JP7431192B2 - Control method for alkaline secondary batteries - Google Patents

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Description

本発明は、アルカリ二次電池の制御方法に係り、詳細には、電解液が減少したときに電池寿命を延命するアルカリ二次電池の制御方法に関する。 The present invention relates to a method of controlling an alkaline secondary battery, and more particularly, to a method of controlling an alkaline secondary battery that extends the battery life when the electrolyte decreases.

モータジェネレータを搭載したハイブリッド自動車等は、二次電池に蓄えられた電力により、モータジェネレータを電動機として車両を駆動している。また、二次電池に蓄えられた電力が不足すると車載された内燃機関を駆動してモータジェネレータを発電機として発電し二次電池に電力を蓄える。また、このような電気自動車の特有な機能として、回生制動がある。回生制動は、車両制動時、電動機を発電機として機能させることにより、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、制動を行うものである。また、得られた電気エネルギーは二次電池に充電され、加速等を行う時に再利用される。このような二次電池においてニッケル水素蓄電池のようなアルカリ二次電池は、大電流の充放電が可能であることから車両用として広く普及している。 A hybrid vehicle or the like equipped with a motor generator uses electric power stored in a secondary battery to drive the vehicle using the motor generator as an electric motor. Furthermore, when the electric power stored in the secondary battery is insufficient, the internal combustion engine mounted on the vehicle is driven to generate electricity using the motor generator as a generator, and the electric power is stored in the secondary battery. In addition, regenerative braking is a unique feature of such electric vehicles. Regenerative braking involves converting the kinetic energy of the vehicle into electrical energy and performing braking by making the electric motor function as a generator when braking the vehicle. In addition, the obtained electrical energy is charged into a secondary battery and reused when accelerating the vehicle. Among such secondary batteries, alkaline secondary batteries such as nickel-hydrogen storage batteries are widely used in vehicles because they are capable of charging and discharging large currents.

このような車両に搭載されたニッケル水素蓄電池は、充電の際の電圧上昇に伴い充電の副反応でガスが発生し二次電池の内圧が上昇する。主に正極で酸素ガスが発生し、内圧が上昇することがある。発生したガスにより内圧が一定の水準以上に高まると、排気弁から気体が排出する開弁が生じることがある。ガス排出弁が作動すると、酸素、水素などの気体とともに電解液が噴出して電池系外へ放出される。これによって、セパレータ中の電解液の枯渇(セパレータドライアウト)が起こり、内部抵抗が上昇し、容量低下が起こる。従って、電池寿命を改善するためには、電解液を十分に確保する必要がある。 In a nickel-metal hydride storage battery installed in such a vehicle, as the voltage increases during charging, gas is generated as a side reaction of charging, and the internal pressure of the secondary battery increases. Oxygen gas is generated mainly at the positive electrode, which may increase internal pressure. When the internal pressure rises above a certain level due to the generated gas, the exhaust valve may open to discharge the gas. When the gas exhaust valve operates, the electrolyte is ejected along with gases such as oxygen and hydrogen to the outside of the battery system. This causes depletion of the electrolyte in the separator (separator dryout), increases internal resistance, and reduces capacity. Therefore, in order to improve battery life, it is necessary to secure a sufficient amount of electrolyte.

そこで、特許文献1に開示された発明では、充電に放置期間を挟むことにより充電に伴う副反応(ガス発生)や過電圧の電気化学劣化を抑制し、電解液の減少を抑制する発明が開示されている。 Therefore, in the invention disclosed in Patent Document 1, an invention is disclosed in which side reactions (gas generation) and electrochemical deterioration due to overvoltage accompanying charging are suppressed by intervening a standing period during charging, thereby suppressing the decrease in electrolyte solution. ing.

また、特許文献2に開示された発明では、副反応で発生するガスの量から電池内圧を推定することで、開弁を抑制する制御方法が提案されている。 Furthermore, the invention disclosed in Patent Document 2 proposes a control method for suppressing valve opening by estimating the battery internal pressure from the amount of gas generated by side reactions.

特開2001-45674号公報Japanese Patent Application Publication No. 2001-45674 特開2011-239573号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-239573

特許文献1や特許文献2に記載されたような発明は、電気化学劣化を抑制したり、開弁を回避したりして、セパレータ中の電解液の枯渇(セパレータドライアウト)が起きないようにする予防的な発明である。 The inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 prevent depletion of the electrolyte in the separator (separator dryout) by suppressing electrochemical deterioration and avoiding valve opening. This is a preventive invention.

しかしながら、実際に開弁を生じてしまったり、電槽のピンホールや割れ、溶着部の不良、樹脂製の電池ケースからの水分透過で経時的に電解液が減少してしまったりすることがある。 However, the electrolyte may actually decrease over time due to the valve opening, pinholes or cracks in the battery case, defective welds, or moisture permeation through the resin battery case. .

本発明のアルカリ二次電池の制御方法は、実際に開弁を生じてしまったり、樹脂製の電池ケースからの水分透過などの理由で経時的に電解液が減少したりしても、事後的に電池寿命を延命することを課題とする。 The control method for an alkaline secondary battery of the present invention can prevent the electrolyte from decreasing over time due to actual valve opening or moisture permeation through the resin battery case. The challenge is to extend battery life.

本発明は上記の課題を解決するため、水酸化ニッケルを主成分とする活物質を含む正極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有するアルカリ二次電池を充放電するアルカリ二次電池の制御方法であって、SOCが設定された高SOC状態における高SOC充電において、間欠的に放電を行う間欠放電を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for controlling an alkaline secondary battery that charges and discharges an alkaline secondary battery having a positive electrode containing an active material mainly composed of nickel hydroxide and an electrolyte consisting of an alkaline aqueous solution. In the high SOC charging in the high SOC state where the SOC is set, intermittent discharging is performed in which discharging is performed intermittently.

前記高SOC充電は、SOCが40%以上の範囲で行うことが好ましく、前記高SOC充電は、SOCが100%以下の範囲で行うことが好ましい。
前記間欠放電は、一定の分極状態が残存するとともに、正極の活物質の粒子表面の電位状態にムラを形成させ局所的に酸素を発生させるように行われることを特徴とする。
The high SOC charging is preferably performed in a range where the SOC is 40% or more, and the high SOC charging is preferably performed in a range where the SOC is 100% or less.
The intermittent discharge is characterized in that it is performed so that a certain polarization state remains, and at the same time, it creates unevenness in the potential state of the particle surface of the active material of the positive electrode and locally generates oxygen.

前記高SOC充電の後、当該高SOC充電の充電レートより大きな電流で急速に放電する急速放電を行うことも好ましい。前記急速放電は、放電レートが1C以上であることが好ましい。 After the high SOC charging, it is also preferable to perform rapid discharging in which the battery is rapidly discharged with a current larger than the charging rate of the high SOC charging. It is preferable that the rapid discharge has a discharge rate of 1C or more.

前記間欠放電は、SOC3%を充電する間に定期的な間隔で、2回以下の割合で放電を行うことが好ましく、前記間欠放電は、SOC3%を充電する間に定期的な間隔で、1回以上の割合で放電を行うことも好ましい。前記間欠放電は、放電レートが15~25Cであることも好ましい。 It is preferable that the intermittent discharge is performed at a rate of 2 times or less at regular intervals while charging SOC 3%, and the intermittent discharge is performed once at regular intervals while charging SOC 3%. It is also preferable to perform the discharge at a rate of at least 3 times. It is also preferable that the intermittent discharge has a discharge rate of 15 to 25C.

前記高SOC充電は、前記電解液の液量が予め設定した閾値より少なくなった場合に実行されることが好ましい。
前記アルカリ二次電池の制御方法は、駆動用に車両に搭載されたアルカリ二次電池に対して行われる制御方法であり、予め設定された出力時の電圧降下量と電解液の液量と関係に基づき、出力した際の電圧降下量が閾値V1以上であるときに、前記電解液の液量が予め設定した閾値より少なくなったと判断して、前記高SOC充電が実行されることを特徴とする。前記車両が、ハイブリッド自動車において好適に実施できる。また、前記アルカリ二次電池が、ニッケル水素蓄電池において好適に実施できる。
Preferably, the high SOC charging is performed when the amount of the electrolytic solution becomes less than a preset threshold.
The alkaline secondary battery control method is a control method performed on an alkaline secondary battery mounted on a vehicle for driving, and is based on the relationship between the voltage drop amount at the time of output and the amount of electrolyte solution set in advance. Based on this, when the amount of voltage drop at the time of output is equal to or higher than a threshold value V1, it is determined that the amount of the electrolytic solution has become less than a preset threshold value, and the high SOC charging is performed. do. The vehicle can be suitably implemented as a hybrid vehicle. Further, the alkaline secondary battery can be suitably implemented as a nickel-metal hydride storage battery.

本発明のアルカリ二次電池の制御方法によれば、実際に開弁を生じてしまったり、樹脂製の電池ケースからの水分透過で経時的に電解液が減少してしまったりしても、事後的に電池寿命を延命することができる。 According to the alkaline secondary battery control method of the present invention, even if the valve actually opens or the electrolyte decreases over time due to moisture permeation from the resin battery case, the battery life can be extended.

本実施形態のハイブリッド自動車のニッケル水素蓄電池の制御装置のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a control device for a nickel-metal hydride storage battery of a hybrid vehicle according to the present embodiment. (a)は、ニッケル水素蓄電池の正極の活物質の粒子表面の充電時の反応における酸素を示す模式図。(b)は、放電時の正常な正極の主反応と、酸素が発生し、局所的な液枯れを起こした場合の副反応を示す反応式。(a) is a schematic diagram showing oxygen in a reaction during charging on the particle surface of an active material of a positive electrode of a nickel-hydrogen storage battery. (b) is a reaction equation showing the main reaction of the normal positive electrode during discharge and the side reactions when oxygen is generated and local liquid depletion occurs. 予備充電PCと、間欠放電IDを含む高SOC充電HCと、急速放電QDのSOCを示すタイムチャート。A time chart showing the SOC of a preliminary charging PC, a high SOC charging HC including an intermittent discharge ID, and a rapid discharge QD. 高SOC充電における、SOC3%あたりの間欠放電の回数と、酸素発生量[g]との関係を示すグラフ。Graph showing the relationship between the number of intermittent discharges per 3% SOC and the amount of oxygen generated [g] in high SOC charging. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュールの一部の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the battery module of the nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順を示すフローチャート。1 is a flowchart showing the procedure of a method for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment. 本実施形態の間欠放電IDを含む高SOC充電HCと、急速放電QDの手順を含む充放電制御の手順を示すサブルーチンのフローチャート。5 is a flowchart of a subroutine showing a procedure of charging/discharging control including a high SOC charge HC including an intermittent discharge ID and a rapid discharge QD procedure according to the present embodiment. 、0.1秒の短時間出力をしたときの「出力時の電圧降下量[ΔV]」と、「電解液量[g]」との関係を、実験により取得したマップ。, a map obtained by experiment of the relationship between "voltage drop amount [ΔV] during output" and "electrolyte amount [g]" when outputting for a short time of 0.1 seconds. 「総放電電気量[Ah]」と、電解液の液量[g]との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the "total amount of discharged electricity [Ah]" and the amount of electrolyte solution [g].

以下、本発明のアルカリ二次電池の制御方法を、ニッケル水素蓄電池の制御方法の一実施形態を用いて図1~9を参照しながら説明する。
<ハイブリッド自動車の車両の構成>
図1は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法を実施するハイブリッド自動車の制御装置のブロック図である。
Hereinafter, the method for controlling an alkaline secondary battery of the present invention will be explained using an embodiment of the method for controlling a nickel-metal hydride storage battery with reference to FIGS. 1 to 9.
<Vehicle configuration of hybrid vehicle>
FIG. 1 is a block diagram of a control device for a hybrid vehicle that implements the method for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment.

本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュール90が搭載されるハイブリッド自動車は、走行用のモータとジェネレータ(発電機)の機能を併せ持つモータジェネレータ17を備える。モータジェネレータ17は、電池モジュール90から電力の供給を受けてモータとして車両を駆動して走行させる。また、車両の制動時には、回生制動を行ってモータジェネレータ17により力学エネルギーを電気エネルギーに変換する。回生した電気エネルギーを電池モジュール90蓄える。また、ガソリンエンジンからなる内燃機関18は、モータジェネレータ17を回転駆動して発電する。インバータ20は、モータジェネレータ17からの電流の入出力を行う。また、インバータ20は、電池モジュール90に対する充放電を行う。さらに、エアコンディショナや照明などの負荷に電力を供給する。このインバータ20は、インバータのみならずコンバータとしても機能し、かつ入出力の電気の最適化を行う。 A hybrid vehicle equipped with the battery module 90 of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment is equipped with a motor generator 17 that has both the functions of a driving motor and a generator. The motor generator 17 receives power from the battery module 90 and serves as a motor to drive the vehicle. Furthermore, when braking the vehicle, regenerative braking is performed and mechanical energy is converted into electrical energy by the motor generator 17. The battery module 90 stores the regenerated electrical energy. Further, an internal combustion engine 18 consisting of a gasoline engine rotationally drives a motor generator 17 to generate electricity. Inverter 20 inputs and outputs current from motor generator 17 . Further, the inverter 20 charges and discharges the battery module 90. It also supplies power to loads such as air conditioners and lighting. This inverter 20 functions not only as an inverter but also as a converter, and optimizes input and output electricity.

<本実施形態の課題>
このようなハイブリッド自動車は、省エネルギー、環境保護、経済性、動力性、耐久性などにより世界で広く普及している。ハイブリッド自動車が使用される地域は様々である。例えば、高温多湿な熱帯雨林で使用される場合がある。また、乾燥し気温の日隔差が大きい砂漠で使用される場合がある。さらに低温で気圧が低い悪路の山岳地で使用される場合がある。このような過酷な環境では、車載のニッケル水素蓄電池にとっても過酷な環境となる。そのため、内部でガスが発生して実際に開弁を生じてしまったりすることがある。また、激しい振動や温度差などから電槽のピンホールや割れ、溶着部の不良を生じやすい。さらに、高温で乾燥した環境や、気圧の激しい変化などの環境では樹脂製の電池ケースからの水分透過で電解液が減少しやすくなる。
<Issues of this embodiment>
Such hybrid vehicles are widely used around the world due to their energy saving, environmental protection, economic efficiency, power performance, and durability. Hybrid vehicles are used in various regions. For example, it may be used in hot and humid tropical rainforests. It may also be used in deserts that are dry and have large daily temperature differences. Furthermore, it may be used in mountainous areas with rough roads and low temperatures and low atmospheric pressure. Such a harsh environment is also a harsh environment for in-vehicle nickel-metal hydride storage batteries. Therefore, gas may be generated inside and the valve may actually open. In addition, severe vibrations and temperature differences tend to cause pinholes and cracks in the battery case, as well as defects in the welded parts. Furthermore, in environments that are hot and dry, or where there are drastic changes in atmospheric pressure, the electrolyte tends to decrease due to moisture permeation through the resin battery case.

さらに、急加速による急速放電、低SOCからの急速充電や、低温環境下での急速充電、過放電などはニッケル水素蓄電池の劣化を進行させ、電解液の減少を招く場合がある。特に、電池内圧が高まり開弁したような場合は、気体の放出とともに、電解液の噴出により電解液が失われる。 Furthermore, rapid discharge due to rapid acceleration, rapid charging from a low SOC, rapid charging in a low-temperature environment, over-discharging, etc. may progress the deterioration of the nickel-metal hydride storage battery, leading to a decrease in the amount of electrolyte. In particular, when the internal pressure of the battery increases and the valve opens, gas is released and the electrolyte is lost due to the ejection of the electrolyte.

そこで、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法では、このような電解液の減少に対応できる充放電方法とした。
<本実施形態の原理>
<酸素の発生>
正極の電位が所定の電位まで高くなると、水の電気分解の電位に達し、副反応として水の電気分解が生じる。水の電気分解では、正極では、以下の(1)式のような反応によりOが発生する。
Therefore, in the nickel-metal hydride storage battery control method of this embodiment, a charging/discharging method is adopted that can cope with such a decrease in electrolyte solution.
<Principle of this embodiment>
<Generation of oxygen>
When the potential of the positive electrode increases to a predetermined potential, the potential for water electrolysis is reached, and water electrolysis occurs as a side reaction. In water electrolysis, O 2 is generated at the positive electrode by a reaction expressed by the following equation (1).

4OH→O+2HO+4e……(1)
<正極の活物質の粒子の表面>
図2(a)は、ニッケル水素蓄電池の正極の活物質の粒子表面の充電時の反応における酸素を示す模式図である。正極の活物質の粒子は、充放電によりNi(OH)とβ-NiOOHとの間で変化する。図2(a)に示すように、正極の活物質であるNi(OH)/β-NiOOHの表面が充電により高い電位になると、上述した(1)式に示すような副反応を生じて、Oの気泡Bのように正極の活物質の粒子表面に発生する。充電時の正極でOが発生すると、正極の活物質の粒子界面にそのまま酸素の気泡Bが付着する。正極の活物質の粒子界面に付着したOの気泡は、正極の活物質の界面のHOやOHを物理的に排除することとなり、その部分は、局所的な「液枯れ」となる。ここにはHOもOHも、物理的に存在しない。
4OH - → O 2 + 2H 2 O + 4e - ... (1)
<Surface of particles of positive electrode active material>
FIG. 2(a) is a schematic diagram showing oxygen in a reaction during charging on the particle surface of the active material of the positive electrode of a nickel-metal hydride storage battery. The particles of the active material of the positive electrode change between Ni(OH) 2 and β-NiOOH upon charging and discharging. As shown in Figure 2(a), when the surface of Ni(OH) 2 /β-NiOOH, which is the active material of the positive electrode, reaches a high potential due to charging, a side reaction occurs as shown in equation (1) above. , O 2 bubbles B are generated on the particle surface of the positive electrode active material. When O 2 is generated at the positive electrode during charging, oxygen bubbles B directly adhere to the particle interface of the active material of the positive electrode. The O 2 bubbles attached to the particle interface of the positive electrode active material physically eliminate H 2 O and OH at the positive electrode active material interface, causing local "liquid drying up" in that area. Become. Neither H 2 O nor OH - physically exists here.

このOの気泡Bは、時間が経過すると、気泡Aのように正極の活物質の粒子表面から離脱する。
<放電時の正極における反応>
図2(b)は、放電時の正常な正極の主反応と、酸素が発生し、局所的な液枯れを起こした場合の異常な副反応を示す反応式である。
As time passes, the O 2 bubbles B separate from the particle surface of the positive electrode active material like the bubbles A.
<Reaction at the positive electrode during discharge>
FIG. 2(b) is a reaction equation showing a normal main reaction of the positive electrode during discharge and an abnormal side reaction when oxygen is generated and local liquid depletion occurs.

ニッケル水素蓄電池の放電時の正常な主反応は、以下の(2)式のように、HOの存在を前提に、β-NiOOHから、Ni(OH)とOHが生成される。この場合、電解液のHOは消費されて減少することになる。OHは、電解液のアルカリイオンとして働く。 In the normal main reaction during discharge of a nickel-metal hydride storage battery, Ni(OH) 2 and OH - are generated from β-NiOOH on the premise of the presence of H 2 O, as shown in equation (2) below. In this case, H 2 O in the electrolyte will be consumed and reduced. OH acts as an alkali ion in the electrolyte.

β-NiOOH+HO+e→Ni(OH)+OH……(2)
通常は、電解液に十分なHOが存在するので、何ら問題はない正常な反応である。
一方、正極が高い電位となりHOの電気分解が生じているような場合は、上述(1)式のような反応によりOが生成される。充電時の正極でOが発生すると、最初に正極の活物質の粒子界面に酸素の気泡Bが付着する。そうすると、上述のような局所的な「液枯れ」の状態となり、HOが供給されない。そうすると、上記(1)式のような反応が生じない。
β-NiOOH+H 2 O+e - →Ni(OH) 2 +OH - ...(2)
Normally, there is sufficient H 2 O in the electrolyte, so this is a normal reaction without any problems.
On the other hand, when the positive electrode is at a high potential and electrolysis of H 2 O occurs, O 2 is generated by the reaction as shown in equation (1) above. When O 2 is generated at the positive electrode during charging, oxygen bubbles B first adhere to the particle interface of the active material of the positive electrode. In this case, a local "liquid dry up" state as described above occurs, and H 2 O is not supplied. In this case, the reaction as shown in the above formula (1) does not occur.

この「液枯れ」の場合、ニッケル水素蓄電池の放電時の異常な副反応が生じ、以下の(3)式のような反応となる。
16β-NiOOH+4e→8NiH+HO+O+4OH……(3)
つまり、HOを使わずに反応し、逆にHOを生成する。その他の生成物として、NiHと、Oと、OHとを生成する。このうち、Oは、時間が経過すると以下に示す(4)式のようにセパレータを介し、負極にてスムーズに吸収され(リコンビネーション反応)、密閉系を保っている。
In the case of this "liquid drying up", an abnormal side reaction occurs during discharging of the nickel-metal hydride storage battery, resulting in a reaction as shown in equation (3) below.
16β-NiOOH+4e - →8Ni 2 O 3 H+H 2 O+O 2 +4OH - ......(3)
That is, the reaction occurs without using H 2 O, and on the contrary, H 2 O is produced. Ni 2 O 3 H, O 2 and OH - are produced as other products. Of these, O 2 is smoothly absorbed at the negative electrode (recombination reaction) through the separator as shown in equation (4) below as time passes, maintaining a closed system.

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

しかしながら、HOの枯渇と、NiHの発生とのメリット・デメリットを比較すると、HOの枯渇は、直ちに電池の主反応を損ない、電池抵抗が上昇し、出力低下を招く。一方、NiHの発生は、電池抵抗の上昇や電池容量の低下はあるものの、その低下量はHOの枯渇と比較すれば少なく、そのハイブリッド自動車の運用に対する深刻度は小さいといえる。 However, when comparing the advantages and disadvantages of depletion of H 2 O and generation of Ni 2 O 3 H, depletion of H 2 O immediately impairs the main reaction of the battery, increases battery resistance, and leads to a decrease in output. . On the other hand, although the generation of Ni 2 O 3 H causes an increase in battery resistance and a decrease in battery capacity, the amount of decrease is small compared to depletion of H 2 O, and the severity of the problem for the operation of hybrid vehicles is considered to be small. I can say that.

すなわち、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法は、ハイブリッド自動車の運用にとって深刻度が大きいHOの枯渇を回避するために、緊急避難的により深刻度の小さいNiHの発生をあえて許容する発明である。 In other words, the nickel-metal hydride storage battery control method of this embodiment prevents the generation of Ni 2 O 3 H, which is less serious, as an emergency evacuation, in order to avoid depletion of H 2 O, which is more serious for the operation of a hybrid vehicle. This is an invention that we dare to allow.

<本実施形態の手順の概要>
図3は、予備充電PCと、間欠放電IDを含む高SOC充電HCと、急速放電QDのSOCを示すタイムチャートである。
<Summary of the procedure of this embodiment>
FIG. 3 is a time chart showing the SOC of the preliminary charging PC, the high SOC charging HC including the intermittent discharge ID, and the rapid discharging QD.

図3における開始SOCは、例えば40%以上である。この40%以上のSOCの状態を、本願では「高SOC状態」という。また、この高SOC状態から開始する充電を、本願では、「高SOC充電H」という。高SOC充電HCの充電レートは、例えば2C以上である。 The starting SOC in FIG. 3 is, for example, 40% or more. This state of SOC of 40% or more is referred to as a "high SOC state" in this application. Further, in this application, charging that starts from this high SOC state is referred to as "high SOC charging H." The charging rate of the high SOC charging HC is, for example, 2C or more.

高SOC充電HCは、SOC100%を超えている場合は基本的に行わない。ただし、緊急度が高いと判断した場合は、過充電の状態としてもよい。高SOC充電HCは、目標SOC、例えばSOC100%まで行われる。 High SOC charging HC is basically not performed when the SOC exceeds 100%. However, if it is determined that the level of urgency is high, the battery may be placed in an overcharged state. High SOC charging HC is performed up to a target SOC, for example, SOC 100%.

間欠放電IDは、高SOC充電HCの途中で、基本的に一定間隔t2で行われる放電である。間欠放電IDは、一定の分極状態が残存するとともに、Ni(OH)粒子表面の充電状態にムラを形成させ局所的に酸素を発生させるように行われる。このため、十分な分極状態を残存させるために、t2の間隔には下限を設ける。一方、間隔が長すぎると、正極の電位が平均化した電位のムラが生じにくくなる。そのためニッケル水素蓄電池の構成や、いろいろな条件により最適化される。本実施形態の間欠放電IDは、SOC3%を充電する間に定期的な間隔で、1回以上2回以下の割合で間欠放電IDを行う。 Intermittent discharge ID is basically discharge that is performed at constant intervals t2 during high SOC charging HC. The intermittent discharge ID is performed so that a certain polarization state remains, and at the same time, unevenness is formed in the charged state on the surface of the Ni(OH) 2 particles and oxygen is locally generated. Therefore, in order to ensure that a sufficient polarized state remains, a lower limit is set for the interval t2. On the other hand, if the interval is too long, unevenness in the potential of the positive electrode becomes less likely to occur. Therefore, it is optimized depending on the configuration of the nickel-metal hydride storage battery and various conditions. In the intermittent discharge ID of this embodiment, intermittent discharge ID is performed once or more and twice or less at regular intervals during charging to SOC 3%.

間欠放電IDの放電レートは、1C以上で設定することができ、より好ましくは15C以上である。15C以上であれば、好適に電位ムラを生じさせることができる。また、このレートは、電位ムラを生じさせる観点からは、ハイレートほど好ましく、具体的には、車両システムの上限(具体的には25C程度)まで上げることができる。 The discharge rate of the intermittent discharge ID can be set to 1C or more, more preferably 15C or more. If it is 15C or more, potential unevenness can be suitably caused. Further, from the viewpoint of causing potential unevenness, this rate is preferably higher, and specifically, it can be increased to the upper limit of the vehicle system (specifically, about 25C).

また、高SOC充電HCによりニッケル水素蓄電池のSOCが目標SOC、例えば100%になったら高SOC充電HCを終了する。そして、直ちに急速放電QDを行う。急速放電QDは、高SOC充電HCの後、HOの生成のため高SOC充電HDの充電レートより大きな電流で急速に放電する。本実施形態では、急速放電QDは、放電レートが1C以上である。 Further, when the SOC of the nickel metal hydride storage battery reaches the target SOC, for example 100%, by the high SOC charging HC, the high SOC charging HC is ended. Then, rapid discharge QD is immediately performed. A fast discharge QD rapidly discharges after a high SOC charge HC at a current greater than the charging rate of a high SOC charge HD due to the production of H 2 O. In this embodiment, the rapid discharge QD has a discharge rate of 1C or more.

(本実施形態の作用)
<高SOC充電によるOの発生>
高SOC充電HCは、正極の活物質の粒子表面に、図2(a)の気泡Bのように、Oの気泡を形成することが目的である。そのため高SOC充電HCは、正極の活物質の粒子表面の充電状態にムラを形成させる。正極の活物質の粒子表面の充電状態にムラを形成させるためには、高SOC充電HCの途中で電流を急激に反転させて正極の充電による分極を解消する。つまり、例えば25Cのハイレートの間欠放電IDを行う。電流を急激に反転させることで、正極の活物質の粒子表面の充電状態にムラを生じる。間欠放電IDの回数が所定の回数より多いと充電ムラは生じるが分極が解消されてしまう。分極が解消されてしまうと、正極の電位が低下する。正極の電位が低下するとHOの電気分解の電位を下回り酸素の発生量が減少する。
(Action of this embodiment)
<Generation of O2 due to high SOC charging>
The purpose of high SOC charging HC is to form O 2 bubbles, like bubbles B in FIG. 2(a), on the particle surface of the active material of the positive electrode. Therefore, the high SOC charging HC causes unevenness in the charging state on the surface of the particles of the active material of the positive electrode. In order to form an uneven state of charge on the surface of particles of the active material of the positive electrode, the current is rapidly reversed during high SOC charging HC to eliminate polarization caused by charging the positive electrode. That is, for example, high rate intermittent discharge ID of 25C is performed. By rapidly reversing the current, the state of charge on the surface of the active material particles in the positive electrode becomes uneven. If the number of intermittent discharge IDs is greater than a predetermined number of times, uneven charging will occur, but polarization will be eliminated. When polarization is eliminated, the potential of the positive electrode decreases. When the potential of the positive electrode decreases, it becomes lower than the potential for electrolysis of H 2 O, and the amount of oxygen generated decreases.

一方、間欠放電の回数が所定の回数より少ないと、粒子表面としては平均的には高い充電状態になり電位は上昇する。しかしながら正極の活物質の粒子の表面が均一に充電され、局所的な電位のムラはなくなるため、局所的に酸素が発生することもなくなる。 On the other hand, if the number of intermittent discharges is less than the predetermined number, the particle surface will be in a highly charged state on average and the potential will increase. However, since the surface of the particles of the positive electrode active material is charged uniformly and local potential unevenness is eliminated, oxygen is no longer generated locally.

図4は、高SOC充電HCにおける、SOC3%あたりの間欠放電IDの回数と、酸素発生量[g]との関係を示すグラフである。高SOC充電HCにおける、SOC3%あたりの間欠放電IDの回数と、酸素発生量[g]との関係をみると、間欠放電IDの回数が概ね「1回/SOC3%」の酸素発生量[g]は、ピークOとなった。また、間欠放電IDの回数が概ね「2回/SOC3%」の酸素発生量[g]は、高濃度Oとなった。さらに、間欠放電IDの回数が「0回/SOC3%」の酸素発生量[g]は、濃度Oとなった。酸素発生量の見地のみからは、間欠放電IDが「0~2回/SOC3%」において酸素が十分発生しているものと判断できる。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of intermittent discharges ID per 3% SOC and the amount of oxygen generated [g] in high SOC charging HC. Looking at the relationship between the number of intermittent discharge IDs per 3% SOC and the amount of oxygen generated [g] in high SOC charging HC, the amount of oxygen generated [g] when the number of intermittent discharge IDs is approximately 1 time/3% SOC ] was the peak OP . Further, the amount of oxygen generated [g] when the number of intermittent discharge IDs was approximately "2 times/SOC 3%" was a high concentration OH . Further, the amount of oxygen generated [g] when the number of intermittent discharge IDs was "0 times/SOC3%" was a concentration O 0 . From the viewpoint of the amount of oxygen generated, it can be determined that sufficient oxygen is generated when the intermittent discharge ID is "0 to 2 times/SOC 3%".

一方、本実施形態では、正極の活物質の粒子の表面において、局所的な電位のムラにより局所的にOを発生させ、その状態でNiHを発生させることが目的である。高SOC充電HCの継続時間が長すぎると正極の電位が平均化されてしまう。そうすると、その効果を確実にするためには、間欠放電IDが「1回/SOC3%」より多いのが望ましいといえる。 On the other hand, in the present embodiment, the purpose is to locally generate O 2 due to local potential unevenness on the surface of the particles of the active material of the positive electrode, and to generate Ni 2 O 3 H in this state. If the duration of high SOC charging HC is too long, the potential of the positive electrode will be averaged. Therefore, in order to ensure the effect, it is desirable that the intermittent discharge ID be greater than "1 time/SOC 3%".

以上のような点から、間欠放電IDの回数は、「1~2回/SOC3%」であることが望ましい。
本実施形態では、高いSOC状態、たとえば40%以上から2C以上のハイレートで高SOC充電HCを行う。本実施形態の間欠放電IDは、この高SOC充電HCの間に、SOC3%を充電する間に定期的な間隔で、1回以上2回以下の割合で、25Cのハイレートで間欠放電IDを行う。このように設定することで基本的に高SOC充電HCにより、正極の分極が生じる。これとともに、時間t2の間隔で行われる間欠放電IDにより、正極の活物質の粒子の表面に局所的な電位のムラが生じ、局所的に図2(a)のOの気泡BのようなOの気泡が正極の活物質の粒子の表面に発生する。
From the above points, it is desirable that the number of intermittent discharge IDs is "1 to 2 times/SOC3%".
In this embodiment, high SOC charging HC is performed in a high SOC state, for example, at a high rate of 2C or more from 40% or higher. In the intermittent discharge ID of this embodiment, during this high SOC charging HC, intermittent discharge ID is performed at a high rate of 25C at regular intervals, once or more and twice or less, while charging SOC 3%. . With this setting, basically polarization of the positive electrode occurs due to high SOC charging HC. At the same time, due to the intermittent discharge ID performed at intervals of time t2, local potential unevenness occurs on the surface of the particles of the positive electrode active material, causing localized unevenness in the potential, such as the O 2 bubbles B in FIG. 2(a). O 2 bubbles are generated on the surface of the particles of the positive electrode active material.

<間欠放電IDによるHOの発生>
ここで、図2(a)及び図2(b)を参照して、間欠放電IDについて説明する。
本実施形態のような高SOC充電HCを行わない場合、つまり、40%未満の低いSOCである低SOC状態での充電では、Oの発生はほとんどない。さらに、充電レートが2C未満では、同様にOの発生は比較的少なくなる。
<Generation of H 2 O due to intermittent discharge ID>
Here, intermittent discharge ID will be explained with reference to FIGS. 2(a) and 2(b).
When high SOC charging HC is not performed as in this embodiment, that is, when charging is performed in a low SOC state with a low SOC of less than 40%, almost no O 2 is generated. Furthermore, at charging rates below 2C, relatively little O 2 is produced as well.

一方、本実施形態の高SOC充電HCでは、高SOC充電では、図3に示す開始SOCが40%以上に設定されており、その後もSOCの高い高SOC状態での充電となる。さらに、本実施形態の場合は、高SOC充電HCは、2C以上のハイレートで充電する。このため正極電位が高いだけでなく分極も強く生じる。この高電位のためOが多く発生する。 On the other hand, in the high SOC charging HC of this embodiment, the starting SOC shown in FIG. 3 is set to 40% or more, and charging continues in the high SOC state after that. Furthermore, in the case of this embodiment, the high SOC charging HC charges at a high rate of 2C or more. Therefore, not only the positive electrode potential is high but also strong polarization occurs. Due to this high potential, a large amount of O 2 is generated.

図2(a)に示すように、このような状態から一気に25Cのハイレートで間欠放電IDを行うと、正極の活物質の粒子の表面で発生したOは、気泡Bのように正極の活物質の粒子の表面にとどまったままである。 As shown in Fig. 2(a), when intermittent discharge ID is performed at a high rate of 25C from such a state, O 2 generated on the surface of the particles of the positive electrode active material becomes active in the positive electrode like bubbles B. It remains on the surface of the particle of matter.

そうすると、間欠放電IDのときには、正極活物質の粒子表面にOの気泡が付着している場合は、その部分の電解液が局所的に枯渇し、HO、OHが存在しない。
そうすると、β-NiOOHは、HOなしで反応し、以下の(4)式のように、異常な副反応となり、NiHが不可逆的に生成されてしまう。
Then, during intermittent discharge ID, if O 2 bubbles are attached to the particle surface of the positive electrode active material, the electrolyte in that area is locally depleted, and H 2 O and OH are not present.
Then, β-NiOOH reacts without H 2 O, resulting in an abnormal side reaction as shown in equation (4) below, and Ni 2 O 3 H is irreversibly produced.

16β-NiOOH+4e→8NiH+2HO+O+4OH…(4)
一方、この副反応では、まず第1にHOを消費することがない。そのため、電解液が減少し、セパレータ中の電解液の枯渇(セパレータドライアウト)を引き起こしそうな状態でも、この反応は、問題なくできる。
16β-NiOOH+4e - →8Ni 2 O 3 H + 2H 2 O+O 2 +4OH -... (4)
On the other hand, in this side reaction, H 2 O is not consumed in the first place. Therefore, even in a state where the electrolyte decreases and is likely to cause depletion of the electrolyte in the separator (separator dryout), this reaction can be performed without any problem.

次に、この副反応では、逆にHOを生成する。したがってセパレータ中の電解液の枯渇を引き起こしそうな状態において、電解液にHOを補充することができる。その結果、セパレータ中の電解液の枯渇を有効に回避することができる。 Next, in this side reaction, H 2 O is produced conversely. Therefore, the electrolyte can be replenished with H 2 O in a situation where the electrolyte in the separator is likely to be depleted. As a result, depletion of the electrolyte in the separator can be effectively avoided.

なお、確かにNiHの発生は好ましいものではない。しかしながらセパレータ中の電解液の枯渇が直ちに電池容量の急激な低下を招きハイブリッド自動車の運用に深刻な影響を与える。この影響と利益衡量をすれば、NiHの発生による電池抵抗の増加や電池容量の低下は、一時的なものであればハイブリッド自動車の運用に深刻な影響を与えることがない。よって、緊急避難的なニッケル水素蓄電池の制御方法として、実用上極めて効果的な作用を奏する。 Note that the generation of Ni 2 O 3 H is certainly not desirable. However, depletion of the electrolyte in the separator immediately causes a rapid decrease in battery capacity, which seriously affects the operation of the hybrid vehicle. If this influence and profit are balanced, the increase in battery resistance and decrease in battery capacity due to the generation of Ni 2 O 3 H will not seriously affect the operation of the hybrid vehicle if it is only temporary. Therefore, as a control method for a nickel-metal hydride storage battery for emergency evacuation, this method is extremely effective in practice.

<急速放電QDによるHOの発生>
図3に示すように、本実施形態では、間欠放電IDを挟みながら高SOC充電HCにより時間t3で電池のSOCが目標SOC(例えば100%)に達したら、時間t3から急速放電QDを行う。
<Generation of H 2 O by rapid discharge QD>
As shown in FIG. 3, in this embodiment, when the SOC of the battery reaches the target SOC (for example, 100%) at time t3 by high SOC charging HC while intermittent discharge ID is in between, rapid discharge QD is performed from time t3.

図2(a)に示すように、高SOC充電HC直後では、正極の活物質の粒子の表面には、Oの気泡Bが付着している。このOの気泡Bは、正極の活物質の粒子の表面においてHO、OHとの反応を妨げる。しかしながらこのOの気泡Bは、時間の経過とともに、気泡Aのように正極の活物質の粒子の表面から離脱する。そうすると、その結果、図2(b)のAに示すようなHOを消費する主反応を生じ、Bに示す式のようなNiHを生成する副反応は生じない。 As shown in FIG. 2(a), immediately after high SOC charging HC, O 2 bubbles B are attached to the surface of the particles of the positive electrode active material. This O 2 bubble B prevents the reaction with H 2 O and OH on the surface of the active material particles of the positive electrode. However, the O 2 bubbles B, like the bubbles A, separate from the surface of the particles of the positive electrode active material over time. As a result, a main reaction that consumes H 2 O as shown in A of FIG. 2(b) occurs, and a side reaction that produces Ni 2 O 3 H as shown in the formula B does not occur.

そこで、気泡Aのように正極の活物質の粒子の表面から離脱する前に、気泡Bの状態で急速放電QDを行うことで、NiHを生成する副反応を生じさせる。これにより、電解液のHOを消費せず、かつHOを生成して電解液のHOを補充することができる。その結果、セパレータ中の電解液の枯渇(セパレータドライアウト)を有効に回避することができる。 Therefore, by performing rapid discharge QD in the state of bubbles B before they separate from the surface of the particles of the positive electrode active material like bubbles A, a side reaction that generates Ni 2 O 3 H is caused. Thereby, H 2 O in the electrolytic solution is not consumed, and H 2 O can be generated to replenish the H 2 O in the electrolytic solution. As a result, depletion of the electrolyte in the separator (separator dryout) can be effectively avoided.

(本実施形態の構成)
以下、本実施形態の制御方法を実施する構成を詳細に説明する。
<ニッケル水素蓄電池>
図5は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュール90の一部の断面図を示す。図5に示すように、ニッケル水素蓄電池は、密閉型電池であり、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の電源として用いられる電池である。車両に搭載されるニッケル水素蓄電池としては、所要の電力容量を得るべく、複数の単電池110を電気的に直列接続して構成された電池モジュール90からなる角形密閉式の二次電池が知られている。
(Configuration of this embodiment)
The configuration for implementing the control method of this embodiment will be described in detail below.
<Nickel-metal hydride storage battery>
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a portion of the battery module 90 of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment. As shown in FIG. 5, the nickel-metal hydride storage battery is a sealed battery that is used as a power source for vehicles such as electric cars and hybrid cars. As a nickel-metal hydride storage battery installed in a vehicle, a rectangular sealed secondary battery consisting of a battery module 90 configured by electrically connecting a plurality of single cells 110 in series is known to obtain the required power capacity. ing.

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

角形ケース300を構成する一体電槽100は、アルカリ性の電解液に対して耐性を有する合成樹脂材料、例えばポリプロピレンやポリエチレン等により構成されている。そしてこの一体電槽100の内部には、複数の単電池110を区画する隔壁120が形成されており、この隔壁120によって区画された部分が、単電池110毎の電槽130となる。一体電槽100は、例えば、6つの電槽130を有しており、図1には、その一部の4つが示されている。 The integrated battery case 100 that constitutes the square case 300 is made of a synthetic resin material that is resistant to alkaline electrolyte, such as polypropylene or polyethylene. A partition wall 120 is formed inside the integrated battery case 100 to partition a plurality of cells 110, and the portion partitioned by the partition wall 120 becomes a cell case 130 for each cell cell 110. The integrated battery case 100 has, for example, six battery cases 130, and FIG. 1 shows four of them.

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

また、隔壁120の上部には各電槽130の接続に用いられる貫通孔170が形成されている。貫通孔170は、集電板150の上部に突設されている接続突部151、及び集電板160の上部に突設されている接続突部161の2つの接続突部151,161同士が該貫通孔170を介して溶接接続される。このことで、各々隣接する電槽130の極板群140を電気的に直列接続させる。貫通孔170のうち、両端の電槽130の各々外側に位置する貫通孔170は、一体電槽100の端側壁上方で正極の接続端子152又は負極の接続端子153(図示略)が装着される。正極の接続端子152は、集電板150の接続突部151と溶接接続される。負極の接続端子153は、集電板160の接続突部161と溶接接続される。こうして直列接続された極板群140、すなわち複数の単電池110の総出力が正極の接続端子152及び負極の接続端子153から取り出される。 Further, a through hole 170 used for connecting each battery case 130 is formed in the upper part of the partition wall 120. The through hole 170 has two connecting protrusions 151 and 161, a connecting protrusion 151 protruding from the upper part of the current collecting plate 150 and a connecting protruding part 161 protruding from the upper part of the current collecting plate 160. The welding connection is made through the through hole 170. This electrically connects the electrode plate groups 140 of adjacent battery cases 130 in series. Among the through-holes 170, the through-holes 170 located on the outside of each of the battery cases 130 at both ends are fitted with positive electrode connection terminals 152 or negative electrode connection terminals 153 (not shown) above the end side walls of the integrated battery case 100. . The positive electrode connection terminal 152 is connected to the connection protrusion 151 of the current collector plate 150 by welding. The negative electrode connection terminal 153 is connected to the connection protrusion 161 of the current collector plate 160 by welding. In this way, the total output of the series-connected electrode plate group 140, that is, the plurality of cells 110, is taken out from the positive electrode connection terminal 152 and the negative electrode connection terminal 153.

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

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

<極板群140の構成>
<正極板141>
正極板141は、水酸化ニッケル及びコバルトを活物質として構成されている。詳しくは、水酸化ニッケルに、水酸化コバルトや金属コバルト粉末などの導電剤、そして必要に応じてカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤やポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤を適量加えてまずはペースト状に加工する。その後、こうしてペースト状になった加工物を、発泡ニッケル三次元多孔体等の芯材に塗布あるいは充填したのちに、これを乾燥、圧延、切断することによって板状の正極板141を形成する。なお、発泡ニッケル三次元多孔体としては、発泡ウレタンのウレタン骨格表面にニッケルメッキを施した後、発泡ウレタンを焼失させたものが用いられる。
<Configuration of electrode plate group 140>
<Positive electrode plate 141>
The positive electrode plate 141 is made of nickel hydroxide and cobalt as active materials. In detail, first make a paste by adding an appropriate amount of a conductive agent such as cobalt hydroxide or metallic cobalt powder to nickel hydroxide, and if necessary, a thickener such as carboxymethyl cellulose or a binder such as polytetrafluoroethylene. Process. Thereafter, the paste-like processed product is applied or filled into a core material such as a three-dimensional porous nickel foam, and then dried, rolled, and cut to form a plate-shaped positive electrode plate 141. Note that the three-dimensional porous nickel foam material used is one obtained by applying nickel plating to the surface of the urethane skeleton of urethane foam and then burning off the urethane foam.

<負極板142>
負極板142は、例えば、ランタン、セリウム、及びネオジム等の希土類元素の混合物であるミッシュメタル、ニッケル、アルミニウム、コバルトおよびマンガンを構成要素とする水素吸蔵合金を活物質として構成されている。これも詳しくは、この水素吸蔵合金にカーボンブラックなどの導電剤、そして必要に応じてカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤や、スチレン-ブタジエン共重合体などの結着剤を添加してまずはペースト状に加工する。その後、こうしてペースト状に加工された水素吸蔵合金を、パンチングメタル(活物質支持体)などの芯材に塗布あるいは充填した後、これを乾燥、圧延、切断することによって同じく板状の負極板142を形成する。
<Negative electrode plate 142>
The negative electrode plate 142 is configured, for example, as an active material of misch metal, which is a mixture of rare earth elements such as lanthanum, cerium, and neodymium, and a hydrogen storage alloy whose constituent elements are nickel, aluminum, cobalt, and manganese. In detail, this hydrogen storage alloy is first made into a paste by adding a conductive agent such as carbon black, and if necessary, a thickener such as carboxymethyl cellulose and a binder such as styrene-butadiene copolymer. Process. Thereafter, the hydrogen storage alloy processed into a paste is coated or filled into a core material such as a punching metal (active material support), and then dried, rolled, and cut to form a negative electrode plate 14 in the same plate shape. form.

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

<ニッケル水素蓄電池の組み立て>
こうした正極板141及び負極板142、及びセパレータ143は、正極板141と負極板142とを互いに反対側に突出する態様でセパレータ143を介して交互に積層することで直方体状の極板群140を構成する。そして、一方に突出して積層された各正極板141のリード部141aの外縁と集電板150とがスポット溶接等により接合されるとともに、他方に突出して積層された各負極板142のリード部142aの外縁と集電板160とがスポット溶接等により接合される。
<Assembling the nickel metal hydride storage battery>
The positive electrode plate 141, the negative electrode plate 142, and the separator 143 are constructed by alternately stacking the positive electrode plate 141 and the negative electrode plate 142 with the separator 143 interposed in such a manner that the positive electrode plate 141 and the negative electrode plate 142 protrude in opposite directions. Configure. Then, the outer edge of the lead portion 141a of each positive electrode plate 141 stacked so as to protrude on one side and the current collector plate 150 are joined by spot welding or the like, and the lead portion 142a of each negative electrode plate 142 stacked so as to protrude on the other side is joined to the current collecting plate 150. The outer edge of the current collector plate 160 is joined by spot welding or the like.

集電板150及び160の溶接された極板群140は、角形ケース300内の各電槽130に収容される。隣接する極板群140の正極の集電板150と負極の集電板160とがそれらの上部に突設された接続突部151及び161同士のスポット溶接等により接続される。そのため、互いに隣接する極板群140が電気的に直列接続される。 The welded electrode plate group 140 of the current collector plates 150 and 160 is housed in each battery case 130 within the rectangular case 300. The positive current collector plate 150 and the negative current collector plate 160 of the adjacent electrode plate group 140 are connected to each other by spot welding or the like using connection protrusions 151 and 161 provided above them. Therefore, adjacent electrode plate groups 140 are electrically connected in series.

各電槽130内には、水酸化カリウムを主成分とするアルカリ水溶液(電解液)が所定量注入された状態で、蓋体200で一体電槽100の開口が封止される。このことで、複数の単電池110(ニッケル水素蓄電池)からなる例えば定格容量「6.5Ah」の電池モジュール90が構成されている。このような電池モジュール90がさらに組み合わされて、樹脂ケースに収納され、制御装置や各種センサなどが装着されて車載用の電池パック24(図1参照)として車両の駆動用電池として搭載される。 A predetermined amount of an alkaline aqueous solution (electrolyte) containing potassium hydroxide as a main component is injected into each battery case 130, and the opening of the integrated battery case 100 is sealed with the lid body 200. As a result, a battery module 90 having a rated capacity of "6.5 Ah", for example, is constituted by a plurality of single cells 110 (nickel metal hydride storage batteries). Such battery modules 90 are further combined, housed in a resin case, and equipped with a control device, various sensors, etc., and installed as an on-vehicle battery pack 24 (see FIG. 1) as a battery for driving a vehicle.

<ニッケル水素蓄電池の制御装置10>
図1に示すニッケル水素蓄電池の制御装置10のブロック図を参照して、制御装置10について説明する。なお、ここでは、ニッケル水素蓄電池は、電池モジュール90を収容した電池パック24の状態で制御する場合について説明する。
<Nickel-metal hydride storage battery control device 10>
The control device 10 will be described with reference to a block diagram of the control device 10 for a nickel-metal hydride storage battery shown in FIG. Here, a case will be described in which the nickel-metal hydride storage battery is controlled in the state of the battery pack 24 containing the battery module 90.

<ハイブリッド自動車の車両の構成>
本実施形態のニッケル水素蓄電池の電池モジュール90が搭載されるハイブリッド自動車は、モータとジェネレータ(発電機)の機能を併せ持つモータジェネレータ17を備える。モータジェネレータ17は、電池モジュール90から電力の供給を受けてモータとして車両を駆動して走行させる。また、車両の制動時には、回生制動を行ってモータジェネレータ17により力学エネルギーを電気エネルギーに変換する。回生した電気エネルギーを電池モジュール90蓄える。また、ガソリンエンジンからなる内燃機関18は、モータジェネレータ17を回転駆動して発電する。インバータ20は、モータジェネレータ17からの電流の入出力を行う。また、インバータ20は、電池モジュール90に対する充放電を行う。さらに、エアコンディショナや照明などの負荷に電力を供給する。このインバータ20は、インバータのみならずコンバータとしても機能し、かつ入出力の電気の最適化を行う。
<Vehicle configuration of hybrid vehicle>
A hybrid vehicle equipped with the battery module 90 of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment includes a motor generator 17 that has both the functions of a motor and a generator. The motor generator 17 receives power from the battery module 90 and serves as a motor to drive the vehicle. Furthermore, when braking the vehicle, regenerative braking is performed and mechanical energy is converted into electrical energy by the motor generator 17. The battery module 90 stores the regenerated electrical energy. Further, an internal combustion engine 18 consisting of a gasoline engine rotationally drives a motor generator 17 to generate electricity. Inverter 20 inputs and outputs current from motor generator 17 . Further, the inverter 20 charges and discharges the battery module 90. It also supplies power to loads such as air conditioners and lighting. This inverter 20 functions not only as an inverter but also as a converter, and optimizes input and output electricity.

<制御装置10>
制御装置10は、車両に搭載して(オンボード)で、リアルタイム又は蓄積データに基づいて車両の電池モジュール90を制御することができる。
<Control device 10>
The control device 10 is mounted on a vehicle (onboard) and can control the battery module 90 of the vehicle in real time or based on accumulated data.

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

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

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

<制御部11>
制御装置10の制御部11は、制御装置10全体の制御を行うCPU、RAM、ROM、インタフェイスを備えたコンピュータとして構成されている。周知のECU(Electronic Control Unit)により実施することができる。
<Control unit 11>
The control unit 11 of the control device 10 is configured as a computer including a CPU, RAM, ROM, and an interface that controls the entire control device 10. This can be implemented using a well-known ECU (Electronic Control Unit).

<記憶部12>
記憶部12は、本実施形態の制御方法を実施するための制御装置10のプログラムや、必要なデータが記憶される記憶媒体を備える。プログラムは、本実施形態のニッケル水素蓄電池の充放電制御のステップを実行するプログラム、SOCを算出するプログラムなどを備える。
<Storage unit 12>
The storage unit 12 includes a storage medium in which a program for the control device 10 and necessary data for implementing the control method of this embodiment are stored. The program includes a program that executes the steps of controlling the charging and discharging of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment, a program that calculates the SOC, and the like.

<情報取得部13>
情報取得部13は、逐次電流検出器21から充電電流値を取得し、電圧検出器22から電圧値を取得し、温度検出器23から電池温度を取得して記憶する。
<Information acquisition unit 13>
The information acquisition unit 13 sequentially acquires the charging current value from the current detector 21, acquires the voltage value from the voltage detector 22, and acquires and stores the battery temperature from the temperature detector 23.

<SOC算出部14>
SOC算出部14は、電圧検出器22で測定した電圧などから電池モジュール90のSOCを推定する。また、さらに、ここから正極SOCや負極SOCなどを、マップなどを参照して推定する。
<SOC calculation unit 14>
The SOC calculation unit 14 estimates the SOC of the battery module 90 from the voltage measured by the voltage detector 22 and the like. Furthermore, the positive electrode SOC, negative electrode SOC, etc. are estimated from here with reference to a map or the like.

<充放電制御部15>
充放電制御部16は、電池モジュール90の電圧を監視して、SOCが閾値より低下している場合は、モータジェネレータ17により発電してインバータ20を介し電池モジュール90を充電する。一方、車両の制動時にモータジェネレータ17からの回生電流を、インバータ20を介し電池モジュール90を充電する。この場合、過大な電流や、電池モジュール90のSOCが高すぎる場合は、充電を制限する。このときの閾値などは、記憶部12に記憶されている。
<Charge/discharge control section 15>
The charging/discharging control unit 16 monitors the voltage of the battery module 90 and, if the SOC is lower than a threshold value, generates power using the motor generator 17 and charges the battery module 90 via the inverter 20 . On the other hand, when the vehicle is braked, the battery module 90 is charged with regenerative current from the motor generator 17 via the inverter 20. In this case, if there is excessive current or the SOC of the battery module 90 is too high, charging is restricted. The threshold value and the like at this time are stored in the storage unit 12.

一方、車両の駆動時では、制御部11からの指令で、電池モジュール90から必要な電流を、インバータ20を介しモータジェネレータ17に供給する。
<ニッケル水素蓄電池の制御方法>
図6は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順を示すフローチャートである。以下、図6に沿って本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法の手順を説明する。
On the other hand, when the vehicle is being driven, a necessary current is supplied from the battery module 90 to the motor generator 17 via the inverter 20 in response to a command from the control unit 11 .
<Control method of nickel metal hydride storage battery>
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the nickel-metal hydride storage battery control method of this embodiment. Hereinafter, the procedure of the control method for the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment will be explained along FIG. 6.

<開始>
ハイブリッド自動車の電源がONされると、制御装置10がONされる。制御装置10がONされると、情報取得部13が電池モジュール90から電流検出器21、電圧検出器22、温度検出器23により、電池電流、電池電圧、電池温度を常時監視する。
<Start>
When the power of the hybrid vehicle is turned on, the control device 10 is turned on. When the control device 10 is turned on, the information acquisition unit 13 constantly monitors the battery current, battery voltage, and battery temperature from the battery module 90 using the current detector 21, voltage detector 22, and temperature detector 23.

<出力時の電圧測定(S1)>
制御部11は、収集した電池モジュール90の電流、電圧から、車両の電源のON時、走行中のアクセル操作時、車両アイドリング時等に、電池モジュール90が電力を出力した際の電圧の降下量[ΔV]を測定する。
<Voltage measurement at output (S1)>
From the collected current and voltage of the battery module 90, the control unit 11 determines the amount of voltage drop when the battery module 90 outputs power, such as when the vehicle is turned on, when the accelerator is operated while driving, when the vehicle is idling, etc. Measure [ΔV].

<電圧降下量≧閾値V1?(S2)>
ここで、図8は、0.1秒の短時間出力をしたときの「出力時の電圧降下量[ΔV]」と、「電解液量[g]」との関係を、実験により取得したマップである。このマップは、記憶部12に記憶してある。したがって、制御部11は、この「出力時の電圧降下量[ΔV]」と、「電解液量[g]」との関係から、電池モジュール90が電力を出力した際の電圧の降下量[ΔV]に基づいて、電解液量[g]を推定することができる。すなわち、0.1秒の短時間出力をしたときの「出力時の電圧降下量[ΔV]」が、閾値V1を上回った場合、電解液量が不足しているものと判断する。
<Voltage drop amount ≧ threshold value V1? (S2)>
Here, FIG. 8 is a map obtained experimentally showing the relationship between the "voltage drop amount [ΔV] during output" and the "electrolyte amount [g]" when outputting for a short time of 0.1 seconds. It is. This map is stored in the storage unit 12. Therefore, the control unit 11 determines the voltage drop amount [ΔV ] The amount of electrolyte [g] can be estimated. That is, when the "voltage drop amount [ΔV] during output" when outputting for a short time of 0.1 seconds exceeds the threshold value V1, it is determined that the amount of electrolyte is insufficient.

また、図9は、「総放電電気量[Ah]」と、電解液の液量[g]との関係を示すグラフである。総放電電気量[Ah]が大きくなり、推定した電解液の液量[g]が、閾値より少なくなった場合には、電解液にHOを補充する本実施形態の高SOC充電HCと急速放電を含むニッケル水素蓄電池の制御方法を実施する。その結果その後総放電電気量[Ah]が大きくなった場合に電解液の液量[g]を回復させる。 Moreover, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the "total amount of discharged electricity [Ah]" and the amount of electrolyte solution [g]. When the total amount of discharged electricity [Ah] increases and the estimated amount of electrolyte [g] becomes less than the threshold, the high SOC charging HC of this embodiment replenishes the electrolyte with H 2 O. Implement control methods for nickel-metal hydride storage batteries, including rapid discharge. As a result, when the total amount of discharged electricity [Ah] increases thereafter, the amount [g] of the electrolytic solution is restored.

<充放電制御実行なし(S3)>
制御部11は、電圧降下量が閾値V1未満である場合は(S2:NO)、電解液は十分にあると判断する。そして特に電池モジュール90に対して、電解液の補充は必要ないと判断して、本実施形態の高SOC充電HCと急速放電を含むニッケル水素蓄電池の制御方法を実行しないで(S3)、S5に進む。
<Charge/discharge control not executed (S3)>
If the voltage drop amount is less than the threshold value V1 (S2: NO), the control unit 11 determines that there is sufficient electrolyte. In particular, it is determined that replenishment of electrolyte is not necessary for the battery module 90, and the nickel-metal hydride storage battery control method including high SOC charging HC and rapid discharge of the present embodiment is not executed (S3), and the process proceeds to S5. move on.

<充放電制御(S4)>
一方、制御部11は、電圧降下量が閾値V1以上である場合は(S2:YES)、電解液が不足していると判断する。そして特に電池モジュール90に対して、電解液の補充が必要と判断して、本実施形態の高SOC充電HCと急速放電を含むニッケル水素蓄電池の制御方法を実行する(S4)。
<Charge/discharge control (S4)>
On the other hand, if the voltage drop amount is equal to or greater than the threshold value V1 (S2: YES), the control unit 11 determines that the electrolyte is insufficient. Then, it is determined that electrolyte replenishment is particularly necessary for the battery module 90, and the nickel-metal hydride storage battery control method including high SOC charging HC and rapid discharging of the present embodiment is executed (S4).

充放電制御(S4)の制御の詳細については、後述する。
<運用終了>
充放電制御実行なし(S3)、若しくは充放電制御(S4)の手順が終了し、車両の電源がOFFになるなどして運用が終了すれば(S5:YES)、ニッケル水素蓄電池の制御方法を終了する(終了)。そうでなければ(S5:NO)、再びS1に戻り制御を継続する。
Details of the charge/discharge control (S4) will be described later.
<Operation ended>
If the charging/discharging control is not executed (S3), or if the charging/discharging control (S4) procedure is completed and the vehicle power is turned off (S5: YES), the control method for the nickel-metal hydride storage battery is changed. To end (end). Otherwise (S5: NO), the process returns to S1 again and the control is continued.

<充放電制御(S4)のサブルーチン>
図7は、本実施形態の間欠放電IDを含む高SOC充電HCと、急速放電QDの手順を含む図6の充放電制御(S4)の手順を示すサブルーチンのフローチャートである。以下、図7を参照しながら充放電制御(S4)の手順を詳細に説明する。
<Charge/discharge control (S4) subroutine>
FIG. 7 is a flowchart of a subroutine showing the procedure of the charge/discharge control (S4) of FIG. 6 including the high SOC charge HC including the intermittent discharge ID and the rapid discharge QD procedure of the present embodiment. Hereinafter, the procedure of charge/discharge control (S4) will be explained in detail with reference to FIG.

<開始>
制御部11は、電圧降下量が閾値V1以上である場合は(S2:YES)、電解液が不足していると判断して、本実施形態の間欠放電IDを含む高SOC充電HCと、急速放電QDの手順を含む充放電制御を開始する。
<Start>
If the voltage drop amount is equal to or higher than the threshold value V1 (S2: YES), the control unit 11 determines that the electrolyte is insufficient, and performs high SOC charging HC including the intermittent discharge ID of this embodiment and rapid charging. Start charge/discharge control including discharge QD procedure.

<高SOC状態?(S41)>
充放電制御が開始されると、まず高SOC状態か否かを判断する(S41)。ここでは高SOC充電HCの前提条件である高SOC状態かを判断する。本実施形態では、「高SOC状態」とは、SOCが40%以上の状態をいう。したがって、図3に示す開始SOCは、OC40%に設定されている。現在の状態が、高SOC状態ではない、すなわちSOCが40%未満であれば(S41:NO)、予備充電PCを行う(S42)。
<High SOC state? (S41)>
When charging/discharging control is started, it is first determined whether or not the state is a high SOC (S41). Here, it is determined whether the state is a high SOC state, which is a prerequisite for high SOC charging HC. In this embodiment, the "high SOC state" refers to a state where the SOC is 40% or more. Therefore, the starting SOC shown in FIG. 3 is set to 40% OC. If the current state is not a high SOC state, that is, the SOC is less than 40% (S41: NO), pre-charging PC is performed (S42).

<予備充電(S42)>
予備充電PCは、高SOC充電HCと間欠放電IDを含まない以外は同じ条件で充電し、充電レートは高SOC充電HCと同じ、例えば2C以上で行う。充電は、高SOC状態である、すなわちSOCが40%以上でなければ継続される(S41:NO→S42)。
<Preliminary charging (S42)>
The preliminary charging PC is charged under the same conditions except that high SOC charging HC and intermittent discharge ID are not included, and the charging rate is the same as that of high SOC charging HC, for example, at 2C or more. Charging is continued unless the SOC is in a high SOC state, that is, the SOC is not 40% or more (S41: NO→S42).

<高SOC充電HC(S43)>
電池がすでに高SOC状態であるか、あるいは高SOC状態になったら(S41:YES)、高SOC充電HC(S43)が開始される。この時点を時間t0として、制御部11により経過時間がカウントされる。高SOC充電は、例えば2C以上のハイレートで行われる。
<High SOC charging HC (S43)>
If the battery is already in a high SOC state or becomes a high SOC state (S41: YES), high SOC charging HC (S43) is started. The control unit 11 counts the elapsed time with this point as time t0. High SOC charging is performed at a high rate of 2C or more, for example.

<所定間隔経過?(S44)>
高SOC充電HCが開始された時間t0からあらかじめ設定された時間t2が経過しなければ、高SOC充電HCが継続される(S44:NO→S43)。時間t0から時間t2が経過したら高SOC充電HC(S43)は終了し、上限SOCか否かが判断される(S45)。
< Has the specified interval passed? (S44)>
If a preset time t2 has not elapsed from time t0 when high SOC charging HC was started, high SOC charging HC is continued (S44: NO→S43). When time t2 has elapsed from time t0, high SOC charging HC (S43) ends, and it is determined whether the SOC is at the upper limit (S45).

<上限SOC未満(S45:NO)>
高SOC充電HC(S43)が終了すると、制御部11は、SOC算出部14で電池モジュール90のSOCを算出し、上限SOCを超したか否かを判断する(S47)。この上限SOCは、図3に示す目標SOCと同じで、本実施形態ではSOC100%に設定されている。SOCが上限SOCを超えていなかったら(S45:NO)、高SOC充電HCを終了して、間欠放電ID(S46)を開始する。
<Less than upper limit SOC (S45: NO)>
When the high SOC charging HC (S43) ends, the control unit 11 calculates the SOC of the battery module 90 using the SOC calculation unit 14, and determines whether the SOC exceeds the upper limit SOC (S47). This upper limit SOC is the same as the target SOC shown in FIG. 3, and is set to 100% SOC in this embodiment. If the SOC does not exceed the upper limit SOC (S45: NO), high SOC charging HC is ended and intermittent discharge ID (S46) is started.

<間欠放電ID(S46)>
間欠放電IDは、本実施形態では、放電レート25Cのハイレートで行われる。
<所定時間経過?(S47)>
間欠放電IDが開始されたら、制御部11は経過時間をカウントし、たとえば経過時間(ここでは1秒)が経過しなければ(S47:NO)間欠放電は継続され、1秒経過したら(S47:YES)間欠放電IDを終了する。間欠放電IDを終了したら、再び高SOC充電(S41)を行う。
<Intermittent discharge ID (S46)>
In this embodiment, the intermittent discharge ID is performed at a high discharge rate of 25C.
< Has the specified time passed? (S47)>
When the intermittent discharge ID is started, the control unit 11 counts the elapsed time. For example, if the elapsed time (here, 1 second) has not elapsed (S47: NO), the intermittent discharge is continued, and when 1 second has elapsed (S47: YES) End the intermittent discharge ID. After completing the intermittent discharge ID, high SOC charging is performed again (S41).

<上限SOC以上(S45:YES)>
高SOC充電HC(S43)が終了し、SOCが上限SOCを超えていたら(S45:YES)、高SOC充電HCを終了して、急速放電QD(S48)を開始する。
<Upper limit SOC (S45: YES)>
When the high SOC charge HC (S43) is finished and the SOC exceeds the upper limit SOC (S45: YES), the high SOC charge HC is finished and the rapid discharge QD (S48) is started.

<急速放電QD(S48)>
急速放電QD(S48)は、放電レートが高いほど望ましく、本実施形態では1C以上で放電する。
<Rapid discharge QD (S48)>
The higher the discharge rate of the rapid discharge QD (S48), the more desirable it is, and in this embodiment, discharge is performed at 1C or more.

<放電終了?(S49)>
急速放電QDは、HOが生成する副反応が完了すればよい。そこで、本実施形態では、副反応が時間t3から1秒以内に完了するとして、1秒経過していない時点では放電を終了しないと判断する(S49:NO)。また、時間t3から1秒経過した後は放電を終了するとして(S49:YES)、充放電制御(S4)の手順を終了する(終了)。
<Discharge finished? (S49)>
Rapid discharge QDs only need to complete the side reaction in which H 2 O is produced. Therefore, in this embodiment, assuming that the side reaction is completed within 1 second from time t3, it is determined that the discharge is not terminated before 1 second has elapsed (S49: NO). Further, after one second has elapsed from time t3, discharging is terminated (S49: YES), and the procedure of charge/discharge control (S4) is terminated (end).

(実施形態の効果)
本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法では、上記のような構成を備えるため、以下のような効果を奏する。
(Effects of embodiment)
Since the method for controlling a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment has the above-described configuration, the following effects can be achieved.

(1)本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御方法は、実際に開弁を生じてしまったり、樹脂製の電池ケースからの水分透過で経時的に電解液が減少してしまったりしても、事後的に電池寿命を延命することができる。 (1) The control method for a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment can be used even if the valve actually opens or the electrolyte decreases over time due to moisture permeation through the resin battery case. Battery life can be extended after the fact.

(2)特に、電解液が不足して、車両の運行が困難になりそうな場合でも、制御装置10が自律的に判断して、本実施形態の充放電制御を行うことでHOを生成して電解液を補充することで、車両の運行の継続を可能とする。 (2) In particular, even when there is a shortage of electrolyte and the operation of the vehicle is likely to become difficult, the control device 10 autonomously makes a judgment and performs the charging/discharging control of this embodiment to remove H 2 O. By generating electrolyte and replenishing the electrolyte, it is possible to continue the operation of the vehicle.

(3)本実施形態の高SOC充電HCは、高SOC状態で、ハイレートの充電を行うため、酸素の生成を促進し、効率的にHOを生成することができる。
(4)SOCは100%を超さない範囲で制御されるので、過充電による電池の劣化を回避することができる。
(3) Since the high SOC charging HC of this embodiment performs high rate charging in a high SOC state, it can promote oxygen generation and efficiently generate H 2 O.
(4) Since the SOC is controlled within a range that does not exceed 100%, battery deterioration due to overcharging can be avoided.

(5)間欠放電IDは、十分な間隔で正極が一定の充電による分極が発生した時点で、ハイレートの放電で電流の向きを急激に転換することで、正極の活物質の粒子の表面の電位にムラを生じさせる。そのため局所的に電位を高くして、Oの気泡を発生させて正極の活物質の粒子の表面に付着させることができる。 (5) Intermittent discharge ID is a high-rate discharge that rapidly changes the direction of current when polarization occurs due to constant charging of the positive electrode at sufficient intervals. This causes unevenness. Therefore, by locally raising the potential, it is possible to generate O 2 bubbles and make them adhere to the surface of the particles of the positive electrode active material.

(6)間欠放電IDは、間隔が長すぎると、正極の活物質の粒子の表面が均一に充電される。そのため、局所的な電位のムラはなくなり局所的に酸素が発生することもなくなるため、間隔が長くなりすぎないように設定されている。 (6) If the intermittent discharge ID interval is too long, the surface of the particles of the positive electrode active material will be charged uniformly. Therefore, local potential unevenness is eliminated and oxygen is no longer generated locally, so the interval is set so as not to become too long.

(7)また、間欠放電IDは、正極の活物質の粒子の表面に付着したOの気泡による局所的な「液枯れ」の状態で、放電の副反応を生じさせてHOを発生させ、電解液を補充することができる。 (7) In addition, intermittent discharge ID is a state of local "liquid depletion" caused by O 2 bubbles attached to the surface of the particles of the active material of the positive electrode, which causes a side reaction of discharge and generates H 2 O. and replenish the electrolyte.

(8)本実施形態のニッケル水素蓄電池の制御装置はハイブリッド自動車に搭載され、制御装置10が、常時電解液の不足を監視している。そして、電解液が不足したことを検出すると、自律的に本実施形態の充放電制御を行い、HOを生成して電解液を補充することができる。 (8) The nickel-metal hydride storage battery control device of this embodiment is installed in a hybrid vehicle, and the control device 10 constantly monitors electrolyte shortage. When it is detected that the electrolytic solution is insufficient, the charging/discharging control of this embodiment can be performed autonomously to generate H 2 O and replenish the electrolytic solution.

(9)電解液の不足は、予め設定された出力時の電圧降下量と電解液の液量と関係に基づき検出できるため、簡易な方法で正確な判定が可能となっている。
(10)本実施形態では、アルカリ二次電池として、ニッケル水素蓄電池使用しており、本発明の効果を好適に発揮している。
(9) Insufficiency of the electrolyte can be detected based on the relationship between the voltage drop at the time of output set in advance and the amount of the electrolyte, so accurate determination can be made using a simple method.
(10) In this embodiment, a nickel-metal hydride storage battery is used as the alkaline secondary battery, and the effects of the present invention are suitably exhibited.

(変形例)
上記実施形態は、以下のようにしても実施することができる。
○図3に示すタイムチャートは、発明の原理を示す例示であり、間欠放電IDの回数、時間、SOCは、このタイムチャートに限定されない。
(Modified example)
The above embodiment can also be implemented as follows.
The time chart shown in FIG. 3 is an example showing the principle of the invention, and the number of intermittent discharge IDs, time, and SOC are not limited to this time chart.

○本実施形態では、間欠放電IDは、一定の時間t2の等間隔で行われる例を示したが、必ずしも等間隔とする必要はなく、例えば分極の状態に応じて時間t2を変化させるなど最適化することができる。 ○ In this embodiment, an example is shown in which the intermittent discharge ID is performed at equal intervals of a fixed time t2, but it is not necessarily necessary to do it at equal intervals. For example, the time t2 may be changed depending on the state of polarization, etc. can be converted into

○本実施形態では、間欠放電ID自体の継続の時間t1も一定な時間とする必要もなく、例えばSOCにより変化させるなど最適化することができる。
○本実施形態では、電解液の不足は、出力時の電圧降下量と電解液の液量と関係に基づき推定したが、この方法に限定されるものではなく、内部抵抗の変化など様々な方法で推定することができる。
In this embodiment, the duration t1 of the intermittent discharge ID itself does not need to be constant, and can be optimized, for example, by changing it depending on the SOC.
- In this embodiment, the electrolyte shortage is estimated based on the relationship between the amount of voltage drop during output and the amount of electrolyte, but the method is not limited to this, and various methods such as changes in internal resistance can be used. It can be estimated by

○本実施形態では、低SOC状態の予備充電PCの間は、間欠放電IDを行っていないが、予備充電PCにおいても間欠放電IDを行うことができる。
○本実施形態では、高SOC充電の直後に急速放電QDを行っているが、これを省略して実施することもできる。
In the present embodiment, intermittent discharge ID is not performed while the pre-charging PC is in a low SOC state, but intermittent discharge ID can be performed also in the pre-charging PC.
In this embodiment, rapid discharge QD is performed immediately after high SOC charging, but this can be omitted.

○本実施形態S49では、急速放電QDの終了は、経過時間で判断しているが、これに限定されず、電流[Ah]などで判断してもよい。
○本実施形態では、ハイブリッド自動車を例に説明したが、例えば燃料電池により発電し、その電力をアルカリ二次電池に蓄えるような燃料電池自動車などでも実施することができる。
In this embodiment S49, the end of the rapid discharge QD is determined based on the elapsed time, but the present invention is not limited to this, and may be determined based on the current [Ah] or the like.
Although the present embodiment has been described using a hybrid vehicle as an example, the present invention can also be implemented in a fuel cell vehicle that generates power using a fuel cell and stores the generated power in an alkaline secondary battery.

○さらに、アルカリ二次電池にメモリ効果が発現したEVにおいて、SOCが低下した場合に、電力ステーションで電力をチャージする場合の制御に適用することもできる。
○さらに、太陽光発電システムや風力発電システム等の発電設備を備えた住宅の蓄電池の制御に適用することもできる。
Furthermore, in an EV where the alkaline secondary battery has developed a memory effect, it can also be applied to control when charging power at a power station when the SOC has decreased.
○ Furthermore, it can also be applied to the control of storage batteries in houses equipped with power generation equipment such as solar power generation systems and wind power generation systems.

〇本実施形態のニッケル水素蓄電池は、車載用の電池モジュール90を備えた組電池を例示したが、その目的は、車載用に限定するものではない。また、形状も限定されず円柱状のものなど限定されない。 Although the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment is an assembled battery including a vehicle-mounted battery module 90, its purpose is not limited to vehicle-mounted use. Further, the shape is not limited, such as a cylindrical shape.

〇また、制御対象となるニッケル水素蓄電池は電池モジュール90に限定されず、単電池でもよい。
○本実施形態では、アルカリ二次電池の例としてニッケル水素蓄電池により説明したが、ニッカド蓄電池など、正極にNiOOHを用いアルカリ電解液から構成されるアルカリ電池などで実施することができる。
In addition, the nickel-metal hydride storage battery to be controlled is not limited to the battery module 90, and may be a single battery.
In this embodiment, a nickel-metal hydride storage battery is used as an example of an alkaline secondary battery, but the present invention can also be implemented with an alkaline battery such as a nickel-cadmium storage battery that uses NiOOH for the positive electrode and is composed of an alkaline electrolyte.

○本実施形態では、γ-NiOOHについての説明は省略し、放電時の反応式はβ-NiOOHを例に説明したが、β-NiOOHに限定するものではなくγ-NiOOHについても同様な反応を生じる。 ○ In this embodiment, the explanation about γ-NiOOH is omitted, and the reaction formula during discharge is explained using β-NiOOH as an example, but it is not limited to β-NiOOH, and the same reaction can be performed for γ-NiOOH. arise.

〇本実施形態に例示されたSOC値[%]や、充放電レート[C]や、電流値[A]や、電圧値[V]、時間[s]等は、例示であり、対象となる電池の特性に合わせて当業者により最適化される。閾値も同様に最適化される。 〇 The SOC value [%], charge/discharge rate [C], current value [A], voltage value [V], time [s], etc. illustrated in this embodiment are merely examples and are applicable. Optimized by a person skilled in the art according to the characteristics of the battery. The threshold value is similarly optimized.

〇図6、図7に示すフローチャートは一例であり、当業者であればそれらの手順の順序を変えたり、手順を追加したり、省略して実施することができる。
○また、当業者であれば、特許請求の範囲を逸脱しない限り、構成を付加し、削除し、変更して実施できることは言うまでもない。
The flowcharts shown in FIGS. 6 and 7 are just examples, and those skilled in the art can change the order of the steps, add steps, or omit them.
It goes without saying that those skilled in the art can add, delete, and change configurations without departing from the scope of the claims.

10…ニッケル水素蓄電池の制御装置
11…制御部
12…記憶部(プログラム)
13…情報取得部(マップ・電池使用履歴)
14…SOC算出部
15…充電制御部
16…負荷(エアコンディショナ等)
17…モータジェネレータ
18…内燃機関
20…インバータ
21…電流検出器
22…電圧検出器
23…温度検出器
24…電池パック
90…電池モジュール(ニッケル水素蓄電池)
100…一体電槽
110…単電池
120…隔壁
130…電槽
140…極板群
141…正極板
141a…リード部
142…負極板
142a…リード部
143…セパレータ
150…集電板
151…接続突部
152…接続端子
153…接続端子
160…集電板
161…接続突部
170…貫通孔
200…蓋体
210…排気弁
220…センサ装着穴
300…角形ケース
A、B…Oの気泡
HC…高SOC充電
ID…間欠放電
QD…急速放電
t0~t4…時間
10...Nickel-metal hydride storage battery control device 11...Control unit 12...Storage unit (program)
13...Information acquisition unit (map/battery usage history)
14...SOC calculation unit 15...Charging control unit 16...Load (air conditioner, etc.)
17...Motor generator 18...Internal combustion engine 20...Inverter 21...Current detector 22...Voltage detector 23...Temperature detector 24...Battery pack 90...Battery module (nickel metal hydride storage battery)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Integral battery case 110... Cell 120... Partition wall 130... Battery case 140... Electrode plate group 141... Positive electrode plate 141a... Lead part 142... Negative electrode plate 142a... Lead part 143... Separator 150... Current collector plate 151... Connection protrusion 152...Connection terminal 153...Connection terminal 160...Current collector plate 161...Connection protrusion 170...Through hole 200...Lid body 210...Exhaust valve 220...Sensor mounting hole 300...Square case A, B...O 2 air bubbles HC...High SOC charging ID...intermittent discharge QD...rapid discharge t0-t4...time

Claims (8)

水酸化ニッケルを主成分とする活物質を含む正極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を有するアルカリ二次電池を充放電するアルカリ二次電池の制御方法であって、
SOCが40%以上、100%以下の範囲の状態において前記電解液の液量が予め設定した閾値より少なくなった場合に実行される充電において、
一定の分極状態が残存するとともに、正極の活物質の粒子表面の電位状態にムラを形成させ局所的に酸素を発生させるように行われる放電レートが15C以上で間欠的に放電を行う間欠放電を行うことを特徴とするアルカリ二次電池の制御方法。
A method for controlling an alkaline secondary battery that charges and discharges an alkaline secondary battery having a positive electrode containing an active material containing nickel hydroxide as a main component and an electrolyte consisting of an alkaline aqueous solution, the method comprising:
In charging performed when the amount of the electrolytic solution becomes less than a preset threshold in a state where the SOC is in a range of 40% or more and 100% or less ,
Intermittent discharge is performed intermittently at a discharge rate of 15C or higher, so that a certain polarization state remains and the potential state of the particle surface of the positive electrode active material is uneven and oxygen is generated locally. A method for controlling an alkaline secondary battery, characterized in that:
記充電の後、当該充電の充電レートより大きな電流で急速に放電する急速放電を行うことを特徴とする請求項1に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 2. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 1 , wherein after said charging , rapid discharging is performed in which the battery is rapidly discharged with a current larger than the charging rate of said charging . 前記間欠放電は、SOC3%を充電する間に定期的な間隔で、2回以下の割合で放電を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 3. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 1, wherein the intermittent discharge is performed at regular intervals and twice or less during charging to an SOC of 3%. 前記間欠放電は、SOC3%を充電する間に定期的な間隔で、1回以上の割合で放電を行うことを特徴とする請求項3に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 4. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 3 , wherein the intermittent discharge is performed at regular intervals at least once during charging to an SOC of 3%. 前記間欠放電は、放電レートが25C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アルカリ二次電池の制御方法。 5. The method for controlling an alkaline secondary battery according to claim 1, wherein the intermittent discharge has a discharge rate of 25C or less. 前記アルカリ二次電池の制御方法は、駆動用に車両に搭載されたアルカリ二次電池に対して行われる制御方法であり、
予め設定された出力時の電圧降下量と電解液の液量と関係に基づき、出力した際の電圧降下量が閾値V1以上であるときに、前記電解液の液量が予め設定した閾値より少なくなったと判断して、前記充電が実行されることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ二次電池の制御方法。
The alkaline secondary battery control method is a control method performed on an alkaline secondary battery mounted on a vehicle for driving,
Based on the relationship between the preset voltage drop amount at the time of output and the amount of the electrolyte solution, when the voltage drop amount at the time of output is equal to or greater than the threshold value V1, the amount of the electrolyte solution is less than the preset threshold value. 2. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 1 , wherein the charging is performed after determining that the battery has become charged.
前記車両が、ハイブリッド自動車であることを特徴とする請求項6に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 7. The method of controlling an alkaline secondary battery according to claim 6 , wherein the vehicle is a hybrid vehicle. 前記アルカリ二次電池が、ニッケル水素蓄電池であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池の制御方法。 The method for controlling an alkaline secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the alkaline secondary battery is a nickel-metal hydride storage battery.
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