JP3836674B2 - Lead acid battery - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力端子部に金属製のスタッドボルトを用いる構造の鉛蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は安価で信頼性が高いという特徴を有するため、自動車用バッテリなどに広く使用されている。最近、二酸化炭素による地球環境破壊を抑止するため、燃費性能に優れ、有害廃棄物の少ないハイブリッド型電気自動車に、鉛蓄電池を使用する試みがされている。
【０００３】
なお、ハイブリッド型電気自動車は、エンジンとモータとを組みあわせて動力源としている。すなわち、ハイブリッド型電気自動車は、減速時や降坂時などにおける余分な運動エネルギーによってモータを回転させて発電して電気エネルギーとし、該電気エネルギーを鉛蓄電池に蓄える回生充電方式が用いられている。
【０００４】
そして、発進時や加速時においては、鉛蓄電池からの電気エネルギーによってモータを駆動してエンジンをアシストすることによって、エンジンの負荷を軽減し、燃量の消費を抑えるとともに排気ガスの低減をはかっている。
【０００５】
これらのハイブリッド型電気自動車に使用される鉛蓄電池の使用方法として、鉛蓄電池を高電圧化させて、駆動モータの出力に必要な電流値を低減させるとともに、ハーネス部等の抵抗による電力喪失を抑える手法が有効である。そして、現在、１８セルの鉛蓄電池を直列に接続して作製する３６Ｖ系のモノブロック形鉛蓄電池の使用が検討されている。
【０００６】
なお、従来の１２Ｖ系の鉛蓄電池では、図５，６に示すようなスタッドボルト8を出力端子部に用いて、ハーネス部12をナット9で螺着して固定する方式が用いられていた。そして、金属製のスタッドボルト8は、鉛合金製の端子部品7にあらかじめ埋め込まれた状態で溶接によって固定されていた。
【０００７】
そして、図５において発電素子（図なし）と電気的に接続されている極板耳部1は、ストラップ2に溶接されており、該ストラップ2には極柱3が形成されている。そして、前記極柱3を蓋4に形成されたブッシング5の穴に通して嵌合させる。
【０００８】
前記ブッシング5の外側面には前記端子部品7に形成された穴部14（図６）を被せた後、極柱3、ブッシング5及び穴部14の上面の接触部分を、足し鉛6を補給しながらバーナ溶接して、前記極柱3と前記端子部品7とを電気的に接続する（図５）。
【０００９】
なお、鉛蓄電池の出力端子部であるスタッドボルト8と外部の負荷とは、リード線の付いたリング状の端子を有するハーネス部12で接続していた。すなわち、スタッドボルト8の埋め込まれた前記端子部品7に、ハーネス部12、座金16の順で装着した後、ナット9を用いてこの部分を締め付けることによって螺着して、端子部品7とハーネス部12とを電気的に接続していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方式でスタッドボルトを３６Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子部に用いた場合には、前記スタッドボルトやナットが突出しているため、誤って手を触れて感電したり、あるいは金属工具等の接触によって外部短絡を起こしやすいという問題点があった。
【００１１】
特に、前記した１８セルの鉛蓄電池を直列に接続して作製するモノブロック形鉛蓄電池では、充電時には正極-負極の端子間電圧が約４２Ｖになる。したがって、安全上の観点からも感電しにくい構造をした出力端子部にすることが強く要求されている。
【００１２】
一方、ヘッドランプの消し忘れなどによって３６Ｖ系の鉛蓄電池を放電させた場合には、その対策として使用者が誤って、１２Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子と前記３６Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子とを、ワニ口クリップ等の付いたケーブルで接続する場合も予想される。このような場合には、両鉛蓄電池間に大電流が流れるためにきわめて危険である。
【００１３】
そこで、３６Ｖ系の鉛蓄電池の出力端子として、セラミックなどの絶縁物をスタッドボルトの原材料として使用する手法が検討された。しかしながら、スタッドボルトにセラミック等を使用した場合には、鉛合金製の端子部品に埋め込みにくいという問題点や、コスト高になるという問題点が認められた。
【００１４】
一方、金属製スタッドボルトの表面の一部に、セラミックを溶射して絶縁被覆して使用する手法も検討された。しかしながら、この方法を用いた場合には、セラミックを溶射したスタッドボルトを鉛合金製の端子部品に埋め込みにくいという問題点や、使用時間の経過とともに溶射したセラミックが剥がれ落ちて、絶縁性が失われるという問題点が認められた。
【００１５】
本発明の目的は、出力端子部にスタッドボルトを使用する鉛蓄電池において、前記スタッドボルトと出力端子部とを絶縁することによって、感電や外部短絡等を防止して３６Ｖ系鉛蓄電池の安全性を向上させることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第一の発明では、出力端子部に金属製のスタッドボルトが用いられ、該スタッドボルトに端子部品の一方の穴部及びハーネス部が配置され、前記ハーネス部と前記端子部品とが、前記スタッドボルトに螺着されたナットによって電気的に接続されるとともに、前記端子部品の他方の穴部は、極柱及びブッシングに溶接されている構造の鉛蓄電池であって、前記スタッドボルトと前記端子部品及び前記ハーネス部との境界には絶縁スリーブが存在し、前記ハーネス部の上面部には絶縁板が存在することによって、前記スタッドボルト及び前記ナットと、前記端子部品及び前記ハーネス部とが電気的に絶縁されていることを特徴とし、第二の発明では、前記絶縁スリーブは前記端子部品に嵌合されており、前記スタッドボルトは、前記端子部品に前記絶縁スリーブを介して嵌合されていることを特徴としている。
【００１７】
第三の発明では、出力端子部に金属製のスタッドボルトが用いられ、該スタッドボルトに端子部品の一方の穴部及びハーネス部が配置され、該ハーネス部と前記端子部品とが、前記スタッドボルトに螺着されたナットによって電気的に接続されるとともに、前記端子部品の他方の穴部は、極柱及びブッシングに溶接されている構造の鉛蓄電池であって、前記スタッドボルト及び前記ナットと、前記端子部品及び前記ハーネス部との境界にはフランジ付きの絶縁スリーブが存在することによって、前記スタッドボルト及び前記ナットと、前記端子部品及び前記ハーネス部とが電気的に絶縁されていることを特徴とし、第四の発明では、前記スタッドボルトは、合成樹脂製の蓋にインサート成形されていることを特徴としている。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明の一実施例を図１〜４を用いて説明する。
【００１９】
（実施例１）
以下に、実施例１を図１、２を用いて説明する。実施例１は、出力端子部に金属製のスタッドボルト8と、絶縁スリーブ11aと、絶縁板13とを用い、端子部品7とハーネス部12とを配置して接触させた状態で、スタッドボルト8にナット9で締め付けて螺着するものである。
【００２０】
そして、端子部品7とハーネス部12とを電気的に接続し、且つ、これらとスタッドボルト8及びナット9との間を絶縁することを特徴としている。以下において、本発明の実施例１について詳細に説明する。
【００２１】
実施例１では、鉛蓄電池の蓋4の材質としてポリプロピレン樹脂を用いた。そして、従来の手法で前記蓋4と、発電素子（図なし）を内蔵する電槽（図なし）とを熱溶着して鉛蓄電池を組み立てた。
【００２２】
図１において発電素子（図なし）と電気的に接続されている極板耳部1とは、ストラップ2に溶接されており、該ストラップ2には極柱3が形成されている。そして、前記極柱3を蓋4に形成されたブッシング5に挿入する。
【００２３】
そして、端子部品7の穴部14をブッシング5に被せて嵌合させ、端子部品7の穴部15に絶縁スリーブ11aを介してスタッドボルト8を通す（図２）。すなわち、前記端子部品7の穴部15には絶縁スリーブ11aが嵌合されており、該絶縁スリーブ11aを介してスタッドボルト8が前記端子部品7の穴部15に嵌合されている。
【００２４】
この状態で極柱3、ブッシング5及び端子部品7の嵌合部分の上面を、足し鉛6を補給しながらバーナ溶接して、極柱3、ブッシング5及び端子部品7とを電気的に接続する。
【００２５】
鉛蓄電池の出力端子部とモータなどの負荷とは、リング状の形状をした端部を有し、リード線の付いたハーネス部12で接続する。すなわち、端子部品7から突出した絶縁スリーブ11aの外周に、ハーネス部12を被せて、前記スタッドボルト8と前記ハーネス部12及び前記端子部品7とを絶縁する。そして、ハーネス部12の上面部に絶縁板13を載せた後、前記絶縁板13の上面部からナット9を用いて前記スタッドボルト8に締め付けることによって螺着し、前記端子部品7と前記ハーネス部12とを接触させて電気的に接続した。
【００２６】
（実施例２）
以下に、実施例２を図３、４を用いて説明する。実施例２は、出力端子部に金属製のスタッドボルト8を合成樹脂性の蓋4にあらかじめ埋め込んでおき、且つ、フランジ付きの絶縁スリーブ11ｂを用いることによって、前記スタッドボルト8と端子部品7及びハーネス部12とを絶縁したものである。
【００２７】
すなわち、端子部品7とハーネス部12とを接触させた状態で、スタッドボルト8に被せた後、ナット9で締め付けて螺着することによって、端子部品7とハーネス部12とを電気的に接続しつつ、且つ、これらとスタッドボルト8及びナット9との間を絶縁したものである。以下において、実施例２について詳細に説明する。
【００２８】
実施例２では、鉛蓄電池の蓋4の材質としてポリプロピレン樹脂を用いた。そして、インサート成形によりステンレス製のスタッドボルト8を埋め込んだ蓋4を作製し（図３）、従来の手法で前記蓋4と、発電素子（図なし）を内蔵する電槽（図なし）とを熱溶着して鉛蓄電池を組み立てた。
【００２９】
図３において発電素子（図なし）と電気的に接続されている極板耳部1とは、ストラップ2に溶接されており、該ストラップ2には極柱3が形成されている。そして、前記極柱3を蓋4に形成されたブッシング5に挿入して嵌合させ、端子部品7の穴部15をスタッドボルト8に被せて挿入する（図４）。
【００３０】
この状態で極柱3、ブッシング5及び端子部品7の嵌合部分の上面を、足し鉛6を補給しながらバーナ溶接して、極柱3、ブッシング5及び端子部品7とを電気的に接続する。
【００３１】
鉛蓄電池の出力端子部とモータなどの負荷とは、リング状の形状をした端部を有し、リード線の付いたハーネス部12を用いて接続する。すなわち、前記端子部品7の穴部15から突出したスタッドボルト8の外周に、ハーネス部12及びフランジ付きの絶縁スリーブ11ｂの順に被せて、前記スタッドボルト8と前記ハーネス部12及び前記端子部品7とを絶縁する。
【００３２】
そして、ナット9を用いてフランジ付きの絶縁スリーブ11bの上面部から締め付けることによって螺着して前記端子部品7と前記ハーネス部12とを接触させて電気的に接続し、且つ、スタッドボルト8及びナット9との間を絶縁したものである。
【００３３】
上記した実施例１、２に示したように、本発明を用いると正極用及び負極用として出力端子部に用いるスタッドボルト8及びナット9は、前記端子部品7及び前記ハーネス部12と絶縁される。したがって、突出しているスタッドボルト8やナット9の部分に誤って手を触れても感電したり、あるいは金属工具等の接触によっても外部短絡を起こすことがない。
【００３４】
また、スタッドボルト8やナット9の部分に、誤ってワニ口クリップの付いたケーブル等を用いて、１２Ｖ電圧系の鉛蓄電池と接続をした場合においても、大きな電流が流れることがなく安全である。
【００３５】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る鉛蓄電池は、出力端子部に用いるスタッドボルト又はナットが、端子部品やハーネス部と絶縁されているため、スタッドボルト又はナットの部分に誤って手を触れても感電したりする場合がない。また、誤ってスタッドボルト又はナットの部分に、ワニ口クリップの付いたケーブル等を用いて異なる電圧系の鉛蓄電池と接続をした場合でも、短絡電流が流れることがなく安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に示す鉛蓄電池の出力端子部の要部断面図である。
【図２】実施例１に示す鉛蓄電池の出力端子部の組立図である。
【図３】実施例２に示す鉛蓄電池の出力端子部の要部断面図である。
【図４】実施例２に示す鉛蓄電池の出力端子部の組立図である。
【図５】従来の鉛蓄電池の出力端子部の要部断面図である。
【図６】従来の鉛蓄電池の出力端子部の組立図である。
【符号の説明】
1：極板耳部、 2：ストラップ、 3：極柱、 4：蓋、 5：ブッシング、
6：足し鉛、 7：端子部品、 8：スタッドボルト、 9：ナット、
11ａ：絶縁スリーブ、 11ｂ：フランジ付きの絶縁スリーブ、 12：ハーネス部、
13：絶縁板、 14：穴部、 15：穴部、16：座金[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lead-acid battery having a structure in which a metal stud bolt is used for an output terminal portion.
[0002]
[Prior art]
Lead storage batteries are widely used in automobile batteries and the like because they are inexpensive and highly reliable. Recently, in order to suppress the destruction of the global environment caused by carbon dioxide, attempts have been made to use lead-acid batteries in hybrid electric vehicles with excellent fuel efficiency and low hazardous waste.
[0003]
A hybrid electric vehicle uses a combination of an engine and a motor as a power source. That is, the hybrid electric vehicle employs a regenerative charging method in which a motor is rotated by extra kinetic energy during deceleration or downhill to generate electric power by generating electric power and the electric energy is stored in a lead storage battery.
[0004]
When starting or accelerating, the motor is assisted by the electric energy from the lead-acid battery to assist the engine, thereby reducing the load on the engine, reducing fuel consumption and reducing exhaust gas. Yes.
[0005]
As a method of using the lead storage battery used in these hybrid electric vehicles, the lead storage battery is increased in voltage to reduce the current value required for the output of the drive motor and to suppress the loss of power due to the resistance of the harness part, etc. The method is effective. Currently, the use of a 36V monoblock lead acid battery produced by connecting 18 cell lead acid batteries in series is being studied.
[0006]
In the conventional 12V lead-acid battery, a stud bolt 8 as shown in FIGS. 5 and 6 is used as an output terminal portion, and the harness portion 12 is screwed with a nut 9 and fixed. The metal stud bolt 8 was fixed by welding in a state of being embedded in the lead alloy terminal component 7 in advance.
[0007]
In FIG. 5, the electrode plate ear portion 1 electrically connected to the power generation element (not shown) is welded to the strap 2, and the pole 2 is formed on the strap 2. Then, the pole column 3 is fitted through the hole of the bushing 5 formed in the
[0008]
The outer surface of the bushing 5 is covered with a hole 14 (FIG. 6) formed in the terminal component 7, and then the contact portion of the top surface of the pole 3, bushing 5 and hole 14 is added, and lead 6 is replenished. Burner welding is then performed to electrically connect the pole column 3 and the terminal component 7 (FIG. 5).
[0009]
Note that the stud bolt 8 that is the output terminal portion of the lead storage battery and the external load are connected by a harness portion 12 having a ring-shaped terminal with a lead wire. That is, after attaching the harness part 12 and the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the stud bolt is used in the output terminal portion of a 36V lead acid battery by the above-described method, the stud bolt or nut protrudes, so that an electric shock may be touched by hand, or a metal tool or the like. There was a problem that an external short circuit was likely to occur due to the contact.
[0011]
In particular, in a monoblock type lead acid battery produced by connecting the above 18 cell lead acid batteries in series, the voltage between the positive and negative terminals is about 42 V during charging. Accordingly, there is a strong demand for an output terminal portion having a structure that is difficult to receive an electric shock from the viewpoint of safety.
[0012]
On the other hand, when the 36V lead acid battery is discharged due to forgetting to turn off the headlamp, as a countermeasure, the user mistakenly outputs the output terminal of the 12V lead acid battery and the output terminal of the 36V lead acid battery. Are also expected to be connected with a cable with an alligator clip or the like. In such a case, a large current flows between the lead-acid batteries, which is extremely dangerous.
[0013]
Therefore, a method of using an insulator such as ceramic as a raw material for the stud bolt as an output terminal of a 36V lead-acid battery has been studied. However, when ceramic or the like is used for the stud bolt, there are problems that it is difficult to embed in lead alloy terminal parts and that the cost is high.
[0014]
On the other hand, a technique of spraying ceramic on a part of the surface of a metal stud bolt and insulatingly coating it was also examined. However, when this method is used, there is a problem that it is difficult to embed a stud bolt sprayed with ceramic in a lead alloy terminal part, and the sprayed ceramic peels off with the passage of time of use, so that insulation is lost. The problem was recognized.
[0015]
The object of the present invention is to provide a lead-acid battery that uses a stud bolt for the output terminal part. By insulating the stud bolt and the output terminal part, an electric shock, an external short circuit, etc. can be prevented and the safety of the 36V lead-acid battery can be improved. It is to improve.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the first invention, a metal stud bolt is used for the output terminal portion, and one hole portion and a harness portion of the terminal component are disposed on the stud bolt, and the harness portion and the The terminal component is electrically connected by a nut screwed to the stud bolt, and the other hole of the terminal component is a lead storage battery having a structure welded to a pole column and a bushing, An insulating sleeve is present at the boundary between the stud bolt and the terminal component and the harness portion, and an insulating plate is present on the upper surface portion of the harness portion, whereby the stud bolt and the nut, the terminal component and The harness is electrically insulated from the harness portion. In the second invention, the insulation sleeve is fitted to the terminal component, and the stud is Bolt is characterized in that the are fitted with an insulating sleeve to the terminal part.
[0017]
In the third invention, a metal stud bolt is used for the output terminal portion, one hole portion of the terminal component and a harness portion are disposed on the stud bolt, and the harness portion and the terminal component are connected to the stud bolt. A lead-acid battery having a structure in which the other hole of the terminal component is welded to a pole column and a bushing, and the stud bolt and the nut; The stud bolt and the nut are electrically insulated from the terminal component and the harness portion by the presence of an insulating sleeve with a flange at the boundary between the terminal component and the harness portion. And in 4th invention, the said stud bolt is insert-molded by the synthetic resin lid | cover, It is characterized by the above-mentioned.
[0018]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0019]
Example 1
Hereinafter, Example 1 will be described with reference to FIGS. In Example 1, the stud bolt 8 made of metal, the insulating sleeve 11a, and the insulating plate 13 are used for the output terminal portion, and the stud component 8 and the harness portion 12 are arranged and brought into contact with each other. The nut 9 is tightened and screwed.
[0020]
The terminal component 7 and the harness portion 12 are electrically connected, and the stud bolt 8 and the nut 9 are insulated from each other. Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described in detail.
[0021]
In Example 1, polypropylene resin was used as the material for the
[0022]
In FIG. 1, an electrode plate ear portion 1 electrically connected to a power generation element (not shown) is welded to a strap 2, and a pole column 3 is formed on the strap 2. Then, the pole 3 is inserted into a bushing 5 formed on the
[0023]
Then, the hole 14 of the terminal component 7 is fitted over the bushing 5 and the stud bolt 8 is passed through the hole 15 of the terminal component 7 through the insulating sleeve 11a (FIG. 2). That is, an insulating sleeve 11a is fitted into the hole 15 of the terminal component 7, and the stud bolt 8 is fitted into the hole 15 of the terminal component 7 through the insulating sleeve 11a.
[0024]
In this state, the upper surface of the fitting portion of the pole 3, bushing 5 and terminal part 7 is burner welded while adding lead 6 to electrically connect the pole 3, bushing 5 and terminal part 7. .
[0025]
The output terminal portion of the lead storage battery and a load such as a motor have a ring-shaped end portion and are connected by a harness portion 12 with a lead wire. That is, the harness portion 12 is placed on the outer periphery of the insulating sleeve 11a protruding from the terminal component 7 to insulate the stud bolt 8 from the harness portion 12 and the terminal component 7. Then, after placing the insulating plate 13 on the upper surface portion of the harness portion 12, the terminal component 7 and the harness portion are screwed by tightening the stud bolt 8 from the upper surface portion of the insulating plate 13 using the nut 9 12 was brought into contact and electrically connected.
[0026]
(Example 2)
Hereinafter, Example 2 will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, a stud bolt 8 made of metal is embedded in the
[0027]
That is, with the terminal component 7 and the harness portion 12 in contact with each other, after covering the stud bolt 8, the terminal component 7 and the harness portion 12 are electrically connected by tightening and screwing with the nut 9. The stud bolt 8 and the nut 9 are insulated from each other. Hereinafter, Example 2 will be described in detail.
[0028]
In Example 2, polypropylene resin was used as the material for the
[0029]
In FIG. 3, an electrode plate ear 1 electrically connected to a power generation element (not shown) is welded to a strap 2, and a pole column 3 is formed on the strap 2. Then, the pole column 3 is inserted into the bushing 5 formed on the
[0030]
In this state, the upper surface of the fitting portion of the pole 3, bushing 5 and terminal part 7 is burner welded while adding lead 6 to electrically connect the pole 3, bushing 5 and terminal part 7. .
[0031]
The output terminal portion of the lead storage battery and a load such as a motor have a ring-shaped end portion and are connected using a harness portion 12 with a lead wire. That is, the stud bolt 8, the harness portion 12, and the terminal component 7 are placed on the outer periphery of the stud bolt 8 protruding from the hole portion 15 of the terminal component 7 in the order of the harness portion 12 and the insulating sleeve 11 b with flange. Insulate.
[0032]
Then, the terminal component 7 and the harness portion 12 are brought into contact and electrically connected by being screwed by tightening from the upper surface portion of the flanged insulating sleeve 11b using the nut 9, and the stud bolt 8 and The nut 9 is insulated.
[0033]
As shown in the first and second embodiments, when the present invention is used, the stud bolt 8 and the nut 9 used for the output terminal portion for the positive electrode and the negative electrode are insulated from the terminal component 7 and the harness portion 12. . Therefore, an electric shock will not occur even if the hand of the protruding stud bolt 8 or nut 9 is accidentally touched, or an external short circuit will not occur due to contact with a metal tool or the like.
[0034]
In addition, even if the stud bolt 8 or nut 9 is accidentally connected to a 12V lead-acid battery using a cable with a crocodile clip, etc., it is safe without flowing a large current. .
[0035]
【The invention's effect】
As described above, since the stud bolt or nut used in the output terminal portion is insulated from the terminal component or the harness portion, the lead storage battery according to the present invention can touch the stud bolt or nut portion by mistake. There is no case of electric shock. Moreover, even if a lead-acid battery of a different voltage system is connected to the stud bolt or nut portion by using a cable with a crocodile clip or the like, it is safe because no short-circuit current flows.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a main part of an output terminal portion of a lead-acid battery shown in Example 1. FIG.
2 is an assembly drawing of an output terminal portion of the lead storage battery shown in Example 1. FIG.
3 is a cross-sectional view of a main part of an output terminal portion of the lead-acid battery shown in Example 2. FIG.
4 is an assembly diagram of an output terminal portion of the lead storage battery shown in Example 2. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of an output terminal portion of a conventional lead storage battery.
FIG. 6 is an assembly diagram of an output terminal portion of a conventional lead-acid battery.
[Explanation of symbols]
1: pole plate ear, 2: strap, 3: pole pole, 4: lid, 5: bushing,
6: lead lead, 7: terminal parts, 8: stud bolt, 9: nut,
11a: insulation sleeve, 11b: insulation sleeve with flange, 12: harness part,
13: Insulating plate, 14: Hole, 15: Hole, 16: Washer
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