制御部１４２は、部分電圧ベクトルＹ_ｋｊの電圧特性値が第２基準値より大きい場合、非有効係数ｃ_ｊｋに対応する第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋを異常として検出し得る。制御部１４２は、電圧測定回路１１０の電圧分解能に基づいて第２基準値を決定し得る。一例で、制御部１４２は、電圧分解能と第２スケーリングファクターの積と同様に第２基準値を決定し得る。第２スケーリングファクターは、メモリーに予め記録され得る。または、第２基準値は、電圧分解能を考慮して、１０．０ｍＶなどに予め決められ得る。第２基準値は、電圧測定回路１１０によって測定されたセル電圧の測定誤差によって正常のバッテリーセルが異常として呉検出されることを防止するためのものである。もし、電圧特性値Δｙ_ｋｊが第２基準値より大きい場合、第ｋバッテリーセルＢＣ_ｋを異常として判定し得る。

図６は、本発明の第１実施例によるバッテリー診断方法を示すフローチャートである。図６の方法は、設定時間毎に反復され得る。

図１～図６を参照すると、段階Ｓ６１０で、制御部１４２は、複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎに一対一に対応する複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎを含む観測行列Ｘを決定する。複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎは、ムービングウィンドウ２００内で時系列的に複数回（ｍ）測定された複数のバッテリーセルＢＣ_１～ＢＣ_ｎの各々のセル電圧の時系列を示す。

段階Ｓ６２０で、制御部１４２は、観測行列Ｘから、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎ、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎ及び複数の係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔを決定する（数式１参照）。

段階Ｓ６３０～Ｓ６７０は、複数の係数ベクトルＣ_１ ^Ｔ～Ｃ_ｎ ^Ｔのうち少なくとも一つの係数ベクトルに対して１回ずつ行われ得る。一例で、段階Ｓ６３０～Ｓ６７０は、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎのうち大きさが小さい順に所定の個数の特異値に各々対応する所定の個数の係数ベクトルに対して行われ得る。他の例で、段階Ｓ６３０～Ｓ６７０は、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎの総合に対する割合が所定の値以下である各特異値に対応する係数ベクトルに対して行われ得る。

段階Ｓ６３０で、制御部１４２は、係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔに対して、複数の係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎを比較して、第１基準値Ｒ_ｊ ^１を決定する。または、第１基準値Ｒ_ｊ１は予め決定された定数であってもよく、この場合、段階Ｓ６３０は、省略可能である。

段階Ｓ６４０で、制御部１４２は、複数の係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎのうち少なくとも一つが第１基準値Ｒ_ｊ１より大きいか否かを判定する。段階Ｓ６４０の値が「いいえ」である場合、方法は終了する。段階Ｓ６４０の値が「はい」である場合、方法は段階Ｓ６５０へ進む。

段階Ｓ６５０で、制御部１４２は、複数の係数ｃ_ｊ１～ｃ_ｊｎのうち、第１基準値Ｒ_ｊ１より大きい係数ｃ_ｊｋを係数ベクトルＣ_ｊ ^Ｔの非有効係数に決定する。

段階Ｓ６６０で、制御部１４２は、主成分ベクトルＡ_ｊ、特異値ｂ_ｊｊ及び非有効係数ｃ_ｊｋに基づき、非有効係数ｃ_ｊｋに対応する観測電圧ベクトルＸ_ｋの部分電圧ベクトルＹ_ｋｊを抽出する（数式２参照）。

段階Ｓ６７０で、制御部１４２は、部分電圧ベクトルＹ_ｋｊの電圧特性値Δｙ_ｋｊを決定する。

段階Ｓ６８０で、制御部１４２は、電圧特性値Δｙ_ｋｊが第２基準値より大きいか否かを判定する。段階Ｓ６８０の値が「いいえ」である場合、方法は終了する。段階Ｓ６８０の値が「はい」であることは、非有効係数ｃ_ｊｋに対応するバッテリーセルＢＣ_ｋが異常として検出されたことを示す。段階Ｓ６８０の値が「はい」である場合、方法は段階Ｓ６９０へ進む。

段階Ｓ６９０で、制御部１４２は、所定の保護動作を活性化する。一例で、制御部１４２は、スイッチ２０をターンオフする。他の例で、制御部１４２は、異常として検出されたバッテリーセルＢＣ_ｋの情報（例えば、セルインデックス）を示す診断メッセージを出力する。診断メッセージは、インターフェース部１５０を通じてバッテリーコントローラ１４０と遠隔コントローラ２４０との間で送受信され得る。インターフェース部１５０は、診断メッセージに対応する視覚的及び／または聴覚的情報を出力する。

図７は、本発明の第２実施例によるバッテリー診断方法を示したフローチャートである。図７の方法は、設定時間毎に反復され得る。

図７の方法において、段階Ｓ７１０～段階Ｓ７９０は、図６の段階Ｓ６１０～段階Ｓ６９０と同一であるので、反復された説明は省略する。

図７の方法は、段階Ｓ７２２及び段階Ｓ７２４をさらに含むという点で図６の方法と異なる。

段階Ｓ７２２で、制御部１４２は、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎの最大の割合が設定の割合以上であるか否かを判定する。最大の割合は、複数の特異値ｂ_１１～ｂ_ｎｎのうち最小値ｂ_ｎｎに対する最大値ｂ_１１の割合である。段階Ｓ７２２の値が「いいえ」であることは、複数の主成分ベクトルＡ_１～Ａ_ｎのうち残りの主成分ベクトルより充分に大きい説明力を有する主成分ベクトルが存在しないことを意味する。段階Ｓ７２２の値が「いいえ」である場合、方法は、段階Ｓ７２４へ進む。段階Ｓ７２２の値が「はい」である場合、方法は、段階Ｓ７３０へ進む。

段階Ｓ７２４で、制御部１４２は、フォールトメッセージを出力する。フォールトメッセージは、異常検出が不可能であることを示す。フォールトメッセージは、インターフェース部１５０を通じてバッテリーコントローラ１４０と遠隔コントローラ２４０との間で送受信され得る。インターフェース部１５０は、フォールトメッセージに対応する視覚的及び／または聴覚的情報を出力し得る。

図２～図７を参照して前述した内容は、バッテリーコントローラ１４０がバッテリー診断デバイスとして提供されたことに仮定して説明したが、バッテリーコントローラ１４０の代わりに遠隔コントローラ２４０がバッテリー診断デバイスの機能を担当し得る。即ち、制御部１４２及びメモリー１４１の各々についての説明は、制御部２４２及びメモリー２４１に共通する。遠隔コントローラ２４０がバッテリー診断デバイスとして提供される場合、バッテリー管理システム１００は、インターフェース部１５０を通じて遠隔コントローラ２４０の通信回路２４３へ複数の観測電圧ベクトルＸ_１～Ｘ_ｎを示すデータを伝送し得る。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

１ バッテリーシステム
１０ バッテリーパック
１１ セルグループ
２０ スイッチ
３０ 電力変換システム（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）
４０ 電気系統
１００ バッテリー管理システム
１１０ 電圧測定回路
１２０ 電流センサー
１３０ 温度センサー
１４０ バッテリーコントローラ
１４１ メモリー
１４２ 制御部
１５０ インターフェース部
２００ ムービングウィンドウ
２１０ カーブ
２４０ 遠隔コントローラ
２４１ メモリー
２４２ 制御部
２４３ 通信回路

Claims (13)

1. 複数のバッテリーセル各々のセル電圧の時系列を示す複数の観測電圧ベクトルを含む観測行列を保存するメモリーと、
   前記観測行列から、複数の主成分ベクトル、複数の特異値及び複数の係数ベクトルを決定する制御部と、を含み、
   各係数ベクトルが、前記複数の観測電圧ベクトルに一対一に対応する複数の係数を含み、
   前記制御部が、各係数ベクトルに対して、
   当該係数ベクトルに含まれた複数の係数を比較して、前記複数の係数のうち非有効係数を決定し、
   前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数に基づき、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルの異常を検出する、バッテリー診断デバイス。
2. 前記制御部は、
   前記観測行列に行列分解アルゴリズムを適用し、第１サブ行列、第２サブ行列及び第３サブ行列を決定し、
   前記第１サブ行列が、前記複数の主成分ベクトルを列ベクトルとして含み、
   前記第２サブ行列が、前記複数の特異値を主対角成分として含み、
   前記第３サブ行列が、前記複数の係数ベクトルを行ベクトルとして含む、請求項１に記載のバッテリー診断デバイス。
3. 前記制御部は、
   前記複数の係数のうち、前記複数の係数の平均との差の絶対値が第１基準値よりも大きい係数を前記非有効係数に決定する、請求項１又は２に記載のバッテリー診断デバイス。
4. 前記制御部は、
   前記複数の係数の標準偏差に第１スケーリングファクターを掛けた値と同一に前記第１基準値を決定する、請求項３に記載のバッテリー診断デバイス。
5. 前記制御部は、各係数ベクトルに対して、
   前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数を掛け、前記複数の観測電圧ベクトルのうち前記非有効係数に対応する観測電圧ベクトルの部分電圧ベクトルを抽出し、
   前記部分電圧ベクトルの電圧特性値が第２基準値よりも大きい場合、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルを異常として検出する、請求項１～４のいずれか一項に記載のバッテリー診断デバイス。
6. 前記制御部は、
   前記部分電圧ベクトルに含まれた複数の部分電圧のうち最大部分電圧と最小部分電圧との差と同一に前記電圧特性値を決定する、請求項５に記載のバッテリー診断デバイス。
7. 前記制御部は、
   電圧測定回路の電圧分解能に第２スケーリングファクターを掛けた値と同一に前記第２基準値を決定する、請求項５又は６に記載のバッテリー診断デバイス。
8. 前記制御部は、
   前記複数の特異値のうち最小特異値に対する最大特異値の割合が設定値未満である場合、フォールトメッセージを出力する、請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリー診断デバイス。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の前記バッテリー診断デバイスを含む、バッテリーパック。
10. 請求項９に記載の前記バッテリーパックを含む、バッテリーシステム。
11. バッテリー診断方法であって、
    複数のバッテリーセルの各々のセル電圧の時系列を示す複数の観測電圧ベクトルを含む観測行列から、複数の主成分ベクトル、複数の特異値及び複数の係数ベクトルを決定する段階を含み、
    各係数ベクトルが、前記複数の観測電圧ベクトルに一対一に対応する複数の係数を含み、
    前記バッテリー診断方法は、各係数ベクトルに対し、
    当該係数ベクトルに含まれた複数の係数を比較して、前記複数の係数のうち非有効係数を決定する段階と、
    前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数に基づき、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルの異常を検出する段階と、
    をさらに含む、バッテリー診断方法。
12. 前記複数の係数のうち非有効係数を決定する段階は、
    前記複数の係数のうち、前記複数の係数の平均との差の絶対値が第１基準値よりも大きい係数を前記非有効係数に決定する段階である、請求項１１に記載のバッテリー診断方法。
13. 前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルの異常を検出する段階は、
    前記複数の主成分ベクトルのうち当該係数ベクトルに対応する主成分ベクトル、前記複数の特異値のうち当該係数ベクトルに対応する特異値及び前記非有効係数を掛け、前記複数の観測電圧ベクトルのうち前記非有効係数に対応する観測電圧ベクトルの部分電圧ベクトルを抽出する段階と、
    前記部分電圧ベクトルの電圧特性値が第２基準値よりも大きい場合、前記複数のバッテリーセルのうち前記非有効係数に対応するバッテリーセルを異常として検出する段階と、を含む、請求項１１又は１２に記載のバッテリー診断方法。

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