JP2023012835A - Control method for alkaline secondary battery, and control device - Google Patents

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Abstract

To suppress capacity deterioration of a cathode by fundamentally suppressing, under proper conditions, generation of Ni2O3H that causes capacity reduction.SOLUTION: A control method for a nickel hydride storage battery includes: a step (S2) of cathode potential estimation for calculating and acquiring a potential of a cathode in fixed timing in an alkaline secondary battery comprising the cathode containing nickel hydroxide as an active material, an anode containing a hydrogen-storing alloy, and an electrolyte having an alkaline aqueous solution; a step (S4) of inner pressure estimation for calculating and acquiring an inner pressure of the alkaline secondary battery synchronously with the timing; a step (S7) of damage amount calculation for calculating a damage amount by integrating a residence time in a state of a cathode potential equal to or lower than a threshold (a) and an inner pressure equal to or higher than a threshold (b); and a step (S9) of cathode protection for protecting the cathode at a time point (S8: YES) when the damage amount calculated in the step of damage amount calculation reaches a threshold (c).SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

アルカリ二次電池の制御方法及び制御方法に係り、詳しくは、正極の劣化を抑制する車両用のアルカリ二次電池に適した制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to a control method and a control method for an alkaline secondary battery, and more particularly to a control method and a control device suitable for a vehicle alkaline secondary battery that suppresses deterioration of a positive electrode.

電動機を搭載した電気自動車(ハイブリッド自動車等も含む)は、二次電池に蓄えられた電力により、電動機を駆動している。このような二次電池においてニッケル水素蓄電池のようなアルカリ二次電池は、大電流の充放電が可能であることから車両用として広く普及している。 2. Description of the Related Art An electric vehicle (including a hybrid vehicle, etc.) equipped with an electric motor drives the electric motor with electric power stored in a secondary battery. Among such secondary batteries, alkaline secondary batteries such as nickel-metal hydride storage batteries are widely used for vehicles because they can charge and discharge large currents.

このようなアルカリ二次電池では、二次電池の正極電位が所定の下限電位よりも低くなったり所定の上限電位よりも高くなったりした場合には、正極での副反応が起こり、正極が劣化し得る。負極についても同様に、負極電位が所定の電位範囲外になることで劣化し得る。よって、正極および負極の劣化抑制を目的に、正極電位および負極電位の各々を算出(監視)し、正極電位および負極電位の各々が所定の電位範囲内で変化するように二次電池の充放電が制御されることが望まれる。 In such an alkaline secondary battery, when the positive electrode potential of the secondary battery becomes lower than a predetermined lower limit potential or higher than a predetermined upper limit potential, a side reaction occurs at the positive electrode and the positive electrode deteriorates. can. Likewise, the negative electrode may be deteriorated when the negative electrode potential is out of the predetermined potential range. Therefore, in order to suppress deterioration of the positive electrode and the negative electrode, each of the positive electrode potential and the negative electrode potential is calculated (monitored), and the charge and discharge of the secondary battery is performed so that each of the positive electrode potential and the negative electrode potential changes within a predetermined potential range. is desired to be controlled.

そこで、特許文献1には、正確に正極の電位を推定でき、副反応の発生を抑制する以下の発明が開示されている。
アルカリ二次電池を備えた電池システムにおいて、メモリ効果を考慮して正極電位の算出精度を向上させることが望まれる。そこで、電池システムは、ニッケル水素電池である単電池と、単電池の正極電位V1および負極電位V2を用いて単電池の充放電を制御するECUとを備える。ECUは、単電池の端子間電圧V、正極開放電位U1および負極開放電位U2を入力として含む、単電池の内部挙動を推定するための電池モデルを用いて、正極活物質の内部における水素濃度を算出する。ECUは、水素濃度から、正極開放電位U1の初期電位E1からのメモリ効果による電位変化量であるメモリ量Mを算出し、初期電位E1とメモリ量Mとを用いて正極開放電位U1を算出する。
Therefore, Patent Document 1 discloses the following invention that can accurately estimate the potential of the positive electrode and suppress the occurrence of side reactions.
In a battery system including alkaline secondary batteries, it is desired to improve the accuracy of calculating the positive electrode potential in consideration of the memory effect. Therefore, the battery system includes a unit cell, which is a nickel-metal hydride battery, and an ECU that controls charging and discharging of the unit cell using the positive electrode potential V1 and the negative electrode potential V2 of the cell. The ECU calculates the hydrogen concentration inside the positive electrode active material using a battery model for estimating the internal behavior of the single cell, which includes as inputs the voltage V across the terminals of the single cell, the positive electrode open-circuit potential U1, and the negative electrode open-circuit potential U2. calculate. From the hydrogen concentration, the ECU calculates a memory amount M, which is a potential change amount due to the memory effect of the positive electrode open-circuit potential U1 from the initial potential E1, and uses the initial potential E1 and the memory amount M to calculate the positive electrode open-circuit potential U1. .

このような発明によれば、正確に正極の電位を推定でき、副反応の発生を抑制することができる。
また、副反応の中でも、特にニッケル水素電池を含む電池システムにおいては、正極内におけるNiHの生成量が増加すると、不可逆的に電池容量が低下するという問題があった。そこで、特許文献2には、NiHの生成を抑制する以下の発明が開示されている。
According to such an invention, the potential of the positive electrode can be accurately estimated, and the occurrence of side reactions can be suppressed.
In addition, among the side reactions, particularly in a battery system including a nickel-metal hydride battery, an increase in the amount of Ni 2 O 3 H produced in the positive electrode causes an irreversible decrease in battery capacity. Therefore, Patent Document 2 discloses the following invention for suppressing the formation of Ni 2 O 3 H.

ECUは、以下のステップを備える。電圧Vb、電流Ibおよび温度Tbを取得するステップ。正極電位U+を算出するステップ。正極電位U+の上限値Upを算出するステップ。正極電位U+が上限値Upを超えている場合、正極電位U+を所定値以下に制限するようにPCUを制御するステップ。正極電位U+が上限値Up以下である場合、通常制御を実行するステップ。ECUは、これらのステップを含んだ制御処理を実行する。 The ECU has the following steps. Obtaining voltage Vb, current Ib and temperature Tb. Calculating the positive electrode potential U+. A step of calculating the upper limit value Up of the positive electrode potential U+. Controlling the PCU to limit the positive electrode potential U+ to a predetermined value or less when the positive electrode potential U+ exceeds the upper limit value Up. A step of executing normal control when the positive electrode potential U+ is equal to or lower than the upper limit value Up. The ECU executes control processing including these steps.

このような発明であれば、正極電位を適正に抑制することで、NiHの生成の抑制が期待できる。 With such an invention, suppression of the production of Ni 2 O 3 H can be expected by appropriately suppressing the positive electrode potential.

特開2018-087785号公報JP 2018-087785 A 特開2018-10758号公報JP 2018-10758 A

しかしながら、本発明者は、NiHの生成は、正極電位の制御のみで完全に抑制できるものでなく、正極電位の制御のみでは、十分にアルカリ二次電池のNiHの生成を抑制できないという問題があることを見出した。 However, the present inventors believe that the production of Ni 2 O 3 H cannot be completely suppressed only by controlling the positive electrode potential, and that the control of the positive electrode potential alone is sufficient to suppress the production of Ni 2 O 3 H in alkaline secondary batteries. It was found that there is a problem that generation cannot be suppressed.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、容量低下を招くNiHの生成を、適正な条件で根本的に抑制し、正極の容量劣化を抑制することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to fundamentally suppress the formation of Ni 2 O 3 H, which causes a decrease in capacity, under appropriate conditions, thereby suppressing the deterioration of the capacity of the positive electrode.

上記課題を解決するため、本発明のアルカリ二次電池の制御方法では、水酸化ニッケルを活物質とする正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有するアルカリ二次電池の制御方法において、一定のタイミングで正極の電位を算出して取得する正極電位取得のステップと、前記タイミングと同期させてアルカリ二次電池の内圧を算出して取得する内圧取得のステップと、閾値a以下の正極電位であり、かつ閾値b以上の内圧であるときの状態の滞在時間を積算することでダメージ量を算出するダメージ量算出のステップと、前記ダメージ量算出のステップで算出したダメージ量が閾値cに到達した時点で正極を保護する正極保護のステップを備えた。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for controlling an alkaline secondary battery of the present invention provides an alkaline secondary battery having a positive electrode using nickel hydroxide as an active material, a negative electrode containing a hydrogen-absorbing alloy, and an electrolytic solution composed of an alkaline aqueous solution. In the control method, a positive electrode potential acquisition step of calculating and acquiring the positive electrode potential at a constant timing, an internal pressure acquiring step of calculating and acquiring the internal pressure of the alkaline secondary battery in synchronization with the timing, and a threshold value a The damage amount calculation step of calculating the damage amount by accumulating the stay time in the state when the positive potential is the following and the internal pressure is equal to or higher than the threshold value b, and the damage amount calculated in the damage amount calculation step is A positive electrode protection step was provided to protect the positive electrode when the threshold value c was reached.

この場合において、前記正極電位取得のステップでは、セル電圧と負極電位との関係を示すOCVマップを温度、電流毎に備え、前記OCVマップを参照してセル電圧の実測値から負極電位を引くことで、正極電位を推定するようにしてもよい。 In this case, in the step of obtaining the positive electrode potential, an OCV map showing the relationship between the cell voltage and the negative electrode potential is prepared for each temperature and current, and the negative electrode potential is subtracted from the measured value of the cell voltage with reference to the OCV map. , the positive electrode potential may be estimated.

また、前記内圧算出のステップでは、電圧、温度、電流値から前記アルカリ二次電池の内圧を推定して算出するようにしてもよい。
前記正極保護のステップは、正極電位をダメージ量に応じた閾値d以下にならないように制御することができる。
Further, in the step of calculating the internal pressure, the internal pressure of the alkaline secondary battery may be estimated and calculated from the voltage, temperature and current value.
In the step of protecting the positive electrode, the positive electrode potential can be controlled so as not to fall below a threshold value d according to the amount of damage.

前記アルカリ二次電池は、ニッケル水素蓄電池の場合に好適に実施できる。また、前記アルカリ二次電池が、車両の駆動用の車載電池であり、当該電池を制御する電池制御装置により制御する場合に好適に実施できる。 The alkaline secondary battery can be suitably implemented in the case of a nickel-hydrogen storage battery. Also, the alkaline secondary battery is a vehicle-mounted battery for driving a vehicle, and can be suitably implemented when the battery is controlled by a battery control device that controls the battery.

本発明のアルカリ二次電池を制御する制御装置は、車両に搭載された水酸化ニッケルを活物質とする正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有するアルカリ二次電池であって、一定のタイミングで正極の電位を算出して取得する正極電位取得装置と、前記タイミングと同期させてアルカリ二次電池の内圧を算出して取得する内圧取得装置と、閾値a以下の正極電位であり、かつ閾値b以上の内圧であるときの状態の滞在時間を積算することでダメージ量を算出するダメージ量算出装置と、前記、ダメージ量算出装置で算出したダメージ量が閾値cに到達した時点で正極を保護する正極保護装置を備えた。 A control device for controlling an alkaline secondary battery of the present invention is an alkaline secondary battery that has a positive electrode that uses nickel hydroxide as an active material, a negative electrode that contains a hydrogen-absorbing alloy, and an electrolytic solution that is an alkaline aqueous solution and is mounted on a vehicle. A positive electrode potential acquisition device that calculates and acquires the potential of the positive electrode at a certain timing, an internal pressure acquisition device that calculates and acquires the internal pressure of the alkaline secondary battery in synchronization with the timing, and a positive electrode that is equal to or lower than the threshold value a. A damage amount calculation device that calculates the amount of damage by accumulating the residence time of the state when the potential is the same and the internal pressure is equal to or higher than the threshold value b, and the damage amount calculated by the damage amount calculation device reaches the threshold value c. A positive electrode protection device is provided to protect the positive electrode when the battery is turned on.

本発明のアルカリ二次電池の制御方法及び制御装置は、容量低下を招くNiHの生成を、適正な条件で根本的に抑制し、正極の容量劣化を効果的に抑制することができる。 The control method and control device for an alkaline secondary battery of the present invention can fundamentally suppress the generation of Ni 2 O 3 H, which causes a decrease in capacity, under appropriate conditions, and effectively suppress the deterioration of the capacity of the positive electrode. can.

図1(a)は、ニッケル水素蓄電池の正極活物質の粒子表面の充電時の反応を示す模式図である。図1(b)は、放電時の正常な正極の主反応と、酸素が発生し局所的な「液枯れ」を起こした場合の異常な副反応を示す反応式である。FIG. 1(a) is a schematic diagram showing the reaction during charging of the particle surface of the positive electrode active material of a nickel-metal hydride storage battery. FIG. 1(b) is a reaction formula showing a normal main reaction of the positive electrode during discharge and an abnormal side reaction when oxygen is generated and local "liquid depletion" occurs. NiHが生成される正極電位[V]と内圧[Pa]の条件の範囲を示すグラフである。4 is a graph showing ranges of positive electrode potential [V] and internal pressure [Pa] for generating Ni 2 O 3 H. FIG. 内圧が閾値b以上であって、かつ正極電位が閾値a以下にならないように制御した本実施形態の総放電電気量のグラフL1と、内圧が閾値b以上であって、正極電位が閾値a以下になるかならないかを制御しなかった従来技術の総放電電気量のグラフL2とを比較したグラフである。Graph L1 of the total amount of discharged electricity of the present embodiment, in which the internal pressure is above the threshold b and the positive electrode potential is not below the threshold a, and the internal pressure is above the threshold b and the positive electrode potential is below the threshold a. It is a graph comparing with the graph L2 of the total amount of discharged electricity of the prior art which did not control whether or not to become . 実験例の総放電電気量[Ah]に対する容量維持率[%]の変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in capacity retention rate [%] with respect to total discharged electricity [Ah] in experimental examples. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュールの一部の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of part of the battery module of the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment; 本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a control device for a nickel-metal hydride storage battery according to this embodiment; FIG. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a control method for the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment. 本実施形態の正極電位推定の手順を詳細に示すフローチャートである。4 is a flowchart showing in detail the procedure for estimating the positive electrode potential according to the present embodiment; 本実施形態の内圧推定の手順を詳細に示すフローチャートである。4 is a flow chart showing in detail a procedure for estimating internal pressure according to the present embodiment; 時間の経過とともにダメージ量が蓄積され、閾値cに到達することを示すグラフである。It is a graph which shows that the amount of damage accumulates with progress of time, and reaches the threshold value c.

以下、本発明のアルカリ二次電池の制御方法を、ニッケル水素蓄電池1の制御方法の一実施形態を用いて図1~10を参照しながら説明する。
<本実施形態の前提>
本実施形態のニッケル水素蓄電池及びその製造方法は、効果的にNiHの生成を抑制することを目的としている。そのためにまず、NiHの生成の機序について説明する。
A method for controlling an alkaline secondary battery according to the present invention will be described below using an embodiment of a method for controlling a nickel-metal hydride storage battery 1 with reference to FIGS.
<Assumptions of this embodiment>
The purpose of the nickel - metal hydride storage battery and the method for manufacturing the same of the present embodiment is to effectively suppress the formation of Ni2O3H . Therefore, first, the mechanism of formation of Ni 2 O 3 H will be described.

<正極活物質の粒子の表面>
図1(a)は、ニッケル水素蓄電池の正極の正極活物質2の粒子2aの粒子表面2bの充電時の反応における酸素を示す模式図である。
<Surface of Particles of Positive Electrode Active Material>
FIG. 1(a) is a schematic diagram showing oxygen in the reaction during charging of the particle surfaces 2b of the particles 2a of the positive electrode active material 2 of the positive electrode of a nickel-metal hydride storage battery.

図1(b)は、放電時の正常な正極の主反応と、酸素が発生し局所的な「液枯れ」を起こした場合の異常な副反応を示す反応式である。
<放電時の正極における主反応>
正極活物質2の粒子2aは、充放電によりNi(OH)とβ-NiOOHとの間で変化する。なお、説明の便宜上正極活物質をNi(OH)として説明する場合がある。ニッケル水素蓄電池の放電時の正常な主反応は、以下の(1)式のように、HOの存在を前提に、β-NiOOHから、Ni(OH)とOHが生成される。この場合、電解液のHOは消費されて減少することになる。OHは、アルカリ電解液4のアルカリイオンとして働く。この場合は、イオンと電子の遣り取りで、酸素Oや水素Hの気体が発生することはない。
FIG. 1(b) is a reaction formula showing a normal main reaction of the positive electrode during discharge and an abnormal side reaction when oxygen is generated and local "liquid depletion" occurs.
<Main reaction at positive electrode during discharge>
Particles 2a of positive electrode active material 2 change between Ni(OH) 2 and β-NiOOH due to charging and discharging. For convenience of explanation, the positive electrode active material may be described as Ni(OH) 2 . A normal main reaction during discharge of a nickel-metal hydride storage battery is that Ni(OH) 2 and OH are produced from β-NiOOH on the premise of the presence of H 2 O, as shown in the following equation (1). In this case, H 2 O in the electrolyte is consumed and reduced. OH acts as an alkali ion of the alkaline electrolyte 4 . In this case, the exchange of ions and electrons does not generate gases such as oxygen O 2 and hydrogen H 2 .

β-NiOOH+HO+e→Ni(OH)+OH……(1)
<副反応による酸素の発生及び「液枯れ」の発生>
正極の電位が低くなることがある。そしてHOの電気分解の電位に達すると、副反応としてHOの電気分解が生じる。HOの電気分解では、正極では、以下の(2)式のような反応によりOが発生する。
β-NiOOH+H 2 O+e →Ni(OH) 2 +OH (1)
<Generation of Oxygen and Occurrence of “Liquid Depletion” Due to Side Reaction>
The potential of the positive electrode may become low. When the potential for electrolysis of H 2 O is reached, electrolysis of H 2 O occurs as a side reaction. In the electrolysis of H 2 O, O 2 is generated at the positive electrode by the reaction represented by the following formula (2).

4OH→O+2HO+4e……(2)
図1(a)に示すように、正極活物質であるNi(OH)/β-NiOOHの正極活物質の粒子表面2bが充電により低い電位になると、上述した(2)式に示すような副反応を生じて、Oの気泡Aのように正極活物質の粒子表面2bに発生する。充電時の正極でOが発生すると、正極活物質の粒子表面2bにOの気泡Aが付着する。このOの気泡Aは、時間が経過すると、正極活物質の粒子表面2bから離脱する。そうすると気泡Aが離脱した場所は、アルカリ電解液4と接触し、HOやOHが供給される。
4OH →O 2 +2H 2 O+4e (2)
As shown in FIG. 1(a), when the particle surface 2b of the positive electrode active material of Ni(OH) 2 /β-NiOOH, which is the positive electrode active material, becomes a low potential due to charging, the potential as shown in the above equation (2) A side reaction occurs, and O 2 bubbles A are generated on the particle surface 2b of the positive electrode active material. When O 2 is generated at the positive electrode during charging, bubbles A of O 2 adhere to the particle surface 2b of the positive electrode active material. The O 2 bubbles A separate from the particle surface 2b of the positive electrode active material over time. Then, the place where the air bubble A has left comes into contact with the alkaline electrolyte 4, and H 2 O and OH - are supplied.

ところが、その条件によっては、正極活物質の粒子表面2bに発生したOが気泡Bのように、正極活物質の粒子表面2bから離脱するのに時間がかかる場合がある。このように正極活物質の粒子表面2bに付着した気泡BのようなOの気泡はアルカリ電解液を遮断する。その結果、正極活物質の粒子表面2bのHOやOHを物理的に排除することとなり、その部分は、局所的な「液枯れ」となる。ここにはHOもOHも、物理的に存在しない。 However, depending on the conditions, it may take time for O 2 generated on the particle surfaces 2b of the positive electrode active material to leave the particle surfaces 2b of the positive electrode active material like the bubbles B. Thus, the O 2 bubbles such as the bubbles B adhering to the particle surface 2b of the positive electrode active material block the alkaline electrolyte. As a result, the H 2 O and OH on the particle surface 2b of the positive electrode active material are physically removed, and the portion is locally “liquid dried”. Neither H 2 O nor OH are physically present here.

<「液枯れ」によるNiHの生成>
そうすると正常な反応では、図1(b)の式Aに示すように反応にHOが必要であるが、HOが供給されない「液枯れ」の場合、ニッケル水素蓄電池の放電時の異常な副反応が生じ、以下の(3)式のような反応となる。
<Generation of Ni 2 O 3 H by “liquid drying”>
Then, in a normal reaction, H 2 O is required for the reaction as shown in formula A in FIG . A side reaction occurs, resulting in a reaction such as the following formula (3).

16β-NiOOH+4e→8NiH+2HO+O+4OH……(3)
つまり、HOを使わずに反応し、逆にHOを生成する。そしてそのときの生成物として、NiHと、Oと、OHとを生成する。このうち、Oは、時間が経過すると以下に示す(4)式のようにセパレータを介し、負極にてスムーズに吸収され(リコンビネーション反応)、密閉系を保っている。OHはアルカリ電解液4に戻る。
16β-NiOOH+4e →8Ni 2 O 3 H+2H 2 O+O 2 +4OH (3)
That is, it reacts without using H 2 O and produces H 2 O on the contrary. As products at that time, Ni 2 O 3 H, O 2 and OH are generated. Of these, O 2 is smoothly absorbed by the negative electrode (recombination reaction) through the separator as shown in the following formula (4) over time, maintaining a closed system. OH returns to the alkaline electrolyte 4 .

4MH+O→4M+2HO……(4)
ここで、NiHについては、電気化学的に不活性な生成物であり、NiHが発生すると、不可逆的に蓄積され、電池抵抗の上昇や電池容量の低下を引き起こすことが問題とされている。そのため、NiHの発生は好ましくないとして通常では抑制される。
4MH + O2 →4M+2H2O (4)
Here, Ni 2 O 3 H is an electrochemically inactive product, and when Ni 2 O 3 H is generated, it accumulates irreversibly, causing an increase in battery resistance and a decrease in battery capacity. is at issue. Therefore, the generation of Ni 2 O 3 H is usually suppressed as undesirable.

<ニッケル水素蓄電池のメモリ効果>
ニッケル水素蓄電池では、低SOCで繰り返し充放電されることでメモリ効果が発生することが知られている。メモリ効果が生じた電池系では、電圧が貴にシフトする。すなわち同じSOCでも充電時に電圧が高くなり、放電時には電圧が低くなることで、特にOが発生しやすくなる。その結果、正極活物質の粒子表面2bで酸素が発生した場所で、瞬間的に局所的に液枯れが発生するため、上記式(3)に示すように不足したHOを生成しようとする反応と同時にNiHが生成される。NiHが生成されると急激な容量低下を招く。
<Memory effect of nickel metal hydride storage battery>
It is known that a memory effect occurs in a nickel-metal hydride storage battery when it is repeatedly charged and discharged at a low SOC. In a battery system with a memory effect, the voltage shifts to noble. That is, even if the SOC is the same, the voltage increases during charging and decreases during discharging, making it particularly easy for O 2 to be generated. As a result, at the place where oxygen is generated on the particle surface 2b of the positive electrode active material, the liquid is locally dried up instantaneously, so that H 2 O is generated in a shortage as shown in the above formula (3). Ni 2 O 3 H is produced simultaneously with the reaction. The formation of Ni 2 O 3 H causes a rapid capacity decrease.

<ニッケル水素蓄電池におけるNiH生成のメカニズム>
上述のように、ニッケル水素蓄電池において、NiHは、充電の際の正極の電位により充電の副反応で酸素Oの気体が発生し二次電池の内圧が上昇する。このOにより「液枯れ」が生じ、NiHが生成するメカニズムを解析した。
<Mechanism of Ni 2 O 3 H Generation in Nickel Metal Hydride Battery>
As described above, in the nickel-hydrogen storage battery, Ni 2 O 3 H generates oxygen O 2 gas as a side reaction of charging due to the potential of the positive electrode during charging, and the internal pressure of the secondary battery rises. The O 2 causes "liquid depletion", and the mechanism by which Ni 2 O 3 H is produced was analyzed.

このようなNiHの生成のメカニズムによれば、単に正極電位が低下しても、実際に酸素Oが発生していなければ「液枯れ」が生じないため、NiHが生成されない。 According to such a mechanism for generating Ni 2 O 3 H, even if the positive electrode potential is simply lowered, if oxygen O 2 is not actually generated, “liquid depletion” does not occur, so Ni 2 O 3 H is not generated.

一方、単に内圧が上昇したからといって、必ずNiHが生成されるわけではない。二次電池の内圧が上昇するのは、必ずしも酸素Oの気体の発生によるものには限られず、例えば水素Hの気体の発生による場合もある。水素Hの気体が発生して内圧が高まった場合は、やはり、NiHは生成されない。 On the other hand, Ni 2 O 3 H is not necessarily generated simply because the internal pressure is increased. The rise in the internal pressure of the secondary battery is not necessarily caused by the generation of gaseous oxygen O2 , but may be caused by the generation of gaseous hydrogen H2, for example. When the gas of hydrogen H 2 is generated and the internal pressure is increased, Ni 2 O 3 H is also not generated.

すなわち、本発明者は、充電の際の正極電位の低下が酸素発生の電位となり、かつ実際に酸素Oの気体が発生して内圧が高い状態のときに、「液枯れ」が生じるものと推定して、これを実証した。 That is, the present inventor believes that "liquid depletion" occurs when the decrease in positive electrode potential during charging becomes the potential for generating oxygen, and when oxygen O2 gas is actually generated and the internal pressure is high. We have deduced and demonstrated this.

<車載のニッケル水素蓄電池のメモリ効果>
次に、車載のニッケル水素蓄電池のメモリ効果について説明する。電動機を搭載した電気自動車(ハイブリッド自動車等も含む)は、二次電池に蓄えられた電力により、電動機を駆動している。このような二次電池においてニッケル水素蓄電池のようなアルカリ二次電池は、大電流の充放電が可能であることから車両用として広く普及している。このような車載のニッケル水素蓄電池は過酷な使用環境にさらされる場合がある。例えば、低SOC(State Of Charge)の状態で、充放電が繰り返される場合がある。このような使用環境では、メモリ効果が発生することが知られている。メモリ効果が発生すると電池の充電カーブが貴にシフトする。すなわち、同じSOCであっても正極電位が高くなる。一方、放電時には、電池の放電カーブが卑にシフトする。すなわち同じSOCであっても正極電位が低くなる。そうすると、上述したようなメカニズムで、「液枯れ」によるNiHの生成が起こりやすい。
<Memory effect of in-vehicle nickel-metal hydride storage battery>
Next, the memory effect of the in-vehicle nickel-metal hydride storage battery will be described. 2. Description of the Related Art An electric vehicle (including a hybrid vehicle, etc.) equipped with an electric motor drives the electric motor with electric power stored in a secondary battery. Among such secondary batteries, alkaline secondary batteries such as nickel-metal hydride storage batteries are widely used for vehicles because they can charge and discharge large currents. Such in-vehicle nickel-metal hydride storage batteries may be exposed to harsh operating environments. For example, charging and discharging may be repeated in a low SOC (State Of Charge) state. It is known that a memory effect occurs in such a usage environment. The memory effect causes a positive shift in the battery charge curve. That is, even if the SOC is the same, the positive electrode potential becomes higher. On the other hand, during discharge, the discharge curve of the battery shifts to the base. That is, even if the SOC is the same, the positive electrode potential becomes lower. Then, Ni 2 O 3 H is likely to be generated due to "liquid depletion" by the mechanism described above.

<車載のニッケル水素蓄電池に対する制御の必要性>
NiHが発生すると、不可逆的に蓄積され、ニッケル水素蓄電池の容量の低下が生じる。そのような容量が低下したニッケル水素蓄電池に対しては、その劣化に応じた制御をしなければ、さらに劣化が進行することになる。
<Necessity for control of in-vehicle nickel-metal hydride storage batteries>
When Ni 2 O 3 H is generated, it accumulates irreversibly, resulting in a decrease in the capacity of nickel-metal hydride storage batteries. The deterioration of the nickel-metal hydride storage battery whose capacity has decreased will progress further unless control is performed according to the deterioration.

<本実施形態の原理>
そこで、本実施形態では、水酸化ニッケルを活物質とする正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有する車載用のニッケル水素蓄電池を例に挙げて説明する。
<Principle of this embodiment>
Therefore, in the present embodiment, an automotive nickel-hydrogen storage battery having a positive electrode using nickel hydroxide as an active material, a negative electrode containing a hydrogen-absorbing alloy, and an electrolytic solution composed of an alkaline aqueous solution will be described as an example.

図2は、NiHが生成される正極電位[V]と内圧[Pa]の条件の範囲を示すグラフである。閾値a[V]は、酸素Oの発生しやすい正極電位[V]の境界値であり、閾値b[Pa]は、ニッケル水素蓄電池内で気体が発生しているか否かを判断するための境界値である。例えば、閾値a[V]は0.3[V]程度、閾値b[Pa]は0.3[Pa]程度が例示できる。但し、電池の形状や活物質等の材料によっては、当該値は変動するものであり、特に、限定されるものではない。 FIG. 2 is a graph showing ranges of positive electrode potential [V] and internal pressure [Pa] at which Ni 2 O 3 H is produced. The threshold value a [V] is a boundary value of the positive electrode potential [V] at which oxygen O 2 is likely to be generated, and the threshold value b [Pa] is used to determine whether gas is generated in the nickel-metal hydride storage battery. Boundary value. For example, the threshold a [V] can be about 0.3 [V], and the threshold b [Pa] can be about 0.3 [Pa]. However, the value varies depending on the shape of the battery and the material such as the active material, and is not particularly limited.

「閾値a以下の正極電位」であり、「閾値b以上の内圧」でない左下の領域VLPLの場合では、内圧が低いことから、酸素Oの発生が少なく「液枯れ」によるNiHの生成が生じる可能性が低い。 In the case of the lower left region VLPL, which is “positive electrode potential equal to or lower than threshold value a” and not “internal pressure equal to or higher than threshold value b”, since the internal pressure is low, less oxygen O 2 is generated and Ni 2 O 3 H due to “liquid dryness” generation is unlikely to occur.

また、「閾値a以下の正極電位」ではないが、「閾値b以上の内圧」である右上の領域VHPHの場合は、内圧が高いものの、正極電位が高いことから発生した気体が酸素Oではないと推定され上記した「液枯れ」によるNiHの生成が生じる可能性が低い。 In addition, in the case of the upper right region VHPH, which is not "the positive electrode potential equal to or lower than the threshold value a" but "the internal pressure equal to or higher than the threshold value b", although the internal pressure is high, the gas generated due to the high positive electrode potential is oxygen O2 . Therefore, it is unlikely that Ni 2 O 3 H will be generated due to the above-mentioned "dryness".

「閾値a以下の正極電位」でもなく「閾値b以上の内圧」でもない左上の領域VHPL場合も、内圧が低いことから、酸素Oの発生が少なく「液枯れ」によるNiHの生成が生じる可能性が低い。 In the upper left region VHPL , which is neither “the positive electrode potential equal to or lower than the threshold value a” nor “the internal pressure equal to or higher than the threshold value b”, the internal pressure is low. less likely to occur.

そして、「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」である状態の右下の領域VLPHでは、上述したメカニズムで、正極電位が酸素Oの発生しやすい電位である。かつ実際に内圧が高く酸素Oが発生しているものと推定され、「液枯れ」によるNiHの生成が生じる可能性が極めて高い。そこで、この「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」である状態の滞在時間を算出する。正極電位[V]と内圧[Pa]は、車両の運用中は、制御装置10(図7参照)により、一定のタイミング(例えば、本実施形態では1秒間隔)で同時に測定・演算される。すなわち、この1秒間隔で同期した「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」である状態において所定量のNiHが生成されると仮定する。すなわち、ニッケル水素蓄電池の使用時間において、「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」のNiHが生成される可能性が極めて高い状態に、どの程度滞在したかというデータである。 In the lower right region VLPH in the state of "positive potential equal to or lower than threshold value a" and "internal pressure equal to or higher than threshold value b", the positive potential is a potential at which oxygen O2 is likely to be generated by the mechanism described above. Moreover, it is presumed that the internal pressure is actually high and oxygen O 2 is generated, and there is an extremely high possibility that Ni 2 O 3 H will be generated due to "liquid depletion". Therefore, the staying time in the state of "positive electrode potential equal to or less than threshold value a" and "internal pressure equal to or greater than threshold value b" is calculated. The positive electrode potential [V] and the internal pressure [Pa] are simultaneously measured and calculated at regular timings (for example, at intervals of 1 second in this embodiment) by the control device 10 (see FIG. 7) during operation of the vehicle. That is, it is assumed that a predetermined amount of Ni 2 O 3 H is generated in the state of "positive electrode potential equal to or lower than threshold value a" and "internal pressure equal to or higher than threshold value b" synchronized at intervals of one second. In other words, how long the nickel-metal hydride storage battery stays in a state where there is an extremely high possibility that Ni 2 O 3 H will be generated with a “positive electrode potential below threshold a” and “internal pressure above threshold b”. Data.

本実施形態では、「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」のNiHが生成される可能性が極めて高い状態に、どの程度の時間滞在したかということに着目している。そこで、実際にこのようなNiHが生成される可能性が極めて高い状態の滞在時間を計測することもできる。しかしながら、上記手順で検出される取得回数である「頻度」の回数に比例して、NiHが生成される可能性が極めて高い時間に長く滞在すると推定できる。そこで、本実施形態では処理の単純化から「滞在時間」を「頻度」で表し、この「頻度」を蓄積し、これを「ダメージ量」と観念している。 In the present embodiment, attention is focused on how long the user stays in a state in which there is an extremely high possibility that Ni 2 O 3 H will be generated with “positive electrode potential equal to or lower than threshold value a” and “internal pressure equal to or higher than threshold value b”. are doing. Therefore, it is also possible to measure the residence time in a state in which the possibility that such Ni 2 O 3 H is actually generated is extremely high. However, in proportion to the number of times of "frequency" which is the number of times of acquisition detected by the above procedure, it can be estimated that Ni 2 O 3 H is likely to be generated and stays for a long time. Therefore, in the present embodiment, "staying time" is represented by "frequency" for simplification of processing, and this "frequency" is accumulated, and this is considered as "amount of damage".

このNiHの生成が生じる可能性が極めて高い状態の「頻度」を算出することで、このようなNiHの生成が生じる可能性が極めて高い状態において生成されるNiHの蓄積量を推定して、これを「ダメージ量」とみなすものである。この「ダメージ量」は、NiHの生成を示す変数であり、本実施形態では単位はカウント回数となる。どれだけの回数の「ダメージ量」が蓄積されると、電池の容量が劣化するかという実験を通して閾値cが決定される。 By calculating the "frequency" of the state in which the possibility of generating Ni 2 O 3 H is extremely high , the Ni 2 The accumulated amount of O 3 H is estimated and regarded as the “damage amount”. This "amount of damage" is a variable indicating the generation of Ni2O3H , and in this embodiment, the unit is the number of counts. The threshold value c is determined through an experiment to see how many times the "damage amount" is accumulated before the battery capacity deteriorates.

<実験例の正極電位が閾値a以下になった頻度[%]>
図3は、正極電位を制御した場合とそうでない場合を比較するグラフである。グラフL1は、内圧[Pa]が閾値b[Pa]以上であって正極電位[V]が閾値a[V]以下にならないように制御した総放電電気量[Ah]を示す。グラフL2は、内圧[Pa]が閾値b[Pa]以上であって正極電位[V]が閾値a[V]以下になるかならないかを制御しなかった従来技術の総放電電気量を示す。
<Frequency [%] at which the positive electrode potential in the experimental example became equal to or lower than the threshold value a>
FIG. 3 is a graph comparing the case where the positive electrode potential is controlled and the case where it is not. A graph L1 shows the total amount of discharged electricity [Ah] controlled so that the internal pressure [Pa] is equal to or higher than the threshold b [Pa] and the positive electrode potential [V] is controlled to be equal to or lower than the threshold a [V]. Graph L2 shows the total amount of discharged electricity in the prior art that does not control whether the internal pressure [Pa] is equal to or higher than the threshold b [Pa] and the positive electrode potential [V] is equal to or lower than the threshold a [V].

本発明者は、実験例1と実験例2とで、これらの総放電電気量を比較した。実験例1は、内圧[Pa]が閾値b[Pa]以上の状態で、且つ正極電位[V]が閾値a以下にならないように制御したものである。実験例2は、内圧[Pa]が閾値b[Pa]以上であって、且つ正極電位が閾値a以下になるかならないかを制御しなかった従来技術である。 The inventors compared the total amount of discharged electricity between Experimental Example 1 and Experimental Example 2. FIG. In Experimental Example 1, control was performed so that the internal pressure [Pa] is equal to or higher than the threshold value b [Pa] and the positive electrode potential [V] is not equal to or lower than the threshold value a. Experimental example 2 is a conventional technique that does not control whether the internal pressure [Pa] is equal to or higher than the threshold b [Pa] and the positive electrode potential is equal to or lower than the threshold a.

実験例1では、内圧[Pa]が閾値b[Pa]以上の状態で、正極電位[V]が閾値a[V]以下にならないように制御した。このため、当然ではあるがグラフL1に示すように、総放電電気量[Ah]が大きくなっても、正極電位[V]が閾値a[V]以下になった頻度はゼロである。その結果、実験例1のニッケル水素蓄電池では、総放電電気量[Ah]が6000[Ah]を大きく超すまで、電池寿命が維持できた。 In Experimental Example 1, when the internal pressure [Pa] is equal to or higher than the threshold value b [Pa], the positive electrode potential [V] is controlled so as not to become equal to or lower than the threshold value a [V]. Therefore, as shown in the graph L1, even if the total amount of discharged electricity [Ah] increases, the frequency of the positive electrode potential [V] falling below the threshold value a [V] is zero. As a result, in the nickel-hydrogen storage battery of Experimental Example 1, the battery life could be maintained until the total amount of discharged electricity [Ah] greatly exceeded 6000 [Ah].

一方、従来技術の実験例2では内圧[Pa]が閾値b以上[Pa]であって正極電位[V]が閾値a[V]以下になるかならないかを制御しなかった。このため、グラフL2に示すように、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]を超えるあたりまでは、正極電位[V]が閾値a[V]以下になった頻度[%]はゼロであった。しかしながら、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]を超えるあたりから、正極電位[V]が閾値a[V]以下になった頻度[%]が突然高くなる。そして、総放電電気量[Ah]が概ね3000[Ah]超えるあたりで、80%を超す頻度となり、電池寿命が尽きてしまった。これは、一旦NiHが発生すると、発生したNiHにより、さらに急激に液枯れを起こし、加速度的にNiHが生成されるためであると推定できる。 On the other hand, in Experimental Example 2 of the prior art, it was not controlled whether the internal pressure [Pa] is equal to or higher than the threshold value b [Pa] and the positive electrode potential [V] is equal to or lower than the threshold value a [V]. Therefore, as shown in graph L2, the frequency [%] at which the positive electrode potential [V] becomes equal to or lower than the threshold value a [V] is zero until the total amount of discharged electricity [Ah] exceeds 2000 [Ah]. there were. However, when the total amount of discharged electricity [Ah] exceeds 2000 [Ah], the frequency [%] at which the positive electrode potential [V] becomes equal to or lower than the threshold value a [V] suddenly increases. When the total amount of discharged electricity [Ah] exceeded approximately 3000 [Ah], the frequency exceeded 80%, and the battery life ended. It can be presumed that this is because once Ni 2 O 3 H is generated, the generated Ni 2 O 3 H further rapidly causes liquid drying, and Ni 2 O 3 H is generated at an accelerated rate.

<実験例の電池寿命>
図4は、実験例の総放電電気量[Ah]に対する容量維持率[%]の変化を示すグラフである。
<Battery life of experimental example>
FIG. 4 is a graph showing changes in the capacity retention rate [%] with respect to the total amount of discharged electricity [Ah] in the experimental example.

容量維持率[%]は、未使用の電池容量を100%とした場合の電池容量の割合を示す値で、ここでは、例えば70%以下であると電池寿命が尽きたとする。L3で示す実験例1のニッケル水素蓄電池では、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]では、容量維持率[%]が90%を割る程度である。さらに総放電電気量[Ah]が多くなると、漸次容量維持率[%]は低下していく。そして、総放電電気量[Ah]がおよそ6000[Ah]になると、この時点で容量維持率[%]は80%を割り込むが、まだ使用可能な容量維持率[%]である。 The capacity retention rate [%] is a value indicating the ratio of the battery capacity to 100% of the unused battery capacity. In the nickel-hydrogen storage battery of Experimental Example 1 indicated by L3, when the total amount of discharged electricity [Ah] is 2000 [Ah], the capacity retention rate [%] is less than 90%. Furthermore, as the total amount of discharged electricity [Ah] increases, the capacity retention rate [%] gradually decreases. Then, when the total amount of discharged electricity [Ah] reaches approximately 6000 [Ah], the capacity retention rate [%] drops below 80% at this point, but it is still a usable capacity retention rate [%].

一方、L4で示す実験例2では、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]では、容量維持率[%]が90%を割る程度で、実験例1と大きな差はない。
しかし総放電電気量[Ah]が3000[Ah]になると、容量維持率[%]が70%程度に急速に低下する。この時点で、すでに電池交換が必要な容量維持率[%]となる。
On the other hand, in Experimental Example 2 indicated by L4, when the total amount of discharged electricity [Ah] is 2000 [Ah], the capacity retention rate [%] is less than 90%, and there is no big difference from Experimental Example 1.
However, when the total amount of discharged electricity [Ah] reaches 3000 [Ah], the capacity retention rate [%] rapidly decreases to about 70%. At this point, the capacity retention rate [%] has already reached the point at which battery replacement is required.

さらに、総放電電気量[Ah]が3000[Ah]を超えると、容量維持率[%]が60%程度に急激に低下し、完全に電池寿命が尽きた状態となる。
<本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法が電池寿命を延命できる理由>
図3、図4からわかるように、従来技術の実験例2において急激に電池容量が低下するのは、一旦NiHが発生すると、急激に液枯れを起こし、加速度的にNiHが生成されるためであると推定できる。したがって、このような急激な液枯れによりNiHの蓄積量が爆発的に発生する前に、NiHが発生しない正極電圧[V]かつ内圧[Pa]にすることで、NiHの発生を確実に抑止する。
Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] exceeds 3000 [Ah], the capacity retention rate [%] drops sharply to about 60%, and the battery life is completely exhausted.
<Reason why the nickel-metal hydride storage battery control method of the present embodiment can prolong the battery life>
As can be seen from FIGS. 3 and 4, the rapid drop in battery capacity in Experimental Example 2 of the prior art is due to the fact that once Ni 2 O 3 H is generated, the liquid is rapidly depleted, and Ni 2 O accelerates. It can be presumed that this is due to the generation of 3H . Therefore, by setting the positive electrode voltage [V] and the internal pressure [Pa] at which Ni 2 O 3 H is not generated before the accumulated amount of Ni 2 O 3 H is generated explosively due to such rapid liquid depletion, It reliably suppresses the generation of Ni 2 O 3 H.

本実施形態では、このようなNiHの蓄積量をダメージ量として管理することで、対象となるニッケル水素蓄電池に蓄積されたNiHの量を正確に推定して、このダメージ量に応じた適正な制御を行う。このような制御で、ニッケル水素蓄電池の正極の容量寿命を延命することができる。 In the present embodiment, by managing the accumulated amount of Ni 2 O 3 H as the amount of damage, the amount of Ni 2 O 3 H accumulated in the target nickel-metal hydride storage battery can be accurately estimated, and this Appropriate control is performed according to the amount of damage. Such control can extend the capacity life of the positive electrode of the nickel-hydrogen storage battery.

<本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御装置>
以下、本実施形態の前提となるニッケル水素蓄電池及びその制御装置の一例について簡単に説明する。
<Control Device for Nickel Metal Hydride Storage Battery of Present Embodiment>
An example of a nickel-metal hydride storage battery and its control device, which are prerequisites for the present embodiment, will be briefly described below.

<ニッケル水素蓄電池>
図5は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュール90の一部の断面図を示す。図5に示すように、ニッケル水素蓄電池は、密閉型電池であり、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の電源として用いられる車載電池である。車両に搭載されるニッケル水素蓄電池としては、所要の電力容量を得るべく、複数の単電池110を電気的に直列接続して構成された電池モジュール90からなる角形密閉式の二次電池が知られている。
<Nickel metal hydride storage battery>
FIG. 5 shows a cross-sectional view of part of the battery module 90 of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment. As shown in FIG. 5, the nickel-metal hydride storage battery is a sealed battery, and is an in-vehicle battery used as a power source for vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles. As a nickel-metal hydride storage battery mounted on a vehicle, there is known a prismatic sealed secondary battery comprising a battery module 90 configured by electrically connecting a plurality of cells 110 in series in order to obtain a required power capacity. ing.

電池モジュール90は、複数の単電池110を収容可能な一体電槽100と、この一体電槽100を封止する蓋体200とによって構成される直方体状の角形ケース300を有している。なお、この角形ケース300は、樹脂製のものを用いることができる。 The battery module 90 has a rectangular parallelepiped rectangular case 300 composed of an integrated battery case 100 capable of accommodating a plurality of cells 110 and a lid body 200 sealing the integrated battery case 100 . It should be noted that the prismatic case 300 can be made of resin.

角形ケース300を構成する一体電槽100は、アルカリ性の電解液に対して耐性を有する合成樹脂材料、例えばポリプロピレンやポリエチレン等により構成されている。そしてこの一体電槽100の内部には、複数の単電池110を区画する隔壁120が形成されており、この隔壁120によって区画された部分が、単電池110毎の電槽130となる。一体電槽100は、例えば、6つの電槽130を有しており、図5には、その一部の4つが示されている。 The integrated battery case 100 that constitutes the rectangular case 300 is made of a synthetic resin material, such as polypropylene or polyethylene, that is resistant to an alkaline electrolyte. A partition wall 120 is formed inside the integrated battery case 100 to partition the plurality of unit cells 110 . The integrated battery case 100 has, for example, six battery cases 130, of which four are shown in FIG.

こうして区画された電槽130内には、極板群140と、その両側に接合された正極の集電板150及び負極の集電板160とが電解液とともに収容されている。
極板群140は、矩形状の正極板141及び負極板142がセパレータ143を介して積層して構成されている。このとき、正極板141、負極板142及びセパレータ143が積層された方向(紙面に鉛直な方向)が、積層方向である。極板群140の正極板141及び負極板142は、板面の方向(紙面に沿う方向)であって互いに反対側の側部に突出されることで正極板141のリード部141a及び負極板142のリード部142aが構成されている。これらリード部141a,142aの側端縁にそれぞれ集電板150,160が接合されている。
In the container 130 thus partitioned, the electrode plate group 140 and the positive electrode current collector plate 150 and the negative electrode current collector plate 160 joined to both sides of the electrode plate group 140 are housed together with the electrolyte.
The electrode plate group 140 is configured by stacking a rectangular positive electrode plate 141 and a rectangular negative electrode plate 142 with a separator 143 interposed therebetween. At this time, the direction in which the positive electrode plate 141, the negative electrode plate 142 and the separator 143 are stacked (the direction perpendicular to the paper surface) is the stacking direction. The positive electrode plate 141 and the negative electrode plate 142 of the electrode plate group 140 protrude to the opposite side portions in the direction of the plate surface (the direction along the plane of the drawing), so that the lead portion 141 a of the positive electrode plate 141 and the negative electrode plate 142 are projected. lead portion 142a is configured. Current collecting plates 150 and 160 are joined to the side edges of these lead portions 141a and 142a, respectively.

また、隔壁120の上部には各電槽130の接続に用いられる貫通孔170が形成されている。貫通孔170は、集電板150の上部に突設されている接続突部151、及び集電板160の上部に突設されている接続突部161の2つの接続突部151,161同士が該貫通孔170を介して溶接接続される。このことで、各々隣接する電槽130の極板群140を電気的に直列接続させる。貫通孔170のうち、両端の電槽130の各々外側に位置する貫通孔170には、一体電槽100の端側壁上方で正極の接続端子152又は負極の接続端子(図示略)が装着される。正極の接続端子152は、集電板150の接続突部151と溶接接続される。負極の接続端子は、集電板160の接続突部161と溶接接続される。こうして直列接続された極板群140、すなわち複数の単電池110の総出力が正極の接続端子152及び負極の接続端子から取り出される。 In addition, through holes 170 used for connecting the battery containers 130 are formed in the upper part of the partition wall 120 . The through-hole 170 is formed by two connection projections 151 and 161, a connection projection 151 projecting from the top of the current collector plate 150 and a connection projection 161 projecting from the top of the current collection plate 160. A weld connection is made through the through hole 170 . As a result, the electrode plate groups 140 of the battery containers 130 adjacent to each other are electrically connected in series. Of the through-holes 170 , the through-holes 170 located outside the battery containers 130 at both ends are fitted with the positive electrode connection terminal 152 or the negative electrode connection terminal (not shown) above the end sidewalls of the integrated battery container 100 . . The positive electrode connection terminal 152 is welded to the connection protrusion 151 of the current collector plate 150 . The negative electrode connection terminal is welded to the connection protrusion 161 of the current collector plate 160 . The electrode plate group 140 connected in series in this manner, that is, the total output of the plurality of cells 110 is taken out from the positive connection terminal 152 and the negative connection terminal.

一方、角形ケース300を構成する蓋体200には、角形ケース300の内部圧力を開弁圧以下にする排気弁210と、極板群140の温度を検出するためのセンサを装着するセンサ装着穴220が設けられている。センサ装着穴220は、極板群140の近傍まで電槽130内を延びる穴によって、極板群140の温度を測定可能にしている。 On the other hand, the cover 200 constituting the prismatic case 300 has an exhaust valve 210 that reduces the internal pressure of the prismatic case 300 to the valve opening pressure or less, and a sensor mounting hole for mounting a sensor for detecting the temperature of the electrode plate group 140. 220 is provided. The sensor mounting hole 220 allows the temperature of the electrode plate group 140 to be measured by a hole extending through the battery case 130 to the vicinity of the electrode plate group 140 .

排気弁210は、一体電槽100内の内部圧力を許容されうる閾値以下に維持するためのものであり、内部圧力の値が許容される閾値を超えた開弁圧以上になった場合には、開弁されることで一体電槽100内部に発生したガスを排出する。一体電槽100の内部圧力は、隔壁120に形成された図示しない連通孔で全ての電槽130で均一化されている。これにより、一体電槽100は、全ての電槽130で均一化された内部圧力が開弁圧未満になるまでガスを排出して、その内部圧力が許容されうる開弁圧未満に維持されるようになる。 The exhaust valve 210 is for maintaining the internal pressure in the integrated battery case 100 below the permissible threshold, and when the internal pressure exceeds the permissible threshold and exceeds the valve opening pressure, , the gas generated inside the integrated battery case 100 is discharged by opening the valve. The internal pressure of the integrated battery container 100 is made uniform in all the battery containers 130 by communication holes (not shown) formed in the partition walls 120 . As a result, the integrated battery container 100 discharges gas until the internal pressure equalized in all battery containers 130 becomes less than the valve opening pressure, and the internal pressure is maintained below the permissible valve opening pressure. become.

<極板群140の構成>
<正極板141>
正極板141は、基材となる正極基材として、多孔性金属であるNi若しくはNi合金からなる発泡ニッケル三次元多孔体が用いられる。正極基材は、立体的な網状の構造を有した骨部と、この骨部に囲まれた孔部を有する。正極基材は、例えば発泡ウレタンのウレタン骨格表面にニッケルメッキを施した後、発泡ウレタンを焼失させて製造される。正極板141は、Ni(OH)及びCoを活物質として含有している正極合材層を備えている。詳しくは、粒状の水酸化ニッケルに、水酸化コバルトや金属コバルト粉末などの導電剤、そして必要に応じてカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤やポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤を適量加えてまずはペースト状に加工する。その後、こうしてペースト状になった加工物を、正極基材の網目状の孔部bに充填して正極合材層を形成する。その後、これを乾燥、圧延、切断することによって板状の正極板141を形成する。
<Structure of Electrode Group 140>
<Positive electrode plate 141>
The positive electrode plate 141 uses a foamed nickel three-dimensional porous body made of a porous metal Ni or a Ni alloy as a positive electrode base material. The positive electrode substrate has a bone portion having a three-dimensional network structure and a hole portion surrounded by the bone portion. The positive electrode substrate is manufactured, for example, by nickel-plating the surface of the urethane skeleton of foamed urethane and then burning off the foamed urethane. The positive electrode plate 141 includes a positive electrode mixture layer containing Ni(OH) 2 and Co as active materials. Specifically, to granular nickel hydroxide, add an appropriate amount of a conductive agent such as cobalt hydroxide or metallic cobalt powder, and if necessary, a thickener such as carboxymethyl cellulose or a binder such as polytetrafluoroethylene, and then paste it. processed into a shape. After that, the paste-like processed material is filled into the mesh-like holes b of the positive electrode substrate to form a positive electrode mixture layer. After that, by drying, rolling and cutting, the plate-like positive electrode plate 141 is formed.

<負極板142>
負極板142は、例えば、ランタン、セリウム、及びネオジム等の希土類元素の混合物であるミッシュメタル、ニッケル、アルミニウム、コバルトおよびマンガンを構成要素とする水素吸蔵合金を活物質として構成されている。これも詳しくは、この水素吸蔵合金にカーボンブラックなどの導電剤、そして必要に応じてカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤や、スチレン-ブタジエン共重合体などの結着剤を添加してまずはペースト状に加工する。その後、こうしてペースト状に加工された水素吸蔵合金を、パンチングメタル(活物質支持体)などの芯材に塗布あるいは充填した後、これを乾燥、圧延、切断することによって同じく板状の負極板142を形成する。
<Negative Plate 142>
The negative electrode plate 142 is made of, for example, a misch metal, which is a mixture of rare earth elements such as lanthanum, cerium, and neodymium, and a hydrogen storage alloy containing nickel, aluminum, cobalt, and manganese as constituent elements. In more detail, this hydrogen storage alloy is added with a conductive agent such as carbon black, and if necessary, a thickener such as carboxymethyl cellulose and a binder such as styrene-butadiene copolymer, and is first made into a paste. process. Thereafter, the hydrogen-absorbing alloy thus processed into a paste is applied to or filled in a core material such as a punching metal (active material support), which is then dried, rolled, and cut to form a plate-like negative electrode plate 142 . to form

<セパレータ143>
セパレータ143としては、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の不織布、もしくは必要に応じてこれにスルフォン化などの親水処理を施したものを用いることができる。
<Separator 143>
As the separator 143, a nonwoven fabric made of an olefin resin such as polypropylene, or a nonwoven fabric subjected to hydrophilic treatment such as sulfonation as necessary, can be used.

本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュール90は以上のような構成を備えている。
<ニッケル水素蓄電池の制御装置10>
図6は、本実施形態のニッケル水素蓄電池1の制御装置10のブロック図である。次に、図6を参照して、ニッケル水素蓄電池1の制御装置10について説明する。なお、ここでは、ニッケル水素蓄電池1は、電池モジュール90を収容した電池パック24の状態で制御する場合について説明する。
The battery module 90 of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment has the configuration described above.
<Control device 10 for nickel-metal hydride storage battery>
FIG. 6 is a block diagram of the control device 10 of the nickel-metal hydride storage battery 1 of this embodiment. Next, referring to FIG. 6, the control device 10 of the nickel-hydrogen storage battery 1 will be described. Here, the case where the nickel-metal hydride storage battery 1 is controlled in the state of the battery pack 24 containing the battery module 90 will be described.

<制御装置10>
電池制御装置である制御装置10は、車両に搭載し、いわゆるオンボードでリアルタイム又は蓄積データに基づいて車両の電池モジュール90を制御することができる。
<Control device 10>
A control device 10, which is a battery control device, is mounted on a vehicle and can control a battery module 90 of the vehicle in real time or based on accumulated data so-called onboard.

制御装置10は、発電機としてのモータジェネレータ17からの電流を、電池モジュール90を充電させる充電装置としてのインバータ20を制御して充電する。また、制御装置10は、負荷となる駆動用モータとしてのモータジェネレータ17に、電池モジュール90からの電流を電力供給装置としてのインバータ20を制御して放電する。 The control device 10 controls and charges the inverter 20 as a charging device for charging the battery module 90 with current from the motor generator 17 as a power generator. Further, the control device 10 controls the inverter 20 as a power supply device to discharge current from the battery module 90 to the motor generator 17 as a drive motor serving as a load.

制御装置10は、電池モジュール90の電流を測定する電流検出器21と、電池モジュール90の端子間電圧を測定する電圧検出器22と、電池モジュール90の温度を測定する温度検出器23とを備えている。 The control device 10 includes a current detector 21 that measures the current of the battery module 90, a voltage detector 22 that measures the voltage across the terminals of the battery module 90, and a temperature detector 23 that measures the temperature of the battery module 90. ing.

温度検出器23は、図5に示すセンサ装着穴220に配置された温度センサを備えている。温度センサは、電池モジュール90のうちの対応する単電池110の極板群140の近傍の温度を測定するとともに、測定した温度値を制御装置10に電気信号で出力する。 The temperature detector 23 has a temperature sensor arranged in the sensor mounting hole 220 shown in FIG. The temperature sensor measures the temperature near the electrode plate group 140 of the corresponding cell 110 of the battery module 90 and outputs the measured temperature value to the control device 10 as an electrical signal.

<制御部11>
制御装置10の制御部11は、制御装置10全体の制御を行うCPU、RAM、ROM、インタフェイスを備えたコンピュータとして構成されている。なお、この制御部11は、ダメージ量算出装置及び正極保護装置として機能する。
<Control unit 11>
A control unit 11 of the control device 10 is configured as a computer including a CPU, a RAM, a ROM, and an interface for controlling the entire control device 10 . In addition, this control unit 11 functions as a damage amount calculation device and a positive electrode protection device.

<情報取得部12>
情報取得部12は、逐次電流検出器21から充電電流値を取得し、電圧検出器22から電圧値を取得し、温度検出器23から電池温度を取得して記憶する。
<Information Acquisition Unit 12>
The information acquisition unit 12 successively acquires the charging current value from the current detector 21, acquires the voltage value from the voltage detector 22, acquires the battery temperature from the temperature detector 23, and stores them.

<記憶部13>
記憶部13は、制御装置10のプログラムや、必要なデータが記憶される記憶媒体を備える。プログラムは、図7~図9に示すフローチャートの以下のステップを実行するプログラムを備える。例えば図7の正極電位推定(S2)、内圧推定(S4)、正極保護制御(S9)のプログラムを記憶する。さらに、以下の図9のプログラムを記憶する。充電リザーブとガス吸収速度との関係取得のステップ(S401)。測定のステップ(S402)。内圧増加速度算出のステップ(S403)。充電リザーブ量推定のステップ(S404)。内圧低下速度補正値算出のステップ(S405)。内圧低下速度算出のステップ(S406)。補正内圧低下速度算出のステップ(S407)。推定内圧算出のステップ(S408)。負極SOC推定のステップ(S409)。水素平衡圧算出のステップ(S410)。補正負極水素平衡圧算出のステップ(S411)。補正推定内圧算出のステップ(S412)。
<Storage unit 13>
The storage unit 13 includes a storage medium in which programs for the control device 10 and necessary data are stored. The program comprises a program for executing the following steps of the flow charts shown in FIGS. 7-9. For example, programs for positive electrode potential estimation (S2), internal pressure estimation (S4), and positive electrode protection control (S9) in FIG. 7 are stored. Furthermore, the following program of FIG. 9 is stored. A step of acquiring the relationship between the charge reserve and the gas absorption rate (S401). Measurement step (S402). A step for calculating the internal pressure increase rate (S403). A step of estimating the charge reserve amount (S404). A step for calculating an internal pressure decrease speed correction value (S405). Step (S406) for calculating the rate of decrease in internal pressure. A step for calculating the corrected internal pressure decrease rate (S407). Estimated internal pressure calculation step (S408). A negative electrode SOC estimation step (S409). A step for calculating the hydrogen equilibrium pressure (S410). A step for calculating the corrected negative electrode hydrogen equilibrium pressure (S411). A step of calculating the corrected estimated internal pressure (S412).

また、記憶部13には、制御の前提のデータとして、正極電位推定部14において使用される温度[°C]、電流[A]ごとに、「セル電圧[V]と負極電位[V]の関係を取得したOCVマップに基づくテーブルデータ」が記憶されている。また、内圧推定部15で用いられる「充電リザーブとガス吸収速度の関係」の実測データに基づいたマップも記憶される。また、「温度と内圧増加速度の関係」、「温度と内圧低下速度の関係」のマップも記憶される。これ以外に、「電池の電圧と負極SOCの関係」のマップも記憶される。「負極SOCと水素平衡圧の関係」のマップも記憶される。「温度と水素平衡圧の関係」のマップも記憶される。 Further, in the storage unit 13, as data presupposed for control, for each temperature [°C] and current [A] used in the positive electrode potential estimating unit 14, "cell voltage [V] and negative electrode potential [V] Table data based on the OCV map from which the relationship was acquired" is stored. A map based on actual measurement data of "relationship between charge reserve and gas absorption rate" used in internal pressure estimating unit 15 is also stored. Maps of "relationship between temperature and internal pressure increase rate" and "relationship between temperature and internal pressure decrease rate" are also stored. In addition, a map of "relationship between battery voltage and negative electrode SOC" is also stored. A map of "relationship between negative electrode SOC and hydrogen equilibrium pressure" is also stored. A map of "relationship between temperature and hydrogen equilibrium pressure" is also stored.

また、「ニッケル水素蓄電池1の使用履歴から推定される電池の劣化状態」及び「ニッケル水素蓄電池1の劣化状態と充電リザーブ量の関係」のマップも記憶される。
<正極電位推定部14>
正極電位推定部14は、電圧検出器22で測定したセル電圧から、予め記憶部13に記憶されている「セル電圧と負極電位に関係を取得したテーブルデータ」から、負極の電位を推定する。そして正極電位推定部14は、セル電圧から負極電位との差から正極電位の推定を行う。この正極電位推定部14が、制御装置10を正極電位取得装置として機能させる。
In addition, a map of "deterioration state of the battery estimated from the usage history of the nickel-metal hydride storage battery 1" and "relationship between the deterioration state of the nickel-metal hydride storage battery 1 and the charge reserve amount" is also stored.
<Positive electrode potential estimation unit 14>
The positive electrode potential estimator 14 estimates the potential of the negative electrode from the cell voltage measured by the voltage detector 22 and the “table data for acquiring the relationship between the cell voltage and the negative electrode potential” stored in advance in the storage unit 13 . Then, the positive electrode potential estimation unit 14 estimates the positive electrode potential from the difference between the cell voltage and the negative electrode potential. This positive electrode potential estimation unit 14 causes the control device 10 to function as a positive electrode potential acquisition device.

<内圧推定部15>
内圧推定部15は、情報取得部12によって取得され蓄積された車載のニッケル水素蓄電池の温度、電圧、電流などに基づいて図8に示すフローチャートの手順で電池の内圧の推定が行う。詳細は、後述する。この内圧推定部15が、制御装置10を内圧取得装置として機能させる。
<Internal pressure estimation unit 15>
The internal pressure estimation unit 15 estimates the internal pressure of the battery based on the temperature, voltage, current, etc. of the on-vehicle nickel-metal hydride storage battery acquired and accumulated by the information acquisition unit 12 according to the procedure of the flowchart shown in FIG. Details will be described later. The internal pressure estimator 15 causes the control device 10 to function as an internal pressure acquisition device.

<充放電制御部16>
充放電制御部16は、電池モジュール90の電圧を監視して、SOCが閾値より低下している場合は、モータジェネレータ17により発電してインバータ20を介し電池モジュール90を充電する。一方、車両の制動時にモータジェネレータ17からの回生電流を、インバータ20を介して供給することで電池モジュール90を充電する。この場合、充放電制御部16は、過大な電流や、電池モジュール90のSOCが高すぎる場合は、充電を制限する。このときの閾値などは、記憶部13に記憶されている。また、図8に示す正極保護制御(S9)においても、正極の電位が閾値dを下回らないように充放電を制御する。
<Charge/discharge control unit 16>
The charge/discharge control unit 16 monitors the voltage of the battery module 90 , and when the SOC is lower than the threshold, the motor generator 17 generates power to charge the battery module 90 via the inverter 20 . On the other hand, the battery module 90 is charged by supplying the regenerated current from the motor generator 17 through the inverter 20 when the vehicle is braked. In this case, the charge/discharge control unit 16 limits charging when the current is excessive or the SOC of the battery module 90 is too high. The threshold and the like at this time are stored in the storage unit 13 . Also, in the positive electrode protection control (S9) shown in FIG. 8, charging and discharging are controlled so that the potential of the positive electrode does not fall below the threshold value d.

一方、充放電制御部16は、車両の駆動時では、車両のECU(Electronic Control Unit)からの指令で、電池モジュール90から必要な電流を、インバータ20を介しモータジェネレータ17に供給する。 On the other hand, when the vehicle is driven, the charge/discharge control unit 16 supplies necessary current from the battery module 90 to the motor generator 17 via the inverter 20 in accordance with a command from the vehicle ECU (Electronic Control Unit).

<本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順>
図7は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順を示すフローチャートである。図7を参照して本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順を説明する。
<Procedure of control method for nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment>
FIG. 7 is a flow chart showing the procedure of the control method for the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment. The procedure of the control method for the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment will be described with reference to FIG.

上記したとおり本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順を実施する前に、制御装置10の記憶部13には、正極電位推定(S2)や内圧推定(S4)で使用されるテーブルデータやマップなどのデータが記憶されている。 As described above, before executing the procedure of the nickel-metal hydride storage battery control method of the present embodiment, the storage unit 13 of the control device 10 stores table data and Data such as maps are stored.

車両の運用が開始されると(開始)、まず、制御が続行されているか否かが判断される(S0)。車両の運用が終了するなどで制御が終了場合は(S0:YES)、ニッケル水素蓄電池の制御方法も終了する(終了)。制御が続行される場合は(S0;NO)、正極電位推定(S2)や内圧推定(S4)を行う所定のタイミングである場合には、ニッケル水素蓄電池の電圧[V]、電流[A]、温度[°C]などが測定される(S1)。このタイミングは、制御装置10のカウンタにより、例えば1秒ごとの一定のタイミングで測定される。そこで、この測定タイミングか否かが例えば100msごとに判定され(S1)、この測定のタイミング前では(S1:NO)、待機のループ(S0:NO→S1:NO→S0)となる。そして、所定の測定のタイミングが到来したら(S1:YES)、ニッケル水素蓄電池の電圧[V]、電流[A]、温度[°C]を測定し、正極電位推定(S2)と内圧推定(S4)の手順が同時に並行して処理される。 When the operation of the vehicle is started (start), first, it is determined whether or not the control is continued (S0). When the control ends (S0: YES) such as when the operation of the vehicle ends (S0: YES), the control method for the nickel-metal hydride storage battery also ends (end). If the control is continued (S0; NO), if it is the predetermined timing for estimating the positive electrode potential (S2) or estimating the internal pressure (S4), the voltage [V], current [A], Temperature [°C] and the like are measured (S1). This timing is measured by a counter of the control device 10, for example, at a fixed timing every one second. Therefore, whether or not it is the measurement timing is determined every 100 ms (S1), and before the measurement timing (S1: NO), a standby loop (S0: NO→S1: NO→S0) is established. Then, when a predetermined measurement timing arrives (S1: YES), the voltage [V], current [A], and temperature [°C] of the nickel-metal hydride storage battery are measured, and the positive electrode potential is estimated (S2) and the internal pressure is estimated (S4). ) are processed simultaneously in parallel.

<正極電位推定の手順(S2)>
図8は、本実施形態の正極電位推定(S2)の手順のサブルーチンを詳細に示すフローチャートである。以下、図8に示すフローチャートを参照して正極電位推定(S2)の手順を詳細に説明する。
<Positive electrode potential estimation procedure (S2)>
FIG. 8 is a flowchart showing in detail the subroutine of the positive electrode potential estimation (S2) procedure of this embodiment. The procedure for estimating the positive electrode potential (S2) will be described in detail below with reference to the flowchart shown in FIG.

正極電位推定(S2)が開始されると、まず測定したセル電圧[V]、温度[°C]、電流[A]が読み込まれる(S201)。次に、記憶部13に温度[°C]、電流[A]ごとに記憶されている「セル電圧と負極電位の関係を取得したテーブルデータ」を読み出す(S202)。読み込まれたセル電圧[V]を、該当する温度[°C]、電流[A]の「セル電圧と負極電位に関係を取得したテーブルデータ」を参照して、負極電位[V]を推定する(S203)。次に、推定した負極電位に基づき、
セル電圧[V]-負極電位[V]=正極電位[V]
という関係に基づき、正極電位[V]を推定する(S204)。
When the positive electrode potential estimation (S2) is started, first, the measured cell voltage [V], temperature [°C], and current [A] are read (S201). Next, the “table data for acquiring the relationship between the cell voltage and the negative electrode potential” stored in the storage unit 13 for each temperature [° C.] and current [A] is read out (S202). Estimate the negative electrode potential [V] by referring to the "table data that acquired the relationship between the cell voltage and the negative electrode potential" for the read cell voltage [V] and the corresponding temperature [°C] and current [A]. (S203). Next, based on the estimated negative electrode potential,
Cell voltage [V] - negative electrode potential [V] = positive electrode potential [V]
Based on this relationship, the positive electrode potential [V] is estimated (S204).

以上のような手順で、正極電位[V]を推定し、正極電位推定(S2)の手順を終了し(終了)、図7の正極電位[V]が閾値a[V]以下か否かを判定する手順(S3)に進む。 The positive electrode potential [V] is estimated by the above procedure, the procedure of positive electrode potential estimation (S2) is completed (end), and whether or not the positive electrode potential [V] in FIG. Proceed to the determination procedure (S3).

<正極電位[V]が閾値a[V]以下か否かを判定する手順(S3)>
正極電位推定(S2)の手順で推定した正極電位[V]は、予め対象となるニッケル水素蓄電池の特性に合わせて酸素発生のおそれが生じる正極電位[V]が、「閾値a[V]」として設定され制御装置10の記憶部13に記憶されている。制御部11は、記憶部13に記憶されている閾値a[V]を読みだして、正極電位推定(S2)の手順で推定した正極電位[V]が、この閾値a[V]以下であるか否かを判断する(S3)。正極電位推定(S2)の手順で推定した正極電位[V]が、この閾値a[V]以下でない場合(S3:NO)、S0に戻り、制御終了か否かが判断され(S0)、次の測定タイミングまで待機する(S0:NO→S1:NO→S0)。
<Procedure for Determining Whether Positive Electrode Potential [V] Is Below Threshold Value a [V] (S3)>
The positive electrode potential [V] estimated in the step of estimating the positive electrode potential (S2) is adjusted in advance to match the characteristics of the target nickel-metal hydride storage battery. , and stored in the storage unit 13 of the control device 10 . The control unit 11 reads out the threshold a [V] stored in the storage unit 13, and the positive electrode potential [V] estimated in the procedure of positive electrode potential estimation (S2) is equal to or less than the threshold a [V]. (S3). If the positive electrode potential [V] estimated in the procedure of positive electrode potential estimation (S2) is not equal to or lower than the threshold value a [V] (S3: NO), the process returns to S0, and it is determined whether or not the control is finished (S0). (S0: NO→S1: NO→S0).

一方、正極電位推定(S2)の手順で推定した正極電位[V]が、この閾値a[V]以下である場合は(S3:YES)、S6での処理をするため、情報取得部12にフラグを立てておく。 On the other hand, if the positive electrode potential [V] estimated in the procedure of positive electrode potential estimation (S2) is equal to or less than the threshold value a [V] (S3: YES), the information acquiring unit 12 set a flag.

<内圧推定の手順(S4)>
制御部11は、正極電位推定の手順(S2)と並行して、内圧推定の手順(S4)を実行する。
<Internal Pressure Estimation Procedure (S4)>
The control unit 11 executes the internal pressure estimation procedure (S4) in parallel with the positive electrode potential estimation procedure (S2).

図9は、本実施形態の内圧を推定する手順(S4)の詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。この図9に示すフローチャートを参照して内圧推定の手順(S4)を説明する。 FIG. 9 is a flowchart of a subroutine showing details of the procedure (S4) for estimating the internal pressure of this embodiment. The internal pressure estimation procedure (S4) will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、制御装置10(図6参照)は、測定のステップ(S402)で、ニッケル水素蓄電池1の電圧、電流、及び温度を測定する。そして、内圧低下速度算出のステップ(S406)で、測定した温度に基づいて負極のガス吸収速度に基づく「内圧低下速度」を算出する。並行して、充電リザーブ量推定のステップ(S404)で、測定した電圧、電流、及び温度に基づいて「充電リザーブ量」の推定をする。内圧低下速度補正値算出のステップ(S405)では、推定した「充電リザーブ量」に基づいて「内圧低下速度補正値」を算出する。なお、この推定のために、予め充電リザーブと負極のガス吸収速度の関係などが、制御装置10の記憶部13(図6参照)に読み込まれている(S401)。そして、補正内圧低下速度算出のステップ(S407)では、内圧低下速度補正値算出のステップ(S405)で算出した「内圧低下速度」を、「内圧低下速度補正値」に基づいて補正してより正確な「補正内圧低下速度」を算出する。 First, the control device 10 (see FIG. 6) measures the voltage, current, and temperature of the nickel-hydrogen storage battery 1 in a measurement step (S402). Then, in the internal pressure decrease rate calculation step (S406), the "internal pressure decrease rate" based on the gas absorption rate of the negative electrode is calculated based on the measured temperature. In parallel, in the step of estimating the amount of charge reserve (S404), the "reserve charge amount" is estimated based on the measured voltage, current, and temperature. In the step (S405) of calculating the correction value of internal pressure decrease speed, the "correction value of internal pressure decrease rate" is calculated based on the estimated "charge reserve amount". For this estimation, the relationship between the charge reserve and the gas absorption rate of the negative electrode is read in advance into the storage unit 13 (see FIG. 6) of the control device 10 (S401). Then, in the corrected internal pressure decrease speed calculation step (S407), the "internal pressure decrease speed" calculated in the internal pressure decrease speed correction value calculation step (S405) is corrected based on the "internal pressure decrease speed correction value" to make it more accurate. Calculate the appropriate “corrected internal pressure decrease rate”.

次に、推定内圧算出のステップ(S408)により、「補正内圧低下速度」と、温度に基づいて算出した「内圧増加速度」とから「推定内圧」を算出する。
さらに、負極SOC推定のステップ(S409)で、負極SOCを推定する。また、水素平衡圧算出のステップ(S410)で、温度から負極の「水素平衡圧」を算出する。一方、補正水素平衡圧算出のステップ(S411)で、負極SOCと負極の水素平衡圧の関係から「補正水素平衡圧」を算出する。
Next, in the estimated internal pressure calculation step (S408), the "estimated internal pressure" is calculated from the "corrected internal pressure decrease rate" and the "internal pressure increase rate" calculated based on the temperature.
Furthermore, the negative electrode SOC is estimated in the negative electrode SOC estimation step (S409). Also, in the hydrogen equilibrium pressure calculation step (S410), the "hydrogen equilibrium pressure" of the negative electrode is calculated from the temperature. On the other hand, in the corrected hydrogen equilibrium pressure calculation step (S411), the "corrected hydrogen equilibrium pressure" is calculated from the relationship between the negative electrode SOC and the hydrogen equilibrium pressure of the negative electrode.

そして、補正推定内圧を算出のステップ(S412)において、「水素平衡圧」に基づいてより正確な「補正推定内圧」を算出する。
このように「補正推定内圧」を算出したら、内圧推定の手順(S4)を終了する。
Then, in the step of calculating the corrected estimated internal pressure (S412), a more accurate "corrected estimated internal pressure" is calculated based on the "hydrogen equilibrium pressure".
After calculating the "corrected estimated internal pressure" in this manner, the procedure for estimating the internal pressure (S4) ends.

以上のような手順で、内圧[Pa]を推定し、内圧推定(S4)の手順を終了し(終了)、図7の内圧[Pa]が閾値b[Pa]以上か否かを判定する手順(S5)に進む。
<内圧が閾値b以上か否かを判定する手順(S5)>
内圧推定(S4)の手順で推定した内圧は、予め対象となるニッケル水素蓄電池の特性に合わせて気体発生による内圧[Pa]が液枯れを生じるおそれのある内圧[Pa]である「閾値b[Pa]」として設定され制御装置10の記憶部13に記憶されている。制御部11は、記憶部13に記憶されている閾値b[Pa]を読み出して、内圧推定(S4)の手順で推定した内圧[Pa]が、この閾値b[Pa]以上であるか否かを判断する(S5)。内圧推定(S4)の手順で推定した内圧[Pa]が、この閾値b[Pa]以上でない場合(S5:NO)、S0に戻り、制御終了か否かが判断され(S0)、次の測定タイミングまで待機する(S0:NO→S1:NO→S0)。
A procedure for estimating the internal pressure [Pa] according to the procedure described above, ending the procedure for estimating the internal pressure (S4) (end), and determining whether or not the internal pressure [Pa] in FIG. 7 is equal to or greater than the threshold value b [Pa]. Proceed to (S5).
<Procedure for determining whether the internal pressure is equal to or greater than the threshold value b (S5)>
The internal pressure estimated in the procedure of internal pressure estimation (S4) is the internal pressure [Pa] at which the internal pressure [Pa] due to gas generation may cause liquid dryness according to the characteristics of the target nickel-metal hydride storage battery in advance. Pa]” and stored in the storage unit 13 of the control device 10 . The control unit 11 reads the threshold value b [Pa] stored in the storage unit 13, and determines whether the internal pressure [Pa] estimated in the internal pressure estimation (S4) procedure is equal to or greater than the threshold value b [Pa]. (S5). If the internal pressure [Pa] estimated in the procedure of internal pressure estimation (S4) is not equal to or greater than the threshold value b [Pa] (S5: NO), the process returns to S0, where it is determined whether or not the control is finished (S0), and the next measurement is performed. Wait until timing (S0: NO→S1: NO→S0).

一方、内圧推定(S4)の手順で推定した内圧[Pa]が、この閾値b[Pa]以上である場合は(S5:YES)、S6での処理をするため、情報取得部12にフラグを立てておく。 On the other hand, if the internal pressure [Pa] estimated in the procedure of internal pressure estimation (S4) is equal to or greater than the threshold value b [Pa] (S5: YES), a flag is set to the information acquisition unit 12 to carry out the processing in S6. stand up.

<正極電位の閾値a[V]以下、かつ内圧の閾値b[Pa]以上の場合の処理(S6)>
制御部11は、情報取得部12に、正極電位の閾値a[V]以下のフラグと、内圧の閾値b[Pa]以上のフラグが同時に立っていた場合は、正極電位の閾値a[V]以下かつ内圧の閾値b[Pa]以上の場合と認定する。そして、このサイクルの測定をNiHが発生したことが推定されるとして、「頻度1回」と認定する。
<Process when the positive electrode potential is equal to or lower than the threshold a [V] of the positive electrode potential and equal to or higher than the threshold b [Pa] of the internal pressure (S6)>
If the information acquisition unit 12 has a flag of the positive potential threshold value a [V] or less and a flag of the internal pressure value of the internal pressure threshold value b [Pa] or more set at the same time, the control unit 11 sets the positive potential threshold value a [V]. or less and equal to or greater than the internal pressure threshold value b [Pa]. Then, it is presumed that Ni 2 O 3 H is generated in the measurement of this cycle, and it is qualified as “one frequency”.

<頻度の積算(S7)>
制御部11は、S6で認定された「頻度」を情報取得部12に、回数を積算して「頻度積算値」として記憶していく(S7)。この「頻度積算値」を本実施形態では、「ダメージ量」と称する。単位は回数となる。すなわち、正極電位閾値a[V]以下かつ内圧閾値b[Pa]以上の場合に発生が推定されるNiHが蓄積した総量と観念される。
<Frequency Integration (S7)>
The control unit 11 accumulates the "frequency" certified in S6 to the information acquisition unit 12 and stores it as a "frequency integrated value" (S7). This "frequency integrated value" is referred to as a "damage amount" in the present embodiment. The unit is number of times. That is, it can be thought of as the accumulated total amount of Ni 2 O 3 H, which is estimated to be generated when the positive electrode potential threshold a [V] or less and the internal pressure threshold b [Pa] or more.

<頻度積算値≧閾値cか否かの判断(S8)>
S7で積算された頻度積算値が、予め対象となるニッケル水素蓄電池の寿命を著しく短くするNiHが蓄積した総量を実験などを通じて閾値cとして設定する。そしてS7で求めた頻度積算値を閾値cと比較する(S8)。ここで、頻度積算値≧閾値cではない、すなわち頻度積算値が閾値c未満の場合は(S8:NO)、対象となるニッケル水素蓄電池の正極に問題がないとして、S0に戻り、次の測定タイミングまで待機する(S0:NO→S1:NO→S0)。この場合は、現在行っている正極の電位の制御で問題がないと判断して、現在行っている正極の電位の制御を変更せず、そのまま現在行っている正極の電位の制御を続行する。
<Determination of whether or not integrated frequency value≧threshold value c (S8)>
The total accumulated amount of Ni 2 O 3 H that significantly shortens the life of the target nickel-metal hydride storage battery is set as the threshold value c through experiments or the like. Then, the frequency integrated value obtained in S7 is compared with the threshold value c (S8). Here, if the frequency integrated value≧threshold value c is not satisfied, that is, if the frequency integrated value is less than the threshold value c (S8: NO), it is assumed that there is no problem with the positive electrode of the target nickel-metal hydride storage battery, and the process returns to S0 to perform the next measurement. Wait until timing (S0: NO→S1: NO→S0). In this case, it is determined that there is no problem with the current positive electrode potential control, and the current positive electrode potential control is continued without changing the current positive electrode potential control.

図10は、時間の経過とともにダメージ量が不可逆的に蓄積され、閾値cに到達することを示すグラフである。頻度積算値≧閾値cか否かの判断(S8)において、「頻度積算値≧閾値c」か否かを判断する。頻度積算値が閾値c以上の場合は(S8:YES)、対象となるニッケル水素蓄電池の正極にNiHが蓄積され、現在行っている正極の電位の制御では問題があると判断する。すなわち、図10に示すように、このままの制御であるとダメージ量、すなわちNiHの蓄積量が、図3、図4の実験例2に示すような雪崩的に容量低下を起こす状態に近づいていることを示している。 FIG. 10 is a graph showing that the amount of damage accumulates irreversibly over time and reaches a threshold c. In the determination of whether or not the integrated frequency value≧threshold value c (S8), it is determined whether or not “integrated frequency value≧threshold value c”. If the frequency integrated value is equal to or greater than the threshold value c (S8: YES), it is determined that Ni 2 O 3 H is accumulated in the positive electrode of the target nickel-metal hydride storage battery and that there is a problem with the current positive electrode potential control. . That is, as shown in FIG. 10, under the control as it is, the amount of damage, that is, the accumulated amount of Ni 2 O 3 H will cause an avalanche-like capacity decrease as shown in Experimental Example 2 in FIGS. 3 and 4. indicates that it is approaching

そこで、頻度積算値≧閾値cである場合(S8:YES)、正極保護制御の手順(S9)を行う。つまり、閾値cは、ニッケル水素蓄電池の容量が正常な範囲で維持できる限界の頻度である。 Therefore, when the integrated frequency value≧threshold value c (S8: YES), the positive electrode protection control procedure (S9) is performed. That is, the threshold value c is the limit frequency at which the capacity of the nickel-hydrogen storage battery can be maintained within a normal range.

<正極保護制御(S9)>
正極保護制御の手順(S9)は、正極保護制御の手順を変更する。現在の制御では、NiHの蓄積量を少なく見積もっており、想定外のNiHの生成を許していたことになる。そこで、さらにNiHの生成を抑制するために、制御の基準をもっと厳しいものとする。具体的には、酸素O生成の正極電位[V]の閾値d[V]と見積もっていたのを、現在の正極電位[V]の閾値d[V]より引き上げ、閾値d[V]に替えてより高い正極電位[V]の閾値d+α[V]とする。そして制御装置10は、より高く設定した正極電位[V]の閾値d+α[V]に基づいて正極電位[V]が閾値d+α[V]未満にならないように制御する。具体的には、制御部11は常時電池モジュール90のセル電圧[V]を監視する。そして正極電位[V]を推定し、モータジェネレータ17が大電力を消費したり、長時間モータジェネレータ17による発電がなされていないエアコンや灯火などの負荷により電力を消費してセル電圧[V]が低下したりした場合を検出する。このような場合、推定した正極電位[V]が、新たに設定した閾値d+α[V]未満にならないように、モータジェネレータ17により発電したり、出力の制限をすることで正極電位[V]が新たに設定した閾値d+α[V]未満にならないようにする。このような制御により、NiHの生成を効果的に抑制することで、ニッケル水素蓄電池の容量寿命を延命することが可能となる。正極保護制御の手順(S9)が完了したら、S0に戻る。
<Positive electrode protection control (S9)>
The positive electrode protection control procedure (S9) changes the positive electrode protection control procedure. Under the current control, the accumulated amount of Ni 2 O 3 H was underestimated, and unexpected production of Ni 2 O 3 H was permitted. Therefore, in order to further suppress the formation of Ni 2 O 3 H, the control standard is made stricter. Specifically, the threshold d [V] of the positive electrode potential [V] for generating oxygen O 2 was raised from the current threshold d [V] of the positive electrode potential [V] to the threshold d [V]. Instead, a higher threshold d+α [V] of the positive electrode potential [V] is set. Then, the control device 10 controls the positive electrode potential [V] based on the threshold value d+α[V] of the positive electrode potential [V] set higher so that the positive electrode potential [V] does not become less than the threshold value d+α[V]. Specifically, the control unit 11 constantly monitors the cell voltage [V] of the battery module 90 . Then, the positive electrode potential [V] is estimated, and the cell voltage [V] is reduced when the motor generator 17 consumes a large amount of power, or when the motor generator 17 consumes power due to loads such as air conditioners and lights that do not generate power for a long time. Detect when it drops. In such a case, the positive electrode potential [V] is reduced by generating power or limiting the output of the motor generator 17 so that the estimated positive electrode potential [V] does not fall below the newly set threshold value d+α [V]. Make sure that it does not fall below the newly set threshold value d+α [V]. Such control effectively suppresses the formation of Ni 2 O 3 H, thereby extending the capacity life of the nickel-metal hydride storage battery. After completing the positive electrode protection control procedure (S9), the process returns to S0.

(実施形態の作用)
本実施形態は上記のような構成を備えるため、車両に搭載されたニッケル水素蓄電池においてNiHが生成され、蓄積されることによる容量低下をダメージ量として正確に推定することができる作用がある。
(Action of Embodiment)
Since the present embodiment has the configuration as described above, the Ni 2 O 3 H is generated and accumulated in the nickel-metal hydride storage battery mounted on the vehicle. There is

具体的な作用は、閾値a[V]以下の正極電位であり、かつ閾値b[Pa]以上の内圧であるときの状態の頻度を積算する(S7)。この頻度を積算することでニッケル水素蓄電池の正極に蓄積されたNiHの量を「ダメージ量」として正確に推定することができる。 Specifically, the frequency of states when the positive electrode potential is equal to or lower than the threshold value a [V] and the internal pressure is equal to or higher than the threshold value b [Pa] is integrated (S7). By accumulating this frequency, the amount of Ni 2 O 3 H accumulated in the positive electrode of the nickel-metal hydride storage battery can be accurately estimated as the “damage amount”.

このダメージ量を監視し、所定の閾値である閾値cを超えた場合(S8:YES)は、ニッケル水素蓄電池が急激な容量の低下を招かないように、正極保護のステップ(S9)を実施する。正極保護のステップ(S9)の作用は、正極電位をよりNiHが生成しにくい電位となるように制御することで、ニッケル水素蓄電池が急激な容量低下を起こさないようにする作用がある。 This amount of damage is monitored, and if it exceeds a predetermined threshold value c (S8: YES), the positive electrode protection step (S9) is performed so as not to cause a sudden drop in capacity of the nickel-metal hydride storage battery. . The action of the positive electrode protection step (S9) is to control the positive electrode potential to a potential at which Ni 2 O 3 H is less likely to be generated, thereby preventing a rapid decrease in capacity of the nickel-metal hydride storage battery. be.

(実施形態の効果)
本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法では、以下のような効果がある。
(1)本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法では、容量低下を招くNiHの生成を、適正な条件で根本的に抑制し、正極の容量劣化を抑制することができる。
(Effect of Embodiment)
The method for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to this embodiment has the following effects.
(1) In the method for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment, the production of Ni 2 O 3 H, which causes a decrease in capacity, can be fundamentally suppressed under appropriate conditions, and the capacity deterioration of the positive electrode can be suppressed.

(2)本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法では、制御装置10が車両に搭載されたコンピュータから構成され、いわゆるオンボードで車両上の構成のみで完結するシステムである。そのため、車両の運用に際して、自律的に本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法を実施して車載のニッケル水素蓄電池を保護することができる。 (2) In the control method of the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment, the control device 10 is composed of a computer mounted on the vehicle, and is a so-called on-board system that is completed only by the configuration on the vehicle. Therefore, when the vehicle is operated, it is possible to autonomously implement the nickel-metal hydride storage battery control method of the present embodiment to protect the on-vehicle nickel-metal hydride storage battery.

(3)特に、車両の運用中に、急激に正極容量が低下することで、急に車両が運用できないような事態を回避することができる。
(4)正極の電位を算出して取得する正極電位取得のステップと、アルカリ二次電池の内圧を算出して取得する内圧取得のステップとを備えている。これらの手順からNiHの生成する条件を複合的に解析して条件を決定したため、NiHの生成する条件を正確に特定することができる。そのため、確実にNiHの生成を推定することができる。
(3) In particular, it is possible to avoid a situation in which the vehicle cannot be operated suddenly due to a sudden decrease in the positive electrode capacity during operation of the vehicle.
(4) The method includes a positive electrode potential obtaining step of calculating and obtaining the potential of the positive electrode, and an internal pressure obtaining step of calculating and obtaining the internal pressure of the alkaline secondary battery. Since the conditions under which Ni 2 O 3 H is produced are determined by comprehensively analyzing these procedures, the conditions under which Ni 2 O 3 H is produced can be specified accurately. Therefore, the generation of Ni 2 O 3 H can be reliably estimated.

(5)正極電位の条件と、内圧の条件は、それぞれ実験などにより導かれた閾値a、閾値bにより判断するので、正確な判定をすることができる。
(6)正極電位取得のステップでは、セル電圧と負極電位との関係を示すOCVマップを温度、電流毎に備え、OCVマップを参照してセル電圧の実測値から負極電位を引くことで、正極電位を推定する。このため、車載の制御装置10においても、迅速に処理することができる。
(5) Since the condition of the positive electrode potential and the condition of the internal pressure are determined by the threshold a and the threshold b derived from experiments and the like, accurate determination can be made.
(6) In the step of obtaining the positive electrode potential, an OCV map showing the relationship between the cell voltage and the negative electrode potential is provided for each temperature and current, and the negative electrode potential is subtracted from the measured cell voltage with reference to the OCV map. Estimate the potential. Therefore, even in the in-vehicle control device 10, the processing can be performed quickly.

(7)内圧算出のステップでは、電圧、温度、電流値からアルカリ二次電池の内圧を推定して算出する。このため、内圧をいろいろな条件を加味して正確に推定することができる。 (7) In the internal pressure calculation step, the internal pressure of the alkaline secondary battery is estimated and calculated from the voltage, temperature, and current values. Therefore, the internal pressure can be accurately estimated by considering various conditions.

(8)NiHの蓄積状態をダメージ量に置き換え、閾値dで判断することで容易に電池が急速に劣化する危険な状態であることを推定することができ、NiHが加速度的に一気に生成される状態を回避することができる。 (8) By replacing the accumulation state of Ni 2 O 3 H with the amount of damage and judging by the threshold value d, it is possible to easily estimate that the battery is in a dangerous state of rapid deterioration, and Ni 2 O 3 H can be avoided from being generated all at once at an accelerated rate.

(9)NiHの蓄積が大きく、電池の容量が危険な状態である場合に、正極保護のステップにより、それ以上のNiHを蓄積させないようにすることができる。
(10)正極保護のステップによれば、正極電位をダメージ量に応じた閾値d以下にならないように制御する。そのため、それ以上のNiHを蓄積させないようにすることができる。
( 9 ) When the accumulation of Ni2O3H is large and the capacity of the battery is at risk , the positive electrode protection step can prevent further accumulation of Ni2O3H .
(10) According to the positive electrode protection step, the positive electrode potential is controlled so as not to fall below the threshold value d according to the amount of damage. Therefore, Ni 2 O 3 H can be prevented from accumulating any more.

(11)本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法では、既存の電池を制御するためのECUなどを使用して実施することができる。そのため、ソフトウエアだけで、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法を実施できる。そのため、既存の車両を改造することなく本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法を実施できる。 (11) The control method for the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment can be implemented using an ECU or the like for controlling existing batteries. Therefore, the control method of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment can be implemented only with software. Therefore, the control method of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment can be implemented without modifying the existing vehicle.

(変形例)
上記実施形態は、以下のようにしても実施することができる。
〇本実施形態では、本実施形態では、「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」のNiHが生成される可能性が極めて高い状態に、どの程度の時間滞在したかということを「頻度」の回数によって判断している。しかしながら、「頻度」によらず、実際にこのようなNiHが生成される可能性が極めて高い状態の滞在時間を計測して、積算することもできる。
(Modification)
The above embodiment can also be implemented as follows.
〇 In this embodiment, in the present embodiment, how much time stays in a state where there is an extremely high possibility that Ni 2 O 3 H is generated with “positive electrode potential equal to or lower than threshold value a” and “internal pressure equal to or higher than threshold value b” It is judged by the number of times of "frequency". However, regardless of the "frequency", it is also possible to measure and integrate the residence time in a state where the possibility of Ni 2 O 3 H being produced is extremely high.

〇また、本実施形態では、図2に示すように、閾値aと閾値bにより、4つの領域に分けて、「閾値a以下の正極電位」かつ「閾値b以上の内圧」のNiHが生成される可能性が極めて高い状態を判断している。しかし、閾値をNiHが生成される可能性に応じて複数設定し、それぞれの領域において重みづけをした値を積算するようにしてもよい。 〇In addition, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, Ni 2 O 3 is divided into four regions according to the threshold a and the threshold b, and the Ni 2 O 3 is divided into four regions with a “positive electrode potential equal to or lower than the threshold a” and an “internal pressure equal to or higher than the threshold b”. It determines the state in which H is most likely to be generated. However, a plurality of thresholds may be set according to the possibility of Ni 2 O 3 H being generated, and the weighted values for each region may be integrated.

○本実施形態では、「正極電位」は、セル電圧から所定の方法で推定している。しかしながら、他の推定方法に基づくような方法で推定してもよい。さらに、推定でなく「正極電位」を実測するような方法でももちろん良い。 O In this embodiment, the "positive electrode potential" is estimated from the cell voltage by a predetermined method. However, it may be estimated by a method based on other estimation methods. Furthermore, of course, a method of actually measuring the "positive electrode potential" instead of estimating it may be used.

○また、本実施形態の「内圧」も、電圧、電流、温度などの情報から推定するようにしている。この推定方法は一例であり、もっと簡略化したようなものでもよいし、別のデータから推定するような方法でもよい。さらに、推定でなく「内圧」を実測するような方法でももちろん良い。 ○In addition, the "internal pressure" in this embodiment is also estimated from information such as voltage, current, and temperature. This estimation method is an example, and a more simplified method or a method of estimating from other data may be used. Furthermore, of course, a method of actually measuring the "internal pressure" instead of estimating it may be used.

○図5に示すニッケル水素蓄電池の電池モジュール90、図6に示す制御装置10は、一例であり、このような構成に限定されるものではない。制御装置10は、車両のECUによってその機能を行ってもよい。また、電池パック24に独立して設けることもできる。 ○ The battery module 90 of the nickel-metal hydride storage battery shown in FIG. 5 and the control device 10 shown in FIG. 6 are examples, and are not limited to such configurations. The control device 10 may perform its functions by means of the ECU of the vehicle. Moreover, it can also be provided independently in the battery pack 24 .

〇本実施形態では、電気自動車に搭載されるニッケル水素蓄電池を一例に、本発明を説明したが、船舶用、航空機用の電池にも好適に適用できる。さらに、定置用の電池に応用することも可能である。 In the present embodiment, the nickel-metal hydride storage battery mounted on an electric vehicle has been described as an example, but the present invention can also be suitably applied to batteries for ships and aircraft. Furthermore, it can also be applied to a stationary battery.

〇アルカリ二次電池は、ニッケル水素蓄電池に限定されるものではなく、他のアルカリ二次電池においても実施できる。
○図7~9に示すフローチャートは、本実施形態の実施の一例であり、当業者によりその手順の順序を変更し、手順を付加し、削除し、又は変更して実施することができることは言うまでもない。
〇Alkaline secondary batteries are not limited to nickel-metal hydride storage batteries, and other alkaline secondary batteries can also be used.
○ The flowcharts shown in FIGS. 7 to 9 are examples of implementation of this embodiment, and it goes without saying that a person skilled in the art can change the order of the procedures, add, delete, or change the procedures and implement them. stomach.

○本実施形態に例示された数値範囲は具体例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者により対象となるアルカリ二次電池に応じて適宜最適化がなされるものである。 ○ Numerical ranges exemplified in the present embodiment are specific examples, and the present invention is not limited to these, and can be appropriately optimized according to the target alkaline secondary battery by those skilled in the art. .

○本発明は、実施形態に記載されていない場合でも、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、当業者によりその構成を付加し、削除し、又は変更して実施することができることは言うまでもない。 ○ Needless to say, even if the present invention is not described in the embodiments, it is possible for those skilled in the art to add, delete, or change the configuration without departing from the scope of the claims.

1…ニッケル水素蓄電池
2…正極活物質
2a…粒子
2b…粒子表面
4…アルカリ電解液
10…ニッケル水素蓄電池の制御装置
11…制御部
12…情報取得部
13…記憶部(プログラム、マップ・電池使用履歴等)
14…正極電位推定部
15…内圧推定部
16…充放電制御部
17…モータジェネレータ
20…インバータ
21…電流検出器
22…電圧検出器
23…温度検出器
24…電池パック
90…電池モジュール
100…一体電槽
110…単電池
120…隔壁
130…電槽
140…極板群
141…正極板
141a…リード部
142…負極板
142a…リード部
143…セパレータ
150…集電板
151…接続突部
152…接続端子
160…集電板
161…接続突部
170…貫通孔
200…蓋体
210…排気弁
220…センサ装着穴
300…角形ケース
1 Nickel-metal hydride storage battery 2 Positive electrode active material 2a Particle 2b Particle surface 4 Alkaline electrolyte 10 Nickel-metal hydride storage battery control device 11 Control unit 12 Information acquisition unit 13 Storage unit (program, map, battery use history, etc.)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14... Positive electrode electric potential estimation part 15... Internal pressure estimation part 16... Charge/discharge control part 17... Motor generator 20... Inverter 21... Current detector 22... Voltage detector 23... Temperature detector 24... Battery pack 90... Battery module 100... Integral Battery case 110 Single battery 120 Partition wall 130 Battery case 140 Electrode plate group 141 Positive electrode plate 141a Lead portion 142 Negative electrode plate 142a Lead portion 143 Separator 150 Current collector 151 Connection protrusion 152 Connection DESCRIPTION OF SYMBOLS Terminal 160... Current collector plate 161... Connection protrusion 170... Through hole 200... Cover body 210... Exhaust valve 220... Sensor mounting hole 300... Square case

Claims (7)

水酸化ニッケルを活物質とする正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有するアルカリ二次電池の制御方法において、
一定のタイミングで正極の電位を算出して取得する正極電位取得のステップと、
前記タイミングと同期させてアルカリ二次電池の内圧を算出して取得する内圧取得のステップと、
閾値a以下の正極電位であり、かつ閾値b以上の内圧であるときの状態の滞在時間を積算することでダメージ量を算出するダメージ量算出のステップと、
前記ダメージ量算出のステップで算出したダメージ量が閾値cに到達した時点で正極を保護する正極保護のステップを備えた
アルカリ二次電池の制御方法。
In a control method for an alkaline secondary battery having a positive electrode using nickel hydroxide as an active material, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy, and an electrolytic solution comprising an alkaline aqueous solution,
a positive electrode potential acquisition step of calculating and acquiring the potential of the positive electrode at a constant timing;
an internal pressure acquisition step of calculating and acquiring the internal pressure of the alkaline secondary battery in synchronization with the timing;
a damage amount calculation step of calculating the damage amount by accumulating the residence time in the state when the positive electrode potential is equal to or lower than the threshold value a and the internal pressure is equal to or higher than the threshold value b;
A control method for an alkaline secondary battery, comprising a positive electrode protection step of protecting a positive electrode when the damage amount calculated in the damage amount calculation step reaches a threshold value c.
前記正極電位取得のステップでは、セル電圧と負極電位との関係を示すOCVマップを温度、電流毎に備え、前記OCVマップを参照してセル電圧の実測値から負極電位を引くことで、正極電位を推定することを特徴とする請求項1に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 In the step of obtaining the positive electrode potential, an OCV map showing the relationship between the cell voltage and the negative electrode potential is prepared for each temperature and current, and the negative electrode potential is subtracted from the measured cell voltage value with reference to the OCV map, thereby obtaining the positive electrode potential. 2. The method for controlling an alkaline secondary battery according to claim 1, wherein .theta. 前記内圧取得のステップでは、電圧、温度、電流値から前記アルカリ二次電池の内圧を推定して算出することを特徴とする請求項1又は2に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 3. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 1, wherein in the step of acquiring the internal pressure, the internal pressure of the alkaline secondary battery is estimated and calculated from voltage, temperature, and current values. 前記正極保護のステップは、正極電位をダメージ量に応じた閾値d以下にならないように制御することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 4. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 1, wherein said positive electrode protection step controls the positive electrode potential so that it does not fall below a threshold value d according to the amount of damage. 前記アルカリ二次電池は、ニッケル水素蓄電池であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 The method of controlling an alkaline secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkaline secondary battery is a nickel-metal hydride storage battery. 前記アルカリ二次電池が、車両の駆動用の車載電池であり、
当該アルカリ二次電池を制御する電池制御装置により制御する
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池の制御方法。
The alkaline secondary battery is an in-vehicle battery for driving a vehicle,
6. The method for controlling an alkaline secondary battery according to claim 1, wherein the control is performed by a battery control device that controls the alkaline secondary battery.
車両に搭載された水酸化ニッケルを活物質とする正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有するアルカリ二次電池を制御する制御装置であって、
一定のタイミングで正極の電位を算出して取得する正極電位取得装置と、
前記アルカリ二次電池の内圧を算出して取得する内圧取得装置と、
閾値a以下の正極電位であり、かつ閾値b以上の内圧であるときの状態の滞在時間を積算することでダメージ量を算出するダメージ量算出装置と、
前記ダメージ量算出装置で算出したダメージ量が閾値cに到達した時点で正極を保護する正極保護装置を備えた
アルカリ二次電池の制御装置。
A control device for controlling an alkaline secondary battery mounted on a vehicle and having a positive electrode using nickel hydroxide as an active material, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy, and an electrolytic solution made of an alkaline aqueous solution,
a positive electrode potential acquisition device that calculates and acquires the potential of the positive electrode at a constant timing;
an internal pressure acquisition device that calculates and acquires the internal pressure of the alkaline secondary battery;
a damage amount calculation device that calculates the amount of damage by integrating the stay time in a state where the positive electrode potential is equal to or lower than the threshold value a and the internal pressure is equal to or higher than the threshold value b;
A control device for an alkaline secondary battery, comprising a positive electrode protection device for protecting a positive electrode when the damage amount calculated by the damage amount calculation device reaches a threshold value c.
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