JP6668983B2 - 電池システム - Google Patents

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。

ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈ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。そのため、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成を抑制するための制御が提案されている。たとえば特開２０１１−２３３４２３号公報（特許文献１）は、正極の構成（正極の高さと長さとの比など）を特定の構成とすることによってＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成を抑制する技術を開示する。

特開２０１１−２３３４２３号公報

Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因する満充電容量の低下が考慮されないと、ニッケル水素電池の各種充放電制御に弊害が生じ得る。一例として、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因して満充電容量がある程度低下していた場合には、それ以上のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成を抑制することが求められる。そうしないと、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが生成量が過度に大きくなり、その結果として満充電容量が必要量を下回る可能性があるためである。

あるいは他の一例として、いわゆる電流積算方式によるニッケル水素電池のＳＯＣ（State Of Charge）推定処理ではニッケル水素電池の満充電容量が用いられるところ、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因して満充電容量が低下しているにもかかわらずそれが考慮されないと、ＳＯＣの推定精度が低下し得る。その結果、ＳＯＣに応じた様々な充放電制御が適切に実行できなくなる可能性がある。

このような事情に鑑み、ニッケル水素電池の充放電を適切に制御する、すなわちニッケル水素電池を適切に保護しつつ、ニッケル水素電池の性能を十分に発揮させるためには、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を高精度に算出することが望ましい。

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、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を高精度に算出することである。

本発明のある局面に従う電池システムは、ニッケル水素電池と、ニッケル水素電池の充放電を制御する制御装置とを備える。制御装置はメモリを含む。メモリは、ニッケル水素電池のＳＯＣと、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との対応関係を示すデータを記憶する。制御装置は、ニッケル水素電池の電圧および電流のうちの少なくとも一方を用いてニッケル水素電池のＳＯＣを推定し、推定されたＳＯＣから上記データを参照することによってＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出する。

本発明者は、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量とニッケル水素電池のＳＯＣとの間に相関関係が存在することを見出した。したがって、上記構成によれば、上記相関関係を予めデータとしてメモリに記憶させることよってＳＯＣからＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を高精度に算出することができる。よって、その算出結果を用いることでニッケル水素電池の充放電を適切に制御することが可能になる。たとえば、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈのさらなる生成を抑制するための制御を実行することができる。

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、ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を高精度に算出することができる。

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。 セルの構成を示す図である。 正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈ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。 ニッケル水素電池のＳＯＣに応じた正極内のニッケル化合物の変化を説明するための図である。 バッテリの正極に含まれるニッケル化合物についてのＸ線回折法による分析結果の一例を示す図である。 第１の実験の処理手順を示すフローチャートである。 第１の実験を通じて求められた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合とＸ線回折法におけるピーク面積比との関係の一例を示す図である。 第２の実験の処理手順を示すフローチャートである。 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。 バッテリのＮｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御を示すフローチャートである。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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セル（単セル）１１０を含んで構成される。組電池１００に含まれる各セル１１０の詳細な構成については図２にて説明する。

電圧センサ２１０は、各セル１１０の端子間電圧（以下「セル電圧」とも称する）Ｖｂを検出する。電流センサ２２０は、組電池１００に入出力される電流Ｉｂを検出する。温度センサ２３０は、各セル１１０の温度（以下「セル温度」とも称する）Ｔｂを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。

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、セル１１０（あるいは組電池１００）のＳＯＣ（State Of Charge）の推定処理が挙げられる。ＥＣＵ３００は、組電池１００の電流積算値および満充電容量を用いる、いわゆる電流積算方式に従ってセル１１０（あるいは組電池１００）のＳＯＣを推定する。この処理については後述する。

図２は、セル１１０の構成を示す図である。組電池１００に含まれる各セル１１０の構成は共通であるため、図２では１つのセル１１０のみを代表的に示す。セル１１０は、たとえば角形密閉式のセルであり、ケース１２０と、ケース１２０に設けられた安全弁１３０と、ケース１２０内に収容された電極体１４０および電解液（図示せず）とを含む。なお、図２ではケース１２０の一部を透視して電極体１４０を示している。

ケース１２０は、いずれも金属からなるケース本体１２１および蓋体１２２を含み、蓋体１２２がケース本体１２１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１３０は、ケース１２０内部の圧力が所定値を超えると、ケース１２０内部のガス（水素ガス等）の一部を外部に排出する。

電極体１４０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。

電極体１４０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）_２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。

＜Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成＞
ニッケル水素電池の正極内にＮｉ_２Ｏ_３Ｈ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。

図３は、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈ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３において、横軸は正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの存在比率を示し、縦軸はニッケル水素電池の満充電容量を示す。この実験結果から、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ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。

Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因する満充電容量の低下が考慮されないと、組電池１００の各種充放電制御に弊害が生じ得る。一例として、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因して満充電容量がある程度低下していた場合には、それ以上の満充電量容量の低下を抑制することが求められる。そうしないと、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが生成量（または存在比率）が過度に大きくなり、その結果として満充電容量が必要量を下回る可能性があるためである。

あるいは他の一例として、上述のように電池システム２においては、組電池１００（あるいはセル１１０）の満充電容量を用いて組電池１００（あるいはセル１１０）のＳＯＣが推定される。したがって、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成に起因して満充電容量が低下しているにもかかわらずそれが考慮されないと、ＳＯＣの推定精度が低下し得る。その結果、ＳＯＣに応じた様々な充放電制御が適切に実行できなくなる可能性がある。

このような事情に鑑み、組電池１００の充放電を適切に制御する、すなわちＮｉ_２Ｏ_３Ｈの過度の生成を抑制して組電池１００を保護しつつ、組電池１００の性能を十分に発揮させるためには、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を高精度に算出することが望ましい。

本発明者は、以下の図４および図５にて詳細に説明するように、組電池１００（あるいはセル１１０）のＳＯＣに応じて正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が変化することを見出した。そこで、本実施の形態に係る電池システム２においては以下の構成が採用される。すなわち、セル１１０（あるいは組電池１００）のＳＯＣと、セル１１０（あるいは組電池１００）の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との対応関係を示すマップＭＰ（図９参照）を後述する実験結果に基づいて予め作成し、メモリ３０２に記憶させる。そして、セル１１０（あるいは組電池１００）のＳＯＣを推定し、推定されたＳＯＣからマップＭＰを参照することによってＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出し、算出されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を用いて組電池１００の充放電を制御する。

＜ニッケル化合物の変化＞
図４は、ニッケル水素電池のＳＯＣに応じた正極内のニッケル化合物の変化を説明するための図である。図４にはニッケル水素電池の放電曲線が示されている。横軸はニッケル水素電池のＳＯＣを示し、縦軸はニッケル水素電池の電圧を示す。

図４に示すように、一般にＳＯＣが０％の場合には、正極内のニッケル化合物は水酸化ニッケル（ＩＩ）（Ｎｉ（ＯＨ）_２）であり、ニッケルの価数は２価である。一方、ＳＯＣが１００％の場合には、正極内のニッケル化合物はオキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）であり、ニッケルの価数は３価である。

このように、ニッケル水素電池の正極内に存在するニッケル化合物は、ニッケル水素電池のＳＯＣに応じて変化する。ＳＯＣが低い領域（低ＳＯＣ領域）ではＮｉ（ＯＨ）_２がの存在比率の方がＮｉＯＯＨの存在比率よりも高く、ＳＯＣが中程度の領域（中ＳＯＣ領域）ではＮｉ（ＯＨ）_２とＮｉＯＯＨとがほぼ等量存在し、ＳＯＣが高い領域（高ＳＯＣ領域）ではＮｉＯＯＨの存在比率の方がＮｉ（ＯＨ）_２の存在比率よりも高い。

＜耐久試験＞
本発明者は、以下のようなセル１１０（単セル）の耐久試験を数年かけて実施した。すなわち、セル１１０を解く知恵の温度範囲（たとえば０℃〜４５℃の範囲内の温度）に維持し、かつ、セル１１０のＳＯＣが所定領域内（たとえば４０％〜６０％の中ＳＯＣ領域内）に維持されるように充電と放電とを繰り返し行なった。そして、耐久試験実施後のセル１１０から電極体１４０を取り出して正極をＸ線回折法（ＸＲＤ：X−ray diffraction）により分析した。

図５は、セル１１０の正極に含まれるニッケル化合物についてのＸＲＤによる分析結果（回折パターン）の一例を示す図である。図５において、横軸は回折角度（２θ）を示し、縦軸は回折強度を示す。

図５には上から順に、セル１１０が新品の場合の回折パターン、および、セル１１０のＳＯＣを中ＳＯＣ領域（たとえばＳＯＣ＝４０％〜６０％の領域）に維持した耐久試験実施後の回折パターンが示されている。図中「▽」を付して示す回折角度Ｄ１〜Ｄ４における回折ピークは、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈによる回折の影響を含む。図５より、組電池１００が新品の場合、正極内にはＮｉ_２Ｏ_３Ｈが存在しないことが分かる。

また、低ＳＯＣ領域におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成の有無を検証するため、セル１１０を完全放電（ＳＯＣがほぼ０％になるまで放電）した後に数カ月以上（たとえば半年間）放置した。この放置は、検証期間を短縮するため、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されやすい高温（たとえば６５℃）環境下での加速試験により行なった。放置後のセル１１０を解体して分析した結果、新品時のＸＲＤ分析結果とほぼ同様であったため図示しないが、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈはほとんど生成されないことが確認された。つまり、ＳＯＣが低ＳＯＣ領域内（たとえばほぼ０％）に維持された場合には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈはほとんど生成されない。これに対し、図５の下部に示すように、セル１１０のＳＯＣが中ＳＯＣ領域内に維持された場合には、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成が進行し得ることが分かる。

このように、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量にはＳＯＣ依存性が存在する。図４にて説明したようにＳＯＣに応じてニッケルの価数が変化するため、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量にニッケルの価数依存性が存在すると言い換えることもできる。

＜マップの作成＞
本実施の形態においては、以上で説明したような組電池１００（あるいはセル１１０）のＳＯＣとＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成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の充放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。

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Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの混入割合と、ＸＲＤを用いて正極を分析することによって得られたＮｉ_２Ｏ_３Ｈに対応する回折ピークで囲まれる面積（以下「ピーク面積」とも称する）比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１の実験」と称する。その後、耐久試験を経たセル１１０および第１の実験の結果を用いて、セル１１０のＳＯＣと、正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成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、セル１１０（あるいは組電池１００）のＳＯＣとＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成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。

図６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６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。

実験者は、新品の電極（正極）粉末（β−Ｎｉ（ＯＨ）_２）に所定量（たとえば所定量Ｑ１）のＮｉ_２Ｏ_３Ｈ粉末を均一に混ぜ込んだ試料を作製する（Ｓ１１０）。その後、実験者は、ＸＲＤにより試料を分析する（Ｓ１２０）。具体的には、実験者は、所定の回折角度におけるＸ線のピーク面積を算出する。Ｘ線の回折角度は以下のように定められる。

図５にて説明したように、たとえば回折角度Ｄ１〜Ｄ４における回折ピークは、主にＮｉ_２Ｏ_３Ｈによる回折の影響を受け、その他のニッケル化合物（たとえばＮｉ（ＯＨ）_２）による回折の影響をほとんど受けない。したがって、Ｄ１〜Ｄ４のいずれかの回折角度のＸ線を用いることにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに起因する回折ピークの面積を測定することができる。本実施の形態においては、特定の回折角度（たとえばＤ１）がＸＲＤによる分析に用いられる。なお、２以上の回折角度を用いてもよい。

Ｓ１１０においてＸＲＤによる試料の分析が行なわれると、実験者は、ＸＲＤの分析結果から回折角度Ｄ１におけるピーク面積を記録する（Ｓ１３０）。以上のように、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の処理を実施することにより、所定量（たとえば所定量Ｑ１）のＮｉ_２Ｏ_３Ｈが試料に混入している場合の回折角度Ｄ１におけるピーク面積が求められる。なお、回折角度Ｄ１におけるピーク面積に代えて、たとえばＤ１〜Ｄ４の各回折角度におけるピーク面積の合計値を用いてもよい。

次に、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈに帰属する回折ピークと同様に、Ｎｉ（ＯＨ）_２に帰属する回折ピーク（図示しないＤ１’）に着目してＮｉ_２Ｏ_３Ｈが所定量（たとえばＱ１）混入されたときの回折角度Ｄ１’におけるピーク面積が求められる。

第１の実験においては、試料に混入するＮｉ_２Ｏ_３Ｈの量を変更して（たとえば他の所定量Ｑ２，Ｑ３等）、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の一連の処理が複数回行なわれる。その結果、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量／（Ｎｉ（ＯＨ）_２量＋Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量））と、回折角度Ｄ１におけるピーク面積比（Ｄ１／Ｄ１＋Ｄ１’）との関係を求めることができる。

図７は、第１の実験を通じて求められた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合とＸＲＤにおけるピーク面積比との関係の一例を示す図である。図７において、横軸は試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合（Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量／（Ｎｉ（ＯＨ）_２量＋Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ量））を示し、縦軸はピーク面積比（Ｄ１／Ｄ１＋Ｄ１’）を示す。

試料内に所定量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のＮｉ_２Ｏ_３Ｈを混入させた場合には、回折角度Ｄ１におけるピーク面積比がそれぞれＡ１，Ａ２，Ａ３となった。以上の実験結果から、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合と回折角度Ｄ１におけるピーク面積比との間の関係を求めることができる。なお、ピーク面積（ピーク面積比）に代えてピーク強度を用いて図７に示すような関係を規定してもよい。

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（電圧およびセル温度Ｔｂ）を設定した上で、新品のセル１１０（単セル）の耐久試験を種々のＳＯＣ領域にて実施する（Ｓ２１０）。各耐久試験は、セル１１０のＳＯＣが所定領域内に収まるようにセル１１０の充電と放電とを繰り返すことにより実施される。その結果、マップＭＰにＳＯＣ依存性を導入することができる。あるいは、実験者は、耐久試験後のセル１１０の残存容量を測定し、ＳＯＣを算出してもよい。

さらに、実験者は、セル１１０に含まれる正極を取り出してＸＲＤより分析する（Ｓ２２０）。そして、実験者は、第１の実験によって得られた、試料内のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの割合とＸＲＤにおけるピーク面積比との間の関係（図７参照）を参照して、Ｓ１３０の分析結果により得られたピーク面積比からＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出する（Ｓ２３０）。

その後、実験者は、ＳＯＣ、電圧およびセル温度Ｔｂと、Ｓ２３０にて算出したＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との間の対応関係を記録する（Ｓ２４０）。実験者は、このような一連の処理（Ｓ２１０〜Ｓ２４０の処理）を複数の条件（ＳＯＣ領域、電圧およびセル温度Ｔｂ）について実施する。複数の条件の各々について、算出されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を耐久試験の実施期間（好ましくはＮｉ_２Ｏ_３Ｈが生成されやすい充電期間）で除算することによって、単位時間当たりのＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出することができる。したがって、マップＭＰを作成することができる。

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、セル１１０の電圧（より詳細にはセル電圧Ｖｂから電池システム２の金属抵抗由来の電圧変化量が除かれた値）（Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２・・・）と、セル１１０のＳＯＣ（Ｘ０，Ｘ１，Ｘ２・・・）と、セル温度Ｔｂ（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２・・・）との組合せ毎に、セル１１０の正極内における単位時間当たりのＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量（Ｒ００，Ｒ０１，Ｒ１０・・・）が対応付けられている。ＳＯＣが同一である条件下では、電圧が高くなるほど、あるいはセル温度Ｔｂが高くなるほど単位時間当たりのＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量は大きくなる。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。

＜Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御＞
以上のようにして作成されたマップＭＰを用いて組電池１００の各種充放電制御が実行される。一例として、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が所定量を上回った場合には、さらなるＮｉ_２Ｏ_３の生成を抑制するための制御が実行される。この制御を「Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御」と称し、以下に説明する。

図１０は、組電池１００のＮｉ_２Ｏ_３Ｈ生成抑制制御を示すフローチャートである。こ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）毎にメインルーチン（図示せず）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。ＥＣＵ３００のメモリ３０２には、前回の制御周期にて算出されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が記憶されているものとする。

Ｓ３１０において、ＥＣＵ３００は、電圧センサ２１０、電流センサ２２０および温度センサ２３０から、セル電圧Ｖｂ、電流Ｉｂおよびセル温度Ｔｂをそれぞれ示す信号を取得する。なお、ＥＣＵ３００は、たとえば充電時においては、セル電圧Ｖｂから金属抵抗による電圧変化量を減算した電圧を算出する。電圧変化量は、予め求められた金属抵抗と電流Ｉｂとの積に基づいて算出される。

Ｓ３２０において、ＥＣＵ３００は、セル１１０のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出には公知の手法を用いることができる。すなわち、予め規定された、ＳＯＣとＯＣＶとの間の相関関係を示すデータを用いてＳＯＣを算出してもよいし、電流積算方式により電流Ｉｂの積算値とセル１１０の満充電容量とからＳＯＣを算出してもよい。

Ｓ３３０において、ＥＣＵ３００は、メモリ３０２に記憶されたマップＭＰ（図９参照）を参照して、Ｓ３２０にて算出されたＳＯＣと、Ｓ３１０にて取得された電圧およびセル温度Ｔｂに対応する単位時間当たりのＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出する。

Ｓ３４０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ３３０にて算出したＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を、前回の制御周期にて算出されたＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量（メモリ３０２に記憶された値）に加算することによって現在のＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出する。算出された値はメモリ３０２に記憶される。

Ｓ３５０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ３４０にて算出したＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が予め定められた基準量以上であるか否かを判定する。たとえば、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが基準量以上であるセルが１つでも存在する場合（Ｓ３５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、処理をＳ３６０に進め、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈが上記基準量以上になったセルについて、セル電圧Ｖｂが所定電圧未満に制限され、かつ、セル温度Ｔｂが所定温度未満に制限されるようにＰＣＵ２００を制御する。その後、処理はメインルーチンへと戻される。これにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈのさらなる生成を抑制することができる。その結果、組電池１００の満充電容量の一層の低下を抑制し、満充電容量が必要量を下回ることを防止することができる。

なお、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成を抑制する効果は相対的に小さくなるものの、セル電圧Ｖｂおよびセル温度Ｔｂのうちのいずれか一方のみを制限してもよい。あるいは、正極内での反応ムラによりＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成が加速されるため、反応ムラを低減してＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成を抑制するために、セル電圧Ｖｂおよびセル温度Ｔｂに代えてまたは加えて、組電池１００の電流Ｉｂを所定値未満に制限してもよい。

一方、Ｓ３５０においてＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量が所定量未満である場合（Ｓ３５０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、Ｓ３６０の処理を実行することなく処理をメインルーチンへと戻す。

以上のように、本実施の形態によれば、セル１１０（あるいは組電池１００）のＳＯＣを考慮することによってＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を高精度に算出することができる。そして、その算出結果に応じてＮｉ_２Ｏ_３Ｈのさらなる生成を抑制することにより、組電池１００の満充電容量の低下を引き起こす組電池１００の劣化を防止することができる。したがって、組電池１００の性能を十分に発揮させることが可能になる。たとえば、車両１がエンジン（図示せず）を搭載する場合に、組電池１００の満充電容量の低下に伴う車両１の燃費低下の低下を抑制することができる。

なお、図１０ではＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成を抑制するための制御について説明したが、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量に関する情報を他の制御に用いることも可能である。たとえば、電流積算方式によるＳＯＣ推定において、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量と満充電容量の低下量との間の相関関係を予め求めておくことにより、Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を用いて満充電容量を補正することができる。補正後の満充電容量を用いることによってＳＯＣの推定精度を向上させることが可能である。

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。

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、１１０ セル、１２０ ケース、１２１ ケース本体、１２２ 蓋体、１３０ 安全弁、１４０ 電極体、２１０ 電圧センサ、２２０ 電流センサ、２３０ 温度センサ、３００ ＥＣＵ、３０１ ＣＰＵ、３０２ メモリ。

Claims (1)

1. ニッケル水素電池と、
   メモリを含み、前記ニッケル水素電池の充放電を制御する制御装置とを備え、
   前記メモリは、前記ニッケル水素電池のＳＯＣ（State Of Charge）と、前記ニッケル水素電池の正極内におけるＮｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量との対応関係を示すデータを記憶し、
   前記制御装置は、前記ニッケル水素電池の電圧および電流の少なくとも一方を用いて前記ニッケル水素電池のＳＯＣを推定し、推定されたＳＯＣから前記データを参照することによって前記Ｎｉ_２Ｏ_３Ｈの生成量を算出する、電池システム。

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