特許 7091934 車両用フロー電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】車両用フロー電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/18 20060101AFI20220621BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/04276 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

H01M8/18

H01M8/00 Z

H01M8/04 J

H01M8/04276

H01M8/04746

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018155631

(22)【出願日】2018-08-22

(65)【公開番号】P2020030964

(43)【公開日】2020-02-27

【審査請求日】2021-07-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田丸 奏

(72)【発明者】

【氏名】恒川 肇

【審査官】渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５００６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０６９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２６９７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／１８

Ｈ０１Ｍ ８／００

Ｈ０１Ｍ ８／０４

Ｈ０１Ｍ ８／０４２７６

Ｈ０１Ｍ ８／０４７４６

Ｂ６０Ｌ ５０／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極電極が収容された正極セルと、負極電極が収容された負極セルと、を有する発電セルと、
正極活物質を含む正極電解液を貯蔵する正極側溶液タンクを有し、正極側循環配管を介して前記正極セルと該正極側溶液タンクとの間で該正極電解液を循環させる正極側循環部と、
負極活物質を含む負極電解液を貯蔵する負極側溶液タンクを有し、負極側循環配管を介して前記負極セルと該正極側溶液タンクとの間で該負極電解液を循環させる負極側循環部と、を備えた車両用フロー電池であって、
酸化部材を収容する酸化部材収容部を有し、前記正極電解液を該酸化部材収容部へ流通させる酸化部と、
還元部材を収容する還元部材収容部を有し、前記負極電解液を該還元部材収容部へ流通させる還元部と、
前記正極電解液の前記酸化部材収容部への流通状態を調整する第１流通状態調整部と、
前記負極電解液の前記還元部材収容部への流通状態を調整する第２流通状態調整部と、
前記第１流通状態調整部及び前記第２流通状態調整部を制御する制御部と、を有する車両用フロー電池。

【請求項2】

前記酸化部材収容部は、前記正極側溶液タンクに対して並列に接続され、
前記還元部材収容部は、前記負極側溶液タンクに対して並列に接続され、
前記第１流通状態調整部は、前記酸化部材収容部の上流側及び下流側の少なくとも一方に設けられた正極側開閉弁を含み、
前記第２流通状態調整部は、前記還元部材収容部の上流側及び下流側の少なくとも一方に設けられた負極側開閉弁を含む、請求項１に記載の車両用フロー電池。

【請求項3】

前記酸化部材収容部は、上流側は前記正極セルに接続され、下流側は前記正極側溶液タンクに接続され、
前記還元部材収容部は、上流側は前記負極セルに接続され、下流側は前記負極側溶液タンクに接続され、
前記第１流通状態調整部は、前記正極セルと前記酸化部材収容部との間及び前記酸化部材収容部と前記正極側溶液タンクとの間の少なくとも一方に設けられた正極側開閉弁を含み、
前記第２流通状態調整部は、前記負極セルと前記還元部材収容部との間及び前記還元部材収容部と前記負極側溶液タンクとの間の少なくとも一方に設けられた負極側開閉弁を含む、請求項１に記載の車両用フロー電池。

【請求項4】

前記酸化部材収容部の体積と前記還元部材収容部の体積との比が、前記酸化部材の体積容量密度と前記還元部材の体積容量密度との比の逆数に基づいて設定された、請求項１～３の何れか一項に記載の車両用フロー電池。

【請求項5】

前記酸化部材収容部及び前記還元部材収容部の少なくとも一方が、車両に対して少なくとも交換可能又は補充可能に構成された、請求項１～４の何れか一項に記載の車両用フロー電池。

【請求項6】

前記制御部は、車両の加速状態を測定する加速状態測定手段を更に有し、
前記制御部は、
前記加速状態測定手段により測定される加速度が所定値以上の場合に、前記第１流通状態調整部により前記正極電解液を前記酸化部材収容部へ流通させ、
前記第２流通状態調整部により前記負極電解液を前記還元部材収容部へ流通させる、請求項１～５の何れか一項に記載の車両用フロー電池。

【請求項7】

前記制御部は、正極側及び負極側の充電率を測定する充電率測定手段を更に有し、
前記制御部は、
前記充電率測定手段により測定される正極側の充電率が所定の値未満となった場合に、
前記第１流通状態調整部により前記正極電解液を前記酸化部材収容部へ流通させ、
前記充電率測定手段により測定される負極側の充電率が所定の値未満となった場合に、
前記第２流通状態調整部により前記負極電解液を前記還元部材収容部へ流通させる、請求項１～５の何れか一項に記載の車両用フロー電池。

【請求項8】

前記制御部は、正極側及び負極側の充電率を測定する充電率測定手段を更に有し、
前記制御部は、
前記充電率測定手段により測定される正極側の充電率が単位時間当たりに所定の割合を超えて減少した場合に、前記第１流通状態調整部により前記正極電解液を前記酸化部材収容部へ流通させ、
前記充電率測定手段により測定される負極側の充電率が単位時間当たりに所定の割合を超えて減少した場合に、前記第２流通状態調整部により前記負極電解液を前記還元部材収容部へ流通させる、請求項１～５の何れか一項に記載の車両用フロー電池。

【請求項9】

前記制御部は、
前記充電率測定手段により測定される正極側の充電率が所定の値以上になるまで、前記第１流通状態調整部により前記酸化部材収容部への前記正極電解液の流量を調整し、
前記充電率測定手段により測定される負極側の充電率が所定の値以上になるまで、前記第２流通状態調整部により前記還元部材収容部への前記負極電解液の流量を調整する、請求項７または８に記載の車両用フロー電池。

【請求項10】

前記制御部は、
前記第１流通状態調整部により前記酸化部材収容部に流通させる前記正極電解液の流量を、前記正極セルに循環させる前記正極電解液の流量に対して増加させ、
前記第１流通状態調整部により前記還元部材収容部に流通させる前記負極電解液の流量を、前記負極セルに循環させる前記負極電解液の流量に対して増加させる、請求項１～９の何れか一項に記載の車両用フロー電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に設けるフロー電池に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、フロー型の電池が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような電池では、正極側電解液室に循環される正極活物質を含む正極側電解液に対して、粉末状の酸化剤を供給することによって、正極活物質を酸化させる。また、負極側電解液室に循環される負極活物質を含む負極側電解液に対して、粉末状の還元剤を供給することによって、負極活物質を還元させる。したがって、特許文献１の構成によれば、車両の走行距離を伸ばすことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１１７５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の構成では、正極活物質を酸化させることによってエネルギーを消耗した酸化剤は正極電解液中に溶解しており、分離して排出するのは困難である。また、負極活物質を還元させることによってエネルギーを消耗した還元剤は負極電解液中に溶解しており、分離して排出するのは困難である。よって、酸化剤及び還元剤の供給を繰り返すことで電解液濃度は高まり、飽和濃度に達した状態では更なる供給が不可能になり、車両の走行距離を伸ばすことができない。酸化剤及び還元剤の供給を繰り返した際は、電解液の交換が必要になる。

【0005】

本発明の目的は、電解液の交換が不要で、車両の走行距離を効率良く伸ばすことができる車両用フロー電池及びその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を達成するために、本発明の車両用フロー電池は、正極電極が収容された正極セルと、負極電極が収容された負極セルと、を有する発電セルと、正極活物質を含む正極電解液を貯蔵する正極側溶液タンクを有し、正極側循環配管を介して正極セルと該正極側溶液タンクとの間で該正極電解液を循環させる正極側循環部と、負極活物質を含む負極電解液を貯蔵する負極側溶液タンクを有し、負極側循環配管を介して負極セルと該正極側溶液タンクとの間で該負極電解液を循環させる負極側循環部と、を備えた車両用フロー電池である。ここで、本発明の車両用フロー電池は、酸化部材を収容する酸化部材収容部を有し、正極電解液を該酸化部材収容部へ流通させる酸化部と、還元部材を収容する還元部材収容部を有し、負極電解液を該還元部材収容部へ流通させる還元部と、正極電解液の酸化部材収容部への流通状態を調整する第１流通状態調整部と、負極電解液の還元部材収容部への流通状態を調整する第２流通状態調整部と、第１流通状態調整部及び第２流通状態調整部を制御する制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電解液交換が不要で、車両の走行距離を効率良く伸ばすことができる車両用フロー電池及びその制御方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】車両に設けた第１実施形態の車両用フロー電池を示す模式図。

【図2】第１実施形態の車両用フロー電池を示す模式図。

【図3】第２実施形態の車両用フロー電池を示す模式図。

【図4】第３実施形態の車両用フロー電池を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

「第１実施形態」
「車両用フロー電池１００の構成」
図１及び図２を参照して、車両１０に設けられた車両用フロー電池１００の構成（発電セル１１０、正極側循環部１２０、負極側循環部１３０、酸化部１４０、還元部１５０及び制御部１６０）と、車両１０に設けられ車両用フロー電池１００と接続された電気ユニット２０の構成を説明する。

【0010】

「発電セル１１０の構成」
発電セル１１０は、車両１０に設けられた駆動機器２５に対して電力を供給する。発電セル１１０は、図１又は図２に示すように、正極電極１１１と、正極セル１１２と、負極電極１１３と、負極セル１１４と、隔膜１１５と、を有している。

【0011】

正極電極１１１は、例えば、炭素繊維からなり、板状に形成されている。正極セル１１２には、正極電極１１１が収容され、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２が循環される。負極電極１１３は、例えば、炭素繊維からなり、板状に形成されている。負極セル１１４には、負極電極１１３が収容され、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２が循環される。隔膜１１５は、いわゆるセパレータであり、正極セル１１２と負極セル１１４との間を区切る。隔膜１１５は、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２と、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２とが混ざることを防ぐ。隔膜１１５は、正極電解液１２２と負極電解液１３２との間で、イオンを通す。隔膜１１５は、例えばイオン交換膜からなる。発電セル１１０は、例えば、車両１０の前方に設けられている。

【0012】

「正極側循環部１２０の構成」
正極側循環部１２０は、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を貯蔵する正極側溶液タンク１２３を有し、正極側循環配管（正極側循環部導入管１２４及び正極側循環部導出管１２５）を介して正極セル１１２と正極側溶液タンク１２３との間で正極電解液１２２を循環させる。換言すると、正極側循環部１２０は、発電セル１１０の正極セル１１２に対して、酸化された状態の正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を循環させる。正極側循環部１２０は、図２に示すように、正極活物質１２１と、正極電解液１２２と、正極側溶液タンク１２３と、正極側循環部導入管１２４と、正極側循環部導出管１２５と、正極側循環用ポンプ１２６と、を有している。

【0013】

正極活物質１２１は、例えば鉄イオンからなる。図２に示すように、充電時において、２価の正極活物質１２１ａは、正極電極１１１から電子が流出することによって、３価の正極活物質１２１ｂに酸化される。なお、正極活物質１２１には、様々な材料を適用することができ、負極活物質よりも貴な電位を取る正極活物質を適用することができる。正極電解液１２２は、例えば、溶媒がプロピレンカーボネートで、電解質がヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）からなる。正極側溶液タンク１２３は、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を収容する容器である。

【0014】

正極側循環部導入管１２４は、正極側溶液タンク１２３と正極セル１１２との間に接続された配管である。正極側循環部導入管１２４を用いて、正極側溶液タンク１２３から正極セル１１２に対して、酸化された状態の正極活物質１２１を含む正極電解液１２２が導入（供給）される。正極側循環部導出管１２５は、正極セル１１２と正極側溶液タンク１２３との間に接続された配管である。正極側循環部導出管１２５を用いて、正極セル１１２から正極側溶液タンク１２３に対して、還元された状態の正極活物質１２１を含む正極電解液１２２が導出（排出）される。正極側循環用ポンプ１２６は、例えば正極側循環部導出管１２５に接続された送液用のポンプである。正極側循環用ポンプ１２６を用いて、正極側溶液タンク１２３と正極セル１１２との間において、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を循環させる。

【0015】

「負極側循環部１３０の構成」
負極側循環部１３０は、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を貯蔵する負極側溶液タンク１３３を有し、負極側循環配管（負極側循環部導入管１３４及び負極側循環部導出管１３５）を介して負極セル１１４と正極側溶液タンク１２３との間で負極電解液１３２を循環させる。換言すると、負極側循環部１３０は、発電セル１１０の負極セル１１４に対して、還元された状態の負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を循環させる。負極側循環部１３０は、図２に示すように、負極活物質１３１と、負極電解液１３２と、負極側溶液タンク１３３と、負極側循環部導入管１３４と、負極側循環部導出管１３５と、負極側循環用ポンプ１３６と、を有している。

【0016】

負極活物質１３１は、例えばコバルトイオンからなる。図２に示すように、充電時において、３価の負極活物質１３１ａは、負極電極１１３から電子が流入することによって、２価の負極活物質１３１ｂに還元される。なお、負極活物質１３１には、様々な材料を適用することができ、正極活物質よりも卑な電位を持つ負極活物質の材料も適用することができる。負極電解液１３２は、例えば、溶媒がプロピレンカーボネートで、電解質がヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）からなる。負極側溶液タンク１３３は、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を収容する容器である。

【0017】

負極側循環部導入管１３４は、負極側溶液タンク１３３と負極セル１１４との間に接続された配管である。負極側循環部導入管１３４を用いて、負極側溶液タンク１３３から負極セル１１４に対して、還元された状態の負極活物質１３１を含む負極電解液１３２が導入（供給）される。負極側循環部導出管１３５は、負極セル１１４と負極側溶液タンク１３３との間に接続された配管である。負極側循環部導出管１３５を用いて、負極セル１１４から負極側溶液タンク１３３に対して、酸化された状態の負極活物質１３１を含む負極電解液１３２が導出（排出）される。負極側循環用ポンプ１３６は、例えば負極側循環部導出管１３５に接続された送液用のポンプである。負極側循環用ポンプ１３６を用いて、負極側溶液タンク１３３と負極セル１１４との間において、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を循環させる。

【0018】

「酸化部１４０の構成」
酸化部１４０は、酸化部材（酸化剤１４１）を収容する酸化部材収容部（正極側充電タンク１４２）を有し、正極電解液１２２を該正極側充電タンク１４２へ流通させる。換言すると、酸化部１４０は、正極電解液１２２に含まれる正極活物質１２１を酸化させる。酸化部１４０は、図２に示すように、酸化剤１４１と、正極側充電タンク１４２（酸化剤タンク）と、酸化部導入管１４３と、酸化部導入弁１４４と、酸化部導出管１４５と、酸化部導出弁１４６と、正極側酸化用ポンプ１４７と、を有している。

【0019】

酸化剤１４１は、正極活物質１２１を酸化反応させる。酸化剤１４１には、例えば、ＦｅＰＯ_４、Ｍｎ_２Ｏ_４又はＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４が用いられる。酸化剤１４１は、粉状の状態のままで、正極側充電タンク１４２に充填する場合、正極側充電タンク１４２と酸化部導入管１４３との接続部分、及び正極側充電タンク１４２と酸化部導出管１４５との接続部分に、それぞれフィルタを備えた構成とすることができる。フィルタは、酸化剤１４１を通さず、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を通す構成のものが用いられる。

【0020】

酸化剤１４１は、上記の構成に限定されることなく、例えば、円柱形状に固形化した構成としてもよい。固形化された酸化剤１４１は、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２が通過可能な孔を備える。このような構成とした場合、固形化された酸化剤１４１は、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２が通過する場合に、溶出せずに、その形状の大部分が維持されればよい。

【0021】

酸化剤１４１は、正極側充電タンク１４２に対して交換可能（再充填可能）に構成されている。すなわち、酸化剤１４１は、正極側充電タンク１４２が設けられた車両１０に対して交換可能に構成されている。また、酸化剤１４１は、固形化して構成した場合、正極側充電タンク１４２に対して複数個、設けることができる。この場合、複数個の固形化された酸化剤１４１は、正極側充電タンク１４２に対して選択的に補充可能（任意の固形化された酸化剤１４１を選択して着脱可能）に構成することもできる。

【0022】

正極側充電タンク１４２は、酸化剤１４１を収容する容器である。正極側充電タンク１４２は、正極側溶液タンク１２３に対して並列に接続されている。正極側充電タンク１４２は、例えば、１つから構成され、車両１０の後方のトランクの部分などに設ける。正極側充電タンク１４２は、車両１０に対して交換可能（着脱可能）に構成されている。正極側充電タンク１４２は、例えば、負極側充電タンク１５２と水平方向に並べて設けることができる。また、正極側充電タンク１４２は、例えば、負極側充電タンク１５２よりも交換頻度が高い場合、負極側充電タンク１５２の上方に位置するように、負極側充電タンク１５２と垂直方向に並べて設けることができる。正極側充電タンク１４２は、複数本から構成することもできる。この場合、複数本の正極側充電タンク１４２を、例えば、酸化部１４０の配管に対して並列接続又は直列接続することによって、車両１０に対して選択的に補充可能（複数本のうち任意の正極側充電タンク１４２を着脱可能）に構成することもできる。

【0023】

酸化部導入管１４３は、正極側充電タンク１４２と正極側溶液タンク１２３との間に接続された配管である。酸化部導入管１４３を用いて、正極側充電タンク１４２から正極側溶液タンク１２３に対して、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を流通（供給）させる。酸化部導入弁１４４は、例えば、流体用の電磁弁であり、酸化部導入管１４３に接続されている。酸化部導入弁１４４を用いて、正極側充電タンク１４２から正極側溶液タンク１２３に対する、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の流通（供給）を制御する。酸化部導入弁１４４は、酸化部導出弁１４６と共に、正極電解液１２２の正極側充電タンク１４２への流通状態を調整する第１流通状態調整部に含まれている。酸化部導入弁１４４は、正極側充電タンク１４２の上流側に設けられた正極側開閉弁に相当する。

【0024】

酸化部導出管１４５は、正極側溶液タンク１２３と正極側充電タンク１４２との間に接続された配管である。酸化部導出管１４５を用いて、正極側溶液タンク１２３から正極側充電タンク１４２に対して、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を流通（排出）させる。酸化部導出弁１４６は、例えば、流体用の電磁弁であり、酸化部導出管１４５に接続されている。酸化部導出弁１４６を用いて、正極側溶液タンク１２３から正極側充電タンク１４２に対する、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の流通（供給）を制御する。酸化部導出弁１４６は、正極側充電タンク１４２の下流側に設けられた正極側開閉弁に相当する。正極側酸化用ポンプ１４７は、例えば、送液用のポンプであり、酸化部導出管１４５に接続されている。正極側酸化用ポンプ１４７を用いて、正極側充電タンク１４２と正極側溶液タンク１２３との間において、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を流通させる。

【0025】

「還元部１５０の構成」
還元部１５０は、還元部材（還元剤１５１）を収容する還元部材収容部（負極側充電タンク１５２）を有し、負極電解液１３２を該負極側充電タンク１５２へ流通させる。換言すると、還元部１５０は、負極電解液１３２に含まれる負極活物質１３１を還元させる。還元部１５０は、図２に示すように、還元剤１５１と、負極側充電タンク１５２と、還元部導入管１５３と、還元部導入弁１５４と、還元部導出管１５５と、還元部導出弁１５６と、負極側還元用ポンプ１５７と、を有している。

【0026】

還元剤１５１は、負極活物質１３１を還元反応させる。還元剤１５１には、例えば、Ｌｉ_７Ｔｉ_５Ｏ_１２、Ｌｉ－Ｓｉ合金又はＬｉ金属が用いられる。還元剤１５１は、粉状の状態のままで、負極側充電タンク１５２に充填する場合、負極側充電タンク１５２と還元部導入管１５３との接続部分、及び負極側充電タンク１５２と還元部導出管１５５との接続部分に、それぞれフィルタを備えた構成とすることができる。フィルタは、還元剤１５１を通さず、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を通す構成のものが用いられる。

【0027】

還元剤１５１は、上記の構成に限定されることなく、例えば、円柱形状に固形化した構成としてもよい。固形化された還元剤１５１は、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２が通過可能な孔を備える。このような構成とした場合、固形化された還元剤１５１は、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２が通過する場合に、溶出せずに、その形状の大部分が維持されればよい。

【0028】

還元剤１５１は、負極側充電タンク１５２に対して交換可能（再充填可能）に構成されている。すなわち、還元剤１５１は、負極側充電タンク１５２が設けられた車両１０に対して交換可能に構成されている。また、還元剤１５１は、固形化して構成した場合、負極側充電タンク１５２に対して複数個、設けることができる。この場合、複数個の固形化された還元剤１５１は、負極側充電タンク１５２に対して選択的に補充可能（任意の固形化された還元剤１５１を選択して着脱可能）に構成することもできる。

【0029】

負極側充電タンク１５２は、還元剤１５１を収容する容器である。負極側充電タンク１５２は、負極側溶液タンク１３３に対して並列に接続されている。負極側充電タンク１５２は、例えば、１つから構成され、車両１０の後方のトランクの部分などに設ける。負極側充電タンク１５２は、車両１０に対して交換可能（着脱可能）に構成されている。負極側充電タンク１５２は、複数本から構成することもできる。この場合、複数本の負極側充電タンク１５２を、例えば、還元部１５０の配管に対して並列接続又は直列接続することによって、車両１０に対して選択的に補充可能（複数本のうち任意の負極側充電タンク１５２を着脱可能）に構成することもできる。

【0030】

還元部導入管１５３は、負極側充電タンク１５２と負極側溶液タンク１３３との間に接続された配管である。還元部導入管１５３を用いて、負極側充電タンク１５２から負極側溶液タンク１３３に対して、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を流通（供給）させる。還元部導入弁１５４は、例えば、流体用の電磁弁であり、還元部導入管１５３に接続されている。還元部導入弁１５４を用いて、負極側充電タンク１５２から負極側溶液タンク１３３に対する、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２の流通（供給）を制御する。還元部導入弁１５４は、還元部導出弁１５６と共に、負極電解液１３２の負極側充電タンク１５２への流通状態を調整する第２流通状態調整部を構成している。還元部導入弁１５４は、負極側充電タンク１５２の上流側に設けられた負極側開閉弁に相当する。

【0031】

還元部導出管１５５は、負極側溶液タンク１３３と負極側充電タンク１５２との間に接続された配管である。還元部導出管１５５を用いて、負極側溶液タンク１３３から負極側充電タンク１５２に対して、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を流通（排出）する。還元部導出弁１５６は、例えば、流体用の電磁弁であり、還元部導出管１５５に接続されている。還元部導出弁１５６を用いて、負極側溶液タンク１３３から負極側充電タンク１５２に対する、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２の流通（供給）を制御する。還元部導出弁１５６は、負極側充電タンク１５２の下流側に設けられた負極側開閉弁に相当する。負極側還元用ポンプ１５７は、例えば、送液用のポンプであり、還元部導出管１５５に接続されている。負極側還元用ポンプ１５７を用いて、負極側充電タンク１５２と負極側溶液タンク１３３との間において、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を流通させる。

【0032】

「制御部１６０の構成」
制御部１６０は、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）及び第２流通状態調整部（還元部導入弁１５４及び還元部導出弁１５６）を制御する。制御部１６０は、図１等に示すように、車両１０の加速状態を測定する加速センサ１６１ａ（加速状態測定手段）と、正極側及び負極側の充電率を測定する充電センサ１６１ｂ（充電率測定手段）を備えたコントローラ１６１を有している。

【0033】

コントローラ１６１は、加速センサ１６１ａ及び充電センサ１６１ｂ等から得られた情報に基づいて、酸化部導入弁１４４、酸化部導出弁１４６、還元部導入弁１５４及び還元部導出弁１５６等を制御する。コントローラ１６１は、上記の制御のために、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有している。ＲＯＭは、車両用フロー電池１００の制御プログラムを格納している。ＣＰＵは、制御プログラムを実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵが制御プログラムを実行している間、様々なデータを一時的に記憶する。

【0034】

「電気ユニット２０の構成」
電気ユニット２０は、車両１０に設けられ、車両用フロー電池１００と接続されている。電気ユニット２０は、給電部２１と、インバータ２２と、正極端子２３と、負極端子２４と、駆動機器２５と、を有している。給電部２１は、例えば、車両１０のエンジンであり、発電機として用いる。給電部２１は、車両が駐車される施設に対して電力を送電する発電所や、車両１０が駐車される施設に設けられ電力を生成する発電機器としてもよい。インバータ２２は、給電部２１から車両用フロー電池１００に対して供給される電力を、交流から直流に変換する。また、インバータ２２は、車両用フロー電池１００から駆動機器２５に対して供給される電力を、直流から交流に変換する。正極端子２３は、インバータ２２と発電セル１１０の正極電極１１１とを電気的に接続する。負極端子２４は、インバータ２２と発電セル１１０の負極電極１１３とを電気的に接続する。駆動機器２５は、例えば、車載用モータである。

【0035】

「車両用フロー電池１００の制御方法」
「基本的な制御方法」
図２及び表１を参照して、車両用フロー電池１００の基本的な制御方法を説明する。

【0036】

車両用フロー電池１００の基本的な制御方法では、発電セル１１０における充電率の上昇に着目して説明する。特に、発電セル１１０の正極側における充電率の上昇について説明する。負極側の制御は、上記の正極側の制御と同様であることから、説明を省略する。

【0037】

表１に、正極セル１１２、正極側溶液タンク１２３及び正極側充電タンク１４２に関して、体積Ｖ_１［ｍ^３］、Ｖ_２［ｍ^３］及びＶ_３［ｍ^３］を表している。また、表１に、正極セル１１２、正極側溶液タンク１２３及び正極側充電タンク１４２に関して、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の濃度Ｍ_１［ｍｏｌ／ｍ^３］、Ｍ_２［ｍｏｌ／ｍ^３］及びＭ_３［ｍｏｌ／ｍ^３］を表している。また、表１に、正極側溶液タンク１２３から正極セル１１２に対する、及び正極側充電タンク１４２から正極側溶液タンク１２３に対する、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の流量Ｊ_１［ｍ^３／ｓ］、及びＪ_２［ｍ^３／ｓ］を表している。

【0038】

【表1】

【0039】

正極セル１１２に循環させる正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の流量Ｊ_１［ｍ^３／ｓ］と、酸化剤１４１に流通させる正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の流量Ｊ_２［ｍ^３／ｓ］と関係は、数１に基づいて、数２によって表される。

【0040】

【数1】

【0041】

【数2】

【0042】

ここで、流量Ｊ_２［ｍ^３／ｓ］を流量Ｊ_１［ｍ^３／ｓ］に対して増加させることによって、正極側の充電率を上昇させるように制御する。

【0043】

「具体的な制御方法１」
図２を参照して、車両１０を長距離にわたり走行させることによって、車両用フロー電池１００の充電率が徐々に低下するような場合に好ましい制御方法１を説明する。

【0044】

このような制御は、例えば、車両１０を走行中に充電する施設が無い場合、車両１０を充電する施設が有っても混雑している場合、及び車両１０の走行を長距離にわたって継続したい場合を想定している。なお、車両１０を長距離にわたって継続して走行させる場合、例えば自動運転であれば、運転の疲れによる影響を考慮する必要がない。

【0045】

正極側の充電率は、次のようにして算出する。すなわち、正極側の充電率は、正極側溶液タンク１２３に収容された正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の電圧、又は正極側循環部導出管１２５を流れる正極活物質１２１を含む正極電解液１２２の電圧を、一定時間ごとに充電センサ１６１ｂから算出する。

【0046】

正極側の充電率が所定の値未満となった場合に、正極側溶液タンク１２３に収容された正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を、正極側充電タンク１４２に収容された酸化剤１４１に対して、正極側酸化用ポンプ１４７を運転させて送液する。正極側の充電率に関する所定の値は、例えば３０％のように予め設定するが、車両１０の運転者などが随時変更可能な構成としてもよい。

【0047】

正極側の充電率が設定値（例えば５０％）まで上昇した場合、正極側酸化用ポンプ１４７の運転を止めて、正極側溶液タンク１２３から正極側充電タンク１４２に対する、正極活物質１２１を含む正極活物質１２１の流通を停止する。

【0048】

負極側の充電率は、次のようにして算出する。すなわち、負極側の充電率は、負極側溶液タンク１３３に収容された負極活物質１３１を含む負極電解液１３２の電圧、又は負極側循環部導出管１３５を流れる負極活物質１３１を含む負極電解液１３２の電圧を、一定時間ごとに充電センサ１６１ｂから算出する。

【0049】

負極側の充電率が所定の値未満となった場合に、負極側溶液タンク１３３に収容された負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を、負極側充電タンク１５２に収容された還元剤１５１に対して、負極側還元用ポンプ１５７を運転させて送液する。負極側の充電率に関する所定の値は、例えば３０％のように予め設定するが、車両１０の運転者などが随時変更可能な構成としてもよい。負極側の充電率に関する所定の値は、正極側の充電率に関する所定の値と異ならせてもよい。

【0050】

負極側の充電率が設定値（例えば５０％）まで上昇した場合、負極側還元用ポンプ１５７の運転を止めて、負極側溶液タンク１３３から負極側充電タンク１５２に対する、負極活物質１３１を含む負極活物質１３１の流通を停止する。

【0051】

「具体的な制御方法２」
図２を参照して、車両１０に高負荷が発生することによって、車両用フロー電池１００の充電率が急減するような場合に好ましい制御方法２を説明する。

【0052】

このような制御は、例えば、車両１０が勾配の大きい坂道を走行する場合、車両１０が重量物を積載又は牽引して走行する場合、高速走行する場合、及び車両１０に設けた空調機器を最大で動作させる場合（例えば炎天下で駐車していた状態から急速に空冷しつつ走行する場合）を想定している。

【0053】

正極側の充電率が単位時間当たりに所定の割合を超えて減少した場合に、正極側溶液タンク１２３に収容された正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を、正極側充電タンク１４２に収容された酸化剤１４１に対して、正極側酸化用ポンプ１４７を運転させて送液する。所定の割合は、車両１０を通常の条件で走行させた場合における、正極側溶液タンク１２３での単位時間当たりの充電率の減少率を基準として、その減少率よりも高い値で設定する。すなわち、正極側の充電率が、車両１０を通常の条件で走行させた場合よりも、例えば５倍以上の高い割合で急減した場合に、この制御を実行する。正極側の充電率の算出に関する構成、及び正極側の充電率が設定値（例えば５０％）まで上昇した場合の構成は、制御方法１と同様である。

【0054】

負極側の充電率が単位時間当たりに所定の割合を超えて減少した場合に、負極側溶液タンク１３３に収容された負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を、負極側充電タンク１５２に収容された還元剤１５１に対して、負極側還元用ポンプ１５７を運転させて送液する。所定の割合は、車両１０を通常の条件で走行させた場合における、負極側溶液タンク１３３での単位時間当たりの充電率の減少率を基準として、その減少率よりも高い値で設定する。すなわち、負極側の充電率が、車両１０を通常の条件で走行させた場合よりも、例えば５倍以上の高い割合で急減した場合に、この制御を実行する。負極側の充電率の算出に関する構成、及び負極側の充電率が設定値（例えば５０％）まで上昇した場合の構成は、制御方法１と同様である。

【0055】

「具体的な制御方法３」
図２を参照して、車両１０を走行状態に依存することなく、車両用フロー電池１００の充電率を定の値（例えば３０％）以上に維持する必要がある場合に好ましい制御方法３を説明する。

【0056】

このような制御は、例えば、タクシーのように車両１０の走行の予測を立て難い場合、及び消防車のような緊急用車両において走行に一定の余裕を保つ必要がある場合を想定している。

【0057】

正極側の充電率が所定の値以上になるように、正極側溶液タンク１２３に収容された正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を、正極側充電タンク１４２に収容された酸化剤１４１に対して、正極側酸化用ポンプ１４７の出力を可変しながら運転させて送液する。このような制御によって、酸化剤１４１に対する正極電解液１２２の流量を調整（増加又は減少）する。酸化剤１４１に対する正極電解液１２２の流量の調整は、正極側酸化用ポンプ１４７の出力を可変する制御に限定されることなく、正極側酸化用ポンプ１４７の出力を一定にして酸化部導入弁１４４又は酸化部導出弁１４６の開度を可変させる制御によって実行してもよい。正極側の充電率の算出に関する構成は、制御方法１と同様である。

【0058】

負極側の充電率が所定の値以上になるように、負極側溶液タンク１３３に収容された負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を、負極側充電タンク１５２に収容された還元剤１５１に対して、負極側還元用ポンプ１５７の出力を可変しながら運転させて送液する。このような制御によって、還元剤１５１に対する負極電解液１３２の流量を調整（増加又は減少）する。還元剤１５１に対する負極電解液１３２の流量の調整は、負極側還元用ポンプ１５７の出力を可変する制御に限定されることなく、負極側還元用ポンプ１５７の出力を一定にして還元部導入弁１５４又は還元部導出弁１５６の開度を可変させる制御によって実行してもよい。負極側の充電率の算出に関する構成は、制御方法１と同様である。

【0059】

「車両用フロー電池１００及びその制御方法の効果」
車両用フロー電池１００及びその制御方法の効果を説明する。

【0060】

第１実施形態によれば、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）によって調整しながら、酸化剤１４１を収容する正極側充電タンク１４２へ流通させる。又、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を、第２流通状態調整部（還元部導入弁１５４及び還元部導出弁１５６）によって調整しながら、還元剤１５１を収容する負極側充電タンク１５２へ流通させる。

【0061】

このような構成及び制御によれば、正極セル１１２において還元された正極活物質１２１を酸化させる必要がある時には、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）を調整し、酸化剤１４１を収容する正極側充電タンク１４２へ流通させ、酸化剤１４１によって正極活物質１２１を酸化させることができる。また、負極セル１１４において酸化された負極活物質１３１を還元させる必要がある時には、第２流通状態調整部（還元部導入弁１５４及び還元部導出弁１５６）を調整し、還元剤１５１を収容する負極側充電タンク１５２へ流通させ、還元剤１５１によって負極活物質１３１を還元させることができる。さらに、正極セル１１２において還元された正極活物質１２１を酸化させる必要がない時には、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）を調整し、酸化剤１４１を収容する正極側充電タンク１４２への流通を減らすもしくは止めることにより、酸化剤１４１のエネルギーの無駄な消耗を防ぐことができる。また、負極セル１１４において酸化された負極活物質１３１を還元させる必要がない時には、第２流通状態調整部（還元部導入弁１５４及び還元部導出弁１５６）を調整し、還元剤１５１を収容する負極側充電タンク１５２への流通を減らすもしくは止めることにより、還元剤１５１のエネルギーの無駄な消耗を防ぐことができる。ここで、正極活物質１２１を酸化させることによってエネルギーが消耗した酸化剤１４１は溶出せずに固体状態を維持しており、正極活物質１２１を含んだ正極電解液１２２から回収する必要が無い。また、負極活物質１３１を還元させることによってエネルギーが消耗した還元剤１５１は溶出せずに固体状態を維持しており、負極活物質１３１を含んだ負極電解液１３２から回収する必要が無い。これにより、正極側充電タンク１４２及び負極側充電タンク１５２の交換頻度を減らすことができる。この結果、車両用フロー電池１００及びその制御方法は、電解液を交換することなく、車両１０の走行距離を効率良く伸ばすことができ、充電タンクの交換頻度を減らすことができる。

【0062】

第１実施形態によれば、正極側充電タンク１４２は、正極側溶液タンク１２３に対して並列に接続されている。同様に、負極側充電タンク１５２は、負極側溶液タンク１３３に対して並列に接続されている。

【0063】

このような構成によれば、非常に簡便であって、かつ、一定の応答性及び精度を満たした上で、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２を、酸化剤１４１を収容する正極側充電タンク１４２へ流通させることができる。又、負極活物質１３１を含む負極電解液１３２を、還元剤１５１を収容する負極側充電タンク１５２へ流通させることができる。

【0064】

第１実施形態によれば、正極側充電タンク１４２及び負極側充電タンク１５２が、車両１０に対して、それぞれ交換可能又は補充可能に構成されている。

【0065】

このような構成によれば、エネルギーを一定以上消耗した酸化剤１４１を収容した正極側充電タンク１４２及びエネルギーを一定以上消耗した還元剤１５１を収容した負極側充電タンク１５２を車両１０から取り外し、十分なエネルギーを備えた酸化剤１４１を収容した正極側充電タンク１４２及び十分なエネルギーを備えた還元剤１５１を収容した負極側充電タンク１５２を車両１０に取り付けるだけで、車両１０の走行距離を伸ばすことができる。すなわち、ガソリンスタンドのような施設において、車両１０を短時間停車させている間に正極側充電タンク１４２及び負極側充電タンク１５２を交換する構成とすれば、車両用フロー電池１００を急速充電可能な二次電池のように扱うことができる。さらに、エネルギーを一定以上消耗した酸化剤１４１を収容した正極側充電タンク１４２又はエネルギーを一定以上消耗した還元剤１５１を収容した負極側充電タンク１５２だけを、選択して交換する構成としてもよい。このような構成とした場合、より短期間で無駄なく正極側充電タンク１４２又は負極側充電タンク１５２の交換を行うことができる。

【0066】

第１実施形態によれば、制御部１６０は、加速センサ１６１ａにより測定される加速度が所定値以上の場合、又は充電センサ１６１ｂにより測定される正極側の充電率が所定の値未満となった場合に、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）により正極電解液１２２を正極側充電タンク１４２へ流通させるように制御する。制御部１６０による負極側の制御は、上記の正極側の制御と同様である。

【0067】

このような制御方法（上記した具体的な制御方法１に相当）によれば、例えば、車両１０を長距離にわたり走行させるような場合に、車両用フロー電池１００の充電率を所定の値以上に維持することができる。なお、加速度が大きくなる程、充電率が低下する。この結果、車両１０の航続距離が伸びた場合などに、車両１０を安定して走行させることができる。また、例えば、車両１０を日中（夜間）に一定の距離の範囲内で走行させつつ夜間（日中）に充電できるような場合に、酸化剤１４１及び還元剤１５１のエネルギーが消耗することを抑制できる。また、車両用フロー電池１００の電圧値を、一定の範囲内に制御して、駆動機器２５を安定して駆動させることができる。

【0068】

第１実施形態によれば、制御部１６０は、充電センサ１６１ｂにより測定される正極側の充電率が単位時間当たりに所定の割合を超えて減少した場合に、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）により正極電解液１２２を正極側充電タンク１４２へ流通させるように制御する。制御部１６０による負極側の制御は、上記の正極側の制御と同様である。

【0069】

このような制御方法（上記した具体的な制御方法２に相当）によれば、例えば、車両１０が勾配の大きい坂道を走行するような場合に、車両用フロー電池１００の充電率が急速に減少することを抑制できる。この結果、車両１０に高負荷が発生しても、車両１０を安定して走行させることができる。また、例えば、車両１０が平地のような負荷が低い環境で走行するような場合に、酸化剤１４１及び還元剤１５１のエネルギーが消耗することを抑制できる。また、車両用フロー電池１００の電圧値を、一定の範囲内に制御して、駆動機器２５を安定して駆動させることができる。

【0070】

第１実施形態によれば、制御部１６０は、充電センサ１６１ｂにより測定される正極側の充電率が所定の値以上になるまで、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）により正極側充電タンク１４２への正極電解液１２２の流量を調整する。制御部１６０による負極側の制御は、上記の正極側の制御と同様である。

【0071】

このような制御方法（上記した具体的な制御方法３に相当）によれば、車両用フロー電池１００の電圧値を、一定の範囲内に制御することができる。この結果、車両用フロー電池１００から電力の供給を受ける駆動機器２５を、安定して駆動させることができる。また、車両１０の今後の走行状態を予測することが難しい場合でも、車両１０を安定して走行させることができる。

【0072】

第１実施形態によれば、制御部１６０は、第１流通状態調整部（酸化部導入弁１４４及び酸化部導出弁１４６）により正極側充電タンク１４２に流通させる正極電解液１２２の流量を、正極セル１１２に循環させる正極電解液１２２の流量に対して増加させる。換言すると、酸化剤１４１に流通させる正極電解液１２２の流量Ｊ_２を、正極セル１１２に循環させる正極電解液１２２の流量Ｊ_１に対して増加させることによって、正極側の充電率を上昇させるように制御する。制御部１６０による負極側の制御は、上記の正極側の制御と同様である。

【0073】

このような制御方法（上記した基本的な制御方法に相当）によれば、一定の応答性及び精度を満たした上で、車両用フロー電池１００の充電率を容易に制御することができる。この結果、車両用フロー電池１００から車両１０に対して安定的に電力を供給することができる。

【0074】

「第２実施形態」
第２実施形態では、負極側充電タンク２５２が、正極側充電タンク１４２よりも小さく構成されている。

【0075】

第２実施形態の車両用フロー電池２００は、上記の構成のみが、第１実施形態の車両用フロー電池１００と異なる。第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同一の構成について、第１実施形態と同一の参照符号を付すことで、その説明を省略する。

【0076】

「車両用フロー電池２００に特有の構成」
図３を参照して、車両用フロー電池２００に特有の構成（還元部２５０）を説明する。なお、還元部２５０に関連して、酸化部１４０の酸化剤１４１についても説明する。

【0077】

還元部２５０の還元剤１５１及び酸化部１４０の酸化剤１４１は、材料によって、それぞれ体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］が異なる。体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］は、単位体積［Ｌ］当たりに貯めることができる電流量［Ａｈ］である。還元剤１５１の体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］は、Ｌｉ_７Ｔｉ_５Ｏ_１２＜Ｌｉ金属＜Ｌｉ－Ｓｉ合金である。酸化剤１４１の体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］は、ＦｅＰＯ_４＜Ｎｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４＜Ｍｎ_２Ｏ_４である。さらに、材料の組み合わせに依存するが、材料の物性上、還元剤１５１の体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］は、酸化剤１４１の体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］と比較して大きくなる場合が多い。

【0078】

すなわち、材料の組み合わせに依存するが、材料の物性上、負極側充電タンク２５２を正極側充電タンク１４２よりも小さく構成しても、負極側充電タンク２５２に充填される還元剤１５１の体積容量［Ａｈ］と、正極側充電タンク１４２に充填される酸化剤１４１の体積容量［Ａｈ］とを同等にすることができる。このようなことから、正極側充電タンク１４２の体積［Ｌ］と負極側充電タンク２５２の体積［Ｌ］との比が、酸化剤１４１の体積容量密度と還元剤１５１の体積容量密度との比の逆数と同等になるように、負極側充電タンク１５２の体積［Ｌ］を小さく設定する。

【0079】

具体的には、例えば、還元剤１５１の体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］が酸化剤１４１の体積容量密度［Ａｈ／Ｌ］よりも５倍大きい場合、負極側充電タンク２５２の体積［Ｌ］が正極側充電タンク１４２の体積［Ｌ］の１／５になるように、負極側充電タンク２５２の体積［Ｌ］を小さく構成する。

【0080】

「車両用フロー電池２００に特有の効果」
車両用フロー電池２００に特有の効果を説明する。

【0081】

第２実施形態によれば、正極側充電タンク１４２の体積と負極側充電タンク２５２の体積との比が、酸化剤１４１の体積容量密度と還元剤１５１の体積容量密度との比の逆数に基づいて設定されている。

【0082】

このような構成によれば、負極側充電タンク２５２を小型化することができる。この結果、車両用フロー電池２００を車両１０に設け易くすることができる。なお、車両用フロー電池２００を使用する場合に、正極側における酸化エネルギーと負極側における還元エネルギーとが同等になるように構成していることから、正極側又は負極側のどちらか一方のエネルギーが先に尽きて片方の充電タンク内の酸化剤（もしくは還元剤）のみ交換する状況を避けることができる。

【0083】

さらに、このような構成によれば、例えば負極側充電タンク２５２を軽量化して、車両用フロー電池２００の重量を削減することができる。この結果、車両１０の航続距離を伸ばすことができる。また、車両１０に積載可能な荷物の重量を増加させることができる。

【0084】

さらに、このような構成によれば、車両１０における正極側充電タンク１４２と負極側充電タンク１５２の設置スペースの上限が決まっている場合、正極側充電タンク１４２を負極側充電タンク１５２よりも相対的に大きく構成して、その設置スペースを上限まで無駄なく用いることができる。すなわち、負極側充電タンク１５２を相対的に小さくしつつ、負極側充電タンク１５２を小さくすることによって空いた設置スペースを、相対的に大きくした正極側充電タンク１４２のために用いることができる。この結果、車両１０の航続距離を最大化することができる。

【0085】

さらに、このような構成によれば、例えば負極側充電タンク２５２の小型化に伴い、車両用フロー電池２００の製造コストを削減することができる。

【0086】

「第３実施形態」
第３実施形態では、正極側において、正極活物質１２１を含む正極電解液１２２が、正極セル１１２から導出された後に直接的に酸化部３４０に流通するように構成されている。負極側は、正極側と同様の構成としている。

【0087】

第３実施形態の車両用フロー電池３００は、上記の構成のみが、第１及び第２実施形態の車両用フロー電池１００及び２００と異なる。第３実施形態では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。第３実施形態では、第１及び第２実施形態と同一の構成について、第１及び第２実施形態と同一の参照符号を付すことで、その説明を省略する。

【0088】

「車両用フロー電池３００に特有の構成」
図４を参照して、車両用フロー電池３００に特有の構成（酸化部３４０及び還元部３５０）を説明する。

【0089】

酸化部３４０において、正極側充電タンク１４２は、上流側は正極セル１１２に接続され、下流側は正極側溶液タンク１２３に接続されている。具体的には、酸化部３４０において、導出管３４５は、発電セル１１０の正極セル１１２と正極側充電タンク１４２との間に接続され、正極側酸化用ポンプ１４７が連結されている。導出管３４５には、導入弁３４６が設けられている。酸化部３４０では、酸化部導入弁１４４及び導入弁３４６が開かれた状態において、正極セル１１２から導出された正極電解液１２２が、正極側酸化用ポンプ１４７によって正極側充電タンク１４２に送液される。正極電解液１２２に含まれた正極活物質１２１は、発電セル１１０で還元された状態であり、正極側充電タンク１４２に収容された酸化剤１４１によって酸化される。酸化された正極活物質１２１を含む正極電解液１２２は、正極側溶液タンク１２３を介して正極セル１１２に送液される。

【0090】

還元部３５０において、負極側充電タンク１５２は、上流側は負極セル１１４に接続され、下流側は負極側溶液タンク１３３に接続されている。具体的には、導出管３５５は、発電セル１１０の負極セル１１４と負極側充電タンク１５２との間に接続され、負極側還元用ポンプ１５７が連結されている。導出管３５５には、導入弁３５６が設けられている。還元部３５０では、還元部導入弁１５４及び導入弁３５６が開かれた状態において、負極セル１１４から導出された負極電解液１３２が、負極側還元用ポンプ１５７によって負極側充電タンク１５２に送液される。負極電解液１３２に含まれた負極活物質１３１は、発電セル１１０で酸化された状態であり、負極側充電タンク１５２に収容された還元剤１５１によって還元される。還元された負極活物質１３１を含む負極電解液１３２は、負極側溶液タンク１３３を介して負極セル１１４に送液される。

【0091】

「車両用フロー電池３００に特有の効果」
車両用フロー電池３００に特有の効果を説明する。

【0092】

第３実施形態によれば、正極側充電タンク１４２は、上流側は正極セル１１２に接続され、下流側は正極側溶液タンク１２３に接続されている。同様に、負極側充電タンク１５２は、上流側は負極セル１１４に接続され、下流側は負極側溶液タンク１３３に接続されている。

【0093】

このような構成によれば、正極セル１１２に循環されて還元された（エネルギーを消耗した）正極活物質１２１を、エネルギーの供給源である酸化剤１４１に直送して、速やかに酸化させる（エネルギーを与える）ことができる。また、負極セル１１４に循環されて酸化された（エネルギーを消耗した）負極活物質１３１を、エネルギーの供給源である還元剤１５１に直送して、速やかに還元させる（エネルギーを与える）ことができる。すなわち、エネルギーを消耗した正極活物質１２１及び負極活物質１３１に対して、それぞれ効率良くエネルギーを供給することができる。この結果、車両１０を安定して航続させることができる。

【0094】

特に、このような構成によれば、例えば車両１０を長距離にわたり走行させるような場合に、エネルギーを消耗した正極活物質１２１及び負極活物質１３１に対して、それぞれ直接的にエネルギーを供給し続けることができる。この結果、長距離走行時においても、車両１０を安定して航続させることができる。

【0095】

「第１～第３実施形態の変形例」
なお、本発明を実施するに当たり、上記した第１～第３実施形態の構成は、一例であり、種々変更して実施することができる。

【0096】

上記した第１～第３実施形態においては、活物質の組み合わせとして、鉄－コバルトを想定している。これに代えて、活物質の組み合わせとして、例えば、ヨウ素－コバルト、又は鉄－クロムとしてもよい。

【0097】

上記した第１～第３実施形態においては、車両１０は、車両用フロー電池１００、２００及び３００を電源として車載用モータを駆動する電気自動車を想定しているが、ガソリンを燃料とするエンジンを併用する構成としてもよい。

【0098】

上記した第２実施形態においては、還元剤１５１の体積容量密度と酸化剤１４１の体積容量密度との比に応じて、例えば、負極側充電タンク２５２の体積を正極側充電タンク１４２の体積よりも小さくする構成を想定している。これに代えて、還元剤１５１の体積容量密度と酸化剤１４１の体積容量密度とが同等であって、かつ、負極側充電タンク１５２の体積と正極側充電タンク１４２の体積とが同等になるように、還元剤１５１の材料と酸化剤１４１の材料とを選定する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0099】

１０…車両、２０…電気ユニット、２１…給電部、２２…インバータ、２３…正極端子、２４…負極端子、２５…駆動機器、１００…車両用フロー電池、１１０…発電セル、１１１…正極電極、１１２…正極セル、１１３…負極電極、１１４…負極セル、１１５…隔膜、１２０…正極側循環部、１２１…正極活物質、１２１ａ…２価の正極活物質、１２１ｂ…３価の正極活物質、１２２…正極電解液、１２３…正極側溶液タンク、１２４…正極側循環部導入管（正極側循環配管）、１２５…正極側循環部導出管（正極側循環配管）、１２６…正極側循環用ポンプ、１３０…負極側循環部、１３１…負極活物質、１３１ａ…３価の負極活物質、１３１ｂ…２価の負極活物質、１３２…負極電解液、１３３…負極側溶液タンク、１３４…負極側循環部導入管（負極側循環配管）、１３５…負極側循環部導出管（負極側循環配管）、１３６…負極側循環用ポンプ、１４０…酸化部、１４１…酸化剤（酸化部材）、１４２…正極側充電タンク（酸化部材収容部）、１４３…酸化部導入管、１４４…酸化部導入弁（第１流通状態調整部の正極側開閉弁）、１４５…酸化部導出管、１４６…酸化部導出弁（第１流通状態調整部の正極側開閉弁）、１４７…正極側酸化用ポンプ、１５０…還元部、１５１…還元剤（還元部材）、１５２…負極側充電タンク、１５３…還元部導入管、１５４…還元部導入弁（第２流通状態調整部の負極側開閉弁）、１５５…還元部導出管、１５６…還元部導出弁（第２流通状態調整部の負極側開閉弁）、１５７…負極側還元用ポンプ、１６０…制御部、１６１ａ…加速センサ、１６１ｂ…充電センサ、２００…車両用フロー電池、２５０…還元部、２５２…負極側充電タンク、３００…車両用フロー電池、３２０…正極側循環部、３３０…負極側循環部、３４０…酸化部、３４５…導出管、３４６…導入弁、３５０…還元部、３５５…導出管、３５６…導入弁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】