平衡电池模块的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于提高包括至少两个电池模块(10、10'、10”)的电池组(100)的操作效率的方法，其中每个电池组被配置为具有公共气体空间(29)。该方法包括以下步骤：获得关于电池模块(10、10'、10”)的数据(101)，其中该数据与每个电池模块的电池单元的数量、电池模块的数量、每个电池模块的温度以及电池模块的能量容量相关；获得(102)电池模块的内部电阻(R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】平衡电池模块的方法


[0001]本专利技术一般而言涉及电池，尤其是镍金属氢化物NiMH电池领域。本专利技术涉及一种用于电池组的方法，其中添加氢气或氧气或过氧化氢以提高性能。此外，本专利技术具体涉及增加电池组的寿命的领域。

技术介绍

[0002]镍金属氢化物(NiMH)电池具有长循环寿命以及快速充电和放电能力。在充电和放电期间，当氢以水分子的形式在电极之间输送时，电极通过碱性电解液相互作用。在放电期间，氢从负极释放出来，并被允许迁移到它嵌入其中的正极(镍电极)。这种结合导致能量被释放。在充电期间，氢迁移被逆转。
[0003]特别是NiMH电池被设计为镍电极受限于电解液缺乏(starved electrolyte)。这样做是为了能够通过经由气相控制电池单元化学和充电状态来避免电池单元的过度充电和过度放电状态。
[0004]当电池被充电时，氢通过水性碱性电解液中的水分子从氢氧化镍输送到金属氢化物。在放电期间，氢以水分子的形式被输送回氢氧化镍电极。
[0005]PCT公开WO 2017/069691描述了镍电极容量相对于金属氢化物电极容量的适当平衡以及适当量的过充电和过放电储备对于功能良好的电池模块是必要的，从而使其能够达到稳定的长时间充/放电性能。添加氧气、氢气或过氧化氢可提供适当的过充放电和放电储备并补充电解液，从而延长电池模块的寿命并增加可能的循环次数。
[0006]优选在电池模块不操作时进行氧气的添加。因此，为了优化电池模块的操作，氧气的填充应该优选地以不仅优化电池模块的容量而且优化操作时间的方式进行。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种方法，该方法包括通过向包括至少两个电池模块的电池组添加氧气来提高操作效率，其中每个电池模块包括至少一个电池单元，其至少减轻了现有技术的缺点之一。
[0008]该目的通过根据独立权利要求的方法来实现。
[0009]本专利技术的其它优点由从属权利要求的特征提供。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于提高包括至少两个电池模块的电池组的操作效率的方法，其中每个电池模块包括至少一个电池单元。每个电池模块具有包围至少一个电池单元并封闭气体空间的外壳，其中电池模块的气体空间彼此连接以形成公共气体空间。每个电池单元包括第一电极、第二电极、多孔隔板和布置在第一电极和第二电极之间的含水碱性电解液，其中多孔隔板、第一电极和第二电极被配置为通过允许气体在电极之间迁移来允许氢气和氧气的交换。至少一个外壳包括用于将气体或液体添加到外壳的公共气体空间的气体入口。该方法的特征在于它包括获得关于电池模块的数据的步骤，其中数据与每个电池模块的电池单元的数量、电池模块的数量、每个电池模块的温度和电池模块
的能量容量相关。该方法的特征在于，它还包括以下步骤：获得与电池模块中的至少两个电池模块的内部电阻相关的指示参数；在电池模块中的任何电池模块之间的指示参数的差异超过预定的第一阈值的情况下，基于指示参数和关于电池模块的数据确定要填充到电池模块中的氧气填充量，以便将任意两个电池模块之间的差异指示参数降低到低于第一阈值的水平。
[0011]该方法还可以包括发起用所确定的氧气填充量填充电池组的步骤。发起可以包括下订单以便将在正确压力下具有正确填充量的氧气的气体容器发送到电池模块的步骤。替代地，在电池模块连接到氧气供应的情况下，发起可以包括发起从氧气供应填充氧气。
[0012]通过根据本专利技术的第一方面的方法，与根据现有技术的方法相比，可以提高电池的操作效率。操作效率意味着提高电池模块的寿命，同时保持低氧气再填充时间。对于不同的电池模块，适当平衡每个电池单元的内部电阻可以延长寿命。通过对不同电池模块的每个电池单元的内部电阻之间的不平衡设置阈值，避免了电池以高内部电阻运行，同时避免了填充之间的时间过短。
[0013]该方法可以在可以包括计算机的控制部件中实现。
[0014]获得指示参数，诸如用于确定电池模块中的至少两个电池模块的内部电阻或健康状态SOH的数据的步骤优选地通过从测量部件接收数据来实现，该测量部件被配置为获得电池模块中的至少两个电池模块的指示参数。电池模块中的电池单元的数量是从关于电池模块的数据中获得的。确定中的单元数量受实际限制制约。通常，只能访问电池模块的端子触点。因此，为电池模块中的所有电池单元确定指示参数，例如SOH或内部电阻。
[0015]获得关于电池模块的数据(该数据至少与电池模块的电池单元的数量和电池模块的能量容量相关)的步骤可以以许多不同的方式来完成。一种替代方案是使测量部件配置为将关于电池模块的数据发送到执行该方法的计算机设备。可以从测量部件发送数据，但是为了最小化测量部件的复杂性，优选地，测量部件仅发送识别号。在从测量部件接收到识别号后，可以从例如存储器中获得数据。如上所述，数据至少与电池模块的电池单元的数量、每个电池模块的温度和电池模块的能量容量相关。该数据对于能够确定要填充到电池模块中的氧气的填充量是必要的。但是，在确定时不必使用电池模块的电池单元的实际数量或电池模块的能量容量。根据一种替代方案，控制部件可以查阅存储器中的查找表以检索关于与电池模块的识别号对应的电池的数据。在一个示例中，关于电池的数据可以是识别电池类型的类型编号。然后，控制部件可以基于确定的指示参数、温度和类型编号从不同的查找表中检索必要的氧气填充量。查找表中必要的氧气填充量又可以基于使用类似电池类型的早期实验。类型编号定义了具有预定数量的电池单元和预定能量容量以及可选地预定体积的公共气体空间的电池模块。
[0016]优选地，在获得的指示参数是内部电阻(其是指多个电池单元上的内部电阻)的情况下，在测量的电池组和/或电池模块温度下计算每个电池单元的平均内部电阻。然后将每个电池单元的平均内部电阻与单个电池单元的测量温度值下的电阻阈值进行比较。原则上可以将不同电池模块之间的内部电阻的差异与该差异的电阻阈值进行比较，但这相当于将来自不同电池模块的电池单元之间的内部电阻的差异与在测量温度下的电阻阈值进行比较。将不同电池模块之间的内部电阻的差异与电阻阈值进行比较的缺点在于，必须根据电池模块中电池单元的数量来供应不同的电阻阈值。
[0017]该方法还可以包括以下步骤：在至少一个电池模块的测量温度下获得电压指示，诸如开路电压OCV或充电状态SOC；确定至少两个电池模块中任一电池模块的电压指示是否在预定电压区间内；以及只有当获得的每个电池模块的电压指示没有超过预定电压区间的值时，才确定对电池组填充氧气是安全的。专利技术人已经意识到，如果在电压指示超出电压区间时电池模块用氧气填充，那么存在火灾的风险。当OCV用作电压指示时，优选地，从每个电池模块上的电压计算每个电池单元的平均电压。以这种方式，只需要使用一个电压阈值。
[0018]预定电压区间由下限电压指示阈值和上限电压指示阈值定义，并且电压指示可以是电池模块上的开路电压OCV或电池模块的充电状态SOC。
[0019]该方法还可以包括，在确定用氧气填充电池组不安全的情况下，在发起用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于提高包括至少两个电池模块(10、10'、10”)的电池组(100；150)的操作效率的方法，其中每个电池模块包括至少一个电池单元，其中每个电池模块(10、10'、10”)具有包围所述至少一个电池单元并封闭气体空间的外壳，其中电池模块(10、10'、10”)的气体空间彼此连接以形成公共气体空间(29)，其中每个电池单元包括第一电极、第二电极、多孔隔板以及布置在第一电极和第二电极之间的含水碱性电解液，其中多孔隔板、第一电极和第二电极被配置为通过允许气体在电极之间迁移来允许氢气和氧气的交换，并且其中至少一个外壳包括用于将气体或液体添加到公共气体空间的气体入口；其特征在于，所述方法包括以下步骤
‑
获得关于电池模块(10、10'、10”)的数据(101)，其中所述数据与每个电池模块(10、10'、10”)的电池单元的数量和电池模块(10、10'、10”)的数量、每个电池模块的温度、以及电池模块(10、10'、10”)的能量容量相关，
‑
获得(102)与电池模块(10、10'、10”)中的至少两个电池模块的内部电阻(R
i1
、R
i2
、R
i3
)相关的指示参数，
‑
在电池模块中的任何电池模块之间的指示参数的差异超过预定的第一阈值的情况下，基于指示参数和关于电池模块的数据，确定(104)要填充到电池模块(10、10'、10”)中的氧气填充量，以便将任意两个电池模块之间的指示参数的差异降低到低于第一阈值的水平，以及
‑
基于所确定的氧气填充量发起(107)电池组的填充。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示参数被选择为电池模块(10、10'、10”)中的所述至少两个电池模块的内部电阻(R
i1
、R
i2
、R
i3
)，并且第一阈值是第一电阻阈值(R
t1
)，其中氧气到电池组中的填充将电池模块(10、10'、10”)中的所述至少两个电池模块中的任何电池模块之间的内部电阻的差异降低到低于第一电阻阈值(R
t1
)的水平。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示参数与电池模块的健康状态SOH相关。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的方法，其中，基于每个电池模块的指示参数和获得的每个电池模块中的电池单元的数量，对每个电池单元确定电池模块(10、10'、10”)的指示参数和第一阈值。5.根据权利要求1
‑
4中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：
‑
获得(105)所述至少两个电池模块(10、10'、10”)中的每个电池模块上的电压指示(U1、U2、U3)，以及
‑
确定(105a)所述至少两个电池模块(10、10'、10”)中的任何电池模块上的电压指示(U1、U2、U3)是否超过预定的上限电压指示阈值(Ut1)，以及
‑
当获得的所述至少两个电池模块中的每个电池模块的电压指示低于预定的上限电压指示阈值(U
t1
)时，在发起(107)用所确定的氧气填充量填充电池组的步骤之前执行填充(107)的步骤。6.根据权利要求4所述的方法，其中，预定的电压指示阈值(U
t1
)是与所述至少两个电池模块(10、10'、10”)的内部电阻(R
i1
、R
i2
、R
i3
)相关的指示参数的函数。7.根据权利要求5或6所述的方法，当获得的所述至少两个电池模块中的任何电池模块上的电压指示等于或高于预定的上限电压指示阈值(U
t1
)时，所述方法还包括以下步骤：
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：沈阳，S，
申请(专利权)人：尼拉国际股份公司，
类型：发明
国别省市：