JP3089352B2 - 保護装置付蓄電池 - Google Patents

保護装置付蓄電池

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JP3089352B2 JP09073298A JP7329897A JP3089352B2 JP 3089352 B2 JP3089352 B2 JP 3089352B2 JP 09073298 A JP09073298 A JP 09073298A JP 7329897 A JP7329897 A JP 7329897A JP 3089352 B2 JP3089352 B2 JP 3089352B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、保護装置を組み込
んだ安全性に優れた蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】蓄電池は、ガソリン自動車や電気自動車
をはじめとして、様々な機器に広く用いられている。蓄
電池は合成樹脂製ケース内に充填した電解液中に極板群
を複数群浸漬させ、これら極板群を電気的に接続したう
え、その電流取出端子をケース外部に導出した構成であ
り、外観的には図4に示すように、箱状の樹脂ケース1
の上面に正極の電流取出端子2aと負極の電流取出端子
2bとを離間させて配置させた構成が代表的なものとし
て知られている。このような蓄電池aは単体で用いられ
ることも、また必要な電力を得るために複数個組み合わ
せて使用されることもあり、特に電気自動車や電気搬送
車等では、電動モータを駆動させるに必要な電圧を得る
ために、図5に示すように複数個を直列接続し、これを
ケーシングb内に収めて使用している。
【0003】このような蓄電池aでは電流取出端子2
a,2b間での回路異常等が発生して負荷が増大すると
電解液と極板との反応激化により電流取出端子2a,2
b間に過電流が流れ、その結果、電解液から発生するガ
スの膨張圧に樹脂ケース1が耐えきれず、電解液が漏出
したり引火性ガスが発生することが知られている。これ
らは蓄電池の破損をもたらすことは勿論のこと、爆発や
火災等の重大事故にもつながるため解決すべき課題とし
て認識されている。
【0004】かかる課題に対する従来技術による対策
は、電源供給対象である負荷側に、あるいはこの負荷側
と蓄電池との間に過電流が流れたときに電流を遮断する
保護装置を設けるというものであった。例えば、電気自
動車のように直列接続された蓄電池から取り出される加
算電圧を電動モータに供給する場合は図6に示すよう
に、電動モータdを含む負荷側cと蓄電池群が収容され
たケーシングbとの間にヒューズeやサーキットブレー
カ等の保護装置を設けたり、あるいは図示しないが負荷
側cの内部適所数カ所に保護装置を設けることで対応し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方策では、負荷側内部で障害が発生した場合は対応で
きるものの、負荷側外部、即ち蓄電池側で障害が発生し
た場合には対応できない問題がある。例えば、図6に示
す例ではケーシングb内での障害に対しては全く無防備
なのが現実である。本発明者の経験によれば、蓄電池の
破損や発火事故が生ずる原因の相当な部分が、各蓄電池
の電流取出端子2a,2b間あるいは隣接する蓄電池相
互の電流取出端子間の短絡が原因であることがわかって
いる。そしてこれらは衝突事故等の衝撃による蓄電池a
の転倒によってももたらされるが、より頻度が高いの
は、蓄電池の保守点検時の作業ミスによるものである。
狭いケーシングb内での作業は誤りやすく、点検後の接
続にミスが発生しやすく、これが前記事故の無視できな
い要因となっている。本発明はかかる現況に鑑みてなさ
れたものであり、負荷側での回路異常に対応できること
は勿論のこと、蓄電池側での回路異常、例えば端子間短
絡が発生した場合にも即座に電流供給を停止して蓄電池
と負荷側を保護できる技術を提案せんとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題の解
決に取り組み、種々検討した結果、電力発生源に最も近
い位置に過剰電流を遮断する機能を有する保護装置を設
けることが好ましいとの結論にいたった。検討の過程で
は複数接続した蓄電池の一端と、これら蓄電池群を収容
するケーシングに設けた電流取出部との間に保護装置を
設けることも考えたが、この手法では個々の蓄電池の端
子間短絡に対応できないと判断し、上記結論となった。
そして、保護装置を設ける具体的箇所について検討した
結果、電流取出端子(ターミナル)に設けることが最適
であるとの結論にいたった。
【0007】かかる着想に基づいて完成された本発明
は、蓄電池の電流取出端子の根本部に外径が他の部分よ
りも小さい細径部を設け、この部分を所定値を超える過
電流が流れたときに、当該部分に発生するジュール熱に
よって溶断する部分となしたことを特徴としている。
ころでこの構成では、溶断した端子頭部が蓄電池側に残
留している電流取出端子に再接触おそれがある。これを
防止するために請求項5記載のように、電流取出端子の
細径部の外径にほぼ一致する内径を有し、且つこの細径
部の上下に位置する電流取出端子の他の部分の外径より
も大きな外径を有する環状絶縁部材を前記細径部に介装
することが好ましい。
【0008】
【作用】本発明の保護装置付蓄電池では、電動モータ等
の負荷側、あるいは蓄電池側のいずれにおいて過電流の
発生原因となる障害が起こった場合でも蓄電池の電流取
出端子に設けられた保護装置が作用して、負荷側への電
流の供給を遮断して負荷側及び蓄電池への、それ以上の
障害の波及を阻止する。尚、電気自動車のように蓄電池
が複数個接続されている場合には、これら複数の蓄電池
のうちいずれか1つの保護装置が作用することによって
全体系の安全が保たれる。しかも保護装置は電力発生源
に最も近い電流取出端子に直接設けられるものであるか
ら、電流取出端子間が直接短絡した場合にも保護装置は
作用し、障害が拡大することを確実に防ぐことができ
る。流取出端子に設けられた細径部は過電流で溶断す
ので、予め設計された所定値以上の過電流が流れれ
ば、細径部がジュール熱によって溶断され、電流が遮断
される。この場合、復旧は溶断した蓄電池の取り替えで
対応する。尚、電流取出端子を取り替え可能な構成とし
ておけば、蓄電池を廃棄することなく電流取出端子の取
り替えだけで対処することができる。また請求項のよ
うに、細径部に環状絶縁部材を介在させた場合には、溶
断した端子頭部が蓄電池側に残留する電流取出端子に接
触することが防がれ、電流遮断が確実化される。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明の詳細を図示した実施
例に基づき説明する。本発明は蓄電池の電流取出端子自
身に過電流を遮断する機能を付与することが特徴とする
ものである。本発明者はこの機能を実現する手段とし
て、[1]電流取出端子内部に保護装置を組み込む方
式、[2]電流取出端子自体の形状を工夫する方式、の
2種類を着想したが、結局、[2]の方式を採用した。
先ず最初に本発明に関連する技術[1]について述べ
る。
【0010】図1及び図2は、電流取出端子に保護装置
を組み込んだものであり、本願発明に関連する技術であ
る。図中10,20で示す電流取出端子は先に説明した
図4における電流取出端子2a(正極)又は2b(負
極)に相当している。保護装置は電流取出端子の正極又
は負極のいずれか一方にのみ設ければよい。図1は、保
護装置としてヒューズ11を用いた場合である。ヒュー
ズの電流容量は装着しようとする装置の最大電流容量、
又はそれに安全係数をかけた値に設定する。ヒューズ1
1は溶断したときに取り替えることができるように電流
取出端子10内に取り替え可能な状態で組み込まれる。
組み込みの具体的態様は様々なものが考えられる。例え
ば図1に示すように、電流取出端子10を、極柱13と
端子頭部17とに分離して構成し、極柱13と端子頭部
17との間にヒューズ11を介在させることが考えられ
る。図1で示したものは、蓄電池の一枚蓋12を貫通す
る極柱13の上端部にヒューズ11の一方の接触子11
bを含んで下半分を受け入れる縦孔14を形成し、極柱
13の周囲に外周面に雄ネジを切ったテフロンスレッド
ブッシュ15を装着し、他方、この極柱13に外嵌され
る端子頭部17には、ヒューズ11の他方の接触子11
aを含んで上半分を受け入れる縦孔18を形成してい
る。また端子頭部17の内周面には前記雄ネジに対応す
る雌ねじが刻まれている。この電流取出端子10の組み
立ては、テフロンスレッドブッシュ15が装着された極
柱13の縦孔14にバネ9を介してヒューズ11を挿入
してバネ9の弾性復元力に抗して押し込み、間にテフロ
ンスレッドブッシュ15及びテフロン製のワッシャー1
6(以下、テフロンワッシャー16と称す)を介在させ
て端子頭部17を極柱13に外嵌することで行う。また
端子頭部17と一枚蓋12との間にもテフロンワッシャ
ー19を介在させている。一枚蓋12が合成樹脂製の場
合はテフロンワッシャー19は必ずしも必要はない。ス
レッドブッシュやワッシャーにテフロンを用いているの
は絶縁性と耐熱性に優れるからであり、同等の特性を有
するものであれば他の素材を用いてもよい。このような
電流取出端子10を有する蓄電池は、単体で用いたり、
あるいは必要電圧を得るために複数個、直列接続して用
いたりする。この蓄電池に回路障害等に起因してヒュー
ズ11の電流容量を超える過電流が発生するとヒューズ
11が即座に溶断して、電流を遮断し、被害が他の蓄電
池や負荷側に波及することを防止する。したがって被害
は最悪の場合でも蓄電池1個だけで済ますことができ
る。尚、復旧は該当蓄電池に損傷がなかった場合には、
端子頭部17を取り外してヒューズ11を取り替えるこ
とによって対応し、また損傷を受けている場合には、そ
の蓄電池を交換することによって対処する。
【0011】図2は保護装置としてサーキットブレーカ
21を組み込み、過電流が発生したときに、プッシュボ
タン22がバネ圧により端子頭部27の頂面から外側に
飛び出す構成とした場合である。サーキットブレーカ2
1は前記ヒューズ11の場合と同様に、一方の接触子2
1bを含む上半分が端子頭部27内に形成した縦孔28
内に位置づけられ、他方の接触子21aを含む下半分が
極柱23内に形成した縦孔24内に位置づけられる。
尚、図例のものではサーキットブレーカ21の固定を、
その外周面に形成した螺子部により直接行っているが、
別途、装着用の介在部材を用いたり、他の方法により固
定することも適宜採用される。この電流取出端子20を
有する蓄電池は、過電流が生じるとプッシュボタン22
が端子頭部27の頂面から飛び出し、電流が遮断され
る。復旧はプッシュボタン22を押下することによって
行う。尚、図中29は一枚蓋12と端子頭部27との間
に介在させたテフロンワッシャー29である。
【0012】以上のものは電流取出端子にヒューズやサ
ーキットブレーカ等の保護装置を組み込んだものであっ
たが、本発明は、電流取出端子内部に保護装置を組み込
むのではなく電流取出端子自体の形状を工夫して過電流
に対しての電流遮断機能を与え、電流取出端子自体に保
護装置としての機能を担わせている。即ち、本発明の
施例は電流取出端子の根本部である極柱33とこれに連
続する端子頭部37との境界部に、細径部34を設けて
いる。この細径部34は所定値を超える過電流が通過し
たときに発生するジュール熱によって溶断するようにそ
の直径rが設定されている。またこの細径部34の周囲
には溶断した端子頭部37が蓄電池側に残留している極
柱33に接触しないようにするために、テフロン製の絶
縁リング35を設けている。絶縁リング35の大きさ
は、溶断した端子頭部37と極柱33との接触を確実に
防止する観点から、その内径を細径部34の直径rにほ
ぼ一致させ、且つその外径Rがこの細径化した部分を挟
んで上下に位置する電流取出端子の他の部分、即ち、溶
断した端子頭部37及び蓄電池側に残留する極柱33の
最大外径よりも大きく設定することが好ましい。絶縁リ
ング35は細径部34への取り付けが容易なように図3
(b)で示すように一部に切り欠き部35bを設け、こ
の部分を通じて細径部34に嵌め込むようにすることが
考えられる。この実施例の蓄電池は、過電流が流れる
と、それにより発生したジュール熱により細径部34が
溶断し電流が遮断される。端子頭部37が溶断するとき
の電流値は細径部34の太さを変えることで制御できる
が、より溶断しやすくするために素材を変えてもよい。
【0013】
【発明の効果】本発明の保護装置付蓄電池は、電流取出
端子の根本部に、過電流が流れたときに発生するジュー
ル熱によって溶断する細径部を設けた構成とした。この
ように本発明は、電力の発生源である蓄電池の電流取出
端子自体の外径を根本部において細くして、この部分を
保護装置として用いることとしたため、過電流の原因で
ある障害の発生箇所が、負荷側あるいは蓄電池側のいず
れであっても、確実に作用して、負荷側に接続された機
器並びに蓄電池を保護することができる。特に蓄電池を
直列接続する場合には、各蓄電池毎に保護装置が設けら
れているため、最悪の場合でも1個の蓄電池の損傷だけ
で済ますことができ、被害の拡大を防ぐことができる。
したがって、従来、蓄電池の保守点検時において端子間
の短絡に起因して発生していた電解液の漏出や引火性ガ
スの発生がなくなり、重大な事故への拡大を未然に防ぐ
ことができる。
【0014】 そして本発明は 構成が簡単であり、製造原
価の上昇をほとんどもたらすことなく安全性の優れた蓄
電池が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関連する技術を示し、ヒューズを電
流取出端子内に組み込んだものを示す要部断面図
【図2】 本発明に関連する技術を示し、サーキットブ
レーカを電流取出端子内に組み込んだものを示す要部断
面図
【図3】 本発明の実施例であり、(a)は電流取出端
子の根本に細径部を形成した実施例を示す要部断面図、
(b)は同実施例に使用する絶縁リングの1例を示す平
面図
【図4】 蓄電池の外観を示す斜視図
【図5】 複数個の蓄電池を直列接続したものをケーシ
ング内に収容した電源を示す説明図
【図6】 直列接続された蓄電池と電動モータ等の負荷
が含まれるシステムとの間に保護装置を設けた従来例の
概要を示す回路説明図
【符号の説明】
1 樹脂ケース 2a 正極の電流取出端
子 2b 負極の電流取出端子 a 蓄電池 b ケーシング c 負荷側 d 電動モータ e ヒューズ 9 バネ 10,20 電流取出端子 11 ヒューズ 11a,11b 接触子 12 一枚蓋 13 極柱 14 縦孔 15 テフロンスレッ
ドブッシュ 16 テフロンワッシャー 18 縦孔 19 テフロンワッシ
ャー 21 サーキットブレーカ 21a,21b 接触子 22 プッシュボタン 24 縦孔 27 端子頭部 28 縦孔 29 テフロンワッシャー 33 極柱 34 細径部 35 絶縁リング 35b 切り欠き部 37 端子頭部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄電池の電流取出端子の根本部に外径が
    他の部分よりも小さい細径部を設け、この部分を所定値
    を超える過電流が流れたときに、当該部分に発生するジ
    ュール熱によって溶断する部分となしたことを特徴とす
    る保護装置付蓄電池。
  2. 【請求項2】 電流取出端子の細径部の外径にほぼ一致
    する内径を有し、且つこの細径部の上下に位置する電流
    取出端子の他の部分の外径よりも大きな外径を有する環
    状絶縁部材を前記細径部に介装してなる請求項1記載の
    保護装置付蓄電池。
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