JP2008027670A - Lead storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解液の液面の低下を検出すると共に正極板の変形を検出することができる液式の鉛蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a liquid lead-acid battery that can detect a decrease in the liquid level of an electrolyte and detect deformation of a positive electrode plate.
液式(開放型)の鉛蓄電池は、メンテナンス時に、電槽の各セル室内に注液されている電解液の液面が所定高さより低下していないかどうかを検査する必要があるので、従来は、光透過性のある電槽の外壁を通して電解液の液面の位置を確認したり、注液栓に取り付けられたフロート式の光学インジケータにより確認していた。しかしながら、車両に搭載された鉛蓄電池の場合には、ボンネット等を開けてこの鉛蓄電池が見えるようにして確認しなければならない。また、鉛蓄電池の電槽の外壁が黒色や他の着色によってほとんど光を通さない光非透過性となっている場合には、この電槽の外壁を通したり光学インジケータによる確認を行うことが困難な場合があった。さらに、電解液から蒸発した水分を凝結(凝縮)させて元のセル室内に還流させるようにした液還流室を備えた鉛蓄電池の場合には、元来想定した用途での使用時には電解液の減少がほとんどなく、想定された使用状況を逸脱していなければ電解液の液面が所定高さより低下するような事は起こらない。又、注液口からの補水が出来ない構造である。などの種々の背景のため、稀に発生する電解液の過度の減少を見過ごすおそれが多くなる。 Since liquid type (open type) lead-acid batteries need to be inspected during maintenance to check whether the electrolyte level injected into each cell chamber of the battery case has fallen below a predetermined height, The liquid level of the electrolyte was confirmed through the outer wall of the light-transmitting battery case, or was confirmed by a float type optical indicator attached to the liquid injection stopper. However, in the case of a lead-acid battery mounted on a vehicle, the lead-acid battery must be confirmed by opening a bonnet or the like. In addition, when the outer wall of the lead-acid battery battery case is black or other light-impervious material that hardly transmits light, it is difficult to pass through the outer wall of the battery case or to check with an optical indicator. There was a case. Furthermore, in the case of a lead storage battery having a liquid reflux chamber in which water evaporated from the electrolyte is condensed (condensed) and refluxed into the original cell chamber, There is almost no decrease, and the liquid level of the electrolyte does not drop below a predetermined height unless it deviates from the assumed use situation. In addition, it is a structure that cannot be refilled from the injection port. Because of various backgrounds such as the above, there is an increased risk of overlooking the rare reduction of the electrolyte that occurs rarely.
そこで、従来は、液面検出電極が電解液に浸かるようにした液面検出装置をセル室内に配置して、この液面検出電極の電位を随時検査することにより、電解液の液面が所定高さより低下して液面検出電極が電解液に浸からなくなった場合に、ブザーやランプ等の警報装置を作動させるようにした鉛蓄電池があった(例えば、特許文献1〜3参照。)。
Therefore, conventionally, a liquid level detection device in which the liquid level detection electrode is immersed in the electrolytic solution is arranged in the cell chamber, and the liquid level of the electrolytic solution is determined by examining the potential of the liquid level detection electrode as needed. There has been a lead storage battery in which an alarm device such as a buzzer or a lamp is operated when the liquid level detection electrode is not soaked in the electrolyte due to a drop from the height (for example, see
また、鉛蓄電池の正極板は、充放電の繰り返しに伴って活物質である二酸化鉛が膨張と収縮を繰り返すので、この二酸化鉛の膨張時に鉛格子のマス目が徐々に押し広げられて、長期間の使用に伴い、図6における1点鎖線Bに示すように、正極板3における耳部3aを除く格子体の上端が上方に拡張変形し、この正極板3が負極ストラップ8に接触して内部短絡を起こすおそれがある。そこで、従来は、正極板の拡張変形をセンサで電気的に検出して、発光ダイオード等の警報装置を作動させるようにした鉛蓄電池があった(例えば、特許文献4〜6参照。)。
本発明は、電解液の液面が所定高さより低下したことを検出する液面検出装置を用いて正極板の変形が所定の変形量を超えたことをも検出することができる鉛蓄電池を提供しようとするものである。 The present invention provides a lead-acid battery capable of detecting that the deformation of a positive electrode plate exceeds a predetermined deformation amount by using a liquid level detection device that detects that the liquid level of the electrolytic solution has fallen below a predetermined height. It is something to try.
請求項1の液式の鉛蓄電池は、正負極板と正負極端子と液面検出電極を有する液面検出装置とを備え、正負極端子間の電位差と前記液面検出電極と負極端子との間の電位差との関係が予め定めた第1の条件を満たす場合には電解液の液面が所定高さより低下したと判定する液面判定手段と、正負極端子間の電位差と前記液面検出電極と負極端子との間の電位差との関係が予め定めた第2の条件を満たす場合には正極板の変形が所定の変形量を超えたと判定する正極板変形判定手段とを具備することを特徴とする。
The liquid lead-acid battery according to
請求項1の発明によれば、液式の鉛蓄電池の電解液の液面が正常な場合には、液面検出電極がこの電解液に浸かるが、電解液の液面が所定高さより低下した場合には、液面検出電極は、この電解液に浸からなくなるので、液面判定手段によって、正負極端子間の電位差と液面検出電極と負極端子との間の電位差との関係が第1の条件を満たすかどうかを調べることにより、液面が所定高さより低下したと判定することができる。また、正極板の変形が所定の変形量を超えた場合には、液面検出電極がこの正極板に接触するので、正極板変形判定手段によって、正負極端子間の電位差と液面検出電極と負極端子との間の電位差との関係が第2の条件を満たすかどうかを調べることにより、正極板の変形が所定の変形量を超えたと判定することができる。しかも、この液面検出電極と負極端子との間の電位差は、正負極端子間の電位差に応じた割合で変化するので、この正負極端子間の電位差との関係に基づき第1の条件や第2の条件を満たすかどうかを判定することにより、これら電解液の液面が所定高さより低下したことや正極板の変形が所定の変形量を超えたことを確実に検出することができるようになる。そして、この液面検出電極を用いれば、電解液の液面検知に加え、正極板の変形検知も可能となるので、コストを削減することもできる。
According to the invention of
本発明は、例えば電槽内のセル室に収納された極板群が直列に接続され、これら直列接続された極板群の両端が正負極端子に接続された液式の鉛蓄電池において、いずれか1以上のセル室内に、少なくとも下端に液面検出電極が露出した液面検出装置を、この下端が電解液に浸かり、かつ、極板群の正極板の上方の位置に下向きに突出させて配置すると共に、正負極端子間の電位差と、この液面検出装置の液面検出電極と負極端子との間の電位差との差又は割合が所定の液面判定条件を満たす場合に、電解液の液面が所定高さより低下したと判定する液面判定手段と、この電位差の差又は割合が、所定の正極板変形条件を満たす場合に、正極板の変形が所定の変形量を超えたと判定する正極板変形判定手段とを備えた構成とすることができる。 The present invention provides a liquid lead-acid battery in which, for example, electrode plates stored in a cell chamber in a battery case are connected in series, and both ends of these electrode plates connected in series are connected to positive and negative terminals. Or a liquid level detection device having a liquid level detection electrode exposed at least at the lower end in one or more cell chambers, the lower end being immersed in the electrolyte and protruding downward to a position above the positive electrode plate of the electrode group. When the difference or ratio between the potential difference between the positive and negative electrode terminals and the potential difference between the liquid level detection electrode and the negative electrode terminal of the liquid level detection device satisfies a predetermined liquid level determination condition, When the liquid level determination means that determines that the liquid level has dropped below a predetermined height and the difference or ratio of this potential difference satisfies a predetermined positive electrode plate deformation condition, it is determined that the deformation of the positive electrode plate has exceeded a predetermined deformation amount. And a positive electrode plate deformation determination means.
この構成によれば、セル室内の電解液の液面の高さが所定以上の場合には、液面検出装置の液面検出電極がこの電解液に浸かるので、当該セル室の極板群における負極板と同電位になるが、電解液の液面が所定高さより低下した場合には、液面検出装置の液面検出電極は、この電解液に浸からなくなるので、0電位又はこれに近い極めて低い電位となる。また、当該セル室の極板群の正極板が拡張変形していない場合には、この正極板の上方にある液面検出装置の液面検出電極がこの正極板に接触することはないが、正極板の変形が所定の変形量を超えた場合には、液面検出装置の下端に露出した液面検出電極が拡張変形した正極板に接触しこの正極板と同電位になる。従って、液面検出装置の液面検出電極と負極端子との間の電位差は、電解液の液面が所定高さより低下した場合が最も低くなり、電解液の液面の位置が正常であり正極板のサイズも正常な場合がこれよりも十分に高くなり、正極板の変形が所定の変形量を超えた場合には、さらに1セルの極板群の起電力分だけ高くなる。しかも、この液面検出装置の液面検出電極と負極端子との間の電位差は、正負極端子間の電位差に応じた割合で変化するので、この正負極端子間の電位差との差又は割合が液面判定条件及び正極板変形条件を満たすかどうかを判定することにより、これら電解液の液面が所定高さより低下したことや正極板の変形が所定の変形量を超えたことを確実に検出することができるようになる。 According to this configuration, when the liquid level of the electrolytic solution in the cell chamber is equal to or higher than a predetermined level, the liquid level detecting electrode of the liquid level detecting device is immersed in the electrolytic solution. Although the potential is the same as that of the negative electrode plate, the liquid level detection electrode of the liquid level detection device is not immersed in this electrolytic solution when the liquid level of the electrolytic solution falls below a predetermined height. Extremely low potential. In addition, when the positive electrode plate of the electrode plate group of the cell chamber is not expanded and deformed, the liquid level detection electrode of the liquid level detection device above the positive electrode plate does not contact the positive electrode plate, When the deformation of the positive electrode plate exceeds a predetermined deformation amount, the liquid level detecting electrode exposed at the lower end of the liquid level detecting device comes into contact with the expanded positive electrode plate and has the same potential as this positive electrode plate. Therefore, the potential difference between the liquid level detection electrode of the liquid level detection device and the negative electrode terminal is lowest when the liquid level of the electrolytic solution falls below a predetermined height, and the position of the liquid level of the electrolytic solution is normal and the positive electrode When the size of the plate is normal, it is sufficiently higher than this, and when the deformation of the positive electrode plate exceeds a predetermined deformation amount, it is further increased by the electromotive force of the electrode plate group of one cell. In addition, since the potential difference between the liquid level detection electrode and the negative electrode terminal of this liquid level detection device changes at a rate corresponding to the potential difference between the positive and negative electrode terminals, the difference or rate between the potential difference between the positive and negative electrode terminals is By determining whether the liquid level judgment condition and the positive electrode plate deformation condition are satisfied, it is reliably detected that the liquid level of these electrolytes has fallen below a predetermined height and that the deformation of the positive electrode plate has exceeded a predetermined deformation amount. Will be able to.
ここで、正極板の上方の位置とは、正極ストラップへの接続のために正極板から突出した耳部を除いた格子体の上端よりも上方の位置をいい、最も上方への変形が大きくなる部位の上方が好ましい。また、正極板と負極ストラップとの短絡を確実に防止するために、液面検出装置の液面検出電極の下端を正極板における負極ストラップに近い部位の上方に配置する場合には、この負極ストラップの下端面よりも少し下方の位置に配置することが好ましいが、正極板における最も上方への変形が大きくなる部位の上方に配置する場合には、この負極ストラップの下端面よりも上方の位置に配置した方がよいこともある。そして、液面検出装置の液面検出電極の下端をこのように配置することにより、正極板の変形が所定の変形量を超えたことを検出することができるようになり、電解液の液面が所定高さより低下したことも検出することができる。 Here, the position above the positive electrode plate means a position above the upper end of the lattice body excluding the ears protruding from the positive electrode plate for connection to the positive electrode strap, and the greatest upward deformation occurs. Above the site is preferred. In addition, in order to reliably prevent a short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode strap, when the lower end of the liquid level detection electrode of the liquid level detection device is disposed above the portion of the positive electrode plate close to the negative electrode strap, this negative electrode strap It is preferable to place it at a position slightly lower than the lower end surface of the negative electrode, but when it is arranged above the portion of the positive electrode plate where the upward deformation is greatest, it is at a position above the lower end surface of the negative electrode strap. Sometimes it is better to place it. And by arranging the lower end of the liquid level detection electrode of the liquid level detection device in this way, it becomes possible to detect that the deformation of the positive electrode plate exceeds a predetermined deformation amount, and the liquid level of the electrolyte solution It is also possible to detect that has fallen below a predetermined height.
なお、請求項1の第1の条件や第2の条件は、正負極端子間の電位差とこの液面検出装置の液面検出電極と負極端子との間の電位差との差又は割合が所定範囲内かどうかで適/不適を定める上記のような液面判定条件や正極板変形条件である場合の他、例えば、正負極端子間の電位差と、この液面検出装置の液面検出電極と負極端子との間の電位差との双方をパラメータとした他の任意の関係式によって求められる値が所定範囲内かどうかで適/不適を定める条件としたり、正負極端子間の電位差と、この液面検出装置の液面検出電極と負極端子との間の電位差とをそれぞれ適宜の電圧範囲ごとに分類(量子化/離散化)し、これらの電位差の組み合わせごとに適/不適を予め設定した表に基づいて判定を行うような条件とすることもできる。
The first condition or the second condition of
以下、本発明の最良の実施形態について図1〜図5を参照して説明する。なお、これらの図においても、図6に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same reference numerals are given to constituent members having the same functions as those of the conventional example shown in FIG.
本実施形態は、図1に示す自動車用の液式の鉛蓄電池について説明する。この鉛蓄電池は、樹脂製の方形容器状の電槽1と、この電槽1の上端開口部を塞いで封止する樹脂製の電槽蓋2とを備えている。電槽1の内部は、図2に示すように、隔壁1aによって内部が複数(本実施形態では6箇所)のセル室1bに区切られていて、各セル室1bには、それぞれ複数枚ずつの正極板3と負極板4とをセパレータ5を介して積層した極板群が収納されると共に電解液6が満たされている。また、極板群の正極板3と負極板4は、図2及び図3に示すように、極板群の上方に配置された正極ストラップ7と負極ストラップ8に接続されている。そして、各セル室1bの正極ストラップ7は、一方に隣接するセル室1bの負極ストラップ8と隔壁1aの貫通孔を介して接続されると共に、各セル室1bの負極ストラップ8も、他方に隣接するセル室1bの正極ストラップ7と隔壁1aの貫通孔を介して接続され、これによって全セル室1bの極板群が直列に接続されている。
This embodiment demonstrates the liquid type lead acid battery for motor vehicles shown in FIG. This lead storage battery includes a resin-made rectangular container-
上記電槽1は、鉛蓄電池の外観の見栄え向上のため、黒色等で着色した樹脂を用いているので、外壁等はほとんど光を通さない光非透過性となっている。従って、電槽1の外壁を通してセル室1bの電解液6の液面位置を調べることは困難であり、しかも、セル室1b内にほとんど光が入らないので、光学式液面検出装置でフロートの浮き位置(例えば色)を確認することも困難となる。
Since the
電槽蓋2は、上記電槽1と同様に光非透過性の樹脂製であり、この電槽1の上端開口部に熱溶着等により封止固着される。また、この際、電槽1の各セル室1bも、隔壁1aの上端で封止されてセル室1bごとに分離される。また、この電槽蓋2には、両端のセル室1b,1bからそれぞれ外部に向けて貫通し封止された正極端子9と負極端子10が埋め込み成形されている。これらの端子9、10は、それぞれ両端のセル室1b,1b内で正極ストラップ7と負極ストラップ8に接続されることにより鉛蓄電池の外部端子となる。
The
上記電槽蓋2には、図1及び図3に示すように、液還流室2aが形成されている。液還流室2aは、電槽蓋2の上面に形成された窪みによる空間によって構成され、上方の開口部は液還流室蓋11によって塞がれる。この液還流室2aは、電槽1の6箇所のセル室1bに対応するように、各隔壁1aに対応する位置に形成された液還流室隔壁2bを介して6箇所の小部屋に区切られている。ただし、この液還流室隔壁2bは、図示しないスリット等を介して隣接する小部屋同士が互いに連通するようになっている。液還流室隔壁2bで区切られた各小部屋には、対応するセル室1bに通じる排気口2cと還流口2dが形成されている。そして、セル室1bから漏出した水蒸気や霧状の電解液が排気口2cを通ってこの液還流室2aの小部屋に入ると、仕切りによって区切られたこの小部屋内で凝結して液状となり、傾斜面の底にある還流口2dから再び元のセル室1bに還流されるようになっている。また、セル室1bで電気分解によって発生した酸素ガスと水素ガスが排気口2cを通ってこの液還流室2aの小部屋に入ると、液還流室隔壁2bのスリット等を介して両端の小部屋に達し、液還流室蓋11の下面に取り付けられたフィルタ11aを介して外部に排出されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 3, a
上記電槽蓋2には、正極端子9が直接接続されるセル室1bに隣接するセル室1bに通じて上面に開口する液面検出装置取付用孔2eが開口されていて、図2及び図3に示すように、この液面検出装置取付用孔2eに液面検出装置12が取り付けられる。液面検出装置12は、内部に純鉛製の液面検出電極12aが埋め込み成形された樹脂部品であり、上部が液面検出装置取付用孔2eに固着されて開口部を封口すると共に、下部が下方のセル室1b内に入り込んで下向きに突出している。また、この液面検出装置12の下端は、電解液6に浸かり、かつ、極板群におけるいずれかの正極板3の上方の位置であって、負極ストラップ8の下端面よりも少し下方の位置に配置されるようになっている。なお、この液面検出電極12aは、電解液6に対して安定な導電体であればよく、必ずしも純鉛製である必要はない。
The
上記液面検出電極12aは、液面検出装置12の内部の上部から下部にかけて配置されると共に、正極板3が所定の変形量を超えて変形した場合に、これに接触することができるように下部で露出していればよい。つまり、この液面検出電極12aは、液面検出装置12の下端に露出していることが好ましい。例えば図4(a)では、図2や図3に示したものと同様に、液面検出装置12の下端面からさらに下方に突出するものを示すが、図4(b)に示すように、液面検出装置12の下端面と面一に露出するだけでもよい。ただし、液面検出電極12aが液面検出装置12の下端に露出することは必須ではなく、例えば図4(c)に示すように、液面検出装置12の下端面に正極板3と平行に開口するすり割り溝12b内で液面検出電極12aが露出するようにし、変形した正極板3がこのすり割り溝12bの隙間に入り込むように液面検出装置12を配置してもよい。また、例えば図4(d)に示すように、液面検出装置12の下部に横断面が半円形状となるような切り欠き12cを設け、この切り欠き12cによって形成された側方を向く平坦面に液面検出電極12aを露出するようにして、この液面検出電極12aの露出した面が正極板3と隣接するように液面検出装置12を配置することもできる。
The liquid
液面検出電極12aは弾性を有する構造や材質にすれば、正極板の変形に伴う応力緩和の効果を付与する事ができる。上記液面検出電極12aを液面検出装置12の下端面からさらに下方に突出させる場合、液面検出電極12aの先端をコイル状にしたり、あるいは図4(e)に示すように、2枚の板状の液面検出電極12aを下方に突出させると共に先端部を二股に開けておけば、変形した正極板3がこの液面検出電極12aの2枚の板状の間に入り込んで接触するので、正極板3の変形力を緩和することができる。また、図4(f)に示すように、液面検出電極12aを蛇腹状に折り畳んだシート状にして下方に突出させた場合も、このシート状の液面検出電極12aの弾性によって、変形した正極板3が接触するだけでなく、変形による応力緩和にも寄与することができるようになる。しかも、このシート状の液面検出電極12aのシート幅を広げて、この幅方向が正極板3の積層方向に沿うように配置すれば、複数枚の変形した正極板3と接触する機会が得られるので、検出能力を高めることもできるようになる。また、液面検出電極12aにはゴムなどの弾性を有する樹脂と金属粉などの導電性粉体とを複合したものを用いてもよい。以上、これまで説明してきたように、液面検出電極12aが変形した正極板に接触できればよいのであって、液面検出電極12aの形状は特に限定されない。又、液面検出電極12aは電解液に対して安定な導体であれば良いのであって、必ずしも純鉛製である必要はなく、実施例によって限定されるものではない。
If the liquid
なお、自動車用の鉛蓄電池は、エンジンルーム内において、エンジンに近い側に正極端子9を配置するのが通常であるため、正極端子9が直接接続されるセル室1bが最も高温になり電解液6の減少も最大となる。このため、液面検出装置12は、この正極端子9のセル室1b又はこれにできるだけ近いセル室1bに取り付けるのが好ましく、本実施形態では、正極端子9のセル室1bの隣、即ち正極端子9のセル室1bから数えて2番目のセル室1bに取り付けている。
In addition, since the lead acid battery for automobiles normally has the
上記電槽蓋2の上面には、図1に示すように、液面警報装置埋設用凹部2fが形成されている。この液面警報装置埋設用凹部2fには、液面警報装置13が嵌め込み固着されて埋設される。液面警報装置13は、図5に示すように、正負極端子9、10に接続されることによって鉛蓄電池自身から電源の供給を受けて作動するようになっていて、液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bとブザー13cとLED13dとによって構成されている。また、液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bは、正負極端子9、10と、上記液面検出装置12の液面検出電極12aの電位を入力するようになっている。
On the upper surface of the
なお、この液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bは、オペアンプ等を用いたアナログ回路として構成したり、AD変換器を介したディジタル回路で構成することもできるが、本実施形態では、マイクロコンピュータとこのマイクロコンピュータ上で動作する液面判定プログラムと正極板変形判定プログラムとによって構成している。また、マイクロコンピュータの液面判定プログラムと正極板変形判定プログラムは、一定時間ごとに起動されて、この液面検出電極12aの電位のディジタルデータを検査するようになっている。
The liquid level determination means 13a and the positive electrode plate deformation determination means 13b can be configured as an analog circuit using an operational amplifier or the like, or can be configured as a digital circuit via an AD converter. In this embodiment, A microcomputer, a liquid level determination program operating on the microcomputer, and a positive electrode plate deformation determination program are included. Further, the liquid level determination program and the positive electrode plate deformation determination program of the microcomputer are activated at regular intervals to inspect digital data of the potential of the liquid
上記液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bは、検出結果に応じてブザー13cを鳴らしたりLED13dを点灯させることにより、利用者に警告を発するようになっている。ただし、ブザー13cは、一定期間鳴り続けたり断続的に鳴ることにより、警告の内容を変えることができ、LED13dも、例えば発光色が緑色と黄色と赤色のLEDを選択したり、常時点灯に替えて点滅させたり、複数の発光色のLEDを組み合わせることにより警告の内容を変えることができる。また、LED13dは、正常時には、例えば緑色のLEDのみを点灯させることにより、電解液6や正極板3が正常であることを知らせることもできる。
The liquid level determination means 13a and the positive electrode plate deformation determination means 13b issue a warning to the user by sounding the
なお、本実施形態では、液面判定手段13aや正極板変形判定手段13bの検出結果がマイクロコンピュータの出力ポートにディジタルデータとして現れるので、このディジタルデータに応じてブザー13cのドライバやLED13dのドライバがブザーを鳴らしたりLEDを発光させることになる。この際、LED13dの発光色は、出力ポートの相違によって選択することができる。また、ブザー13cの断続音やLED13dの点滅は、この出力ポートに現れるディジタルデータを変化させることにより直接制御することもできる。
In this embodiment, the detection result of the liquid level determination means 13a and the positive electrode plate deformation determination means 13b appears as digital data at the output port of the microcomputer, so that the driver of the
上記液面警報装置13と正負極端子9、10との間や液面検出装置12の液面検出電極12aとの配線は、例えば電槽蓋2の上面に配置した導線によって行うこともできるが、本実施形態では、電槽蓋2の樹脂中に埋め込まれた導体によって配線され、外部からは見えないようになっている。
The wiring between the liquid
上記液面警報装置13における液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bの動作を説明する。液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bは、それぞれ液面検出装置12の液面検出電極12aの電位を入力することにより、まず負極端子10の電位との間の電位差を検出する。この際、本実施形態では、液面警報装置13が正負極端子9、10から電源の供給を受けて負極端子10の電位を接地電位としているので、液面検出装置12の液面検出電極12aの電位をマイクロコンピュータのアナログポートに入力してAD変換によりディジタルデータに変換することにより、この液面検出電極12aと負極端子10との間の電位差を検出することができる。また、この液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bは、正負極端子9、10間の電位差も検出する。本実施形態では、正負極端子9、10から供給された電源をDC−DC変換により定電圧電源としてマイクロコンピュータ等を動作させるので、正極端子9の電位をこのマイクロコンピュータのアナログポートにも入力することにより、この正負極端子9、10間の電位差を検出することができる。そして、この液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bは、正負極端子9、10間の電位差に対する液面検出電極12aと負極端子10との間の電位差の割合(比)を算出する。なお、これら液面検出電極12aの電位等の入力や電位差の割合を算出する演算は、液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bに共通であるため、本実施形態では、この演算結果を液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bで共用するようにしている。
The operation of the liquid
ここで、セル室1b内の電解液6の液面が正常であり正極板3も過度の変形がない場合には、液面検出装置12の液面検出電極12aは、電解液6に浸かり正極板3には接触していない状態となるので、図5における実線P1に示すパスによってこのセル室1bの負極板4と同電位になる。従って、本実施形態では、6箇所のセル室1bの極板群が直列に接続され、正極端子9のセル室1bから2番目のセル室1bに液面検出装置12が取り付けられているので、この電位差の割合は(6−2)/6=2/3となり、正負極端子9、10間の電位差が12.0Vであれば、液面検出電極12aの電位差は8.0Vとなる。そして、一般的に、N箇所のセル室1bに収納された極板群が直列に接続されていて、正極端子9のセル室1bから数えてn番目のセル室1bに液面検出装置12が取り付けられている鉛蓄電池の場合には、この電位差の割合は(N−n)/Nとなる。
Here, when the liquid level of the
また、セル室1b内の電解液6の液面が所定高さより低下した場合には、液面検出装置12の液面検出電極12aは、この電解液6に浸からなくなり、図5における実線P1に示すパスがなくなるので、開放されて実質的に接地電位、即ち負極端子10と同じ電位となる。ただし、セル室1bの内壁面や液面検出装置12の樹脂表面には、電解液6が付着して水分のみが蒸発することにより粘度の高い硫酸が残存することがあり、この導電性の付着物によるパスを介して液面検出電極12aが電解液6(負極板4)と繋がることがある。もっとも、このような導電性の付着物によるパスが生じたとしても、電気抵抗が大きいので、液面検出電極12aと負極端子10との電位差は極めて0に近くなる。
When the liquid level of the
さらに、セル室1b内の正極板3の変形が所定の変形量を超えた場合には、図3における1点鎖線Aに示すように、この正極板3の耳部3aが形成されていない側の格子体の上端が上方に大きく拡張変形して、負極ストラップ8に接触する前に、液面検出装置12の下端に露出する液面検出電極12aに接触するようになり、図5における破線P2に示すパスによってこのセル室1bの正極板3と同電位になる。従って、本実施形態では、液面検出電極12aの電位差の割合は(6−(2−1))/6=5/6となり、正負極端子9、10間の電位差が12.0Vであれば、液面検出電極12aの電位差は10.0Vとなる。そして、一般的に、N箇所のセル室1bに収納された極板群が直列に接続されていて、正極端子9のセル室1bから数えてn番目のセル室1bに液面検出装置12が取り付けられている鉛蓄電池の場合には、この電位差の割合は(N−(n−1))/Nとなり、正常な場合よりも1セルの極板群の起電力分だけ高い電位となる。
Furthermore, when the deformation of the
上記液面判定手段13aは、セル室1b内の電解液6の液面が所定高さより低下した場合を検出するので、液面検出電極12aの電位差の割合を2/3よりも十分に小さい所定の液面判定の割合と比較して、この液面判定の割合以下となったときに、ブザー13cやLED13dによる警報を発する。また、正極板変形判定手段13bは、セル室1b内の正極板3の変形が所定の変形量を超えたことを検出するので、液面検出電極12aの電位差の割合を2/3よりも十分に大きく5/6よりも十分に小さい所定の正極板変形判定の割合と比較して、この割合以上となったときに、ブザー13cやLED13dによる警報を発する。
The liquid level determination means 13a detects a case where the liquid level of the
ただし、鉛蓄電池の電解液6の液面は、自動車の走行中の振動等によって上下し、この電解液6が十分にある場合でも、液面検出装置12の液面検出電極12aが一時的に電解液6に浸からなくなることがある。このため、例えば検出した液面検出電極12aの電位差を低域通過フィルタに通してから正負極端子9、10間の電位差との割合を算出することにより、一時的な液面検出電極12aの電位差の低下には影響されない検出を行うようにすることが好ましい。また、正負極端子9、10間の電位差も、自動車のエンジン駆動時には鉛蓄電池への充電が行われるので、エンジン停止時よりも高い電圧で変動することが多く、エンジン始動時やハザードランプ等の使用時には鉛蓄電池の放電電流が大きくなるので、一時的に電圧が低下することがある。従って、検出した正負極端子9、10間の電位差についても、低域通過フィルタに通してから液面検出電極12aの電位差との割合を算出することにより、一時的な端子電圧の変動には影響されない検出を行うようにすることが好ましい。
However, the liquid level of the
さらに、エンジン駆動時には、エンジン音によってブザー13cの音が聞き取り難くなるので、このブザー13cによる警告はエンジンの停止後に行う方がよい。このため、上記液面判定手段13aや正極板変形判定手段13bがブザー13cによる警告を行う場合には、エンジンが停止したかどうかの判断も行い、これによってエンジンが停止したと判断したときにのみブザー13cを鳴らすようにすることもできる。エンジン停止時は、上記のように駆動時よりも正負極端子9、10間の電位差が低くなるので、例えば検出した正負極端子9、10間の電位差を低域通過フィルタに通したものが鉛蓄電池の定格電圧よりも少し高い所定電圧以下に変化することにより検出することができる。
Furthermore, since the sound of the
上記低域通過フィルタ(LPF)は、本実施形態では、マイクロコンピュータのプログラムで構成したFIRやIIRのディジタルフィルタによって容易に実現することができる。また、簡易なディジタルフィルタとして、移動平均の演算を行うプログラムを用いることもできる。 In the present embodiment, the low-pass filter (LPF) can be easily realized by an FIR or IIR digital filter configured by a microcomputer program. As a simple digital filter, a program for calculating a moving average can be used.
なお、上記実施形態では、液面判定手段13aと正極板変形判定手段13bが、いずれも正負極端子9、10間の電位差に対する液面検出電極12aと負極端子10との間の電位差の割合を算出する場合について説明したが、いずれか一方又は双方とも、これらの電位差の差を算出するようにしてもよい。液面判定手段13aが電位差の差を算出する場合、正常時には、この差が正負極端子9、10間の電位差の1/3(1−2/3)程度となるが、電解液6の液面が所定高さより低下したときには、この差はこれよりも十分に高い電圧となるので、例えば7Vを液面判定の電圧として、この電圧以上となったときに、ブザー13cやLED13dによる警報を発すればよい。また、正極板変形判定手段13bが電位差の差を算出する場合も、正常時には、この差が正負極端子9、10間の電位差の1/3程度となるが、正極板3の変形が所定の変形量を超えたときには、この差は1/6程度となるので、1/3よりも十分に低く1/6よりも十分に高い、例えば3Vを正極板変形判定の電圧として、この電圧以下となったときに、ブザー13cやLED13dによる警報を発すればよい。さらに、これら液面判定や正極板変形判定の割合や電圧は、いずれの電位差を基準とした割合や差であるかによって大小高低関係が逆転するので、これに応じた判定条件を定める。
In the embodiment described above, the liquid level determination means 13a and the positive electrode plate deformation determination means 13b both indicate the ratio of the potential difference between the liquid
また、上記実施形態では、電槽1や電槽蓋2が光非透過性の樹脂製である場合を示したが、これらが光透過性の樹脂製であっても同様に実施可能である。例えば電槽1が光透過性の樹脂製であれば、外壁を通したり光学式液面検出装置で電解液6の液面を確認することはできるが、この場合でも自動車のボンネット等を開けて目視による確認を行う必要があり、ブザー13cやLED13dによる警報が発せられる場合に比べて作業が面倒なものになる。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
また、上記実施形態では、ブザー13cやLED13dによる警報が行われる場合を示したが、他の任意の警報手段を用いることができる。さらに、上記実施形態では、電槽1内が6箇所のセル室1bに分割された鉛蓄電池について説明したが、このセル室1bの数は任意であり、セル室1bを複数とする場合には、その配置も任意である。さらに、上記実施形態では、液還流室2aを備えた鉛蓄電池について説明したが、電解液6が減少し易い液還流室2aを持たない鉛蓄電池にも当然同様に実施可能である。さらに、上記実施形態では、自動車用の鉛蓄電池について説明したが、液式の鉛蓄電池であれば、用途は任意である。また、先述したように液面検出装置12の形状、配置も任意である。
Moreover, although the case where the alarm by the
1 電槽
1a 隔壁
1b セル室
2 電槽蓋
2a 液還流室
2b 液還流室隔壁
2c 排気口
2d 還流口
2e 液面検出装置取付用孔
2f 液面警報装置埋設用凹部
3 正極板
3a 耳部
4 負極板
5 セパレータ
6 電解液
7 正極ストラップ
8 負極ストラップ
9 正極端子
10 負極端子
11 液還流室蓋
11a フィルタ
12 液面検出装置
12a 液面検出電極
13 液面警報装置
13a 液面判定手段
13b 正極板変形判定手段
13c ブザー
13d LED
DESCRIPTION OF
Claims (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006197232A JP2008027670A (en) | 2006-07-19 | 2006-07-19 | Lead storage battery |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103094509A (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 株式会社杰士汤浅国际 | Lead storage battery |
WO2013157353A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | 株式会社 日立製作所 | Secondary cell, secondary cell system, and method for controlling same |
CN109509929A (en) * | 2019-01-07 | 2019-03-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | A kind of battery monitoring battery operation parameter and battery pack |
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2006
- 2006-07-19 JP JP2006197232A patent/JP2008027670A/en active Pending
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