氧化还原液流电池系统，其包括至少两个电池模块(1)、双向的变流器(7)和控制装置(8)，其中，电池模块(1)串联并与变流器(7)连接，并且其中，每个电池模块(1)包括具有多个氧化还原液流单体电池的单体电池设施(2)和用于储存电解液和向单体电池设施(2)供应电解液的罐装置(3)，并且其中，电池系统针对每个电池模块(1)均包括直流电压转换器(17)，其中，每个直流电压转换器(17)各有一个接头与各一个电池模块(1)连接，并且每个直流电压转换器(17)的第二接头与共同的直流电流总线连接，并且其中，电池系统包括另外的变流器(16)，该另外的变流器与直流电流总线连接，并且其中，控制装置(8)与另外的变流器(16)和直流电压转换器(17)连接，使得控制装置(8)能够控制另外的变流器(16)和直流电压转换器(17)。直流电压转换器(17)。直流电压转换器(17)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化还原液流电池系统和运行方法
[0001]本专利技术涉及一种氧化还原液流电池系统和一种用于运行这样的系统的方法。本专利技术尤其涉及具有高输出电压的氧化还原液流电池系统。根据本专利技术的方法涉及一种用于减少或消除在电池系统充电和放电期间在串联的电池模块之间发生的不平衡的方法。
技术介绍
[0002]为了在氧化还原液流电池系统中获得高输出电压，通常将多个单体电池电串联在一起。这种布置被称为堆叠。然而，这不能随意继续下去，这是因为否则由电解液引起的分流电流将变得高得无法忍受。然而，如果将多个堆叠串联起来，其中，每个堆叠都具有单独的罐单元，那么输出电压可以进一步提高。这样由堆叠和所属的独立的罐单元构成的单元被称为电池模块。然而，由于所使用的原材料的不均匀性和制造波动，使得所生产的各个电池模块并不相同，并且因此这样的电池系统会受到电池模块方面可能不平衡的损害，这对这样的电池系统的性能产生了不利影响。
[0003]由现有技术中已知的电池系统和所属的运行方法可以降低这种有害的不平衡。在此这通常被称为平衡(Balancing)。
[0004]WO 2020/030762 A1涉及电池模块的充电状态(State of charge
‑
SoC)的不平衡。在此，对各个电解液罐的充电状态进行测量和比较。如果充电状态的差异超过阈值，则对串联在堆叠中的电池数量进行调整，使得充电量较少的电解液与充电量较多的电解液相比通过更少的单体电池来放电，或者使得充电量较少的电解液与充电量较多的电解液相比通过更多的单体电池来充电。
[0005]WO 2018/107097 A1也涉及电池模块的充电状态的不平衡。降低不平衡通过如下方式来实现，即，在测量SoC值后，让电池模块的SoC值通过如下方式与目标SoC值均衡，即，在至少一个模块中将其中一部分储存的能量输送给电负载。
技术实现思路
[0006]本专利技术人提出的任务是说明一种氧化还原液流电池系统和一种运行方法，其中，可以以替选方式降低不平衡。
[0007]根据本专利技术，该任务通过根据独立权利要求的电池系统和运行方法来解决。另外的有利的实施方式在从属权利要求中找到。
[0008]本申请在此公开了两种不同的解决方案，它们可以相互独立实施，或者可以特别有利地以组合方式实施。
附图说明
[0009]下面将结合附图解释根据本专利技术的解决方案。这些附图详细地示出：
[0010]图1电池模块；
[0011]图2电池系统；
system，PCS)、和用8标注的控制装置。电池模块1串联并与变流器7连接。在图2中示出了四个电池模块，其中，串联电路中的虚线旨在表明任意数量的另外的模块。变流器7负责将电池系统接驳到电网或上级的电系统。电池系统还针对每个电池模块1包括第一开关(其中一个用9标注)和第二开关(其中一个用10标注)。第一开关9分别与电池模块1串联布置，其中，当然，所属的开关9布置在各自的电池模块的哪一侧是无关紧要的。第二开关10分别布置在绕过电池模块1和所属的第一开关9的旁通线路(旁路)中。在图2中，所有开关9和10都以断开状态示出。实际上，在几乎所有根据本专利技术的运行方法中(将在下面的章节中详细描述)，开关都通过控制装置8来驱控，使得每个由第一和第二开关构成的开关对中正好有一个开关是闭合的，而一个开关是断开的(交替断开和闭合)。也就是说，在此，开关对正好具有两个开关位置，其中，在第一开关位置(第一开关9闭合，而第二开关10断开)中，所属的电池模块1处于电池系统的串联电路中，而在第二开关位置(第一开关9断开，而第二开关10闭合)中，所属的电池模块1通过旁通线路与电池系统的串联电路分开。在开关10闭合的情况下，第一开关9的断开在此可以防止模块经由旁通线路放电。控制装置8与每个电池模块连接，使得其可以获取到测量装置4或5的测量值。如果电池系统包括一个或多个不属于电池模块1部分的测量装置，那么控制装置当然也与这些测量装置连接，以便能够获取它们的测量值。例如，用于库仑计数的测量装置也可能是控制装置8的一部分。此外，控制装置8与其中每个开关9和10连接，使得该控制装置可以确定各自的开关位置，以便将电池模块1接入到串联电路中或从串联电路中切出。这些连接也可以无线地进行。
[0022]在根据图2的具有完全相同的电池模块1的电池系统中，可能并不出现有害的不平衡。然而，真实的电池模块1由于制造波动和老化过程而有所不同。此外，各个模块的不同运行条件，例如温度差异，可能会导致它们的特性不同。出于这些原因，真实的电池模块具有不同的效率值和不同的内阻。更高的效率导致在充电或放电电流给定的情况下更快地达到相关的电池模块的最终状态。由于在根据图2的串联电路中，所有的电池模块1被相同的电流流过，所以效率高的模块比效率低的模块更快地达到最终状态。为了避免损坏，当一个模块达到各自的最终状态时，必须分别立即中断充电或放电过程。在不对该效应进行补偿的情况下，以该方式使得这样的电池系统的可用存储容量随着每个经历的周期而减少(“容量衰减”)。模块的不同内阻也有类似的影响。对于端电压来说存在不得超过或低于的上边界值和下边界值。即使在效率相同的情况下，内阻较大的模块在充电或放电时也比内阻较小的模块更快地达到各自的端电压边界值。当第一模块达到边界值时，必须中断各自的过程，因此同样导致了电池系统可用容量的减少。替选地，系统的功率也可能降低。在任何情况下，这些效应都导致系统的损害。进行平衡应该减少或完全消除所述的影响，以便因此使电池系统的可用容量持久地保持在高水平，或消除所述的损害。另一方面，成功的平衡能够实现使用在效率和/或内阻方面具有相对较高分散性的电池，这当然反映在生产成本的降低中。
[0023]在下文中，说明了一种根据本专利技术的方法，其用于减少图2中所示的电池系统在充电和放电期间出现的不平衡，其中，所提到的所有步骤当然在电池系统的充电或放电期间执行，也就是说充电或放电并不因此而中断。
[0024]根据本专利技术的用于减少电池系统充电和放电期间发生的不平衡的方法在第一实施方式中在此包括以下步骤：
[0025]·
通过控制装置8获取用于提供针对每个电池模块1的被控参量的测量装置的测量值；
[0026]·
如果在第一时间点，第一电池模块1的至少一个测量值与第二电池模块1的测量值不同：
[0027]ο控制装置8调控处于串联电路中的电池模块1的数量，以便减少在之后的第二时间点第一和第二电池模块1的测量值的差异，其中，在电池系统充电或放电期间的在第一和第二时间点之间的时间段上，两个电池模块1中的一个电池模块与另一电池模块1相比更短时间地处于串联电路中。
[0028]当具有多个电池模块的电池系统在足够长的时间段上在不进行平衡的情况下运行，即充电或放电时，那么通常出现一种情况，其中，针对每个电池模块的被控参量的测量值表现出统计上的分布。在任何情况下，于是就满足了第一电池模块1的至少一个测量值与第二电池模块1的测量值不同的条件。当然，在这样的具有许多电池模块的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于减少在氧化还原液流电池系统充电和放电期间发生的不平衡的方法，其中，所述电池系统包括至少两个电池模块(1)、双向的变流器(7)和控制装置(8)，并且其中，所述电池模块(1)串联并与所述变流器(7)连接，并且其中，每个电池模块(1)包括具有多个氧化还原液流单体电池的单体电池设施(2)和用于储存电解液并用于向所述单体电池设施(2)供应电解液的罐装置(3)，其特征在于，所述电池系统针对每个电池模块(1)均包括直流电压转换器(17)，其中，每个直流电压转换器(17)各有一个接头与各一个电池模块(1)连接，并且每个直流电压转换器(17)的第二接头与共同的直流电流总线连接，并且其中，所述电池系统包括另外的变流器(16)，所述另外的变流器与所述直流电流总线连接，并且其中，所述控制装置(8)与所述另外的变流器(16)且与所述直流电压转换器(17)连接，使得所述控制装置(8)能够控制所述另外的变流器(16)和所述直流电压转换器(17)，并且其中，所述方法包括以下步骤中的至少一个步骤：
‑
当对所述电池系统充电时，通过所述控制装置(8)驱控所述直流电压转换器(17)来减少第一和第二电池模块(1)在被控参量方面的差异，使得直流电压转换器(17)向所述直流电母线传输使两个电池模块中的一个电池模块(1)与另一个电池模块(1)相比较慢充电的那么多电能；
‑
当对所述电池系统放电时，通过所述控制装置(8)驱控所述直流电压转换器(17)来减少第一和第二电池模块(1)在被控参量方面的差异，使得直流电压转换器(17)从直流电流总线引走使两个电池模块中的一个电池模块(1)与另一个电池模块相比较慢放电的那么多电能。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述直流电压转换器(17)双向或单向地实施。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤中的一个步骤：
‑
当对所述电池系统充电时，通过所述控制装置(8)驱控所述直流电压转换器(17)来减少第一和第二电池模块(1)在被控参量方面的差异，使得直流电压转换器(17)从直流电流总线引走使两个电池模块中的一个电池模块(1)与另一个电池模块相比较快充电的那么多电能；
‑
当对所述电池系统放电时，通过所述控制装置(8)驱控所述直流电压转换器(17)来减少第一和第二电池模块(1)在被控参量方面的差异，使得直流电压转换器(17)向所述直流电母线传输使两个电池模块中的一个电池模块(1)与另一个电池模块(1)相比较快放电的那么多电能。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个电池模块(1)均包括辅助系统(6)，所述辅助系统能够通过端子从各自的电池模块(1)之外被供应电流，其中，所述辅助系统(6)的端子与所述直流电流总线连接并能够通过所述直流电流总线馈电。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在校准步骤中，确定各个电池模块(1)的特性，以便为各个电池模块(1)决定不同的充电或放电速度并决定应用这些不同速度的时间长度。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电池系统包括用于提供针对每个电池模块(1)的被控参量的至少一个测量装置(4、5)，并且其中，所述控制装置(8)与所述测量装置连接，使得所述控制装置能够获取所述测量装置(4、5)的测量值，并且其中，所述方法包括以下步骤：
‑
通过所述控制装置(8)获取所述测量装置(4、5)的测量值；
‑
如果在第一时间点，第一电池模块(1)的至少一个测量值与第二电池模块(1)的测量值不同：
‑
执行至少一个在权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：福伊特专利有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。