一種soc 檢測裝置及其方法和液流電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SOC檢測裝置及其方法和液流電池系統(tǒng)，所述SOC檢測裝置包括電解液容器；該電解液容器包括：正極電解液腔室；負極電解液腔室；離子傳導(dǎo)膜；設(shè)置在所述正極電解液腔室中，用于檢測正極電解液電位的第一電極部；以及設(shè)置在所述負極電解液腔室中，用于檢測負極電解液電位的第二電極部；所述SOC檢測裝置還包括：連接所述第一電極部和第二電極部，用于根據(jù)所述正極電解液電位和負極電解液電位，得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值的電位差獲取模塊；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)液流電池系統(tǒng)的SOC在線檢測，且可安裝在液流電池系統(tǒng)的不同位置，實現(xiàn)多個點的SOC檢測，進而利于管理和監(jiān)控液流電池系統(tǒng)中的電解液狀態(tài)。
【專利說明】一種SOC檢測裝置及其方法和液流電池系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液流電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種S0C檢測裝置及其方法和液流電 池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 液流電池系統(tǒng)是大規(guī)模能量儲存的首選技術(shù)之一，其一般包括電堆、正極電解液 儲罐、負極電解液儲罐、循環(huán)泵和電解液循環(huán)管路，正極電解液儲罐經(jīng)電解液循環(huán)管路和循 環(huán)栗連接電堆的正極電解液入口，負極電解液儲罐經(jīng)電解液循環(huán)管路和循環(huán)泵連接電堆的 負極電解液入口，電堆的正極電解液出口經(jīng)電解液循環(huán)管路連接正極電解液儲罐，電堆的 負極電解液出口經(jīng)電解液循環(huán)管路連接負極電解液儲罐。電池荷電狀態(tài)即S0C(State Of Charge)是液流電池在使用過程中所需監(jiān)控的重要參數(shù)，以便能夠充分了解液流電池當(dāng)前 的充放電程度，是液流電池系統(tǒng)實現(xiàn)精確控制和管理的直接依據(jù)，實際上，液流電池系統(tǒng)在 工作過程中，正負極電解液儲罐中的電解液在循環(huán)栗的推動下流經(jīng)電解液循環(huán)管路和電 堆，在電堆中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使進入電堆中的電解液的活性物質(zhì)濃度發(fā)生變化，然后電解 液返回到正負極電解液儲罐中，與儲罐中的電解液混合，因此液流電池系統(tǒng)不同位置的電 池荷電狀態(tài)（S0C)是不同的；現(xiàn)有技術(shù)中一般是在電堆的電解液進出口附近額外固定設(shè)置 一個獨立的S0C檢測裝置，該裝置需要配置有與電堆單獨連接的管路系統(tǒng)，由于電堆的電 解液進出口之間存在較大的壓力差，往往會給S0C檢測結(jié)果帶來一定誤差，另外，由于S0C 檢測裝置的安裝位置相對固定，無法實現(xiàn)液流電池系統(tǒng)不同位置的S0C在線檢測。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種S0C檢測裝置及其方法和液流電池系 統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)手段如下：
[0005] -種S0C檢測裝置，所述S0C檢測裝置包括電解液容器；該電解液容器包括：
[0006] 正極電解液腔室；
[0007] 負極電解液腔室；
[0008] 置于所述正極電解液腔室和負極電解液腔室之間的離子傳導(dǎo)膜；
[0009] 設(shè)置在所述正極電解液腔室中，用于檢測正極電解液電位的第一電極部；
[0010] 以及設(shè)置在所述負極電解液腔室中，用于檢測負極電解液電位的第二電極部；
[0011] 所述S0C檢測裝置還包括：
[0012] 連接所述第一電極部和第二電極部，用于根據(jù)所述正極電解液電位和負極電解液 電位，得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值的電位差獲取模塊；
[0013] 進一步地，所述S0C檢測裝置還包括： soc=m^~ ?~ ...q.
[0014] 連接電位差獲取模塊，利用計算公式 i + '來計算出S0C vl-4 J 的S0C獲取模塊，其中X為正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值；
[0015] 進一步地，所述第一電極部和所述第二電極部均分別具有檢測電極；
[0016] 進一步地，所述第一電極部和所述第二電極部還分別具有參比電極；
[0017] 進一步地，所述電解液容器可拆卸安裝于液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管路 中；
[0018] 進一步地，所述電解液容器兩端均可拆卸連接正極電解液儲罐和負極電解液儲 罐。
[0019] 一種如上述所述S0C檢測裝置的S0C檢測方法，所述S0C檢測方法包括如下步驟：
[0020] 步驟1 :將電解液容器安裝在液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管路中，或者將電 解液容器兩端均連接液流電池系統(tǒng)具有的正極電解液儲罐和負極電解液儲罐；
[0021] 步驟2 :通過第一電極部和第二電極部分別檢測正極電解液電位和負極電解液電 位；
[0022] 步驟3 :電位差獲取模塊計算得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕 對值；
[0023] 進一步地，在步驟3之后還具有如下步驟： 152 2 綱.芑·.7一 ?
[0024] 步驟4 :S0C獲取模塊利用計算公式 Y 來計算出S0C，其 丄于 U-4J 中X為正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值。
[0025] 一種液流電池系統(tǒng)，包括：正極電解液儲罐、負極電解液儲罐、電堆和電解液循環(huán) 管路，還包括上述任一項所述的S0C檢測裝置。
[0026] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種S0C檢測裝置及其方法和液流電池 系統(tǒng)，所述S0C檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)液流電池系統(tǒng)的S0C在線檢測，且可安裝在液流電池系統(tǒng) 的不同位置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便靈活，進而實現(xiàn)多個不同位置的S0C檢測，從而利于管理 和監(jiān)控液流電池系統(tǒng)中的電解液狀態(tài)，提高液流電池的使用效率，延長電池的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1、圖2和圖3是本發(fā)明所述S0C檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4、圖5和圖6是本發(fā)明所述電解液容器安裝在液流電池系統(tǒng)不同位置的示意 圖；
[0029] 圖7是正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值同S0C之間的對應(yīng)曲線 示意圖。
[0030] 圖中：1、S0C檢測裝置，2、正極電解液儲罐，3、負極電解液儲罐，4、電堆，5、循環(huán) 泵，10、正極電解液腔室，11、負極電解液腔室，12、離子傳導(dǎo)膜，I 3、檢測電極，14、參比電極， 15、S0C獲取模塊，16、第一管路，17、第二管路，18、第三管路，19、第四管路，20、電位差獲取 模塊。
【具體實施方式】
[0031] 如圖1、圖2和圖3所示的一種S0C檢測裝置，所述S0C檢測裝置1包括電解液容 器；該電解液容器包括：正極電解液腔室10 ;負極電解液腔室11;置于所述正極電解液腔 室10和負極電解液腔室11之間的離子傳導(dǎo)膜12 ;設(shè)置在所述正極電解液腔室10中，用于 檢測正極電解液電位的第一電極部；以及設(shè)置在所述負極電解液腔室11中，用于檢測負極 電解液電位的第二電極部；所述S0C檢測裝置1還包括：連接所述第一電極部和第二電極 部，用于根據(jù)所述正極電解液電位和負極電解液電位，得出正極電解液電位與負極電解液 電位的差值的絕對值的電位差獲取模塊20 ;進一步地，所述S0C檢測裝置1還包括：連接電 500 = 135.7__152.2 _ 位差獲取模塊20,利用計算公式 來計算出S0C的S0C獲取模塊 15,其中X為正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值；進一步地，所述第一電極 部和所述第二電極部均分別具有檢測電極13 ;進一步地，所述第一電極部和所述第二電極 部還分別具有參比電極14。
[0032] 如圖4、圖5和圖6所示，進一步地，所述電解液容器可拆卸安裝于液流電池系統(tǒng) 具有的電解液循環(huán)管路中；進一步地，所述電解液容器兩端均可拆卸連接正極電解液儲罐 2和負極電解液儲罐3。
[0033] 一種如上述所述S0C檢測裝置的S0C檢測方法，包括如下步驟：
[0034] 步驟1 :將電解液容器安裝在液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管路中，或者將電 解液容器兩端均連接液流電池系統(tǒng)具有的正極電解液儲罐2和負極電解液儲罐3 ;
[0035] 步驟2 :通過第一電極部和第二電極部分別檢測正極電解液電位和負極電解液電 位；
[0036] 步驟3:電位差獲取模塊20計算得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的 絕對值；
[0037] 在步驟3之后還具有如下步驟： 2 50C =135.7-f~ η
[0038] 步驟4 :S0C獲取模塊15利用計算公式 1 + 來計算出S0C， 其中X為正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值。
[0039] 如圖4、圖5和圖6所示，一種液流電池系統(tǒng)，包括：正極電解液儲罐2、負極電解液 儲罐3、電堆4和電解液循環(huán)管路，還包括上述任一項所述的S0C檢測裝置1。
[0040] 本發(fā)明所述第一電極部設(shè)置在所述正極電解液腔室10中，用于檢測正極電解液 電位；所述第二電極部設(shè)置在所述負極電解液腔室11中，用于檢測負極電解液電位；當(dāng)所 述第一電極部和所述第二電極部均分別具有檢測電極13,則將正極電解液腔室10中的檢 測電極13所測得電位作為正極電解液電位，負極電解液腔室11中的檢測電極13所測得電 位作為負極電解液電位，連接第一電極部和第二電極部的電位差獲取模塊20通過對正極 電解液電位和負極電解液電位作差，得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕 152 2 mG = \35.7-T~ 對值X，所述SOC獲取模塊15可以根據(jù)X，通過計算公式 i + 來計 算出SOC，也可以利用X通過其它計算方式獲取SOC ;當(dāng)所述第一電極部和第二電極部除分 另IJ具有檢測電極13外，還分別具有參比電極14時，參比電極14輸出已知電位數(shù)值，用于作 為正負極電解液電位測量時參照比較的電極，此時電位差獲取模塊20通過，正極電解液腔 室10中的檢測電極13所測得電位減去正極電解液腔室10中的參比電極14輸出電位得出 正極電解液電位，負極電解液腔室11中的檢測電極13所測得電位減去負極電解液腔室11 中的參比電極14輸出電位得出負極電解液電位，進一步的，通過對正極電解液電位和負極 電解液電位作差，得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值X,所述SOC獲取 152 2 SOC = \35.7-f--' 模塊15可以通過SOC計算公式 j + 來計算出S0C，也可以利用X通 過其它計算方式獲取soc。
[0041] 圖7示出了正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值X同SOC之間的對 應(yīng)曲線示意圖，該曲線為利用多次液流電池系統(tǒng)充放電實驗得到的數(shù)據(jù)獲得的，利用所述 :.麗2 聊：135.7-r~~i 曲線采用曲線擬合方式可得到本發(fā)明上述soc計算公式 A3i;本 發(fā)明soc檢測方式可在液流電池充放電過程中進行，即實現(xiàn)soc在線檢測，且監(jiān)測結(jié)果更直 接準確。
[0042] 本發(fā)明所述S0C檢測裝置1包括的電解液容器的體積和形狀不固定，可以根據(jù)實 際的應(yīng)用需求進行調(diào)整，圖1、圖2和圖3分別示出了具有不同結(jié)構(gòu)電解液容器的S0C檢測 裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1中的電解液容器具有方形結(jié)構(gòu)，圖2中的電解液容器具有球形 結(jié)構(gòu)，圖3中的電解液容器具有三角形結(jié)構(gòu)，實際應(yīng)用中的電解液容器的形狀和結(jié)構(gòu)并不 局限于此，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其它的附圖。
[0043] 本發(fā)明所述電解液容器可以安裝在液流電池系統(tǒng)的多個不同位置，進而實現(xiàn)多個 點的S0C檢測，具體為，所述電解液容器可拆卸安裝于液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管 路中，或者所述電解液容器兩端均可拆卸連接正極電解液儲罐 2和負極電解液儲罐3 ;對 正極電解液儲罐2、負極電解液儲罐3和電堆4之間的正常電解液循環(huán)沒有任何影響。
[0044] 例如所述電解液容器兩端均連接正極電解液儲罐2和負極電解液儲罐3,進而實 現(xiàn)正極電解液儲罐2和負極電解液儲罐3之間循環(huán)的電解液S0C檢測，圖4示出了所述電 解液容器兩端均連接正極電解液儲罐和負極電解液儲罐的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，進一 步地，所述正極電解液腔室10具有正極電解液入口和正極電解液出口；所述負極電解液腔 室11具有負極電解液入口和負極電解液出口；所述S0C檢測裝置1可以包括與正極電解液 儲罐2和負極電解液儲罐3可拆卸連接的管路系統(tǒng)，該管路系統(tǒng)包括：連接正極電解液儲罐 2和所述正極電解液入口的第一管路16、連接負極電解液儲罐3和所述負極電解液入口的 第二管路17、連接所述正極電解液出口和正極電解液儲罐2的第三管路18、以及連接所述 負極電解液出口和負極電解液儲罐3的第四管路I 9 ;這種連接方式下，正極電解液從正極 電解液儲罐2流出，并經(jīng)由SOC檢測裝置1的正極電解液腔室10后，流入正極電解液儲罐 2 ;負極電解液從負極電解液儲罐3流出，并經(jīng)由SOC檢測裝置1的負極電解液腔室11后， 流入負極電解液儲罐3。
[0045] 例如所述電解液容器可拆卸安裝于液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管路中，進一 步地，所述S0C檢測裝置1可安裝在電解液流入電堆4的管路中，進而實現(xiàn)對流入電堆4的 電解液S0C檢測，圖5示出了所述S0C檢測裝置安裝在電解液流入電堆的管路中的結(jié)構(gòu)示 意圖，如圖5所示，進一步地，所述S0C檢測裝置1可以包括與正極電解液儲罐2、負極電解 液儲罐3和電堆4可拆卸連接的管路系統(tǒng)；進一步地，所述正極電解液腔室10具有正極電 解液入口和正極電解液出口；所述負極電解液腔室11具有負極電解液入口和負極電解液 出口；所述管路系統(tǒng)包括：連接正極電解液儲罐2和所述正極電解液入口的第一管路16、連 接負極電解液儲罐3和所述負極電解液入口的第二管路17、連接所述正極電解液出口和電 堆4的第三管路18、以及連接所述負極電解液出口和電堆4的第四管路19。這種連接方式 下，正極電解液從正極電解液儲罐2經(jīng)循環(huán)栗5流出，并經(jīng)由S0C檢測裝置1的正極電解液 腔室10后，流入電堆4 ;負極電解液從負極電解液儲罐3經(jīng)循環(huán)栗流出，并經(jīng)由S0C檢測裝 置1的負極電解液腔室11后，流入電堆4 ;進一步地，所述SOC檢測裝置1可安裝在電解液 流出電堆4的管路中，進而實現(xiàn)對流出電堆4的電解液SOC檢測，圖6示出了所述SOC檢測 裝置安裝在電解液流出電堆的管路中的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，進一步地，所述SOC檢測 裝置1可以包括與正極電解液儲罐2、負極電解液儲罐3和電堆4可拆卸連接的管路系統(tǒng)； 進一步地，所述正極電解液腔室10具有正極電解液入口和正極電解液出口；所述負極電解 液腔室11具有負極電解液入口和負極電解液出口；所述管路系統(tǒng)包括：連接電堆4和所述 正極電解液入口的第一管路16、連接電堆4和所述負極電解液入口的第二管路17、連接所 述正極電解液出口和正極電解液儲罐2的第三管路18、以及連接所述負極電解液出口和負 極電解液儲罐3的第四管路19。這種連接方式下，正極電解液從電堆4流出，并經(jīng)由S0C檢 測裝置1的正極電解液腔室10后，流入正極電解液儲罐2 ;負極電解液從電堆4流出，并經(jīng) 由S0C檢測裝置1的負極電解液腔室11后，流入負極電解液儲罐3。
[0046]實際應(yīng)用時所述電解液容器在液流電池系統(tǒng)中的安裝位置，可根據(jù)S0C檢測的具 體需求進行調(diào)整，可安裝在干路管路中，也可安裝在支路管路中；由于S0C檢測裝置1與正 極電解液儲罐2、負極電解液儲罐3和電堆4可拆卸連接，故當(dāng)不需利用S0C檢測裝置1時， 可直接從檢測位置上拆除S0C檢測裝置1，具體可通過可拆卸連接的管路系統(tǒng)實現(xiàn)與正極 電解液儲罐 2、負極電解液儲罐3和電堆4之間的連接；管路系統(tǒng)上設(shè)置有閥門，當(dāng)斷開管 路系統(tǒng)與正極電解液儲罐、負極電解液儲罐和電堆之間的連接時，關(guān)閉閥門即可。
[0047]本發(fā)明提供的一種S0C檢測裝置及其方法和液流電池系統(tǒng)，所述S0C檢測裝置能 夠?qū)崿F(xiàn)液流電池系統(tǒng)的SOC在線檢測，且可安裝在液流電池系統(tǒng)的不同位置，結(jié)構(gòu)簡單，使 用方便靈活，進而實現(xiàn)多個不同位置的SOC檢測，從而利于管理和監(jiān)控液流電池系統(tǒng)中的 電解液狀態(tài)，提高液流電池的使用效率，延長電池的使用壽命。
[0048]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種SOC檢測裝置，其特征在于，所述SOC檢測裝置（1)包括電解液容器；該電解液 容器包括： 正極電解液腔室（10); 負極電解液腔室（11); 置于所述正極電解液腔室（10)和負極電解液腔室（11)之間的離子傳導(dǎo)膜（12); 設(shè)置在所述正極電解液腔室（10)中，用于檢測正極電解液電位的第一電極部； 以及設(shè)置在所述負極電解液腔室（11)中，用于檢測負極電解液電位的第二電極部； 所述S0C檢測裝置（1)還包括： 連接所述第一電極部和第二電極部，用于根據(jù)所述正極電解液電位和負極電解液電 位，得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值的電位差獲取模塊（20)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種S0C檢測裝置，其特征在于所述S0C檢測裝置（1)還包 括： 連接電位差獲取模塊（20)，利用計算公式 來計算出S0C 的S0C獲取模塊（15)，其中X為正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種S0C檢測裝置，其特征在于，所述第一電極部和所述第二 電極部均分別具有檢測電極（13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種S0C檢測裝置，其特征在于，所述第一電極部和所述第二 電極部還分別具有參比電極（14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種S0C檢測裝置，其特征在于，所述電解液容器可拆卸安裝 于液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管路中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種S0C檢測裝置，其特征在于，所述電解液容器兩端均可拆 卸連接正極電解液儲罐（2)和負極電解液儲罐（3)。
7. -種如權(quán)利要求1所述S0C檢測裝置的S0C檢測方法，其特征在于，所述S0C檢測方 法包括如下步驟： 步驟1 :將電解液容器安裝在液流電池系統(tǒng)具有的電解液循環(huán)管路中，或者將電解液 容器兩端均連接液流電池系統(tǒng)具有的正極電解液儲罐（2)和負極電解液儲罐（3); 步驟2 :通過第一電極部和第二電極部分別檢測正極電解液電位和負極電解液電位； 步驟3 :電位差獲取模塊（20)計算得出正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕 對值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的S0C檢測方法，其特征在于在步驟3之后還具有如下步驟： 步驟4 :S0C獲取模塊（15)利用計算公式
來計算出S0C， 其中X為正極電解液電位與負極電解液電位的差值的絕對值。
9. 一種液流電池系統(tǒng)，包括：正極電解液儲罐（2)、負極電解液儲罐（3)、電堆（4)和電 解液循環(huán)管路，其特征在于還包括權(quán)利要求1至6任一項所述的SOC檢測裝置（1)。
【文檔編號】H01M8/02GK104300165SQ201410616789
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】鄒毅, 張華民, 孫旻, 劉宗浩, 雷亞寧, 韓樂聰 申請人:大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司