釩液流電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種采用釩化學的液流電池系統(tǒng)。所述的液流電池系統(tǒng)包括層疊體，電解液熱交換器，以及執(zhí)行狀態(tài)機的控制器。具有端板結構的液流電池系統(tǒng)用層疊體包括導電板以及包括了流體歧管的襯墊框架。電解液熱交換器包括液流域介質；以及分離所述液流域介質的傳熱片，并且其中電解液和熱交換流體可以流動穿過所述電解液熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的控制器可以包括初始化狀態(tài)；充電狀態(tài)；放電狀態(tài)；浮動狀態(tài)；休眠狀態(tài)；和關閉狀態(tài)。
【專利說明】鑰■液流電池
[0001]相關申請
[0002]本申請要求2012年5月10日提交的美國臨時申請?zhí)?1/645，495的優(yōu)先權，并且要求2013年3月15日提交的美國非臨時申請?zhí)?3/842,446的優(yōu)先權，它們的全部內容通過引用作為整體結合在此。
[0003]背景
[0004]1.

【技術領域】
[0005]本公開內容涉及液流電池系統(tǒng)并且，特別是，涉及使用基于釩的化學的液流電池系統(tǒng)。
[0006]2.相關技術公開
[0007]對于新的和創(chuàng)造性的電能儲存系統(tǒng)存在增加的需求。氧化還原液流電池的電池組對于這種能量儲存成為有吸引力的方式。在特定的應用中，氧化還原液流電池的電池組可以包括一個或多個氧化還原液流電池。氧化還原液流電池的每一個可以包括放置在分開的半電池隔間中的正和負電極。兩個半電池可以由多孔或離子選擇性膜分隔，在氧化還原反應過程中離子從其傳遞穿過。當氧化還原反應發(fā)生時，電解液(陽極電解液和陰極電解液)通常借助于外部泵送系統(tǒng)流動穿過半電池。以這種方式，氧化還原液流電池電池組中的膜在水性電解液環(huán)境中運行。
[0008]為了提供能量的持續(xù)供給，重要的是氧化還原液流電池電池組系統(tǒng)的多個組件適當?shù)匕l(fā)揮功能。氧化還原液流電池電池組性能，例如，可以基于參數(shù)如充電狀態(tài)、溫度、電解液液面、電解液的濃度和故障情況如泄漏、泵問題和用于給電子器件供電的電源故障改變。
[0009]已經(jīng)提出了基于釩的液流電池系統(tǒng)一段時間。然而，在開發(fā)經(jīng)濟可行的基于釩的系統(tǒng)上存在很多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括，例如，釩電解液的高成本、適當?shù)哪さ母叱杀尽⑾‰娊庖旱牡湍芰棵芏?、熱管理、釩中的雜質水平、不一致的性能、層疊體泄漏、膜性能如垢化、電極性能如剝離和氧化、再平衡電池技術，以及系統(tǒng)監(jiān)控和操作。
[0010]因此，對于更好的氧化還原液流電池電池組系統(tǒng)存在需要。
[0011]概述
[0012]根據(jù)一些實施方案，液流系統(tǒng)包括液流層疊體，冷卻熱交換器，以及執(zhí)行狀態(tài)機的控制器。根據(jù)一些實施方案的具有端板結構的液流電池系統(tǒng)用層疊體包括導電板；絕緣端板，所述絕緣端板具有用于接收插頭的袋口 ；具有電極的框架；氈；和在氈上形成的襯墊，其中在流動跨越氈的流體中形成隧道。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的電解液熱交換器包括液流域介質；和分離液流域介質的傳熱片，其中電解液和熱交換流體可以流動穿過電解液熱交換器。根據(jù)本發(fā)明的控制器可以包括初始化狀態(tài)；充電狀態(tài)；放電狀態(tài)；浮動狀態(tài)；休眠狀態(tài)；和關閉狀態(tài)，其中在各狀態(tài)之間進行轉換。
[0013]下面將參考附圖進一步詳細描述這些和其他實施方案。
[0014]附圖簡述
[0015]圖1A示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的液流電池系統(tǒng)。
[0016]圖1B示例如圖1A中所示的用于液流電池系統(tǒng)的化學原理。
[0017]圖2示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的層疊體的實例。
[0018]圖3示例圖2中所示的層疊體中的襯墊的一部分的放大圖。
[0019]圖4示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的端板的實施方案。
[0020]圖5示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的端板的截面。
[0021]圖6還示例了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的端板。
[0022]圖7A和7B進一步示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的端板。
[0023]圖8A和SB進一步示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的端板。
[0024]圖9A和9B示例了如圖1A中所示的電解液熱交換器的一些實施方案。
[0025]圖10示例可以用于控制圖1A中所示的液流電池系統(tǒng)的狀態(tài)機。
[0026]通過閱讀以下詳述可以更好地理解附圖。附圖不是按比例繪制的。
[0027]詳述
[0028]公開了采用基于釩的化學的釩液流電池系統(tǒng)。一個組研究了 H2SO4中的釩/釩電解液。在該努力中，V205+V203+H2S04產(chǎn)生VOSO 4。V205+H2scy^電化學還原還可以產(chǎn)生VOSO 4。然而，電解液的制備被證明是困難的并且不實際的。另一個組嘗試了通過將VOSO4溶解在HCl中的H2S04和HCl的混合物。然而，再一次，電解液被證明是昂貴的并且制備無硫酸鹽制劑是不實際的。
[0029]圖1A概念性示例了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的液流電池系統(tǒng)100。如圖1A中所示，液流電池系統(tǒng)100包括層疊體102。層疊體102是單獨的液流電池146的層疊排列，每個液流電池146包括由膜148分離的兩個半電池。膜148可以是例如通過引用以其全部結合在此的美國專利號7，927，731中所描述的離子滲透膜。此外，電池146的每個半電池包括電極150。端電池包括端電極152和154?？刂破?42連接至端電極152和154，以控制電荷進入和離開層疊體102。當系統(tǒng)100放電時，控制器142將電荷從層疊體102提供至端子156和158，并且當充電時從端子156和158接收電荷以提供至層疊體102。端子156和158進一步連接以當系統(tǒng)100放電時將電流提供至負載，并且連接至電源(例如，風力發(fā)電機、太陽能發(fā)電機，柴油發(fā)電機、電網(wǎng)或其他電源)用于系統(tǒng)100的充電。
[0030]如圖1A中所示，電解液溶液流動穿過電池146的半電池的每一個。陰極電解液流動穿過半電池中的中一個并且陰極電解液流動穿過半電池的中另一個。雖然已經(jīng)提出了其他化學原理用于在系統(tǒng)100中使用，在一些實施方案中，采用基于釩的化學原理以保持電荷并從層疊體102提供電荷。釩化學原理包括電池146的負半電池中的反應V3++e_— V2+，以及電池146的正半電池中的V02++H20 — V02++2H++e_(V4+— V 5++e_)。那么采用釩化學原理的層疊體102中的每個電池的理論開路電壓是1.25V，(來自一個半電池是-0.25V，并且來自另一個半電池108是1.00V)。離子H+和Cl _可以在反應過程中穿過膜148?？梢栽谙到y(tǒng)100中采用的釩電解液進一步描述在通過引用以其全部結合在此的美國專利申請?zhí)?3/651，230 中。
[0031]如圖1A中所示，電解液儲存在槽104和106中。槽104穿過管108和110而流體連接至層疊體102?？梢詫Υ嬖诓?04中的電解液通過泵116泵送穿過層疊體102。類似地，槽106穿過管112和114流體連接至層疊體102。來自槽106的電解液可以通過泵118泵送穿過層疊體102。
[0032]如圖1A中所示，系統(tǒng)100位于柜櫥160中。在系統(tǒng)100的操作過程中，可以由系統(tǒng)100，并且特別是在層疊體102中產(chǎn)生顯著量的熱。在一些實施方案中，可以提供冷卻風扇138。根據(jù)一些實施方案的溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)描述在通過引用以其全部結合在此的美國專利號7，919，204中。
[0033]如圖1A中進一步所示，系統(tǒng)100可以包括電解液冷卻系統(tǒng)120和128，其分別將從層疊體102返回至槽104和106中的電解液冷卻。如所示,從層疊體102流動穿過管108的電解液可以流動穿過電解液熱交換器122。類似地，從層疊體102流動穿過管112的電解液可以流動穿過電解液熱交換器130。交換器122和130的每一個可以采用流動穿過電解液交換器122和130的冷卻液體冷卻電解液，并且自身分別由熱交換器126和136冷卻。泵124和134可以分別將冷卻流體分別循環(huán)穿過熱交換器126和136，并且分別穿過熱交換器126 和 136。
[0034]如圖1A中進一步所示，控制系統(tǒng)142控制系統(tǒng)100的多個方面?？刂葡到y(tǒng)142控制層疊體102和電解液泵116和118的操作，以將系統(tǒng)100充電和放電?？刂葡到y(tǒng)142還可以控制冷卻風扇138和冷卻流體泵124和134，以控制系統(tǒng)100的冷卻?？刂葡到y(tǒng)142可以由提供關于系統(tǒng)100的操作的數(shù)據(jù)的多個傳感器140接收信號?？刂葡到y(tǒng)142可以包括，例如，如美國專利申請?zhí)?2/577，147中描述的流體液面?zhèn)鞲衅?；如美國專利申請?zhí)?2/790，794中描述的氫氯液面檢測器；或如美國專利申請?zhí)?2/790，749中描述的光學泄漏檢測器，其每一個通過引用以其全部結合在此。
[0035]如上所述，在系統(tǒng)100中可以采用HCL電解液中的釩，如美國專利申請?zhí)?3/651，230中進一步描述的。以下反應可以出現(xiàn)在層疊體102的電化學電池146中:在正半電池(陰極電解液)中
[0036]V0Cl2+H20+Cr— VO 2Cl+2HCl+e_；
[0037]在負半電池(陽極電解液)中
[0038]VCl3+e—*■ VC12+C1 ;和
[0039]在全電池146中
[0040]V0C12+H20+VC13— VO 2C1+2HC1+VC12。
[0041]這些反應圖示在圖1B中的反應圖172中。圖1A中所示的電池可以采用與上面描述的那些不同的反應和不同的電解液化學。以上說明書僅用于示例目的。
[0042]圖2示例如描述在例如每一個通過引用以其全部結合在此的美國專利申請?zhí)?2/577，134和美國專利申請?zhí)?3/350，424中的層疊體102的實施方案。如圖2中所示，層疊體102主要由電極元件202、膜元件204和襯墊210和212構成。如圖2中所示，電極元件202包括在其上附加電極材料208的框架。膜元件204包括在其上附加膜206的框架。襯墊210和212在膜206與電極208之間建立電解液流體液流。如所示，襯墊210和212可以相同地構造，但是旋轉180度。存在形成的通道，以使得可以將兩種電解液分別引入至元件之間的合適的液流域之中。
[0043]圖2進一步示例端子152。端子152包括電極208，其在該構造中可以是集電器。組件216和218夾在電極208與端板220之間。組件216和218可以是絕緣密封。端板220可以是鋁端板。電極可以與電極208接觸并且從端板220延伸出。層疊體102保持在一起并且由閂214拉緊。
[0044]圖3示例在與電極208的界面處的襯墊210的實施方案，其為集流器，在端子152處。如由交點300所示，流體流動界面包括在端袋口 302與石墨集流器208之間穿過襯墊210的塑料套管306的攜帶電解質流體的通道304。隨時間，存在電解液滲出至石墨集流器208與塑料套管306之間的界面的傾向，最終導致電解液泄漏穿過集流器端子152。
[0045]圖4示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的襯墊210與端子152的集流器208之間的界面。如圖4中所示，提供隧道410。包括入口 412和出口 414的隧道410在液流通道上建立旁路，以使得石墨集流器208與套管306之間的界面不暴露至電解液并且因此消除了電解液泄漏的可能性。如圖4中所示，隧道410包括入口 412和出口 414，其中入口從襯墊210中的通道304接收流體，并且出口將流體穿過套管306提供至石墨集流器208。
[0046]圖5示例層疊體102的端的截面。圖5包括膜元件204、襯墊210、電極元件202和端子152。如圖5中所示，從上至下，第一層是具有框架204和膜206的膜層。襯墊210是下一個，襯墊210支撐保持液流的氈502。下面的下一個層是具有集流器電極208的另一個框架202,其例如可以由通過可以由Santoprene形成的框架環(huán)繞的鈦504形成。來自歧管的液流穿過從絕緣端板218穿過的隧道410進入氈502，繞開石墨208雙極板與框架202的聚丙烯套管之間的界面邊緣。絕緣端板218可以是，例如，PVC板。下一個層是端襯墊216，其可以由將集流器從下面的層分離的Santoprene形成。下一個層是絕緣端板218?？梢杂射X形成的壓力板220之后完成層疊體的末端。如圖5中所示，隧道410在端板218中形成，具有通道穿過框架204和襯墊210。石墨和塑料框架層之間的接縫上的法向力將接縫保持密封。如圖5中所示，液流旁路(隧道)410通過在端板218和橋支撐體中具有可以由PVC形成的袋口而建立。在一些實施方案中，該結構將集流器從電解液密封，而不需要膠。圖6示例從歧管302至隧道410并且從隧道410穿過入口 412和出口 414的液流。
[0047]隧道410至端子156的加入改進了迷宮通道同時不采用另外的端板。此外，不需要層疊體厚度的增加。成本上的邊際增加通過下列方式實現(xiàn):在石墨208中產(chǎn)生的入口 412和出口 414孔周圍增加支撐體以用于隧道，在目前的PVC端板216上機械加工盲矩形袋口，以及使用注入模制CPVC或其他一致的塑料插頭來提供用于流動的通道。
[0048]圖7A和7B進一步示例在端板218中形成的插頭袋口 702的構造。如圖7A中所示，在端板中形成袋口 702，并且形成提供隧道410的插頭704，其位于袋口 702中。
[0049]所得到的隧道410在圖7B中給出。如圖7B中所示，端板218包括插頭704。如圖7B中所示，襯墊層708可以插在端板218與具有鈦層504的集流器層216之間。多個支撐體706可以應用在出口 414中，穿過石墨層208以提供支撐體。
[0050]圖8A和SB進一步示例在端板的袋口中提供的插頭。壓縮力穿過插頭的頂部，其上存在Santoprene。該力密封石墨板208與PP套管之間的空隙。
[0051]如圖1A中進一步所示的，在一些實施方案中，提供熱交換器122和130以當電解液分別返回至槽104和106時將其冷卻。圖9A示例電解液熱交換器的實施方案，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，其可以是熱交換器122或130中的一個。如上所述，液流電池組產(chǎn)生熱和電。應當利用這種熱以便最優(yōu)化液流電池的運行。歸因于電解液的腐蝕性，由金屬制成的更普通的熱交換器不可以用于冷卻電解液。因此，熱交換器900主要由塑料形成。
[0052]一些塑料熱交換器是已知的，但是發(fā)現(xiàn)成本過高并且這些單位過大。所研究的熱交換器全部是所謂的管殼型熱交換器。然而，在熱交換器900中可以采用如在層疊體102的余下部分中采用的相似的材料，因為那些材料耐受由電解液提供的化學條件。
[0053]圖9A示例根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的板型熱交換器900。熱交換器900使用液流電池組材料并且在其設計上是獨特的。熱交換器900是液體至液體板型熱交換器，其將電解液中的工藝熱傳送至傳統(tǒng)的冷卻液體，例如二醇。該設計的布局也可以應用于液流電池組；需要進行修改，如將液流分隔器由膜和雙極板替換。
[0054]如圖9A中所示，熱交換器900由構成熱交換段的特定形狀和尺寸的交替片形成。包裝由壓縮該包裝的一對壓板從側面夾住。壓板具有孔以容納連桿和彈簧。特別是，如圖9A中所示，在壓力板902與922之間形成熱交換器900。壓力板902和922包括容納保持和密封熱交換器900的拉桿和彈簧的對齊的孔920。如圖9A中所示，可以將襯墊904墊在壓力板902上并且其也包括孔920?？梢詫⒁r墊924墊在壓力板922上并且其包括孔920。液流域介質906和傳熱片908位于在襯墊924與920之間。液流域介質906在每個層中旋轉90度并且每個液流域介質906通過熱傳熱片908與下一個液流域介質906分離。傳熱片908和液流域介質906的每一個包括歧管910，所有流體行進穿過熱交換器900離開。壓力片902和襯墊904不包括歧管并且密封歧管。壓力片922和襯墊924包括輸入口 912、913、916和918以允許兩種介質的進入和離開，一種是冷卻介質并且另一種是所要冷卻的電解液。
[0055]當液流介質進入入口 1912時，它流動穿過歧管通道910中的一個并且之后進入那些液流域介質906中的液流域內的歧管段中，其定向為接收和分配來自端口 912的液流介質。液流介質流動穿過與傳熱片908接觸的液流介質906。在傳熱片908的相反側，另一種液流介質與傳熱片908接觸流動。該液流域在形狀和尺寸上與首先提到的液流域相同，但是被旋轉以獲得如所示的方向。穿過端口 2916進入的另一種介質遵循相似的路徑。流體總是保持分離并且熱從一種流體介質傳遞至穿過傳熱片的另一種。如圖9A中所示，液流介質I穿過入口端口 912進入并且穿過出口端口 914離開，并且介質2穿過入口端口 916進入并且穿過出口端口 918離開。
[0056]傳熱片908可以由塑料如聚乙烯、聚丙烯、pvdf、特弗隆、硬橡膠等制成。液流域906可以由較軟的材料如軟santoprene制成。交替的硬和軟材料確保對于液體和環(huán)境的密封。
[0057]如圖9A中所示的熱交換器900的實施方案僅采用兩個二維的不同的組件，并且因為該原因可以以低成本制造。交替的片的數(shù)目可以簡單地變化以容納不同的熱傳遞需求。組裝是簡單的，不需要特殊的技術。如對于金屬板熱交換器普遍的，熱交換器900與類似等級的管殼式熱交換器比較是緊湊的。
[0058]熱交換器900的另一個實施方案是將其中由之前的實施方案中由軟橡膠制成的液流域906用硬塑料材料替換。橡膠發(fā)揮密封功能，如果由硬塑料替換，這種功能將損失。密封功能可以通過將各層粘合或焊接在一起代替。橡膠的去除可以降低成本，并且消除歸因于橡膠的存在的污染。
[0059]在熱交換器900的另一個實施方案中，電解液與空氣交換熱并且因此不采用中間液體回路。圖9B示例這種電解液熱交換器900的分解圖。如圖9B中所示，電解液在石墨片960之間流動，離開并且被收集至公共歧管通道966和968中。石墨片960是非常好的熱導體，特別是在平面方向上，這歸因于其結構。電解液被包含在特定尺寸和形狀的橡膠片958中，目的是引導和含有穿過通過石墨960和橡I父片958的層置而出現(xiàn)的結構的液流。石墨片960從橡膠片958延伸出，因此僅允許熱并且不允許電解液被傳遞至外部環(huán)境。熱交換器900形成有端板958和壓力板956?？梢圆捎脗劝?62以引導空氣的流動。
[0060]如圖9B中進一步所示，電解液穿過端口 952和954流動進入和離開熱交換器900。來自強制對流風扇964的空氣流動提供熱的移除。然而在特定實施方案中，熱可以通過將石墨片960垂直地定向而被動地移除，并且空氣排放密度差驅動該過程。在這種方案中，可以省略風扇964。
[0061]電解液液流由與高度腐蝕性的電解液化學相容的外部泵驅動。存在具有這種相容性的正位移泵和離心泵。一般離心泵因為它們更長的壽命而是優(yōu)選的。缺點是這些泵需要被預灌注。在這種情況下，預灌注意味著需要將泵在其可以履行其功能之前用液體填充。自動化的和手工預灌注方法是公知的，并且通過確保電解液入口和出口總是低于液體液面，將僅在投產(chǎn)和用于維修時需要預灌注。
[0062]圖10示例可以在如圖1中所示的控制器142上執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的狀態(tài)函數(shù)1000。用于液流電池的控制系統(tǒng)之前描述在通過引用以其全部內容結合在此的美國專利申請?zhí)?2/790，793中。
[0063]如圖10中所示，在打開電源時，控制器142以系統(tǒng)初始化1002開始。在系統(tǒng)初始化狀態(tài)1002中，將所有內部寄存器、存儲器和控制器142外部的器件初始化用于啟動。此夕卜，將所有硬件組件設定為默認狀態(tài)。從系統(tǒng)初始化狀態(tài)1002，狀態(tài)函數(shù)1000轉換至ESP軟件狗初始化狀態(tài)(ESPDongleInit state) 1004。
[0064]在ESP軟件狗初始化狀態(tài)1004下，控制器142檢查軟件狗的存在并且，如果不存在，狀態(tài)函數(shù)1000提供警告并且退出至或者充電狀態(tài)1014或者放電狀態(tài)1008。如果軟件狗存在，那么將氧化還原液流電池組系統(tǒng)參數(shù)從軟件狗讀出。如果設定了 Comm位，那么它與外部啟動程序通訊。它更新系統(tǒng)分量，檢查是否測試過Ebox，檢查Ebox中的任何板是否改變，如果軟件狗沒有注冊則從軟件狗送出服務器信息用于注冊，并且等待來自DMS板的時間應答。等待在一分鐘后超時。從ESP軟件狗初始化狀態(tài)1004，狀態(tài)函數(shù)1000依賴于En_Buck信號和軟件狗ExBit轉換至或者充電狀態(tài)1014或者放電狀態(tài)1008。當出現(xiàn)超時的時候或當完成啟動過程時，設定軟件狗Exbit。
[0065]在充電狀態(tài)1014中，層疊體102被充電。通常，功率取自BBus并且通過恒電流充電被送至層疊體102。特別是，充電電流由通過在軟件狗初始化狀態(tài)1004中讀取軟件狗獲得的系統(tǒng)類型信息決定。之后進行以下功能:將泵、風扇和鼓風機全部打開；將充電電流通過與Buck Boost板相互作用上升；將液面控制算法初始化并函數(shù)化；在建立穩(wěn)定的充電電流時計算系統(tǒng)的SoC(層疊體電壓可以用于計算SoC);在系統(tǒng)的SoC與SoC閾值相交時計算系統(tǒng)的ESR;記錄電解液的溫度；基于電解液溫度打開冷卻系統(tǒng)(熱交換器)算法。泄露傳感器持續(xù)監(jiān)控任何泄露。監(jiān)控、記錄并報告以下組件:所有風扇和鼓風機電流；控制板上的所有電源電壓；Buck Boost板上的所有電源電壓；Ebox的溫度、ESP環(huán)境和ESP外部環(huán)境溫度；Bbus電壓；以及外部傳感器如柴油發(fā)電機傳感器或電路板傳感器。
[0066]在放電狀態(tài)1008中，將功率由層疊體102遞送至Bbus。當Bbus電壓降低低于閾值電壓時，En-Buck信號由“I”改變至“O”?；贓n-Buck信號，發(fā)生狀態(tài)至放電狀態(tài)1008的改變。放電狀態(tài)1008履行充電狀態(tài)1014的所有功能，下列情況除外:不發(fā)生充電電流控制；不發(fā)生ESR計算；進行控制柴油發(fā)電機的PFC ;并且如果ABB打開，如果SoC高則將其關閉。
[0067]當SOC大于FloatSoC值時，從充電狀態(tài)1014轉換至浮動狀態(tài)1006。FloatSoC由啟動程序設定，或通過系統(tǒng)軟件狗中的FRP系統(tǒng)設定。Buck Boost位于打開ON狀態(tài)并且準備好在BBus功率消失或降低至閾值之下的情況下放電。在浮動狀態(tài)1006下，充電電流停止；泵停止；并且風扇和鼓風機停止。記錄電解液的溫度，冷卻系統(tǒng)算法打開并且基于電解液溫度打開冷卻系統(tǒng)，泄露傳感器監(jiān)控任何泄露，并且如在充電狀態(tài)1014下那樣監(jiān)控、記錄并報告各組件。因為泵停止，層疊體中的電解液不排出。但是層疊體電壓歸因于自放電過程緩慢地降低。連續(xù)地監(jiān)控層疊體電壓并且當層疊體電壓降至低于閾值電壓時，將泵打開約90分鐘。在該時間過程中，將新鮮電解液提供至層疊體中。當泵運行時，計算電解液的SoC。在泵停止之后，新鮮的電解液停留在層疊體中，并且因此層疊體電壓將變得高于閾值電壓。層疊體電壓現(xiàn)在緩慢地自放電，并且電壓降低至低于閾值電壓，并且之后再次打開泵。該過程保持重復，直至系統(tǒng)的SoC降低至低于閾值SoC。當其降低至低于閾值SoC時，系統(tǒng)轉向充電模式1014。
[0068]當SoC降低至低于SoC休眠閾值時，由放電狀態(tài)1008進入休眠狀態(tài)1010。在休眠狀態(tài)下，泵關閉，Buck Boost關閉，并且冷卻系統(tǒng)算法關閉。記錄電解液的溫度，泄露傳感器監(jiān)控任何泄露，并且如在充電狀態(tài)1014下所進行的那樣監(jiān)控、記錄并報告各組件。當BBus功率恢復時或歸因于層疊體102的功率損失出錯時，狀態(tài)函數(shù)1000將從休眠狀態(tài)1010改變，并且狀態(tài)函數(shù)1000轉換至關閉1012。
[0069]當出錯時，狀態(tài)函數(shù)1000從任何其他狀態(tài)轉換至關閉狀態(tài)1012。在該狀態(tài)下，除了監(jiān)控功能之外，所有功能失效。從關閉狀態(tài)1012的恢復當BBus功率可得時通過打開/關閉BTS開關出現(xiàn)，通過遙控SMS命令出現(xiàn)，或者如果通過休眠狀態(tài)1010進入并且BBU電壓大于52V則出現(xiàn)。
[0070]在之前的說明書中，已經(jīng)參考附圖描述了不同的實施方案。然而，在不背離后面的權利要求中給出的本發(fā)明的較寬權利范圍的情況下，顯然的是可以對其做出多種修改和變更，并且可以實施另外的實施方案。說明書和附圖因此被認為是描述性的而不是限制性的意義。
【權利要求】
1.一種具有端板結構的液流電池系統(tǒng)用層疊體，所述端板結構包括: 電流收集板； 與所述電流收集板接觸的襯墊框架，所述襯墊框架包括流體歧管； 所述襯墊框架中的氈； 端板，所述電流收集板位于所述端板與所述襯墊框架之間，所述端板具有用于接收插頭的袋口 ；和 插頭，所述插頭與所述端板形成用于電解液在所述襯墊框架與所述氈之間流動的隧道結構。
2.—種具有電解液熱交換器的液流電池系統(tǒng)，包括: 液流域介質；和 分離所述液流域介質的傳熱片， 其中電解液和熱交換流體可以流動穿過所述電解液熱交換器。
3.一種具有控制器的液流系統(tǒng)，所述控制器執(zhí)行具有以下狀態(tài)的代碼: 初始化狀態(tài)； 28？軟件狗初始化狀態(tài)； 充電狀態(tài)； 放電狀態(tài)； 浮動狀態(tài)； 休眠狀態(tài)；和 關閉狀態(tài)，其中在所述狀態(tài)之間進行轉換。
【文檔編號】H01M8/20GK104508880SQ201380024443
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年5月8日 優(yōu)先權日:2012年5月10日
【發(fā)明者】賴因德·J·布爾斯馬, 德雷克·夸克, 蘇列斯·庫馬·素拉蓬蘭·奈爾, 戈帕拉克里思南·R·帕拉庫拉姆 申請人:伊莫基動力系統(tǒng)公司