JP2010167799A - エンジン始動バッテリー収納装置および電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動用バッテリーの年間を通しての温度変化を抑制することによって、バッテリー温度変化に起因する、エンジン始動性低下を抑制すること。
【解決手段】車両のエンジンの始動用のバッテリーを収納する収納装置において、収納装置の内側に真空断熱材層が配置し、バッテリーと真空断熱材層との間に熱媒体が通過するための空間部を設け、この空間部に収納装置の外部より空気等の熱媒体を導入するための導入手段を設け、熱媒体の導入口近傍での温度（Ｔ１）と、前記バッテリーの温度（Ｔ２）とを計測する温度計測手段を備え、温度（Ｔ１）と温度（Ｔ２）に基いて、熱媒体の空間部への導入の可否判定を行なうことにより、気温変化によるバッテリー温度変化に起因するエンジン始動性の劣化を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン始動バッテリーに用いる収納装置および電源装置に関するものである。

エンジンを動力源とする車両は広く一般に普及している。エンジンは、バッテリーで駆動されるセルモータの動力によって始動される。一方、車両故障の中で、エンジン始動不能の占める割合は多く、エンジン始動不能となる要因の中で、バッテリーに起因するものは、バッテリーの充電不足や容量低下がある。また、バッテリーの充電不足や容量低下を引き起こす二次的な要因としては、バッテリーの温度が低温となることである。

また、他の二次的な要因としては、バッテリーが高温に暴露されることによって、正極、特に正極格子の劣化が進行するものである。

例えば、特許文献１には、エンジンの排熱からバッテリーを遮熱するためのバッテリーカバーが記載されている。このようなバッテリーカバーは、バッテリー温度の上昇を抑制する効果を有するが、バッテリー温度の低下を抑制するものではない。

一方、特許文献２には、電動車両用のバッテリーを、車両駆動用モーターの排熱を利用して加温することが示されている。

特許文献２では、電動車両用のバッテリーを加温する機能を有するものの、その機能は車両が走行開始し、モーターが暖気された後に得られる効果である。したがって、エンジン始動用バッテリーに特許文献２の構成を適用したとしても、エンジン始動時にはバッテリーは加温されていないため、エンジン始動性を向上する効果は得られない。
特開平８−３０１０２７号公報 特開平５−２４４７４９号公報

前記した状況に鑑み、本発明は、エンジン始動用バッテリーの温度を適温に保持することによって、バッテリーのエンジン始動性の低下を抑制することを目的とするものである。

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、車両のエンジン始動用のバッテリーと、前記バッテリーを収納する収納装置とからなる電源装置であって、前記収納装置の内側に熱伝導率０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の真空断熱材層が配置され、かつ前記バッテリーの温度をＴｂ、前記電源装置近傍の温度をＴａとしたとき、前記Ｔｂの分あたりの変化量の絶対値｜△Ｔｂ｜（℃・ｍｉｎ^-1）と、前記Ｔａおよび前記Ｔｂの差分との関係を以下に示す（式１）としたとき、前記（式１）における係数ｋを０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下としたことを特徴とする電源装置を示すものである。
（式１）
｜△Ｔｂ｜（℃・ｍｉｎ^-1）＝ｋ×｜Ｔａ−Ｔｂ｜（℃）

また、本発明の請求項２に係る発明は、車両のエンジンの始動用のバッテリーを収納する収納装置であって、前記収納装置の内側に真空断熱材層が配置されるとともに、前記バッテリーと前記真空断熱材層との間に熱媒体が通過するための空間部が設けられ、前記空間部に前記収納装置の外部より前記熱媒体を導入するための導入口と、前記導入口に連設した導入手段と、前記空間部に導入された前記熱媒体を前記収納装置の外部へ排出するための排出手段とを備え、前記熱媒体の前記導入口近傍での温度（Ｔ１）と、前記バッテリーの温度（Ｔ２）とを計測する温度計測手段を備え、 前記温度（Ｔ１）と前記温度（Ｔ２）に基いて、前記熱媒体の前記空間部への導入の可否判定を行なう、可否判定手段とを備えたエンジン始動バッテリー収納装置を示すものである。

また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載のエンジン始動バッテリーの収納装置であって、前記熱媒体は空気であって、前記熱媒体は前記導入手段から延出した導入口より、前記導入手段に導入され、前記導入口を前記エンジンおよび前記エンジンに接続されたラジエータ等の排熱部の近傍に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項２もしくは３に記載のエンジン始動バッテリー収納装置において、前記真空断熱材層と、前記バッテリーとの間に連続気泡を有する金属発泡シートを配置することによって、前記連続気泡を空間部としたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項２〜４に記載のエンジン始動バッテリー収納装置であって、前記温度計測手段、前記可否判定手段および前記導入手段は前記バッテリーによって駆動され、前記バッテリーの端子電圧が所定値以下になった時点で前記熱媒体の前記空間部への導入を停止することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項２〜５に記載のエンジン始動バッテリー収納装置において、前記温度（Ｔ２）が１０℃以下、かつ前記温度（Ｔ１）が前記温度（Ｔ２）よりも高い場合（温度（Ｔ１）＞温度（Ｔ２））、前記熱媒体を前記空間部に導入することを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る発明は、請求項２〜６に記載のエンジン始動用バッテリー収納装置において、前記温度（Ｔ２）が３０℃以上、かつ前記温度（Ｔ１）が前記温度（Ｔ２）よりも低い場合（温度（Ｔ１）＜温度（Ｔ２））、前記熱媒体を前記空間部に導入することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る発明は、請求項２〜７に記載のエンジン始動用バッテリー収納装置において、前記導入口および前記導入手段と独立して、外気を前記空間部に導入するための第２の導入口と、前記第２の導入口に連設した第２の導入手段を備えたことを特徴とする。

そして、本発明の請求項８に係る発明は、請求項２〜７に記載のエンジン始動用バッテリー収納装置と、これに収納されたエンジン始動用バッテリーとからなる電源装置を示すものである。

本発明によれば、エンジン始動バッテリーの温度を適正な範囲に保持することによって、バッテリーのエンジン始動性の低下を抑制できるという、顕著な効果を奏する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態による電源装置１０１は、図１に示したように、車両のエンジン始動用のバッテリー１０２と、このバッテリー１０２を収納する収納装置１０３とからなる。収納装置１０３の外殻１０４の内側、すなわち、外殻１０４とバッテリー１０２との間に熱伝導率が０．００４５Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは、０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の真空断熱材層１０５が配置される。

外殻１０４は、エンジンの排熱に暴露されることから、耐熱性を有した樹脂、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）を用いることができる。また、外殻１０４に関しては、樹脂である必要はなく、鉄といった、金属板でもよいが、バッテリー１０２を収納することから、バッテリー端子１０２ａ間の短絡を防止する観点より、導電性を有さない、前記したような耐熱性樹脂を用いることが好ましい。

また、真空断熱材層１０５としては、ガラス繊維等の無機繊維あるいはシリカ粉体を、単独あるいは複合でガスバリア性の外被材で被覆し、内部を減圧状態としたものを用いる。真空断熱材層１０５としては、特開２００２−３１０３８３号公報に記載されているものを用いることができ、特に熱伝導率が０．００４５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは、０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋのものを用いる。

そして、本発明では、かつ前記バッテリーの温度をＴｂ、前記電源装置近傍の温度をＴａとしたとき、前記Ｔｂの分あたりの変化量の絶対値｜△Ｔｂ｜（℃・ｍｉｎ^-1）と、前記Ｔａおよび前記Ｔｂの差分との関係を以下に示す（式１）としたときに、係数ｋを０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下とするものである。
（式１）
｜△Ｔｂ｜（℃・ｍｉｎ^-1）＝ｋ×｜Ｔａ−Ｔｂ｜（℃）

係数ｋの値を０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下とすることにより、以下の２点の効果が奏される。

すなわち、第１の効果は、車両走行時において、バッテリー１０２は充放電されるが、この充放電時にバッテリーから発生する熱の放熱が顕著に抑制され、バッテリー１０２の保温効果が長期間にわたって持続する。一般的に、車両の使用パターンとして、毎日使用されるパターンあるいは週末毎に使用されるパターンに大別されるが、後者の週末毎に使用されるパターンにおいてもバッテリー１０２の温度を適温に保持されているため、低温によるバッテリー１０２の容量低下によって、エンジン始動不能といった不具合を抑制することができる。

本発明の第２の効果は、エンジンからの排熱によって、バッテリー１０２の温度が、本来バッテリーの使用に適さないような、７０℃といった高温となることを抑制できることがである。

なお、このｋ値は、真空断熱材層１０５の熱伝導率と、その厚みによって決定付けられる。本発明のように、真空断熱材層１０５の熱伝導率が最大である０．００４５Ｗ／ｍ・Ｋとした場合、その厚みを２０ｍｍとすることにより、ｋ値を０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下とすることができる。

真空断熱材層１０５の２０ｍｍの厚みは、バッテリー１０２の車両への搭載性を考慮した最大の厚みであり、より真空断熱材１０５の厚みをより薄くするためには、真空断熱材層１０５の熱伝導率を０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋとすることにより、その厚みを１０ｍｍまで薄くすることが可能であり、ｋ値も０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下とすることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態による収納装置２０１の構成を図２に示す。なお、本実施形態においては、バッテリー１０２を含まないが、収納装置２０１の構成を説明する都合上、収納装置２０１内にバッテリー１０２が収納された、電源装置２０９の構成を示している。

収納装置２０１は、その外殻２０２の内側に真空断熱材層１０５が配置され、バッテリー１０２と真空断熱材層１０５との間に熱媒体が通過するための空間部２０３が設けられている。なお、真空断熱材層１０５は、第１の実施の形態で使用したものと同様のものを用いることができる。また、外殻２０２は、第１の実施の形態で示したような、ＰＰＳ樹脂といった耐熱性樹脂を用いることができる。

そして、空間部２０３に収納装置２０１の外部より熱媒体を導入するための導入口２０４ａと、この導入口２０４ａに連設した導入手段２０４を備える。なお、導入手段２０４は、熱媒体を、導入口２０４ａから空間部２０３までの経路を提供するための導入パイプ２０４ｂと、導入手段２０４は熱媒体を空間部２０３に供給するためのポンプ２０４ｃを備えるとともに、好ましくは、熱媒体の空間部２０３への流入を遮断するための遮断弁２０４ｄを備える。なお、図２において導入パイプ２０４ｂとしてパイプ形状の例を示したが、熱媒体を空間部２０３に導入可能な中空形状を有しておればよく、図２に示した形状に限定されない。

また、ポンプ２０４ｃは熱媒体の種類（液体あるいは気体）に応じたものを用いる。

また、収納装置２０１は、空間部２０３に導入された熱媒体を、収納装置２０１の外部へ排出するための排出手段２０５を備える。排出手段２０５としては、図２に示した排出パイプ２０５ａの他、中空形状を有したものであればよい。

熱媒体として、水あるいはエチレングリコールといった液体を用いる場合には、排出手段２０５と導入口２０４ａとの間に熱交換器２０６を設ける。熱媒体として空気を用いる場合には、排出手段２０５と導入口２０４ａ間は接続せず、また熱交換器２０６を設ける必要はない。なお、熱交換器２０６を用いる場合には、熱交換器２０６をエンジンやラジエータ等、エンジンからの排熱を吸収できる位置に設置する。このような構成により、熱媒体はエンジンの排熱により加温される。

本発明では、熱媒体の導入口２０４ａ近傍での温度（Ｔ１）と、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）とを計測する温度計測手段２０７ａ，２０７ｂを備え、温度（Ｔ１）と温度（Ｔ２）に基いて、熱媒体の空間部２０３への導入の可否判定を、可否判定手段で行なう。

例として、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）を１０〜４０℃で制御する場合、温度（Ｔ２）が０℃以下の場合で、熱媒体の温度（Ｔ１）が５０℃である場合には、熱媒体を空間部２０３にポンプ２０４ｃで導入し、温度（Ｔ２）が４０℃に到達した時点で、ポンプ２０４ｃの動作を停止して熱媒体の空間部２０３への供給を停止するとともに、より好ましくは、バッテリー１０２の温度を保持する目的で遮断弁２０４ｄを閉じるにより、熱交換器２０６と空間部２０３との間を遮断する。

また、温度（Ｔ２）が下限値１０℃まで低下してきたら、再び遮断弁２０４ｄを開き、ポンプ２０４ｃを駆動することにより、熱媒体を空間部２０３に導入すればよい。

本発明の第２の実施形態によれば、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）が適温以下であっても、エンジンの排熱によって適温まで加温され、その後は、真空断熱材層１０５の作用によって、保温されるため、バッテリー１０２の過冷却が抑制され、バッテリー１０２の始動性の低下が抑制される。

特に、第１の実施形態に示したように、真空断熱材層１０５の熱伝導率を０．００４５Ｗ／ｍ・Ｋ、好ましくは、０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とし、前記した（式１）における係数ｋを０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下とすることにより、週末のみ車両を使用する場合においてもバッテリーの保温効果が持続しているため、低温によるエンジン始動性の低下は顕著に抑制され、好ましい。

また、外気温が、バッテリー１０２の動作に適した温度より高くなっても真空断熱材１０５の作用により、バッテリー１０２の過度の温度上昇が抑制されるため、高温によりバッテリー１０２の容量低下によるエンジン始動性の低下が顕著に抑制される。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による収納装置３０１は、前記した本発明の第２の実施形態による収納装置２０１の熱媒体を空気とし、熱交換器２０６を除去した構成を有する。熱媒体としての空気は、導入手段２０４から延出した導入口２０４ａより、導入手段２０４を介して空間部２０３に導入される。収納装置３０１では、導入口２０４ａをエンジンおよびエンジンに接続されたラジエータ等の排熱部の近傍に設ける。

第３の実施形態では、第２の実施形態と異なり、熱媒体が空気であるため、収納装置３０１の液密性が求められず、また、熱媒体を循環させる必要もない。さらには、エンジン近傍で加温された空気を熱媒体として用いるので、第２の実施形態で用いた熱交換器２０６も不要となるため、より、簡便な構成で第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

前記した第２の実施形態および第３の実施形態において、好ましくは、真空断熱材層１０５と、バッテリー１０２との間に連続気泡を有する金属発泡シート４０１を配置することによって、連続気泡を空間部２０３とする。

金属発泡シート４０１はバッテリー１０２の外壁面と当接するよう配置すれば、バッテリー１０２の位置決めが容易になるとともに、金属発泡シート４０１が空間部２０３を提供するため、バッテリー１０２の位置ずれによって、バッテリー１０２のある面が真空断熱材層１０５と接触することによる空気流の阻害現象が発生せず、空気流の阻害によるバッテリー１０２の各部位での温度ばらつきを抑制できる。

さらには、空気の熱伝導率（２．５７×１０^-2Ｗ／ｍ・Ｋ）に比較して金属発泡シート４０１の熱伝導率（例えばＡｌの場合、２３７Ｗ／ｍ・Ｋ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金の場合１００〜１５０Ｗ／ｍ・Ｋ）が高いため、熱媒体である空気によって速やかに冷却、あるいは加温されるとともに、金属発泡シート４０１の位置による温度ばらつきも速やかに解消され、結果として、これに近接配置されたバッテリー１０２の各部位の温度ばらつきが抑制される。

金属発泡シート４０１としては、種々の種類の金属のものを用いることができるが、空孔度８０％程度のアルミ合金製の金属発泡シートを用いることにより、空間部２０３の容積が大きく確保されるため、高い通気性を有し、また、アルミ合金が高い熱伝導率を有していることから、バッテリー１０２の温度（Ｔ１）のばらつきが抑制される。また、アルミ合金製の金属発泡シートは軽量かつ高強度であり、その分、外殻２０２の厚みを薄くして軽量化が可能となる点、好ましいものである。なお、空間部２０３は熱媒体を流入、排出する必要上、金属発泡シート４０１が連続気泡を有しているものを用いる必要があることは自明である。

また、第２および第３の実施形態において、温度計測手段２０７ａ，２０７ｂおよび可否判定手段２０８および導入手段２０４、特にポンプ２０４ｃおよび遮断弁２０４ｄはバッテリー１０２によって駆動され、バッテリー１０２の端子電圧が所定値以下になった時点で熱媒体の空間部２０３への導入を停止することが好ましい。さらに好ましくは、可否判定手段２０８の動作を停止することが好ましい。このような構成によれば、ポンプ２０４ｃあるいは可否判定手段２０８の負荷によるバッテリー１０２の過放電を抑制することができる。

さらに好ましくは、第２および第３の実施の形態において、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）が１０℃以下、かつ熱媒体の温度（Ｔ１）がバッテリー１０２の温度（Ｔ２）よりも高い場合（温度（Ｔ１）＞温度（Ｔ２））、熱媒体を空間部２０３に導入することにより、バッテリー１０２を加温し、外気温度が低下してもバッテリー１０２の始動性低下を抑制できる。

なお、上記制御におけるバッテリー１０２の温度（Ｔ２）のしきい値１０℃は、始動用鉛蓄電池に一般的に用いられている、正極板と負極板との極板面間、すなわちセパレータの厚みが０．５〜１．５ｍｍの場合について好ましい例であり、特に、セパレータの厚みとともに、極板厚みを、１．０ｍｍを下回るような薄型極板とした場合には、バッテリー１０２の低温始動性に余裕が生じるため、上記したしきい値を１０℃以下の値とすることもできる。

さらに好ましくは、第２および第３の実施の形態において、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）が３０℃以上、かつ熱媒体の温度（Ｔ１）がバッテリー１０２の温度（Ｔ２）よりも低い場合（温度（Ｔ１）＜温度（Ｔ２））、熱媒体を空間部２０３に導入することにより、バッテリー１０２を冷却でき、バッテリー１０２の充放電による温度上昇とこれによる容量低下によるエンジン始動性低下を抑制することができる。

なお、上記制御におけるバッテリー１０２の温度（Ｔ２）のしきい値（３０℃）は、一般的なポリプロピレン（ＰＰ）樹脂電槽と、正極格子として、一般的に使用されている、０．０５ｗｔ％〜０．０９ｗｔ％程度のＣａを含み、１．０ｗｔ％〜１．８ｗｔ％程度のＳｎを含む鉛合金を用いた始動用鉛蓄電池について好ましい例を示したものである。特に、正極格子にさらなる高耐食性合金を用いた場合は、３０℃という制御値にかえて、４０℃、あるいはそれ以上とすることも可能である。

（第４の実施形態）
第４の実施形態による収納装置５０１は、第３の実施形態の収納装置３０１に加えて、導入口２０４ａおよび導入手段２０４と独立して、外気を空間部２０３に導入するための第２の導入口５０２ａと、第２の導入口５０２ａに連設した第２の導入手段５０２を備える。なお、第２の導入手段５０２は、熱媒体としての空気を吸入するためのポンプ５０２ｂを設けず、車両走行中の風圧によって外気を空間部２０３に導入するものであってもよい。また、第２の導入口５０２ａは、エンジン排熱の影響を受けない外気を吸入できる位置に配置する。さらに、好ましくは、バッテリー１０２の過冷却を防止するために第２の導入手段５０２を遮断するための第２の遮断弁５０２ｃを設ける。

第４の実施形態によれば、エンジン排熱によって加温された空気およびエンジン排熱によって加温されていない空気という、互いに温度の異なる空気を空間部２０３に導入できるため、バッテリー温度の制御をより正確に行なうことが可能となる。

なお、第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様、真空断熱材層１０５とバッテリー１０２との間に、連続発泡の金属発泡シート４０１を配置することが好ましい。

前記した第３〜第４の実施形態において、排出手段２０５を遮断するための遮断弁２０５ｂを設けることが好ましい。車両が停止し、エンジンが停止した状態においては、遮断弁２０４ｄ、第２の遮断弁５０２ｃおよび遮断弁２０５ｂを閉じ、空間部２０３への外気の侵入を防止することによって、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）の異常上昇や過冷却が抑制され、これらのよるバッテリー１０２の劣化とこれによるエンジン始動性の低下が抑制される。

前記した第２〜第４の実施形態による収納装置２０１，３０１，５０１にバッテリー１０２を収納することにより、それぞれ本発明による電源装置２０９，３０２，５０３を得ることができ、前記した本発明の作用効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態による電源装置と、本発明の第２〜第４の実施形態による収納装置２０１，３０１，５０１にバッテリー１０２を収納した電源装置と、バッテリー１０２単体を実車に搭載し、通年で外気温度、バッテリー１０２の雰囲気温度、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）、エンジン始動電圧およびバッテリーのインピーダンスを調べた。これらの値から、バッテリー１０２のエンジン始動性およびその劣化度合いを推測することができる。

試験に用いた実車は２５００ｃｃクラスのエンジン車で、各例について同じ形式の車両を用いた。なお、バッテリー１０２を構成し、一列に配列された６個のセルのすべての温度を計測したが、エンジンから最も離間したセル位置を１とし、エンジンに最も近接したセル位置を６としたときに、セル位置３にあたるセルの電解液温度をバッテリー１０２の温度（Ｔ２）とした。

前記したバッテリー１０２を単体で実車に搭載したものが比較例に相当し、これを比較例１とした。また、比較例１に加えて、バッテリー１０２の全面の端子を除く部分を厚み１０ｍｍの発泡ウレタン（熱伝導率０．０３Ｗ／ｍ・Ｋ）で被覆したものを比較例２とした。

また、本発明例によるものは、真空断熱材層１０５として、厚み１ｃｍ、熱伝導率０．００２５Ｗ／ｍ・Ｋのものを用いた。なお、本発明例、比較例１〜２ともにバッテリー１０２は５５Ｄ２３形の始動用鉛蓄電池を用いた。なお、バッテリー１０２は厚み２．５ｍｍのポリプロピレン樹脂電槽（熱伝導率０．１７Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、正極格子体として、一般的に使用されている、０．０６ｗｔ％のＣａを含み、１．６ｗｔ％のＳｎを含む鉛合金を用いたものである。また、セパレータの厚みは０．８５ｍｍである。

本発明の実施の形態１を本発明例１、本発明の第３の実施の形態であって、空間部２０３に発泡金属を配置せず、空間部２０３を純然とした空間としたものを本発明例２とし、空間部２０３に空孔度８０％のアルミ合金製の連続を有する発泡金属シート４０１（Ａｌ合金のバルクの熱伝導率は１００Ｗ／ｍ・Ｋ）を配置したものを本発明例３とした。本発明の第４の実施形態であって、空間部２０３に空孔度８０％のアルミ合金製の発泡金属シート４０１を配置しないものを本発明例４とした。また、本発明の第４の実施形態であって、空間部に空孔度８０％のアルミ合金製の発泡金属シート４０１を配置したものを本発明例５とした。

上記の本発明例１〜３においては、以下の２つの制御を可否判定手段２０８で行なった。制御（１）は、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）が１０℃以下、かつ外気温度（温度（Ｔ１）に相当）がバッテリー１０２の温度（Ｔ２）よりも高い場合、空気を空間部２０３に導入する制御である。制御（２）は、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）が３０℃以上、かつ前記温度（Ｔ１）が前記温度（Ｔ２）よりも低い場合（温度（Ｔ１）＜温度（Ｔ２））に空気を空間部２０３に導入する制御である。なお、上記の制御（１）における空気の導入は、導入手段２０４のみで行なわれ、導入口２０４ａをエンジン近傍のエンジン排熱を取り込み可能な位置に設けている。

また、上記の本発明例４、５においても、上記の制御（１）および制御（２）が行なわれるが、制御（１）の空気の導入はエンジン排熱を取り込む導入手段２０４で行い、制御（２）の空気の導入は、エンジン排熱の影響をあまり受けない、外気を導入する第２の導入手段５０２を用いて行なった。

本発明例１〜５の電源装置および比較例１〜２のバッテリーを搭載した各車両を用いて走行試験を行なった。走行試験は、時刻７：００に１５ｋｍの指定された巡回コースを走行した後、各車両を外気中に駐車しておき、時刻１８：００に、再度、前記した巡回コースを走行する、いわゆる車両を通勤・通学に使用するモードを想定した走行試験を１年間行なった。

図５（ａ）は、前記した走行試験において、冬季の３０日間の外気温と、エンジン近傍の雰囲気温度を示す図であり、図５（ｂ）は、そのときの比較例および本発明例のバッテリー１０２の温度（Ｔ２）の変化を示す図である。

図５（ｂ）より、本発明例１〜５の構成は、比較例１〜２の構成に比較して、温度変化が抑制され、また、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）の下限値も高く保持されるとともに、温度（Ｔ２）のばらつきも抑制されていることがわかる。特に、エンジン排熱をバッテリー１０２の保温に利用する本発明例２〜５の構成によれば、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）の下限値をより高く保持でき、エンジン始動に有利な条件となることがわかる。

このときのエンジン始動時のバッテリー１０２の最低電圧を表１に示す。バッテリー最低電圧が高いほど、エンジン始動性が良好であることを示す。なお、始動時の最低電圧は、時刻７：００におけるエンジン始動時に計測したものを示す。

図６（ａ）は、前記した走行試験において、夏季の３０日間の外気温と、エンジン近傍の雰囲気温度を示す図であり、図６（ｂ）は、そのときの比較例および本発明例のバッテリー１０２の温度（Ｔ２）の変化を示す図である。

図６（ｂ）より、本発明例１〜５の構成は、比較例１〜２の構成に比較して、温度変化が抑制され、また、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）の上限値も低く保持されるとともに、温度（Ｔ２）のばらつきも抑制されていることがわかる。特に、エンジン排熱の影響を受けない、第２の導入手段５０２バッテリー１０２の保温に利用する本発明例５の構成によれば、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）の上限値をより低く保持でき、バッテリの温度上昇が抑制されることがわかる。バッテリーの温度上昇は、特に正極の劣化を促進するため、エンジン始動性の低下が抑制できる。

図７は、本発明例および比較例において、バッテリー１０２の温度（Ｔ２）、すなわち、セル位置３における電解液温度が３３℃のときの、各セルでの電解液温度を示す図である。図７から読み取れるように、本発明によれば、比較例２に比較して、バッテリー１０２を構成する各セルの電解液温度のばらつきが抑制されていることがわかる。電解液温度のばらつきは、容量ばらつきに直結し、容量ばらつきは、充放電を受けることによって、拡大し、短寿命の要因となることから、本発明例の構成は、比較例２の構成に比較し、上記の点で、顕著な効果が奏される。

本発明例の中でも、特に、空間部２０３に金属発泡シートを配置した本発明例３および本発明例５は、特に、セル間の電解温度ばらつきが、より顕著に抑制されていることがわかる。

次に、走行試験が終了した本発明例および比較例のバッテリー１０２のインピーダンス（１ｋＨｚ）を計測した。その結果を表２に示す。

表１に示した結果から、特に夏季に高温となった比較例１でバッテリー１０２のインピーダンスが大きく上昇していた。そのほかインピーダンスの上昇傾向とバッテリー１０２の最高温度の間に正の相関関係が見られた。インピーダンス上昇は正極格子の腐食の進行に従うことが多い。格子の腐食はアレニウスの式に従い高温で急速に進行することが知られている。今回の結果はその理論に沿った結果となった。

以上のように、本発明によれば、バッテリーの年間を通しての温度変化が抑制され、エンジン始動に適した状態に保持でき、バッテリーのエンジン始動性の劣化が抑制できるという顕著な効果を得ることができる。

本発明は、車両のエンジン始動用電源として好適である。

本発明の第１の実施の形態による電源装置１０１の構成を示す図 本発明の第２の実施の形態による収納装置２０１の構成を示す図 本発明の第３の実施の形態による収納装置３０１の構成を示す図 本発明の第４の実施の形態による収納装置５０１の構成を示す図 （ａ）冬季の車両走行試験における外気温度およびエンジン近傍の温度変化を示す図（ｂ）冬季の車両走行試験における本発明例および比較例によるバッテリー温度を示す図 （ａ）夏季の車両走行試験における外気温度およびエンジン近傍の温度変化を示す図（ｂ）夏季の車両走行試験における本発明例および比較例によるバッテリー温度を示す図 バッテリーのセル位置による温度ばらつきを示す図

１０１ 電源装置
１０２ バッテリー
１０２ａ バッテリー端子
１０３ 収納装置
１０４ 外殻
１０５ 真空断熱材層
２０１ 収納装置
２０２ 外殻
２０３ 空間部
２０４ 導入手段
２０４ａ 導入口
２０４ｂ 導入パイプ
２０４ｃ ポンプ
２０４ｄ 遮断弁
２０５ 排出手段
２０５ａ 排出パイプ
２０５ｂ 遮断弁
２０６ 熱交換器
２０７ａ，２０７ｂ 温度計測手段
２０８ 可否判定手段
２０９ 電源装置
３０１ 収納装置
３０２ 電源装置
４０１ 金属発泡シート
５０１ 収納装置
５０２ 第２の導入手段
５０２ａ 第２の導入口
５０２ｂ ポンプ
５０２ｃ 第２の遮断弁
５０３ 電源装置

Claims (9)

1. 車両のエンジン始動用のバッテリーと、前記バッテリーを収納する収納装置とからなる電源装置であって、
   前記収納装置の内側に熱伝導率０．００４５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の真空断熱材層が配置され、かつ前記バッテリーの温度をＴｂ、前記電源装置近傍の温度をＴａとしたとき、
   前記Ｔｂの分あたりの変化量の絶対値｜△Ｔｂ｜（℃・ｍｉｎ^-1）と、前記Ｔａおよび前記Ｔｂの差分との関係を以下に示す（式１）としたとき、前記（式１）における係数ｋを０．０００１６７（ｍｉｎ^-1）以下としたことを特徴とする電源装置。
   （式１）
   ｜△Ｔｂ｜（℃・ｍｉｎ^-1）＝ｋ×｜Ｔａ−Ｔｂ｜（℃）
2. 車両のエンジンの始動用のバッテリーを収納する収納装置であって、前記収納装置の内側に真空断熱材層が配置されるとともに、前記バッテリーと前記真空断熱材層との間に熱媒体が通過するための空間部が設けられ、
   前記空間部に前記収納装置の外部より前記熱媒体を導入するための導入口と、前記導入口に連設した導入手段と、
   前記空間部に導入された前記熱媒体を前記収納装置の外部へ排出するための排出手段とを備え、
   前記熱媒体の前記導入口近傍での温度（Ｔ１）と、
   前記バッテリーの温度（Ｔ２）とを計測する温度計測手段を備え、
   前記温度（Ｔ１）と前記温度（Ｔ２）に基いて、前記熱媒体の前記空間部への導入の可否判定を行なう、可否判定手段とを備えたエンジン始動バッテリー収納装置。
3. 前記熱媒体は空気であって、前記熱媒体は前記導入手段から延出した導入口より、前記導入手段に導入され、前記導入口を前記エンジンおよび前記エンジンに接続されたラジエータ等の排熱部の近傍に設けたことを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動バッテリー収納装置。
4. 前記真空断熱材層と、前記バッテリーとの間に連続気泡を有する金属発泡シートを配置することによって、前記連続気泡を空間部とした請求項２もしくは３に記載のエンジン始動バッテリー収納装置。
5. 前記温度計測手段、前記可否判定手段および前記導入手段は前記バッテリーによって駆動され、前記バッテリーの端子電圧が所定値以下になった時点で前記熱媒体の前記空間部への導入を停止する請求項２〜４に記載のエンジン始動バッテリー収納装置。
6. 前記温度（Ｔ２）が１０℃以下、かつ前記温度（Ｔ１）が前記温度（Ｔ２）よりも高い場合（温度（Ｔ１）＞温度（Ｔ２））、前記熱媒体を前記空間部に導入する請求項２〜５に記載のエンジン始動バッテリー収納装置。
7. 前記温度（Ｔ２）が３０℃以上、かつ前記温度（Ｔ１）が前記温度（Ｔ２）よりも低い場合（温度（Ｔ１）＜温度（Ｔ２））、前記熱媒体を前記空間部に導入する請求項２〜６に記載のエンジン始動バッテリー収納装置。
8. 前記導入口および前記導入手段と独立して、外気を前記空間部に導入するための第２の導入口と、前記第２の導入口に連設した第２の導入手段を備えた請求項２〜７に記載のエンジン始動バッテリー収納装置。
9. 請求項２〜８に記載のエンジン始動バッテリー収納装置と、これに収納されたエンジン始動バッテリーとからなる電源装置。

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