JP2018006075A - Battery system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery system including a nickel-hydrogen battery, in which a decrease in capacity due to the production of NiOH within a positive electrode is appropriately suppressed.SOLUTION: A battery system 2 includes a battery pack 100 including a plurality of cells which are arrayed in a predetermined direction and each of which is a nickel-hydrogen battery. A memory 302 of an ECU 300 stores a map MP showing the relationship between the voltage and temperature of each cell and a decrease in the amount of full charge capacity due to NiOH that is produced within a positive electrode. By referring the map MP, the ECU 300 calculates a full charge capacity of a cell 111 arranged at an end in the predetermined direction and also calculates a full charge capacity of a cell 122 arranged at a central portion in the predetermined direction. In the case where the capacity difference ΔFCC between the full charge capacity FCC1 of the cell 111 and the full charge capacity FCC2 of the cell 122 is equal to or more than a reference value X, the ECU 300 lowers the upper limit of a charging voltage of the cells 111, 122 as compared with the case where the capacity difference ΔFCC is less than the reference value X.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は電池システムに関し、より特定的には、ニッケル水素電池を含む電池システムに関する。   The present invention relates to a battery system, and more particularly to a battery system including a nickel metal hydride battery.

二次電池は様々な要因によって劣化し得る。二次電池が劣化した場合には、特定の充電を行なうことによって二次電池のさらなる劣化を抑制する手法が提案されている。たとえば特開2008−228492号公報(特許文献1)は、リチウムイオン二次電池の充電方法を開示する。この充電方法によれば、リチウムイオン二次電池の劣化度が検出され、検出された劣化度が、劣化が進んだことを示すときには設定電圧が低く設定される。   Secondary batteries can be deteriorated by various factors. There has been proposed a technique for suppressing further deterioration of the secondary battery by performing specific charging when the secondary battery is deteriorated. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-228492 (Patent Document 1) discloses a method for charging a lithium ion secondary battery. According to this charging method, the degree of deterioration of the lithium ion secondary battery is detected, and the set voltage is set low when the detected degree of deterioration indicates that the deterioration has progressed.

特開2008−228492号公報JP 2008-228492 A

ニッケル水素電池の正極内にNiHが生成すると、その生成量が増加するに従ってニッケル水素電池の容量が低下することが知られている。NiHは、ニッケル水素電池の電圧が所定値(たとえば1.5V)よりも高い場合に生成されやすい。したがって、NiHの生成によりニッケル水素電池の容量低下がある程度進行した場合には、ニッケル水素電池の電圧を所定値以下に制限することが考えられる。NiHの生成を抑制することで、ニッケル水素電池の容量低下のさらなる進行を抑制することができるためである。 It is known that when Ni 2 O 3 H is generated in the positive electrode of a nickel metal hydride battery, the capacity of the nickel metal hydride battery decreases as the generation amount increases. Ni 2 O 3 H is easily generated when the voltage of the nickel metal hydride battery is higher than a predetermined value (for example, 1.5 V). Therefore, when the capacity reduction of the nickel metal hydride battery proceeds to some extent due to the generation of Ni 2 O 3 H, it is conceivable to limit the voltage of the nickel metal hydride battery to a predetermined value or less. This is because by suppressing the generation of Ni 2 O 3 H, further progress of the capacity reduction of the nickel-metal hydride battery can be suppressed.

ニッケル水素電池を用いた電池システムの用途の一例として、ハイブリッド車両等の電動車両が挙げられる。電動車両に搭載される組電池においては一般に、複数のセルが所定方向に配列される。発明者らは、このような条件下においては、セルの位置に応じてセルの温度が異なり、それによりNiHの生成量も異なり得る点に着目した。つまり、相対的に温度が高いセルでは、相対的に温度が低いセルと比べて、NiHの生成量が大きくなり、その結果として満充電容量の低下量が大きくなる可能性がある。このように、セルの位置に応じて満充電容量の低下量が異なり得る点を考慮しないと、各セルの充電電圧の制御に弊害が生じ得る。 An example of the use of a battery system using a nickel metal hydride battery is an electric vehicle such as a hybrid vehicle. In an assembled battery mounted on an electric vehicle, a plurality of cells are generally arranged in a predetermined direction. The inventors paid attention to the fact that, under such conditions, the temperature of the cell differs depending on the position of the cell, and the amount of Ni 2 O 3 H produced can also vary. That is, in a cell having a relatively high temperature, compared to a cell having a relatively low temperature, the amount of Ni 2 O 3 H generated is increased, and as a result, the amount of decrease in the full charge capacity may be increased. . Thus, if the point that the amount of decrease in the full charge capacity may vary depending on the position of the cell is not taken into account, the control of the charge voltage of each cell may be adversely affected.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、正極内でのNiHの生成に起因する容量低下を適切に抑制可能な技術を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to appropriately suppress a decrease in capacity caused by the generation of Ni 2 O 3 H in the positive electrode in a battery system including a nickel-metal hydride battery. Is to provide new technology.

本発明のある局面に従う電池システムは、所定方向に配列された、各々がニッケル水素電池である複数のセル(単セル)を含む組電池と、複数のセルのうち所定方向の端部に配置された第1のセルの電圧および温度を検出する第1のセンサと、複数のセルのうち所定方向の中央部に配置された第2のセルの電圧および温度を検出する第2のセンサと、上記複数のセルの充電電圧を制御する制御装置とを備える。制御装置は、メモリを含み、当該メモリは、セルの電圧および温度と、正極内に生成されるNiHに起因するセルの満充電容量の低下量との関係を示すデータを記憶する。制御装置は、データを参照することによって、第1のセルの電圧および温度から第1のセルの満充電容量を算出するとともに、第2のセルの電圧および温度から第2のセルの満充電容量を算出する。制御装置は、第1のセルの満充電容量と第2のセルの満充電容量との容量差が基準値以上である場合に、容量差が基準値未満である場合と比べて、上記充電電圧の上限を低くする。 A battery system according to an aspect of the present invention is an assembled battery including a plurality of cells (single cells) each of which is a nickel metal hydride battery arranged in a predetermined direction, and is disposed at an end in a predetermined direction among the plurality of cells. A first sensor for detecting a voltage and a temperature of the first cell, a second sensor for detecting a voltage and a temperature of a second cell arranged in a central portion in a predetermined direction among the plurality of cells, and And a control device that controls charging voltages of a plurality of cells. The control device includes a memory, and the memory stores data indicating the relationship between the voltage and temperature of the cell and the amount of decrease in the full charge capacity of the cell due to Ni 2 O 3 H generated in the positive electrode. . The control device calculates the full charge capacity of the first cell from the voltage and temperature of the first cell by referring to the data, and the full charge capacity of the second cell from the voltage and temperature of the second cell. Is calculated. When the capacity difference between the full charge capacity of the first cell and the full charge capacity of the second cell is greater than or equal to a reference value, the control device compares the charge voltage with the charge voltage compared to when the capacity difference is less than the reference value. Lower the upper limit of.

本発明者らの実験結果(後述)から、第1のセルの満充電容量と第2のセルの満充電容量との容量差が基準値以上である場合には正極内にNiHが生成されやすくなることが分かった。上記構成によれば、上記容量差が基準値以上である場合には組電池に含まれる各セルの充電電圧の上限が低く設定される。これにより、各セルの電圧を所定値(たとえば1.5V)以下に維持することができるので、NiHの生成が抑制される。したがって、正極内でのNiHの生成に起因する容量低下を適切に抑制することができる。 From the experimental results of the present inventors (described later), when the capacity difference between the full charge capacity of the first cell and the full charge capacity of the second cell is equal to or greater than a reference value, Ni 2 O 3 H is contained in the positive electrode. Was found to be easily generated. According to the said structure, when the said capacity | capacitance difference is more than a reference value, the upper limit of the charging voltage of each cell contained in an assembled battery is set low. Thereby, since the voltage of each cell can be maintained at a predetermined value (for example, 1.5 V) or less, the generation of Ni 2 O 3 H is suppressed. Therefore, the capacity degradation due to the generation of Ni 2 O 3 H within the positive electrode can be appropriately suppressed.

本発明によれば、ニッケル水素電池を含む電池システムにおいて、正極内でのNiHの生成に起因する容量低下を適切に抑制することができる。 According to the present invention, in the battery system including a nickel hydride battery, the capacity degradation due to the generation of Ni 2 O 3 H in the positive electrode can be appropriately suppressed.

本実施の形態に係る電池システムが搭載された電動車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the whole structure of the electric vehicle carrying the battery system which concerns on this Embodiment. バッテリの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a battery. セルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a cell. 正極内におけるNiHの存在比率と満充電容量との関係に関する実験結果の一例を示す図である。It is a diagram showing an example of experimental results on the relationship between the presence ratio and the full charge capacity of Ni 2 O 3 H in the positive electrode. セルの搭載位置に応じた満充電容量の低下とNiHの生成との関係を説明するための第1の図である。It is a first diagram for explaining the relationship between the generation of reduced and Ni 2 O 3 H in full charge capacity corresponding to the mounting position of the cell. セルの搭載位置に応じた満充電容量の低下とNiHの生成との関係を説明するための第2の図である。It is a second diagram for explaining the relationship between the generation of reduced and Ni 2 O 3 H in full charge capacity corresponding to the mounting position of the cell. 第1の実験の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of 1st experiment. 第2の実験の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of 2nd experiment. 本実施の形態において作成されるマップの一例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally an example of the map produced in this Embodiment. 本実施の形態におけるバッテリのNiH生成抑制制御を示すフローチャートである。It is a flowchart illustrating a Ni 2 O 3 H generation suppression control of the battery in the present embodiment. 本実施の形態の変形例におけるバッテリのNiH生成抑制制御を示すフローチャートである。It is a flowchart illustrating a Ni 2 O 3 H generation suppression control of the battery in the modification of the present embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

以下では、本発明の実施の形態に係る電池システムが電動車両に搭載される構成を例に説明する。電動車両とは、ハイブリッド車(プラグインハイブリッド車を含む)であってもよいし、電気自動車であってもよいし、燃料自動車であってもよい。また、電池システムの用途は車両用に限定されるものではなく、定置用であってもよい。   Hereinafter, a configuration in which the battery system according to the embodiment of the present invention is mounted on an electric vehicle will be described as an example. The electric vehicle may be a hybrid vehicle (including a plug-in hybrid vehicle), an electric vehicle, or a fuel vehicle. Moreover, the use of the battery system is not limited to the vehicle, but may be stationary.

[実施の形態]
<電池システムの構成>
図1は、本実施の形態に係る電池システムが搭載された電動車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。車両1は、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)10と、動力伝達ギア20と、駆動輪30と、電力制御ユニット(PCU:Power Control Unit)40と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)50と、電池システム2とを備える。電池システム2は、組電池100と、電圧センサ210と、電流センサ220と、温度センサ230と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)300とを備える。
[Embodiment]
<Battery system configuration>
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of an electric vehicle equipped with a battery system according to the present embodiment. The vehicle 1 includes a motor generator (MG) 10, a power transmission gear 20, drive wheels 30, a power control unit (PCU) 40, and a system main relay (SMR) 50. And a battery system 2. The battery system 2 includes an assembled battery 100, a voltage sensor 210, a current sensor 220, a temperature sensor 230, and an electronic control unit (ECU) 300.

モータジェネレータ10は、たとえば三相交流回転電機である。モータジェネレータ10の出力トルクは、減速機および動力分割機構を含んで構成された動力伝達ギア20を介して駆動輪30に伝達される。モータジェネレータ10は、車両1の回生制動動作時には、駆動輪30の回転力によって発電することも可能である。モータジェネレータ10に加えてエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ10を協調的に動作させることによって必要な車両駆動力を発生させる。なお、図1ではモータジェネレータが1つだけ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータを複数(たとえば2つ)設ける構成としてもよい。   Motor generator 10 is, for example, a three-phase AC rotating electric machine. The output torque of the motor generator 10 is transmitted to the drive wheels 30 via a power transmission gear 20 that includes a reduction gear and a power split mechanism. The motor generator 10 can also generate power by the rotational force of the drive wheels 30 during the regenerative braking operation of the vehicle 1. In a hybrid vehicle in which an engine (not shown) is mounted in addition to the motor generator 10, a necessary vehicle driving force is generated by operating the engine and the motor generator 10 in a coordinated manner. Although FIG. 1 shows a configuration in which only one motor generator is provided, the number of motor generators is not limited to this, and a configuration in which a plurality (for example, two) of motor generators may be provided.

PCU40は、いずれも図示しないが、インバータとコンバータとを含む。組電池100の放電時には、コンバータは、組電池100から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ10を駆動する。一方、組電池100の充電時には、インバータは、モータジェネレータ10によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を降圧して組電池100に供給する。   Although not shown, the PCU 40 includes an inverter and a converter. When the battery pack 100 is discharged, the converter boosts the voltage supplied from the battery pack 100 and supplies it to the inverter. The inverter converts the DC power supplied from the converter into AC power and drives motor generator 10. On the other hand, when charging the assembled battery 100, the inverter converts AC power generated by the motor generator 10 into DC power and supplies it to the converter. The converter steps down the voltage supplied from the inverter and supplies it to the assembled battery 100.

SMR50は、組電池100とPCU40とを結ぶ電力線に電気的に接続されている。SMR50がECU300からの制御信号に応じて閉成されている場合、組電池100とPCU40との間で電力の授受が行なわれ得る。   The SMR 50 is electrically connected to a power line connecting the assembled battery 100 and the PCU 40. When SMR 50 is closed in accordance with a control signal from ECU 300, power can be exchanged between assembled battery 100 and PCU 40.

組電池100は、再充電が可能な直流電源であり、本実施の形態では複数のニッケル水素電池(単セル)を含んで構成される。組電池100に含まれる各セルの詳細な構成については図2にて説明する。組電池100には電圧センサ210(後述する電圧センサ211〜213を包括的に記載したもの)と、電流センサ220と、温度センサ230(後述する温度センサ231〜233を包括的に記載したもの)とが設けられる。各センサは、その検出結果をECU300に出力する。   The assembled battery 100 is a DC power source that can be recharged, and includes a plurality of nickel metal hydride batteries (single cells) in the present embodiment. A detailed configuration of each cell included in the assembled battery 100 will be described with reference to FIG. The assembled battery 100 includes a voltage sensor 210 (a comprehensive description of voltage sensors 211 to 213 described later), a current sensor 220, and a temperature sensor 230 (a comprehensive description of temperature sensors 231 to 233 described later). And are provided. Each sensor outputs the detection result to ECU 300.

ECU300は、CPU(Central Processing Unit)301と、メモリ(ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))302と、入出力バッファ(図示せず)と等を含んで構成される。ECU300は、各センサから受ける信号、ならびにメモリ302に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両1および電池システム2が所望の状態となるように各機器を制御する。ECU300により実行される主要な処理として、組電池100に含まれる複数のセルのうちの所定のセルの満充電容量を算出する処理が挙げられる。この処理については後述する。   The ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 301, a memory (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)) 302, an input / output buffer (not shown), and the like. ECU 300 controls each device so that vehicle 1 and battery system 2 are in a desired state based on a signal received from each sensor and a map and a program stored in memory 302. A main process executed by the ECU 300 includes a process of calculating a full charge capacity of a predetermined cell among a plurality of cells included in the assembled battery 100. This process will be described later.

図2は、組電池100の構成を示す図である。組電池100は、各々がニッケル水素電池である複数のセルが所定方向に配列された構成を有する。図2に示すように、組電池100は、所定方向の一方の端部に配置されたセル111〜114と、上記所定方向の中央部に配置されたセル121〜124と、上記所定方向の他方の端部に配置されたセル131〜134とを含む。また、図示しないが、組電池100には組電池100に冷却風を送る冷却機構(たとえば冷却ファンと、冷却風を導くためのダクト)が設けられている。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the assembled battery 100. The assembled battery 100 has a configuration in which a plurality of cells, each of which is a nickel metal hydride battery, are arranged in a predetermined direction. As shown in FIG. 2, the assembled battery 100 includes cells 111 to 114 disposed at one end in a predetermined direction, cells 121 to 124 disposed at a central portion in the predetermined direction, and the other in the predetermined direction. And cells 131 to 134 arranged at the ends of the. Although not shown, the assembled battery 100 is provided with a cooling mechanism that sends cooling air to the assembled battery 100 (for example, a cooling fan and a duct for guiding the cooling air).

セル111〜114の各々には、各セルの電圧Vb1を検出する電圧センサ211と、各セルの温度Tb1を検出する温度センサ231とが設けられている。セル121〜124およびセル131〜134は、いずれもセル111〜114と共通の構成を有するため、詳細な説明は繰り返さない。   Each of the cells 111 to 114 is provided with a voltage sensor 211 that detects the voltage Vb1 of each cell and a temperature sensor 231 that detects the temperature Tb1 of each cell. Since cells 121-124 and cells 131-134 all have the same configuration as cells 111-114, detailed description will not be repeated.

以下では、端部に配置されたセル111〜114のうちの代表的なセルであるセル111(第1のセル)の電圧Vb1および温度Tb1と、中央部に配置されたセル121〜124のうちの代表的なセルであるセル122(第2のセル)の電圧Vb2および温度Tb2とを検出し、その検出結果に基づいて組電池100の充電制御を行なう例について説明する。しかし、本発明に係る「第1のセル」として、セル111に代えて他のセル112〜114を用いてもよいし、所定方向の他方の端部に配置されたセル131〜134(たとえばセル134)を用いてもよい。また、本発明に係る「第2のセル」として、セル122に代えて、中央部の他のセル121,123,124を用いてもよい。さらに、所定方向の端部および中央部の各々において検出対象とするセル数は1に限定されず、2以上のセルの電圧および温度の検出結果に基づいて組電池100の充電制御(後述)を行なってもよい。   Hereinafter, the voltage Vb1 and the temperature Tb1 of the cell 111 (first cell), which is a representative cell among the cells 111 to 114 arranged at the end, and the cells 121 to 124 arranged at the center An example in which the voltage Vb2 and the temperature Tb2 of the cell 122 (second cell), which is a typical cell, is detected, and charging control of the assembled battery 100 is performed based on the detection result will be described. However, as the “first cell” according to the present invention, other cells 112 to 114 may be used instead of the cell 111, or cells 131 to 134 (for example, cells) arranged at the other end in a predetermined direction. 134) may be used. Further, instead of the cell 122, other cells 121, 123, and 124 in the center may be used as the “second cell” according to the present invention. Further, the number of cells to be detected at each of the end and center of the predetermined direction is not limited to 1, and charging control (described later) of the assembled battery 100 is performed based on the detection results of the voltages and temperatures of two or more cells. You may do it.

なお、電圧センサ211および温度センサ231は本発明に係る「第1のセンサ」に相当し、電圧センサ212および温度センサ232は本発明に係る「第2のセンサ」に相当する。   The voltage sensor 211 and the temperature sensor 231 correspond to the “first sensor” according to the present invention, and the voltage sensor 212 and the temperature sensor 232 correspond to the “second sensor” according to the present invention.

図3は、セル111の構成を示す図である。図示しないが、セル122等の他のセルの構成も共通である。セル111は、たとえば角形密閉式のセルであり、ケース141と、ケース141に設けられた安全弁142と、ケース141内に収容された電極体143および電解液(図示せず)とを含む。なお、図3ではケース141の一部を透視して電極体143を示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the cell 111. Although not shown, the configuration of other cells such as the cell 122 is also common. The cell 111 is, for example, a square sealed cell, and includes a case 141, a safety valve 142 provided in the case 141, an electrode body 143 accommodated in the case 141, and an electrolytic solution (not shown). In FIG. 3, the electrode body 143 is shown through a part of the case 141.

ケース141は、いずれも金属からなるケース本体および蓋体を含み、蓋体がケース本体の開口部上で全周溶接されることにより密閉されている。安全弁142は、ケース141内部の圧力が所定値を超えると、ケース141内部のガス(水素ガス等)の一部を外部に排出する。電極体143は、正極と、負極と、セパレータとを含む。正極は、たとえば袋状のセパレータ内に挿入されており、セパレータ内に挿入された正極と、負極とが交互に積層されている。正極および負極は、図示しない正極端子および負極端子にそれぞれ電気的に接続されている。   The case 141 includes a case main body and a lid made of metal, and the lid is hermetically sealed by being welded all around on the opening of the case main body. When the pressure inside the case 141 exceeds a predetermined value, the safety valve 142 discharges a part of the gas (hydrogen gas or the like) inside the case 141 to the outside. The electrode body 143 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The positive electrode is inserted into, for example, a bag-shaped separator, and the positive electrode inserted into the separator and the negative electrode are alternately stacked. The positive electrode and the negative electrode are electrically connected to a positive electrode terminal and a negative electrode terminal (not shown), respectively.

電極体143および電解液の材料としては従来公知の各種材料を用いることができる。本実施の形態においては、一例として、正極は、水酸化ニッケル(Ni(OH)またはNiOOH)を含む正極活物質層と、発泡ニッケルなどの活物質支持体とを含む。負極は、水素吸蔵合金を含む。セパレータには、親水化処理された合成繊維からなる不織布が用いられる。電解液には、水酸化カリウム(KOH)または水酸化ナトリウム(NaOH)等を含むアルカリ水溶液が用いられる。 Various known materials can be used for the electrode body 143 and the electrolyte solution. In the present embodiment, as an example, the positive electrode includes a positive electrode active material layer containing nickel hydroxide (Ni (OH) 2 or NiOOH) and an active material support such as foamed nickel. The negative electrode includes a hydrogen storage alloy. For the separator, a nonwoven fabric made of a synthetic fiber that has been subjected to a hydrophilic treatment is used. An alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH) or the like is used as the electrolytic solution.

<NiHの生成>
ニッケル水素電池の正極内にNiHが生成すると、ニッケル水素電池の満充電容量が低下することが知られている。
<Production of Ni 2 O 3 H>
It is known that when Ni 2 O 3 H is generated in the positive electrode of a nickel metal hydride battery, the full charge capacity of the nickel metal hydride battery is reduced.

図4は、正極内におけるNiHの存在比率と満充電容量との関係に関する実験結果の一例を示す図である。図4において、横軸は正極内におけるNiHの存在比率を示し、縦軸はニッケル水素電池(セル)の満充電容量を示す。この実験結果から、NiHの存在比率が高くなるに従って満充電容量が低下することが分かる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of experimental results regarding the relationship between the abundance ratio of Ni 2 O 3 H in the positive electrode and the full charge capacity. In FIG. 4, the horizontal axis represents the abundance ratio of Ni 2 O 3 H in the positive electrode, and the vertical axis represents the full charge capacity of the nickel metal hydride battery (cell). From this experimental result, it can be seen that the full charge capacity decreases as the abundance ratio of Ni 2 O 3 H increases.

NiHは、各セルの電圧が所定値(たとえば1.5V)よりも高い場合に生成されやすい。したがって、NiHの生成により組電池100の容量低下がある程度進行した場合には、組電池100に含まれる各セルの充電電圧を所定の電圧以下に制限することが考えられる。NiHの生成を抑制することで、組電池100の容量低下のさらなる進行を抑制することができるためである。 Ni 2 O 3 H is easily generated when the voltage of each cell is higher than a predetermined value (for example, 1.5 V). Therefore, when the capacity reduction of the assembled battery 100 proceeds to some extent due to the generation of Ni 2 O 3 H, it can be considered that the charging voltage of each cell included in the assembled battery 100 is limited to a predetermined voltage or less. This is because by suppressing the generation of Ni 2 O 3 H, further progress of capacity reduction of the assembled battery 100 can be suppressed.

発明者らは、以下に説明する実験結果に基づき、図2に示したように各セルが組電池100内に配置されている構成においては、セルの位置に応じてセルの温度が異なり、その結果としてNiHの生成量も異なり得る点に着目した。この実験においては、複数台の車両1(ここではテスト用(試験用)の車両)を準備した。そして、各車両1の組電池100に含まれるセルの満充電容量を測定するとともに、セルを適宜分解してX線回折法(XRD:X-ray Diffraction)による分析を行なった。 The inventors, based on the experimental results described below, in the configuration in which each cell is arranged in the assembled battery 100 as shown in FIG. 2, the temperature of the cell varies depending on the position of the cell, As a result, attention was paid to the fact that the amount of Ni 2 O 3 H produced can also vary. In this experiment, a plurality of vehicles 1 (here, test (test) vehicles) were prepared. And while measuring the full charge capacity of the cell contained in the assembled battery 100 of each vehicle 1, the cell was decomposed | disassembled suitably and the analysis by X-ray diffraction method (XRD: X-ray Diffraction) was performed.

図5は、セルの位置に応じた満充電容量の低下とNiHの生成との関係を説明するための第1の図である。図5において、横軸は、組電池100が車両1に搭載された状態での経過時間(組電池100の初期状態からの使用年数)を示す。縦軸は、セルの満充電容量を示す。 FIG. 5 is a first diagram for explaining the relationship between the decrease in the full charge capacity according to the cell position and the generation of Ni 2 O 3 H. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the elapsed time (the number of years of use of the assembled battery 100 from the initial state) when the assembled battery 100 is mounted on the vehicle 1. The vertical axis represents the full charge capacity of the cell.

図5および後述する図6では、組電池100の端部に配置されたセル111の満充電容量の測定結果を白抜きで示し、組電池100の中央部に配置されたセル122の満充電容量の測定結果を黒塗りで示す。   In FIG. 5 and FIG. 6 described later, the measurement result of the full charge capacity of the cell 111 arranged at the end of the assembled battery 100 is shown in white, and the full charge capacity of the cell 122 arranged in the central part of the assembled battery 100 is shown. The measurement results are shown in black.

図5に示すように、経過時間が比較的短い場合、セル111の満充電容量FCC1とセル122の満充電容量FCC2とはほぼ等しかった。これらの組電池100に含まれるセル(より詳細にはセル111とセル122との間に配置された他のセル)を分解してその正極内をXRDにより分析したところ、NiHの生成を示すピークはほとんど検出されなかった。 As shown in FIG. 5, when the elapsed time is relatively short, the full charge capacity FCC1 of the cell 111 and the full charge capacity FCC2 of the cell 122 are substantially equal. When the cells (more specifically, other cells arranged between the cells 111 and 122) included in these assembled batteries 100 were disassembled and analyzed in the positive electrode by XRD, Ni 2 O 3 H Almost no peaks indicating production were detected.

これに対し、経過時間がより長くなりT程度(たとえば数年)になると、セル122の満充電容量FCC2の方がセル111の満充電容量FCC1よりも低くなった。上述の説明と同様に組電池100に含まれるセルを分解してその正極をXRDにより分析したところ、NiHの生成を示すピークが検出された。 On the other hand, when the elapsed time is longer and is about T (for example, several years), the full charge capacity FCC2 of the cell 122 is lower than the full charge capacity FCC1 of the cell 111. When the cell contained in the assembled battery 100 was disassembled and the positive electrode was analyzed by XRD in the same manner as described above, a peak indicating the generation of Ni 2 O 3 H was detected.

図6は、セルの位置に応じた満充電容量の低下とNiHの生成との関係を説明するための第2の図である。図6において、横軸は、車両1の走行距離の累積値(単位:km)を示す。縦軸は、図5と同様にセルの満充電容量を示す。 FIG. 6 is a second diagram for explaining the relationship between the decrease in the full charge capacity according to the position of the cell and the generation of Ni 2 O 3 H. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the cumulative value (unit: km) of the travel distance of the vehicle 1. The vertical axis indicates the full charge capacity of the cell as in FIG.

車両1の走行距離が比較的短い場合、セル111の満充電容量FCC1とセル122の満充電容量FCC2とはほぼ等しかった。これらの組電池100に含まれるセルを分解した場合、正極内にはNiHの生成はほとんど確認されなかった。 When the travel distance of the vehicle 1 was relatively short, the full charge capacity FCC1 of the cell 111 and the full charge capacity FCC2 of the cell 122 were substantially equal. When the cells contained in these assembled batteries 100 were disassembled, almost no generation of Ni 2 O 3 H was confirmed in the positive electrode.

これに対し、車両1の走行距離がより長くなりL程度(たとえば10万km前後)になると、セル122の満充電容量FCC2の方がセル111の満充電容量FCC1よりも低くなった。これらの組電池100に含まれるセルの正極内には、NiHの生成が確認された。 On the other hand, when the travel distance of the vehicle 1 becomes longer and becomes about L (for example, around 100,000 km), the full charge capacity FCC2 of the cell 122 becomes lower than the full charge capacity FCC1 of the cell 111. Formation of Ni 2 O 3 H was confirmed in the positive electrodes of the cells included in these assembled batteries 100.

このように、図5および図6に示した実験結果から、経過時間または走行距離が長くなるに従って、組電池100に含まれるセルのうち端部近くに配置されたセル(セル111等)ほど満充電容量が相対的に大きくなり、中央部近くに配置されたセル(セル122等)ほど満充電容量が相対的に小さくなる傾向がある。これは、組電池100に冷却風を送る冷却機構(あるいは液冷式の冷却機構)(図示せず)によるセルの冷却効果にバラつきが存在し、中央部に近いほどセルの温度が高くなるためと考えられる。また、セル111の満充電容量FCC1とセル122の満充電容量FCC2と差分である容量差ΔFCC(=FCC1−FCC2)が基準値以上になった段階でNiHの生成が確認されることが分かる。 As described above, from the experimental results shown in FIGS. 5 and 6, as the elapsed time or the travel distance becomes longer, the cells (cells 111 and the like) arranged closer to the end of the cells included in the assembled battery 100 are more satisfactory. The charge capacity is relatively large, and the full charge capacity tends to be relatively small as the cell (cell 122 or the like) arranged near the center portion. This is because the cooling effect of the cell by the cooling mechanism (or liquid cooling type cooling mechanism) (not shown) for sending cooling air to the battery pack 100 varies, and the temperature of the cell increases as it is closer to the center. it is conceivable that. In addition, generation of Ni 2 O 3 H is confirmed when the capacity difference ΔFCC (= FCC1−FCC2), which is the difference between the full charge capacity FCC1 of the cell 111 and the full charge capacity FCC2 of the cell 122, is equal to or greater than the reference value. I understand that.

<マップの作成>
そこで、本実施の形態においては、容量差ΔFCCが基準値X以上になった場合には、容量差ΔFCCが基準値X未満の場合と比べて、組電池100に含まれる複数のセル(より詳細には、上記複数のセルのうちの最も高電圧のセル)の充電電圧の上限を低くする。各セルの電圧が所定値(たとえば1.5V)よりも高い場合にNiHが生成されやすいところ、たとえば組電池100の入力(後述する充電電力上限値Win)を制限することによって各セルの電圧を上記所定値以下に制限することができるのでNiHの生成が抑制される。その結果、組電池100の満充電容量のさらなる低下を抑制することができる。なお、基準値Xは、図5または図6にて説明した実験結果に基づいて決定することができる。
<Create map>
Therefore, in the present embodiment, when the capacity difference ΔFCC is equal to or greater than the reference value X, a plurality of cells (more details) are included in the assembled battery 100 than when the capacity difference ΔFCC is less than the reference value X. The upper limit of the charging voltage of the highest voltage cell among the plurality of cells is reduced. Where Ni 2 O 3 H is likely to be generated when the voltage of each cell is higher than a predetermined value (for example, 1.5 V), for example, by limiting the input of the battery pack 100 (charging power upper limit value Win described later) Since the voltage of the cell can be limited to the predetermined value or less, the generation of Ni 2 O 3 H is suppressed. As a result, further reduction in the full charge capacity of the assembled battery 100 can be suppressed. The reference value X can be determined based on the experimental results described with reference to FIG. 5 or FIG.

本実施の形態においては、単セル(セル数は1であってもよいし複数であってもよい)の電圧および温度と、NiHの生成に起因するセルの満充電容量の低下量との対応関係を複数の実験を通じて求めることによって、マップMPが予め作成される。以下にマップMPの作成方法についてまず説明し、その後、組電池100の充電制御の具体例について説明する。なお、マップMPは本発明に係る「データ」に相当するが、マップに代えて関数を規定してもよい。 In the present embodiment, the voltage and temperature of a single cell (the number of cells may be one or more) and the reduction in the full charge capacity of the cell due to the generation of Ni 2 O 3 H The map MP is created in advance by determining the correspondence with the quantity through a plurality of experiments. Below, the creation method of map MP is demonstrated first, and the specific example of charge control of the assembled battery 100 is demonstrated after that. The map MP corresponds to “data” according to the present invention, but a function may be defined instead of the map.

マップMPを作成するための実験は、たとえば次のように行なうことができる。まず、正極内のNiHの混入量の比(=NiHの混入量/(Ni(OH)の混入量+NiHの混入量))と、XRDを用いて正極を分析することによって得られたピーク面積比との関係を調べるための実験が行なわれる。「ピーク面積比」とは、NiHに対応する回折ピークで囲まれる面積(I1)とNi(OH)に対応する回折ピークで囲まれる面積(I2)との和に対する、NiHに対応する回折ピークで囲まれる面積(I1)の比(=I1/(I1+I2))である。この実験を以下では「第1の実験」と称する。 An experiment for creating the map MP can be performed as follows, for example. First, the ratio of the mixing amount of Ni 2 O 3 H in the positive electrode (= Ni 2 O 3 H mixing amount / (Ni (OH) 2 mixing amount + Ni 2 O 3 H mixing amount)) and XRD are used. Then, an experiment is conducted to examine the relationship with the peak area ratio obtained by analyzing the positive electrode. The "peak area ratio", with respect to the sum of the area surrounded by the diffraction peak and (I1) and Ni (OH) area surrounded by the corresponding diffraction peaks at 2 (I2) corresponding to the Ni 2 O 3 H, Ni 2 It is the ratio of the area (I1) surrounded by the diffraction peak corresponding to O 3 H (= I1 / (I1 + I2)). This experiment is hereinafter referred to as “first experiment”.

その後、耐久試験を経たセルおよび第1の実験の結果を用いて、セルの耐久条件(電圧,温度)と、セルの正極内に生成されたNiHに起因する満充電容量の低下量との関係を調べるための実験が行なわれる。この実験を以下では「第2の実験」と称する。そして、第2の実験結果を用いて、耐久条件(電圧,温度)と満充電容量の低下量との対応関係を示すマップMPが最終的に作成される。以下、各実験について順に説明する。 Thereafter, using the cell subjected to the durability test and the result of the first experiment, the endurance condition (voltage, temperature) of the cell and the decrease in the full charge capacity due to Ni 2 O 3 H generated in the positive electrode of the cell Experiments are conducted to examine the relationship with quantity. Hereinafter, this experiment is referred to as a “second experiment”. Then, a map MP indicating the correspondence relationship between the durability condition (voltage, temperature) and the amount of decrease in the full charge capacity is finally created using the second experimental result. Hereinafter, each experiment will be described in order.

図7は、第1の実験の処理手順を示すフローチャートである。図7および後述する図8のフローチャートに示される各ステップ(以下、ステップを「S」とも略す)は、実験者により行なわれる。   FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the first experiment. Each step (hereinafter, step is also abbreviated as “S”) shown in the flowchart of FIG. 7 and FIG. 8 described later is performed by an experimenter.

実験者は、新品の電極(正極)粉末に所定量(たとえば所定量Q1)のNiH粉末を均一に混ぜ込んだ試料を作製する(S110)。 The experimenter creates a sample in which a predetermined amount (for example, a predetermined amount Q1) of Ni 2 O 3 H powder is uniformly mixed with new electrode (positive electrode) powder (S110).

その後、実験者は、XRDにより上記試料を分析する(S120)。具体的には、実験者は、所定の回折角度におけるX線のピーク面積比を算出する。X線の回折角度は以下のように定められる。すなわち、回折ピークの中には主にNiHによる回折の影響を受け、他のニッケル化合物による回折の影響をほとんど受けないものが存在する。このようなNiHに帰属する回折ピークと同様に、Ni(OH)に帰属する回折ピークも存在する。これらの回折ピークの各々の面積を求め、さらにピーク面積比を求めることができる。このように、特定の回折角度(あるいは2以上の回折角度であってもよい)を用いることにより、NiHに起因する回折ピークの面積比を測定することができる。 Thereafter, the experimenter analyzes the sample by XRD (S120). Specifically, the experimenter calculates the peak area ratio of X-rays at a predetermined diffraction angle. The X-ray diffraction angle is determined as follows. That is, some of the diffraction peaks are influenced mainly by diffraction due to Ni 2 O 3 H and hardly affected by diffraction due to other nickel compounds. Similar to the diffraction peak attributed to Ni 2 O 3 H, there is also a diffraction peak attributed to Ni (OH) 2 . The area of each of these diffraction peaks can be determined, and the peak area ratio can be determined. Thus, by using a specific diffraction angle (or two or more diffraction angles), the area ratio of diffraction peaks caused by Ni 2 O 3 H can be measured.

S120にてXRDによる試料の分析が行なわれると、実験者は、XRDの分析結果から、NiHの混入量(あるいはNiHとNi(OH)混入割合)と、上記特定の回折角度におけるピーク面積比との関係を記録する(S130)。 When the analysis of the sample by XRD is performed in S120, the experimenter, the analysis results of XRD, mixing amount of Ni 2 O 3 H (or the Ni 2 O 3 H and Ni (OH) 2 mixture ratio), the The relationship with the peak area ratio at a specific diffraction angle is recorded (S130).

以上のように、S110〜S130の処理により、所定量(たとえば所定量Q1)のNiHが正極に混入している場合の特定の回折角度(たとえば回折角度D1)におけるピーク面積比が求められる。第1の実験においては、電極に混入するNiHの量を変更して(たとえば他の所定量Q2,Q3等に変更して)、S110〜S130の一連の処理が複数回行なわれる。これにより、正極内のNiHの混入量と、特定の回折角度におけるピーク面積比との関係を求めることができる。 As described above, the peak area ratio at a specific diffraction angle (for example, diffraction angle D1) when a predetermined amount (for example, predetermined amount Q1) of Ni 2 O 3 H is mixed in the positive electrode by the processing of S110 to S130. Desired. In the first experiment, the amount of Ni 2 O 3 H mixed into the electrode is changed (for example, changed to another predetermined amount Q2, Q3, etc.), and a series of processes of S110 to S130 is performed a plurality of times. . Thereby, the relationship between the mixing amount of Ni 2 O 3 H in the positive electrode and the peak area ratio at a specific diffraction angle can be obtained.

図8は、第2の実験の処理手順を示すフローチャートである。実験者は、耐久条件(セルの電圧および温度)を設定した上で、新品のセルについて耐久試験を実施する(S210)。耐久試験は、たとえば数カ月の間、セルのSOC値が所定領域内に収まるようにセルの充電と放電とを繰り返すことにより実施される。   FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the second experiment. The experimenter sets an endurance condition (cell voltage and temperature) and then conducts an endurance test on a new cell (S210). The endurance test is performed, for example, by repeating the charging and discharging of the cell so that the SOC value of the cell falls within a predetermined region for several months.

耐久試験が終了すると、実験者は、耐久試験後のセルの満充電容量を測定する(S220)。たとえば、実験者は、セルを満充電状態とし、その後、セルの電圧が放電終止電圧となるまで放電させ、放電中の電流値を積算することによってセルの満充電容量を算出することができる。続いて、実験者は、新品のセルの満充電容量(たとえば公称容量)から、S220にて測定されたセルの満充電容量を減算することにより満充電容量の低下量を算出する(S230)。   When the endurance test is completed, the experimenter measures the full charge capacity of the cell after the endurance test (S220). For example, the experimenter can calculate the full charge capacity of the cell by setting the cell to a fully charged state, then discharging until the cell voltage reaches the discharge end voltage, and integrating the current value during discharge. Subsequently, the experimenter calculates a decrease amount of the full charge capacity by subtracting the full charge capacity of the cell measured in S220 from the full charge capacity (for example, nominal capacity) of the new cell (S230).

満充電容量の算出後、実験者は、耐久試験後のセルを解体してセルに含まれる正極を取り出し、XRDより分析する(S240)。そして、実験者は、第1の実験によって得られた、正極内のNiHの生成量(比)とXRDにおけるピーク面積比との間の関係を参照して、S240の分析結果により得られたピーク面積比からNiHの生成量を算出する(S250)。 After calculating the full charge capacity, the experimenter disassembles the cell after the endurance test, takes out the positive electrode contained in the cell, and analyzes it by XRD (S240). Then, the experimenter refers to the relationship between the Ni 2 O 3 H production amount (ratio) in the positive electrode and the peak area ratio in XRD obtained by the first experiment, and based on the analysis result of S240. The production amount of Ni 2 O 3 H is calculated from the obtained peak area ratio (S250).

実験者は、セルの満充電容量の低下が正極内に生成されたNiHの生成に起因することの整合を確認したのち、セルの満充電容量の単位時間(たとえば1秒)当たりの低下量を算出する(S260)。より具体的には、実験者は、S230にて算出されたセルの満充電容量の低下量を耐久試験における総充電時間で除算する。これにより、NiHに起因するセルの満充電容量の単位時間当たりの低下量を算出することができる。 After confirming that the decrease in the full charge capacity of the cell is due to the generation of Ni 2 O 3 H generated in the positive electrode, the experimenter per unit time (for example, 1 second) of the full charge capacity of the cell Is calculated (S260). More specifically, the experimenter divides the reduction amount of the full charge capacity of the cell calculated in S230 by the total charge time in the durability test. Thereby, the amount of decrease per unit time of the full charge capacity of the cell due to Ni 2 O 3 H can be calculated.

なお、耐久試験の時間ではなく、耐久試験における総充電時間で除算が行なわれる理由は、上述のように所定値(たとえば1.5V)よりも高い電圧がセルに印加されなければNiHは生成されないことから、放電時にはNiHの生成は起こらないと考えられるためである。 The reason why the division is performed not by the time of the endurance test but by the total charge time in the endurance test is that, as described above, if a voltage higher than a predetermined value (for example, 1.5 V) is not applied to the cell, Ni 2 O 3 This is because no generation of Ni 2 O 3 H is considered to occur during discharge because H is not generated.

その後、実験者は、耐久条件(電圧,温度)と、S260にて算出された満充電容量の単位時間当たりの低下量との対応関係を記録する(S270)。以上のように、S210〜S270の処理を通じて、設定された耐久条件における、NiHに起因するセルの満充電容量の単位時間当たりの低下量が求められるので、マップMPを作成することができる。 Thereafter, the experimenter records a correspondence relationship between the durability condition (voltage, temperature) and the amount of decrease per unit time of the full charge capacity calculated in S260 (S270). As described above, the amount of decrease per unit time of the full charge capacity of the cell due to Ni 2 O 3 H under the set endurance conditions is obtained through the processing of S210 to S270, and thus the map MP is created. Can do.

図9は、本実施の形態において作成されるマップMPの一例を概念的に示す図である。マップMPにおいては、たとえば、第2の実験の結果に基づいて、耐久条件すなわちセルの電圧(V0,V1,V2・・・)とセルの温度(T0,T1,T2・・・)との組合せ毎に、NiHに起因するセルの満充電容量の単位時間当たりの低下量(W00,W01,W10・・・)が対応付けられている。なお、電圧とは、各セルの電圧の測定値から金属抵抗に由来する電圧上昇分(分極)が除かれた値である。 FIG. 9 is a diagram conceptually illustrating an example of the map MP created in the present embodiment. In the map MP, for example, based on the result of the second experiment, a combination of durability conditions, that is, cell voltages (V0, V1, V2...) And cell temperatures (T0, T1, T2...). For each, a decrease amount (W00, W01, W10...) Per unit time of the full charge capacity of the cell due to Ni 2 O 3 H is associated. The voltage is a value obtained by removing the voltage increase (polarization) derived from the metal resistance from the measured voltage value of each cell.

このように、本実施の形態においては、第1および第2の実験を通じてマップMPが予め作成され、作成されたマップMPはメモリ302に記憶される。なお、単セルを単位とするのに代えて、複数のセルを単位としてマップMPを作成してもよい。この場合、マップMPには、単セルの電圧に代えて複数のセルの電圧(金属抵抗に由来する電圧上昇分を補正した値)が規定されることになる。   Thus, in the present embodiment, the map MP is created in advance through the first and second experiments, and the created map MP is stored in the memory 302. Instead of using a single cell as a unit, the map MP may be created using a plurality of cells as a unit. In this case, the map MP defines a voltage of a plurality of cells (a value obtained by correcting a voltage increase due to the metal resistance) instead of the voltage of the single cell.

<NiH生成抑制制御>
以上のようにして作成されたマップMPを用いて、さらなるNiHの生成を抑制するための組電池100充電制御が実行される。この制御を「NiH生成抑制制御」と称し、以下に説明する。
<Ni 2 O 3 H production suppression control>
Using the map MP created as described above, charge control of the assembled battery 100 for suppressing further generation of Ni 2 O 3 H is executed. This control is referred to as “Ni 2 O 3 H production suppression control” and will be described below.

図10は、本実施の形態における組電池100のNiH生成抑制制御を示すフローチャートである。図10および後述する図11のフローチャートに示される処理は、所定の制御周期(=単位時間)毎に図示しないメインルーチンから呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的にはECU300によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部がECU300内に作製されたハードウェア(電気回路)によって実現されてもよい。なお、ECU300のメモリ302には、1つ前の制御周期で算出された各セル111,122の満充電容量が記憶されているものとする。 FIG. 10 is a flowchart showing the Ni 2 O 3 H generation suppression control of the battery pack 100 in the present embodiment. The process shown in the flowchart of FIG. 10 and FIG. 11 described later is called and executed from a main routine (not shown) every predetermined control period (= unit time). Each step included in these flowcharts is basically realized by software processing by the ECU 300, but a part or all of the steps may be realized by hardware (electric circuit) produced in the ECU 300. It is assumed that the memory 302 of the ECU 300 stores the full charge capacity of each cell 111, 122 calculated in the previous control cycle.

S310において、ECU300は、所定方向の端部に配置されたセル111に設けられた電圧センサ211および温度センサ231と、電流センサ220とを用いて、セル111の電圧Vb1および温度Tb1ならびに組電池100を流れる電流Ibを取得する。ECU300は、電圧センサ211により検出されたセル111の電圧Vb1に、金属抵抗による電圧変化量(予め求められた金属抵抗と電流Ibとの積)を加算した電圧をセル111の電圧として算出する。   In step S310, the ECU 300 uses the voltage sensor 211 and the temperature sensor 231 provided in the cell 111 disposed at the end in the predetermined direction, and the current sensor 220, and the voltage Vb1 and the temperature Tb1 of the cell 111 and the assembled battery 100. Is obtained. ECU 300 calculates, as voltage of cell 111, a voltage obtained by adding a voltage change amount (a product of metal resistance and current Ib obtained in advance) due to metal resistance to voltage Vb1 of cell 111 detected by voltage sensor 211.

S320において、ECU300は、セル111について、メモリ302に記憶されたマップMP(図9参照)を参照して、S310にて算出されたセルの電圧および温度Tb1に対応する満充電容量の単位時間当たりの低下量を算出する。   In S320, ECU 300 refers to map MP (see FIG. 9) stored in memory 302 for cell 111, and per unit time of the full charge capacity corresponding to cell voltage and temperature Tb1 calculated in S310. The amount of decrease is calculated.

S330において、ECU100は、メモリ302に記憶された1つ前の制御周期でのセル111の満充電容量から、S302にて算出された満充電容量の単位時間当たりの低下量を減算することにより、セル111の現在の満充電容量FCC1を算出する。ECU300は、算出されたセル111の現在の満充電容量FCC1をメモリ302に記憶させる。これにより、メモリ302に記憶される値が最新の状態に更新される。   In S330, the ECU 100 subtracts the decrease amount per unit time of the full charge capacity calculated in S302 from the full charge capacity of the cell 111 in the previous control cycle stored in the memory 302. The current full charge capacity FCC1 of the cell 111 is calculated. The ECU 300 stores the calculated current full charge capacity FCC1 of the cell 111 in the memory 302. As a result, the value stored in the memory 302 is updated to the latest state.

S340〜S360において、ECU300は、S310〜S330の処理と同様にして所定方向の中央部に配置されたセル122の現在の満充電容量FCC2を算出する。なお、S310〜S330の処理とS340〜S360の処理との順序を入れ替えてもよい。   In S340 to S360, the ECU 300 calculates the current full charge capacity FCC2 of the cell 122 arranged at the center in the predetermined direction in the same manner as in S310 to S330. In addition, you may replace the order of the process of S310-S330, and the process of S340-S360.

S370において、ECU300は、セル111の現在の満充電容量FCC1とセル122の現在の満充電容量FCC2との容量差ΔFCC(=FCC1−FCC2)を算出する。   In S370, ECU 300 calculates a capacity difference ΔFCC (= FCC1−FCC2) between the current full charge capacity FCC1 of cell 111 and the current full charge capacity FCC2 of cell 122.

S380において、ECU300は、S370にて算出された容量差ΔFCCが所定の基準値X以上であるか否かを判定する。容量差ΔFCCが基準値X以上である場合(S380においてYES)、ECU300は、各セルの充電電圧(より好ましくは最も高電圧のセルの充電電圧)を所定の上限電圧ULa以下に制限する。上限電圧ULaは、各セルの電圧が所定値(たとえば1.5V)超えることによる正極内でのNiHの生成が起こらない電圧であって、容量差ΔFCCが基準値X未満である場合(S380においてNO)に設定される上限電圧ULbよりも低い(ULa<ULb)(S395参照)。たとえば、ECU300は、各セルの充電電圧が上限電圧ULa未満となるように組電池100の充電電力上限値Winを制限する。また、ECU300は、組電池100の温度Tbを所定温度未満(正極内でのNiHの生成が進行する温度)未満に制限してもよい。その後、処理はメインルーチンへと戻される。 In S380, ECU 300 determines whether or not capacity difference ΔFCC calculated in S370 is equal to or greater than a predetermined reference value X. When capacity difference ΔFCC is equal to or greater than reference value X (YES in S380), ECU 300 limits the charging voltage of each cell (more preferably, the charging voltage of the highest voltage cell) to a predetermined upper limit voltage ULa or less. The upper limit voltage ULa is a voltage at which generation of Ni 2 O 3 H in the positive electrode due to the voltage of each cell exceeding a predetermined value (for example, 1.5 V) does not occur, and the capacity difference ΔFCC is less than the reference value X It is lower than the upper limit voltage ULb set in the case (NO in S380) (ULa <ULb) (see S395). For example, ECU 300 limits charging power upper limit value Win of battery pack 100 such that the charging voltage of each cell is less than upper limit voltage ULa. Further, the ECU 300 may limit the temperature Tb of the assembled battery 100 to a temperature lower than a predetermined temperature (a temperature at which Ni 2 O 3 H is generated in the positive electrode). Thereafter, the process is returned to the main routine.

以上のように、本実施の形態によれば、所定方向の端部に配置されたセル111と中央部に配置されたセル122との間の満充電容量の容量差ΔFCCが基準値X以上である場合には、各セルの充電電圧の上限が低く制限される。これは、図5および図6に示した本発明者らの実験結果から、容量差ΔFCCが基準値X以上である場合には正極内にNiHが生成されやすくなることが分かったためである。このような充電制御を実行することで、組電池100に含まれる各セルの電圧を所定値(たとえば1.5V)以下に維持することができるので、NiHの生成が抑制される。したがって、正極内でのNiHの生成に起因する組電池100の容量低下を適切に抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the capacity difference ΔFCC of the full charge capacity between the cell 111 arranged at the end in the predetermined direction and the cell 122 arranged at the center is equal to or greater than the reference value X. In some cases, the upper limit of the charging voltage of each cell is limited to be low. This is because it was found from the experimental results of the present inventors shown in FIGS. 5 and 6 that Ni 2 O 3 H is easily generated in the positive electrode when the capacity difference ΔFCC is equal to or larger than the reference value X. It is. By performing such charge control, the voltage of each cell included in the assembled battery 100 can be maintained at a predetermined value (for example, 1.5 V) or less, and thus the generation of Ni 2 O 3 H is suppressed. . Therefore, the capacity degradation of the battery pack 100 due to the generation of Ni 2 O 3 H in the positive electrode can be appropriately suppressed.

なお、本実施の形態では端部と中央部との間で満充電容量の容量差ΔFCCを算出する構成について説明したが、容量差ΔFCCが最大となるのであれば、他の位置に設けられたセル間の満充電容量の容量差を用いてもよい。たとえば、3つ以上のセルの各々について満充電容量を算出し、そのうちの最大容量と最小容量との容量差に基づいてNiH生成抑制制御を実行してもよい。 In the present embodiment, the configuration for calculating the capacity difference ΔFCC of the full charge capacity between the end portion and the center portion has been described. However, if the capacity difference ΔFCC is maximized, it is provided at another position. You may use the capacity | capacitance difference of the full charge capacity between cells. For example, the full charge capacity may be calculated for each of three or more cells, and the Ni 2 O 3 H generation suppression control may be executed based on the capacity difference between the maximum capacity and the minimum capacity.

また、複数のセルのうちの温度差が最大となる2つのセル間で満充電容量の差も最大になるので、任意に配置(あるいは配列)された複数のセルのうち温度差が最大となる2つのセル(低温部に配置されたセル(好ましくは最も低温のセル)、および、低温部よりも温度の高い高温部に配置されたセル(好ましくは最も高温のセル))に着目し、これら2つのセルの満充電容量の容量差を用いてNiH生成抑制制御を実行することも可能である。 In addition, since the difference in the full charge capacity between the two cells having the maximum temperature difference among the plurality of cells is also maximum, the temperature difference is maximum among the plurality of cells arranged (or arranged) arbitrarily. Pay attention to two cells (cells placed in the low temperature part (preferably the coldest cell) and cells placed in the high temperature part higher in temperature than the low temperature part (preferably the hottest cell)). It is also possible to execute Ni 2 O 3 H generation suppression control using the capacity difference between the full charge capacities of the two cells.

言い換えると、本発明における所定方向の「中央部」とは、一方の端部(本発明に係る「端部」)と他方の端部との間の厳密な意味での中央のみに限定されるものではなく、上記一方の端部と上記他方の端部との間の部分を意味する。「中央部」の位置は、組電池100に設けられる冷却機構(図示せず)の構成に応じて適宜決定することが望ましい。たとえば、冷却機構による冷却が上記所定方向に関して非対称である場合には、厳密な意味での中央とは異なる位置に配置されたセルの電圧および温度を監視することが望ましい。   In other words, the “center portion” in the predetermined direction in the present invention is limited to only the center in the strict sense between one end portion (“end portion” according to the present invention) and the other end portion. It is not a thing but means a portion between the one end and the other end. It is desirable that the position of the “central portion” is appropriately determined according to the configuration of a cooling mechanism (not shown) provided in the assembled battery 100. For example, in the case where the cooling by the cooling mechanism is asymmetric with respect to the predetermined direction, it is desirable to monitor the voltage and temperature of cells arranged at positions different from the center in the strict sense.

[変形例]
実施の形態では端部のセル111と中央部のセル122との満充電容量の容量差ΔFCCに基づいてNiHの生成を抑制するための制御を実行するか否かを判定する処理について説明した。変形例では、NiHの生成を一層抑制可能な制御について説明する。
[Modification]
In the embodiment, a process for determining whether or not to execute control for suppressing the generation of Ni 2 O 3 H based on the capacity difference ΔFCC of the full charge capacity between the end cell 111 and the center cell 122. Explained. In the modification, control that can further suppress the generation of Ni 2 O 3 H will be described.

図11は、本実施の形態の変形例における組電池100のNiH生成抑制制御を示すフローチャートである。S410〜S470の処理は、実施の形態におけるS310〜S370の処理とそれぞれ同等であるため、説明は繰り返さない。 FIG. 11 is a flowchart illustrating Ni 2 O 3 H generation suppression control of the battery pack 100 according to a modification of the present embodiment. Since the process of S410-S470 is respectively equivalent to the process of S310-S370 in embodiment, description is not repeated.

S480において、ECU300は、S470にて算出された容量差ΔFCCが基準値X以上であるか否かを判定する。容量差ΔFCCが基準値X以上である場合(S480においてYES)、ECU300は、実施の形態と同様に各セルの充電電圧を上限電圧ULa以下に制限する(S490)。   In S480, ECU 300 determines whether or not capacity difference ΔFCC calculated in S470 is equal to or greater than reference value X. When capacity difference ΔFCC is equal to or larger than reference value X (YES in S480), ECU 300 limits the charging voltage of each cell to upper limit voltage ULa or less as in the embodiment (S490).

一方、容量差ΔFCCが基準値X未満である場合(S480においてNO)、ECU300は、処理をS485に進め、中央部のセル122の満充電容量FCC2が所定の基準値Y未満であるか否かを判定する。満充電容量FCC2が基準値Y未満である場合(S485においてYES)、ECU300は、各セルの充電電圧を上限電圧ULa以下に制限する(S490)。満充電容量FCC2が基準値Y以上である場合(S485においてNO)、ECU300は、各セルの充電電圧を上限電圧ULb以下に制限する(S495)。   On the other hand, when capacity difference ΔFCC is less than reference value X (NO in S480), ECU 300 advances the process to S485 and determines whether or not full charge capacity FCC2 of cell 122 in the central part is less than predetermined reference value Y. Determine. When full charge capacity FCC2 is less than reference value Y (YES in S485), ECU 300 limits the charge voltage of each cell to upper limit voltage ULa or less (S490). When full charge capacity FCC2 is greater than or equal to reference value Y (NO in S485), ECU 300 restricts the charge voltage of each cell to upper limit voltage ULb or less (S495).

以上のように、本変形例によれば、所定方向の端部のセル111と中央部のセル122との間の満充電容量の容量差ΔFCCに加えて、中央部のセル122の満充電容量FCC2(すなわち満充電容量の絶対値)に基づいて各セルの充電電圧を上限電圧ULa以下に制限すべきか否かが判定される。車両1の使用環境(あるいは使用状況)によっては、すべてのセルの容量低下がほぼ均等に起こったため容量差ΔFCCが基準値X未満ではあるものの、組電池100全体としては容量低下が進行する可能性がある。したがって、最も温度が高くなりやすく、それによりNiHの生成に起因する容量低下が起こりやすい中央部のセル122に着目することで、上述の全体的な容量低下が進行した場合であってもNiHのさらなる生成を抑制することができる。したがって、より確実に組電池100の容量低下を抑制することができる。 As described above, according to this modification, in addition to the capacity difference ΔFCC of the full charge capacity between the end cell 111 and the central cell 122 in the predetermined direction, the full charge capacity of the central cell 122 It is determined whether or not the charging voltage of each cell should be limited to the upper limit voltage ULa or less based on FCC2 (that is, the absolute value of the full charge capacity). Depending on the usage environment (or usage status) of the vehicle 1, the capacity reduction of all the cells has occurred almost evenly, so the capacity difference ΔFCC is less than the reference value X, but the capacity reduction of the assembled battery 100 as a whole may proceed. There is. Therefore, the above-described overall capacity reduction has progressed by focusing on the central cell 122 where the temperature is most likely to rise and thereby the capacity reduction due to the generation of Ni 2 O 3 H is likely to occur. However, further generation of Ni 2 O 3 H can be suppressed. Therefore, it is possible to more reliably suppress the capacity reduction of the assembled battery 100.

なお、変形例における上限電圧ULaの決定に際しては、満充電容量の容量差ΔFCCと、中央部のセル122(すなわち満充電容量が最も低下しやすいセル)の満充電容量FCC2とをパラメータとする2次元マップ(図示せず)を用いてもよい。   In determining the upper limit voltage ULa in the modified example, the capacity difference ΔFCC of the full charge capacity and the full charge capacity FCC2 of the central cell 122 (that is, the cell where the full charge capacity is most likely to decrease) are used as parameters. A dimension map (not shown) may be used.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

1 車両、2 電池システム、10 モータジェネレータ、20 動力伝達ギア、30 駆動輪、40 PCU、50 SMR、100 組電池、111〜114,121〜124,131〜134 セル、141 ケース、142 安全弁、143 電極体、210〜213 電圧センサ、220 電流センサ、230〜233 温度センサ、300 ECU、301 CPU、302 メモリ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle, 2 Battery system, 10 Motor generator, 20 Power transmission gear, 30 Drive wheel, 40 PCU, 50 SMR, 100 assembled battery, 111-114, 121-124, 131-134 cell, 141 case, 142 Safety valve, 143 Electrode body, 210-213 voltage sensor, 220 current sensor, 230-233 temperature sensor, 300 ECU, 301 CPU, 302 memory.

Claims (1)

所定方向に配列された、各々がニッケル水素電池である複数のセルを含む組電池と、
前記複数のセルのうち前記所定方向の端部に配置された第1のセルの電圧および温度を検出する第1のセンサと、
前記複数のセルのうち前記所定方向の中央部に配置された第2のセルの電圧および温度を検出する第2のセンサと、
メモリを含み、前記複数のセルの充電電圧を制御する制御装置とを備え、
前記メモリは、前記組電池に含まれるセルの電圧および温度と、正極内に生成されるNiHに起因する当該セルの満充電容量の低下量との関係を示すデータを記憶し、
前記制御装置は、
前記データを参照することによって、前記第1のセルの電圧および温度から前記第1のセルの満充電容量を算出するとともに、前記第2のセルの電圧および温度から前記第2のセルの満充電容量を算出し、
前記第1のセルの満充電容量と前記第2のセルの満充電容量との容量差が基準値以上である場合に、前記容量差が前記基準値未満である場合と比べて、前記充電電圧の上限を低くする、電池システム。
An assembled battery including a plurality of cells, each of which is a nickel metal hydride battery, arranged in a predetermined direction;
A first sensor for detecting a voltage and a temperature of a first cell arranged at an end in the predetermined direction among the plurality of cells;
A second sensor for detecting a voltage and a temperature of a second cell arranged in a central portion in the predetermined direction among the plurality of cells;
Including a memory, and a control device for controlling charging voltages of the plurality of cells,
The memory stores data indicating a relationship between a voltage and temperature of a cell included in the assembled battery and a decrease amount of the full charge capacity of the cell due to Ni 2 O 3 H generated in the positive electrode,
The controller is
By referring to the data, the full charge capacity of the first cell is calculated from the voltage and temperature of the first cell, and the full charge of the second cell is calculated from the voltage and temperature of the second cell. Calculate capacity,
When the capacity difference between the full charge capacity of the first cell and the full charge capacity of the second cell is greater than or equal to a reference value, the charge voltage is greater than when the capacity difference is less than the reference value. Battery system that lowers the upper limit of the battery.
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