JP4506694B2 - 蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、電池の充電状態や寿命等の電池状態を判定するために必要な要素をパッケージ内に収容して該パッケージの上部に電池状態表示部を設けた電池状態判定モジュールを備えた蓄電池に関する。

鉛蓄電池等の蓄電池は使用に伴って劣化していき、やがて寿命が尽きるため、負荷を駆動することができなくなる事態が突然生じるのを防ぐためには、蓄電池の状態を的確に把握して、蓄電池を寿命が尽きる前に交換することが必要である。また蓄電池の充電が不足している状態にあるときには、負荷を駆動する前に蓄電池を充電することが必要である。従って、蓄電池には、その状態を容易に知り得るようにするための手段を設けておくことが望ましい。そこで、本出願人は先に、特許文献１に示されているように、電池の充電状態や寿命等の電池状態を判定するために必要な要素をパッケージ内に収容して該パッケージの上部に電池状態表示部を設けた電池状態判定モジュールを、電槽の蓋の上面に設けた凹陥部に嵌合させた状態で配置した蓄電池を提案した。
特開２００５−３３９９６９号公報

先に提案した蓄電池では、電池状態判定モジュールを所定の位置に位置決めした状態で電槽の蓋に取り付けるために、電槽の蓋にモジュールを嵌合させるための凹陥部を設けていたが、このように構成した場合には、電槽の蓋に凹陥部を設けるスペースを確保することが困難な蓄電池や、電槽の蓋に凹陥部を有しない既存の蓄電池に適用できないという問題があった。

本発明の目的は、電槽の蓋に特別の位置決め部を設けることなく、電池状態判定モジュールを取りつけることができるようにして、電池の状態を表示する機能を持たせることができるようにした蓄電池を提供することにある。

本発明は、正極板、負極板、セパレータ及び電解液からなる電池の発電要素が電槽内に収容され、正極側及び負極側の出力端子が電槽の蓋に取りつけられるとともに、栓により閉じられる貫通孔が電槽の蓋に少なくも１つ設けられ、電池状態を判定するために必要な要素を判定結果表示部が設けられたパッケージ内に収容するとともに前記パッケージ内の要素を前記正極側出力端子及び負極側出力端子にそれぞれ接続するための正極側接続導体及び負極側接続導体を前記パッケージから外部に引き出してなる電池状態判定モジュールが前記電槽の蓋に取りつけられている蓄電池を対象とする。

本発明においては、電池状態判定モジュールのパッケージが電槽の蓋を貫通して設けられた孔を閉じる栓に固定されている。

一般に蓄電池の電槽には、液栓を取りつけるために用いる液栓取付孔、電解液の液面の低下を表示するインジケータを取りつけるインジケータ取付孔、各セル室内に電解液を注入する際に用いる電解液注入孔（電解液を注入した後は封入栓により閉じられる。）など、各種の貫通孔が設けられて、これらの貫通孔が栓により閉じられるが、電池状態判定モジュールのパッケージはこれらの栓のいずれかの一部をなすように設ければよい。

上記のように構成すると、電槽の蓋に凹陥部を設ける等、電池状態判定モジュールを位置決めするための部分を特別に設けることなく、各種の目的で電槽の蓋に設けられる貫通孔を利用して電池状態判定モジュールを取りつけることができるため、コストの上昇を伴うことなく、蓄電池にその状態を表示する機能を持たせることができる。

また各種の目的で電槽の蓋に設けられる孔を利用して電池状態判定モジュールを取りつけることができるため、既存の電池にも容易に電池状態を表示する機能を持たせることができる。

本発明の好ましい態様では、電槽の蓋に取りつけられた栓の１つが判定モジュール固定用栓とされて、該判定モジュール固定用栓の上端に凹部が形成され、電池状態判定モジュールは、そのパッケージの下部に凸部を有して、該凸部が前記凹部に受け入れられることにより位置決めされて判定モジュール固定用液栓に固定される。

本発明の他の好ましい態様では、電槽の蓋に取りつけられた液栓の１つに電池状態判定装置のパッケージが一体に形成されている。即ち、パッケージが液栓を兼ねるように構成されている。

本発明の好ましい態様では、電池状態判定モジュールから引き出された正極側接続導体及び負極側接続導体の端末部にそれぞれリング状の端子金具が取りつけられ、正極側接続導体及び負極側接続導体の端末部にそれぞれ取りつけられたリング状の端子金具がそれぞれ正極側出力端子及び負極側出力端子に嵌合されて接続される。

以上のように、本発明によれば、電池状態判定モジュールのパッケージを、電槽の蓋を貫通して設けられた孔を閉じる栓に固定するか、または該栓に一体に形成することにより、モジュールを位置決めする部分を特別に設けることなく、各種の目的で電槽の蓋に設けられる貫通孔を利用して電池状態判定モジュールを取りつけるようにしたため、コストの上昇を伴うことなく、蓄電池にその状態を表示する機能を持たせることができる。

また本発明によれば、電槽の蓋にモジュールを位置決めする部分を特別に設けることなく、各種の目的で電槽の蓋に設けられる貫通孔を利用して電池状態判定モジュールを取りつけるようにしたため、既存の電池にも容易に電池状態を表示する機能を持たせることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１ないし図４は鉛蓄電池に本発明を適用した例を示したもので、図１は本実施形態で用いる電池状態判定モジュールの平面図、図２は同モジュールで用いるパッケージの拡大平面図、図３は同モジュールを蓄電池の電槽に取り付けられる液栓とともに示した正面図、図４は同モジュールを蓄電池の電槽に取り付けた状態を示した断面図である。

図４に示したように、鉛蓄電池１は、上端が開口した箱型の電槽本体２０１と、この電槽本体の上端の開口部を閉じる蓋２０２とからなる電槽２を備えていて、この電槽内が複数のセル室に区画され、各セル室内に正極板、負極板、セパレータ及び電解液からなる電池の発電要素が収容されている。電槽の蓋２０２の各セル室に対応する位置に貫通孔２０３が形成され、各貫通孔２０３を閉じるように液栓３が取り付けられている。電槽の蓋２０２には、正極側出力端子４及び負極側出力端子５が取り付けられ、正極側出力端子４及び負極側出力端子５はそれぞれ電槽内で正極ストラップ及び負極ストラップ（いずれも図示せず。）に接続されている。

本実施形態では、電槽に取り付けられる１つの液栓３が判定モジュール固定用栓とされ、この栓に電池状態判定モジュール６が取り付けられる。判定モジュール固定用栓とされた液栓３は、貫通孔２０３の内周に設けられた雌ネジ部２０３ａに螺合される雄ネジ部３０１ａを外周に有する栓本体３０１と、栓本体３０１の上端に形成された頭部３０２と、栓本体３０１の下端から下方に突出した管状部３０３とを一体に有し、栓本体３０１にはＯリング３０４が取り付けられている。電槽内の圧力を開放する排気口３０６は頭部３０２の側面に開口している。液栓３は、栓本体３０１の雄ネジ部３０１ａを貫通孔２０３の内周の雌ネジ部２０３ａに螺合させて、Ｏリング３０４が貫通孔２０３の内周に形成された段部に当接して所定量圧縮されるまで栓本体３０１を締めつけることにより、電槽の蓋２０２に固定されている。液栓３の頭部３０２には、その上端の端面に開口した凹部３０５が形成されている。

本発明で用いる電池状態判定モジュール６は、電池状態を判定するために必要な要素を判定結果表示部６０１を備えたパッケージ６０２内に収容するとともに、パッケージ６０２内の要素を蓄電池の正極側出力端子４及び負極側出力端子５にそれぞれ接続するための正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４をパッケージ６０２から外部に引き出したものである。電池状態判定モジュール６から引き出された正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４の端末部にはそれぞれ、正極側出力端子４及び負極側出力端子５に嵌合されるリング状の端子金具６０５及び６０６が取りつけられている。リング状の端子金具６０５及び６０６は、これらの端子金具に重ねた状態で出力ケーブルに取りつけられた端子金具７及び８がそれぞれ正極側出力端子４及び負極側出力端子５に接続された際に、正極側出力端子４及び負極側出力端子５に対して固定される。

本実施形態では、パッケージ６０２の下部に、液栓の凹部３０５に受け入れられる凸部６０２ａが形成され、この凸部６０２ａが、液栓３の凹部３０５に受け入れられた状態で、パッケージ６０２が液栓３に対して適宜の手段により固定されている。

パッケージ６０２を液栓３に固定する手段は、接着でも良く、ネジ結合でもよい。パッケージ６０２を液栓３にネジ結合する場合には、液栓の凹部３０５の内周及びパッケージの凸部６０２ａの外周にそれぞれ雌ネジ及び雄ネジを形成して、これらのネジを螺合させる。

液栓３には排気口３０６が設けられるが、この排気口は、電池状態判定モジュール６のパッケージ６０１の取付に支障を来さない位置（パッケージ６０１により塞がれない位置）に設けられている。

また正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４として十分な厚さを有する帯板状の（リード状の）導体が用いられていて、両接続導体の端末部に取りつけられたリング状の端子金具６０５及び６０６をそれぞれ正極側出力端子４及び負極側出力端子５に嵌合させた際に、パッケージ６０２が正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４の剛性により、パッケージの凸部６０２ａが液栓３の凹部３０５内に受け入れられた状態に保持される場合、即ち、リング状の端子金具６０５及び６０６を介して正極側出力端子４及び負極側出力端子５に接続された正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４が、パッケージの凸部６０２ａを液栓３の凹部３０５内に受け入れた状態に保持のに十分な剛性を有している場合には、液栓３の凹部３０５にパッケージ６０２の凸部６０２ａを嵌合させるだけで、パッケージ６０２を液栓３に固定することができる。

図４に示された例では、正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４が電槽の蓋２０２の上面に沿うように曲げられているが、図５に示すように、電池状態判定モジュールのパッケージ６０２と蓄電池の正極側出力端子４及び負極側出力端子５との間を斜めに延びるように正極側接続導体６０３及び負極側接続導体６０４を配置してもよい。

図２に示されているように、パッケージ６０２の上部に設けられた判定結果表示部６０１には、良好、要注意（要充電）、要交換、過充電などの電池の状態を表示するＬＥＤ表示部６０１ａ、要注意（要充電）、要交換、過充電などの異常時に警報音を発生する発音手段６０１ｂ、電池の状態をモニタする際に押される押ボタンスイッチ６０１ｃ等が設けられている。

蓄電池の充電状態や劣化状態を診断してその状態を表示する機能をもった監視装置としては、蓄電池の端子電圧、蓄電池の温度、蓄電池のインピーダンス、或いは蓄電池の使用時間の積算値等を測定して、これらのデータから演算により充電状態や劣化状態を求めるようにしたものや、これらのデータと充電状態や劣化状態との間の関係を与えるマップを用いて、測定されたデータに対してこのマップを検索することにより充電状態や劣化状態を求めるようにしたもの等、各種の方式のものが知られているが、本発明で用いる監視装置はいずれの方式のものでもよい。

上記の例では、液栓３の上部に凹部３０５を設け、電池状態判定モジュールのパッケージ６０２に凹部３０５に受け入れられる凸部６０２ａを設けたが、液栓３とパッケージ６０２とは凹凸嵌合により位置決めされれば良く、液栓３の上部に凸部を設け、パッケージ６０２の下部に凹部を設けて、両者を嵌合させるようにしてもよい。

電池状態判定モジュールは、そのパッケージ６０２が、電槽２の蓋２０２に設けられた貫通孔を閉じる栓の一部をなすように構成されればよく、パッケージの固定構造は、必ずしも液栓に凹凸嵌合構造で位置決め固定される場合に限定されない。

上記の実施形態では、電池状態判定モジュールのパッケージ６０２が液栓３と別体に構成されているが、両者を一体に形成することもできる。

また上記実施形態では、電池状態判定モジュールのパッケージが液栓の一部をなすように設けられているが、電池状態判定モジュールのパッケージは、液栓以外の栓の一部をなすように設けられてもよい。

例えば、密閉形の鉛蓄電池では、電槽内の各セル室に電解液を注入するために、電槽内の複数のセル室にそれぞれ開口する複数の貫通孔を設けて、電解液を注入した後、これらの貫通孔を封止栓により閉じるようにすることがあるが、このような封止栓が設けられている場合には、その１つに電池状態判定モジュールのパッケージを固定するか、または一体化して設けるようにすることができる。

また蓄電池の電槽の蓋に電解液の液面レベルの低下を表示するインジケータが取りつけられる場合には、該インジケータの一部をなすように電池状態判定モジュールのパッケージを設けることができる。

本発明の一実施形態で用いる電池状態判定モジュールの平面図である。 同実施形態で用いる電池状態判定モジュールのパッケージの拡大平面図である。 同実施形態で用いる電池状態判定モジュールを蓄電池の電槽に取り付けられる液栓とともに示した正面図である。 同実施形態において電池状態判定モジュールを蓄電池の電槽に取り付けた状態の一例を示した断面図である。 同実施形態において電池状態判定モジュールを蓄電池の電槽に取り付けた状態の他の例を示した断面図である。

１ 蓄電池
２ 電槽
２０２ 電槽の蓋
３ 液栓
４ 正極側出力端子
５ 負極側出力端子
６ 電池状態判定モジュール
６０１ 判定結果表示部
６０２ パッケージ
６０３ 正極側接続導体
６０４ 負極側接続導体
６０５，６０６ 端子金具
７，８ 電池の出力ケーブルに取りつけられた端子金具

Claims (4)

1. 正極板、負極板、セパレータ及び電解液からなる電池の発電要素が電槽内に収容され、正極側及び負極側の出力端子が前記電槽の蓋に取りつけられるとともに、栓により閉じられる貫通孔が前記蓋に少なくも１つ設けられ、電池状態を判定するために必要な要素を判定結果表示部が設けられたパッケージ内に収容するとともに前記パッケージ内の要素を前記正極側出力端子及び負極側出力端子にそれぞれ接続するための正極側接続導体及び負極側接続導体を前記パッケージから外部に引き出してなる電池状態判定モジュールが前記電槽の蓋に取りつけられている蓄電池において、
   前記電池状態判定モジュールは、そのパッケージが、前記電槽の蓋に設けられた貫通孔を閉じる栓に固定されていること、
   を特徴とする蓄電池。
2. 正極板、負極板、セパレータ及び電解液からなる電池の発電要素が電槽内に収容され、正極側及び負極側の出力端子が前記電槽の蓋に取りつけられるとともに、栓により閉じられる貫通孔が前記蓋に少なくも１つ設けられ、電池状態を判定するために必要な要素を判定結果表示部が設けられたパッケージ内に収容するとともに前記パッケージ内の要素を前記正極側出力端子及び負極側出力端子にそれぞれ接続するための正極側接続導体及び負極側接続導体を前記パッケージから外部に引き出してなる電池状態判定モジュールが前記電槽の蓋に取りつけられている蓄電池において、
   前記電槽の蓋に設けられた貫通孔を閉じる栓の１つが判定モジュール固定用栓とされて、該判定モジュール固定用栓の上端に凹部が形成され、
   前記電池状態判定モジュールは、そのパッケージの下部に凸部を有して、該凸部が前記凹部内に受け入れられることにより位置決めされて前記判定モジュール固定用栓に固定されていること、
   を特徴とする蓄電池。
3. 正極板、負極板、セパレータ及び電解液からなる電池の発電要素が電槽内に収容され、正極側及び負極側の出力端子が前記電槽の蓋に取りつけられるとともに、栓により閉じられる貫通孔が前記蓋に少なくも１つ設けられ、電池状態を判定するために必要な要素を判定結果表示部が設けられたパッケージ内に収容するとともに前記パッケージ内の要素を前記正極側出力端子及び負極側出力端子にそれぞれ接続するための正極側接続導体及び負極側接続導体を前記パッケージから外部に引き出してなる電池状態判定モジュールが前記電槽の蓋に取りつけられている蓄電池において、
   前記電槽の蓋に設けられた貫通孔を閉じる栓の１つに前記電池状態判定装置のパッケージが一体に形成されていること、
   を特徴とする蓄電池。
4. 前記電池状態判定モジュールから引き出された正極側接続導体及び負極側接続導体の端末部にそれぞれリング状の端子金具が取りつけられ、前記正極側接続導体及び負極側接続導体の端末部にそれぞれ取りつけられたリング状の端子金具がそれぞれ前記正極側出力端子及び負極側出力端子に嵌合されて接続されている請求項１，２または３のいずれか１つに記載の蓄電池。

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