JP2002175795A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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雅徳 涌井
Shigekazu Wakata
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力端子部に、スタッドボルト8を用いた鉛
蓄電池の安全性を向上させる。 【解決手段】 合成樹脂製の蓋4に、スタッドボルト8を
インサート成形して固定する。前記スタッドボルト8
に、端子部品7の一方の穴部15を被せた後、ハーネス部1
2とフランジ付きの絶縁スリーブ11bを順に被せる。前記
フランジ付きの絶縁スリーブ11bによって、スタッドボ
ルト8及びナット9と、端子部品7及びハーネス部12とを
電気的に絶縁した後、前記ナット9を前記スタッドボル
ト8に締め付けて螺着する。前記端子部品7の他方の穴部
14とブッシング5とを嵌合させ、極柱3、ブッシング5及
び前記穴部１4の嵌合部分の上部をバーナ溶接して電気
的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力端子部に金属
製のスタッドボルトを用いる構造の鉛蓄電池に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特
徴を有するため、自動車用バッテリなどに広く使用され
ている。最近、二酸化炭素による地球環境破壊を抑止す
るため、燃費性能に優れ、有害廃棄物の少ないハイブリ
ッド型電気自動車に、鉛蓄電池を使用する試みがされて
いる。
【０００３】なお、ハイブリッド型電気自動車は、エン
ジンとモータとを組みあわせて動力源としている。すな
わち、ハイブリッド型電気自動車は、減速時や降坂時な
どにおける余分な運動エネルギーによってモータを回転
させて発電して電気エネルギーとし、該電気エネルギー
を鉛蓄電池に蓄える回生充電方式が用いられている。
【０００４】そして、発進時や加速時においては、鉛蓄
電池からの電気エネルギーによってモータを駆動してエ
ンジンをアシストすることによって、エンジンの負荷を
軽減し、燃量の消費を抑えるとともに排気ガスの低減を
はかっている。
【０００５】これらのハイブリッド型電気自動車に使用
される鉛蓄電池の使用方法として、鉛蓄電池を高電圧化
させて、駆動モータの出力に必要な電流値を低減させる
とともに、ハーネス部等の抵抗による電力喪失を抑える
手法が有効である。そして、現在、１８セルの鉛蓄電池
を直列に接続して作製する３６Ｖ系のモノブロック形鉛
蓄電池の使用が検討されている。
【０００６】なお、従来の１２Ｖ系の鉛蓄電池では、図
５，６に示すようなスタッドボルト8を出力端子部に用
いて、ハーネス部12をナット9で螺着して固定する方式
が用いられていた。そして、金属製のスタッドボルト8
は、鉛合金製の端子部品7にあらかじめ埋め込まれた状
態で溶接によって固定されていた。
【０００７】そして、図５において発電素子（図なし）
と電気的に接続されている極板耳部1は、ストラップ2に
溶接されており、該ストラップ2には極柱3が形成されて
いる。そして、前記極柱3を蓋4に形成されたブッシング
5の穴に通して嵌合させる。
【０００８】前記ブッシング5の外側面には前記端子部
品7に形成された穴部14（図６）を被せた後、極柱3、ブ
ッシング5及び穴部14の上面の接触部分を、足し鉛6を補
給しながらバーナ溶接して、前記極柱3と前記端子部品7
とを電気的に接続する（図５）。
【０００９】なお、鉛蓄電池の出力端子部であるスタッ
ドボルト8と外部の負荷とは、リード線の付いたリング
状の端子を有するハーネス部12で接続していた。すなわ
ち、スタッドボルト8の埋め込まれた前記端子部品7に、
ハーネス部12、座金16の順で装着した後、ナット9を用
いてこの部分を締め付けることによって螺着して、端子
部品7とハーネス部12とを電気的に接続していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方式でスタッドボルトを３６Ｖ系の鉛蓄電池の出力端
子部に用いた場合には、前記スタッドボルトやナットが
突出しているため、誤って手を触れて感電したり、ある
いは金属工具等の接触によって外部短絡を起こしやすい
という問題点があった。
【００１１】特に、前記した１８セルの鉛蓄電池を直列
に接続して作製するモノブロック形鉛蓄電池では、充電
時には正極-負極の端子間電圧が約４２Ｖになる。した
がって、安全上の観点からも感電しにくい構造をした出
力端子部にすることが強く要求されている。
【００１２】一方、ヘッドランプの消し忘れなどによっ
て３６Ｖ系の鉛蓄電池を放電させた場合には、その対策
として使用者が誤って、１２Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子
と前記３６Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子とを、ワニ口クリ
ップ等の付いたケーブルで接続する場合も予想される。
このような場合には、両鉛蓄電池間に大電流が流れるた
めにきわめて危険である。
【００１３】そこで、３６Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子と
して、セラミックなどの絶縁物をスタッドボルトの原材
料として使用する手法が検討された。しかしながら、ス
タッドボルトにセラミック等を使用した場合には、鉛合
金製の端子部品に埋め込みにくいという問題点や、コス
ト高になるという問題点が認められた。
【００１４】一方、金属製スタッドボルトの表面の一部
に、セラミックを溶射して絶縁被覆して使用する手法も
検討された。しかしながら、この方法を用いた場合に
は、セラミックを溶射したスタッドボルトを鉛合金製の
端子部品に埋め込みにくいという問題点や、使用時間の
経過とともに溶射したセラミックが剥がれ落ちて、絶縁
性が失われるという問題点が認められた。
【００１５】本発明の目的は、出力端子部にスタッドボ
ルトを使用する鉛蓄電池において、前記スタッドボルト
と出力端子部とを絶縁することによって、感電や外部短
絡等を防止して３６Ｖ系鉛蓄電池の安全性を向上させる
ことである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第一の発明では、出力端子部に金属製のスタッドボ
ルトが用いられ、該スタッドボルトに端子部品の一方の
穴部及びハーネス部が配置され、前記ハーネス部と前記
端子部品とが、前記スタッドボルトに螺着されたナット
によって電気的に接続されるとともに、前記端子部品の
他方の穴部は、極柱及びブッシングに溶接されている構
造の鉛蓄電池であって、前記スタッドボルトと前記端子
部品及び前記ハーネス部との境界には絶縁スリーブが存
在し、前記ハーネス部の上面部には絶縁板が存在するこ
とによって、前記スタッドボルト及び前記ナットと、前
記端子部品及び前記ハーネス部とが電気的に絶縁されて
いることを特徴とし、第二の発明では、前記絶縁スリー
ブは前記端子部品に嵌合されており、前記スタッドボル
トは、前記端子部品に前記絶縁スリーブを介して嵌合さ
れていることを特徴としている。
【００１７】第三の発明では、出力端子部に金属製のス
タッドボルトが用いられ、該スタッドボルトに端子部品
の一方の穴部及びハーネス部が配置され、該ハーネス部
と前記端子部品とが、前記スタッドボルトに螺着された
ナットによって電気的に接続されるとともに、前記端子
部品の他方の穴部は、極柱及びブッシングに溶接されて
いる構造の鉛蓄電池であって、前記スタッドボルト及び
前記ナットと、前記端子部品及び前記ハーネス部との境
界にはフランジ付きの絶縁スリーブが存在することによ
って、前記スタッドボルト及び前記ナットと、前記端子
部品及び前記ハーネス部とが電気的に絶縁されているこ
とを特徴とし、第四の発明では、前記スタッドボルト
は、合成樹脂製の蓋にインサート成形されていることを
特徴としている。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図１〜４を用い
て説明する。
【００１９】（実施例１）以下に、実施例１を図１、２
を用いて説明する。実施例１は、出力端子部に金属製の
スタッドボルト8と、絶縁スリーブ11aと、絶縁板13とを
用い、端子部品7とハーネス部12とを配置して接触させ
た状態で、スタッドボルト8にナット9で締め付けて螺着
するものである。
【００２０】そして、端子部品7とハーネス部12とを電
気的に接続し、且つ、これらとスタッドボルト8及びナ
ット9との間を絶縁することを特徴としている。以下に
おいて、本発明の実施例１について詳細に説明する。
【００２１】実施例１では、鉛蓄電池の蓋4の材質とし
てポリプロピレン樹脂を用いた。そして、従来の手法で
前記蓋4と、発電素子（図なし）を内蔵する電槽（図な
し）とを熱溶着して鉛蓄電池を組み立てた。
【００２２】図１において発電素子（図なし）と電気的
に接続されている極板耳部1とは、ストラップ2に溶接さ
れており、該ストラップ2には極柱3が形成されている。
そして、前記極柱3を蓋4に形成されたブッシング5に挿
入する。
【００２３】そして、端子部品7の穴部14をブッシング5
に被せて嵌合させ、端子部品7の穴部15に絶縁スリーブ1
1aを介してスタッドボルト8を通す（図２）。すなわ
ち、前記端子部品7の穴部15には絶縁スリーブ11aが嵌合
されており、該絶縁スリーブ11aを介してスタッドボル
ト8が前記端子部品7の穴部15に嵌合されている。
【００２４】この状態で極柱3、ブッシング5及び端子部
品7の嵌合部分の上面を、足し鉛6を補給しながらバーナ
溶接して、極柱3、ブッシング5及び端子部品7とを電気
的に接続する。
【００２５】鉛蓄電池の出力端子部とモータなどの負荷
とは、リング状の形状をした端部を有し、リード線の付
いたハーネス部12で接続する。すなわち、端子部品7か
ら突出した絶縁スリーブ11aの外周に、ハーネス部12を
被せて、前記スタッドボルト8と前記ハーネス部12及び
前記端子部品7とを絶縁する。そして、ハーネス部12の
上面部に絶縁板13を載せた後、前記絶縁板13の上面部か
らナット9を用いて前記スタッドボルト8に締め付けるこ
とによって螺着し、前記端子部品7と前記ハーネス部12
とを接触させて電気的に接続した。
【００２６】（実施例２）以下に、実施例２を図３、４
を用いて説明する。実施例２は、出力端子部に金属製の
スタッドボルト8を合成樹脂性の蓋4にあらかじめ埋め込
んでおき、且つ、フランジ付きの絶縁スリーブ11ｂを用
いることによって、前記スタッドボルト8と端子部品7及
びハーネス部12とを絶縁したものである。
【００２７】すなわち、端子部品7とハーネス部12とを
接触させた状態で、スタッドボルト8に被せた後、ナッ
ト9で締め付けて螺着することによって、端子部品7とハ
ーネス部12とを電気的に接続しつつ、且つ、これらとス
タッドボルト8及びナット9との間を絶縁したものであ
る。以下において、実施例２について詳細に説明する。
【００２８】実施例２では、鉛蓄電池の蓋4の材質とし
てポリプロピレン樹脂を用いた。そして、インサート成
形によりステンレス製のスタッドボルト8を埋め込んだ
蓋4を作製し（図３）、従来の手法で前記蓋4と、発電素
子（図なし）を内蔵する電槽（図なし）とを熱溶着して
鉛蓄電池を組み立てた。
【００２９】図３において発電素子（図なし）と電気的
に接続されている極板耳部1とは、ストラップ2に溶接さ
れており、該ストラップ2には極柱3が形成されている。
そして、前記極柱3を蓋4に形成されたブッシング5に挿
入して嵌合させ、端子部品7の穴部15をスタッドボルト8
に被せて挿入する（図４）。
【００３０】この状態で極柱3、ブッシング5及び端子部
品7の嵌合部分の上面を、足し鉛6を補給しながらバーナ
溶接して、極柱3、ブッシング5及び端子部品7とを電気
的に接続する。
【００３１】鉛蓄電池の出力端子部とモータなどの負荷
とは、リング状の形状をした端部を有し、リード線の付
いたハーネス部12を用いて接続する。すなわち、前記端
子部品7の穴部15から突出したスタッドボルト8の外周
に、ハーネス部12及びフランジ付きの絶縁スリーブ11ｂ
の順に被せて、前記スタッドボルト8と前記ハーネス部1
2及び前記端子部品7とを絶縁する。
【００３２】そして、ナット9を用いてフランジ付きの
絶縁スリーブ11bの上面部から締め付けることによって
螺着して前記端子部品7と前記ハーネス部12とを接触さ
せて電気的に接続し、且つ、スタッドボルト8及びナッ
ト9との間を絶縁したものである。
【００３３】上記した実施例１、２に示したように、本
発明を用いると正極用及び負極用として出力端子部に用
いるスタッドボルト8及びナット9は、前記端子部品7及
び前記ハーネス部12と絶縁される。したがって、突出し
ているスタッドボルト8やナット9の部分に誤って手を触
れても感電したり、あるいは金属工具等の接触によって
も外部短絡を起こすことがない。
【００３４】また、スタッドボルト8やナット9の部分
に、誤ってワニ口クリップの付いたケーブル等を用い
て、１２Ｖ電圧系の鉛蓄電池と接続をした場合において
も、大きな電流が流れることがなく安全である。
【００３５】
【発明の効果】上述したように、本発明に係る鉛蓄電池
は、出力端子部に用いるスタッドボルト又はナットが、
端子部品やハーネス部と絶縁されているため、スタッド
ボルト又はナットの部分に誤って手を触れても感電した
りする場合がない。また、誤ってスタッドボルト又はナ
ットの部分に、ワニ口クリップの付いたケーブル等を用
いて異なる電圧系の鉛蓄電池と接続をした場合でも、短
絡電流が流れることがなく安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に示す鉛蓄電池の出力端子部の要部断
面図である。
【図２】実施例１に示す鉛蓄電池の出力端子部の組立図
である。
【図３】実施例２に示す鉛蓄電池の出力端子部の要部断
面図である。
【図４】実施例２に示す鉛蓄電池の出力端子部の組立図
である。
【図５】従来の鉛蓄電池の出力端子部の要部断面図であ
る。
【図６】従来の鉛蓄電池の出力端子部の組立図である。
【符号の説明】
1：極板耳部、 2：ストラップ、 3：極柱、 4：蓋、
5：ブッシング、6：足し鉛、 7：端子部品、 8：スタッ
ドボルト、 9：ナット、11ａ：絶縁スリーブ、 11ｂ：
フランジ付きの絶縁スリーブ、 12：ハーネス部、13：
絶縁板、 14：穴部、 15：穴部、16：座金
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 涌井 雅徳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 若田 繁一 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内 (72)発明者 松永 英樹 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA01 BB03 CC02 CC04 CC09 CC10 CC12 EE01 EE06 KK04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出力端子部に金属製のスタッドボルトが
    用いられ、該スタッドボルトに端子部品の一方の穴部及
    びハーネス部が配置され、前記ハーネス部と前記端子部
    品とが、前記スタッドボルトに螺着されたナットによっ
    て電気的に接続されるとともに、前記端子部品の他方の
    穴部は、極柱及びブッシングに溶接されている構造の鉛
    蓄電池であって、前記スタッドボルトと前記端子部品及
    び前記ハーネス部との境界には絶縁スリーブが存在し、
    前記ハーネス部の上面部には絶縁板が存在することによ
    って、前記スタッドボルト及び前記ナットと、前記端子
    部品及び前記ハーネス部とが電気的に絶縁されているこ
    とを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項２】 前記絶縁スリーブは前記端子部品に嵌合
    されており、前記スタッドボルトは、前記端子部品に前
    記絶縁スリーブを介して嵌合されていることを特徴とす
    る請求項１記載の鉛蓄電池。
  3. 【請求項３】 出力端子部に金属製のスタッドボルトが
    用いられ、該スタッドボルトに端子部品の一方の穴部及
    びハーネス部が配置され、該ハーネス部と前記端子部品
    とが、前記スタッドボルトに螺着されたナットによって
    電気的に接続されるとともに、前記端子部品の他方の穴
    部は、極柱及びブッシングに溶接されている構造の鉛蓄
    電池であって、前記スタッドボルト及び前記ナットと、
    前記端子部品及び前記ハーネス部との境界にはフランジ
    付きの絶縁スリーブが存在することによって、前記スタ
    ッドボルト及び前記ナットと、前記端子部品及び前記ハ
    ーネス部とが電気的に絶縁されていることを特徴とする
    鉛蓄電池。
  4. 【請求項４】 前記スタッドボルトは、合成樹脂製の蓋
    にインサート成形されていることを特徴とする請求項１
    記載の鉛蓄電池。
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