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비선형 배터리 셀 모델과 외란 관측기를 기반으로 한 새로운 방식의 전류 센서 고장 진단 방법을 제안하고 있음.

구체적으로, 1) 결합 전류를 외부 교란으로 간주하는 교란 관측기를 적용할 수 있도록 배터리 셀 모델의 비선형 상태 공간 표현을 도출하고,
2) 1)의 도출한 비선형 모델에 따라 결합 전류를 외란으로 간주하는 교란 관측기 기반의 충전 상태 추정기 및 전류 잔차 추정기를 통해 배터리 시스템의 충전 상태 및 전류를 추정 처리하고,
3) 추정된 값들을 이용하여 생성한 전류 잔차에 정규화 개념을 도입함으로써, 전류 잔차 및 정규화된 전류에 대한 진단 기준에 따라 전류 센서 고장 여부를 진단하는 기술임.

제안된 방법은 전류 측정이 가능한지 여부에 관계없이 결합 전류를 추정할 수 있기 때문에 추정 전류와 측정 전류 사이의 잔차가 전류 센서 고장을 포착할 수 있습니다. 또한 정규화 과정을 통해 결합 전류의 크기에 관계없이 전류 센서 고장 진단을 구현할 수 있습니다.

이로 인해, 전류 센서 고장 등으로 전류 측정이 불가능하더라도, 외란 관측을 기반으로 전류 추정이 가능하기 때문에 추정 전류 및 측정 전류 사이의 잔차를 이용한 전류 센서의 고장 진단이 가능하며, 진단 시 정규화된 전류를 사용하므로 결합 전류의 크기에 관계없이 전류 센서 고장 진단을 오류 없이 진행할 수 있음.

본 특허는 배터리 셀의 비선형 모델을 구축하여 상태 관측기와 외란 관측기를 통해 배터리 시스템의 전류 센서 고장을 빠르게 감지하는 알고리즘을 제안하였다. Observability rank test를 통한 배터리 셀의 비선형 모델의 내부 상태 변수를 모두 관측 가능함을 확인하였으며, HPPC 전류 패턴을 사용한 실험 결과를 통해 제안하는 전류 센서 고장 감지 알고리즘이 측정 전류와 추정 전류 사이의 잔차를 모니터링하여 측정 전류에 이상이 생겼을 경우 빠르게 이를 감지할 수 있음을 확인하였다. 본 특허에서 제시한 전류 센서 고장 감지 기법은 전기차 뿐 아니라 배터리 시스템이 사용되는 에너지 저장장치, 모바일 기기 등에도 사용될 수 있을 것으로 기대한다.