JP4092612B2

JP4092612B2 - 制御弁式多セル型鉛電池

Info

Publication number: JP4092612B2
Application number: JP2001033520A
Authority: JP
Inventors: 泰輔竹内; 毅亀田
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002237327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御弁式多セル型鉛電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車には１２Ｖ系の電池が搭載され、エンジンの始動用と種々の電装品に対する電力供給用に用いられてきたが、近年は、このような電装品に、燃費向上、排ガス浄化、安全性向上、快適性向上を目的としたものが加わり、そのための電力消費が急速に増大してきている。
【０００３】
このような電装品に対する電力消費の増大に対処するため、エンジン始動用の１２Ｖ系の電池とは別に電装品に電力を供給するための電源を設け、これを高電圧化、具体的には、３６Ｖ以上にしたシステムの検討が自動車メーカーを中心に進められ、蓄電池メーカーも３６Ｖ以上の高電圧電池の開発を進めている。
【０００４】
このような高電圧電池には、高出力での繰り返し使用に耐え、しかも保守管理が不要であることが求められているため、電解液が制限された、制御弁式鉛電池を採用することが有力視されている。
【０００５】
上記した制御弁式鉛電池は、動力車に必要な耐振動性や減液性を考慮し、電槽や蓋には強度に優れ、水分透過率の少ないＰＰ樹脂材が用いられている。しかしながら電解液流動性の電池より電解液の量を少なく制限しているので、電圧精度の高い充電器を用いて充電しなければ、過充電状態による減液や充電不足状態の継続によるサルフェーションによって早期に寿命に至ってしまう。従って、自動車のエンジンによって駆動される発電機を充電用電源とした場合には、その出力電圧を高い精度で制御する必要がある。
【０００６】
これに対し、エンジン始動用の１２Ｖ系の電池には電解液流動性のものが使用されている。その理由の一つは、大電流での放電に耐えられることにある。また、電解液量が多いので、使用温度の上昇や過充電により減液が生じても、定期的に補水を行うので、保液性を維持することができ、充電用電源としての、自動車のエンジンによって駆動される発電機の出力電圧や電流を高い精度で制御しなくてもよいこともその理由の一つである。
【０００７】
そして、実際には、上記した１２Ｖ系の電池の充電制御は、正、負極の端子間電圧の監視のみによって行われている。
【０００８】
上記した如く、エンジン始動用の１２Ｖ系の電池とは別に電装品に電力を供給するための３６Ｖ以上の高電圧電池を設け、かつこれをメンテナンスフリー型の制御弁式鉛蓄電池にするためには、充電用電源としての、自動車のエンジンによって駆動される発電機の出力電圧を高い精度で制御する必要があるが、電池が早期に寿命に至らないようにするためには、単に発電機の出力電圧を高い精度で制御するだけではなく、各セルの電圧を適正値に制御する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電池を構成する各セルに特性のばらつきがあり、上記のように、各セルの電圧を適正値に制御することは、１２Ｖ系の電池のようにセル数が６セルのものであれば、両端の電圧を適正値に制御することによって比較的正確に充電制御が行えたが、これを３６Ｖ系以上の高電圧電池に適用すると、そのセル数が１８セル以上となるため、各セルの特性のばらつきが大きくなって充電制御の正確さが低下するという問題があった。
【００１０】
上記問題を解決するため、図４に示すように接続導体８と導電接続し、かつ樹脂１２で蓋６に密封固定したセンサー端子５を蓋６から突出させ、この突出部分により各セルの電圧を測定し、その結果に基づいて各セルの充電量を制御する手段が提案されている。
【００１１】
しかしながら、この手段は、蓋６と電槽隔壁２の接着部を介して接続導体８とセンサー端子５を接続させねばならず、この作業が新たに加わると共に、蓋６と電槽１あるいは蓋６とセンサー端子５の接着作業を複雑にするという欠点があった。なお、図４において、７ａ、７ｂは中間極柱、９ａ、９ｂはストラップである。
【００１２】
さらに、ＰＰ樹脂からなる電槽隔壁２と蓋６は、エポキシ樹脂などの硬化樹脂１２と接着し難いため、センサー端子５を設けた部分で接着不良となり、図４の電池は、長期にわたる液密および気密性を補償することができなかった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決する為、隔壁により内部が複数のセル室に区画されたポリプロピレン樹脂製の電槽と、前記各セル室に注液するための注液部を備えた、ポリプロピレン樹脂製の蓋と、前記各セル室に収納され、上部に正極と負極のストラップを有した極群と、を備え、前記隔壁を介して異極性のストラップ同士が接続されて接続導体を形成した制御弁式多セル型鉛電池であって、前記注液部に、接続導体の電位を測定するセンサー端子を貫通させる貫通孔を有した、注液部を密封する、ＡＢＳ樹脂製の密封栓が備えられ、かつ前記センサー端子はストラップと一体に形成され、前記密封栓の上面から突出させるとともに前記貫通孔に充填された樹脂によって固着されたことを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明に係る鉛電池は、センサー端子５の一端５aが注液部１３を貫通して蓋上面から電池外に突出しているので、蓋６と電槽１あるいは蓋６とセンサー端子５の接着作業を複雑にしたり、接着不良を引き起こして液密および気密性を損なうことがない。
【００１６】
また、前記センサー端子５は、ストラップ９ａまたは９ｂと導電接続されているので、溶接作業が容易に行える。
【００１７】
さらに、ＡＢＳ樹脂からなる密封栓１０を設け、この密封栓と硬化樹脂が接着しているので、接着性が向上し、気密不良を起こすことなく電池寿命まで使用することができる。
【００１８】
従って、高電圧型の制御弁式多セル型鉛電池のような各セルの特性のばらつきが大きくなる電池についても複雑な工程を必要とせず、液密および気密性を補償し、長期にわたり各セルの電圧を適正に検知できる構造を有する制御弁式多セル型鉛電池を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る鉛蓄電池を示す一部切り欠き斜視図であって、電槽内に収納されている極群を省略している。また、図２は本発明に係る密封栓を示す斜視図、図３は、図１の線Ａ−Ａに沿う断面図であって蓋に設けられている排気弁は省略している。
【００２１】
図１において、電池は、制御弁式鉛蓄電池の一例であり、電槽１はポリプロピレン樹脂材からなり、内部が電槽１と同材質の隔壁２により複数のセル室３に区画形成されている。また、各セル室には、正極板と負極板とをセパレータを介して積層し、同極性の極板同士をストラップにより連結された極群（ストラップ９bと中間極柱７b以外は図示せず）が収納されている。なお、本実施の形態では負極ストラップ９ｂからセンサー端子５が立ち上がっている。
【００２２】
また、図１において、前記蓋６は、電槽同様ポリプロピレン樹脂材からなり、各セル室の負極ストラップ９ｂ上部位置に対応して注液部１３が形成され、この注液部１３にＡＢＳ樹脂材からなる密封栓１０が取り付けられている。前記密封栓１０には、図２のように貫通孔４が形成され、この貫通孔４を、ストラップと同材質のセンサー端子５が貫通している。該センサー端子５は、電槽1と蓋６の接着の際、密封栓１０の該貫通孔４に挿入された後、貫通孔４とセンサー端子５の隙間１１にエポキシ樹脂などの硬化樹脂１２を充填することで装着される。
【００２３】
ここで、貫通孔４の位置や形状は、センサー端子５が貫通出来るものであれば、本実施の形態に限定されない。また、注液部１３以外の蓋６の一部に貫通孔を設け、そこに密封栓を設けて、該密封栓にセンサー端子５を装着しても良いが、工程増につながるので、本実施形態のように注液部１３の注液口１３ａに隣接する孔１３ｂにセンサー端子５を貫通させてその上部を密封栓１０で同時に密封する方が、本発明の効果を得る上で好ましい。
【００２４】
また、図３に示すように、隣接するセル室３、３にそれぞれ配置された極板群の中間極柱７ａ、７ｂは、それぞれ隔壁２の表面に当接しており、隔壁２の貫通孔４を通じて相互に抵抗溶接されて接続導体８を形成している。
【００２５】
さらに、蓋の上面から電池外にセンサー端子の一端５ａが突出しているので、従来のように蓋６と電槽１の接着部を介して接続導体８とセンサー端子５を導通、配置させる必要がなくなり、隔壁上部の蓋６にセンサー端子５を突出させる場合に比較して、蓋６と電槽１の接着作業を複雑にしたり、接着不良を引き起こし、液密および気密性を損なうことがない。
【００２６】
また、前記センサー端子５は、ストラップの上面に対応する位置に端子センサー形状の掘り込みを入れた金型で、従来のキャストオンストラップ法により同極性の極板耳同士を接続する際に、ストラップと同時に形成することができる。このように、ストラップの金型を改造するだけで前記ストラップとセンサー端子５の他端を溶接する工程を新たに追加する必要がなくなる。
【００２７】
ここで、センサー端子５は、隔壁を介した異極性のストラップの少なくとも一方のストラップに形成されるのであれば、本実施形態に限定されない。
【００２８】
以上のように、ストラップ形成時にストラップとセンサー端子５を同時に形成できるので、溶接工程を新たに追加することなく、確実な接合部が得られる。
【００２９】
また、ＡＢＳ樹脂材からなる密封栓１０とセンサー端子５間の隙間１１において、センサー端子５をエポキシ樹脂１２により充填固化しているので、密封栓１０と樹脂１２の密着性が向上し、セル室の電解液が外部と完全に遮断され、電池の気密不良を防止することが出来る。
【００３０】
ここで、センサー端子５は、導電性のものであればよく、部材の種類は実施の形態に限定されない。例えばストラップと同材質の鉛合金は、安価で導電性もよいので、本発明を実施する上で最も好ましい。また、チタン、金、銀、白金またはこれらの合金等を用いた場合も本発明を実施することができる。また、センサー端子５の形状は、ストラップと導通できればよく、本実施形態に限定されない。
【００３１】
本発明の電池における各セル電圧の測定は、隣接するセンサー端子の一端５a間を電圧計でつなぐか、または該一端５aと隣接する正極端子または負極端子とを電圧計でつなぐことで検知することができる。
【００３２】
（試験）
次に、密封栓１０にＡＢＳ樹脂を用い、センサー端子５を装着した複数セルからなる本発明の鉛蓄電池Ａと、密封栓にＰＰ樹脂電極を用い、センサー端子５を装着した本発明の鉛蓄電池Ｂと、図４の構成からなる従来の鉛蓄電池Ｃを作製し、各々の電池についてJIS軽負荷寿命試験を行った。このとき、各電池においては、寿命試験中、隣接するセルのセンサー端子５間の電圧を測定し、この電圧値を基に充電制御を行った。電池Ｂは９８００サイクル時点で、電池Cは４７００サククルの時点で各セルの放電容量の低下が加速し、１つのセルの放電容量が定格容量の８０％に低下した。それぞれの時点で電池Ｂ、Ｃを調査したところ、電池Ｂは密封栓とセンサー端子固定樹脂の接合部が分離し、電池Ｃは蓋とセンサー端子固定樹脂の接合部が分離し、液漏れが発生していた。一方、本発明電池Ａは，９８００サイクル時点において、電池Ｂ、Ｃに見られた各セルの放電容量の急激な低下や、密封栓１０とセンサー端子固定樹脂１２の接合部の液漏れは確認されなかった。以上の結果、本発明電池Ａは、前記気密、液密に起因する不具合を防ぐことが可能となり、電池Ｂは電池Ｃに比べ前記不具合を少なくできる。
【００３３】
以上実施形態に述べた効果は、制御弁式多セル型鉛電池以外に、ゲル式またはその他の電解液保持方式や液式等の鉛蓄電池及びその他の電池等、形式の如何にかかわらず多セル型電池であれば効果は得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の請求項１によれば、注液部の密封栓を通じてセンサー端子が電池外部に突出している構造である為、製造方法が簡単であり、
蓋と電槽の接着不良を防ぎ、蓋とセンサー端子の接着不良を少なくできる。
【００３５】
又、請求項２によれば、密封栓と硬化樹脂の接着性が優れる為、液密、気密性が長期にわたって補償出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉛蓄電池を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】本発明に係る密封栓を示す斜視図である。
【図３】図１の線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図４】従来のセンサー端子の取り付け構造を示す鉛蓄電池の要部断面図である。
【符号の説明】
１電槽
２隔壁
３セル室
５センサー端子
５a センサー端子の一端
６蓋
９a、９b ストラップ
１０密封栓
１２樹脂
１３注液部

Claims

隔壁により内部が複数のセル室に区画されたポリプロピレン樹脂製の電槽と、
前記各セル室に注液するための注液部を備えた、ポリプロピレン樹脂製の蓋と、
前記各セル室に収納され、上部に正極と負極のストラップを有した極群と、
を備え、前記隔壁を介して異極性のストラップ同士が接続されて接続導体を形成した制御弁式多セル型鉛電池であって、
前記注液部に、接続導体の電位を測定するセンサー端子を貫通させる貫通孔を有した、注液部を密封する、ＡＢＳ樹脂製の密封栓が備えられ、かつ前記センサー端子はストラップと一体に形成され、前記密封栓の上面から突出させるとともに前記貫通孔に充填された樹脂によって固着されたことを特徴とする、制御弁式多セル型鉛電池。