JP2005310425A

JP2005310425A - 鉛蓄電池

Info

Publication number: JP2005310425A
Application number: JP2004122592A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Koike; 喜一小池
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】鉛蓄電池が過放電等に陥ること等を防止するために端子とセル間の接続を遮断するためのスイッチを設けた蓄電池において、より小形で低コストな蓄電池を提供する。
【解決手段】電池端子とセル間にスイッチが介挿された鉛蓄電池であって、電槽に極板群が収納され、極板群から導出した極柱１が電槽の開口部を覆う蓋２にインサート成型された鉛ブッシング３に接続され、鉛ブッシングに接続された接続体４と負極端子間にスイッチング手段としてのＭＯＳＦＥＴ６が介挿され、負極端子５に前記ＭＯＳＦＥＴのフランジ６ａと一体化されたドレイン６ｄを接続し、かつ、接続体に前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子６ｓを接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は特に鉛蓄電池の端子構造に関するものである。

一般に車両用蓄電池は、エンジン始動用のセルモータをはじめとする各種補機類やライト等に電力を供給するために用いられ、主に鉛蓄電池が使用されている。このような車両用鉛蓄電池は、車両運行中に一定電圧で充電され、車両停止時には各種ＥＣＵや搭載電子機器のメモリーのバックアップに必要な数ｍＡ〜数十Ａ程度の微小電流（暗電流）で放電されるが、鉛蓄電池容量に対しては微小であり、１ヶ月程度の車両放置状態で鉛蓄電池が放電された場合でも鉛蓄電池はエンジン始動に必要な残存容量を有している。

しかしながら、ルームランプやスモールランプ等のスイッチを切り忘れた状態、あるいはドアが完全に締め切っていない、いわゆる半ドア状態でドアランプが点灯したまめ車両を放置すると、数Ａの電流で鉛蓄電池が放電され、１日〜２日程度で完全放電状態、さらには過放電状態となりエンジン始動できなくなる故障、いわゆるバッテリー上がりが発生する。

このような誤った使用によるバッテリーの完全放電や過放電を防止するため、特許文献１にはバッテリーの端子部に放電電流を遮断する遮断スイッチを設け、車両停止中のバッテリー電圧が規定以下となった場合に、この遮断スイッチを開状態として放電を遮断し、過放電を防止することが示されている。そして、車両への乗客の乗車や、車両ドアを開閉動作する際の車両に加わる振動を振動センサーで検出し、遮断スイッチを開状態から閉状態とすることによって、鉛蓄電池を放電可能な状態に復帰させる。
特開２００１−３５２６８７号公報

この特許文献１のバッテリーでは、遮断スイッチとしてラッチングリレーを用いている。ラッチングリレーはセット状態またはリセット状態に保持できるリレーであるが、エンジン始動時の百数十Ａ〜数百Ａのような大電流放電が可能なものは寸法も大きく、また高価なものであった。したがって、このようなラッチングリレーを内蔵したバッテリーは、このリレーを組み込むために必要な体積分、大型化し、かつ価格も高いものであった。

本発明は鉛蓄電池が過放電等に陥ること等を防止するために端子とセル間の接続を遮断するためのスイッチを設けた鉛蓄電池において、より小形で低コストな鉛蓄電池を提供するものである。

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、電池端子とセル間にスイッチが介挿された鉛蓄電池であって、電槽に極板群が収納され、極板群から導出した極柱が電槽の開口部を覆う蓋にインサート成型された鉛ブッシングに接続され、前記鉛ブッシングに接続された接続体と負極端子間にスイッチング手段としてのＭＯＳＦＥＴが介挿され、前記負極端子に前記ＭＯＳＦＥＴのフランジと一体化されたドレインを接続し、かつ、前記接続体に前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子を接続したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池において、前記負極端子と接続された板状部材を設け、前記ＭＯＳＦＥＴを複数設け、この板状部材の少なくとも一方の面に複数の前記ＭＯＳＦＥＴのフランジ面が接続され、前記ＭＯＳＦＥＴから下方に導出された複数のゲート端子を集合接続する基板を前記板状部材と離間して設け、前記板状部材と前記基板との間に前記接続体を設けたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。

さらに本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の鉛蓄電池において、前記基板に前記ソース端子−前記ドレイン端子のスイッチング動作を制御するための信号を入力する入力端子を備え、前記端子に入力された信号に応じてスイッチング動作を制御するための制御回路を前記基板に配置したことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。

そして本発明の請求項４に係る発明は、請求項３の鉛蓄電池において、前記制御回路は鉛蓄電池電圧に応じて前記ＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を制御することを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。

前記した本発明の構成によれば、スイッチング動作をＭＯＳＦＥＴで行うため、ラッチングリレーに比較して小形かつ安価とすることができる。また、ＭＯＳＦＥＴのドレインと一体化されたフランジは負極端子と接合された板状部材に接続されており、ＭＯＳＦＥＴからの発熱を板状部材と負極端子で放熱できるため、スイッチング動作の信頼性を高めることができる。また、ラッチングリレーのように接点を駆動する電力が必要なく、スイッチ自体の消費電力を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態による鉛蓄電池の要部を示す図である。また、図２は図１におけるＡ方向からの断面を示す図である。

電槽（図示せず）に収納された極板群（図示せず）から導出した極柱１に電槽の開口部を覆う蓋２にインサート成型された鉛ブッシング３が溶接等により接続されている。鉛ブッシング３には接続体４が接続されている。本発明の鉛蓄電池では、負極端子５と接続体との間にスイッチング手段としてのＭＯＳＦＥＴ６が接続されている。すなわち、負極端子５にＭＯＳＦＥＴ６のドレイン６ｄが、また接続体４にはＭＯＳＦＥＴ６のソース６ｓが接続されている。そしてＭＯＳＦＥＴ６のゲート６ｇの入力信号により、負極端子５−接続体４間のスイッチングを行うことができる。

ＭＯＳＦＥＴ６は鉛蓄電池の放電電流を許容できるものを選択するが、特に車両用鉛蓄電池の場合、エンジン始動時の電流は百数十〜数百Ａと大電流であるため、ＭＯＳＦＥＴ６の複数をそれぞれ並列に接続する。また、放熱板として機能するフランジ６ａがドレイン６ｄに電気的に接続されたＭＯＳＦＥＴ６を用い、フランジ６ａを負極端子５に直接接続すればよい。このような構成により、ＭＯＳＦＥＴ６で発生する熱を負極端子５に効果的に放熱することができる。

好ましい本発明の鉛蓄電池では、ＭＯＳＦＥＴ６を複数用いる場合、図１および図２に示したように、負極端子５に接続された板状部材７を設け、この板状部材の少なくとも一方の面にＭＯＳＦＥＴ６のフランジ６ａ，すなわちドレイン６ｄを接続する。また、電流容量によりＭＯＳＦＥＴ６の数が増える場合、板状部材７の両面にＭＯＳＦＥＴ６を配置すればよい。

また、ＭＯＳＦＥＴ６から下方に導出された複数のゲート６ｇを集合接続する基板８を板状部材７と離間して設ける。そして、板状部材７と基板８との接続体４を配置する。接続体４には各ＭＯＳＦＥＴ６のソース６ｓが接続される。これらの接続により複数のＭＯＳＦＥＴ６が各々並列に接続された構造となる。複数のゲート６ｇは基板６で互いに接続された後、蓋２上部に導出することにより、このゲート６ｇに信号を入力することによりＭＯＳＦＥＴ６のスイッチングを制御することができる。

本発明の好ましい実施形態として基板８上にＭＯＳＦＥＴ６のスイッチングを制御するための制御回路９を配置する。例えば図３に示したようなセル電圧を検出し、判定するセル電圧検出判定手段９ｃを設けることにより、鉛蓄電池電圧に応じてＭＯＳＦＥＴ６のスイッチング制御を行うことができる。なお、この制御回路９の駆動は鉛蓄電池本体で行われる。したがって、制御回路中の負極入力端子９ａは接続体４に、正極入力端子９ｂは鉛蓄電池の正極端子にそれぞれ接続すればよい。

制御回路９の動作例としては、鉛蓄電池の過放電を抑制する目的で、鉛蓄電池の放電電圧が所定値以下となった時点でＭＯＳＦＥＴ６を開状態となるような制御や、鉛蓄電池の過充電を抑制する目的で、鉛蓄電池の充電電圧が所定値以上となった時点でＭＯＳＦＥＴ６を閉状態とする制御を行うことができる。

正極入力端子９ｂの正極端子への接続方法としては、正極入力端子リード線を蓋２上面に取り出し、直接正極端子へ接続すればよい。この場合、リード線が蓋２より露出するため、例えば蓋２にリード線を収納するための溝部を設け、この溝部にリード線を収納した後、溝部に封止剤１０を充填すればよい。

上記の本発明の鉛蓄電池を製造する際に、負極端子５、板状部材７、ＭＯＳＦＥＴ６および基板８をモジュールとして組み立てておき、鉛ブッシング３と極柱１とを溶接した後に、このモジュールを蓋２に配置し、接続体４と鉛ブッシング３間を溶接等の手段により接続する。その後、モジュール内に含まれる基板８、ＭＯＳＦＥＴ６および配線が鉛蓄電池外部に暴露されることを防止するため、負極端子５を除き、封止剤１０でモジュールを封止すればよい。

なお、本発明の実施の形態としてＭＯＳＦＥＴ６はＮチャンネルのものを用い、負極端子−負極極柱間に配置したものを示した。ＭＯＳＦＥＴ６としてＰチャンネルのものを用いて正極端子−正極端子間に配置することも可能である。しかしながら、Ｐチャンネルに比べてＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴは大電流のスイッチング用途に広く普及し、より低コストであるため、本発明のようにＮチャンネルのものを負極端子−負極極柱間に配置することが好ましい。

上述した本発明の鉛蓄電池は、負極端子−セル間に設けたスイッチとしてＭＯＳＦＥＴを使用しているため、ラッチングリレーといった素子に比較してより小形かつ低コスト化が可能となる。また、接点を駆動するリレーとは異なり、スイッチングに必要な電力もより省電力で実現できる。例えば数１００Ａ程度の容量を要するリレー接点を駆動するのに必要な電力は５〜１０Ｗ程度である一方で、ＭＯＳＦＥＴのスイッチングに必要な電力は１〜１０ｍＷ程度である。また、基板に鉛蓄電池電圧を検知し、これによりＯＮ−ＯＦＦ動作させることにより、過放電時や過充電時に鉛蓄電池を回路から遮断できる等、鉛蓄電池をより安全・適切に使用できる。

本発明の鉛蓄電池は信頼性の高いＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として内蔵しており、過放電時や過充電時に鉛蓄電池を機器から遮断することが可能となり、信頼性や安全性を高めることができることから、車両用電源や各種電子機器用電源に幅広く適用することができる。

本発明の実施形態による鉛蓄電池の要部を示す図本発明の実施形態による鉛蓄電池の要部を示す図制御回路の例を示す図

符号の説明

１極柱
２蓋
３鉛ブッシング
４接続体
５負極端子
６ＭＯＳＦＥＴ
６ａ（ＭＯＳＦＥＴの）フランジ
６ｄ（ＭＯＳＦＥＴの）ドレイン
６ｇ（ＭＯＳＦＥＴの）ゲート
６ｓ（ＭＯＳＦＥＴの）ソース
７板状部材
８基板
９制御回路
９ａ負極入力端子
９ｂ正極入力端子
９ｃセル電圧検出判定手段
１０封止剤

Claims

電池端子とセル間にスイッチが介挿された鉛蓄電池であって、電槽に極板群が収納され、極板群から導出した極柱が電槽の開口部を覆う蓋にインサート成型された鉛ブッシングに接続され、前記鉛ブッシングに接続された接続体と負極端子間にスイッチング手段としてのＭＯＳＦＥＴが介挿され、前記負極端子に前記ＭＯＳＦＥＴのフランジと一体化されたドレインを接続し、かつ、前記接続体に前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子を接続したことを特徴とする鉛蓄電池。
前記負極端子と接続された板状部材を設け、前記ＭＯＳＦＥＴを複数設け、この板状部材の少なくとも一方の面に複数の前記ＭＯＳＦＥＴのフランジ面が接続され、前記ＭＯＳＦＥＴから下方に導出された複数のゲート端子を集合接続する基板を前記板状部材と離間して設け、前記板状部材と前記基板との間に前記接続体を設けたことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。
前記基板に前記ソース端子−前記ドレイン端子のスイッチング動作を制御するための信号を入力する入力端子を備え、前記端子に入力された信号に応じてスイッチング動作を制御するための制御回路を前記基板に配置したことを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池。
前記制御回路は鉛蓄電池電圧に応じて前記ＭＯＳＦＥＴのスイッチング動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の鉛蓄電池。