JP2008123886A - バッテリー及びバッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリー中の鉛を含む極板が時間の経過とともに延伸することによる、バッテリーケースの膨張を検知することができ、これにより、ケースに亀裂が入って損傷してしまい、電解液である硫酸等が漏れてしまうことを防止できるバッテリー及びバッテリーパックを提供する。
【解決手段】バッテリー１６のケース１６１の外囲に、ケースが膨張したことを検知する検知部４０を備える。このバッテリーは、無停電電源装置に用いることができる。検知部は、ケースが膨張すると接点が互いに接触して導通する接点式スイッチ４０であるとよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリー及びバッテリーパックに関し、とくに無停電電源装置に用いる鉛蓄電池を備えたバッテリー及びバッテリーパックに関する。

商用電源から供給される電力によって動作する電子機器（例えばパーソナルコンピュータ）においては、商用電源に障害が発生した場合に、データの損失、ハードウエアの損傷その他のトラブルが生じることを防止すべく、商用電源と電子機器との間に無停電電源装置を配置して、電源障害発生時にも電子機器に対して安定して電力を供給するという対策がとられる。この無停電電源装置は、入力された電力を電子機器等の負荷へ出力するとともに、電源障害発生時に電力を出力するために、内蔵されたバッテリー（又は複数のバッテリーからなるバッテリーパック）に電力を蓄電する（例えば特許文献１）。バッテリーは、コスト、容量、寿命の観点から、鉛蓄電池が用いられることが多い。

特開２００５−７１８２０号公報

しかしながら、上述の無停電電源装置は長期間にわたって安定して機能を発揮することが求められるところ、経時変化によりバッテリーのケースが膨張し、場合によってはケースに亀裂が入って損傷してしまうことがあり、この場合は電解液である硫酸が漏れてしまうおそれがある。これは、鉛を含む極板が時間の経過とともに延伸していくためであると考えられる。このように、硫酸が漏れてしまうと、周囲の部材や並置されたバッテリーのケースを溶解してしまい、これらの機能の低下その他の不具合を発生させてしまう可能性がある。

そこで本発明は、ケースが経時変化によって膨張することを検知可能として、ケースの損傷及び電解液の漏出を防止することのできるバッテリー及びバッテリーパックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のバッテリーにおいては、ケースの外囲に、ケースが膨張したことを検知する検知部を備えることを特徴としている。

本発明のバッテリーは、無停電電源装置に用いられることを特徴とする。

本発明のバッテリーにおいて、検知部は、ケースが膨張すると接点が互いに接触して導通する接点式スイッチを備えることを特徴とする。

本発明のバッテリーにおいて、接点式スイッチは、ケースと、ケースに固定されケースよりも高い剛性を備えた補助部材と、の間に配置されていることを特徴とする。

本発明のバッテリーにおいて、検知部は、ケースを囲むように張設され、ケースが膨張すると膨張する力によって切断されて非導通状態となるワイヤを備えることを特徴とする。

本発明のバッテリーは、検知部によりケースが膨張したことが検知されたことを報知する報知手段を備えることを特徴とする。

本発明のバッテリーは、鉛蓄電池を備えることを特徴とする。

本発明のバッテリーバックにおいては、複数のバッテリーを備え、少なくとも一つのバッテリーのケースの外囲に、ケースの外形変化を検知する検知部を備えることを特徴とする。

本発明のバッテリーパックにおいて、検知部は、並置されるバッテリー間に配置されることを特徴とする。

本発明によると、バッテリーのケースの外囲にケースが膨張したことを検知する検知部を備えてあるため、ケースが経時変化によって膨張することを検知することができ、これにより、ケースの損傷及び電解液の漏出を防止することができる。また、バッテリーの電圧検出による状態の把握ではないため、バッテリーの未使用時においてもその状態を把握することが可能である。

以下、本発明を、鉛蓄電池を備えた複数のバッテリーで構成されるバッテリーパックを有する無停電電源装置に適用した場合の実施形態について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態にかかる無停電電源装置１０は、図１に示すように、通常時は商用交流電源１１からの電力を、電源トランス１４を介して安定化させた状態で負荷へ出力し、電源障害発生時にはバッテリー１６からの電源供給に切り替えるラインインタラクティブ方式の無停電電源装置である。ここで、本発明は、無停電電源装置以外の装置（例えば自動車）に用いるバッテリーや、鉛蓄電池以外の蓄電池を用いたバッテリーにも適用することができる。また、無停電電源装置に用いる場合も、ラインインタラクティブ方式のほか、通常時及び電源障害発生時のいずれにおいてもインバータ経由で負荷に電源を供給するオンライン方式の無停電電源装置や、通常時は商用交流電源からの電力をそのまま負荷へ出力し、電源障害発生時にはバッテリーからの電源供給に切り替えるオフライン方式の無停電電源装置に適用することができる。ここで、図１は、本実施形態に係る無停電電源装置１０の内部構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係る無停電電源装置１０は、外部の商用交流電源（商用電源）１１より交流の電力が入力される電源入力部（入力部）１２と、この電源入力部１２からの交流電力に含まれるノイズを軽減するためのノイズフィルタ１３と、負荷（例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器、その他の機器）３０に対して交流電力を出力する電源トランス１４と、バッテリー１６の充電及びバッテリー１６からの直流を交流に変換するインバータ１５と、インバータ１５からの直流電力の蓄電を行うバッテリー１６と、電源トランス１４からの電力を負荷３０に供給する電源出力部１８と、無停電電源装置１０の動作状態の監視等を行うＳＭＴ回路（ステータスモニター回路）１７と、バッテリー１６のケース１６１が膨張したことを報知する報知部（報知手段）２８と、を備える。

電源出力回路によって構成される電源出力部１８から負荷３０への交流電源の出力及びＳＭＴ回路１７からの信号の外部への出力は、コネクタ（出力部）２４及び通信ポート２３を介して行われる。ここで、本実施形態では、負荷３０は二つ配置され、それぞれの負荷３０に電力を出力するために、電源出力部１８からの出力は二つに分岐されて、二つのコネクタ２４に接続されている。

バッテリー１６は、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池その他の任意の二次電池を用いることができるが、コスト、容量、寿命などの観点から鉛蓄電池を用いることが好ましい。図２に示すように、バッテリー１６は単体で用いられ、その直方体状のケース１６１の上面１６１ａからは、インバータ１５及びＳＭＴ回路１７に接続するための端子１６２が延出している。また、ケース１６１の側面１６１ｂには、接点式スイッチ４０が接着固定されている。ここで、図２（ａ）は本発明の実施形態に係るバッテリー１６の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）はバッテリー１６の平面図である。

接点式スイッチ（検知部）４０は、一方の平面４０ａがケース１６１の側面１６１ｂに接着されており、平面４０ａと、平面４０ａに対向する他方の平面４０ｂと、の間に所定以上の圧力がかかると、非接触であった内部の２つの接点（不図示）が互いに接触して導通し、これにより圧力を検知するものである。この接点式スイッチ４０は、不図示の導線によりＳＭＴ回路１７に接続されており、検知結果を示す信号がＳＭＴ回路１７に送出される。

また、ケース１６１には、その側面１６１ｂ及び接点式スイッチ４０を囲むように、板状部材（補助部材）４２が配置されている。この板状部材４２は、ケース１６１の側面１６１ｂのうちの少なくとも、接点式スイッチ４０が配置されていない３面に接着固定されていることが好ましい。側面１６１ｂのうち接点式スイッチ４０が配置されている面では、接点式スイッチ４０に対応する位置に板状部材４２が配置されている。

板状部材４２は、樹脂により構成することができ、その剛性は、バッテリー１６のケース１６１の剛性よりも高い方が好ましい。板状部材４２の剛性、及び、板状部材４２と接点式スイッチ４０との間隔は、無停電電源装置１０を使用開始し、バッテリー１６のケース１６１が所定量膨張したところで、側面１６１ｂとの間で接点式スイッチ４０を接触挟持して接点式スイッチ４０内部の接点を互いに接触させることができる程度の剛性及び間隔とする。よって、上記所定量の設定値によっては、無停電電源装置１０を使用していない初期状態において、板状部材４２と接点式スイッチ４０は接触している場合も非接触である場合もある。

上述の説明では、接点式スイッチ４０を側面１６１ｂに固定するとしたが、これに代えて板状部材４２に接着固定することもできる。また、上記所定量の設定によっては、接点式スイッチ４０を板状部材４２と側面１６１ｂの両方に接着固定してもよい。

また、接点式スイッチ４０の配置及び数は任意に設定することができる。側面１６１ｂは、ケース１６１内部の構成上、上下方向中央部分が膨張しやすいため、この部分に接点式スイッチ４０を配置することが好ましい。接点式スイッチ４０を複数配置すると、ケース１６１の膨張をより正確に、早期に検知することができるため好ましい。

以上のようにケース１６１の外囲に接点式スイッチ４０及び板状部材４２を配置することにより、バッテリー１６のケース１６１が上記所定量だけ膨張すると、接点式スイッチ４０内部の接点が互いに接触して導通するため、ケース１６１が膨張したことを検知することができる。

なお、接点式スイッチ４０に代えて、ケース１６１の側面１６１ｂに圧電センサを接触配置させることもできる。これにより、ケース１６１の膨張量を圧力として測定して、この圧力を変換して得た電流量がケース１６１の所定の膨張量に対応した値となったところで、ケース１６１が所定量だけ膨張を検知することができる。

また、接点式スイッチ４０及び板状部材４２に代えて、ケース１６１の側面１６１ｂを囲むようにワイヤ（検知部）を張設しても、ケース１６１の膨張を検知することができる。すなわち、導電性を有するワイヤを、ケース１６１の所定の膨張量に対応した張力で張設し、ケース１６１が所定量膨張したことによりワイヤが切断されると非導通状態となるため、この状態を検知することによりケース１６１の膨張を検知することができる。

上述の説明ではバッテリー１６が１つであったが、無停電電源装置１０の仕様によっては、図３に示すようにトレイ５０上に複数のバッテリー１６を並置したバッテリーパック２６を備える場合もある。ここで、図３（ａ）はバッテリーパック２６の構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）はバッテリーパック２６の平面図である。この場合は、例えば図３に示すように、隣り合う２つのバッテリー１６間に接点式スイッチ４０を配置すると、バッテリー１６のケース１６１が所定量膨張したことを検知することが可能となる。接点式スイッチ４０は少なくとも一方のバッテリー１６のケース１６１の側面１６１ｂに接着固定する。さらに、隣り合う２つのバッテリー１６間の距離は、無停電電源装置１０を使用開始し、バッテリー１６のケース１６１が所定量膨張したところで、２つのバッテリー１６間で接点式スイッチ４０を接触挟持して接点式スイッチ４０内部の接点を互いに接触させることができる程度の距離とすることが好ましい。なお、図３に示す例では、接点式スイッチ４０は１つのみ配置されているが、すべてのバッテリー１６のケース１６１の膨張についてより正確に検知するためには、各バッテリー１６間に接点式スイッチ４０を配置することが好ましい。また、図２に示す例のように板状部材４２を用いた構成や、上述のようにワイヤの切断によって検知する構成を併用、又は単独で使用することもできる。

接点式スイッチ４０と接続されるＳＭＴ回路１７は、接点式スイッチ４０の導通・非導通によりケース１６１の膨張を検知するとともに、無停電電源装置１０の動作状態を監視して、監視した状態を示す信号を、外部に配置された監視装置（例えば、パーソナルコンピュータ）３２に送信するためのものである。このＳＭＴ回路１７には、無停電電源装置１０に入力される商用交流電源１１の電圧、負荷３０に流れている負荷電流、バッテリー１６の電圧その他の情報を示す信号が入力される。入力された信号は、ＳＭＴ回路１７により、シリアル信号に変換され、ケーブルを介して通信ポート２３に接続された監視装置３２に送信される。なお、監視装置３２は、負荷３０としてのパーソナルコンピュータとしてもよい。

接点式スイッチ４０の導通状態の変化、すなわちケース１６１の膨張を検知したＳＭＴ回路１７は、報知部２８に対して駆動信号を出力し、この信号を受けた報知部２８は、バッテリー１６のケース１６１が膨張したことを報知する。報知部２８は、例えばケース１６１膨張時に報知音を発するスピーカ、ケース１６１膨張時に点滅する発光部（例えばＬＥＤ）である。

監視装置３２は、電源管理ソフトウエアを内蔵することが好ましく、この電源管理ソフトウエアは無停電電源装置１０とデータを交換することができる。監視装置３２は、無停電電源装置１０の電力状態情報を取得するために無停電電源装置１０へポーリングを行うことができる。例えば負荷３０がパーソナルコンピュータである場合、監視装置３２は、電源障害が発生したときに（例えば商用交流電源１１に異常が生じた場合）に、パーソナルコンピュータのＯＳに対してシャットダウンを要求し、その後接続された機器を順序正しくシャットダウンする。

以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、バッテリー１６のケース１６１の外囲にケース１６１が膨張したことを検知する接点式スイッチ４０を備えてあるため、ケース１６１が経時変化によって膨張することを検知することができ、これにより、ケース１６１の損傷及び電解液の漏出を防止することができる。また、報知部２８を備えているため、ケース１６１が所定量膨張したことを報知することができ、ケース１６１の損傷及び電解液の漏出を未然に防ぐことができる。また、バッテリー１６の電圧検出による状態の把握ではないため、バッテリー１６の未使用時においてもその状態を把握することが可能である。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

本発明の実施形態に係る無停電電源装置の内部構成を示すブロック図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るバッテリーの構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るバッテリーパックの構成を示す斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。

符号の説明

１０ 無停電電源装置
１１ 商用交流電源（商用電源）
１２ 電源入力部（入力部）
１４ 電源トランス
１５ インバータ
１６ バッテリー
２３ 通信ポート
２４ コネクタ（出力部）
２８ 報知部（報知手段）
３０ 負荷
３２ 監視装置
４０ 接点式スイッチ（検知部）
５０ トレイ
１６１ ケース
１６１ａ 上面
１６１ｂ 側面

Claims (9)

1. ケースの外囲に、前記ケースが膨張したことを検知する検知部を備えることを特徴とするバッテリー。
2. 無停電電源装置に用いられることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー。
3. 前記検知部は、前記ケースが膨張すると接点が互いに接触して導通する接点式スイッチを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリー。
4. 前記接点式スイッチは、前記ケースと、前記ケースに固定され前記ケースよりも高い剛性を備えた補助部材と、の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のバッテリー。
5. 前記検知部は、前記ケースを囲むように張設され、前記ケースが膨張すると膨張する力によって切断されて非導通状態となるワイヤを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリー。
6. 前記検知部により前記ケースが膨張したことが検知されたことを報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載のバッテリー。
7. 鉛蓄電池を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち、いずれか１に記載のバッテリー。
8. 複数のバッテリーを備え、少なくとも一つのバッテリーのケースの外囲に、前記ケースの外形変化を検知する検知部を備えることを特徴とするバッテリーパック。
9. 前記検知部は、並置されるバッテリー間に配置されることを特徴とする請求項８に記載のバッテリーパック。

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