KR20240014216A - Method and apparatus for detecting internal short circuit of battery - Google Patents

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성윤동
백종복
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한국에너지기술연구원
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Abstract

본 실시예는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 셀의 전압 데이터만 사용해서 배터리 셀의 내부 단락을 정확하게 검출할 수 있는 기술에 관한 것이다.This embodiment relates to a method and device for detecting an internal short circuit of a battery, and more specifically, to a technology that can accurately detect an internal short circuit of a battery cell using only battery cell voltage data.

Description

배터리의 내부 단락을 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING INTERNAL SHORT CIRCUIT OF BATTERY}Method and device for detecting internal short circuit of battery {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING INTERNAL SHORT CIRCUIT OF BATTERY}

본 실시예는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.This embodiment relates to a method and device for detecting an internal short circuit in a battery.

최근 이차 전지에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 여기서 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등과 최근의 리튬 이온 전지를 모두 포함한다. 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 종래의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 등에 비하여 에너지 밀도가 훨씬 높다는 장점이 있다. 리튬 이온 전지는 소형, 경량으로 제작할 수 있어서, 이동 기기의 전원으로 사용된다. 특히, 리튬 이온 전지는 전기 자동차의 전원으로 사용될 수 있어, 차세대 에너지 저장 매체로 주목을 받고 있다.Recently, research and development on secondary batteries has been actively conducted. Here, the secondary battery is a battery capable of charging and discharging, and includes both conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc., and recent lithium ion batteries. Among secondary batteries, lithium ion batteries have the advantage of having much higher energy density than conventional Ni/Cd batteries, Ni/MH batteries, etc. Lithium-ion batteries can be made small and lightweight, so they are used as a power source for mobile devices. In particular, lithium-ion batteries can be used as a power source for electric vehicles, and are attracting attention as a next-generation energy storage medium.

또한, 이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 배터리 팩은 배터리 관리 장치(BMS: Battery Management System)에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다. 배터리 팩 내의 배터리 셀들은 외부로부터 전원을 공급받아 충전된다. 충전된 배터리 셀들은 전기적으로 연결된 부하로 전기 에너지를 방전할 수 있다.Additionally, secondary batteries are generally used as battery packs that include battery modules in which a plurality of battery cells are connected in series and/or parallel. The status and operation of the battery pack are managed and controlled by a battery management system (BMS). Battery cells in a battery pack are charged by receiving power from an external source. Charged battery cells can discharge electrical energy to an electrically connected load.

여기서, 배터리 셀들의 충전 또는 방전시에 과충전 또는 과방전이 발생할 수 있는데, 배터리 셀들의 과충전 또는 과방전이 빈번해지면 배터리 셀들에 내부 단락이 발생할 수 있다.Here, overcharging or overdischarging may occur during charging or discharging of the battery cells. If overcharging or overdischarging of the battery cells becomes frequent, an internal short circuit may occur in the battery cells.

내부 단락이 발생한 배터리 셀은 자가 방전으로 인한 성능 저하를 일으키게 되고, 내부 단락이 심해질수록 배터리 팩 내부에서 발생되는 열에 의해 폭발과 화재를 동반하는 열폭주와 같은 위험한 상황이 발생될 수 있다. 따라서, 배터리 팩의 안전성을 확보하기 위해서 배터리 셀의 내부 단락 상태를 정확하게 파악하는 방안을 마련할 필요가 있다.A battery cell with an internal short circuit will experience performance degradation due to self-discharge, and as the internal short circuit becomes more severe, the heat generated inside the battery pack may lead to dangerous situations such as thermal runaway accompanied by explosion and fire. Therefore, in order to ensure the safety of the battery pack, it is necessary to prepare a method to accurately determine the internal short circuit state of the battery cell.

이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 배터리 셀의 전압 데이터만 사용해서 배터리 셀의 내부 단락을 정확하게 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, the purpose of this embodiment is, in one aspect, to provide a technology that can accurately detect an internal short circuit of a battery cell using only voltage data of the battery cell.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시예는, 배터리 관리 장치에서 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법에 있어서, 배터리 팩의 제1배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 이용해서 상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 단계; 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하면, 부하 또는 충전장치로부터 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 분리하는 단계; 상기 제1배터리 모듈에 포함된 상기 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)을 1차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득하는 단계; 상기 1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과하면, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득하는 단계; 및 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 여부를 판단하는 단계를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above-described object, in one aspect, the present embodiment provides a method for detecting an internal short circuit of a battery in a battery management device, wherein the terminal voltage of each of a plurality of battery cells included in the first battery module of the battery pack is provided. determining whether the first battery module is abnormal using a value; If it is determined that there is a problem with the first battery module, electrically disconnecting the first battery module from the load or charging device; Obtaining a primary open circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by first measuring the open circuit voltage (OCV) of each of the plurality of battery cells included in the first battery module; Obtaining a secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by secondary measurement of the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells when a predetermined time has elapsed from the time of the first measurement; and determining whether each of the plurality of battery cells is internally short-circuited using the primary and secondary open-circuit voltage values of each of the plurality of battery cells. .

상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 단계는 상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별하는 단계; 상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 상기 최소 단자 전압값과 상기 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출하는 단계; 상기 셀 평균 단자 전압값에 대한 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출하는 단계; 및 상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하기 위해서 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining whether the first battery module is abnormal includes selecting a minimum terminal voltage value with the smallest voltage value and a maximum terminal voltage value with the largest voltage value among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells; calculating a cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value from the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells; calculating a unit deviation of the minimum terminal voltage value and a unit deviation of the maximum terminal voltage value with respect to the cell average terminal voltage value; and using the unit deviation of the minimum terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value to determine whether the first battery module is abnormal.

상기 단위 편차를 이용하는 단계에서 상기 배터리 관리 장치는 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 제1임계값을 비교해서 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제1임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.In the step of using the unit deviation, the battery management device compares the unit deviation of the minimum terminal voltage value with a first threshold value, and if the unit deviation of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold value, the battery management device It can be judged that there is something wrong.

상기 단위 편차를 이용하는 단계에서 상기 배터리 관리 장치는 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차와 제2임계값을 비교해서 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제2임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.In the step of using the unit deviation, the battery management device compares the unit deviation of the maximum terminal voltage value with a second threshold value, and if the unit deviation of the maximum terminal voltage value is greater than the second threshold value, the battery management device It can be judged that there is something wrong.

상기 내부 단락 여부를 판단하는 단계에서 상기 배터리 관리 장치는 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수 있다.In the step of determining whether an internal short-circuit exists, the battery management device selects a battery cell in which an internal short-circuit occurs in a battery cell whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold among the plurality of battery cells. It can be judged by the battery cell.

상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 상기 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 상기 배터리 관리 장치는 상기 부하 또는 상기 충전장치와 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 재연결할 수 있다.If, among the plurality of battery cells, there is no battery cell whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold, the battery management device operates the load or the charging device and the first The battery module can be electrically reconnected.

상기 내부 단락 여부를 판단하는 단계는 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC(State Of Charge)값과 2차 SOC값을 산출하는 단계; 및 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 SOC값에서 2차 SOC값을 차감한 값이 제4임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining whether there is an internal short circuit is to determine the primary SOC (state of charge) value and secondary SOC of each of the plurality of battery cells using the primary open-circuit voltage value and secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells. calculating a value; and determining, among the plurality of battery cells, a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary SOC value from the primary SOC value is greater than the fourth threshold as a battery cell in which an internal short circuit has occurred.

상기 내부 단락 여부를 판단하는 단계는 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC(State Of Charge)값과 2차 SOC값을 산출하는 단계; 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC값과 2차 SOC값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 전류값을 산출하는 단계; 및 상기 다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락 전류값이 제5임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The step of determining whether there is an internal short circuit is to determine the primary SOC (state of charge) value and secondary SOC of each of the plurality of battery cells using the primary open-circuit voltage value and secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells. calculating a value; calculating an internal short-circuit current value of each of the plurality of battery cells using the primary SOC value and the secondary SOC value of each of the plurality of battery cells; and determining, among the plurality of battery cells, a battery cell whose internal short-circuit current value is greater than a fifth threshold as a battery cell in which an internal short-circuit has occurred.

다른 측면에서, 본 실시예는, 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 배터리 모듈 관리부; 및 상기 배터리 모듈 관리부에서 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단한 경우, 상기 제1배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 1차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득하고, 상기 1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과한 후에 상기 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득하며, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 여부를 판단하는 내부 단락 검출부를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치를 제공한다.In another aspect, the present embodiment includes a battery module management unit that determines whether a plurality of battery modules included in the battery pack are abnormal; And when the battery module management unit determines that there is a problem with the first battery module, first measures the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells included in the first battery module to obtain the first open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells. A value is obtained, and after a certain time has elapsed from the time of the first measurement, the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells is secondarily measured to obtain a secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells, and the plurality of Provided is a device for detecting an internal short circuit of a battery, including an internal short circuit detection unit that determines whether each of the plurality of battery cells has an internal short circuit using the primary and secondary open voltage values of each battery cell.

상기 배터리 모듈 관리부는 상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하기 위해서, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별하고, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 상기 최소 단자 전압값과 상기 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출해서 상기 셀 평균 단자 전압값에 대한 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출할 수 있다.In order to determine whether the first battery module is abnormal, the battery module manager selects the minimum terminal voltage value with the smallest voltage value and the maximum terminal voltage value with the largest voltage value among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells. Then, the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value is calculated from the terminal voltage value of each of the plurality of battery cells, and the minimum terminal voltage value for the cell average terminal voltage value is calculated. The unit deviation of the voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value can be calculated.

상기 배터리 모듈 관리부는 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 제1임계값을 비교해서 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제1임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하거나, 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차와 제2임계값을 비교해서 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제2임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.The battery module manager compares the unit deviation of the minimum terminal voltage value with the first threshold value and determines that there is a problem with the first battery module if the unit deviation of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold value, or By comparing the unit deviation of the maximum terminal voltage value with the second threshold value, if the unit deviation of the maximum terminal voltage value is greater than the second threshold value, it may be determined that there is a problem with the first battery module.

상기 내부 단락 검출부는 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결된 부하 또는 충전장치로부터 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 분리한 후에 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하고, 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 상기 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 상기 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단해서 상기 부하 또는 상기 충전장치와 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 재연결할 수 있다.The internal short-circuit detection unit electrically separates the first battery module from a load or charging device electrically connected to the battery pack, and then calculates a value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value among the plurality of battery cells. A battery cell that is greater than this third threshold is determined to be a battery cell in which an internal short circuit has occurred, and among the plurality of battery cells, a battery in which the value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold value. If there are no cells, it is determined that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells, and the load or the charging device and the first battery module can be electrically reconnected.

상기 제1배터리 모듈에 대해서 상기 배터리 모듈 관리부에서는 이상이 있는 것으로 판단하고, 상기 내부 단락 검출부에서는 상기 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단하는 반복 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 상기 내부 단락 검출부는 상기 제1임계값 또는 상기 제2임계값을 조정할 수 있다.When the number of repetitions in which the battery module management unit determines that there is a problem with the first battery module and the internal short circuit detection unit determines that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells reaches a preset number, the internal short circuit detection unit determines that there is a problem with the first battery module. The short circuit detection unit may adjust the first threshold value or the second threshold value.

상기 배터리 모듈 관리부에서 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단한 경우, 상기 내부 단락 검출부는 배터리 팩과 전기적으로 연결된 부하 또는 충전장치로부터 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 분리한 후에 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하고, 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 상기 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 상기 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단해서 상기 부하 또는 상기 충전장치와 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 재연결할 수 있다.When the battery module management unit determines that there is a problem with the first battery module, the internal short circuit detection unit electrically separates the first battery module from a load or charging device electrically connected to the battery pack and then detects one of the plurality of battery cells. , a battery cell in which the value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold is determined to be a battery cell in which an internal short circuit has occurred, and among the plurality of battery cells, the secondary open-circuit voltage value is calculated from the primary open-circuit voltage value. If there is no battery cell whose open-circuit voltage value is subtracted from the third threshold, it is determined that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells, and the load or the charging device and the first battery module are electrically reconnected. You can connect.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 배터리 셀의 전압 데이터만 사용해서 이상 징후가 있는 배터리 모듈을 선별하고, 이상 징후가 있는 배터리 모듈에 대해서만 배터리 셀의 내부 단락을 검출하기 때문에 배터리 셀의 내부 단락을 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.As described above, according to this embodiment, battery modules with abnormalities are selected using only the voltage data of the battery cell, and internal short circuits of the battery cells are detected only for battery modules with abnormalities, so the internal short circuit of the battery cell is detected. Short circuits can be detected quickly and accurately.

도 1은 일 실시예에 따른 배터리의 내부 단락을 검출하기 위한 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 내부 단락이 발생한 배터리 셀의 등가 회로를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 SOC(State Of Charge)-개방전압 특성 곡선을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 배터리의 내부 단락을 검출하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 내부 단락 검출 과정에서 배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 구체적인 과정을 나타낸 순서도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 내부 단락 검출 과정에서 이상(異常)이 있는 배터리 모듈에 대해 내부 단락을 검출하는 구체적인 과정을 나타낸 순서도이다.1 is a block diagram of a system for detecting an internal short circuit of a battery according to an embodiment.
2 and 3 are diagrams for explaining the configuration of a battery pack according to an embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a battery cell in which an internal short circuit has occurred according to an embodiment.
Figure 5 is a diagram showing an example of a SOC (State Of Charge)-open circuit voltage characteristic curve.
Figure 6 is a flowchart showing a process for detecting an internal short circuit of a battery in a battery management device according to an embodiment.
Figures 7 and 8 are flowcharts showing a specific process for determining whether a battery module is abnormal during an internal short circuit detection process according to an embodiment.
Figure 9 is a flowchart showing a specific process of detecting an internal short circuit for a battery module with an abnormality in the internal short circuit detection process according to an embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that elements may be “connected,” “combined,” or “connected.”

도 1은 일 실시예에 따른 배터리의 내부 단락을 검출하기 위한 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a system for detecting an internal short circuit of a battery according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 배터리의 내부 단락을 검출하기 위한 시스템(100)은 배터리 팩(110) 및 배터리 관리 장치(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a system 100 for detecting an internal short circuit of a battery may include a battery pack 110 and a battery management device 120.

배터리 팩(110)은 도 2와 같이 제1배터리 모듈(210) 내지 제N배터리 모듈(230)을 포함할 수 있다.The battery pack 110 may include a first battery module 210 to an N-th battery module 230 as shown in FIG. 2 .

이러한 배터리 팩(110)은 충전장치(미도시)로부터 전원을 공급받아서 복수의 배터리 모듈을 충전한다.This battery pack 110 receives power from a charging device (not shown) and charges a plurality of battery modules.

그리고 배터리 팩(110)은 제1배터리 모듈(210) 내지 제N배터리 모듈(230)에 저장된 전기 에너지를 부하에 공급할 수 있다.And the battery pack 110 can supply the electrical energy stored in the first to Nth battery modules 210 to 230 to the load.

위와 같은 배터리 팩(110)은 ESS(Energy Storage System) 또는 차량 등에 사용될 수 있다.The above battery pack 110 can be used in an ESS (Energy Storage System) or a vehicle.

한편, 배터리 팩(110)에 포함된 배터리 모듈은 도 2와 같이 다수의 배터리 셀(도 2의 Cell)을 포함할 수 있다. 그리고 배터리 팩(110)은 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압을 감지하는 전압 센서를 하나 이상 포함할 수 있다.Meanwhile, the battery module included in the battery pack 110 may include a plurality of battery cells (cells in FIG. 2) as shown in FIG. Additionally, the battery pack 110 may include one or more voltage sensors that detect the terminal voltage of each of a plurality of battery cells.

여기서, 다수의 배터리 셀은 병렬, 직렬, 또는 직렬 및 병렬의 조합으로 연결될 수 있다.Here, multiple battery cells may be connected in parallel, series, or a combination of series and parallel.

배터리 관리 장치(120)는 배터리 팩(110)에 포함된 제1배터리 모듈(210) 내지 제N배터리 모듈(230)을 관리할 수 있다.The battery management device 120 may manage the first to Nth battery modules 210 to 230 included in the battery pack 110.

배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압에 대한 감지 신호를 배터리 팩(110)의 전압 센서로부터 전달받아서 단자 전압을 측정 및 단자 전압값으로 생성할 수 있고, 단자 전압값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각의 SOC(State Of Charge)를 계산할 수 있다.The battery management device 120 may receive a detection signal for the terminal voltage of each of the plurality of battery cells included in the battery module from the voltage sensor of the battery pack 110, measure the terminal voltage, and generate a terminal voltage value. The SOC (State Of Charge) of each of multiple battery cells can be calculated using the terminal voltage value.

일 실시예에서 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 이용해서 배터리 셀의 내부 단락을 검출할 수 있다. 일 실시예에서는 설명의 편의상, 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락을 검출하는 구성을 예로 들어 설명하도록 한다. 아래와 같은 설명은 제2배터리 모듈(220) 내지 제N 배터리 모듈(230)에도 각각 적용될 수 있다.In one embodiment, the battery management device 120 may detect an internal short circuit of a battery cell using the terminal voltage value of each of a plurality of battery cells. In one embodiment, for convenience of explanation, a configuration for detecting an internal short circuit in each of a plurality of battery cells included in the first battery module 210 will be described as an example. The following description can also be applied to the second battery module 220 to the Nth battery module 230, respectively.

배터리 관리 장치(120)는 배터리 셀의 내부 단락을 검출하기 전에, 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 이용해서 제1배터리 모듈(210)의 이상(異常) 여부를 판단할 수 있다.Before detecting an internal short circuit of a battery cell, the battery management device 120 may determine whether the first battery module 210 is abnormal using the terminal voltage value of each of the plurality of battery cells.

구체적으로, 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별할 수 있다.Specifically, the battery management device 120 may select the minimum terminal voltage value with the smallest voltage value and the maximum terminal voltage value with the largest voltage value among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells.

그리고 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 최소 단자 전압값과 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 아래 수학식 1을 통해서 산출할 수 있다.And the battery management device 120 can calculate the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value from the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells through Equation 1 below. .

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Vavg는 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값, Vk는 k번째 배터리 셀의 단자 전압값, Vmin은 최소 단자 전압값, Vmax는 최대 단자 전압값, n은 다수의 배터리 셀의 개수를 의미한다.Here, V avg is the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values, V k is the terminal voltage value of the kth battery cell, V min is the minimum terminal voltage value, V max is the maximum terminal voltage value, and n is the number of battery cells. means the number of

나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출한 배터리 관리 장치(120)는 셀 평균 단자 전압값에 대한 최소 단자 전압값의 단위 편차, 그리고 셀 평균 단자 전압값에 대한 최대 단자 전압값의 단위 편차를 아래 수학식 3 및 수학식 4를 통해서 산출할 수 있다.The battery management device 120, which calculates the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values, determines the unit deviation of the minimum terminal voltage value with respect to the cell average terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value with respect to the cell average terminal voltage value. Can be calculated through Equation 3 and Equation 4 below.

여기서, 배터리 관리 장치(120)는 최소 단자 전압값의 단위 편차와 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출하기 위해서, 셀 평균 단자 전압값의 표준 편차를 아래 수학식 2를 통해서 산출할 수 있다.Here, in order to calculate the unit deviation of the minimum terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value, the battery management device 120 may calculate the standard deviation of the cell average terminal voltage value through Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, σ는 셀 평균 단자 전압값의 표준 편차를 의미한다.Here, σ means the standard deviation of the cell average terminal voltage value.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, UD1은 최소 단자 전압값의 단위 편차, σ는 셀 평균 단자 전압값의 표준 편차, Vavg는 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값, Vmin은 최소 단자 전압값을 의미한다.Here, UD1 is the unit deviation of the minimum terminal voltage value, σ is the standard deviation of the cell average terminal voltage value, V avg is the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values, and V min is the minimum terminal voltage value.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, UD2는 최대 단자 전압값의 단위 편차, σ는 셀 평균 단자 전압값의 표준 편차, Vavg는 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값, Vmax는 최대 단자 전압값을 의미한다.Here, UD2 is the unit deviation of the maximum terminal voltage value, σ is the standard deviation of the cell average terminal voltage value, V avg is the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values, and V max is the maximum terminal voltage value.

배터리 관리 장치(120)는 최소 단자 전압값의 단위 편차와 제1임계값을 비교해서, 최소 단자 전압값의 단위 편차가 제1임계값보다 크면 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.The battery management device 120 compares the unit deviation of the minimum terminal voltage value with the first threshold, and determines that there is a problem with the first battery module 210 if the unit deviation of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold. can do.

배터리 관리 장치(120)는 최대 단자 전압값의 단위 편차와 제2임계값을 비교해서, 최대 단자 전압값의 단위 편차가 제2임계값보다 크면 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.The battery management device 120 compares the unit deviation of the maximum terminal voltage value with the second threshold, and determines that there is a problem with the first battery module 210 if the unit deviation of the maximum terminal voltage value is greater than the second threshold. can do.

다시 말해서, 다수의 배터리 셀 중에서 하나 이상의 배터리 셀의 성능이 나머지 배터리 셀들에 비해서 저하되면, 최소 단자 전압값의 단위 편차가 제1임계값보다 커지거나, 최대 단자 전압값의 단위 편차가 제2임계값보다 커질 수 있다. 이러한 경우, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.In other words, if the performance of one or more battery cells among a plurality of battery cells deteriorates compared to the remaining battery cells, the unit deviation of the minimum terminal voltage value becomes greater than the first threshold value, or the unit deviation of the maximum terminal voltage value becomes greater than the second threshold value. It can be larger than the value. In this case, the battery management device 120 may determine that there is a problem with the first battery module 210.

제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단한 배터리 관리 장치(120)는 부하 또는 충전장치로부터 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 분리할 수 있다.The battery management device 120, which determines that there is a problem with the first battery module 210, may electrically separate the first battery module 210 from the load or charging device.

다시 말해서, 배터리 팩(110)이 부하 또는 충전장치와 전기적으로 연결된 상태일 때에 배터리 관리 장치(120)는 배터리 팩(110)에서 제1배터리 모듈(210)만 부하 또는 충전장치로부터 전기적으로 분리할 수 있다.In other words, when the battery pack 110 is electrically connected to the load or charging device, the battery management device 120 can electrically isolate only the first battery module 210 in the battery pack 110 from the load or charging device. You can.

여기서, 배터리 팩(110)의 배터리 모듈별로 모듈 개폐 스위치(도 3의 310)가 설치될 수 있고, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)의 모듈 개폐 스위치를 개방(Open)해서 부하 또는 충전장치로부터 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 분리할 수 있다.Here, a module open/close switch (310 in FIG. 3) may be installed for each battery module of the battery pack 110, and the battery management device 120 opens the module open/close switch of the first battery module 210. The first battery module 210 can be electrically separated from the load or charging device.

제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 분리한 후에 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 여부를 아래와 같이 판단할 수 있다.After electrically separating the first battery module 210, the battery management device 120 may determine whether each of the plurality of battery cells included in the first battery module 210 is internally short-circuited as follows.

우선, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)을 1차 측정해서 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득할 수 있다. 여기서, 개방 전압은 제1배터리 모듈(210)이 전기적으로 분리되어 배터리 셀에 전류가 흐르지 않을 때의 단자 전압일 수 있다. 따라서, 배터리 팩(110)의 전압센서에서 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 감지할 수 있고, 배터리 관리 장치(120)는 전압센서로부터 전달된 감지 신호를 이용해서 개방 전압을 측정할 수 있다.First, the battery management device 120 first measures the open circuit voltage (OCV) of each of the plurality of battery cells included in the first battery module 210 to determine the primary open circuit voltage value of each of the plurality of battery cells. can be obtained. Here, the open-circuit voltage may be a terminal voltage when the first battery module 210 is electrically separated and no current flows through the battery cell. Accordingly, the voltage sensor of the battery pack 110 can detect the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells, and the battery management device 120 can measure the open-circuit voltage using the detection signal transmitted from the voltage sensor.

한편, 1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과하면, 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득할 수 있다.Meanwhile, when a certain period of time has elapsed from the time of the first measurement, the battery management device 120 can obtain the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by secondary measurement of the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells. .

배터리 관리 장치(120)는 배터리 셀별로 획득한 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각에 대한 내부 단락 여부를 아래와 같이 판단할 수 있다.The battery management device 120 can determine whether each of the plurality of battery cells has an internal short circuit using the primary open-circuit voltage value and the secondary open-circuit voltage value obtained for each battery cell as follows.

배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 중에서 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수 있다. 그 이유는 내부 단락이 발생한 배터리 셀에서는 자가 방전으로 인해서 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값의 차이가 커지기 때문이다. 여기서, 제3임계값은 전압값일 수 있다.The battery management device 120 may determine, among a plurality of battery cells, a battery cell in which a value obtained by subtracting a secondary open-circuit voltage value from a primary open-circuit voltage value greater than the third threshold value as a battery cell in which an internal short circuit has occurred. This is because in a battery cell in which an internal short circuit has occurred, the difference between the primary open-circuit voltage value and the secondary open-circuit voltage value increases due to self-discharge. Here, the third threshold may be a voltage value.

다수의 배터리 셀 중에서 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 배터리 관리 장치(120)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다. 다시 말해서, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 이상이 발생한 원인이 배터리 셀의 내부 단락이 아닌 다른 원인으로 판단해서 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다If there is no battery cell among the plurality of battery cells whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold, the battery management device 120 operates the load or charging device and the first battery module 210. ) can be electrically reconnected. In other words, the battery management device 120 determines that the cause of the problem in the first battery module 210 is a cause other than an internal short circuit of the battery cell, and electrically connects the load or charging device and the first battery module 210. can reconnect

한편, 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC(State Of Charge)값과 2차 SOC값을 산출할 수도 있다. 여기서, 배터리 관리 장치(120)는 도 5와 같은 SOC(State Of Charge)-개방전압 특성 곡선 데이터를 저장할 수 있고, 1차 개방 전압값, 2차 개방 전압값과 SOC-개방전압 특성 곡선 데이터를 이용해서 1차 SOC값과 2차 SOC값을 산출할 수 있다.Meanwhile, the battery management device 120 uses the primary and secondary open-circuit voltage values of each of the plurality of battery cells to determine the primary SOC (state of charge) value and the secondary SOC value of each of the plurality of battery cells. It can also be calculated. Here, the battery management device 120 can store SOC (State Of Charge)-open-circuit voltage characteristic curve data as shown in FIG. 5, and includes the primary open-circuit voltage value, secondary open-circuit voltage value, and SOC-open-circuit voltage characteristic curve data. You can use this to calculate the primary SOC value and secondary SOC value.

그리고 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 중에서 1차 SOC값에서 2차 SOC값을 차감한 값이 제4임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수도 있다. 그 이유는 내부 단락이 발생한 배터리 셀에서는 자가 방전으로 인해서 1차 SOC값과 2차 SOC값의 차이가 커지기 때문이다. 여기서, 제4임계값은 SOC값일 수 있다.Additionally, the battery management device 120 may determine a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary SOC value from the primary SOC value greater than the fourth threshold among the plurality of battery cells as a battery cell in which an internal short circuit has occurred. This is because in a battery cell where an internal short circuit occurs, the difference between the primary SOC value and the secondary SOC value increases due to self-discharge. Here, the fourth threshold may be the SOC value.

다수의 배터리 셀 중에서 1차 SOC값에서 2차 SOC값을 차감한 값이 제4임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 배터리 관리 장치(120)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다.If there is no battery cell among the plurality of battery cells whose value obtained by subtracting the secondary SOC value from the primary SOC value is greater than the fourth threshold, the battery management device 120 connects the load or charging device and the first battery module 210. Can be electrically reconnected.

한편, 배터리 관리 장치(120)는 수학식 5와 같이 1차 SOC값과 2차 SOC값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 전류값을 산출할 수도 있다.Meanwhile, the battery management device 120 may calculate the internal short-circuit current value of each of the plurality of battery cells using the primary SOC value and the secondary SOC value as shown in Equation 5.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, Iisc는 내부 단락 전류값, SOC1은 1차 SOC값, SOC2는 2차 SOC값, Δt는 1차 측정의 시점으로부터 경과한 일정 시간, Q는 배터리 셀의 용량을 의미한다.Here, I isc is the internal short-circuit current value, SOC 1 is the primary SOC value, SOC 2 is the secondary SOC value, Δt is a certain time elapsed from the time of the first measurement, and Q is the capacity of the battery cell.

배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락 전류값이 제5임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수도 있다. 그 이유는 배터리 셀에 발생한 내부 단락은 도 4와 같이 저항(Risc)으로 등가화되고, 저항(Risc)으로 흐르는 내부 단락 전류(Iisc)가 커지기 때문이다. 여기서, 제5임계값은 전류값일 수 있다.The battery management device 120 may determine a battery cell whose internal short-circuit current value is greater than the fifth threshold among a plurality of battery cells as a battery cell in which an internal short-circuit has occurred. This is because the internal short circuit that occurs in the battery cell is equivalent to a resistance (R isc ) as shown in FIG. 4 , and the internal short circuit current (I isc ) flowing through the resistance (R isc ) increases. Here, the fifth threshold may be a current value.

다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락 전류값이 제5임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 배터리 관리 장치(120)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다.If there is no battery cell among the plurality of battery cells whose internal short-circuit current value is greater than the fifth threshold, the battery management device 120 may electrically reconnect the load or charging device and the first battery module 210.

일 실시예에서 배터리 관리 장치(120)에서 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단한 후에 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀에 대해서는 내부 단락이 미발생한 것으로 판단하는 반복 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈의 이상 여부를 판단하기 위한 임계값인 제1임계값과 제2임계값 중 하나 이상을 조정할 수 있다. 구체적으로 배터리 관리 장치(120)는 제1임계값과 제2임계값 중 하나 이상을 상향 조정할 수 있다.In one embodiment, after the battery management device 120 determines that there is a problem with the first battery module 210, it is repeated to determine that an internal short circuit has not occurred in a plurality of battery cells included in the first battery module 210. When the number of times reaches a preset number, the battery management device 120 may adjust one or more of the first threshold value and the second threshold value, which are threshold values for determining whether the battery module is abnormal. Specifically, the battery management device 120 may adjust one or more of the first threshold value and the second threshold value upward.

이상에서 설명한 바와 같이 일 실시예에서는 배터리 관리 장치(120)가 배터리 셀의 단자 전압값, 즉 배터리 셀의 전압 데이터만 사용해서 이상 징후가 있는 배터리 모듈을 선별하고, 배터리 팩(110)의 배터리 모듈들 중에서 이상 징후가 있는 배터리 모듈에 대해서만 배터리 셀의 내부 단락을 검출하기 때문에 배터리 셀의 내부 단락을 빠르고 정확하게 검출할 수 있다.As described above, in one embodiment, the battery management device 120 selects battery modules with abnormalities using only the terminal voltage value of the battery cell, that is, the voltage data of the battery cell, and selects the battery module of the battery pack 110. Since the internal short circuit of the battery cell is detected only for battery modules with abnormal signs, the internal short circuit of the battery cell can be detected quickly and accurately.

지금부터는 배터리 관리 장치(120)의 구성과 배터리 관리 장치(120)에서 배터리의 내부 단락을 검출하는 과정에 대해 자세히 설명하도록 한다.From now on, the configuration of the battery management device 120 and the process of detecting an internal short circuit of the battery in the battery management device 120 will be described in detail.

우선, 배터리 관리 장치(120)는 도 1과 같이 배터리 모듈 관리부(122) 및 내부 단락 검출부(124)를 포함할 수 있다.First, the battery management device 120 may include a battery module management unit 122 and an internal short circuit detection unit 124 as shown in FIG. 1 .

배터리 모듈 관리부(122)는 배터리 팩(110)에 포함된 다수의 배터리 모듈인 제1배터리 모듈(210) 내지 제N배터리 모듈(230)의 이상 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈 관리부(122)는 제1배터리 모듈(210) 내지 제N배터리 모듈(230)의 이상 여부 판단을 주기적으로 실시할 수 있다.The battery module management unit 122 may determine whether the first battery module 210 to the Nth battery module 230, which are a plurality of battery modules included in the battery pack 110, are abnormal. Here, the battery module management unit 122 may periodically determine whether the first to Nth battery modules 210 to 230 are abnormal.

일 실시예에서 배터리 모듈 관리부(122)는 제1배터리 모듈(210)의 이상 여부를 판단하기 위해서, 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별할 수 있다.In one embodiment, in order to determine whether the first battery module 210 is abnormal, the battery module manager 122 determines whether the voltage value is the highest among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells included in the first battery module 210. The smallest terminal voltage value and the largest terminal voltage value can be selected.

그리고 배터리 모듈 관리부(122)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 최소 단자 전압값과 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출해서 상기 셀 평균 단자 전압값에 대한 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈 관리부(122)는 최소 단자 전압값의 단위 편차와 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출하기 위해서, 셀 평균 단자 전압값의 표준 편차를 산출할 수 있다.And the battery module management unit 122 calculates the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value from the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells, and calculates the cell average terminal voltage value for the cell average terminal voltage value. The unit deviation of the minimum terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value can be calculated. Here, the battery module management unit 122 may calculate the standard deviation of the cell average terminal voltage value in order to calculate the unit deviation of the minimum terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value.

배터리 모듈 관리부(122)는 최소 단자 전압값의 단위 편차와 기저장한 제1임계값을 비교할 수 있다.The battery module management unit 122 may compare the unit deviation of the minimum terminal voltage value with a previously stored first threshold value.

최소 단자 전압값의 단위 편차가 제1임계값보다 크면, 배터리 모듈 관리부(122)는 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.If the unit deviation of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold, the battery module management unit 122 may determine that there is a problem with the first battery module 210.

배터리 모듈 관리부(122)는 최대 단자 전압값의 단위 편차와 기저장한 제2임계값을 비교할 수도 있다.The battery module management unit 122 may compare the unit deviation of the maximum terminal voltage value with a pre-stored second threshold value.

최대 단자 전압값의 단위 편차가 제2임계값보다 크면, 배터리 모듈 관리부(122)는 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단할 수도 있다.If the unit deviation of the maximum terminal voltage value is greater than the second threshold, the battery module management unit 122 may determine that there is a problem with the first battery module 210.

제1배터리 모듈(210)에 이상이 없는 경우, 즉 최소 단자 전압값의 단위 편차가 제1임계값보다 작거나 최대 단자 전압값의 단위 편차가 제2임계값보다 작은 경우, 배터리 모듈 관리부(122)는 일정 주기마다 제1배터리 모듈(210)의 이상 여부 판단을 다시 실시할 수 있다.If there is no problem with the first battery module 210, that is, if the unit deviation of the minimum terminal voltage value is less than the first threshold or the unit deviation of the maximum terminal voltage value is less than the second threshold, the battery module management unit 122 ) may re-determine whether the first battery module 210 is abnormal at regular intervals.

내부 단락 검출부(124)는 배터리 모듈 관리부(122)에서 이상이 있는 것으로 판단한 배터리 모듈에 대해서만 내부 단락 여부를 판단할 수 있다.The internal short circuit detection unit 124 can determine whether there is an internal short circuit only for battery modules that the battery module management unit 122 determines to have a problem.

예를 들어, 배터리 모듈 관리부(122)에서 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단한 경우, 내부 단락 검출부(124)는 배터리 팩(110)과 전기적으로 연결된 부하 또는 충전장치로부터 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 분리할 수 있다.For example, when the battery module management unit 122 determines that there is a problem with the first battery module, the internal short circuit detection unit 124 detects the first battery module 210 from a load or charging device electrically connected to the battery pack 110. ) can be electrically separated.

이후, 내부 단락 검출부(124)는 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 1차 측정해서 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득할 수 있다.Thereafter, the internal short circuit detection unit 124 may first measure the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells included in the first battery module 210 to obtain the primary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells.

그리고 1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과한 후에, 내부 단락 검출부(124)는 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득할 수 있다.And after a certain period of time has elapsed from the time of the first measurement, the internal short circuit detection unit 124 can obtain the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by secondary measurement of the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells. .

내부 단락 검출부(124)는 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 아래와 같이 이용해서 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 여부를 판단할 수 있다.The internal short-circuit detection unit 124 may determine whether each of the plurality of battery cells has an internal short-circuit using the primary and secondary open-circuit voltage values of each of the plurality of battery cells as follows.

내부 단락 검출부(124)는 다수의 배터리 셀 중에서 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수 있다.The internal short-circuit detection unit 124 may determine a battery cell in which an internal short-circuit has occurred a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value greater than the third threshold value among the plurality of battery cells.

다수의 배터리 셀 중에서 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 내부 단락 검출부(124)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다. If there is no battery cell among the plurality of battery cells whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold, the internal short circuit detection unit 124 detects the load or charging device and the first battery module 210. ) can be electrically reconnected.

한편, 내부 단락 검출부(124)는 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC(State Of Charge)값과 2차 SOC값을 산출할 수도 있다.Meanwhile, the internal short circuit detection unit 124 uses the primary open-circuit voltage value and the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells to determine the primary SOC (state of charge) value and the secondary SOC value of each of the plurality of battery cells. It can also be calculated.

그리고 내부 단락 검출부(124)는 다수의 배터리 셀 중에서 1차 SOC값에서 2차 SOC값을 차감한 값이 제4임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수도 있다.In addition, the internal short circuit detection unit 124 may determine a battery cell in which an internal short circuit has occurred a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary SOC value from the primary SOC value is greater than the fourth threshold among the plurality of battery cells.

다수의 배터리 셀 중에서 1차 SOC값에서 2차 SOC값을 차감한 값이 제4임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 내부 단락 검출부(124)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다.If there is no battery cell among the plurality of battery cells whose value obtained by subtracting the secondary SOC value from the primary SOC value is greater than the fourth threshold, the internal short circuit detection unit 124 detects the load or charging device and the first battery module 210. Can be electrically reconnected.

한편, 내부 단락 검출부(124)는 1차 SOC값과 2차 SOC값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 전류값을 산출할 수도 있다.Meanwhile, the internal short circuit detection unit 124 may calculate the internal short circuit current value of each of the plurality of battery cells using the primary SOC value and the secondary SOC value.

내부 단락 검출부(124)는 다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락 전류값이 제5임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수도 있다.The internal short-circuit detection unit 124 may determine a battery cell whose internal short-circuit current value is greater than the fifth threshold among a plurality of battery cells as a battery cell in which an internal short-circuit has occurred.

다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락 전류값이 제5임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 내부 단락 검출부(124)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다.If there is no battery cell among the plurality of battery cells whose internal short-circuit current value is greater than the fifth threshold, the internal short-circuit detection unit 124 may electrically reconnect the load or charging device and the first battery module 210.

일 실시예에서 배터리 모듈 관리부(122)에서는 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하고, 내부 단락 검출부(124)에서는 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단하는 반복 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 내부 단락 검출부(124)는 제1임계값 또는 제2임계값을 조정할 수 있다. 바람직하게는 제1임계값 또는 제2임계값을 상향 조정할 수 있다.In one embodiment, the battery module management unit 122 determines that there is a problem with the first battery module, and the internal short circuit detection unit 124 determines that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells. The number of repetitions is set to a preset number of times. When reached, the internal short circuit detection unit 124 can adjust the first threshold or the second threshold. Preferably, the first threshold or the second threshold may be adjusted upward.

도 6은 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치에서 배터리의 내부 단락을 검출하는 과정을 나타낸 순서도이다.Figure 6 is a flowchart showing a process for detecting an internal short circuit of a battery in a battery management device according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 획득할 수 있다(S610). 여기서, 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압에 대한 감지 신호를 배터리 팩(110)의 전압 센서로부터 전달받아서 단자 전압을 측정 및 단자 전압값으로 생성할 수 있다.Referring to FIG. 6, the battery management device 120 may obtain the terminal voltage value of each of the plurality of battery cells included in the first battery module 210 (S610). Here, the battery management device 120 may receive a detection signal for the terminal voltage of each of the plurality of battery cells from the voltage sensor of the battery pack 110, measure the terminal voltage, and generate a terminal voltage value.

다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 획득한 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 이용해서 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단할 수 있다(S620).The battery management device 120, which has acquired the terminal voltage value of each of the plurality of battery cells, can determine whether there is an abnormality in the first battery module using the terminal voltage value of each of the plurality of battery cells (S620).

상기 단계 S620에 대한 구체적인 과정은 도 7과 같다.The specific process for step S620 is shown in FIG. 7.

도 7을 참조하면, 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별할 수 있다(S710).Referring to FIG. 7, the battery management device 120 may select the minimum terminal voltage value with the smallest voltage value and the maximum terminal voltage value with the largest voltage value among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells (S710). .

그리고 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 최소 단자 전압값과 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출할 수 있다(S720).Additionally, the battery management device 120 may calculate a cell average terminal voltage value of the terminal voltage values remaining after excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value from the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells (S720).

상기 단계 S720 이후에 배터리 관리 장치(120)는 셀 평균 단자 전압값에 대한 최소 단자 전압값의 단위 편차(UD1), 그리고 셀 평균 단자 전압값에 대한 최대 단자 전압값(UD2)의 단위 편차를 산출할 수 있다(S730, S740). 여기서, 배터리 관리 장치(120)는 상기 단계 S730 이전에 셀 평균 단자 전압값의 표준 편차를 산출할 수 있다.After step S720, the battery management device 120 calculates the unit deviation (UD1) of the minimum terminal voltage value with respect to the cell average terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value (UD2) with respect to the cell average terminal voltage value. You can (S730, S740). Here, the battery management device 120 may calculate the standard deviation of the cell average terminal voltage value before step S730.

배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)의 이상 여부 판단에 최소 단자 전압값의 단위 편차(UD1), 그리고 최대 단자 전압값(UD2)의 단위 편차를 이용할 수 있다(S750). The battery management device 120 may use the unit deviation of the minimum terminal voltage value (UD1) and the unit deviation of the maximum terminal voltage value (UD2) to determine whether the first battery module 210 is abnormal (S750).

제1배터리 모듈(210)의 이상 여부를 판단한 결과, 제1배터리 모듈(210)에 이상이 없으면, 배터리 관리 장치(120)는 기설정된 주기에 맞춰서 상기 단계 S610을 다시 실시할 수 있다(S630).As a result of determining whether there is an abnormality in the first battery module 210, if there is no abnormality in the first battery module 210, the battery management device 120 may perform step S610 again according to a preset cycle (S630). .

상기 단계 S630에서 배터리 관리 장치(120)가 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있다고 판단한 경우, 배터리 관리 장치(120)는 부하 또는 충전장치로부터 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 분리할 수 있다(S640). If the battery management device 120 determines that there is a problem with the first battery module 210 in step S630, the battery management device 120 may electrically separate the first battery module 210 from the load or charging device. There is (S640).

여기서, S630에 대한 구체적인 과정, 즉 최소 단자 전압값의 단위 편차(UD1), 그리고 최대 단자 전압값의 단위 편차(UD2)를 이용해서 제1배터리 모듈(210)의 이상 여부를 판단하는 과정은 도 8과 같다.Here, the specific process for S630, that is, the process of determining whether the first battery module 210 is abnormal using the unit deviation (UD1) of the minimum terminal voltage value and the unit deviation (UD2) of the maximum terminal voltage value, is shown in Fig. Same as 8.

배터리 관리 장치(120)는 최소 단자 전압값의 단위 편차(UD1)와 제1임계값을 비교해서, 최소 단자 전압값의 단위 편차(UD1)가 제1임계값보다 크면 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 단계 S640을 실시할 수 있다(S810).The battery management device 120 compares the unit deviation (UD1) of the minimum terminal voltage value with the first threshold, and if the unit deviation (UD1) of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold, the first battery module 210 It is determined that there is a problem and the step S640 can be performed (S810).

상기 단계 S810에서 최소 단자 전압값의 단위 편차(UD1)가 제1임계값보다 작으면 배터리 관리 장치(120)는 최대 단자 전압값의 단위 편차(UD2)와 제2임계값을 비교해서, 최대 단자 전압값의 단위 편차가 제2임계값보다 크면 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 단계 S640을 실시할 수 있다(S820).In step S810, if the unit deviation (UD1) of the minimum terminal voltage value is less than the first threshold, the battery management device 120 compares the unit deviation (UD2) of the maximum terminal voltage value and the second threshold, and determines the maximum terminal voltage value. If the unit deviation of the voltage value is greater than the second threshold, it is determined that there is a problem with the first battery module 210, and the step S640 can be performed (S820).

상기 단계 S820에서 최대 단자 전압값의 단위 편차가 제2임계값보다 작으면면, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 이상이 없는 것으로 판단하고 상기 단계 S610을 실시할 수 있다.If the unit deviation of the maximum terminal voltage value is less than the second threshold in step S820, the battery management device 120 may determine that there is no problem with the first battery module 210 and perform step S610.

한편, 부하 또는 충전장치로부터 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 분리한 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 1차 측정해서 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득할 수 있다(S650).Meanwhile, the battery management device 120, which electrically separates the first battery module 210 from the load or charging device, first measures the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells included in the first battery module 210 and determines the plurality of The primary open-circuit voltage value of each battery cell can be obtained (S650).

1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과하면, 배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득할 수 있다(S660).When a certain period of time has elapsed from the time of the first measurement, the battery management device 120 can obtain the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by secondary measurement of the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells (S660) ).

배터리 관리 장치(120)는 배터리 셀별로 획득한 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 다수의 배터리 셀 각각에 대한 내부 단락 여부를 판단할 수 있다(S670).The battery management device 120 may determine whether each of the plurality of battery cells has an internal short circuit using the primary and secondary open-circuit voltage values obtained for each battery cell (S670).

상기 단계 S670에 대한 구체적인 과정은 도 9와 같다.The specific process for step S670 is shown in FIG. 9.

배터리 관리 장치(120)는 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단할 수 있다(S910, S920, S930). 그 이유는 내부 단락이 발생한 배터리 셀에서는 자가 방전으로 인해서 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값의 차이가 커지기 때문이다.The battery management device 120 may determine that a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold value is a battery cell in which an internal short circuit has occurred (S910, S920, and S930). This is because in a battery cell in which an internal short circuit has occurred, the difference between the primary open-circuit voltage value and the secondary open-circuit voltage value increases due to self-discharge.

상기 단계 S920에서, 배터리 관리 장치(120)는 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 작은 배터리 셀을 내부 단락이 미발생한 배터리 셀로 판단할 수 있다(S940).In step S920, the battery management device 120 may determine a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is less than the third threshold value as a battery cell in which an internal short circuit has not occurred (S940). ).

배터리 관리 장치(120)는 다수의 배터리 셀에 대해 위와 같은 과정을 각각 실시할 수 있다.The battery management device 120 may perform the above process for each of a plurality of battery cells.

그 결과, 다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락이 발생한 배터리 셀이 하나 이상 있으면, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)의 배터리 셀에서 내부 단락이 발생한 것에 대한 경고 신호를 출력할 수 있다.As a result, if one or more battery cells among the plurality of battery cells has an internal short circuit, the battery management device 120 may output a warning signal indicating that an internal short circuit has occurred in the battery cell of the first battery module 210. .

다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락이 발생한 배터리 셀이 없으면, 배터리 관리 장치(120)는 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다. 다시 말해서, 배터리 관리 장치(120)는 제1배터리 모듈(210)에 이상이 발생한 원인이 배터리 셀의 내부 단락이 아닌 다른 원인으로 판단해서 부하 또는 충전장치와 제1배터리 모듈(210)을 전기적으로 재연결할 수 있다If no battery cell has an internal short circuit among the plurality of battery cells, the battery management device 120 may electrically reconnect the load or charging device and the first battery module 210. In other words, the battery management device 120 determines that the cause of the problem in the first battery module 210 is a cause other than an internal short circuit of the battery cell, and electrically connects the load or charging device and the first battery module 210. can reconnect

한편, 배터리 관리 장치(120)에서 제1배터리 모듈(210)에 이상이 있는 것으로 판단한 후에 제1배터리 모듈(210)에 포함된 다수의 배터리 셀에 대해서는 내부 단락이 미발생한 것으로 판단하는 반복 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 배터리 관리 장치(120)는 배터리 모듈의 이상 여부를 판단하기 위한 임계값인 제1임계값과 제2임계값 중 하나 이상을 조정할 수 있다. 여기서, 배터리 관리 장치(120)는 제1임계값과 제2임계값 중 하나 이상을 상향 조정할 수 있다.Meanwhile, after the battery management device 120 determines that there is a problem with the first battery module 210, the number of repetitions for determining that an internal short circuit has not occurred for a plurality of battery cells included in the first battery module 210 is When the preset number of times is reached, the battery management device 120 may adjust one or more of the first threshold value and the second threshold value, which are threshold values for determining whether a battery module is abnormal. Here, the battery management device 120 may adjust one or more of the first threshold value and the second threshold value upward.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 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 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as “include,” “comprise,” or “have,” as used above, mean that the corresponding component may be included, unless specifically stated to the contrary, and do not exclude other components. It should be interpreted that it may further include other components. All terms, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

Claims (14)

배터리 관리 장치에서 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법에 있어서,
배터리 팩의 제1배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값을 이용해서 상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 단계;
상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하면, 부하 또는 충전장치로부터 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 분리하는 단계;
상기 제1배터리 모듈에 포함된 상기 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압(OCV: Open Circuit Voltage)을 1차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득하는 단계;
상기 1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과하면, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득하는 단계; 및
상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.In a method for detecting an internal short circuit of a battery in a battery management device,
determining whether there is an abnormality in the first battery module of a battery pack using terminal voltage values of each of a plurality of battery cells included in the first battery module;
If it is determined that there is a problem with the first battery module, electrically disconnecting the first battery module from the load or charging device;
Obtaining a primary open circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by first measuring the open circuit voltage (OCV) of each of the plurality of battery cells included in the first battery module;
Obtaining a secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells by secondary measurement of the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells when a predetermined time has elapsed from the time of the first measurement; and
Determining whether each of the plurality of battery cells is short-circuited using the primary and secondary open-circuit voltage values of each of the plurality of battery cells.
A method for detecting an internal short circuit in a battery comprising: 제 1 항에 있어서, 상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 단계는
상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별하는 단계;
상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 상기 최소 단자 전압값과 상기 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출하는 단계;
상기 셀 평균 단자 전압값에 대한 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출하는 단계; 및
상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하기 위해서 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 이용하는 단계
를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.The method of claim 1, wherein the step of determining whether the first battery module is abnormal includes:
Selecting a minimum terminal voltage value with the smallest voltage value and a maximum terminal voltage value with the largest voltage value among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells;
calculating a cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value from the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells;
calculating a unit deviation of the minimum terminal voltage value and a unit deviation of the maximum terminal voltage value with respect to the cell average terminal voltage value; and
Using the unit deviation of the minimum terminal voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value to determine whether the first battery module is abnormal.
A method for detecting an internal short circuit in a battery comprising: 제 2 항에 있어서, 상기 단위 편차를 이용하는 단계에서
상기 배터리 관리 장치는 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 제1임계값을 비교해서 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제1임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.The method of claim 2, wherein in the step of using the unit deviation,
The battery management device compares the unit deviation of the minimum terminal voltage value with a first threshold value and determines that there is a problem with the first battery module if the unit deviation of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold value. A method for detecting internal short circuits. 제 2 항에 있어서, 상기 단위 편차를 이용하는 단계에서
상기 배터리 관리 장치는 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차와 제2임계값을 비교해서 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제2임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.The method of claim 2, wherein in the step of using the unit deviation,
The battery management device compares the unit deviation of the maximum terminal voltage value with a second threshold value and determines that there is a problem with the first battery module if the unit deviation of the maximum terminal voltage value is greater than the second threshold value. A method for detecting internal short circuits. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 단락 여부를 판단하는 단계에서
상기 배터리 관리 장치는 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.The method of claim 1, wherein in the step of determining whether the internal short circuit exists,
The battery management device determines that, among the plurality of battery cells, a battery cell in which a value obtained by subtracting a secondary open-circuit voltage value from a primary open-circuit voltage value is greater than a third threshold value is a battery cell in which an internal short circuit has occurred. How to detect. 제 5 항에 있어서,
상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 상기 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 상기 배터리 관리 장치는 상기 부하 또는 상기 충전장치와 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 재연결하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.According to claim 5,
If, among the plurality of battery cells, there is no battery cell whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold, the battery management device operates the load or the charging device and the first A method of detecting an internal short circuit in a battery that electrically reconnects the battery module. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 단락 여부를 판단하는 단계는
상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC(State Of Charge)값과 2차 SOC값을 산출하는 단계; 및
상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 SOC값에서 2차 SOC값을 차감한 값이 제4임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하는 단계
를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.The method of claim 1, wherein the step of determining whether there is an internal short circuit is
calculating a primary state of charge (SOC) value and a secondary SOC value of each of the plurality of battery cells using the primary open-circuit voltage value and the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells; and
Among the plurality of battery cells, determining a battery cell in which a value obtained by subtracting the secondary SOC value from the primary SOC value is greater than the fourth threshold value as a battery cell in which an internal short circuit has occurred.
A method for detecting an internal short circuit in a battery comprising: 제 1 항에 있어서, 상기 내부 단락 여부를 판단하는 단계는
상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC(State Of Charge)값과 2차 SOC값을 산출하는 단계;
상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 SOC값과 2차 SOC값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 전류값을 산출하는 단계; 및
상기 다수의 배터리 셀 중에서 내부 단락 전류값이 제5임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하는 단계
를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 방법.The method of claim 1, wherein the step of determining whether there is an internal short circuit is
calculating a primary state of charge (SOC) value and a secondary SOC value of each of the plurality of battery cells using the primary open-circuit voltage value and the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells;
calculating an internal short-circuit current value of each of the plurality of battery cells using the primary SOC value and the secondary SOC value of each of the plurality of battery cells; and
Determining a battery cell whose internal short-circuit current value is greater than the fifth threshold among the plurality of battery cells as a battery cell in which an internal short-circuit has occurred.
A method for detecting an internal short circuit in a battery comprising: 배터리 팩에 포함된 다수의 배터리 모듈의 이상 여부를 판단하는 배터리 모듈 관리부; 및
상기 배터리 모듈 관리부에서 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단한 경우, 상기 제1배터리 모듈에 포함된 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 1차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값을 획득하고, 상기 1차 측정의 시점으로부터 일정 시간이 경과한 후에 상기 다수의 배터리 셀 각각의 개방 전압을 2차 측정해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 2차 개방 전압값을 획득하며, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 1차 개방 전압값과 2차 개방 전압값을 이용해서 상기 다수의 배터리 셀 각각의 내부 단락 여부를 판단하는 내부 단락 검출부
를 포함하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치.a battery module management unit that determines whether a plurality of battery modules included in the battery pack are abnormal; and
When the battery module management unit determines that there is a problem with the first battery module, the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells included in the first battery module is first measured to determine the primary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells. Obtaining, and after a certain time has elapsed from the point of the first measurement, the open-circuit voltage of each of the plurality of battery cells is secondarily measured to obtain the secondary open-circuit voltage value of each of the plurality of battery cells, and the plurality of An internal short circuit detection unit that determines whether each of the plurality of battery cells is short-circuited using the primary and secondary open-circuit voltage values of each battery cell.
A device that detects an internal short circuit of a battery including a. 제 9 항에 있어서,
상기 배터리 모듈 관리부는 상기 제1배터리 모듈의 이상 여부를 판단하기 위해서, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값 중에서 전압값이 가장 작은 최소 단자 전압값과 전압값이 가장 큰 최대 단자 전압값을 선별하고, 상기 다수의 배터리 셀 각각의 단자 전압값에서 상기 최소 단자 전압값과 상기 최대 단자 전압값을 제외한 나머지 단자 전압값들의 셀 평균 단자 전압값을 산출해서 상기 셀 평균 단자 전압값에 대한 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차를 산출하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치.According to clause 9,
In order to determine whether the first battery module is abnormal, the battery module manager selects the minimum terminal voltage value with the smallest voltage value and the maximum terminal voltage value with the largest voltage value among the terminal voltage values of each of the plurality of battery cells. Then, the cell average terminal voltage value of the remaining terminal voltage values excluding the minimum terminal voltage value and the maximum terminal voltage value is calculated from the terminal voltage value of each of the plurality of battery cells, and the minimum terminal voltage value for the cell average terminal voltage value is calculated. A device for detecting an internal short circuit of a battery that calculates the unit deviation of the voltage value and the unit deviation of the maximum terminal voltage value. 제 10 항에 있어서,
상기 배터리 모듈 관리부는 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차와 제1임계값을 비교해서 상기 최소 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제1임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하거나, 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차와 제2임계값을 비교해서 상기 최대 단자 전압값의 단위 편차가 상기 제2임계값보다 크면 상기 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치.According to claim 10,
The battery module manager compares the unit deviation of the minimum terminal voltage value with the first threshold value and determines that there is a problem with the first battery module if the unit deviation of the minimum terminal voltage value is greater than the first threshold value, or Detecting an internal short circuit of the battery by comparing the unit deviation of the maximum terminal voltage value with a second threshold value and determining that there is a problem with the first battery module if the unit deviation of the maximum terminal voltage value is greater than the second threshold value. A device that does. 제 11 항에 있어서,
상기 내부 단락 검출부는 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결된 부하 또는 충전장치로부터 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 분리한 후에 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하고,
상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 상기 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 상기 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단해서 상기 부하 또는 상기 충전장치와 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 재연결하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치.According to claim 11,
The internal short-circuit detection unit electrically separates the first battery module from a load or charging device electrically connected to the battery pack, and then calculates a value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value among the plurality of battery cells. A battery cell larger than this third threshold is judged to be a battery cell in which an internal short circuit has occurred,
Among the plurality of battery cells, if there is no battery cell whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold, it is determined that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells, and the A device for detecting an internal short circuit of a battery that electrically reconnects a load or the charging device and the first battery module. 제 12 항에 있어서,
상기 제1배터리 모듈에 대해서 상기 배터리 모듈 관리부에서는 이상이 있는 것으로 판단하고, 상기 내부 단락 검출부에서는 상기 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단하는 반복 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 상기 내부 단락 검출부는 상기 제1임계값 또는 상기 제2임계값을 조정하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치.According to claim 12,
When the number of repetitions in which the battery module management unit determines that there is a problem with the first battery module and the internal short circuit detection unit determines that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells reaches a preset number, the internal short circuit detection unit determines that there is a problem with the first battery module. A short circuit detection unit is a device that detects an internal short circuit of a battery by adjusting the first threshold value or the second threshold value. 제 9 항에 있어서,
상기 배터리 모듈 관리부에서 제1배터리 모듈에 이상이 있는 것으로 판단한 경우, 상기 내부 단락 검출부는 배터리 팩과 전기적으로 연결된 부하 또는 충전장치로부터 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 분리한 후에 상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 제3임계값보다 큰 배터리 셀을 내부 단락이 발생한 배터리 셀로 판단하고,
상기 다수의 배터리 셀 중, 1차 개방 전압값에서 2차 개방 전압값을 차감한 값이 상기 제3임계값보다 큰 배터리 셀이 없으면, 상기 다수의 배터리 셀에 내부 단락이 미발생한 것으로 판단해서 상기 부하 또는 상기 충전장치와 상기 제1배터리 모듈을 전기적으로 재연결하는 배터리의 내부 단락을 검출하는 장치.According to clause 9,
When the battery module management unit determines that there is a problem with the first battery module, the internal short circuit detection unit electrically separates the first battery module from a load or charging device electrically connected to the battery pack and then detects one of the plurality of battery cells. , a battery cell in which the value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold value is judged to be a battery cell in which an internal short circuit has occurred,
Among the plurality of battery cells, if there is no battery cell whose value obtained by subtracting the secondary open-circuit voltage value from the primary open-circuit voltage value is greater than the third threshold, it is determined that an internal short circuit has not occurred in the plurality of battery cells, and the A device for detecting an internal short circuit of a battery that electrically reconnects a load or the charging device and the first battery module.
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