JP7211761B2 - エンジン始動装置およびバッテリ - Google Patents

Description

本開示は、汎用エンジンなどのエンジンの始動装置に関する。

例えば、農業用の作業機などに用いられる汎用エンジンは、ロープを引くことでクランキングを行うリコイルスターターを備えていることが多い。このリコイルスターターは、ロープを勢いよく且つ大きく引く必要があるため、年配のユーザなどにとってエンジンの始動操作が負担になる場合がある。そこで、このようなエンジンのクランキングを電動モータの動力を用いて行うエンジンの始動装置（セルスタータ）が提案されている。例えば、特許文献１～２では、エンジンを搭載する作業機等の装置にセルスタータを搭載し、バッテリーパック（バッテリ）から電動モータに電力を供給することや、バッテリーパックを複数のリチウムイオン系二次電池（セル）で構成することで、バッテリーパックや搭載装置の小型化や軽量化を行うことが開示されている。

このようなバッテリーパックの内部には、過熱防止回路などの保護回路が設けられる場合がある（特許文献１～２参照）。例えば特許文献１には、複数のリチウム系二次電池を有するバッテリの内部温度を検出し、その検出値が予め設定された温度を超えた時に、エンジン始動時に操作される始動スイッチ（スタートスイッチ）を自動的に開けて放電を遮断することが開示されている。また、特許文献３には、例えば複数本のニッカド電池などを直列接続した充電式バッテリの異常加熱や異常発熱による温度の上昇（過熱）に対する安全機構としての熱応動スイッチ（熱スイッチ）として、所定の温度以上で電気的にオフの状態に動作するバイメタル式のサーモスタットを用いることが開示されている。

特開２００６－２５８０９０号公報 特開２０１６－８４７９１号公報 特開平１１－２４２９２８号公報

上述したリチウム系二次電池からなるバッテリーパックは、例えば車両用エンジンの始動装置に用いられる鉛バッテリ（鉛蓄電池）に比べると容量が小さい。このため、一般的な保護回路をパック内に追加すると、保護回路がバッテリの電力を消費するため、比較的短い期間（半年など）そのまま放置すると過放電となる。よって、長期間放置した場合など、使いたいときに始動装置が使えない場合が生じる虞や、定期的な充電が必要になるなど、利便性に欠ける場合がある。

また、一般的な保護回路は非復帰型であり、保護回路をパック内に追加したバッテリーパックの安全性は物理的な保護機能により確保されることになる。このため、非復帰型の保護回路が作動した場合の対応は、バッテリが故障した場合と同じであり、バッテリーパックの交換が必要となる。このため、エンジンの始動スイッチが連続的に複数回操作されることや、始動スイッチのオン操作が長くなるなどによって、バッテリーパックの内部温度が上昇して保護回路が作動すると、バッテリーパックの交換が必要になってしまう。

よって、上述したような始動スイッチの操作が不用意に行われた場合にバッテリーパックの交換が必要となってしまうと、その交換が済むまで始動装置が使えなくなるなど影響は大きい。また、エンジンを搭載する装置のどこかに生じた異常でエンジンが始動できず、上記のような操作が行われたとしても、その異常箇所の修理と共にバッテリーパックの交換までもが必要になると、負担が大きい。したがって、バッテリーパックに保護回路が内蔵されている場合には、バッテリーパック自体には異常がなく、ユーザによる操作などによってバッテリーパックの保護回路が作動する事態を回避できれば、始動装置の可用性の向上やメンテナンスコストの抑制が可能となる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、バッテリを過熱から適切に保護しつつ可用性が向上されたエンジン始動装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るエンジン始動装置は、
エンジンを始動するための電動モータと前記電動モータに電力を供給するバッテリとを接続するための第１配線と、
前記第１配線をオン状態で導通状態にし、オフ状態で非導通状態にする継電器と、
前記継電器の前記オン状態および前記オフ状態の切り替えを行う始動スイッチと、
前記継電器と前記始動スイッチとを接続する第２配線と、
前記バッテリの温度が規定温度を超えると前記第２配線を非導通状態に切り替える熱スイッチと、を備える。

上記（１）の構成によれば、継電器と、この継電器をオン、オフする始動スイッチとを接続する第２配線に、バッテリの温度が規定温度よりも高いと第２配線を非導通状態にする熱スイッチが設けられる。つまり、バッテリの温度が規定温度以下であり、熱スイッチにより第２配線が導通状態にされている場合には、通常通り、継電器がオン状態の時にバッテリから電動モータに電力が供給される。しかしながら、バッテリの温度が上記の規定温度を超えた場合には、熱スイッチにより第２配線が非導通状態にされる。このため、通常時では始動スイッチによって継電器がオン状態にされるような場合でも、上記の場合には熱スイッチによって継電器は強制的にオフ状態にされることで、バッテリから電動モータへの電力供給が阻止される。

これによって、上記の規定温度を適切に設定し、その規定温度に基づいて熱スイッチが継電器を強制的にオフ状態にすることにより、バッテリが非復帰型の過熱保護回路を備えるか否かにかかわらず、エンジンの始動時におけるバッテリの過熱時にバッテリから電動モータへの電力供給が継続することによって上記の過熱保護回路が作動するような高温にまでバッテリの温度が上昇するのを防止することができる。例えば、バッテリが非復帰型の過熱保護回路を備える場合に、上記の規定温度をその過熱保護回路が作動する温度（後述する第２規定温度）よりも小さい温度に設定すれば、過熱保護回路を作動させることなくバッテリの過熱をより確実に防止することができる。さらに、バッテリの温度が規定温度以下に下がると熱スイッチが第２配線を導通状態に切り替えるので、バッテリの交換を必要とすることなく、電動モータによるエンジンの始動が可能な状態に自動復帰させることができる。

また、第２配線は、継電器をオン、オフするための電流が流れる一方で、第１配線には電動モータを駆動するための電流が流れるので、第２配線の方が第１配線を流れる電流よりも小さい。このような第２配線に熱スイッチを設けることで、熱スイッチを小型化できる。したがって、小型のエンジンが搭載されるような農業用の作業機などの装置を大型化させることなく、上述したような熱スイッチを備えるエンジン始動装置を提供することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記熱スイッチは、前記バッテリが有する複数の電池セルを直列に接続するためのタブの温度に応じて、前記第２配線の前記非導通状態への切り替えを行う。

上記（２）の構成によれば、熱スイッチは、バッテリが有する、電池セル同士を接続するタブの温度に基づいて作動する。本発明者らは、タブの温度は電池セルの表面温度よりも先に上昇することを見出した。よって、熱スイッチをタブの温度に応じて動作するように構成することにより、セル温度の上昇をより早い段階で検知することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記熱スイッチは、前記タブに取り付けられる。
上記（３）の構成によれば、熱スイッチをタブに取り付けることで、バッテリを小型化しつつ、バッテリの温度上昇をより早い段階で検知することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の構成において、
前記熱スイッチは、バイメタル式サーモスタットである。
上記（４）の構成によれば、バイメタル式サーモスタットはバッテリの電力を消費することなく作動することが可能であり、熱スイッチによるバッテリ上がりを発生させることなく、バッテリの長期の保管を可能とすることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）～（４）の構成において、
前記複数の電池セルの各々は、リチウム系電池である。
上記（５）の構成によれば、複数のリチウム系電池を備えるバッテリを、エンジン始動時の過熱からバッテリを適切に保護することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の構成において、
前記規定温度は、前記バッテリの非復帰型の過熱保護回路が前記バッテリからの放電を停止させる第２規定温度よりも小さい。

上記（６）の構成によれば、熱スイッチは、バッテリの異常発熱などによる温度上昇によってバッテリの非復帰型の過熱保護回路が作動するような場合よりも前に、第２配線を非導通状態にする。これによって、バッテリの過熱保護回路が作動するような高温にまでバッテリ（電池セル）が発熱することをより確実に回避することができる。また、通常、バッテリに内蔵された過熱保護回路が作動するとバッテリの交換が必要になるが、バッテリの過熱保護回路の作動が回避されることで、バッテリの交換数の増大を抑制することができると共に、バッテリの使用期間の長期化やメンテナンスコストの抑制を図ることもできる。

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るバッテリ（バッテリーパック）は、
複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを直列に接続するためのタブと、
前記タブに取り付けられた、前記タブの温度が規定温度を超えると前記複数の電池セルから電力供給先への電力供給を遮断させる熱スイッチと、を備える。

上記（７）の構成によれば、複数の電池セルから、エンジン始動装置の電動モータなどの電力供給先への電力供給を遮断させるための熱スイッチがタブに取り付けられる。これによって、タブの温度に応じて熱スイッチを作動させる。これによって、バッテリ（バッテリーパック。以下同様。）を小型化しつつ、その温度上昇をより早い段階で検知することができ、バッテリを過熱から適切に保護することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記熱スイッチは、前記タブの温度が前記規定温度を超えると、エンジンを始動するための電動モータと、前記電動モータに電力を供給するよう構成された前記バッテリとを接続する第１配線をオン状態で導通状態にし、オフ状態で非導通状態にする継電器と、前記継電器の前記オン状態および前記オフ状態の切り替えを行う始動スイッチとを接続する第２配線を非導通状態に切り替える。
上記（８）の構成によれば、上記（１）～（３）と同様の効果を奏する。

（９）幾つかの実施形態では、上記（７）～（８）の構成において、
前記熱スイッチは、バイメタル式サーモスタットである。
上記（９）の構成によれば、上記（４）と同様の効果を奏する。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（７）～（９）の構成において、
前記複数の電池セルの各々は、リチウム系電池である。
上記（１０）の構成によれば、上記（５）と同様の効果を奏する。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（７）～（１０）の構成において、
前記複数の電池セルの少なくとも一部の表面に設置された、前記電池セルの温度が第２規定温度を超えると前記複数の電池セルからの放電を停止させる非復帰型の過熱保護回路を、さらに備え、
前記規定温度は、前記第２規定温度よりも小さい。
上記（１１）の構成によれば、非復帰型の過熱保護回路を備えるバッテリ（バッテリーパック）を備えるており、熱スイッチが第２配線を非導通状態にする契機を与える上記の規定温度は、過熱保護回路が作動する第２規定温度よりも小さい。これによって、上記（５）と同様の効果を奏する。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、バッテリを過熱から適切に保護しつつ可用性が向上されたエンジン始動装置が提供される。

本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るブラケットに設置された状態の始動スイッチおよびバッテリの斜視図である。 本発明の一実施形態にバッテリの斜視図である。 本発明の一実施形態にバッテリの斜視図であり、ケースを含む。 本発明の一実施形態に始動スイッチを複数回操作した場合のタブ温度およびセル表面温度の推移の実験結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置１の構成を概略的に示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係るブラケット７に設置された状態の始動スイッチ３およびバッテリ６の斜視図である。

エンジン始動装置１（セルスターターユニット）は、バッテリ６から供給される電力で駆動する電動モータ５によりエンジン８のクランキングを行い、エンジン８を始動させる装置である。図１に示す実施形態のエンジン８は小型の汎用エンジンであり、例えば、農業用の作業機等の駆動源として用いられる単気筒の空冷式の４ストロークエンジンである。そして、図１に示すように、エンジン始動装置１は、第１配線Ｌ１と、継電器２と、始動スイッチ３と、第２配線Ｌ２と、を備える。

第１配線Ｌ１は、エンジン８を始動するための電動モータ５（スターターモータ）と、電動モータ５に電力を供給するバッテリ６（バッテリーパック）と、を接続する配線である。バッテリ６から第１配線Ｌ１を通って電動モータ５に電流が流れることで、バッテリ６から電動モータ５に対して電力が供給される。

継電器２は、上記の第１配線Ｌ１の途中に設けられた電力機器であり、オン状態で第１配線Ｌ１を導通状態にし、オフ状態で第１配線Ｌ１を非導通状態にする。つまり、継電器２は、オフ状態およびオン状態の２つの状態間の切り替えが可能である。例えば継電器２がオフ状態からオン状態に切り替わった場合には、第１配線Ｌ１が非通電状態から通電状態になることで、バッテリ６から電動モータ５に対する電力供給が開始されて、電動モータ５によるクランキングが行われる。逆に、継電器２がオン状態からオフ状態に切り替わった場合には、第１配線Ｌ１が通電状態から非通電状態になり、バッテリ６から電動モータ５に対する電力供給が停止される。

より詳細には、図１～図２に示す実施形態では、継電器２は、後述する第２配線Ｌ２に設けられる操作コイル部２１と、操作コイル部２１に電流が流れることにより生じる磁力で操作コイル部２１に引き寄せられると共に、その電流が停止されるとスプリング（不図示）などの作用で元の位置に戻る金属性（導体）のプランジャーコア２２と、を備えている。また、第１配線Ｌ１は、継電器２の内部に設けられたモータ側接点２３ｍと電動モータ５とを接続する配線（モータ側配線Ｌｍ）と、継電器２の内部に設けられたバッテリ側接点２３ｂとバッテリ６とを接続する配線（バッテリ側配線Ｌｂ）と、を有している。そして、操作コイル部２１にプランジャーコア２２が磁力により引き寄せられて、継電器２がオン状態になると、プランジャーコア２２を介して上記のモータ側配線Ｌｍおよびバッテリ側配線Ｌｂが接続された状態（導通状態）になる。逆に、継電器２がオフ状態になると、プランジャーコア２２がモータ側接点２３ｍおよびバッテリ側接点２３ｂから離間された状態となり、モータ側配線Ｌｍおよびバッテリ側配線Ｌｂの電気的な接続がなされていない断線状態（非導通状態）になる。

始動スイッチ３は、上述した継電器２のオン状態およびオフ状態の切り替えを行う機器である。図１～図２に示す実施形態では、始動スイッチ３は、エンジン８を始動させる際に、ユーザによって操作されるキースイッチとなっている。より具体的には、始動スイッチ３は、キースイッチの操作部３３（図２参照）からキーシリンダーに対してキー（鍵）を差し込んで所定方向に回転させること（オン操作）により、継電器２をオン状態に切り替えることが可能となっている。また、キースイッチのキーシリンダーは、電動モータ５を作動させない初期位置に向かってスプリングなどで付勢されており、エンジン８が始動した後など、ユーザがキーから手を離すことで初期位置に戻ることに応じて、継電器２がオフ状態に切り替えられるようになっている。

第２配線Ｌ２は、上述した継電器２と始動スイッチ３とを接続する配線である。そして、始動スイッチ３による継電器２の上述した２つの状態の切り替えは、この第２配線Ｌ２を介して行われる。図１～図２に示す実施形態では、第２配線Ｌ２には、上述した継電器２の操作コイル部２１が設けられている。そして、始動スイッチ３がオン操作されている時には、始動スイッチ３と、継電器２と、これらを接続する第２配線Ｌ２とによって閉回路が形成されると共に、この閉回路に電流が流れることにより継電器２がオン状態になる。

この第２配線Ｌ２を流れる電流は継電器２の状態の切り替えのための電流であるため、第１配線Ｌ１を流れる電動モータ５を駆動させる電流よりも小さい。このため、図１～図２に示す実施形態では、図２や後述する図３～図４に示すように、第２配線Ｌ２の方が第１配線Ｌ１よりも細い配線を用いるなど、第２配線Ｌ２は、第１配線よりも電流容量が小さいものとなっている。
そして、この第２配線Ｌ２には、次に説明する熱スイッチ４が設けられる。

熱スイッチ４は、上述したバッテリ６の温度を規定温度以下に調整するための機器である。より詳細には、熱スイッチ４は、上記の第２配線Ｌ２に設けられ、バッテリ６の温度が規定温度以下の場合には第２配線Ｌ２を導通状態にしておくが、バッテリ６の温度が規定温度を超えると第２配線Ｌ２を非導通状態に切り替える。これによって、始動スイッチ３がオン操作されても、第２配線Ｌ２を介したバッテリ６から電動モータ５への電力供給がなされない。逆に、バッテリ６の温度が規定温度以下の場合には、熱スイッチ４は、第２配線Ｌ２を導通状態に切り替えるので、始動スイッチ３のオン操作により、第２配線Ｌ２を介してバッテリ６から電動モータ５への電力供給が可能な状態に、自動復帰する。

例えば、熱スイッチ４は、バッテリ６の内部に設けられても良いし、バッテリ６の外部に設けられても良い。バッテリ６の内部に設けられる場合には、バッテリ６が備える後述するタブ６２や、プラス端子６３ｐ、マイナス端子６３ｎのいずれかに取り付けられる（設置される）などして、これらの温度に応じて上記の切り替えを行っても良い（後述する図３～図４参照）。図１～図２に示す実施形態では、熱スイッチ４は、バッテリ６の電力を消費することなく切り替え動作が可能な例えばバイメタル式サーモスタットであり、バッテリ６の温度に応じて、第２配線Ｌ２の電気的な接続状態を切り替えるようになっている。

また、上記の規定温度は、幾つかの実施形態では、バッテリ６の内部回路の破壊を防止するのに要求される温度（第２規定温度）であっても良い。このような温度は、例えば、バッテリ６に内蔵される一般的な非復帰型の過熱保護回路でバッテリ６の充放電回路を物理的に保護する場合に監視する温度などとなる。他の幾つかの実施形態では、上記の規定温度は、上記の第２規定温度よりも小さくても良い。このようにすれば、熱スイッチ４が規定温度を超えると第２配線Ｌ２を非導通状態に切り替えることによりバッテリ６の温度上昇を停止させることが可能となるので、バッテリ６が過熱保護回路を備える場合などにはバッテリ６の過熱保護回路を作動させることなく、エンジン始動時においてバッテリ６を過熱から保護することが可能となる。よって、始動スイッチ３の操作に起因してバッテリ６の交換が必要となる事態を防止することが可能となる。なお、後述するように熱スイッチ４をバッテリ６が備えるタブ６２の温度で動作させるようにすれば、規定温度が第２規定温度と同様であっても、バッテリ６の過熱保護回路を作動させることなく、バッテリ６を過熱から保護することが可能となる。

その他、図１～図２に示す実施形態では、エンジン始動装置１は、上記の電動モータ５と、バッテリ６と、を備えている。そして、バッテリ６が備える電池セル６１（後述する図３～図４参照）はリチウム系電池で構成されており、バッテリ６の小型化などが図られている。リチウム系電池は、例えばリチウムイオン二次電池であるが、負極にリチウムを含むリチウム系電池であれば良い。また、バッテリ６は、複数の電池セル６１が、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの熱収縮ラップ（チューブラップ）で覆われたようなバッテリーパックであっても良い（後述する図３参照）。バッテリ６は、このようなバッテリーパックを、あるいは、熱収縮ラップで覆われていない状態の複数の電池セル６１を収容するケース６ｃを含んでいても良い（後述する図４参照）。

また、上記のキースイッチ（始動スイッチ３）には、図２に示すように、エンジン８（エンジン本体）のクランクシャフト（不図示）の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機９が、レギュレータ（不図示）を介して接続されていても良い。図１～図２に示す実施形態では、キースイッチにより配線の接続が切り替えられることにより、エンジン８の運転時には、発電機９により発電された電力によって、バッテリ６が充電されるようになっている。

また、上述した始動スイッチ３およびバッテリ６は、図２に示すようなブラケット７によりエンジン８（エンジン本体）に設置されても良い。図２に示す実施形態では、ブラケット７は、バッテリ６が設置される板状の主板部７１と、この主板部７１に連結され、始動スイッチ３を設置するための貫通孔７２ｈを有する始動スイッチ設置部７２と、を有している。そして、ブラケット７への設置状態では、バッテリ６のプラス端子（後述する図３～図４参照）に接続された第１配線Ｌ１が、バッテリ６から直線状に延びた先で始動スイッチ３が接続されるように、始動スイッチ３およびバッテリ６がブラケット７に固定されるようになっている。これによって、エンジン始動装置１の小型化を図っている。このブラケット７は、主板部７１および始動スイッチ設置部７２にそれぞれ設けられた固定部７ａにより、ネジなどの固定具（不図示）を用いてエンジン本体に取り付けられる。

上述したような構成を備えるエンジン始動装置１では、バッテリ６の温度が規定温度以下であり、熱スイッチ４により第２配線Ｌ２が導通状態にされている場合には、通常通り、継電器２がオン状態の時にバッテリ６から電動モータ５に電力が供給される。しかしながら、バッテリ６の温度が上記の規定温度を超えた場合には、熱スイッチ４により第２配線Ｌ２が非導通状態にされる。このため、通常時では始動スイッチ３によって継電器２がオン状態にされるような場合でも、上記の場合には熱スイッチ４によって継電器２は強制的にオフ状態にされることで、バッテリ６から電動モータ５への電力供給がされない。つまり、バッテリ６からの電動モータ５への電力供給が停止（阻止）されることで、バッテリ６の放電が停止され（電力供給時よりも極めて小さくされ）るので、バッテリ６の温度の上昇を阻止することが可能となる。さらに、バッテリ６の温度が規定温度以下に下がると熱スイッチ４が第２配線Ｌ２を導通状態に切り替えるので、電動モータ５によるエンジン８の始動が可能な状態に自動復帰させることが可能となる。

また、熱スイッチ４により、第１配線Ｌ１ではなく、第２配線Ｌ２の導通状態を切り替えるようにしたのは、既に述べたように、第２配線Ｌ２を流れる電流が第１配線Ｌ１を流れる電流よりも小さいためであり、熱スイッチ４を小型化できるためである。熱スイッチ４を小型化できれば、バッテリ６を大型化するなどせずに熱スイッチ４を容易に追設することが可能となると共に、エンジン８が搭載される機器の重量の増大も抑制することが可能となる。

上記の構成によれば、継電器２と、この継電器２をオン、オフする始動スイッチ３とを接続する第２配線Ｌ２に、バッテリ６の温度が規定温度よりも高いと第２配線Ｌ２を非導通状態にする熱スイッチ４が設けられる。この熱スイッチ４の切り替えを作動させる上記の規定温度を適切に設定し、その規定温度に基づいて熱スイッチが継電器を強制的にオフ状態にすることにより、バッテリ６が非復帰型の過熱保護回路を備えるか否かにかかわらず、バッテリ６の過熱時においてエンジン８の始動時でのバッテリ６から電動モータ５への電力供給が継続することによってバッテリ６に内蔵された過熱保護回路が作動するような高温にまでバッテリ６の温度が上昇するのを防止することができる。例えば、バッテリ６が非復帰型の過熱保護回路を備える場合に、上記の規定温度をその過熱保護回路が作動する温度（後述する第２規定温度）よりも小さい温度に設定すれば、過熱保護回路を作動させることなくバッテリ６の過熱をより確実に防止することができる。さらに、バッテリ６の温度が規定温度以下に下がると熱スイッチ４が第２配線Ｌ２を導通状態に切り替えるので、バッテリ６の交換を必要とすることなく、電動モータ５によるエンジン８の始動が可能な状態に自動復帰させることができる。

また、第２配線Ｌ２に熱スイッチ４を設けることで、熱スイッチ４を小型化できる。したがって、小型のエンジン８が搭載されるような農業用の作業機などの装置を大型化させることなく、上述したような熱スイッチ４を備えるエンジン始動装置を提供することができる。

次に、上記のバッテリ６について、図３～図５を用いて詳細に説明する。
図３は、本発明の一実施形態にバッテリ６の斜視図である。図４は、本発明の一実施形態にバッテリ６の斜視図であり、ケース６ｃを含む。また、図５は、本発明の一実施形態に始動スイッチ３を複数回操作した場合のタブ温度およびセル表面温度の推移の実験結果を示す図である。

幾つかの実施形態では、図３～図４に示すように、バッテリ６は、複数の電池セル６１（単電池）と、これら複数の電池セル６１を直列に接続するためのタブ６２と、を備える。タブ６２は、電池セル６１同士を接続するのに用いる部品であり、良導体（金属部材）で形成される。つまり、任意の電池セル６１を第１の電池セル６１と呼び、この第１の電池セル６１と接続される電池セル６１を第２の電池セル６１と呼ぶとした場合、タブ６２は、第１の電池セル６１のプラス極端子と第２の電池セル６１のマイナス極端子とを接続する。

そして、本実施形態では、上記の熱スイッチ４は、上記のタブ６２の温度に応じて、第２配線Ｌ２の導通状態の切り替えを行うようになっている。幾つかの実施形態では、図３～図４に示すように、熱スイッチ４は、タブ６２の表面に取り付けられても良い。これは、本発明者らが、タブ６２の温度は電池セル６１の表面温度よりも先に上昇することを見出したことによる（図５参照）。

図５のグラフの縦軸は、上記の第１配線Ｌ１（電動モータ５とバッテリ６とを接続）に流れる電流、あるいは電池セル６１の表面温度（セル表面温度）やタブ６２の温度（タブ温度）を示し、横軸は経過時間を示す。始動スイッチ３のオン操作を行うと第１配線Ｌ１を通ってバッテリ６に電流が流れるが、図５には、始動スイッチ３のオン操作を約１０秒の間隔で複数回行った場合における、セル表面温度およびタブ温度の推移が示されている。そして、図５を見ると、始動スイッチ３のオン操作後は、どの時間でも、タブ温度の方がセル表面温度よりも高いことが分かる。また、タブ６２の温度上昇率は、電池セル６１の表面の温度上昇率よりも高いことが分かる。よって、熱スイッチ４をタブ温度に応じて作動させるように構成することで、バッテリ６の温度上昇を、より早期に、感度良く捉えることが可能となる。

図３～図４に示す実施形態では、４本の電池セル６１（６１ａ～６１ｄ）が板状のタブ６２（６２ａ～６２ｃ）で直列に接続されている。より詳細には、各電池セル６１は円柱形状を有し、その円柱形状の一方の端部にプラス極端子が設けられ、他方の端部にマイナス極端子が設けられている。そして、これら４本の電池セル６１は、各電池セル６１の円柱形状の軸線が同じ方向に向くように配列されると共に、隣接する電池セル６１間では、一方の電池セル６１のプラス極端子（マイナス極端子）の向く方向が、他方の電池セル６１のプラス極端子（マイナス極端子）の向く方向と正反対になるように配列されている。

このように４本の電池セル６１が配列された状態で、一方の端に位置する第１電池セル６１ａのマイナス極端子と第２電池セル６１ｂのプラス極端子とが、第１タブ６２ａで接続されている。第２電池セル６１ｂのマイナス極端子と第３電池セル６１ｃのプラス極端子とが、第２タブ６２ｂで接続されている。第３電池セル６１ｃのマイナス極端子と第４電池セル６１ｄのプラス極端子とが、第３タブ６２ｃで接続されている。また、第１電池セル６１ａのプラス極端子には、第１配線Ｌ１が接続されるプラス端子６３ｐが接続され、第４電池セル６１ｄのマイナス極端子には、接地されるなどするマイナス端子６３ｎが接続されている。そして、熱スイッチ４は、上記の第２タブ６２ｂの表面に取り付けられていることによって、取り付けられたタブ６２の温度が規定温度を超えると複数の電池セル６１からの電力供給先（上述した電動モータ５など）への電力供給（放電）を遮断させるようになっている。

より詳細には、図４に示す実施形態では、バッテリ６は、上述した複数の電池セル６１、電池セル６１の数に応じて１または複数となるタブ６２、および熱スイッチ４を収容するためのケース６ｃと、をさらに備えている。このケース６ｃは、容器部６５と、容器部６５の開口を閉じるための蓋体６６（図２参照）とで構成されている。この容器部６５は、平面視において四角形の形状を有しており、複数の円柱形状の電池セル６１を収容している。そして、容器部６５には、平面視における四角形の形状の一辺部分の両側からそれぞれ突出するように設けられた２つの固定部（第１固定部６５ａ、第２固定部６５ｂ）と、その一辺部分に対向（平行）する他辺部分の両側からそれぞれ突出するように設けられた２つの固定部（第３固定部６５ｃ、第４固定部６５ｄ）によって、エンジン８（エンジン本体）に取り付けられるようになっている。また、容器部６５は、平面視において、第１固定部６５ａと第２固定部６５ｂとの間に、電池セル６１を収容する空間に接続される第２空間Ｓが設けられている。この第２空間Ｓは上記の第２タブ６２ｂに面しており、この第２空間Ｓに熱スイッチ４の少なくとも一部が収容されるようになっている。

ただし、本実施形態に本発明は限定されない。バッテリ６が備える電池セル６１の数は任意であり、２以上であれば良い。図３～図４に示す複数の電池セル６１は、熱収縮ラップ（前述）で覆われていても良い。熱スイッチ４は、第１タブ６２ａや第３タブ６２ｃなど、バッテリ６が備えるタブ６２のいずれか取り付けられれば良い。また、図３～図４に示す実施形態では、熱スイッチ４の数は１であるが、他の幾つかの実施形態では、２以上であっても良い。この場合、複数の熱スイッチ４は、第２配線Ｌ２に離間して直列に設けられても良く、例えば２以上のタブ６２に１ずつ取り付けられることで、複数のタブ６２のうちの最も早期に温度が規定温度まで上昇したタブ６２に取り付けられた熱スイッチ４により、第１配線Ｌ１が非導通状態にされても良い。

また、幾つかの実施形態では、バッテリ６は、複数の電池セル６１の少なくとも一部の表面に設置された、電池セル６１の温度が第２規定温度を超えると複数の電池セル６１からの放電を停止させる非復帰型の過熱保護回路を、さらに備えても良い。この場合、上述した熱スイッチ４が切り替え行う規定温度は、上述した第２規定温度よりも小さくても良い。非復帰型の過熱保護回路が作動した場合の対応は、バッテリが故障した場合と同じであり、バッテリーパックの交換が必要となる。しかし、上記の規定温度を第２規定温度よりも小さくすることにより、過熱保護回路の作動前に、第２配線Ｌ２を非導通状態にする。これによって、バッテリ６の過熱保護回路が作動するような高温にまでバッテリ６（電池セル６１）が発熱することをより確実に回避することができる。

また、通常、バッテリ６に内蔵された過熱保護回路が作動するとバッテリ６の交換が必要になるが、バッテリ６の過熱保護回路の作動が回避されることで、バッテリ６の交換数の増大を抑制することができると共に、バッテリ６の使用期間の長期化やメンテナンスコストの抑制を図ることもできる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ エンジン始動装置
２ 継電器
２１ 操作コイル部
２２ プランジャーコア
２３ｂ バッテリ側接点
２３ｍ モータ側接点
３ 始動スイッチ
３３ 操作部
４ 熱スイッチ
５ 電動モータ
６ バッテリ
６ｃ ケース
６１ 電池セル
６１ａ 第１電池セル
６１ｂ 第２電池セル
６１ｃ 第３電池セル
６１ｄ 第４電池セル
６２ タブ
６２ａ 第１タブ
６２ｂ 第２タブ
６２ｃ 第３タブ
６３ｎ マイナス端子
６３ｐ プラス端子
６５ 容器部
６５ａ 第１固定部
６５ｂ 第２固定部
６５ｃ 第３固定部
６５ｄ 第４固定部
６６ 蓋体
７ ブラケット
７ａ 固定部
７１ 主板部
７２ 始動スイッチ設置部
７２ｈ 貫通孔
８ エンジン
９ 発電機
Ｌ１ 第１配線
Ｌｂ バッテリ側配線
Ｌｍ モータ側配線
Ｌ２ 第２配線
Ｓ 第２空間

Claims (11)

1. エンジンを始動するための電動モータと前記電動モータに電力を供給するバッテリとを接続するための第１配線と、
   前記第１配線をオン状態で導通状態にし、オフ状態で非導通状態にする継電器と、
   前記継電器の前記オン状態および前記オフ状態の切り替えを行う始動スイッチと、
   前記継電器と前記始動スイッチとを接続する第２配線と、
   前記第２配線に設けられ、前記バッテリの温度が規定温度を超えると前記第２配線を非導通状態に切り替える熱スイッチと、を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記熱スイッチは、前記バッテリが有する複数の電池セルを直列に接続するためのタブの温度に応じて、前記第２配線の前記非導通状態への切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
3. 前記熱スイッチは、前記タブに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動装置。
4. 前記熱スイッチは、バイメタル式サーモスタットであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
5. 前記複数の電池セルの各々は、リチウム系電池であることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジン始動装置。
6. 前記規定温度は、前記バッテリの非復帰型の過熱保護回路が前記バッテリからの放電を停止させる第２規定温度よりも小さいことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のエンジン始動装置。
7. 複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルを直列に接続するためのタブと、
   前記タブに取り付けられた、前記タブの温度が規定温度を超えると前記複数の電池セルから電力供給先への電力供給を遮断させる熱スイッチと、を備え、
   前記熱スイッチは、前記タブの温度が前記規定温度を超えると、エンジンを始動するための電動モータと、前記電動モータに電力を供給するよう構成されたバッテリとを接続する第１配線をオン状態で導通状態にし、オフ状態で非導通状態にする継電器と、前記継電器の前記オン状態および前記オフ状態の切り替えを行う始動スイッチとを接続する第２配線を非導通状態に切り替えるとともに、
   前記熱スイッチは、前記第２配線に設けられることを特徴とするバッテリ。
8. 前記熱スイッチは、バイメタル式サーモスタットであることを特徴とする請求項７に記載のバッテリ。
9. 前記複数の電池セルの各々は、リチウム系電池であることを特徴とする請求項７または８に記載のバッテリ。
10. 複数の電池セルと、
    前記複数の電池セルを直列に接続するためのタブと、
    前記タブに取り付けられた、前記タブの温度が規定温度を超えると前記複数の電池セルから電力供給先への電力供給を遮断させる熱スイッチと、を備え、
    前記複数の電池セルの少なくとも一部の表面に設置された、前記電池セルの温度が第２規定温度を超えると前記複数の電池セルからの放電を停止させる非復帰型の過熱保護回路を、さらに備え、
    前記規定温度は、前記第２規定温度よりも小さいことを特徴とするバッテリ。
11. 前記第２配線は、前記第１配線よりも電流容量が小さいことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のエンジン始動装置。

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