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JP2019110043A - Battery system - Google Patents

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JP2019110043A
JP2019110043A JP2017242559A JP2017242559A JP2019110043A JP 2019110043 A JP2019110043 A JP 2019110043A JP 2017242559 A JP2017242559 A JP 2017242559A JP 2017242559 A JP2017242559 A JP 2017242559A JP 2019110043 A JP2019110043 A JP 2019110043A
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Abstract

【課題】水系電池の過放電時に発生する水素ガスが電池内圧に及ぼす影響を考慮して高い精度で電池内圧を推定する。【解決手段】ECUは、正極電位がしきい値Th1よりも低い状態で対象セルの放電が行なわれているか否かに基づいて、対象セルが過放電中であるか否かを判断する(S11)。そして、対象セルが過放電中である場合には、ECUは、対象セルの過放電中に流れる積算電気量を用いて水素ガス発生量Hmを推定する(S12)。さらに、ECUは、酸素ガス発生量Omも推定する(S13)。そして、ECUは、水素ガス発生量Hmと酸素ガス発生量Omとを用いて、対象セルのセル内圧Pcを推定する(S14)。【選択図】図5PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate a battery internal pressure with high accuracy in consideration of the influence of hydrogen gas generated when an aqueous battery is over-discharged on the battery internal pressure. An ECU determines whether or not a target cell is being over-discharged based on whether or not a target cell is being discharged with a positive electrode potential being lower than a threshold value Th1 (S11). ). Then, when the target cell is over-discharging, the ECU estimates the hydrogen gas generation amount Hm using the integrated amount of electricity flowing during over-discharging of the target cell (S12). Further, the ECU also estimates the oxygen gas generation amount Om (S13). Then, the ECU estimates the cell internal pressure Pc of the target cell using the hydrogen gas generation amount Hm and the oxygen gas generation amount Om (S14). [Selection diagram] Fig. 5

Description

本開示は、電池システムに関し、特に、水系電解液を用いた二次電池のケース内の圧力を推定する電池システムに関する。   The present disclosure relates to a battery system, and more particularly to a battery system that estimates the pressure in a case of a secondary battery using a water-based electrolyte.

水系電解液を用いた二次電池(以下、「水系電池」と称する場合がある)として、ニッケル水素電池が知られている。ニッケル水素電池の過充電時には、正極から酸素ガスが発生する。こうした酸素ガスの発生に伴って電池ケース内の圧力(以下、「電池内圧」と称する場合がある)が上昇する。電池内圧の変化は電池の性能に影響するため、電池内圧を高い精度で検出することが求められる。特開2017−91790号公報(特許文献1)には、正極における酸素ガス発生量と、負極における酸素ガス吸収量と、負極における水素平衡圧とを用いて、電池内圧を推定する電池システムが開示されている。   A nickel hydrogen battery is known as a secondary battery (hereinafter sometimes referred to as "aqueous battery") using an aqueous electrolyte solution. At the time of overcharging of the nickel hydrogen battery, oxygen gas is generated from the positive electrode. With the generation of such oxygen gas, the pressure in the battery case (hereinafter sometimes referred to as "battery internal pressure") increases. Since changes in the battery internal pressure affect the performance of the battery, it is required to detect the battery internal pressure with high accuracy. JP-A-2017-91790 (Patent Document 1) discloses a battery system that estimates the battery internal pressure using the amount of oxygen gas generation in the positive electrode, the amount of oxygen gas absorbed in the negative electrode, and the hydrogen equilibrium pressure in the negative electrode. It is done.

特開2017−91790号公報JP, 2017-91790, A

水系電池では、過放電時に正極から水素ガスが発生する。上記の特許文献1に記載の電池システムでは、水系電池の過放電時に発生する水素ガスが電池内圧に及ぼす影響が考慮されていない。よって、電池内圧の推定精度を高めるためには、さらなる改善の余地がある。   In an aqueous battery, hydrogen gas is generated from the positive electrode at the time of overdischarge. In the battery system described in Patent Document 1 above, the influence of hydrogen gas generated at the time of overdischarge of the water-based battery on the battery internal pressure is not considered. Therefore, there is room for further improvement in order to increase the estimation accuracy of the battery internal pressure.

本開示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、水系電池の過放電時に発生する水素ガスが電池内圧に及ぼす影響を考慮して高い精度で電池内圧を推定することである。   The present disclosure has been made to solve the above problems, and its object is to estimate the battery internal pressure with high accuracy in consideration of the influence of hydrogen gas generated at the time of overdischarge of the water-based battery on the battery internal pressure. is there.

本開示の電池システムは、二次電池と、ガス量推定部と、圧力推定部とを備える。二次電池は、そのケース内に、正極と、負極と、水系電解液とを有する。ガス量推定部は、二次電池の過放電中に正極で発生する水素ガスの量を、二次電池の過放電中に流れる積算電気量を用いて推定するように構成される。圧力推定部は、ガス量推定部により推定された水素ガスの量を用いて、二次電池のケース内の圧力を推定するように構成される。なお、上記の過放電中においては、正極の電位がしきい値よりも低い状態で放電が行なわれる。   The battery system of the present disclosure includes a secondary battery, a gas amount estimation unit, and a pressure estimation unit. The secondary battery has a positive electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte solution in the case. The gas amount estimation unit is configured to estimate the amount of hydrogen gas generated at the positive electrode during overdischarge of the secondary battery using the integrated amount of electricity flowing during overdischarge of the secondary battery. The pressure estimation unit is configured to estimate the pressure in the case of the secondary battery using the amount of hydrogen gas estimated by the gas amount estimation unit. During the above-described overdischarge, discharge is performed in a state where the potential of the positive electrode is lower than the threshold.

上記電池システムでは、ガス量推定部が、水系電池の過放電中に流れる積算電気量(以下、「積算電気量ΔC」と称する場合がある)を用いて、過放電中に水系電池の正極で発生する水素ガスの量(以下、「水素ガス発生量H」と称する場合がある)を推定する。水素ガス発生量Hと積算電気量ΔCとが高い相関性を示すことから、ガス量推定部は、積算電気量ΔCを用いることで、水素ガス発生量Hを高い精度で推定することが可能になる。また、圧力推定部は、高い精度で推定された水素ガス発生量Hを用いることで、水系電池のケース内の圧力である電池内圧を高い精度で推定することができる。 In the above battery system, the gas amount estimation unit uses the integrated amount of electricity (hereinafter sometimes referred to as "integrated amount of electricity ΔC") that flows during overdischarge of the water system battery, and The amount of hydrogen gas generated (hereinafter, may be referred to as “hydrogen gas generation amount H m ”) is estimated. Since the hydrogen gas generation amount H m and the accumulated electricity amount ΔC show high correlation, the gas amount estimation unit can estimate the hydrogen gas generation amount H m with high accuracy by using the accumulated electricity amount ΔC. It will be possible. The pressure estimation unit, by using the hydrogen gas generation amount H m estimated with high accuracy, it is possible to estimate the battery internal pressure is the pressure in the aqueous battery case with high accuracy.

このように、上記電池システムによれば、水系電池の過放電時に発生する水素ガスが電池内圧に及ぼす影響を考慮して高い精度で電池内圧を推定することができる。   As described above, according to the above-described battery system, it is possible to estimate the battery internal pressure with high accuracy in consideration of the influence of hydrogen gas generated at the time of overdischarge of the water-based battery on the battery internal pressure.

また、上記のように電池内圧及び水素ガス発生量Hが高い精度で推定されることによって、たとえば以下に示す電池の劣化を抑制することが可能になる。 In addition, by estimating the battery internal pressure and the hydrogen gas generation amount Hm with high accuracy as described above, it is possible to suppress, for example, the deterioration of the battery described below.

電池のSOC(State Of Charge)が100%に近い状態で電池を放置したり、電池のSOCが0%に近い状態で電池を使用(放電)したりすると、電池の劣化が進行しやすくなる。このため、電池のSOCは、下限SOC及び上限SOCによって定まる使用SOC範囲内に収まるように制御される。なお、SOCは、セルの蓄電残量を示し、たとえば、満充電状態に対する蓄電量を0〜100%で表わしたものである。   If the battery is left in a state where the SOC (State Of Charge) of the battery is close to 100%, or if the battery is used (discharged) in a state where the SOC of the battery is close to 0%, the deterioration of the battery tends to progress. Therefore, the SOC of the battery is controlled to fall within the working SOC range determined by the lower limit SOC and the upper limit SOC. In addition, SOC shows the electrical storage residual amount of a cell, for example, represents the electrical storage amount with respect to a full charge state by 0 to 100%.

使用SOC範囲を狭めることで、電池は、劣化しにくくなり、高い性能を維持しやすくなる。しかし、使用SOC範囲が狭いと、電池の制御において、上記の高い性能を十分に発揮させることができなくなる。詳しくは、電池の制御において、使用SOC範囲は、電池の実質的な放電容量に対応するため、使用SOC範囲が狭くなると、電池の放電容量が小さくなる。たとえば、電池のSOCが下限SOCに達すると、電池に蓄積した電力が残っていても、その電力(下限SOCに対応する電力)を使用(放電)することはできなくなる。よって、電池の放電容量を大きくするためには、電池の使用SOC範囲を広くすることが望ましい。   By narrowing the use SOC range, the battery is less likely to deteriorate, and it becomes easier to maintain high performance. However, if the use SOC range is narrow, the above-described high performance can not be sufficiently exhibited in battery control. Specifically, in the control of the battery, the working SOC range corresponds to the substantial discharge capacity of the battery, so the narrower the working SOC range, the smaller the discharge capacity of the battery. For example, when the SOC of the battery reaches the lower limit SOC, the power (the power corresponding to the lower limit SOC) can not be used (discharged) even if the power stored in the battery remains. Therefore, in order to increase the discharge capacity of the battery, it is desirable to widen the use SOC range of the battery.

本願発明者は、水系電池の正極の材料や処理を変えることで、低SOCで水系電池の放電を行なったときの正極の劣化が抑制されることを確認した。このように改良された正極を有する水系電池(たとえば、高次Na処理が施された正極を有するニッケル水素電池)では、下限SOCを低く設定して使用SOC範囲を広くすることが可能になる。   The inventor of the present application has confirmed that the deterioration of the positive electrode when the aqueous battery is discharged at a low SOC is suppressed by changing the material and the treatment of the positive electrode of the water-based battery. In a water-based battery (for example, a nickel-hydrogen battery having a high-order Na-treated positive electrode) having the improved positive electrode as described above, the lower limit SOC can be set low to widen the SOC range.

また、電池ケースに弁(以下、「調圧弁」と称する場合がある)を設けることで、電池内圧を調整することが可能になる。たとえば、過放電中に水系電池の正極で水素ガスが発生した場合には、上記の調圧弁を開くことによって、発生した水素ガスを電池ケース外へ放出して、電池内圧の上昇を抑制することができる。   Further, by providing a valve (hereinafter sometimes referred to as a "pressure regulating valve") in the battery case, it is possible to adjust the battery internal pressure. For example, if hydrogen gas is generated at the positive electrode of the water-based battery during overdischarge, release the generated hydrogen gas to the outside of the battery case by opening the above-mentioned pressure regulating valve to suppress an increase in battery internal pressure Can.

下限SOCを低く設定することで、低SOCのときに電池の放電が行なわれる頻度が高くなる。SOCが低下することにより正極の電位も低下するため、下限SOCが低く設定されると、電池は過放電状態になりやすくなる。また、組電池においてはセル毎のSOCにばらつきがあることから、特定のセルのみが過放電状態になることもある。電池が過放電状態になっても、上記の調圧弁を開くことにより過放電中に発生した水素ガスを電池ケース外へ放出することができるため、電池内圧の上昇を抑制することは可能である。しかし、水系電池において、水素ガスの発生源は、電解液に含まれる水(HO)であり、調圧弁を開いて水素ガスを電池ケース外に放出すると、電池ケース内の水が減少する(ひいては、電解液に含まれる水が減る)ことになる。水系電池の電解液に含まれる水が過剰に減ると、水系電池の劣化が進行する。以下、水系電池の電解液に含まれる水が過剰に減ることを、「電解液枯れ」と称する場合がある。 By setting the lower limit SOC low, the frequency at which the battery is discharged when the SOC is low becomes high. Since the potential of the positive electrode is also lowered due to the decrease of the SOC, when the lower limit SOC is set low, the battery is likely to be in the overdischarged state. Further, in the assembled battery, since there is variation in SOC among cells, only a specific cell may be in an overdischarged state. Even if the battery is in an overdischarged state, the hydrogen pressure generated during the overdischarge can be released to the outside of the battery case by opening the above-mentioned pressure regulating valve, so it is possible to suppress an increase in the battery internal pressure . However, in water-based batteries, the source of generation of hydrogen gas is water (H 2 O) contained in the electrolyte, and if the pressure regulating valve is opened to release hydrogen gas out of the battery case, the water in the battery case decreases. (Thus, water contained in the electrolyte is reduced). When water contained in the electrolyte solution of the aqueous battery is excessively reduced, the deterioration of the aqueous battery proceeds. Hereinafter, excessive reduction of water contained in the electrolyte solution of the water-based battery may be referred to as "electrolyte solution wither."

水素ガス発生量Hが多いときに調圧弁を開くと、多くの水素ガスが電池ケース外へ放出され、電解液枯れが起きやすくなる。このため、水素ガス発生量Hが所定のしきい値(Th3)以上であり、かつ、電池内圧(Pc)が所定のしきい値(Th4)以上である場合には水系電池の出力電力を制限して、調圧弁を開弁せずに電池内圧の上昇を抑制することが好ましい。このようにすることで、電解液枯れによる電池の劣化を抑制することができる。なお、過放電により発生した水素ガスを、ケース外に放出せずにある程度の期間ケース内に留めておくと、水素ガスは電極での反応を通じて水(電解液)に戻る。 When the pressure control valve is opened when the hydrogen gas generation amount Hm is large, a large amount of hydrogen gas is released out of the battery case, and the electrolytic solution is likely to be dead. Therefore, the hydrogen gas generation amount H m is a predetermined threshold (Th3) or more and the battery internal pressure (Pc) is the output power of the aqueous battery when the predetermined threshold (Th4) or It is preferable to limit the increase in the battery internal pressure without opening the pressure regulating valve. By doing this, it is possible to suppress the deterioration of the battery due to the electrolyte withering. If hydrogen gas generated by the overdischarge is kept in the case for a certain period of time without being released out of the case, the hydrogen gas returns to water (electrolyte solution) through the reaction at the electrode.

本開示によれば、水系電池の過放電時に発生する水素ガスが電池内圧に及ぼす影響を考慮して高い精度で電池内圧を推定することが可能になる。   According to the present disclosure, it is possible to estimate the battery internal pressure with high accuracy in consideration of the influence exerted on the battery internal pressure by hydrogen gas generated at the time of overdischarge of the water-based battery.

本開示の実施の形態に従う電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing an entire configuration of a vehicle equipped with a battery system according to an embodiment of the present disclosure. 図1に示したバッテリに含まれる1つのセルの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of one cell contained in the battery shown in FIG. 過放電試験におけるセルの状態推移を示す図である。It is a figure which shows the transition of the state of the cell in an overdischarge test. 放電中におけるセル電圧の推移と各電極(正極、負極)の電位の推移とを示す図である。It is a figure which shows transition of the cell voltage in discharge, and transition of the electric potential of each electrode (positive electrode, negative electrode). 本開示の実施の形態に従う電池システムにより実行される電池の放電制御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 procedure of discharge control of the battery performed by the battery system according to embodiment of this indication. 図5に示した処理中で実行される水素ガス発生量Hの推定の処理手順を示すフローチャートである。Is a flowchart showing the procedure of estimating the amount of hydrogen gas H m which is executed in the process shown in FIG. 図5に示した処理中で実行される酸素ガス発生量Oの推定の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of estimating the oxygen gas generation amount O m executed in the process shown in FIG. 本開示の実施の形態に従う電池システムの動作の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the operation of the battery system according to the embodiment of the present disclosure.

以下、本開示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 disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.

以下では、この実施の形態に係る電池システムが電気自動車に適用される例について説明する。しかし、電池システムの適用対象は、電気自動車に限定されず、ハイブリッド車であってもよい。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。   Below, the example to which the battery system which concerns on this embodiment is applied to an electric vehicle is demonstrated. However, the application of the battery system is not limited to electric vehicles, and may be hybrid vehicles. Further, the application of the battery system is not limited to vehicles, and may be stationary.

図1は、本実施の形態に係る電池システムが搭載された車両1の全体構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing an entire configuration of a vehicle 1 equipped with a battery system according to the present embodiment.

図1を参照して、車両1は、モータジェネレータ(以下、「MG(Motor Generator)」と称する)10と、動力伝達ギア20と、駆動輪30と、電力制御ユニット(以下、「PCU(Power Control Unit)」と称する)40と、システムメインリレー(以下、「SMR(System Main Relay)」と称する)50と、電池システム2とを備える。電池システム2は、バッテリ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(以下、「ECU(Electronic Control Unit)」と称する)300とを備える。   Referring to FIG. 1, a vehicle 1 includes a motor generator (hereinafter referred to as "MG (Motor Generator)") 10, a power transmission gear 20, a drive wheel 30, and a power control unit (hereinafter referred to as "PCU (Power)". A control unit (hereinafter referred to as “control unit)” 40, a system main relay (hereinafter referred to as “SMR (system main relay)) 50, and a battery system 2. The battery system 2 includes a battery 100, a voltage sensor 210, a current sensor 220, a temperature sensor 230, and an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU (Electronic Control Unit)") 300.

MG10は、たとえば三相交流回転電機である。MG10の出力トルクは、減速機等によって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。MG10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。MG10に加えてエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド車では、エンジン及びMG10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MGが1つだけ設けられる構成が示されるが、MGの数はこれに限定されず、MGを複数(たとえば2つ)設ける構成としてもよい。   MG 10 is, for example, a three-phase alternating current rotating electric machine. The output torque of the MG 10 is transmitted to the drive wheel 30 via a power transmission gear 20 configured by a reduction gear or the like. The MG 10 can also generate electric power by the rotational force of the drive wheel 30 during regenerative braking operation of the vehicle 1. In a hybrid vehicle equipped with an engine (not shown) in addition to the MG 10, the required vehicle driving force is generated by operating the engine and the MG 10 in a coordinated manner. Although FIG. 1 shows a configuration in which only one MG is provided, the number of MGs is not limited to this, and a plurality of (for example, two) MGs may be provided.

PCU40は、インバータとコンバータと(いずれも図示せず)を含む。バッテリ100の放電時には、コンバータは、バッテリ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MG10を駆動する。一方、バッテリ100の充電時には、インバータは、MG10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バッテリ100に供給する。   The PCU 40 includes an inverter and a converter (both not shown). When the battery 100 is discharged, the converter boosts the voltage supplied from the battery 100 and supplies it to the inverter. The inverter converts the DC power supplied from the converter into AC power to drive the MG 10. On the other hand, when the battery 100 is charged, the inverter converts the AC power generated by the MG 10 into DC power and supplies the DC power to the converter. The converter steps down the voltage supplied from the inverter and supplies it to battery 100.

SMR50は、バッテリ100とPCU40とを結ぶ電流経路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、バッテリ100とPCU40との間で電力の授受が行なわれ得る。   SMR 50 is electrically connected to a current path connecting battery 100 and PCU 40. When SMR 50 is closed in response to a control signal from ECU 300, power can be exchanged between battery 100 and PCU 40.

バッテリ100は、再充電が可能に構成された直流電源である。バッテリ100は、複数の二次電池から構成される組電池を含んで構成される。この実施の形態では、バッテリ100に含まれる組電池が、直列に接続された複数の水系電池から構成される。また、水系電池としてはニッケル水素電池を採用する。ニッケル水素電池は、ケース内に、正極と、負極と、水系電解液(たとえば、アルカリ水溶液)とを有する二次電池である。以下、組電池を構成する二次電池(この実施の形態では、ニッケル水素電池)を「セル」と称する。バッテリ100に含まれる各セル101の詳細な構成については図2にて説明する。   The battery 100 is a DC power supply configured to be recharged. The battery 100 is configured to include an assembled battery composed of a plurality of secondary batteries. In this embodiment, the battery pack included in the battery 100 is configured of a plurality of water-based batteries connected in series. In addition, a nickel hydrogen battery is adopted as a water system battery. The nickel-metal hydride battery is a secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte (for example, an alkaline aqueous solution) in a case. Hereinafter, a secondary battery (a nickel hydrogen battery in this embodiment) constituting the assembled battery is referred to as a "cell". The detailed configuration of each cell 101 included in the battery 100 will be described with reference to FIG.

電圧センサ210は、バッテリ100のセル毎の電圧Vbを検出する。電流センサ220は、バッテリ100に入出力される電流Ibを検出する。温度センサ230は、バッテリ100のセル毎の温度Tbを検出する。各センサは、その検出結果をECU300に出力する。電圧センサ210及び温度センサ230の各々は、たとえば1つのセル毎に1つずつ設けられている。ただしこれに限られず、電圧センサ210及び温度センサ230の各々は、複数個のセル毎に1つずつ設けられていてもよいし、1つの組電池に対して1つだけ設けられていてもよい。   Voltage sensor 210 detects voltage Vb for each cell of battery 100. Current sensor 220 detects current Ib input / output to / from battery 100. Temperature sensor 230 detects temperature Tb of each cell of battery 100. Each sensor outputs the detection result to the ECU 300. Each of the voltage sensor 210 and the temperature sensor 230 is provided, for example, one for each cell. However, the present invention is not limited thereto, and each of the voltage sensor 210 and the temperature sensor 230 may be provided one for each of a plurality of cells, or only one may be provided for one assembled battery. .

ECU300は、CPU(Central Processing Unit)301と、メモリ302と、図示しない入出力バッファとを含んで構成される。メモリ302は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び書き換え可能な不揮発性メモリを含む。メモリ302(たとえば、ROM)に記憶されているプログラムをCPU301が実行することで、各種制御が実行される。ECU300は、たとえば、各センサから受ける信号、並びにメモリ302に記憶されたマップ及びプログラムに基づいて、車両1及び電池システム2が所望の状態となるように各機器を制御する。ECU300が行なう各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。   The ECU 300 includes a central processing unit (CPU) 301, a memory 302, and an input / output buffer (not shown). The memory 302 includes a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a rewritable non-volatile memory. The CPU 301 executes a program stored in the memory 302 (for example, a ROM) to execute various controls. ECU 300 controls each device such that vehicle 1 and battery system 2 are in a desired state based on, for example, signals received from each sensor, and a map and a program stored in memory 302. The various controls performed by the ECU 300 are not limited to processing by software, and may be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

ECU300は、取得した情報(CPU301による演算結果等)を、メモリ302(たとえば、書き換え可能な不揮発性メモリ)に出力してメモリ302に保存する。メモリ302は、電池状態の検出や車両1の制御に用いられる情報等を、予め記憶していてもよい。たとえば、メモリ302は、バッテリ100の初期情報(セルの種類、容量、内部抵抗、電極の厚み、目付量等)を予め記憶していてもよい。   The ECU 300 outputs the acquired information (the calculation result of the CPU 301 and the like) to the memory 302 (for example, a rewritable non-volatile memory) and stores the information in the memory 302. The memory 302 may store in advance information used for detection of the battery state, control of the vehicle 1 and the like. For example, the memory 302 may store in advance initial information of the battery 100 (type of cell, capacity, internal resistance, thickness of electrode, weight per unit area, etc.).

メモリ302は、電池の放電制御に用いられる対応情報(たとえば、正極電位及び負極電位を検出するためのマップや、後述する式(A)等)をさらに記憶していてもよい。対応情報は、相関する複数のパラメータの関係を示す情報である。なお、対応情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、対応情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。   The memory 302 may further store correspondence information (for example, a map for detecting the positive electrode potential and the negative electrode potential, an equation (A) described later, and the like) used for discharge control of the battery. Correspondence information is information indicating the relationship between a plurality of correlated parameters. The correspondence information may be a map, a table, an equation, or a model. Further, the correspondence information may be configured by combining a plurality of maps and the like.

ECU300は、下限SOC及び上限SOCによって定まる使用SOC範囲に従ってバッテリ100の充放電を制御する。バッテリ100のSOCが上限SOCに近づくと、ECU300は、バッテリ100の入力電力(充電電力)を制限して、バッテリ100のSOCが上限SOCを超えないようにする。また、バッテリ100のSOCが下限SOCに近づくと、ECU300は、バッテリ100の出力電力(放電電力)を制限して、バッテリ100のSOCが下限SOCを下回らないようにする。下限SOC及び上限SOCは、たとえばメモリ302に記憶されている。下限SOC及び上限SOCの各々の数値は、ECU300によって変更できる。SOCの測定方法としては、たとえば、電流値積算(クーロンカウント)による手法、又は開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。   ECU 300 controls charging / discharging of battery 100 in accordance with a working SOC range determined by the lower limit SOC and the upper limit SOC. When the SOC of battery 100 approaches the upper limit SOC, ECU 300 limits the input power (charging power) of battery 100 so that the SOC of battery 100 does not exceed the upper limit SOC. Further, when the SOC of battery 100 approaches the lower limit SOC, ECU 300 limits the output power (discharged power) of battery 100 so that the SOC of battery 100 does not fall below the lower limit SOC. The lower limit SOC and the upper limit SOC are stored, for example, in the memory 302. The numerical value of each of the lower limit SOC and the upper limit SOC can be changed by the ECU 300. As a method of measuring the SOC, various known methods such as a method by current value integration (coulomb counting) or a method by estimation of an open circuit voltage (OCV: Open Circuit Voltage) can be adopted.

ECU300は、バッテリ100の充電電力の上限値を示す入力制限Winと、バッテリ100の放電電力の上限値を示す出力制限Woutとに基づいて、バッテリ100の入出力電力を制御するように構成される。ECU300は、バッテリ100への入力電力が入力制限Winを超えないように、バッテリ100への入力電力の制限処理を実行する。また、ECU300は、バッテリ100からの出力電力が出力制限Woutを超えないように、バッテリ100からの出力電力の制限処理を実行する。これらの制限処理は、たとえば、PCU40、SMR50等が制御されることにより行なわれる。入力制限Win及び出力制限Woutは、たとえばメモリ302に記憶されている。入力制限Win及び出力制限Woutの各々の数値は、ECU300によって変更できる。   ECU 300 is configured to control input / output power of battery 100 based on input limit Win indicating the upper limit value of charge power of battery 100 and output limit Wout indicating the upper limit value of discharge power of battery 100. . ECU 300 executes a process of limiting input power to battery 100 so that input power to battery 100 does not exceed input limit Win. Further, the ECU 300 executes a process of limiting the output power from the battery 100 so that the output power from the battery 100 does not exceed the output limit Wout. These restriction processes are performed, for example, by controlling the PCU 40, the SMR 50, and the like. The input limit Win and the output limit Wout are stored, for example, in the memory 302. The numerical values of each of the input limit Win and the output limit Wout can be changed by the ECU 300.

図2は、バッテリ100に含まれるセル101の構成を示す図である。各セル101の構成は共通であるため、図2では1つのセル101のみを代表的に示す。なお、図2ではセル101のケース102の一部を透視して電極体104を示す。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the cell 101 included in the battery 100. As shown in FIG. Since the configuration of each cell 101 is common, only one cell 101 is representatively shown in FIG. In FIG. 2, a part of the case 102 of the cell 101 is seen through to show the electrode body 104.

図2を参照して、セル101は、たとえば金属製のケース102を備える角形密閉式のセルである。ケース102内には、ニッケル水素電池を構成する電極体104及び電解液(図示せず)が収容されている。ケース102の上部には安全弁103が設けられている。   Referring to FIG. 2, cell 101 is a square sealed cell including case 102 made of metal, for example. In the case 102, an electrode body 104 and an electrolytic solution (not shown) constituting a nickel hydrogen battery are accommodated. A safety valve 103 is provided at the top of the case 102.

ケース102は、いずれも金属からなるケース本体及び蓋体を含む角形ケースであり、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る。安全弁103は、ケース102内の圧力(以下、「セル内圧」と称する場合がある)が所定値(以下、「開弁圧Px」と称する場合がある)を超えると開弁されて、ケース102内のガス(水素ガス等)の一部を外部に排出する。この実施の形態では、セル内圧が電池内圧に相当し、安全弁103が調圧弁に相当する。   The case 102 is a square case including a case main body and a lid both made of metal, and the lid is sealed by being welded all around the opening of the case main body. The safety valve 103 is opened when the pressure in the case 102 (hereinafter sometimes referred to as “the cell internal pressure”) exceeds a predetermined value (hereinafter sometimes referred to as “the valve opening pressure Px”). Exhaust some of the internal gas (such as hydrogen gas) to the outside. In this embodiment, the cell internal pressure corresponds to the battery internal pressure, and the safety valve 103 corresponds to the pressure regulating valve.

電極体104は、正極板と、負極板と、絶縁性のセパレータとを含む。正極板と負極板とはセパレータを介して交互に積層されている。すなわち、正極板と負極板との間には絶縁性のセパレータが挟まれる。正極板及び負極板は、図示しない正極端子及び負極端子にそれぞれ電気的に接続される。   The electrode body 104 includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, and an insulating separator. The positive electrode plate and the negative electrode plate are alternately stacked via a separator. That is, an insulating separator is sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate. The positive electrode plate and the negative electrode plate are electrically connected to a positive electrode terminal and a negative electrode terminal (not shown), respectively.

ニッケル水素電池を構成する電極体104及び電解液の材料としては、ニッケル水素電池の材料として公知の各種材料の中から任意に選択した材料を用いることができる。この実施の形態においては、正極板には、水酸化ニッケル(Ni(OH)又はNiOOH)とコバルト化合物との固溶体を含む正極活物質層と、活物質支持体(発泡ニッケル等)とを含む電極板が用いられる。正極板は、高次Na処理が施されていてもよい。負極板には、水素吸蔵合金を含む電極板が用いられる。水素吸蔵合金は、たとえば、水素吸蔵能力に優れる金属(Ti、Zr、Pd、Mg等)と水素放出能力に優れる金属(Fe、Co、Ni等)との合金である。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)又は水酸化ナトリウム(NaOH)を含むアルカリ水溶液が用いられる。 As materials of the electrode body 104 and the electrolytic solution constituting the nickel hydrogen battery, materials arbitrarily selected from various materials known as materials of nickel hydrogen batteries can be used. In this embodiment, the positive electrode plate includes a positive electrode active material layer containing a solid solution of nickel hydroxide (Ni (OH) 2 or NiOOH) and a cobalt compound, and an active material support (such as foamed nickel). An electrode plate is used. The positive electrode plate may be subjected to high-order Na treatment. For the negative electrode plate, an electrode plate containing a hydrogen storage alloy is used. The hydrogen storage alloy is, for example, an alloy of a metal (such as Ti, Zr, Pd, Mg, etc.) excellent in hydrogen storage capacity and a metal (Fe, Co, Ni, etc.) excellent in hydrogen release capacity. For the separator, a non-woven fabric made of synthetic fibers subjected to hydrophilization treatment is used. An alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide (KOH) or sodium hydroxide (NaOH) is used as the electrolytic solution.

ところで、改良された正極を有する水系電池(たとえば、高次Na処理が施された正極を有するニッケル水素電池)では、低SOCで放電を行なったときの正極の劣化(たとえば、コバルトの溶出)が抑制されるため、下限SOCを低く設定して使用SOC範囲を広くすることが可能になる。   By the way, in a water-based battery (for example, a nickel hydrogen battery having a high-order Na-treated positive electrode) having an improved positive electrode, deterioration of the positive electrode (for example, elution of cobalt) occurs when discharge is performed at low SOC. Since the control is suppressed, the lower limit SOC can be set low to widen the use SOC range.

下限SOCを低く設定することで、低SOCのときに電池の放電が行なわれる頻度が高くなる。このため、電池は過放電状態になりやすくなる。電池が過放電状態になっても、安全弁103を開くことにより過放電中に発生した水素ガスをケース102外へ放出することができるため、セル内圧の上昇を抑制することは可能である。しかし、水系電池において、水素ガスの発生源は、電解液に含まれる水(HO)であり、安全弁103の開弁によって水素ガスをケース102外へ放出すると、ケース102内の水が減少して電解液枯れが起きやすくなる。 By setting the lower limit SOC low, the frequency at which the battery is discharged when the SOC is low becomes high. Therefore, the battery is likely to be overdischarged. Even if the battery is in the overdischarged state, the hydrogen gas generated during the overdischarge can be released to the outside of the case 102 by opening the safety valve 103, so it is possible to suppress the rise in the cell internal pressure. However, in a water-based battery, the source of hydrogen gas generation is water (H 2 O) contained in the electrolyte, and if the hydrogen gas is released out of the case 102 by opening the safety valve 103, the water in the case 102 decreases. As a result, the electrolytic solution is likely to die.

以下、図3を用いて、過放電中に安全弁103を開いて水素ガスをケース102外へ放出し続けたときのセル101の劣化について説明する。図3は、下記条件で過放電試験を行ない、過放電中のタイミングt11で安全弁103を開いたときのセル101の状態(電圧、内圧)の推移を示す図である。図3において、線k11はセル101の電圧を、線k12はガス排出量(積算値)を、線k13はセル101の内圧を示している。この試験においては、セル101の内圧を測定するための圧力センサをセル101に追加した。すなわち、線k13で示されるセル101の内圧は、圧力センサによって測定された値である。   Hereinafter, the deterioration of the cell 101 when the safety valve 103 is opened during overdischarge and the hydrogen gas is continuously released out of the case 102 will be described using FIG. 3. FIG. 3 is a diagram showing transition of the state (voltage, internal pressure) of the cell 101 when the overdischarge test is performed under the following conditions and the safety valve 103 is opened at timing t11 during overdischarge. In FIG. 3, the line k11 indicates the voltage of the cell 101, the line k12 indicates the gas discharge amount (integrated value), and the line k13 indicates the internal pressure of the cell 101. In this test, a pressure sensor for measuring the internal pressure of the cell 101 was added to the cell 101. That is, the internal pressure of the cell 101 indicated by the line k13 is a value measured by the pressure sensor.

[過放電試験の条件]
・放電範囲:SOCが0%から−100%になるまで
・放電電流:20A
・放電時間:21分
・環境温度:65℃
図3を参照して、セル101のSOCが0%を下回っても放電を続行すると、セル101が過放電状態になる。上記過放電試験では、セル101のSOCが0%の状態から放電を開始しているため、線k11で示されるように、放電を開始してすぐ(タイミングt11の前)にセル101が過放電状態になり、セル101の電圧が急激に低下(−側へ変化)した。そして、過放電を続けることによってセル101の正極で水素ガスが発生した。線k13で示されるように、水素ガスが発生することによってセル101の内圧が急上昇した。
[Conditions of overdischarge test]
・ Discharge range: From 0% to -100% of SOC ・ Discharge current: 20A
Discharge time: 21 minutes Environmental temperature: 65 ° C
Referring to FIG. 3, when the discharge is continued even if the SOC of cell 101 is less than 0%, cell 101 is in the overdischarged state. In the above-mentioned over-discharge test, since the discharge is started from the state where the SOC of the cell 101 is 0%, the cell 101 is over-discharged immediately (before the timing t11) as shown by the line k11. In this state, the voltage of the cell 101 drops rapidly (changes to the negative side). Then, hydrogen gas was generated at the positive electrode of the cell 101 by continuing the overdischarge. As indicated by a line k13, the internal pressure of the cell 101 rapidly rises due to the generation of hydrogen gas.

図3の例では、セル101の内圧が0.7MPa(前述の開弁圧Pxに相当する圧力)を超えたタイミングt11で安全弁103を開弁した。線k12で示されるように、安全弁103を開くことによってケース102内のガスがケース102外へ放出されるようになった。線k13で示されるように、安全弁103の開弁によってセル101の内圧が略一定に保たれた。   In the example of FIG. 3, the safety valve 103 is opened at timing t11 when the internal pressure of the cell 101 exceeds 0.7 MPa (a pressure corresponding to the above-described valve opening pressure Px). As indicated by a line k12, the gas in the case 102 is released out of the case 102 by opening the safety valve 103. As indicated by a line k13, the internal pressure of the cell 101 is kept substantially constant by the opening of the safety valve 103.

線k11で示されるように、放電開始から10分経過のタイミングでセル101の電圧に2度目の急激な低下が生じた。また、図3には示していないが、この電圧の低下に伴ってセル101の温度が急上昇した。そして、セル101の温度の上昇は放電を停止するまで続いた。   As indicated by a line k11, a second sharp drop in the voltage of the cell 101 occurred 10 minutes after the start of the discharge. Further, although not shown in FIG. 3, the temperature of the cell 101 rapidly increased with the decrease of the voltage. The temperature rise of the cell 101 continued until the discharge was stopped.

その後、タイミングt12(放電開始から21分経過のタイミング)でセル101の放電を停止させた。放電停止によりセル101の正極で水素ガスが発生しなくなり、時間が経つにつれてセル101の内圧が低下していった。また、セル101の放電が停止したタイミングt12でセル101の電圧は急激に上昇(+側へ変化)し、それ以降も、時間が経つにつれてセル101の電圧は緩やかに上昇していった。   Thereafter, the discharge of the cell 101 was stopped at a timing t12 (a timing of 21 minutes after the start of the discharge). By stopping the discharge, hydrogen gas was not generated at the positive electrode of the cell 101, and the internal pressure of the cell 101 decreased with time. In addition, the voltage of the cell 101 rapidly rises (changes to the + side) at timing t12 when the discharge of the cell 101 is stopped, and thereafter, the voltage of the cell 101 gradually increases with time.

線k12で示されるガス排出量(積算値)が多くなるほどセル101の電解液に含まれる水が減っていった。図3に示す過放電試験では、セル101の放電が停止するまでに10Lを超える量のガスがケース102外へ放出され、セル101が電解液枯れの状態になった。そして、電解液枯れによってセル101の劣化が進行した。   As the gas discharge amount (integrated value) indicated by the line k12 increases, water contained in the electrolyte solution of the cell 101 decreases. In the overdischarge test shown in FIG. 3, a gas of an amount exceeding 10 L was released to the outside of the case 102 before the discharge of the cell 101 was stopped, and the cell 101 became in the electrolytic solution dead state. And deterioration of the cell 101 progressed by electrolyte solution withering.

この実施の形態に従う電池システム2では、以下に示すような構成により上記セル101の劣化を抑制することを可能にしている。   In the battery system 2 according to this embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the cell 101 by the following configuration.

ECU300は、正極電位がしきい値(以下、「しきい値Th1」と称する場合がある)よりも低い状態でセル101の放電が行なわれているか否かに基づいて、セル101が過放電中であるか否かを判断するように構成される。   The ECU 300 is in the process of overdischarging the cell 101 based on whether or not the cell 101 is being discharged in a state where the positive electrode potential is lower than a threshold (hereinafter, may be referred to as “threshold Th1”). It is configured to determine whether or not

そして、セル101が過放電中である場合には、ECU300(特に、「ガス量推定部」として機能する部分)は、過放電中にセル101の正極で発生する水素ガスの量である水素ガス発生量Hを、セル101の過放電中に流れる積算電気量である積算電気量ΔCを用いて推定する。水素ガス発生量Hと積算電気量ΔCとが高い相関性を示すことから、ECU300は、積算電気量ΔCを用いることで、水素ガス発生量Hを高い精度で推定することが可能になる。 Then, when the cell 101 is in overdischarge, the ECU 300 (in particular, a portion functioning as a “gas amount estimation unit”) is a hydrogen gas that is the amount of hydrogen gas generated at the positive electrode of the cell 101 during the overdischarge. The generation amount H m is estimated using an integrated amount of electricity ΔC which is an integrated amount of electricity flowing during overdischarge of the cell 101. Since the hydrogen gas generation amount H m and the integrated amount of electricity ΔC show high correlation, the ECU 300 can estimate the hydrogen gas generation amount H m with high accuracy by using the integrated amount of electricity ΔC. .

また、ECU300(特に、「圧力推定部」として機能する部分)は、上記のように推定された水素ガス発生量Hを用いて、セル101のセル内圧を推定するように構成される。ECU300は、高い精度で推定された水素ガス発生量Hを用いることで、セル101のセル内圧を高い精度で推定することができる。 Further, ECU 300 (in particular, the portion that functions as a "pressure estimator"), using the estimated amount of hydrogen gas H m as described above, configured to estimate a cell internal pressure of the cell 101. ECU300, by using a hydrogen gas generation amount H m estimated with high accuracy, it is possible to estimate the cell internal pressure of the cell 101 with high accuracy.

上記のようにセル内圧及び水素ガス発生量Hが高い精度で推定されることによって、たとえば以下に示すような処理を行なって、セル101の劣化を抑制することが可能になる。 As described above, by estimating the cell internal pressure and the hydrogen gas generation amount Hm with high accuracy, it is possible to suppress the deterioration of the cell 101 by performing, for example, the following processing.

水素ガス発生量Hが所定のしきい値(以下、「しきい値Th3」と称する場合がある)以上であり、かつ、セル内圧が所定のしきい値(以下、「しきい値Th4」と称する場合がある)以上である場合に、ECU300が、セル101の出力電力を制限して、安全弁103を開弁せずにセル内圧の上昇を抑制する。このようにすることで、電解液枯れによるセル101の劣化を抑制することができる。 Hydrogen gas generation amount H m is a predetermined threshold value (at less, it referred to as "threshold value Th3 'is) or more, and the cell internal pressure is a predetermined threshold value (hereinafter," threshold value Th4 " When it is above, the ECU 300 limits the output power of the cell 101 to suppress the rise of the internal pressure of the cell without opening the safety valve 103. By doing so, it is possible to suppress the deterioration of the cell 101 due to the electrolyte withering.

なお、水素ガス発生量Hが十分低い場合には、安全弁103を開いても電解液枯れは起きないため、セル101の出力電力を制限しなくてもよい。また、セル内圧が十分低い場合には、セル内圧を低下させる必要がないため、セル101の出力電力を制限しなくてもよい。 When the hydrogen gas generation amount Hm is sufficiently low, even if the safety valve 103 is opened, the electrolytic solution wither will not occur, so the output power of the cell 101 may not be limited. In addition, when the cell internal pressure is sufficiently low, it is not necessary to reduce the cell internal pressure, so the output power of the cell 101 may not be limited.

次に、セル101の各電極での反応について説明する。以下に示す各化学反応式中においては、水素吸蔵合金を「M」で表す。   Next, the reaction at each electrode of the cell 101 will be described. In each of the chemical reaction formulas shown below, a hydrogen storage alloy is represented by "M".

ニッケル水素電池の放電時には、正極、負極においてそれぞれ下記式(1)、(2)に示すような反応が起きる。また、ニッケル水素電池の充電時には、正極、負極においてそれぞれ下記式(3)、(4)に示すような反応が起きる。   At the time of discharge of the nickel hydrogen battery, reactions shown in the following formulas (1) and (2) occur on the positive electrode and the negative electrode, respectively. Further, at the time of charging of the nickel hydrogen battery, reactions shown in the following formulas (3) and (4) occur on the positive electrode and the negative electrode, respectively.

(放電時の反応)
正極:NiOOH+HO+e → Ni(OH)+OH …(1)
負極:MH+OH → M+HO+e …(2)
(充電時の反応)
正極:Ni(OH)+OH → NiOOH+HO+e …(3)
負極:M+HO+e → MH+OH …(4)
上記式(1)〜(4)に示される反応によれば、放電時も充電時もガスは発生しない。しかし、放電が過剰に行なわれている状態である過放電状態と、充電が過剰に行なわれている状態である過充電状態とでは、下記式(5)〜(8)に示すような副次的な反応が起きてガスが発生する。
(Reaction during discharge)
Positive electrode: NiOOH + H 2 O + e → Ni (OH) 2 + OH (1)
Negative: MH + OH - → M + H 2 O + e - ... (2)
(Reaction on charging)
Positive electrode: Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H 2 O + e (3)
Negative electrode: M + H 2 O + e → MH + OH (4)
According to the reactions shown in the above formulas (1) to (4), no gas is generated during discharge or charge. However, in the overdischarged state in which the discharge is performed excessively and the overcharged state in which the charge is performed excessively, a subsidiary as shown in the following formulas (5) to (8) Reaction occurs and gas is generated.

(過放電時の反応)
正極:2HO+2e → H+2OH …(5)
負極:2M+H → 2MH …(6)
(過充電時の反応)
正極:4OH → O+2HO+4e …(7)
負極:4MH+O → 4M+2HO …(8)
上記式(5)に示されるように、過放電時には正極で水素ガス(H)が発生する。ただし、発生した水素ガスを、ケース102外に放出せずにある程度の期間ケース102内に留めておくと、水素ガスは、式(6)の反応により水素吸蔵合金(M)に吸蔵され、上記式(2)の反応によって水(電解液)に戻る。
(Reaction at overdischarge)
Positive electrode: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH (5)
Negative electrode: 2 M + H 2 → 2 MH (6)
(Reaction during overcharge)
Positive electrode: 4OH → O 2 + 2H 2 O + 4e (7)
Negative electrode: 4 MH + O 2 → 4 M + 2 H 2 O (8)
As shown in the above equation (5), hydrogen gas (H 2 ) is generated at the positive electrode during overdischarge. However, when the generated hydrogen gas is retained in the case 102 for a certain period without being released to the outside of the case 102, the hydrogen gas is stored in the hydrogen storage alloy (M) by the reaction of formula (6). It returns to water (electrolyte solution) by reaction of Formula (2).

上記式(7)に示されるように、過充電時には正極で酸素ガス(O)が発生する。また、上記式(8)に示されるように、過充電時には、負極において水素吸蔵合金(M)に吸蔵された水素と酸素ガスが反応して水になる。詳細は後述するが、本願発明者の実験等により、過放電時にも上記式(7)及び(8)に示す反応が起こり得ることが確認されている。 As shown in the above equation (7), oxygen gas (O 2 ) is generated at the positive electrode during overcharge. Further, as shown in the above equation (8), at the time of overcharge, hydrogen and oxygen gas stored in the hydrogen storage alloy (M) at the negative electrode react with each other to become water. Although the details will be described later, it has been confirmed by the experiments of the inventor of the present invention that the reactions shown in the above formulas (7) and (8) can occur even at the time of overdischarge.

以下、図4を用いて、セル101の放電中における各電極の反応について説明する。図4は、セル101の放電中における電池電圧(セル電圧)の推移と各電極(正極、負極)の電位の推移とを示す図である。図4において、線k21は正極電位の推移を、線k22は負極電位の推移を、線k23はセル電圧の推移を示している。   The reaction of each electrode during discharge of the cell 101 will be described below with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the transition of the battery voltage (cell voltage) and the transition of the potential of each electrode (positive electrode, negative electrode) during discharge of the cell 101. In FIG. 4, the line k21 shows the transition of the positive electrode potential, the line k22 shows the transition of the negative electrode potential, and the line k23 shows the transition of the cell voltage.

図4を参照して、線k23で示されるように、放電初期においてはセル電圧が略一定に保たれている。タイミングt21付近まで放電を続けると、線k21で示されるように、正極電位が緩やかに低下し始め、タイミングt21で正極電位が急激に低下する。この正極電位の急激な低下は、セル101のSOCが正極の容量を下回ったことに起因すると考えられる。この急激な低下により、正極電位は約−1.0Vまで低下し、線k22で示される負極電位よりも正極電位のほうが低くなる。   Referring to FIG. 4, as indicated by line k23, the cell voltage is kept substantially constant at the beginning of the discharge. When the discharge is continued until around the timing t21, as shown by the line k21, the positive electrode potential starts to gradually drop, and the positive electrode potential falls sharply at the timing t21. It is considered that this rapid decrease in the positive electrode potential is due to the SOC of the cell 101 falling below the capacity of the positive electrode. Due to this rapid drop, the positive electrode potential drops to about -1.0 V, and the positive electrode potential becomes lower than the negative electrode potential shown by the line k22.

タイミングt21〜t22の期間では、正極電位が負極電位と略同じになり、前述の式(5)に示す反応が起きる。すなわち、正極で水素ガス(H)が発生する。過放電中に式(5)に示される反応が進行するほど、電極間を流れる電気量(電流)は大きくなるため、前述の積算電気量ΔCと水素ガス発生量Hとの相関性は高い。 In the period of timing t21 to t22, the positive electrode potential becomes substantially the same as the negative electrode potential, and the reaction shown in the above-mentioned equation (5) occurs. That is, hydrogen gas (H 2 ) is generated at the positive electrode. The amount of electricity (current) flowing between the electrodes increases as the reaction shown in equation (5) progresses during overdischarge, so the correlation between the above-mentioned accumulated amount of electricity ΔC and the hydrogen gas generation amount H m is high. .

タイミングt22付近まで放電を続けると、線k22で示されるように、負極電位が緩やかに上昇し始め、タイミングt22で負極電位が急激に上昇する。この負極電位の急激な上昇は、セル101のSOCが負極の容量を下回ったことに起因すると考えられる。この急激な上昇により、放電初期の各電極の電位に対して電位の極性(正/負)が逆になり、負極電位が正に、正極電位が負になる。以下、このように正極及び負極が正負逆の電位になることを、「両極転極」と称する場合がある。両極転極が起きることにより、前述の式(7)に示す反応が起きるようになる。すなわち、タイミングt22以降の期間では、正極で酸素ガス(O)が発生する。 When the discharge is continued until around the timing t22, as shown by the line k22, the negative electrode potential starts to rise gradually, and at the timing t22, the negative electrode potential rapidly rises. It is considered that this rapid rise in the negative electrode potential is due to the SOC of the cell 101 falling below the capacity of the negative electrode. Due to this rapid rise, the polarity (positive / negative) of the potential is reversed with respect to the potential of each electrode at the beginning of discharge, the negative electrode potential becomes positive, and the positive electrode potential becomes negative. Hereinafter, such a case where the positive electrode and the negative electrode are at the positive / negative opposite potential may be referred to as “bipolar polarization”. By the occurrence of the polarity inversion, the reaction shown in the above-mentioned equation (7) will occur. That is, in the period after timing t22, oxygen gas (O 2 ) is generated at the positive electrode.

この実施の形態では、ECU300が、前述の水素ガス発生量Hに加えて、過放電中(特に、図4に示すタイミングt22以降の期間)にセル101の正極で発生する酸素ガスの量(以下、「酸素ガス発生量O」と称する場合がある)も用いて、セル101のセル内圧(以下、「セル内圧Pc」と称する場合がある)を推定する。そして、ECU300は、水素ガス発生量Hがしきい値Th3以上であり、かつ、上記のように推定されたセル内圧Pcがしきい値Th4以上である場合に、バッテリ100の出力制限を行なってセル内圧の上昇を抑制する。以下、図5〜図8を用いて、ECU300が行なう電池の放電制御について詳述する。 In this embodiment, ECU 300, in addition to the hydrogen gas generation amount H m described above, in the over-discharge (especially, the period after the timing t22 shown in FIG. 4) the amount of oxygen gas generated at the positive electrode of the cell 101 ( Hereinafter, the cell internal pressure of the cell 101 (hereinafter, may be referred to as “cell internal pressure Pc”) is estimated using “oxygen gas generation amount O m ”. Then, ECU 300 is hydrogen gas generation amount H m is the threshold Th3 or more, and the estimated cell internal pressure Pc as described above if the threshold value Th4 above, perform the output restriction of the battery 100 Control the rise in internal pressure of the cell. Hereinafter, the discharge control of the battery performed by the ECU 300 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 8.

図5は、ECU300により実行される電池の放電制御の処理手順を示した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、バッテリ100の放電中に所定時間毎にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。   FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of discharge control of the battery which is executed by the ECU 300. The process shown in this flowchart is repeatedly called from the main routine and executed repeatedly at predetermined time intervals while the battery 100 is being discharged.

図5に示される処理では、ECU300が、バッテリ100に含まれる特定のセル101の内圧(セル内圧Pc)を推定し(ステップS14)、そのセル内圧Pcを用いてバッテリ100の出力制限を行なうか否かを判断する(ステップS15)。この推定の対象となるセル101を、以下では「対象セル」と称する。   In the process shown in FIG. 5, whether the ECU 300 estimates the internal pressure (cell internal pressure Pc) of a specific cell 101 included in the battery 100 (step S14), and limits the output of the battery 100 using the cell internal pressure Pc It is determined whether or not it is (step S15). The cell 101 which is the target of this estimation is hereinafter referred to as a "target cell".

この実施の形態では、1つのセル101を対象セルとする。しかしこれに限られず、複数のセル101を対象セルとしてもよい。複数のセル101を対象セルとする場合、バッテリ100の出力制限を行なうか否かの判断(ステップS15)においては、複数の推定値(セル内圧)の代表値(平均値、中央値、又は最高値等)を、バッテリ100のセル内圧Pcとして用いることができる。   In this embodiment, one cell 101 is a target cell. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of cells 101 may be set as target cells. When a plurality of cells 101 are set as target cells, it is determined whether or not to limit the output of the battery 100 (step S15), representative values (average value, median value or maximum value) of a plurality of estimated values (cell internal pressure) A value or the like) can be used as the cell internal pressure Pc of the battery 100.

図5を参照して、ECU300は、バッテリ100の放電中に対象セルの正極電位がしきい値Th1以下になったか否かを判断する(ステップS11)。   Referring to FIG. 5, ECU 300 determines whether or not the positive electrode potential of the target cell has become equal to or lower than threshold value Th1 during discharging of battery 100 (step S11).

対象セルの正極電位は、参照電極を用いて実測できる。参照電極としては、たとえば標準水素電極(SHE)を使用できる。ECU300は、対象セルの正極と参照電極との電位差に基づいて、対象セルの正極電位を測定できる。ただし、対象セルの正極電位の測定方法は、こうした方法に限られず任意である。たとえば、ECU300は、メモリ302内の対応情報(マップ等)を参照することにより、対象セルのSOCから対象セルの正極電位を推定してもよい。   The positive electrode potential of the target cell can be measured using the reference electrode. For example, a standard hydrogen electrode (SHE) can be used as a reference electrode. The ECU 300 can measure the positive electrode potential of the target cell based on the potential difference between the positive electrode of the target cell and the reference electrode. However, the method of measuring the positive electrode potential of the target cell is not limited to such a method and is arbitrary. For example, the ECU 300 may estimate the positive electrode potential of the target cell from the SOC of the target cell by referring to correspondence information (such as a map) in the memory 302.

しきい値Th1は、ステップS11の判断において、対象セルの過放電に起因した正極電位の急激な低下(たとえば図4中のタイミングt21で生じるような正極電位の急激な低下)を検出できるように設定される。たとえば、予め実験等によりバッテリ100の放電中の正極電位の推移が求められて、その正極電位の推移に対して適切なしきい値Th1がメモリ302に格納される。詳しくは、対象セルの過放電に起因した正極電位の急激な低下が生じる前には対象セルの正極電位がしきい値Th1よりも高くなり、上記の急激な低下が生じることによって対象セルの正極電位がしきい値Th1よりも低くなるように、しきい値Th1が設定される。しきい値Th1は、固定値であってもよいし、対象セルの状態(たとえば、セル温度)等に応じて可変であってもよい。   The threshold value Th1 can be detected in step S11 so as to be able to detect a sharp drop in the positive electrode potential (for example, a sharp drop in the positive electrode potential as occurs at timing t21 in FIG. 4) due to overdischarge of the target cell. It is set. For example, the transition of the positive electrode potential during discharge of battery 100 is obtained in advance by experiment or the like, and threshold value Th1 appropriate for the transition of the positive electrode potential is stored in memory 302. Specifically, the positive electrode potential of the target cell becomes higher than the threshold Th1 before the sharp drop of the positive electrode potential caused by the overdischarge of the target cell occurs, and the rapid drop described above occurs to cause the positive electrode of the target cell to The threshold Th1 is set such that the potential is lower than the threshold Th1. The threshold value Th1 may be a fixed value or may be variable according to the state of the target cell (for example, the cell temperature).

バッテリ100の放電中において対象セルの正極電位がしきい値Th1よりも高い場合(ステップS11においてNO)には、対象セルは過放電状態ではないと判断され、処理がメインルーチンへと戻される。他方、バッテリ100の放電中において対象セルの正極電位がしきい値Th1以下になった場合(ステップS11においてYES)には、対象セルが過放電状態になったと判断され、ECU300が水素ガス発生量Hを推定する(ステップS12)。以下、図6を用いて、水素ガス発生量Hの推定方法について説明する。図6は、ECU300により実行される水素ガス発生量Hの推定の処理手順を示したフローチャートである。 If the positive electrode potential of the target cell is higher than the threshold Th1 during discharge of the battery 100 (NO in step S11), it is determined that the target cell is not in the overdischarge state, and the process is returned to the main routine. On the other hand, when the positive electrode potential of the target cell becomes less than or equal to threshold value Th1 during discharge of battery 100 (YES in step S11), it is determined that the target cell is overdischarged, and ECU 300 generates hydrogen gas H m is estimated (step S12). Hereinafter, with reference to FIG. 6, illustrating a method for estimating the amount of hydrogen gas generated H m. Figure 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of estimating the amount of hydrogen gas H m which is executed by the ECU 300.

図6を参照して、ECU300は、積算電気量ΔCを算出し、得られた積算電気量ΔCをメモリ302に保存する(ステップS21)。すでに積算電気量ΔCがメモリ302に記憶されている場合には、その積算電気量ΔCを更新してもよい。   Referring to FIG. 6, ECU 300 calculates integrated amount of electricity ΔC, and stores the obtained integrated amount of electricity ΔC in memory 302 (step S21). If the integrated amount of electricity ΔC is already stored in the memory 302, the integrated amount of electricity ΔC may be updated.

前述の式(5)で示される反応が起きると、対象セルの正極から負極へ電流が流れる。ECU300は、電流センサ220の検出値を用いて、対象セルの電極間を流れる電流の向きや量(電気量)を検出することにより、対象セルの正極から負極へ流れる電流の量(電気量)を求めることができる。そして、ECU300は、対象セルの正極から負極へ流れる電流の量(電気量)を積算することによって、積算電気量ΔCを算出することができる。対象セルの過放電中に図5及び図6の処理が繰り返し行なわれることで、ステップS21において、対象セルの過放電中に流れる電気量の積算値である積算電気量ΔCが算出される。   When the reaction represented by the above-mentioned equation (5) occurs, a current flows from the positive electrode to the negative electrode of the target cell. The ECU 300 detects the direction and amount (amount of electricity) of the current flowing between the electrodes of the target cell using the detection value of the current sensor 220 to thereby determine the amount (amount of electricity) of current flowing from the positive electrode to the negative electrode of the target cell. You can ask for Then, the ECU 300 can calculate the integrated amount of electricity ΔC by integrating the amount (amount of electricity) of the current flowing from the positive electrode to the negative electrode of the target cell. The processes of FIG. 5 and FIG. 6 are repeatedly performed during overdischarge of the target cell, so that an integrated amount of electricity ΔC, which is an integrated value of the amount of electricity flowing during overdischarge of the target cell, is calculated in step S21.

次いで、ECU300は、ステップS21で算出された積算電気量ΔCを用いて、対象セルの過放電中に正極で発生する水素ガスの量である水素ガス発生量Hを推定する(ステップS22)。 Then, ECU 300 uses the accumulated electrical quantity ΔC calculated in step S21, estimates the amount of hydrogen gas generated H m is the amount of hydrogen gas generated in the positive electrode during over-discharge of the target cell (step S22).

ECU300は、積算電気量ΔCに加えて対象セルの温度を考慮して、水素ガス発生量Hを推定してもよい。たとえば、積算電気量ΔCとセルの温度と水素ガス発生量Hとの関係を示す情報(以下、「H推定情報」と称する)を、予め実験等によって求めてメモリ302に格納してもよい。ECU300は、温度センサ230の検出値(温度Tb)を用いて、対象セルの温度を求めることができる。ECU300は、H推定情報を参照することにより、積算電気量ΔC及びセルの温度から水素ガス発生量Hを求めることができる。 ECU300, taking into account the temperature of the target cell in addition to the cumulative amount of electricity [Delta] C, may be estimated amount of hydrogen gas generated H m. For example, even if information indicating the relationship between the integrated amount of electricity ΔC, the temperature of the cell, and the hydrogen gas generation amount H m (hereinafter referred to as “H m estimation information”) is obtained in advance by experiment etc. Good. The ECU 300 can use the detection value (temperature Tb) of the temperature sensor 230 to obtain the temperature of the target cell. ECU300 refers to the H m estimation information from the temperature of the integrated electricity quantity ΔC and cells can be obtained a hydrogen gas generation amount H m.

上記水素ガス発生量Hの推定後、処理は図5のステップS13へと戻される。図5を参照して、ECU300は酸素ガス発生量Oを推定する(ステップS13)。以下、図7を用いて、酸素ガス発生量Oの推定方法について説明する。図7は、ECU300により実行される酸素ガス発生量Oの推定の処理手順を示したフローチャートである。 After the estimation of the hydrogen gas generation amount H m , the process is returned to step S13 of FIG. Referring to FIG. 5, ECU 300 estimates oxygen gas generation amount O m (step S13). Hereinafter, a method of estimating the oxygen gas generation amount O m will be described using FIG. 7. FIG. 7 is a flow chart showing a processing procedure of estimation of the oxygen gas generation amount O m executed by the ECU 300.

図7を参照して、ECU300は、対象セルの負極電位がしきい値Th2以上になったか否かを判断する(ステップS31)。   Referring to FIG. 7, ECU 300 determines whether the negative electrode potential of the target cell has become equal to or higher than threshold value Th2 (step S31).

対象セルの負極電位は、参照電極を用いて実測できる。参照電極としては、たとえば標準水素電極(SHE)を使用できる。ECU300は、対象セルの負極と参照電極との電位差に基づいて、対象セルの負極電位を測定できる。ただし、対象セルの負極電位の測定方法は、こうした方法に限られず任意である。たとえば、ECU300は、メモリ302内の対応情報(マップ等)を参照することにより、対象セルのSOCから対象セルの負極電位を推定してもよい。   The negative electrode potential of the target cell can be measured using a reference electrode. For example, a standard hydrogen electrode (SHE) can be used as a reference electrode. The ECU 300 can measure the negative electrode potential of the target cell based on the potential difference between the negative electrode of the target cell and the reference electrode. However, the method of measuring the negative electrode potential of the target cell is not limited to such a method and is arbitrary. For example, the ECU 300 may estimate the negative electrode potential of the target cell from the SOC of the target cell by referring to correspondence information (such as a map) in the memory 302.

しきい値Th2は、ステップS31の判断において、対象セルの過放電に起因した負極電位の急激な上昇(たとえば図4中のタイミングt22で生じるような負極電位の急激な上昇)を検出できるように設定される。たとえば、予め実験等によりバッテリ100の放電中の負極電位の推移が求められて、その負極電位の推移に対して適切なしきい値Th2がメモリ302に格納される。詳しくは、対象セルの過放電に起因した負極電位の急激な上昇が生じる前には対象セルの負極電位がしきい値Th2よりも低くなり、上記の急激な上昇(ひいては、両極転極)が生じることによって対象セルの負極電位がしきい値Th2よりも高くなるように、しきい値Th2が設定される。しきい値Th2は、固定値であってもよいし、対象セルの状態(たとえば、セル温度)等に応じて可変であってもよい。   The threshold value Th2 can be detected in step S31 so as to be able to detect a sharp rise in the negative electrode potential (for example, a sharp rise in the negative electrode potential as occurs at timing t22 in FIG. 4) due to overdischarge of the target cell. It is set. For example, the transition of the negative electrode potential during discharge of battery 100 is determined in advance by experiment or the like, and threshold value Th2 appropriate for the transition of the negative electrode potential is stored in memory 302. More specifically, the negative electrode potential of the target cell becomes lower than the threshold Th2 before the rapid increase of the negative electrode potential caused by the overdischarge of the target cell, and the above-mentioned rapid rise (as a result, bipolar polarity) The threshold value Th2 is set such that the negative electrode potential of the target cell becomes higher than the threshold value Th2 due to the generation. The threshold value Th2 may be a fixed value, or may be variable according to the state of the target cell (for example, the cell temperature).

バッテリ100の放電中において対象セルの負極電位がしきい値Th2よりも低い場合(ステップS31においてNO)には、両極転極が起きていないと判断され、処理が図5のステップS14へと戻される。他方、バッテリ100の放電中において対象セルの負極電位がしきい値Th2以上になった場合(ステップS31においてYES)には、両極転極が起きたと判断され、ECU300が酸素ガス発生量Oを推定する(ステップS32)。 If the negative electrode potential of the target cell is lower than threshold value Th2 during discharge of battery 100 (NO in step S31), it is determined that no bipolar polarity inversion has occurred, and the process returns to step S14 in FIG. Be On the other hand, when the negative electrode potential of the target cell becomes equal to or higher than threshold value Th2 during the discharge of battery 100 (YES in step S31), it is determined that bipolar polarization has occurred, and ECU 300 generates oxygen gas generation amount O m . It estimates (step S32).

ECU300は、たとえば次に示す式(A)を用いて、前述した式(7)の反応により正極で発生した酸素ガスの量である酸素ガス発生量Oを算出することができる。 The ECU 300 can calculate the oxygen gas generation amount O m which is the amount of oxygen gas generated at the positive electrode by the reaction of the equation (7) described above, for example, using the following equation (A).

Oe(t)=∫Oe(V,Tb)dt …(A)
式(A)において、「V」は開放電圧(OCV)を、「Tb」は対象セルの温度を、「t」は時間を表している。式(7)の反応は、対象セルの負極電位が酸素発生電位よりも高くなることによって進行する。対象セルの温度が高くなるほど酸素発生電位は低くなる傾向がある。
Oe (t) = ∫Oe (V 0 , Tb) dt (A)
In Formula (A), “V 0 ” represents the open circuit voltage (OCV), “Tb” represents the temperature of the target cell, and “t” represents time. The reaction of the formula (7) proceeds as the negative electrode potential of the target cell becomes higher than the oxygen generation potential. The higher the temperature of the target cell, the lower the oxygen evolution potential tends to be.

なお、酸素ガス発生量Oの推定方法は、上記に限られず任意に変更できる。たとえば、ECU300が、対象セルの負極から正極へ流れる電流の量(電気量)の積算値を用いて、酸素ガス発生量Oを推定するようにしてもよい。 The method of estimating the oxygen gas generation amount O m is not limited to the above and can be arbitrarily changed. For example, the ECU 300 may estimate the oxygen gas generation amount O m using the integrated value of the amount (the amount of electricity) of the current flowing from the negative electrode of the target cell to the positive electrode.

上記酸素ガス発生量Oの算出後、処理は図5のステップS14へと戻される。図5を参照して、ECU300は、ステップS12で推定された水素ガス発生量Hと、ステップS13で推定された酸素ガス発生量Oとを用いて、対象セルのセル内圧Pcを推定する(ステップS14)。たとえば、水素ガス発生量Hと酸素ガス発生量Oとセル内圧Pcとの関係を示す情報(以下、「Pc推定情報」と称する)を、予め実験等によって求めてメモリ302に格納してもよい。ECU300は、Pc推定情報を参照することにより、水素ガス発生量H及び酸素ガス発生量Oからセル内圧Pcを求めることができる。 After the calculation of the oxygen gas generation amount O m , the process is returned to step S14 of FIG. Referring to FIG. 5, ECU 300 uses the hydrogen gas generation amount H m which is estimated in step S12, an oxygen gas generation amount O m estimated in step S13, estimates the cell internal pressure Pc of the target cell (Step S14). For example, information indicating the relationship between hydrogen gas generation amount H m and an oxygen gas generation amount O m and the cell internal pressure Pc (hereinafter, referred to as "Pc estimation information") to be stored in the memory 302 obtained in advance by experiment or the like It is also good. ECU300 refers to the Pc estimation information, it can be determined cell internal pressure Pc from a hydrogen gas generation amount H m and the oxygen gas generation amount O m.

ECU300は、セル内圧Pcの推定において、上記の水素ガス発生量H及び酸素ガス発生量Oに加えて、他のパラメータを用いてもよい。たとえば、ECU300が、上記の水素ガス発生量H及び酸素ガス発生量Oに加えて、負極(水素吸蔵合金)における酸素ガス吸収量及び水素平衡圧を考慮して、対象セルのセル内圧Pcを推定するようにしてもよい。酸素ガス吸収量は、負極の表面層(たとえば、Ni−Co層)に吸着した水素に吸収された酸素ガスの量と、負極の内部に吸蔵された水素に吸収された酸素ガスの量との和に相当する。水素平衡圧は、負極に吸蔵された水素量と負極から放出された水素量とが釣り合うときの水素ガス圧(水素分圧)に相当する。水素平衡圧は、セル温度によって変化し得る。 ECU300, in the estimation of the cell internal pressure Pc, in addition to the hydrogen gas generation amount H m and the oxygen gas generation amount O m, may be other parameters. For example, in addition to the hydrogen gas generation amount H m and the oxygen gas generation amount O m described above, the ECU 300 takes into consideration the oxygen gas absorption amount at the negative electrode (hydrogen storage alloy) and the hydrogen equilibrium pressure, You may make it estimate. The amount of absorbed oxygen gas is the amount of oxygen gas absorbed by hydrogen adsorbed on the surface layer of the negative electrode (for example, Ni-Co layer) and the amount of oxygen gas absorbed by hydrogen absorbed inside the negative electrode. It corresponds to sum. The hydrogen equilibrium pressure corresponds to the hydrogen gas pressure (hydrogen partial pressure) when the amount of hydrogen stored in the negative electrode and the amount of hydrogen released from the negative electrode are balanced. The hydrogen equilibrium pressure can vary with cell temperature.

ECU300は、水素ガス発生量Hがしきい値Th3以上であり、かつ、セル内圧Pcがしきい値Th4以上であるか否かを判断する(ステップS15)。しきい値Th3には、電解液枯れを起こし得る水素ガス発生量Hのうち最も低い量が予め実験等により求められて設定される。しきい値Th3が高過ぎると電解液枯れを防ぐことができなくなる。しきい値Th3が低過ぎると、後述するステップS16で不要な出力制限が行なわれてバッテリ100に蓄えられた電力の使用が制限されることがある。しきい値Th4には、たとえば開弁圧Pxよりも低い圧力が設定される。しきい値Th3及びTh4は、各々独立して、固定値であってもよいし、対象セルの状態(たとえば、セル温度)等に応じて可変であってもよい。 ECU300 is hydrogen gas generation amount H m is the threshold Th3 or more, the cell internal pressure Pc is equal to or threshold value Th4 or more (step S15). The threshold Th3, the lowest amount of the hydrogen gas generation amount H m that may cause withering electrolytic solution is obtained and set in advance by experiment or the like. If the threshold value Th3 is too high, it is impossible to prevent the electrolyte withering. If the threshold value Th3 is too low, unnecessary output limitation may be performed in step S16 described later, and the use of the power stored in the battery 100 may be limited. For example, a pressure lower than the valve opening pressure Px is set as the threshold value Th4. The threshold values Th3 and Th4 may be independently fixed values, or may be variable according to the state of the target cell (for example, the cell temperature).

水素ガス発生量Hがしきい値Th3未満である場合(ステップS15においてNO)には、安全弁103を開いても電解液枯れにはならないと判断され、バッテリ100の出力制限は行なわれずに、処理がメインルーチンへと戻される。 In the case of hydrogen gas generation amount H m it is less than the threshold value Th3 (NO at step S15), and also open the safety valve 103 is determined not to wither electrolyte, output limit of the battery 100 is not performed, Processing is returned to the main routine.

セル内圧Pcがしきい値Th4未満である場合(ステップS15においてNO)には、対象セルのケース102内の圧力を低下させる必要はないと判断され、バッテリ100の出力制限は行なわれずに、処理がメインルーチンへと戻される。   If the cell internal pressure Pc is less than the threshold Th4 (NO in step S15), it is determined that the pressure in the case 102 of the target cell need not be reduced, and the output restriction of the battery 100 is not performed. Is returned to the main routine.

他方、水素ガス発生量Hがしきい値Th3以上であり、かつ、セル内圧Pcがしきい値Th4以上である場合(ステップS15においてYES)には、ECU300が、バッテリ100の出力制限(Wout制限)を行なって、安全弁103を開弁せずにセル内圧の上昇を抑制する(ステップS16)。その後、処理がメインルーチンへと戻される。 On the other hand, the hydrogen gas generation amount H m is the threshold Th3 or more, and, when the cell internal pressure Pc is the threshold value Th4 or more (YES in step S15) is, ECU 300 is output limit of the battery 100 (Wout Restriction) to suppress the rise of the internal pressure of the cell without opening the safety valve 103 (step S16). Thereafter, the process is returned to the main routine.

ECU300は、バッテリ100の放電電力の上限値を示す出力制限Woutの値を小さくすることで、バッテリ100の放電電力を制限できる。バッテリ100の放電電力が制限されると、前述の式(5)及び(7)の反応が進みにくくなり、対象セルのケース102内でのガスの発生(ひいては、セル内圧の上昇)が抑制される。   ECU 300 can limit the discharged power of battery 100 by reducing the value of output limit Wout indicating the upper limit value of the discharged power of battery 100. When the discharge power of the battery 100 is limited, the reactions of the above equations (5) and (7) are less likely to proceed, and the generation of gas in the case 102 of the target cell (thus, the increase in cell internal pressure) is suppressed. Ru.

図8は、この実施の形態に従う電池システム2の動作の一例を示す図である。ECU300が上記図5の処理を繰り返し行なうことによって、対象セルの正極電位、積算電気量ΔC、セル内圧Pc、出力制限Woutはそれぞれ、たとえば図8中に線k31、線k32、線k33、線k34で示すように推移する。図8において、横軸の時間「0」は、放電開始時を示している。   FIG. 8 is a diagram showing an example of the operation of the battery system 2 according to this embodiment. As the ECU 300 repeatedly performs the process of FIG. 5, the positive electrode potential of the target cell, the integrated amount of electricity ΔC, the cell internal pressure Pc, and the output limit Wout are, for example, line k31, line k32, line k33, line k34 in FIG. Transition as shown in. In FIG. 8, time “0” on the horizontal axis indicates the discharge start time.

図8を参照して、タイミングt31で対象セルの正極電位がしきい値Th1以下になったと判断され(図5のステップS11においてYES)、図6のステップS21において積算電気量ΔCの算出(対象セルの過放電中に流れる電気量の積算)が開始する。タイミングt31〜t32の期間においては、前述の式(5)で示される反応により水素ガスが発生する。そして、タイミングt32の前には水素ガス発生量H(図8には図示せず)がしきい値Th3以上になる。 Referring to FIG. 8, it is determined that the positive electrode potential of the target cell has become equal to or lower than threshold value Th1 at timing t31 (YES in step S11 of FIG. 5), calculation of integrated amount of electricity ΔC in step S21 of FIG. Integration of the amount of electricity flowing during over-discharge of the cell starts. In the period of timing t31 to t32, hydrogen gas is generated by the reaction represented by the above-mentioned equation (5). Then, before the timing t32, the hydrogen gas generation amount H m (not shown in FIG. 8) becomes equal to or more than the threshold value Th3.

その後、タイミングt32で水素ガス発生量Hがしきい値Th3以上であり、かつ、セル内圧Pcがしきい値Th4以上であると判断され(図5のステップS15においてYES)、ECU300によりバッテリ100の出力制限(Wout制限)が行なわれる(図5のステップS16)。ECU300は、出力制限Woutの値を徐々に小さくして、最終的には出力制限Woutを0にする。タイミングt33で出力制限Woutが0になることで、バッテリ100の放電が禁止される。線k33で示されるように、バッテリ100の出力制限が行なわれることで、セル内圧の上昇が抑制される。セル内圧は、開弁圧Pxを超えないように制御される。このような制御が行なわれることで、電解液枯れによるセル101の劣化が抑制される。 Thereafter, the hydrogen gas generation amount H m at timing t32 and the threshold Th3 or more, and, (YES in step S15 of FIG. 5) the cell internal pressure Pc is determined to be the threshold value Th4 above, ECU 300 by the battery 100 Output restriction (Wout restriction) is performed (step S16 in FIG. 5). The ECU 300 gradually reduces the value of the output limit Wout and finally sets the output limit Wout to zero. When the output limit Wout becomes 0 at timing t33, the discharge of the battery 100 is prohibited. As shown by the line k33, the output restriction of the battery 100 is performed to suppress the increase in the internal cell pressure. The cell internal pressure is controlled so as not to exceed the valve opening pressure Px. By performing such control, the deterioration of the cell 101 due to the electrolyte withering is suppressed.

ステップS11、S31、S15において各パラメータ(正極電位、負極電位、水素ガス発生量H、酸素ガス発生量O)がしきい値と一致する場合にYES、NOのいずれと判断するかは任意に変更可能であり、図5、図7に示す例とは異なるように変更してもよい。 In each of steps S11, S31, and S15, it is arbitrary whether it is determined as YES or NO when each parameter (positive electrode potential, negative electrode potential, hydrogen gas generation amount Hm , oxygen gas generation amount Om ) matches the threshold value. And may be changed to be different from the examples shown in FIGS. 5 and 7.

酸素ガスが発生しない条件でバッテリ100の放電が行なわれるような用途で電池システム2が使用される場合には、図5のステップS13(ひいては、図7に示す一連の処理)を割愛し、ECU300が水素ガス発生量Hのみを用いてセル内圧Pcを推定するようにしてもよい。 When the battery system 2 is used in an application where the battery 100 is discharged under the condition that oxygen gas is not generated, step S13 of FIG. 5 (thus, a series of processes shown in FIG. 7) is omitted. There may be estimated cell internal pressure Pc by using only hydrogen gas generation amount H m.

上記実施の形態では、電池システム2が、放電時の電池内圧の変化のみを考慮して現在の電池内圧を推定する例が示されている。しかしこれに限られず、電池システムが、放電時の電池内圧の変化に加えて充電時の電池内圧の変化も考慮して、現在の電池内圧を推定するようにしてもよい。   In the above embodiment, an example is shown in which the battery system 2 estimates the current battery internal pressure taking into consideration only the change in the battery internal pressure at the time of discharge. However, the present invention is not limited to this, and the battery system may estimate the current battery internal pressure in consideration of the change in the battery internal pressure during charge in addition to the change in the battery internal pressure during discharge.

上記の電池システム2によれば、セル内圧を高い精度で推定することが可能になる。セル内圧の推定及びその結果の出力までをECU300が行ない、その後の処理はユーザに委ねるようにしてもよい。   According to the above-described battery system 2, it is possible to estimate the cell internal pressure with high accuracy. The ECU 300 may perform estimation of the cell internal pressure and output of the result thereof, and the subsequent processing may be left to the user.

上記の電池システム2が適用される車両1の構成は適宜変更可能である。また、バッテリ100の構成も適宜変更可能である。たとえば、組電池に代えて単電池を採用してもよい。   The configuration of the vehicle 1 to which the above battery system 2 is applied can be changed as appropriate. Also, the configuration of the battery 100 can be changed as appropriate. For example, a single battery may be employed instead of the assembled battery.

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。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1 車両、2 電池システム、10 MG、20 動力伝達ギア、30 駆動輪、40 PCU、100 バッテリ、101 セル、102 ケース、103 安全弁、104 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。   1 vehicle, 2 battery system, 10 MG, 20 power transmission gear, 30 drive wheel, 40 PCU, 100 battery, 101 cell, 102 case, 103 safety valve, 104 electrode body, 210 voltage sensor, 220 current sensor, 230 temperature sensor, 300 ECU, 301 CPU, 302 memory.

Claims (1)

ケース内に、正極と、負極と、水系電解液とを有する二次電池と、
前記二次電池の過放電中に前記正極で発生する水素ガスの量を、前記二次電池の前記過放電中に流れる積算電気量を用いて推定するガス量推定部と、
前記ガス量推定部により推定された水素ガスの量を用いて、前記二次電池の前記ケース内の圧力を推定する圧力推定部と、
を備え、
前記過放電中においては、前記正極の電位がしきい値よりも低い状態で放電が行なわれる、電池システム。
A secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and an aqueous electrolyte solution in a case;
A gas amount estimation unit that estimates the amount of hydrogen gas generated at the positive electrode during overdischarge of the secondary battery using the integrated amount of electricity flowing during the overdischarge of the secondary battery;
A pressure estimation unit that estimates the pressure in the case of the secondary battery using the amount of hydrogen gas estimated by the gas amount estimation unit;
Equipped with
A battery system in which discharge is performed with the potential of the positive electrode being lower than a threshold during the overdischarge.
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