JP2012135114A - Charging/discharging control method of alkali storage battery and charging/discharging control system including alkali storage battery - Google Patents

Charging/discharging control method of alkali storage battery and charging/discharging control system including alkali storage battery Download PDF

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恭子 仲辻
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress self-discharge and the occurrence of memory effect when an alkali storage battery stands by in a charged state.SOLUTION: A charging/discharging control method of an alkali storage battery which charges/discharges the alkali storage battery before power supply to a load apparatus is performed comprises: (i) a charging process of charging the alkali storage battery until the charge state reaches a first charge state in which an amount of charge is more than 90% of fully charged state; and (ii) a forced discharging process of discharging the alkali storage battery until the charge state reaches a second state in which an amount of charge is less than the first state and is 50% of fully charged state or more within a specific time period after charging is complete.

Description

本発明は、アルカリ蓄電池の充放電制御方法および充放電制御システムに関し、具体的には、負荷機器に電力供給する前の充放電制御に関する。   The present invention relates to a charge / discharge control method and a charge / discharge control system for an alkaline storage battery, and specifically relates to charge / discharge control before power is supplied to a load device.

ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池は、比較的安価であり、出力が大きく、大電流での放電に適しているため、様々な用途に利用されている。ニッケルカドミウム蓄電池は、正極材料として水酸化ニッケルなどのニッケル化合物を用い、負極材料としてカドミウムを用いる。一方、ニッケル水素蓄電池は、正極材料には、ニッケルカドミウム蓄電池と同様にニッケル化合物を用いるが、負極材料には、水素の吸蔵および放出が可能な水素吸蔵合金を用いる。ニッケル水素蓄電池は、ニッケルカドミウム蓄電池よりもエネルギー密度が高く、環境への負荷も小さいため、ニッケル水素蓄電池の需要は様々な用途で拡大しつつある。例えば、コードレス機器の電源、非常用電源などの産業用電源、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）などの車両用電源、無停電電源装置（ＵＰＳ）などのバックアップ電源として、ニッケル水素蓄電池が注目されている。   Alkaline storage batteries such as nickel cadmium storage batteries and nickel metal hydride storage batteries are relatively inexpensive, have a large output, and are suitable for discharging with a large current, and thus are used in various applications. A nickel cadmium storage battery uses a nickel compound such as nickel hydroxide as a positive electrode material and cadmium as a negative electrode material. On the other hand, nickel-metal hydride storage batteries use a nickel compound for the positive electrode material, similar to the nickel cadmium storage battery, but use a hydrogen storage alloy capable of occluding and releasing hydrogen for the negative electrode material. Nickel metal hydride storage batteries have a higher energy density than nickel cadmium storage batteries and have a low environmental load, so the demand for nickel metal hydride storage batteries is expanding in various applications. For example, power supplies for cordless devices, industrial power supplies such as emergency power supplies, power supplies for vehicles such as hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and electric vehicles (EV), uninterruptible power supplies (UPS) Nickel metal hydride batteries are attracting attention as a backup power source.

しかし、用途が拡大するにつれて、用途に特有の問題も生じる。例えば、バックアップ電源は、非常時に代替電源として用いられるものであるため、十分な放電容量を常に確保しておく必要がある。ニッケルカドミウム蓄電池を用いたバックアップ電源では、トリクル充電が採用され、これにより常に電池に微小な充電電流を供給している。しかし、トリクル充電を、ニッケル水素蓄電池に採用すると、電池容量が大きく低下する場合があり、十分な放電容量を確保できない場合がある。これは、トリクル充電中に、ニッケル水素蓄電池が過充電状態になるためである。過充電状態では、負極に含まれる水素吸蔵合金の酸化が進行して水素吸蔵能力が低下する。更に、水素吸蔵合金の酸化に伴って電解液が消費され、内部抵抗が増大する。   However, application-specific problems arise as the application expands. For example, since the backup power source is used as an alternative power source in an emergency, it is necessary to always ensure a sufficient discharge capacity. A backup power source using a nickel cadmium storage battery employs trickle charging, which always supplies a minute charging current to the battery. However, when trickle charging is adopted for a nickel metal hydride storage battery, the battery capacity may be greatly reduced, and a sufficient discharge capacity may not be ensured. This is because the nickel metal hydride storage battery is overcharged during trickle charging. In the overcharged state, the oxidation of the hydrogen storage alloy contained in the negative electrode proceeds and the hydrogen storage capacity decreases. Furthermore, the electrolytic solution is consumed with the oxidation of the hydrogen storage alloy, and the internal resistance increases.

そこで、バックアップ電源用のニッケル水素蓄電池に適した充電方法に関し、様々な提案がなされている。例えば、電池を間欠充電しながら、その充電休止中に自己放電を算出し、得られた自己放電量に基づいてニッケル水素蓄電池の充電を制御する方法が挙げられる（特許文献１）。また、充電時にパルス充電と休止を繰り返すことにより、設定電圧まで間欠充電する方法が提案されている（特許文献２）。間欠充電とは、一定期間充電を実施したのち、放置し、放置期間の自己放電分を再び充電して補い、電池を常に満充電状態に近い状態で維持する方法である。   Therefore, various proposals have been made regarding a charging method suitable for a nickel-metal hydride storage battery for a backup power source. For example, there is a method in which the battery is intermittently charged, self-discharge is calculated during the suspension of charge, and the charge of the nickel-metal hydride storage battery is controlled based on the obtained self-discharge amount (Patent Document 1). Further, a method of intermittently charging to a set voltage by repeating pulse charging and pause during charging has been proposed (Patent Document 2). Intermittent charging is a method in which charging is performed for a certain period, and then left, and the self-discharge during the leaving period is charged again to supplement the battery, so that the battery is always maintained in a nearly charged state.

また、正極活物質に水酸化ニッケルを用いるアルカリ蓄電池では、充放電の方法によっては、メモリ効果が生じる。この場合、アルカリ蓄電池の残存容量に対する起電力が低下し、容量が見かけ上減少する。メモリ効果は、例えば、充電状態（state of charge：ＳＯＣ）がほぼ０％である完全放電状態、またはＳＯＣがほぼ１００％である完全充電状態まで充放電を行わないサイクルを繰り返すことにより生じる。   Further, in an alkaline storage battery using nickel hydroxide as the positive electrode active material, a memory effect is produced depending on the charge / discharge method. In this case, the electromotive force with respect to the remaining capacity of the alkaline storage battery is lowered, and the capacity is apparently reduced. The memory effect is generated, for example, by repeating a cycle in which charging / discharging is not performed until a fully discharged state where the state of charge (SOC) is approximately 0% or a fully charged state where the SOC is approximately 100%.

メモリ効果の発生を抑制するためには、幅広いＳＯＣ領域で充放電を行うことが有効である。しかし、バックアップ電源は、常時、負荷機器への電力供給に備えて、高いＳＯＣで待機させるため、完全放電を行う機会が少なく、メモリ効果が発生しやすい。ＨＥＶ、ＰＨＥＶなどの電源用途でも、車両への電力供給を開始するまでアルカリ蓄電池を待機させることが多く、高ＳＯＣまで充電する場合には、バックアップ電源と同様の問題が生じる。   In order to suppress the occurrence of the memory effect, it is effective to charge and discharge in a wide SOC region. However, since the backup power supply always stands by with a high SOC in preparation for power supply to the load device, there are few opportunities for complete discharge, and the memory effect tends to occur. Even in power supply applications such as HEV and PHEV, the alkaline storage battery is often put on standby until power supply to the vehicle is started. When charging to a high SOC, the same problem as the backup power supply occurs.

特開２０００−１５００００号公報JP 2000-150000 A 特開平１１−３０７１３４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-307134

メモリ効果は、完全充電や完全放電を行わず、狭い電圧範囲で充放電を繰り返すことにより生じると考えられてきた。しかし、本発明者らは、電池を完全充電するとともに、負荷機器に電力供給するまで、満充電状態かそれに近い高いＳＯＣで、電池を待機させる場合にも、メモリ効果が生じることを見出した。そのため、特許文献１および２のように、電池を、常に満充電状態またはそれに近い高いＳＯＣで待機させると、自己放電が進行しやすいだけでなく、メモリ効果により、正極の電位が高くなり、早い時期に充電制御電圧に達するため、充電できる量が減少し、十分な放電容量を確保できなくなる場合がある。   It has been considered that the memory effect is caused by repeating charge and discharge in a narrow voltage range without performing full charge or complete discharge. However, the present inventors have found that the memory effect is produced even when the battery is made to stand by in a fully charged state or at a high SOC close to it until the battery is fully charged and power is supplied to the load device. Therefore, as in Patent Documents 1 and 2, when the battery is always kept in a fully charged state or at a high SOC close thereto, not only self-discharge tends to proceed, but also the potential of the positive electrode is increased due to the memory effect, which is faster. Since the charge control voltage is reached at a certain time, the amount that can be charged may decrease, and a sufficient discharge capacity may not be ensured.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、アルカリ蓄電池を充電状態で待機させても、アルカリ蓄電池の自己放電の進行を抑制し、かつ、メモリ効果の発生を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to suppress the progress of self-discharge of the alkaline storage battery and suppress the occurrence of the memory effect even when the alkaline storage battery is kept in a charged state. To do.

本発明の一局面は、負荷機器への電力供給を行う前に、アルカリ蓄電池を充放電する方法であって、（i）充電状態が、満充電状態の９０％を超える第１充電状態に達するまでアルカリ蓄電池を充電する工程、および（ii）充電を終了してから予め定められた時間以内に、充電状態が、第１充電状態よりも低く、かつ満充電状態の５０％以上である第２充電状態になるまでアルカリ蓄電池を強制放電する工程、を含むアルカリ蓄電池の充放電制御方法に関する。   One aspect of the present invention is a method of charging / discharging an alkaline storage battery before supplying power to a load device, wherein (i) the state of charge reaches a first state of charge exceeding 90% of a fully charged state. And (ii) a second state in which the state of charge is lower than the first state of charge and 50% or more of the fully charged state within a predetermined time after the end of charging. The present invention relates to a charge / discharge control method for an alkaline storage battery including a step of forcibly discharging the alkaline storage battery until a charged state is reached.

本発明の他の一局面は、負荷機器への電力供給を行う前に、アルカリ蓄電池を充放電するシステムであって、アルカリ蓄電池と、アルカリ蓄電池の充放電を制御する制御ユニットと、を具備し、制御ユニットは、負荷機器への電力供給を行う前に、（i）充電状態が、満充電状態の９０％を超える第１充電状態に達するまでアルカリ蓄電池を充電し、（ii）充電を終了してから予め定められた時間以内に、充電状態が、第１充電状態よりも低く、かつ満充電状態の５０％以上である第２充電状態になるまでアルカリ蓄電池を強制放電する、充放電制御システムに関する。   Another aspect of the present invention is a system that charges and discharges an alkaline storage battery before supplying power to a load device, and includes an alkaline storage battery and a control unit that controls charging and discharging of the alkaline storage battery. Before the power supply to the load device, the control unit (i) charges the alkaline storage battery until the charged state reaches the first charged state exceeding 90% of the fully charged state, and (ii) ends the charging. Charge / discharge control for forcibly discharging the alkaline storage battery until the charge state becomes a second charge state lower than the first charge state and 50% or more of the full charge state within a predetermined time after About the system.

本発明によれば、ある程度高いＳＯＣでアルカリ蓄電池を待機させても、自己放電を抑制でき、かつ、メモリ効果の発生を抑制できる。   According to the present invention, even if the alkaline storage battery is put on standby with a somewhat high SOC, self-discharge can be suppressed and generation of the memory effect can be suppressed.

本発明の一実施形態に係るアルカリ蓄電池の充放電制御方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the charging / discharging control method of the alkaline storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るアルカリ蓄電池の充放電制御方法を実施するための充放電制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the charging / discharging control system for implementing the charging / discharging control method of the alkaline storage battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るアルカリ蓄電池の充放電制御方法を説明するための別のフローチャートである。It is another flowchart for demonstrating the charging / discharging control method of the alkaline storage battery which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明の充放電制御方法は、負荷機器への電力供給を行う前に、アルカリ蓄電池を充放電する方法であって、（i）充電状態（ＳＯＣ）が、満充電状態の９０％を超える第１充電状態（第１ＳＯＣ）に達するまでアルカリ蓄電池を充電する工程、および（ii）充電を終了してから予め定められた時間以内に、ＳＯＣが、第１ＳＯＣよりも低く、かつ満充電状態の５０％以上である第２充電状態（第２ＳＯＣ）になるまで前記アルカリ蓄電池を強制放電する工程を有する。   The charge / discharge control method of the present invention is a method of charging / discharging an alkaline storage battery before supplying power to a load device, wherein (i) the state of charge (SOC) exceeds 90% of the fully charged state. The step of charging the alkaline storage battery until it reaches one charging state (first SOC), and (ii) 50% of the SOC is lower than the first SOC and fully charged within a predetermined time after the end of charging. %, The step of forcibly discharging the alkaline storage battery until the second charged state (second SOC) is reached.

つまり、本発明では、負荷機器への電力供給を行う前のアルカリ蓄電池のＳＯＣを、９０％を超える高い第１ＳＯＣではなく、強制放電により、低い第２ＳＯＣに調整する。このような充放電を行うことにより、負荷機器に電力供給を開始するまでに、自己放電が進行するのを効果的に抑制できるとともに、メモリ効果が生じるのを抑制できる。強制放電の終了後、すぐにアルカリ蓄電池から負荷機器への電力供給を行ってもよい。本発明では、自己放電およびメモリ効果を有効に抑制できるため、負荷機器への電力供給を行うまで、所定期間、アルカリ蓄電池を待機させる場合に有利である。そのため、本発明の充放電制御方法は、さらに、（iii）強制放電を終了してからアルカリ蓄電池による負荷機器への電力供給が行われるまでの間、アルカリ蓄電池を待機させる工程を含んでもよい。   In other words, in the present invention, the SOC of the alkaline storage battery before supplying power to the load device is adjusted to a low second SOC by forced discharge instead of a high first SOC exceeding 90%. By performing such charging and discharging, it is possible to effectively suppress the progress of self-discharge before starting to supply power to the load device, and it is possible to suppress the memory effect from occurring. You may supply electric power from an alkaline storage battery to a load apparatus immediately after completion | finish of forced discharge. In the present invention, since the self-discharge and the memory effect can be effectively suppressed, it is advantageous when the alkaline storage battery is kept on standby for a predetermined period until power is supplied to the load device. Therefore, the charge / discharge control method of the present invention may further include (iii) a step of causing the alkaline storage battery to wait until the power supply to the load device by the alkaline storage battery is performed after the forced discharge is finished.

なお、メモリ効果が抑制されるのは、次のような理由によるものと考えられる。
アルカリ蓄電池の充放電中には、正極材料である水酸化ニッケルは、正極材料を保持する正極芯材を介して、電子を授受する。充電の場合、正極材料内では、ニッケルに水素が結合していない状態となり、ニッケルの価数が３価のオキシ水酸化ニッケルが形成される。放電の場合、ニッケルに水素が結合した状態となり、正極材料内にニッケルの価数が２価のβ−水酸化ニッケルが形成される。放電反応においては、芯材から電子が供給される。そのため、水素に結合したニッケルがスムーズに酸化または還元されることによって、ニッケルに結合した水素が正極材料中を容易に拡散できる。 The memory effect is suppressed for the following reason.
During charge / discharge of the alkaline storage battery, nickel hydroxide, which is a positive electrode material, exchanges electrons through a positive electrode core material that holds the positive electrode material. In the case of charging, hydrogen is not bonded to nickel in the positive electrode material, and nickel oxyhydroxide having a valence of nickel of 3 is formed. In the case of discharge, hydrogen is bonded to nickel, and β-nickel hydroxide having a nickel valence of 2 is formed in the positive electrode material. In the discharge reaction, electrons are supplied from the core material. Therefore, nickel bonded to hydrogen is smoothly oxidized or reduced, so that hydrogen bonded to nickel can easily diffuse in the positive electrode material.

しかし、充放電停止後、アルカリ蓄電池を待機させた状態では、芯材からの電子の供給がないため、水素の拡散は、濃度勾配による拡散だけとなり、放電中に比べて、拡散速度が非常に遅くなる。よって、待機中は、電子および水素の授受が、正極材料とアルカリ電解液との界面だけで行われる。この界面では、オキシ水酸化ニッケルは、電解液中の水酸化物イオンによる水素の引き抜きにより還元され、β−水酸化ニッケルに変換される。その結果、上記界面において、β−水酸化ニッケルが凝集した状態となり、正極材料の表面における水素の拡散性が低くなる。これが電池の待機中に発生するメモリ効果である。満充電状態またはそれに近い高いＳＯＣで電池を待機させるほど、上記界面におけるβ−水酸化ニッケルの量は多くなるため、正極活物質の表面には、緻密なβ−水酸化ニッケル層が形成される。そのため、待機中に、メモリ効果が発生する上、メモリ効果の解消も難しくなる。   However, in the state where the alkaline storage battery is in a standby state after stopping charging and discharging, there is no supply of electrons from the core material, so hydrogen diffusion is only diffusion due to the concentration gradient, and the diffusion rate is much higher than during discharge. Become slow. Therefore, during standby, exchange of electrons and hydrogen is performed only at the interface between the positive electrode material and the alkaline electrolyte. At this interface, nickel oxyhydroxide is reduced by drawing hydrogen with hydroxide ions in the electrolytic solution and converted to β-nickel hydroxide. As a result, β-nickel hydroxide is aggregated at the interface, and the hydrogen diffusibility on the surface of the positive electrode material is lowered. This is the memory effect that occurs during battery standby. Since the amount of β-nickel hydroxide at the interface increases as the battery is put on standby in a fully charged state or a high SOC close thereto, a dense β-nickel hydroxide layer is formed on the surface of the positive electrode active material. . Therefore, a memory effect occurs during standby, and it is difficult to eliminate the memory effect.

これに対し、本発明では、負荷機器への電力供給を行う前に、アルカリ蓄電池を、第１ＳＯＣまで充電した後で、強制放電により、アルカリ蓄電池の充電状態を第２ＳＯＣに低下させる。そのため、正極材料における水素の拡散性が高まり、正極材料の表面に緻密なβ−水酸化ニッケル層が形成されるのを抑制できる。よって、負荷機器への電力供給を行うまでアルカリ蓄電池を待機させる場合であっても、メモリ効果が生じにくくなる。   On the other hand, in this invention, before supplying electric power to a load apparatus, after charging an alkaline storage battery to 1st SOC, the charge state of an alkaline storage battery is reduced to 2nd SOC by forced discharge. Therefore, hydrogen diffusibility in the positive electrode material is increased, and formation of a dense β-nickel hydroxide layer on the surface of the positive electrode material can be suppressed. Therefore, even when the alkaline storage battery is put on standby until power is supplied to the load device, the memory effect is less likely to occur.

第１ＳＯＣは、満充電状態の９０％を超え、好ましくは、９５％以上、さらに好ましくは９８％以上である。第２ＳＯＣは、第１ＳＯＣよりも低く、具体的には、満充電状態の９０％以下、好ましくは８５％以下、さらに好ましくは８２％以下である。また、第２ＳＯＣは、満充電状態の５０％以上、好ましくは６５％以上、さらに好ましくは６８％以上である。これらの上限および下限の値は、任意に組み合わせることができる。第２ＳＯＣがこのような範囲である場合、自己放電の進行を抑制できるとともに、メモリ効果の発生を抑制できる。結果として、アルカリ蓄電池から負荷機器への電力供給を行うまでの間に、見かけの放電容量が低下するのを抑制して、十分な放電容量を長期間確保することができ、ユーザーの利便性を向上させることができる。   The first SOC exceeds 90% of the fully charged state, preferably 95% or more, more preferably 98% or more. The second SOC is lower than the first SOC, specifically, 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 82% or less of the fully charged state. The second SOC is 50% or more of the fully charged state, preferably 65% or more, and more preferably 68% or more. These upper and lower limit values can be arbitrarily combined. When the second SOC is within such a range, the progress of self-discharge can be suppressed and the occurrence of the memory effect can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the apparent discharge capacity from decreasing before the power is supplied from the alkaline storage battery to the load device, and to secure a sufficient discharge capacity for a long period of time. Can be improved.

第２ＳＯＣが、９０％を超えると、正極の水酸化ニッケルの表面に水素欠陥が十分に形成されなくなるため、水素の移動が制限され、水素の拡散性が低下する。これにより、負荷機器への電力供給を開始するまでの間に、水酸化ニッケルの表面に緻密なβ−水酸化ニッケル層が形成される。そのため、メモリ効果が生じ、再度充電しても、当初の充電容量まで充電させることが困難となる。また、自己放電が大きくなる場合がある。   When the second SOC exceeds 90%, hydrogen defects are not sufficiently formed on the surface of the nickel hydroxide of the positive electrode, so that the movement of hydrogen is limited and the hydrogen diffusibility is lowered. As a result, a dense β-nickel hydroxide layer is formed on the surface of the nickel hydroxide before the start of power supply to the load device. For this reason, a memory effect is produced, and it is difficult to charge up to the initial charge capacity even if it is charged again. In addition, self-discharge may increase.

第２ＳＯＣが、５０％より低い場合には、水酸化ニッケル内の水素欠陥が少なすぎて、水素がスムーズに移動できなくなるため、水素の拡散性が低下する。そのため、第２ＳＯＣが９０％を超える場合と同様に、メモリ効果が生じ、当初の充電容量を確保するのが困難となる。その結果、バックアップ電源やＰＨＥＶ用の電源などとして用いる場合に、十分な放電容量を確保できなくなる。   When the second SOC is lower than 50%, there are too few hydrogen defects in the nickel hydroxide, and hydrogen cannot move smoothly, so that the hydrogen diffusibility decreases. Therefore, as in the case where the second SOC exceeds 90%, a memory effect occurs, and it becomes difficult to secure the initial charge capacity. As a result, a sufficient discharge capacity cannot be secured when used as a backup power source or a PHEV power source.

第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの差は、例えば、１０〜５０％、好ましくは１５〜４０％、さらに好ましくは１８〜３５％である。   The difference between the first SOC and the second SOC is, for example, 10 to 50%, preferably 15 to 40%, and more preferably 18 to 35%.

ＳＯＣは、アルカリ蓄電池を流れる電流の積算値に基づいて算出できる。理論的には、ＳＯＣは、下記式（１）により算出することができる。
ＳＯＣ（％）＝（Ｑ／ＦＣＣ）×１００ （１）
ここで、Ｑは、アルカリ蓄電池の充電電気量を示し、充電電流Ｉｃを充電時間について積算することにより算出される。より具体的には、充電電気量Ｑは、充電電流Ｉｃを、継続的に、例えば、単位時間毎に積算することにより算出できる。充電電気量Ｑの算出では、充電電流Ｉｃが充電方向（＋）を示す場合、通常、充電電流Ｉｃに、充電効率（１よりも小さい正の係数）を乗じた値を、充電時間について積算する。なお、放電時のＳＯＣも、上記に準じて、放電電流Ｉｄを放電時間について積算することにより算出できる。 The SOC can be calculated based on the integrated value of the current flowing through the alkaline storage battery. Theoretically, the SOC can be calculated by the following formula (1).
SOC (%) = (Q / FCC) × 100 (1)
Here, Q indicates the amount of electricity charged in the alkaline storage battery, and is calculated by integrating the charging current Ic with respect to the charging time. More specifically, the charge electricity amount Q can be calculated by continuously integrating the charge current Ic, for example, every unit time. In the calculation of the amount of charge Q, when the charging current Ic indicates the charging direction (+), a value obtained by multiplying the charging current Ic by the charging efficiency (a positive coefficient smaller than 1) is usually integrated for the charging time. . In addition, the SOC at the time of discharge can also be calculated by integrating the discharge current Id with respect to the discharge time according to the above.

式（１）において、ＦＣＣは、アルカリ蓄電池の満充電容量を示す。劣化していない初期状態のアルカリ蓄電池では、ＦＣＣは、理論電気容量Ｑｓ（公称容量）に等しい。使用に伴い劣化すると、ＦＣＣは減少し、理論電気容量Ｑｓより少なくなる。なお、理論電気容量Ｑｓは、アルカリ蓄電池の電極に用いられている活物質の組成と、その活物質の量とによって決まるアルカリ蓄電池の理論上の電池容量である。ＦＣＣは、例えば、アルカリ蓄電池を、満充電状態から所定の放電終止電圧になるまで放電されたときに、アルカリ電池の放電電流Ｉｄを検出し、充電電気量Ｑの場合と同様に、単位時間毎に積算することにより得られ、満充電状態から完全放電までの放電電荷量に相当する。例えば、放電電流Ｉｄを逐次または断続的に測定し、放電時間の変化を反映させることにより、ＦＣＣを補正してもよい。   In Formula (1), FCC shows the full charge capacity of an alkaline storage battery. In an alkaline storage battery in an initial state that is not deteriorated, FCC is equal to the theoretical electric capacity Qs (nominal capacity). When deteriorated with use, the FCC decreases and becomes less than the theoretical electric capacity Qs. The theoretical electric capacity Qs is a theoretical battery capacity of the alkaline storage battery determined by the composition of the active material used for the electrode of the alkaline storage battery and the amount of the active material. The FCC detects, for example, the discharge current Id of the alkaline battery when the alkaline storage battery is discharged from the fully charged state to a predetermined discharge end voltage, and in the same manner as in the case of the charged electricity quantity Q, It corresponds to the amount of discharge charge from the fully charged state to the complete discharge. For example, the FCC may be corrected by measuring the discharge current Id sequentially or intermittently and reflecting the change in the discharge time.

本発明では、ＳＯＣに基づいて、アルカリ蓄電池の充放電を制御する。ＳＯＣは、アルカリ蓄電池の電流の積算値に基づいて判定できる。その際、ＳＯＣと電流の積算値との関係を表す関数（例えば、式（１）など）を設定しておく。関数は、必要に応じて、アルカリ蓄電池の電圧および／または温度などを参照して、適宜、補正してもよい。   In the present invention, charge / discharge of the alkaline storage battery is controlled based on the SOC. The SOC can be determined based on the integrated value of the current of the alkaline storage battery. At this time, a function (for example, equation (1)) representing the relationship between the SOC and the integrated value of the current is set. The function may be appropriately corrected with reference to the voltage and / or temperature of the alkaline storage battery as necessary.

ＳＯＣは、電池電圧に基づいて判定することもできる。例えば、予め、ＳＯＣと、電池電圧との関係を示す関数を設定しておき、アルカリ蓄電池の端子間電圧を検出し、検出された電圧値と、前記関数とに基づいて、電圧値に対応するＳＯＣを算出することができる。関数は、必要に応じて、電池温度および／または電池に流れる電流などを参照して、適宜補正してもよい。   The SOC can also be determined based on the battery voltage. For example, a function indicating the relationship between the SOC and the battery voltage is set in advance, the terminal voltage of the alkaline storage battery is detected, and the voltage value is determined based on the detected voltage value and the function. The SOC can be calculated. The function may be appropriately corrected with reference to the battery temperature and / or the current flowing through the battery, if necessary.

例えば、電圧値に基づいて、ＳＯＣを判定する場合、工程（i）において、電池電圧が第１ＳＯＣに対応する上限電圧に達するまで、アルカリ蓄電池を充電することができる。工程（ii）において、電池電圧が、上限電圧よりも低く、かつ第２ＳＯＣに対応する待機電圧になるまで、アルカリ蓄電池を強制放電することができる。   For example, when determining the SOC based on the voltage value, the alkaline storage battery can be charged until the battery voltage reaches the upper limit voltage corresponding to the first SOC in step (i). In step (ii), the alkaline storage battery can be forcibly discharged until the battery voltage is lower than the upper limit voltage and reaches a standby voltage corresponding to the second SOC.

本発明では、アルカリ蓄電池を出荷する前に、例えば、工程（i）および（ii）を経て、アルカリ蓄電池のＳＯＣを第２ＳＯＣに調節することができる。この場合、ユーザーがアルカリ蓄電池を使用する（負荷機器に電力供給を行う）までの間の、自己放電やメモリ効果の発生を防止することができる。   In the present invention, before shipping the alkaline storage battery, the SOC of the alkaline storage battery can be adjusted to the second SOC, for example, through steps (i) and (ii). In this case, it is possible to prevent the self-discharge and the memory effect from occurring until the user uses the alkaline storage battery (power is supplied to the load device).

工程（iii）においては、待機中に、アルカリ蓄電池を微小電流で充電し、アルカリ蓄電池の自己放電を補ってもよい。自己放電を補う目的からは、待機中のＳＯＣは、第２ＳＯＣを超えないように調整するのが好ましい。微少電流での充電は、常時行うことが好ましい。この場合の電流値は、例えば、０．０１Ｉｔ〜０．１Ｉｔ、好ましくは０．０２Ｉｔ〜０．０５Ｉｔが好ましい。   In step (iii), the alkaline storage battery may be charged with a minute current during standby to compensate for the self-discharge of the alkaline storage battery. For the purpose of compensating for self-discharge, it is preferable to adjust the standby SOC so as not to exceed the second SOC. It is preferable to always perform charging with a minute current. In this case, the current value is, for example, 0.01 It to 0.1 It, preferably 0.02 It to 0.05 It.

また、工程（iii）においては、待機中に、アルカリ蓄電池を充電し、アルカリ蓄電池の自己放電を補ってもよい。例えば、待機中のアルカリ蓄電池のＳＯＣが、所定値未満（例えば、５０％未満）となった場合に、アルカリ蓄電池を充電してもよい。待機中のアルカリ蓄電池のＳＯＣを一旦増加させても、再度、自己放電によりＳＯＣは低下する。そのため、待機中の充電は、定期的に行うことが好ましい。   In step (iii), the alkaline storage battery may be charged during standby to compensate for the self-discharge of the alkaline storage battery. For example, the alkaline storage battery may be charged when the SOC of the standby alkaline storage battery becomes less than a predetermined value (for example, less than 50%). Even if the SOC of the standby alkaline storage battery is once increased, the SOC decreases again due to self-discharge. Therefore, it is preferable to perform charging during standby periodically.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るアルカリ蓄電池の充放電制御方法を説明するためのフローチャートである。図２は、本発明の充放電制御方法を実施するための充放電制御システムの一実施形態を示すブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart for explaining a charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a charge / discharge control system for carrying out the charge / discharge control method of the present invention.

充放電制御システム１１は、アルカリ蓄電池１と、アルカリ蓄電池１の充放電を制御する制御ユニット２とを具備する。制御ユニット２は、負荷機器への電力供給を行う前に、（i）ＳＯＣが、第１ＳＯＣ充電状態に達するまでアルカリ蓄電池を充電し、（ii）充電を終了してから予め定められた時間以内に、ＳＯＣが、第２ＳＯＣになるまでアルカリ蓄電池を強制放電する。図２では、制御ユニット２は、さらに、（iii）強制放電を終了してからアルカリ蓄電池による負荷機器への接続または電力供給が行われるまでの間、アルカリ蓄電池を待機させる。   The charge / discharge control system 11 includes an alkaline storage battery 1 and a control unit 2 that controls charging / discharging of the alkaline storage battery 1. Before supplying power to the load device, the control unit 2 (i) charges the alkaline storage battery until the SOC reaches the first SOC charging state, and (ii) within a predetermined time after the charging ends. In addition, the alkaline storage battery is forcibly discharged until the SOC reaches the second SOC. In FIG. 2, the control unit 2 further causes the alkaline storage battery to wait until (iii) the forced discharge is finished and until the connection to the load device or the power supply is performed by the alkaline storage battery.

図２において、充放電制御システム１１は、制御ユニット２からの命令に基づいて、アルカリ蓄電池１の充電と、強制放電と、待機状態と、負荷機器への放電とを切り替えるための充放電制御回路３を有する。充放電制御システム１１は、さらに、アルカリ蓄電池１に流れる電流（充電電流および放電電流）を検出するための電流センサ４および／またはアルカリ蓄電池の端子間電圧を検出するための電圧センサ５を具備してもよい。アルカリ蓄電池１に対して、電流センサ４は直列に接続し、電圧センサ５は並列に接続する。充放電制御システムは、必要に応じて、電池温度を検出するための温度センサ６を有する。各センサで検出された検出値は、それぞれ、電気信号として制御ユニット２に送られる。データの検出は、逐次または間欠的に行ってもよい。   In FIG. 2, the charge / discharge control system 11 is a charge / discharge control circuit for switching between charging of the alkaline storage battery 1, forced discharge, standby state, and discharge to a load device based on a command from the control unit 2. 3. The charge / discharge control system 11 further includes a current sensor 4 for detecting a current (charge current and discharge current) flowing through the alkaline storage battery 1 and / or a voltage sensor 5 for detecting a voltage between terminals of the alkaline storage battery. May be. With respect to the alkaline storage battery 1, the current sensor 4 is connected in series, and the voltage sensor 5 is connected in parallel. The charge / discharge control system includes a temperature sensor 6 for detecting the battery temperature as necessary. The detection value detected by each sensor is sent to the control unit 2 as an electrical signal. Data detection may be performed sequentially or intermittently.

充放電制御システム１１には、必要に応じて、充電開始および／または放電開始からの時間を計測するための時間計測ユニット７も配設できる。時間計測ユニット７で計測された時間ｔは、電気信号として、逐次、制御ユニット２に送られる。時間計測ユニット７では、充電の停止、もしくは放電または待機の開始または停止からの時間を計測してもよい。
各センサや時間計測ユニット７は、制御ユニット２が有していてもよい。 The charge / discharge control system 11 can also be provided with a time measurement unit 7 for measuring the time from the start of charging and / or the start of discharging as required. The time t measured by the time measuring unit 7 is sequentially sent to the control unit 2 as an electric signal. The time measurement unit 7 may measure the time from the start or stop of charging or discharging or waiting.
Each sensor and time measurement unit 7 may be included in the control unit 2.

図２では、充放電制御回路３は、外部電源８および負荷機器１０と接続している。充放電制御回路３は、外部電源８からアルカリ蓄電池１に電流を供給するための充電回路３ｂと、アルカリ蓄電池１から強制的に放電を行うための、負荷９（ランプなど）に接続した強制放電回路３ｃと、負荷機器１０に電力供給を行うための放電回路３ｄと、これらの回路の接続を切り替えるためのスイッチ３ａとを有している。充放電制御回路３は、電流センサ４を介して、アルカリ蓄電池１と接続している。なお、充放電制御回路、またはこれに含まれる各回路やスイッチは、制御ユニットが有していてもよい。   In FIG. 2, the charge / discharge control circuit 3 is connected to the external power supply 8 and the load device 10. The charge / discharge control circuit 3 is connected to a charging circuit 3b for supplying current from the external power source 8 to the alkaline storage battery 1 and a load 9 (for example, a lamp) for forcibly discharging from the alkaline storage battery 1. It has a circuit 3c, a discharge circuit 3d for supplying power to the load device 10, and a switch 3a for switching the connection of these circuits. The charge / discharge control circuit 3 is connected to the alkaline storage battery 1 via the current sensor 4. Note that the control unit may include the charge / discharge control circuit, or each circuit and switch included therein.

制御ユニット２は、具体的には、第１ＳＯＣ、第２ＳＯＣなどの各種情報を格納するための記憶部と、記憶部の情報に基づいて各種演算を行うことによりＳＯＣを判定するための判定部とを有する。記憶部は、例えば、所定の制御プログラムが記憶された不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む。判定部は、所定の演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit：マイクロプロセッサ）、および各種周辺回路（例えば、ワイヤードロジック回路、マイクロコードなどの論理回路など）などを含む。   Specifically, the control unit 2 includes a storage unit for storing various information such as the first SOC and the second SOC, and a determination unit for determining the SOC by performing various calculations based on the information in the storage unit. Have The storage unit includes, for example, a nonvolatile ROM (Read Only Memory) in which a predetermined control program is stored, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data, and the like. The determination unit includes a CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit) that executes predetermined operations, and various peripheral circuits (for example, a logic circuit such as a wired logic circuit or a microcode). Etc.

制御ユニット２の記憶部には、第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣの値、ＳＯＣと、電流の積算値または電池電圧と、必要により電池温度との関係を表す関数、充電停止から強制放電を開始するまでの時間などが格納される。また、充電開始からの時間ｔ１、放電開始からの時間ｔ２、各センサから送られる検出値などの他、アルカリ蓄電池１の公称容量などを格納することもできる。ＳＯＣの判定を、電池電圧に基づいて行う場合には、第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣの値に代えて、これらのＳＯＣに対応する電池電圧（つまり、上限電圧および待機電圧）を、記憶部に格納してもよい。記憶部は、さらに、各センサ４〜６、時間計測ユニット７などからの検出値、制御ユニット２での演算結果などを、格納することができる。制御ユニット２による演算結果を記憶部に格納する場合、定期的に演算結果を格納することにより、記憶部の情報を、最新の情報に定期的に更新してもよい。   The storage unit of the control unit 2 stores the values of the first SOC and the second SOC, the SOC, the integrated value of the current or the battery voltage, and the function indicating the relationship between the battery temperature and, if necessary, from the charge stop until the forced discharge is started. Time etc. are stored. In addition to the time t1 from the start of charging, the time t2 from the start of discharging, the detection value sent from each sensor, the nominal capacity of the alkaline storage battery 1 can also be stored. When determining the SOC based on the battery voltage, instead of the values of the first SOC and the second SOC, the battery voltages (that is, the upper limit voltage and the standby voltage) corresponding to these SOCs are stored in the storage unit. May be. The storage unit can further store detection values from the sensors 4 to 6 and the time measurement unit 7, calculation results in the control unit 2, and the like. When storing the calculation result by the control unit 2 in the storage unit, the storage unit information may be periodically updated to the latest information by storing the calculation result periodically.

制御ユニット２は、記憶部に格納された種々の情報に基づいて、ＳＯＣの判定に必要な演算を行う。制御ユニットは、例えば、前記関数、各センサ４〜６および時間計測ユニット７などからの検出値に基づいて、ＳＯＣを算出する。制御ユニット２では、各センサ４〜６や時間計測ユニット７によるデータの検出と連動して、逐次または間欠的に、演算を行うことができる。   The control unit 2 performs calculations necessary for determining the SOC based on various information stored in the storage unit. For example, the control unit calculates the SOC based on the function, detection values from the sensors 4 to 6 and the time measurement unit 7. In the control unit 2, the calculation can be performed sequentially or intermittently in conjunction with the detection of data by the sensors 4 to 6 and the time measurement unit 7.

制御ユニット２は、例えば、算出したＳＯＣと、記憶部に格納された第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣとを比較し、一定の条件を満たすか否かを判断する。そして、比較結果に基づいて、充放電制御回路３に信号を送り、充放電制御回路３により、アルカリ蓄電池１の充放電を制御する。   For example, the control unit 2 compares the calculated SOC with the first SOC and the second SOC stored in the storage unit, and determines whether or not a certain condition is satisfied. Based on the comparison result, a signal is sent to the charge / discharge control circuit 3, and the charge / discharge of the alkaline storage battery 1 is controlled by the charge / discharge control circuit 3.

制御ユニット２では、電流センサ４で検出された電流値および時間計測ユニット７で計測された充電開始からの時間ｔ１または放電開始からの時間ｔ２に基づいて算出される電流の積算値、または電圧センサ５により検出された電圧値に基づいて、アルカリ蓄電池１のＳＯＣを算出する。また、これに代えて、制御ユニット２では、電池と、ＳＯＣなどとの関係を表す関数を参照して、第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣに対応する電圧値を算出し、算出された電圧値と、センサで検出された電圧値とを比較してもよい。   In the control unit 2, the integrated value of the current calculated based on the current value detected by the current sensor 4 and the time t1 from the start of charging or the time t2 from the start of discharging measured by the time measuring unit 7, or a voltage sensor Based on the voltage value detected by 5, the SOC of the alkaline storage battery 1 is calculated. In place of this, the control unit 2 refers to a function representing the relationship between the battery and the SOC, etc., calculates voltage values corresponding to the first SOC and the second SOC, calculates the calculated voltage value, and the sensor The voltage value detected in (1) may be compared.

次に、本発明の充放電制御方法の一例について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
スイッチ３ａを切り替えることにより、充放電制御システム１１の充電回路３ｂと外部電源８とを接続し、充放電制御システム１１にセットされたアルカリ蓄電池１の充電を開始する（Ｓ１）。充電の開始と同時に、充電開始からの時間ｔ１を計測する。計測された時間ｔ１は、常時、制御ユニット２の記憶部に送られる。次いで、制御ユニット２は、充電開始から時間ｔ１までの電流の積算値を算出する（Ｓ２）。電流の積算値は、電流センサ４により検出され、記憶部に送られた電流値を、時間毎に積算することにより算出される。 Next, an example of the charge / discharge control method of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
By switching the switch 3a, the charging circuit 3b of the charge / discharge control system 11 and the external power supply 8 are connected, and charging of the alkaline storage battery 1 set in the charge / discharge control system 11 is started (S1). Simultaneously with the start of charging, a time t1 from the start of charging is measured. The measured time t1 is always sent to the storage unit of the control unit 2. Next, the control unit 2 calculates an integrated value of current from the start of charging to time t1 (S2). The integrated value of current is calculated by integrating the current value detected by the current sensor 4 and sent to the storage unit every time.

制御ユニット２は、記憶部から、電流の積算値とＳＯＣとの関係を表す関数を呼び出し、この関数にステップＳ２で算出した電流の積算値を代入することにより、時間ｔ１におけるＳＯＣt1を算出する（Ｓ３）。上記関数は、充電電気量、および満充電容量ＦＣＣなどに基づく関数であってもよい。また、上記関数は、必要に応じて、電圧センサ５で検出された電圧および／または温度センサ６で検出された電池温度により補正されたものであってもよい。 The control unit 2 calls the function representing the relationship between the integrated current value and the SOC from the storage unit, and calculates the SOC t1 at time t1 by substituting the integrated current value calculated in step S2 into this function. (S3). The function may be a function based on the amount of charged electricity, the full charge capacity FCC, and the like. Further, the function may be corrected by the voltage detected by the voltage sensor 5 and / or the battery temperature detected by the temperature sensor 6 as necessary.

制御ユニット２は、記憶部から第１ＳＯＣを呼び出し、ＳＯＣt1と比較する（Ｓ４）。比較結果が、ＳＯＣt1≧第１ＳＯＣの条件を満たさない場合には、制御ユニット２は、充放電制御回路３に信号を送らないため、充電が継続される。そして、再度、制御ユニット２は、充電開始から時間ｔ１までの電流の積算値を算出し（Ｓ２）、算出された積算値に基づいてＳＯＣt1を算出する（Ｓ３）。比較結果が、ＳＯＣt1≧第１ＳＯＣの条件を満たす場合、制御ユニット２は、充放電制御回路３に信号を送る。充放電制御回路３は、制御ユニット２からの信号に基づいて、スイッチ３ａを切り替えることにより、アルカリ蓄電池１と充電回路３ｂとの接続を切断するとともに、アルカリ蓄電池１と強制放電回路３ｃとを接続する。これにより、アルカリ蓄電池１の充電が停止されるとともに、強制放電が開始される（Ｓ５）。強制放電を開始すると、アルカリ蓄電池１から、負荷９に電流が供給される。 The control unit 2 calls the first SOC from the storage unit and compares it with the SOC t1 (S4). When the comparison result does not satisfy the condition of SOC t1 ≧ first SOC, the control unit 2 does not send a signal to the charge / discharge control circuit 3, and thus charging is continued. Then, again, the control unit 2 calculates an integrated value of current from the start of charging to time t1 (S2), and calculates SOC t1 based on the calculated integrated value (S3). When the comparison result satisfies the condition of SOC t1 ≧ first SOC, the control unit 2 sends a signal to the charge / discharge control circuit 3. The charge / discharge control circuit 3 disconnects the connection between the alkaline storage battery 1 and the charging circuit 3b by switching the switch 3a based on the signal from the control unit 2, and connects the alkaline storage battery 1 and the forced discharge circuit 3c. To do. As a result, charging of the alkaline storage battery 1 is stopped and forced discharge is started (S5). When forced discharge is started, current is supplied from the alkaline storage battery 1 to the load 9.

ステップＳ２、Ｓ３およびＳ４は、ＳＯＣt1≧第１ＳＯＣの条件が充足されるまで、繰り返し実行される。各センサ４〜６および／または時間計測ユニット７から送られる検出値に基づいて、ＳＯＣt1を逐次的に演算または補正すると、判定精度が向上し、正確な充電停止時期を算出することができる。 Steps S2, S3, and S4 are repeatedly executed until the condition of SOC t1 ≧ first SOC is satisfied. If the SOC t1 is sequentially calculated or corrected based on the detection value sent from each of the sensors 4 to 6 and / or the time measurement unit 7, the determination accuracy is improved, and an accurate charge stop timing can be calculated.

充電の場合と同様に、強制放電中も、強制放電開始から時間ｔ２までの電流の積算値を算出する（Ｓ６）。次いで、制御ユニット２は、ステップＳ３と同様にして、時間ｔ２におけるＳＯＣt2を算出する（Ｓ７）。 As in the case of charging, the integrated value of current from the start of forced discharge to time t2 is calculated even during forced discharge (S6). Next, the control unit 2 calculates SOC t2 at time t2 in the same manner as in step S3 (S7).

制御ユニット２は、記憶部から第２ＳＯＣを呼び出し、ＳＯＣt2と比較する（Ｓ８）。比較結果が、ＳＯＣt2≦第２ＳＯＣの条件を満たす場合、制御ユニット２は、充放電制御回路３に信号を送る。充放電制御回路３は、制御ユニット２からの信号に基づいて、スイッチ３ａを、強制放電回路３ｃから、待機状態へ切り替える。これにより、強制放電が停止されるとともに、アルカリ蓄電池１の待機を開始する（Ｓ９）。 The control unit 2 calls the second SOC from the storage unit and compares it with the SOC t2 (S8). When the comparison result satisfies the condition of SOC t2 ≦ second SOC, the control unit 2 sends a signal to the charge / discharge control circuit 3. Based on the signal from the control unit 2, the charge / discharge control circuit 3 switches the switch 3a from the forced discharge circuit 3c to a standby state. Thereby, the forced discharge is stopped and the standby of the alkaline storage battery 1 is started (S9).

ステップＳ８でＳＯＣt2≦第２ＳＯＣの条件を満たさない場合、制御ユニット２は、充放電制御回路３に信号を送らないため、強制放電が継続される。そして、制御ユニット２により、継続して、強制放電開始から時間ｔ２までの電流の積算値が算出され（Ｓ６）、算出された積算値に基づいてＳＯＣt2が算出される（Ｓ７）。 If the condition of SOC t2 ≦ second SOC is not satisfied in step S8, the control unit 2 does not send a signal to the charge / discharge control circuit 3, and therefore the forced discharge is continued. Then, the control unit 2 continues to calculate the integrated value of current from the start of forced discharge to time t2 (S6), and calculates SOC t2 based on the calculated integrated value (S7).

ステップＳ６、Ｓ７およびＳ８は、ＳＯＣt2≦第２ＳＯＣの条件が充足されるまで、繰り返し実行される。各センサおよび時間計測ユニット７から送られる検出値に基づいて、ＳＯＣt2を逐次的に演算または補正すると、判定精度が向上し、正確な強制放電の停止時期を算出することができる。 Steps S6, S7 and S8 are repeatedly executed until the condition of SOC t2 ≦ second SOC is satisfied. If the SOC t2 is sequentially calculated or corrected based on the detection values sent from each sensor and the time measuring unit 7, the determination accuracy is improved and the accurate forced discharge stop timing can be calculated.

アルカリ蓄電池の充電は、定電流充電および／または定電圧充電により行うことができる。充電は、アルカリ蓄電池を充放電制御システムにセットした状態で、充電回路を通じて、充放電制御システムと外部電源とを接続することにより、開始することができる。また、充放電制御システムと外部電源とを連結した状態で、使用者が充電開始信号を入力することにより、充電を開始してもよい。さらに、アルカリ蓄電池の電流の積算値を算出するか、または電圧を検出して、一度ＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣが、所定値未満（例えば、ＳＯＣ５０％未満）である場合に、充電を自動的に開始してもよい。充電を開始するＳＯＣに対する電池電圧を予め算出して記憶部に格納しておき、アルカリ蓄電池の電圧の検出値が、格納した電圧値未満である場合に、充電を自動的に開始してもよい。   The alkaline storage battery can be charged by constant current charging and / or constant voltage charging. Charging can be started by connecting the charge / discharge control system and an external power source through the charging circuit with the alkaline storage battery set in the charge / discharge control system. Further, charging may be started by a user inputting a charging start signal in a state where the charging / discharging control system and the external power source are connected. Further, the integrated value of the current of the alkaline storage battery is calculated or the voltage is detected to calculate the SOC once. When the calculated SOC is less than a predetermined value (for example, less than 50% SOC), the charging is automatically performed. May be started automatically. The battery voltage for the SOC for starting charging may be calculated in advance and stored in the storage unit, and charging may be automatically started when the detected value of the alkaline storage battery voltage is less than the stored voltage value. .

本発明では、充電の停止後、自己放電によりＳＯＣを低下させるのではなく、強制放電回路に接続した負荷に対して強制的に放電させることによりＳＯＣを所定範囲に制御する。そのため、充電停止から、強制放電の開始までの時間は、自己放電が無視できる範囲に設定するのが好ましい。充電停止から強制放電の開始までの時間は、例えば、６０秒以下、好ましくは２０秒以下、さらに好ましくは１０秒以下である。特に、充電停止と強制放電の開始とをスイッチの切り替えにより略同時に行うのが好ましい。   In the present invention, after the charging is stopped, the SOC is controlled within a predetermined range by forcibly discharging the load connected to the forced discharge circuit, instead of reducing the SOC by self-discharge. Therefore, it is preferable to set the time from the stop of charging to the start of forced discharge within a range where self-discharge can be ignored. The time from the stop of charging to the start of forced discharge is, for example, 60 seconds or less, preferably 20 seconds or less, and more preferably 10 seconds or less. In particular, it is preferable to stop charging and start forced discharge substantially simultaneously by switching the switches.

アルカリ蓄電池を、充電回路および強制放電回路の双方に対して電気的に中立な状態にすることにより、待機状態にすることができる。また、アルカリ蓄電池の接続を、強制放電回路から、他の回路、例えば、充電回路、放電回路などの他の回路に切り替えることにより待機状態にしてもよい。充電回路に切り替える場合には、通常、待機中のアルカリ蓄電池への充電を制御する。例えば、アルカリ蓄電池のＳＯＣの上限値および／または下限値、充電速度などを適宜設定して、自己放電による容量の減少を補ってもよい。充電回路に切り替える場合には、充電回路と外部電源との接続を切断することにより、アルカリ蓄電池を待機状態にしてもよい。放電回路に切り替える場合には、放電回路と負荷機器との間に、電力供給の開始および停止を切り替えるスイッチを配置し、このスイッチにより、アルカリ蓄電池の、待機状態から負荷機器への電力供給への切り替えを行ってもよい。   By making the alkaline storage battery electrically neutral with respect to both the charging circuit and the forced discharging circuit, the alkaline storage battery can be brought into a standby state. Further, the connection of the alkaline storage battery may be switched to a standby state by switching from the forced discharge circuit to another circuit such as a charging circuit or a discharging circuit. When switching to the charging circuit, charging of the standby alkaline storage battery is usually controlled. For example, an upper limit value and / or a lower limit value of the SOC of the alkaline storage battery, a charging speed, and the like may be set as appropriate to compensate for a decrease in capacity due to self-discharge. When switching to the charging circuit, the alkaline storage battery may be placed in a standby state by disconnecting the connection between the charging circuit and the external power source. When switching to the discharge circuit, a switch for switching the start and stop of power supply is arranged between the discharge circuit and the load device, and this switch allows the alkaline storage battery to supply power from the standby state to the load device. Switching may be performed.

外部電源８は、充電期間以外は、充放電制御システム１１の充電回路３ｂに接続しておく必要はない。また、負荷機器１０は、充電および強制放電の期間中は、必ずしも、放電回路３ｄに接続しておく必要はない。アルカリ蓄電池１を待機状態に切り替えた後、負荷機器１０を、放電回路３ｄに連結することにより、アルカリ蓄電池１に接続させてもよい。待機状態のアルカリ蓄電池１は、スイッチ３ａの切り替えにより、負荷機器１０への電力供給を開始することができる。負荷機器１０と放電回路３ｄとの連結を検知し、この検知に基づいて、自動的にスイッチ３ａを切り替えることにより、負荷機器１０への電力供給を開始してもよい。   The external power supply 8 does not need to be connected to the charging circuit 3b of the charge / discharge control system 11 except during the charging period. Further, the load device 10 does not necessarily have to be connected to the discharge circuit 3d during charging and forced discharging. After the alkaline storage battery 1 is switched to the standby state, the load device 10 may be connected to the alkaline storage battery 1 by being connected to the discharge circuit 3d. The alkaline storage battery 1 in the standby state can start supplying power to the load device 10 by switching the switch 3a. Supply of power to the load device 10 may be started by detecting the connection between the load device 10 and the discharge circuit 3d and automatically switching the switch 3a based on this detection.

電流センサとしては、例えば、抵抗素子、電流変成器、アナログデジタルコンバータ、電流計などが例示できる。電流センサは、例えば、検出された電流が、アルカリ蓄電池を充電する電流である場合、電流値をプラスの値で示し、アルカリ蓄電池からの放電電流である場合、電流値をマイナスの値で示すように設定してもよい。また、必要に応じて、充電電流をマイナスの値で、放電電流をプラスの値で示すよう設定してもよい。   Examples of the current sensor include a resistance element, a current transformer, an analog / digital converter, and an ammeter. For example, when the detected current is a current for charging an alkaline storage battery, the current sensor indicates a current value as a positive value, and when the detected current is a discharge current from the alkaline storage battery, the current value is expressed as a negative value. May be set. If necessary, the charging current may be set to a negative value and the discharging current may be set to a positive value.

電圧センサとしては、例えば、アナログデジタルコンバータ、電圧計などが例示できる。
温度センサとしては、例えば、熱電対やサーミスタ、アナログデジタルコンバータなどが例示できる。 Examples of the voltage sensor include an analog-digital converter and a voltmeter.
As a temperature sensor, a thermocouple, a thermistor, an analog digital converter etc. can be illustrated, for example.

図３は、図１の変更例を示すフローチャートである。
図３では、ＳＯＣt1およびＳＯＣt2と第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣとの比較に代えて、充電開始からの時間ｔ１および放電開始からのｔ２における電池電圧Ｖt1およびＶt2と、上限電圧Ｖuおよび待機電圧Ｖwとを比較する。上限電圧Ｖuは、ＳＯＣが第１ＳＯＣであるときの電圧であり、待機電圧Ｖwは、ＳＯＣが第２ＳＯＣであるときの電圧である。なお、図１と同じステップには、同じ符号を付し、説明を省略している。 FIG. 3 is a flowchart showing a modification of FIG.
In FIG. 3, instead of comparing the SOC t1 and SOC t2 with the first SOC and the second SOC, the battery voltages V t1 and V t2 at the time t1 from the start of charging and the t2 from the start of discharging, the upper limit voltage V u and the standby The voltage V w is compared. The upper limit voltage V u is a voltage when the SOC is the first SOC, and the standby voltage V w is a voltage when the SOC is the second SOC. The same steps as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

ステップＳ１で充電を開始した後、電圧センサ５により、充電開始からの時間ｔ１におけるアルカリ蓄電池１の端子間電圧Ｖt1を検出する（Ｓ１３）。検出された電圧Ｖt1は、制御ユニット２の記憶部に送られる。記憶部には、予め、上限電圧Ｖuおよび待機電圧Ｖwが格納されている。 After starting charging in step S1, the voltage sensor 5 detects the voltage V t1 between the terminals of the alkaline storage battery 1 at time t1 from the start of charging (S13). The detected voltage V t1 is sent to the storage unit of the control unit 2. The storage unit stores an upper limit voltage V u and a standby voltage V w in advance.

制御ユニット２は、電圧Ｖt1と、上限電圧Ｖuとを記憶部から呼び出し、両者を比較する（Ｓ１４）。比較結果が、Ｖt1≧Ｖuの条件を満たす場合、制御ユニット２は、充放電制御回路３に信号を送る。制御ユニット２からの命令に基づいて、充放電制御回路３は、充電を停止し、強制放電を開始する（Ｓ５）。Ｖt1≧Ｖuの条件を満たさない場合、充電を継続し、再度、充電開始からの時間ｔ１における電池電圧Ｖt1を検出する（Ｓ１３）。ステップＳ１３およびＳ１４は、Ｖt1≧Ｖuの条件が充足されるまで、繰り返し実行される。 The control unit 2 calls the voltage V t1 and the upper limit voltage V u from the storage unit and compares them (S14). When the comparison result satisfies the condition of V t1 ≧ V u , the control unit 2 sends a signal to the charge / discharge control circuit 3. Based on the command from the control unit 2, the charge / discharge control circuit 3 stops charging and starts forced discharge (S5). If the condition of V t1 ≧ V u is not satisfied, charging is continued, and the battery voltage V t1 at time t1 from the start of charging is detected again (S13). Steps S13 and S14 are repeatedly executed until the condition of V t1 ≧ V u is satisfied.

ステップＳ５で強制放電を開始した後も、放電中と同様に、電圧センサ５により、強制放電開始からの時間ｔ２におけるアルカリ蓄電池１の端子間電圧Ｖt2が検出される（Ｓ１７）。検出された電圧Ｖt2は、制御ユニット２の記憶部に送られる。制御ユニット２は、記憶部から、Ｖt2と、予め格納されたＶwとを呼び出し、両者を比較する（Ｓ１８）。比較結果が、Ｖt2≦Ｖwの条件を満たさない場合には、強制放電を継続し、再度、電池電圧Ｖt2を検出する（Ｓ１７）。Ｖt2≦Ｖwの条件を満たす場合、制御ユニット２は、充放電制御回路３に信号を送る。充放電制御回路３は、制御ユニット２からの信号に基づいて、スイッチ３ａを切り替えることにより、強制放電を停止するとともに、アルカリ蓄電池１を待機状態にする（Ｓ９）。
ステップＳ１７およびＳ１８は、Ｖt2≦Ｖwの条件が充足されるまで、繰り返し実行される。 Even after the forced discharge is started in step S5, the voltage Vt2 between the terminals of the alkaline storage battery 1 at the time t2 from the start of the forced discharge is detected by the voltage sensor 5 in the same manner as during the discharge (S17). The detected voltage V t2 is sent to the storage unit of the control unit 2. The control unit 2 calls V t2 and V w stored in advance from the storage unit and compares the two (S18). If the comparison result does not satisfy the condition of V t2 ≦ V w , forced discharge is continued and the battery voltage V t2 is detected again (S17). When the condition of V t2 ≦ V w is satisfied, the control unit 2 sends a signal to the charge / discharge control circuit 3. The charge / discharge control circuit 3 switches the switch 3a based on a signal from the control unit 2 to stop the forced discharge and put the alkaline storage battery 1 in a standby state (S9).
Steps S17 and S18 are repeatedly executed until the condition of V t2 ≦ V w is satisfied.

本発明の充放電制御方法および充放電制御システムは、公知のアルカリ蓄電池に適用できる。このようなアルカリ蓄電池としては、具体的には、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素蓄電池が挙げられる。特に、ニッケル水素蓄電池に適用するのが好ましい。
アルカリ蓄電池は、複数のセルを用いた組電池であってもよい。 The charge / discharge control method and charge / discharge control system of the present invention can be applied to known alkaline storage batteries. Specific examples of such an alkaline storage battery include a nickel cadmium storage battery and a nickel hydride storage battery. In particular, it is preferably applied to a nickel metal hydride storage battery.
The alkaline storage battery may be an assembled battery using a plurality of cells.

アルカリ蓄電池は、正極と、負極と、これらを隔離するセパレータとを有し、これらが、アルカリ電解液とともに、電池ケースに収容されている。正極および負極は、それぞれ、活物質を含む。正極および負極は、芯材と、これに付着した活物質または活物質層とを有してもよい。また、正極および負極は、活物質粉末を焼結した電極であってもよい。   The alkaline storage battery has a positive electrode, a negative electrode, and a separator that separates them, and these are housed in a battery case together with an alkaline electrolyte. The positive electrode and the negative electrode each contain an active material. The positive electrode and the negative electrode may have a core material and an active material or an active material layer attached to the core material. The positive electrode and the negative electrode may be electrodes obtained by sintering active material powder.

正極芯材としては、公知のものが使用でき、ニッケル発泡体、焼結ニッケル板などのニッケルまたはニッケル合金などで形成された多孔性基板が例示できる。負極芯材としては、公知のものが使用でき、ステンレス鋼、ニッケルまたはその合金などで形成された基板が例示できる。正極活物質としては、通常、水酸化ニッケルなどのニッケル化合物が使用される。負極活物質としては、電池の種類に応じて公知のものが使用できる。例えば、ニッケルカドミウム蓄電池では、カドミウム化合物が使用できる。また、ニッケル水素蓄電池では、負極活物質として、水素吸蔵合金が使用できる。芯材が多孔性基板の場合、活物質は、芯材の空孔に充填されていてもよい。   A well-known thing can be used as a positive electrode core material, The porous board | substrate formed with nickel or nickel alloys, such as a nickel foam and a sintered nickel board, can be illustrated. A well-known thing can be used as a negative electrode core material, and the board | substrate formed with stainless steel, nickel, its alloy, etc. can be illustrated. As the positive electrode active material, a nickel compound such as nickel hydroxide is usually used. As a negative electrode active material, a well-known thing can be used according to the kind of battery. For example, a cadmium compound can be used in a nickel cadmium storage battery. In the nickel-metal hydride storage battery, a hydrogen storage alloy can be used as the negative electrode active material. When the core material is a porous substrate, the active material may be filled in the pores of the core material.

セパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン製の微多孔フィルムや不織布などが使用できる。
電解液としては、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液が使用できる。 As the separator, a microporous film or non-woven fabric made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene can be used.
As the electrolytic solution, an alkaline aqueous solution such as an aqueous potassium hydroxide solution can be used.

実施例１
アルカリ蓄電池の一例として、ニッケル水素蓄電池を作製し、メモリ効果における、本発明による抑制効果を確認した。 Example 1
As an example of the alkaline storage battery, a nickel metal hydride storage battery was produced, and the suppression effect of the present invention in the memory effect was confirmed.

（１）ニッケル水素蓄電池の作製
（ａ）電極群の作製
水酸化ニッケルに、水酸化コバルト、カルボキシメチルセルロース（エーテル化度０．７、重合度１６００）およびポリテトラフルオロエチレンを加え、さらに水を添加して混合し、正極合剤ペーストを得た。このペーストを、ニッケル発泡体で形成された芯材の両表面にすり込むことにより、芯材内の空孔に充填した。ペーストの塗膜は、乾燥後、芯材とともにローラでプレスした。こうして、厚み０．７ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ１１０ｍｍ、容量１５００ｍＡｈの正極を得た。芯材内のペーストが充填されていない箇所に、ニッケル製の正極リードを溶接した。 (1) Preparation of nickel metal hydride storage battery (a) Preparation of electrode group To nickel hydroxide, cobalt hydroxide, carboxymethyl cellulose (etherification degree 0.7, polymerization degree 1600) and polytetrafluoroethylene are added, and water is further added. And mixed to obtain a positive electrode mixture paste. This paste was rubbed into both surfaces of the core material formed of nickel foam to fill the pores in the core material. The coating film of the paste was pressed with a roller together with the core material after drying. Thus, a positive electrode having a thickness of 0.7 mm, a width of 35 mm, a length of 110 mm, and a capacity of 1500 mAh was obtained. A positive electrode lead made of nickel was welded to a portion not filled with the paste in the core material.

負極には、ＬｍＮｉ5系（ここでＬｍは軽希土類元素すなわちＬａ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｐｒからなる混合物を示す）の水素吸蔵合金を使用し、これに、結着剤および水を加えて混合した。得られた混合物を、パンチングメタル基板に塗布し、乾燥後、圧延した。負極は、厚み０．４ｍｍ、幅３５ｍｍおよび長さ１５０ｍｍを有し、容量が２２００ｍＡｈであった。 For the negative electrode, a hydrogen storage alloy of LmNi 5 series (where Lm is a mixture of light rare earth elements, that is, La, Nd, Ce, Pr) was used, and a binder and water were added thereto and mixed. . The obtained mixture was applied to a punching metal substrate, dried and rolled. The negative electrode had a thickness of 0.4 mm, a width of 35 mm, a length of 150 mm, and a capacity of 2200 mAh.

正極と負極とを、一対のセパレータで隔離して捲回し、円柱状の電極群を作製した。セパレータとしては、親水化処理が施されたポリプロピレン製の不織布を用いた。不織布は、幅４０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚み０．２５ｍｍであり、目付量は７０ｇ／ｍ2であった。 The positive electrode and the negative electrode were separated by a pair of separators and wound to produce a cylindrical electrode group. As the separator, a non-woven fabric made of polypropylene subjected to hydrophilic treatment was used. The nonwoven fabric had a width of 40 mm, a length of 250 mm, a thickness of 0.25 mm, and a basis weight of 70 g / m 2 .

（ｂ）電池の組み立て
得られた電極群を用いて、４／５Ａサイズで公称容量（理論電気容量）１５００ｍＡｈのニッケル水素蓄電池を、下記の手順で組み立てた。 (B) Assembly of battery Using the obtained electrode group, a nickel metal hydride storage battery having a nominal capacity (theoretical electric capacity) of 1500 mAh in a 4 / 5A size was assembled by the following procedure.

電池ケースとして、直径が１５ｍｍである円筒型の金属缶を用いた。金属缶は、鉄製の缶の表面にニッケルメッキを施したものであって、厚みは０．６ｍｍであった。   As the battery case, a cylindrical metal can having a diameter of 15 mm was used. The metal can was obtained by applying nickel plating to the surface of an iron can and having a thickness of 0.6 mm.

電池ケースの底にリング状の負極側絶縁板を配置した後、電極群を電池ケース内に収容し、電極群の上に正極側絶縁板を配置した。次いで、正極リードを、封口体の電池内部側に配置される表面に溶接した。封口体の外周縁にはガスケットを配置した。続いて、電池ケースの開口端側の外周を、電極群の上端と、封口体の設置位置との間において内方に窪ませることにより、溝部を設けた。   After arranging the ring-shaped negative electrode side insulating plate on the bottom of the battery case, the electrode group was accommodated in the battery case, and the positive electrode side insulating plate was arranged on the electrode group. Next, the positive electrode lead was welded to the surface disposed on the battery inner side of the sealing body. A gasket was disposed on the outer peripheral edge of the sealing body. Subsequently, the outer periphery on the opening end side of the battery case was recessed inward between the upper end of the electrode group and the installation position of the sealing body, thereby providing a groove.

さらに、アルカリ電解液として、水酸化カリウムを主な塩として含む水溶液を注入した後、電池ケースの開口部を、封口板で、かしめ封口することにより密閉し、ニッケル水素蓄電池を作製した。   Furthermore, after injecting an aqueous solution containing potassium hydroxide as a main salt as an alkaline electrolyte, the opening of the battery case was sealed by caulking with a sealing plate to produce a nickel hydride storage battery.

（２）メモリ効果の確認
図１に示すフローに従って、（１）で作製したニッケル水素蓄電池を充電した。具体的には、ニッケル水素蓄電池を、２５℃雰囲気下、１Ｉｔ（１５００ｍＡ）の電流で充電し、ＳＯＣ１００％に達した時点で充電を停止した。充電停止後、１０秒以内に、１Ｉｔの電流で、負荷としてのランプに対して強制放電を開始し、表１に示すＳＯＣ値になった時点で強制放電を停止した。放電停止後、速やかに、ニッケル水素蓄電池を、４５℃雰囲気下の保存室に移し、７日間待機させた。なお、表１に示すＳＯＣ値が１００％の電池は、ＳＯＣ１００％まで充電した後、強制放電を行うことなく、速やかに、４５℃雰囲気下の保存室に移し、７日間待機させたものである。 (2) Confirmation of memory effect The nickel-metal hydride storage battery produced in (1) was charged according to the flow shown in FIG. Specifically, the nickel metal hydride storage battery was charged with a current of 1 It (1500 mA) in a 25 ° C. atmosphere, and the charging was stopped when the SOC reached 100%. Within 10 seconds after the charge was stopped, forced discharge was started for the lamp as a load with a current of 1 It, and the forced discharge was stopped when the SOC value shown in Table 1 was reached. Immediately after the discharge was stopped, the nickel-metal hydride storage battery was moved to a storage room under an atmosphere of 45 ° C. and kept on standby for 7 days. In addition, the battery with a SOC value of 100% shown in Table 1 was charged to SOC 100%, and then immediately transferred to a storage room in a 45 ° C. atmosphere without forcible discharge and allowed to stand for 7 days. .

待機後の電池を、２５℃雰囲気下、１Ｉｔの電流で、電池電圧が１Ｖに達するまで、電子負荷機器で放電した。メモリ効果を確認するため、次いで、２５℃雰囲気下、１Ｉｔの電流で、電池を、ＳＯＣ１００％になるまで充電し、さらに１Ｉｔの電流で、電子負荷機器で放電し、電池電圧が１Ｖになるまでの時間を計測した。この時間に基づいて、さらに放電容量Ｃｍを算出した。このようにして得られた放電容量Ｃｍを、表１に示した。   The battery after standby was discharged with an electronic load device at a current of 1 It in a 25 ° C. atmosphere until the battery voltage reached 1V. In order to confirm the memory effect, the battery is then charged with a current of 1 It in a 25 ° C. atmosphere until the SOC reaches 100%, and further discharged with an electronic load device with a current of 1 It until the battery voltage reaches 1V. Was measured. Based on this time, the discharge capacity Cm was further calculated. The discharge capacity Cm thus obtained is shown in Table 1.

Figure 2012135114
Figure 2012135114

電池Ｂ〜Ｆの放電容量Ｃｍは、理論電池容量と同じか、理論電池容量との差は、５０ｍＡｈとごくわずかであった。これらの結果から、待機前のＳＯＣを所定範囲に調整すると、放電深度が浅いにもかかわらず、メモリ効果が確認されないことが明らかとなった。一方、満充電の状態で待機させた電池Ｇでは、放電容量Ｃｍは、理論電池容量１５００ｍＡｈよりも、１５０ｍＡｈも小さくなった。また、待機前のＳＯＣを４０％に設定した電池Ａでは、放電容量Ｃｍは、理論電池容量１５００ｍＡｈより、２００ｍＡｈも小さくなった。これらの結果から、ＳＯＣ５０〜９０％で待機させたニッケル水素蓄電池は、ＳＯＣ４０％またはＳＯＣ１００％で待機させた電池に比べ、メモリ効果が有効に抑制され、高い放電容量が得られることが明らかとなった。   The discharge capacities Cm of the batteries B to F were the same as the theoretical battery capacity, or the difference from the theoretical battery capacity was as small as 50 mAh. From these results, it has been clarified that when the SOC before standby is adjusted to a predetermined range, the memory effect is not confirmed although the discharge depth is shallow. On the other hand, in the battery G kept in a fully charged state, the discharge capacity Cm was 150 mAh smaller than the theoretical battery capacity 1500 mAh. Further, in the battery A in which the SOC before standby was set to 40%, the discharge capacity Cm was 200 mAh smaller than the theoretical battery capacity 1500 mAh. From these results, it is clear that the nickel-metal hydride storage battery that is kept on standby at an SOC of 50 to 90% can effectively suppress the memory effect and obtain a high discharge capacity, compared with the battery that is kept on standby at 40% SOC or 100% SOC. It was.

本発明の充放電制御方法および充放電制御システムは、簡便な方法により、メモリ効果を抑制できるため、各種用途に使用されるアルカリ蓄電池の充放電に有用である。具体的には、アルカリ蓄電池の利点であるタフユース（車両用電源、バックアップ電源、家庭用コージェネレーション、産業用電源システム）用途、太陽光発電システム、ＵＰＳなどのバックアップ電源の他、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯電話機、車両用電源（ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶなど）などの各種機器の駆動用電源、システムなどの充電制御回路を含む電源システムなどが挙げられる。   Since the charge / discharge control method and the charge / discharge control system of the present invention can suppress the memory effect by a simple method, they are useful for charge / discharge of alkaline storage batteries used for various applications. Specifically, tough use (vehicle power supply, backup power supply, household cogeneration, industrial power supply system) applications, which are the advantages of alkaline storage batteries, backup power supplies for solar power generation systems, UPS, portable personal computers, Examples include a power source for driving various devices such as a digital camera, a mobile phone, and a vehicle power source (EV, HEV, PHEV, etc.) and a power source system including a charge control circuit such as a system.

本発明では、アルカリ蓄電池におけるメモリ効果の発生を抑制できる。また、自己放電を低減することもできる。そのため、本発明は、常にある程度の電気容量を確保する必要のある各種電源用途、例えば、ＵＳＰなどのバックアップ電源、ＰＨＥＶ用の電源などの用途に使用されるアルカリ蓄電池の充電に有用である。   In this invention, generation | occurrence | production of the memory effect in an alkaline storage battery can be suppressed. In addition, self-discharge can be reduced. Therefore, the present invention is useful for charging an alkaline storage battery used in various power supply applications in which a certain amount of electric capacity needs to be secured at all times, for example, a backup power supply such as USP and a power supply for PHEV.

１ アルカリ蓄電池
２ 制御ユニット
３ 充放電制御回路
３ａ スイッチ
３ｂ 充電回路
３ｃ 強制放電回路
３ｄ 放電回路
４ 電流センサ
５ 電圧センサ
６ 温度センサ
７ 時間計測ユニット
８ 外部電源
９ 負荷
１０ 負荷機器
１１ 充放電制御システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Alkaline storage battery 2 Control unit 3 Charge / discharge control circuit 3a Switch 3b Charge circuit 3c Forced discharge circuit 3d Discharge circuit 4 Current sensor 5 Voltage sensor 6 Temperature sensor 7 Time measuring unit 8 External power supply 9 Load 10 Load apparatus 11 Charge / discharge control system

Claims (12)

負荷機器への電力供給を行う前に、アルカリ蓄電池を充放電する方法であって、
（i）充電状態が、満充電状態の９０％を超える第１充電状態に達するまで前記アルカリ蓄電池を充電する工程、および
（ii）前記充電を終了してから予め定められた時間以内に、充電状態が、前記第１充電状態よりも低く、かつ満充電状態の５０％以上である第２充電状態になるまで前記アルカリ蓄電池を強制放電する工程、を含むアルカリ蓄電池の充放電制御方法。 A method of charging and discharging an alkaline storage battery before supplying power to load equipment,
(I) charging the alkaline storage battery until the state of charge reaches a first state of charge exceeding 90% of a fully charged state; and (ii) charging within a predetermined time after the end of the charging. A charge / discharge control method for an alkaline storage battery, comprising: forcibly discharging the alkaline storage battery until the state becomes a second charged state that is lower than the first charged state and is 50% or more of the fully charged state. 前記第１充電状態が、満充電状態の９５％以上である、請求項１に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to claim 1, wherein the first charge state is 95% or more of a full charge state. 前記第２充電状態が、満充電状態の６５％以上でかつ８５％以下である、請求項１または２に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to claim 1 or 2, wherein the second state of charge is 65% or more and 85% or less of the fully charged state. さらに、（iii）前記強制放電を終了してから前記アルカリ蓄電池による前記負荷機器への電力供給が行われるまでの間、前記アルカリ蓄電池を待機させる工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   Furthermore, (iii) The process of making the said alkaline storage battery wait until it supplies electric power to the said load apparatus by the said alkaline storage battery after complete | finishing the said forced discharge is any one of Claims 1-3. The charge / discharge control method of the alkaline storage battery described in the item. 前記工程(iii)において、前記待機中に、前記アルカリ蓄電池を微小電流で充電し、前記アルカリ蓄電池の自己放電を補う、請求項４に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   5. The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to claim 4, wherein in the step (iii), during the standby, the alkaline storage battery is charged with a minute current to compensate for the self-discharge of the alkaline storage battery. 前記工程(iii)において、前記待機中に、定期的に前記アルカリ蓄電池を充電し、前記アルカリ蓄電池の自己放電を補う、請求項４に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   5. The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to claim 4, wherein in the step (iii), during the standby, the alkaline storage battery is periodically charged to compensate for the self-discharge of the alkaline storage battery. 前記アルカリ蓄電池がニッケル水素蓄電池である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the alkaline storage battery is a nickel metal hydride storage battery. 前記アルカリ蓄電池がバックアップ電源である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to claim 1, wherein the alkaline storage battery is a backup power source. 前記アルカリ蓄電池が、プラグインハイブリッド電気自動車用の電源である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルカリ蓄電池の充放電制御方法。   The charge / discharge control method for an alkaline storage battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the alkaline storage battery is a power source for a plug-in hybrid electric vehicle. 負荷機器への電力供給を行う前に、アルカリ蓄電池を充放電するシステムであって、
前記アルカリ蓄電池と、
前記アルカリ蓄電池の充放電を制御する制御ユニットと、を具備し、
前記制御ユニットは、前記負荷機器への電力供給を行う前に、
（i）充電状態が、満充電状態の９０％を超える第１充電状態に達するまで前記アルカリ蓄電池を充電し、
（ii）前記充電を終了してから予め定められた時間以内に、充電状態が、前記第１充電状態よりも低く、かつ満充電状態の５０％以上である第２充電状態になるまで前記アルカリ蓄電池を強制放電する、充放電制御システム。 A system for charging / discharging an alkaline storage battery before supplying power to load equipment,
The alkaline storage battery;
A control unit for controlling charging and discharging of the alkaline storage battery,
Before the control unit performs power supply to the load device,
(I) charging the alkaline storage battery until a state of charge reaches a first state of charge exceeding 90% of a fully charged state;
(Ii) The alkali until the charge state is lower than the first charge state and is equal to or greater than 50% of the full charge state within a predetermined time after the end of the charge. A charge / discharge control system that forcibly discharges storage batteries. さらに、前記アルカリ蓄電池の充電電流および放電電流を検出する電流センサを含み、
前記制御ユニットは、前記電流センサにより検出された電流の積算値に基づいて、前記アルカリ蓄電池の充電状態を判定する、請求項１０記載の充放電制御システム。 Furthermore, a current sensor for detecting a charging current and a discharging current of the alkaline storage battery,
The charge / discharge control system according to claim 10, wherein the control unit determines a charge state of the alkaline storage battery based on an integrated value of the current detected by the current sensor. さらに、前記アルカリ蓄電池の端子間電圧を検出する電圧センサを含み、
前記制御ユニットは、前記電圧センサにより検出された電圧値に基づいて、前記アルカリ蓄電池の充電状態を判定する、請求項１０記載の充放電制御システム。 Furthermore, including a voltage sensor for detecting the voltage between the terminals of the alkaline storage battery,
The charge / discharge control system according to claim 10, wherein the control unit determines a state of charge of the alkaline storage battery based on a voltage value detected by the voltage sensor.
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