本公開涉及用于控制二次電池的電力的設(shè)備和方法，并且更具體地，涉及通過估計二次電池的未來溫度并且根據(jù)估計的結(jié)果選擇性地降低二次電池的輸出從而控制電力的設(shè)備和方法。本申請要求于2014年12月19日提交的韓國專利申請No.10-2014-0184813的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。

背景技術(shù)：
與一次性初級電池相對，二次電池被稱為可充電電池，并且具有廣泛的應(yīng)用，包括例如：電子裝置，比如移動電話、筆記本計算機以及攝像機，或者電動汽車。此外，因為其不會造成空氣污染并且能夠使用很長時間，二次電池也被用作汽車的動力源。然而，二次電池具有如下特征：在充電或者放電期間，溫度由于從電池產(chǎn)生的熱量而上升，并且當長期暴露于高溫下時，壽命會降低。根據(jù)這樣的特征，安裝在車輛中的二次電池組使用單獨安裝的冷卻系統(tǒng)將熱量從電池排出，以保持二次電池的溫度在預(yù)定的溫度以下。然而，額外地安裝冷卻系統(tǒng)的方法成為引起二次電池組的成本增加的因素，并且存在電池系統(tǒng)的尺寸增加的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
技術(shù)問題為了解決本領(lǐng)域的所述問題，本公開涉及提供用于控制二次電池的電力的設(shè)備和方法，在不安裝單獨的冷卻系統(tǒng)的情況下，通過二次電池的電力控制保護二次電池免于過熱。此外，本公開涉及提供用于控制二次電池的電力的設(shè)備和方法，其中通過估計二次電池的溫度變化并且根據(jù)估計的結(jié)果避免二次電池的過熱現(xiàn)象。本公開的這些和其他目的以及優(yōu)點可以從下文的詳細描述理解，并且將從本公開的示例性實施例變得顯而易見。此外，容易理解，本公開的目的和優(yōu)點可以通過所附的權(quán)利要求以及其組合中示出的方法實現(xiàn)。技術(shù)解決方案為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開的一個方面的電力控制設(shè)備包括：感測單元，所述感測單元被配置為測量電池單元的溫度、電池單元周圍的外界空氣溫度以及負載電流，調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元被配置為調(diào)節(jié)從電池單元供應(yīng)至負載的電力，以及控制單元，所述控制單元被配置為基于由感測單元測量的電池單元的溫度、單元周圍的外界空氣溫度以及負載電流估計電池單元的未來溫度變化，分析估計的單元的未來溫度變化，以及控制調(diào)節(jié)單元以當電池單元的溫度被估計為在預(yù)設(shè)的參考時間內(nèi)增加到極限溫度以上時降低從電池單元供應(yīng)至負載的電力?？刂茊卧梢酝ㄟ^使用等式1估計電池單元的未來溫度變化?？刂茊卧梢苑治龉烙嫷碾姵貑卧奈磥頊囟茸兓?，當確定電池單元的未來溫度收斂時，通過使用等式1計算電池單元的溫度需要的收斂時間，并且當電池單元的收斂溫度高于或等于極限溫度并且收斂時間小于或等于參考時間時，控制調(diào)節(jié)單元以降低從電池單元供應(yīng)至負載的電力。另一方面，當電池單元的收斂溫度低于極限溫度或者收斂時間超過參考時間時，控制單元可以不進行電池單元的電力降額(derating)。此外，控制單元可以分析估計的電池單元的未來溫度變化，當確定電池單元的未來溫度發(fā)散時，通過使用等式1計算電池單元到達極限溫度需要的到達時間，并且當計算的到達時間小于或等于參考時間時，控制調(diào)節(jié)單元以降低從電池單元供應(yīng)至負載的電力。當?shù)竭_時間超過參考時間時，控制單元可以不進行電池單元的電力降額?？刂茊卧ㄟ^使用等式1計算允許電池單元的溫度在參考時間內(nèi)到達極限溫度的預(yù)定水平的降額因數(shù)，基于降額因數(shù)確定待降低的電力量，并控制調(diào)節(jié)單元。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開的另一方面的電力控制方法包括測量電池單元的溫度、電池單元周圍的外界空氣溫度以及負載電流，基于測量的電池單元的溫度、單元周圍的外界空氣溫度以及負載電流估計電池單元的未來溫度變化，通過分析估計的電池單元的未來溫度變化確定電池單元的溫度是否在預(yù)設(shè)的參考時間內(nèi)增加到極限溫度以上，并且當確定電池單元的溫度在參考時間內(nèi)增加到極限溫度以上時，作為確定的結(jié)果，降低電池單元的輸出電力。有利的效果本公開具有這樣的優(yōu)點：控制二次電池的輸出以在二次電池過熱發(fā)生之前保持二次電池的溫度在極限溫度范圍以下，由此避免二次電池的壽命和性能由于過熱而劣化的現(xiàn)象。此外，本公開具有這樣的效果：在沒有諸如冷卻系統(tǒng)的單獨的裝置的情況下，將二次電池的溫度保持在極限溫度以下。此外，本公開具有這樣的效果：通過溫度估計算法準確估計二次電池的過熱。附圖說明附圖示出本公開的優(yōu)選的實施例，并且，同先前的公開一起，用于提供本公開的技術(shù)精神的進一步的理解。然而，本公開不應(yīng)被解釋為限于附圖。圖1是示出根據(jù)本公開的實施例的用于控制二次電池的電力的設(shè)備的構(gòu)造的視圖。圖2是示出根據(jù)本公開的實施例的用于控制二次電池的電力的方法的示意性流程圖。圖3是示出應(yīng)用根據(jù)本公開的控制電力的方法的電池單元中的溫度變化與傳統(tǒng)電池單元中的溫度變化的模擬圖。具體實施方式在下文中，將詳細描述本公開。應(yīng)當理解，在說明書和所附的權(quán)利要求中的術(shù)語不應(yīng)被解釋為限于通?；蛟~典的含義，而應(yīng)在允許發(fā)明人為了最好的解釋而適當?shù)囟x術(shù)語的原則的基礎(chǔ)上，基于對應(yīng)于本公開的技術(shù)方面的含義或者概念加以解釋。因此，本文提出的描述只是僅為了說明的目的的優(yōu)選的示例，不旨在限制公開的范圍，因此應(yīng)當理解，可以在不背離公開的精神和范圍的情況下做出其他等同和修改。圖1是示出用于控制根據(jù)本公開的實施例的二次電池的電力的設(shè)備的構(gòu)造的視圖。如圖1中所示，用于控制根據(jù)本公開的優(yōu)選的實施例的二次電池的電力的設(shè)備包括電池單元10、負載20、感測單元30、調(diào)節(jié)單元40和控制單元50。電池單元10將電力供應(yīng)到負載20。電池單元10包括至少一個單元，并且不限于特定類型且包括可充電電池，例如：鋰離子電池、鋰金屬電池、鋰聚合物電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池和鉛蓄電池。負載20不限于特定類型，并且包括諸如攝像機、移動電話、便攜PC、PMP和MP3播放器的便攜式電子裝置、用于電動汽車或者混合動力汽車的發(fā)動機以及DC–DC轉(zhuǎn)換器。感測單元30包括用于測量電池單元10的溫度的第一溫度傳感器31和用于測量電池單元周圍外界空氣溫度的第二溫度傳感器32以及用于測量負載20的電流的電流傳感器33。第一溫度傳感器31周期性地測量電池單元10的溫度并將其傳輸至控制單元50。此外，第二溫度傳感器32周期性地測量電池單元周圍的外界空氣溫度并將其傳輸至控制單元50。此外，電流傳感器33周期性地測量負載20中的電流并將其傳輸至控制單元50。調(diào)節(jié)單元40在控制單元50的控制下調(diào)節(jié)從電池單元10供應(yīng)至負載20的電力量。調(diào)節(jié)單元40可以包括可變元件，所述可變元件改變從電池單元10供應(yīng)的電壓水平，并且控制單元50可以通過控制包括在調(diào)節(jié)單元40中的可變元件控制從電池單元10供應(yīng)的電力。控制單元50基于從感測單元30得到的感測數(shù)據(jù)估計電池單元10的溫度變化，基于溫度變化確定是否對從電池單元10供應(yīng)的電力進行降額，并且當確定對電力進行降額時，控制調(diào)節(jié)單元40以降低從電池單元10供應(yīng)的電力。具體地，控制單元50通過將通過感測單元30感測到的數(shù)據(jù)代入進如下等式1以估計隨時間的電池單元10的未來溫度變化，并且基于溫度變化趨勢確定電池單元10的未來溫度發(fā)散還是收斂。(等式1)m：電池單元質(zhì)量(kg)Cp：單元的比熱(J/kg·K)T：單元溫度(℃)t：時間k：降額因數(shù)I：電流(A)Rcell：內(nèi)部單元電阻(Ω)Tenvironment：單元周圍的外界空氣溫度(℃)Rth_environment：單元和環(huán)境之間的熱阻(K/W)等式1是能量平衡等式，并且電池單元質(zhì)量(m)、單元的比熱(Cp)、內(nèi)部單元電阻(Rcell)和單元和環(huán)境之間的熱阻(Rth_environment)可以被預(yù)設(shè)。此外，降額因數(shù)(k)起初設(shè)置為‘0’，并且具有從‘0’至‘1’的值。另一方面，內(nèi)部單元電阻(Rcell)也可以通過測量值加以識別。也就是說，控制單元50也可以用測量電池單元10的電流和電壓的傳感器(未示出)測量電池單元10的電流和電壓，并且基于測量的電流和電壓測量內(nèi)部單元電阻(Rcell)?？刂茊卧?0通過將從第一溫度傳感器31、第二溫度傳感器32和電流傳感器33的每個接收的溫度值和電流值代入至等式1來識別電池單元10的溫度變化(dT)對時間變化(dt)，并估計電池單元10的未來溫度變化趨勢?？刂茊卧?0通過分析估計的未來溫度變化趨勢確定電池單元10的未來溫度發(fā)散還是收斂。當電池單元10的未來溫度發(fā)散時，控制單元50使用等式1計算到達預(yù)設(shè)的極限溫度(Tlimit)需要的極限溫度到達時間(Δtlimit)。此外，當極限溫度到達時間(Δtlimit)超過預(yù)設(shè)的參考時間(Δtref)時，控制單元50不進行電池單元10的電力降額。相反，當極限溫度到達時間(Δtlimit)小于或等于參考時間(Δtref)時，控制單元50計算允許電池單元10的溫度在參考時間(Δtref)期間僅增至極限溫度(Tlimit)的預(yù)定水平(例如：99％)的降額因數(shù)(k)，并控制調(diào)節(jié)單元40以基于降額因數(shù)(k)對從電池單元10的電力供應(yīng)進行降額。在這種情況中，控制單元50與計算的降額因數(shù)(k)的大小成比例地確定將降低的電池單元10的電力量，并且控制調(diào)節(jié)單元40以從輸出電力降低確定的電力量。例如，當降額因數(shù)被計算為'0.9'時，控制單元50可以控制調(diào)節(jié)單元40使得電池單元10的輸出處于與之前的電池單元輸出相比10％的水平處，并且當降額因數(shù)(k)被計算為'0.8'時，控制單元50可以控制調(diào)節(jié)單元40使得電池單元10的輸出處于與之前的電池單元輸出相比20％的水平處。另一方面，當電池單元10的溫度被估計為收斂時，控制單元50通過使用等式1計算電池單元10到達收斂溫度(Tsat)需要的收斂時間(Δtsat)。此外，當收斂溫度(Tsat)高于或等于預(yù)設(shè)的極限溫度(Tlimit)時，并且收斂時間(Δtsat)小于或等于預(yù)設(shè)的參考時間(Δtref)時，控制單元50通過等式1計算允許收斂溫度(Tsat)在參考時間(Δtref)期間僅到達極限溫度(Tlimit)的預(yù)定水平(例如：99％)的降額因數(shù)(k)，并且控制調(diào)節(jié)單元40以基于降額因數(shù)(k)降低電池單元10的輸出。相反，當收斂溫度(Tsat)低于極限溫度(Tlimit)或者收斂時間(Δtsat)超過參考時間(Δtref)時，控制單元50不進行電池單元10的電力降額。另一方面，控制單元50可以實施為微處理器，所述微處理器執(zhí)行程序代碼以實施根據(jù)本公開的用于控制二次電池的電力的方法?？商娲?，控制單元50可以實施為半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片中，根據(jù)本公開的用于控制二次電池的電力的方法的控制流作為邏輯電路被實施。然而，本公開不限于這些。此外，根據(jù)本公開的用于控制二次電池的電力的設(shè)備可以同從電池組接收電力的電池組驅(qū)動設(shè)備組合使用。例如，本公開可以在多種類型的從電池接收電力的電子產(chǎn)品中使用，例如：筆記本計算機、移動電話以及個人移動多媒體播放器。如另一示例，本公開可以同多種類型的電池供電的裝置，諸如電動汽車、混合動力汽車以及電動自行車組合使用。此外，根據(jù)本公開的用于控制二次電池的電力的設(shè)備可以在電池管理系統(tǒng)(BMS)中使用，所述電池管理系統(tǒng)控制電池組的充電/放電并保護電池組免于過度充電或過度放電。圖2是示出用于控制根據(jù)本公開的實施例的二次電池的電力的方法的示意性流程圖。參照圖2，控制單元50使用感測單元30以預(yù)定的周期收集二次電池的感測信息(S201)。也就是說，控制單元50使用感測單元30的第一溫度傳感器31收集電池單元10的溫度，使用第二溫度傳感器32收集電池單元10周圍的外界空氣溫度，使用電流傳感器33收集負載20中的電流。隨后，控制單元50通過將收集的感測信息(即：電池單元的溫度、外界空氣溫度以及負載電流)代入至等式1以估計電池單元的未來溫度變化趨勢(S203)。此外，控制單元50通過將通過感測單元30在預(yù)定的周期內(nèi)收集的電池單元溫度、外界空氣溫度以及負載電流代入至等式1，識別電池單元10的溫度變化(dT)對時間變化(dt)，并估計電池單元10的未來溫度變化趨勢。隨后，控制單元50通過分析估計的溫度變化趨勢確定電池單元10的未來溫度收斂于特定的溫度還是繼續(xù)發(fā)散(S205)。隨后，當確定電池單元10的未來溫度收斂時(在S205處為否)，控制單元50從估計的未來溫度變化趨勢識別電池單元10收斂到的收斂溫度(Tsat)，并通過將收斂溫度(Tsat)應(yīng)用于等式1計算到達收斂溫度(Tsat)需要的收斂時間(Δtsat)(S207)。在這種情況中，控制單元50可以將在S201處確定的感測信息(單元溫度、外界空氣溫度以及負載電流)代入至等式1，或者可以用感測單元30重新收集感測信息(單元溫度、外界空氣溫度以及負載電流)并將重新收集的感測信息代入至等式1。此外，控制單元50可以用測量電池單元10的電流和電壓的傳感器(未示出)測量電池單元10的電流和電壓，基于測量的電流和電壓測量內(nèi)部單元電阻(Rcell)，并將測量的內(nèi)部單元電阻(Rcell)代入至等式1。隨后，控制單元50比較收斂溫度(Tsat)與預(yù)設(shè)的極限溫度(Tlimit)以確定收斂溫度(Tsat)是否小于極限溫度(Tlimit)(S209)。隨后，當收斂溫度(Tsat)高于或等于極限溫度(Tlimit)時，(在S209處為否)，控制單元50比較收斂時間(Δtsat)與預(yù)設(shè)的參考時間(Δtref)以確定收斂時間(Δtsat)是否超過參考時間(Δtref)(S211)。此外，作為確定的結(jié)果，當收斂時間(Δtsat)不超過參考時間(Δtref)時(在S211處為否)，控制單元50通過等式1計算允許收斂溫度(Tsat)只到達極限溫度(Tlimit)的預(yù)定水平(例如：99％)的降額因數(shù)(k)以降低電池單元10的輸出電力(S213)。在這種情況中，控制單元50通過將收斂時間(Δtsat)和收斂溫度(Tsat)應(yīng)用于等式1計算降額因數(shù)(k)。隨后，控制單元50確定待降低的電力量，其與計算的降額因數(shù)(k)值成比例，并控制調(diào)節(jié)單元40以降低與待從輸出電源降低的電力量一樣多的電力量，并且最終降低從電池單元10供應(yīng)至負載20的電力(S215)。也就是說，作為在S209和S211處的確定的結(jié)果，當收斂溫度(Tsat)高于或等于極限溫度(Tlimit)并且收斂時間(Δtsat)不超過參考時間時(Δtref)，控制單元50估計在參考時間(Δtref)內(nèi)發(fā)生高于極限溫度的過熱，并且基于計算的降額因數(shù)(k)控制調(diào)節(jié)單元40以事先降低電池單元10的輸出，由此避免電池單元10過熱。另一方面，在S205處，當確定電池單元10的溫度發(fā)散時(在S205處為是)，控制單元50通過等式1計算電池單元10的溫度到達預(yù)設(shè)的極限溫度(Tlimit)需要的時間(Δtlimit)(S217)。也就是說，控制單元50通過將極限溫度(Tlimit)代入至等式1計算時間變化(dt)，并基于計算的時間變化(dt)計算到達極限溫度需要的極限溫度到達時間(Δtlimit)。在這種情況中，控制單元50可以將在S201處識別的感測信息(單元溫度、外界空氣溫度以及負載電流)代入至等式1，或者可以用感測單元30重新收集感測信息(單元溫度、外界空氣溫度以及負載電流)并將重新收集的感測信息代入至等式1。隨后，控制單元50識別計算的極限溫度到達時間(Δtlimit)是否超過預(yù)設(shè)的參考時間(Δtref)(S219)，以及當極限溫度到達時間不超過參考時間時，通過等式1計算允許來自電池單元10的溫度在參考時間(Δtref)內(nèi)僅升至極限溫度(Tlimit)的預(yù)定水平(例如：99％)的降額因數(shù)(k)(S213)。在這種情況中，控制單元50通過將極限溫度到達時間(Δtlimit)和極限溫度(Tlimit)應(yīng)用于等式1以計算降額因數(shù)(k)。隨后，控制單元50確定待降低的電力量，其與計算的降額因數(shù)(k)值成比例，并且控制調(diào)節(jié)單元40以降低與待從輸出電力降低的電力量一樣多的電力量，并最終降低從電池單元10供應(yīng)至負載20的電力(S215)。在另一方面，當在S209處收斂溫度(Tsat)小于預(yù)設(shè)的極限溫度(Tlimit)時、當在S211處收斂時間(Δtsat)超過參考時間時(Δtref)或者當在S219處極限溫度到達時間(Δtlimit)超過參考時間(Δtref)時，控制單元50不進行電池單元10的輸出電力降額(S221)。在這種情況中，降額因數(shù)(k)連續(xù)地設(shè)置為先前值(即：0)。圖2示出對應(yīng)于1個周期的過程，并且根據(jù)圖2的過程可以在預(yù)定的時間間隔處執(zhí)行。圖3是示出應(yīng)用根據(jù)本公開的控制電力的方法的電池單元中的溫度變化與傳統(tǒng)電池單元中的溫度變化的模擬曲線圖。在根據(jù)圖3的模擬中，設(shè)置初始單元溫度為52℃，設(shè)置外界空氣溫度為50℃，以及設(shè)置參考時間(Δtref)為7200s參照圖3，圖3中的參考數(shù)字310指示示出傳統(tǒng)電池單元溫度變化的曲線圖，并且可以看出電池單元過熱超過極限溫度(即：80℃)。相反，圖3中的參考數(shù)字320指示示出應(yīng)用根據(jù)本公開的控制電力的方法的電池單元中溫度變化的曲線圖，并且可以看出，與傳統(tǒng)電池單元不同，電池單元的溫度被保持低于極限溫度(即：80℃)。如前文所述，本公開控制電池單元10的輸出以在二次電池的過熱發(fā)生前，保持電池單元10的溫度在極限溫度以下，從而避免二次電池的壽命和性能由于過熱而劣化的現(xiàn)象。此外，本公開在不具有諸如冷卻系統(tǒng)的單獨的裝置的情況下保持二次電池的溫度在預(yù)定的溫度以下，由此降低電池組的生產(chǎn)成本，此外，本公開通過溫度估計算法而不是實驗數(shù)據(jù)準確地估計二次電池的過熱。雖然關(guān)于有限數(shù)量的實施例和附圖在上文描述了本公開，但是本公開不限于此，并且在本公開的技術(shù)方面以及所附權(quán)利要求以及其等同物的范圍內(nèi)，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出各種變形以及修改。