[发明专利]控制二次电池组的充电的装置和方法

说明书

公开了一种用于控制二次电池组的充电的装置和方法。充电控制装置测量从多个二次电池中选择的第一二次电池的第一温度、流入冷却设备的冷却剂的第二温度、二次电池组的充电电流、第一二次电池的第一端子电压和最接近冷却设备的第二二次电池的第二端子电压，根据集总热模型估计第二二次电池的温度估计点的温度，以及将估计的温度确定为二次电池组的最低温度，并且根据最低温度来变化提供给二次电池的充电电力，该集总热模型具有在从第二二次电池的温度估计点、第一温度测量点和第二温度测量点选择的二个点之间的热阻以及关于温度、电流和电压的测量数据。

技术领域

本申请要求于2018年12月18日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2018-0164612的优先权，其公开内容通过引用合并于此。

本公开涉及一种用于利用简单的硬件配置来可靠地估计二次电池组的整体区域的最低温度并且基于所估计的最低温度来控制二次电池组的充电条件的装置和方法。

背景技术

近来，能够重复地充电和再生的二次电池作为化石能源的替代品引起了人们的关注。

二次电池通常用在诸如手机、摄像机和电动工具的传统的手持式设备中，并且最近，其应用领域逐渐扩大到电动汽车(EV、HEV、PHEV)、大容量蓄电器(ESS)、不间断电源系统(UPS)等。

商用的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。其中，与镍基二次电池相比，锂二次电池由于其诸如基本上没有记忆效应、低自放电率和高能量密度的优点而备受关注。

二次电池用在各种领域中，并且在最近引起关注的电动车辆或蓄电设备的领域中，需要大容量的电池。因此，在对应领域中，使用其中串联和/或并联连接多个二次电池的二次电池组。

在二次电池组的充电过程中，由多个二次电池产生热量。热量来自二次电池的内阻。由每个二次电池产生的热量被传导到相邻的二次电池或其他组件，或者通过与二次电池组耦合合的空气冷却式或水冷却式的冷却设备排放到外部。

当对二次电池进行充电时，工作离子(例如，锂离子)从正极移动到负极。另外，通过扩散到负极活性材料中而插入被转移到负极的工作离子。

伴随充电过程的电化学反应的速率与温度成比例。即，温度越低，电化学反应的速率越低。因此，当对二次电池组进行充电时，必须基于具有最低温度的二次电池来控制充电。如果基于具有较高温度的二次电池来控制充电，则在具有较低温度的二次电池中工作离子以缓慢的速率扩散到负极活性材料中，因此存在于负极活性材料的表面上的工作离子的浓度可能增加到引起镀锂的程度。

众所周知，当在负极活性材料的表面上发生镀锂时，存在迅速缩短二次电池的寿命的问题。另外，镀锂在过充电条件下引起过度的副反应，从而引起热失控现象。

二次电池组不具有跨整体区域的相同温度。这是因为在每个二次电池中产生的热量不相同并且到相邻区域的热传递率也不相同。因此，为了找出在构成二次电池组的二次电池当中哪个二次电池的温度最低，需要将温度传感器附接到每个二次电池并且实时地监测每个二次电池的温度。这是增加二次电池组的制造成本的原因。

此外，由附接到二次电池的温度传感器测量的温度是附接温度传感器的点处的表面温度。因此，对应温度不能被视为代表二次电池的整体温度。这是因为即使在单个二次电池的情况下，其整体区域的温度也不均匀。

因此，在现有技术中，考虑到二次电池的每个区域存在温度偏差，通过从由温度传感器测量的温度减去最低温度偏差而获得的校正温度被估计为二次电池的温度。另外，基于多个校正温度当中的最小值来调节二次电池组的充电条件，即，充电电流和充电电压的大小。

即使在二次电池的每个区域没有温度偏差或温度偏差非常小的情况下，该方法也导致仍然保守地调节充电条件。即，由于总是将二次电池的温度估计为低于实际温度，因此同样将充电电流和充电电压的大小调节得低。这是增加二次电池组的充电时间的因素。