JP2005116387A - Lead-acid battery equipped with state judging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に自動車に用いられる鉛蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a lead storage battery mainly used in automobiles.
自動車のエンジン始動に用いられる鉛蓄電池(以下、蓄電池)には、その状態を点検するためのインジケータを備えたものがある。例えば特許文献1には電解液比重の変化に応じて浮沈する浮子を用いて電解液比重や電解液面を表示する鉛蓄電池用のインジケータが示されている。このようなインジケータを用いることにより蓄電池の充電状態や放電状態を予測することが可能となり、これらの結果を基に補充電や補液等のメンテナンス作業を行うことができる。このようなインジケータは構造も比較的簡便であるので広く普及している。 Some lead storage batteries (hereinafter referred to as storage batteries) used for starting an automobile engine are provided with an indicator for checking the state thereof. For example, Patent Document 1 discloses an indicator for a lead storage battery that displays the electrolyte specific gravity and the electrolyte surface by using a float that floats and sinks in accordance with a change in the electrolyte specific gravity. By using such an indicator, it becomes possible to predict the charged state or discharged state of the storage battery, and maintenance work such as supplementary charging or replacement fluid can be performed based on these results. Such an indicator is widely used because of its relatively simple structure.
一方、上記したようなインジケータとは異なり、蓄電池の端子電圧やその変化から得られる情報、例えば内部抵抗等の情報に基いて蓄電池の充放電状態や劣化状態を判定する方法や、その装置についても様々な検討が為されてきた。 On the other hand, unlike the indicator as described above, a method for determining the charge / discharge state and deterioration state of the storage battery based on information obtained from the terminal voltage of the storage battery and its change, for example, information on the internal resistance, etc. Various studies have been made.
このような蓄電池の状態判定表示装置を蓄電池に一体に設けた構造として、例えば特許文献2に示されたものが一般に知られている。ここでは蓄電池の蓋天面に形成した凹部に状態判定表示装置としての電圧計を収納した構造が示されており、蓄電池端子の鉛ブッシングに補助端子を一体に形成する。そして、この補助端子と電圧計の接続片とを接触させることにより、蓄電池端子間の電圧を計測する構成としたものである。
ところが、特許文献2の構造は補助端子の形状は単純な平板状で鉛ブッシングから水平方向に延ばしただけの構造であり、これと電圧計の接触片との接続を接触のみとしている。したがって、蓄電池内部の電解液(希硫酸)が補助端子を這い上がり、接触片を腐食させることがあった。また、蓄電池外部に付着した電解液や結露による水分、さらには粉塵等が補助端子と接触片との接触部に侵入し、これらの電気的接続が不安定となることがあった。
However, the structure of
特に自動車用蓄電池は、例えば60℃を超えるような高温雰囲気下において振動が加わった状態で使用される。このような条件下では、電解液の補助端子へのを這い上がりが促進され、数ヶ月といった比較的早期に電解液が電圧計に到達し、前記したような不具合を発生させることがあった。 In particular, an automobile storage battery is used in a state where vibration is applied in a high temperature atmosphere exceeding 60 ° C., for example. Under such conditions, the rising of the electrolytic solution to the auxiliary terminal was promoted, and the electrolytic solution reached the voltmeter relatively early such as several months, which sometimes caused the above-described problems.
さらに、特許文献2の構造では以下に示すような課題があった。
Furthermore, the structure of
すなわち、蓄電池端子から延出した補助端子の配置方向は互いに異極性端子の方向となっていることから、電圧計を正極−負極端子間に配置することとなる。JIS,D5301で規定された26B17型蓄電池といった自動車用蓄電池でも比較的小形の蓄電池では正極−負極端子間の寸法も短く、このような電圧計を配置するスペースは限定されたものとなる。また、蓄電池を車両に取り付けるためのステーは正極−負極端子間に配置されるため、電圧計の表示部を覆い、表示部が読み取れない場合があった。 That is, since the auxiliary terminals extending from the storage battery terminals are arranged in different polar terminals, the voltmeter is arranged between the positive electrode and the negative electrode terminal. Even in the case of an automotive storage battery such as the 26B17 type storage battery defined in JIS, D5301, a relatively small storage battery has a short dimension between the positive electrode and the negative electrode terminal, and the space for arranging such a voltmeter is limited. Moreover, since the stay for attaching the storage battery to the vehicle is disposed between the positive electrode and the negative electrode terminal, the display unit of the voltmeter may be covered and the display unit may not be read.
前記した課題を解決するために、本発明の請求項1に係る発明は、蓄電池の電圧情報に基いて前記蓄電池の状態を判別する判別手段とこの判別結果を表示する発光ダイオードや液晶パネル等の表示手段を有した状態判別装置を備え、極板群を収納した電槽を覆う蓋に設けたブッシングに前記極板群に設けた極柱を挿入し、前記ブッシングと極柱とを接合して形成した正極端子および負極端子を備え、前記ブッシングから突出し、かつ前記蓋に埋め込まれた検知端子の一部に前記蓋から露出する露出部を設けるとともに、前記露出部と前記状態判別装置から導出した蓄電池電圧入力のためのリード線とを接続することにより、前記蓄電池の端子と前記状態判別装置を電気的に接続した状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、前記検知端子は前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ仮想線に対して概ね直交する方向に前記ブッシングから突出させ、前記検知端子の前記露出部から前記ブッシングにかけての少なくとも底面に突起部を設けたことを特徴とする状態判別装置を備えた鉛蓄電池を示すものである。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 of the present invention includes a determination unit that determines the state of the storage battery based on voltage information of the storage battery, and a light emitting diode, a liquid crystal panel, or the like that displays the determination result. A state discriminating device having a display means is provided, and a pole column provided in the electrode plate group is inserted into a bushing provided in a lid that covers a battery case housing the electrode plate group, and the bushing and the pole column are joined. Provided with the formed positive electrode terminal and negative electrode terminal, an exposed portion protruding from the bushing and exposed from the lid to a part of the detection terminal embedded in the lid, and derived from the exposed portion and the state determination device In a lead storage battery comprising a state determination device in which the storage battery terminal and the state determination device are electrically connected by connecting a lead wire for storage battery voltage input, the detection terminal is the front Projecting from the bushing in a direction substantially orthogonal to a virtual line connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, and a protrusion is provided on at least the bottom surface of the detection terminal from the exposed portion to the bushing. The lead acid battery provided with the state discrimination device is shown.
また、本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載の状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、前記状態判別装置は判別手段と表示手段と有した回路基板を少なくともこの表示手段を透視可能とした保護ケースに収納するとともに、リード線のケースからの導出部を封止剤で封止したことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a lead storage battery comprising the state determination device according to the first aspect, wherein the state determination device includes at least a circuit board having a determination unit and a display unit. The lead wire is housed in a protective case that can be seen through, and the lead wire lead-out portion is sealed with a sealant.
また、本発明の請求項3に係る発明は、請求項1もしくは2に記載の状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、前記蓋に設けた第1の凹部内に前記露出部を設け、前記第1の凹部内に封止剤を充填して前記リード線と検知端子の前記露出部との接続部を液密に封止したことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the lead storage battery including the state determination device according to the first or second aspect, the exposed portion is provided in a first recess provided in the lid, and the first The concave portion of 1 is filled with a sealing agent, and the connection portion between the lead wire and the exposed portion of the detection terminal is sealed in a liquid-tight manner.
さらに、本発明の請求項4に係る発明は、請求項3に記載の状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、前記蓋に前記状態判別装置を収納する第2の凹部を設け、前記第1の凹部からから前記第2の凹部にわたって前記リード線を収納する溝部を形成したことを特徴とするものである。
Furthermore, the invention according to
また、本発明の請求項5に係る発明は、請求項4に記載の状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、前記電槽は隔壁により複数のセル室に区画されてなり、少なくとも前記第2の凹部を任意の一つのセル室にのみ対応して設けたことを特徴とするものである。
Further, the invention according to
また、本発明の請求項6に係る発明は、請求項4もしくは5に記載の鉛蓄電池において、前記第1の凹部、前記第2の凹部および前記溝部を覆い、かつ少なくとも前記表示手段を透視可能とした上蓋を前記蓋に装着したことを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the lead-acid battery according to the fourth or fifth aspect, the first concave portion, the second concave portion and the groove portion are covered, and at least the display means can be seen through. The upper lid is attached to the lid.
そして、本発明の請求項7に係る発明は、請求項6に記載の鉛蓄電池において、前記表示手段の注釈文を表示したシールを前記上蓋と前記蓋との境界部を覆うように貼りつけたことを特徴とするものである。
And the invention which concerns on
本発明によれば状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、状態判別装置と蓄電池本体との接続部への電解液の這い上がりや、水分や粉塵の侵入を防止することによって、接続部の腐食やこれによる接続不良を抑制する。これにより、接続部の信頼性を向上させ、状態判別機能を長期にわたって安定して提供することができる。 According to the present invention, in a lead storage battery equipped with a state discriminating device, by preventing the electrolyte from creeping into the connecting portion between the state discriminating device and the main body of the storage battery, and preventing moisture and dust from entering, Connection failure due to this is suppressed. Thereby, the reliability of a connection part can be improved and a state determination function can be provided stably over a long period of time.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明による状態判別装置を備えた鉛蓄電池1の外観を示す図である。 FIG. 1 is a view showing an appearance of a lead storage battery 1 provided with a state determination device according to the present invention.
本発明の鉛蓄電池1は極板群(図示せず)を収納する電槽2とこの電槽2を覆う蓋3を有している。蓋2には正極端子4および負極端子5が設けられ、前述の極板群から導出した極柱に溶接されている。
The lead storage battery 1 of the present invention has a
なお、本実施の形態では鉛蓄電池の単位セルが6セル直列接続され、公称電圧12Vである自動車の始動用鉛蓄電池の例について説明する。したがって、電槽2はその内部で隔壁によって、6つのセル室に区画され、それぞれのセル室に極板群が収納されている。また、それぞれのセル室には排気栓6が装着している。なお、排気栓6に替えて6セルの排気を集合し、一括排気する構造とすることもできる。
In this embodiment, an example of a lead acid battery for starting automobiles in which six unit cells of the lead acid battery are connected in series and has a nominal voltage of 12V will be described. Therefore, the
本発明では蓋3に蓄電池の端子電圧を計測し、その計測値に基いて蓄電池の充放電状態や劣化状態等の状態判別を行う状態判別装置7が収納されている。なお、状態判別装置7は正極端子4および負極端子5に電気的に接続されるが、この構造に関しては後述する。
In the present invention, a
また、本発明は状態判別装置7の状態判別のためのフローを規定するものではない。蓄電池電圧に基いて状態判別を行うために従来から提案されてきた種々の状態判別フローを適用することができる。
Further, the present invention does not define a flow for state determination of the
状態判別装置7は図2に示したように、状態判別を行うための判別手段とその判別結果を表示するための表示手段8で構成された回路基板9および回路基板9から導出した蓄電池電圧計測のためのリード線12,12´を備えている。なお、表示手段8としては回路基板9上に配置された発光LED又は、液晶パネル等を用いることができる。
As shown in FIG. 2, the state
さらに、回路基板9は保護ケース10内に収納することで外部からの電解液や結露等による水分付着や粉塵付着とこれらによる回路基板9の損傷を防止できる。なお、保護ケース10の構造はコスト面や生産性及びリード線12,12´の引出しを考慮し、直方体の1面を開口した合成樹脂の成形品を用いることができる。また、回路基板9には表示手段8が配置されているため、この合成樹脂材として保護ケース10外から表示手段8を視認するに支障がない程度の透明性を有したものを用いることが必要である。例として、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂を用いることができる。
Further, the
そして保護ケース10内には前記したような水分や粉塵の侵入を防止するため、保護ケース内に透明性を有した充填樹脂材11を充填することによって回路基板9そのものを外部と隔絶する、もしくは少なくとも保護ケース10のリード線12,12´を導出する開口部を充填樹脂材で封止することが好ましい。
And in order to prevent the intrusion of moisture and dust as described above into the
この充填樹脂材11として通常の電子回路部品保護用のものを用いることができる。自動車用の鉛蓄電池では、−30℃〜90℃といった広い温度領域で使用される。一方で保護ケース10と回路基板9、さらにこの回路基板9上で配置された各種電子部品はそれぞれ異なる様々な熱膨張係数を有している。したがって、上記のように広い温度領域で使用された場合にそれぞれの膨張量が異なることに起因して保護ケース10や回路基板9に応力が発生し、これらの部材に割れ、亀裂が発生したり、各種電子部品と回路基板9との電気的接続が損なわれる。
As this filling resin material 11, an ordinary one for protecting electronic circuit components can be used. In the lead acid battery for motor vehicles, it is used in a wide temperature range of −30 ° C. to 90 ° C. On the other hand, the
したがって充填樹脂材11は柔軟性を有した材料が好ましい。例えばポリウレタン系樹脂は、前記したような広範な温度領域下で発生する膨張・収縮に柔軟に追随することによって応力の集中を緩和することができる。 Therefore, the filling resin material 11 is preferably a flexible material. For example, a polyurethane-based resin can alleviate stress concentration by flexibly following expansion and contraction generated under a wide temperature range as described above.
次に、状態判別装置7と蓄電池本体との接続構造を説明する。図3は本発明の鉛蓄電池の構成を示した概略図である。蓋2には状態判別装置7を収納するための第2の凹部13とリード線の先端部に対応した第1の凹部14,14´を有している。さらに好ましくは第2の凹部13と第1の凹部14,14´間にリード線12,12´を収納するためのガイド溝15,15´を形成する。この状態判別装置7とリード線12,12´をそれぞれ第2の凹部13、第1の凹部14,14´およびガイド溝15,15´に収納する。
Next, a connection structure between the
図4は状態判別装置7とリード線12,12´をそれぞれ第2の凹部13、第1の凹部14,14´およびガイド溝15,15´に収納した状態を示す図である。ここで正極端子4と負極端子5にはそれぞれ検知端子22が設けられ、蓋3にインサート成形されている。
FIG. 4 is a view showing a state in which the
そして、本発明では検知端子22を正極端子4と負極端子5の中心線を結ぶ仮想線Lに対して概略直交する方向に突出するよう配置する。このような検知端子22の配置では、検知端子22をこの仮想線Lに向けて突出させた場合に比較して、状態判別装置7本体をより正極端子4あるいは負極端子5側に隣接して配置できる。したがって、蓄電池本体を自動車等の機器に取り付ける際に、取り付けステーが状態判別装置7の表示手段8を覆い隠すことを回避できる。
In the present invention, the
図5は図4におけるA−A´断面を示す図である。電槽2に接合した蓋に鉛ブッシング20がインサート成型されている。鉛ブッシング20には極板群に接続された極柱25が配置され、頂部で鉛ブッシング20と極柱25とが接合し、正極端子4を構成している。なお、負極端子5も正極端子4と同様の構成を有している。
FIG. 5 is a view showing an AA ′ cross section in FIG. 4. A
そして鉛ブッシング20から延出した検知端子22の一部が蓋2に設けた第1の凹部14で露出し、露出部24を構成する。なお、負極側においても正極側と同様、第1の凹部14´に負極の鉛ブッシング20から延出した検知端子22が露出した露出部24を有している。これら露出部24とリード線12,12´とがハンダ26等を用いて状態判別装置7が蓄電池端子間に電気的に接続される。
A part of the
ここで本発明においては鉛ブッシング20から延出した検知端子22は図6に示したように、蓋3にインサート成型されたインサート部21から水平方向へ突出し、検知端子22の少なくとも底面、好ましくは底面と側面に突起部23を設けている。この突起部23を設けることにより、蓄電池内部からの検知端子22への電解液這い上がりに対してのブロック性を持たせる事が可能となる。
Here, in the present invention, the
そのメカニズムは、突起部23により、突起部23間の底壁23aにおいて、突起部23を設けない場合に比較して、蓋3との密着性が大幅に改善する。これは突起部23を設けた検知端子22をインサート成型して蓋3を構成する場合、検知端子22の底壁23aと側壁23bに流れ込んだ溶融合成樹脂が側壁23bによって堰きとめられるので、成型時の樹脂射出圧が有効に底壁23に加えられ、結果的に検知端子22と蓋3との密着度が向上することによる。また、突起部23によって、検知端子22と蓋3との接触面積が増大することによっても電解液の這い上がりを抑制することができる。
As for the mechanism, the
そして好ましくは、蓄電池外部からの電解液や水分あるいは粉塵が露出部24とリード線12,12´の接続部に付着することによるリード線自身の腐食・断線の防止を目的として、第1の凹部14,14´に封止剤を充填し、接続部を液密に封止する。この封止剤としては蓋3を構成する合成樹脂(例:ポリプロピレン樹脂)との密着性と電解液付着時を考慮した耐酸性を有しているものを用いる。例えばポリプロピレン樹脂系のホットメルト材や状態判別装置7の充填樹脂材11として用いたポリウレタン系樹脂等を用いる。
Preferably, the first recess is used for the purpose of preventing corrosion / disconnection of the lead wire itself due to the electrolyte solution, moisture, or dust from the outside of the storage battery adhering to the connection portion between the exposed
さらに、状態判別装置7と正極端子4および負極端子5間との接続が完了した後、第2の凹部13、第1の凹部14,14´およびガイド溝15,15´を覆う上蓋28を被せることによって、鉛蓄電池1の外観を整えることができる。このような上蓋28を用いる場合、上蓋28は少なくとも状態判別装置7に配置された表示手段8を透視できる程度の透明性を備えた素材で構成することが必要である。
Further, after the connection between the
さらに、状態判別装置7を収納する第2の凹部13を任意の一つセル室にのみ対応して設けることが好ましい。すなわち状態判別装置7を複数のセル室にわたって設けない構成とすることにより、第2の凹部13を設けない従来の蓋に対応した電槽を本発明の鉛蓄電池にも使用することができるからである。もし、第2の凹部13を複数のセル室にまたがるように設けた場合、これら複数のセル室を区画する隔壁と第2の凹部13とが干渉するため、隔壁形状を変更した専用の電槽が必要となり、部品共用化がはかれず、結果として製品コスト削減が困難となるからである。
Furthermore, it is preferable to provide the
さらに、本発明の好ましい実施形態として図7に示したように、表示手段6の注釈文30を表示したシール31を上蓋28と蓋3との境界部を覆うように貼りつけることができる。シール31として例えば耐酸性樹脂フィルムをコートしたものを用いる。この構成により、表示手段6の表示内容を使用者に誤認なく伝達できる。また、上蓋28と蓋3の境界部への粉塵や水分の侵入を抑制できる上で極めて有効である。
Furthermore, as shown in FIG. 7 as a preferred embodiment of the present invention, a
本発明の状態判別装置を備えた鉛蓄電池は状態判別装置と蓄電池本体との接続部の信頼性を向上することができ、高温、振動といった苛酷な条件下で使用される自動車用鉛蓄電池として利用することができる。 The lead storage battery provided with the state determination device of the present invention can improve the reliability of the connection between the state determination device and the storage battery body, and is used as a lead storage battery for automobiles used under severe conditions such as high temperature and vibration. can do.
1 鉛蓄電池
2 電槽
3 蓋
4 正極端子
5 負極端子
6 排気栓
7 状態判別装置
8 表示手段
9 回路基板
10 保護ケース
11 充填樹脂材
12,12´ リード線
13 第2の凹部
14,14´ 第1の凹部
15,15´ ガイド溝
20 鉛ブッシング
21 インサート部
22 検知端子
23 突起
23a 底壁
23b 側壁
24 露出部
25 極柱
26 ハンダ
27 封止剤
28 上蓋
30 注釈文
31 シール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
極板群を収納した電槽を覆う蓋に設けたブッシングに前記極板群に設けた極柱を挿入し、前記ブッシングと極柱とを接合して形成した正極端子および負極端子を備え、
前記ブッシングから突出し、かつ前記蓋に埋め込まれた検知端子の一部に前記蓋から露出する露出部を設けるとともに、
前記露出部と前記状態判別装置から導出した蓄電池電圧入力のためのリード線とを接続することにより、前記蓄電池の端子と前記状態判別装置を電気的に接続した状態判別装置を備えた鉛蓄電池において、
前記検知端子は前記正極端子と前記負極端子とを結ぶ仮想線に対して概ね直交する方向に前記ブッシングから突出させ、
前記検知端子の前記露出部から前記ブッシングにかけての少なくとも底面に突起部を設けたことを特徴とする状態判別装置を備えた鉛蓄電池。 A state discriminating means for discriminating the state of the storage battery based on voltage information of the storage battery, and a state discriminating device having a display means such as a light emitting diode or a liquid crystal panel for displaying the discrimination result;
Inserting the pole column provided in the electrode plate group into the bushing provided on the lid that covers the battery case containing the electrode plate group, and having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal formed by joining the bushing and the electrode column,
Providing an exposed portion that protrudes from the lid to a part of the detection terminal protruding from the bushing and embedded in the lid,
In a lead storage battery including a state determination device that electrically connects a terminal of the storage battery and the state determination device by connecting the exposed portion and a lead wire for battery voltage input derived from the state determination device. ,
The detection terminal protrudes from the bushing in a direction substantially orthogonal to a virtual line connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal,
A lead storage battery comprising a state determining device, wherein a protrusion is provided on at least the bottom surface of the detection terminal from the exposed portion to the bushing.
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