KR20160046547A - 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법 - Google Patents

신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복 측정하고, 측정 데이터의 종류에 대응하여 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하며, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부를 통해 변환 데이터의 표준편차 및 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거한 신뢰상향값을 산출하여 배터리 진단 기준값을 산출하고, 배터리 시스템의 운전 모드가 변경되는 경우 운전 모드의 변경 전후에 변환된 전압차의 표준편차를 이용하여 산출된 배터리 진단 기준값을 갱신하는 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 측정 데이터를 반복하여 측정하고, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부를 통해 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법{Apparatus and method for calculating of battery system diagnosis reference value using reliability and standard deviation}
본 발명은 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복 측정하고, 측정 데이터의 종류에 대응하여 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하며, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부를 통해 변환 데이터의 표준편차 및 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거한 신뢰상향값을 산출하여 배터리 진단 기준값을 산출하고, 배터리 시스템의 운전 모드가 변경되는 경우 운전 모드의 변경 전후에 변환된 전압차의 표준편차를 이용하여 산출된 배터리 진단 기준값을 갱신하는 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 측정 데이터를 반복하여 측정하고, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부를 통해 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 화석 에너지의 고갈과 화석 에너지의 사용으로 인한 환경오염으로 이차 전지 배터리를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라, 모바일 기기, 전기 차량(Electric Vehicle; EV), 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle; HV), 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS) 및 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 배터리의 수요가 급격히 증가하고 있다.
이러한 이차 전지 배터리는 화석 에너지의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
이러한 배터리의 수요 및 사용량의 증가로 인해 배터리와 배터리를 관리하는 BMS(battery management system), 배터리 밸런싱 회로 및 릴레이 회로 등과 같은 배터리 시스템 등에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있으며, 배터리 시스템으로부터 전압, 전류 및 온도 등을 측정하여 배터리 시스템의 이상 여부를 진단하는데 기준이 되는 진단 기준값을 산출하는 기술에 대한 연구 개발 또한 활발히 진행되고 있다.
하지만, 종래의 진단 기준값을 산출하는 기술을 통해 산출된 진단 기준값은 단순히 측정값의 최대 최소값으로부터 산출됨으로써, 진단 대상의 모든 운전 환경에서 적용이 불가능한 문제점이 있다
이에, 본 발명자는, 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복 측정하고, 측정 데이터의 종류에 대응하여 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하며, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부를 통해 변환 데이터의 표준편차 및 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거한 신뢰상향값을 산출하여 배터리 진단 기준값을 산출하고, 배터리 시스템의 운전 모드가 변경되는 경우 운전 모드의 변경 전후에 변환된 전압차의 표준편차를 이용하여 산출된 배터리 진단 기준값을 갱신할 뿐만 아니라, 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 측정 데이터를 반복하여 측정하고, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부를 통해 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법을 발명하기에 이르렀다.
한국등록특허 제10-1376910호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 배터리 시스템으로부터 반복 측정된 측정 데이터를 변환한 변환 데이터의 표준편차와 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거한 신뢰상한값을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출함으로써, 대표성이 향상된 배터리 시스템 진단 기준값을 산출할 수 있으며, 배터리 시스템 진단 기준값에 대한 대표성을 조절할 수 있는 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치는 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정하는 데이터 측정부; 상기 측정 데이터를 수신하고, 상기 수신된 측정 데이터의 종류에 대응하여 상기 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및 상기 변환된 변환 데이터의 표준편차를 산출하고, 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 신뢰상한값을 산출하며, 상기 산출된 변환 데이터의 표준편차 및 상기 산출된 신뢰상한값을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부;를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는, 하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출할 수 있다.
<수학식>
Figure pat00001
여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
K = 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 산출된 신뢰상한값
σ = 상기 측정 데이터의 표준편차
상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는, 하기 수학식을 만족하는 z를 상기 신뢰상한값 K로 산출할 수 있다.
<수학식>
Figure pat00002
여기서, P(Z) = 표준정규분포에서 확률변수 Z의 값이 구간[-∞, z]에 속할 확률
q = 상기 기 설정된 신뢰도
상기 변환 데이터는 정규분포를 따를 수 있다.
상기 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치는 상기 배터리 시스템의 운전 모드를 설정하는 설정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는, 상기 운전 모드가 변경되는 경우, 상기 운전 모드가 변경되기 전후에 변환된 상기 변환 데이터의 표준편차를 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 갱신할 수 있다.
상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS(battery management system) 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치는 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 반복하여 측정하는 데이터 측정부; 및 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하고, 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하며, 상기 산출된 평균 및 표준편차를 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부;를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는, 하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출할 수 있다.
<수학식>
m1 < m2인 경우
Figure pat00003
m1 > m2인 경우
Figure pat00004
여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
N = 배터리 시스템 진단 상수
상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는, 하기 수학식을 만족하는 최대 정수 N을 상기 배터리 시스템 진단 상수로 산출할 수 있다.
<수학식>
m1 < m2인 경우
Figure pat00005
m1 > m2인 경우
Figure pat00006
여기서, N = 배터리 시스템 진단 상수
m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
상기 변환 데이터는 정규분포를 따를 수 있다.
상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법은 테이터 측정부가 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정하는 단계; 데이터 변환부가 상기 측정 데이터를 수신하고, 상기 수신된 측정 데이터의 종류에 대응하여 상기 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하는 단계; 및 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 상기 변환된 변환 데이터의 표준편차를 산출하고, 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 신뢰상한값을 산출하며, 상기 산출된 변환 데이터의 표준편차 및 상기 산출된 신뢰상한값을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계;를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는, 상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
<수학식>
Figure pat00007
여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
K = 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 산출된 신뢰상한값
σ = 상기 측정 데이터의 표준편차
상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는, 상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 만족하는 z를 상기 신뢰상한값 K로 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
<수학식>
Figure pat00008
여기서, P(Z) = 표준정규분포에서 확률변수 Z의 값이 구간[-∞, z]에 속할 확률
q = 상기 기 설정된 신뢰도
상기 변환 데이터는 정규분포를 따를 수 있다.
상기 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법은 설정부가 상기 배터리 시스템의 운전 모드를 설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는, 상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 상기 운전 모드가 변경되는 경우, 상기 운전 모드가 변경되기 전후에 변환된 상기 변환 데이터의 표준편차를 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 갱신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS(battery management system) 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른, 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법은 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 반복하여 측정하는 데이터 측정부; 및 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하고, 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하며, 상기 산출된 평균 및 표준편차를 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부;를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는, 상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
<수학식>
m1 < m2인 경우
Figure pat00009
m1 > m2인 경우
Figure pat00010
여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
N = 배터리 시스템 진단 상수
상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는, 상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 만족하는 최대 정수 N을 상기 배터리 시스템 진단 상수로 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
<수학식>
m1 < m2인 경우
Figure pat00011
m1 > m2인 경우
Figure pat00012
여기서, N = 배터리 시스템 진단 상수
m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
상기 변환 데이터는 정규분포를 따를 수 있다.
상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도 및 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치 및 방법은 대표성이 향상된 배터리 시스템 진단 기준값을 산출함으로써, 배터리 시스템의 상태 진단에 대한 신뢰도 및 정확성을 향상시키는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치가 배터리 팩에 적용된 일 예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 팩 전압 및 복수의 셀 전압의 합 간에 전압차의 확률분포를 운전 모드 별로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 배터리 시스템으로부터 측정된 전압의 확률분포를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치가 배터리 진단 기준값을 산출하는 순서를 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치가 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 순서를 도시한 순서도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치의 구성을 도시한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치가 배터리 팩에 적용된 일 예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100)는 데이터 측정부(110), 데이터 변환부(120), 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130) 및 설정부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
데이터 측정부(110)는 배터리 시스템(10)의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템(10)으로부터 반복하여 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 데이터 측정부(110)는 측정 데이터를 후술되는 데이터 변환부(120)로 전송할 수 있다.
여기서, 배터리 시스템은 배터리 팩, 배터리 셀, 배터리 모듈, BMS(Battery Management System), 배터리 밸런싱 회로 및 릴레이 회로 중 하나 이상 일 수 있으며, 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상일 수 있다.
이러한, 데이터 측정부(110)의 역할을 수행하기 위하여, 데이터 측정부(110)는 하나 이상의 스위치 소자, 캐패시터, 도선 등을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100)가 복수의 배터리 셀(21)을 포함한 배터리 팩(20)에 적용된 경우, 데이터 측정부(110)는 배터리 팩(20)의 양단에 인가된 팩 전압과 배터리 팩(20)에 포함된 복수의 배터리 셀(21)의 셀 전압을 측정 데이터로 반복하여 측정할 수 있다.
이때, 데이터 측정부(110)는 팩 전압과 복수의 셀 전압의 측정 시점을 동기화하기 위하여, 동일한 시점에 팩 전압과 복수의 셀 전압을 측정할 수 있다.
또한, 데이터 측정부(110)는 측정된 팩 전압과 복수의 셀 전압을 후술되는 데이터 변환부(120)로 전송할 수 있다.
데이터 변환부(120)는 데이터 측정부(110)를 통해 측정된 측정 데이터의 종류에 대응하여 변환 데이터로 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 데이터 변환부(120)는 배터리 시스템(100)으로부터 측정된 전압, 전류 및 온도 등과 같은 다양한 물리량인 측정 데이터를 수신하고, 이러한 측정 데이터의 종류에 대응하여 측정 데이터를 계산 모듈을 통해 계산하여 변환할 수 있다.
한편, 데이터 측정부(110)는 배터리 시스템(100)으로부터 측정 데이터를 반복 측정하여 전압 산출부(120)로 송신함에 따라, 데이터 변환부(120)는 하나 이상 변환 데이터를 변환할 수 있다.
일 실시예에서, 데이터 변환부(120)를 통해 변환된 변환 데이터의 확률분포는 평균이 m, 표준편차가 σ인 정규분포를 따를 수 있다.
도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 측정부(110)가 배터리 팩(20)의 양단에 인가된 팩 전압과 배터리 팩(20)에 포함된 복수의 배터리 셀(21)의 셀 전압을 측정 데이터로 측정하는 경우, 데이터 변환부(120)는 데이터 측정부(110)를 통해 동일한 시점에 측정된 팩 전압과 복수의 셀 전압을 수신하고, 수신된 복수의 셀 전압의 합과 팩 전압과의 전압차를 변환 데이터로 변환할 수 있다.
배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 정규분포를 따르는 변환 데이터의 표준편차를 산출하고, 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 신뢰상한값을 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 기 설정된 신뢰도는 산출되는 배터리 시스템 진단 기준값의 대표성을 조절하기 위한 값으로 사용자로부터 입력받아 설정될 수 있다.
보다 구체적으로, 사용자가 산출되는 배터리 진단 기준값의 대표성을 조절하기 위해 기 설정된 신뢰도를 q%로 설정하는 경우, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 표준정규분포를 이용하여 하기의 수학식 1을 만족하는 z를 신뢰상한값 K로 산출할 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00013
여기서, P(Z) = 표준정규분포에서 확률변수 Z의 값이 구간[-∞, z]에 속할 확률
q = 기 설정된 신뢰도
이때, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 하기의 표 1의 표준정규분포표를 이용하여 신뢰상한값을 산출할 수 있다.
표 1을 참조하여 예를 들어 설명하면, 사용자로부터 기 설정된 신뢰도가 97.5%인 경우, 상기의 수학식 1에서 우변의 계산값은 0.025이며, 이를 만족하는 z의 값인 1.96을 신뢰상한값으로 산출할 수 있다.
<표 1>
Figure pat00014

이어서, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 변환된 변환 데이터의 표준편차와 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 산출된 신뢰상한값을 이용하여 배터리 진단 기준값을 산출할 수 있다.
여기서, 배터리 시스템 진단 기준값은 배터리 진단 기준값을 산출하기 위해 사용된 배터리 시스템(100)과 동일한 배터리 시스템의 상태를 진단하는데 기준이 되는 기준값일 수 있다. 예를 들어, 상태 진단의 대상이 되는 배터리 시스템의 변환 데이터가 산출된 배터리 시스템 진단 기준값을 초과하는 경우, 상태 진단의 대상이 되는 배터리 시스템의 상태를 이상 상태로 판단할 수 있다.
배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 하기의 수학식 2와 같이 변환 데이터의 표준편차와 신뢰상한값을 곱하여 배터리 시스템 진단 기준값으로 산출할 수 있다.
<수학식 2>
Figure pat00015
여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
K = 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 산출된 신뢰상한값
σ = 상기 변환 데이터의 표준편차
이러한, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)를 통해 산출된 배터리 시스템 진단 기준값은 대표성이 향상될 뿐만 아니라 상술된 기 설정된 신뢰도를 변경함으로써 대표성을 조절할 수 있다.
설정부(140)는 배터리 시스템(10)의 운전 모드를 설정하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 운전 모드는 배터리 시스템(100)이 운용되는 환경에 대한 정보일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100)가 전기자동차에 탑재된 배터리 팩(20)에 적용된 경우, 설정부(140)는 배터리 팩(20)의 운전 모드를 설정하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 운전 모드는 도시 주행 모드(도 3의 1), 고속도로 주행 모드(도 3의 2) 및 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드(도 3의 3) 중 하나일 수 있다.
또한, 설정부(140)는 배터리 시스템(100)의 운전 모드를 설정하거나, 변경하는 경우 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)로 운전 모드 설정 신호를 송신할 수 있다.
상술된 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 배터리 시스템의 운전 모드가 변경되어 운전 모드 설정 신호를 수신하는 경우, 운전 모드가 변경되기 전후에 변환된 변환 데이터의 표준편차를 이용하여 배터리 진단 기준값을 갱신하는 역할을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하여, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3은 배터리 시스템이 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩인 경우, 팩 전압 및 복수의 셀 전압의 합 간에 전압차의 확률분포를 운전 모드 별로 도시한 도면이다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100)가 적용된 전기자동차가 도시 주행, 고속도로 주행, 도시 및 고속도로 혼합 주행을 차례로 수행하는 경우, 설정부(130)는 전기자동차의 주행에 따른 배터리 팩(20)의 운용 환경에 대응하여 배터리 팩(20)의 운전 모드를 도시 주행 모드, 고속도로 주행 모드 및 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드 순으로 설정할 수 있다.
도 3에는 도시 주행 모드 동안 산출된 팩 전압 및 복수의 셀 전압의 합 간에 전압차의 확률분포(1), 고속도로 주행 모드 동안 산출된 팩 전압 및 복수의 셀 전압의 합 간에 전압차의 확률분포(2) 및 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드 동안 산출된 팩 전압 및 복수의 셀 전압의 합 간에 전압차의 확률분포 (3)가 도시되어 있다.
이때, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 도시 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ1)와 신뢰상한값(K)을 산출하여 배터리 시스템 진단 기준값(RB1)을 산출하고, 전기 자동차의 고속도로 주행으로 인해 설정부(도 2의 140)가 운전 모드를 고속도로 주행 모드로 변경하는 경우, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(도 2의 130)는 고속도로 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ2)를 산출하고, 도시 주행 모드(1) 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ1), 고속도로 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ2) 및 기 신뢰상한값(K)을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값(RB2)을 갱신할 수 있다.
이어서, 전기 자동차의 도시 및 고속도로 혼합 주행으로 인해 설정부(140)가 운전 모드를 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드로 변경하는 경우, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(130)는 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ3)를 산출하고, 도시 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ1), 고속도로 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ2), 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ3) 및 기 신뢰상한값(K)을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값(RB3)을 갱신할 수 있다.
도 3을 살펴보면, 각 주행 모드 동안 변환된 표준편차의 크기는 도시 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ1), > 고속도로 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ2) > 도시 및 고속도로 혼합 주행 모드 동안 변환된 전압차의 표준편차(σ3) 순임을 알 수 있으며, 이에 따라, 산출된 배터리 진단 기준값의 크기는 RB1 > RB2 > RB3 순임을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 5는 배터리 시스템으로부터 측정된 전압의 확률분포를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100')는 데이터 측정부(110') 및 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(120')를 포함하여 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100')는 다른 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 4에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
데이터 측정부(110')는 정상 상태의 배터리 시스템(10) 및 이상 상태의 배터리 시스템(10')으로부터 배터리 시스템(10, 10')의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 반복하여 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 배터리 시스템은 배터리 팩, 배터리 셀, 배터리 모듈, BMS, 배터리 밸런싱 회로 및 릴레이 회로 중 하나 이상 일 수 있으며, 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치(100')가 배터리 시스템(10, 10')으로부터 측정된 전압을 측정 데이터로 이용하는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 측정부(110')를 통해 정상 상태의 배터리 시스템(10)으로부터 반복하여 측정된 전압의 확률분포(5)와 이상 상태의 배터리 시스템(10')으로부터 반복하여 측정된 전압의 확률분포(6)는 서로 상이한 구간에 분포됨을 알 수 있다.
따라서, 배터리 시스템 진단 기준값(RB)은 정상 상태의 배터리 시스템(10)으로부터 측정된 전압의 평균(m1)과 이상 상태의 배터리 시스템(10')으로부터 측정된 전압의 평균(m2) 사이 값일 수 있다.
한편, 데이터 측정부(110')는 정상 상태의 배터리 시스템(10) 및 이상 상태의 배터리 시스템(10')으로부터 반복 측정된 측정 데이터를 후술되는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(120')로 전송할 수 있다.
이러한, 데이터 측정부(110')의 역할을 수행하기 위하여, 데이터 측정부(110')는 하나 이상의 스위치 소자, 캐패시터, 도선 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 데이터 측정부(110')를 통해 정상 상태의 배터리 시스템(10)으로부터 반복 측정된 측정 데이터의 확률분포는 평균이 m-1, 표준편차가 σ1인 정규분포를 따를 수 있으며, 이상 상태의 배터리 시스템(10')으로부터 반복 측정된 측정 데이터의 확률분포는 평균이 m2, 표준편차가 σ2인 정규분포를 따를 수 있다.
배터리 시스템 진단 기준값 산출부(120')는 정상 상태의 배터리 시스템(10)으로부터 측정된 측정 데이터의 평균과 표준편차 및 이상 상태의 배터리 시스템(10')으로부터 측정된 측정 데이터의 평균과 표준편차를 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 배터리 시스템 진단 기준값은 배터리 진단 기준값을 산출하기 위해 사용된 배터리 시스템(100')과 동일한 배터리 시스템의 상태를 진단하는데 기준이 되는 기준값일 수 있다. 예를 들어, 상태 진단의 대상이 되는 배터리 시스템의 측정 데이터가 산출된 배터리 시스템 진단 기준값을 초과하는 경우, 상태 진단의 대상이 되는 배터리 시스템의 상태를 이상 상태로 판단할 수 있다.
또한, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(120')는 정상 상태의 배터리 시스템(10)로부터 측정된 측정 데이터의 평균과 표준편차 및 이상 상태의 배터리 시스템(10')로부터 측정된 측정 데이터의 평균과 표준편차를 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부(120')는 하기의 수학식 3을 만족하는 최대 정수를 배터리 시스템 진단 상수 N으로 산출하고, 다시 수학식 4를 이용하여 최종적으로 배터리 시스템 진단 기준값을 산출할 수 있다.
<수학식 3>
m1 < m2인 경우
Figure pat00016
m1 > m2인 경우
Figure pat00017
<수학식 4>
m1 < m2인 경우
Figure pat00018
m1 > m2인 경우
Figure pat00019
여기서, N = 배터리 시스템 진단 상수
RB = 배터리 시스템 진단 기준값
m1 = 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
m2 = 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
σ1 = 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
σ2 = 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치가 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 순서를 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 데이터 측정부는 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정하게 된다(S601).
이어서, 데이터 변환부는 데이터 측정부를 통해 반복하여 측정된 측정 데이터의 종류에 대응하여 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하게 된다(S602).
이후, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는 변환 데이터의 표준편차와 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거한 신뢰상한값을 산출하게 되고(S603), 변환 데이터의 표준편차 및 신뢰상한값을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하게 된다(S604).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치가 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 순서를 도시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 데이터 측정부는 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 측정 데이터를 반복하여 측정하게 된다(S701).
이어서, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 측정된 측정 데이터의 평균과 표준편차 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 측정된 측정 데이터의 평균과 표준편차를 산출하게 된다(S702).
이후, 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는 산출된 평균 및 표준편차로부터 배터리 시스템 진단 상수를 산출하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하게 된다(S703).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치
110 : 데이터 측정부
120 : 데이터 변환부
130 : 배터리 시스템 진단 기준값 산출부
140 : 설정부
100' : 표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치
110' : 데이터 측정부
120' : 배터리 시스템 진단 기준값 산출부
10, 10' : 배터리 시스템
20 : 배터리 팩
21 : 배터리 셀

Claims (24)

  1. 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정하는 데이터 측정부;
    상기 측정 데이터를 수신하고, 상기 수신된 측정 데이터의 종류에 대응하여 상기 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하는 데이터 변환부; 및
    상기 변환된 변환 데이터의 표준편차를 산출하고, 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 신뢰상한값을 산출하며, 상기 산출된 변환 데이터의 표준편차 및 상기 산출된 신뢰상한값을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는,
    하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
    <수학식>
    Figure pat00020

    여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
    K = 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 산출된 신뢰상한값
    σ = 상기 측정 데이터의 표준편차
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는,
    하기 수학식을 만족하는 z를 상기 신뢰상한값 K로 산출하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
    <수학식>
    Figure pat00021

    여기서, P(Z) = 표준정규분포에서 확률변수 Z의 값이 구간[-∞, z]에 속할 확률
    q = 상기 기 설정된 신뢰도
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변환 데이터는 정규분포를 따르는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 시스템의 운전 모드를 설정하는 설정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는,
    상기 운전 모드가 변경되는 경우, 상기 운전 모드가 변경되기 전후에 변환된 상기 변환 데이터의 표준편차를 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 갱신하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS(battery management system) 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  8. 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 반복하여 측정하는 데이터 측정부; 및
    상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하고, 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하며, 상기 산출된 평균 및 표준편차를 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는,
    하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
    <수학식>
    m1 < m2인 경우
    Figure pat00022

    m1 > m2인 경우
    Figure pat00023

    여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
    m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
    σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
    N = 배터리 시스템 진단 상수
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부는,
    하기 수학식을 만족하는 최대 정수 N을 상기 배터리 시스템 진단 상수로 산출하는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
    <수학식>
    m1 < m2인 경우
    Figure pat00024

    m1 > m2인 경우
    Figure pat00025

    여기서, N = 배터리 시스템 진단 상수
    m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
    σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
  11. 제10항에 있어서,
    상기 변환 데이터는 정규분포를 따르는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 장치.
  13. 테이터 측정부가 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정하는 단계;
    데이터 변환부가 상기 측정 데이터를 수신하고, 상기 수신된 측정 데이터의 종류에 대응하여 상기 측정 데이터를 변환 데이터로 변환하는 단계; 및
    배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 상기 변환된 변환 데이터의 표준편차를 산출하고, 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 신뢰상한값을 산출하며, 상기 산출된 변환 데이터의 표준편차 및 상기 산출된 신뢰상한값을 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
    <수학식>
    Figure pat00026

    여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
    K = 표준정규분포에서 기 설정된 신뢰도를 근거하여 산출된 신뢰상한값
    σ = 상기 측정 데이터의 표준편차
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 만족하는 z를 상기 신뢰상한값 K로 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
    <수학식>
    Figure pat00027

    여기서, P(Z) = 표준정규분포에서 확률변수 Z의 값이 구간[-∞, z]에 속할 확률
    q = 상기 기 설정된 신뢰도
  16. 제15항에 있어서,
    상기 변환 데이터는 정규분포를 따르는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    설정부가 상기 배터리 시스템의 운전 모드를 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 상기 운전 모드가 변경되는 경우, 상기 운전 모드가 변경되기 전후에 변환된 상기 변환 데이터의 표준편차를 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 갱신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS(battery management system) 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    신뢰도를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  20. 정상 상태의 배터리 시스템 및 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 배터리 시스템의 상태를 진단하기 위한 측정 데이터를 반복하여 측정하는 데이터 측정부; 및
    상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하고, 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균 및 표준편차를 산출하며, 상기 산출된 평균 및 표준편차를 이용하여 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 배터리 시스템 진단 기준값 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 이용하여 상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
    <수학식>
    m1 < m2인 경우
    Figure pat00028

    m1 > m2인 경우
    Figure pat00029

    여기서, RB = 배터리 시스템 진단 기준값
    m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
    σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
    N = 배터리 시스템 진단 상수
  22. 제21항에 있어서,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값을 산출하는 단계는,
    상기 배터리 시스템 진단 기준값 산출부가 하기 수학식을 만족하는 최대 정수 N을 상기 배터리 시스템 진단 상수로 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
    <수학식>
    m1 < m2인 경우
    Figure pat00030

    m1 > m2인 경우
    Figure pat00031

    여기서, N = 배터리 시스템 진단 상수
    m1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    m2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 평균
    σ1 = 상기 정상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
    σ2 = 상기 이상 상태의 배터리 시스템으로부터 반복하여 측정된 측정 데이터의 표준편차
  23. 제22항에 있어서,
    상기 변환 데이터는 정규분포를 따르는 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 측정 데이터의 종류는 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀의 전압, 전압, 전류 및 온도, 상기 배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 모듈의 전압, 전류 및 온도 및 BMS 회로의 전압, 전류 및 온도 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는,
    표준편차를 이용한 배터리 시스템 진단 기준값 산출 방법.
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