車載用ニッケル水素電池を活用した「12V エネルギー回生システム」を開発【パナソニック】

2013年2月8日

アイドリングストップ車の高機能化と燃費向上に貢献
車載用ニッケル水素電池を活用した「12V エネルギー回生システム」を開発
高温特性に優れた設計で、エンジンルームにも設置可能

パナソニックグループエナジー社は、車載用ニッケル水素電池を活用した、アイドリングストップ車向けの「12V エネルギー回生システム」を開発しました。開発したシステムは、減速時に発生するエネルギーを蓄電し再活用することで、車の電装品へのエネルギー供給能力を向上させます。加えて、駆動用のアシストモーターへの電力供給を実現することで、さらなる燃費向上に貢献します。また、ハイブリッド自動車（HEV）用電池で培った技術を基に、高温下での充電効率および耐久性を高めたセルを新たに開発し、エンジンルームへの設置が可能になるなど設置自由度の高いシステム設計を実現しています。

環境意識の高まりを背景に、自動車の燃費改善に向けてHEVなどの環境対応車に加え、アイドリングストップ車の普及が拡大しています。アイドリングストップ車は、エンジン始動時だけでなくアイドリングストップ（エンジン停止）時もエアコンのファンなどの電力を全てバッテリー（鉛電池）から供給するため、バッテリーに大きな負荷がかかるという課題がありました。「12V エネルギー回生システム」を搭載することで、この課題を解決し、燃費向上、メインバッテリーとなる鉛電池の長寿命化など、アイドリングストップシステムの高機能化に貢献します。

当社は、環境対応車用のリチウムイオン電池、ニッケル水素電池の開発ならびに事業を強化しており、既にグローバルで複数の自動車メーカーの電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、HEVに供給実績があります。HEV用ニッケル水素電池については、1997年に開発をスタートし2004年から量産しています。極板の焼結技術^※1など当社独自の生産技術により、耐久性に優れ、長期にわたって高い充放電能力を維持できる特長があります。また、個々の電池能力を最大限に引き出す電池制御も含めたシステム化技術にも長年の実績があります。

パナソニックでは、今後も更なる高性能電池、および、システムの開発・商品化を加速し、グローバルでの環境対応車用電池事業の拡大に取り組んでまいります。

特長

1．電装品やアシストモーターに回生エネルギーを供給でき、燃費を向上
2．従来アイドリングストップシステムに変圧器不要で搭載できるニッケル水素電池を採用。高温特性に優れ、エンジンルームへの設置も可能
3．メインバッテリーとなる鉛電池の寿命延長に貢献

※1　金属ニッケル粉末を高温で焼成し、多孔質で強固なニッケル基材を作製する技術

特長

1．電装品やアシストモーターに回生エネルギーを供給でき、燃費を向上
減速時の回生エネルギーを電気エネルギーとして再利用することで、ガソリンエンジンでの発電を抑えることができます。車の電装品への電力供給などメインバッテリー（鉛電池）を補完し、さらには動力となるアシストモーターへの電力供給も可能な設計としており、アイドリングストップシステムを高機能化し、燃費を向上します。当社では、「12V エネルギー回生システム」の搭載により、従来アイドリングストップシステムの約2倍^※2の燃費改善率を目指しています。

※2 　「ガソリン車に対する従来アイドリングストップシステム」と、「ガソリン車に対する12Vエネルギー回生システム搭載時」の燃費向上率の比較。実際の燃費向上効果は搭載する車体や使用条件によって異なります

【「12V エネルギー回生システム」概念図】

2．従来アイドリングストップシステムに変圧器不要で搭載できるニッケル水素電池を採用。高温特性に優れ、エンジンルームへの設置も可能
「12Vエネルギー回生システム」はメインバッテリーとなる鉛電池と並列接続するため、電圧は鉛電池に合わせた12Vで設計しています。システムに搭載する電池の種類によっては変圧器での電圧調整が必要となりますが、当社では1.2Vのニッケル水素電池を10本搭載することで12Vとし、変圧が不要となります。システムの低コスト化とエネルギーの効率的な活用に貢献します。
また、自動車のメインバッテリー（鉛電池）は一般的にエンジンルームに設置されることが多く、同システムも同じエンジンルームに設置することで接続抵抗が低減し、配線等を簡略化することができます。一方、エンジンルームは高温になるため、電池には高い耐久性が求められます。当社では、HEV用電池で培った技術をベースに、極板、電解液、電池部品などの電池設計を改良し、高温環境での充電効率および耐久性を向上させました。セルの充放電上限温度は、当社従来セルの60℃から75℃へと大幅に向上^※3しています。これにより、エンジンルームへの設置も可能となり、設置自由度の高い設計を実現しています。

※3　当社現行品と新規セルでの当社試験結果

3．メインバッテリーとなる鉛電池の寿命延長に貢献
アイドリングストップ車は、アイドリングストップ（エンジン停止）時もエアコンのファンなどの電力を全てバッテリーから供給します。また、頻繁にエンジンの「ON/OFF」が繰り返されるため、バッテリーには大きな負荷がかかります。「12V エネルギー回生システム」を併用し、鉛電池と並列接続することで、電池抵抗の小さいニッケル水素電池に電流が優先的に流れるため、鉛電池の負荷軽減にもつながります。
当社の試験では、鉛電池単独の場合に比べ、「12V エネルギー回生システム」を併用した場合では、メインバッテリー（鉛電池）の寿命が約6倍^※4に延びることが確認できています。