JP2015011849A - 補助バッテリを備えるバッテリ - Google Patents

Abstract

【課題】補助バッテリを鉛バッテリと一体構造として、全体をコンパクトにする。金属板のバスバーを介して補助バッテリを鉛バッテリに低抵抗な状態で安定して接続する。【解決手段】補助バッテリを備えるバッテリは、鉛電池ケース１０の上方開口部をプラスチック製の鉛電池蓋１７で閉塞してなる鉛バッテリ１のバッテリケース４０内に区画された補助バッテリ収納室１６が設けられて、この補助バッテリ収納室１６に補助バッテリ２を収納している。バッテリは、鉛バッテリ１の少なくとも一方の出力端子３と補助バッテリ２の出力側を接続してなるバスバー３２が、鉛バッテリ１の出力端子３に一体構造に連結されており、さらに、出力端子３とバスバー３２の連結部を鉛電池蓋１７のプラスチックに埋設する状態で、鉛電池蓋１７にインサート成形して固定している。【選択図】図３

Description

本発明は、主として車両に電装用バッテリとして搭載される補助バッテリを備えるバッテリに関し、とくにニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池などの補助バッテリを鉛バッテリに接続してなるバッテリに関する。

車両に搭載される鉛バッテリは、車両を走行させる状態で充放電が繰り返されることから寿命が数年と相当に短く、短期間で新しく交換する必要がある。とくに、アイドリングストップの車両に搭載される鉛バッテリは、さらに寿命が短くなる。それは、アイドリングストップする車両は、車両を減速するときに発電機を駆動して回生制動するが、このときの発電電力で鉛バッテリを大電流で充電し、また、信号待ちなどで停止したエンジンをスターターモータで始動するときに大電流で放電するからである。すなわち、アイドリングストップする毎に、鉛バッテリを大電流で充電し、また放電することが鉛バッテリの寿命を著しく短くする。さらに、鉛バッテリは、回生制動するときの発電電力を効率よく充電できない欠点もある。このような弊害を解消するために、鉛バッテリと並列に、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の補助バッテリを接続する補助バッテリを備えるバッテリが開発されている。（特許文献１及び２参照）

特開２００４−１９０６２６号公報 特開２００９−１６６７６９号公報

鉛バッテリと並列に、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の補助バッテリを接続している補助バッテリを備えるバッテリは、鉛バッテリとは別に補助バッテリを配置して、これを並列に接続することから、車両などの種々の用途において、設置に手間がかかり、また収納スペースも大きくなる欠点がある。

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の第１の目的は、補助バッテリを鉛バッテリと一体構造として、種々の用途において簡単かつ容易にしかも便利に設置でき、しかも全体をコンパクトにできる補助バッテリを備えるバッテリを提供することにある。

さらに、鉛バッテリに、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池などの補助バッテリを接続して、鉛バッテリの欠点を解消する補助バッテリを備えるバッテリは、鉛電池ケースに連接して補助バッテリを配置して、全体をコンパクトにできる。この構造のバッテリは、鉛バッテリと補助バッテリを電気抵抗な金属板のバスバーで接続する必要がある。バスバーの電気抵抗が大きいと、大電流が流れる状態で抵抗ロスが大きく、またジュール熱での発熱量が大きくなって発熱するからである。金属板のバスバーは、端部を円筒状に湾曲して鉛バッテリの出力端子を挿入し、端部を止ネジで固定する構造で固定して、低抵抗な状態で出力端子に接続できる。ただ、鉛バッテリの出力端子は、使用状態においては、出力リードを連結している円筒状の接続端子に挿入されて出力リードを接続するので、下部にバスバーを巻き付ける状態で接続していると、出力リードの接続端子を挿入する長さを確保できず、出力リードを確実に接続できなくなる欠点がある。

本発明は、さらに以上の欠点を解消することを目的として開発されたもので、本発明の第２の目的は、金属板のバスバーを介して補助バッテリを鉛バッテリに低抵抗な状態で安定して接続しながら、鉛バッテリの出力端子には、従来の鉛バッテリと同様に、出力リードを連結している接続端子を確実に接続できる補助バッテリを備えるバッテリを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、鉛電池ケース１０の上方開口部をプラスチック製の鉛電池蓋１７で閉塞してなる鉛バッテリ１のバッテリケース４０内に区画された補助バッテリ収納室１６が設けられて、この補助バッテリ収納室１６に補助バッテリ２を収納している。バッテリは、鉛バッテリ１の少なくとも一方の出力端子３と補助バッテリ２の出力側を接続してなるバスバー３２が、鉛バッテリ１の出力端子３に一体構造に連結されており、さらに、出力端子３とバスバー３２の連結部を鉛電池蓋１７のプラスチックに埋設する状態で、鉛電池蓋１７にインサート成形して固定している。

以上の補助バッテリを備えるバッテリは、鉛バッテリのバッテリケース内に補助バッテリを収納して補助バッテリを鉛バッテリと一体構造として、種々の用途において簡単かつ容易にしかも便利に設置でき、しかも全体をコンパクトにできる。

また、以上の補助バッテリを備えるバッテリは、補助バッテリを鉛バッテリに接続する金属板のバスバーを低抵抗な状態で安定して鉛バッテリの出力端子に接続できる。それは、以上のバッテリが、バスバーを鉛バッテリの出力端子に一体構造に連結して、出力端子とバスバーの連結部を鉛電池蓋のプラスチックに埋設して、鉛電池蓋にインサート成形して固定しているからである。また、以上のバッテリは、鉛バッテリの出力端子に、従来の鉛バッテリと同様に、出力リードを連結している接続端子を確実に接続できる特徴も実現する。それは、バスバーを鉛電池蓋にインサート成形して固定して、バスバーを鉛バッテリの出力端子の底部に接続できるからである。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、鉛バッテリ１の出力端子３とバスバー３２を、同一金属からなる一体構造とすることができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、バスバーと出力端子とのが接触不良を起こすことがなく、補助バッテリと鉛バッテリを理想的な状態で電気接続できる特徴がある。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、鉛バッテリ１の出力端子３にバスバー３２を固定して、出力端子３とバスバー３２とを一体構造に連結することができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、バスバーに低抵抗な金属板を使用して、バスバーの電気抵抗を小さくできる特徴がある。また、バスバーと出力端子の連結部を鉛電池蓋に埋設する状態で鉛電池蓋にインサート成形して固定するので、長期間にわたってバスバーと出力端子の接触不良を解消できる特徴も実現する。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、鉛バッテリ１の出力端子３とバスバー３２とをカシメ構造、半田付け、溶接、ネジ止めの何れかの構造で固定して、出力端子３とバスバー３２とを一体構造に連結することができる。
以上の補助バッテリを備えるバッテリは、バスバーを確実に出力端子に電気接続し、また固定できる特徴がある。また、バスバーが出力端子に固定される状態で、出力端子と共に鉛電池蓋にインサート成形して固定されるので、長期間にわたって理想的な接続状態に保持される特徴がある。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、出力端子３とバスバー３２の連結部の全表面を鉛電池蓋１７に埋設することができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、バスバーと出力端子とを理想的な状態で電気接続して鉛電池蓋にインサート成形して固定できる特徴がある。それは、バスバーと出力端子との連結部が埋設している鉛電池蓋で外界から遮断されて、理想的な接続状態を長期間にわたって維持できるからである。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、鉛電池蓋１７に、補助バッテリ２の出力側と、バスバー３２の接続部とを露出させる電極窓３５を開口して設けて、この電極窓３５に露出するバスバー３２を補助バッテリ２の露出する出力側に接続することができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、バスバーと補助バッテリとを簡単かつ容易に、しかも確実に電気接続できる特徴がある。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、バスバー３２が、鉛電池蓋１７の電極窓３５を閉塞して、補助バッテリ収納室１６を閉鎖構造とすることができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、補助バッテリを閉鎖構造の補助バッテリ収納室に配置することで、補助バッテリを外部から保護する状態で収納できる特徴がある。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、バスバー３２を、止ネジ５７を介して補助バッテリ２の出力側に接続することができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、止ネジを介してバスバーを簡単に、しかも低抵抗な状態で補助バッテリの出力側に接続できる特徴がある。

本発明の補助バッテリ２を備えるバッテリは、鉛バッテリ１のマイナス側の出力端子３を、これと一体構造であるバスバー３２を介して補助バッテリ２の出力側に接続することができる。
この補助バッテリを備えるバッテリは、鉛バッテリのマイナス側の出力端子にバスバーを確実に電気接続できる特徴がある。

本発明の一実施の形態にかかる補助バッテリを備えるバッテリのブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかる補助バッテリを備えるバッテリの斜視図である。 図２に示す補助バッテリを備えるバッテリの垂直縦断面図であって、図６のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に相当する図である。 図２に示す補助バッテリを備えるバッテリを反対側から見た一部拡大分解斜視図である。 図２に示す補助バッテリを備えるバッテリの分解斜視図である。 図２に示す補助バッテリを備えるバッテリの絶縁カバーを外した平面図である。 図４に示す電池組立の分解斜視図である。 図３に示すバッテリの要部拡大断面図である。 図８に示す出力端子とバスバーの斜視図である。 一体構造の出力端子とバスバーの他の一例を示す断面図である。 一体構造の出力端子とバスバーの他の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための補助バッテリを備えるバッテリを例示するものであって、本発明は補助バッテリを備えるバッテリを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１に示す補助バッテリを備えるバッテリ１００は、鉛バッテリ１に補助バッテリ２を並列に接続している。補助バッテリ２は、鉛バッテリ１と異なる密閉型のバッテリであって、鉛バッテリ１と並列に接続されて、鉛バッテリ１の充放電特性や寿命等の特性を改善する。補助バッテリ２である密閉型のバッテリは、金属ケースに電極と電解液を充填しているニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池、あるいは電極の両面を密閉構造の外装フィルムで被覆しているリチウムポリマー電池などのラミネート電池である。

鉛バッテリ１と補助バッテリ２は、定格電圧をほぼ等しくして、電圧調整回路を介することなく並列に接続できる。鉛バッテリ１の定格電圧は、１２Ｖ又は２４Ｖである。定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリ１は、１０個のニッケル水素電池を直列に接続して定格電圧を１２Ｖとする補助バッテリ２を並列に接続し、定格電圧を２４Ｖとする鉛バッテリは、２０個のニッケル水素電池を直列に接続している補助バッテリを並列に接続する。このバッテリは、鉛バッテリ１と補助バッテリ２の定格電圧を同じ電圧にできるので、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの電圧調整回路を介することなく、直接に並列接続できる。ただ、本発明のバッテリは、補助バッテリの定格電圧を必ずしも鉛バッテリの定格電圧に等しくする必要はない。定格電圧が鉛バッテリと異なる補助バッテリは、ＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）等の電圧調整回路を介して鉛バッテリと並列に接続できるからである。

補助バッテリ２をニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池とするバッテリ１００は、全体の容積と重量に対する充放電容量を鉛バッテリ１に比較して大きくできる。また、補助バッテリ２によって、回生発電電力を鉛バッテリ単体よりも改善して効率よく蓄電して燃費を改善できる。さらにまた、並列に接続しているニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池などの補助バッテリ２でもって鉛バッテリ１の劣化を防止して鉛バッテリ１の寿命を長くできる。

本発明の補助バッテリを備えるバッテリは、その用途を車両用のバッテリに特定するものでなく、車両以外の用途にも使用できる。また、鉛バッテリに接続される補助バッテリを、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池に特定するものでなくのみでなく、現在開発され、あるいはこれから開発される二次電池であって、鉛バッテリに接続して電気特性を改善できる全ての二次電池を使用できる。

図１のバッテリ１００は、鉛バッテリ１と補助バッテリ２をスイッチング素子８を介して並列に接続している。スイッチング素子８は回路基板４（図３及び図５参照）に実装される保護回路９でオンオフに制御される。スイッチング素子８のオン状態で補助バッテリ２は鉛バッテリ１と並列に接続され、スイッチング素子８のオフ状態で補助バッテリ２は鉛バッテリ１に接続されない。保護回路９は、補助バッテリ２の残容量や電流値でスイッチング素子８をオンオフに切り換えて、補助バッテリ２の劣化を防止し、またバッテリのトータルの電気特性を改善する。

たとえば、車両に電装用バッテリとして搭載される補助バッテリを備えるバッテリ１００は、スターターモータに電力を供給する状態では保護回路９でスイッチング素子８をオフ状態に切り換えて、補助バッテリ２からスターターモータに電力を供給することなく、鉛バッテリ１からスターターモータに電力を供給する回路構成にできる。このバッテリは、補助バッテリ２の大電流放電による劣化を防止できる。ただ、大電流特性に優れた補助バッテリ２は、鉛バッテリ１と並列に接続してスターターモータに電力供給することができる。車両の回生制動においては、保護回路９はスイッチング素子８をオン状態として、回生発電電力で補助バッテリ２と鉛バッテリ１の両方を充電する。このバッテリは、回生発電電力で鉛バッテリ１と補助バッテリ２の両方を充電するので、回生発電電力をより効率よく蓄電できる。

さらに、保護回路９は、車両に搭載されるバッテリのみでなく、他の用途に使用される状態においても、補助バッテリ２の過充電や過放電を防止するために、補助バッテリ２や鉛バッテリ１の電圧を検出し、あるいは補助バッテリ２の残容量を検出して、過充電と過放電を防止するようにスイッチング素子８を制御する。すなわち、バッテリの充電状態で、補助バッテリ２が過充電され、あるいは過充電に近い状態になるとスイッチング素子８をオフに切り換えて過充電を防止し、またバッテリの放電状態で、補助バッテリ２が過放電され、あるいは過放電に近い状態になるとスイッチング素子８をオフに切り換えて過放電を防止する。

図２ないし図６に示すバッテリ１００は、鉛電池ケース１０の上方開口部をプラスチック製の鉛電池蓋１７で閉塞している鉛バッテリ１のバッテリケース４０内に、区画された補助バッテリ収納室１６を設けて、この補助バッテリ収納室１６に補助バッテリ２を収納している。バッテリケース４０は、鉛電池ケース１０の上方開口部を鉛電池蓋１７で閉塞して閉鎖構造としている。鉛電池ケース１０は、内部を電池区画壁１４で区画して、鉛電池ケース１０の内部に補助バッテリ収納室１６を設けている。補助バッテリ２の出力側は、バスバー３２を介して鉛バッテリ１の出力端子３に接続される。図５のバッテリ１００は、鉛バッテリ１の一方の出力端子３をバスバー３２を介して補助バッテリ２の出力側に接続して、鉛バッテリ１の他方の出力端子３をバスバー３２と回路基板４とスイッチング素子８（図１参照）とを介して鉛バッテリ１の出力端子３に接続している。図のバッテリは、鉛バッテリ１のマイナス側の出力端子３をバスバー３２を介して補助バッテリ２のマイナス側の出力側に接続して、鉛バッテリ１のプラス側の出力端子３を回路基板４とバスバー３２とスイッチング素子８とを介して補助バッテリ２の出力側に接続している。

回路基板４は、バッテリケース４０の鉛電池蓋１７の上に配置され、さらに、この回路基板４を絶縁カバー５でカバーしている。

図２ないし図６の鉛電池ケース１０は、熱可塑性樹脂を長方形の箱形に成形して、長方形である外周壁１２の内部に、複数の区画壁１３と電池区画壁１４を設けている。複数の区画壁１３は、鉛バッテリ１の内部を複数のセル室１５に区画し、さらに電池区画壁１４は鉛電池ケース１０の内部に補助バッテリ収納室１６を鉛バッテリ１のセル室１５から区画して設けている。

区画壁１３は垂直姿勢で互いに平行に配置されて、鉛電池ケース１０の内部を区画して複数のセル室１５を長方形の長手方向に並べて配置している。各々のセル室１５には、正負の電極板４１が配置され、さらに電解液４２を充電している。区画壁１３は、上端を鉛電池蓋１７に固定して、両面を鉛バッテリ１の電解液４２に接触させている。すなわち、区画壁１３は電解液４２に浸漬された状態で、隣接するセル室１５を区画している。区画壁１３は、上端縁を熱溶着などの方法で鉛電池蓋１７の下面に連結している。この構造の鉛電池蓋１７は、下面に複数の区画壁１３を突出させる形状に相当し、各々の区画壁１３を電解液４２に浸漬している。この構造の鉛電池蓋１７は、下面に放熱フィンに相当する区画壁１３を連結して、この放熱フィンに相当する区画壁１３を電解液４２に浸漬している。したがって、鉛電池蓋１７は、放熱フィンの区画壁１３を電解液４２に浸漬して電解液４２で強制的に液冷する構造となっている。

さらに、鉛バッテリ１は、補助バッテリ２に使用されるニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池に比較して相当に重い。それは、鉛バッテリ１と並列に補助バッテリ２を接続することで、バッテリ１００の重量や体積に対する容量を大きくすることがこの種のバッテリの特徴のひとつであるからである。重い鉛バッテリ１は熱容量が大きい。熱容量の大きい鉛バッテリ１は、大きな熱エネルギを吸収して温度上昇を少なくできる。本発明のバッテリは、回路基板４の発熱を鉛バッテリ１の電解液４２に熱伝導する独特の構造によって、発熱部品を実装する回路基板４や発熱部品の温度上昇を抑制する。

鉛電池蓋１７は熱可塑性樹脂で成形されて、鉛電池ケース１０の外周壁１２と区画壁１３及び電池区画壁１４の上縁に熱溶着されて、外周壁１２と区画壁１３と電池区画壁１４を鉛電池蓋１７に連結し、さらに各セル室１５と補助バッテリ収納室１６の上方開口部を閉塞する。図４と図５に示すバッテリ１００は、各セル室１５に補充液の蒸留水を充填する点検開口１９を鉛電池蓋１７に設けて、点検開口１９を気密に密閉しない開閉蓋（図示せず）で閉塞している。また、密閉構造の鉛バッテリは、鉛電池蓋でもって、各セル室の上方開口部を密閉構造に、すなわち気密又は水密に密閉している。

図３ないし図５の鉛電池蓋１７は、外周縁に沿って下方に突出する周壁１８を設けている。周壁１８は、その内側に鉛電池ケース１０の外周壁１２を挿入できるように、内形を外周壁１２の外形にほぼ等しく、正確には外周壁１２を隙間なくスムーズに挿入できるように、外周壁１２の外形よりもわずかに小さく成形している。この鉛電池蓋１７は、周壁１８の内側に外周壁１２を挿入して熱溶着するので、鉛電池蓋１７の周壁１８で鉛電池ケース１０の外周壁１２の上縁部を補強して確実に液漏れしないように熱溶着できる。

さらに、図３の鉛電池ケース１０は、箱形の外周壁１２の内部に電池区画壁１４を設けて、補助バッテリ２を収納する補助バッテリ収納室１６を設けている。電池区画壁１４は、長方形である外周壁１２の内側で長手方向の一端部に設けられて、電池区画壁１４と外周壁１２との間に補助バッテリ収納室１６を設けている。この鉛電池ケース１０は、長方形のバッテリケース４０の長手方向に、複数のセル室１５と補助バッテリ収納室１６とを並べて配置する。図３の鉛電池ケース１０は、セル室１５と補助バッテリ収納室１６の内幅を同じ幅としている。ただし、補助バッテリ収納室は、必ずしもセル室と同じ内幅とする必要はなく、補助バッテリを収納できる内幅に成形される。

電池区画壁１４は、図４の一部拡大図に示すように、上縁を区画壁１３の上縁よりも高く突出する形状に成形し、あるいは、図示しないが、鉛電池蓋の内面に熱溶着される上縁の厚さを区画壁の上縁よりも厚く成形して、鉛電池蓋の内面に熱溶着している。

図３ないし図５の鉛電池蓋１７は、鉛電池ケース１０の上方開口部、すなわちセル室１５と補助バッテリ収納室１６の上方開口部を閉塞する。ただ、バッテリは、補助バッテリ収納室に収納する補助バッテリを密閉ケースに入れる構造とし、あるいは補助バッテリ収納室の上方開口部を別の蓋で閉塞することで、鉛電池蓋がセル室のみの上方開口部を閉塞する形状とすることもできる。

補助バッテリ収納室１６は、補助バッテリ２が配置されている。補助バッテリ２は、プラスチック製のインナーケース２１を介して補助バッテリ収納室１６の定位置に配置される。このバッテリ１００は、補助バッテリ２のニッケル水素電池などをインナーケース２１の定位置に配置して電池組立２０とし、この電池組立２０を補助バッテリ収納室１６に配置して、補助バッテリ２を補助バッテリ収納室１６に配置する。インナーケース２１は、プラスチック製で、電池組立２０を補助バッテリ収納室１６に収納する状態で、補助バッテリ収納室１６の定位置に配置されて、補助バッテリ２を補助バッテリ収納室１６の定位置に配置する。

図７の分解斜視図に示す電池組立２０のインナーケース２１は、一対の対向プレート２２を連結して、対向プレート２２の間に補助バッテリ２を配置している。一対の対向プレート２２は、プレート部２２Ａの周囲に周壁２２Ｂを設けて、周壁２２Ｂを熱溶着、ネジ止め、接着などの方法で互いに連結して、内部に補助バッテリ２を配置している。プレート部２２Ａは、円筒形電池２Ａを定位置に配置する山形の凸条２２Ｃを一体的に成形して設けている。この対向プレート２２は、凸条２２Ｃを円筒形電池２Ａの間に配置して、補助バッテリ２の円筒形電池２Ａを定位置に配置する。円筒形電池２Ａは２個を直列に接続して電池モジュールとし、この電池モジュールを水平姿勢で上下に多段に配置している。電池組立２０は、電池モジュールを直列に接続する個数で定格電圧を調整できる。補助バッテリ２をニッケル水素電池とする電池組立２０は、２個の円筒形電池２Ａを直列に接続する電池モジュールを５段に配置し、電池モジュールを直列に接続して定格電圧を１２Ｖにできる。

図の電池組立２０は、補助バッテリ２をニッケル水素電池とするので、１０個の電池を直列に接続して、定格電圧を１２Ｖとする。ただし、本発明のバッテリは、補助バッテリをニッケル水素電池には特定しない。補助バッテリをリチウムイオン二次電池とする電池組立は、３個又は４個の電池を直列に接続して、定格電圧を１１Ｖ〜１５Ｖとして、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリ１に接続することができる。

バッテリケース４０は、図４ないし図６に示すように、鉛電池蓋１７の上面に垂直姿勢に突出する鉛バッテリ１の出力端子３を設けている。鉛バッテリ１の正負の出力端子３は、鉛バッテリ１の上面、図において鉛電池蓋１７の上面であって、その片側に偏在し、かつ長手方向の両端部に離して配置される。

図３ないし図６のバッテリ１００は、補助バッテリ収納室１６側に設けている第１の出力端子３Ａを第１のバスバー３２Ａで補助バッテリ２に接続して、その反対側の端部に設けている第２の出力端子３Ｂは回路基板４と第２のバスバー３２Ｂを介して補助バッテリ２に接続している。鉛バッテリ１の第１の出力端子３Ａはマイナス側の出力端子３で、第２の出力端子３Ｂはプラス側の出力端子３である。ただし、バッテリは、第１の出力端子をプラス側として、第２の出力端子をマイナス側とすることもできる。

バスバー３２は、大電流を流して抵抗ロスを少なくするために、低抵抗な金属板である。図３ないし図６のバッテリ１００は、第１のバスバー３２Ａの一端を補助バッテリ２の出力側に接続して、他端を鉛バッテリ１の第１の出力端子３Ａに接続している。第２のバスバー３２Ｂは２枚の金属板からなり、中間に回路基板４を接続して、一端を補助バッテリ２の出力側に接続して、他端を鉛バッテリ１の第２の出力端子３Ｂに接続している。補助バッテリ２と鉛バッテリ１との間にスイッチング素子８を接続するバッテリは、回路基板４に接続している第２のバスバー３２Ｂをスイッチング素子８を介して鉛バッテリ１の第２の出力端子３Ｂに接続している。このバッテリ１００は、スイッチング素子８にリレー等の半導体スイッチング素子を使用するが、これ等のスイッチング素子８は、回路基板４に実装され、あるいは回路基板以外の部分に配置される。

第１のバスバー３２Ａは、図８と図９に示すように、鉛バッテリ１の第１の出力端子３Ａに一体構造に連結している。出力端子３とバスバー３２は、同じ金属を成形して一体構造に連結することができる。この出力端子３とバスバー３２は、外形を円柱状とする出力端子３から水平方向にバスバー３２を突出させる形状に金属を成形して一体構造に製作される。この構造は、出力端子３とバスバー３２との接続部分がなく、バスバー３２と出力端子３との間の接触不良を皆無にできる特徴がある。この構造は、鉛の出力端子３から水平方向に鉛のバスバー３２を突出させて、出力端子３とバスバー３２とを一体構造とする。

出力端子３とバスバー３２は、鉛バッテリ１の出力端子３に、出力端子３とは別の金属を板状に加工しているバスバー３２を固定して、出力端子３とバスバー３２とを一体構造とすることができる。この出力端子３は、例えば、図１０と図１１の断面図に示すように、出力端子３にバスバー３２をカシメ構造で固定して一体構造とする。図１０の出力端子３は、中間部において、外側に突出する鍔状リング３０に、バスバー３２をカシメ構造で固定している。鍔状リング３０は、上面に複数の突出部３０ａを有し、バスバー３２は、突出部３０ａを挿入する貫通孔３２ａを設けており、突出部３０ａを貫通孔３２ａに挿入し、突出部３０ａの先端を押し潰すようにカシメ加工して、バスバー３２を出力端子３にカシメ構造で固定している。図１１の出力端子３も、出力端子３の中間部において、外側に突出する鍔状リング３０の上に、バスバー３２をカシメ構造で固定している。鍔状リング３０は、内側に沿って押し潰される突出部３０ｂを有し、バスバー３２は、この突出部３０ｂの外形に近い内形の中心孔３２ｂを設けている。出力端子３の突出部３０ｂをバスバー３２の中心孔３２ｂの内側に挿入する状態で、突出部３０ｂを上から押し潰してバスバー３２の上面に圧着するカシメ加工でバスバー３２を出力端子３にカシメ構造で固定している。

さらに、バスバー３２は、出力端子３に設けている鍔状リング３０に溶接し、あるいは半田付し、あるいはネジ止めして出力端子３と一体構造に連結することができる。出力端子３に異なる金属板のバスバー３２を連結する構造は、出力端子３とバスバー３２との間に互いに接触面ができる。

出力端子３とバスバー３２は、一体構造に連結される状態で、鉛電池蓋１７にインサート成形して固定される。図６と図８の鉛電池蓋１７は、出力端子３の下部であってバスバー３２との連結部と、バスバー３２の先端部を除く部分をプラスチックに埋設するように、出力端子３とバスバー３２とをインサート成形して固定している。この鉛電池蓋１７は、出力端子３とバスバー３２との連結部の全表面を鉛電池蓋１７に埋設する理想的な状態で、出力端子３とバスバー３２とをインサート成形して固定している。この構造は、鉛電池蓋１７に埋設される出力端子３とバスバー３２との連結部の全表面をプラスチック内に埋設して外界から遮断し、さらに、出力端子３とバスバー３２とを互いに離れない状態に固定するので、出力端子３とバスバー３２とを長期間にわたって安定に、低抵抗な状態で電気接続できる。ただ、本発明のバッテリは、必ずしも出力端子とバスバーの連結部の全表面を鉛電池蓋の内部に埋設する状態でインサート成形する必要はなく、出力端子とバスバーを鉛電池蓋にインサート成形することで、出力端子とバスバーとが相対的に位置ずれすることなく、鉛電池蓋に固定されるので、出力端子とバスバーは、互いに接続される位置に固定されるからである。

さらに、図６の鉛電池蓋１７は、補助バッテリ２の出力側の接続端子３１と、バスバー３２の接続部とを露出させる電極窓３５を開口して設けている。電極窓３５に露出するバスバー３２は、補助バッテリ２の接続端子３１にネジ止めして接続している。補助バッテリ２の出力側は、止ネジ５７をねじ込んで固定する接続ナット５８を設けている。この構造は、補助バッテリ収納室１６に補助バッテリ２を収納する状態で、第１のバスバー３２Ａに止ネジ５７を挿入し、その止ネジ５７を補助バッテリ２の出力側の接続端子３１に設けた接続ナット５８にねじ込んで、簡単に、しかも確実に接続できる特徴がある。また、図６と図８の鉛電池蓋１７は、鉛電池蓋１７にインサート成形して固定しているバスバー３２で、鉛電池蓋１７の電極窓３５を閉塞して、補助バッテリ収納室１６を閉鎖構造としている。したがって、第１のバスバー３２Ａを補助バッテリ２の出力側に接続する状態で、補助バッテリ収納室１６を理想的な閉鎖構造にできる。

鉛バッテリ１の第２の出力端子３Ｂは、第２のバスバー３２Ｂと回路基板４を介して補助バッテリ２の出力側に接続している。第２のバスバー３２Ｂは、補助バッテリ２と回路基板４との間に接続している補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａと、鉛バッテリ１の出力端子３に接続している鉛バッテリ側のバスバー３２Ｂｂとからなる。鉛バッテリ側のバスバー３２Ｂｂは、第１のバスバー３２Ａと同様に、出力端子３と一体構造として鉛電池蓋１７にインサート成形して固定することもできるが、図５と図６の鉛バッテリ１側のバスバー３２は、一端に丸端子を設けて、この丸端子をカシメ構造で第２の出力端子３Ｂに接続している。鉛バッテリ側のバスバー３２Ｂｂは、他端を止ネジ５９で回路基板４に接続している。

補助バッテリ２は、リード線３３を介して回路基板４に接続される。回路基板４は、鉛電池蓋１７の上面に固定される。回路基板４は鉛電池蓋１７の上面に突出するように設けている固定ボス３８にネジ止めして固定される。さらに、回路基板４は、補助バッテリ２の保護回路９（図１参照）を実現する電子部品２９を実装している。保護回路９は、補助バッテリ２の過充電や過放電を防止し、あるいは補助バッテリ２の大電流放電などを防止して、補助バッテリ２の劣化を防止する。保護回路９は、補助バッテリ２の電圧や残容量を検出して、補助バッテリ２の充放電電流をコントロールする。この保護回路９は、補助バッテリ２と直列に接続しているスイッチング素子８をオンオフに制御する回路を備え、補助バッテリ２の電圧や残容量を検出して補助バッテリ２の過充電や過放電を防止し、また大電流放電を防止するように、スイッチング素子８を制御する。保護回路９は、補助バッテリ２の電圧を検出し、あるいは補助バッテリ２の電流を検出するために、リード線３３を介して補助バッテリ２に接続される。保護回路９は、補助バッテリ２を構成する各々の電池の電圧を検出し、あるいは複数の電池を直列に接続しいてる電池モジュールの電圧を検出するために、複数のリード線３３を介して補助バッテリ２に接続される。補助バッテリ２を構成する電池の電圧を検出するリード線３３は、電池の正負の電極端子に接続され、また、補助バッテリ２の電流を検出する回路は、補助バッテリ２と直列に接続している電流検出抵抗２８（図７参照）の両端に接続される。

補助バッテリ２に接続されたリード線３３を鉛電池蓋１７の上面側に引き出すために、鉛電池蓋１７には、図６に示すように、リード線３３を挿通する貫通孔３６を開口して設けている。この貫通孔３６は、補助バッテリ収納室１６の上方開口を閉塞する部分であって、第１の出力端子３Ａよりも外側に位置する側縁部に開口されている。リード線３３は、補助バッテリ収納室１６から鉛電池蓋１７の貫通孔３６を通過して上方に引き出されて、鉛電池蓋１７の上面に配線される。

図５と図６のバッテリ１００は、鉛電池蓋１７の上面に配置しているリード線３３と第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａを、鉛バッテリ１の一方の出力端子３である第１の出力端子３Ａの両側に互いに離して配置している。第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａは、第１の出力端子３Ａよりも鉛バッテリ１の内側に、リード線３３は、第１の出力端子３Ａより外側に配置している。リード線３３は第１の出力端子３Ａよりも外側に配置されるので、鉛電池蓋１７の側縁部に沿って配置される。さらに、第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａとリード線３３との間に、鉛バッテリ１の第１の出力端子３Ａに接続している第１のバスバー３２Ａを配置している。

第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａは、鉛電池蓋１７の上面に配置されて、回路基板４の絶縁カバー５でカバーしている。絶縁カバー５は、回路基板４と第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａとリード線３３の上面に配置される上面プレート５Ａの周囲に周壁５Ｂを設けて、周壁５Ｂの下端を鉛電池蓋１７の上面に接触させて、内部を閉鎖構造としている。図５と図６に示す鉛電池蓋１７は、絶縁カバー５の周壁５Ｂに沿う形状の内周壁３９を一体成形して設けており、この内周壁３９の内側に回路基板４と第２のバスバー３２Ｂとリード線３３とを収納すると共に、内周壁３９の外周に沿って絶縁カバー５の周壁５Ｂを嵌合させて、絶縁カバー５を鉛電池蓋１７の上面の定位置に配置している。この絶縁カバー５は、絶縁材であるプラスチックの成形品で、回路基板４をカバーする回路基板カバー部５Ｘと、第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａをカバーするバスバーカバー部５Ｙと、リード線３３をカバーするリード線カバー部５Ｚとからなる。回路基板４は回路基板カバー部５Ｘの内部に、第２のバスバー３２Ｂはバスバーカバー部５Ｙの内部に、リード線はリード線カバー部５Ｚの内部に配置される。

バスバーカバー部５Ｙとリード線カバー部５Ｚは、第１の出力端子３Ａの両側に配置されて、回路基板カバー部５Ｘの端部から外側に向かって平行な姿勢で突出している。すなわち、バスバーカバー部５Ｙとリード線カバー部５Ｚの間に第１の出力端子３Ａを配置する形状に成形している。リード線カバー部５Ｚは、鉛電池蓋１７の側縁に沿って延長される形状で、内部にリード線３３を配置している。バスバーカバー部５Ｙと回路基板カバー部５Ｘの上面プレート５Ａは同一平面にあって、回路基板カバー部５Ｘは内部に回路基板４を配置し、バスバーカバー部５Ｙは内部に第２のバスバー３２Ｂの補助バッテリ側のバスバー３２Ｂａを配置している。リード線カバー部５Ｚの上面プレート５Ａは、図２に示すように、第１の出力端子３Ａの上端よりも低くして、リード線カバー部５Ｚの上に、第１の出力端子３Ａに接続される出力リード６の配線スペース７を設けている。

図２の出力リード６は、第１の出力端子３Ａの水平面内で回転できる端子である円筒状端子６Ａに太いリード線６Ｂを連結している。第１の出力端子３Ａをマイナス側とするバッテリ１００は、出力リード６をアースラインに接続する。車両に搭載されるバッテリは、アースラインをシャーシーアースとするので、出力リード６を車両のシャーシーに接続する。出力リード６の太いリード線６Ｂは、多数の細線を束ねている可撓性のリード線が使用される。円筒状端子６Ａは、第１の出力端子３Ａに水平面内で回転させて出力リード６のリード線６Ｂを最適な方向に固定する。バッテリ１００は、設置される位置や車両によって、出力リード６の最適な引き出し方向がある。とくに、出力リード６は電気抵抗を小さくするために短いリード線６Ｂが使用されるので、引き出し方向によっては、円筒状端子６Ａなどの端子を接続できなくなることがある。以上の構造のバッテリ１００は、リード線カバー部５Ｚを低くして、この上に出力リード６の配線スペース７を設けているので、出力リード６を鉛電池蓋１７の上で９０度回転して、最適な引き出し方向に配線できる。とくに、第１の出力端子３Ａに接続する第１のバスバー３２Ａを鉛電池蓋１７にインサート成形して固定するので、第１のバスバー３２Ａを接続しながら、第１の出力端子３Ａの出力リード接続部の下部を低くして、出力リード６をより簡単に、しかも確実に連結できる特徴がある。

図２の出力リード６は、リード線６Ｂの引き出し方向を最適な方向として第１の出力端子３Ａを円筒状端子６Ａに挿通し、円筒状端子６Ａの両端部をネジ止めして締め付けて、鉛バッテリ１の第１の出力端子３Ａに連結される。

１００…バッテリ
１…鉛バッテリ
２…補助バッテリ
２Ａ…円筒形電池
３…出力端子
３Ａ…第１の出力端子
３Ｂ…第２の出力端子
４…回路基板４
５…絶縁カバー
５Ｘ…回路基板カバー部
５Ｙ…バスバーカバー部
５Ｚ…リード線カバー部
５Ａ…上面プレート
５Ｂ…周壁
６…出力リード
６Ａ…円筒状端子
６Ｂ…リード線
７…配線スペース
８…スイッチング素子
９…保護回路
１０…鉛電池ケース
１１…底板
１２…外周壁
１３…区画壁
１４…電池区画壁
１５…セル室
１６…補助バッテリ収納室
１７…鉛電池蓋
１８…周壁
１９…点検開口
２０…電池組立
２１…インナーケース
２２…対向プレート
２２Ａ…プレート部
２２Ｂ…周壁
２２Ｃ…凸条
２８…電流検出抵抗
２９…電子部品
３０…鍔状リング
３０ａ…突出部
３０ｂ…突出部
３１…接続端子
３２…バスバー
３２Ａ…第１のバスバー
３２Ｂ…第２のバスバー
３２Ｂａ…補助バッテリ側のバスバー
３２Ｂｂ…鉛バッテリ側のバスバー
３２ａ…貫通孔
３２ｂ…中心孔
３３…リード線
３５…電極窓
３６…貫通孔
３８…固定ボス
３９…内周壁
４０…バッテリケース
４１…電極板
４２…電解液
５７…止ネジ
５８…接続ナット
５９…止ネジ

Claims (9)

1. 鉛電池ケースの上方開口部をプラスチック製の鉛電池蓋で閉塞してなる鉛バッテリのバッテリケース内に区画された補助バッテリ収納室が設けられて、この補助バッテリ収納室に補助バッテリを収納してなるバッテリであって、
   前記鉛バッテリの少なくとも一方の出力端子と前記補助バッテリの出力側を接続してなるバスバーが、前記鉛バッテリの出力端子に一体構造に連結され、かつ前記出力端子と前記バスバーの連結部を鉛電池蓋のプラスチックに埋設する状態で、前記鉛電池蓋にインサート成形して固定されてなることを特徴とする補助バッテリを備えるバッテリ。
2. 前記鉛バッテリの前記出力端子と前記バスバーが同一金属からなる一体構造である請求項１に記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
3. 前記鉛バッテリの出力端子に前記バスバーが固定されて、前記出力端子と前記バスバーとが一体構造に連結されてなる請求項１に記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
4. 前記鉛バッテリの出力端子と前記バスバーとがカシメ構造、半田付け、溶接、ネジ止めの何れかの構造で固定されて、出力端子とバスバーとが一体構造に連結されてなる請求項３に記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
5. 前記出力端子と前記バスバーの連結部の全表面が前記鉛電池蓋に埋設されてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
6. 前記鉛電池蓋が、前記補助バッテリの出力側と、前記バスバーの接続部とを露出させる電極窓を開口して設けており、
   この電極窓に露出する前記バスバーが前記補助バッテリの露出する出力側に接続されてなる請求項１ないし５のいずれかに記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
7. 前記バスバーが前記鉛電池蓋の電極窓を閉塞して、前記補助バッテリ収納室を閉鎖構造としてなる請求項６に記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
8. 前記バスバーが止ネジを介して前記補助バッテリの出力側に接続されてなる請求項１ないし７のいずれかに記載される補助バッテリを備えるバッテリ。
9. 前記鉛バッテリのマイナス側の出力端子がこれと一体構造である前記バスバーを介して前記補助バッテリの出力側に接続されてなる請求項１ないし８のいずれかに記載される補助バッテリを備えるバッテリ。

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