JP2003017035A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JP2003017035A
JP2003017035A JP2001202442A JP2001202442A JP2003017035A JP 2003017035 A JP2003017035 A JP 2003017035A JP 2001202442 A JP2001202442 A JP 2001202442A JP 2001202442 A JP2001202442 A JP 2001202442A JP 2003017035 A JP2003017035 A JP 2003017035A
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JP
Japan
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battery
lead
cell
bushing
current
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JP2001202442A
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English (en)
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Takao Omae
孝夫 大前
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 電池に短絡電流や過電流が流れた際に、安全
に回路を遮断できる機能を鉛蓄電池にもたせる。 【解決手段】 鉛合金からなる極柱と鉛合金からなるブ
ッシングとの接合部分に過電流遮断機能を備え、その過
電流遮断機能を備える接合部分が3ヶ所以上あることを
特徴とする鉛蓄電池あるいはモノブロック電池。過電流
遮断機能を備えさせるために、極柱とブッシングとの接
合部分の断面積を他の部分よりも小さくする。特にモノ
ブロック鉛蓄電池では従来の12V電池に比べて36V
と3倍も高電圧であるので3ヵ所以上の電流遮断機能を
有することで信頼性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車では、省エネルギー要求の高まり
とともに、搭載する鉛蓄電池の高電圧化や電気エネルギ
ーとガソリンとを併用するハイブリッドシステム化が進
められている。高電圧化によりワイヤーハーネスや電気
部品を軽量化できる。また、ハイブリッドシステムで
は、電気エネルギーによりガソリンエンジンをアシスト
するため、省エネルギー、低公害化が達成できる。
【0003】これらの用途に用いられる電池に対して
は、より小型軽量化が求められており、そのひとつの解
決手段として、従来よりも高電圧のモノブロック電池が
検討されている。なお、モノブロック電池とは、隔壁の
ある一体成形のいわゆるモノブロック電槽を用いた電池
のことである。公称電圧20V以上のモノブロック電池
は従来ほとんど作られていない。例えば、従来電池は6
セル、12Vモノブロック電池であるが、高電圧電池と
して18セル、36V電池等が挙げられる。
【0004】電池電圧が高くなると、電池使用時や交換
作業時の安全性を考慮する必要がある。例えば、過失等
により、モノブロック電池の端子間が完全に短絡された
場合、非常に大きな電流が短絡物および電池内部に流れ
るという事態が起こる。その際、電池内部が異常発熱す
る危険がある。また、電池が高電圧になるほど、この際
に流れる電流は大きくなり、その危険は増大する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、電池に
短絡電流や過電流が流れた際に、安全に回路を遮断でき
る機能を鉛蓄電池にもたせることが本発明の課題であ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になした第1の発明は、鉛合金からなる極柱と鉛合金か
らなるブッシングとの接合部分に過電流遮断機能を備
え、その過電流遮断機能を備える接合部分が3ヶ所以上
あることを特徴とする鉛蓄電池である。
【0007】第2の発明は、モノブロック電池であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の鉛蓄電池である。
【0008】
【発明の実施の形態】過電流遮断機能を備えさせるため
に、鉛合金からなる極柱と鉛合金からなるブッシングと
の接合部分の断面積を、鉛蓄電池の極板以外の部品の断
面積よりも小さくする。ここで、断面積とは、充放電時
に電流が流れる方向に対して垂直な断面の面積のことを
指す。
【0009】いわゆるモノブロック鉛蓄電池において
は、セル間接続によって各セル同士が接続される。しか
し、上述のように、モノブロック電池の高電圧化によっ
て、過失等による危険が増大するため、セル間接続の一
部を、鉛合金からなる極柱と鉛合金からなるブッシング
との接合に替えることによって過電流遮断機能を強化す
る。
【0010】ここで、セル間接続部やストラップに過電
流防止機能を備えさせる、すなわち、セル間接続部やス
トラップの断面積を小さくすると、過電流防止機能が働
いて溶断したときに、その溶融鉛がそのセルの正負極板
を短絡させる可能性が非常に高い。このような場合、た
とえ鉛蓄電池の過電流防止機能が働いたとしても、その
セルでの短絡電流を止めることができないため、そのセ
ルにおいて異常な発熱を伴なうことがある。そのため、
過電流防止機能を備えるのは、最も発電要素から遠い部
分である鉛合金からなる極柱と鉛合金からなるブッシン
グとの接合部分が最適である。
【0011】図1(B)に電流遮断機能を有する極柱と
ブッシングとの接合部分の好適配置の一例を示す。この
例では本発明による接合部分を4ヶ所設けた。これは、
従来の12V電池に比べて36Vと3倍も高電圧である
ので、3倍以上安全性を高めるためである。3ヶ所以上
の電流遮断機能を有することで、何らかの原因で1ヶ所
が機能しなかった場合でも他の場所が機能するため、信
頼性が高くなる。
【0012】なお、上述の他、複数の鉛蓄電池や複数の
モノブロック鉛蓄電池を接続した場合でも同様のことが
言える。
【0013】
【実施例】本発明を実施例により説明する。
【0014】(実施例1)nセルが直列接続されている
モノブロック鉛蓄電池内部での電流経路は次のようにな
っている。
【0015】「正極端子→正極ブッシング→1セル目正
極柱→1セル目正極ストラップ→1セル目極板群→1セ
ル目負極ストラップ→1,2セル間接続部→2セル目正
極ストラップ→2セル目極板群 ………→nセル目極板
群→nセル目負極ストラップ→nセル目負極柱→負極ブ
ッシング→負極端子」 鉛蓄電池の場合、ブッシング、極柱、ストラップ等の部
品は、鉛合金から作られている。鉛合金は、低融点金属
として知られており、電気製品の電流遮断ヒューズとし
ても用いられている。組成により異なるが、電池で使用
するPb−Sn系合金(Sn<5質量%)においては、
320℃前後で溶融する。従って、鉛合金は使い方次第
では電池内部回路遮断用のヒューズとして使用可能であ
る。通常、これらの電流経路内では、抵抗となる部分が
ないように、断面積がほぼ一定となるように設計されて
いる。
【0016】試験電池は36V−20Ah/5hRのリ
テーナ式密閉鉛蓄電池とした。図1(A)(B)に本発
明により鉛蓄電池の一例を示す。図1(A)は外観図の
一例であり、図1(B)は極板群等の配置例を示す図で
ある。極板群は、正極板、負極板、微細ガラス繊維セパ
レータを積層して作られて、18個の極板群を電槽に収
納する。鉛蓄電池の場合1セルの起電力が2Vなので、
18個のセルを直列接続することで36V電池となる。
セルとセルの間はセル間隔壁で仕切られている。セル間
隔壁に設けられた穴を通じて、各セルの端子部を電気抵
抗溶接などの方法で接続し、ふたを溶着して電池が完成
する。なお、セル番号は正極端子側からの順番である。
図1(B)において、上段右から左に向かって1セル目
から9セル目までを並べ、9セル目と10セル目の間は
鉛合金からなる極柱と鉛合金からなるブッシングによっ
て接続され、下段左から右に向かって10セル目から1
8セル目を並べた。正負極端子とブッシングはふた上に
形成した。
【0017】この電池の場合、電流経路は次のようにな
る。
【0018】「正極端子→正極ブッシング→1セル目正
極柱→1セル目正極ストラップ→1セル目極板群→1セ
ル目負極ストラップ→1,2セル間接続部→ ………
→9セル目正極ストラップ→9セル目極板群→9セル目
負極ストラップ→ 9セル目負極柱→中間ブッシング→
10セル目正極柱→10セル目正極ストラップ→10セ
ル目極板群→10セル目負極ストラップ→ ……… →
18セル目極板群→18セル目負極ストラップ→18セ
ル目負極柱→負極ブッシング→負極端子」 電流遮断機能は、極柱とブッシングとの接合部分に持た
せた。溶融した鉛が極板群に飛び散ると、極板群内での
短絡等が起こる危険がある。極柱とブッシングの接合部
分は、極板群からの距離が比較的遠いために、溶融鉛が
極板群にかかる危険が小さい。図2に断面図を示す。図
2(A)は接合(溶接)前の状態の一例であり、図2
(B)は接合(溶接)後の状態の一例である。電池ふた
には、鉛合金からなるブッシングが設けられる。ブッシ
ングは、通常、ふたにインサート成型される。電池ふた
を取り付ける際に、極柱先端部がブッシングに挿入さ
れ、その後極柱とブッシングとを溶接する。極柱とブッ
シングとの接合部の断面積が、電流経路の中で最も小さ
くなるようにした。この断面積は、極柱先端部の直径を
変えることでコントロールできる。
【0019】図3に溶断が起こる際の模式図を示した。
図3(A)は溶断前の状態の一例であり、図3(B)は
溶断後の状態の一例である。電流が流れると、そのジュ
ール熱により鉛部品が発熱する。電気抵抗R、および発
熱量Wは次式で示される。
【0020】R=k×L/S k:鉛の比抵抗、L:
長さ、S:断面積 W=I2R I:電流 電池内電流経路のうち、最も断面積の小さい極柱とブッ
シングとの接合部分で抵抗が大きくなり、そのため発熱
が最も大きくなる。温度が鉛合金の融点以上になると溶
断がおこり[図3(B)]、回路が完全に遮断されるた
め以後の電流は流れなくなる。
【0021】
【実施例2】36Vモノブロック電池で短絡試験を実施
した。極柱とブッシングとの接続部分の断面積を、セル
間接続部の断面積に対して0.57とした。電池の内部
抵抗は約15mΩ、実際の端子電圧は約38Vであるた
め、短絡電流は2500A程度流れることになる。
【0022】電池に十分太いケーブルおよび十分な容量
を持つスイッチを接続し、スイッチの操作によって短絡
を開始した。約2400Aの電流が流れ、約2秒後に電
流が流れなくなった。電池を解体したところ、9セル目
負極柱とブッシングとの接合部分で溶断が起こってい
た。
【0023】この結果から、電池短絡が起こった際に、
本発明による電流遮断機能が有効に動作することがわか
った。
【0024】なお、上述の他、複数の鉛蓄電池や複数の
モノブロック鉛蓄電池を接続した場合でも同様であっ
た。
【0025】
【発明の効果】本発明により、電池端子間の完全短絡が
起こった際にも、電流を安全に遮断することができる。
特に高電圧電池では、その効果は大である。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明電池の一例
【図2】極柱/ブッシング部分の断面
【図3】過電流により溶断した状態

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉛合金からなる極柱と鉛合金からなるブ
    ッシングとの接合部分に過電流遮断機能を備え、その過
    電流遮断機能を備える接合部分が3ヶ所以上あることを
    特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 モノブロック電池であることを特徴とす
    る請求項1に記載の鉛蓄電池。
JP2001202442A 2001-07-03 2001-07-03 鉛蓄電池 Pending JP2003017035A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008117586A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池
WO2009153911A1 (ja) * 2008-06-20 2009-12-23 パナソニック株式会社 電池パック

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008117586A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池
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