(57)【要約】【課題】固体活物質を用いたレドックスフロー電池の充電率を簡便に算出する。【解決手段】車両１９に搭載されたレドックスフロー電池１０には、固体活物質を含む電解液を貯留したタンク５Ｐ，５Ｎと電池セル１とが設けられる。このレドックスフロー電池１０の固体活物質の充電率を推定するシステムには、タンク５Ｐに連結されて電解液を貯留するとともに上部に電解液の存在しない空間１１ａを有する配管１１と、配管１１の空間１１ａを用いて固体活物質の体積変化ΔＶを算出する算出手段２２と、算出手段２２により算出された体積変化ΔＶに基づいて固体活物質の充電率を推定する推定手段２３とが設けられる。【選択図】図１
2020092015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、固体活物質を含む電解液を貯留したタンクと電池セルとを備えたレドックスフロー電池における前記固体活物質の充電率を推定するシステムであって、
前記タンクに連結されて前記電解液を貯留するとともに上部に前記電解液の存在しない空間を有する配管と、
前記配管の前記空間を用いて前記固体活物質の体積変化を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記体積変化に基づいて前記充電率を推定する推定手段と、を備えた
ことを特徴とする、レドックスフロー電池の推定システム。
【請求項２】
前記配管には、前記空間内に気体を導入する導入部と前記空間を密閉する閉鎖部とが設けられ、
前記推定システムは、
前記導入部及び前記閉鎖部を制御することで前記空間内に前記気体を充填する充填手段と、
前記空間内の圧力を検出する圧力センサーと、を備え、
前記充填手段は、前記車両の主電源が投入された初期段階で前記空間の容積が所定の初期容積になるよう前記気体を充填し、
前記算出手段は、前記初期段階において前記圧力センサーにより検出された前記圧力からの変化と前記初期容積とに基づいて、前記体積変化を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載のレドックスフロー電池の推定システム。
【請求項３】
前記配管には、大気に開放された大気開放口が設けられ、
前記推定システムは、前記配管内の前記電解液の液面高さを検出する液面計を備え、
前記算出手段は、前記車両の主電源が投入された初期段階に前記液面計で検出された前記液面高さからの変化と、前記配管の断面積とに基づいて、前記体積変化を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載のレドックスフロー電池の推定システム。
【請求項４】
前記算出手段は、前記液面計で検出された前記液面高さを履歴として記憶するとともに、所定期間の前記液面高さの中央値又は平均値から前記初期段階での前記液面高さを減算することで前記液面高さの変化を算出する
ことを特徴とする、請求項３記載のレドックスフロー電池の推定システム。
【請求項５】
前記配管は、前記タンクの底部に連結されるとともに鉛直方向へ屈曲形成されたＬ字形状であり、前記タンクの上方まで延設されている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレドックスフロー電池の推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたレドックスフロー電池における活物質の充電率を推定するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解液（活物質の溶液）を継続的に電池セルに供給することで、充放電反応を実現するレドックスフロー電池（酸化還元フロー電池）が知られている。また、レドックスフロー電池の電解液に含まれる活物質を固体活物質にすることで、レドックスフロー電池のエネルギー密度の向上を図る技術の開発がされている。すなわち、メディエーターを溶かした溶液中に固体活物質の粉体や粒体を混入させ、メディエーター溶液に電子の授受を仲介させたものである。固体活物質はタンク内に収容され、メディエーター溶液がタンクと電極との間で循環するように供給される（特許文献１参照）。固体活物質を用いることで、液体活物質を用いた場合と比較して電気容量を増加させることが容易となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−８５９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、レドックスフロー電池を車両の動力源として使用するには、その充電率（電池容量，充電状態）を把握することが重要である。液体の活物質を用いたレドックスフロー電池では、電解液の電位を計測することによりレドックスフロー電池の充電率を推定することが可能である。しかしながら、固体活物質を用いたレドックスフロー電池では、電解液の電位を計測しても充電率を推定することができない。そのため、固体活物質を用いたレドックスフロー電池において、その充電率を推定する手法の開発が望まれている。
【０００５】
本件の推定システムは、このような課題に鑑み案出されたもので、固体活物質を用いたレドックスフロー電池の充電率を簡便に推定することを目的の一つとする。また、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）ここで開示するレドックスフロー電池の推定システムは、車両に搭載され、固体活物質を含む電解液を貯留したタンクと電池セルとを備えたレドックスフロー電池における前記固体活物質の充電率を推定するシステムであって、前記タンクに連結されて前記電解液を貯留するとともに上部に前記電解液の存在しない空間を有する配管と、前記配管の前記空間を用いて前記固体活物質の体積変化を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記体積変化に基づいて前記充電率を推定する推定手段と、を備えている。
【０００７】
（２）前記配管には、前記空間内に気体を導入する導入部と前記空間を密閉する閉鎖部とが設けられることが好ましい。この場合、前記推定システムは、前記導入部及び前記閉鎖部を制御することで前記空間内に前記気体を充填する充填手段と、前記空間内の圧力を検出する圧力センサーと、を備え、前記充填手段は、前記車両の主電源が投入された初期段階で前記空間の容積が所定の初期容積になるよう前記気体を充填し、前記算出手段は、前記初期段階において前記圧力センサーにより検出された前記圧力からの変化と前記初期容積とに基づいて、前記体積変化を算出することが好ましい。
【０００８】
（３）あるいは、前記配管には、大気に開放された大気開放口が設けられていてもよい。この場合、前記推定システムは、前記配管内の前記電解液の液面高さを検出する液面計を備え、前記算出手段は、前記車両の主電源が投入された初期段階に前記液面計で検出された前記液面高さからの変化と、前記配管の断面積とに基づいて、前記体積変化を算出することが好ましい。
【０００９】
（４）前記算出手段は、前記液面計で検出された前記液面高さを履歴として記憶するとともに、所定期間の前記液面高さの中央値又は平均値から前記初期段階での前記液面高さを減算することで前記液面高さの変化を算出することが好ましい。
（５）前記配管は、前記タンクの底部に連結されるとともに鉛直方向へ屈曲形成されたＬ字形状であり、前記タンクの上方まで延設されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
開示の推定システムによれば、固体活物質を用いたレドックスフロー電池の充電率を簡便に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態に係るレドックスフロー電池の推定システムが適用された車両の模式図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】固体活物質の体積変化と固体活物質の充電率との関係を例示するグラフである。
【図４】第二実施形態に係るレドックスフロー電池の推定システムの要部を拡大した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、実施形態としてのレドックスフロー電池の推定システムについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
【００１３】
［１．共通構成］
図１に示すように、本実施形態のレドックスフロー電池１０は車両１９に搭載され、車両１９の走行用バッテリーとして使用される。車両１９の種類は電気自動車やハイブリッド自動車など、バッテリーの電力を利用した走行が可能な車両である。レドックスフロー電池１０とは、活物質の溶液（電解液）を正極セル２Ｐ及び負極セル２Ｎの各々に積極的に供給することで充放電反応（酸化還元反応）を継続的に生じさせるフロー電池の一種である。
【００１４】
レドックスフロー電池１０は、電池セル１と、正極活物質を含む正極電解液を貯留した正極タンク５Ｐ（カソードリザーバ）と、負極活物質を含む負極電解液を貯留した負極タンク５Ｎ（アノードリザーバ）とを備える。さらに、レドックスフロー電池１０は、電池セル１と正極タンク５Ｐとの間で正極電解液を循環させる正極循環路６Ｐと、電池セル１と負極タンク５Ｎとの間で負極電解液を循環させる負極循環路６Ｎとを備える。
【００１５】
電池セル１は、ケース１Ｃ内を二分するセパレーター３（分離膜，隔膜とも呼ばれる）と、セパレーター３を介してケース１Ｃ内に区画形成された正極セル２Ｐ及び負極セル２Ｎとを備えている。正極セル２Ｐ内には、正極（正電極）４Ｐが配置されるとともに正極電解液が流通する。負極セル２Ｎ内には、負極（負電極）４Ｎが配置されるとともに負極電解液が流通する。
【００１６】
セパレーター３としては、例えば、陽イオン交換膜や陰イオン交換膜といったイオン交換膜が挙げられる。イオン交換膜は、正極活物質の金属イオンと負極活物質の金属イオンとの隔離性に優れ、Li+イオン（電池内部の電荷担体）の透過性に優れるため、セパレーター３に好適であり、公知のイオン交換膜を利用できる。
【００１７】
正極電解液は、正極４Ｐ側と正極活物質との間の電子移動及びイオン移動を担うメディエーター溶液であり、負極電解液は、負極４Ｎ側と負極活物質との間の電子移動及びイオン移動を担うメディエーター溶液である。以下、正極電解液及び負極電解液を特に区別しない場合には、単に「電解液」という。また、メディエーター溶液の具体例としては、ヨウ化リチウム（LiI），テトラチアフルバレン（C6H4S4），フェロセン（C10H10Fe），N,N,N′,N′テトラメチル-1,4-フェニレンジアミン（C10H15N2）などが挙げられる。
【００１８】
本実施形態のレドックスフロー電池１０では、正極活物質として固体活物質が用いられ、負極活物質として半固体状の活物質（例えば黒鉛）が用いられる。固体活物質は、正極タンク５Ｐの内部に保持される。本実施形態のレドックスフロー電池１０では、正極タンク５Ｐの一端側及び他端側に、内部の固体活物質の最小径よりも十分に目が小さいフィルター７が装備される。このフィルター７によって、正極タンク５Ｐから固体活物質が外部に流出しないようになっている。
【００１９】
固体活物質の具体例としては、コバルト酸リチウム（LiCoO2），リン酸鉄リチウム（LiFePO4），リン酸マンガンリチウム（LiMnPO4），リン酸バナジウムリチウム（Li3V2(PO4)3）などが挙げられる。固体活物質は、粉体粒子や粒体であってもよいし、より大きな塊（例えば多孔質体）であってもよい。なお、図１の負極電解液は、半固体状の活物質を含んだスラリー状の液体（負極固体スラリー）であるが、正極と同様の構造でもよい。
【００２０】
正極循環路６Ｐは、正極セル２Ｐの一端と正極タンク５Ｐの一端とを連通する配管６１と、正極セル２Ｐの他端と正極タンク５Ｐの他端とを連通する配管６２とから構成される。また、負極循環路６Ｎは、負極セル２Ｎの一端と負極タンク５Ｎの一端とを連通する配管６３と、負極セル２Ｎの他端と負極タンク５Ｎの他端とを連通する配管６４とから構成される。本実施形態のレドックスフロー電池１０では、正極電解液を循環起動する正極ポンプ８Ｐが配管６１に介装され、負極電解液を循環起動する負極ポンプ８Ｎが配管６３に介装される。
【００２１】
正極タンク５Ｐ及び負極タンク５Ｎの各容積は、正極セル２Ｐ及び負極セル２Ｎの各容積の数百〜数千倍以上であり、大量の電解液が各々のタンク５Ｐ，５Ｎに貯留される。また、正極ポンプ８Ｐ及び負極ポンプ８Ｎのそれぞれが吐出する電解液の流量は可変であり、各ポンプ８Ｐ，８Ｎの回転数に応じた大きさの流量が得られるようになっている。各ポンプ８Ｎ，８Ｐの回転数は、制御装置２０によって制御される。なお、以下の説明において、正極タンク５Ｐ及び負極タンク５Ｎを特に区別しない場合には、単に「タンク５」といい、正極ポンプ８Ｐ及び負極ポンプ８Ｎを特に区別しない場合には、単に「ポンプ８」という。
【００２２】
レドックスフロー電池１０は、放電時には正極４Ｐと負極４Ｎとに接続された負荷１７に電力を供給し、充電時には正極４Ｐと負極４Ｐとに接続された電源１８から電力を受給する。充放電時の電解液は、ポンプ８によって駆動されて、タンク５の一端側（例えば下端側）から正極セル２Ｐ及び負極セル２Ｎの各一端側（例えば下端側）に流入し、正極セル２Ｐ及び負極セル２Ｎ内で電子移動反応に供される。その後、電解液は、正極セル２Ｐ及び負極セル２Ｎの各他端側（例えば上端側）からタンク５の他端側（例えば上端側）へと戻る。
【００２３】
固体活物質は、充放電によってイオンが脱離又は吸着することでその体積が変化する。例えば、正極の固体活物質がコバルト酸リチウム（LiCoO2）である場合、充電すると固体活物質の体積が増加し、放電すると固体活物質の体積が減少する。本実施形態のレドックスフロー電池１０には、このような体積の変化（増加，減少）と充電率との関係を用いて、固体活物質（ここでは正極活物質）の充電率を推定するための推定システムが設けられている。なお、固体活物質の充電率とは、固体活物質中のLiイオン濃度に相当するパラメーターである。
【００２４】
具体的には、固体活物質の体積変化ΔＶと充電率との対応関係を予め把握しておくことで、体積変化ΔＶに対応する充電率の値を算出する。体積変化ΔＶと充電率との対応関係は、固体活物質の種類に応じて異なるが、例えば図３に示すように、体積変化ΔＶが大きいほど充電率が増大するような相関関係を数式，マップ，テーブルなどの形式で制御装置２０に記憶させておけばよい。
【００２５】
制御装置２０は、固体活物質の充電率の推定等を行うためのコンピューターである。この制御装置２０には、プロセッサー（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、これらが内部バスを介して互いに接続されている。
【００２６】
プロセッサーは、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）などを内蔵する中央処理装置である。また、メモリは、プログラムや作業中のデータが格納される記憶装置であり、例えばＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）がこれに含まれる。記憶装置は、メモリよりも長期的に保持されるデータやファームウェアが格納されるメモリ装置であり、例えばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリがこれに含まれる。
【００２７】
また、インタフェース装置は、制御装置２０と外部との間の入出力（Inputand Output；I/O）を司るものである。制御装置２０は、インタフェース装置を介して、記録媒体ドライブ（光ディスクドライブ），記憶装置（ＳＳＤ），表示装置（ディスプレイ），入力装置（タッチパネル），通信装置などに接続される。なお、制御装置２０には公知のハードウェア構成を適用することが可能である。例えば、制御装置２０の機能をバッテリーＥＣＵ，モーターＥＣＵ，ＥＶ−ＥＣＵ，ＰＨＥＶ−ＥＣＵといった公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に実行させてもよい。
【００２８】
なお、車両１９には、主電源のオンオフを切り替えるために乗員によって操作されるＩＧスイッチ９が設けられる。ＩＧスイッチ９に対して入力操作されると、この入力操作に応じた信号が制御装置２０に伝達される。
【００２９】
レドックスフロー電池１０の推定システムは、正極タンク５Ｐに連結されて正極電解液を貯留するとともに上部に正極電解液の存在しない空間１１ａを有する配管１１と、配管１１の空間１１ａを用いて固体活物質の体積変化ΔＶを算出する算出部２２（算出手段）と、算出部２２により算出された体積変化ΔＶに基づいて正極活物質（固体活物質）の充電率を推定する推定部２３（推定手段）と、を備えている。以下、この推定システムの具体的な構成について、二つの実施形態を挙げて説明する。
【００３０】
［２．第一実施形態］
［２−１．構成］
第一実施形態にかかるレドックスフロー電池１０の推定システムは、配管１１の上部にある空間１１ａの圧力に基づいて固体活物質の体積変化ΔＶを算出し、算出した体積変化ΔＶから充電率を推定する。本実施形態の空間１１ａは密閉空間とされる。固体活物質の体積の変化に応じて正極タンク５Ｐ内の正極電解液の液面高さが変化すると、配管１１内の液面高さも同様に変化するため、これに伴う空間１１ａ内の圧力変化を把握することで固体活物質の体積変化ΔＶを算出する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、配管１１は細長いパイプ状の部材であり、その一端（下端）が正極タンク５Ｐに連結され、その他端（上端）が正極タンク５Ｐの上面よりも上方に配置されている。本実施形態の配管１１は、下端が正極タンク５Ｐの底部に連結されてタンク底面と平行に延びたのち鉛直方向へ屈曲形成されたＬ字形状であり、正極タンク５Ｐの上方まで延設されている。配管１１には、空間１１ａに気体を導入する導入部１２と、空間１１ａを密閉する閉鎖部１３とが設けられる。
【００３２】
導入部１２は、例えば、空間１１ａに気体を送り込むポンプやファン等から構成される。閉鎖部１３は、例えば、配管１１内に配置されて配管１１ａを閉鎖する弁１３ｂと、弁１３ｂを開閉動作させるアクチュエータ１３ａとから構成される。導入部１２及び閉鎖部１３の作動状態は、制御装置２０によって制御される。また、本推定システムには、配管１１に装着されて空間１１ａの圧力を検出する圧力センサー１４が設けられる。圧力センサー１４は、常時圧力を検出するとともに、検出した値を制御装置２０に伝達する。
【００３３】
制御装置２０には、充填部２１（充填手段）と、上記の算出部２２及び推定部２３とが設けられる。これらの要素は、制御装置２０での制御内容を便宜的に分類して示したものであり、個々の要素を独立したプログラムとして記述してもよいし、二つの機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。
【００３４】
充填部２１は、導入部１２及び閉鎖部１３を制御することで空間１１ａ内に気体（例えば空気）を充填する機能を持つ。充填部２１は、車両１９の主電源が投入された時点（以下「初期段階」という）で、空間１１ａの容積が所定の初期容積Ｖ１になるように気体を充填する。なお、充填部２１は、ＩＧスイッチ９から入力される信号に基づき、初期段階（IG-ON時）であるか否かを判断する。
【００３５】
充填部２１による気体の充填方法は特に限られない。例えば、閉鎖部１３を制御して空間１１ａの密閉状態を維持しつつ、導入部１２を制御して空間１１ａ内の圧力を調整することで空間１１ａの容積を初期容積Ｖ１にしてもよい。あるいは、閉鎖部１３を制御して空間１１ａの密閉状態を開放させ、導入部１２を制御して空間１１ａ内に気体を導入し、配管１１内の液面高さを所定の初期値に調整することで空間１１ａの容積を初期容積Ｖ１にしてもよい。なお、液面高さの初期値は初期容積Ｖ１に相当する一定値（固定値）であり、例えば液面計により計測される。この場合、充填部２１は、導入部１２による気体の導入と並行して閉鎖部１３を制御し、空間１１ａを密閉すればよい。
【００３６】
算出部２２は、上記の通り、配管１１の空間１１ａを用いて固体活物質の体積変化ΔＶを算出する機能を持つ。本実施形態の算出部２２は、初期段階において圧力センサー１４により検出された圧力からの変化と初期容積Ｖ１とに基づいて、固体活物質の体積変化ΔＶを算出する。以下、初期段階において圧力センサー１４から伝達された圧力を「初期圧力Ｐ１」と呼ぶ。また、充電率を推定するタイミング（以下「推定時」という）での空間１１ａの容積に符号Ｖ２を付し、推定時において圧力センサー１４から伝達された圧力に符号Ｐ２を付す。
【００３７】
推定時の容積Ｖ２は、ボイルの法則から以下の式１で表される。
Ｖ２＝（Ｐ１/Ｐ２）×Ｖ１  …  式１
このため、初期段階から推定時までの固体活物質の体積変化ΔＶは、以下の式２によって導出できる。
【００３８】
ΔＶ＝−（Ｖ２−Ｖ１）
＝−（Ｐ１/Ｐ２）×Ｖ１＋Ｖ１
＝｛（Ｐ２−Ｐ１）/Ｐ２｝×Ｖ１  …式２
つまり、算出部２２は、初期段階で検出された初期圧力Ｐ１と、推定時に検出された圧力Ｐ２と、固定値である初期容積Ｖ１とを式２に代入することで、体積変化ΔＶを算出する。
【００３９】
推定部２３は、上記の通り、算出部２２で算出された体積変化ΔＶに基づき、固体活物質（ここでは正極活物質）の充電率を推定する機能を持つ。推定部２３には、体積変化ΔＶと充電率との対応関係（例えば図３に示すような対応関係）が予め記憶される。推定部２３は、この対応関係に、算出された体積変化ΔＶを適用することで充電率を推定する。なお、本実施形態のレドックスフロー電池１０では、正極側にのみ固体活物質が用いられているため、この対応関係は一つだけ用意されるが、例えば、負極側の活物質も固体活物質である場合には、正極固体活物質と負極固体活物質とのそれぞれについて、この対応関係を個別に用意すればよい。
【００４０】
［２−２．作用，効果］
上記の推定システムでは、充放電に伴うイオンの吸着，脱離により固体活物質の体積が変化し、これによって電解液の液面高さが変化することに着目した。具体的には、タンク５（例えば正極タンク５Ｐ）に連結した配管１１の上部の空間１１ａを利用することで、固体活物質の体積変化ΔＶを算出でき、この体積変化ΔＶに基づいて固体活物質（例えば正極活物質）の充電率を簡便に推定することができる。
【００４１】
上記の推定システムでは、初期容積Ｖ１と初期段階からの圧力の変化とに基づき容易に体積変化ΔＶを算出できるため、充電率を簡便に推定することができる。また、空間１１ａが密閉されているため、電解液の漏出のおそれがなく、車両１９の走行状態にかかわらず体積変化ΔＶの算出及び充電率の推定を行うことができる。
【００４２】
上記のレドックスフロー電池１０に設けられる配管１１は、タンク５（例えば正極タンク５Ｐ）の底部に連結されるとともに鉛直方向へ屈曲形成されたＬ字形状であることから、配管形状を簡素化できる。また、タンク５内の電解液は、ポンプ８（例えば正極ポンプ８Ｐ）によって循環しているが、Ｌ字形状の配管１１をタンク５の底部に連結することで、この電解液の流れによる揺れを最小限に抑えることができる。これにより、体積変化ΔＶの算出精度を高められ、ひいては充電率の推定精度も高められる。
【００４３】
［３．第二実施形態］
［３−１．構成］
次に、図３及び図４を用いて第二実施形態に係る推定システムを説明する。なお、上述した第一実施形態と同様の構成については、第一実施形態と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４４】
本実施形態にかかるレドックスフロー電池１０の推定システムは、配管１１内の液面高さに基づいて固体活物質の体積変化ΔＶを算出し、算出した体積変化ΔＶから充電率を推定する。本実施形態の空間１１ａは大気開放されている。固体活物質の体積の変化に応じて正極タンク５Ｐ内の正極電解液の液面高さが変化すると、配管１１内の液面高さも同様に変化するため、この変化を把握することで固体活物質の体積変化ΔＶを算出する。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態の配管１１も細長いパイプ状の部材であり、その一端（下端）が正極タンク５Ｐに連結され、その他端（上端）が正極タンク５Ｐの上面よりも上方に配置されている。配管１１は、第一実施形態と同様、下端が正極タンク５Ｐの底部に連結されてタンク底面と平行に延びたのち鉛直方向へ屈曲形成されたＬ字形状であり、正極タンク５Ｐの上方まで延設されている。ただし、本実施形態の配管１１には、大気に開放された大気開放口１１ｂが設けられる。つまり、配管１１の上端面は密閉されていない。
【００４６】
また、本実施形態の推定システムには、配管１１に装着されて配管１１内の正極電解液の液面高さを検出する液面計１５が設けられる。液面計１５は、常時液面高さを検出するとともに、検出した値を制御装置２０′に伝達する。
【００４７】
本実施形態の制御装置２０′には、算出部２２′（算出手段）及び推定部２３（推定手段）が設けられる。これらの要素は、制御装置２０′での制御内容を便宜的に分類して示したものであり、個々の要素を独立したプログラムとして記述してもよいし、二つの機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。
【００４８】
算出部２２′は、上記の算出部２２と同様、配管１１の空間１１ａを用いて固体活物質の体積変化ΔＶを算出する機能を持つ。ただし、本実施形態の算出部２２′は、初期段階において液面計１５により検出された液面高さからの変化と配管１１の断面積Ｓとに基づいて、固体活物質の体積変化ΔＶを算出する。以下、初期段階において液面計１５から伝達された液面高さを「初期液面高さＨ１」と呼ぶ。また、充電率を推定するタイミング（推定時）において液面計１５から伝達された液面高さに符号Ｈ２を付す。
【００４９】
充放電による、初期段階から推定時までの固体活物質の体積変化ΔＶは、以下の式３によって導出できる。
ΔＶ＝（Ｈ２−Ｈ１）×Ｓ  …式３
つまり、算出部２２′は、初期段階で検出された初期液面高さＨ１と、推定時に検出された液面高さＨ２と、固定値である断面積Ｓとを式３に代入することで、体積変化ΔＶを算出する。
【００５０】
なお、本実施形態の空間１１ａは大気開放されていることから、車両１９の走行状態によっては配管１１内の液面が一意に定まらない可能性がある。このため、本実施形態の算出部２２′は、液面計１５で検出された液面高さを履歴として記憶するとともに、所定期間の液面高さの中央値又は平均値を算出する。そして、中央値又は平均値から初期液面高さＨ１を減算することで、液面高さの変化を算出する。上記の所定期間は予め設定されており、例えば数秒〜数十分とされる。
【００５１】
なお、算出部２２′は、車両１９の車体振動や車速情報等に基づき、配管１１内の液面が変動しうる状況であるか否かを判断して、その結果に応じて算出方法を選択してもよい。すなわち、液面が変動しない状況であれば、その時点（推定時）での液面高さＨ２をそのまま式３に代入し、液面が変動しうる状況であれば、所定期間の液面高さの中央値又は平均値を算出して、この値を式３のＨ２に代入してもよい。
【００５２】
推定部２３は、第一実施形態と同様の機能を持つ。すなわち、推定部２３は、予め記憶された体積変化ΔＶと充電率との対応関係（例えば図３に示すような対応関係）に、算出部２２′で算出された体積変化ΔＶを適用することで充電率を推定する。
【００５３】
［３−２．作用，効果］
本実施形態の推定システムでは、配管１１の断面積Ｓと初期段階からの液面高さの変化とに基づき容易に体積変化ΔＶを算出できるため、充電率を簡便に推定することができる。また、第一実施形態の推定システムと比較して、構成を簡素化することができる。
【００５４】
また、本実施形態の推定システムでは、車両１９の走行状態によっては液面高さが変動する可能性があるが、算出部２２′が所定期間の液面高さの中央値や平均値を使って体積変化ΔＶを算出するため、体積変化ΔＶの算出精度を高めることができ、ひいては充電率の推定精度も高められる。
なお、上述した第一実施形態と同様の構成からは、同様の効果が得られる。
【００５５】
［４．その他］
上記実施形態では、正極活物質が固体活物質であるレドックスフロー電池１０を例示したが、正極活物質に代えて又は加えて、負極活物質が固体活物質であってもよい。このようなレドックスフロー電池に対しても、上述した制御装置２０，２０′を適用可能である。この場合、負極タンク５Ｎに上記と同様の配管や圧力センサー，液面計等を配置すればよい。
【００５６】
上記実施形態では、配管１１がタンク底部に連結されたＬ字形状である場合を例示したが、配管１１の形状は特に限られない。少なくとも、配管の内部に電解液が貯留されるとともに、その上部に電解液の存在しない空間が設けられていればよい。なお、配管の上端が大気開放されている場合（第二実施形態の構成）では、配管が長く、配管の断面積が小さいほど電解液の漏れの可能性がなくなる。
なお、上述したレドックスフロー電池１０の構成は一例であって、上述したものに限られない。例えば、正極ポンプ８Ｐ及び負極ポンプ８Ｎが他の配管６２，６４に介装されていてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  電池セル
１Ｃ  ケース
２Ｎ  負極セル
２Ｐ  正極セル
３  セパレーター
４Ｎ  負極
４Ｐ  正極
５  タンク
５Ｎ  負極タンク
５Ｐ  正極タンク
６Ｎ  負極循環路
６Ｐ  正極循環路
７  フィルター
８  ポンプ
８Ｎ  負極ポンプ
８Ｐ  正極ポンプ
９  ＩＧスイッチ
１０  レドックスフロー電池
１１  配管
１１ａ  空間
１１ｂ  大気開放口
１２  導入部
１３  閉鎖部
１３ａ  アクチュエータ
１３ｂ  弁
１４  圧力センサー
１５  液面計
１７  負荷
１８  電源
１９  車両
２０，２０′  制御装置
２１  充填部（充填手段）
２２，２２′  算出部（算出手段）
２３  推定部（推定手段）
Ｈ１  初期液面高さ
Ｈ２  推定時の液面高さ
Ｐ１  初期圧力
Ｐ２  推定時の圧力
Ｓ  配管１１の断面積
Ｖ１  初期容積
Ｖ２  推定時の容積
ΔＶ  固体活物質の体積変化
【図１】
2020092015.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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