JP7312252B2 - 電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定システムおよび方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、「電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定システムおよび方法」と題する、２０１８年１１月２日に出願された米国特許出願第１６/１７９，６６５号に対する優先権を主張する。上記出願の全内容は、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

（分野）
本説明は、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態を決定するシステムおよび方法に関する。本方法およびシステムは、流体連通状態にない２つの電解液を含む電力システムに特に有用であり得る。

（背景と概要）
酸化還元フロー電池は、太陽電池セルのアレイ、風力タービン、水力発電機、または他の電源を介して生成された電力を貯蔵し、その結果、後に電力源の出力が低い場合または電気負荷が高い場合に電力を電気負荷に供給できる。酸化還元フロー電池は、電気エネルギーを電解液中に化学的な形態で貯蔵し、電解液を含む酸化還元反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。電解液には電気エネルギーが蓄えられているので、酸化還元フロー電池内に蓄えられる電解液の体積を変えるだけで、酸化還元フロー電池の電気エネルギー貯蔵容量を変えることができる。さらに、酸化還元フロー電池の総電荷貯蔵容量は、酸化還元フロー電池システム内の電解液の体積から決定され得る。

電気エネルギー貯蔵システムの設計要件は、酸化還元フロー電池の総電荷貯蔵容量を設定するための基礎とすることができるが、酸化還元フロー電池の充電状態（ＳＯＣ）を決定することもまた望ましい。ＳＯＣは、電気エネルギー貯蔵装置（例えば、酸化還元フロー電池）に貯蔵される電荷の量と、電気エネルギー貯蔵装置に貯蔵され得る電荷の理論上の最大量または総和との比として記述され得る。ＳＯＣは、酸化還元フロー電池の充電をいつ停止または開始すべきかを決定するのに有用であり得る。さらに、ＳＯＣは、異なるＳＯＣレベルにおける酸化還元フロー電池の充電および放電電力の最大速度を決定するのに有用であり得る。

酸化還元フロー電池のＳＯＣを推定する一つの方法は、ＳＯＣの指標として、正の電解液の酸化／還元電位（ＯＲＰ）を正の電解液中のＦｅ^３＋イオンの指標として測定することである。しかしながら、正の電解液のＯＲＰを測定することは、ＳＯＣを決定するのに望ましい程には正確ではない、なぜならば負極の副反応により全体の電池容量が正の充電状態からオフセットする可能性があるからである。したがって、負の副反応を考慮し、かつ実際の電池貯蔵容量によりよく適合するＳＯＣの決定方法を提供することが望ましい場合がある。

本願発明者らは、上記課題を認識し、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定方法であって、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態に応じて、コントローラを介して電気エネルギー貯蔵装置の動作を調整することであって、前記充電状態は前記電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率および前記電気エネルギー貯蔵装置の電流を介して生成される、こと、を含む方法を開発した。

電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率を決定することにより、酸化還元フロー電池の充電状態の推定を改善できる。特に、負極でのめっき効率は、ソースおよびシンク電流に対する電池の容量を示すことができ、めっき効率の値は、負極での副反応に関連し得る。このように、めっき効率は、酸化還元フロー電池に出入りするクーロンを数え、酸化還元フロー電池のＳＯＣ推定値を決定するのに有用であり得る。

本説明は、いくつかの利点を提供し得る。特に、このアプローチは、酸化還元フロー電池のＳＯＣ推定を改善できる。さらに、このアプローチは、酸化還元フロー電池の制御を改善するのに有用であり得る。さらに、このアプローチは、電池セル効率を改善するために、いつ酸化還元フロー電池の洗浄手順を実行することが望ましいかを決定するのに有用であり得る。

上述の利点および他の利点、および本説明の特徴は、単独でまたは添付の図面と関連付けて、以下の詳細な説明から容易に明らかになる。

上記の要約は、詳細な説明でさらに説明される構想の抜粋を簡略化して紹介するために提供されることを理解されたい。請求項に係る主題事項の主要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、その範囲は、詳細な説明に続く請求項によって独自に定義される。さらに、請求の範囲に記載された主題事項は、上記または本開示のいずれかの部分に記載されたいずれかの欠点を解決する実装に限定されない。

本明細書に記載される利点は、本明細書において詳細な説明と呼ばれる実施形態の例を、単独でまたは図面を参照して読むことによってより完全に理解される。
図１Ａは、電力貯蔵および供給システムの単一セルを示す概略図である。 図１Ｂは、酸化還元フロー電池の充電反応を示す概略図である。 図１Ｃは、酸化還元フロー電池の放電反応を示す概略図である。 図２は、複数のセルを含む電力システムを示す概略図である。 図３は、ｐＨ対負極めっき効率のグラフの一例を示している。 図４は、ＳＯＣ対開回路電圧のグラフの一例を示している。 図５は、ＳＯＣを決定し、ＳＯＣ推定結果を適用する方法を例示するフローチャートである。

（詳細な説明）
本説明は、酸化還元フロー電池の充電状態（ＳＯＣ）の推定に関する。図１Ａには、酸化還元フロー電池の１つのセルが示されている。図１Ｂおよび図１Ｃは、図１Ａに示されている酸化還元フロー電池セル内で起こり得る化学反応を図示している。複数の酸化還元フロー電池セルは、図２に示されているように直列および並列に配置され、電気エネルギー貯蔵システムを形成してもよい。電気エネルギー貯蔵システムは、外部電源および需要家が電気エネルギー貯蔵システムと効率的に協働できるように、ＳＯＣ値を外部コントローラに伝達してもよい。電解液ｐＨ対負極のめっき効率のグラフが、図３に示されている。図３に示す関係は、酸化還元フロー電池のＳＯＣを推定するために用いられてもよい。図４は、ＳＯＣ対開回路電圧（ＯＣＶ）のグラフを示している。図４に示す関係は、負極のめっき効率に基づくＳＯＣの推定値を検証するために用いられてもよい。負極のめっき効率を介したＳＯＣの決定方法が、図５に示されている。

図１Ａを参照すると、全鉄レドックスフロー電池（ＩＦＢ）セルが例示されている。ＩＦＢセル１７５は、電気エネルギー貯蔵装置である。レドックスフロー電池システムでは、負極１１４はめっき電極と呼ばれ、正極１１６はレドックス電極と呼ばれ得る。電池セルのめっき側（例えば、負の反応器１２２）内の負の電解液は、めっき電解液と呼ばれ、電池のレドックス側（例えば、正の反応器１２４）の正の電解液は、レドックス電解液と呼ばれ得る。

ＩＦＢセルには、めっき電解液タンク１００に貯蔵されためっき電解液（例えば、ＦｅＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＦｅＳＯ_４、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３等）が供給されてもよい。ＩＦＢは、またレドックス電解液タンク１０１に貯蔵されるレドックス電解液を含んでもよい。めっき電解液およびレドックス電解液は、ＦｅＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＦｅＳＯ_４、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３などのように、水に溶解した好適な塩であってもよい。ＩＦＢは異なる反応性化合物を有する電池にはない特徴を有しており、めっき電解液およびレドックス電解液の両方はモル濃度が異なる同種の塩を使用できる。タンク１００は、負の反応器１２２と流体連通していてもよい。タンク１０１は、正の反応器１２４と流体連通していてもよい。タンク１００および負の反応器１２２内の電解液は、タンク１０１および正の反応器１２４内の電解液から流体的に分離されている。負および正の反応器を分離するバリア１２０は、電気絶縁性のイオン伝導性バリアを含んでもよく、これは正の電解液と負の電解液とのバルク混合を防止する一方、そこを通る特定のイオンの伝導を可能にする。バリア１２０は、イオン交換膜または微孔性膜等のような膜バリアとして具体化することができ、膜バリアは、電解液の交差を低減してイオン伝導性を生じさせるため、めっき電解液とレドックス電解液との間に配置される。ＩＦＢセル１７５は、さらに、負の電池端子２２と正の電池端子２４とを含んでもよく、これらは充電中にＩＦＢセル１７５に電流を供給し、放電中にＩＦＢセル１７５から電流を引き出す。

センサ１０２および１０４は、ｐＨを含む電解液の化学的特性を決定するために用いられてもよく、光学センサとして具体化されてもよい。プローブ１２６および１２８が、電解液の化学的特性（後述する）を決定するために追加的にまたは代替的に使用されてもよい。他の例は、めっき電解液プローブ、めっき電解液センサ、レドックス電解液プローブ、レドックス電解液センサ、またはそれらの何れかの組み合わせを有してもよい。プローブはまた、負の反応器１２２および正の反応器１２４におけるＩＦＢの反応部分の内部に配置されてもよい。酸添加剤は、追加のタンク１０６および１０８に貯蔵されてもよい。これらは異なる添加剤を含み、異なるルーチンによって制御されてもよい。他の例では、ＩＦＢはまた、正側添加剤または負側添加剤の何れかを有し、両方を有していなくてもよい。正側の添加剤は、正の添加剤ポンプ１１２によって正の反応器１２４内に加速され、負の添加剤は、負の添加剤ポンプ１１０によって負の反応器１２２内に加速されてもよい。あるいは、電解液の添加剤は、タンク１００および１０１内にポンプで入れられてもよい。ポンプ１１０および１１２は、ポンプに通信可能に結合された制御システム１５０を介して作動させられてもよい。制御システムは、プローブ１２６、プローブ１２８、センサ１０２、センサ１０４、またはそれらの任意の組み合わせに応答してもよい。電解液は、ポンプ１３１によって負の反応器１２２に入れられまたは汲み出されてもよい。電解液は、ポンプ１３０を介して正の反応器１２５に入れられまたは汲み出されてもよい。ＩＦＢは、負極１１４および正極１１６を含む。

制御システム１５０は、入力および出力１５４（例えば、デジタル入力、デジタル出力、アナログ入力、アナログ出力、パルス幅出力等）、中央プロセッサ１５２、ランダムアクセスメモリ１５５、および読み取り専用（例えば、非一時的記憶）１５６を備えてもよい。制御システム１５０は、図１Ａおよび図２に示す種々のセンサおよびアクチュエータからデータを受信できる。さらに、制御システム１５０は、物理的世界における装置および電解液の状態を変更するために、図１Ａおよび図２のアクチュエータを調整してもよい。制御システム１５０は、ヒューマン／マシンインターフェース１５１（例えば、ディスプレイパネル、キーボード、プッシュボタン等）からデータおよび命令を受信してもよい。さらに、制御システム１５０は、ヒューマン／マシンインターフェース１５１および外部コントローラ２５０にデータを送信してもよい。

通常動作中（例えば、洗浄サイクル中ではない）、第１の３方バルブ１７０は、バイパス通路１８０を通るめっき電解液の流れを防止し、矢印１７７で示すように負の反応器１２２からポンプ１３１へのめっき電解液の流れを許可する。同様に、通常動作中、第２の３方バルブ１７１は、バイパス通路１８１を通るレドックス電解液の流れを防止し、矢印１７８で示すように正の反応器１２４からポンプ１３０へのレドックス電解液の流れを許可する。これにより、めっき電解液は、レドックス電解液から隔離され分離される。

洗浄サイクル中に、めっき電解液をレドックス電解液と混合することが望ましい場合がある。混合は、第１の３方バルブ１７０および第２の３方バルブ１７１を第２の位置に位置決めすることによって達成されてもよい。それらの第２の位置で動作している間、第１のバルブ１７０は、矢印１７２で示すようにバイパス通路１８０を通るめっき電解液の流れを許可し、負の反応器１２２からポンプ１３１へのめっき電解液の流れを防止する。同様に、第２の位置の間、第２のバルブ１７１は、矢印１７３で示すようにバイパス通路１８１を通るめっき電解液の流れを許可し、正の反応器１２４からポンプ１３０へのめっき電解液の流れを防止する。バルブ１７０および１７１は、コントローラ１５０を介して第１の位置と第２の位置との間で調整されてもよい。

ここで図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、図１Ａの電力貯蔵供給システムのＩＦＢセル１７５等の電気エネルギー貯蔵装置内で起こり得る電気化学反応が図示されている。例えば、図１Ｂおよび図１Ｃは、ＩＦＢセル１７５の負極１１４（負の反応器１２２内）および正極１１６（正の反応器１２４内）において、またはその近傍で起こる電気化学反応を示している。

図１Ｂに示されるように、充電中、第一鉄イオンＦｅ^２＋は２個の電子を受け取り、めっき反応を介して鉄金属として負極１１４上にめっきを行い、Ｆｅ^２＋は正極１１６において電子を失って第二鉄イオンＦｅ^３＋を形成する。これに対して、図１Ｃに示されるように、放電中、負極１１４の金属鉄Ｆｅ^０は、２個の電子を失いＦｅ^２＋として再溶解し、正極１１６においてＦｅ^３＋は電子を獲得してＦｅ^２＋を形成する。電気化学反応は化学反応式（１）および（２）に要約され、ここで、正反応（左から右へ）は充電中の電気化学反応を示し、逆反応（右から左へ）は放電中の電気化学反応を示す。

ＩＦＢセル１７５に供給される負の電解液は、十分な量のＦｅ^２＋を提供してもよく、その結果、充電中にＦｅ^２＋が負極から２つの電子を受け取り、Ｆｅ^０を形成して基板上にめっきできる。そして、めっきされたＦｅ^０は、放電中に、２個の電子を失ってＦｅ^２＋へとイオン化し、溶解して電解液中に戻る。上記反応の平衡電位は－０．４４Ｖであり、したがってこの反応は目的の系に対して負端子を与える。ＩＦＢセル１７５の正側では、電解液はＦｅ^２＋を提供してもよく、それは充電中に電子を失ってＦｅ^３＋に酸化する。放電中、電解液から供給されたＦｅ^３＋は、電極から供給された電子を吸収してＦｅ^２＋となる。この反応の平衡電位は＋０．７７Ｖであり、目的の系の正端子を与える。

充電は、負端子２２および正端子２４を介して電極に電流を印加することによって達成される。負極１１４は、負極端子２２を介して電圧源の負側に結合され、その結果電子が正極１１６（例えば、Ｆｅ^２＋は、正の反応器１２４内の正の電解液中でＦｅ^３＋に酸化される）を介して負の電解液に伝えられてもよい。負極１１４（例えば、めっき電極）に与えられた電子は、負極電解液中のＦｅ^２＋を還元してめっき基板にＦｅ^０を形成し、それを負極１１４上にめっきできる。

Ｆｅ^０が酸化のために負の電解液で利用可能であり、Ｆｅ^３＋が還元のために正の電解液で利用可能である間、放電を維持できる。一例として、レドックス電解液タンク１０１を介して追加のＦｅ^３＋イオンを供給し、正の反応器１２４の正の電解液の濃度または体積を増加させることにより、Ｆｅ^３＋の利用可能性が維持され得る。より一般的には、放電中のＦｅ^０の利用可能性がＩＦＢシステムにおいて問題となり得るが、ここで、放電に利用可能なＦｅ^０は、負極基板の表面積および体積と、めっき効率とに比例し得る。充電容量は、負の反応器１２２内のＦｅ^２＋の利用可能性に依存し得る。一例として、めっき電解液タンク１００を介して追加のＦｅ^２＋イオンを供給し、負の反応器１２２の負の電解液の濃度または体積を増加させることにより、Ｆｅ^２＋の利用可能性は維持され得る。

ＩＦＢにおいて、正の電解液は、第一鉄イオン、第二鉄イオン、第二鉄錯体、またはそれらの任意の組み合わせを含み、負の電解液は、ＩＦＢシステムの充電状態に応じて、第一鉄イオンまたは第一鉄錯体を含む。負の電解液および正の電解液の両方における鉄イオンの利用は、電池セルの両側において同じ電解液種を利用することを可能にし、これにより電解液の交差汚染を低減でき、ＩＦＢシステムの効率を増加でき、その結果、他のレドックスフロー電池システムと比較して電解液交換をより少なくできる。

ＩＦＢにおける効率の損失は、バリア（例えば、イオン交換膜バリア、微孔性膜等）１２０を通る電解液の交差により生じ得る。例えば、正の電解液中の第二鉄イオンは、第二鉄イオン濃度勾配およびバリア１２０を横切る電気泳動力によって負の電解液に向かって駆動され得る。続いて、第二鉄イオンが障壁１２０を貫通し、負の反応器１２２に交差し、結果としてクーロン効率が低下する。第二鉄イオンが、低ｐＨレドックス側（例えば、より酸性度が高い正の反応器１２４）から高ｐＨめっき側（例えば、より酸性度の低い負の反応器１２２）に交差することにより、Ｆｅ（ＯＨ）_３が沈殿する可能性がある。Ｆｅ（ＯＨ）_３の沈殿は、バリア１２０を損傷し、ＩＦＢセルの性能および効率の永久的な損失を引き起こす可能性がある。例えば、Ｆｅ（ＯＨ）_３沈殿物は、イオン交換膜の有機官能基を化学的に汚したり、イオン交換膜の小さな細孔を物理的に塞いだりする。いずれの場合も、Ｆｅ（ＯＨ）_３析出物のために、バリア１２０を横切るオーム抵抗は、時間とともに上昇し、電池性能が低下する可能性がある。

さらなるクーロン効率の損失は、Ｈ^＋（例えば、プロトン）の還元およびそれに続くＨ_２（例えば、水素ガス）の形成と、プロトン、およびめっきされた鉄金属電極１１４に供給された電子の負の反応器１２２内での反応による水素ガスの形成とによって引き起こされ得る。

ＩＦＢ電解液（例えば、ＦｅＣｌ_２、ＦｅＣｌ_３、ＦｅＳＯ_４、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３等）は容易に入手でき、低コストで製造できる。ＩＦＢ電解液は、負の電解液と正の電解液に同じ電解液を使用でき、その結果、他のシステムと比較して交差汚染の問題を低減するため、より再利用価値が高い。さらに、鉄は、その電子配置のために、負極基板上に鉄をめっきする間に、ほぼ均一な固体構造に凝固し得る。ハイブリッドレドックス電池で一般的に使用される亜鉛および他の金属では、めっき中に固体樹枝状構造が形成され得る。ＩＦＢシステムの安定な電極形態は、他のレドックスフロー電池と比較して電池効率を増加させる可能性がある。さらに、鉄レドックスフロー電池は、有毒な原料の使用を低減し、他のレドックスフロー電池電解液と比較して比較的中性のｐＨで動作させることができる。したがって、ＩＦＢシステムは、生産中の他のすべての現行の高度なレドックスフロー電池システムと比較して、環境への害を低減する。

ＩＦＢの充電中、例えば第一鉄イオンＦｅ^２＋は、負極で金属鉄Ｆｅ^０に還元（酸化還元反応で２個の電子を受け取る）される。同時に、正極では第一鉄イオンＦｅ^２＋が酸化（電子を失う）されて第二鉄イオンＦｅ^３＋になる。同時に、負極では、第一鉄イオンの還元反応はプロトンＨ^＋の還元と競合し、ここで２個のプロトンがそれぞれ１個の電子を受け取り、水素ガスＨ_２を形成し、鉄金属の腐食により鉄イオンＦｅ^２＋を生成する。水素プロトンの還元および鉄金属の腐食による水素ガスの生成は、それぞれ化学式（３）および（４）に示される。

その結果、負の反応器１２２内の負の電解液は、ｐＨ３～６の範囲で安定化する傾向となる。正の反応器１２４において、第二鉄イオンＦｅ^３＋は、第一鉄イオンＦｅ^２＋のそれよりもはるかに低い酸解離定数（ｐＫａ）を有する。したがって、より多くの第一鉄イオンが第二鉄イオンに酸化されて、正の電解液は、２未満のｐＨ、特に１に近いｐＨで安定化する傾向となる。

したがって、正の電解液（正の反応器１２４）が安定したままである第１の範囲に正の電解液のｐＨを維持し、負の電解液（負の反応器１２２）が安定したままである第２の範囲に負の電解液のｐＨを維持することで、低サイクル性を弱め、レドックスフロー電池の効率を高められる。例えば、ＩＦＢセル内の負の電解液のｐＨを３と４との間に維持することにより、鉄腐食反応を減少し、鉄めっき効率を増加させることができ、一方、正の電解液のｐＨを２未満、特に１未満に維持することにより、第二鉄／第一鉄イオン還元反応を促進し、水酸化第二鉄の形成を減少できる。

化学式（３）および（４）によって示されるように、水素放出により、レドックスフロー電池システムにおける電解液の不均衡が生じ得る。例えば、充電中、正極から負極に（例えば、第一鉄イオンの酸化の結果として）流れる電子は、化学式（３）を介して水素放出により消費され、それにより化学式（１）により与えられるめっきに利用可能な電子が減少する。めっきが少なくなるため、電池の充電容量が減少する。加えて、鉄金属の腐食は、減少した量の鉄金属が電池放電に利用可能であるため、電池容量をさらに減少させる。したがって、化学反応（３）および（４）による水素生成の結果として、正の反応器１２４と負の反応器１２２との間における電解液の充電状態の不均衡が進展する可能性がある。さらに、鉄の金属腐食とプロトン還元とから起こる水素ガス生成は、両方ともプロトンを消費し、負の電解液のｐＨ増加をもたらす。上述したように、ｐＨの増加は、レドックスフロー電池システム内の電解液を不安定化させ、さらなる電池容量および効率損失をもたらし得る。

ここで図２を参照すると、複数のＩＦＢセル１７５ａ～１７５ｘおよびコントローラ１５０を含む電力システム２００の概略ブロック図が示されている。コントローラ１５０は、センサ２１０を介して、電気エネルギー貯蔵セルスタック２４０～２４６の電圧レベルと、電気エネルギー貯蔵セルスタック２４０～２４６を流れる電流とを読み取ってもよい。コントローラ１５０は、接触器２２５～２２８および主接触器２７７を選択的に動作させてもよい。コントローラ１５０は、ネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、または他の既知のネットワーク）を介して外部コントローラ２５０とのデータ（例えば、ＳＯＣ値）の通信を行い、その結果、外部コントローラ２５０は、電気エネルギー貯蔵システム２００の動作と共同して、外部の電力需要家２７８および電源２７９を動作させてもよい。電力システム２００は、図１Ａに示される全てのコンポーネントを含む。

ＩＦＢセル１７５ａ～１７５ｘは、図１Ａに示されるセル１７５と同一である。文字指定は、単に個々の電気エネルギー貯蔵セルを見分けるために付与されている。ＩＦＢセル１７５ａ～１７５ｆは、第１セルスタック２４０内に配置される。ＩＦＢセル１７５ｇ～１７５ｌは、第２セルスタック２４２内に配置される。ＩＦＢセル１７５ｍ～１７５ｒは、第３セルスタック２４４内に配置される。ＩＦＢセル１７５ｓ～１７５ｘは、第４セルスタック２４６内に配置される。図２には、電気エネルギー貯蔵システム２００内の４つのセルスタックが示されているが、電気エネルギー貯蔵システム２００は、４つの電気エネルギー貯蔵セルスタックに限定されない。むしろ、電気エネルギー貯蔵システム２００は、１からＮ個の電気エネルギー貯蔵セルスタックを含むことができ、ここでＮは整数である。さらに、図２に示す各電気エネルギー貯蔵セルスタックは、６つの電気エネルギー貯蔵セル（例えば、１７５ａ～１７５ｆ）を含む。しかしながら、電気エネルギー貯蔵システム２００は、各電気エネルギー貯蔵セルスタック内に６つの電気エネルギー貯蔵セルが含まれるケースに限定されるものではない。むしろ、電気エネルギー貯蔵システム２００は、電気エネルギー貯蔵セルスタック内に１からＭ個の電気エネルギー貯蔵セルを含むことができ、ここでＭは整数である。各電気エネルギー貯蔵セル１７５ａ～１７５ｘは、正側１１６と負側１１４とを含む。

各電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４は、電気エネルギー貯蔵セルスタック２０１～２０４を、電力導体またはバス２６０に選択的に個別に結合および分離させる接触器２２０～２２３を含む。接触器２２５は、電力導体２６０に直接結合された第１サイド２２５ａと、電気エネルギー貯蔵セルスタック２４０に直接結合された第２サイド２２５ｂとを含む。同様に、接触器２２６～２２８は、電力導体２６０に直接結合された第１サイド２２６ａ～２２８ａと、電気エネルギー貯蔵セルスタック２４２～２４６に直接結合された第２サイド２２６ｂ～２２８ｂとを含む。接触器２２５～２２８は、電気エネルギー貯蔵システム２００が停止したときに開放（例えば、接触器に電流が流れないようにする）されてもよい。さらに、接触器２２５～２２８は、１つ以上の電気エネルギー貯蔵セル１７５ａ～１７５ｘが洗浄されるときに、選択された電気エネルギー貯蔵セルスタック２４０～２４６を電力導体２６０から選択的に電気的に絶縁するために、個々に開いたり閉じたり（例えば、接触器を流れる電流を許容する）されてもよい。接触器２２５～２２８は、コントローラ１５０を介して選択的に開閉されてもよい。

電気エネルギー貯蔵セルスタック２４０は、接触器２２５を閉じ、主接触器２７７を閉じ、接触器２２６～２２８を開くことにより、単独で電力需要家に放電されてもよい。同様に、電気エネルギー貯蔵セルスタック２４２～２４６は、接触器２２６～２２８の１つを閉じ、主接触器２７７を閉じ、他の接触器２２６～２２８を開くことによって、単独で充電または放電されてもよい。

電気エネルギー貯蔵システム２００は、またコントローラ１５０を介して開閉可能な主接触器２７７を含む。主接触器２７７を閉じることにより、電力導体２６０を外部電気エネルギー源２７９（例えば、太陽電池セル、風力タービン、水力発電機等）、および電気エネルギー需要家２７８（例えば、家庭用機器、産業用モーター、車両推進源等）に電気的に結合してもよい。主接触器２７７を開くことにより、ＩＦＢセルの電気エネルギー電力導体２６０を電気エネルギー源２７９および電気エネルギー需要家２７８から電気的に絶縁してもよい。電気エネルギー源２７９および電気エネルギー需要家２７８は、電気エネルギー貯蔵システム２００の外部にある。

したがって、図１Ａおよび図２のシステムによって、正極および負極を含み、正極が第１の電解液（例えばレドックス電解液）と物理的に連絡し、負極が第２の電解液（例えば、めっき電解液）と物理的に連絡する鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルスタックと、めっき効率を介して第１の充電状態を生成しめっき効率以外から第２の充電状態を生成するための、非一時的メモリに記憶された実行可能命令、および第１の充電状態および第２の充電状態のうち大きい方を選択することを介して鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの充電中に充電時の充電状態を生成するための命令を含む、コントローラと、を備える電力システムが提供される。電力システムは、第１の充電状態および第２の充電状態のうち小さい方を選択することを介して、鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの放電中に放電時の充電状態を生成するための追加命令をさらに含む。電力システムは、鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルスタックのめっき効率と電流とを乗算する追加命令をさらに含む。電力システムは、充電時の充電状態と、開回路の充電状態の推定値とから補正係数を生成する追加命令をさらに含む。電力システムは、補正係数と充電時の充電状態とを乗算する追加命令をさらに含む。電力システムは、鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルスタックが、第１の電解液を第２の電解液から物理的に分離して隔離する膜を含む場合も含む。

次に、図３を参照すると、めっき電解液のｐＨと負極のめっき効率との間の例示的な関係を示すグラフ３００が示されている。グラフは、負極のめっき効率を出力する関数である。関数は、めっき電解液ｐＨを介して参照しまたは探索されてもよい。

縦軸は負の電解液のめっき効率を表し、負の電解液のめっき効率は縦軸矢印の方向に増加する。横軸はめっき電解液のｐＨを表し、めっき電解液ｐＨは横軸矢印の方向に増加する。

曲線３０２は、めっき電解液のｐＨと負極のめっき効率との間の関係を表し、負極のめっき効率は、負極のめっき反応に対するクーロン効率として参照され得る。一例では、曲線３０２は、次のように表すことができる。

ここで、Ｐｌａｔｅ_ｅｆｆは負極のめっき効率、ｌｎは自然対数、ｐＨはめっき電解液のｐＨ値である。

一例では、めっき効率は、めっき電解液のｐＨを調整し、各ｐＨ値について鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの充電中にめっき効率を決定することによって経験的に決定されてもよい。めっき効率は、鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの充電中に負極に堆積される金属の実際の重量を、鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの充電中に負極に堆積される金属のファラデーの法則に応じた理論的重量で割ることによって決定されてもよい。

ここで図４を参照すると、ＥＴ１００における電池ＳＯＣと開回路電圧（ＯＣＶ）との間の関係を例示するグラフ４００が示されている。ＥＴ１００は、正および負のバスバーで測定された電池電圧を表す。プロットは、電池のＳＯＣを出力する関数を表す。この関数は、ＯＣＶ（例えば、ＩＦＢセルまたはセルスタックが外部電気負荷から切り離されたときのＩＦＢセルまたはセルスタックの電圧）を介して参照されまたは探索される。

縦軸はめっきＯＣＶを表し、ＯＣＶは縦軸矢印の方向に増加する。横軸はＳＯＣ％を表し、ＳＯＣ％は横軸矢印の方向に増加する。

曲線４０２は、ＳＯＣ％とＯＣＶとの間の関係を表す。一例では、曲線４０２は、次のように表すことができる。

ここで、ＳＯＣ_ＯＣＶは、ＯＣＶから求めた電池ＳＯＣであり、ＯＣＶ_{ＥＴ１００}は、選択された電池のＥＴ１００における開回路電圧である。

一例では、ＳＯＣとＯＣＶの関係は、ＯＣＶを測定し、次いで、放電プロセス中に電池から出ていく電荷量を測定しながら電池を完全に放電することによって、経験的に決定できる。放電プロセス中に電池から出ていく電荷量を、電池が貯蔵できる理論上の電荷量で割った値が、特定のＯＣＶのＳＯＣを示す。

次に、図５を参照すると、図１Ａおよび図２に示す電気エネルギーシステムの動作方法が示されている。図５の方法は、図１Ａおよび図２のシステムの非一時的メモリに記憶された実行可能命令として含まれていてもよい。さらに、図５の方法は、図１Ａおよび図２のシステムと協働して動作して、データを受信し、図１Ａおよび図２のシステムを制御するアクチュエータを調整してもよい。さらに、図５の方法は、図１Ａおよび図２のシステムを介して、物理的または現実世界の外部のシステムと通信してもよい。図５の方法には、電気エネルギー貯蔵システム内の個々の電気エネルギー貯蔵装置セルスタックのＳＯＣを決定することが記載されているが、本明細書に記載された方法は、電気エネルギー貯蔵システム全体または個々のセルに適用できる。

ステップ５０２において、方法５００は、図１Ａおよび図２の電気エネルギー貯蔵システムの動作が要求されているかどうかを判定する。電気エネルギー貯蔵システムの動作は、人間の入力または外部コントローラからの入力を介して要求されてもよい。電気エネルギー貯蔵システムの動作要求が生成された場合、答えはイエスであり、方法５００は５０４に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５５０に進む。

５５０において、方法５００は電解液ポンプ（例えば、図１Ａの１３０および１３１）を停止する。電解液ポンプは、エネルギーを保存するために停止されてもよい。方法５００は、５５２に進む。

５５２において、方法５００は主接触器（例えば、図１Ａの２７７）を開き、その結果電気エネルギー貯蔵システムが外部電源および電力需要家から電気的に分離され、電気的に絶縁される。方法５００は、終了に進む。

５０４において、方法５００は電解液ポンプ（例えば、図１Ａの１３０および１３１）を動作させる。電解液が貯蔵タンクと反応セルとの間を流れるように、電解液ポンプが動作される。方法５００は、５０６に進む。

５０６において、方法５００は、個々のセルスタックの接触器（例えば、図１Ａの２２５～２２８）を閉じ、その結果、電気エネルギー貯蔵システムが、電気エネルギー貯蔵システム内の内部電圧バスに電気的に結合されてもよい。方法５００は、５０８に進む。

５０８において、方法５００は、めっき電解液およびレドックス電解液の体積および濃度を決定する。めっきおよびレドックス電解液の体積は、コントローラメモリ内に記憶されており、コントローラメモリから引き出されてもよい。あるいは、めっき電解液およびレドックス電解液の体積は、レベルセンサを介して決定されてもよい。めっき電解液およびレドックス電解液の濃度は、それぞれの電解液中の添加剤の量から決定されてもよい。あるいは、各電解液の濃度は、センサ出力を介して決定されてもよい。方法５００は、５１０に進む。

５１０において、方法５００は、外部電源から電気エネルギー貯蔵システムへの電荷の受け取りを開始する。代替的に、方法５００は、電気エネルギー貯蔵システムから外部電力需要家に電荷を供給し始めてもよい。方法５００は、アクティブ信号を外部コントローラに送出した後、および／または１つ以上の接触器（例えば、主接触器２７７）を閉じることを介して、電力の受け取りまたは供給を開始してもよい。方法５００は、５１２に進む。

５１２において、方法５００は、電池セルスタックの電流を定める。方法５００は、電流センサの出力を介して、特定の電気エネルギー貯蔵セルスタック（例えば、図２の２４０～２４６）から出入りする電流を決定してもよい。方法５００はまた、制御システムによって受信されたｐＨセンサ出力を介して、正および負の反応器内における電解液のｐＨを決定する。方法５００はまた、電気エネルギー貯蔵装置セルスタック内のシャント電流を決定する。シャント電流は、経験的に決定されてもよい。一例では、外部電流は印加されないが全ての電池セルが電解液のシャント経路を介して接続されたアイドリング状態における電池容量損失を測定することにより、電気エネルギー貯蔵セルスタック内のシャント電流が、経験的に決定されてもよい。方法５００はまた、電気エネルギー貯蔵装置セルスタック内のイオン移動を決定する。イオン移動は、経験的に決定されてもよい。一例では、イオンクロマトグラフィーによる電解液イオン濃度のエクスサイチュ測定を介して、電気エネルギー貯蔵セルスタック内のイオン移動が経験的に決定されてもよい。方法５００は、５１４に進む。

５１４において、方法５００は、以下の式を介して電気エネルギー貯蔵装置の正および負の電解液のＳＯＣ値を求める。

ここで、ＳＯＣｐｏｓは正の電解液に基づくＳＯＣであり、ｎはＳＯＣが推定される時間間隔におけるステップ数の総和であり、ＩＴ１００はＳＯＣが推定される時間間隔における電気エネルギーセルスタックを流れる総電流であり、ＦはＦａｒａｄａｙ数、Ｉ_{ｓ，ｐｏｓ，ｉ}はＳＯＣが推定される時間間隔における正の電解液の総シャント電流であり、Ａ_ａは鉄フロー電池システムの活性領域であり、Ｎ_Ｆｅ３＋は正の電解液から負の電解液への第二鉄イオンの流速密度であり、Δｔ_ｉはステップ間の時間間隔であり、Ｖ_{ｐｏｓ，０}は正の電解液の初期体積であり、［Ｆｅ^２＋］_０は正および負の電解液中の第一鉄イオンの初期濃度であり、Ｎ_Ｆｅ２＋は正の電解液から負の電解液への第一鉄イオンの流速密度であり、ＳＯＣｎｅｇは負の電解液に基づくＳＯＣであり、ηは負のめっき反応のクーロン効率であり、Ｉ_{ｓ，ｎｅｇ，ｉ}はＳＯＣが推定される時間間隔における負の電解液の総シャント電流であり、Ｖ_{ｎｅｇ，０}は負の電解液の初期体積である。方法５００は、５１６に進む。

５１６において、方法５００は、電気エネルギー貯蔵装置セルスタックのＳＯＣを決定する。電気エネルギー貯蔵装置セルスタックの充電中、ＳＯＣは以下によって与えられる。

ここでｍａｘは、引数ＳＯＣｐｏｓおよびＳＯＣｎｅｇの中で大きい方の値を返す関数である。電気エネルギー貯蔵装置のセルスタックの放電中、ＳＯＣは以下によって与えられる。

ここでｍｉｎは、引数ＳＯＣｐｏｓおよびＳＯＣｎｅｇの中で小さい方の値を返す関数である。これらのＳＯＣ値は電解液に基づくＳＯＣ値である。方法５００は、５１８に進む。

５１８において、方法５００は、電気エネルギーセルスタックの充電から電気エネルギーセルスタックの放電、またはその逆への変化があるかどうかを判定する。もしそうであれば、答えはイエスであり、方法５００は５２０に進む。それ以外の場合、方法５００は５０２に戻る。充電から放電へ、またはその逆の動作の変化により、セルスタックの動作を中断することなく、電気エネルギー貯蔵装置セルスタックの開回路電圧を決定する機会が得られる。例えば、コントローラは、充電中にＳＯＣがＳＯＣの上限閾値を上回ると、電気エネルギーセルスタックの充電から電気エネルギーセルスタックの放電に切り替えてもよい。同様に、コントローラは、放電中にＳＯＣがＳＯＣの下限閾値を下回ると、電気エネルギーセルスタックの放電から電気エネルギーセルスタックの充電に切り替えてもよい。あるいは、マイクログリッドコントローラが、電気エネルギー貯蔵システムに対して放電から充電へまたはその逆に移ることを要求してもよい。ＳＯＣの上限閾値およびＳＯＣの下限閾値は、予め決定された量であってもよく、それぞれ、電気エネルギーセルスタックが容量まで充電されたときおよび完全に放電されたときに対応してもよい。

５２０において、方法５００は、少なくとも３０秒間、電力導体２６０、他のセルスタック、並びに外部電源および需要家から、電気エネルギーセルスタックを電気的に分離する。方法５００はまた、電気エネルギーセルスタックが電力導体２６０から分離されると、電気エネルギーセルスタックの開回路電圧を決定する。方法５００は、接触器（例えば、図２の接触器２２５）を開くことによって電気エネルギーセルスタックを分離してもよい。電気エネルギー貯蔵セルスタックの電圧は、コントローラを介して決定される。方法５００は、５２２に進む。

５２２において、方法５００は、ＳＯＣを電気エネルギー装置セルスタックの開回路電圧に関連付ける関数を介して、ＳＯＣ_ＯＣＶ（開回路電圧に基づく充電状態）を決定する。このような関数の一例を図４に示す。方法５００は、この関数を参照し、ＳＯＣ_ＯＣＶの値を決定する。方法５００は、５２４に進む。

５２４において、方法５００は、電解液に基づくＳＯＣがＳＯＣ_ＯＣＶの予め決定されたパーセント内であるかを判定する。一例において、５１６で決定されたＳＯＣがＳＯＣ_ＯＣＶの１０％以内である場合、答えはイエスであり、方法５００は５２８に進む。そうでなければ、答えはノーであり、方法５００は５２６に進む。

５２８において、方法５００はＳＯＣの調整係数を決定する。一例では、調整係数は、以下の式を介して決定されてもよい。

ここで、ＳＯＣＡｄｊはＳＯＣ調整係数であり、ＳＯＣは５１６で求めたＳＯＣであり、ＳＯＣ_ＯＣＶはＯＣＶに基づく５２２で決定したＳＯＣである。方法５００は、５１６で決定されたＳＯＣにＳＯＣＡｄｊを乗算し、外部装置に通信される調整済みＳＯＣを決定した後、充電および放電サイクル中のＳＯＣ値を、外部コントローラおよび／またはヒューマン／マシンインターフェースに通信してもよい。方法５００は５０２に戻る。

５２６において、方法５００は、ＳＯＣの推定値を改善するために緩和措置を実行してもよい。一例では、緩和動作を実行することは、電気エネルギー貯蔵装置セルスタックの洗浄を要求し実行することを含んでもよい。洗浄サイクルは、電気エネルギー貯蔵装置を外部または内部の負荷に完全に放電させ、次いでめっき電解液をレドックス電解液と混合することを含んでもよい。電気エネルギー貯蔵装置セルスタックは、電気エネルギー貯蔵装置の接触器（例えば、２２５）を閉じ、主接触器（例えば、２７７）を閉じ、外部電気負荷（例えば、２７８）に電荷を供給することによって放電してもよい。方法５００はまた、電気エネルギー貯蔵装置セルスタックの状態を、通信ネットワーク（例えば、ＬＡＮまたはＷｉＦｉ）を介して外部コントローラに通信してもよい。洗浄手順中の電解液の混合は、前述のように実施されてもよい。方法５００は、洗浄手順を実行した後、５０２に戻る。

したがって、図５の方法により、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定方法であって、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態に応じて、コントローラを介して電気エネルギー貯蔵装置の動作を調整することであって、充電状態は、電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率、および電気エネルギー貯蔵装置の電流の流れを介して生成される、こと、を含む方法が提供される。方法は、電気エネルギー貯蔵装置を調整することが、電気エネルギー貯蔵装置で洗浄サイクルを実行することを含み、充電状態を生成することがめっき効率と電流とを乗算することを含む場合を含む。方法は、洗浄サイクルを実行することが、電気エネルギー貯蔵装置を放電すること、および負の電解液を正の電解液と混合することを含む場合を含む。方法は、電気エネルギー貯蔵装置を調整することが、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態を、電気エネルギー貯蔵装置の外部のコントローラに伝達することを含む場合を含む。

いくつかの例では、方法は、さらに、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態が、電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率と電気エネルギー貯蔵装置の電流とを乗算した結果から、電気エネルギー貯蔵装置のシャント電流を減算することによって生成される場合を含む。方法は、めっき効率が電気エネルギー貯蔵装置の電解液のｐＨレベルを介して推定される場合を含む。方法は、電気エネルギー貯蔵装置が鉄フロー電池である場合を含む。方法は、電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率と電気エネルギー貯蔵装置の電流とを乗算することによって生成される充電状態が、電気エネルギー貯蔵装置の負の電解液の充電状態である場合を含む。

また、図５の方法により、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定方法であって、電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率を介して生成される電気エネルギー貯蔵装置の第１の充電状態と、電気エネルギー貯蔵装置の開回路電圧を介して生成される電気エネルギー貯蔵装置の第３の充電状態との違いを比較した結果に応じて、コントローラを介して電気エネルギー貯蔵装置の動作を調整することを含む方法が提供される。方法は、めっき効率および開回路電圧を用いずに生成される電気エネルギー貯蔵装置の第２の充電状態を生成することをさらに含む。方法は、電気エネルギー貯蔵装置の電流からシャント電流を減算することによって第２の充電状態を生成する場合を含む。

いくつかの例では、方法は、第１の充電状態と第２の充電状態のうち大きい方を選択することを介して、電気エネルギー貯蔵装置の充電中に充電時の充電状態を生成することをさらに含む。方法は、第１の充電状態および第２の充電状態のうち小さい方を選択することを介して、電気エネルギー貯蔵装置の放電中に放電時の充電状態を生成することをさらに含む。方法は、比較の結果が閾値未満である場合、補正係数を生成し、補正係数を第１の充電状態に適用することをさらに含む。

本明細書に含まれる例示的な制御および推定ルーチンは、様々な電力変換システム構成で使用することができることに留意されたい。本明細書に開示された制御方法およびルーチンは、実行可能命令として非一時的メモリに格納することができ、種々のセンサ、アクチュエータ、および他のシステムハードウェアと組み合わせたコントローラを含む制御システムによって実行することができる。本明細書に記載される特定のルーチンは、イベント駆動、割り込み駆動、マルチタスク、マルチスレッドなどの任意の数の処理戦略のうちの１つ以上を表すことができる。このように図示された種々の動作、操作、および／または機能は、図示された順序で、並列に、または場合によっては省略して実行されてもよい。同様に、処理の順序は、例解および説明を容易にするために提供されており、本明細書に記載される例示的な実施形態の特徴および利点を達成するために必ずしも必要ではない。例示された動作、操作および／または機能のうちの１つまたは複数は、使用される特定の戦略に応じて繰り返し実行されてもよい。さらに、記述された動作、操作、および／または機能の少なくとも一部は、制御システム内のコンピュータ可読記憶媒体の非一時メモリにプログラムされるコードをグラフィカルに表すことができる。様々な説明されたハードウェア構成要素を含むシステム内で１つ以上のコントローラと組み合わせて命令を実行することによって、説明された動作が実行される場合、制御動作はまた、物理世界における１つ以上のセンサまたはアクチュエータの動作状態を変換することができる。

以上で説明を終了する。当業者によるその読み取りは、説明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正をもたらす。例えば、電力システムとグランドとの間の電位を低下させるために、電力システム内の異なる構成要素が、グランドと第１および第２の電解液とに電気的に結合されてもよい。

Claims (19)

1. 電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定方法であって、
   電気エネルギー貯蔵装置の充電状態に応じて、コントローラを介して電気エネルギー貯蔵装置の動作を調整することであって、前記充電状態は前記電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率および前記電気エネルギー貯蔵装置の電流を介して生成される、こと、
   を含み、
   さらに、前記電気エネルギー貯蔵装置の前記充電状態は、前記電気エネルギー貯蔵装置の前記めっき効率と前記電気エネルギー貯蔵装置の前記電流とを乗算した結果から、前記電気エネルギー貯蔵装置のシャント電流を減算することを介して生成される、
   方法。
2. 前記電気エネルギー貯蔵装置を調整することが、前記電気エネルギー貯蔵装置で洗浄サイクルを実行することを含み、前記充電状態を生成することが、前記めっき効率と前記電流とを乗算することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記洗浄サイクルを実行することは、前記電気エネルギー貯蔵装置を放電すること、および負の電解液を正の電解液と混合することを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記電気エネルギー貯蔵装置を調整することが、前記電気エネルギー貯蔵装置の前記充電状態を、前記電気エネルギー貯蔵装置の外部のコントローラに伝達することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記めっき効率は、前記電気エネルギー貯蔵装置の電解液のｐＨレベルを介して推定される、請求項１に記載の方法。
6. 前記電気エネルギー貯蔵装置は鉄フロー電池である、請求項１に記載の方法。
7. 前記電気エネルギー貯蔵装置の前記めっき効率と前記電気エネルギー貯蔵装置の電流とを乗算することによって生成される前記充電状態は、前記電気エネルギー貯蔵装置の負の電解液の充電状態である、請求項１に記載の方法。
8. 電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の決定方法であって、
   前記電気エネルギー貯蔵装置のめっき効率を介して生成される前記電気エネルギー貯蔵装置の第１の充電状態と、前記電気エネルギー貯蔵装置の開回路電圧を介して生成される前記電気エネルギー貯蔵装置の第３の充電状態との間の違いを比較した結果に応じて、コントローラを介して電気エネルギー貯蔵装置の動作を調整すること、
   を含む方法。
9. 前記めっき効率を用いずに生成される前記電気エネルギー貯蔵装置の第２の充電状態を生成することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記第２の充電状態は、前記電気エネルギー貯蔵装置の電流からシャント電流を減算することを介して生成される、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の充電状態および前記第２の充電状態のうち大きい方を選択することを介して、前記電気エネルギー貯蔵装置の充電中に充電時の充電状態を生成することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の充電状態および前記第２の充電状態のうち小さい方を選択することを介して、前記電気エネルギー貯蔵装置の放電中に放電時の充電状態を生成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記比較の結果が前記第３の充電状態の所定のパーセンテージより大きい差である場合に、補正係数を生成し、前記補正係数を前記第１の充電状態に適用することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
14. 正極および負極を含み、前記正極が第１の電解液と物理的に連絡し、前記負極が第２の電解液と物理的に連絡する鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルスタックと、
    めっき効率を介して第１の充電状態を生成し、前記めっき効率以外から第２の充電状態を生成するための、非一時メモリに記憶された実行可能命令、および前記第１の充電状態および前記第２の充電状態のうち大きい方を選択することを介して鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの充電中に充電時の充電状態を生成するための命令を含むコントローラと、
    を備える電力システム。
15. 前記第１の充電状態および前記第２の充電状態のうち小さい方を選択することを介して、前記鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルの放電中に放電時の充電状態を生成するための追加命令をさらに含む、請求項１４に記載の電力システム。
16. 前記鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルスタックの前記めっき効率と電流とを乗算するための追加命令をさらに含む、請求項１５に記載の電力システム。
17. 前記充電時の充電状態と、開回路の充電状態の推定値とから補正係数を生成するための追加命令をさらに含む、請求項１４に記載の電力システム。
18. 補正係数と前記充電時の充電状態とを乗算するための追加命令をさらに含む、請求項１４に記載の電力システム。
19. 前記鉄フロー電気エネルギー貯蔵セルスタックが、前記第１の電解液を前記第２の電解液から物理的に分離して隔離する膜を含む、請求項１４に記載の電力システム。

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