氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種抑制電解液的過充電或過放電的氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法。本發(fā)明的氧化還原液流電池系統(tǒng)具備：泵，對電池單元循環(huán)供給電解液；泵控制部，控制所述泵的流量；以及測定部，對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至所述電池單元的所述電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從所述電池單元排出的所述電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)以及輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流；所述泵控制部具有：泵流量運算部，從由所述測定部測定出的參數(shù)算出所述電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或過放電的方式來決定所述泵的流量；以及泵流量命令部，對所述泵設(shè)定由所述泵流量運算部所決定的流量。
【專利說明】
氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法。特別是，涉及一種抑制電解液的過充電或過放電的氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氧化還原液流電池具有(1)安全性高、(2)充放電循環(huán)壽命長、(3)容易實現(xiàn)大容量化、(4)能夠進(jìn)行充電狀態(tài)(SOC: State Of Charge)的持續(xù)監(jiān)控等特征，能夠應(yīng)用于多種用途。作為氧化還原液流電池的用途，除負(fù)載平準(zhǔn)化用途以外，還可舉出瞬時低壓補償或緊急用電源等用途、不斷被大規(guī)模引入的太陽光發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電等自然能源的輸出平滑化用途等。
[0003]氧化還原液流電池是對電池單元分別循環(huán)供給正極電解液及負(fù)極電解液來進(jìn)行充放電，所述電池單元具有正極電極及負(fù)極電極以及介置于兩電極之間的隔膜。電解液使用含有價數(shù)因氧化還原而發(fā)生變化的金屬離子(活性物質(zhì))的水溶液。例如，眾所周知的是正極活性物質(zhì)使用Fe離子且負(fù)極活性物質(zhì)使用Cr離子的鐵(Fe2+/Fe3+)-鉻(Cr3+/Cr2+)系氧化還原液流電池或正極及負(fù)極的活性物質(zhì)使用V離子的釩(v2+/v3+-v4+/v5+)系氧化還原液流電池。
[0004]—般來說，氧化還原液流電池中，由于需要用來使電解液在電池單元中循環(huán)的栗， 所以會產(chǎn)生栗損耗，如果使栗的流量(電解液流量)始終固定地工作，那么有時栗損耗較大， 會導(dǎo)致電池效率降低。因此，以往在氧化還原液流電池中，通過與充電狀態(tài)(有時也稱為“充電深度”)對應(yīng)地調(diào)整栗的流量而將電解液供給至電池單元，以此來減少栗損耗。
[0005]例如，專利文獻(xiàn)1、2中公開了一種減少栗損耗以改善電池效率的技術(shù)。專利文獻(xiàn)1 中記載了，持續(xù)檢測電池(cell)的開路電壓、端子電壓、負(fù)載電流、電解液流量，并根據(jù)這些檢測結(jié)果以與充電深度(開路電壓)對應(yīng)的最優(yōu)選的電解液流量控制栗的工作。專利文獻(xiàn)2 中記載了，使氧化還原液流電池組合于風(fēng)力發(fā)電機，對風(fēng)力發(fā)電機的輸出進(jìn)行平均化處理， 并根據(jù)該處理結(jié)果來調(diào)整使電解液循環(huán)的栗輸出。
[0006]【背景技術(shù)】文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2006-114359號公報 [〇〇〇9] 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2003-317763號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010][發(fā)明要解決的問題]
[0011]在氧化還原液流電池中，不僅期望能減少栗損耗，還期望以在工作中電解液不會過充電或過放電的方式進(jìn)行控制。
[0012]氧化還原液流電池中，如果過充電，那么有時在電池單元內(nèi)電解液會電解而產(chǎn)生氣體，或者會析出作為活性物質(zhì)的金屬離子。例如SOC成為100%的狀態(tài)，如果進(jìn)一步過充電，那么會引起活性物質(zhì)的電池反應(yīng)以外的反應(yīng)，具體來說會引起電解液中的水的電解，在正極產(chǎn)生氧氣(〇2)，在負(fù)極產(chǎn)生氫氣(H2)。在正極也會有與碳電極反應(yīng)而產(chǎn)生一氧化碳(C0) 或二氧化碳(C〇2)的情況。另一方面，如果過放電，那么電解液的充電狀態(tài)過低，以致無法從電池單元輸出(放電)。特別是，如果過充電，便會有以下顧慮，也就是伴隨電解液(活性物質(zhì))的量的減少產(chǎn)生電池容量的降低，或者所析出的金屬離子附著在電極或隔膜上以致充放電效率降低，因此，期望以電解液不會過充電的方式進(jìn)行控制。
[0013]本發(fā)明是鑒于所述情況來完成的，本發(fā)明的目的之一在于提供一種既減少栗損耗、又抑制電解液的過充電或過放電的氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法。
[0014][解決問題的技術(shù)手段]
[0015]本發(fā)明的氧化還原液流電池系統(tǒng)具備:電池單元；電解液儲罐;循環(huán)配管，從所述電解液儲罐對所述電池單元循環(huán)供給電解液；以及栗，使所述電解液在所述循環(huán)配管中循環(huán)。進(jìn)而，本發(fā)明的氧化還原液流電池系統(tǒng)具備:栗控制部，控制所述栗的流量；以及測定部，對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至所述電池單元的所述電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從所述電池單元排出的所述電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)以及輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流。而且，所述栗控制部具有:栗流量運算部，從由所述測定部測定出的至少兩個所述參數(shù)算出所述電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或過放電的方式來決定所述栗的流量;以及栗流量命令部，對所述栗設(shè)定由所述栗流量運算部所決定的流量。
[0016]本發(fā)明的氧化還原液流電池的工作方法是利用栗從電解液儲罐對電池單元循環(huán)供給電解液來進(jìn)行充放電。而且，具備以下的測定步驟、栗流量運算步驟以及栗流量控制步驟。
[0017]測定步驟是對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至所述電池單元的所述電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從所述電池單元排出的所述電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)以及輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流。
[0018]栗流量運算步驟是從所述測定步驟中測定出的至少兩個所述參數(shù)算出所述電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或過放電的方式來決定所述栗的流量。
[0019]栗流量控制步驟是對所述栗設(shè)定在所述栗流量運算步驟中所決定的流量。
[0020][發(fā)明效果][0021 ]本發(fā)明的氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法能夠抑制電解液的過充電或過放電?！靖綀D說明】
[0022]圖1是實施方式1的氧化還原液流電池系統(tǒng)的說明圖。
[0023]圖2是對實施方式1的氧化還原液流電池系統(tǒng)中的栗的控制流程進(jìn)行說明的圖。
[0024]圖3是實施方式2的氧化還原液流電池系統(tǒng)的說明圖。
[0025]圖4是對實施方式2的氧化還原液流電池系統(tǒng)中的栗的控制流程進(jìn)行說明的圖。【具體實施方式】
[0026][本發(fā)明的實施方式的說明]
[0027]首先，列舉本發(fā)明的實施形態(tài)進(jìn)行說明。
[0028](1)實施方式的氧化還原液流電池系統(tǒng)具備:電池單元；電解液儲罐;循環(huán)配管，從電解液儲罐對電池單元循環(huán)供給電解液；以及栗，使電解液在循環(huán)配管中循環(huán)。進(jìn)而，氧化還原液流電池系統(tǒng)具備:栗控制部，控制栗的流量；以及測定部，對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至電池單元的電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從電池單元排出的電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)以及輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流。而且，栗控制部具有:栗流量運算部，從由測定部測定出的至少兩個參數(shù)算出電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量;以及栗流量命令部，對栗設(shè)定由栗流量運算部所決定的流量。
[0029]根據(jù)所述氧化還原液流電池系統(tǒng)，通過掌握工作中的電池單元的充放電效率，并基于該充放電效率，根據(jù)電解液的充電狀態(tài)來設(shè)定栗的流量，從而能夠有效地抑制電解液的過充電或過放電。
[0030] 氧化還原液流電池中，電解液的充電狀態(tài)(S0C:State Of Charge)是由電解液中的離子價數(shù)的比率決定。例如，在正極及負(fù)極的活性物質(zhì)使用V離子的釩系氧化還原液流電池的情況下，正極電解液中，是由正極電解液中的V離子(V4+/V5+)中的v5+的比率表示，負(fù)極電解液中，是由負(fù)極電解液中的V離子(v2+/v3+)中的v2+的比率表示。充電時的電池反應(yīng)是: 在電池單元內(nèi)，在正極，v4+被氧化成v5+，在負(fù)極，v3+被還原成v2+。放電時的電池反應(yīng)成為與充電時相反的反應(yīng)。進(jìn)而，電位會根據(jù)離子價數(shù)而不同，因此，電解液中的離子價數(shù)的比率與電解液的電位有相間關(guān)系，從而也能夠根據(jù)電解液的電位求出充電狀態(tài)。例如，v5+及v2+ 的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位分別為1.00V及-0.26V。另外，氧化還原液流電池中，因輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流，會隨著正極及負(fù)極的電解液中的離子價數(shù)的變化而發(fā)生電池反應(yīng)，因此通常正極電解液與負(fù)極電解液的充電狀態(tài)相同。[0031 ]所謂電池單元的充放電效率，是指在電解液通過電池單元內(nèi)期間、也就是從電解液被供給至電池單元到被排出為止的期間發(fā)生變化的電解液的充電狀態(tài)的變化量。由于電解液的充電狀態(tài)如上所述是由電解液中的離子價數(shù)的比率決定，因此所謂電解液的充電狀態(tài)的變化量，與電解液中的離子價數(shù)的變化率的意義相同。另外，電池單元內(nèi)的電解液中的離子價數(shù)的變化和輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流與時間的乘積(電量) 成比例。也就是說，電池單元的充放電效率(電解液的充電狀態(tài)的變化量)和輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流與時間的乘積(電量)成比例，且由電解液通過電池單元的時間內(nèi)的電量的累計值決定。這里，關(guān)于電解液通過電池單元的時間，由于預(yù)先知曉電池單元的容量，因此能根據(jù)栗的流量(流速)求出所述時間。
[0032]由于電池單元的充放電效率與電解液通過電池單元的時間成比例，因此，越增加栗的流量(使流速加快)，所述充放電效率變得越低，從而電池單元內(nèi)的電解液的充電狀態(tài)的變化量變得越小。另一方面，越減少栗的流量(使流速減慢)，所述充放電效率變得越高， 從而電池單元內(nèi)的電解液的充電狀態(tài)的變化量變得越大。只要得知電池單元的充放電效率，便能夠預(yù)測從電池單元排出的電解液的充電狀態(tài)，從而能夠根據(jù)電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量?；蛘?，能夠基于電池單元的充放電效率，根據(jù)電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。具體來說，在充電時從電池單元排出的電解液的充電狀態(tài)變得過高而成為過充電的情況下，能夠通過增加栗的流量以降低充放電效率，從而抑制電解液的過充電。另外，在放電時從電池單元排出的電解液的充電狀態(tài)變得過低而成為過放電的情況下，能夠通過增加栗的流量以降低充放電效率，從而抑制電解液的過放電。
[0033]因此，能夠利用栗控制部的栗流量運算部，基于所算出的充放電效率，根據(jù)入口側(cè)或出口側(cè)的電解液的充電狀態(tài)，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定最優(yōu)選的栗的流量。
[0034](2)作為所述氧化還原液流電池系統(tǒng)的一實施方式，可舉出，測定部對電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)以及出口側(cè)充電狀態(tài)進(jìn)行測定。另外，可舉出，栗流量運算部從入口側(cè)充電狀態(tài)與出口側(cè)充電狀態(tài)的差算出電池單元的充放電效率。[〇〇35]電池單元的充放電效率能以電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)與出口側(cè)充電狀態(tài)的差的形式求出。而且，能夠基于電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)與電池單元的充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0036](3)作為所述氧化還原液流電池系統(tǒng)的一實施方式，可舉出，測定部對電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)與輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流進(jìn)行測定。另外，可舉出， 栗流量運算部算出與充放電電流相應(yīng)的電池單元的充放電效率，并基于入口側(cè)充電狀態(tài)與該充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0037]由于電池單元的充放電效率如上所述是由電池單元中的電量的累計值決定，因此能根據(jù)輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流求出所述充放電效率。而且，能夠基于電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)與電池單元的充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0038](4)作為所述氧化還原液流電池系統(tǒng)的一實施方式，可舉出，測定部對電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)與輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流進(jìn)行測定。另外，可舉出， 栗流量運算部算出與充放電電流相應(yīng)的電池單元的充放電效率，基于出口側(cè)充電狀態(tài)與該充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0039]由于電池單元的充放電效率如上所述是由電池單元中的電量的累計值決定，因此能根據(jù)輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流求出所述充放電效率。而且，能夠基于電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)與電池單元的充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0040](5)作為所述氧化還原液流電池系統(tǒng)的一實施方式，可舉出，電池單元的充放電效率是使用充放電電流的時間平均值或時間累計值來算出。[0041 ]電池單元的充放電效率是由電解液通過電池單元的時間內(nèi)的電量的累計值決定， 能夠使用充放電電流的時間平均值或時間累計值。所謂充放電電流的時間平均值，是指將電解液通過電池單元期間內(nèi)的充放電電流以時間進(jìn)行平均所得的值，所謂充放電電流的時間累計值，是指將電解液通過電池單元期間內(nèi)的充放電電流的瞬時值進(jìn)行累計所得的值， 也就是將充放電電流以時間進(jìn)行積分所得的值。
[0042](6)作為所述氧化還原液流電池系統(tǒng)的一實施方式，可舉出，還具備測定電池單元的端子電壓的端子電壓測定部;栗控制部具有端子電壓判定部，所述端子電壓判定部判定電池單元的端子電壓是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限。而且，可舉出，栗流量運算部在端子電壓達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，以增加特定量的方式?jīng)Q定栗的流量。另一方面，可舉出，在端子電壓未達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，從由所述測定部測定出的至少兩個參數(shù)算出電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0043]本
【發(fā)明人】等人進(jìn)行潛心研究，結(jié)果得知，在氧化還原液流電池的工作中，根據(jù)工作條件會使電池單元的端子電壓瞬間變動。如下所述，氧化還原液流電池中，當(dāng)端子電壓為特定電壓范圍外時，即使電解液的充電狀態(tài)處于能夠充放電的范圍內(nèi)，電池也有可能會停止， 而有無法穩(wěn)定工作的顧慮。本
【發(fā)明人】等人發(fā)現(xiàn)，通過增加栗流量，能夠抑制端子電壓的變動，從而能夠抑制電池不必要地停止。
[0044]根據(jù)所述構(gòu)成，掌握電池單元的端子電壓，在預(yù)測端子電壓達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，通過增加栗的流量，能夠抑制端子電壓的變動，從而能夠抑制端子電壓達(dá)到特定電壓范圍的上下限。也就是說，在端子電壓達(dá)到特定電壓范圍的上下限之前，通過增加栗的流量，能夠抑制端子電壓成為特定電壓范圍外。具體來說，能夠抑制放電時端子電壓出乎預(yù)料地降低以致端子電壓低于特定電壓范圍的下限、或者充電時端子電壓出乎預(yù)料地上升以致端子電壓高于特定電壓范圍的上限。因此，能夠避免以下的不良狀況:盡管電解液的充電狀態(tài)處于能夠充放電的范圍內(nèi)，但因端子電壓為特定電壓范圍外而導(dǎo)致電池不必要地停止。因此，在電池單元為能夠充放電的狀態(tài)的情況下，能夠抑制電池不必要地停止，從而能夠持續(xù)進(jìn)行充放電工作，因此能夠穩(wěn)定工作。此外，在使栗的流量增加時例如可舉出， 以端子電壓不會達(dá)到特定電壓范圍的上下限的方式來決定栗的流量。
[0045]以下，對氧化還原液流電池因端子電壓為特定電壓范圍外而停止的理由進(jìn)行說明。氧化還原液流電池中，交流/直流轉(zhuǎn)換器或直流/直流轉(zhuǎn)換器(例如DC-DC轉(zhuǎn)換器)等電力轉(zhuǎn)換器連接于電池單元，并利用電力轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行電池單元的充放電控制。一般來說，電力轉(zhuǎn)換器(例如交流/直流轉(zhuǎn)換器、直流/直流轉(zhuǎn)換器等)被設(shè)定有動作電壓，且被設(shè)計成，當(dāng)電池單元的端子電壓低于最低動作電壓時便停止。另外，當(dāng)電池單元的端子電壓高于上限電壓(最大電壓)時，電池單元有可能會劣化或發(fā)生故障。因此，電力轉(zhuǎn)換器的最大動作電壓被設(shè)定為電池單元的上限電壓，且電力轉(zhuǎn)換器被設(shè)計成，當(dāng)電池單元的端子電壓高于上限電壓時便停止。
[0046]電解液的充電狀態(tài)(開路電壓)與端子電壓存在相關(guān)關(guān)系，只要在充電狀態(tài)為放電結(jié)束(例如充電狀態(tài):15 % )到充滿電(例如充電狀態(tài):90 % )的能夠充放電的范圍內(nèi)進(jìn)行充放電，通常會認(rèn)為端子電壓也保持在電力轉(zhuǎn)換器(交流/直流轉(zhuǎn)換器等)的動作電壓的范圍內(nèi)。然而，本
【發(fā)明人】等人進(jìn)行潛心研究，結(jié)果得知，根據(jù)栗流量或充放電(輸入輸出)量等工作條件，會發(fā)生端子電壓出乎預(yù)料地降低或上升的現(xiàn)象。具體來說存在以下情況:在放電時端子電壓降低而低于電力轉(zhuǎn)換器的最低動作電壓，或者，在充電時端子電壓上升而高于電力轉(zhuǎn)換器的最大動作電壓。因此，在以往的氧化還原液流電池中，即使電解液的充電狀態(tài)處于能夠充放電的范圍內(nèi)，電力轉(zhuǎn)換器也有可能會停止，而有無法穩(wěn)定工作的顧慮。例如，在釩系氧化還原液流電池的情況下，每個單體電池的放電結(jié)束(充電狀態(tài):15 % )的開路電壓約為1.2V/電池左右，充滿電(充電狀態(tài):90%)的開路電壓約為1.5V/電池左右。換算成單體電池的電壓時，電力轉(zhuǎn)換器的最低動作電壓被設(shè)定為低于放電結(jié)束的開路電壓(例如 1.0V)，最大動作電壓被設(shè)定為高于充滿電的開路電壓(例如1.6V)。
[0047] (7)實施方式的氧化還原液流電池的工作方法是利用栗從電解液儲罐對電池單元循環(huán)供給電解液來進(jìn)行充放電。而且，具備以下的測定步驟、栗流量運算步驟以及栗流量控制步驟。
[0048]測定步驟是對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至電池單元的電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從電池單元排出的電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)以及輸入至電池單元或從電池單元輸出的充放電電流。[〇〇49] 栗流量運算步驟是從測定步驟中測定出的至少兩個參數(shù)算出電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0050] 栗流量控制步驟是對栗設(shè)定在栗流量運算步驟中所決定的流量。[0051 ]根據(jù)所述氧化還原液流電池的工作方法，通過掌握工作中的電池單元的充放電效率，并基于該充放電效率，根據(jù)電解液的充電狀態(tài)來設(shè)定栗的流量，從而能夠有效地抑制電解液的過充電或過放電。具體來說，在栗流量運算步驟中，能夠基于所算出的電池單元的充放電效率，根據(jù)入口側(cè)或出口側(cè)的電解液的充電狀態(tài)，以從電池單元排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定最優(yōu)選的栗的流量。[〇〇52][本發(fā)明的實施方式的詳情][〇〇53]以下，一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明的實施方式的氧化還原液流電池系統(tǒng)以及氧化還原液流電池的工作方法的具體例進(jìn)行說明。以下，存在將“氧化還原液流電池”稱為“RF 電池”的情況。另外，圖中的同一符號表示同一名稱物。此外，本發(fā)明并非限定于這些例示， 而是通過權(quán)利要求書表示，且意圖包含與權(quán)利要求書均等的含義以及范圍內(nèi)的全部變更。 [〇〇54][實施方式1][〇〇55] <RF電池系統(tǒng)的整體構(gòu)成>[〇〇56]參照圖1?圖2，說明實施方式1的RF電池系統(tǒng)1。圖1所示的RF電池系統(tǒng)1是與以往同樣地，經(jīng)由交流/直流轉(zhuǎn)換器C連接于發(fā)電部G(例如太陽光發(fā)電裝置或風(fēng)力發(fā)電裝置、其他一般的發(fā)電所等)與負(fù)載L(電力系統(tǒng)或用戶)之間，且充入從發(fā)電部G供給的電力，或釋放蓄積的電力并供給至負(fù)載L。另外，RF電池系統(tǒng)1具備電池單元10以及對該電池單元10供給電解液的循環(huán)機構(gòu)(儲罐、配管、栗)。[〇〇57](電池單元及循環(huán)機構(gòu))[〇〇58] RF電池系統(tǒng)1具備電池單元10。電池單元10被由離子透過膜構(gòu)成的隔膜101劃分成正極電池102與負(fù)極電池103,正極電池102中內(nèi)置有正極電極104,負(fù)極電池103中內(nèi)置有負(fù)極電極105。另外，RF電池系統(tǒng)1具備:正極電解液儲罐20及負(fù)極電解液儲罐30,分別貯存正極電解液及負(fù)極電解液;正極側(cè)循環(huán)配管25及負(fù)極側(cè)循環(huán)配管35,從各電解液儲罐20、30對電池單元1〇(正極電池102、負(fù)極電池103)分別循環(huán)供給正極電解液及負(fù)極電解液；以及栗 40、40,使正極電解液及負(fù)極電解液分別在各循環(huán)配管25、35中循環(huán)。正極側(cè)循環(huán)配管25具有:去路配管26，將正極電解液從正極電解液儲罐20輸送至正極電池102;以及歸路配管27， 將正極電解液從正極電池102退回至正極電解液儲罐20。負(fù)極側(cè)循環(huán)配管35具有:去路配管36,將負(fù)極電解液從負(fù)極電解液儲罐30輸送至負(fù)極電池103;以及歸路配管37,將負(fù)極電解液從負(fù)極電池103退回至負(fù)極電解液儲罐30。栗40、40是能夠控制轉(zhuǎn)數(shù)的可變栗，能夠根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)整流量。而且，利用設(shè)置在各循環(huán)配管25、35的各栗40、40,從電解液儲罐20、30對電池單元10循環(huán)供給正極電解液及負(fù)極電解液，在電池單元10內(nèi)隨著兩電解液中的離子價數(shù)的變化而進(jìn)行電池反應(yīng)(充放電反應(yīng))。此外，圖1所示的RF電池系統(tǒng)1中，可舉出正極及負(fù)極的活性物質(zhì)使用V離子的釩系RF電池為例。另外，圖1中的電池單元10內(nèi)的實線箭頭表示充電反應(yīng)，虛線箭頭表示放電反應(yīng)。[〇〇59]電池單元10以如下的實施方式被利用，所述實施方式是將以正極電極104(正極電池102)、負(fù)極電極105(負(fù)極電池103)以及隔膜101為構(gòu)成要素的單體電池積層多個而成，被稱為電池堆(未圖示)。對電池堆利用電池框，所述電池框具備:雙極板(未圖示)，一面配置有正極電極104,另一面配置有負(fù)極電極105;以及框體(未圖示)，具有供給正極電解液及負(fù)極電解液的各電解液的供液孔及排出各電解液的排液孔，且形成在所述雙極板的外周。通過積層多個電池框，所述供液孔及排液孔構(gòu)成各電解液的流路，且這些流路連接于各循環(huán)配管25、35。電池堆是依次積層電池框、正極電極104、隔膜101、負(fù)極電極105、電池框、…而構(gòu)成。
[0060]RF電池系統(tǒng)1是通過經(jīng)由交流/直流轉(zhuǎn)換器C對電池單元10的正極電極104及負(fù)極電極105輸入充電電流或從所述兩電極輸出放電電流，從而進(jìn)行充放電。具體來說，在充電時，經(jīng)由交流/直流轉(zhuǎn)換器C對電池單元10的正極電極104及負(fù)極電極105輸入充電電流，在電池單元10內(nèi)發(fā)生充電反應(yīng)。另一方面，在放電時，在電池單元10內(nèi)發(fā)生放電反應(yīng)，而經(jīng)由交流/直流轉(zhuǎn)換器C從電池單元10的正極電極104及負(fù)極電極105輸出放電電流。
[0061](測定部)[〇〇62] RF電池系統(tǒng)1具備測定部50,所述測定部50對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至電池單元10的電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)(以下，簡稱為“入口 S0C”)、從電池單元10排出的電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)(以下，簡稱為“出口 S0C”)以及輸入至電池單元10或從電池單元10輸出的充放電電流。圖1所示的RF電池系統(tǒng)1中，作為測定部 50具有測定入口 S0C的入口 S0C測定部51、測定出口 S0C的出口 S0C測定部52以及測定充放電電流的電流測定部53。但是，測定部50只要具有這三個測定部51、52、53中的任意兩個即可。 [〇〇63]電解液的充電狀態(tài)(S0C)是由電解液中的離子價數(shù)的比率決定。在釩系RF電池的情況下，正極電解液中，是由正極電解液中的V離子(v4+/v5+)中的v5+的比率表示，負(fù)極電解液中，是由負(fù)極電解液中的V離子(v2+/v3+)中的v2+的比率表示，且分別以下式表示。
[0064]正極:V5+/(V4++V5+)
[0065]負(fù)極:V2+/(V2++V3+)
[0066]另外，由于電位會根據(jù)離子價數(shù)而不同，因此，電解液中的離子價數(shù)的比率與電解液的電位存在相間關(guān)系，也能根據(jù)電解液的電位求出S0C。例如，V5+及V2+的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位分別為1.00V及-0.26V。[〇〇67]通常，在RF電池中，電池反應(yīng)是電解液中的離子價數(shù)的變化，正極電解液與負(fù)極電解液的充電狀態(tài)相同。由此，S0C可通過測定正極電解液或負(fù)極電解液的電解液中的離子價數(shù)的比率求出，也可通過測定電解液的電位求出。另外，還可通過測定正極電解液與負(fù)極電解液的電位差(開路電壓)求出。進(jìn)而，根據(jù)活性物質(zhì)的金屬離子，會因電解液中的離子價數(shù)的比率而使電解液的色相或透明度、吸光度發(fā)生變化，因此，可將電解液的色相或透明度或吸光度作為指標(biāo)來求出SOC。例如，測定電解液的電位時可用電壓計，測定電位差(開路電壓)時可用監(jiān)控電池，測定電解液的色相或透明度、吸光度時可用分光光度計。所謂監(jiān)控電池是這樣的電池單元，其具備與電池單元10同樣的構(gòu)成，但不連接于交流/直流轉(zhuǎn)換器C，無助于充放電。而且，與電池單元10同樣地，通過對監(jiān)控電池供給正極電解液及負(fù)極電解液， 并測定監(jiān)控電池的開路電壓，即使在工作中也能求出SOC。
[0068](入口 S0C測定部)[〇〇69] 入口 S0C測定部51是測定入口 S0C的測定部，此例利用了監(jiān)控電池。此例中，在正極及負(fù)極的去路配管26、36設(shè)置分支部，將供給至電池單元10的正極電解液及負(fù)極電解液供給至入口 S0C測定部51，測定開路電壓。由入口 S0C測定部51測定出的開路電壓的測定值經(jīng)由信號線被發(fā)送至栗控制部60。此外，入口 S0C測定部51也可測定電解液儲罐20、30內(nèi)的電解液的S0C。
[0070](出口S0C測定部)[〇〇71]出口 S0C測定部52是測定出口 S0C的測定部，此例利用了監(jiān)控電池。此例中，在正極及負(fù)極的歸路配管27、37設(shè)置分支部，將從電池單元10排出的正極電解液及負(fù)極電解液供給至出口 S0C測定部52，測定開路電壓。由出口 S0C測定部52測定出的開路電壓的測定值經(jīng)由信號線被發(fā)送至栗控制部60。[〇〇72](電流測定部)[0〇73]電流測定部53是測定輸入至電池單元10或從電池單元10輸出的充放電電流的測定部，此例中利用了電流計，且安裝在交流/直流轉(zhuǎn)換器C。由電流測定部53測定出的充放電電流的測定值經(jīng)由信號線被發(fā)送至栗控制部60。[〇〇74](栗控制部)[〇〇75]栗控制部60是控制栗的轉(zhuǎn)數(shù)來控制栗40、40的流量，具有栗流量運算部61及栗流量命令部62。栗流量運算部61根據(jù)測定部50所測定出的參數(shù)(入口 S0C、出口 S0C、充放電電流)中的至少兩個參數(shù)算出電池單元1 〇的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元10排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。栗流量命令部62對栗40、 40設(shè)定由栗流量運算部61決定的流量。[〇〇76](栗流量運算部)[〇〇77]在栗流量運算部61，電池單元10的充放電效率能夠以如下方式求出。測定部50具有入口 S0C測定部51及出口 S0C測定部52,在測定入口 S0C與出口 S0C的情況下，充放電效率能以入口 S0C與出口 S0C的差的形式算出。另外，測定部50具有電流測定部53,在測定充放電電流的情況下，算出電解液通過電池單元10的時間內(nèi)的電量(充放電電流X時間)的累計值，由此求出充放電效率。電解液通過電池單元10的時間是根據(jù)栗40、40的流量求出，因此只要得知充放電電流，便能求出充放電效率。在負(fù)載平準(zhǔn)化用途時，多數(shù)情況下充放電電流在某種程度的時間內(nèi)固定，因此能夠以充放電電流與電解液通過電池單元1 〇的時間的乘積求出充放電效率。這里，算出充放電效率時，充放電電流能使用時間平均值或時間累計值。 可舉出，充放電電流的時間平均值例如能夠?qū)㈦娊庖和ㄟ^電池單元1 〇期間內(nèi)的充電電流平均化而求出，充放電電流的平均化例如通過低通濾波器進(jìn)行平均化。充放電電流的時間累計值是將電解液通過電池單元10期間內(nèi)的充放電電流的瞬時值進(jìn)行累計所得的值，也就是將充放電電流以時間進(jìn)行積分所得的值。在輸出平滑化用途時，多數(shù)情況下充放電電流在短時間內(nèi)變動，因此使用充放電電流的時間平均值容易計算。
[0078]另外，栗流量運算部61中，基于所算出的充放電效率，以從電池單元10排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。如上所述，由于電池單元10的充放電效率與電解液通過電池單元1 〇的時間成比例，因此，越增加栗40、40的流量(使流速加快)，所述充放電效率變得越低，從而電池單元10內(nèi)的電解液的充電狀態(tài)的變化量變得越小。另一方面，越減少栗40、40的流量(使流速減慢)，充放電效率變得越高，從而電池單元10內(nèi)的電解液的充電狀態(tài)的變化量變得越大。而且，只要得知電池單元1 〇的充放電效率，便能夠根據(jù)入口 S0C預(yù)測出口 S0C，而能夠決定像出口 S0C不會過充電或過放電那樣的栗的流量?；蛘撸軌蚧诔浞烹娦?，根據(jù)出口 S0C，決定像不會過充電或過放電那樣的栗的流量。具體來說， 在充電時從電池單元10排出的電解液的充電狀態(tài)變得過高而成為過充電的情況下，或者， 在放電時從電池單元10排出的電解液的充電狀態(tài)變得過低而成為過放電的情況下，增加栗 40、40的流量以降低充放電效率。
[0079]這里，所謂“過充電”，是指S0C為100 %或接近100%的狀態(tài)，例如S0C成為100%而發(fā)生活性物質(zhì)的電池反應(yīng)以外的反應(yīng)(例如電解液中的水的電解反應(yīng))的狀態(tài)。所謂“過放電”，是指S0C為0%或接近0%的狀態(tài)，例如S0C成為0%而發(fā)生活性物質(zhì)的電池反應(yīng)以外的反應(yīng)或者成為像電池的電動勢(開路電壓)急劇降低那樣的電位的狀態(tài)。在RF電池系統(tǒng)1中， 為了使出口側(cè)S0C處于超過0%且小于100%的范圍內(nèi)，優(yōu)選使入口側(cè)S0C在10%以上90%以下、進(jìn)而20 %以上80 %以下的范圍內(nèi)工作。另外，可舉出，以電池單元10的充放電效率成為例如10%以上20%以下的范圍內(nèi)的方式控制栗的流量。
[0080](栗流量命令部)[0081 ]栗流量命令部62經(jīng)由信號線發(fā)出對栗40、40設(shè)定由栗流量運算部61決定的流量的命令。[〇〇82]可舉出，栗40、40的流量是通過根據(jù)所決定的栗流量設(shè)定栗的轉(zhuǎn)數(shù)、噴出量或噴出壓力等控制參數(shù)來控制。例如，可預(yù)先決定與栗流量相應(yīng)的栗的轉(zhuǎn)數(shù)、噴出量或噴出壓力等控制參數(shù)，從表示流量與控制參數(shù)的關(guān)系的關(guān)系式或關(guān)系表格取得與決定流量對應(yīng)的控制參數(shù)，并設(shè)定所述控制參數(shù)，由此控制栗的流量。[〇〇83] <RF電池系統(tǒng)的工作方法>[〇〇84]對所述具備測定部50及栗控制部60的RF電池系統(tǒng)1的工作方法進(jìn)行說明。RF電池系統(tǒng)1的工作方法是基于電池單元10的充放電效率來控制栗40、40的流量的工作方法，具備以下的測定步驟、栗流量運算步驟以及栗流量控制步驟。以下，參照圖2所示的流程圖，對各步驟的具體處理進(jìn)行說明。
[0085](測定步驟)
[0086]測定步驟是對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至電池單元1 〇的電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從電池單元1 〇排出的電解液的出口側(cè)充電狀態(tài)以及輸入至電池單元10或從電池單元10輸出的充放電電流。具體來說，利用所述測定部50對選自入口 S0C、出口 S0C以及充放電電流中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定(步驟S1)。此外，測定步驟中，只要測定這三個參數(shù)中的任意兩個即可。
[0087](栗流量運算步驟)
[0088]栗流量運算步驟是從測定步驟中測定出的至少兩個參數(shù)算出電池單元10的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元10排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。栗流量運算步驟中，首先，算出電池單元10的充放電效率(步驟S2-1)。 如上所述，充放電效率是以入口 S0C與出口 S0C的差的形式算出，或算出電解液通過電池單元1 〇的時間內(nèi)的電量(充放電電流X時間)的累計值，由此求出充放電效率。
[0089]其次，基于充放電效率，以從電池單元10排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。例如，只要得知入口 S0C，便能夠基于充放電效率預(yù)測出口 S0C，從而能夠決定像出口 S0C的預(yù)測值不會過充電或過放電那樣的栗的流量?；蛘?，能夠根據(jù)出口 S0C， 基于充放電效率，決定像不會過充電或過放電那樣的栗的流量。具體來說，判斷出口 S0C(實測值、預(yù)測值)是高于過充電狀態(tài)(S0CMM)還是低于過放電狀態(tài)(S0CMIN)(步驟S2-2)。而且， 在出口 S0C高于SOCmax或低于SOCmin的情況下，以成為像不會過充電或過放電那樣的充放電效率的方式增加栗的流量(步驟S2-3)。
[0090]進(jìn)而，此例中，只要出口S0C處于SOCmin與SOCmax的范圍內(nèi)，便在滿足像不會過充電或過放電那樣的充放電效率的范圍內(nèi)減少栗的流量(步驟S2-3 ’)。由此，能夠有效地減少栗損耗。此外，在這種情況下，也可進(jìn)行不變更栗的流量的選擇。
[0091](栗流量控制步驟)
[0092]栗流量控制步驟是對栗40設(shè)定在栗流量運算步驟中決定的流量(S3)。[〇〇93]根據(jù)以上所說明的實施方式1的RF電池系統(tǒng)1，在工作中實時掌握電池單元10的充放電效率，并基于該充放電效率，根據(jù)電解液的充電狀態(tài)來設(shè)定栗40、40的流量，因此能夠有效地抑制電解液的過充電或過放電。
[0094]實施方式1中，對輸入至電池單元10或從電池單元10輸出的充放電電流由電流測定部52測定的情況進(jìn)行說明。在RF電池系統(tǒng)1中，在預(yù)先設(shè)定工作進(jìn)程(充電、放電、待機、停止)的情況下，基于工作進(jìn)程來決定輸入至電池單元10或從電池單元10輸出的充放電電流。 因此，栗控制部50可從工作進(jìn)程信息取得與工作進(jìn)程相應(yīng)的充放電電流，使用所述充放電電流算出電池單元1 〇的充放電效率。[〇〇95]所述實施方式1的RF電池系統(tǒng)1中，舉出正極及負(fù)極的活性物質(zhì)使用V離子的釩系 RF電池為例進(jìn)行了說明，除釩系RF電池以外，還可應(yīng)用于鐵-鉻系RF電池或正極活性物質(zhì)使用Mn離子且負(fù)極活性物質(zhì)使用Ti離子的鈦-錳系RF電池。[〇〇96][實施方式2][〇〇97]參照圖3?圖4，說明實施方式2的RF電池系統(tǒng)。圖3所示的實施方式2的RF電池系統(tǒng) 1A的構(gòu)成如下:圖1所示的實施方式1的RF電池系統(tǒng)1還具備端子電壓測定部54,栗控制部60 具有端子電壓判定部64。以下，針對實施方式2的RF電池系統(tǒng)1A，以與所述實施方式1的不同點為中心進(jìn)行說明，關(guān)于同樣的構(gòu)成省略其說明。[〇〇98](端子電壓測定部)[〇〇99] 端子電壓測定部54測定電池單元10的端子電壓(Vt)。此例中，端子電壓測定部54 利用了電壓計，設(shè)置在交流/直流轉(zhuǎn)換器C(電力轉(zhuǎn)換器)。由端子電壓測定部54測定出的端子電壓的測定值經(jīng)由信號線被發(fā)送至栗控制部60。
[0100](端子電壓判定部)
[0101]端子電壓判定部64判定端子電壓測定部54所測定出的電池單元10的端子電壓(vt)是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限。此例中，端子電壓(vt)的特定電壓范圍是基于交流/直流轉(zhuǎn)換器C的動作電壓而設(shè)定，下限被設(shè)定為交流/直流轉(zhuǎn)換器C的最低動作電壓， 上限被設(shè)定為交流/直流轉(zhuǎn)換器C的最大動作電壓(電池單元10的上限電壓)。另外，此例中， 關(guān)于端子電壓(vt)是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限的判定，是在端子電壓(vt)接近特定電壓范圍的下限(最低動作電壓)或上限(最低動作電壓)的情況下，判定達(dá)到下限或上限。例如，在端子電壓(Vt)為距交流/直流轉(zhuǎn)換器C的動作電壓的下限或上限特定范圍內(nèi)(例如距上下限5%、進(jìn)而10%的范圍內(nèi)等)的情況下，判定達(dá)到下限或上限。
[0102](栗流量運算部)
[0103]栗流量運算部61中，將利用端子電壓判定部64判定端子電壓(Vt)是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限的結(jié)果也納入考慮，從而決定栗的流量。具體來說，在由端子電壓判定部64判定端子電壓(Vt)達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，以增加特定量的方式?jīng)Q定栗的流量。也就是說，在預(yù)測端子電壓(Vt)達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，增加栗40、 40的流量。在使栗的流量增加的情況下，以端子電壓不會達(dá)到特定電壓范圍的上下限的方式?jīng)Q定栗的流量。可舉出，所要增加的流量例如以使現(xiàn)狀的栗的流量增加10%、進(jìn)而20%或者栗流量成為額定流量(例如最大流量)的方式?jīng)Q定。所要增加的流量優(yōu)選預(yù)先通過實驗等求出為了使端子電壓(Vt)不會達(dá)到特定電壓范圍的上下限所必需的最低流量并進(jìn)行設(shè)定。
[0104]另一方面，在由端子電壓判定部64判定端子電壓(Vt)未達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，如實施方式1所說明，從由測定部50測定出的參數(shù)(入口 S0C、出口 S0C、充放電電流)中的至少兩個參數(shù)算出電池單元10的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元10排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。
[0105]參照圖4,對所述實施方式2的RF電池系統(tǒng)1A的工作方法進(jìn)行說明。以下，以與參照圖2所說明的實施方式1的RF電池系統(tǒng)1的工作方法的不同點為中心進(jìn)行說明。
[0106]圖4所示的實施方式2的RF電池系統(tǒng)1A的工作方法是對圖2所示的實施方式1的工作方法追加了端子電壓測定步驟(步驟S4)與端子電壓判定步驟(步驟S5)。此例中，在測定步驟(步驟S1)與栗流量運算步驟(步驟S2-1)之間，包括端子電壓測定步驟及端子電壓判定步驟。
[0107](端子電壓測定步驟)
[0108]端子電壓測定步驟是測定電池單元10的端子電壓(Vt)(步驟S4)。此例中，如上所述，利用端子電壓測定部54測定端子電壓(Vt)。
[0109](端子電壓判定步驟)
[0110]端子電壓判定步驟是判定在端子電壓測定步驟S4中測定出的電池單元10的端子電壓(Vt)是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限(步驟S5)。此例中，如上所述，利用栗控制部 60的端子電壓判定部64,根據(jù)端子電壓(Vt)是否接近交流/直流轉(zhuǎn)換器C的最低動作電壓或最大動作電壓、具體來說是否已達(dá)到距最低動作電壓或最大動作電壓特定范圍內(nèi)，判定端子電壓(Vt)是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限(圖中，將距下限的最低動作電壓特定范圍內(nèi)表示為“Vmin”，將距上限的最大動作電壓特定范圍內(nèi)表示為“Vmax”)。而且，在接近最低動作電壓或最大動作電壓的情況下，也就是在成為距最低動作電壓或最大動作電壓特定范圍內(nèi)的情況下，判定達(dá)到下限或上限。
[0111](栗流量運算步驟)
[0112]栗流量運算步驟中，將利用端子電壓判定步驟S5判定端子電壓(Vt)是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限的結(jié)果也納入考慮，從而決定栗的流量。具體來說，在端子電壓判定步驟S5中判定端子電壓(Vt)達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，以增加特定量的方式?jīng)Q定栗的流量(步驟S2-4)。另一方面，在端子電壓判定步驟S5中判定端子電壓(Vt)未達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，如實施方式1所說明，從測定步驟S1中測定出的至少兩個參數(shù)算出電池單元1 〇的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從電池單元1 〇排出的電解液不會過充電或過放電的方式來決定栗的流量。也就是說，從算出電池單元10的充放電效率 (步驟S2-1)之后，執(zhí)行以成為像不會過充電或過放電那樣的充放電效率的方式增加栗的流量(步驟S2-3)、或減少栗的流量(步驟S2-3’)。
[0113]根據(jù)以上所說明的實施方式2的RF電池系統(tǒng)1A，與實施方式1同樣能夠有效地抑制電解液的過充電或過放電。進(jìn)而，在工作中始終掌握電池單元10的端子電壓，假如在預(yù)測端子電壓(Vt)達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，能夠通過增加栗40、40的流量來抑制端子電壓(Vt)的變動。結(jié)果，能夠抑制盡管S0C處于能夠充放電的范圍內(nèi)、但端子電壓(Vt)仍成為特定電壓范圍外的情況，從而能夠穩(wěn)定工作。
[0114][工業(yè)上的可利用性]
[0115]本發(fā)明的氧化還原液流電池系統(tǒng)可應(yīng)用于大容量蓄電池，這種大容量蓄電池是以謀求利用自然能源的發(fā)電的輸出變動平滑化、剩余電力的儲存、負(fù)載平準(zhǔn)化等為目的。本發(fā)明的氧化還原液流電池的工作方法可利用于具備用來使電解液在電池單元中循環(huán)的栗的氧化還原液流電池系統(tǒng)的工作。
[0116][符號的說明]
[0117]1、1A氧化還原液流電池系統(tǒng)
[0118]10電池單元
[0119]101隔膜
[0120]102正極電池
[0121]1〇3負(fù)極電池
[0122]1〇4正極電極
[0123]105負(fù)極電極
[0124]20正極電解液儲罐
[0125]25正極側(cè)循環(huán)配管
[0126]26去路配管
[0127]27歸路配管
[0128]30負(fù)極電解液儲罐
[0129]35負(fù)極側(cè)循環(huán)配管
[0130]36去路配管
[0131]37歸路配管
[0132]40栗
[0133]50測定部
[0134]51入口 S0C測定部
[0135]52出口 S0C測定部
[0136]53電流測定部
[0137]54端子電壓測定部
[0138]60栗控制部
[0139]61栗流量運算部
[0140]62栗流量命令部
[0141]64端子電壓判定部
[0142]C交流/直流轉(zhuǎn)換器
[0143]G發(fā)電部
[0144]L負(fù)載
【主權(quán)項】
1.一種氧化還原液流電池系統(tǒng)，具備:電池單元；電解液儲罐；循環(huán)配管，從所述電解液儲罐對所述電池單元循環(huán)供給電解液；以及栗，使所述電解液在所述循環(huán)配管中循環(huán);且具備:栗控制部，控制所述栗的流量；以及測定部，對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至所述電池單 元的所述電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從所述電池單元排出的所述電解液的出口側(cè)充電狀態(tài) 以及輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流；所述栗控制部具有:栗流量運算部，從由所述測定部測定出的至少兩個所述參數(shù)算出所述電池單元的充放 電效率，并且基于該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或過放 電的方式來決定所述栗的流量;以及栗流量命令部，對所述栗設(shè)定由所述栗流量運算部所決定的流量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原液流電池系統(tǒng)，其中所述測定部對所述電解液的入 口側(cè)充電狀態(tài)以及出口側(cè)充電狀態(tài)進(jìn)行測定;且所述栗流量運算部從所述入口側(cè)充電狀態(tài)與所述出口側(cè)充電狀態(tài)的差算出所述電池 單元的充放電效率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原液流電池系統(tǒng)，其中所述測定部對所述電解液的入 口側(cè)充電狀態(tài)與輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流進(jìn)行測定;且所述栗流量運算部算出與所述充放電電流相應(yīng)的所述電池單元的充放電效率，并基于 所述入口側(cè)充電狀態(tài)與該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或 過放電的方式來決定所述栗的流量。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化還原液流電池系統(tǒng)，其中所述測定部對所述電解液的出 口側(cè)充電狀態(tài)與輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流進(jìn)行測定；所述栗流量運算部算出與所述充放電電流相應(yīng)的所述電池單元的充放電效率，并基于 所述出口側(cè)充電狀態(tài)與該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或 過放電的方式來決定所述栗的流量。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的氧化還原液流電池系統(tǒng)，其中所述電池單元的充放電效率 是使用所述充放電電流的時間平均值或時間累計值來算出。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的氧化還原液流電池系統(tǒng)，其具備測定所述電池單 元的端子電壓的端子電壓測定部；所述栗控制部具有端子電壓判定部，所述端子電壓判定部判定所述電池單元的端子電 壓是否達(dá)到特定電壓范圍的下限或上限；所述栗流量運算部是:在所述端子電壓達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，以增加特定量的方式?jīng)Q定所述 栗的流量；在所述端子電壓未達(dá)到特定電壓范圍的上下限的情況下，從由所述測定部測定出的至 少兩個所述參數(shù)算出所述電池單元的充放電效率，并且基于該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或過放電的方式來決定所述栗的流量。7.—種氧化還原液流電池的工作方法，利用栗從電解液儲罐對電池單元循環(huán)供給電解 液來進(jìn)行充放電;且具備:測定步驟，對選自以下參數(shù)中的至少兩個參數(shù)進(jìn)行測定，這些參數(shù)是供給至所述電池 單元的所述電解液的入口側(cè)充電狀態(tài)、從所述電池單元排出的所述電解液的出口側(cè)充電狀 態(tài)以及輸入至所述電池單元或從所述電池單元輸出的充放電電流；栗流量運算步驟，從所述測定步驟中測定出的至少兩個所述參數(shù)算出所述電池單元的 充放電效率，并且基于該充放電效率，以從所述電池單元排出的所述電解液不會過充電或 過放電的方式來決定所述栗的流量;以及栗流量控制步驟，對所述栗設(shè)定在所述栗流量運算步驟中所決定的流量。
【文檔編號】H01M8/20GK106030883SQ201580008646
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月9日
【發(fā)明人】隈元貴浩, 山西克也, 藤川洋, 藤川一洋
【申請人】住友電氣工業(yè)株式會社