JP2018006027A

JP2018006027A - 電池システム

Info

Publication number: JP2018006027A
Application number: JP2016127586A
Authority: JP
Inventors: 高橋　賢司; Kenji Takahashi; 賢司高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: JP6658342B2

Abstract

【課題】ニッケル正極内にＮｉ２Ｏ３Ｈが生成されることにより満充電容量が低下したニッケル水素電池の再利用可否を容易に判定することできる電池システムを提供する。【解決手段】メモリ１０５は、組電池１０の電圧及び温度と、組電池１０の正極内におけるＮｉ２Ｏ３Ｈの生成量との関係を示すデータを記憶する。ＥＣＵ１００は、ニッケル水素電池の使用中に、組電池１０の電圧及び温度並びに上記データを用いることによって、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ２Ｏ３Ｈの生成量を推定する。ＥＣＵ１００は、推定された生成量を用いて、組電池１０の再利用の可否を判定する。【選択図】図１

Description

この発明は、電池システムに関し、特に、ニッケル水素電池の再利用の可否を判定する電池システムに関する。

特開２０１１−２３３４２３号公報（特許文献１）は、ニッケル正極を備えるアルカリ蓄電池（ニッケル水素電池）を開示する。ニッケル正極内においてＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されると、電池の満充電容量が低下する。このアルカリ蓄電池においては、ニッケル正極の長さ及び高さ（幅）を適切に設計することによって、ニッケル正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成が抑制される。このアルカリ蓄電池によれば、ニッケル正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成が抑制されるため、アルカリ蓄電池の満充電容量の低下を抑制することができる（特許文献１参照）。

特開２０１１−２３３４２３号公報

上述のように、ニッケル正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されると、ニッケル水素電池の満充電容量が低下する。近年、ニッケル水素電池の再利用が注目されており、満充電容量が低下したとしてもニッケル水素電池を再利用することができる可能性がある。

しかしながら、ニッケル水素電池の再利用可否を判定する場合に、改めてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を測定する必要があるとすると、そのための工数及びコスト負担が大きくなり再利用可否の判定が困難になる。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ニッケル正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることにより満充電容量が低下したニッケル水素電池の再利用可否を容易に判定することできる電池システムを提供することである。

この発明のある局面に従う電池システムは、ニッケル水素電池と、制御装置とを備える。制御装置は、メモリを含み、ニッケル水素電池の再利用の可否を判定する。メモリは、ニッケル水素電池の電圧及び温度と、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との関係を示すデータを記憶する。制御装置は、ニッケル水素電池の使用中に、ニッケル水素電池の電圧及び温度並びに上記データを用いることによって、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を推定する。制御装置は、推定された生成量を用いて、ニッケル水素電池の再利用の可否を判定する。

この電池システムにおいては、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量がニッケル水素電池の使用中に推定される。そして、ニッケル水素電池の再利用可否の判定に、その推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が用いられる。したがって、この電池システムによれば、再利用可否の判定時にＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を改めて測定しなくても、ニッケル水素電池の使用中に推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を用いることによりニッケル水素電池の再利用可否を容易に判定することができる。

この発明によれば、ニッケル正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されることにより満充電容量が低下したニッケル水素電池の再利用可否を容易に判定することできる電池システムを提供することができる。

実施の形態１に従う電池システムが搭載される車両の構成を概略的に示す図である。監視ユニットの詳細な構成図である。正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率と満充電容量との関係に関する実験結果の一例を示す図である。第１の実験における処理手順を示すフローチャートである。意図的にニッケル水素電池にＮｉ_２Ｏ_３Ｈを多く生成させた正極のＸ線回折法による分析結果（回折パターン）の一例を示す図である。第１の実験によって求められた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と、Ｘ線回折法におけるピーク面積比との関係の一例を示す図である。第２の実験における処理手順を示すフローチャートである。第２の実験によって得られた結果がまとめられたマップの一例を示す図である。組電池の再利用可否の判定処理手順を示すフローチャートである。組電池の再利用手順を示すフローチャートである。実施の形態２における、組電池の再利用手順を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
（電池システムの構成）
図１は、本実施の形態１に従う電池システム２が搭載される車両１の構成を概略的に示す図である。以下では、車両１がハイブリッド車両である場合について説明するが、本実施の形態１による電池システム２は、ハイブリッド車両に搭載されるものに限定されず、ニッケル水素電池を搭載した車両全般、さらには車両以外の用途にも適用可能である。

図１を参照して、車両１は、電池システム２と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３０と、モータジェネレータ（ＭＧ：Motor Generator）４１，４２と、エンジン５０と、動力分割機構６０と、駆動軸７０と、駆動輪８０とを備える。電池システム２は、組電池１０と、監視ユニット２０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１００とを備える。

エンジン５０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギによって、クランクシャフトを回転させる駆動力を発生する。ＭＧ４１，４２は、発電機としても電動機としても機能する。

ＭＧ４１は、主として、動力分割機構６０を通じて伝達されるエンジン５０の出力の一部を用いて発電する発電機として動作する。ＭＧ４１が発電した電力は、ＰＣＵ３０を通じてＭＧ４２又は組電池１０に供給される。

ＭＧ４２は、組電池１０からの電力及びＭＧ４１の発電電力の少なくとも一方によって駆動される。ＭＧ４２の駆動力は、駆動軸７０に伝達される。また、車両１の制動時には、ＭＧ４２は、駆動輪８０の回転力により駆動されることによって発電機として動作する。ＭＧ４１，４２の発電電力は、ＰＣＵ３０を通じて組電池１０に充電される。

組電池１０は、ＭＧ４１，４２を駆動するための電力を蓄える。組電池１０は、直列に接続された複数のニッケル水素単電池（単セル）を含む。監視ユニット２０は、電圧センサ群２１と、電流センサ２２と、温度センサ群２３とを含む。電圧センサ群２１及び温度センサ群２３は、複数の電圧センサ及び複数の温度センサをそれぞれ含む（後述）。

図２は、監視ユニット２０の詳細な構成図である。図２を参照して、組電池１０は、複数のニッケル水素単電池１０Ｂ１〜１０ＢＸを含む。電圧センサ群２１は、複数の電圧センサ２１Ｂ１〜２１ＢＸを含む。温度センサ群２３は、複数の温度センサ２３Ｂ１〜２３ＢＸを含む。

電圧センサ２１Ｂ１〜２１ＢＸは、ニッケル水素単電池１０Ｂ１〜１０ＢＸの端子間電圧（電圧ＶＢｉ（「ｉ」は、１〜Ｘのいずれかの自然数である。））をそれぞれ検出する。電流センサ２２は、組電池１０の充放電電流（電流ＩＢ）を検出する。温度センサ２３Ｂ１〜２３ＢＸは、ニッケル水素単電池１０Ｂ１〜１０ＢＸの温度（温度ＴＢｉ）をそれぞれ検出する。各センサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。

再び図１を参照して、ＰＣＵ３０は、ＥＣＵ１００からのスイッチング指令に従って、組電池１０とＭＧ４１，４２との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。ＰＣＵ３０は、ＭＧ４１，４２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、ＭＧ４１を回生（発電）状態にしつつ、ＭＧ４２を力行状態にすることができる。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、入出力インターフェイスと（いずれも図示せず）、メモリ１０５とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサからの信号及びメモリ１０５に記憶された情報に基づいてエンジン５０及びＰＣＵ３０を制御することによって、組電池１０の充放電を制御する。

（ニッケル水素電池の再利用可否判定）
組電池１０に高電圧が印加されると、組電池１０の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成される。また、特に高温環境下でＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成は顕著である。すなわち、組電池１０の使用状況に応じて、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈは正極内に徐々に蓄積される。正極内に蓄積されるＮｉ_２Ｏ_３Ｈが増加するほど、組電池１０の満充電容量は低下する。

図３は、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率と満充電容量との関係に関する実験結果の一例を示す図である。図３を参照して、横軸は正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率を示し、縦軸は満充電容量を示す。この実験結果から、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率が高まると満充電容量が低下することが分かる。

近年、ニッケル水素電池の再利用が注目されており、満充電容量が低下したとしても組電池１０を再利用することができる可能性がある。しかしながら、組電池１０の再利用判定をする場合に改めて正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を測定する必要があるとすると、そのための工数及びコストの負担が大きくなり再利用可否の判定が困難になる。

そこで、本実施の形態１に従う電池システム２においては、以下の構成が採用される。メモリ１０５は、組電池１０の電圧及び温度と、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との関係を示すマップ（データ）を記憶する。ＥＣＵ１００は、組電池１０の使用中（たとえば、車両１のシステム作動中）に、組電池１０の電圧及び温度並びに上記マップを用いることによって、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を推定する。ＥＣＵ１００は、推定された生成量を用いて、組電池１０の再利用の可否を判定する。

電池システム２においては、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が組電池１０の使用中に推定される。そして、組電池１０の再利用可否の判定に、その推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が用いられる。したがって、電池システム２によれば、再利用可否の判定時にＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を改めて測定しなくても、組電池１０の使用中に推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を用いることにより組電池１０の再利用可否を容易に判定することができる。

上述のマップは、複数の実験を通じて予め作成される。以下に、マップの作成方法についてまず説明し、その後、組電池１０の再利用について説明する。

（マップ作成）
マップ作成のための実験は、たとえば次の順に行なわれる。まず、正極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの混入量と、Ｘ線回折法を用いて正極を分析した場合のピーク面積比との関係を調べるための実験（以下「第１の実験」とも称する。）が行なわれる。その後、耐久試験（後述）を経たニッケル水素単電池及び第１の実験の結果を用いて、耐久条件（電圧及び温度）と、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との関係を調べるための実験（以下「第２の実験」とも称する。）が行なわれる。第２の実験においては、最終的に、耐久条件（電圧及び温度）と、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量との関係を示すマップが作成される。以下、第１及び第２の実験について順に説明する。

図４は、第１の実験における処理手順を示すフローチャートである。図４を参照して、このフローチャートに示される処理は、実験者により行なわれる。

実験者は、新品の電極（正極）粉末に所定量（たとえば、所定量Ｑ１）のＮｉ_２Ｏ_３Ｈ粉末を均一に混ぜ込んだ試料を作製する（ステップＳ１００）。その後、実験者は、Ｘ線回折法により試料の分析を行なう（ステップＳ１１０）。具体的には、実験者は、予め定めた回折角度のＸ線のピーク面積を測定する。Ｘ線の回折角度をどのように定めるかについて次に説明する。

図５には、意図的に組電池１０にＮｉ_２Ｏ_３Ｈを多く生成させた後、Ｘ線回折法によって正極を分析した結果（回折パターン）を一例として示す。図５を参照して、横軸は回折角度（２θ）を示し、縦軸は回折強度を示す。極端にＮｉ_２Ｏ_３Ｈを生成させた正極の完全放電時には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ、β−Ｎｉ（ＯＨ）_２、及び金属Ｎｉ（集電体）が含まれ得る。なお、完全放電されていない場合は、β−ＮｉＯＯＨも含まれ得る。

「◇」の位置に対応する回折角度における回折ピークは、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈによる回折の影響を含む。「○」の位置に対応する回折角度における回折ピークは、β−Ｎｉ（ＯＨ）_２による回折の影響を含む。「×」の位置に対応する回折角度における回折ピークは、金属Ｎｉによる回折の影響を含む。

たとえば、回折角度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びＤ４における回折ピークは、主にＮｉ_２Ｏ_３Ｈ（「◇」）による回折の影響を受け、その他の化合物による回折の影響をほとんど受けない。したがって、実験者は、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びＤ４のいずれかの回折角度のＸ線を用いることにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する回折ピークの面積を測定することができる。本実施の形態１においては、たとえば、回折角度Ｄ１のＸ線ピークがＸ線回折法による分析に用いられる。また、たとえば、回折角度Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３、及びＤ４の合算面積をＸ線回折法における分析に用いてもよい。

再び図４を参照して、ステップＳ１１０においてＸ線回折法による試料の分析が行なわれると、実験者は、分析結果である回折角度Ｄ１におけるピーク面積を記録する（ステップＳ１２０）。以上のように、ステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理を通じて、所定量（たとえば、所定量Ｑ１）のＮｉ_２Ｏ_３Ｈが試料内に混入している場合の、回折角度Ｄ１におけるピーク面積が求められる。

次に、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈと同様、Ｎｉ（ＯＨ）_２に帰属される回折ピーク（たとえば、図５に示したＤ’１，Ｄ’２）に着目して、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが所定量（Ｑ１）混入されたときのＤ’１面積を算出する。

第１の実験においては、試料内に混入するＮｉ_２Ｏ_３Ｈの量を変更して（たとえば、所定量Ｑ２，Ｑ３等）、ステップＳ１００〜Ｓ１２０の処理が複数回行なわれる。その結果、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量／（Ｎｉ（ＯＨ）_２量＋Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量））と、回折角度Ｄ１におけるピーク面積比（Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ’１））との関係を求めることができる。

図６は、第１の実験を通じて求められた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と、Ｘ線回折法におけるピーク面積比との関係の一例を示す図である。図６を参照して、横軸は試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量／（Ｎｉ（ＯＨ）_２量＋Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量））を示し、縦軸はＸ線回折法におけるピーク面積比（Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ’１））を示す。

試料内に所定量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のＮｉ_２Ｏ_３Ｈを混入させた場合には、回折角度Ｄ１におけるピーク面積比がそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３となった。以上の実験結果から、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と回折角度Ｄ１におけるピーク面積比との関係として、たとえば、図６に示される関係を求めることができる。試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と回折角度Ｄ１におけるピーク面積比との関係を求めることにより、第１の実験は終了する。なお、ここではピーク面積に基づいて図６の関係を規定したが、たとえば、ピーク強度に基づいて図６の関係を規定してもよい。

図７は、第２の実験における処理手順を示すフローチャートである。図７を参照して、このフローチャートに示される処理は、実験者により行なわれる。

実験者は、耐久条件（電圧及び温度）を設定した上で、新品の組電池１０内の単セルについて耐久試験を行なう（ステップＳ２００）。たとえば、この耐久試験において、単セルは、恒温槽内に設けられた充電システムに設置される。恒温槽内の温度は、実験者により設定された温度に維持される。そして、一定電圧による単セルの充電が行なわれる。この一定電圧のうち、金属抵抗により上昇する電圧は、単セルの正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に寄与しないと考えられる。

耐久試験は、たとえば、単セルのＳＯＣ値が所定範囲内（たとえば、５０％〜８０％）に収まるように、所定時間の充電と所定時間の放電とを繰り返すことにより行なわれる。所定範囲は、たとえば、電池システム２においてＳＯＣ値が制御される制御範囲である。なお、耐久試験は、たとえば、全体として数日〜数ヵ月かけて行なわれる。

ステップＳ２００において耐久試験が終了すると、実験者は、セルを解体して正極を取り出し、Ｘ線回折法による分析を行なう（ステップＳ２１０）。その後、実験者は、電極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合とＸ線回折法におけるピーク面積比との関係（第１の実験において導出（図６））と、分析結果であるピーク面積比とを用いることによって、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を推定する（ステップＳ２２０）。

たとえば、ピーク面積がＳ１０である場合には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成比はＱ１０と推定される（図６）。推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成比（Ｑ１０）から算出することができるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を耐久試験における総充電時間で除算することにより、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位充電時間当たりの生成量を算出することができる。なお、耐久試験の時間ではなく、耐久試験における総充電時間で除算が行なわれる理由は、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈは組電池１０にある程度の電圧が印加されなければ生成されず、放電時には生成されにくいものと考えられるからである。本実施の形態１において、単位時間は、たとえば１秒である。

その後、実験者は、ステップＳ２２０において推定されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を、設定された耐久条件（電池電圧及び電池温度）から導かれるセルの電圧及び温度における結果として記録する（ステップＳ２３０）。以上のように、ステップＳ２００〜Ｓ２３０の処理を通じて、設定された耐久条件における、ニッケル水素単電池でのＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量が求められる。

第２の実験においては、耐久条件を変更して、ステップＳ２００〜Ｓ２３０の処理が複数回行なわれる。その結果、セルの電圧及び温度と、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量との関係を求めることができる。これにより、第２の実験は終了する。

図８は、第２の実験を通じて得られた結果がまとめられたマップの一例を示す図である。図８を参照して、横軸は耐久条件の温度を示し、縦軸は耐久条件の電圧を示す。

マップ２００においては、セル温度（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２・・・）とセル電圧（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２・・・）との組み合わせごとに、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量（Ｗ００，Ｗ０１，Ｗ１０・・・）が対応付けられている。なお、電圧（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２・・・）は、セル電圧から金属抵抗に由来する電圧上昇分が除かれた値である。Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量（Ｗ００，Ｗ０１，Ｗ１０・・・）は、第２の実験を通じて得られた結果である。本実施の形態１に従う電池システム２においては、第１及び第２の実験を通じてマップ２００が予め作成され、作成されたマップ２００はメモリ１０５に記憶される。以下、マップ２００を用いることによる、組電池１０の再利用可否の判定処理手順及び再利用手順について順に説明する。

（再利用可否の判定処理）
図９は、組電池１０の再利用可否の判定処理手順を示すフローチャートである。図９を参照して、このフローチャートに示される処理は、上記単位時間を１サイクルとしてＥＣＵ１００により繰り返し実行される。なお、１サイクル前に推定された各セル（１０Ｂ１〜１０ＢＸ）におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量は、メモリ１０５に記憶されている。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理を繰り返し実行することにより、各セルにおけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を順に更新する。これにより、各セルのＮｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する劣化度合いが認識される。セルごとに劣化度合いを認識する理由は、組電池１０内の温度ばらつきにより、セルごとに劣化ばらつきが生じる可能性があるからである。たとえば、ステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理は、車両１の走行中等の車両システムの作動中に実行される。

ＥＣＵ１００は、たとえば、ニッケル水素単電池１０Ｂ１に対応する電圧センサ２１Ｂ１及び温度センサ２３Ｂ１、並びに電流センサ２２から、電圧ＶＢ１、温度ＴＢ１、及び電流ＩＢを示す信号をそれぞれ取得する（ステップＳ３００）。ＥＣＵ１００は、電圧ＶＢ１から金属抵抗による電圧上昇分を減算した電圧を算出する。なお、電圧上昇分の電圧は、予め認識されている金属抵抗と電流ＩＢとに基づいて算出される。

その後、ＥＣＵ１００は、メモリ１０５に記憶されたマップ２００を参照して、上記で算出された電圧及び温度ＴＢ１に対応する、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を示す情報を取得する（ステップＳ３１０）。ＥＣＵ１００は、メモリ１０５に記憶された１サイクル前の、ニッケル水素単電池１０Ｂ１におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量に、ステップＳ３１０において算出されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を加算することにより、ニッケル水素単電池１０Ｂ１におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を更新する（ステップＳ３２０）。

その後、ＥＣＵ１００は、すべてのニッケル水素単電池１０Ｂ１〜１０ＢＸにおいて、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が更新されたか否かを判定する（ステップＳ３３０）。いずれかのセルについてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が更新されていないと判定されると（ステップＳ３３０においてＮＯ）、処理は再びステップＳ３００に移行し、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が更新されていないセルに関して処理が継続される。

すべてのセルにおいてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が更新されたと判定されると（ステップＳ３３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、操作部（不図示）を通じて作業者（たとえば、車両１の使用者やリサイクル業者）から組電池１０の再利用可否判定の指示を受けたか否かを判定する（ステップＳ３４０）。再利用可否判定の指示を受けていないと判定されると（ステップＳ３４０においてＮＯ）、処理はリターンに移行する。

一方、再利用可否判定の指示を受けたと判定されると（ステップＳ３４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、更新されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量がセルの各々において所定量Ｑ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ３５０）。所定量Ｑ１は、たとえば、セルが再利用に値する最低限の満充電容量を有している場合のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量である。

更新されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量がセルの各々において所定量Ｑ１以下であると判定されると（ステップＳ３５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、組電池１０が電池パックのまま再利用可能であると判定する（ステップＳ３６０）。一方、少なくともいずれかのセルにおいてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が所定量Ｑ１を上回っていると判定されると（ステップＳ３５０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、組電池１０に含まれる一部又は全部のセル（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が所定量Ｑ１を上回っているセル）が再利用不可能であると判定する（ステップＳ３７０）。たとえば、ステップＳ３６０，Ｓ３７０における判定結果は、作業者が用いる端末に転送され、端末に設けられたディスプレイ（不図示）に表示される。たとえば、ステップＳ３７０においては、いずれのセルが再利用可能で、いずれのセルが再利用不可能であるかを示す画像がディスプレイに表示される。また、たとえば、再利用可能なセルの満充電容量又はＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を示す画像がディスプレイに表示される。

このように、本実施の形態１に従う電池システム２において、ＥＣＵ１００は、たとえば車両１のシステム作動中等の組電池１０の使用中にセル毎のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を推定する。そして、ＥＣＵ１００は、推定された総生成量を用いることによって、組電池１０の再利用可否を判定する。したがって、電池システム２によれば、組電池１０の再利用可否の判定時にＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を改めて測定しなくても、既に推定されているＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を用いることにより組電池１０の再利用可否を容易に判定することができる。

（再利用手順）
図１０は、組電池１０の再利用手順を示すフローチャートである。図１０を参照して、このフローチャートに示される作業は、車両１において組電池１０の再利用可否の判定処理が行なわれた後に、作業者により行なわれる。

作業者は、組電池１０の再利用可否の判定結果を確認することにより、組電池１０がその電池パックのまま再利用可能であるか否かを判定する（ステップＳ４００）。組電池１０が電池パックのまま再利用可能であると判定されると（ステップＳ４００においてＹＥＳ）、作業者はステップＳ４３０（後述）の作業を行なう。

一方、組電池１０が電池パックのまま再利用することができないと判定されると（ステップＳ４００においてＮＯ）、作業者は、電池パックを解体し、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成が所定量Ｑ１以下のセルのみを回収する（ステップＳ４１０）。また、作業者は、並行して他の電池パックにおいても、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成が所定量Ｑ１以下のセルを回収する。

その後、作業者は、満充電容量が近いセル（ステップＳ４１０において回収されたセルを含む。）を集めて電池パックを再構成する（ステップＳ４２０）。これは、電池パックに含まれる各セルの満充電容量が近いほど、車両１上において電池パックを効率的に利用することができるからである。なお、作業者は、各セルについて、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量から満充電容量を推定することができる。

電池パックが再構成されると、作業者は、再構成された電池パックのリフレッシュ充放電を行なう。また、ステップＳ４００において組電池１０がその電池パックのまま再利用可能であると判定されると（ステップＳ４００においてＹＥＳ）、作業者は、組電池１０のリフレッシュ充放電を行なう（ステップＳ４３０）。これにより、電池内部で生じたメモリ効果に由来する放電時の電圧降下や充電時の電圧上昇を解消することができる。その後、作業者がリフレッシュ充放電が完了した電池パックを車両１に搭載することにより、電池パックは再利用される（ステップＳ４４０）。

上述のように、本実施の形態１に従う電池システム２においては、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量が車両１上における組電池１０の使用中に予め推定されている。したがって、予め推定されているＮｉ_２Ｏ_３Ｈの総生成量を用いて行なわれる組電池１０の再利用可否判定の結果を参照することにより、作業者は、組電池１０の再利用を容易に行なうことができる。

［実施の形態２］
本実施の形態２においては、再利用される電池パックのグレード（ハイグレード又はノーマルグレード）がさらに認定される。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

図１１は、実施の形態２における、組電池１０の再利用手順を示すフローチャートである。図１１を参照して、このフローチャートに示される作業は、車両１において組電池１０の再利用可否が判定された後に、作業者により行なわれる。なお、組電池１０の再利用可否の判定は実施の形態１と同様の方法で行なわれる。

ステップＳ５００〜Ｓ５２０及びステップＳ５６０〜Ｓ５７０の作業は、図１０におけるステップＳ４００〜Ｓ４２０，Ｓ４３０〜Ｓ４４０の作業とそれぞれ同様である。ステップＳ５３０において、作業者は、電池パックに含まれるすべてのセルの満充電容量が所定量Ｆ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ５３０）。なお、所定量Ｆ１は、図９のステップＳ３５０で用いられた所定量Ｑ１より大きい値である。

すべてのセルの満充電容量が所定量Ｆ１以上であると判定されると（ステップＳ５３０においてＹＥＳ）、作業者は、再利用の対象となっている電池パックをハイグレードに認定する（ステップＳ５４０）。一方、いずれかのセルの満充電容量が所定量Ｆ１未満であると判定されると（ステップＳ５３０においてＮＯ）、作業者は、再利用の対象となっている電池パックをノーマルグレードに認定する（ステップＳ５５０）。その後の処理は、実施の形態１（図１０のステップＳ４３０〜Ｓ４４０）と同様である。

このように、本実施の形態２においては、再利用の対象となる電池パックのグレードが認定される。たとえば、このような電池パックを販売する業者は、使用者の様々なニーズ（電池パックの長期的利用や短期的利用等）に応じたグレードの電池パックを適正価格で販売することができる。

［他の実施の形態］
以上のように、この発明の実施の形態として上記の実施の形態１，２を説明した。しかしながら、この発明は必ずしも上記の実施の形態１，２に限定されない。ここでは、他の実施の形態の一例について説明する。

上記の実施の形態１，２においては、ニッケル水素単電池（１０Ｂ１〜１０ＢＸ）ごとに電圧及び温度を検知することとした。しかしながら、電圧及び温度を検知する単位は、これに限定されない。たとえば、隣接する複数（たとえば２つ）のセルを１つの監視単位として電圧及び温度を検知するようにしてもよい。ただし、監視単位に含むセルの数を決定する場合には、組電池１０内での温度ばらつきが問題とならない範囲で決定することが好ましい。また、この場合には、監視単位（複数セル）毎に再利用可否を判定するようにしてもよい。

また、上記の実施の形態１，２においては、ニッケル水素単電池（単セル）を用いることによって、第２の実験における耐久試験が行なわれた。しかしながら、耐久試験を行なう単位は、単セルに限定されない。たとえば、組電池１０（電池パック）を用いることによって、耐久試験を行なうこととしてもよいし、複数のニッケル水素単電池を１つの単位として耐久試験を行なうこととしてもよい。

また、実施の形態１，２においては、ニッケル水素単電池（１０Ｂ１〜１０ＢＸ）の電圧及び温度と、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量との関係がマップ２００としてメモリ１０５に記憶された。しかしながら、上記関係は必ずしもマップ２００としてメモリ１０５に記憶される必要はない。たとえば、第１及び第２の実験を通じて得られた結果を関係式として表し、その関係式（データ）をメモリ１０５に記憶するようにしてもよい。この場合には、この関係式を用いることにより、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量が求められる。

また、上記の実施の形態１，２においては、マップ２００は、ニッケル水素単電池におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの単位時間当たりの生成量を保持することとした。しかしながら、マップ２００が保持する対象はこれに限定されない。たとえば、マップ２００は、ニッケル水素単電池における、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因する満充電容量の単位時間当たりの低下量を保持することとしてもよい。この場合には、ＥＣＵ１００は、セルにおける満充電容量の低下量に基づいて、セルが再利用可能か否かを判定する。

また、上記の実施の形態１，２においては、セルの正極内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量がＸ線回折法を用いて分析された。しかしながら、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量の分析方法はこれに限定されない。たとえば、熱分析（ＤＴＡ−ＴＧ（Differential Thermal Analysis-Thermo Gravimetric））測定を用いてもよいし、ＸＡＦＳ（X-ray Absorption Fine Structure）測定を用いてもよい（Ｎｉの平均価数変化に着目する。）。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１車両、２電池システム、１０組電池、１０Ｂ１，１０Ｂ２，１０ＢＸニッケル水素単電池、２０監視ユニット、２１電圧センサ群、２１Ｂ１，２１Ｂ２，２１ＢＸ電圧センサ、２２電流センサ、２３温度センサ群、２３Ｂ１，２３Ｂ２，２３ＢＸ温度センサ、３０ＰＣＵ、４１，４２ＭＧ、５０エンジン、６０動力分割機構、７０駆動軸、８０駆動輪、１００ＥＣＵ、１０５メモリ、２００マップ。

Claims

ニッケル水素電池と、
メモリを含み、前記ニッケル水素電池の再利用の可否を判定する制御装置とを備え、
前記メモリは、前記ニッケル水素電池の電圧及び温度と、前記ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との関係を示すデータを記憶し、
前記制御装置は、
前記ニッケル水素電池の使用中に、前記ニッケル水素電池の電圧及び温度並びに前記データを用いることによって、前記ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を推定し、
推定された前記生成量を用いて、前記ニッケル水素電池の再利用の可否を判定する、電池システム。