KR20220159843A - Apparatus and method for managing battery - Google Patents

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Abstract

A battery management device according to an embodiment of the present invention can include: a measurement unit for measuring resistance of an exterior material provided around a plurality of battery cells; and a determination unit for determining the state of a plurality of battery cells based on a resistance value of the measured resistance. The battery management device of the present invention can reduce the manufacturing cost of a battery pack.

Description

배터리 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}Battery management device and method {APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING BATTERY}

본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.Embodiments disclosed in this document relate to a battery management device and method.

이차 전지는 일반적으로 복수 개의 배터리 셀들이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩으로 이용된다. 그리고 배터리 팩은 배터리 관리 시스템에 의하여 상태 및 동작이 관리 및 제어된다.A secondary battery is generally used as a battery pack including a battery module in which a plurality of battery cells are connected in series and/or parallel. In addition, the state and operation of the battery pack are managed and controlled by the battery management system.

특히, 이러한 배터리 셀 내부에 주입된 전해액은 배터리 셀의 과충전으로 인한 과열 등으로 인해 분해가 촉진되면, 배터리 셀 내부에 가연성 가스를 생성시켜 배터리 셀 자체가 팽창되는 스웰링(swelling) 또는 팽윤 현상을 발생시키게 된다. 이러한 스웰링 현상은 배터리 팩의 화재나 폭발의 위험성을 더욱 증대시키게 된다는 점에서 이를 사전에 감지하는 것이 매우 중요하다.In particular, when the electrolyte solution injected into the battery cell promotes decomposition due to overheating due to overcharging of the battery cell, a flammable gas is generated inside the battery cell, causing swelling or swelling of the battery cell itself. will cause It is very important to detect this swelling phenomenon in advance in that it further increases the risk of fire or explosion of the battery pack.

이처럼, 배터리의 스웰링 현상을 검출하기 위해 배터리 팩 내부에 가스 센서를 마련하는 등의 방법이 사용되고 있으나, 이는 배터리 팩의 구성을 복잡하게 하고 비용이 증대되는 등의 문제가 발생할 수 있다.In this way, a method such as providing a gas sensor inside the battery pack is used to detect the swelling phenomenon of the battery, but this may cause problems such as complicating the configuration of the battery pack and increasing cost.

본 문서에 개시된 실시예들은 배터리 셀 각각에 마련된 외장재의 저항 변화에 기초하여 배터리 셀의 스웰링 현상을 진단함으로써, 배터리 팩 내부에 센서 등의 추가적인 구성이 필요 없어 하드웨어적으로 간소화할 수 있고, 배터리 팩의 제조 비용을 절감할 수 있는 배터리 관리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.Embodiments disclosed in this document diagnose the swelling phenomenon of the battery cell based on the resistance change of the exterior material provided for each battery cell, thereby simplifying the battery pack by hardware without requiring an additional configuration such as a sensor inside the battery pack. One object is to provide a battery management device and method capable of reducing the manufacturing cost of a pack.

본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems of the embodiments disclosed in this document are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 배터리 관리 장치는 복수의 배터리 셀 주변에 마련되는 외장재의 저항을 측정하는 측정부 및 측정되는 저항의 저항값에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.A battery management device according to an embodiment disclosed in this document provides a measurement unit for measuring the resistance of an exterior material provided around a plurality of battery cells and a determination for determining the state of the plurality of battery cells based on a resistance value of the measured resistance. wealth may be included.

일 실시예에 따라, 상기 판단부는 상기 외장재의 저항이 기설정된 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.According to an embodiment, the determination unit may determine that an abnormality has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is greater than or equal to a predetermined reference value.

일 실시예에 따라, 상기 판단부는 상기 외장재의 저항이 상기 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 스웰링(swelling)이 발생한 것으로 진단할 수 있다.According to an embodiment, the determination unit may diagnose that swelling has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is greater than or equal to the reference value.

일 실시예에 따라, 상기 외장재는 상기 복수의 배터리 셀 중 인접한 배터리 셀 사이의 접촉면에 마련될 수 있다.According to an embodiment, the exterior material may be provided on a contact surface between adjacent battery cells among the plurality of battery cells.

일 실시예에 따라, 상기 외장재는 상기 배터리 셀 각각의 전체를 둘러싸도록 마련될 수 있다.According to one embodiment, the exterior material may be provided to surround the entirety of each of the battery cells.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀에 마련된 제1 외장재와 상기 제1 배터리 셀에 인접한 제2 배터리 셀에 마련된 제2 외장재는 서로 접촉되어 있을 수 있다.According to an embodiment, a first casing provided on a first battery cell among the plurality of battery cells and a second casing provided on a second battery cell adjacent to the first battery cell may be in contact with each other.

일 실시예에 따라, 상기 측정부는 상기 복수의 배터리 셀에 마련된 외장재 전체의 저항을 측정할 수 있다.According to an embodiment, the measuring unit may measure resistance of the entire packaging material provided on the plurality of battery cells.

일 실시예에 따라, 상기 외장재는 전도체를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the exterior material may include a conductor.

본 문서에 개시된 일 실시 예에 따른 배터리 관리 방법은 복수의 배터리 셀 주변에 마련되는 외장재의 저항을 측정하는 단계 및 측정되는 저항의 저항값에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.A battery management method according to an embodiment disclosed in this document includes measuring the resistance of an exterior material provided around a plurality of battery cells and determining the state of the plurality of battery cells based on the resistance value of the measured resistance. can include

일 실시예에 따라, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 단계는 상기 외장재의 저항이 기설정된 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 이상이 발생한 것으로 진단할 수 있다.According to an embodiment, in the step of determining the states of the plurality of battery cells, when the resistance of the exterior material is greater than or equal to a predetermined reference value, it may be diagnosed that an abnormality has occurred in the battery cell.

일 실시예에 따라, 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 단계는 상기 외장재의 저항이 상기 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 스웰링이 발생한 것으로 진단할 수 있다.According to an embodiment, in the step of determining the states of the plurality of battery cells, when the resistance of the exterior material is greater than or equal to the reference value, it may be diagnosed that swelling has occurred in the battery cells.

일 실시예에 따라, 상기 외장재는 상기 복수의 배터리 셀 중 인접한 배터리 셀 사이의 접촉면에 마련될 수 있다.According to an embodiment, the exterior material may be provided on a contact surface between adjacent battery cells among the plurality of battery cells.

본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치 및 방법은 배터리 셀 각각에 마련된 외장재의 저항 변화에 기초하여 배터리 셀의 스웰링 현상을 진단함으로써, 배터리 팩 내부에 센서 등의 추가적인 구성이 필요 없어 하드웨어적으로 간소화할 수 있고, 배터리 팩의 제조 비용을 절감할 수 있다.An apparatus and method for managing a battery according to an embodiment disclosed in this document diagnoses a swelling phenomenon of a battery cell based on a change in resistance of an exterior material provided for each battery cell, so that an additional configuration such as a sensor inside the battery pack is not required. This can be substantially simplified and the manufacturing cost of the battery pack can be reduced.

도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 배터리 셀의 스웰링 현상을 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 구현하는 커컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a diagram showing the configuration of a battery control system including a battery management device according to an embodiment disclosed in this document.
2 is a block diagram showing the configuration of a battery management device according to an embodiment disclosed in this document.
3 is a diagram illustrating a configuration of a battery pack including a battery management device according to an embodiment disclosed in this document.
4 is a diagram for explaining that the battery management device according to an embodiment disclosed in this document detects a swelling phenomenon of a battery cell.
5 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a battery according to an exemplary embodiment disclosed herein.
6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a computing system implementing a battery management method according to an embodiment disclosed in this document.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 본 문서에서 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, various embodiments disclosed in this document will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this document, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

본 문서에 개시되어 있는 다양한 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들은 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며 본 문서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For various embodiments disclosed in this document, specific structural or functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing the embodiments, and various embodiments disclosed in this document may be implemented in various forms, and It should not be construed as limited to the described embodiments.

다양한 실시 예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 문서에 개시된 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments may modify various elements regardless of order and/or importance, and the elements Not limited. For example, a first component may be called a second component without departing from the scope of rights of the embodiments disclosed in this document, and similarly, the second component may also be renamed to the first component.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서에 개시된 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.All terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art of the embodiments disclosed in this document. Terms defined in commonly used dictionaries may be interpreted as having the same or similar meanings as those in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, they are not interpreted in ideal or excessively formal meanings. . In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude the embodiments disclosed in this document.

도 1은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a battery control system including a battery management device according to an embodiment disclosed in this document.

도 1을 참조하면, 배터리 제어 시스템(1)은 배터리 팩(10)과 상위 제어기(20)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 장치(BMS)(100)를 포함할 수 있다. 이 때, 배터리 팩(10)에는 배터리 모듈(12), 센서(14), 스위칭부(16) 및 배터리 관리 장치(100)가 복수 개 구비될 수 있다. 또한, 배터리 팩(10)은 외부에 마련된 상위 제어기(20)와 통신할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a battery control system 1 may include a battery pack 10 and an upper controller 20 . In addition, the battery pack 10 may include a plurality of battery modules 12 , a sensor 14 , a switching unit 16 , and a battery management system (BMS) 100 . In this case, the battery pack 10 may include a battery module 12 , a sensor 14 , a switching unit 16 , and a plurality of battery management devices 100 . In addition, the battery pack 10 may communicate with the upper controller 20 provided outside.

복수의 배터리 모듈(12)은 충방전 가능한 하나 이상의 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 배터리 모듈(12)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 모듈(12)에 포함된 배터리 셀 각각에는 배터리 셀의 주변을 둘러싸도록 구성된 외장재(도 3 및 4 참조)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외장재는 전도체로 구성될 수 있다. 이 때, 배터리 셀에 마련된 외장재는 이하에서 설명하는 것과 같이, 저항 변화를 통해 배터리 셀의 스웰링(swelling) 현상을 검출하는데 사용될 수 있다The plurality of battery modules 12 may include one or more battery cells capable of charging and discharging. At this time, the plurality of battery modules 12 may be connected in series or parallel. In addition, each of the battery cells included in the battery module 12 according to an embodiment disclosed in this document may include an exterior material configured to surround the battery cell (see FIGS. 3 and 4 ). For example, the exterior material may be composed of a conductor. At this time, the exterior material provided on the battery cell may be used to detect a swelling phenomenon of the battery cell through a change in resistance, as will be described below.

센서(14)는 배터리 팩(10)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 이 때, 전류의 검출 신호는 배터리 관리 장치(100)로 전달될 수 있다.The sensor 14 may detect current flowing through the battery pack 10 . At this time, the current detection signal may be transmitted to the battery management device 100 .

스위칭부(16)는 배터리 모듈(12)의 (+) 단자 측과 (-) 단자 측에 직렬로 연결되어 배터리 모듈(12)의 충방전 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스위칭부(16)는 배터리 팩(10)의 사양에 따라서 적어도 하나의 스위치, 릴레이, 마그네틱 접촉기 등이 이용될 수 있다.The switching unit 16 is connected in series to the (+) terminal side and the (-) terminal side of the battery module 12 to control the flow of charging/discharging current of the battery module 12 . For example, at least one switch, relay, magnetic contactor, or the like may be used as the switching unit 16 according to specifications of the battery pack 10 .

배터리 관리 장치(100)는 배터리 팩(10)의 전압, 전류, 온도 등을 모니터링하여, 과충전 및 과방전 등을 방지하도록 제어 및 관리할 수 있으며, 예를 들면, 배터리 관리 장치(100)는 팩 BMS일 수 있다. The battery management device 100 may monitor the voltage, current, temperature, etc. of the battery pack 10, and control and manage to prevent overcharge and overdischarge. For example, the battery management device 100 may monitor the pack It may be a BMS.

배터리 관리 장치(100)는 각종 파라미터를 측정한 값을 입력받는 인터페이스로서, 복수의 단자와, 이들 단자와 연결되어 입력받은 값들의 처리를 수행하는 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 배터리 관리 장치(100)는, 스위칭부(16), 예를 들어, 스위치, 릴레이 또는 접촉기 등의 ON/OFF를 제어할 수도 있으며, 복수의 배터리 모듈(12)에 연결되어 배터리 셀들의 상태를 감시할 수 있다.The battery management device 100 is an interface for receiving measured values of various parameters, and may include a plurality of terminals and a circuit connected to the terminals to process the input values. In addition, the battery management device 100 may control ON/OFF of the switching unit 16, for example, a switch, relay, or contactor, and is connected to a plurality of battery modules 12 to state the battery cells. can monitor

한편, 본 문서에 개시된 배터리 관리 장치(100)는 배터리 모듈(12)에 구비된 배터리 셀의 외장재의 저항을 측정하고, 측정되는 저항의 저항값에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단할 수 있다. 구체적으로, 배터리 셀의 스웰링 현상이 발생하게 되면 상호 인접한 배터리 셀의 외장재 간의 접촉 면적이 감소할 수 있다. 이 때, 배터리 관리 장치(100)는 외장재의 접촉 면적 감소에 따른 저항의 증가를 검출함으로써 배터리 셀의 스웰링 현상을 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(100)는 외장재의 전체 저항이 기설정된 기준치 이상인 경우에 배터리 셀에 스웰링 현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, the battery management device 100 disclosed in this document measures the resistance of the exterior material of the battery cell provided in the battery module 12 and determines the state of the plurality of battery cells based on the resistance value of the measured resistance. can Specifically, when the swelling of the battery cell occurs, the contact area between the exterior materials of the battery cells adjacent to each other may decrease. At this time, the battery management device 100 may determine the swelling of the battery cell by detecting an increase in resistance due to a decrease in the contact area of the exterior material. For example, the battery management device 100 may determine that a swelling phenomenon has occurred in the battery cell when the total resistance of the exterior material is greater than or equal to a predetermined reference value.

상위 제어기(20)는 배터리 관리 장치(100)로 배터리 모듈(12)에 대한 각종 제어 신호를 전송할 수 있다. 이에 따라, 배터리 관리 장치(100)는 상위 제어기(20)로부터 인가되는 신호에 기초하여 동작이 제어될 수 있을 것이다. 한편, 본 개시의 배터리 셀은 전기 자동차에 이용되는 배터리 모듈(12)에 포함된 구성일 수 있다. 다만, 도 1의 배터리 팩(10)은 이러한 용도에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 도 1의 배터리 팩(10) 대신 ESS의 배터리 랙이 포함될 수 있다.The upper controller 20 may transmit various control signals for the battery module 12 to the battery management device 100 . Accordingly, the operation of the battery management device 100 may be controlled based on a signal applied from the upper controller 20 . Meanwhile, the battery cell of the present disclosure may be included in the battery module 12 used in an electric vehicle. However, the battery pack 10 of FIG. 1 is not limited to this purpose, and for example, a battery rack of an ESS may be included instead of the battery pack 10 of FIG. 1 .

도 2는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a battery management device according to an embodiment disclosed in this document.

도 2를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 측정부(110)와 판단부(120)를 포함할 수 있다. 한편, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)에 의해 모니터링 및 제어되는 배터리 셀 각각에는 외장재가 마련될 수 있다. 이 때, 외장재는 복수의 배터리 셀들 사이에 마련될 수 있으며, 또는 배터리 셀 각각의 전체를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 외장재는 전도체를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the battery management device 100 according to an embodiment disclosed in this document may include a measurement unit 110 and a determination unit 120 . Meanwhile, an exterior material may be provided for each of the battery cells monitored and controlled by the battery management device 100 according to an embodiment disclosed in this document. At this time, the exterior material may be provided between the plurality of battery cells, or may be provided to surround the entirety of each battery cell. For example, the exterior material may include a conductor.

측정부(110)는 복수의 배터리 셀 주변에 마련되는 외장재의 저항을 측정할 수 있다. 이 때, 측정부(110)는 복수의 배터리 셀에 마련된 외장재 전체의 저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정부(110)는 배터리 셀의 외장재에 인가되는 전류와 전압값을 측정함으로써 외장재의 저항을 측정할 수 있다.The measuring unit 110 may measure the resistance of an exterior material provided around a plurality of battery cells. At this time, the measurement unit 110 may measure the resistance of the entire packaging material provided on the plurality of battery cells. For example, the measurement unit 110 may measure the resistance of the packaging material by measuring current and voltage values applied to the packaging material of the battery cell.

판단부(120)는 측정부(110)에 의해 측정되는 저항의 저항값에 기초하여 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단할 수 있다. 이 때, 판단부(120)는 외장재의 저항이 기설정된 기준치 이상인 경우에 배터리 셀에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 판단부(120)는 외장재의 저항이 기준치 이상인 경우에 배터리 셀에 스웰링(또는 팽윤) 현상이 발생한 것으로 진단할 수 있다. The determination unit 120 may determine the state of the plurality of battery cells based on the resistance value of the resistance measured by the measurement unit 110 . At this time, the determination unit 120 may determine that an abnormality has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is equal to or greater than a predetermined reference value. For example, the determination unit 120 may diagnose that a swelling (or swelling) phenomenon has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is greater than or equal to a reference value.

구체적으로, 서로 인접한 배터리 셀에 마련된 외장재의 경우, 배터리 셀이 정상적인 상태일 때는 일정한 면적으로 접촉해 있을 수 있다. 그러나, 특정 배터리 셀이 스웰링하는 경우에는 배터리 셀이 부풀어 오르면서 해당 배터리 셀의 외장재는 인접한 배터리 셀의 외장재와의 접촉 면적이 감소할 수 있다. 이처럼, 서로 인접한 배터리 셀들 사이의 외장재 접촉 면적이 감소하면 단면적이 감소하게 되어 배터리 셀의 외장재 전체의 저항은 증가할 수 있다.Specifically, in the case of exterior materials provided on battery cells adjacent to each other, when the battery cells are in a normal state, they may be in contact with each other in a certain area. However, when a specific battery cell swells, as the battery cell swells, a contact area of an exterior material of the corresponding battery cell with an exterior material of an adjacent battery cell may decrease. As such, when the contact area of the exterior material between adjacent battery cells decreases, the cross-sectional area decreases, and thus the resistance of the entire exterior material of the battery cell may increase.

이처럼, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 배터리 셀의 외장재들 간의 접촉 면적 감소를 저항을 통해 검출하여 별도의 압력 센서나 가스 감지 센서 등이 없어도 배터리 셀의 스웰링 현상을 용이하게 판단할 수 있다.As such, the battery management device 100 according to an embodiment disclosed in this document detects a decrease in contact area between exterior materials of a battery cell through resistance, thereby causing swelling of the battery cell even without a separate pressure sensor or gas detection sensor. can be easily judged.

이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 배터리 셀 각각에 마련된 외장재의 저항 변화에 기초하여 배터리 셀의 스웰링 현상을 진단함으로써, 배터리 팩 내부에 센서 등의 추가적인 구성이 필요 없어 하드웨어적으로 간소화할 수 있고, 배터리 팩의 제조 비용을 절감할 수 있다.As described above, the battery management device 100 according to an embodiment disclosed in this document diagnoses the swelling phenomenon of the battery cell based on the change in resistance of the exterior material provided in each battery cell, thereby further configuring the battery pack, such as a sensor. Since this is not necessary, it can be simplified in terms of hardware and the manufacturing cost of the battery pack can be reduced.

도 3은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치를 포함하는 배터리 팩의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치가 배터리 셀의 스웰링 현상을 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of a battery pack including a battery management device according to an embodiment disclosed in this document. Also, FIG. 4 is a diagram for explaining that a battery management device according to an embodiment disclosed in this document detects a swelling phenomenon of a battery cell.

도 3 및 4를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 복수의 배터리 셀(30), 외장재(50) 및 배터리 관리 장치(100)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4 , a battery pack 10 according to an embodiment disclosed in this document may include a plurality of battery cells 30 , an exterior material 50 and a battery management device 100 .

복수의 배터리 셀(30)은 서로 직렬 또는 연결되어 있을 수 있다. 이 때, 도 3 및 4에 도시한 것과 같이 배터리 셀(30) 각각에는 외장재(50)가 마련될 수 있다. 또한, 서로 인접한 배터리 셀(30)에 마련된 외장재(50)는 서로 접촉되도록 마련될 수 있다. 이 때, 외장재(50)는 각각이 전도체를 포함할 수 있다.A plurality of battery cells 30 may be connected in series or connected to each other. At this time, as shown in FIGS. 3 and 4 , an exterior material 50 may be provided on each of the battery cells 30 . In addition, the exterior materials 50 provided on the battery cells 30 adjacent to each other may be provided to be in contact with each other. At this time, each of the exterior materials 50 may include a conductor.

또한, 배터리 관리 장치(100)는 배터리 셀(30) 각각에 마련된 외장재(50) 전체의 저항을 측정할 수 있다. 이 때, 배터리 관리 장치(100)는 측정된 외장재(50)의 저항값에 기반하여 배터리 셀(30)의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(100)는 외장재(50)의 저항값이 기설정된 기준치 이상으로 증가하는 경우에 배터리 셀(30)에 스웰링이 발생한 것으로 진단할 수 있다.In addition, the battery management device 100 may measure the resistance of the entire casing 50 provided on each battery cell 30 . At this time, the battery management device 100 may determine the state of the battery cell 30 based on the measured resistance value of the exterior material 50 . For example, the battery management device 100 may diagnose that swelling has occurred in the battery cell 30 when the resistance value of the exterior material 50 increases above a predetermined reference value.

도 4를 참조하면, 2번 배터리 셀(30)에 스웰링 현상이 발생한 것을 나타내고 있다. 이 경우, 스웰링이 발생한 2번 배터리 셀(30)의 외장재는 인접한 1번 및 3번 배터리 셀(30)의 외장재(50)와의 접촉 면적이 감소함을 알 수 있다. 이처럼, 인접한 배터리 셀(30)의 외장재(50) 사이의 접촉 면적이 감소하게 되면 외장재(50) 전체의 단면적이 감소함에 따라 저항이 증가한다. 따라서, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 장치(100)는 배터리 셀(30)의 외장재(50)의 저항값을 기준치와 비교하고, 저항값이 기준치보다 큰 경우에 배터리 셀(30)에 스웰링 현상이 발생한 것으로 판단할 수 있다Referring to FIG. 4 , it is shown that a swelling phenomenon occurs in the second battery cell 30 . In this case, it can be seen that the contact area of the exterior material of the second battery cell 30 where the swelling has occurred with the exterior materials 50 of the first and third battery cells 30 is reduced. As such, when the contact area between the exterior materials 50 of adjacent battery cells 30 decreases, the resistance increases as the cross-sectional area of the entire exterior material 50 decreases. Therefore, the battery management device 100 according to an embodiment disclosed in this document compares the resistance value of the exterior material 50 of the battery cell 30 with a reference value, and when the resistance value is greater than the reference value, the battery cell 30 It can be judged that the swelling phenomenon has occurred in

한편, 도 3 및 4에는 외장재(50)가 배터리 셀(30)의 전체를 둘러싸도록 마련된 것으로 도시하였으나, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 외장재(50)가 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 외장재(50)는 인접한 배터리 셀 간의 접촉 면적의 감소 여부를 확인할 수 있도록 서로 인접한 배터리 셀 사이의 접촉면에만 마련될 수도 있다.Meanwhile, although FIGS. 3 and 4 show that the exterior material 50 is provided to surround the entire battery cell 30, the exterior material 50 of the battery pack 10 according to an embodiment disclosed in this document is limited thereto. If necessary, the exterior material 50 may be provided only on contact surfaces between adjacent battery cells so as to determine whether or not a contact area between adjacent battery cells is reduced.

도 5는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a battery according to an exemplary embodiment disclosed herein.

도 5를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 진단 방법은 먼저, 배터리 셀에 마련된 외장재의 저항을 측정할 수 있다(S110). 이 때, 단계 S110은 복수의 배터리 셀에 마련된 외장재 전체의 저항을 측정할 수 있다. 예를 들어, 단계 S110에서는 배터리 셀의 외장재에 인가되는 전류와 전압값을 측정함으로써 외장재의 저항을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 5 , in the method for diagnosing a battery according to an embodiment disclosed in this document, first, resistance of an exterior material provided on a battery cell may be measured (S110). At this time, in step S110, the resistance of the entire packaging material provided on the plurality of battery cells may be measured. For example, in step S110, resistance of the packaging material may be measured by measuring current and voltage values applied to the packaging material of the battery cell.

다음으로, 외장재의 저항값이 기설정된 기준치 이상인 경우에 배터리 셀에 이상이 발생한 것으로 진단할 수 있다(S120). 예를 들면, 단계 S120에서는 외장재의 저항이 기준치 이상인 경우에 배터리 셀에 스웰링(또는 팽윤) 현상이 발생한 것으로 진단할 수 있다.Next, when the resistance value of the exterior material is equal to or greater than a predetermined reference value, it may be diagnosed that an abnormality has occurred in the battery cell (S120). For example, in step S120, when the resistance of the exterior material is greater than or equal to a reference value, it may be diagnosed that a swelling (or swelling) phenomenon has occurred in the battery cell.

즉, 전술한 것과 같이, 서로 인접한 배터리 셀에 마련된 외장재들은 배터리 셀이 정상적인 상태일 때는 일정한 면적으로 접촉해 있을 수 있다. 그러나, 특정 배터리 셀이 스웰링하는 경우에는 배터리 셀이 부풀어 오르면서 해당 배터리 셀의 외장재는 인접한 배터리 셀의 외장재와의 접촉 면적이 감소할 수 있다. 이처럼, 서로 인접한 배터리 셀들 사이의 외장재 접촉 면적이 감소하면 단면적이 감소하게 되어 배터리 셀의 외장재 전체의 저항은 증가할 수 있다.That is, as described above, exterior materials provided on battery cells adjacent to each other may be in contact with a certain area when the battery cells are in a normal state. However, when a specific battery cell swells, as the battery cell swells, a contact area of an exterior material of the corresponding battery cell with an exterior material of an adjacent battery cell may decrease. As such, when the contact area of the exterior material between adjacent battery cells decreases, the cross-sectional area decreases, and thus the resistance of the entire exterior material of the battery cell may increase.

이처럼, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 배터리 셀의 외장재들 간의 접촉 면적 감소를 저항을 통해 검출하여 별도의 압력 센서나 가스 감지 센서 등이 없어도 배터리 셀의 스웰링 현상을 용이하게 판단할 수 있다.As such, the battery management method according to an embodiment disclosed in this document detects a decrease in the contact area between the exterior materials of the battery cell through resistance, thereby facilitating the swelling phenomenon of the battery cell without a separate pressure sensor or gas detection sensor. can judge

이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법은 배터리 셀 각각에 마련된 외장재의 저항 변화에 기초하여 배터리 셀의 스웰링 현상을 진단함으로써, 배터리 팩 내부에 센서 등의 추가적인 구성이 필요 없어 하드웨어적으로 간소화할 수 있고, 배터리 팩의 제조 비용을 절감할 수 있다.As such, the battery management method according to an embodiment disclosed in this document diagnoses a swelling phenomenon of a battery cell based on a change in resistance of an exterior material provided in each battery cell, so that an additional configuration such as a sensor inside the battery pack is not required. The hardware can be simplified and the manufacturing cost of the battery pack can be reduced.

도 6은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 관리 방법을 구현하는 커컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a computing system implementing a battery management method according to an embodiment disclosed in this document.

도 6을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1000)은 MCU(1010), 메모리(1020), 입출력 I/F(1030) 및 통신 I/F(1040)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , a computing system 1000 according to an embodiment disclosed in this document may include an MCU 1010, a memory 1020, an input/output I/F 1030 and a communication I/F 1040. have.

MCU(1010)는 메모리(1020)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 배터리 저항 측정 프로그램, 이상(예를 들면, 스웰링) 진단 프로그램 등)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 통해 배터리 셀의 전압, 전류, 외장재의 저항값 등을 포함한 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 2에 나타낸 배터리 관리 장치의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.The MCU 1010 executes various programs (eg, a battery resistance measurement program, an abnormality (eg, swelling) diagnosis program, etc.) stored in the memory 1020, and the voltage of the battery cell through these programs. It may be a processor that processes various data including , current, resistance value of an exterior material, and the like, and performs the functions of the battery management device shown in FIG. 2 described above.

메모리(1020)는 배터리의 저항 측정, 이상 진단 등에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(1020)는 배터리 셀의 전압, 전류, 외장재의 저항값 등 각종 데이터를 저장할 수 있다.The memory 1020 may store various programs related to battery resistance measurement, abnormality diagnosis, and the like. Also, the memory 1020 may store various types of data, such as voltage and current of a battery cell, resistance value of an exterior material, and the like.

이러한 메모리(1020)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(1020)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(1020)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(1020)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.A plurality of such memories 1020 may be provided as needed. The memory 1020 may be a volatile memory or a non-volatile memory. The memory 1020 as a volatile memory may be RAM, DRAM, SRAM, or the like. The memory 1020 as a non-volatile memory may be ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, flash memory, or the like. The examples of the memories 1020 listed above are merely examples and are not limited to these examples.

입출력 I/F(1030)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(1010) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.The input/output I/F 1030 connects an input device (not shown) such as a keyboard, mouse, or touch panel, an output device such as a display (not shown), and the MCU 1010 to transmit and receive data. can provide.

통신 I/F(1040)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신 I/F(1040)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 저항 측정 및 이상 진단을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.The communication I/F 1040 is a component capable of transmitting and receiving various data to and from the server, and may be various devices capable of supporting wired or wireless communication. For example, it is possible to transmit/receive programs or various data for resistance measurement and abnormality diagnosis from a separately provided external server through the communication I/F 1040 .

이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(1020)에 기록되고, MCU(1010)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 2에서 도시한 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.As such, the computer program according to an embodiment disclosed in this document is recorded in the memory 1020 and processed by the MCU 1010, so that, for example, it may be implemented as a module that performs each function shown in FIG. 2. have.

이상에서, 본 문서에 개시된 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 문서에 개시된 실시예들이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 문서에 개시된 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. In the above, even if all components constituting the embodiments disclosed in this document have been described as being combined or operated as one, the embodiments disclosed in this document are not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the objectives of the embodiments disclosed in this document, all of the components may be selectively combined with one or more to operate.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 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 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, terms such as "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, and thus exclude other components. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the embodiments disclosed in this document belong, unless defined otherwise. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the contextual meaning of the related art, and unless explicitly defined in this document, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.

이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 문서에 개시된 실시 예들은 본 문서에 개시된 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 문서에 개시된 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 문서에 개시되 기술사상의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 문서의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is only an illustrative example of the technical idea disclosed in this document, and those skilled in the art to which the embodiments disclosed in this document belong will be within the scope of the essential characteristics of the embodiments disclosed in this document. Many modifications and variations will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in this document are not intended to limit the technical spirit of the embodiments disclosed in this document, but to explain, and the scope of the technical spirit disclosed in this document is not limited by these embodiments. The scope of protection of technical ideas disclosed in this document should be interpreted according to the scope of claims below, and all technical ideas within an equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of this document.

10: 배터리 팩 12: 복수의 배터리 모듈
14: 센서 16: 스위칭부
20: 상위 제어기 30: 배터리 셀
50: 외장재 100: 배터리 관리 장치
110: 측정부 120: 판단부
1000: 컴퓨팅 시스템 1010: MCU
1020: 메모리 1030: 입출력 I/F
1040: 통신 I/F 10: battery pack 12: a plurality of battery modules
14: sensor 16: switching unit
20: upper controller 30: battery cell
50: exterior material 100: battery management device
110: measurement unit 120: determination unit
1000: computing system 1010: MCU
1020: Memory 1030: I/O I/F
1040: communication I/F

Claims (12)

복수의 배터리 셀 주변에 마련되는 외장재의 저항을 측정하는 측정부; 및
측정되는 저항의 저항값에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 판단부를 포함하는 배터리 관리 장치.a measuring unit for measuring resistance of an exterior material provided around a plurality of battery cells; and
and a determination unit configured to determine states of the plurality of battery cells based on a resistance value of the measured resistance. 청구항 1에 있어서,
상기 판단부는 상기 외장재의 저항이 기설정된 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 이상이 발생한 것으로 판단하는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
The battery management device of claim 1, wherein the determination unit determines that an abnormality has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is greater than or equal to a predetermined reference value. 청구항 2에 있어서,
상기 판단부는 상기 외장재의 저항이 상기 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 스웰링(swelling)이 발생한 것으로 진단하는 배터리 관리 장치.The method of claim 2,
The battery management device, wherein the determination unit diagnoses that swelling has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is equal to or greater than the reference value. 청구항 1에 있어서,
상기 외장재는 상기 복수의 배터리 셀 중 인접한 배터리 셀 사이의 접촉면에 마련되는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
The exterior material is provided on a contact surface between adjacent battery cells among the plurality of battery cells. 청구항 1에 있어서,
상기 외장재는 상기 배터리 셀 각각의 전체를 둘러싸도록 마련되는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
The exterior material is a battery management device provided to surround the entirety of each of the battery cells. 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀 중 제1 배터리 셀에 마련된 제1 외장재와 상기 제1 배터리 셀에 인접한 제2 배터리 셀에 마련된 제2 외장재는 서로 접촉되어 있는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
A first casing provided on a first battery cell among the plurality of battery cells and a second casing provided on a second battery cell adjacent to the first battery cell are in contact with each other. 청구항 1에 있어서,
상기 측정부는 상기 복수의 배터리 셀에 마련된 외장재 전체의 저항을 측정하는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
The battery management device for measuring the resistance of the entire packaging material provided in the plurality of battery cells. 청구항 1에 있어서,
상기 외장재는 전도체를 포함하는 배터리 관리 장치.The method of claim 1,
The battery management device wherein the exterior material includes a conductor. 복수의 배터리 셀 주변에 마련되는 외장재의 저항을 측정하는 단계; 및
측정되는 저항의 저항값에 기초하여 상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 단계를 포함하는 배터리 관리 방법.Measuring resistance of an exterior material provided around a plurality of battery cells; and
and determining states of the plurality of battery cells based on the measured resistance values. 청구항 9에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 단계는 상기 외장재의 저항이 기설정된 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 이상이 발생한 것으로 진단하는 배터리 관리 방법.The method of claim 9,
The step of determining the state of the plurality of battery cells is a battery management method for diagnosing that an abnormality has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is equal to or greater than a predetermined reference value. 청구항 10에 있어서,
상기 복수의 배터리 셀들의 상태를 판단하는 단계는 상기 외장재의 저항이 상기 기준치 이상인 경우에 상기 배터리 셀에 스웰링이 발생한 것으로 진단하는 배터리 관리 방법.The method of claim 10,
The step of determining the state of the plurality of battery cells is a battery management method for diagnosing that swelling has occurred in the battery cell when the resistance of the exterior material is equal to or greater than the reference value. 청구항 9에 있어서,
상기 외장재는 상기 복수의 배터리 셀 사이에 마련되는 배터리 관리 방법.The method of claim 9,
The exterior material is a battery management method provided between the plurality of battery cells.
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