[发明专利]蓄能系统以及包括该蓄能系统的状态识别系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有对运行状态的改进的可检测性或者说具有改进的状态识别功能的蓄能系统。此外，本发明涉及一种包括这种蓄能系统的状态识别系统。

背景技术

例如用于混合动力车或者电动车的蓄能器的状态识别系统或者电池管理系统能够将一系列重要的信息提供给中心的发动机控制系统，用于随时保证对所述蓄能器的最佳的利用并且同时始终保证可靠的功能以及尽可能长的使用寿命。这样的信息例如包括所储存的以及能够储存的能量、最大的充电及放电功率、老化状态（State of Health,SOH）或者也包括功能状态（State of Function,SOF）。能够优选不断地或者说以所定义的间隔来检测这些信息。此外，状态识别系统能够承担串联或者并联的电池中的、各个电池的平衡工作。为此尤其尽可能精确地检测多个电池的充电状态（State of Charge,SOC）这种做法是有用的。

为了例如检测例如锂离子电池的充电状态，例如知道使用不同的算法。在最简单的情况中，在这里能够通过对所述蓄能器的、流动电流的积分来进行充电平衡。其中能够将物理的特性用于进行充电状态估计。例如能够利用以下事实：电化学的电池的静止电压（Open Circuit Voltage,OCV）经常能够具有明确的、与所述充电状态的相关性。为了在此能够实现一种不取决于可能的等候时间的、动态的方法，能够找到额外的、用于进行估计的方法。例如当前的充电状态能够通过对电流的积分来确定。在这种情况下，能够在具有所定义的长度的静止间歇之后用所述静止电压的表格进行调准。此外，在这样的方法的扩展方案中，能够在从所述静止电压中确定充电状态这个过程之前布置用于所述电池的模拟模型。这个模型能够用于确定在负荷下偏离所述静止电压的电压偏差，方法是对所述蓄能器的阻抗进行建模。

发明内容

本发明的主题是一种蓄能系统，该蓄能系统包括至少一个布置在电池区域中的电池元件，该电池元件具有阳极、阴极以及布置在所述阳极与所述阴极之间的、尤其至少部分液态的电解系统，其中所述阳极、所述阴极和/或所述电解系统如此构造，使得功能材料根据所述电池元件的充电和/或放电过程布置在所述电解系统中，并且其中所述布置在电解系统中的功能材料能够定性地并且/或者定量地检测。

蓄能系统在此是一种系统，该系统作为中心的构件尤其具有蓄能器。其中蓄能器在本发明的意义上尤其能够是电化学的构件，该电化学的构件能够储存能量、例如尤其是电能并且能够以所期望的方式输出能量。尤其蓄能器能够是干电池或者蓄电池。优选所述蓄能系统能够包括基于锂的干电池、例如锂离子干电池、例如锂硫干电池。

所述蓄能系统或者所述蓄能器在此能够包括一个具有阳极、阴极以及布置在其之间的电解系统的电池元件。因此，在本发明的意义上的、电池元件的概念下面，尤其是指所述功能元件，该功能元件包括所述阳极、阴极和所述电解系统或者尤其由这些组件以及必要时一块隔离板所组成。其中所述电池元件尤其布置在电池区域中。所述电池区域由此尤其能够通过空间的区域来构造，在该空间的区域中设置了阳极、阴极和布置在所述阳极与所述阴极之间的电解系统。所述电池区域由此由所述蓄能器的电池元件尤其完全填满。

其中所述电解系统尤其能够是液态的或者至少部分液态的电解系统。作为非限制性的、例如能够在锂硫电池或者锂硫干电池中作为蓄能器用在所述蓄能系统中的实例，在这里要提到具有用作导电盐的双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI）的1.3-二氧戊环（DOL）/二甲氧基乙烷（DME）。

此外，所述阳极、所述阴极和/或所述电解系统如此构造，使得功能材料根据所述电池元件的充电和/或放电过程布置在所述电解系统中。因此，例如能够根据充电状态在所述电解系统中形成或者分解功能材料。其中功能材料的形成或者分解在本发明意义上尤其能够意味着，功能材料直接在所述电解系统中形成或者在那里分解。作为补充方案或者替代方案，所述功能材料能够根据充电状态例如通过扩散到达所述电解系统中或者从所述电解系统中出来。尤其在设置至少部分液态的电解系统时，所述阳极、所述阴极和/或所述电解系统在此能够如此构造，使得根据电池的充电状态形成的功能材料在所述电解系统中溶解。作为非限制性的实例，在这里要提到锂硫电池，对所述锂硫电池来说聚硫化物作为充电或者放电过程的中间阶段在所述电解系统中溶解。原则上在这里每种相应的系统都是合适的，对所述系统来说功能材料、例如活性材料由阳极和/或阴极所构造或者存在着功能材料，所述功能材料在所述电解系统中尤其根据充电状态来溶解。