JPH11111348A - 水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の残存容量検出方法 - Google Patents
水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の残存容量検出方法Info
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Abstract
末期における残存容量が許容下限に達したことを、その
電圧を測定することにより正確に判定することができる
ようにする。 【解決手段】 水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の
放電末期における残存容量が許容下限に達したことを判
定する判定電圧値を、第1回目の放電時に前記許容下限
に達するときの電圧値のみならず、第2回目以降の放電
時に前記許容下限に達するときのメモリ効果によって順
次低下する電圧値をも考慮に入れ、第1回目の放電時の
前記電圧値より低い値に決定し、この決定された判定電
圧値に基いて残存容量が許容下限に達したことを判定す
る。
Description
電池、ニッケルカドミウム二次電池等の水酸化ニッケル
を正極活物質として用いた二次電池の残存容量検出方法
に関するものである。
ては、二次電池の残存容量を検出して過放電、過充電と
ならないように適正な残存容量の範囲で使用する必要が
ある。
蓄電された電気量の割合いを表すSOC(State of Cha
rge)によって示すことができる。このSOCと電圧との
関係は、充放電電流及び温度に対応する各充放電特性曲
線を実験により求めることができるので、ある電流値及
び温度値のときの電圧を検出し、上記電流値、温度値の
ときの充放電特性曲線を利用することにより、SOC、
ひいては電池の残存容量を求めることができる。
容量が許容下限(例えばSOC20%)に達したか否か
を二次電池の電圧を測定することにより検出することが
可能であり、これによって、これ以上の放電は過放電状
態となると判定し、放電を停止して充電に切換える制御
を行うことができる。
判定すための判定電圧値は、従来、完全放電時(第1回
目の放電時)に得られる、SOCと電圧との関係を示す
放電特性曲線(完全放電特性曲線)に基いて定められ、
例えば図1の実線で示す放電特性曲線Aとなる場合、S
OC20%に対応する電圧が1.237Vであるので、
この電圧値を判定電圧値としていた。
池がその正極として水酸化ニッケルを使用するニッケル
水素二次電池あるいはニッケルカドミウム二次電池など
であるとき、図2、図3に示すように、完全放電となら
ない充放電を繰り返すと、放電特性曲線のSOCに対す
る電圧が充放電の回数(「1」〜「10」は回数を示
す。)に応じて低下し、特に放電末期において電圧低下
が著しいメモリ効果が発生する。そのため、完全放電特
性曲線に基いて前記判定電圧値を定めていると、図3に
示すように、充放電回数が多い場合には、実際には残存
容量が十分にあるのに(例えばSOCが30%)、残存
容量が許容下限(例えばSOCが20%)に達したと誤
判定されてしまうという問題が生じる。 本発明が目的
とするところは、放電末期における残存容量が許容下限
に達したことを、その電圧を測定することにより正確に
判定することができる水酸化ニッケル正極を用いた二次
電池の残存容量検出方法を提供することにある。
の本願の第1発明は、水酸化ニッケル正極を用いた二次
電池の放電末期における残存容量が許容下限に達したこ
とを判定する判定電圧値を、第1回目の放電時に前記許
容下限に達するときの電圧値のみならず、第2回目以降
の放電時に前記許容下限に達するときのメモリ効果によ
って順次低下する電圧値をも考慮に入れ、第1回目の放
電時の前記電圧値より低い値に決定し、この決定された
判定電圧値に基いて残存容量が許容下限に達したことを
判定することを特徴とする。
極を用いた二次電池に生ずるメモリ効果を考慮して第1
回目の放電時に許容下限に達したときの電圧値より低い
値になるように、判定電圧値を決定しているので、充放
電回数が多い場合においても、前記許容下限に達したと
判定されたときの実際の残存容量を、判定基準とする残
存容量下限の値に近いものとすることができる。
第1回目の放電時に許容下限に達するときの電圧値より
0.01〜0.10V低いものに設定することが好適で
ある。
明は、水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の放電末期
における残存容量が許容下限に達したことを判定する判
定電圧値を、第1回目の放電時に前記許容下限に達する
ときの電圧値のみならず、第2回目以降の放電時に前記
許容下限に達するときのメモリ効果によって順次低下す
る電圧値をも考慮に入れ、充放電回数に応じた可変値に
決定し、この決定された判定電圧値に基いて残存容量が
許容下限に達したことを判定することを特徴とする。
極を用いた二次電池に生ずるメモリ効果を考慮して、充
放電回数に応じて上記判定電圧値を決定しているので、
各回目のいずれの放電時においても、前記許容下限に達
したと判定されたときの実際の残存容量を、判定基準と
する残存容量下限の値に極めて近いものとすることがで
きる。
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
本実施形態は、電気自動車あるいはモータとエンジンと
による走行駆動を併用するハイブリッド車の走行駆動電
源として用いられるニッケル水素二次電池が過放電状態
にならない適正使用エリア内に維持されるように充放電
制御を行うために残存容量を検出する方法を示してい
る。
ニッケルを正極活物質として使用する二次電池におい
て、完全放電には至らない充放電を繰り返すと、図2に
示すように前記SOCと電圧との関係を示す放電特性曲
線における電圧値が、第1回目の放電時における電圧値
から充放電の回数に応じて低下するメモリ効果が発生す
る。二次電池は過放電によるセル破壊を防止するため
に、その充放電制御において放電末期における残存容量
が許容下限値(例えばSOC20%)になったとき放電
を停止し、充電状態になるように制御される。このよう
な使用状態では完全放電には至らないので、前記メモリ
効果の発生は避けられない。
によって変化するので、予め各放電電流、電池温度に対
応する多数の放電特性曲線が求められている。
る放電特性曲線を実験で求めたもので、第1回目放電時
のもの(この場合は完全放電特性曲線に一致する。)の
みならず、充放電回数が第2回目以降第10回目に至る
放電特性曲線をも求めている(図2に「1」〜「10」で
充放電回数を示している。)。放電末期における残存容
量の許容下限をSOC20%に設定したとき、(表1)
に示すように充放電回数が多くなればなるほど、前記許
容下限に対応する電圧が低下している。
放電特性曲線(完全放電特性曲線に一致する。)に基い
て、SOC20%を残存容量の許容下限としたときの判
定電圧値は1.237Vとなるが、この1.237Vを
判定電圧値として用いることは上記メモリ効果を考慮に
入れると、極めて不合理なことになる。例えば第10回
目の放電時のSOC20%に達するときの放電特性曲線
上の電圧は1.169Vとなり、判定電圧値1.237
Vとの間に大きな差が生ずる。
と第10回目の放電特性曲線Bとを示したもので、従来
例のようにSOC20%の判定電圧値を1.237Vと
したとき、第1回目の放電時においては、正確にSOC
20%のとき(Q1 で示す)に残存容量が許容下限に達
したと判定しうるが、第10回目の放電時においてはS
OCが30%以上のとき(Q10で示す) に残存容量が許
容下限に達したと誤判定されてしまう。
定電圧値を、第1回目の放電時に前記許容下限に達する
ときの電圧値(V1)のみならず、第2回目以降の放電時
に前記許容下限に達するときの電圧値(V10等)をも考
慮に入れ、第1回目の放電時の電圧値(V1)より低い値
(V0)に決定している。具体的には、図1に示す場合の
判定電圧値(V0)を1.210Vとしている。このよう
に決定すれば、第1回目の放電時において前記許容下限
に達したと判定されたときの実際のSOC(P1 で示
す) は16〜17%となり、第10回目の放電時におい
て前記許容下限に達したと判定されたときの実際のSO
C(P10で示す)は23〜24%となり、いずれの場合
にも基準とするSOC20%に対するズレ量を小さくす
ることができる。このズレ量は±5%以内にできれば好
適であり、図1に示す場合はこの±5%以内を実現しう
る判定電圧値(V0)となっている。
放電時に許容下限に達するときの電圧値(V1)より、1
セル当たり0.01〜0.10V低いものであることが
好適である。
る電圧低下は、充放電回数を重ねるごとに電圧低下量が
漸減し、例えば第20回目の放電時のものと、第10回
目の放電時のものとの間に大差がないので、上記判定電
圧値(V0)を定めるための基礎データは第1回から第1
0回目程度までの放電特性曲線に基づいたもので十分で
ある。
た判定電圧値(V0)を用い、二次電池の残存容量が許容
下限に達したことを判定するものである。判定対象の二
次電池の放電電流、電池温度及び電圧(V)が測定され
ると、前記放電電流及び電池温度に対応する判定電圧値
(V0)が選ばれ、これと電圧(V)とを比較し、V≦V
0 のとき前記許容下限に達したと判定される。
る。
可変のものとし、充放電回数に応じた適正値とすること
により、各回目のいずれの放電時においても、前記許容
下限に達したと判定されたときの実際の残存容量を、判
定基準とする残存容量下限(例えばSOC20%)の値
に極めて近いものとすることができる。
て、(表1)にV01〜V010 で示す値を充放電回数に応
じた判定電圧値とすれば、前記許容下限に達したと判定
されたときの実際の残存容量を、判定基準とする残存容
量下限(SOC20%)とほぼ同一にすることができ
る。
合のように充放電回数の各回毎に定めてもよいが、グル
ープ分けして段階的に定めてもよい。例えば(表2)に
示すように判定電圧値(V01〜V010 )を定めることが
できる。
応じて決定された判定電圧値を用い、二次電池の残存容
量が許容下限に達したことを判定するものである。N回
目の放電時における判定対象の二次電池の放電電流、電
池温度及び電圧(V)が測定されると、前記放電電流及
び電池温度に対応し、かつN回目の放電時に適用される
判定電圧値(VON)が選ばれ、これと電圧値(V)とを
比較し、V≦VONのとき前記許容下限に達したと判定さ
れる。
用いた二次電池の放電末期における残存容量が許容下限
に達したことを、その電圧を測定することにより正確に
判定することができる。
曲線の一部分を拡大して示すグラフ。
曲線のグラフ。
特性曲線のグラフ。
Claims (3)
- 【請求項1】 水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の
放電末期における残存容量が許容下限に達したことを判
定する判定電圧値を、第1回目の放電時に前記許容下限
に達するときの電圧値のみならず、第2回目以降の放電
時に前記許容下限に達するときのメモリ効果によって順
次低下する電圧値をも考慮に入れ、第1回目の放電時の
前記電圧値より低い値に決定し、この決定された判定電
圧値に基いて残存容量が許容下限に達したことを判定す
ることを特徴とする水酸化ニッケル正極を用いた二次電
池の残存容量検出方法。 - 【請求項2】 判定電圧値は、第1回目の放電時に許容
下限に達するときの電圧値より0.01〜0.10V/
cell低いものである請求項1記載の水酸化ニッケル
正極を用いた二次電池の残存容量検出方法。 - 【請求項3】 水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の
放電末期における残存容量が許容下限に達したことを判
定する判定電圧値を、第1回目の放電時に前記許容下限
に達するときの電圧値のみならず、第2回目以降の放電
時に前記許容下限に達するときのメモリ効果によって順
次低下する電圧値をも考慮に入れ、充放電回数に応じた
可変値に決定し、この決定された判定電圧値に基いて残
存容量が許容下限に達したことを判定することを特徴と
する水酸化ニッケル正極を用いた二次電池の残存容量検
出方法。
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