JP2023137939A - Recovery method and recovery device of nickel hydride storage battery - Google Patents

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Abstract

To recover deterioration of a capacitance of a nickel hydride storage battery in which a memory effect is generated.SOLUTION: A recovery method of a nickel hydride storage battery measures a complex impedance of the nickel hydride storage battery that previously becomes a recovery object, and acquires an accuracy full capacity on the basis of a measurement result. On the basis of this full capacity, a voltage PV[V] of the current at first is acquired (S35) if a charging for acquiring an OCV-SOC curve (S31) is required (S34: YES), and a charging is performed by 3[C] of a high rate as a first charging rate (S37) in the case where it is a SOC lower than a high SOC region (S35: NO). If it is determined that it is the high SOC region (S38:YES), a charging is performed by 1/3[C] of a low rate as a second charging rate (S39). A charging is terminated immediately (S40) when the charging reaches an upper limit voltage (S38:NO).SELECTED DRAWING: Figure 13

Description

ニッケル水素蓄電池の回復方法及び回復装置に係り、詳しくメモリー効果を効果的に解消することができるニッケル水素蓄電池の回復方法及び回復装置に関する。 The present invention relates to a recovery method and device for a nickel-metal hydride storage battery, and more particularly to a recovery method and device for a nickel-metal hydride battery that can effectively eliminate memory effects.

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等を蓄電する用途など多様に用いられている。 In recent years, nickel-metal hydride storage batteries are safe and can input and output large amounts of current, so they have been used in a variety of applications such as electric vehicles, notebook PCs, and for storing late-night electricity or solar-generated electricity in homes and factories. ing.

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。例えば、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。 Such nickel-metal hydride storage batteries can be used in various ways. For example, depending on the charging and discharging conditions, repeated charging and discharging may generate electrochemically inert nickel oxide (Ni 2 O 3 H), which may cause an increase in battery resistance or a decrease in battery capacity. There is.

そのため、特許文献1に開示された発明では、電流密度100[A/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10[kAh]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。 Therefore, the invention disclosed in Patent Document 1 has a state of charge (SOC) of 20 to 80% at a current density of 100 [A/m 2 ]. A battery has been proposed in which Ni 2 O 3 H becomes less than a specified amount when charging and discharging a total amount of electricity of 10 [kAh] within the range.

特開2011-233423号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-233423

ところが、本発明者らは、ニッケル水素蓄電池を特許文献1に開示されたようにSOC20~80[%]のような中間SOC領域で部分充放電を繰り返し行う方法でも電池容量が減少する場合があるという問題点を見出した。このような原因として、いわゆるニッケル水素蓄電池のメモリー効果が生じたことが考えられる。 However, the present inventors discovered that even when a nickel-metal hydride storage battery is repeatedly partially charged and discharged in an intermediate SOC range such as SOC 20 to 80 [%] as disclosed in Patent Document 1, the battery capacity may decrease. I found a problem. The cause of this is thought to be the so-called memory effect of the nickel-metal hydride storage battery.

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して電池容量を回復するいわゆるバッテリリフレッシュ方法がある。従来のバッテリリフレッシュ方法は、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 thought to be variations in the charging of nickel hydroxide, the positive electrode active material. In such cases, there is a so-called battery refresh method that eliminates the memory effect and restores battery capacity. In the conventional battery refresh method, once the battery is completely discharged to SOC 0 [%], the charged nickel hydroxide is used up. It is common knowledge among those skilled in the art to eliminate the memory effect by charging at a low rate so that variations in charging of nickel hydroxide do not occur in this state.

しかしながら、本発明者らの実験による解析によれば、電池容量が回復するといわれていた上記のような従来バッテリリフレッシュ方法でも、実際にはニッケル水素蓄電池の容量が低下するという問題点を見出した。 However, according to the experimental analysis conducted by the present inventors, it has been found that even with the conventional battery refresh method as described above, which was said to restore the battery capacity, the capacity of the nickel-metal hydride storage battery actually decreases.

本発明のニッケル水素蓄電池の回復方法及び回復装置が解決しようとする課題は、ニッケル水素蓄電池のメモリー効果を効果的に解消することにある。 The problem to be solved by the nickel hydride storage battery recovery method and recovery device of the present invention is to effectively eliminate the memory effect of nickel hydride storage batteries.

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回復方法では、使用されたニッケル水素蓄電池において、当該ニッケル水素蓄電池を予め充電し、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を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、当該上限SOCを含んだ範囲まで設定された充電レートで充電することを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the nickel hydride storage battery recovery method of the present invention, the nickel hydride storage battery used is charged in advance, and the state where uncharged nickel hydroxide is gone is SOC100 [%] In this case, the nickel-metal hydride storage battery is characterized in that SOC 100 [%] is set as the upper limit SOC, and the nickel-metal hydride storage battery is charged at a set charging rate up to a range including the upper limit SOC.

また、前記使用されたニッケル水素蓄電池のSOC100[%]の満容量の取得は、
測定用の交流電力の付与に基づいて測定対象とする二次電池の複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定工程と、前記測定した複素インピーダンスのうち、拡散領域内にあり、かつ、測定角速度が相違する2つの複素インピーダンスの測定角速度の差と前記2つの複素インピーダンスの虚数成分の差との比からなるパラメータを算出するパラメータ算出工程と、予め設定された情報であって、前記二次電池の容量と前記パラメータとの関係を示す情報と、前記パラメータ算出工程で算出したパラメータと基づいて前記二次電池の容量を算出する容量算出工程とを備えることも好ましい。
In addition, obtaining the full capacity of SOC100 [%] of the used nickel metal hydride storage battery is as follows:
an impedance measurement step of measuring the complex impedance of a secondary battery to be measured based on application of AC power for measurement; and two steps of measuring the complex impedance of a secondary battery that is within a diffusion region and has a different measured angular velocity among the measured complex impedances. a parameter calculation step of calculating a parameter consisting of a ratio between the difference in measured angular velocity of the two complex impedances and the difference in imaginary components of the two complex impedances; It is also preferable to include a capacity calculation step of calculating the capacity of the secondary battery based on information indicating a relationship with the parameters and the parameters calculated in the parameter calculation step.

また、前記ニッケル水素蓄電池のSOC100[%]を上限SOCとするとともに、前記上限SOCより設定した値だけ低いSOC[%]を基準SOCとしたとき、前記基準SOC以下の領域である低SOC領域では、予め設定した第1の充電レートを上限に充電するとともに、前記基準SOCを超え、前記上限SOC以下の領域である高SOC領域では、前記第1の充電レートより低い第2の充電レートを上限に充電することも好ましい。 Further, when the SOC 100 [%] of the nickel metal hydride storage battery is set as the upper limit SOC, and the SOC [%] lower than the upper limit SOC by a set value is set as the reference SOC, in the low SOC region that is the region below the reference SOC. , while charging to a preset first charging rate as an upper limit, and in a high SOC region exceeding the reference SOC and below the upper limit SOC, charging to a second charging rate lower than the first charging rate as an upper limit. It is also preferable to charge the battery.

また、前記基準SOCを、70~90[%]に設定することも好ましい。
また、前記充電レート若しくは第2の充電レートが、1/3[C]以下であることも好ましい。
Further, it is also preferable to set the reference SOC to 70 to 90 [%].
Further, it is also preferable that the charging rate or the second charging rate is 1/3 [C] or less.

また、ニッケル水素蓄電池の回復方法は、前記使用されたニッケル水素蓄電池の電池容量[Ah]の100[%]のときをSOC100[%]とし、SOC100[%]における電池電圧OCV[V]を上限電圧UL[V]とするとともに、SOC100[%]より設定した値だけ低いSOC[%]における電池電圧OCV[V]を基準電圧RV[V]としたとき、前記基準電圧RV[V]以下の領域である低SOC領域では、予め設定した第1の充電レートを上限に充電するとともに、前記基準電圧RV[V]を超え、前記上限電圧UL[V]以下の領域である高SOC領域では、前記第1の充電レートより低い第2の充電レートを上限に充電することができる。 In addition, the recovery method for a nickel-metal hydride storage battery is based on the assumption that the SOC is 100[%] when the battery capacity [Ah] of the used nickel-metal hydride battery is 100[%], and the battery voltage OCV [V] at SOC 100[%] is the upper limit. When the voltage UL [V] and the battery voltage OCV [V] at SOC [%] lower than SOC 100 [%] by a set value are set as the reference voltage RV [V], the voltage below the reference voltage RV [V] is In the low SOC region, charging is performed to the upper limit of the first charging rate set in advance, and in the high SOC region, which is the region exceeding the reference voltage RV [V] and below the upper limit voltage UL [V], Charging can be performed up to a second charging rate lower than the first charging rate.

また、本発明のニッケル水素蓄電池の回復装置は、ニッケル水素蓄電池の充放電制御装置を備え、前記充放電制御装置は、使用されたニッケル水素蓄電池の電池容量[Ah]の100[%]のときをSOC100[%]とし、SOC100[%]における電池電圧OCV[V]を上限電圧UL[V]とするとともに、SOC100[%]より設定した値だけ低いSOC[%]における電池電圧OCV[V]を基準電圧RV[V]としたとき、
前記基準電圧RV[V]以下の領域である低SOC領域では、予め設定した第1の充電レートを上限に充電するとともに、前記基準電圧RV[V]を超え、前記上限電圧UL[V]以下の領域である高SOC領域では、前記第1の充電レートより低い第2の充電レートを上限に充電することを特徴とする。
Further, the recovery device for a nickel-hydrogen storage battery of the present invention includes a charging/discharging control device for a nickel-hydrogen storage battery, and the charging/discharging control device is configured to control when the battery capacity [Ah] of the used nickel-hydrogen storage battery is 100 [%]. is SOC100[%], and the battery voltage OCV[V] at SOC100[%] is the upper limit voltage UL[V], and the battery voltage OCV[V] at SOC[%] is lower than SOC100[%] by a set value. When is the reference voltage RV [V],
In the low SOC region, which is the region below the reference voltage RV [V], charging is performed to the upper limit at the first charging rate set in advance, and at the same time, the charge exceeds the reference voltage RV [V] and is below the upper limit voltage UL [V]. In the high SOC region, which is the region, charging is performed using a second charging rate lower than the first charging rate as an upper limit.

本発明のニッケル水素蓄電池の回復方法及び回復装置によれば、ニッケル水素蓄電池のメモリー効果を効果的に解消することができる。 According to the nickel-hydrogen storage battery recovery method and recovery device of the present invention, the memory effect of the nickel-hydrogen storage battery can be effectively eliminated.

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。It is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open cell voltage OCV and SOC of a nickel metal hydride storage battery without capacity deterioration. 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。It is an OCV-SOC curve showing the relationship between OCV and SOC of a nickel-metal hydride storage battery whose capacity has decreased. 制御対象となる容量が低下したニッケル水素蓄電池におけるOCV-SOCカーブVと、SOCと充電レートの関係を示すグラフである。2 is a graph showing an OCV-SOC curve V 1 in a nickel-metal hydride storage battery with a reduced capacity to be controlled, and the relationship between SOC and charging rate. 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。It is an OCV-SOC curve showing the relationship between open cell voltage OCV and SOC during charging and discharging. ニッケル水素蓄電池の制御装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control device for a nickel-metal hydride storage battery. 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。1 is a flowchart showing a procedure for controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 according to 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。It is a graph showing the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] in Experimental Examples 1 to 7 and the chargeable battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery at that time when the SOC conditions for charging and discharging are changed. ニッケル水素蓄電池の電池電気容量及び容量維持率を測定する測定装置の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a measuring device that measures the battery electric capacity and capacity retention rate of a nickel-metal hydride storage battery. 本実施形態において、二次電池について測定した交流インピーダンスから作成されるナイキスト線図の一例をグラフにて示す図である。FIG. 3 is a graph showing an example of a Nyquist diagram created from AC impedance measured for a secondary battery in the present embodiment. 本実施形態において、交流インピーダンスの測定角速度の逆数と虚数成分との関係の一例をグラフにて示す図である。FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the reciprocal of the measured angular velocity of AC impedance and the imaginary component in the present embodiment. 本実施形態において、交流インピーダンスの測定角速度と虚数成分との比からなるパラメータと電池電気容量との関係をグラフで示す図である。In the present embodiment, it is a graph showing the relationship between a parameter consisting of the ratio of the measured angular velocity of AC impedance and the imaginary component and battery capacitance. 電池について測定した交流インピーダンスから作成されるナイキスト線図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the Nyquist diagram created from the alternating current impedance measured about a battery. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御装置1によりニッケル水素蓄電池10の充放電制御(S4)の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of charge/discharge control (S4) of the nickel metal hydride storage battery 10 by the nickel metal hydride storage battery control device 1 of this embodiment. 本実施形態と従来技術のリフレッシュによる電池容量の回復の比較を示すグラフである。7 is a graph illustrating a comparison of battery capacity recovery due to refresh between the present embodiment and the prior art.

以下本発明のニッケル水素蓄電池の回復方法及び回復装置を、一実施形態であるニッケル水素蓄電池10の制御装置1による回復方法により、図1~13を参照して説明する。本実施形態のニッケル水素蓄電池10は、その用途は幅広く限定されないが、説明が容易なことから例えば特定の時刻になった場合に、SOC100[%]まで充電するような使用態様のものを例示する。例えば、家庭において電灯線の深夜電力を充電し、この電力を日中使用するような場合である。また、これ以外の充放電についてはないものと仮定して、説明を省略する。 The recovery method and recovery device for a nickel-hydrogen storage battery of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 13 using a recovery method using a control device 1 for a nickel-hydrogen storage battery 10, which is an embodiment. The use of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment is not limited to a wide range of uses, but for ease of explanation, for example, a usage mode in which the nickel-metal hydride storage battery 10 is charged to SOC 100 [%] at a specific time will be exemplified. . For example, there is a case where a household charges electric power from a power line late at night and uses this electric power during the day. Further, it is assumed that there are no other charging/discharging operations, and the description thereof will be omitted.

<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。このため、特許文献1に開示された発明では、電流密度100[A/m]でSOC20~80[%]の範囲内で総電気量10[kAh]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。
<Technical background of this embodiment>
As described in the related art, when Ni 2 O 3 H is generated, the battery capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 decreases. Therefore, in the invention disclosed in Patent Document 1, when charging and discharging with a total electricity amount of 10 [kAh] within the range of SOC 20 to 80 [%] at a current density of 100 [A/m 2 ], Ni A battery in which 2 O 3 H is below a specified amount has been proposed.

ところが、上述のとおり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、メモリー効果で電池容量が減少する場合がある。 However, as described above, even if the nickel-metal hydride storage battery 10 is repeatedly partially charged and discharged in an intermediate SOC region such as SOC 20 to 80 [%] as described above, the battery capacity may decrease due to the memory effect.

メモリー効果が生じて、ニッケル水素蓄電池10の満容量が低下すると、おなじOCV[V]でも、対応するSOC[%]が異なることになる。しかし、適切な充放電の制御のためには正確にSOC[%]を推定する必要がある。 When the memory effect occurs and the full capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 decreases, the corresponding SOC [%] will differ even if the OCV [V] is the same. However, in order to appropriately control charging and discharging, it is necessary to accurately estimate SOC [%].

ここで、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V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V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。 Here, FIG. 1 is an OCV-SOC curve V 0 showing the relationship between the open cell voltage OCV (hereinafter sometimes simply abbreviated as "OCV") and SOC of a nickel-metal hydride storage battery without capacity deterioration. As shown in FIG. 1, if the relationship between OCV and SOC of the target nickel-metal hydride storage battery is obtained as an OCV-SOC curve V0 , the SOC can be estimated from the OCV. In FIG. 1, OCV [V] when the SOC is 100 [%] indicates V 100 [V]. Further, 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V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V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V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 V1 showing the relationship between OCV and SOC of a nickel-metal hydride storage battery with reduced capacity. In a nickel-metal hydride storage battery, the battery capacity may be reduced by repeatedly performing partial charging and discharging in an intermediate SOC region such as the above-mentioned SOC of 20 to 80 [%]. When the battery capacity decreases, as shown in FIG. 2, even with the same OCV, the SOC may actually become higher than the initial OCV-SOC curve V 0 . In FIG. 1, the OCV [V] when the SOC is 80 [%] is OCV=V 80 . However, when the capacity of the nickel metal hydride storage battery decreases, as shown in the OCV-SOC curve V1 shown in Figure 2, when OCV=V 80 [V], the SOC actually exceeds 80 [%]. value.

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、メモリー効果を解消してニッケル水素蓄電池の容量の低下を回復する必要がある。 Therefore, when OCV=V80[V], if we estimate that the SOC at that time is 80[%], this nickel-metal hydride storage battery is actually controlled at an SOC[%] higher than SOC=80[%]. It turns out. If an error occurs in SOC estimation in this way, it may be used in a high SOC region where the SOC exceeds 80 [%], which may lead to overcharging in some cases, and may also become a factor in the formation of Ni 2 O 3 H. It may be stored away. In such a case, if even a small amount of Ni 2 O 3 H is generated, the capacity of the battery will decrease, so if the battery is continued to be used assuming the specified capacity (Ah), the error in estimating the SOC will substantially increase. However, this leads to further formation of Ni 2 O 3 H. As a result, it may even become impossible to use the battery repeatedly. In order to accurately estimate the SOC in this way, it is necessary to eliminate the memory effect and recover the reduced capacity of the nickel-metal hydride storage battery.

<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10の回復方法(いわゆる「リフレッシュ方法」)を開発した。この方法により、ニッケル水素蓄電池10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にすることで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ため、継続して容量の低下を抑制することができる。
<Method for refreshing the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment>
In view of this background, the present inventors have developed a new method for restoring the nickel-metal hydride battery 10 (so-called "refresh method") in which the capacity of the nickel-metal hydride battery is less likely to decrease. This method suppresses a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10. By keeping the capacity of the nickel-metal hydride storage battery constant, the SOC can be estimated accurately. As a result, it is possible to perform appropriate control according to the accurate SOC at that time, so that it is possible to continuously suppress a decrease in capacity.

<本実施形態のSOCの推定>
本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の前提として、制御の対象となる使用履歴のあるニッケル水素蓄電池のSOC[%]の劣化の正確な推定が必要となる。
<Estimation of SOC of this embodiment>
As a premise of the nickel-metal hydride storage battery control method of this embodiment, it is necessary to accurately estimate the deterioration of the SOC [%] of the nickel-metal hydride battery that has a history of use and is subject to control.

SOC[%]の厳密な測定には、例えば、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。 For exact measurement of SOC [%], for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is used to detect the chemical bonds of nickel hydroxide, which is the positive electrode active material, existing on the surface of the positive electrode plate (at a depth of several nanometers). It can be estimated by clarifying the state. However, it is not easy to analyze 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、OCV-SOCカーブからSOC100[%]の電圧を取得する方法もある。しかしながら、OCV-SOCカーブからSOC100[%]の電池電圧OCVを取得する方法では、その取得に時間が掛かる。さら取得したSOC100[%]の電池電圧OCVの精度は比較的低いという問題がある。本実施形態では、正確にSOC100[%]の容量を取得することで、効果的な制御ができるため、より迅速で正確な電池容量の取得が望まれる。 A simple method is to estimate by integrating the battery current [Ah] or to analyze the change in OCV [V]. These methods allow non-destructive inspection by measuring current and voltage. In particular, in order to estimate the SOC from the battery voltage OCV, the SOC can be easily estimated by using the above-mentioned OCV-SOC curve, so there is also a method of obtaining the voltage of SOC 100 [%] from the OCV-SOC curve. However, the method of obtaining the battery voltage OCV at SOC 100 [%] from the OCV-SOC curve takes time to obtain. Furthermore, there is a problem in that the accuracy of the obtained battery voltage OCV at SOC 100 [%] is relatively low. In this embodiment, effective control can be achieved by accurately obtaining the capacity at SOC 100 [%], so it is desired to obtain the battery capacity more quickly and accurately.

そこで、本発明者らは、特開2018-040629号公報に開示されたように、複素インピーダンスの測定に基づいて作成したナイキスト線図を用いた容量の推定を行う技術を発明している。本発明においてこの方法を用いることで非破壊かつ迅速に、正確な電池容量を求めることができる。詳細については後述する。 Therefore, the present inventors have invented a technique for estimating capacitance using a Nyquist diagram created based on measurement of complex impedance, as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2018-040629. By using this method in the present invention, accurate battery capacity can be determined non-destructively and quickly. Details will be described later.

<本実施形態の回復方法の特徴>
本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復方法では、任意に放電を行い、一定の時刻になったらSOC100[%]まで充電するような使用態様を例示する。
<Characteristics of the recovery method of this embodiment>
In the recovery method of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment, a usage mode is exemplified in which the battery is discharged arbitrarily and then charged to SOC 100 [%] at a certain time.

図3は、容量が低下したニッケル水素蓄電池における「上限SOC[%]」に対応する「上限電圧UL[V]」の関係を示すOCV-SOCカーブVと、SOC[%]と充電レート[C]の関係を示すグラフである。 Figure 3 shows an OCV-SOC curve V1 showing the relationship between the "upper limit voltage UL [V]" corresponding to the "upper limit SOC [%]" in a nickel metal hydride storage battery with reduced capacity, and the SOC [%] and charging rate [ C] is a graph showing the relationship.

図3に示す本実施形態では、ニッケル水素蓄電池10の電池容量の100[%]のときをSOC100[%]として「上限SOC」とする。また、上限SOCにおけるOCVを上限電圧UL[V]とする。これとともに、「上限SOC」より設定した値(例えば20[%])だけ低いSOC(すなわちSOC80[%])を「基準SOC」とする。また、基準SOCにおけるOCVを基準電圧RV[V]とする。「基準SOC」は、70[%]以上、90[%]以下が好ましい。基準SOCが低すぎると、全体として充電の効率が低下する。一方、基準SOCが高すぎると、正極活物質の充電の均一化が十分ではなくなる。そこで、「基準SOC」は、これに限定されないが70[%]以上、90[%]以下が望ましい。 In the present embodiment shown in FIG. 3, when the battery capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 is 100 [%], the SOC is set to 100 [%] and is defined as the "upper limit SOC." Further, the OCV at the upper limit SOC is defined as the upper limit voltage UL [V]. At the same time, the SOC (that is, SOC 80 [%]) that is lower by a set value (for example, 20 [%]) than the "upper limit SOC" is set as the "reference SOC". Further, the OCV at the reference SOC is defined as the reference voltage RV [V]. The "standard SOC" is preferably 70[%] or more and 90[%] or less. If the reference SOC is too low, the overall charging efficiency will decrease. On the other hand, if the reference SOC is too high, the charging of the positive electrode active material will not be uniform enough. Therefore, the "standard SOC" is preferably 70 [%] or more and 90 [%] or less, although it is not limited thereto.

「基準SOC」以下の領域である「低SOC領域」では、予め設定した「第1の充電レートC」を上限に充電する。「第1の充電レートC」は、例えば3[C]のハイレートである。なお、第1の充電レートCが1[C]未満であると、全体として充電の効率が悪くなる。また、3[C]を超えると、局所的な過充電などが生じやすくなる。このため、これに限定されないが、第1の充電レートCは、1[C]以上、3[C]以下が望ましい。 In the "low SOC region" which is the region below the "reference SOC", charging is performed up to the preset "first charging rate C 1 ". The “first charging rate C 1 ” is, for example, a high rate of 3 [C]. Note that if the first charging rate C1 is less than 1 [C], the overall charging efficiency deteriorates. Moreover, if it exceeds 3 [C], local overcharging is likely to occur. Therefore, although not limited thereto, it is desirable that the first charging rate C1 is 1 [C] or more and 3 [C] or less.

一方「基準SOC」を超え、「上限SOC」以下の領域である「高SOC領域」では、「第1の充電レートC」より低い「第2の充電レートC」を上限に充電する。「第2の充電レートC」は、例えば1/3[C]のローレートである。第2の充電レートCは、低ければ正極活物質の均一化のためには好ましいが、充電効率を考慮すると充電レートはある程度高い方が好ましい。そこで、これに限定されないが、本実施形態では、1/3[C]に設定している。 On the other hand, in a "high SOC region" which is a region exceeding the "reference SOC" and below the "upper limit SOC", charging is performed to the upper limit of the "second charging rate C 2 " which is lower than the "first charging rate C 1 ". The “second charging rate C 2 ” is, for example, a low rate of 1/3 [C]. If the second charging rate C2 is low, it is preferable for uniformity of the positive electrode active material, but in consideration of charging efficiency, it is preferable that the charging rate is high to some extent. Therefore, although not limited to this, in this embodiment, it is set to 1/3 [C].

さらに、本実施形態では、所定の時刻でなくても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である「下限SOC」を下回らない充放電範囲で、充放電を行うようにする。「下限SOC」は、例えば、SOC20[%]である。下限SOCは、あまり低いと、急激な放電などに備えることができず、過放電などを生じるおそれがある。一方、あまり高すぎるとニッケル水素蓄電池の容量を十分に生かすことができない。そこで本実施形態では、これに限定されることはないが、20[%]を下限SOCとしている。 Furthermore, in the present embodiment, charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery 10 is performed within a charging and discharging range that does not fall below the "lower limit SOC", which is the SOC set to exceed SOC0 [%], even if it is not at a predetermined time. Let's do it. The "lower limit SOC" is, for example, SOC20 [%]. If the lower limit SOC is too low, it will not be possible to prepare for sudden discharge, and there is a risk that overdischarge will occur. On the other hand, if it is too high, the capacity of the nickel metal hydride battery cannot be fully utilized. Therefore, in this embodiment, the lower limit SOC is set to 20[%], although it is not limited thereto.

<低SOC領域での充電>
「基準SOC」以下の領域である「低SOC領域」では、予め設定した「第1の充電レートC」を上限に充電する。本実施形態では、SOC100[%]時に、すべての正極活物質が均一に充電されている状態とする点に特徴がある。一方、この低SOC領域では、正極活物質が均一に充電されている状態とする必要はない。そのため、充電効率の高い、ハイレートの充電レートを許容することができる。このため、本実施形態の低SOC領域では、3[C]のハイレートでの充電を許容している。
<Charging in low SOC region>
In the "low SOC region" which is the region below the "reference SOC", charging is performed up to the preset "first charging rate C 1 ". This embodiment is characterized in that all the positive electrode active materials are uniformly charged when the SOC is 100%. On the other hand, in this low SOC region, there is no need for the positive electrode active material to be uniformly charged. Therefore, a high charging rate with high charging efficiency can be allowed. Therefore, in the low SOC region of this embodiment, charging at a high rate of 3 [C] is allowed.

<高SOC領域での充電>
一方、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。SOC100[%]を超える過充電をすることで、酸素の発生の可能性が高くなり、NiHが生成される可能性が高まるからである。
<Charging in high SOC area>
On the other hand, the nickel-metal hydride storage battery 10 is charged and discharged with SOC 100 [%] as the upper limit SOC, and is performed within a charging and discharging range that includes this upper limit SOC. However, do not charge the battery above SOC 100%. This is because overcharging to an SOC exceeding 100% increases the possibility of oxygen generation and the possibility of Ni 2 O 3 H being generated.

この「高SOC領域」における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、このとき局所的にばらつきが無いように、例えば1/3[C]以下の低レートでゆっくり充電する。そのようなロー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、ちょうどSOC100[%]の上限SOCの時点ですべての正極活物質を均一に充電する。 Charging in this "high SOC region" changes the positive electrode active material, Ni(OH) 2 , into nickel oxyhydroxide (NiOOH). At this time, for example, 1/3 [C ] Charge slowly at a low rate below. By slowly charging at such a low rate, all the positive electrode active materials are uniformly charged just at the upper limit SOC of 100 [%] while suppressing the occurrence of local overcharging within the positive electrode.

言い替えれば、本実施形態では、「SOC100[%]」とは、このようにすべての正極活物質に対し均一に充電を行い、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である。すなわち、この時点で直ちに充電を完了する。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。 In other words, in this embodiment, "SOC 100 [%]" is a state in which all the positive electrode active materials are uniformly charged in this way, and there is no uncharged nickel hydroxide in the positive electrode. That is, charging is completed immediately at this point. If the battery is charged more than this, it becomes 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 point in time when the SOC reaches 100%.

<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V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 a nickel-metal hydride storage battery will be described with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the OCV-SOC curve V 0 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 region St1, uncharged nickel hydroxide is gradually charged at a low SOC, and as the capacity increases, OCV [V] also increases. Here, since there is a large amount of uncharged nickel hydroxide, the OCV increases rapidly 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 region St2, the potential changes most easily from nickel hydroxide (Ni(OH) 2 ) to nickel oxyhydroxide (NiOOH). Therefore, since the electrical energy for charging is spent on the energy for chemical change, the battery capacity [Ah] increases, but the OCV [V] does not easily rise, resulting in a nearly horizontal graph.

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, uncharged nickel hydroxide decreases, and battery voltage OCV increases as capacity increases. At this time, the battery voltage OCV when the SOC is 80 [%] is V 80 [V]. Further, the right end of the region St3 is exactly at the SOC of 100 [%], and at this time, uncharged nickel hydroxide disappears. 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 to charge nickel hydroxide, but becomes energy for oxygen generation. Therefore, even if the battery is charged, the battery voltage OCV does not increase, 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V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 has not decreased, an OCV-SOC curve V 0 as shown in Figure 1 can be obtained, so SOC [%] can be easily estimated by measuring 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。
<About the generation of Ni 2 O 3 H at low SOC>
<Condition 1 for Ni 2 O 3 H generation>
Here, FIG. 4 is an OCV-SOC curve showing the relationship between the open cell 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。 The first condition for producing Ni 2 O 3 H is as follows. As shown in FIG. 4, repeated charging and discharging at a low SOC causes a memory effect. In this case, the OCV-SOC curve Lc of the nickel-metal hydride storage battery during charging shifts to the noble side (higher potential), resulting in a system in which oxygen O 2 is more likely to be generated 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 (low potential), the system is used at a low positive electrode potential during discharge. When oxygen is generated at the nickel hydroxide interface of the positive electrode, the oxygen causes a local depletion state at the nickel hydroxide particle interface. When discharging is performed in a state where this water is insufficient, the discharge voltage shifts to a base value, and thus stays at a positive electrode potential lower than usual, 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 generation>
The second condition for the production of Ni 2 O 3 H is as follows. The generation of oxygen attempts to compensate for the locally insufficient water, thereby promoting a reaction in which H 2 O and Ni 2 O 3 H are simultaneously produced from βNiOOH.

<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 generation>
Conditions 1 and 2 above overlap, and Ni 2 O 3 H is generated at an accelerated rate. As a result, a decrease in capacity is caused.

<本実施形態のニッケル水素蓄電池10の容量の回復方法>
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Vである。
<Method for restoring the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment>
FIG. 2 is an OCV-SOC curve V1 showing the relationship between the open cell voltage OCV and SOC of a nickel-metal hydride storage battery whose capacity has decreased due to the occurrence of a memory effect.

以上のようなNiHが加速的に生成するメカニズムに基づくと、初期の局所的な充放電がNiHの生成の主要因(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。つまり、SOC100[%]の状態になった時点で充電を停止することですべてのNi(OH)粒子が充電されて、正極活物質が均一な状態となっている。そしてこの状態から放電すれば、メモリー効果の要因である正極活物質の不均一を解消することができ、ニッケル水素蓄電池10のリフレッシュが完了する。 Based on the mechanism in which Ni 2 O 3 H is generated at an accelerated rate as described above, initial local charging and discharging is the main factor (starting point) for the formation of Ni 2 O 3 H. Therefore, it is necessary to prevent this. At the charging voltage at the start of the two-stage charging reaction (≈oxygen generation voltage), there are almost no uncharged Ni(OH) 2 particles. That is, by stopping charging when the SOC reaches 100%, all Ni(OH) 2 particles are charged and the positive electrode active material is in a uniform state. If the battery is discharged from this state, non-uniformity of the positive electrode active material, which is a cause of the memory effect, can be eliminated, and refreshing of the nickel-metal hydride storage battery 10 is completed.

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における容量回復について>
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2018-14270号公報)。
As a result, deviations in the initial OCV-SOC curve can be suppressed.
<About capacity recovery in conventional area St4>
It has been explained that the range indicated by region St4 in FIG. 1 is overcharged. Conventionally, there has been a method of deliberately overcharging a nickel-metal hydride storage battery to restore its capacity (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-14270).

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)から水素が放出される。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 for restoring the capacity is based on the premise that hydrogen H 2 in the nickel-metal hydride storage battery leaks to the outside, disrupting the balance of the hydrogen partial pressure inside the battery case.
In order to maintain this equilibrium, hydrogen is released from the metal hydride (MH) of the negative electrode in accordance with the amount of hydrogen leakage. When hydrogen is discharged to the outside of the battery module in this manner, the discharge capacity decreases because the discharge reserve of the negative electrode decreases.

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, since charging continues even after the uncharged portion of the positive electrode is exhausted, hydroxyl groups in the electrolytic solution are decomposed and oxygen is generated, as shown in the following half-reaction formula (1). At the negative electrode, a reaction proceeds in which hydrogen is stored in the uncharged portion of the negative electrode active material, that is, in the hydrogen storage alloy, as shown in the following half-reaction formula (2). In addition, as shown in the half-reaction equation (3) below, at the same time as the reaction of storing hydrogen in the hydrogen storage alloy, the metal hydride and oxygen react in the charged part, that is, the hydrogen storage alloy that has stored hydrogen, A reaction occurs in which water is produced. At this time, the metal hydride (MH) returns to the hydrogen storage alloy (M). That is, when the safety valve is not open during overcharging, a reaction in which the uncharged portion is charged and a reaction in which the charged portion returns to the uncharged portion occur simultaneously at 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/ 4O2 →M+1/ 2H2O ...(3)
On the other hand, when oxygen is generated from the positive electrode and the internal pressure rises, and the internal pressure exceeds the valve opening pressure, the safety valve opens and oxygen gas is discharged to the outside. When oxygen gas is discharged, 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 storage alloy that has stored hydrogen is maintained in a hydrogen storage state, and if there is an uncharged portion of the negative electrode, the reaction shown by the half-reaction formula (2) proceeds and the discharge reserve is secured. .

<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 area St4 in this embodiment>
In this embodiment, there is no assumption that hydrogen H 2 in the nickel-metal hydride storage battery leaks to the outside and the hydrogen partial pressure in the battery case becomes imbalanced.

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。 Therefore, when oxygen is generated from the positive electrode and the internal pressure rises, and the internal pressure exceeds the valve opening pressure, the safety valve opens and oxygen gas is discharged to the outside. There are also major disadvantages, such as a decrease in volume.

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、直ちに充電を停止する。
Further, the present inventors have confirmed through experiments that oxygen O 2 is generated at the positive electrode due to overcharging, and Ni 2 O 3 H is generated due to the generation of oxygen.
For this reason, in this embodiment, charging is immediately stopped 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。本実施形態に例示されたニッケル水素蓄電池10は、家庭用の定置式電池である。例えば夜間単価の安い深夜電力を電灯線から満充電し、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ために放電するようなものを想定している。
<Nickel-metal hydride storage battery control device 1>
FIG. 5 is a block diagram of the control device 1 for the nickel-hydrogen storage battery 10. The solid line shown in FIG. 5 indicates electrical connection. Furthermore, broken lines indicate connections of control signals. The nickel-metal hydride storage battery 10 illustrated in this embodiment is a stationary battery for household use. For example, we envisage a system that would be fully charged using low-cost late-night power from a power line, and then discharged during the day to supply power to necessary lighting, air conditioning, home appliances, etc.

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。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基本的な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 (EVs), hybrid vehicles (HVs), and plug-in hybrid vehicles (PHVs). In addition, it can be used in homes and factories that generate small-scale power generation such as solar power generation and wind power generation. Its use is not limited. Here, since the charging/discharging operation is simple and the explanation of the basic control method of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment is easy to understand, a household stationary battery will be explained as an example. Here, only the common basic configuration is shown.

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 a power supply device 3, a voltage measurement device 4, a current measurement device 5, a switch 6, and a load 7. Data on the OCV [V] and battery current [A] of the nickel-metal hydride storage battery 10 is received from the voltage measuring device 4 and the current measuring device 5 . Based on these, the control method for the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment is executed by transmitting the amount of power supplied from the power supply device 3 and a control signal for supplying the power to be supplied to the load 7 .

充放電制御装置2は、CPU(Central Processing Unit)11、RAM(Random Access Memory)12、ROM(Read Only Memory)13を備える。さらに、例えばPROM(Programmable ROM)などからなる記憶装置14を備えたコンピュータとして構成される。ROM13や記憶装置14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) 11, a RAM (Random Access Memory) 12, and a ROM (Read Only Memory) 13. Further, the computer is configured to include a storage device 14 made of, for example, a PROM (Programmable ROM). The ROM 13 and the storage device 14 store a program for a method of controlling the nickel-metal hydride storage battery 10 of this 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 is equipped with 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 that can supply power to the nickel-metal hydride storage battery 10. This embodiment corresponds to a late-night power supply device via a power line. Further, the supplied power is, for example, in an electric vehicle (EV) or the like, power supplied from a charger using a power line or regenerated power. In addition, in a hybrid vehicle (HV), etc., the electric power generated by the prime mover and the regenerated electric power correspond to the electric power generated by the prime mover. In addition, for homes and factories that use solar power generation, wind power generation, and small-scale hydroelectric power generation, the 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 includes a switch (not shown), a voltage regulator, a current regulator, an inverter, etc., which ensure that the supplied power is appropriate, and is controlled by the control device 1.
<Voltage measuring device 4>
The voltage measuring device 4 measures the open cell voltage OCV [V] of the nickel-metal hydride storage battery 10 . Actually, the power supply device 3 and the load 7 are connected, but 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-metal hydride storage battery 10 . Actually, the power supply device 3 and the load 7 are connected, but 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 this embodiment corresponds to equipment that consumes power in the home, such as lighting, air conditioning, and home appliances. In the case of electric vehicles and hybrid vehicles, this includes equipment such as a drive motor generator and air conditioner. In addition, for households and factories that generate solar power, electricity transmission through electricity sales is also equivalent. It also includes one in which the SOC of the nickel-metal hydride storage battery 10 is adjusted 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, although the switch 6 provided in the load 7 is not shown, it includes not only a switching means but also a switch (not shown), a voltage regulator, a current regulator, an inverter, etc., to ensure that the supplied power is appropriate. This is controlled by the charge/discharge control device 2.

<本実施形態のニッケル水素蓄電池の回復の手順>
図6は、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復の手順を示すフローチャートである。
<Procedure for recovering the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment>
FIG. 6 is a flowchart showing the recovery procedure of 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の回復装置である制御装置1は、説明の単純化のため、家庭において夜間の一定の時刻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の回復方法を説明する。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, which is a recovery device for the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment, is designed to store late-night power at a certain time in the night at home and consume it during the day, for the sake of simplicity. I gave an example. Therefore, in reality, exceptional charging/discharging procedures may be performed, but these are omitted in this flowchart. Hereinafter, a method for recovering the nickel-hydrogen storage battery 10 of this embodiment using the control device 1 for the nickel-hydrogen storage battery 10 of this embodiment will be described. Note that 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. Furthermore, it goes without saying that the control procedure varies depending on the application, and is not limited to this embodiment.

図6に示すように、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復の手順が開始されると、まず「複素インピーダンス測定(S1)」の手順において、複素インピーダンスの測定により、制御対象となるニッケル水素蓄電池10のナイキスト線図の取得がなされる。 As shown in FIG. 6, when the recovery procedure of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment is started, first, in the "complex impedance measurement (S1)" procedure, the nickel-metal hydride to be controlled is measured by measuring the complex impedance. A Nyquist diagram of the storage battery 10 is obtained.

次に、取得したナイキスト線図に基づきSOC100[%]の満充電時の電池容量が推定されて取得される(S2)。
図3は、制御対象となる容量が低下したニッケル水素蓄電池におけるOCV-SOCカーブVと、SOC[%]と充電レート[C]の関係を示すグラフである。
Next, based on the acquired Nyquist diagram, the battery capacity when fully charged at SOC 100 [%] is estimated and acquired (S2).
FIG. 3 is a graph showing the OCV-SOC curve V 1 of a nickel-metal hydride storage battery with a reduced capacity to be controlled, and the relationship between SOC [%] and charging rate [C].

次に取得した満充電時の電池容量から、図3に示すOCV-SOCカーブVにより上限SOC=100[%]に対応する上限電圧UL[V]を特定する。また、同様に基準SOC=80[%]に対応する基準電圧RV[V]を特定する。また、下限SOC=20[%]に対応する下限電圧LL[V]を特定する。 Next, from the obtained battery capacity at full charge, the upper limit voltage UL [V] corresponding to the upper limit SOC=100 [%] is specified using the OCV-SOC curve V1 shown in FIG. Similarly, the reference voltage RV[V] corresponding to the reference SOC=80[%] is specified. Further, the lower limit voltage LL [V] corresponding to the lower limit SOC=20 [%] is specified.

そして、「上限SOC[%]」に対応する「上限電圧UL[V]」、「基準SOC」に対応する「基準電圧RV[V]」、「下限SOC」に対応する「下限電圧LL[V]」などに基づきニッケル水素蓄電池10の充放電制御が行われる(S3)。 Then, "upper limit voltage UL [V]" corresponding to "upper limit SOC [%]", "reference voltage RV [V]" corresponding to "reference SOC", "lower limit voltage LL [V]" corresponding to "lower limit SOC" ]" Charge/discharge control of the nickel-metal hydride storage battery 10 is performed (S3).

<複素インピーダンスの測定(S1)>
以下、複素インピーダンスの測定(S1)について、詳細に説明する。ここでは、制御の対象となるニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスの測定による容量の推定について説明する。一般に、ニッケル水素二次電池は、負極に充電可能な電気量である電気容量を、正極に充電可能な電気量である電気容量よりも多くして、いわゆる正極規制になるように調整されている。このため、容量ずれが生じていなければ、通常、電池に充電可能な電気量である電池電気容量は正極電気容量に等しくなる。また、ニッケル水素蓄電池10は、使用開始の時点の状態である初期状態における電池電気容量に対して、使用開始後の状態である使用後の状態における電池電気容量が、劣化によって減少する傾向にある。そして初期状態における電池電気容量に対して、使用後の状態の電池電気容量の割合が「容量維持率」である。容量維持率は、ニッケル水素蓄電池10の電池電気容量が測定されると、その測定された電池電気容量に基づいて算出される。例えば、容量維持率は、ニッケル水素蓄電池10の充電状態(SOC:State of Charge)の算出に用いたり、劣化の判定に用いたり、電池の充放電制御に用いたりすることができる。
<Measurement of complex impedance (S1)>
The measurement of complex impedance (S1) will be described in detail below. Here, estimation of the capacity by measuring the complex impedance of the nickel-metal hydride storage battery 10 to be controlled will be described. Generally, nickel-metal hydride secondary batteries are adjusted so that the electrical capacity, which is the amount of electricity that can be charged to the negative electrode, is greater than the electrical capacity, which is the amount of electricity that can be charged to the positive electrode, to meet the so-called positive electrode regulation. . Therefore, unless a capacity shift occurs, the battery electric capacity, which is the amount of electricity that can be charged to the battery, is usually equal to the positive electrode electric capacity. In addition, in the nickel-metal hydride storage battery 10, the battery electric capacity in the after-use state, which is the state after the start of use, tends to decrease due to deterioration, compared to the battery electric capacity in the initial state, which is the state at the time of starting use. . The ratio of the battery capacity in the used state to the battery capacity in the initial state is the "capacity retention rate." When the battery capacitance of the nickel-metal hydride storage battery 10 is measured, the capacity maintenance rate is calculated based on the measured battery capacitance. For example, the capacity retention rate can be used to calculate the state of charge (SOC) of the nickel-metal hydride storage battery 10, to determine deterioration, or to control charging and discharging of the battery.

<測定装置30>
図8は、ニッケル水素蓄電池10の電池電気容量[Ah]及び容量維持率[%]を測定する測定装置30の構成を示すブロック図である。
<Measuring device 30>
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a measuring device 30 that measures the battery electric capacity [Ah] and capacity retention rate [%] of the nickel-metal hydride storage battery 10.

図8に示すように、電池電気容量の測定対象としてのニッケル水素蓄電池10は、図示しない開閉器などを介して負荷や充電器等に接続されている。ニッケル水素蓄電池10は、開閉器が閉じられて負荷等に接続されることで充放電が行われ、充電量が変更される。一方、ニッケル水素蓄電池10は、複素インピーダンスが測定される際、開閉器が開かれて負荷等から切り離される。 As shown in FIG. 8, a nickel-metal hydride storage battery 10, whose battery capacity is to be measured, is connected to a load, a charger, etc. via a switch (not shown) or the like. The nickel-metal hydride storage battery 10 is charged and discharged by closing the switch and connecting it to a load, etc., and the amount of charge is changed. On the other hand, when the complex impedance of the nickel-hydrogen storage battery 10 is measured, the switch is opened and the nickel-metal hydride storage battery 10 is disconnected from the load and the like.

ニッケル水素蓄電池10の電極間には、ニッケル水素蓄電池10に交流電力としての交流電流を供給する測定用電源20が接続されている。また、ニッケル水素蓄電池10の電極間の電圧を測定する電圧測定器21と、測定用電源20とニッケル水素蓄電池10との間に流れる電流を測定する電流測定器22とが接続されている。 A measurement power source 20 that supplies alternating current as alternating current power to the nickel-metal hydride battery 10 is connected between the electrodes of the nickel-metal hydride battery 10 . Further, a voltage measuring device 21 that measures the voltage between the electrodes of the nickel-hydrogen storage battery 10 and a current measuring device 22 that measures the current flowing between the measurement power source 20 and the nickel-hydrogen storage battery 10 are connected.

測定用電源20は、所定の測定周波数の交流電流を生成し、この生成した交流電流をニッケル水素蓄電池10の電極間に出力する。また、測定用電源20は、交流電流の測定周波数を変化させることが可能である。測定用電源20は、出力電流と測定周波数の周波数範囲とが設定されており、この設定された出力電流の交流電流を、同じく設定された周波数範囲で変化する測定周波数として出力させる。設定される周波数の範囲としては、例えば、高周波数側としての100[kHz]から低周波数側としての1[mHz]までの範囲である。しかし、これに限られるものではなく、高周波数側が100[kHz]よりも高くなってもよいし、低周波数側が1[mHz]よりも低くなってもよい。 The measurement power supply 20 generates an alternating current with a predetermined measurement frequency, and outputs the generated alternating current between the electrodes of the nickel-metal hydride storage battery 10 . Further, the measurement power source 20 can change the measurement frequency of the alternating current. The measurement power supply 20 has an output current and a frequency range of a measurement frequency set, and outputs an alternating current of the set output current as a measurement frequency that changes within the same set frequency range. The frequency range to be set is, for example, from 100 [kHz] as a high frequency side to 1 [mHz] as a low frequency side. However, the present invention is not limited to this, and the high frequency side may be higher than 100 [kHz], and the lower frequency side may be lower than 1 [mHz].

<ナイキスト線図>
図12は、ニッケル水素蓄電池10について測定した交流インピーダンスから作成されるナイキスト線図の一例を示す図である。図12に示す「拡散領域d」のうちの「直線領域da」を目的とする周波数範囲、例えば、0.1[Hz]から0.01[Hz]までの範囲を出力するものであってもよい。また、「拡散領域d」のうちの相違する2つ以上の周波数、例えば、0.1[Hz]と0.01[Hz]との間にある周波数を出力するものであってもよい。なお、上でも述べたように、角速度と周波数とは「角速度=2π×周波数」の関係にあることが明らかであるから、説明の便宜上、角速度と周波数とを両方用いて説明する。
<Nyquist diagram>
FIG. 12 is a diagram showing an example of a Nyquist diagram created from the AC impedance measured for the nickel-hydrogen storage battery 10. Even if it outputs a frequency range aimed at the "straight line area da" of the "diffusion area d" shown in FIG. 12, for example, the range from 0.1 [Hz] to 0.01 [Hz]. good. Further, two or more different frequencies in the "diffusion region d", for example, frequencies between 0.1 [Hz] and 0.01 [Hz] may be output. Note that, as stated above, it is clear that the relationship between angular velocity and frequency is "angular velocity = 2π x frequency," so for convenience of explanation, both angular velocity and frequency will be used in the explanation.

測定用電源20は、出力している交流電流の設定値及び測定周波数の設定値に関する各信号を測定装置30に出力する。また、測定用電源20は、測定装置30から入力される出力開始の信号及び出力停止の信号に応じて交流電流の出力及び停止を切り替える。 The measurement power supply 20 outputs each signal related to the set value of the output alternating current and the set value of the measurement frequency to the measuring device 30. Further, the measurement power source 20 switches between outputting and stopping the alternating current in response to an output start signal and an output stop signal input from the measuring device 30.

<電圧測定器21>
電圧測定器21は、ニッケル水素蓄電池10の電極間に対して測定した電圧に対応する電圧信号を測定装置30に出力する。
<Voltage measuring device 21>
The voltage measuring device 21 outputs a voltage signal corresponding to the voltage measured between the electrodes of the nickel-metal hydride storage battery 10 to the measuring device 30.

<電流測定器22>
電流測定器22は、測定用電源20とニッケル水素蓄電池10との間において測定した電流に対応する電流信号を測定装置30に出力する。
<Current measuring device 22>
The current measuring device 22 outputs a current signal corresponding to the current measured between the measuring power source 20 and the nickel metal hydride storage battery 10 to the measuring device 30.

<測定装置30>
測定装置30は、ニッケル水素蓄電池10の電池電気容量及び電池容量維持率を測定する。測定装置30は、測定したニッケル水素蓄電池10の電池電気容量や電池容量維持率を表示したり、外部に出力したりしてもよい。例えば、外部の電池制御装置(図示略)は、測定装置30から出力されたニッケル水素蓄電池10の電池電気容量に応じた充放電制御をニッケル水素蓄電池10に対して行うようにしてもよい。
<Measuring device 30>
The measuring device 30 measures the battery electric capacity and battery capacity maintenance rate of the nickel-metal hydride storage battery 10. The measuring device 30 may display the measured battery electric capacity and battery capacity maintenance rate of the nickel-metal hydride storage battery 10, or output it to the outside. For example, an external battery control device (not shown) may perform charge/discharge control on the nickel-hydrogen storage battery 10 according to the battery capacity of the nickel-hydrogen storage battery 10 output from the measuring device 30.

測定装置30は、電圧測定器21から電圧信号を入力し、入力した電圧信号からニッケル水素蓄電池10の端子間の電圧を取得し、電流測定器22から電流信号を入力し、入力した電流信号から測定用電源とニッケル水素蓄電池10との間に流れる電流を取得する。測定装置30は、測定用電源20から入力する信号から交流電流の出力設定及び出力している測定周波数を取得する。 The measuring device 30 inputs a voltage signal from the voltage measuring device 21, obtains the voltage between the terminals of the nickel metal hydride storage battery 10 from the input voltage signal, inputs a current signal from the current measuring device 22, and obtains the voltage between the terminals of the nickel metal hydride storage battery 10 from the inputted voltage signal. The current flowing between the measurement power source and the nickel metal hydride storage battery 10 is acquired. The measurement device 30 acquires the output setting of the alternating current and the output measurement frequency from the signal input from the measurement power supply 20.

また、測定装置30は、ニッケル水素蓄電池10の現在の電池電気容量の測定に関する算出処理を行う処理部40と、ニッケル水素蓄電池10の電池電気容量の算出処理に用いられる情報を保持する記憶部50とを備える。 The measuring device 30 also includes a processing unit 40 that performs calculation processing related to measurement of the current battery capacitance of the nickel-metal hydride storage battery 10, and a storage unit 50 that holds information used in the calculation process of the battery capacitance of the nickel-metal hydride storage battery 10. Equipped with.

<記憶部50>
記憶部50は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置であり、各種データを保持する。本実施形態では、記憶部50は、電池電気容量を算出するために必要とされるパラメータと容量との相関データ51と、算出用データ52とが保持されている。算出用データ52としては、ニッケル水素蓄電池10の初期状態の電池電気容量等が設定されている。
<Storage unit 50>
The storage unit 50 is a nonvolatile storage device such as a hard disk or flash memory, and holds various data. In the present embodiment, the storage unit 50 stores correlation data 51 between parameters and capacity required for calculating battery electric capacity, and calculation data 52. As the calculation data 52, the battery electric capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 in its initial state is set.

<処理部40>
処理部40は、CPUやROM、RAM等で構成されたマイクロコンピュータを含んで構成される。処理部40は、例えばROMやRAMに保持された各種プログラムをCPUで実行することにより処理部40における各種処理を実行する。本実施形態では、処理部40は、電池電気容量を算出する処理や電池容量維持率を算出する処理を行う。また、処理部40は、測定装置30が取得した電圧、電流、測定周波数等を利用できる。また、処理部40は、記憶部50との間でデータの授受が可能である。
<Processing unit 40>
The processing unit 40 includes a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like. The processing unit 40 executes various processes in the processing unit 40 by, for example, executing various programs stored in a ROM or RAM on a CPU. In this embodiment, the processing unit 40 performs processing for calculating battery electric capacity and processing for calculating battery capacity maintenance rate. Further, the processing unit 40 can utilize the voltage, current, measurement frequency, etc. acquired by the measuring device 30. Further, the processing unit 40 can exchange data with the storage unit 50.

処理部40は、複素インピーダンスZを測定するインピーダンス測定部41と、ナイキスト線図を作成するナイキスト線図作成部43と、パラメータを算出するパラメータ算出部44と、電池電気容量や電池容量維持率を算出する容量算出部45とを備える。 The processing unit 40 includes an impedance measurement unit 41 that measures complex impedance Z, a Nyquist diagram creation unit 43 that creates a Nyquist diagram, a parameter calculation unit 44 that calculates parameters, and a battery electric capacity and battery capacity maintenance rate. It also includes a capacity calculation unit 45 that calculates the capacity.

<インピーダンス測定部41>
インピーダンス測定部41では、ニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスZを測定する処理(インピーダンス測定工程)が行われる。インピーダンス測定部41は、測定用電源20に測定の開始や終了を指示する。インピーダンス測定部41は、測定の開始から終了までの間に取得した電圧及び電流に基づいてニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスZを測定する。複素インピーダンスZの単位は[Ω](オーム)である。複素インピーダンスZは、そのベクトル成分である実数成分Zr[Ω]及び虚数成分Zi[Ω]によって式(1)のように示される。なお、「j」は虚数単位である。以下、単位[Ω]は省略する。
<Impedance measuring section 41>
In the impedance measurement unit 41, a process (impedance measurement process) of measuring the complex impedance Z of the nickel-metal hydride storage battery 10 is performed. The impedance measurement section 41 instructs the measurement power source 20 to start or end measurement. The impedance measurement unit 41 measures the complex impedance Z of the nickel-metal hydride storage battery 10 based on the voltage and current acquired from the start to the end of the measurement. The unit of complex impedance Z is [Ω] (ohm). The complex impedance Z is expressed by a real component Zr [Ω] and an imaginary component Zi [Ω], which are vector components, as shown in equation (1). Note that "j" is an imaginary unit. Hereinafter, the unit [Ω] will be omitted.

<ナイキスト線図作成部43>
ナイキスト線図作成部43は、複数の測定周波数における複素インピーダンスZに基づいて、それらのベクトル成分である実数成分Zrと虚数成分Ziとから、ナイキスト線図を作成する。
<Nyquist diagram creation unit 43>
The Nyquist diagram creation unit 43 creates a Nyquist diagram from the real component Zr and the imaginary component Zi, which are vector components, based on the complex impedance Z at a plurality of measurement frequencies.

図9は、本実施形態において、二次電池について測定した交流インピーダンスから作成されるナイキスト線図の一例をグラフにて示す図である。例えば、図9に示すように、ナイキスト線図作成部43は、ナイキスト線図として、横軸が実数軸、縦軸が虚数軸である複素平面にインピーダンス曲線L21やインピーダンス曲線L22を作成する。なお、インピーダンス曲線L21は、初期状態のニッケル水素蓄電池10に対応するナイキスト線図の一例であり、インピーダンス曲線L22は、使用後の状態のニッケル水素蓄電池10に対応するナイキスト線図の一例である。各インピーダンス曲線L21,L22は、複素インピーダンスZの実数成分Zr及び虚数成分Ziの大きさが複素平面にプロットされたものである。このインピーダンス曲線L21,L22は、測定用電源20からニッケル水素蓄電池10に供給される交流電流の測定周波数を変化させて測定された複素インピーダンスZによるものである。 FIG. 9 is a graph showing an example of a Nyquist diagram created from AC impedance measured for a secondary battery in this embodiment. For example, as shown in FIG. 9, the Nyquist diagram creation unit 43 creates an impedance curve L21 and an impedance curve L22 as a Nyquist diagram on a complex plane in which the horizontal axis is the real axis and the vertical axis is the imaginary axis. Note that the impedance curve L21 is an example of a Nyquist diagram corresponding to the nickel-hydrogen storage battery 10 in an initial state, and the impedance curve L22 is an example of a Nyquist diagram corresponding to the nickel-hydrogen storage battery 10 in a used state. In each of the impedance curves L21 and L22, the magnitudes of the real component Zr and the imaginary component Zi of the complex impedance Z are plotted on a complex plane. The impedance curves L21 and L22 are based on the complex impedance Z measured by changing the measurement frequency of the alternating current supplied from the measurement power source 20 to the nickel-hydrogen storage battery 10.

<インピーダンス曲線L21,L22>
図9において、インピーダンス曲線L21,L22中のドットや円の表示は1つの測定周波数を示している。測定周波数は、図2において下側が高周波数側であり、上側が低周波数側である。インピーダンス曲線L21,L22は、ニッケル水素蓄電池10のSOCや電池温度によって変化する。また、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池といった電池種別によって変化する。さらに同じ電池種別でもセル数や容量等が異なる場合には変化する。
<Impedance curves L21, L22>
In FIG. 9, dots and circles in the impedance curves L21 and L22 indicate one measurement frequency. Regarding the measurement frequencies, in FIG. 2, the lower side is the high frequency side, and the upper side is the low frequency side. The impedance curves L21 and L22 change depending on the SOC of the nickel-hydrogen storage battery 10 and the battery temperature. It also changes depending on the battery type, such as a nickel-metal hydride secondary battery or a lithium-ion secondary battery. Furthermore, even if the battery type is the same, the number of cells, capacity, etc. will change if they differ.

ここで、図9及び図12を参照して、ニッケル水素蓄電池10の各インピーダンス曲線L21,L22について詳述する。
<領域a~dについて>
図9に示すように、ニッケル水素蓄電池10の各インピーダンス曲線L21,L22は、ニッケル水素蓄電池10の特性に対応する複数の領域に区分される。複数の領域は、測定周波数の高周波数側から低周波数側に向けて、「領域a」「領域b」「領域c」及び「拡散領域d」に分けられる。「領域a」は、回路抵抗に対応する回路抵抗領域である。「領域b」は、溶液抵抗に対応する溶液抵抗領域である。「領域c」は、反応抵抗に起因する複素インピーダンスに対応する反応抵抗領域である。「拡散領域d」は、略直線状の拡散抵抗に対応する領域である。回路抵抗は、活物質や集電体内の接触抵抗などからなる配線等のインピーダンス等である。溶液抵抗は、セパレータ内の電解液内のイオンが移動する際の抵抗等の電子の移動抵抗である。反応抵抗は、電極反応における電荷移動の抵抗等である。拡散抵抗は、物質拡散が関与したインピーダンスである。
Here, each impedance curve L21, L22 of the nickel-metal hydride storage battery 10 will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 12.
<About areas a to d>
As shown in FIG. 9, each impedance curve L21, L22 of the nickel-hydrogen storage battery 10 is divided into a plurality of regions corresponding to the characteristics of the nickel-hydrogen storage battery 10. The plurality of regions are divided into "region a", "region b", "region c", and "diffusion region d" from the high frequency side to the low frequency side of the measurement frequency. "Area a" is a circuit resistance region corresponding to the circuit resistance. "Region b" is a solution resistance region corresponding to solution resistance. “Region c” is a reaction resistance region corresponding to complex impedance caused by reaction resistance. The "diffusion region d" is a region corresponding to a substantially linear diffused resistance. The circuit resistance is the impedance of wiring, etc. made of active materials, contact resistance within the current collector, and the like. Solution resistance is electron movement resistance such as resistance when ions in the electrolyte in the separator move. The reaction resistance is the resistance of charge transfer during electrode reaction. Diffusion resistance is impedance related to material diffusion.

なお、各抵抗は相互に影響を及ぼし合うため、各領域a、b、c、dを各抵抗のみの影響を受ける部分のみに区分することは困難である。しかしながら、少なくともインピーダンス曲線L21,L22の各領域a、b、c、dは、それぞれが最も大きな影響を受ける抵抗成分によってその曲線の大まかな挙動が定まる。例えば、「領域c」は負極の態様の影響を大きく受け、「拡散領域d」は正極の態様の影響を大きく受ける。 Note that since each resistance influences each other, it is difficult to divide each region a, b, c, and d into only parts affected only by each resistance. However, at least in each of the regions a, b, c, and d of the impedance curves L21 and L22, the rough behavior of the curve is determined by the resistance component that is most affected. For example, "region c" is greatly influenced by the aspect of the negative electrode, and "diffusion region d" is greatly influenced by the aspect of the positive electrode.

<インピーダンス曲線の解析>
大まかに説明すると、ニッケル水素蓄電池10のインピーダンス曲線L21,L22は、正極のインピーダンスと負極のインピーダンスとの合成により得られる曲線である。例えば、「拡散領域d」に対応する周波数範囲においては、正極のインピーダンスは大きく変化する一方、負極のインピーダンスの変化は小さい。つまり、インピーダンス曲線L21,L22の「拡散領域d」は、正極のインピーダンスの影響が大きい領域であって、正極の状態が反映されていると言える。これに対し、「領域c」に対応する周波数範囲においては、負極のインピーダンスは大きく変化する一方、正極のインピーダンスの変化は小さい。つまり、インピーダンス曲線L21,L22の「領域c」は、負極のインピーダンスの影響が大きい領域であって、負極の状態が反映されていると言える。
<Analysis of impedance curve>
Roughly speaking, the impedance curves L21 and L22 of the nickel-metal hydride storage battery 10 are curves obtained by combining the impedance of the positive electrode and the impedance of the negative electrode. For example, in the frequency range corresponding to the "diffusion region d", the impedance of the positive electrode changes greatly, while the change of impedance of the negative electrode is small. In other words, it can be said that the "diffusion region d" of the impedance curves L21 and L22 is a region greatly affected by the impedance of the positive electrode, and reflects the state of the positive electrode. On the other hand, in the frequency range corresponding to "region c", the impedance of the negative electrode changes greatly, while the change of impedance of the positive electrode is small. In other words, "region c" of the impedance curves L21 and L22 is a region where the impedance of the negative electrode has a large influence, and it can be said that the state of the negative electrode is reflected.

インピーダンス曲線L21,L22によれば、「拡散領域d」に対応する周波数範囲は0.1[Hz]以下であり、図2では0.01[Hz]までが示されている。また、「領域c」に対応する周波数範囲は0.1[Hz]より大きく100[Hz]以下である。ちなみに、「領域b」に対応する周波数範囲は100[Hz]及びその近傍、「領域a」に対応する周波数範囲は100[Hz]よりも高い。なお、「拡散領域d」は、「領域c」よりも低い周波数域であれば0.1[Hz]以下より大きくても小さくてもよい。 According to the impedance curves L21 and L22, the frequency range corresponding to the "diffusion region d" is 0.1 [Hz] or less, and FIG. 2 shows up to 0.01 [Hz]. Further, the frequency range corresponding to "region c" is greater than 0.1 [Hz] and less than or equal to 100 [Hz]. Incidentally, the frequency range corresponding to "region b" is 100 [Hz] and its vicinity, and the frequency range corresponding to "region a" is higher than 100 [Hz]. Note that the "diffusion region d" may be larger or smaller than 0.1 [Hz] as long as it is in a lower frequency range than the "region c".

<拡散領域d>
また、図12に示すように、「拡散領域d」は、「直線領域da」、「垂直領域dc」及び「領域db」を含む。「直線領域da」は、実数成分の変化量に対する虚数成分の変化量の割合が「1」に近い所定の値の範囲にある領域である。つまり、図において、45°の角度に近い範囲であって、換言すると、複素インピーダンスの実数成分に対する虚数成分の変化率の絶対値が0.5以上、かつ、2以下である範囲である。よって、「直線領域da」は虚数成分と実数成分との間に相関がある。「垂直領域dc」は、実数成分に対して虚数成分のみが大きく変化するため図においてグラフが略垂直に変化する領域である。つまり、図において、90°の角度に近い範囲である。「領域db」は、「直線領域da」から「垂直領域dc」へ変化する境目とその周辺の領域である。
<Diffusion area d>
Further, as shown in FIG. 12, the "diffusion region d" includes a "straight region da," a "vertical region dc," and a "region db." The "linear area da" is an area where the ratio of the amount of change in the imaginary component to the amount of change in the real component is within a predetermined value range close to "1". That is, in the figure, it is a range close to an angle of 45°, in other words, a range in which the absolute value of the rate of change of the imaginary component with respect to the real component of the complex impedance is 0.5 or more and 2 or less. Therefore, in the "straight line area da", there is a correlation between the imaginary number component and the real number component. The "vertical region dc" is a region where the graph changes substantially vertically in the figure because only the imaginary component changes significantly relative to the real component. That is, in the figure, the range is close to an angle of 90°. The "area db" is the boundary and the area surrounding the boundary where the "linear area da" changes to the "vertical area dc."

ところで、ニッケル水素蓄電池10は、ニッケル水素二次電池の特性と測定値の実用性とから、複素インピーダンスの測定が「直線領域da」で終了することが一般的である。また、ニッケル水素二次電池は、「垂直領域dc」が生じる測定周波数が、リチウムイオン二次電池で「垂直領域dc」が生じる周波数よりも低い傾向にある。また、ニッケル水素蓄電池10の「垂直領域dc」をより確実に測定しようとすると、電池の温度を上げるなど、測定環境を整え、かつ、測定周波数を0.01[Hz]よりももっと低周波数であって測定に時間を要する周波数にする必要がある。また、「垂直領域dc」が生じる測定周波数を予め知ることができないことから、測定に要する無駄時間が長時間にもなりかねない。そして、「垂直領域dc」の値を測定しようとするとき、測定に要する時間の想定が困難であることは、使用中のニッケル水素蓄電池10に対して「垂直領域dc」の値を測定しようとを現実的ではないものとしている。 By the way, in the nickel-metal hydride storage battery 10, due to the characteristics of the nickel-metal hydride secondary battery and the practicality of the measured value, the measurement of complex impedance generally ends in the "linear region da." In addition, in nickel-metal hydride secondary batteries, the measurement frequency at which the "vertical region dc" occurs tends to be lower than the frequency at which the "vertical region dc" occurs in lithium ion secondary batteries. In addition, in order to more reliably measure the "vertical area dc" of the nickel-metal hydride storage battery 10, it is necessary to prepare the measurement environment by increasing the temperature of the battery, and to set the measurement frequency to a frequency lower than 0.01 [Hz]. Therefore, it is necessary to select a frequency that requires time to measure. Furthermore, since the measurement frequency at which the "vertical region dc" occurs cannot be known in advance, the dead time required for measurement may become long. When attempting to measure the value of the "vertical area dc", it is difficult to estimate the time required for measurement. is considered unrealistic.

<パラメータ算出部44>
図8に示す、パラメータ算出部44は、「拡散領域d」内にあり、かつ、測定周波数が相違する2つの複素インピーダンスの測定加速度の差と、2つの複素インピーダンスの虚数成分の差との比を算出する(パラメータ算出工程)。ここで、2つの複素インピーダンスを「Z1」,「Z2」、複素インピーダンス「Z1」の虚数成分を「Zi1」、測定周波数を「f1」とし、複素インピーダンス「Z2」の虚数成分を「Zi2」、測定周波数を「f2」とする。
<Parameter calculation unit 44>
The parameter calculation unit 44 shown in FIG. 8 calculates the ratio between the difference in measured acceleration of two complex impedances that are within the "diffusion region d" and have different measurement frequencies, and the difference in imaginary components of the two complex impedances. (parameter calculation step). Here, the two complex impedances are "Z1" and "Z2", the imaginary component of the complex impedance "Z1" is "Zi1", the measurement frequency is "f1", the imaginary component of the complex impedance "Z2" is "Zi2", Let the measurement frequency be "f2".

詳述すると、パラメータ算出部44は、2つの値の差を算出する。一つは、ニッケル水素蓄電池10の2つの複素インピーダンス「Z1」、「Z2」を測定したときの2つの複素インピーダンスの測定角速度の差(変化量)「Δω=2π×(f1-f2)」である。もう一つは、2つの複素インピーダンスの虚数成分の差(変化量)「ΔZi=Zi1-Zi2」である。 More specifically, the parameter calculation unit 44 calculates the difference between two values. One is the difference (change amount) between the measured angular velocities of the two complex impedances "Z1" and "Z2" of the nickel-metal hydride storage battery 10, "Δω=2π×(f1-f2)". be. The other is the difference (amount of change) between the imaginary components of the two complex impedances, “ΔZi=Zi1−Zi2”.

図10は、本実施形態において、交流インピーダンスの測定角速度の逆数と虚数成分との関係の一例をグラフにて示す図である。図10に示すように、2つの複素インピーダンスの測定角速度の逆数の差「Δ(ω-1)」と、2つの複素インピーダンスの虚数成分の差を「ΔZi」とに基づいてパラメータ「Q」を算出する。論理的には、パラメータ「Q」は、式(2)に示すよう求められる。つまり、式(2)は、「Δ(ω-1)」に対する「ΔZi」の割合について、その逆数がパラメータ「Q」であることを示している。なお、パラメータ「Q」を正の値として算出することが好ましいことから、必要に応じて、「Δ(ω-1)」や「ΔZi」を絶対値としてもよい。 FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the reciprocal of the measured angular velocity of AC impedance and the imaginary component in this embodiment. As shown in FIG. 10, the parameter “Q D ” is calculated based on the difference “Δ(ω −1 )” between the reciprocals of the measured angular velocities of the two complex impedances and the difference “ΔZi” between the imaginary components of the two complex impedances. Calculate. Logically, the parameter "Q D " is determined as shown in equation (2). In other words, equation (2) indicates that the reciprocal of the ratio of "ΔZi" to "Δ(ω −1 )" is the parameter "Q D ". Note that since it is preferable to calculate the parameter “Q D ” as a positive value, “Δ(ω −1 )” and “ΔZi” may be taken as absolute values, if necessary.

上述したように、パラメータ「Q」は、理論的には式(2)から算出できるが、式(2)が変形された式(3)に基づいて算出することもできる。例えば、パラメータ算出部44は、パラメータを式(3)の右辺に示される式を用いて演算するように設定されている。つまり、式(3)は、測定周波数が相違する2つの複素インピーダンスの測定角速度の逆数の差「Δ(ω-1)」の2つの複素インピーダンスの虚数成分の差「ΔZi」に対する割合がパラメータ「Q」であることを示している。 As described above, the parameter "Q D " can be calculated theoretically from equation (2), but it can also be calculated based on equation (3), which is a modified version of equation (2). For example, the parameter calculation unit 44 is set to calculate parameters using the equation shown on the right side of equation (3). In other words, equation (3) shows that the ratio of the difference "Δ(ω -1 )" between the reciprocals of the measured angular velocities of two complex impedances with different measurement frequencies to the difference "ΔZi" between the imaginary components of the two complex impedances is the parameter " Q D ".

容量算出部45は、記憶部50に予め設定されている情報であるパラメータと容量との相関データ51と、パラメータ算出部44で算出したパラメータ「Q」とに基づいて、ニッケル水素蓄電池10の電池電気容量を算出する(容量算出工程)。 The capacity calculation unit 45 calculates the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 based on correlation data 51 between parameters and capacity, which is information preset in the storage unit 50, and the parameter “Q D ” calculated by the parameter calculation unit 44. Calculate battery electric capacity (capacity calculation step).

<パラメータと容量との相関データ51>
図11は、本実施形態において、交流インピーダンスの測定角速度と虚数成分との比からなるパラメータと電池電気容量との関係をグラフで示す図である。図11を参照して、パラメータと容量との相関データ51について説明する。パラメータと容量との相関データ51は、ニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスZについて「拡散領域d」内におけるパラメータ「Q」とニッケル水素蓄電池10の電池電気容量との関係を示す情報である。
<Correlation data 51 between parameters and capacity>
FIG. 11 is a graph showing the relationship between a parameter consisting of the ratio of the measured angular velocity of the AC impedance to the imaginary component and the battery capacitance in this embodiment. With reference to FIG. 11, correlation data 51 between parameters and capacity will be described. The parameter-capacity correlation data 51 is information indicating the relationship between the parameter “Q D ” within the “diffusion region d” regarding the complex impedance Z of the nickel-metal hydride battery 10 and the battery electric capacity of the nickel-metal hydride battery 10.

図11には、パラメータと容量との相関データ51の一例である検量線としてのグラフL41が示されている。具体的には、グラフL41は、パラメータ「Q」(=(ΔZi/Δ(ω-1))-1)とニッケル水素蓄電池10の電池電気容量[Ah]との関係を示す。グラフL41は、測定対象としてのニッケル水素蓄電池10と同じ仕様で製造されたニッケル水素蓄電池10について、予め測定して得られた複素インピーダンスとそのときの電池電気容量に基づいて作成されたものである。なお、グラフL41は、測定値から作成されてもよいし、測定値に理論や経験を併せて作成されたものであってもよいし、理論や経験に基づいて作成された情報であってもよい。また、グラフL41は、温度毎に変化するものであることから、所定の温度毎に設定されてもよい。所定の温度毎に異なるグラフL41を有するようにすれば、二次電池の容量をより好適に算出し、測定することができる。 FIG. 11 shows a graph L41 as a calibration curve, which is an example of correlation data 51 between parameters and capacity. Specifically, the graph L41 shows the relationship between the parameter “Q D ” (=(ΔZi/Δ(ω −1 )) −1 ) and the battery electric capacity [Ah] of the nickel-hydrogen storage battery 10. Graph L41 was created based on the complex impedance obtained by pre-measurement of the nickel-metal hydride battery 10 manufactured with the same specifications as the nickel-metal hydride battery 10 to be measured, and the battery electric capacity at that time. . Note that the graph L41 may be created from measured values, may be created by combining measured values with theory and experience, or may be information created based on theory and experience. good. Further, since the graph L41 changes depending on the temperature, it may be set for each predetermined temperature. By having a different graph L41 for each predetermined temperature, the capacity of the secondary battery can be more suitably calculated and measured.

つまり、図8の記憶部50に保持されているパラメータと容量との相関データ51は、記憶部50に予め設定されている情報である。そしてこれは、ニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスの「拡散領域d」内における複素インピーダンスZに関連するパラメータ「Q」とニッケル水素蓄電池10の電池電気容量との関係を示す情報である。 In other words, the parameter-capacity correlation data 51 held in the storage unit 50 in FIG. 8 is information set in the storage unit 50 in advance. This is information indicating the relationship between the parameter "Q D " related to the complex impedance Z in the "diffusion region d" of the complex impedance of the nickel-metal hydride battery 10 and the battery electric capacity of the nickel-metal hydride battery 10.

<電池電気容量が算出できる理由>
図9~図11を参照して、本実施形態でニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスの「拡散領域d」内における複素インピーダンスに関するパラメータ「Q」から電池電気容量が算出できる理由について説明する。
<Reason why battery electric capacity can be calculated>
With reference to FIGS. 9 to 11, the reason why the battery capacitance can be calculated from the parameter “Q D ” related to the complex impedance in the “diffusion region d” of the complex impedance of the nickel-metal hydride storage battery 10 in this embodiment will be explained.

ニッケル水素蓄電池10を電源として利用するとき、そのSOCを正確に算出する必要があるが、ニッケル水素蓄電池10の劣化の影響を考慮して算出するとよりよい。そこで、従来技術は、「拡散領域d」において、より低周波数側の「垂直領域dc」での虚数成分の値に基づいて二次電池の劣化度を測定する。このとき、電池の温度が40[℃]以上70[℃]以下になるように温度管理することで「垂直領域dc」を生じさせているが、このような温度管理を使用中の電池に行うことは困難である。また、従来技術では、測定周波数を10[mHz]未満、好ましくは3[mHz]未満にする必要がある。このような測定周波数では測定に、10[mHz]で約1.7[分]、3[mHz]で約5.6[分]を要するため、SOCが変化する使用中のニッケル水素蓄電池10の測定には適していなかった。 When using the nickel-metal hydride storage battery 10 as a power source, it is necessary to accurately calculate its SOC, but it is better to calculate it in consideration of the influence of deterioration of the nickel-metal hydride storage battery 10. Therefore, in the conventional technique, the degree of deterioration of the secondary battery is measured in the "diffusion region d" based on the value of the imaginary component in the "vertical region dc" on the lower frequency side. At this time, a "vertical region dc" is created by controlling the temperature of the battery so that it is between 40 [℃] and 70 [℃], but such temperature control is performed on the battery in use. That is difficult. Further, in the conventional technology, it is necessary to set the measurement frequency to less than 10 [mHz], preferably less than 3 [mHz]. At such measurement frequencies, it takes about 1.7 [minutes] at 10 [mHz] and about 5.6 [minutes] at 3 [mHz], so the measurement time is It was not suitable for measurement.

そこで、発明者らは、電池の温度による影響の少ない電池電気容量の算出方法について鋭意研究を行い、本実施形態に示す技術を見出した。この技術によれば、2つの複素インピーダンスの差を用いることで電池の温度による影響を抑えることができた。また、この技術は、容量維持率を算出するための領域を、リチウムイオン二次電池でも生じづらく、ニッケル水素二次電池ではなおさら生じづらい、「垂直領域dc」にする必要がないものにできた。これにより、測定に要する時間を実用的な長さ、例えば、「約1.7分」よりも短くすることができた。 Therefore, the inventors conducted extensive research on a method for calculating battery capacitance that is less affected by battery temperature, and discovered the technology shown in this embodiment. According to this technique, the influence of battery temperature can be suppressed by using the difference between two complex impedances. Additionally, this technology eliminates the need to create a "vertical region dc," which is difficult to create in lithium-ion secondary batteries and even more difficult to create in nickel-metal hydride secondary batteries, for calculating the capacity retention rate. . As a result, the time required for measurement could be made shorter than a practical length, for example, "about 1.7 minutes."

図9には、上述したように、初期状態のニッケル水素蓄電池10に対応するインピーダンス曲線L21のナイキスト線図の一例と、使用後の状態のニッケル水素蓄電池10に対応するインピーダンス曲線L22のナイキスト線図の一例が示されている。ここで例えば、使用後の状態とは、初期状態のニッケル水素蓄電池10を45℃の環境下にて、SOC40%~80%の範囲内での充放電を1000サイクル繰り返し行った後の状態である。 As described above, FIG. 9 shows an example of the Nyquist diagram of the impedance curve L21 corresponding to the nickel-hydrogen storage battery 10 in the initial state, and the Nyquist diagram of the impedance curve L22 corresponding to the nickel-hydrogen storage battery 10 in the used state. An example is shown. For example, the state after use is the state after 1000 cycles of charging and discharging the nickel-metal hydride storage battery 10 in its initial state in an environment of 45°C within the range of SOC 40% to 80%. .

ここで、インピーダンス曲線L21とインピーダンス曲線L22とを比較してみると、インピーダンス曲線L21に対してインピーダンス曲線L22は、「拡散領域d」で実数成分Zrに対する虚数成分Ziの変化量が小さくグラフの傾きが小さい。 Here, when comparing the impedance curve L21 and the impedance curve L22, the impedance curve L22 has a smaller amount of change in the imaginary component Zi with respect to the real component Zr in the "diffusion region d" than the impedance curve L21, and the slope of the graph is smaller. is small.

図10には、「拡散領域d」における測定角速度の逆数「ω-1」と複素インピーダンスの虚数成分「Zi」との関係を示すグラフL31,L32が示されている。グラフL31は、初期状態のニッケル水素蓄電池10に対応するグラフであり、グラフL32は、使用後の状態のニッケル水素蓄電池10に対応するグラフである。このとき、グラフL31に対してグラフL32は、測定角速度の逆数「ω-1」に対する虚数成分Ziの変化量「ΔZr/Δ(ω-1)」が大きく、グラフにおいて傾きが大きい。よって、変化量「ΔZr/Δ(ω-1)」の逆数として得られるパラメータ「Q」は、グラフL31に対してグラフL32は小さくなる。つまり、パラメータ「Q」は、ニッケル水素蓄電池10の初期状態に対して使用後の状態が小さくなる。 FIG. 10 shows graphs L31 and L32 showing the relationship between the reciprocal of the measured angular velocity “ω −1 ” in the “diffusion region d” and the imaginary component “Zi” of the complex impedance. Graph L31 is a graph corresponding to the nickel-hydrogen storage battery 10 in an initial state, and graph L32 is a graph corresponding to the nickel-hydrogen storage battery 10 in a used state. At this time, in the graph L32, the amount of change "ΔZr/Δ(ω -1 )" of the imaginary component Zi with respect to the reciprocal number "ω -1 " of the measured angular velocity is large compared to the graph L31, and the slope of the graph is large. Therefore, the parameter “Q D ” obtained as the reciprocal of the amount of change “ΔZr/Δ(ω −1 )” is smaller in graph L32 than in graph L31. In other words, the parameter “Q D ” is smaller in the state after use than in the initial state of the nickel-metal hydride storage battery 10.

そして、図11に示すように、複素インピーダンスと電池電気容量の関係として、グラフL41が、パラメータ「Q」(=(ΔZi/Δ(ω-1))-1)とニッケル水素蓄電池10の電池電気容量との関係で示されるようになる。 As shown in FIG. 11, a graph L41 shows the relationship between the complex impedance and the battery capacitance, and the relationship between the parameter “Q D ” (=(ΔZi/Δ(ω −1 )) −1 ) and the battery of the nickel-metal hydride storage battery 10. It is expressed in relation to electric capacity.

<容量維持率の演算処理>
本実施形態の測定装置30の容量維持率の演算処理についてその動作とともに説明する。
<Capacity maintenance rate calculation process>
The calculation process of the capacity maintenance rate of the measuring device 30 of this embodiment will be explained together with its operation.

まず、記憶部50にはパラメータと容量との相関データ51として、図11に示されるグラフL41に対応する情報が予め保持される。
それから、測定装置30は、インピーダンス測定部41でニッケル水素蓄電池10の複素インピーダンスを測定する。このとき、ナイキスト線図に「拡散領域d」が生じるように測定周波数の範囲が設定される。例えば、2つの測定周波数f1、f2を0.1Hzから0.01Hzの間の2点とする。例えば、測定周波数f1>測定周波数f2であるものとする。
First, information corresponding to the graph L41 shown in FIG. 11 is stored in advance in the storage unit 50 as correlation data 51 between parameters and capacity.
Then, the measuring device 30 measures the complex impedance of the nickel-metal hydride storage battery 10 using the impedance measuring section 41 . At this time, the measurement frequency range is set so that a "diffusion region d" appears in the Nyquist diagram. For example, assume that the two measurement frequencies f1 and f2 are two points between 0.1 Hz and 0.01 Hz. For example, assume that measurement frequency f1>measurement frequency f2.

<ナイキスト線図作成部43>
ナイキスト線図作成部43は、インピーダンス測定部41が測定した複素インピーダンスとそのときの測定周波数とに基づいてナイキスト線図を作成する。また、ナイキスト線図作成部43は、作成したナイキスト線図から「拡散領域d」を特定し、特定した「拡散領域d」に含まれる2つの測定周波数「f1」,「f2」にそれぞれ対応する複素インピーダンスの虚数成分「Zi1」,「Zi2」を取得する。
<Nyquist diagram creation unit 43>
The Nyquist diagram creation section 43 creates a Nyquist diagram based on the complex impedance measured by the impedance measurement section 41 and the measurement frequency at that time. In addition, the Nyquist diagram creation unit 43 identifies a "diffusion region d" from the created Nyquist diagram, and corresponds to the two measurement frequencies "f1" and "f2" included in the specified "diffusion region d", respectively. Obtain the imaginary components "Zi1" and "Zi2" of the complex impedance.

パラメータ算出部44は、ナイキスト線図作成部43から2つの測定周波数「f1」,「f2」及びそれぞれに対応する複素インピーダンスの虚数成分「Zi1」,「Zi2」を取得する。そして、測定角速度の差「Δω=2π×(f1-f2)」と虚数成分の差「ΔZi=Zi1-Zi2」とを算出する。そして、算出した測定角速度の差の逆数「Δ(ω-1)」及び虚数成分の差「ΔZi」を、式(2)又は式(3)に適用してパラメータ「Q」を算出する。 The parameter calculation unit 44 obtains two measurement frequencies “f1” and “f2” and the corresponding imaginary components “Zi1” and “Zi2” of the complex impedance from the Nyquist diagram creation unit 43. Then, the difference between the measured angular velocities "Δω=2π×(f1-f2)" and the difference between the imaginary components "ΔZi=Zi1-Zi2" are calculated. Then, the parameter “Q D ” is calculated by applying the calculated reciprocal of the difference in measured angular velocity “Δ(ω −1 )” and the difference in imaginary component “ΔZi” to equation (2) or equation (3).

容量算出部45は、パラメータ算出部44が算出したパラメータ「Q」を取得するとともに、取得したパラメータ「Q」を記憶部50に保持されたグラフL41(パラメータと容量との相関データ51に関する情報)に適用して、電池電気容量を取得する。パラメータ「Q」が大きければ電池電気容量は大きく、パラメータ「Q」が小さければ電池電気容量は小さい。このようにして、測定装置30ではニッケル水素蓄電池10の電池容量が測定される。 The capacity calculation unit 45 acquires the parameter “Q D ” calculated by the parameter calculation unit 44, and also uses the acquired parameter “Q D ” in a graph L41 (related to correlation data 51 between parameters and capacity) held in the storage unit 50. information) to obtain the battery electric capacity. If the parameter "Q D " is large, the battery capacitance is large, and if the parameter "Q D " is small, the battery capacitance is small. In this way, the measuring device 30 measures the battery capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10.

また、容量算出部45は、取得した電池電気容量を、算出用データ52に設定されているニッケル水素蓄電池10の初期状態の電池電気容量と比較して、初期状態の電池電気容量に対する容量維持率を算出する。例えば、容量算出部45は、「(取得した電池電気容量/初期状態の電池電気容量)×100」[%]を容量維持率として算出する。このようにして、測定装置30ではニッケル水素蓄電池10の電池容量が測定される。 In addition, the capacity calculation unit 45 compares the obtained battery electric capacity with the initial state battery electric capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 set in the calculation data 52, and calculates the capacity retention rate with respect to the initial state battery electric capacity. Calculate. For example, the capacity calculation unit 45 calculates "(obtained battery electric capacity/initial state battery electric capacity) x 100" [%] as the capacity maintenance rate. In this way, the measuring device 30 measures the battery capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10.

「満充電容量を推定(S2)」では、以上のような手順で、満充電容量[Ah]を正確に推定する。
<充放電制御(S3)の手順>
図13は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御装置1によりニッケル水素蓄電池10の充放電制御(S3)の手順を示すフローチャートである。「満充電容量を推定(S2)」の手順で、満充電容量[Ah]を正確に推定したら、ニッケル水素蓄電池10の充放電制御(S3)の手順を実施する。
In "Estimating Full Charge Capacity (S2)", the full charge capacity [Ah] is accurately estimated using the procedure described above.
<Charge/discharge control (S3) procedure>
FIG. 13 is a flowchart showing the procedure for charge/discharge control (S3) of the nickel-hydrogen storage battery 10 by the nickel-hydrogen storage battery control device 1 of this embodiment. After accurately estimating the full charge capacity [Ah] in the procedure of "Estimating Full Charge Capacity (S2)", the procedure of charging and discharging control of the nickel-metal hydride storage battery 10 (S3) is carried out.

ニッケル水素蓄電池10の充放電制御(S3)の手順は、ニッケル水素蓄電池10の制御装置1により、図13に示すフローチャートの手順が実施される。以下、図13を参照して本実施形態のニッケル水素蓄電池10の充放電制御(S3)の手順を説明する。 The procedure of charge/discharge control (S3) of the nickel-metal hydride storage battery 10 is performed by the control device 1 of the nickel-metal hydride battery 10 as shown in the flowchart shown in FIG. Hereinafter, the procedure for charge/discharge control (S3) of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment will be described with reference to FIG. 13.

<OCV-SOCカーブの取得(S31)>
「満充電容量を推定(S2)」で満充電容量[Ah]を正確に推定したら、次に、OCV-SOCカーブV(図3参照)を取得する。これは、「上限SOC[%]」に対応する「上限電圧UL[V]」、「基準SOC」に対応する「基準電圧RV[V]」、「下限SOC」に対応する「下限電圧LL[V]」などを取得するためである。
<OCV-SOC curve acquisition (S31)>
After accurately estimating the full charge capacity [Ah] in "Estimate full charge capacity (S2)", next, obtain the OCV-SOC curve V 1 (see FIG. 3). This is the "upper limit voltage UL [V]" corresponding to the "upper limit SOC [%]", the "reference voltage RV [V]" corresponding to the "reference SOC", and the "lower limit voltage LL [V]" corresponding to the "lower limit SOC". This is to obtain information such as "V]".

制御装置1は、制御対象となるニッケル水素蓄電池10のOCV-SOCカーブVを取得する。OCV-SOCカーブVは、SOC0[%]の完全放電の状態から、1/3以下の低レートで充電し、充電電流を積算して満充電容量[Ah]からSOCを推定しながら、そのときのOCVを記録する。このOCV-SOCカーブVにおいて満充電容量[Ah]を充電したSOC100[%]のときのOCVを読み取り、これを「上限電圧UL[V]」として記憶する。また、このOCV-SOCカーブにおいて、「基準SOC」に対応する「基準電圧RV[V]」、「下限SOC」に対応する「下限電圧LL[V]」などを取得して、記憶する。 The control device 1 obtains the OCV-SOC curve V 1 of the nickel-metal hydride storage battery 10 to be controlled. The OCV-SOC curve V1 is calculated by charging at a low rate of 1/3 or less from a fully discharged state of SOC 0 [%], integrating the charging current, and estimating the SOC from the full charge capacity [Ah]. Record the OCV at the time. In this OCV-SOC curve V1 , the OCV when the SOC is 100 [%] when the full charge capacity [Ah] is charged is read, and this is stored as the "upper limit voltage UL [V]". Further, in this OCV-SOC curve, "reference voltage RV [V]" corresponding to "reference SOC", "lower limit voltage LL [V]" corresponding to "lower limit SOC", etc. are acquired and stored.

<SOC100[%]のOCVを上限電圧UL[V]として設定(S32)>
そして、ニッケル水素蓄電池の制御装置1は、「OCV-SOCカーブの取得(S31)」の手順において取得したSOC100[%]時のOCVを「上限電圧UL[V]」として設定する。また、同様に、「基準電圧RV[V]」、「下限電圧LL[V]」を設定する。
<Set OCV of SOC100 [%] as upper limit voltage UL [V] (S32)>
Then, the nickel-metal hydride storage battery control device 1 sets the OCV at SOC 100 [%] obtained in the procedure of "OCV-SOC curve acquisition (S31)" as the "upper limit voltage UL [V]." Similarly, "reference voltage RV [V]" and "lower limit voltage LL [V]" are set.

<ニッケル水素蓄電池の制御開始(S33)>
以上の準備段階が完了したら、ニッケル水素蓄電池10の制御装置1により、充放電制御を行う(S33)。
<Start of control of nickel metal hydride storage battery (S33)>
When the above preparation steps are completed, the control device 1 of the nickel-metal hydride storage battery 10 performs charging and discharging control (S33).

<充電か?(S34)>
ニッケル水素蓄電池10の制御装置1は、充電すべきか否かを判断する(S34)。本実施形態で例示するのは、毎日一定の時刻において充電を行う態様である。従って、充電すべき時刻か否かを判断する。もし、充電すべきでない場合には(S34:NO)では、充電すべき時まで待機のループとなる。そして、充電すべき時刻となったら(S34:YES)、現在の電圧PV[V]を取得する(S35)。
<Charging? (S34)>
The control device 1 of the nickel-metal hydride storage battery 10 determines whether or not it should be charged (S34). This embodiment exemplifies a mode in which charging is performed at a constant time every day. Therefore, it is determined whether or not it is time to charge. If charging is not to be performed (S34: NO), a waiting loop is entered until it is time to charge. Then, when the time to charge comes (S34: YES), the current voltage PV [V] is acquired (S35).

<現在の電圧PV[V]の取得(S35)>
ニッケル水素蓄電池10の制御装置1は、電圧測定装置4(図5)により、現在のニッケル水素蓄電池10のOCVを取得する(S35)。そして、CPU11では、現在のニッケル水素蓄電池10のOCVである電圧PV[V]からOCV-SOCカーブVにより現在のニッケル水素蓄電池10のSOC[%]を推定する。
<Acquisition of current voltage PV [V] (S35)>
The control device 1 of the nickel-hydrogen storage battery 10 acquires the current OCV of the nickel-hydrogen storage battery 10 using the voltage measurement device 4 (FIG. 5) (S35). Then, the CPU 11 estimates the current SOC [%] of the nickel-hydrogen storage battery 10 based on the OCV-SOC curve V 1 from the voltage PV [V] which is the current OCV of the nickel-hydrogen storage battery 10 .

<低SOC領域か?(S36)>
現在の電圧PE[V]と基準電圧RV[V]を比較する。現在の電圧PE[V]が基準電圧RV[V]より低ければ、現在のSOCが80[%]以下で低SOC領域であることがわかる(S36:YES)。
<Low SOC area? (S36)>
Compare the current voltage PE[V] and the reference voltage RV[V]. If the current voltage PE [V] is lower than the reference voltage RV [V], it can be seen that the current SOC is 80 [%] or less and is in the low SOC region (S36: YES).

<3[C]で充電(S37)>
現在のSOCが80[%]以下で低SOC領域であるときは(S36:YES)、低SOC領域であるので、ハイレートである第1の充電レート3[C]で充電する(S37)。
<Charging at 3 [C] (S37)>
When the current SOC is 80 [%] or less and is in the low SOC region (S36: YES), since the current SOC is in the low SOC region, charging is performed at the first charging rate of 3 [C] which is a high rate (S37).

<PV≦上限電圧UL[V]か?(S38)>
現在の電圧PE[V]と基準電圧RV[V]を比較する。現在の電圧PE[V]が基準電圧RV[V]より高ければ、現在のSOCが80[%]を超える高SOC領域であることがわかる。つまり、低SOC領域ではないことがわかる(S36:NO)。
Is <PV≦upper limit voltage UL [V]? (S38)>
Compare the current voltage PE[V] and the reference voltage RV[V]. If the current voltage PE [V] is higher than the reference voltage RV [V], it can be seen that the current SOC is in a high SOC region exceeding 80 [%]. In other words, it can be seen that it is not a low SOC region (S36: NO).

次に電圧PV[V]が上限電圧UL[V]を超えていなければ(S38:YES)、ローレートである第2の充電レート1/3[C]で充電を継続する(S39)。
<充電終了(S40)>
電圧PV[V]が上限電圧UL[V]を超えた場合は(S38:NO)、SOCが100%を超えることになるので、直ちに充電を終了する(S40)。なお、本実施形態のニッケル水素蓄電池の回復方法は、充電が終了(S40)した時点で完了する。
Next, if the voltage PV [V] does not exceed the upper limit voltage UL [V] (S38: YES), charging is continued at the second charging rate 1/3 [C] which is a low rate (S39).
<Charging end (S40)>
If the voltage PV[V] exceeds the upper limit voltage UL[V] (S38: NO), the SOC will exceed 100%, so charging is immediately terminated (S40). Note that the recovery method for a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment is completed when charging is completed (S40).

<3[C]以下で放電許容(S41)>
充電が終了したら(S40)、3[C]以下で放電を許容する(S41)。なお、このフローチャートでは、原則的な作用のみを説明している。例えば、急激なOCVの低下による緊急的な充電や、通常の充電以外の充電などは説明していないが、そのような手順を含めてよいことは言うまでもない。
<Discharge allowed below 3 [C] (S41)>
When charging is completed (S40), discharging is allowed at 3 [C] or less (S41). Note that this flowchart only explains the basic operation. For example, although emergency charging due to a sudden drop in OCV and charging other than normal charging are not explained, it goes without saying that such procedures may be included.

<終了か?(S42)>
ニッケル水素蓄電池の運用自体が終了する場合(S42:YES→終了)を除き、ニッケル水素蓄電池の運用が終了しなければ(S42:NO)、S34の充電の待機状態に戻り、S35~S42の手順が繰り返される。
<Is it finished? (S42)>
Except when the operation of the nickel-metal hydride storage battery itself ends (S42: YES → end), if the operation of the nickel-hydrogen storage battery does not end (S42: NO), the process returns to the standby state for charging at S34, and the steps from S35 to S42 are performed. is repeated.

<本実施形態のリフレッシュにより電池容量の回復>
図14は、本実施形態と従来技術のリフレッシュによる電池容量の回復の比較を示すグラフである。このグラフには、リフレッシュ前のニッケル水素蓄電池10の電池容量割合CR[%]を示す。また、本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復方法のリフレッシュを行ったニッケル水素蓄電池10の電池容量割合CR[%]を示す。そして、従来の方法のリフレッシュを行ったニッケル水素蓄電池10の電池容量割合CR[%]を示す。
<Recovery of battery capacity by refreshing in this embodiment>
FIG. 14 is a graph showing a comparison of battery capacity recovery due to refresh between this embodiment and the prior art. This graph shows the battery capacity ratio CR [%] of the nickel-metal hydride storage battery 10 before refreshing. Furthermore, the battery capacity ratio CR [%] of the nickel-metal hydride battery 10 that has been refreshed using the recovery method for the nickel-metal hydride battery 10 of this embodiment is shown. Then, the battery capacity ratio CR [%] of the nickel-metal hydride storage battery 10 that has been refreshed using the conventional method is shown.

ここで、本願において「電池容量割合CR[%]」とは、未使用のニッケル水素蓄電池10の電池容量[Ah]を100[%]としたときに、測定するニッケル水素蓄電池10の電池容量[Ah]の割合[%]を示す。従って、その時点でのニッケル水素蓄電池10の満充電に対する相対的な充電率であるSOC[%]とは異なる概念である。「電池容量割合CR[%]」とは、以下に定義される。すなわち、測定対象となるニッケル水素蓄電池10の満充電の電池容量[Ah]の絶対値を、基準となる未使用のニッケル水素蓄電池10の満充電の電池容量[Ah]の絶対値と比較した割合の値である。 Here, in this application, "battery capacity ratio CR [%]" means the battery capacity [Ah] of the nickel-hydrogen storage battery 10 to be measured, when the battery capacity [Ah] of the unused nickel-hydrogen storage battery 10 is 100 [%]. The ratio [%] of Ah] is shown. Therefore, it is a different concept from SOC [%], which is the relative charging rate of the nickel-metal hydride storage battery 10 at that point in time when it is fully charged. “Battery capacity ratio CR [%]” is defined below. In other words, the ratio of the absolute value of the fully charged battery capacity [Ah] of the nickel hydride storage battery 10 to be measured to the absolute value of the fully charged battery capacity [Ah] of the standard unused nickel hydride storage battery 10. is the value of

まず、使用履歴のあるニッケル水素蓄電池10では、使用条件を付けなかった使用により、電池容量割合CR[%]が、未使用のニッケル水素蓄電池10に対して70[%]まで低下している。ここでは、メモリー効果が生じて電池容量割合CR[%]が低下していると推定される。 First, in the nickel-metal hydride storage battery 10 that has a history of use, the battery capacity ratio CR [%] has decreased to 70 [%] compared to the unused nickel-metal hydride battery 10 due to use without any usage conditions. Here, it is estimated that a memory effect occurs and the battery capacity ratio CR [%] decreases.

次に、このような使用履歴のあるニッケル水素蓄電池10を、SOC0[%]まで放電レート1/3Cの低レートで完全放電して、従来技術のリフレッシュを一回だけ行った後のニッケル水素蓄電池の電池容量[%]を示す。グラフに示すように、この従来のリフレッシュ方法によるリフレッシュにより、電池容量割合CR[%]は、80[%]まで回復している。 Next, the nickel-metal hydride storage battery 10 with such a usage history is completely discharged at a low discharge rate of 1/3C to SOC 0 [%], and the nickel-metal hydride storage battery after the conventional technology refresh is performed only once. Indicates the battery capacity [%]. As shown in the graph, the battery capacity ratio CR [%] was recovered to 80 [%] by refreshing using this conventional refresh method.

そして、本実施形態のリフレッシュ後のニッケル水素蓄電池の電池容量割合CR[%]を示す。ここでは、上述と同じように電池容量割合CR[%]が未使用のニッケル水素蓄電池10に対して70[%]まで低下しているニッケル水素電池に対し、図13に示すフローチャートに沿ったリフレッシュを一回だけ行った。具体的には、SOC80[%]になるまでは1Cで充電し、SOC100[%]になるまで1/3Cの低レートで充電し、充電を終了している。図14に示すグラフのように、この従来のリフレッシュ方法によるリフレッシュにより、電池容量割合CR[%]は、85[%]まで回復している。本実施形態では、SOC100[%]になるまで1/3Cの低レートで充電し、充電を終了している。 Then, the battery capacity ratio CR [%] of the nickel-metal hydride storage battery after refreshing of this embodiment is shown. Here, as described above, a nickel-metal hydride battery whose battery capacity ratio CR [%] has decreased to 70 [%] compared to 10 unused nickel-metal hydride batteries is refreshed according to the flowchart shown in FIG. I did it only once. Specifically, the battery is charged at 1C until the SOC reaches 80%, and charged at a low rate of 1/3C until the SOC reaches 100%, and then the charging is completed. As shown in the graph shown in FIG. 14, the battery capacity ratio CR [%] is recovered to 85 [%] by refreshing using this conventional refresh method. In this embodiment, charging is performed at a low rate of 1/3C until the SOC reaches 100%, and then charging is completed.

このように、本実施形態のリフレッシュ方法によれば、電池容量が低下したニッケル水素蓄電池10を効果的に回復できることを実験を通じて実証することができた。
(本実施形態の実験例)
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1/3[C]で繰り返し充放電を行った。
As described above, it was demonstrated through experiments that the refresh method of this embodiment can effectively recover the nickel-metal hydride storage battery 10 whose battery capacity has decreased.
(Experiment example of this embodiment)
FIG. 7 shows the relationship between the total amount of discharged electricity [Ah] in Experimental Examples 1 to 7 and the chargeable battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery 10 at that time when the SOC conditions for charging and discharging were changed. This is a graph showing. In the experiment, charging and discharging were repeatedly performed at a charging and discharging rate of 1/3 [C] 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。
<Experiment 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] of the present embodiment described above. As shown here, the charging/discharging SOC range was set to 100 to 20[%], and the range was set to ΔSOC=80[%]. Here, "ΔSOC" represents the difference between the maximum value and the minimum value of SOC [%]. Then, during charging, the battery was charged to the upper limit voltage UL [V] to ensure that the SOC was 100 [%]. In this case, it was found that the initial battery capacity of approximately 5.2 [Ah] did not decrease even if the total amount of discharged electricity [Ah] increased.

<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。
<Experiment example 2>
Next, in Experimental Example 2, the SOC range for charging and discharging is set to 100 to 40 [%]. If the range is reduced to ΔSOC=60[%], similarly, the SOC is always set to 100[%] during charging. In such a case, it was found that the initial battery capacity of approximately 3.9 [Ah] did not decrease even if the total amount of discharged electricity [Ah] increased.

<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。
<Experiment example 3>
Furthermore, in Experimental Example 3, the SOC range for charging and discharging is set to 100 to 60 [%], and is further reduced to ΔSOC=40 [%]. Even in such a case, if the SOC is always set to 100 [%] when charging, the initial battery capacity of approximately 2.6 [Ah] will increase even if the total discharged electricity [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。
<Experiment example 4>
In Experimental Example 4, as in Experimental Example 1, ΔSOC was set to 80[%], but the upper limit was set to SOC90[%], and the lower limit was set to SOC10[%]. Then, during charging, the battery was charged so that the SOC was always 90%. In this case, the battery capacity [Ah] at the time of manufacture was approximately 5.2 [Ah], but as the total amount of discharged electricity [Ah] increased, the battery capacity [Ah] decreased. As shown in FIG. 7, the charging capacity of the battery, which was initially about 5.2 [Ah], decreased to about 4.8 [Ah] when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 2000 [Ah]. Furthermore, the total amount of discharged electricity [Ah] decreased to about 4.2 [Ah] when it reached 4000 [Ah]. Furthermore, the total amount of discharged electricity [Ah] decreased to 6000 [Ah] and approximately 3.5 [Ah]. Then, the total amount of discharged electricity [Ah] decreased to about 3.2 [Ah] to 8000 [Ah]. From this, it was confirmed that the battery capacity [Ah] decreases with use in charging and discharging that does not include charging up to SOC 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。
<Experiment example 5>
In Experimental Example 5, as in Experimental Example 1, ΔSOC was set to 80 [%], but the upper limit was set to SOC80 [%], and the lower limit was set to SOC0 [%]. Then, during charging, the battery was charged so that the SOC was always 80%. In this case, the battery capacity [Ah] at the time of manufacture was approximately 5.2 [Ah], but as the total amount of discharged electricity [Ah] increased, the battery capacity [Ah] decreased. As shown in Figure 7, the charging capacity of the battery, which was initially approximately 5.2 [Ah], suddenly decreased to approximately 2.6 [Ah] when the total amount of discharged electricity [Ah] reached 2000 [Ah]. . From this, it was confirmed that the battery capacity [Ah] decreases with use in charging and discharging that does not include charging up to SOC 100 [%]. In particular, even when compared with Experimental Example 4, the battery capacity decreased significantly.

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。 The present inventors particularly focused on the fact that in Experimental Example 5, charging and discharging were performed in a range including SOC0 [%]. Conventionally, it has been thought that refreshing the nickel-metal hydride storage battery 10 can be done by completely discharging it to a 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 and shown in FIG. 7, the present inventors have discovered that the battery capacity decreases significantly even through SOC0 [%], which was thought to be effective in eliminating the memory effect by those skilled in the art. I 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。
<Experiment example 6>
In Experimental Example 6, as in Experimental Example 2, ΔSOC was set to 60 [%], but the upper limit was set to SOC 70 [%] and the lower limit was set to SOC 10 [%]. Then, when charging, the battery was charged so that the SOC was always 70%. In this case, the battery capacity [Ah] at the time of manufacture was approximately 3.8 [Ah], but as the total amount of discharged electricity [Ah] increased, the battery capacity [Ah] decreased. As shown in FIG. 7, the charging capacity of the battery, which was initially about 3.8 [Ah], decreased to about 4.8 [Ah] when the total amount of 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。
<Experiment Example 7>
In Experimental Example 7, as in Experimental Example 3, ΔSOC was set to 40 [%], but the upper limit was set to SOC 50 [%] and the lower limit was set to SOC 10 [%]. Then, when charging, the battery was always charged at an SOC of 50%. In this case, the battery capacity [Ah] at the time of manufacture was approximately 2.6 [Ah], but as the total amount of discharged electricity [Ah] increased, the battery capacity [Ah] decreased. As shown in FIG. 7, the charging capacity of the battery, which was initially about 2.6 [Ah], decreased to about 1.1 [Ah] when the total amount of 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, if the charging and discharging range has an upper limit of SOC 100 [%] and the charge is always made until the SOC reaches 100 [%], the charging range ΔSOC It differs from 80 to 40 [%]. Despite this, no deterioration of battery capacity [Ah] occurred in any case. In other words, at least the so-called memory effect does not occur. In other words, a refreshing effect is observed.

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。 Furthermore, it can be seen that Ni 2 O 3 H was not generated at the same time. That is, in this experiment, charging was always stopped and discharging started at the moment the SOC reached 100%. Therefore, it can be estimated that Ni 2 O 3 H was not generated by avoiding the overcharge state where 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 charging/discharging range where the upper limit is SOC lower than SOC100[%], the battery capacity [Ah] deteriorates regardless of the charging range ΔSOC. 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1/3[C]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 100% where oxygen is generated.
Further, the charge/discharge rate is 1/3 [C] in both cases, and high rate charge/discharge is not performed at a low SOC of 10 [%]. Therefore, it is difficult to think that the deterioration of the battery capacity [Ah] is caused by the generation of Ni 2 O 3 H.

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1/3[C]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 proposed by the present inventors by always reaching SOC 100 [%] during charging could not be achieved.
(c) Furthermore, as derived from Experimental Example 5, at least under the conditions of this experiment, even if the SOC is completely discharged to 0 [%] and then slowly charged at a low charging rate of 1/3 [C], Deterioration of battery capacity [Ah] has occurred. That is, conventionally, the battery is completely discharged to a SOC of 0% to bring the nickel hydroxide, which is the positive electrode active material, into a completely uncharged state, thereby eliminating variations among the positive electrode active materials. Although it was thought to be common knowledge among those skilled in the art that it is possible to perform refresh to eliminate the memory effect by subsequently charging at a low charging rate, it was discovered that this does not necessarily hold true, and we obtained groundbreaking results. was completed.

(本実施形態の作用)
本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復方法では、以下のような作用を奏する。
・本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復方法では、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、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。SOC100[%]を超える過充電をすることで、酸素の発生によりNiHが生成される可能性を抑制するという作用がある。
(Action of this embodiment)
The recovery method for the nickel-hydrogen storage battery 10 of this embodiment has the following effects.
- In the recovery method of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment, the nickel-metal hydride storage battery 10 is charged and discharged with SOC 100 [%] as the upper limit SOC, and is performed in a charging and discharging range that includes this upper limit SOC. However, do not charge the battery above SOC 100%. Overcharging to an SOC of over 100% has the effect of suppressing the possibility that Ni 2 O 3 H will be generated due to the generation of oxygen.

・この「高SOC領域」における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1/3[C]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、ちょうどSOC100[%]の上限SOCの時点ですべての正極活物質を均一に充電するという作用がある。つまり、ニッケル水素蓄電池10をリフレッシュするという作用がある。 ・Charging in this "high SOC region" changes the positive electrode active material, Ni(OH) 2 , into nickel oxyhydroxide (NiOOH), but at this time, in order to avoid variations, for example, 1/3 [C] or less Charge slowly at a low rate. By slowly charging at such a low rate, all positive electrode active materials are uniformly charged at exactly the upper limit SOC of 100 [%] while suppressing the occurrence of local overcharging within the positive electrode. There is this effect. In other words, it has the effect of refreshing the nickel-metal hydride storage battery 10.

・「基準SOC」以下の領域である「低SOC領域」では、例えば3[C]に設定した「第1の充電レートC」を上限に充電する。このため、迅速な充電を行うことができるという作用がある。 - In the "low SOC region" which is the region below the "reference SOC", charging is performed with the "first charging rate C 1 " set to 3 [C], for example, as the upper limit. Therefore, there is an effect that charging can be performed quickly.

・また、下限SOCを下回らない範囲で充放電を管理するため、過放電や極端な低SOCの状態を回避する。
・なお、複素インピーダンスを測定することで、制御の前提となるニッケル水素蓄電池の満容量を非破壊で迅速かつ正確に取得することができるため、正確な制御をすることができるという作用がある。
- Also, in order to manage charging and discharging within a range that does not fall below the lower limit SOC, over-discharge and extremely low SOC conditions are avoided.
・By measuring complex impedance, the full capacity of the nickel-metal hydride storage battery, which is a prerequisite for control, can be obtained quickly and accurately in a non-destructive manner, allowing for accurate control.

・正確な制御をすることで、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。
・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ため、正確なSOCの推定が可能となる。
- Accurate control can suppress a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10.
- Since a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 can be suppressed, accurate SOC estimation becomes possible.

・そのため、正確なニッケル水素蓄電池の満容量に基づいた正確な制御を継続して行うことができる。
(本実施形態の効果)
(1)本実施形態のニッケル水素蓄電池10の回復方法及び回復装置によれば、ニッケル水素蓄電池10の容量の低下を効果的に回復することができるという効果がある。
- Therefore, accurate control based on the accurate full capacity of the nickel metal hydride storage battery can be continuously performed.
(Effects of this embodiment)
(1) According to the recovery method and recovery device for the nickel-metal hydride storage battery 10 of the present embodiment, there is an effect that a decrease in the capacity of the nickel-metal hydride battery 10 can be effectively recovered.

(2)本実施形態では、低SOC領域では、ハイレートの第1の充電レートCを上限に充電することで、迅速充電することができるという効果がある。
(3)一方、高SOC領域では、ローレートの第2の充電レートCを上限に上限SOCまで充電するため、正極活物質の充電状態が均一になる。正極活物質の充電状態が均一になることで、ニッケル水素蓄電池10がリフレッシュされて容量の低下を効果的に回復することができるという効果がある。
(2) In the present embodiment, in the low SOC region, charging is performed using the high-rate first charging rate C1 as the upper limit, which has the effect of quickly charging the battery.
(3) On the other hand, in the high SOC region, since charging is performed up to the upper limit SOC using the low second charging rate C2 as the upper limit, the state of charge of the positive electrode active material becomes uniform. By making the state of charge of the positive electrode active material uniform, the nickel-metal hydride storage battery 10 is refreshed and a decrease in capacity can be effectively recovered.

(4)上限SOC、つまりSOC100[%]を超える充電はしない。このため、過充電によるNiHが生成しやすい領域での充電を回避することができるという効果がある。 (4) Do not charge beyond the upper limit SOC, that is, SOC 100 [%]. Therefore, it is possible to avoid charging in a region where Ni 2 O 3 H is likely to be generated due to overcharging.

(5)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[%]である下限SOCを下回らない充放電範囲で制御する。このため、過放電や著しく低いSOCとすることが回避でき、ニッケル水素蓄電池を円滑に制御することができるという効果がある。 (5) The charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery 10 is controlled within a charging and discharging range that does not fall below the lower limit SOC, which is SOC [%] set to exceed SOC0 [%]. Therefore, over-discharge and extremely low SOC can be avoided, and the nickel-metal hydride storage battery can be smoothly controlled.

(6)基準SOCを、70~90[%]に設定した。このため、ローレート充電を行う高SOC領域での正極活物質の均一化を十分に行うことができる。また、ハイレート充電をおこなう低SOC領域を十分にとることで、充電の効率化を図ることができるという効果がある。 (6) The standard SOC was set at 70 to 90 [%]. Therefore, the positive electrode active material can be sufficiently uniformized in the high SOC region where low rate charging is performed. Furthermore, by providing a sufficient low SOC region for high-rate charging, there is an effect that charging efficiency can be improved.

(7)第2の充電レートCを1/3[C]以下とした。このため、高SOC領域での正極活物質の均一化を十分に行うことができるという効果がある。
(6)あらかじめ複素インピーダンスの測定に基づくニッケル水素蓄電池10の満容量を正確に推定しているため、制御対象となるニッケル水素蓄電池10の特性を正確に特定することができるという効果がある。
(7) The second charging rate C2 was set to 1/3 [C] or less. Therefore, there is an effect that the positive electrode active material can be sufficiently uniformized in the high SOC region.
(6) Since the full capacity of the nickel-hydrogen storage battery 10 is accurately estimated in advance based on the measurement of complex impedance, there is an effect that the characteristics of the nickel-hydrogen storage battery 10 to be controlled can be accurately specified.

(7)複素インピーダンスの測定に基づいて取得したニッケル水素蓄電池10の満容量に基づき、OCV-SOCカーブを取得するため、正確なOCV-SOCカーブとすることができるという効果がある。 (7) Since the OCV-SOC curve is obtained based on the full capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 obtained based on the measurement of complex impedance, there is an effect that an accurate OCV-SOC curve can be obtained.

(8)正確なOCV-SOCカーブに基づいて、測定したOCVから、正確にSOCを推定することができるという効果がある。
(9)正確に取得したSOCに基づいて、正確な制御を行うことができるという効果がある。
(8) There is an effect that the SOC can be accurately estimated from the measured OCV based on an accurate OCV-SOC curve.
(9) There is an effect that accurate control can be performed based on the accurately acquired SOC.

(10)正確に取得したSOCに基づいて、正確な制御を行うことで、ニッケル水素蓄電池10の容量を回復することができるという効果がある。
(11)ニッケル水素蓄電池10の容量を回復することで、正確な電池容量に基づいて、正確な制御を継続して行うことができる。
(10) By performing accurate control based on the accurately acquired SOC, the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 can be recovered.
(11) By restoring the capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10, accurate control can be continuously performed based on accurate battery capacity.

(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。
○図13のフローチャートに示す手順は、常時行う必要はなく、例えば、通常はSOC40~80[%]で充放電を行い、任意に図13のフローチャートに示す手順を行ってもよい。あるいは、一定の基準を満たした充電があった場合に実施してもよい。さらに、定期的に実施するような態様でもよい。
(Another example)
The present invention is not limited to the embodiments and can be implemented as follows.
The procedure shown in the flowchart of FIG. 13 does not need to be performed all the time; for example, charging and discharging are normally performed at SOC of 40 to 80%, and the procedure shown in the flowchart of FIG. 13 may be performed arbitrarily. Alternatively, it may be performed when there is charging that satisfies certain criteria. Furthermore, it may be implemented periodically.

○本実施形態では、OCV[V]に応じた制御を行っているが、推定したSOC[%]、電流[A]とその積算値[Ah]、温度[℃]など他のパラメータにより、あるいはこれらを参照して制御することもできる。 ○ In this embodiment, control is performed according to OCV [V], but it may be controlled depending on other parameters such as estimated SOC [%], current [A] and its integrated value [Ah], temperature [℃], These can also be referenced and controlled.

○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の回復方法を例示したが、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の用途は実施形態に限定されない。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。もちろん航空機や船舶用としても適用できる。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, a recovery method for a stationary nickel-metal hydride storage battery 10 in a home that is charged at night using late-night power is exemplified, but this example is provided to simplify the explanation since the operation is simple. In the present invention, the use of the nickel-metal hydride storage battery 10 is not limited to the embodiments. For example, it can be applied as a battery for driving vehicles such as electric vehicles (EV), plug-in hybrids (PHV), and hybrids (HV). Of course, it can also be applied to aircraft and ships. It can also be used 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 implemented for the purpose of refreshing the nickel-metal hydride storage battery 10 in a power source for a computer or audio equipment.

○本実施形態では、SOC80以下の低SOC領域と、SOC80[%]を超える高SOC領域とに分け、それぞれ第1の充電レートC、第2の充電レートCで充電する。しかし、これに限定せず、例えばSOC80[%]を超えて、90[%]未満を「中SOC領域」とする。また、SOC90[%]を超えてSOC100[%]までを高SOC領域とする。そして、中SOC領域では、中程度の充電レート、例えば1[C]として、3段階で制御するようにすることもできる。 In this embodiment, the battery is divided into a low SOC region of SOC 80 or less and a high SOC region of more than SOC 80 [%], and is charged at a first charging rate C 1 and a second charging rate C 2 , respectively. However, the present invention is not limited to this, and for example, the SOC of more than 80% and less than 90% is defined as a "medium SOC region." In addition, the area exceeding SOC 90 [%] and up to SOC 100 [%] is defined as a high SOC region. In the medium SOC region, a medium charging rate, for example 1 [C], may be controlled in three stages.

○充電は、一定の充電レートに限定されず、例えば、断続的に充電の休止時間を設けて、正極活物質の充電の均一化をはかるようにしてもよい。
○また、SOC100[%]に近づくにつれて漸次充電レート[C]を連続的に低下させてもよい。
○Charging is not limited to a fixed charging rate, and for example, charging down time may be provided intermittently to ensure uniform charging of the positive electrode active material.
○Also, the charging rate [C] may be gradually lowered continuously as the SOC approaches 100 [%].

○本実施形態では、SOC80[%]以下の低SOC領域では、一律放電レート3[C]での放電を許容している。しかし、例えば、SOC20~50[%]のSOCが低い領域では、メモリー効果が生じやすいために、例えば放電レートを1[C]以下に制限するように制御することもできる。 In this embodiment, discharge at a uniform discharge rate of 3 [C] is allowed in a low SOC region of SOC 80 [%] or less. However, in a low SOC region of 20 to 50 [%], for example, a memory effect is likely to occur, so the discharge rate can be controlled to be limited to 1 [C] or less, for example.

○また、従来技術のように、一旦SOC0[%]まで例えば1/3[C]のローレートの放電レートで完全放電させて、そこから例えば1/3[C]のローレートの充電レートでゆっくり充電するような従来のリフレッシュ方法を併せて実施することを妨げない。 ○Also, as in the conventional technology, once the SOC is completely discharged to 0% at a low rate discharge rate of, for example, 1/3 [C], and then slowly charged at a low rate charge rate of, for example, 1/3 [C]. This does not preclude the implementation of conventional refresh methods such as

○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 for actually measuring and estimating SOC [%] during charging and discharging is not limited to acquisition using an OCV-SOC curve, and any method that can actually measure and estimate SOC [%] may be used.
The OCV-SOC curves shown in FIGS. 1 to 4 and the graph of capacity deterioration shown in FIG. 7 in the embodiment are merely examples, and vary depending on the characteristics of the target nickel-metal hydride storage battery 10.

○本実施形態のニッケル水素蓄電池10の満容量の推定は、複素インピーダンスを測定し、その結果をナイキスト線図により解析して求めたが、OCV-SOCの実測で求めることも排除するものではない。 The full capacity of the nickel-metal hydride storage battery 10 of this embodiment was estimated by measuring the complex impedance and analyzing the result using a Nyquist diagram, but this does not preclude estimation of the full capacity by actual measurement of OCV-SOC. .

○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]、第1又は第2の放電レート[C]などは、例示である。したがって、これらの数値に限定されず、当業者において、ニッケル水素蓄電池10の特性に合わせて適宜最適化される。 The lower limit SOC [%], lower limit voltage LL [V], reference voltage RV [V], charging rate [C], first or second discharge rate [C], etc. in the embodiment are examples. Therefore, the values are not limited to these values, and can be appropriately optimized according to the characteristics of the nickel-metal hydride storage battery 10 by those skilled in the art.

○図5、図8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、図13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 diagrams shown in FIGS. 5 and 8 are diagrams for explaining the present embodiment, and the present invention can use a control device 1 having a different configuration to control the nickel-metal hydride storage battery 10.
The flowcharts shown in FIGS. 6 and 13 show examples of control procedures, and the procedures can be added, deleted, or modified.

○その他、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、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。 It goes without saying that the present invention can be implemented by adding, deleting, or changing other configurations by those skilled in the art 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
11…CPU
12…RAM
13…ROM
14…記憶装置
20…測定用電源
21…電圧測定器
22…電流測定器
30…測定装置
40…処理部
41…インピーダンス測定部
43…ナイキスト線図作成部
44…パラメータ算出部
45…容量算出部
50…記憶部
51…相関データ
52…算出用データ
a,b,c,d…領域
Z…複素インピーダンス
f1,f2…測定周波数
L21,L22,L51…インピーダンス曲線
L31,L32,L41…グラフ
,V…OCV-SOCカーブ
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]
…第1の充電レート[C]
…第2の充電レート[C]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Nickel metal hydride storage battery control device 2... Charge/discharge control device 3... Power supply device 4... Voltage measuring device 5... Current measuring device 6... Switch 7... Load 10... Nickel metal hydride storage battery 11... CPU
12...RAM
13...ROM
14... Storage device 20... Power supply for measurement 21... Voltage measuring device 22... Current measuring device 30... Measuring device 40... Processing section 41... Impedance measuring section 43... Nyquist diagram creating section 44... Parameter calculating section 45... Capacity calculating section 50 ...Storage part 51...Correlation data 52...Data for calculation a, b, c, d...Region Z...Complex impedance f1, f2...Measurement frequency L21, L22, L51...Impedance curve L31, L32, L41...Graph V 0 , V 1 ...OCV-SOC curve OCV...Battery voltage UL...Upper limit voltage [V]
LL...lower limit voltage [V]
RV...Reference voltage [V]
PV…Current voltage [V]
C 1 ...First charging rate [C]
C 2 ...Second charging rate [C]

Claims (7)

使用されたニッケル水素蓄電池において、
当該ニッケル水素蓄電池を予め充電し、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を、SOC100[%]を上限SOCとするとともに、当該上限SOCを含んだ範囲まで設定された充電レートで充電することを特徴とするニッケル水素蓄電池の回復方法。
In the nickel metal hydride storage battery used,
When the nickel-metal hydride storage battery is charged in advance and the state in which there is no uncharged nickel hydroxide is taken as SOC 100 [%],
A recovery method for a nickel-hydrogen storage battery, characterized in that the nickel-hydrogen storage battery is charged at a charging rate set to a range including the upper limit SOC, with an SOC of 100 [%] as the upper limit SOC.
前記使用されたニッケル水素蓄電池のSOC100[%]の満容量の取得は、
測定用の交流電力の付与に基づいて測定対象とする二次電池の複素インピーダンスを測定するインピーダンス測定工程と、
前記測定した複素インピーダンスのうち、拡散領域内にあり、かつ、測定角速度が相違する2つの複素インピーダンスの測定角速度の差と前記2つの複素インピーダンスの虚数成分の差との比からなるパラメータを算出するパラメータ算出工程と、
予め設定された情報であって、前記二次電池の容量と前記パラメータとの関係を示す情報と、前記パラメータ算出工程で算出したパラメータとに基づいて前記二次電池の容量を算出する容量算出工程とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のニッケル水素蓄電池の回復方法。
Obtaining the full capacity of SOC100 [%] of the used nickel metal hydride storage battery is as follows:
an impedance measurement step of measuring the complex impedance of a secondary battery to be measured based on application of AC power for measurement;
Among the measured complex impedances, a parameter is calculated from the ratio of the difference in measured angular velocity of two complex impedances that are in a diffusion region and have different measured angular velocities and the difference in imaginary components of the two complex impedances. Parameter calculation process,
a capacity calculation step of calculating the capacity of the secondary battery based on preset information indicating a relationship between the capacity of the secondary battery and the parameter and the parameter calculated in the parameter calculation step; The method for recovering a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, comprising:
前記ニッケル水素蓄電池のSOC100[%]を上限SOCとするとともに、
前記上限SOCより設定した値だけ低いSOC[%]を基準SOCとしたとき、
前記基準SOC以下の領域である低SOC領域では、予め設定した第1の充電レートを上限に充電するとともに、
前記基準SOCを超え、前記上限SOC以下の領域である高SOC領域では、前記第1の充電レートより低い第2の充電レートを上限に充電する
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回復方法。
The SOC 100 [%] of the nickel metal hydride storage battery is set as the upper limit SOC, and
When the SOC [%] lower than the upper limit SOC by the set value is set as the reference SOC,
In a low SOC region that is a region below the reference SOC, charging is performed at a preset first charging rate as an upper limit, and
3. In a high SOC region that is a region exceeding the reference SOC and below the upper limit SOC, charging is performed using a second charging rate lower than the first charging rate as the upper limit. How to recover a nickel metal hydride storage battery.
前記基準SOCを、70~90[%]に設定したことを特徴とする請求項3に記載のニッケル水素蓄電池の回復方法。 The method for recovering a nickel-metal hydride storage battery according to claim 3, wherein the reference SOC is set to 70 to 90%. 前記充電レート若しくは第2の充電レートが、1/3[C]以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のニッケル水素蓄電池の回復方法。 The method for recovering a nickel-metal hydride storage battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the charging rate or the second charging rate is 1/3 [C] or less. 前記使用されたニッケル水素蓄電池の電池容量[Ah]の100[%]のときをSOC100[%]とし、SOC100[%]における電池電圧OCV[V]を上限電圧UL[V]とするとともに、
SOC100[%]より設定した値だけ低いSOC[%]における電池電圧OCV[V]を基準電圧RV[V]としたとき、
前記基準電圧RV[V]以下の領域である低SOC領域では、予め設定した第1の充電レートを上限に充電するとともに、
前記基準電圧RV[V]を超え、前記上限電圧UL[V]以下の領域である高SOC領域では、前記第1の充電レートより低い第2の充電レートを上限に充電する
ことを特徴とするニッケル水素蓄電池の回復方法。
When the battery capacity [Ah] of the used nickel-metal hydride storage battery is 100 [%], the SOC is 100 [%], and the battery voltage OCV [V] at SOC 100 [%] is the upper limit voltage UL [V],
When the battery voltage OCV [V] at SOC [%] lower than SOC 100 [%] by the set value is the reference voltage RV [V],
In a low SOC region that is a region below the reference voltage RV [V], charging is performed at a preset first charging rate as an upper limit, and
In a high SOC region that is a region exceeding the reference voltage RV [V] and below the upper limit voltage UL [V], charging is performed with a second charging rate lower than the first charging rate as the upper limit. How to recover a nickel metal hydride storage battery.
ニッケル水素蓄電池の充放電制御装置を備え、
前記充放電制御装置は、使用されたニッケル水素蓄電池の電池容量[Ah]の100[%]のときをSOC100[%]とし、SOC100[%]における電池電圧OCV[V]を上限電圧UL[V]とするとともに、
SOC100[%]より設定した値だけ低いSOC[%]における電池電圧OCV[V]を基準電圧RV[V]としたとき、
前記基準電圧RV[V]以下の領域である低SOC領域では、予め設定した第1の充電レートを上限に充電するとともに、
前記基準電圧RV[V]を超え、前記上限電圧UL[V]以下の領域である高SOC領域では、前記第1の充電レートより低い第2の充電レートを上限に充電する
ことを特徴とするニッケル水素蓄電池の回復装置。
Equipped with a charge/discharge control device for nickel-metal hydride storage batteries,
The charge/discharge control device sets SOC 100 [%] when the battery capacity [Ah] of the nickel-metal hydride storage battery used is 100 [%], and sets the battery voltage OCV [V] at SOC 100 [%] to the upper limit voltage UL [V]. ], and
When the battery voltage OCV [V] at SOC [%] lower than SOC 100 [%] by the set value is the reference voltage RV [V],
In a low SOC region that is a region below the reference voltage RV [V], charging is performed at a preset first charging rate as an upper limit, and
In a high SOC region that is a region exceeding the reference voltage RV [V] and below the upper limit voltage UL [V], charging is performed with a second charging rate lower than the first charging rate as the upper limit. Recovery device for nickel metal hydride storage batteries.
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