(57)【要約】【課題】  ポンプ動力損失の低減を図って電池効率を向上し、温度、経年劣化等に関係なく、電池容量を有効に活用できるレドックスフロー電池の運転方法を提供する。【解決手段】  コンピュータに、充電・放電時におけるセルの開放電圧に応じた基準電解液流量Fx(リットル/min)及び基準セル抵抗値Rx(Ω)を開放電圧毎に設定し、以下のステップを行わせて、開放電圧に応じた最適な電解液流量を制御する。1.セルの端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)、電解液流量を測定するステップ。2.測定したvx(V)、ex(V)、ix(A)により測定セル抵抗値rx(Ω)を演算するステップ。3.測定したex(V)に対応する基準セル抵抗値Rx(Ω)と演算したrx(Ω)とを比較し、rx(Ω)がRx(Ω)より大きい場合、測定電解液流量に所定の流量変更量設定値を加算した流量で循環ポンプを運転するステップ。【選択図】  図２
2006114359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルに電解液タンクから循環ポンプにより電解液を供給して充放電を行うレドックスフロー電池の運転方法であって、
コンピュータに、充電・放電時におけるセルの開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量および基準セル抵抗値を開放電圧毎に設定しておき、以下のステップを行わせて、開放電圧に応じた最適な循環ポンプによる電解液流量を制御することを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。
1.  セルの端子電圧、開放電圧、負荷電流、及び電解液流量を測定するステップ
2.  測定した端子電圧、開放電圧、負荷電流により測定セル抵抗値を演算するステップ
3.  測定開放電圧に対応する基準セル抵抗値と演算した測定セル抵抗値とを比較し、測定セル抵抗値が基準セル抵抗値より大きい場合、測定電解液流量に所定の流量変更量設定値を加算した流量で循環ポンプを運転し、基準セル抵抗値以下の場合、測定開放電圧に対応する基準電解液流量または測定電解液流量以下の所定流量で循環ポンプを運転するステップ
【請求項２】
請求項１に記載のレドックスフロー電池の運転方法における前記ステップ3は、
測定セル抵抗値が基準セル抵抗値以下の場合、基準電解液流量と測定電解液流量とを比較し、測定電解液流量が基準電解液流量以下の場合、この基準電解液流量で循環ポンプを運転し、基準電解液流量より大きい場合、基準セル抵抗値から測定セル抵抗値を減じた値と所定の抵抗判別設定値とを比較して、基準セル抵抗値から測定セル抵抗値を減じた値が、所定の抵抗判別設定値より大きい場合、測定電解液流量から所定の流量変更量設定値を減じた流量で循環ポンプを運転し、所定の抵抗判別設定値以下の場合、測定電解液流量で循環ポンプの運転を行うことを特徴とするレドックスフロー電池の運転方法。
【請求項３】
開放電圧に対応して設定される基準電解液流量及び基準セル抵抗値を所定の出力ごとに設定していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレドックスフロー電池の運転方法。
【請求項４】
開放電圧に対応して設定される基準電解液流量及び基準セル抵抗値を所定の電解液温度ごとに設定していることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のレドックスフロー電池の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルに電解液タンクから循環ポンプにより電解液を供給して充放電を行うレドックスフロー電池の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レドックスフロー電池は、従来、負荷平準化や瞬低対策などとして利用されている。レドックスフロー電池の動作原理を図３に基づいて説明する。この電池は、イオン交換膜からなる隔膜101で正極セル100Aと負極セル100Bとに分離されたセル100を備える。正極セル100A、負極セル100Bにはそれぞれ正極電極102と負極電極103とを内蔵している。
【０００３】
正極セル100Aには、正極電解液を貯留する正極タンク104Aが導管106Aを介して接続され、負極セル100Bには、負極電解液を貯留する負極タンク104Bが導管106Bを介して接続されている。導管106A,106Bの途中には、循環ポンプ105A、105Bが設けられており、これら導管106A,106Bを介して、各電解液がそれぞれのタンクとセルとの間で循環される。
【０００４】
各極電解液にはバナジウムイオンなど原子価が変化するイオンの水溶液を用い、ポンプ105A、105Bで電解液を循環させながら、正極電極102、負極電極103におけるイオンの価数変化反応に伴って充放電を行う。例えば、バナジウムイオンを含む電解液を用いた場合、セル内で充放電時に生じる反応は次の通りである。
【０００５】
正極：V4+→V5+＋e-（充電）      V4+←V5+＋e-（放電）
負極：V3+＋e-→V2+（充電）      V3+＋e-←V2+（放電）
また、上記レドックスフロー電池は、交流/直流変換器に接続させることにより、交流/直流変換器を介して、発電所などの充電対象や需要家などの放電対象と接続し、各対象に対して充放電を行う。
【０００６】
従来のレドックスフロー電池は、図４に示すように、所定の充電深度（開放電圧）の範囲等を段階的に設定し、各範囲に対応させて循環ポンプのモータ回転数を設定してポンプ流量（電解液流量）を調整している。このポンプ流量の調整は、手動または自動で切替えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開2003-142142号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レドックスフロー電池は、充電または放電を行う場合、図４の点線で示すように、各充電深度（開放電圧）に対応した必要流量で循環ポンプにより電解液をセルに供給することが望ましい。
【０００９】
しかしながら、従来のレドックスフロー電池は、図４に示すように、充電深度0%から満充電となる100%までの間で充電深度の範囲を段階的に複数に分け、これら充電深度の範囲ごとにポンプ流量を設定している。このとき、ポンプ流量は、各充電深度の範囲における最大充電深度に対応した必要流量とするか、またはこの必要流量に余裕を持たせた流量となるようにポンプ流量を設定している。
【００１０】
従来のレドックスフロー電池では、ポンプ流量の設定を、各充電深度の範囲において電解液流量を最も多く必要とする最大充電深度を基準に設定しているため、最大充電深度よりも小さい充電深度のときには、必要以上のポンプ流量となる。その結果、全体としてポンプ流量が過剰となり（図４に示すハッチング部分）、これに伴いポンプ動力損失が増大し、電池効率が低下するという問題がある。
【００１１】
さらに、従来のレドックスフロー電池では、温度、経年劣化（セル抵抗増加）などが生じても、初期に設定したモータ回転数で循環ポンプが運転されるため、セル抵抗値が増大したまま電池を運転することとなり、電池容量を有効に活用できなかった。
【００１２】
従って、本発明は、ポンプ動力損失の低減を図って電池効率を向上させ、温度、経年劣化等に関係なく、電池容量を有効に活用できるレドックスフロー電池の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のレドックスフロー電池の運転方法は、セルの開放電圧(非通電時の電圧)、端子電圧、負荷電流、電解液流量を常時検出し、これらの検出結果に基づいて充電深度（開放電圧）に対応する最適な電解液流量で循環ポンプを運転制御することで上記目的を達成する。
【００１４】
即ち、本発明のレドックスフロー電池の運転方法は、コンピュータに、充電・放電時におけるセルの開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量および基準セル抵抗値を開放電圧毎に設定しておき、以下のステップを行わせて、開放電圧に対応する最適な電解液流量で循環ポンプを運転させる制御を行う。
(1)  セルの端子電圧、開放電圧、負荷電流、及び電解液流量を測定するステップ。
(2)  測定した端子電圧、開放電圧、負荷電流により測定セル抵抗値を演算するステップ。
(3)  測定開放電圧に対応する基準セル抵抗値と演算した測定セル抵抗値とを比較し、測定セル抵抗値が基準セル抵抗値より大きい場合、測定電解液流量に所定の流量変更量設定値を加算した流量で循環ポンプを運転し、基準セル抵抗値以下の場合、測定開放電圧に対応する基準電解液流量または測定電解液流量以下の所定流量で循環ポンプを運転するステップ。
【００１５】
以下、本発明をより詳しく説明する。本発明運転方法に利用するレドックスフロー電池は、負荷に接続されて充放電を行うレドックスフロー電池用のセル(主セル)と、各極の電解液を貯留する正極タンクと負極タンクと、セルと各タンクとを連結し、セルとタンクとの間で電解液を循環させる循環路とを備える構成が挙げられる。
【００１６】
電解液の循環路としては、電解液が接触しても短絡などの事故が生じないように絶縁材料にて形成されたパイプ(導管)などを利用するとよい。循環路には、各タンクからセルに電解液を供給させるための循環ポンプを設けており、これら循環ポンプは、モータの回転数を調整することにより、電解液流量を調整できるようになっている。
【００１７】
上記電池用のセルとしては、隔膜を介して正極セルと負極セルとを備える構成が挙げられる。電解液としては、起電力が高く、エネルギー密度が大きく、電解液が単一元素系であるため正極電解液と負極電解液とが混合されても充電によって再生することができるといった多くの利点を有しているバナジウムイオン溶液が好適である。
【００１８】
上記構成を備えるレドックスフロー電池は、交流/直流変換器に接続させ、交流/直流変換器を介して系統(発電所などの充電電力源、需要家などの放電対象(負荷))に接続させて、充放電を行えるようにしておく。
【００１９】
さらに、本発明では、記憶、演算、判定などの種々の処理を行うことが可能なコンピュータを利用して、循環ポンプのポンプ流量の制御を行う。具体的には、前記したステップを行うための所定の制御プログラム及び関係値データをコンピュータに予め入力しておき、コンピュータの命令に従い、循環ポンプのモータ回転数を制御して、ポンプ流量を調整する。
【００２０】
まず、コンピュータ制御を行うにあたり、充電時と放電時のそれぞれについて、セルの開放電圧と電解液流量との関係、開放電圧とセル抵抗との関係を求め、各開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量Fx(リットル/min)および基準セル抵抗値Rx(Ω)を開放電圧毎に設定する。
【００２１】
開放電圧と電解液流量とは、一般に、開放電圧の値が高くなると電解液流量の値が比例して下がり、開放電圧とセル抵抗とは、開放電圧の値が高くなるとセル抵抗の値が比例して下がる関係にある。そして、例えば、電解液温度を使用範囲の最低温度に設定した場合、開放電圧ごとに、放電の場合は定格出力（例えば最大出力）、充電の場合は定格入力を発生するのに必要な最適流量（例えば最小流量）を求め、これら最適流量を開放電圧ごとの基準電解液流量Fx(リットル/min)とする。そして、これら基準電解液流量Fx(リットル/min)に対応するセル抵抗値を、基準セル抵抗値Rx(Ω)とする。これら設定値を関係値データとしてコンピュータの記憶手段に予め入力しておく。
【００２２】
また、上記関係値データは、所定の出力ごとに、充電時と放電時のそれぞれについて、開放電圧に対応して設定される基準電解液流量Fx(リットル/min)及び基準セル抵抗値Rx(Ω)を設定しておいてもよい。また、上記関係値データは、所定の電解液温度ごとに、充電時と放電時のそれぞれについて、開放電圧に対応して設定される基準電解液流量Fx(リットル/min)及び基準セル抵抗値Rx(Ω)を設定しておいてもよい。
【００２３】
レドックスフロー電池には、端子電圧の測定手段、開放電圧の測定手段、負荷電流の測定手段を設ける。端子電圧、負荷電流の測定手段としては、交流/直流変換器を利用することが好ましい。
【００２４】
開放電圧の測定手段は、電圧を測定できるものであればよい。本発明では、通常の運転時において開放電圧を測定するため、通電状態においても非通電状態の電圧を測定できる構成としておく。具体的には、負荷に接続されて充放電を行う上記主セルとは別に開放電圧測定用のモニタセルを具えておくことが挙げられる。モニタセルは、上記主セルと同様の構成のものを別途設けてもよいし、主セルを構成するセルスタックの一部をモニタセルとして利用してもよい。
【００２５】
また、レドックスフロー電池運転中の電解液流量は、コンピュータにより駆動制御されている循環ポンプのモータ回転数から得られる。
【００２６】
関係値データを出力毎に設定する場合、出力は端子電圧と負荷電流から求めることができるので、運転中の出力は、測定端子電圧と測定負荷電流に基づいて求めることができる。
【００２７】
関係値データを電解液温度毎に設定する場合は、レドックスフロー電池には、電解液温度を測定する測定手段を設ける。
【００２８】
これら測定手段とコンピュータとは、測定結果(電気信号)を伝送する配線を介して連結させておく。また、コンピュータは、信号受信部に各測定手段からの電気信号が入力されるようにしておく。
【００２９】
そして、セルの端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)、及び電解液流量fx(リットル/min)を測定する第一ステップでは、前記測定手段からのデータおよびモータ回転数がコンピュータの記憶手段に記憶されるようにしておく。
【００３０】
また、第一ステップを行うにあたり、ポンプ運転制御のスタート時における開放電圧ex(V)を測定手段で測定して、コンピュータは、記憶手段に記憶される関係値データから測定開放電圧ex(V)に対応する基準電解液流量Fx(リットル/min)を選択して初期のポンプ流量（初期電解液流量）Fs(リットル/min)を設定するようにしておくことが好ましい。
【００３１】
コンピュータは、この初期電解液流量Fs(リットル/min)で循環ポンプの運転を開始するように循環ポンプの駆動を制御し、随時、測定手段で測定されたセルの端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)をコンピュータの記憶手段に入力するようにしておく。
【００３２】
測定した端子電圧vx(V)、開放電圧ex(V)、負荷電流ix(A)により測定セル抵抗値rx(Ω)を演算する第二ステップは、コンピュータに備える演算手段により、測定端子電圧vx(V)と測定開放電圧ex(V)との差を求め、この電圧差を測定負荷電流ix(A)で割って測定セル抵抗値rx(Ω)を求めるようにする。
【００３３】
第三ステップにおける測定開放電圧ex(V)に対応する基準セル抵抗値Rx(Ω)と演算した測定セル抵抗値rx(Ω)との比較を行うにあたり、まず、コンピュータは、記憶手段に記憶される関係値データから、測定開放電圧ex(V)に対応した基準セル抵抗値Rx(Ω)を選択するようにしておく。
【００３４】
次に、コンピュータの判定手段は、測定セル抵抗値rx(Ω)と、記憶手段から呼び出した基準セル抵抗値Rx(Ω)との大小関係を判定するようにしておく。具体的には、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)より大きい場合、セル抵抗値を下げるために、測定電解液流量fx(リットル/min)に所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を加算した流量で循環ポンプを運転するという判定を行うようにしておく。
【００３５】
一方、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)以下の場合、セル抵抗値が高くなっていないので、電解液流量を増やす必要がない。従って、この場合は、測定電解液流量fx(リットル/min)を維持させるか、流量が多すぎる場合には測定電解液流量fx(リットル/min)よりも少なくする。ただし、電解液流量がそのときの開放電圧ex(V)に対する基準電解液流量Fx(リットル/min)より少ない場合には、放電できなくなる虞があるので、基準電解液流量Fx(リットル/min)とする必要がある。そこで、測定開放電圧ex(V)に対応する基準電解液流量Fx(リットル/min)か、または、測定電解液流量fx(リットル/min)以下の所定流量で循環ポンプを運転すると判定するようにしておく。
【００３６】
具体的には、前記第三ステップは、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)以下の場合、コンピュータの判定手段は、基準電解液流量Fx(リットル/min)と測定電解液流量fx(リットル/min)との大小関係を判定するようにしておくことが好ましい。
【００３７】
この大小関係の判定で、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)以下と判定された場合、コンピュータの判定手段は、放電ができなくなるのを防止するために、この基準電解液流量Fx(リットル/min)で循環ポンプを運転すると判定するようにしておく。一方、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)より大きい場合は、コンピュータの判定手段は、基準セル抵抗値Rx(Ω)から測定セル抵抗値rx(Ω)を減じた値（Rx-rx）と所定の抵抗判別設定値δ(Ω)との大小関係を判定するようにしておく。
【００３８】
そして、（Rx-rx）値と抵抗判別設定値δ(Ω)の大小関係の判定で、（Rx-rx）値が、抵抗判別設定値δ(Ω)より大きい場合には、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)から所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を減じた流量で循環ポンプを運転すると判定するようにしておく。一方、所定の抵抗判別設定値δ(Ω)以下の場合には、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)で循環ポンプの運転すると判定するようにしておく。
【００３９】
なお、コンピュータの他、上記のような記憶、演算、判定などの種々の処理を行える処理装置を利用してもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明のレドックスフロー電池の運転方法によれば、測定開放電圧ex(V)に応じた電解液流量で循環ポンプを運転できるので、温度、経年劣化等に関係なく、電池容量を有効に活用できる。さらに、測定開放電圧ex(V)に応じた電解液流量で循環ポンプを運転できるので、ポンプ動力損失の低減を図り、電池効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明運転方法を適用する負荷標準化タイプのレドックスフロー電池の概略構成図である。このレドックスフロー電池1は、セルスタック2と、正極電解液を貯留する正極電解液タンク3aと、負極電解液を貯留する負極電解液タンク3bと、セルスタック2と各タンク3a,3bとを連結する導管4a,4b,5a,5bとを備える。
【００４２】
本実施形態では、セルスタック2と正極電解液タンク3aとを正極電解液循環路となる導管4a,5aで接続し、セルスタック2と負極電解液タンク3bとを負極電解液循環路となる導管4b、5bで接続する。従って、セルスタック2と正極電解液タンク3aとの間を導管4a,5aを介して正極電解液が循環され、セルスタック2と負極電解液タンク3bとの間を導管4b,5bを介して負極電解液が循環される。
【００４３】
また、セルスタック2に所定の電解液量を供給できるように供給用の導管4a,4bには、それぞれ循環ポンプ6a,6bを備える。循環ポンプ6a,6bの流量の調整は、ポンプのモータ回転数を調整することにより行う。
【００４４】
セルスタック2は、レドックスフロー電池用のセルを複数積層させた積層体構造であり、通常の運転に使用する主セル2aと、開放電圧を測定するためのモニタセル2bとを備える。
【００４５】
主セル2aは、交流/直流変換器11に接続され、交流/直流変換器11を介して、発電所などの充電対象や需要家などの放電対象といった系統に接続される。
【００４６】
モニタセル2bは、主セル2aと共通して各極の電解液が輸送されるセルであり、系統に接続されず、充放電に用いられないセルである。即ち、このモニタセル2bは、常時非通電状態となる。
【００４７】
主セル2a、モニタセル2bを構成するセルの基本的構成は、図３に示すセル100と同様であり、イオン交換膜(隔膜)により正極セルと負極セルとに分離され、正極セルに正極電極、負極セルに負極電極を内蔵し、各電極にそれぞれ正極電解液、負極電解液が供給される。本例では、正極電解液にV5+を含む溶液、負極電解液にV2+を含む溶液を用いた。
【００４８】
上記交流/直流変換器11は、主セル2aの端子電圧vx(V)、負荷電流ix(A)が測定できる測定手段(図示せず)を具えているものを用い、各測定手段からの測定結果がコンピュータ20に伝送されるように配線を介してコンピュータ20に接続される。
【００４９】
モニタセル2bには、開放電圧ex(V)を測定するべく電圧測定手段12を接続させ、この電圧測定手段12は、測定結果がコンピュータ20に伝送されるように配線を介してコンピュータ20に接続される。
【００５０】
なお、本例では、コンピュータ20にて交流/直流変換器11を制御して、外部からの充電、外部への放電を制御する。また、循環ポンプ6a,6bもコンピュータ20に配線を介して接続させており、コンピュータ20にて循環ポンプ6a,6bの駆動も制御する。本例においてコンピュータ20は、記憶、演算、判定などの種々の処理が行える公知のものを用いている。
【００５１】
上記構成を備えるレドックスフロー電池において、運転中の開放電圧ex(V)に応じた必要電解液流量でポンプを運転制御する本発明運転方法を具体的に説明する。図２は、本発明レドックスフロー電池の運転方法の制御手順を示すフローチャートである。
【００５２】
本実施形態は、交流/直流変換器に備える測定手段により、端子電圧vx(V)及び負荷電流ix(A)を、電圧測定手段により開放電圧ex(V)を常時測定し、コンピュータに入力させる構成としている。レドックスフロー電池運転中の電解液流量fx(リットル/min)は、コンピュータにより駆動制御されている循環ポンプのモータ回転数から得る。
【００５３】
まず、コンピュータ制御を行うにあたり、本実施形態では、充電時と放電時のそれぞれについて、セルの開放電圧と電解液流量との関係、開放電圧とセル抵抗との関係を求め、各開放電圧に応じた循環ポンプの基準電解液流量Fx(リットル/min)および基準セル抵抗値Rx(Ω)を開放電圧毎に設定する。これら設定値を関係値データとしてコンピュータの記憶手段に予め入力しておく。
【００５４】
そして、本発明運転方法は、まず、電圧測定手段により開放電圧ex(V)を測定し(ステップS1)、測定結果(電気信号)はコンピュータの信号受信部に入力されるようにする。このとき、コンピュータは、入力された電気信号を開放電圧ex(V)に読み替え、記憶手段に一時的に保存しておく。
【００５５】
コンピュータの照合決定手段は、記憶手段に保存されている開放電圧と電解液流量との関係値データを呼び出し、測定開放電圧ex(V)に照らし合わせて、ポンプ運転初期の初期基準電解液流量Fs(リットル/min)を決定する(ステップS2)。そして、この初期基準電解液流量Fs(リットル/min)で循環ポンプの運転を開始する(ステップS3)。
【００５６】
次に、交流/直流変換器の測定手段により端子電圧vx(V)、負荷電流ix(A)を測定し、電圧測定手段により開放電圧ex(V)を測定し、ポンプのモータ回転数より電解液流量fx(リットル/min)を測定する(ステップS4)。測定結果はコンピュータの記憶手段に一時的に保存しておく。
【００５７】
コンピュータの演算手段は、測定した端子電圧vx(V)と開放電圧ex(V)との差を負荷電流ix(A)で割って、測定セル抵抗値rx(Ω)=｜vx-ex｜/ixを演算する(ステップS5)。
【００５８】
コンピュータの照合決定手段は、記憶手段から、保存されているステップS4で測定した測定開放電圧ex(V)を引出すとともに(ステップS6)、開放電圧とセル抵抗値との関係値データを呼び出し、関係値データから測定開放電圧ex(V)に対応する基準セル抵抗値Rx(Ω)を選択する(ステップS7)。
【００５９】
次に、コンピュータの判定手段は、選択した基準セル抵抗値Rx(Ω)と測定セル抵抗値rx(Ω)との大小関係を判定する(ステップS8)。
【００６０】
測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)より大きい場合、セル抵抗値を下げる必要がある。本実施形態では、コンピュータの記憶手段に予め所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を入力しておき、コンピュータの判定手段は、この流量変更量設定値α(リットル/min)を記憶手段から呼び出し(ステップS9)、測定電解液流量fx(リットル/min)に流量変更量設定値α(リットル/min)を加算した流量で循環ポンプを運転する決定を行う(ステップS10)。
【００６１】
一方、測定セル抵抗値rx(Ω)が基準セル抵抗値Rx(Ω)以下の場合、セル抵抗値が高くなっていないので、電解液流量を増やす必要がない。そこで、本実施形態では、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量を維持させるか、測定電解液流量よりも少なくするか、または、基準電解液流量Fx(リットル/min)とするかを判定する。
【００６２】
まず、コンピュータの照合決定手段において、開放電圧と電解液流量との関係値データを呼び出し、関係値データから測定開放電圧ex(V)に対応する基準電解液流量Fx(リットル/min)を決定する(ステップS11)。
【００６３】
次に、コンピュータの判定手段は、選択した基準電解液流量Fx(リットル/min)と測定電解液流量fx(リットル/min)との大小関係を判定する(ステップS12)。
【００６４】
この大小関係の判定で、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)以下と判定された場合、コンピュータの判定手段は、放電ができなくなるのを防止するために、この基準電解液流量Fx(リットル/min)で循環ポンプを運転すると判定する(ステップS13)。
【００６５】
一方、測定電解液流量fx(リットル/min)が基準電解液流量Fx(リットル/min)より大きい場合は、まず、コンピュータの判定手段は、所定の抵抗判別設定値δ(Ω)を記憶手段から呼び出す(ステップS14)。本実施形態では、コンピュータの記憶手段に予め抵抗判別設定値δ(Ω)を入力しておく。
【００６６】
コンピュータの判定手段は、基準セル抵抗値Rx(Ω)から測定セル抵抗値rx(Ω)を減じた値(Rx-rx)と所定の抵抗判別設定値δ(Ω)との大小関係を判定する(ステップS15)。
【００６７】
(Rx-rx)値が、抵抗判別設定値δ(Ω)より大きい場合には、コンピュータの判定手段は、流量変更量設定値α(リットル/min)を記憶手段から呼び出す(ステップS9)。そして、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)から所定の流量変更量設定値α(リットル/min)を減じた流量で循環ポンプを運転する決定を行う(ステップS16)。
【００６８】
一方、(Rx-rx)値が、抵抗判別設定値δ(Ω)以下の場合には、コンピュータの判定手段は、測定電解液流量fx(リットル/min)で循環ポンプを運転する判定を行う(ステップS17)。
【００６９】
本実施形態では、コンピュータの判定手段は、ステップS10、ステップS13、ステップS16、ステップS17まで行うと、充電運転または放電運転を継続するか否かを判定し(ステップS18)、継続する場合は、ステップS4に戻ってステップS4以降の手順を繰り返し、継続しない場合は、運転を終了する。本実施形態では、充電運転または放電運転は、所定の運転時間を設定しており、コンピュータの判定手段は、この運転時間が経過したか否かで運転を継続するか否かを判定する。
【００７０】
上記構成を備える本発明のレドックスフロー電池の運転方法によれば、セルの開放電圧およびセルの内部抵抗に応じて電解液流量を最適な必要流量に調整できるので、過剰な電解液流量となることなく、ポンプ動力損失を低減して電池効率を向上できる。さらに、温度、経年劣化等に応じてセル抵抗値を適切な値となるように調整できるもので、電池容量の有効活用が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、特に負荷平準化用のレドックスフロー電池の運転に利用することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態に係るレドックスフロー電池の概略構成図である。
【図２】本発明に係る本発明レドックスフロー電池の運転方法の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】レドックスフロー電池の動作原理の説明図である。
【図４】レドックスフロー電池の充電深度（開放電圧）とポンプ流量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
1  レドックスフロー電池        11  交流／直流変換器
2  セルスタック      2a  主セル      2b  モニタセル
3a  正極電解液タンク      3b  負極電解液タンク
4a,4b,5a,5b  導管      6a,6b  循環ポンプ
20  コンピュータ
100  セル      100A  正極セル        100B  負極セル
101  隔膜      102  正極電極      103  負極電極
104A  正極タンク        104B  負極タンク
105A,105B  ポンプ        106A,106B  導管
【図１】
2006114359.tif 000003
【図２】
2006114359.tif 000004
【図３】
2006114359.tif 000005
【図４】
2006114359.tif 000006