用于调整二次电池的充电条件的设备和方法与流程

本公开涉及一种用于调整充电条件，从而使得通过在对二次电池进行充电时预先预测该二次电池的温度上升来将充电导致的发热量维持在适当水平，的设备和方法。

本申请要求2015年8月21日在韩国提交的韩国专利申请第10-2015-0118167号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术：

二次电池通过电化学氧化还原反应来生成电能，并且广泛用于各种目的。二次电池的使用范围逐渐扩大。例如，二次电池用于由人手携带的设备(诸如，移动电话、膝上型计算机、数码相机、摄像机、平板计算机、和电动工具)、各种电力驱动的电源设备(诸如，电动自行车、电动摩托车、电动汽车、混合动力汽车、电动船、和电动飞机)、用于存储通过新的再生能量生成的电力或者剩余的能量生成的电力的电力存储设备、和用于向各个种类的信息通信设备(包括用于通信的服务器计算机和基站)稳定供电的不间断电源系统。

二次电池的充电方法根据应用的目的而变化。用于手持终端(诸如，智能电话或者移动电话)的小型二次电池由独立的充电器进行充电。而且，用于电力驱动的电源设备的大型二次电池由电源设备本身产生的电力进行充电。例如，安装在电动汽车或者混合动力汽车上的大型二次电池由与发动机连接的发电机产生的电力或者在汽车降低其速度时产生的再生电力来进行充电。

二次电池在被充电时生成热量。在充电过程中生成的大部分热量是由二次电池的内阻生成的焦耳热量。可以通过传导或者对流来将热量散发到二次电池的外界。然而，当从二次电池生成的热量大于散发到外界的热量时，二次电池内部持续积聚热量，并且因此，二次电池的温度持续上升。

当二次电池的温度过度上升时，二次电池的寿命减少。二次电池的过热使参与电化学反应的化学物质的性质恶化或者导致电池内的聚合物材料受到热量的伤害而产生物理转化。例如，当二次电池过热时，阳极与阴极之间的多孔聚合物分离层软化并且一些孔闭合，这可能升高二次电池的内阻。内阻的上升充当减少二次电池的充电容量的主要因素。

因此，当二次电池的温度超过预先设置的阈值温度时，需要进行适当的温度降低管理。可以通过冷却机构来控制二次电池的温度。例如，将水冷式或者风冷式冷却装置耦合至二次电池，并且当二次电池的温度过度升高时，可以通过操作耦合的冷却装置来将二次电池的温度降低至适当水平。

然而，在安装有二次电池的装置或者设备的空间较窄的情况下，冷却装置无法耦合至二次电池。例如，当将二次电池安装在小型电动汽车上时，为二次电池的安装提供狭窄空间，并且通过安装二次电池，应该最小化质量增加。因此，难以只在一定程度上占用体积和质量将二次电池耦合至冷却装置。

针对在上述情况下使用的二次电池，需要用于通过增加二次电池的暴露于空气的面积来有效地散发在充电过程中生成的热量的结构设计技术。

然而，仅利用二次电池的结构设计来将二次电池的温度降低至适当水平存在限制。即使当将从二次电池生成的热量散发到大气中时，也可能发生引起热量积聚的情况。

因此，本公开的发明人已经认识到需要动态地改变充电条件的附加补充技术，从而使得需要在二次电池的充电过程期间，将二次电池的温度维持在适当水平。

技术实现要素：

技术问题

本公开被设计为解决相关领域的问题，并且因此，本公开旨在提供一种在不管耦合至二次电池的冷却机构的情况下通过根据二次电池的温度可变地控制充电条件来将二次电池的温度维持在适当水平耦合的设备和方法。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种用于调整二次电池的充电条件的设备，该设备包括：电流测量单元，该电流测量单元被配置为测量二次电池的充电电流；温度测量单元，该温度测量单元被配置为测量二次电池的当前温度；以及控制器，该控制器耦合至电流测量单元和温度测量单元，其中，控制器被配置为从电流测量单元和温度测量单元接收测量结果以确定充电电流值和当前温度值，确定能够通过二次电池的内阻生成作为焦耳热量的、在预设参考时间内将二次电池的温度从当前温度升高至阈值温度所需的热量的预测充电电流，确定在预测充电电流流过二次电池的等效电路时所预期的预测充电电压，并且当满足预测充电电压低于预设上限充电电压的条件时，调整上限充电电压，从而使得该上限充电电压降低至预测充电电压。

优选地，该设备可以进一步包括：开关装置，该开关装置被提供至二次电池的充电电流所流过的路径；以及电压测量单元，该电压测量单元被配置为测量二次电池的充电电压，其中，控制器被耦合至开关装置和电压测量单元。

优选地，可以将控制器被配置为从电压测量单元接收测量结果以确定二次电池的充电电压值，并且当该充电电压值与预测充电电压对应时，通过断开开关装置来切断对二次电池的充电。

等效电路可以包括全部被串联连接的串联电阻器、至少一个rc电路、和根据二次电池的荷电状态来改变其电压的开路电压源。

控制器可以通过下面的方程来计算预测充电电压。

v＝ocv(z)+i*r0+v0*exp(-t/rc)+i*r*(1-exp(-t/rc))

(其中，i为流过二次电池的等效电路的电流，r0为串联电阻器的电阻值，r为包括在rc电路中的电阻器的电阻值，c为包括在rc电路中的电容器的电容值，v0为由rc电路生成的初始电压值，z为二次电池的荷电状态，并且ocv(z)为与荷电状态对应的开路电压)。

该设备可以进一步包括存储器单元，该存储器单元存储荷电状态-开路电压查找表，被配置为通过荷电状态来查找开路电压，其中，控制器可以通过经由电流测量单元周期性地测量二次电池的充电电流或者放电电流并且使用库仑计数方法将所测得的电流值相加来确定二次电池的荷电状态，并且通过由荷电状态-开路电压查找表对应于所确定的荷电状态来对开路电压进行映射来确定二次电池的开路电压。

根据本发明的一个方面，该设备可以进一步包括外部温度测量单元，该外部温度测量单元被配置为测量二次电池的外部温度，其中，控制器通过使用外部温度测量单元来确定二次电池的外部温度值，基于下面的方程来确定在预设时间内将二次电池的温度从当前温度升高至预设阈值温度所需的预测过热量q*，计算能够经由二次电池的内阻生成作为焦耳热量的预测过热量q*的电流值，并且将所计算出的电流值确定为预测充电电流。

q*＝{t*-(tc-tamb)exp[-t*/mcprth]+tamb}/{rth(1-exp[-t*/mcprth])}

(其中，t*为预设阈值温度，t*为参考时间，tc为由温度测量单元测得的二次电池的当前温度，tamb为由外部温度测量单元测得的二次电池的外部温度，rth为二次电池与外界之间的预设热阻值，cp为在二次电池的恒压下的预设比热，并且m为二次电池的质量)。

根据本发明的另一方面，该设备可以进一步包括外部温度测量单元，该外部温度测量单元被配置为测量二次电池的外部温度，其中，控制器通过使用外部温度测量单元来确定二次电池的外部温度值，并且通过向下面的方程的电流变量i应用二分算法来确定与近似满足下面的方程的解对应的电流值作为预测充电电流。

(其中，t*为预设阈值温度，t*为参考时间，tc为由温度测量单元测得的二次电池的当前温度，tamb为由外部温度测量单元测得的二次电池的外部温度，rth为二次电池与外界之间的预设热阻值，cp为在二次电池的恒压下的预设比热，m为二次电池的质量，并且r为二次电池的内阻)。

优选地，当预测充电电压等于或者大于上限充电电压时，可以将控制器配置为控制上限充电电压，从而使得该上限充电电压维持初始设定值。

优选地，可以将控制器配置为改变参考时间。

在本公开的另一方面中，还提供了一种调整二次电池的充电条件的方法，该方法包括：确定二次电池的充电电流和当前温度；确定能够通过二次电池的内阻生成作为焦耳热量的、在预设参考时间内将二次电池的温度从当前温度升高至阈值温度所需的热量的预测充电电流；确定在预测充电电流流过二次电池的等效电路时所预期的预测充电电压；并且当满足预测充电电压低于预设上限充电电压的条件时，调整上限充电电压，从而使得该上限充电电压降低至预测充电电压。

可以通过计算机可读记录介质来实现本公开的上述技术目的，在该记录介质上，编程并且记录有调整二次电池的充电条件的方法。

而且，可以将用于调整二次电池的充电条件的设备包括进来作为二次电池管理系统的一部分。

而且，可以将用于调整二次电池的充电条件的设备安装在由二次电池供电的各种负载上。该负载包括相关技术中作为二次电池的应用而提到的各种装置、设备和系统。

有益效果

根据本公开，通过考虑二次电池的温度改变二次电池的充电条件，可以将二次电池的温度维持在适当水平。具体地，即使未将冷却机构耦合至二次电池，也可以防止二次电池的过热。而且，通过根据二次电池的热传导环境改变充电条件变化的参考，可以有效地控制二次电池的温度。

附图说明

附图图示了本公开的优选实施例并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不被解释为局限于附图。

图1是示意性地图示了根据本公开的实施例的用于调整二次电池的充电条件的设备的配置的框图。

图2是具体地图示了根据本公开的实施例的调整二次电池的充电条件的方法的流程的流程图。

图3是图示根据本公开的实施例的二次电池的等效电路的电路图。

图4图示了通过根据本公开的实施例实施的示例性实验所测得的曲线图，其中，曲线图(a)图示了预测充电电流变化，曲线图(b)图示了荷电状态变化，曲线图(c)图示了预测充电电压变化，并且曲线图(d)图示了二次电池的温度变化。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。在进行描述之前，应该理解，基于为了进行最佳解释允许发明人适当地定义术语的原则，在说明书和随附权利要求书中使用的术语不应该被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来进行解释。因此，本文提出的描述仅仅是出于说明之目的的优选示例，而不旨在限制本公开的范围，因此，应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开可以具有其它等效物并且可以对本公开进行修改。

图1是示意性地图示了根据本公开的实施例的用于调整二次电池的充电条件的设备的配置的框图。

参照图1，根据本公开的实施例的用于调整二次电池的充电条件的设备100是耦合至二次电池110并且能够可变地调整使对二次电池100的充电暂停的上限充电电压的控制设备。用于调整二次电池的充电条件的设备100包括：电压测量单元120、温度测量单元130、电流测量单元140、开关装置150、控制器160、和存储器单元170。

二次电池110是自适应地调整充电条件的最小单位的电池，并且包括串联和/或并联电连接的多个单元电池。二次电池110仅包括一个单元电池的情况也包括在本公开的范围中。

单元电池不限于特定种类，只要单元电池可以重复充电和放电即可。例如，单元电池可以是袋式锂聚合物二次电池。

二次电池110安装在各种负载设备上。例如，可以将二次电池110安装在电动汽车或者混合动力汽车上。

在这种情况下，二次电池110可以包括安装在汽车上的模块化电池组中包括的全部或者一部分单元电池。

可以将二次电池110选择性地耦合至充电设备180。可以在安装有二次电池110的负载设备的控制下将充电设备180选择性地耦合至二次电池110。

充电设备180可以是专用于充电的充电器。在另一示例中，充电设备180可以是在安装有二次电池110的负载设备中产生充电电力的设备，例如，耦合至发动机的发电机或者耦合至汽车制动器的再生充电设备。发电机耦合至发动机的曲轴，并且在该曲轴旋转时产生充电电力。当汽车通过操纵制动器降低其速度时，再生充电设备与制动器协同产生再生充电电力。由于发电机和再生充电设备在汽车领域中广为人知，因此，省略对其的详细描述。

电压测量单元120、温度测量单元130、和电流测量单元140分别按照时间间隔周期性地测量二次电池110的电压、温度和电流，并且向控制器160提供测量结果。可以将该测量结果提供至控制器160作为模拟信号或者数字信号。

电压测量单元120包括通常用于电池领域的电压测量电路。例如，电压测量电路可以包括差分放大电路，该差分放大电路被配置为输出与二次电池110的阳极端子和阴极端子之间的电压差对应的电压信号。电压测量单元120生成与施加在二次电池110的阳极和阴极之间的电压对应的电压信号，并且将该电压信号提供至控制器160。

温度测量单元130是用于测量温度的温度传感器。例如，温度测量单元130可以是热耦合器。温度测量单元130生成与二次电池110的温度对应的电压信号并且将该电压信号提供至控制器160。

电流测量单元140是感测电阻器或者霍尔传感器。电流测量单元140生成与充电电流的大小对应的电压信号并且将该电压信号提供至控制器160。电流测量单元140不仅可以测量充电电流，而且可以测量放电电流。

同时，除了测量二次电池110的温度的温度测量单元130之外，用于调整充电条件的设备100可以进一步包括外部温度测量单元135，该外部温度测量单元135被配置为测量二次电池110的热量散发到的外界的热。外部温度测量单元135可以包括与温度测量单元130的传感器相同类型的传感器，生成与外部温度对应的电压信号，并且将该电压信号提供至控制器160。

当从相应的测量单元120、130、135、和140输入测量结果时，控制器160通过信号处理来相应地确定二次电池110的充电电压值、当前温度值、外部温度值、和充电电流值，并且将这些值存储在存储器单元170中。

存储器单元170是半导体存储器装置。存储器单元170记录、擦除、更新由控制器160生成的数据，并且存储用于调整二次电池110的充电条件所需的程序。而且，存储器单元170存储可以通过二次电池110的荷电状态z检索到开路电压ocv的荷电状态-开路电压查找表的数据。而且，存储器单元170存储用于实施本公开的各种参数的预设值。

存储器单元170不具体局限于特定种类，只要存储器单元是已知的用于记录、擦除、和更新数据的半导体存储器装置即可。例如，存储器单元170可以是：dram、sdram、闪速存储器、rom、eeprom、寄存器等。可以将存储器单元170与控制器160物理分离，或者可以将存储器单元170与控制器160一起集成到一个主体中。

开关装置150是提供至充电电流所流过的路径的一种开关。例如，开关装置150可以是包括与电磁体一起操作的接触点的中继装置。在这种情况下，开关装置150包括用于驱动电磁体的驱动电路。通过从控制器160接收控制信号来接通或者断开开关装置150。

控制器160可以可变地控制二次电池110的充电条件，从而使得在对二次电池110的充电进行期间将二次电池110的温度维持在适当水平。

控制器160可以选择性地包括处理器、专用集成电路(asic)、不同的芯片集、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理单元等，以执行下面描述的控制逻辑。

而且，在将控制逻辑实施为软件的情况下，可以将控制器160实施为程序模块的集合。在这种情况下，可以将各个程序模块存储在存储器中并且由计算机处理器执行。可以将存储器提供在处理器的内部或者外部，并且可以将存储器连接至处理器作为众所周知的各个计算机部件。而且，可以将存储器包括在本公开的存储器单元170中。而且，存储器统一表示被配置为存储信息而不管装置的种类的装置，并且不表示特定的存储器装置。

将控制器160的一个或者多个各种控制逻辑进行组合，并且可以将该组合的控制逻辑写入计算机可读代码系统中并且记录在计算机可读记录介质上。记录介质不具体局限于特定种类，只要记录介质可由包括在计算机中的处理器访问即可。例如，记录介质包括rom、ram、寄存器、cd-rom、磁带、硬盘、软盘、和光学数据记录设备中的至少一种。而且，可以在特定时间点处将代码系统调制成载波信号并且包括在通信载波中。进一步地，可以将代码系统分布在经由网络连接的计算机上，并且由该计算机存储和执行。而且，本公开所属技术领域的程序员可以容易地推断出用于实施组合的控制逻辑的功能程序、代码、和代码段。

控制器160可以是可以电耦合至二次电池110的电池管理系统(bms)，或者可以是包括在bms中的控制元件。

虽然bms可以指在本公开所属技术领域中称为bms的系统，但是，任何系统都可以包括在bms的范围内，只要该系统执行本公开中在功能方面描述的功能中的至少一种功能即可。

图2是具体地图示了控制逻辑的流程的流程图，该控制逻辑包括调整由控制器160执行的二次电池的充电条件的方法。

在下文中，参照图2具体描述根据本公开的调整二次电池的充电条件的方法。

首先，在操作步骤s10中，控制器160执行存储在存储器单元170中的程序。该程序包括操作步骤和相关程序代码，该操作步骤包括根据本公开的调整二次电池的充电条件的方法。在操作步骤s10之后，执行操作步骤s20。

在操作步骤s20中，控制器160将时间指数k初始化。即，控制器160向时间指数k赋值1。此处，时间指数k是表示在图2中示出的算法的迭代序列的变量。例如，当时间指数k为3时，意味着算法在进行第三次迭代。在操作步骤s20之后，执行操作步骤s30。

在操作步骤s30中，控制器160通过使用温度测量单元130和电流测量单元140来确定二次电池110的当前温度值和充电电流值。在这种情况下，温度测量单元130和电流测量单元140在控制器160的控制下测量二次电池110的当前温度和充电电流的大小，并且以模拟信号或者数字信号的形式向控制器160提供温度测量结果和电流测量结果。然后，控制器160通过信号处理过程(例如，a/d转换)来确定二次电池110的当前温度值和充电电流值，并且将确定的值存储在存储器单元170中。在操作步骤s30之后，执行操作步骤s40。

在操作步骤s40中，控制器160参照存储在存储器单元170中的充电电流值来确定充电模式是否正在进行。即，当充电电流值不为0时，控制器160确定充电模式正在进行中。相反，当充电电流值为0时，控制器160确定对二次电池110的充电不在进行中。

当操作步骤s40的确定结果为“否”时，控制器160再次返回至操作步骤s30。当操作s40的确定结果为“是”时，控制器160执行操作步骤s50。

在操作步骤s50中，控制器160读取存储在存储器单元170中的、二次电池110的当前温度值tc，并且然后确定二次电池110的当前温度值tc是否大于需要调整充电条件的温度范围的最小值ti。

当操作步骤s50的确定结果为“否”时，控制器160再次返回至操作步骤s30。当操作步骤s50的确定结果为“是”时，控制器160执行操作步骤s60。

在操作步骤s60中，控制器160根据热力学理论通过使用热量计算方程来确定在预设参考时间t*内将二次电池110的当前温度tc升高至阈值温度t*所需的预测过热量q*。

此处，阈值温度t*表示可以将二次电池110视为过热并且可以根据二次电池110的规格来预设的温度。

在实施例中，通过下面的方程1来定义热量计算方程。

<方程1>

q*＝{t*-(tc-tamb)exp[-t*/mcprth]+tamb}/{rth(1-exp[-t*/mcprth])}

已经通过下面的过程导出方程1。

根据热力学理论，在恒压下的比热为cp、温度为tc、并且质量为m的二次电池110中，当生成热量q并且将该热量传导至附近时，二次电池110的相对于时间变化dt的温度变化dt满足由下面的方程2描述的微分方程。

<方程2>

(其中，tc为二次电池的当前温度；tamb为接触二次电池的附近温度；rth为二次电池与其附近之间的热阻，并且是通过实验预先测得的值；cp为在二次电池的恒压下的比热，并且是通过实验预先测得的值；并且m为二次电池的质量)。

接下来，当相对于时间对方程2积分时，可以获得下面的方程3，方程3是表示当从二次电池110生成热量q的参考时间以来经过任意时间t时二次电池110的温度值的温度变化方程。

<方程3>

其中，c0＝tc-tamb-rthq

接下来，在将预设参考时间t*和阈值温度t*相应地输入到方程3中的时间变量t和温度变量t之后，当关于q进行整理时，可以获得方程1，方程1表示在预设参考时间t*内将二次电池110的当前温度tc升高至阈值温度t*所需的预测过热量q*。

同时，当确定预测过热量q*时，控制器160应该使用外部温度值。因此，在操作步骤s30中，控制器160可以通过使用外部温度测量单元135来测量二次电池110的外部温度并且将该外部温度存储在存储器单元170中，并且可以在确定预测过热量q*时参考外部温度。

在操作步骤s60中确定预测过热量q*之后，控制器160执行操作步骤s70。

在操作步骤s70中，控制器160通过使用下面的表示热量与电流之间的关系的方程4来确定用于生成在操作步骤s60中确定的预测过热量q*所需的预测充电电流iq*的大小。

<方程4>

q＝i²*r

其中，q为二次电池的发热量，i为充电电流的大小，并且r为二次电池的内阻值。

即，当将通过实验预先设置的二次电池的预测过热量q*和内阻值输入到方程4的变量q和r中时，可以确定可以生成在参考时间t*内将二次电池110的当前温度tc升高至阈值温度t*所需的预测过热量q*的预测充电电流iq*的值。在操作步骤s70之后，控制器160执行操作步骤s80。

在操作步骤s80中，当在操作步骤s70中确定的预测充电电流iq*瞬时流过二次电池110的等效电路时，控制器160确定在二次电池110的阳极与阴极之间生成的预测充电电压v*。此处，可以在几秒的范围内预先确定预测充电电流iq*流动的时间。优选地，可以预先将预测充电电流iq*流动的时间设置为与图2中例示的算法迭代的周期对应的时间值(例如，1秒)。

在实施例中，如在图3中图示的，等效电路包括：开路电压源200，该开路电压源200根据二次电池110的荷电状态z改变其电压；串联电阻器210，该串联电阻器210表示二次电池110的内阻r0；以及至少一个rc电路220，该至少一个rc电路220对二次电池110的偏振特性进行建模。然而，本公开不限于包括在二次电池110的等效电路中的电路元件的种类和它们之间的连接关系。

在实施例中，可以通过下面从等效电路导出的电压计算方程(方程5)来确定预测充电电压v*。

<方程5>

v＝ocv(z)+i*r0+v0*exp(-t/rc)+i*r*(1-exp(-t/rc))

在方程5中，ocv(z)表示与二次电池110的荷电状态z对应的开路电压。可以参照预先存储在存储器单元170中的荷电状态-开路电压查找表来确定开路电压值。可以通过对二次电池110进行充电实验来对荷电状态-开路电压查找表进行预定义。

控制器160可以通过使用电流测量单元140周期性地测量二次电池110的充电电流或者放电电流，将所测得的电流值相加，并且确定相加的电流量与二次电池110的完全充电容量之间的相对比例来确定二次电池110的荷电状态z。可以独立于在图2中示出的算法来执行确定荷电状态z的过程。然而，将荷电状态z的计算算法整合到在图2中示出的算法中不受限制。由于通过将电流相加来计算二次电池110的荷电状态的方法被广泛地称为库仑计数方法，因此，省略对其的更详细的描述。

在方程5中，“i*r0”表示当电流i流过二次电池110的等效电路时施加在串联电阻器210的两端之间的电压的大小。r0为串联电阻器210的电阻值，并且可以通过实验来预先设置串联电阻器210的电阻值。

方程5的“v0*exp(-t/rc)+i*r*(1-exp(-t/rc))”表示当电流i流过rc电路220时施加至rc电路220的电压的大小。施加在rc电路220的两端之间的电压根据时间而变化。

在实施例中，当在操作步骤s80中确定预测充电电压v*时，可以将少于几秒的预设时间值输入至变量t。优选地，可以将与图2中例示的算法迭代的周期对应的时间值(例如，1秒)输入至变量t。而且，可以将在操作步骤s70中确定的预测充电电流iq*的值分配至变量i。

在方程5中，r和c是包括在rc电路220中的电阻器和电容器的电阻值和电容值。r和c是通过实验预先设置的参数。

在方程5中，v0为在电流i流过rc电路220之前施加至rc电路220的初始电压。将v0的初始值设置为0。而且，每当图2的计算算法周期性地迭代时，可以将在先前的计算周期中计算出的rc电路的电压值分配至v0作为更新过的值。

在操作步骤s80中确定预测充电电压v*之后，执行操作步骤s90作为后续操作。

在操作步骤s90中，控制器160确定预测充电电压v*是否等于或者大于二次电池110的上限充电电压v限制。该上限充电电压v限制为二次电池110进入过充电状态并且可以根据二次电池110的规格预先设置的边界电压值。

当操作步骤s90中的确定结果为“是”时，在操作步骤s95中，控制器160维持上限充电电压v限制的原始值。之后，在操作步骤s100中，控制器160将时间指数k增加1，并且然后在操作步骤s110中确定二次电池110是否处于断开状态。

此处，断开状态表示二次电池110处于空载状态，即，处于充电或者放电基本暂停的状态。

在操作步骤s110中，控制器160可以通过电流测量单元140来测量二次电池110的充电或者放电电流的大小，并且当测得的电流大小基本上为0时，控制器160可以确定二次电池110处于断开状态。

当在操作步骤s110中的确定结果为“否”时，即，当二次电池110的状态不处于空载状态时，控制器160将过程返回至操作步骤s30以基于增加的时间指数再次迭代在图2中示出的算法。之后，上述操作再次迭代。相反，当在操作步骤s110中的确定结果为“是”时，即，当二次电池110处于空载状态时，控制器160结束在图2中示出的算法。

同时，当在操作步骤s90中的确定结果为“否”时，即，当预测充电电压v*小于上限充电电压v限制的初始设定值时，在步骤s120中，控制器160将二次电池110的上限充电电压v限制改变为预测充电电压v*(在操作步骤s80中确定的)。之后，在操作步骤s100中，控制器160将时间指数k增加1，并且然后在操作步骤s110中确定二次电池110是否处于断开状态。当在操作步骤s110中的确定结果为“否”时，即，当二次电池110的状态不处于空载状态时，控制器160将过程返回至操作步骤s30以基于增加的时间指数再次迭代在图2中示出的算法。之后，上述操作再次迭代。

在本公开中，控制器160可以在二次电池110的充电电压达到上限充电电压v限制时独立于在图2中示出的控制算法来执行切断对二次电池110的充电的控制。

即，控制器160可以按照预定时间间隔通过使用电压测量单元120来确定二次电池110的充电电压值，并且将该充电电压值存储在存储器单元170中。而且，当在当前时间点处确定的充电电压值达到上限充电电压v限制时，控制器160通过向开关装置150输出控制信号并且因此断开开关装置150来切断对二次电池的充电。当充电被切断时，由于对二次电池110进行充电而导致的发热暂停，因此，可以防止二次电池110的温度增加。

当在操作步骤s80中确定的预测充电电压v*小于根据二次电池110的规格预先设置的上限充电电压v限制时，在操作步骤120中，将上限充电电压v限制改变为预测充电电压v*。即，上限充电电压v限制变得低于最初设置的初始值。因此，控制器160在低于一般情况下的电压的电压处切断对二次电池110的充电。通常，这种情况表示通过对二次电池110的充电而生成大量发热量的情况，并且当连续不断地执行该充电时，存在二次电池110的温度进入过热部分的可能性。

同时，当再次将二次电池110的温度降低至适当水平时，由于在操作步骤s70中确定的充电电流值iq*增加，因此，预测充电电压v*再次逐渐接近原始上限充电电压v限制。因此，切断对二次电池110的充电的电压向原始上限充电电压v限制趋近。而且，当使二次电池110的温度更稳定时，在操作步骤s80中确定的预测充电电压v*增加，超过上限充电电压v限制的初始值。从这点看，在设置为初始值的上限充电电压v限制处，再次切断对二次电池110的充电。

当在图2中示出的算法周期性迭代时，在二次电池110的温度可能过度上升的情况下，在低于初始设置的上限充电电压v限制的电压条件下，执行对二次电池110的充电的切断。因此，不管冷却机构是否耦合至二次电池110，都可以有效地防止二次电池110的过热。

同时，在本公开中，通过向包括在方程3的温度变化方程中的电流变量i应用二分算法，可以容易地确定预测充电电流iq*。

即，通过将预设参考时间t*和阈值温度t*输入到方程3的温度变化方程中并且改变电流值，控制器160可以近似找到满足下面的方程6的电流值，并且将该找到的值确定为预测充电电流iq*。

作为参考，通过向方程3的q输入i²r来获得下面的方程6。下面的方程6是电流i的函数。

<方程6>

下面描述了通过向方程6应用二分算法来确定预测充电电流iq*的值的过程。

首先，控制器160将在当前时间指数k处测得的充电电流值ik和充分大于电流值ik的电流值ik+设置为二分算法的边界条件。

在该边界条件中，ik为最小值，并且ik+为上限值。控制器160可以确定ik+，从而使得至少满足下面的方程7。

<方程7>

[f(ilower)-t*][f(iupper)-t*]<0

在方程7中，函数f表示方程6，输入至函数的输入变量ilower为边界条件的最小值，并且输入至函数的输入变量的iupper为边界条件的上限值。当满足方程7时，意味着与满足方程6的解对应的电流值(即，预测充电电流值iq*)包括在边界条件中。

随后，控制器160基于作为边界条件的平均值ik_median来再次设置左侧和右侧的边界条件。即，控制器160分别设置ik与ik_median之间、以及ik_median与ik+之间的新的边界条件。

之后，控制器160识别ik与ik_median之间的边界条件、以及ik_median与ik+之间的边界条件中哪个边界条件满足方程7。

如果ik与ik_median之间的边界条件满足方程7，则意味着ik与ik_median之间包括解，并且如果ik_median与ik+之间的边界条件满足方程7，则意味着ik_median与ik+之间包括解。

当识别到存在解的电流的新的边界条件时，控制器160基于识别到的边界条件的上限值和最小值的平均值来再次将边界条件划分为两个边界条件，并且再次确定该两个边界条件中哪个边界条件满足方程7。

每当如上面描述的那样确定包括解的边界条件时，控制器160通过迭代再次基于边界条件的平均值将边界条件划分为两个边界条件并且再次确定包括解的边界条件的过程，来将包括解的边界条件的宽度减小到小于阈值(例如，0.001安培)。

之后，控制器160可以确定已经变窄到小于阈值的宽度的边界条件的上限值和最小值的平均值，作为近似满足方程6的解对应的电流值，即，预测充电电流iq*。

在本公开采用上述替代示例的情况下，在图2中示出的算法中，可以省略操作步骤s60。可以用通过使用二分算法来确定预测充电电流iq*的值的操作步骤来代替操作步骤s70，并且可以基本上平等地维持其余操作步骤。

在下文中，通过实验示例描述了本公开的效果。由于本说明书中描述的实验示例旨在帮助理解本公开，因此，显而易见的是，本公开的范围不限于这些实验示例。

首先，已经将袋式锂聚合物二次电池安装在充电-放电模拟器上，该二次电池的工作电压范围为2.1v至2.47v，并且容量为10ah。而且，已经在根据模拟汽车的市区驾驶环境的驾驶模式来对二次电池进行脉冲充电/放电时，尤其是在充电正在进行中时，通过应用本公开，基于预测充电电压v*，调整了上限充电电压v限制。已经对充电/放电实验进行了模拟，从而使得通过在电动汽车降低其速度时生成的再生充电电力来执行对二次电池的充电。在充电/放电实验正在进行中时，即使当将充电电流从充电/放电模拟器施加至二次电池时，当二次电池的充电电压达到上限充电电压v限制时，也已经通过断开连接在充电/放电模拟器与二次电池之间的开关立即切断了充电。为此，已经将被配置为控制开关的操作的控制器连接至该开关。而且，已经通过将参考时间t*的值不同地设置为300秒、600秒、和1200秒来在相同的市区驾驶模式下在各个参考时间t*内独立地执行了充电/放电实验，该参考时间t*是用于本公开的参数中的一个参数。

图4是图示了分别通过本实验而获得的预测充电电流iq*变化(曲线图(a))、二次电池的荷电状态变化(曲线图(b))、预测充电电压v*变化(曲线图(c))、和二次电池的的温度变化(曲线图(d))的曲线图。

在图4中，细实线曲线图表示已经将参考时间t*设置为300秒的情况，粗实线曲线图表示已经将参考时间t*设置为600秒的情况，并且虚线曲线图表示已经将参考时间t*设置为1200秒的情况。

参照图4，可见，随着二次电池的温度根据时间而增加，对应地减小了预测充电电流iq*和预测充电电压v*。这是因为当二次电池的温度上升时，预测过热量q*降低，并且因此，预测充电电流iq*也降低了，并且通过使用二次电池的等效电路通过预测充电电流iq*计算出的预测充电电压v*也降低了。

在本实验中，已经将上限充电电压设置为2.47v。因此，当向二次电池应用充电脉冲时预测充电电压v*低于2.47v时，由于调整了上限充电电压，从而使得上限充电电压降低至预测充电电压，当二次电池的电压高于预测充电电压时，已经立即切断了充电。因此，即使当通过充电/放电模拟器来将充电电流施加至二次电池时，也未执行对二次电池的充电。

同时，曲线图(a)和曲线图(c)示出了：随着参考时间增加，预测充电电流iq*和预测充电电压v*的减小程度更大。这是因为当参考时间增加时，即使当二次电池的温度相同时，预测过热量也减小。

根据本公开，当预测充电电压v*较低时，在较低的电压电平处切断对二次电池的充电。因此，由于即使当在相同充电/放电条件下对二次电池进行充电/放电时，二次电池的充电量也不同，并且对二次电池的充电不如放电量那么多，因此，二次电池的荷电状态逐渐向0趋近。而且，因为参考时间较长，所以，二次电池的荷电状态向0迅速趋近。这是因为当参考时间较长时，对充电电流的切断比在参考时间较短的情况下发生得更频繁。

而且，如在图4中图示的，当二次电池的温度逐渐增加时，预测充电电流iq*和预测充电电压v*同时减少。因此，由于当二次电池的温度较高时，在较低电压电平处切断对二次电池的充电，因此，二次电池的温度增加宽度逐渐减少。因此，即使当执行充电/放电实验，直到二次电池的荷电状态z变为0时，二次电池的温度也可以维持适当水平。

在对二次电池的充电/放电正在进行中时的温度变化根据二次电池的安装环境而不同。本实验结果表明，优选地，在二次电池安装在将从二次电池生成的热量适当地散热到外界的环境中的情况下，设置较小的参考时间。而且，本实验结果表明，优选地，在二次电池安装在不将从二次电池生成的热量适当地散热到外界的环境中的情况下，设置相对较长的参考时间以抑制在对二次电池进行充电时生成的热量。

因此，根据本公开，控制器160可以根据二次电池110的升温速度来改变参考时间。即，控制器160可以与升温速度成比例地增加参考时间。

在将本公开应用于未耦合至冷却机构的无冷却二次电池的情况下，本公开特别有用。然而，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，本公开可应用于任何二次电池，不管冷却机构是否被提供至二次电池。

在描述本申请的各种实施例时，被称为“单元”的元件应该被理解为从功能上划分的元件而不是从物理上划分的元件。因此，可以选择性地将每个元件与另一元件集成，或者可以将每个元件划分成子元件以便有效地执行(多个)控制逻辑。然而，当即使元件被集成或者划分也可以承认功能身份时，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，集成的或者划分的元件应该被解释为在本申请的范围内。

虽然已经通过有限的实施例和附图描述了本申请，但是本申请不限于此，并且显而易见的是，本申请所属领域的技术人员可以在本申请的公开内容和随附权利要求书的等效范围内进行各种改变和修改。

工业实用性

根据本公开，可以通过考虑二次电池的温度改变二次电池的充电状态来将二次电池的温度维持在适当水平。具体地，即使当未将冷却机构耦合至二次电池时，也可以防止二次电池的过热。而且，可以通过根据二次电池的热传导环境改变充电条件变化的参考来对二次电池进行有效的温度控制。