JP2023117796A - Control method and control device for nickel-metal hydride storage battery - Google Patents

Control method and control device for nickel-metal hydride storage battery Download PDF

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Abstract

To suppress a decrease in the capacity of a nickel-metal hydride storage battery.SOLUTION: A nickel-metal hydride storage battery is charged and discharged with SOC 100 [%] as the upper limit SOC, and is performed within a charge and discharge range that includes this upper limit SOC (S5). During charging, Ni(OH)2, which is a positive electrode active material, changes to nickel oxyhydroxide (NiOOH), but to avoid variations at this time, charge at a slow charging rate of 1/3C or less (S7) is performed. By slowly charging at such a low rate, the positive electrode active material can be uniformly charged while suppressing the occurrence of local overcharging within the positive electrode. As a result, the nickel-metal hydride storage battery can be refreshed.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

ニッケル水素蓄電池の制御方法及び制御装置に係り、詳しくはSOCの推定の誤差を抑制することができるニッケル水素蓄電池の制御方法及び制御装置に関する。 The present invention relates to a nickel-metal hydride storage battery control method and control device, and more particularly to a nickel-metal hydride storage battery control method and control device capable of suppressing errors in SOC estimation.

近年ニッケル水素蓄電池は、安全で大容量の電流を入出力可能であるため、電気自動車、ノートPCなどや、家庭や工場において深夜電力や太陽光発電した電力を蓄電する用途にも用いられている。 In recent years, nickel-metal hydride storage batteries are safe and capable of inputting and outputting a large amount of current, so they are also used for electric vehicles, notebook PCs, etc., and for storing late-night power and solar power in homes and factories. .

このようなニッケル水素蓄電池は、様々な使用態様がある。この場合充放電条件によっては、繰り返し充放電を行う事で電気化学的に不活性なニッケル酸化物(NiH)が生成することにより、電池抵抗の上昇や電池容量の低下を引き起こすことがある。そのため、特許文献1に開示された発明では、電流密度100A/mで充電率SOC(State Of Charge、以下単に「SOC」と略記することがある。)20~80[%]の範囲内で総電気量10kAhの充放電を実施した際に、NiHが規定量以下になるような電池が提案されている。 Such nickel-metal hydride storage batteries are used in various ways. In this case, depending on the charging and discharging conditions, electrochemically inactive nickel oxide (Ni 2 O 3 H) may be generated by repeated charging and discharging, which may cause an increase in battery resistance and a decrease in battery capacity. There is Therefore, in the invention disclosed in Patent Document 1, the state of charge (SOC) at a current density of 100 A/m 2 (hereinafter sometimes simply abbreviated as “SOC”) is within the range of 20 to 80 [%]. A battery has been proposed in which the amount of Ni 2 O 3 H is less than or equal to a specified amount when the battery is charged and discharged with a total amount of electricity of 10 kAh.

特開2011-233423号公報JP 2011-233423 A

しかし、このような制御のためには正確にSOCを推定する必要がある。
図1は、容量劣化のないニッケル水素蓄電池の開放電池電圧OCV(以下単に「OCV」と略記することがある。)とSOCとの関係示すOCV-SOCカーブである。図1に示すように、対象となるニッケル水素蓄電池のOCVとSOCとの関係をOCV-SOCカーブとして取得すれば、OCVからSOCを推定することができる。図1においては、SOC100[%]のときのOCV[V]は、V100[V]を示す。また、OCVがV80[V]のときは、SOCが80[%]であると推定できる。
However, it is necessary to accurately estimate the SOC for such control.
FIG. 1 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open-circuit battery voltage OCV (hereinafter sometimes abbreviated simply as "OCV") and the SOC of a nickel-metal hydride storage battery with no capacity deterioration. As shown in FIG. 1, the SOC can be estimated from the OCV by acquiring the relationship between the OCV and SOC of the target nickel-metal hydride storage battery as an OCV-SOC curve. In FIG. 1, OCV [V] at SOC 100 [%] indicates V 100 [V]. Also, when the OCV is V 80 [V], it can be estimated that the SOC is 80 [%].

図2は、容量が低下したニッケル水素蓄電池のOCVとSOCとの関係を示すOCV-SOCカーブである。ニッケル水素蓄電池などでは、上述のようなSOC20~80[%]のような中間SOC領域で部分充放電を繰り返し行うことで、電池容量が減少する場合がある。電池容量が減少すると、図2に示すように同じOCVでも、実際には当初のOCV-SOCカーブよりも高いSOCとなっている場合がある。図1において、SOC80[%]のときのOCV[V]はOCV=V80である。しかしながら、ニッケル水素蓄電池の容量が低下した場合には、図2に示すOCV-SOCカーブのように、OCV=V80[V]のときには、実際にはSOCは、80[%]を超す値になっている。 FIG. 2 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the OCV and SOC of a nickel-metal hydride storage battery with reduced capacity. In a nickel-metal hydride storage battery or the like, the battery capacity may decrease due to repeated partial charge/discharge in the middle SOC region such as the SOC range of 20 to 80[%] as described above. When the battery capacity decreases, even with the same OCV, the SOC may actually be higher than the initial OCV-SOC curve, as shown in FIG. In FIG. 1, the OCV [V] when the SOC is 80 [%] is OCV= V80 . However, when the capacity of the nickel-metal hydride storage battery decreases, as shown in the OCV-SOC curve shown in FIG. 2, when OCV=V 80 [V], the SOC actually exceeds 80 [%]. It's becoming

従って、OCV=V80[V]のときに、そのときのSOC=80[%]と推定すると、実際にはSOC=80[%]より高いSOC[%]においてこのニッケル水素蓄電池を制御していることになる。このようにSOCの推定に誤差が生じると、SOCが80[%]を超す高SOC領域で使用されることともなり、場合によっては過充電となり、さらにNiHの生成要因となってしまう場合がある。このような場合、NiHが少量でも生成してしまうと電池の容量が減少するため、指定容量(Ah)を前提として継続使用された場合には実質的にSOCの推定誤差が拡大し、更なるNiHの生成を招く。結果、電池の繰り返し使用が不可能になる場合さえある。このようにSOCを正確に推定するには、ニッケル水素蓄電池の容量の低下を抑制する必要がある。 Therefore, when OCV = V80 [V], if the SOC at that time is estimated to be 80 [%], the nickel-metal hydride storage battery is actually controlled at an SOC [%] higher than SOC = 80 [%]. It will be. If an error occurs in the estimation of the SOC in this way, the SOC will be used in a high SOC region exceeding 80 [%], and in some cases, overcharging will occur, and furthermore, it will be a factor in the production of Ni 2 O 3 H. may be lost. In such a case, if even a small amount of Ni 2 O 3 H is produced, the capacity of the battery will decrease, so if the specified capacity (Ah) is assumed to be used continuously, the SOC estimation error will substantially increase. and lead to the formation of more Ni 2 O 3 H. As a result, repeated use of the battery may even become impossible. In order to accurately estimate the SOC in this way, it is necessary to suppress a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery.

本発明のニッケル水素蓄電池の制御方法及び制御装置が解決しようとする課題は、ニッケル水素蓄電池の容量の低下を抑制することにある。 The problem to be solved by the nickel-metal hydride storage battery control method and control device of the present invention is to suppress the decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery.

上記課題を解決するため、本発明のニッケル水素蓄電池の制御方法では、ニッケル水素蓄電池において予め充電し、未充電の水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC100[%]としたとき、前記ニッケル水素蓄電池の充放電を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、当該上限SOCを含んだ充放電範囲で行う。 In order to solve the above problems, in the nickel-metal hydride storage battery control method of the present invention, the nickel-metal hydride storage battery is charged in advance, and when the state where uncharged nickel hydroxide is gone is defined as SOC 100 [%], the nickel-metal hydride storage battery Charging and discharging are performed in a charging and discharging range including the upper limit SOC with SOC 100 [%] as the upper limit.

前記ニッケル水素蓄電池において予め放電し、充電された水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC0[%]としたとき、前記ニッケル水素蓄電池の充放電を、SOC0[%]を超えるように設定したSOCを下限SOCとする充放電範囲で、充放電を行うようにしてもよい。 When the nickel-metal hydride storage battery is pre-discharged and the state in which the charged nickel hydroxide is exhausted is defined as SOC 0 [%], the charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery is set to exceed SOC 0 [%] as the lower limit. You may make it charge/discharge in the charge/discharge range used as SOC.

前記下限SOCが20~40[%]に設定されてもよい。
前記ニッケル水素蓄電池の充放電をSOC100[%]における電池電圧OCVである上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ電池電圧OCVの充放電範囲で、充放電を行うことができる。
The lower limit SOC may be set to 20 to 40[%].
The charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery is performed in a charging and discharging range of the battery voltage OCV including the upper limit voltage UL [V], which is the battery voltage OCV at SOC 100 [%], and including the upper limit voltage UL [V]. It can be carried out.

前記ニッケル水素蓄電池の充放電をSOC0[%]を超えるように設定した電池電圧である下限電圧LL[V]を下限とする電池電圧OCVの充放電範囲で、充放電を行うようにしてもよい。 Charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery may be performed in a charging and discharging range of battery voltage OCV whose lower limit is a lower limit voltage LL [V], which is a battery voltage set to exceed SOC 0 [%]. .

前記充放電の充電レートが1/3C以下に制限されていることが好ましい。また、前記充放電の放電レートが1C以下に制限されていることも好ましい。
通常モードとリフレッシュモード間で切り替え可能に制御され、
前記通常モードでは、SOC100[%]未満の基準SOCが設定され、前記基準SOCを上限とした充放電範囲で充放電を行い、前記リフレッシュモードでは、前記上限SOCを上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ充放電範囲で、充放電を行うことも好ましい。
It is preferable that the charging/discharging rate is limited to 1/3C or less. Moreover, it is also preferable that the discharge rate of the charging and discharging is limited to 1C or less.
controlled to be switchable between normal mode and refresh mode,
In the normal mode, a reference SOC of less than 100 [%] is set, and charging and discharging are performed within a charging and discharging range with the reference SOC as the upper limit. It is also preferable to perform charge/discharge in a charge/discharge range including V].

通常モードとリフレッシュモード間で切り替え可能に制御され、前記通常モードでは、SOC100[%]未満のOCVの基準電圧RV[V]を有し、前記基準電圧RV[V]を上限とした充放電範囲で充放電を行い、前記リフレッシュモードでは設定したタイミングで上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ充放電範囲で、充放電を行うこともできる。 It is controlled to be switchable between a normal mode and a refresh mode, and in the normal mode, it has an OCV reference voltage RV [V] of less than SOC 100 [%], and a charge/discharge range with the reference voltage RV [V] as an upper limit. , and in the refresh mode, charging and discharging can be performed in a charging and discharging range that includes the upper limit voltage UL [V] with the upper limit voltage UL [V] as the upper limit.

前記通常モードにおいて充電幅を設定するとともに、前記設定した充電幅以上で充電した回数が、予め設定した回数以上となった場合に、前記リフレッシュモードを実施することもできる。 It is also possible to set the charging width in the normal mode, and execute the refresh mode when the number of charging times equal to or greater than the set charging width reaches a preset number of times or more.

本発明のニッケル水素蓄電池の制御装置は、ニッケル水素蓄電池を充放電する充放電装置を制御するニッケル水素蓄電池の制御装置であって、前記ニッケル水素蓄電池のSOC100[%]における電池電圧である上限電圧UL[V]を記憶するとともに、当該上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を必ず含んだ充放電範囲で、充放電を行うことができる。 A control device for a nickel-metal hydride storage battery according to the present invention is a control device for a nickel-metal hydride storage battery that controls a charging/discharging device that charges and discharges a nickel-metal hydride storage battery, wherein the upper limit voltage is the battery voltage at an SOC of 100 [%] of the nickel-metal hydride storage battery. UL [V] can be stored, and charging and discharging can be performed in a charging and discharging range whose upper limit is the upper limit voltage UL [V] and always includes the upper limit voltage UL [V].

前記ニッケル水素蓄電池のSOC0[%]を超えるように設定した電池電圧である下限電圧LL[V]を記憶するとともに、当該下限電圧LL[V]を下限とした電池電圧OCVの充放電範囲で、充放電を行うことができる。 A lower limit voltage LL [V], which is a battery voltage set to exceed the SOC0 [%] of the nickel-metal hydride storage battery, is stored, and in the charging and discharging range of the battery voltage OCV with the lower limit voltage LL [V] as the lower limit, Charging and discharging can be performed.

本発明のニッケル水素蓄電池の制御方法及び制御装置によれば、ニッケル水素蓄電池の容量の低下を抑制することができる。 According to the nickel-metal hydride storage battery control method and control device of the present invention, it is possible to suppress a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery.

容量劣化のないニッケル水素蓄電池の開放電池電圧OCVとSOCとの関係示すOCV-SOCカーブである。4 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open-circuit battery voltage OCV and SOC of a nickel-metal hydride storage battery with no capacity deterioration. 容量が低下したニッケル水素蓄電池の開放電池電圧OCVとSOCとの関係を示すOCV-SOCカーブである。4 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open-circuit battery voltage OCV and the SOC of a nickel-metal hydride storage battery with reduced capacity. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法を示す開放電池電圧OCVとSOCとの関係を示すOCV-SOCカーブである。4 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open-circuit battery voltage OCV and the SOC showing the control method of the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment. 充電時と放電時の開放電池電圧OCVとSOCとの関係を示すOCV-SOCカーブである。4 is an OCV-SOC curve showing the relationship between open-circuit battery voltage OCV and SOC during charging and discharging. ニッケル水素蓄電池の制御装置1のブロック図である。1 is a block diagram of a control device 1 for a nickel-metal hydride storage battery; FIG. 本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御の手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the control procedure of the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment. 充放電のSOCの条件を変えた場合の実験例1~7の総放電電気量[Ah]と、その時点でのニッケル水素蓄電池の充電可能な電池容量[Ah]の関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] and the chargeable battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery at that point in Experimental Examples 1 to 7 when the charging/discharging SOC conditions are changed. 第2実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法のメインルーチンの手順を示すフローチャートである。9 is a flow chart showing procedures of a main routine of a method for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to a second embodiment; 通常モードでのニッケル水素蓄電池の制御のサブルーチンの手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a procedure of a subroutine for controlling a nickel-metal hydride storage battery in normal mode; 通常モードでのニッケル水素蓄電池の時間の経過とOCV[V]の変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in OCV [V] over time of a nickel-metal hydride storage battery in normal mode. リフレッシュモードでのニッケル水素蓄電池の制御のサブルーチンの手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a procedure of a subroutine for controlling a nickel-metal hydride storage battery in refresh mode; 充放電のSOCの条件を変えた場合の実験例1、8、9の総放電電気量[Ah]と、その時点でのニッケル水素蓄電池の充電可能な電池容量[Ah]の関係を示すグラフである。Graph showing the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] in Experimental Examples 1, 8, and 9 when the charging/discharging SOC conditions are changed, and the rechargeable battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery at that time. be.

以下本発明のニッケル水素蓄電池の制御方法及び制御装置を、一実施形態であるニッケル水素蓄電池10の制御装置1により、図1~12を参照して説明する。
(第1実施形態)
<本実施形態の技術背景>
従来技術で述べたとおり、NiHが生成すると、ニッケル水素蓄電池10の電池容量が下がるため、特許文献1に開示された発明では、電流密度100A/m2でSOC(充電率、State Of Charge)20~80[%]の範囲内で総電気量10kAhの充放電を実施した際に、NiHが規定量以下になるような電池が提案されている。
A method and apparatus for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
(First embodiment)
<Technical background of the present embodiment>
As described in the prior art, when Ni 2 O 3 H is generated, the battery capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 decreases. A battery has been proposed in which the amount of Ni 2 O 3 H is less than a specified amount when charging/discharging with a total amount of electricity of 10 kAh within the range of 20 to 80 [%].

本発明者らも、過充電など高いSOCの状態で充電をすると、正極において酸素が発生し、この酸素の発生に起因するNiHが生じることを、実験により確認している。
<メモリー効果と従来のリフレッシュ方法>
ところが、ニッケル水素蓄電池10を上述のようなSOC20~80[%]のような中間SOC領域で部分充放電を繰り返し行うことでも、高いSOC時のNiHの生成以外を原因とする電池容量が減少する場合がある。このような原因として、いわゆるニッケル水素蓄電池10のメモリー効果が生じることが挙げられる。
The inventors of the present invention also confirmed by experiments that when the battery is charged in a high SOC state such as overcharge, oxygen is generated at the positive electrode, and Ni 2 O 3 H is generated due to the generation of this oxygen.
<Memory effect and conventional refresh method>
However, even if the nickel-metal hydride storage battery 10 is repeatedly partially charged and discharged in an intermediate SOC region such as the SOC 20 to 80 [%] as described above, the battery will be affected by factors other than the generation of Ni 2 O 3 H at a high SOC. Capacity may decrease. One of the causes of this is the so-called memory effect of the nickel-hydrogen storage battery 10 .

メモリー効果は、正極活物質である水酸化ニッケルの充電のばらつきがその原因の一つとして考えられている。このような場合、メモリー効果を解消するいわゆるバッテリリフレッシュには、従来は、一旦SOC0[%]まで完全放電して充電された水酸化ニッケルがなくなった状態とする。そして、その状態から水酸化ニッケルの充電のばらつきが生じないように、低レートで充電していくことで、メモリー効果を解消することが当業者の技術常識であった。 One of the causes of the memory effect is considered to be variation in charging of nickel hydroxide, which is a positive electrode active material. In such a case, the so-called battery refresh that eliminates the memory effect conventionally involves completely discharging the battery to an SOC of 0 [%] and removing the charged nickel hydroxide. It was common general knowledge for those skilled in the art to eliminate the memory effect by charging the nickel hydroxide at a low rate so as not to cause variations in charging of the nickel hydroxide from that state.

しかしながら、本発明者らの解析によれば、このような一旦SOC0[%]まで、完全放電することで、充電された水酸化ニッケルがなくなった状態とし、その後に低レートで充電していく方法でも、ニッケル水素蓄電池の容量が低下することを見出した。 However, according to the analysis of the present inventors, by completely discharging such SOC 0 [%] once, the charged nickel hydroxide is eliminated, and then charging at a low rate. However, it was found that the capacity of the nickel-metal hydride storage battery decreased.

<本実施形態のニッケル水素蓄電池のリフレッシュ方法>
そこで、本発明者らは、このような背景を鑑み、新たな方法でニッケル水素蓄電池の容量の低下が生じにくいニッケル水素蓄電池の制御方法を見出した。この方法により、ニッケル水素蓄電池の容量の低下を抑制する。ニッケル水素蓄電池の容量が一定な状態でSOCの推定を正確にすることができる。その結果、そのときの正確なSOCに応じた適切な制御をすることができる。
<Method of Refreshing Nickel Metal Hydride Storage Battery of the Present Embodiment>
Therefore, in view of such a background, the present inventors have found a new method of controlling a nickel-metal hydride storage battery in which the capacity of the nickel-metal hydride storage battery is less likely to decrease. This method suppresses a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery. The SOC can be accurately estimated while the capacity of the nickel-metal hydride storage battery is constant. As a result, appropriate control can be performed according to the accurate SOC at that time.

本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法では、ニッケル水素蓄電池10において予め完全放電し、そこから低レートで充電し、未充電の水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC100[%]とする。そして、ニッケル水素蓄電池10の充放電を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、この上限SOCを含んだ充放電範囲で行う。但し、SOC100[%]を超える充電はしない。 In the control method of the nickel-metal hydride battery 10 of the present embodiment, the nickel-metal hydride battery 10 is completely discharged in advance, and then charged at a low rate. Then, charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery 10 is performed in a charging and discharging range including the upper limit SOC, with SOC 100 [%] as the upper limit. However, charging exceeding SOC 100 [%] is not performed.

充電により正極活物質であるNi(OH)が、オキシ水酸化ニッケル(NiOOH)に変化するが、このときばらつきが無いように、例えば1C以下の低レートでゆっくり充電する。さらに1/3C以下であるとなお好ましい。そのような低レートでゆっくり充電することで、正極内での局所的な過充電などの発生を抑制しつつ、正極活物質に均一な充電を行う。 Ni(OH) 2 , which is the positive electrode active material, is changed to nickel oxyhydroxide (NiOOH) by charging. At this time, the charging is performed slowly at a low rate of 1 C or less, for example, so that there is no variation. Furthermore, it is more preferable that it is 1/3C or less. By slowly charging at such a low rate, the positive electrode active material is uniformly charged while suppressing the occurrence of local overcharge in the positive electrode.

このような充電を行い、正極において未充電の水酸化ニッケルがなくなった状態を「SOC100[%]」とする。すなわち、この時点で充電を完了する。これ以上充電すると、過充電となり正極において酸素(O)が発生しやすくなる。酸素(O)が発生しやすくなると、NiHが生成しやすい状態となる。そのため、このSOC100[%]の時点を正確に把握する必要がある。 The state in which uncharged nickel hydroxide is removed from the positive electrode after such charging is defined as "SOC 100 [%]". That is, charging is completed at this point. If the battery is charged further than this, the battery is overcharged and oxygen (O 2 ) is likely to be generated at the positive electrode. When oxygen (O 2 ) is easily generated, Ni 2 O 3 H is easily generated. Therefore, it is necessary to accurately grasp the time point of this SOC 100[%].

<SOCの推定>
SOC[%]の厳密な測定には、X線光電子分光分析(XPS)などを用いて、正極板表面(数nmの深さ)に存在する正極活物質である水酸化ニッケルの化学結合状態を明らかすることで、推定することができる。しかしながら、専用の測定装置などが必要となったり、破壊検査が必要となったりするため、容易には分析できない。
<Estimation of SOC>
For exact measurement of SOC [%], X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) or the like is used to determine the chemical bonding state of nickel hydroxide, which is the positive electrode active material present on the surface of the positive electrode plate (at a depth of several nm). By clarifying, it is possible to estimate. However, it cannot be analyzed easily because it requires a dedicated measuring device or a destructive inspection.

簡易な方法としては、電池電流[Ah]を積算して推定したり、OCV[V]の変化を分析したりする方法がある。これらの方法では、電流や電圧の測定により非破壊で検査できる。特に、電池電圧OCVからSOCを推定するには、前述のOCV-SOCカーブを用いれば簡単にSOCが推定できるため、本実施形態では、OCV-SOCカーブから求めている。 As a simple method, there is a method of estimating by integrating the battery current [Ah], or a method of analyzing a change in OCV [V]. These methods enable non-destructive inspection by measuring current and voltage. In particular, in estimating the SOC from the battery voltage OCV, the SOC can be easily estimated using the above-described OCV-SOC curve.

<ニッケル水素蓄電池の二段階充電反応>
ここで、ニッケル水素蓄電池の充電について図1を参照して説明する。図1に示すように、OCV-SOCカーブは、概ね領域St1~St4の部分からなる。
<Two-step charging reaction of nickel-metal hydride storage battery>
Here, charging of the nickel-metal hydride storage battery will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the OCV-SOC curve generally consists of regions St1 to St4.

領域St1では、低いSOCにおいて未充電の水酸化ニッケルが徐々に充電され、容量が増加するとともにOCV[V]も上昇していく。ここでは、未充電の水酸化ニッケルが多いため、充電開始時にはOCVの上昇が速い。その後徐々にOCVの上昇の速度は落ちる。 In the region St1, the uncharged nickel hydroxide is gradually charged at a low SOC, the capacity increases, and the OCV [V] also increases. Here, since there is a large amount of uncharged nickel hydroxide, the OCV rises quickly at the start of charging. After that, the rate of increase in OCV gradually slows down.

領域St2では、水酸化ニッケル(Ni(OH))からオキシ水酸化ニッケル(NiOOH)に最も変化しやすい電位となる。そのため、充電の電気エネルギーが、化学変化のエネルギーに費やされるため、電池容量[Ah]は増加するが、OCV[V]は上昇しにくく、水平に近いグラフとなる。 In the region St2, the potential is most easily changed from nickel hydroxide (Ni(OH) 2 ) to nickel oxyhydroxide (NiOOH). Therefore, the electric energy for charging is consumed for the energy for chemical change, so the battery capacity [Ah] increases, but the OCV [V] hardly increases, and the graph becomes almost horizontal.

領域St3では、未充電の水酸化ニッケルが減少し、容量の増加に伴って電池電圧OCVは上昇する。このとき、SOC80[%]のときの電池電圧OCVは、V80[V]を示す。また、領域St3の右端は、ちょうどSOC100[%]であり、このとき未充電の水酸化ニッケルがなくなる。このときの電池電圧OCV[V]は、V100[V]を示す。 In region St3, the amount of uncharged nickel hydroxide decreases, and the battery voltage OCV increases as the capacity increases. At this time, the battery voltage OCV when the SOC is 80 [%] indicates V 80 [V]. Moreover, the right end of the region St3 is just SOC 100[%], and at this time there is no uncharged nickel hydroxide. The battery voltage OCV [V] at this time indicates V 100 [V].

領域St4では、過充電の状態となり、充電電流は、水酸化ニッケルの充電には用いられず、酸素の発生のエネルギーとなる。このため、充電しても電池電圧OCVは、上昇しないため、再び水平なグラフとなる。 In region St4, an overcharge state occurs, and the charging current is not used for charging nickel hydroxide, but serves as energy for generating oxygen. Therefore, the battery voltage OCV does not rise even after charging, and the graph becomes horizontal again.

ニッケル水素蓄電池の電池容量が減少していなければ、図1に示すようなOCV-SOCカーブを得られるため、OCV[V]を測定すれば容易にSOC[%]を推定することができる。 If the battery capacity of the nickel-metal hydride storage battery does not decrease, the OCV-SOC curve as shown in FIG. 1 can be obtained, so the SOC [%] can be easily estimated by measuring the OCV [V].

<低SOC時のNiHの生成について>
<NiH生成の条件1>
ここで、図4は、充電時と放電時の開放電池電圧OCVとSOCとの関係を示すOCV-SOCカーブである。
<Generation of Ni 2 O 3 H at low SOC>
<Condition 1 for Ni 2 O 3 H formation>
Here, FIG. 4 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open-circuit battery voltage OCV and SOC during charging and discharging.

NiHの生成の1つ目の条件は、以下のとおりである。図4に示すように、低SOCで繰り返し充放電をするとメモリー効果が発生する。そうすると、充電時のニッケル水素蓄電池のOCV-SOCカーブLcが貴側(高い電位)にシフトするため、充電時は酸素Oが発生しやすい系となることである。 A first condition for the production of Ni 2 O 3 H is as follows. As shown in FIG. 4, memory effect occurs when the battery is repeatedly charged and discharged at a low SOC. As a result, the OCV-SOC curve Lc of the nickel-metal hydride storage battery during charging shifts to the noble side (higher potential), so that the system tends to generate oxygen O 2 during charging.

一方で、放電時のOCV-SOCカーブLdは、卑側(低い電位)にシフトするため、放電時は低い正極電位で使用される系となる。正極の水酸化ニッケル界面で酸素が発生するとその酸素によって水酸化ニッケル粒子界面で局所的な液枯れ状態が発生する。この水が不足している状態で放電をすると、放電電圧が卑にシフトしている分、通常よりも低い正極電位へ滞在することでNiH生成電位に近づくことである。 On the other hand, since the OCV-SOC curve Ld during discharge shifts to the base side (lower potential), the system is used at a lower positive electrode potential during discharge. When oxygen is generated at the nickel hydroxide interface of the positive electrode, the oxygen locally causes a liquid dry state at the nickel hydroxide particle interface. When discharging is performed in a state in which this water is insufficient, the discharge voltage shifts to the base and stays at a lower positive electrode potential than usual, thereby approaching the Ni 2 O 3 H generation potential.

<NiH生成の条件2>
NiHの生成の2つ目の条件は、以下のとおりである。酸素が発生することで、局所的に不足している水を補おうとするために、βNiOOHから、HOとNiHが同時に生成する反応が促進することである。
<Condition 2 for Ni 2 O 3 H formation>
A second condition for the formation of Ni 2 O 3 H is as follows. The generation of oxygen accelerates the reaction in which H 2 O and Ni 2 O 3 H are simultaneously generated from βNiOOH in order to compensate for locally deficient water.

<NiH生成>
上記条件1及び条件2が重なり、NiHが加速的に生成する。その結果、容量低下を招いてしまう。
<Ni 2 O 3 H formation>
Conditions 1 and 2 above overlap, and Ni 2 O 3 H is produced at an accelerated rate. As a result, a decrease in capacity is caused.

<本実施形態の制御方法>
図2は、メモリー効果が発生して容量が低下したニッケル水素蓄電池の開放電池電圧OCVとSOCとの関係を示すOCV-SOCカーブである。
<Control method of the present embodiment>
FIG. 2 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open-circuit battery voltage OCV and the SOC of a nickel-metal hydride storage battery whose capacity has decreased due to memory effect.

したがって、これらのNiHが加速的に生成するメカニズムに基づくと初期の部分充放電が主要因(起点)である。このため、これを防ぐ必要がある。2段階充電反応(≒酸素発生電圧)の開始時の充電電圧は未充電のNi(OH)粒子はほぼ存在しないため、これを起点に充放電をすることによってメモリー効果の要因である未充電部の粒子を生成することがなくなる。 Therefore, based on the mechanism by which these Ni 2 O 3 H are generated at an accelerated rate, the initial partial charge/discharge is the main factor (starting point). Therefore, it is necessary to prevent this. Since there are almost no uncharged Ni(OH) 2 particles in the charging voltage at the start of the two-step charging reaction (≈oxygen generation voltage), charging and discharging from this point will cause the memory effect. will no longer generate particles.

結果、初期のOCV-SOCカーブのズレを抑制できる。
<従来の領域St4における容量回復>
図1において領域St4で示す範囲は、過充電であると説明した。従来、敢えてニッケル水素蓄電池を過充電の状態として容量を回復す方法があった(例えば特開2018-4270号公報)。
As a result, deviation of the initial OCV-SOC curve can be suppressed.
<Capacity recovery in conventional region St4>
It has been described that the range indicated by region St4 in FIG. 1 is overcharge. Conventionally, there has been a method of intentionally restoring the capacity of a nickel-metal hydride storage battery by overcharging it (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2018-4270).

その容量の回復の方法は、ニッケル水素蓄電池内の水素Hが外部に漏出して電池ケース内の水素分圧の平衡が崩れているという前提である。
この平衡を保つべく、水素漏出量に応じて負極の金属水素化物(MH)から水素が放出させる。このように水素が電池モジュールの外部に排出されると、負極の放電リザーブが減少するという理由から放電容量が減少する。
The method of recovering the capacity is based on the premise that the hydrogen H2 in the nickel-metal hydride storage battery leaks to the outside and the equilibrium of the hydrogen partial pressure in the battery case is lost.
In order to maintain this balance, hydrogen is released from the metal hydride (MH) of the negative electrode according to the amount of hydrogen leakage. When hydrogen is discharged to the outside of the battery module in this way, the discharge capacity is reduced because the discharge reserve of the negative electrode is reduced.

そこで、放電リザーブを増加させるために、電池モジュールの過充電を行う。過充電では、正極の未充電部分がなくなった後も充電が継続されるために、下記の半反応式(1)に示すように、電解液の水酸基が分解されて酸素が生じる。負極では、下記の半反応式(2)に示すように、負極活物質のうち未充電部分、すなわち水素吸蔵合金に水素が吸蔵される反応が進行する。また、下記の半反応式(3)に示すように、水素吸蔵合金に水素を吸蔵する反応と同時に、充電部分、すなわち水素を吸蔵した水素吸蔵合金では金属水素化物と酸素とが反応して、水が生成される反応が生じる。この際、金属水素化物(MH)は、水素吸蔵合金(M)に戻る。つまり、過充電時であって安全弁が開いていない場合には、負極において、未充電部分が充電される反応と、充電部分が未充電部分に戻る反応とが同時に生じることとなる。 Therefore, in order to increase the discharge reserve, the battery module is overcharged. In overcharging, charging is continued even after the uncharged portion of the positive electrode is exhausted. Therefore, as shown in the following half-reaction formula (1), hydroxyl groups in the electrolyte are decomposed to generate oxygen. At the negative electrode, as shown in the following half-reaction formula (2), a reaction proceeds in which hydrogen is absorbed by the uncharged portion of the negative electrode active material, ie, the hydrogen absorbing alloy. In addition, as shown in the following semi-reaction formula (3), simultaneously with the reaction of absorbing hydrogen into the hydrogen-absorbing alloy, the metal hydride reacts with oxygen in the charged portion, that is, in the hydrogen-absorbing alloy that has absorbed hydrogen, A reaction occurs that produces water. At this time, the metal hydride (MH) returns to the hydrogen storage alloy (M). In other words, when the safety valve is not opened during overcharge, the reaction of charging the uncharged portion and the reaction of returning the charged portion to the uncharged portion occur simultaneously in the negative electrode.

(正極)OH→1/4O+1/2HO+e… (1)
(負極)M+HO+e→MH+OH…(2)
MH+1/4O→M+1/2HO…(3)
一方、正極から酸素が発生して内部圧力が上昇し、内部圧力が開弁圧以上となると、安全弁が開いて、外部に酸素ガスが排出される。酸素ガスが排出されると、半反応式(3)で示す反応、すなわち充電部分が未充電部分に戻る反応が抑制される。そのため、水素を吸蔵した水素吸蔵合金は、水素を吸蔵した状態が維持され、負極の未充電部分がある場合には、半反応式(2)で示す反応が進行して放電リザーブが確保される。
(Positive electrode) OH →1/4O 2 +1/2H 2 O+e (1)
(Negative electrode) M+H 2 O+e →MH+OH (2)
MH+1/4O 2 →M+1/2H 2 O (3)
On the other hand, oxygen is generated from the positive electrode, the internal pressure rises, and when the internal pressure exceeds the valve opening pressure, the safety valve opens and oxygen gas is discharged to the outside. When the oxygen gas is exhausted, the reaction represented by half-reaction formula (3), that is, the reaction in which the charged portion returns to the uncharged portion, is suppressed. Therefore, the hydrogen-absorbing alloy that has occluded hydrogen maintains the hydrogen-occluded state, and if there is an uncharged portion of the negative electrode, the reaction shown in the half-reaction formula (2) proceeds to ensure a discharge reserve. .

<本実施形態での領域St4における制御>
本実施形態では、ニッケル水素蓄電池内の水素Hが外部に漏出して電池ケース内の水素分圧の平衡が崩れているという前提はない。
<Control in Region St4 in this Embodiment>
In this embodiment, there is no premise that the hydrogen H2 in the nickel-metal hydride storage battery leaks to the outside and the balance of the hydrogen partial pressure in the battery case is lost.

このため、正極から酸素が発生して内部圧力が上昇し、内部圧力が開弁圧以上となると、安全弁が開いて、外部に酸素ガスが排出されるが、開弁することにより電解液の絶対量が減少するなど、そのデメリットも大きい。 For this reason, oxygen is generated from the positive electrode, the internal pressure rises, and when the internal pressure exceeds the valve opening pressure, the safety valve opens and oxygen gas is discharged to the outside. The demerits are also great, such as a decrease in the amount.

さらに、本発明者らは、過充電により正極において酸素Oが発生することで、この酸素の発生に起因するNiHが生じることを、実験により確認している。
このような理由から、本実施形態では、SOCが100[%]を超える領域St4では、ニッケル水素蓄電池を使用しない。
Furthermore, the present inventors have confirmed through experiments that oxygen O 2 is generated at the positive electrode due to overcharge, and Ni 2 O 3 H is generated due to the generation of this oxygen.
For this reason, in the present embodiment, the nickel-metal hydride storage battery is not used in the region St4 where the SOC exceeds 100[%].

<ニッケル水素蓄電池の制御装置1>
図5は、ニッケル水素蓄電池10の制御装置1のブロック図である。図5に示す実線は、電気的に接続されていることを示す。また、破線は制御用の信号の接続を示す。本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御装置1は、家庭用の定置式電池であり、例えば夜間単価の安い深夜電力を満充電し、日中は必要な照明、冷暖房、家電製品などに電力を供給するようなものを想定している。
<Control Device 1 for Nickel Metal Hydride Storage Battery>
FIG. 5 is a block diagram of the control device 1 of the nickel-metal hydride storage battery 10. As shown in FIG. Solid lines shown in FIG. 5 indicate that they are electrically connected. Broken lines indicate connection of signals for control. The control device 1 of the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment is a stationary battery for home use. I'm assuming something to supply.

もちろん、本実施形態のニッケル水素蓄電池は、電気自動車(EV)、ハイブリッド車(HV)、プラグインハイブリッド車(PHV)などの車両に用いることができる。そのほか、太陽光発電や風力発電などの小規模発電を行う家庭や工場でも用いることができる。さらに、その用途は、限定されない。ここでは、充放電の操作が単純で、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の説明が理解しやすいため、家庭用の定置用電池を例に説明するものである。ここでは、その共通する基本構成のみを示す。 Of course, the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment can be used in vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), and plug-in hybrid vehicles (PHV). In addition, it can also be used in homes and factories that generate small-scale power generation such as solar power generation and wind power generation. Furthermore, its use is not limited. Here, a household stationary battery will be described as an example because the charging and discharging operation is simple and the description of the control method for the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment is easy to understand. Only the common basic configuration is shown here.

制御装置1は、充放電制御装置2、電源装置3、電圧測定装置4、電流測定装置5、スイッチ6、負荷7を備える。
<充放電制御装置2>
充放電制御装置2は、電源装置3、電圧測定装置4、電流測定装置5、スイッチ6、負荷7を信号の遣り取りをする。電圧測定装置4、電流測定装置5からは、ニッケル水素蓄電池10のOCV[V]や電池電流[A]のデータを受信する。これらに基づいて、電源装置3からの電力供給量や、負荷7に供給する電力を供給する制御信号を送信することで、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法を実行する。
The control device 1 includes a charge/discharge control device 2 , a power supply device 3 , a voltage measurement device 4 , a current measurement device 5 , a switch 6 and a load 7 .
<Charge/discharge control device 2>
The charge/discharge control device 2 exchanges signals with the power source device 3, the voltage measurement device 4, the current measurement device 5, the switch 6, and the load 7. FIG. Data on the OCV [V] and the battery current [A] of the nickel-metal hydride storage battery 10 are received from the voltage measuring device 4 and the current measuring device 5 . Based on these, the amount of power supplied from the power supply device 3 and a control signal for supplying power to the load 7 are transmitted, thereby executing the control method of the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment.

充放電制御装置2は、CPU(Central Processing Unit)21、RAM(Random Access Memory)22、ROM(Read Only Memory)23を備える。さらに、例えばPROM(Programmable ROM)などからなる記憶装置24を備えたコンピュータとして構成される。ROM23や記憶装置24には、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法のプログラムが記憶されている。 The charge/discharge control device 2 includes a CPU (Central Processing Unit) 21 , a RAM (Random Access Memory) 22 and a ROM (Read Only Memory) 23 . Furthermore, it is configured as a computer having a storage device 24 such as a PROM (Programmable ROM). The ROM 23 and storage device 24 store programs for controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment.

その他、電源装置やインタフェイス、タイマーなど周知のコンピュータとしての構成を備えている。
<電源装置3>
電源装置3は、ニッケル水素蓄電池10に電力を供給可能な装置である。本実施形態では、電灯線を介した深夜電力の供給装置が該当する。また、供給される電力は、例えば、電気自動車(EV)などでは、電灯線による充電機から供給される電力や回生電力である。またハイブリッド車(HV)などでは、原動機により発電された電力や回生電力が相当する。また、太陽光発電、風力発電、小規模水力発電を行っている家庭や工場では、太陽光パネルを含む発電施設などにより発電された電力となる。
In addition, it has a well-known computer configuration such as a power supply, an interface, and a timer.
<Power supply device 3>
The power supply device 3 is a device capable of supplying electric power to the nickel-metal hydride storage battery 10 . In this embodiment, it corresponds to a late-night power supply device via a power line. In addition, for example, in an electric vehicle (EV), the supplied power is power supplied from a charger via a power line or regenerated power. In a hybrid vehicle (HV) or the like, electric power generated by a prime mover or regenerated electric power corresponds. Also, in homes and factories that use photovoltaic power generation, wind power generation, and small-scale hydroelectric power generation, electricity is generated by power generation facilities including solar panels.

電源装置3は、供給する電力が適正となるような図示を省略したスイッチ、電圧調整器、電流調整器、インバータなどを有して、制御装置1により制御される。
<電圧測定装置4>
電圧測定装置4は、ニッケル水素蓄電池10の開放電池電圧であるOCV[V]を測定する。実際には、電源装置3や負荷7が接続されているが、OCVを実測又は推定できれば、その方法は限定されない。
The power supply device 3 has a switch, a voltage regulator, a current regulator, an inverter, and the like (not shown) for supplying proper power, and is controlled by the control device 1 .
<Voltage measuring device 4>
The voltage measuring device 4 measures OCV [V], which is the open-circuit battery voltage of the nickel-metal hydride storage battery 10 . Although the power supply device 3 and the load 7 are actually connected, the method is not limited as long as the OCV can be actually measured or estimated.

<電流測定装置5>
電流測定装置5は、ニッケル水素蓄電池10の電池電流[A]を測定する。実際には、電源装置3や負荷7が接続されているが、電池電流[A]を実測又は推定できれば、その方法は限定されない。
<Current measuring device 5>
The current measuring device 5 measures the battery current [A] of the nickel-hydrogen storage battery 10 . Although the power supply device 3 and the load 7 are actually connected, the method is not limited as long as the battery current [A] can be actually measured or estimated.

<負荷7>
本実施形態での負荷7は、照明、冷暖房、家電など家庭内の電力消費をする機器が相当する。電気自動車やハイブリッド車の場合では、駆動用のモータジェネレータや、エアコンなどの機器が相当する。また、太陽光発電を行っている家庭や工場では、売電による送電なども相当する。また、単純に放電させることで、ニッケル水素蓄電池10のSOCの調整をするようなものも含まれる。
<Load 7>
The load 7 in the present embodiment corresponds to devices that consume power in the home, such as lighting, air conditioning, and household appliances. In the case of an electric vehicle or a hybrid vehicle, such equipment as a motor generator for driving or an air conditioner corresponds. In households and factories that use photovoltaic power generation, this also corresponds to power transmission by selling electricity. It also includes the adjustment of the SOC of the nickel-metal hydride storage battery 10 by simply discharging it.

また、負荷7に設けられたスイッチ6も図示を省略したが、開閉手段のみならず供給する電力が適正となるような図示を省略したスイッチ、電圧調整器、電流調整器、インバータなどを有して、充放電制御装置2により制御される。 In addition, the switch 6 provided in the load 7 is also not shown, but it includes not only switching means but also a switch, a voltage regulator, a current regulator, an inverter, etc., which are not shown so that the power to be supplied is appropriate. are controlled by the charge/discharge control device 2 .

<本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御の手順>
図6は、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御の手順を示すフローチャートである。
<Procedure for controlling the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment>
FIG. 6 is a flow chart showing the procedure for controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment.

前述のとおり本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御装置1は、説明の単純化のため、家庭において夜間に深夜電力を蓄電し、日中これを消費するものを例示した。そのため、実際には例外的な充放電の手順などが行われることがあるが、このフローチャートでは記載を省略している。以下この本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御装置1を用いた本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法を説明する。なお、その用途が電気自動車(EV)、ハイブリッド車用、太陽光発電、風力発電などの発電設備を備えた家庭や工場における定置用などにも用いられ、限定されるものではない。また、用途に応じて、その制御の手順が異なることは言うまでもなく、本実施例によっては限定されない。 As described above, the control device 1 of the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment stores late-night power at home and consumes it during the day, for the sake of simplicity of explanation. Therefore, in practice, an exceptional charging/discharging procedure or the like may be performed, but the description is omitted in this flowchart. A control method for the nickel-metal hydride battery 10 of the present embodiment using the control device 1 for the nickel-metal hydride battery 10 of the present embodiment will be described below. In addition, the application is not limited to electric vehicles (EV), hybrid vehicles, and stationary use in homes and factories equipped with power generation equipment such as solar power generation and wind power generation. In addition, it goes without saying that the control procedure differs depending on the application, and the present embodiment is not limiting.

<準備段階>
ニッケル水素蓄電池10の使用開始時には(開始)と、まず、「OCV-SOCカーブ」が取得される(S1)。ここでは、充放電制御装置2によりニッケル水素蓄電池10が完全放電され、充電レート1/3Cの低レートで充電しながら、充電した電流の積算値[Ah]と、OCVの関係が記録される。
<Preparation stage>
When the use of the nickel-metal hydride storage battery 10 is started (start), first, an "OCV-SOC curve" is obtained (S1). Here, the charging/discharging control device 2 completely discharges the nickel-metal hydride storage battery 10 and records the relationship between the integrated value [Ah] of the charging current and the OCV while charging at a low charging rate of 1/3C.

次に、SOC100[%]のOCVを上限電圧UL[V]として設定する(S2)。ここでは、図1で示す領域St3と領域St4の境界で、OCV-SOCカーブが設定した傾きより小さくなった瞬間を、図3に示すようにSOC100[%]になった充電容量[Ah]と見做して、「上限電圧UL[V]」として、記憶装置24に記憶する。なお、OCV[V]の変化dVに対する容量[Ah]の変化dQである「dQ/dV」を測定して、値のピークにより「上限電圧UL[V]」を求めてもよい。以上で、準備段階が完了する。 Next, the OCV of SOC 100 [%] is set as the upper limit voltage UL [V] (S2). Here, the moment when the OCV-SOC curve becomes smaller than the set slope at the boundary between the area St3 and the area St4 shown in FIG. It is regarded as "upper limit voltage UL [V]" and stored in the storage device 24 . Note that "dQ/dV", which is the change dQ of the capacitance [Ah] with respect to the change dV of OCV [V], may be measured, and the "upper limit voltage UL [V]" may be obtained from the peak value. This completes the preparation stage.

<ニッケル水素蓄電池の制御開始(S3)>
準備段階が完了したら、充放電制御装置2は、ニッケル水素蓄電池10として制御を開始する。本実施形態の場合は、SOC20~100[%]の範囲で運用される。
<Start of control of nickel-metal hydride storage battery (S3)>
After the preparation stage is completed, the charge/discharge control device 2 starts controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 . In the case of this embodiment, it is operated within the range of SOC 20 to 100 [%].

<原則的制御>
ニッケル水素蓄電池10の制御は、原則的には、例えば、電灯線からの夜間の深夜電力による電力で、ニッケル水素蓄電池10がSOC100[%]となるように上限電圧UL[V]まで充電される。この場合の充電レートは1/3Cとなっている。そして、ニッケル水素蓄電池10がSOC100[%]になった時点で充電を停止する。そして、日中は負荷の大きさに応じて、下限電圧LL[V]になるまで放電レート1Cを上限に放電する。なお、必ず上限電圧UL[V]までは充電するが、必ずしも下限電圧LL[V]にまで放電する必要はなく、適時充電を行うことができる。
<Basic control>
In principle, the nickel-metal hydride storage battery 10 is controlled by, for example, late-night power from power lines, and the nickel-metal hydride storage battery 10 is charged to the upper limit voltage UL [V] so that the SOC is 100 [%]. . The charging rate in this case is 1/3C. Charging is stopped when the SOC of the nickel-hydrogen storage battery 10 reaches 100 [%]. During the daytime, the battery is discharged at a discharge rate of 1C as the upper limit until the lower limit voltage LL [V] is reached, depending on the magnitude of the load. Although the battery is always charged to the upper limit voltage UL [V], it is not always necessary to discharge to the lower limit voltage LL [V], and charging can be performed as appropriate.

<例外的制御>
なお、例外的な制御として、例えば太陽光パネルを有した家庭では、太陽光発電による電力による充電があるが、このような場合はハイレートの充電を許容するようにしてもよい。また、酷暑によるエアコンの使用により電池の容量が低下した場合に、最低の容量を維持するため、ハイレートの充電を許容するようにしてもよい。
<Exceptional control>
Note that, as an exceptional control, for example, in a home having a solar panel, there is charging with power generated by solar power generation. In such a case, high-rate charging may be permitted. Also, when the battery capacity drops due to the use of the air conditioner due to extreme heat, high-rate charging may be allowed in order to maintain the minimum capacity.

一方、放電レートは、基本的に1C以下となるように制限する。また、本実施形態ではSOCが20[%]未満となった場合は、放電を制限する。この場合も、酷暑によるエアコンの使用などにより必要な場合などは、ハイレートの放電が許容される。 On the other hand, the discharge rate is basically limited to 1C or less. Further, in the present embodiment, discharge is restricted when the SOC becomes less than 20[%]. In this case, too, high-rate discharge is permitted when necessary due to the use of an air conditioner due to extreme heat.

これらの例外的な制御は、本実施形態における本質的な制御ではないためこのフローチャートでは詳しい記載は省略しているが、常時行われるものである。また、目的が異なれば、当業者により適宜目的合せてその使用環境に合わせて制御が行われることは言うまでもない。 Since these exceptional controls are not essential controls in this embodiment, detailed descriptions are omitted in this flowchart, but they are always performed. Moreover, if the purposes are different, it goes without saying that a person skilled in the art will appropriately perform the control according to the purpose and the usage environment.

<現在の電圧PV[V]の取得(S4)>
充放電制御装置2は、電圧測定装置4により測定された現在のOCVである電圧PV[V]を取得して監視する。
<Acquisition of current voltage PV [V] (S4)>
The charge/discharge control device 2 acquires and monitors the voltage PV [V], which is the current OCV measured by the voltage measurement device 4 .

<上限電圧UL[V]の制御>
充放電制御装置2は、取得した電圧PV[V]を、上限電圧UL[V]と比較する。ここで「PV>上限電圧UL」ではない、つまり電圧PV[V]が上限電圧UL[V]以下の場合(S5:NO)、充電レートを1/3Cとした充電を許容する(S7)。この場合は、すなわちSOC[%]が100[%]以下の場合である。
<Control of upper limit voltage UL [V]>
The charge/discharge control device 2 compares the obtained voltage PV [V] with the upper limit voltage UL [V]. Here, if "PV>upper limit voltage UL" does not hold, that is, if the voltage PV [V] is equal to or lower than the upper limit voltage UL [V] (S5: NO), charging at a charging rate of 1/3C is permitted (S7). In this case, that is, when the SOC [%] is 100 [%] or less.

一方、1/3Cで充電を継続し、「PV>上限電圧UL」となった、つまり電圧PV[V]が上限電圧UL[V]を超えた場合(S5:NO)、直ちに充電を終了する(S6)。この場合は、すなわちSOC[%]が100[%]を超えて過充電の領域となるため、充電を直ちに停止するものである。 On the other hand, charging is continued at 1/3C, and when "PV > upper limit voltage UL", that is, when the voltage PV [V] exceeds the upper limit voltage UL [V] (S5: NO), charging is terminated immediately. (S6). In this case, the SOC [%] exceeds 100 [%] and enters the overcharge region, so charging is immediately stopped.

なお、本実施形態のフローチャートでは、ここで一旦充電を終了したときは(S6)、その後のS5の判断は行われず、原則としてその後充電は行われないとした。基本的に、この充電が完了した段階で、リフレッシュ効果は発揮できる。 In the flow chart of the present embodiment, once charging is finished (S6), the subsequent determination in S5 is not performed, and in principle charging is not performed thereafter. Basically, the refresh effect can be exhibited at the stage when this charging is completed.

<下限電圧LL[V]の制御>
充電が完了したら(S6)、充放電制御装置2は、取得した電圧PV[V]を、下限電圧LL[V]と比較する。ここで「PV<下限電圧LL」ではない場合、すなわち電圧PV[V]が下限電圧LL[V]以上の場合(S8:NO)、充電レートを1C以下とした放電を許容する(S9)。この場合は、本実施形態ではSOC[%]が20[%]以上の場合である。
<Control of Lower Limit Voltage LL [V]>
When charging is completed (S6), the charge/discharge control device 2 compares the obtained voltage PV [V] with the lower limit voltage LL [V]. If "PV<lower limit voltage LL" is not satisfied, that is, if the voltage PV [V] is equal to or higher than the lower limit voltage LL [V] (S8: NO), discharging at a charge rate of 1C or lower is permitted (S9). In this case, the SOC [%] is 20 [%] or more in the present embodiment.

一方、「PV<下限電圧LL」の場合、すなわち電圧PV[V]が下限電圧LL[V]より小さい場合(S8:NO)、放電を制限する(S10)。この場合は、すなわちSOC[%]が20[%]を下回った領域となるため、放電を停止するものである。S7に示す「1/3C以下で充電」の手順以外に、このフローチャートに記載していない充電が行われたような場合に「PV<下限電圧LL」ではない場合となった場合は、再び「1C以下で放電許容(S10)」となる。 On the other hand, if "PV<lower limit voltage LL", that is, if voltage PV [V] is lower than lower limit voltage LL [V] (S8: NO), discharge is limited (S10). In this case, that is, the SOC [%] falls below 20 [%], so the discharge is stopped. In addition to the procedure of "charging at 1/3 C or less" shown in S7, if charging not described in this flowchart is performed and "PV < lower limit voltage LL" is not satisfied, " Discharge is allowed at 1C or less (S10).

<制御の終了、継続>
例えば、制御を終了する場合は(S11:YES)、制御を終了する(終了)する。このような場合は、例えば再び充電するような場合であり、再び「開始」に戻って制御される。そうでない場合は(S11:NO)、再び、現在の電圧PV[V]の取得(S4)に戻り、S8~S11の手順を繰り返す。
<End and continue control>
For example, when ending the control (S11: YES), the control is ended (terminated). In such a case, for example, when charging is performed again, the control returns to "Start" again. Otherwise (S11: NO), the process returns to obtaining the current voltage PV [V] (S4), and the steps S8 to S11 are repeated.

なお、以上の記載は、本実施形態の理解のため単純化し、主な手順のみを説明するものである。例外的な大きな充放電があった場合などの手順に関しては記載を省略している。前述のとおり、本実施形態が適用される目的により、当業者によりこのフローチャートには記載されていない処理がなされることは言うまでもない。 The above description is simplified for understanding of the present embodiment, and describes only main procedures. Descriptions of procedures for cases such as when there is an exceptionally large charge/discharge are omitted. As described above, it is needless to say that a person skilled in the art performs processes not described in this flowchart according to the purpose to which this embodiment is applied.

(第1実施形態の実験例)
図7は、充放電のSOCの条件を変えた場合の実験例1~7の総放電電気量[Ah]と、その時点でのニッケル水素蓄電池10の充電可能な電池容量[Ah]の関係を示すグラフである。実験は、指定されたSOCの範囲で、充放電のレートを1/3Cで繰り返し充放電を行った。
(Experimental example of the first embodiment)
FIG. 7 shows the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] and the chargeable battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery 10 at that time in Experimental Examples 1 to 7 when the charging/discharging SOC conditions are changed. It is a graph showing. In the experiment, charging/discharging was repeatedly performed at a charging/discharging rate of 1/3C within a specified SOC range.

<実験例1>
図7に示す実験例1は、上記した本実施形態の総放電電気量[Ah]と、電池容量[Ah]の関係を示す。ここに示すように、充放電のSOCの範囲を100~20[%]とし、その範囲をΔSOC=80[%]とした。ここで、「ΔSOC」とは、SOC[%]の最大値と最小値の差を表す。そして、充電時には上限電圧UL[V]まで充電し、必ずSOC100[%]となるようにした。この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ5.2[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増えても、電池容量[Ah]が減少しないことが分かった。
<Experimental example 1>
Experimental Example 1 shown in FIG. 7 shows the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] and the battery capacity [Ah] in the present embodiment described above. As shown here, the charge/discharge SOC range was set to 100 to 20 [%], and the range was set to ΔSOC=80 [%]. Here, "ΔSOC" represents the difference between the maximum and minimum values of SOC [%]. Then, when charging, the battery was charged to the upper limit voltage UL [V], and the SOC was always set to 100 [%]. In this case, it was found that the battery capacity [Ah], which is about 5.2 [Ah] at the time of manufacture, does not decrease even if the total amount of discharged electricity [Ah] increases.

<実験例2>
次に、実験例2では、充放電のSOCの範囲を100~40[%]とする。そして、その範囲をΔSOC=60[%]と小さくした場合、同様に充電時には必ずSOC100[%]となるようにする。このような場合は、製造当初の電池容量であるおよそ3.9[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増えても、電池容量[Ah]が減少しないことが分かった。
<Experimental example 2>
Next, in Experimental Example 2, the charge/discharge SOC range is set to 100 to 40 [%]. When the range is reduced to ΔSOC=60[%], similarly, the SOC is set to 100[%] during charging without fail. In such a case, it was found that the battery capacity [Ah], which is about 3.9 [Ah] at the time of manufacture, does not decrease even if the total amount of discharged electricity [Ah] increases.

<実験例3>
さらに、実験例3では、充放電のSOCの範囲を100~60[%]として、ΔSOC=40[%]とさらに小さくする。このような場合でも、充電時には必ずSOC100[%]となるようにした場合は、製造当初の電池容量であるおよそ2.6[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増えても、電池容量[Ah]が減少しないことが分かった。
<Experimental example 3>
Furthermore, in Experimental Example 3, the SOC range of charging and discharging is set to 100 to 60 [%], and ΔSOC is further reduced to 40 [%]. Even in such a case, if the SOC is always set to 100 [%] at the time of charging, the battery capacity of about 2.6 [Ah] at the beginning of manufacture will be reduced even if the total discharge electricity amount [Ah] increases. It was found that the capacity [Ah] did not decrease.

<実験例4>
実験例4では、実験例1と同様に、ΔSOC=80[%]としたが、SOC90[%]を上限値とし、SOC10[%]を下限値とした。そして、充電時には、必ずSOC90[%]となるように充電した。この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ5.2[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増加するに従い、電池容量[Ah]が減少した。図7に示すように、当初およそ5.2[Ah]あった電池の充電容量が、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]には、およそ4.8[Ah]まで低下した。さらに、総放電電気量[Ah]が4000[Ah]には、およそ4.2[Ah]まで低下した。さらに、総放電電気量[Ah]が6000[Ah]には、およそ3.5[Ah]まで低下した。そして、総放電電気量[Ah]が8000[Ah]には、およそ3.2[Ah]まで低下した。このことから、SOC100[%]までの充電を含まない充放電は、使用するに伴って、電池容量[Ah]が減少することが確認できた。
<Experimental example 4>
In Experimental Example 4, ΔSOC=80[%] as in Experimental Example 1, but SOC90[%] is set as the upper limit and SOC10[%] is set as the lower limit. Then, when charging, the battery was always charged so that the SOC was 90 [%]. In this case, the battery capacity [Ah] decreased from the initial battery capacity of about 5.2 [Ah] as the total discharged electricity [Ah] increased. As shown in FIG. 7, the charge capacity of the battery, which was initially about 5.2 [Ah], decreased to about 4.8 [Ah] when the total discharged electricity [Ah] reached 2000 [Ah]. Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 4000 [Ah], it decreased to about 4.2 [Ah]. Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 6000 [Ah], it decreased to about 3.5 [Ah]. Then, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 8000 [Ah], it decreased to about 3.2 [Ah]. From this, it was confirmed that the battery capacity [Ah] decreased as the battery was used in charging and discharging that does not include charging up to an SOC of 100 [%].

<実験例5>
実験例5では、実験例1と同様に、ΔSOC=80[%]としたが、SOC80[%]を上限値とし、SOC0[%]を下限値とした。そして、充電時には、必ずSOC80[%]となるように充電した。この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ5.2[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増加するに従い、電池容量[Ah]が減少した。図7に示すように、当初およそ5.2[Ah]あった電池の充電容量が、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]には、一挙におよそ2.6[Ah]まで低下した。このことから、SOC100[%]までの充電を含まない充放電は、使用するに伴って、電池容量[Ah]が減少することが確認できた。特に、実験例4と比較しても、電池容量が大きく減少した。
<Experimental example 5>
In Experimental Example 5, ΔSOC=80[%] as in Experimental Example 1, but SOC80[%] is set as the upper limit and SOC0[%] is set as the lower limit. Then, when charging, the battery was always charged so that the SOC was 80 [%]. In this case, the battery capacity [Ah] decreased from the initial battery capacity of about 5.2 [Ah] as the total discharged electricity [Ah] increased. As shown in FIG. 7, the charge capacity of the battery, which was initially about 5.2 [Ah], suddenly dropped to about 2.6 [Ah] when the total discharge electricity [Ah] reached 2000 [Ah]. . From this, it was confirmed that the battery capacity [Ah] decreased as the battery was used in charging and discharging that does not include charging up to an SOC of 100 [%]. In particular, even when compared with Experimental Example 4, the battery capacity was greatly reduced.

本発明者らが特に着目したのは、実験例5がSOC0[%]を含む範囲で充放電が行われていることである。従来、ニッケル水素蓄電池10のリフレッシュは、SOC0[%]まで完全放電させて、そこから低い充電レートでゆっくり充電することでできるものと思われていた。 What the present inventors particularly focused on is that in Experimental Example 5, charging and discharging are performed in a range including SOC 0 [%]. Conventionally, it was thought that the nickel-metal hydride storage battery 10 could be refreshed by completely discharging it to an SOC of 0 [%] and then slowly charging it at a low charging rate.

しかしながら、本発明者らは、上述したとおり図7に示すように、当業者においてメモリー効果解消に効果があると考えられていたSOC0[%]を経由しても電池容量が大きく減少することを見出した。 However, as described above, the present inventors have found that the battery capacity is greatly reduced even through SOC 0 [%], which was considered to be effective in eliminating the memory effect by those skilled in the art, as shown in FIG. Found it.

<実験例6>
実験例6では、実験例2と同様に、ΔSOC=60[%]としたが、SOC70[%]を上限値とし、SOC10[%]を下限値とした。そして、充電時には、必ずSOC70[%]となるように充電した。この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ3.8[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増加するに従い、電池容量[Ah]が減少した。図7に示すように、当初およそ3.8[Ah]あった電池の充電容量が、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]には、およそ4.8[Ah]まで低下した。
<Experimental example 6>
In Experimental Example 6, ΔSOC=60[%] as in Experimental Example 2, but SOC70[%] was set as the upper limit and SOC10[%] was set as the lower limit. Then, when charging, the battery was always charged so that the SOC was 70 [%]. In this case, the battery capacity [Ah] decreased from the initial battery capacity of about 3.8 [Ah] as the total discharged electricity [Ah] increased. As shown in FIG. 7, the charge capacity of the battery, which was initially about 3.8 [Ah], decreased to about 4.8 [Ah] when the total discharged electricity [Ah] reached 2000 [Ah].

<実験例7>
実験例7では、実験例3と同様に、ΔSOC=40[%]としたが、SOC50[%]を上限値とし、SOC10[%]を下限値とした。そして、充電時には、必ずSOC50[%]となるように充電した。この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ2.6[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増加するに従い、電池容量[Ah]が減少した。図7に示すように、当初およそ2.6[Ah]あった電池の充電容量が、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]には、およそ1.1[Ah]まで低下した。
<Experimental example 7>
In Experimental Example 7, ΔSOC=40[%] as in Experimental Example 3, but SOC50[%] is set as the upper limit and SOC10[%] is set as the lower limit. Then, when charging, the battery was always charged so that the SOC was 50 [%]. In this case, the battery capacity [Ah] decreased from the initial battery capacity of about 2.6 [Ah] as the total discharged electricity [Ah] increased. As shown in FIG. 7, the charge capacity of the battery, which was initially about 2.6 [Ah], decreased to about 1.1 [Ah] when the total discharged electricity [Ah] reached 2000 [Ah].

<実験のまとめ>
(a)実験例1、2、3から導かれるように、SOC100[%]を上限とする充放電範囲で、充電時に必ずSOC100[%]となるまで充電した場合は、充電範囲であるΔSOCが80~40[%]と異なる。それにも拘わらず、いずれも電池容量[Ah]の劣化が生じなかった。つまり、少なくとも、いわゆるメモリー効果が生じていない。つまり、リフレッシュ効果が認められる。
<Summary of the experiment>
(a) As derived from Experimental Examples 1, 2, and 3, in the charge/discharge range with an upper limit of SOC 100 [%], when charging is always performed until the SOC reaches 100 [%] at the time of charging, ΔSOC, which is the charging range, It differs from 80 to 40 [%]. In spite of this, deterioration of the battery capacity [Ah] did not occur in any case. That is, at least the so-called memory effect does not occur. That is, a refreshing effect is recognized.

また、同時にNiHが生成されることもなかったことがわかる。つまり、この実験では、充電時に必ずSOC100[%]になった瞬間に充電を停止し、放電を開始する。このことで、酸素の発生しやすい過充電の状態を回避することで、NiHが生成されることもなかったものと推定できる。 Also, it can be seen that Ni 2 O 3 H was not generated at the same time. That is, in this experiment, the charging is stopped and the discharging is started at the instant when the SOC becomes 100[%] during the charging. From this, it can be estimated that Ni 2 O 3 H was not generated by avoiding the overcharged state in which oxygen is likely to be generated.

(b)一方、実験例4、6、7から導かれるように、SOC100[%]より低いSOCを上限とする充放電範囲では、充電範囲であるΔSOCに拘わらず、電池容量[Ah]の劣化が生じた。 (b) On the other hand, as derived from Experimental Examples 4, 6, and 7, in the charge/discharge range with the upper limit of SOC lower than SOC 100 [%], the battery capacity [Ah] deteriorates regardless of ΔSOC, which is the charge range. occurred.

この場合、酸素の発生するSOC100[%]を超すようなSOCではない。
また、充放電のレートは、いずれも1/3Cであり、10[%]という低SOCにおいてハイレートの充放電を行っているわけでもない。そのため、電池容量[Ah]の劣化は、NiHの生成に起因するとは考えにくい。
In this case, the SOC does not exceed the SOC 100 [%] at which oxygen is generated.
Moreover, the charge/discharge rate is ⅓ C in both cases, and high rate charge/discharge is not performed at a low SOC of 10[%]. Therefore, it is unlikely that the deterioration of the battery capacity [Ah] is caused by the formation of Ni2O3H .

そうであるので、本発明らが提案した充電時にSOC100[%]を必ず到達することによるリフレッシュ効果が発揮できなかったと推定できる。
(c)さらに、実験例5から導かれるように、少なくとも本実験の条件では、SOC0[%]まで完全放電させて、そこから1/3Cという低い充電レートでゆっくり充電しても、電池容量[Ah]の劣化が生じている。つまり、従来SOC0[%]まで完全放電させて、正極活物質である水酸化ニッケルを完全に未充電の状態にして、正極活物質間のばらつきを解消する。その後低い充電レートで充電することでメモリー効果が解消するリフレッシュを行うことができるという当業者の技術常識と思われていたことが、必ずしも成立しないということがわかり、画期的な結果を得ることができた。
Therefore, it can be estimated that the refreshing effect by surely reaching SOC 100[%] during charging proposed by the present invention could not be exhibited.
(c) Furthermore, as derived from Experimental Example 5, at least under the conditions of this experiment, the battery capacity [ Ah] has deteriorated. That is, conventionally, the battery is completely discharged to SOC 0 [%], and the nickel hydroxide, which is the positive electrode active material, is completely uncharged, thereby eliminating the variation among the positive electrode active materials. After that, it was found that the common technical knowledge of those skilled in the art that the memory effect can be eliminated by charging at a low charging rate is not necessarily true, and epoch-making results were obtained. was made.

(第1実施形態の作用)
本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法では、ニッケル水素蓄電池10の充放電を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、例えばSOC20[%]を下限としてこのSOC[%]の範囲で充放電を行う。充電により正極活物質であるNi(OH)が、オキシ水酸化ニッケル(NiOOH)に変化するが、このときばらつきが無いように、例えば1/3C以下の低レートでゆっくり充電する。そのような低レートでゆっくりSOC100[%]まで充電することで、正極内での局所的な過充電などの発生を抑制しつつ、正極活物質に均一な充電を行う。ちょうどSOC100[%]になった時点で充電を完了する。
(Action of the first embodiment)
In the control method of the nickel-metal hydride battery 10 of the present embodiment, charging and discharging of the nickel-metal hydride battery 10 is performed within the range of SOC 100 [%] as the upper limit SOC and the lower limit SOC 20 [%], for example. Discharge. Ni(OH) 2 which is a positive electrode active material is changed to nickel oxyhydroxide (NiOOH) by charging. At this time, charging is performed slowly at a low rate of, for example, 1/3 C or less so that there is no variation. By slowly charging to SOC 100[%] at such a low rate, the positive electrode active material is uniformly charged while suppressing the occurrence of local overcharge in the positive electrode. Charging is completed when the SOC reaches 100 [%].

これ以上充電すると、過充電となり正極において酸素(O)が発生しやすくなる。酸素(O)が発生しやすくなると、NiHが生成しやすい状態となるためである。
このような本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法では、メモリー効果による電池容量の低下をリフレッシュすることで電池容量の低下を抑制するという作用がある。
If the battery is charged further than this, the battery is overcharged and oxygen (O 2 ) is likely to be generated at the positive electrode. This is because when oxygen (O 2 ) is easily generated, Ni 2 O 3 H is easily generated.
The control method for the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment has the effect of suppressing the decrease in battery capacity by refreshing the decrease in battery capacity due to the memory effect.

また、充電をSOC100[%]を超えた範囲で行わないことで、NiHの発生を抑制するという作用がある。
また、電池容量を低下させないため、OCV-SOCカーブが変化しない。このため、一度取得したOCV-SOCカーブに基づけば、OCV[V]から容易かつ正確にSOCを推定できるという作用がある。
Also, by not performing charging in a range exceeding SOC 100[%], there is an effect of suppressing the generation of Ni2O3H .
Also, since the battery capacity is not lowered, the OCV-SOC curve does not change. Therefore, based on the once obtained OCV-SOC curve, there is an effect that the SOC can be easily and accurately estimated from the OCV [V].

さらに、このように正確に推定したSOCに基づいて、そのときのSOC[%]に応じた制御も可能となるという作用がある。このため、電池容量の劣化をさらに抑制できるという作用がある。 Furthermore, based on the SOC accurately estimated in this way, there is an effect that control corresponding to the SOC [%] at that time becomes possible. Therefore, there is an effect that the deterioration of the battery capacity can be further suppressed.

(第1実施形態の効果)
(1-1)本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法は、ニッケル水素蓄電池10の充放電を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、当該上限SOC[%]を含んだ充放電範囲で行う。このため、ニッケル水素蓄電池10の容量劣化を抑制することができる。
(Effect of the first embodiment)
(1-1) In the control method of the nickel-metal hydride battery 10 of the present embodiment, the charge/discharge of the nickel-metal hydride battery 10 is set to SOC 100 [%] as the upper limit SOC, and the charge/discharge range includes the upper limit SOC [%]. do in Therefore, capacity deterioration of the nickel-hydrogen storage battery 10 can be suppressed.

(1-2)制御の対象となるニッケル水素蓄電池10において、予め実際に充電し、未充電の水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC100[%]とするため、正確なSOC[%]に基づいた制御をすることができる。 (1-2) In the nickel-hydrogen storage battery 10 to be controlled, since the state in which the nickel-hydrogen storage battery 10 to be controlled is actually charged in advance and the uncharged nickel hydroxide has disappeared is assumed to be SOC 100 [%], can be controlled.

(1-3)ニッケル水素蓄電池10において予め放電し、充電された水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC0[%]としたとき、ニッケル水素蓄電池10の充放電を、SOC0[%]を超えるように設定したSOCを下限SOCとする充放電範囲で充放電を行う。この範囲でも、SOC100[%]とすることでリフレッシュを行うことができる。このため、ニッケル水素蓄電池10を完全放電した状態とすることがなく、過放電にすることもないという効果がある。 (1-3) Assuming that the nickel-metal hydride storage battery 10 is discharged in advance and the state in which the charged nickel hydroxide is exhausted is defined as SOC 0 [%], charge and discharge the nickel-metal hydride storage battery 10 so as to exceed SOC 0 [%]. Charge/discharge is performed within a charge/discharge range with the set SOC as the lower limit SOC. Even in this range, refreshing can be performed by setting the SOC to 100[%]. Therefore, there is an effect that the nickel-hydrogen storage battery 10 is neither completely discharged nor over-discharged.

(1-4)また、ニッケル水素蓄電池10を完全放電した状態とすることがないため、常に電力供給の余力を残しておけるという効果がある。また、過放電とすることもない。
(1-5)本実施形態では、OCV-SOCカーブを取得しているので、OCV[V]から容易にかつ正確にSOC[%]を推定することができる。
(1-4) In addition, since the nickel-metal hydride storage battery 10 is never completely discharged, there is an effect that a surplus power supply can always be left. In addition, overdischarge does not occur.
(1-5) Since the OCV-SOC curve is acquired in the present embodiment, the SOC [%] can be easily and accurately estimated from the OCV [V].

(1-6)また、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の制御方法は、電池容量を劣化させないので、常にOCV-SOCカーブから容易にかつ正確にSOC[%]を推定することができる。 (1-6) In addition, since the control method of the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment does not deteriorate the battery capacity, the SOC [%] can always be easily and accurately estimated from the OCV-SOC curve.

(1-7)常に正確にSOC[%]を推定することができるため、SOC[%]に応じた適切な制御をすることで、さらにニッケル水素蓄電池の劣化を効果的に抑制することができる。 (1-7) Since the SOC [%] can always be accurately estimated, appropriate control according to the SOC [%] can further effectively suppress the deterioration of the nickel-metal hydride storage battery. .

(1-8)充電レートは、1/3Cという低レートで行うため、正極において局所的な過充電などを生じないように、均等に正極活物質の充電を行うことができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態では、第1実施形態においては、例外を除き、原則必ずSOC100[%]まで充電をする。一方、第2実施形態では、「通常モード」と「リフレッシュモード」間で切り替え可能に制御される。「通常モード」では、SOC100[%]未満(例えばSOC80[%])に対応するOCVの基準電圧RV[V]を有し、基準電圧RV[V]を上限とした充放電範囲で充放電を行う。
(1-8) Since the charging rate is as low as 1/3C, the positive electrode active material can be uniformly charged so as not to locally overcharge the positive electrode.
(Second embodiment)
In the second embodiment of the present invention, charging is always performed up to SOC 100[%] in principle, except for the first embodiment. On the other hand, in the second embodiment, it is controlled so as to be switchable between the "normal mode" and the "refresh mode." In the "normal mode", it has an OCV reference voltage RV [V] corresponding to an SOC of less than 100 [%] (for example, SOC 80 [%]), and charging and discharging is performed within the charging and discharging range with the reference voltage RV [V] as the upper limit. conduct.

一方、「リフレッシュモード」では、設定したタイミングで第1実施形態と同じようにSOC100[%]に対応する上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ充放電範囲で、充放電を行う。 On the other hand, in the "refresh mode", the upper limit voltage UL [V] corresponding to the SOC 100 [%] is set as the upper limit at the set timing as in the first embodiment, and the charge/discharge range includes the upper limit voltage UL [V]. Then charge and discharge.

設定したタイミングとは、例えば、通常モードで設定した設定回数(例えば、5回)、OCVが基準電圧RV[V]に達した場合に、リフレッシュモードを実施するような方法が挙げられる。 The set timing is, for example, a method of executing the refresh mode when the OCV reaches the reference voltage RV [V] the number of times set in the normal mode (for example, 5 times).

(第2実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順)
図8は、第2実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法のメインルーチンの手順を示すフローチャートである。
(Procedures of the control method of the nickel-metal hydride storage battery of the second embodiment)
FIG. 8 is a flow chart showing the procedure of the main routine of the control method for the nickel-metal hydride storage battery of the second embodiment.

まず、準備段階であるS101、S102は、図6に示す第1実施形態の手順S1、S2と同一であるので説明を省略する。
<ニッケル水素蓄電池の制御開始(S103)>
準備段階(S101、S102)が終了したら、ニッケル水素蓄電池の制御開始(S103)に移行する。ここでは、第1実施形態の手順S3と同様に、原則的なニッケル水素蓄電池10の制御と、例外的なニッケル水素蓄電池10の制御が行われる。これらの制御は、常時行われることになる。第1実施形態と異なる点は、原則的なニッケル水素蓄電池10の制御には、「通常モード」と「リフレッシュモード」の2つのモードに切り替えて制御する点に特徴がある。
First, steps S101 and S102, which are preparatory stages, are the same as steps S1 and S2 of the first embodiment shown in FIG. 6, so description thereof will be omitted.
<Start of control of nickel-metal hydride storage battery (S103)>
After the preparatory stages (S101, S102) are finished, the control of the nickel-metal hydride storage battery is started (S103). Here, as in the procedure S3 of the first embodiment, principle control of the nickel-metal hydride storage battery 10 and exceptional control of the nickel-metal hydride storage battery 10 are performed. These controls are always performed. A different point from the first embodiment is that, in principle, the control of the nickel-metal hydride storage battery 10 is characterized by switching between two modes of "normal mode" and "refresh mode".

<通常モード(S104)>
図9は、通常モード(S104)でのニッケル水素蓄電池10の制御のサブルーチンの手順を示すフローチャートである。
<Normal Mode (S104)>
FIG. 9 is a flow chart showing the procedure of a subroutine for controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 in the normal mode (S104).

通常モード(S104)が開始されると(S1041)、以下のような制御が行われる。
<原則的制御>
原則的には、夜間の深夜電力のみならず、例えば、日中の太陽光発電による外部からの電力で、ニッケル水素蓄電池10が基準電圧RV[V]を上限として充電される。この場合の充電レートは1Cとなっている。通常モードでは、特に、ニッケル水素蓄電池10のリフレッシュ効果を目的としていないからである。そして、ニッケル水素蓄電池10が基準電圧RV[V]になった時点で充電を停止する。また、下限電圧LL[V]を下限として放電レート1Cを上限に放電する。これをランダムに繰り返す。
When the normal mode (S104) is started (S1041), the following control is performed.
<Basic control>
In principle, the nickel-metal hydride storage battery 10 is charged with the reference voltage RV [V] as the upper limit, not only with late-night power but also with power from the outside generated by solar power generation during the daytime, for example. The charging rate in this case is 1C. This is because the normal mode is not intended to refresh the nickel-metal hydride storage battery 10 . Charging is stopped when the nickel-metal hydride storage battery 10 reaches the reference voltage RV [V]. Further, the discharge is performed with the lower limit voltage LL [V] as the lower limit and the discharge rate 1C as the upper limit. Repeat this randomly.

なお、第1実施形態とは異なり、必ずしも基準電圧RV[V]までは充電する必要はない。また必ずしも下限電圧LL[V]にまで放電する必要もない。
つまり、通常モードでは、基準電圧RV[V]を上限に、下限電圧LL[V]を下限すること以外は、特にニッケル水素蓄電池10の運用に応じて充放電が行われる。リフレッシュモード(S105)のように、必ず上限電圧UL[V]とするような制御は行われない。そのため、ニッケル水素蓄電池10の効率的な利用ができる。
Note that unlike the first embodiment, it is not always necessary to charge to the reference voltage RV [V]. Also, it is not always necessary to discharge to the lower limit voltage LL [V].
That is, in the normal mode, charging/discharging is performed particularly according to the operation of the nickel-metal hydride storage battery 10 except that the reference voltage RV [V] is the upper limit and the lower limit voltage LL [V] is the lower limit. Unlike the refresh mode (S105), control to ensure the upper limit voltage UL [V] is not performed. Therefore, the nickel-metal hydride storage battery 10 can be used efficiently.

一方、ニッケル水素蓄電池10がおかれた環境によっては、SOC[%]の変動がランダムで激しい場合も想定される。例えば、低SOC[%]におけるハイレートの充放電が行われることも許容している。その結果、メモリー効果の発生や、NiHの生成も懸念される。 On the other hand, depending on the environment in which the nickel-metal hydride storage battery 10 is placed, it is assumed that the SOC [%] fluctuates randomly and violently. For example, high rate charging/discharging at low SOC [%] is allowed. As a result, the occurrence of memory effect and the formation of Ni 2 O 3 H are also feared.

そこで、一定の割合で、リフレッシュモード(S105)で、メモリー効果を解消することが望まれる。
<例外的制御>
なお、例外的な制御として、第1実施形態で行ったと同様に例外的制御が行われるが、ここでは説明を省略する。
Therefore, it is desirable to eliminate the memory effect at a constant rate in the refresh mode (S105).
<Exceptional control>
Exceptional control is performed in the same manner as in the first embodiment, but the description is omitted here.

<リフレッシュモードへの移行>
図9に示すように通常モードの制御(S1041)が開始された後は、充電が5回に到達したか否かが判断され(S1402)、充電が5回に到達するまでは(S1042:NO)、通常モードの制御が行われる。そして、充電が5回に到達したら(S1042:YES)、通常モードの制御(S104)のサブルーチンが終了して、図8に示すメインルーチンに戻り、リフレッシュモードの制御(S105)が行われる。
<Transition to refresh mode>
As shown in FIG. 9, after the normal mode control (S1041) is started, it is determined whether or not charging has reached five times (S1402), and until charging reaches five times (S1042: NO ), normal mode control is performed. When the battery has been charged five times (S1042: YES), the normal mode control (S104) subroutine ends and the main routine shown in FIG. 8 returns to perform refresh mode control (S105).

図10は、通常モードでのニッケル水素蓄電池10の時間の経過とOCV[V]の変化の一例を示すグラフである。通常モードでは、基準電圧RV[V]を上限に、下限電圧LL[V]を下限にして、充放電が行われる。ここでは、基準電圧RV[V]を上限に、下限電圧LL[V]を下限すること以外は、特にニッケル水素蓄電池10の運用に応じて充放電が行われる。リフレッシュモード(S105)のように、必ず上限電圧UL[V]に到達するような制御は行われない。 FIG. 10 is a graph showing an example of changes in OCV [V] over time of the nickel-hydrogen storage battery 10 in the normal mode. In the normal mode, charging and discharging are performed with the reference voltage RV [V] as the upper limit and the lower limit voltage LL [V] as the lower limit. Here, charging/discharging is performed particularly according to the operation of the nickel-metal hydride storage battery 10 except that the reference voltage RV [V] is the upper limit and the lower limit voltage LL [V] is the lower limit. Unlike the refresh mode (S105), control is not performed to ensure that the voltage reaches the upper limit voltage UL [V].

そこで、通常モード(104)を終了して、図8に示すメインルーチンに戻る契機は、以下のような手順としている。
図10に示すように、通常モードにおける充放電は、先のリフレッシュモードが終了すると、上限電圧UL[V]から放電され、通常モードでニッケル水素蓄電池の運用に応じて自由に充放電が行われる。このとき、所定の充電幅を基準として設定する。充電幅は、OCV[V]の差でもよいが、一定のSOC[%]の差(例えば40[%])をOCV[V]の差に換算したものが好ましい。
Therefore, the following procedure is used as a trigger for ending the normal mode (104) and returning to the main routine shown in FIG.
As shown in FIG. 10, charging/discharging in the normal mode is discharged from the upper limit voltage UL [V] when the previous refresh mode ends, and charging/discharging is freely performed in the normal mode according to the operation of the nickel-metal hydride storage battery. . At this time, a predetermined charging width is set as a reference. The charge width may be a difference in OCV [V], but is preferably a difference in OCV [V] converted from a certain difference in SOC [%] (for example, 40 [%]).

そして、図10に示すOCV[V]の変動において、先のリフレッシュモードが終了すると、最初に放電が行われ、下限電圧LL[V]になると、充電が基準電圧RV[V]まで、行われる。このとき、下限電圧LL[V]は、SOC20[%]に相当し、基準電圧RV[V]がSOC80[%]に相当するとすれば、充電幅は60[%]に相当する。そのため、設定した充電幅であるSOC40[%]を超えているため、この充電は「1回目」とカウントする。 Then, in the variation of OCV [V] shown in FIG. 10, when the previous refresh mode ends, discharging is performed first, and when the lower limit voltage LL [V] is reached, charging is performed up to the reference voltage RV [V]. . At this time, the lower limit voltage LL [V] corresponds to SOC 20 [%], and if the reference voltage RV [V] corresponds to SOC 80 [%], the charging range corresponds to 60 [%]. Therefore, since the SOC 40 [%], which is the set charge width, is exceeded, this charge is counted as "first charge".

同様に、2回目、3回目の充電も充電幅であるSOC40[%]を超えているため、これらの充電も「充電1回」とカウントする。
一方、次の充電では、充電幅が、概ねSOC10[%]とすると、設定した充電幅であるSOC40[%]より小さいため、この充電は、通常モードにおける「充電1回」とはカウントしない。
Similarly, since the second and third charges also exceed the SOC 40[%], which is the charge range, these charges are also counted as "one charge".
On the other hand, in the next charging, if the charging width is approximately SOC 10 [%], this charging is not counted as "one charging" in the normal mode because it is smaller than the set charging width SOC 40 [%].

このように充電が行われると、その充電幅が判定されて通常モードにおける「充電1回」とカウントするかしないかが判定される。通常モードにおける「充電1回」とカウントされた回数は、充放電制御装置2のRAM22か記憶装置24に回数が積算されていく。 When charging is performed in this manner, the charging width is determined to determine whether or not to count "one charging" in the normal mode. The number of times “one charge” is counted in the normal mode is accumulated in the RAM 22 or storage device 24 of the charge/discharge control device 2 .

そして、図10に示す最後の充電は、設定した充電幅であるSOC40[%]を超えているため、この充電は「充電1回」とカウントされ、充電が「5回目」と判断される。
通常モードにおいては、充電幅を設定するとともに、設定した充電幅以上で充電した回数が、予め設定した回数(ここでは5回)以上となった場合に、リフレッシュモードを実施する。
Since the last charge shown in FIG. 10 exceeds the set charge width of SOC 40[%], this charge is counted as "one charge" and the charge is judged as "fifth charge".
In the normal mode, the charging width is set, and when the number of charging times equal to or greater than the set charging width reaches a preset number of times (five times in this case) or more, the refresh mode is executed.

そこで、図10に示すように、充電が5回に到達したと判断したら(図9:S1042:YES)、図8に示すメインルーチンに戻り、リフレッシュモードでの制御(S105)へと移行する。 Therefore, as shown in FIG. 10, when it is determined that the charging has reached 5 times (FIG. 9: S1042: YES), the main routine shown in FIG. 8 is returned to and the control in the refresh mode (S105).

<リフレッシュモード(S105)>
図11は、リフレッシュモードでのニッケル水素蓄電池10の制御のサブルーチンの手順を示すフローチャートである。
<Refresh Mode (S105)>
FIG. 11 is a flow chart showing the procedure of a subroutine for controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 in the refresh mode.

リフレッシュモードの制御のS1051~S1059の手順は、基本的に図6に示す第1実施形態のニッケル水素蓄電池の制御のフローチャートのS3~S11の手順と同じである。異なる点は、リフレッシュモード(S105)の手順S1059は、制御全体の終了ではなく、サブルーチンの終了であるので、手順は図8に示すメインルーチンに戻る。 The procedure of S1051 to S1059 for the control of the refresh mode is basically the same as the procedure of S3 to S11 in the flow chart for controlling the nickel-metal hydride storage battery of the first embodiment shown in FIG. The difference is that step S1059 of the refresh mode (S105) is not the end of the entire control, but the end of the subroutine, so the procedure returns to the main routine shown in FIG.

(第2実施形態の実験例)
図12は、充放電のSOCの条件を変えた場合の実験例1、4,9の総放電電気量[Ah]と、その時点でのニッケル水素蓄電池10の充電可能な電池容量[Ah]の関係を示すグラフである。
(Experimental example of the second embodiment)
FIG. 12 shows the total discharge amount of electricity [Ah] in Experimental Examples 1, 4, and 9 when the charging/discharging SOC conditions are changed, and the chargeable battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery 10 at that time. It is a graph showing the relationship.

<実験例1>
図12に示す実験例1は、上記した本実施形態の総放電電気量[Ah]と、電池容量[Ah]の関係を示す。ここに示すように、充放電のSOCの範囲を100~20[%]とし、その範囲をΔSOC=80[%]とした。ここで、「ΔSOC」とは、SOC[%]の最大値と最小値の差を表す。そして、充電時には上限電圧UL[V]まで1/3Cの充電レートで充電し、必ずSOC100[%]となるようにした。
<Experimental example 1>
Experimental Example 1 shown in FIG. 12 shows the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] and the battery capacity [Ah] in the present embodiment described above. As shown here, the charge/discharge SOC range was set to 100 to 20 [%], and the range was set to ΔSOC=80 [%]. Here, "ΔSOC" represents the difference between the maximum and minimum values of SOC [%]. Then, during charging, the battery was charged at a charging rate of 1/3 C up to the upper limit voltage UL [V], and the SOC was always set to 100 [%].

この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ5.2[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増えても、電池容量[Ah]が減少しないことが分かった。
<実験例4>
実験例4では、実験例1と同様に、ΔSOC=80[%]としたが、SOC90[%]を上限値とし、SOC10[%]を下限値とした。そして、充電時には、必ずSOC90[%]となるように1/3Cの充電レートで充電した。
In this case, it was found that the battery capacity [Ah], which is about 5.2 [Ah] at the time of manufacture, does not decrease even if the total amount of discharged electricity [Ah] increases.
<Experimental example 4>
In Experimental Example 4, ΔSOC=80[%] as in Experimental Example 1, but SOC90[%] is set as the upper limit and SOC10[%] is set as the lower limit. Then, when charging, the battery was charged at a charging rate of 1/3C so that the SOC was always 90[%].

この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ5.2[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増加するに従い、電池容量[Ah]が減少した。図7に示すように、当初およそ5.2[Ah]あった電池の充電容量が、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]には、およそ4.8[Ah]まで低下した。さらに、総放電電気量[Ah]が4000[Ah]には、およそ4.2[Ah]まで低下した。さらに、総放電電気量[Ah]が6000[Ah]には、およそ3.5[Ah]まで低下した。そして、総放電電気量[Ah]が8000[Ah]には、およそ3.2[Ah]まで低下した。このことから、SOC100[%]までの充電を含まない充放電は、使用するに伴って、電池容量[Ah]が減少することが確認できた。 In this case, the battery capacity [Ah] decreased from the initial battery capacity of about 5.2 [Ah] as the total discharged electricity [Ah] increased. As shown in FIG. 7, the charge capacity of the battery, which was initially about 5.2 [Ah], decreased to about 4.8 [Ah] when the total discharged electricity [Ah] reached 2000 [Ah]. Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 4000 [Ah], it decreased to about 4.2 [Ah]. Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 6000 [Ah], it decreased to about 3.5 [Ah]. Then, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 8000 [Ah], it decreased to about 3.2 [Ah]. From this, it was confirmed that the battery capacity [Ah] decreased as the battery was used in charging and discharging that does not include charging up to an SOC of 100 [%].

<実験例8>
実験例8では、第2実施形態に示すように、通常モードでSOC80[%]まで1/3Cの充電レートで充電し、SOC20[%]まで放電レート1Cで放電する。これを5回繰り返した後、リフレッシュモードとして、上限電圧UL[V]に到達するまで1/3Cの充電レートで充電し、必ずSOC100[%]となるようにした。そして、SOC20%まで放電レート1Cで放電した。これをワンセットとして、繰り返した。
<Experimental Example 8>
In Experimental Example 8, as shown in the second embodiment, the battery is charged at a charge rate of ⅓ C to an SOC of 80[%] in the normal mode, and discharged at a discharge rate of 1C to an SOC of 20[%]. After repeating this five times, the refresh mode was set to charge at a charging rate of ⅓ C until reaching the upper limit voltage UL [V], and the SOC was always set to 100 [%]. Then, the battery was discharged at a discharge rate of 1C to an SOC of 20%. This was repeated as one set.

この場合は、製造当初の電池容量であるおよそ5.2[Ah]が、総放電電気量[Ah]が増加するに従い、電池容量[Ah]が減少した。図12に示すように、当初およそ5.2[Ah]あった電池の充電容量が、総放電電気量[Ah]が2000[Ah]では変化が無かった。さらに、総放電電気量[Ah]が4000[Ah]には、およそ5.0[Ah]まで低下した。さらに、総放電電気量[Ah]が6000[Ah]には、およそ4.7[Ah]まで低下した。そして、総放電電気量[Ah]が8000[Ah]には、およそ4.5[Ah]まで低下した。 In this case, the battery capacity [Ah] decreased from the initial battery capacity of about 5.2 [Ah] as the total discharged electricity [Ah] increased. As shown in FIG. 12, the charge capacity of the battery, which was initially about 5.2 [Ah], did not change when the total discharged quantity of electricity [Ah] was 2000 [Ah]. Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 4000 [Ah], it decreased to about 5.0 [Ah]. Furthermore, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 6000 [Ah], it decreased to about 4.7 [Ah]. Then, when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 8000 [Ah], it decreased to about 4.5 [Ah].

<実験のまとめ>
実験例8は、通常モードで5回充放電を行い、リフレッシュモードで1回充放電を行っている。これは、実験例1が第2実施形態のリフレッシュモードのみで充放電を行っているのと、ほぼ等しい。また、実験例4が、第2実施形態の通常モードのみで充放電を行っているのとほぼ等しい。これに対して、実験例8では、第2実施形態で示したように、これらを混合した条件あるといえる。そうすると、実験例8における劣化は、6回中1回だけリフレッシュモードとするので、実験例4の5/6程度となるという予想もできる。しかしながら、実験例8における劣化は、実験例4の劣化に対して、概ね1/3程度となっている。
<Summary of the experiment>
In Experimental Example 8, charging and discharging are performed five times in the normal mode, and charging and discharging are performed once in the refresh mode. This is almost the same as that in Experimental Example 1, charging and discharging are performed only in the refresh mode of the second embodiment. Also, Experimental Example 4 is almost the same as performing charging and discharging only in the normal mode of the second embodiment. On the other hand, in Experimental Example 8, as shown in the second embodiment, it can be said that these conditions are mixed. Then, it can be expected that the deterioration in Experimental Example 8 will be about 5/6 of that in Experimental Example 4 because the refresh mode is performed only once out of six times. However, the deterioration in Experimental Example 8 is about 1/3 of the deterioration in Experimental Example 4.

この結果から導かれるのは、リフレッシュモードで充放電を行うことで、劣化が抑制されていることがわかる。
(第2実施形態の作用)
第2実施形態では、通常モードで5回充放電を行い、リフレッシュモードで1回充放電を行っている。このため、リフレッシュモードで、SOC100[%]まで、充電レート1/3でゆっくり充電することで、第1実施形態と同様のリフレッシュの作用を奏する。
It can be seen from this result that deterioration is suppressed by performing charging and discharging in the refresh mode.
(Action of Second Embodiment)
In the second embodiment, charging/discharging is performed five times in the normal mode, and charging/discharging is performed once in the refresh mode. Therefore, in the refresh mode, by slowly charging the battery up to SOC 100[%] at a charge rate of ⅓, the same refresh action as in the first embodiment can be achieved.

また、通常モードにおける劣化を、リフレッシュモードで回復させるという作用を奏する。
(第2実施形態の効果)
(2-1)通常モードで制限なく充放電し、劣化が生じても、リフレッシュモードで充放電を行うことで、ニッケル水素蓄電池10の劣化を回復することができる。
Further, there is an effect that deterioration in the normal mode is recovered in the refresh mode.
(Effect of Second Embodiment)
(2-1) Even if charging/discharging is performed without restriction in the normal mode and deterioration occurs, the deterioration of the nickel-metal hydride storage battery 10 can be recovered by performing charging/discharging in the refresh mode.

(2-2)そのため、ニッケル水素蓄電池10の使用の自由度があがり電池の能力を十分に用いるとともに、ニッケル水素蓄電池10の容量の低下を抑制することができる。
(別例)
本発明は、実施形態に限定されず以下のように実施することができる。
(2-2) Therefore, the degree of freedom of use of the nickel-metal hydride storage battery 10 is increased, the capacity of the battery can be fully used, and the decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 can be suppressed.
(separate example)
The present invention is not limited to the embodiments and can be implemented as follows.

○本実施形態では、深夜電力により夜間充電する家庭における定置用のニッケル水素蓄電池10を例示したが、動作が単純であることから説明の単純化のため例示したものである。本発明では、ニッケル水素蓄電池10の用途は限定されない。例えば、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド(PHV)、ハイブリッド(HV)などの車両の駆動用の電池として適用できる。また、太陽光発電施設、風力発電施設、小規模水力発電施設を備えた家庭や工場の定置用の電池としても適用できる。さらに、コンピュータやオーディオ機器用の電源においてのニッケル水素蓄電池10のリフレッシュを目的として実施することもできる。 In the present embodiment, the stationary nickel-metal hydride storage battery 10 for use at home, which is charged at night with late-night power, was exemplified. In the present invention, the use of the nickel-metal hydride storage battery 10 is not limited. For example, it can be applied as a battery for driving vehicles such as an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid (PHV), and a hybrid (HV). It can also be applied as a stationary battery for homes and factories equipped with solar power generation facilities, wind power generation facilities, and small-scale hydroelectric power generation facilities. Furthermore, it can also be carried out for the purpose of refreshing the nickel-metal hydride storage battery 10 in the power supply for computers and audio equipment.

○充放電におけるSOC[%]の実測、推定は、その方法はOCV-SOCカーブによる取得に限定されず、SOC[%]の実測、推定ができればいかなる方法でもよい。
○実施形態における図1~4に示すOCV-SOCカーブや、図7,図12に示す容量劣化のグラフは例示であり、対象となるニッケル水素蓄電池10の特性により変化するものである。
○ The method of measuring and estimating the SOC [%] in charging and discharging is not limited to acquisition by the OCV-SOC curve, and any method may be used as long as the SOC [%] can be actually measured and estimated.
○ The OCV-SOC curves shown in FIGS. 1 to 4 and the graphs of capacity deterioration shown in FIGS.

○実施形態における下限SOC[%]、下限電圧LL[V]、基準電圧RV[V]、充電レート[C]、放電レート[C]などは、例示であり、これらの数値に限定されず、当業者において、適宜最適化される。 ○ The lower limit SOC [%], the lower limit voltage LL [V], the reference voltage RV [V], the charge rate [C], the discharge rate [C], etc. in the embodiment are examples, and are not limited to these numerical values. Those skilled in the art will optimize accordingly.

○図5に示すブロック図は、本実施形態の説明のための図であり、本発明は、ニッケル水素蓄電池10を制御するため、異なる構成の制御装置1を用いることができる。
○図6、8、9、11に示すフローチャートは、制御の手順の一例を示すものであり、その手順を付加し、削除し、変更して実施することができる。
The block diagram shown in FIG. 5 is a diagram for explaining the present embodiment, and in order to control the nickel-metal hydride storage battery 10, the present invention can use a control device 1 having a different configuration.
The flowcharts shown in FIGS. 6, 8, 9, and 11 show an example of control procedures, and the procedures can be added, deleted, or changed for implementation.

○その他、特許請求の範囲の記載を逸脱しな範囲で、本発明は当業者によりその構成を付加し、削除し、変更して実施することができることはいうまでもない。 ○ In addition, it goes without saying that a person skilled in the art can add, delete, and change the configuration of the present invention without departing from the scope of the claims.

1…ニッケル水素蓄電池の制御装置
2…充放電制御装置
3…電源装置
4…電圧測定装置
5…電流測定装置
6…スイッチ
7…負荷
10…ニッケル水素蓄電池
21…CPU
22…RAM
23…ROM
24…記憶装置
OCV…電池電圧
UL…上限電圧[V]
LL…下限電圧[V]
RV…基準電圧[V]
PV…現在の電圧[V]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Control apparatus of a nickel metal hydride storage battery 2... Charge/discharge control apparatus 3... Power supply device 4... Voltage measurement apparatus 5... Current measurement apparatus 6... Switch 7... Load 10... Nickel metal hydride storage battery 21... CPU
22 RAM
23 ROM
24... Storage device OCV... Battery voltage UL... Upper limit voltage [V]
LL...Lower limit voltage [V]
RV … reference voltage [V]
PV...Current voltage [V]

Claims (12)

ニッケル水素蓄電池において予め充電し、未充電の水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC100[%]としたとき、
前記ニッケル水素蓄電池の充放電を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、当該上限SOCを含んだ充放電範囲で行うニッケル水素蓄電池の制御方法。
When a nickel-metal hydride storage battery is charged in advance and the state in which uncharged nickel hydroxide has disappeared is defined as SOC 100 [%],
A control method for a nickel-metal hydride storage battery in which charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery is performed in a charging/discharging range including the upper limit SOC with an upper limit SOC of 100%.
前記ニッケル水素蓄電池において予め放電し、充電された水酸化ニッケルがなくなった状態をSOC0[%]としたとき、
前記ニッケル水素蓄電池の充放電を、SOC0[%]を超えるように設定したSOCを下限SOCとする充放電範囲で、充放電を行う請求項1に記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。
When the nickel-hydrogen storage battery is discharged in advance and the state in which the charged nickel hydroxide is exhausted is defined as SOC 0 [%],
2. The method of controlling a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein the charge-discharge of the nickel-metal hydride storage battery is performed within a charge-discharge range with an SOC set to exceed SOC 0[%] as a lower limit SOC.
前記下限SOCが20~40[%]に設定されたことを特徴とする請求項2に記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。 3. The method of controlling a nickel-metal hydride storage battery according to claim 2, wherein said lower limit SOC is set to 20 to 40[%]. ニッケル水素蓄電池の充放電をSOC100[%]における電池電圧OCVである上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ電池電圧OCVの充放電範囲で、充放電を行うニッケル水素蓄電池の制御方法。 The charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery is performed within the charging and discharging range of the battery voltage OCV including the upper limit voltage UL [V], which is the battery voltage OCV at SOC 100 [%] as the upper limit. A control method for a nickel-metal hydride storage battery. ニッケル水素蓄電池の充放電をSOC0[%]を超えるように設定した電池電圧である下限電圧LL[V]を下限とする電池電圧OCVの充放電範囲で、充放電を行う請求項4に記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。 5. The charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery is performed in the charging and discharging range of the battery voltage OCV whose lower limit is the lower limit voltage LL [V], which is the battery voltage set to exceed SOC 0 [%]. A control method for a nickel-metal hydride storage battery. 前記充放電の充電レートが1/3C以下に制限されてい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ニッケル水素蓄電池の制御方法。 6. The method of controlling a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein the charging rate of said charging/discharging is limited to 1/3C or less. 前記充放電の放電レートが1C以下に制限されていることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項の記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。 7. The method of controlling a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein the discharge rate of said charging and discharging is limited to 1C or less. 通常モードとリフレッシュモード間で切り替え可能に制御され、
前記通常モードでは、SOC100[%]未満の基準SOCが設定され、前記基準SOCを上限とした充放電範囲で充放電を行い、
前記リフレッシュモードでは、前記上限SOCを上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ充放電範囲で、充放電を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。
controlled to be switchable between normal mode and refresh mode,
In the normal mode, a reference SOC of less than SOC 100 [%] is set, charging and discharging are performed in a charging and discharging range with the reference SOC as the upper limit,
3. The method of controlling a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein in the refresh mode, charging and discharging are performed within a charging and discharging range including the upper limit SOC and an upper limit voltage UL [V]. .
通常モードとリフレッシュモード間で切り替え可能に制御され、
前記通常モードでは、SOC100[%]未満のOCVの基準電圧RV[V]を有し、前記基準電圧RV[V]を上限とした充放電範囲で充放電を行い、
前記リフレッシュモードでは設定したタイミングで上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を含んだ充放電範囲で、充放電を行うことを特徴とする請求項8に記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。
controlled to be switchable between normal mode and refresh mode,
In the normal mode, it has a reference voltage RV [V] of OCV of less than SOC 100 [%], performs charging and discharging in a charging and discharging range with the reference voltage RV [V] as an upper limit,
9. The nickel-metal hydride battery according to claim 8, wherein in the refresh mode, charging and discharging are performed in a charging and discharging range including the upper limit voltage UL [V] and including the upper limit voltage UL [V] at set timing. Control method of storage battery.
前記通常モードにおいて充電幅を設定するとともに、前記設定した充電幅以上で充電した回数が、予め設定した回数以上となった場合に、前記リフレッシュモードを実施することを特徴とする請求項9に記載のニッケル水素蓄電池の制御方法。 10. The method according to claim 9, wherein a charge width is set in the normal mode, and the refresh mode is performed when the number of times the battery is charged with the set charge width or more reaches a preset number of times or more. control method for nickel-metal hydride storage batteries. ニッケル水素蓄電池を充放電する充放電装置を制御するニッケル水素蓄電池の制御装置であって、
前記ニッケル水素蓄電池のSOC100[%]における電池電圧である上限電圧UL[V]を記憶するとともに、当該上限電圧UL[V]を上限とし、かつ上限電圧UL[V]を必ず含んだ充放電範囲で、充放電を行うニッケル水素蓄電池の制御装置。
A control device for a nickel-metal hydride storage battery that controls a charging/discharging device that charges and discharges the nickel-metal hydride storage battery,
The upper limit voltage UL [V], which is the battery voltage at SOC 100 [%] of the nickel-metal hydride storage battery, is stored, and the charge/discharge range includes the upper limit voltage UL [V] as the upper limit and always includes the upper limit voltage UL [V]. A control device for nickel-metal hydride storage batteries that charges and discharges.
前記ニッケル水素蓄電池のSOC0[%]を超えるように設定した電池電圧である下限電圧LL[V]を記憶するとともに、当該下限電圧LL[V]を下限とした電池電圧OCVの充放電範囲で、充放電を行う請求項11に記載のニッケル水素蓄電池の制御装置。 A lower limit voltage LL [V], which is a battery voltage set to exceed the SOC0 [%] of the nickel-metal hydride storage battery, is stored, and in the charging and discharging range of the battery voltage OCV with the lower limit voltage LL [V] as the lower limit, 12. The nickel-metal hydride storage battery control device according to claim 11, wherein charging and discharging are performed.
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