存儲(chǔ)罐104的氣壓應(yīng)該處于其最高值處。氧存儲(chǔ)罐104(例如，其壁厚 度)必須被設(shè)計(jì)用于最大氣壓。如先前討論的那樣，雖然罐的最大氣壓基本上不隨溫度而變 化，但是由固定體積內(nèi)的給定摩爾數(shù)的氣體施加(exed)的氣壓取決于溫度。
[0046] 不是針對(duì)預(yù)期遭遇的最大溫度來(lái)設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)并且特別是氧存儲(chǔ)罐104,而是針 對(duì)諸如35 °C或者甚至低得多的值之類的預(yù)期頻繁地遭遇的最大溫度來(lái)設(shè)計(jì)氧存儲(chǔ)罐104， 并且然后電池控制系統(tǒng)112基于氧存儲(chǔ)罐104內(nèi)的氣壓而限制充電。在圖10中示出了該情況 的示意。
[0047] 參考圖10,在充電期間，不是僅使用來(lái)自電壓和溫度的輸入來(lái)決定是否可W進(jìn)行 充電，在本文中，氣壓也被電池控制系統(tǒng)112使用。因此，在較低的溫度處對(duì)電池系統(tǒng)充電 時(shí)，一旦充電終止，充電的最大狀態(tài)可能高于更高溫度處的充電。圖10還示出的是，在休息 或操作期間如果溫度上升(例如，如果車輛100在晚上充電并且然后在熱并且晴朗的天被留 在黑色表面上），則電池控制系統(tǒng)112可W發(fā)起放電來(lái)消耗被存儲(chǔ)在氧存儲(chǔ)罐104中的某些 氧，并且由此降低氣壓?？蒞通過(guò)將電池系統(tǒng)連接到負(fù)載來(lái)對(duì)電池系統(tǒng)放電，所述負(fù)載諸如 車輛100的冷卻系統(tǒng)、被配置成冷卻氧儲(chǔ)存器的冷卻系統(tǒng)或者被特別地設(shè)計(jì)用于該目的的 負(fù)載。與環(huán)境溫度方面的上升相關(guān)聯(lián)的氣壓方面的緩慢上升意味著小的負(fù)載(<5 kW)將足 W確保氣壓留在固定的限制之內(nèi)。因此，不發(fā)生排氣，并且不存在補(bǔ)充氧的需要。
[0048] 車輛電池系統(tǒng)堆疊器102因此利用被存儲(chǔ)在電池單元內(nèi)或者被存儲(chǔ)在電池之外的 罐或其他體積中的氧(其可W是純的，或者包含附加的成分）。氧與金屬(其可W包括Li、Zn、 Mg、化、Fe、Al、Ca、Si等）電化學(xué)地反應(yīng)W在放電時(shí)產(chǎn)生能量，并且，在充電時(shí)金屬被重新生 成并且氧氣（W及可能其他物質(zhì)，諸如出0)被放出。
[0049] 有利地，車輛100中的電池系統(tǒng)因此是完全密閉的系統(tǒng)，并且排除了可能對(duì)電池操 作有害的、存在于環(huán)境空氣中的物質(zhì)(例如，此〇、〇)2等）。電池系統(tǒng)提供在充電時(shí)的氧的電化 學(xué)壓縮W及在放電時(shí)的經(jīng)壓縮的氧的使用，W減少與機(jī)械氧壓縮(其通常被絕熱地執(zhí)行，包 括在多級(jí)絕熱過(guò)程中）相關(guān)聯(lián)的能量損失并且減少機(jī)械壓縮機(jī)的成本和復(fù)雜度。電池系統(tǒng) 的組件被配置成處理經(jīng)壓縮的氧的氣壓，所述組件包括流場(chǎng)、雙極板、電極、隔膜和高壓氧 線。
[0050] 某些實(shí)施例中的電池系統(tǒng)包括高壓密封、電極、氣體擴(kuò)散層W及流場(chǎng)設(shè)計(jì)，其提供 足夠的機(jī)械支持W防止將對(duì)電池性能和壽命有害的氣壓導(dǎo)致的斷裂或彎曲（包括有氣壓循 環(huán)），并且包括不透氧的隔膜（即便在高壓下，包括高達(dá)350 bar或W上）。在某些實(shí)施例中， 將最小氣壓選擇成消除電池組件彼此的分層。在某些實(shí)施例中，將最小氣壓選擇成減少質(zhì) 量轉(zhuǎn)移限制并且由此增加限制電流。
[0051] 上文描述的系統(tǒng)提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，該系統(tǒng)提供了重量輕的、較小的并且較不 昂貴的罐，運(yùn)是因?yàn)槠淇蒞被設(shè)計(jì)用于較低的最大氣壓。此外，該系統(tǒng)提供了針對(duì)給定的罐 尺寸和質(zhì)量具有更長(zhǎng)的駕駛范圍的車輛，運(yùn)是因?yàn)樵谕耆南到y(tǒng)充電期間可W向罐添加更 多的氧氣，原因在于如果溫度上升，則存在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)W防止安全問(wèn)題。
[0052] 雖然已經(jīng)在圖和前述描述中詳細(xì)圖示并描述了本公開(kāi)，但是如所預(yù)料的，所述圖 和前述描述應(yīng)該被視為說(shuō)明性的而不是限制性的。僅呈現(xiàn)了優(yōu)選的實(shí)施例，并且期望保護(hù) 落入本公開(kāi)的精神之內(nèi)的所有改變、修改和進(jìn)一步的應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車輛電池系統(tǒng)，其包括： 由車輛支持的氧儲(chǔ)存器； 可操作地連接到氧儲(chǔ)存器以及多級(jí)壓縮機(jī)的車輛電池系統(tǒng)堆疊器，所述車輛電池系統(tǒng) 堆疊器包括在放電期間消耗來(lái)自氧儲(chǔ)存器的氧的活性材料； 被配置成生成與氧儲(chǔ)存器中的氣壓相關(guān)聯(lián)的氣壓信號(hào)的至少一個(gè)傳感器； 存儲(chǔ)器；以及 可操作地連接到所述存儲(chǔ)器和所述至少一個(gè)傳感器的處理器，所述處理器被配置成執(zhí) 行被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令以 獲得氣壓信號(hào)，以及 基于所獲得的氣壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。2. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池系統(tǒng)，其中所述處理器被配置成通過(guò)以下操作基于所 獲得的氣壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)： 控制排氣口，所述排氣口可操作地連接到第一位置和第二位置之間的氧儲(chǔ)存器，在所 述第一位置處氧儲(chǔ)存器內(nèi)的氧不被允許經(jīng)過(guò)所述排氣口，在所述第二位置處氧儲(chǔ)存器內(nèi)的 氧被允許經(jīng)過(guò)所述排氣口。3. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池系統(tǒng)，其中所述處理器被配置成通過(guò)以下操作基于所 獲得的氣壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)： 將電負(fù)載連接到車輛電池系統(tǒng)堆疊器。4. 如權(quán)利要求3所述的車輛電池系統(tǒng)，其中電負(fù)載包括車輛冷卻系統(tǒng)。5. 如權(quán)利要求3所述的車輛電池系統(tǒng)，其中電負(fù)載包括被配置成冷卻氧儲(chǔ)存器的冷卻 系統(tǒng)。6. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置成： 獲得與車輛電池系統(tǒng)堆疊器的電壓相關(guān)聯(lián)的電壓信號(hào)；以及 基于所獲得的電壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。7. 如權(quán)利要求6所述的車輛電池系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置成： 獲得與車輛電池系統(tǒng)堆疊器的溫度相關(guān)聯(lián)的溫度信號(hào)；以及 基于所獲得的溫度信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。8. 如權(quán)利要求7所述的車輛電池系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置成： 通過(guò)終止車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。9. 一種操作車輛電池系統(tǒng)的方法，其包括： 以車輛支持氧儲(chǔ)存器； 將車輛電池系統(tǒng)堆疊器可操作地連接到氧儲(chǔ)存器和多級(jí)壓縮機(jī)，所述車輛電池系統(tǒng)包 括在放電期間消耗來(lái)自氧儲(chǔ)存器的氧的活性材料； 生成與氧儲(chǔ)存器中的氣壓相關(guān)聯(lián)的氣壓信號(hào)；以及 利用處理器基于所獲得的氣壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中控制充電的狀態(tài)包括： 利用處理器控制排氣口，所述排氣口可操作地連接到第一位置和第二位置之間的氧儲(chǔ) 存器，在所述第一位置處氧儲(chǔ)存器內(nèi)的氧不被允許經(jīng)過(guò)所述排氣口，在所述第二位置處氧 儲(chǔ)存器內(nèi)的氧被允許經(jīng)過(guò)所述排氣口。11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中控制充電的狀態(tài)包括： 使用處理器來(lái)將電負(fù)載連接到車輛電池系統(tǒng)堆疊器。12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中連接電負(fù)載包括： 使用處理器來(lái)將車輛冷卻系統(tǒng)連接到車輛電池系統(tǒng)堆疊器。13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中連接電負(fù)載包括： 使用處理器來(lái)將被配置成冷卻氧儲(chǔ)存器的冷卻系統(tǒng)連接到車輛電池系統(tǒng)堆疊器。14. 如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括： 利用處理器獲得與車輛電池系統(tǒng)堆疊器的電壓相關(guān)聯(lián)的電壓信號(hào)；以及 利用處理器基于所獲得的電壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。15. 如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括： 利用處理器獲得與車輛電池系統(tǒng)堆疊器的溫度相關(guān)聯(lián)的溫度信號(hào)；以及 利用處理器基于所獲得的溫度信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)包括： 終止車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電。
【專利摘要】一種車輛電池系統(tǒng)包括由車輛支持的氧儲(chǔ)存器；可操作地連接到氧儲(chǔ)存器以及多級(jí)壓縮機(jī)的車輛電池系統(tǒng)堆疊器，所述車輛電池系統(tǒng)堆疊器包括在放電期間消耗來(lái)自氧儲(chǔ)存器的氧的活性材料；被配置成生成與氧儲(chǔ)存器中的氣壓相關(guān)聯(lián)的氣壓信號(hào)的至少一個(gè)傳感器；存儲(chǔ)器；以及可操作地連接到所述存儲(chǔ)器和所述至少一個(gè)傳感器的處理器，所述處理器被配置成執(zhí)行被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令以獲得氣壓信號(hào)，以及基于所獲得的氣壓信號(hào)來(lái)控制車輛電池系統(tǒng)堆疊器的充電的狀態(tài)。
【IPC分類】H01M10/42, B60L11/18, H01M12/08, H01M4/38
【公開(kāi)號(hào)】CN105518931
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480022267
【發(fā)明人】P·阿爾博塔斯, J·克里斯滕森, T·羅曼, B·科金斯基
【申請(qǐng)人】羅伯特·博世有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年2月20日
【公告號(hào)】EP2976803A1, US20140234730, WO2014130711A1