JPH05504225A - 二重バッテリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主バッテリ及び補助バッテリの二つを含む、特に車両用の再充電可能 なバッテリに関するものである。

発明の背景及び技術的課題 車両用バッチリンステムとして、主・補助の二つのユニットを持ち、間にダイオ ードを挿入することによって、補助ユニットを使用していない間は常にこれを充 電状態に維持しているシステムは、すでに知られている。米国特許４．２３９． ８３９号を参照のこと。ダイオードは、車両に搭載している発電機から補助ノく ブチリへの電流の流れは許容するが、逆の流れ、すなわち、補助バッテリからダ イオードを含む回路を経由する放電は許さない性質のものである。ただし、ダイ オードには、通過電流量の大きさに制限がある。比較的低い電流容量のダイオー ドに限度以上の過大電流が流れた場合には、ダイオードは溶断してしまう。反対 に、比較的大きい定格電流容量のダイオードでは、通常、相対的に大容量の熱を 発散し、このためにバッテリ周辺に問題を起こすことになる。

オーストラリアのパシフィックタンロツブ社（Ｐ１ｃｉｌｉ＋Ｄｕ＋１ｏｐ）が 製作するスイッチ付き二重バッテリは、薄く、平坦な、平行配置の電極板で構成 されている。電極板の第一の部分が主バッテリを、それに平行する隣接の第二の 部分が補助バッテリを構成する。二つのバッテリは、電気的に並列に接続され、 二つの間には一方向通行だけのダイオードを配置することによって、補助バッテ リの不使用中の放電を防止している。また、二つのバッテリ間には、手動操作ス イッチをダイオードと並列に挿入することによって、補助バッテリからの電流が 必要なときには、ダイオードをバイパスし、手動スイッチ便を通じる回路を経由 しての供給を可能にしている。スイッチを「閉」のままで放置しておくと、主バ ッテリと共に補助バッテリからも放電され、いざというときの補助バッテリの役 を果たさなくなる。

反対に、スイッチを「開Ｊのままに、置くと、補助バッテリの充電中に、もし、 ダイオードを通じて過大電流が流れたときにはダイオードを溶断してしまうこと がある。

パワー・リザーブ・バッテリ・システム、即ち、必要なときの電源を確保してお くバッテリシステムとしては、デルコ・ポジパワー（［１ＥＬＣＯＰＯ３ＩＰＯ ＷＥＲ）　というのが、既に１９８５年の自動車の幾つかに使用されている。こ のシステムのバブテリ・ハウジングではカバーから３本の外部ケーブルが伸びて いる。主バッテリのプラス端子、補助バッテリ（スタータ用）のプラス端子、及 び共通のマイナス端子（アース用）の３本である。従って、ポジパワーシステム を装備する車両には、３本のケーブルが必要になる。補助バッテリのプラス端子 からのケーブルは、エンジン・スタート時に使われるソレノイドに接続される。

ソレノイドとスターティング回路とは、バッテリ・ハウジングから離れたコント ロールボックスに収められている。さて、点火キーが「スタート位置コに回され ると、主バブテリによってソレノイドがラッチされ、これによって補助バッテリ が主バッテリと並列に接続された状態になる。エンジンが始動しクランキング・ サイクル（エンジンをクランク回転し指導させるまでのサイクル）が終ってエン ジンが始動すると、ソレノイドのラッチが解かれて補助バッテリは再び隔離状態 に戻る。もし、主バッテリが電力不足で、ソレノイドをラッチする余力が残って いない場合には、コントロールボックス内に収められているバイパス・システム を手動で操作することで、補助バッテリの電力を利用することができるようにな っている。

しかし、これらのバッテリシステムの性能は、満足のゆくものではなかった。異 なったサイズの個々のバッテリ・ハウジング、異なった端末処理、又はリモート 回路を収容するための車両の改修は、経費的見地から殆ど絶望的なものであった 。また、もし、不十分な容量のダイオードを使うと、システムの信頼性が阻害さ れ、反対に大容量のダイオードを使用すると、発生する熱に対処する安全及び性 能面でのなんらかの妥協が必要になってくる。更に、従来知られている二重バッ テリでは、形状的に、従来からの車両に二つのバッテリを収容させることはでき ない。だが、本来、二重バッテリとは、それぞれがエンジンをスタートさせるの に十分な電力を保有していながら、在来のバッテリを予想して車両についている 従来と同じ区画の限られたハウジング内に二つともそのまま収めることができ、 在来の配線形態を予想しての端子配置も、そのまま利用しての配線が可能でなけ ればならないものである。

発明の概要 本発明によるスイッチ付き二重バッテリシステムは、主バッテリと補助バッテリ 間を選択式電気接点でつなぐシステムを提供し、従来のバッテリ外形寸法に合わ せて設置されている取付場所に収容することができ、在来の配線形態をそのまま 利用する端末配置を持つシステムを提供するものである。バッテリ・ハウジング は、主及び補助のバッテリ・セル間を仕切る幾つかのシリーズをなす内部仕切り 壁と、主及び補助バッテリそれぞれの内のセル間を区切る仕切り壁とを持ってい る。好適な実施例の一つでは、主バッテリの個々のセル位置は、補助バッテリの 全部又は一部のセルに直角に配置されている０本発明の別の面から言えば、バブ テリ・ハウジングのカバーには一つのスイッチが取り付けられ、そこに主及び補 助ノくブチリ間の選択的接続を可能にする手動操作のアクチュエータが含まれる 。スイッチと並列に接続する一方通行のダイオードを配置することによって、ス イッチが「開」になっているときの補助バッテリからの放電は禁止されるが、反 対方向に流れる補助バッテリへの充電電流はダイオードを経由して流れることが できるようになっている。ダイオードと直列に可変抵抗が接続されており、ダイ オード回路に流れる電流量、ひいては、ダイオードの発熱量を制限する。

図面の簡単な説明 図面において、同種の素子には同種の参照番号が割り当ててある。

図１は、本発明の二重バッテリ斜視図であり、スイッチ・メカニズムは除かれて いる。

図２は、図１に示すバッテリ・コンテナの斜視図である。

図３は、図２のコンテナを上から見た平面図であり、セル素子をそれぞれハード ワイヤで接続した様子を２個づつのセルで例示しである。

図４は、図１に示すベント・キャップの拡大断面図である。

図５Ａは、本発明のジャンパの斜視図である。

図５Ｂは、図５Ａのジャンパが、バッテリカバー上に設けられているスイッチ・ キャビティ内に納まっているときの上面図である。

図６は、本発明のスイッチ・メカニズムの斜視図である。

図７は、図６に示すスイッチ・メカニズムの上面図である。

図８Ａは、図７中の壇Ａ−■Ａ線沿いのスイッチ・メカニズム断面図である。

図８Ｂは、図７中の■Ｂ−■Ｂ線沿いスイッチ・メカニズム端面図である。

図９は、図１のバッテリにスイッチを取り付けたときの上面図である。

図１Ｏは、図９のＸ−Ｘ線沿いのカバー断面図であり、ベント・キャップは外し である。

図１１は、ＸＩ−ＸＩＸ線沿のカバー断面図である。

図１２Ａ−図１２ｃは、本発明による他の端末処理及びセル形態を示す概略図で ある。

図１３は、本発明のシステム・エレクトロニクス配線図であり、バッテリが放電 状態にあるときの素子の接続を示している。

ｖ！ｉＩ４は、図１３と同じ回路、バッテリが充電状態にあるときの素子の接続 を示している。

発明実施例の詳細な説明 本発明のスイッチ付非常用バッテリシステムの実施例の一つは、主及び補助バッ テリのどちらもが鉛蓄電池のものである。

鉛蓄電池は、コンテナの中に幾っがのセル（隔室）を作って構成する。各セルに は、プラスとマイナスの電極（プレート）を、間に隔離板をサンドイッチに挟ん で交互に並べて取り付ける。

主及び補助バッテリのセルは、共に、プラスの極板グリッドには１４％の鉛−ア ンチモニ合金（１４％アンチモニ）を、マイナス極板グリッドには０．１％鉛− カルシウム合金＋０．１％カルシウム）を使用している。ただし、バッテリ及び 車両の使用条件次第で、この主及び補助バッテリに、互いに異種の薬品及び異種 鉛合金を使用してもよい。

船蓄Ｉ！池１個当たりのボルタ電圧は、セル容量に関係なく大体２ボルトである 。ＯＥＭ（相手先週票製品）により製造される車両の自動車バッテリとしては、 一様に１２ボルトを要求しているのが普通である。以上のことから、本発明の主 及び補助バッテリでは、どちらも６個のセルを使って１個のバッテリを構成して いる（６セル×２ボルト＝１２ボルト）。

ＯＥＭ車両は、従来からのバッテリ形態の外包（ｅｎマｅｌｏｐｅｌに合った寸 法のバッテリを取り付けるようにデザインされている。すなわち、ＯＥＭ車両に 予め設置されているスペース（「ξｎｙ＋１ｏｅＪ　）に適合した外形寸法を持 つバッテリが取り付けられるようにである。従って、この二重バッテリでも、各 ６個のセルから成る２セツトのバッテリを標準装備のスペース内に収めるように しなければならない。セル毎のプレート数は最小限に、電流容量は最大限にする ようにしながらである。製造の見地から見ると、セル毎のプレート数としては、 主及び補助バッテリの両方共に同数にしなければならない。

主バッテリのコールド・クランク・アンペア出力（ＣＣＡ。

冷発電始動アンペア数）は、このバッテリを取り付ける通常クラスのＯＥＭ車両 での始動に要する時間を３０秒とし、このときに消資される電流量を、通常、５ ２５アンペアとしている。２ボルト容量のセルの電流量（ＯＣＡ）は、セル内プ レートの全表面積を合算したものの関数であるから、主バブテリにおけるＣＣＡ 所要量が決まると、そこから主バッテリ・セル当たりのプレート総面積が自然に 決まることになる。バッテリの充電は、通常、そこに含まれるセル中の電流容量 が最低のもの（充電限度セル）を基準に、その容量以上には充電できないから、 セルは全部がほぼ同じ電流容量（限度セル）のものであることが望ましい。セル 当たりのプレート数及びプレート寸法は、主バブテリに対する補助バッテリの寸 法及びその配置に依存する。設計上考慮すべき別の問題は、搭載する車両の使用 環境である。

温暖な環境で使用する車両には、ＯＣＡ出力が小さくてもよく、プレートの腐食 傾向は４地のものより大きいところから、少数で厚さの大きいプレートが必要と なるであろう。

以上から、主及び補助バッテリそれぞれを構成するセル・プレートの数量と寸法 （高さ、幅、厚み）が決定される。補助バブチリについて言えば、その−生を通 算しての使用回数が少なく、従って使用回数の多い主バッテリに通常側われてい る厚手のプレートが何時も必要とは限らない。

バッテリの生産では、主及び補助バッテリ・プレートの製造を同数にすることで 能率化することができる。更に、各セルの使用プレート数は圧切るだけ少なくし てコストを削減しなければならない。例えば、各セルには、６〜１５枚のプレー トを含めるものとする。できれば、各バッテリのセル１個ごとを構成するのには 、プラス側６枚、マイナス側５枚のプレートを使用するのが望ましい。

上記すべての要素を考慮に入れた上で、主バツテリ対補助バブテリの最ａｃｃＡ 出力比を得る方法をめると、それは補助バッテリを主バッテリに直交する位置に 置いたときであることが判明した。しかし、考えられている主及び補助プレート の、それぞれのセル当たり数量及び厚みの組み会わせで、主及び補助バッテリか ら希望するＣＣＡ出力を得ることが出来る限りにおいて、主・補助プレートを別 の平行配置にするか、又はその他いずれか適当な配置にするかの他の案を採用す ることもできる。

本発明の二重バッテリにおける「補助バッテリ」とは、間欠的な使用だけの、使 用回数の少ない補助バッテリを指す。ここで言う［ターミネーション（ｔｅ＋ｍ １ｎｘｌｉｏｎ＋ｌ　Ｊとは、各バッテリ素子の端における電気的接点を指す言 葉である。主及び補助それぞれのバッテリーは、一方の端にプラス・ターミネー ション（端子〕を、反対側の端にマイナス・ターミネーション（端子）を持つ。

ターミネーションからバッテリハウジングを通過し、更に伸びて負荷に繋がると ころは「ターミナル（ＩｅｒｍｉｎＪｌ＋、端末）」と呼ばれる。バッテリの各 ターミナル（端子）には、電流を送り又は帰還さすための一つ以上のターミネー ション（端子）が接続されている。

図１〜図３、及び９において、本発明のスイッチ付き二重バッテリ１０１は、構 成要素の主バッテリ２０２及び補助バッテリ２０４を、ハウジング１０の中に持 っている。ハウジング１０には、ライン１３沿いにヒートシーリング等によって 製造中に取り付けられたカバー１２が含まれる。コンテナ１４は、上部がオープ ンになっており、通常は矩形で、その中に、底壁６、一対の長く伸びた側壁７、 一対の短い側！８、仕切り壁３４、主及び補助バッテリを仕切る壁３６．４０を 持っている。仕切り壁３４は、側壁７の両壁を跨いでつなぐことによって、コン テナを主バッテリ１１及び補助バッテリ２３の二つに分けている。主バッチ１月 １には、複数の補助バッテリ・セル４２がそれぞれ含まれる。

ハウジング１０は、ポリエチレンのような弾性と耐熱性を持つ適当なプラスチッ クで作られる。プラスチックは強固、軽量、かつヒートンール又は振動溶接が可 能で、ニポキシその他の対溶剤適合性があるものでなければならない。壁３４． ３５．４０は、できればコンテナ１４と一体構造にし、同一材料で製作したもの がよい。

主バッテリのエレメント３７は、セル３８各個にそれぞれ配置されており、その 中で主バツテリ電解液に対して電気化学的に作用し合う。補助バッテリ・エレメ ント４１も、セル４２各個の中に同様に配置されている。エレメント３７．４１ は、それぞれのプラス及びマイナス電極３５．３１を、セパレータ（図には示さ れていない）を間に挟んでシリーズに交互に配置したものから成ってでいる。

主バッテリ２０２は、センターライン２０沿いに置かれ、各セルの主バッテリ・ プレート３５は相互に平行し、かつ、主センタ−ライン２０に直角になるように 配置される。ここで、センターライン２０は、ハウジング１Ｇの長袖に一致する 。補助バッテリのセル１４は、補助センターライン２２に直交し、補助センター ライン２２は主センタ−ライン２ａに実質的に直交する。このような主／ぐブチ リ及び補助バッテリの方向付けは、バッテリ・ハウジング１０によって決まると ころの矩形エンベロープ内でのスペースを最適利用するためのものである。

主バッテリのプラス・ターミナル２４は、カバー１２の上面から出て、長手の縁 端３０沿いに伸びたあと、車両のプラス・バッテリ・ケーブルに接続される。こ の同じ長手のカバーの縁端３０沿いにマイナス・ターミナル２６が、カバー１２ から上方に伸びて車両のマイナス・バッテリ・ケーブルに接続する。主バッテリ のマイナス・バッテリ・ターミネーション（成端）２８は、カックー１２の縁端 ３０沿いに配置されるが、そこから上には突き出てない。

同様に、補助バッテリのプラス・ターミネーション（成端）３２は、カバー１２ の縁端２９沿いに配置されるが、上には突き出ていない。

導電バスパー４８は、主バブテリのマイナス・ターミネーション２８と補助バッ テリのプラス・ターミナル２６との間を接続している。従って、このあと、ター ミナル２４．２６を車両電気系統に接続しさえすれば、二つのバッテリ・システ ムと車両電気系統間の接続回路が完成することになる。ターミネーション２１３ ２には、例えば溶接によって、バスパー４８．４６を固定しておいてから、バー ンキャップ（ｂｕｒｎ　ｃｘｐ＋）をカバー１２の上から置いて蓋をしておく。

図２、図３、及び図９〜図１１を参照すると、コンテナ１４は、隔壁３４によっ て二つのバッテリ室に別けられる。隔壁３４の左側は、何枚かの薄く平坦な内部 隔を３６で仕切って複数の主バッテリ°セル・コンパートメントを形成している 。カバー１２とそれぞれ一体に作られている主及び補助バッテリの注入口５２． ５４がセルの上に置かれて、下に伸びた注入口をセル３８．４２の中に挿入して 、電解液注入時の役に立っている。隔壁３４の右側は、主バッテリ・セルと同様 に、補助バッテリ・セル隔壁４０によって複数の補助セル・コンパーメントに仕 切られている。複数のセル隔壁４０は、それぞれが仕切り壁３４に直交してＴ形 接続を形成する。主及び補助バッテリの二つは、隔壁３４で分断されている故に 、補助バッテリの電解液と主バッテリのそれとは、同一のものであってもよいし 、別のものであってもよい。

図４及び図１１において、ベント・キャップ１８（ガス抜きキャップ）には、注 入口５４の中にまで入り込むように作られている一体構造のベントカバー１９を ３個含んでいる。隣接のカバーＬ９同志は、孔２１のところから始まる共通のマ ニホールド１１９によって連結されている。キャップ１８は、電解液がセル周辺 に漏れ出るのを防止する形に作られる。各セルとも、マニホールド１１９から孔 ２１を経由して外気に通じており、これにより、セル内でのガス発生、例えば過 充電、自己放電、又は温度変化によるガス発生による圧力上昇を防いでいる。孔 ２１に近い位置にあるカバー１９の端末には、火炎が孔２１を経由してバッテリ 内に進入しないようにするための、微孔性ポリエチレン・ディスク等で作った火 炎防止デバイス１２１が取り付けられる。同様の目的を持つ主ベント・キャップ １６が、主バッテリの液注入口５２に取り付けられている。

図９〜図１１において、カバー１２には、製造時に一緒に鋳込まれた各種バッテ リ・エレメントが取り付けられている。各ターミネーションは、カバー１２を取 り付ける前に、導電バスバーに接続してあって、電流の両方向流れを可能にして いる。例として、ターミネーション３２の導電性延長部分２７０を列に取ってい えば、これは１本目のバスパー４６の端末を鋳型に入れて、その回りに溶融又は 軟化して鉛を注入することにより、バスパー４６の周縁に適合する形に作られて いる。同様な方法により、ターミネーション２６の導電性延長部分２７４は２本 目のバスパー４８の一端に適合する形に、また、ターミネーション２８の導電性 延長部分２７２は同じ２本目のバスパー４８の他端に適合するように作られてい る。３本目のバスパー５０の一端は、ターミネーション２４の延長部分２７６に 接続し、もう一方の端は、以下に説明するスイッチ・メカニズム１００に接続す る。スイッチｌ［ｔｏは、ターミネーション３２の反対側の端末とも接続する。

主バッテリのマイナス・ターミネーション２８と補助バッテリのプラス・ターミ ネーション３２とは、カバー１２の上蓋の下に作られている凹所に収められる。

バスパー　４６．４８．５０の断面は矩形にするのが適当であり、銅のような導 電性の高い材料で製造するのが望ましい。これによって、バッテリ内でのオーミ ック・ロス（抵抗損）を最低に抑え、負荷へ最大ボルタ電圧を提供することを可 能にする。また、銅は一般に酸電解液と不相溶で、従って、製造時に射出成形等 の方法でカバー１２に埋め込んでおくことにより、電解液環境条件から隔離する のに好都合となる。

再び図１及び図６〜図９を参照に述べると、スイッチ１００は、カバー１２上に 作られているスイッチ・キャビティ　（空所）１０２に収容されており、これを 主体に、スイッチ・ハウジング６２に取り付ける手動操作可能の回転式スイッチ ・メカニズム６０を構成している。手動スイッチ・メカニズム６０のスイッチと しては、トグル・スイッチ、押しボタン、又は遠隔操作のソレノイドかＳＣＲを 使う方式のいずれかを採用することができる。スイッチ・ハウジング６２は、シ ート・メンバー６８を構成し、これとカバー７Ｇとが結合する。シート６８周辺 の、シート６８とカバー７０との結合部に近いところに、エラストマ型（弾性） の０−リングを嵌める。０−リングは、スイッチ接点及びバスパー４６．５０を 汚染から守るためのものである。シート６８には、対角線上の反対位置に位置す る凹所１３０．１３２が作られている。これは、スイッチ・メカニズムＩＮをカ バー１２に取り付ｔするときに、これを補助に、バスパー４６．５０の各端末を それぞれ対抗するスイッチ接点へ接続することを可能にする。

第−及び第二のスイッチ・コンタクト６４．６６は、それぞれの対抗相手である バスパー４６．５０の端末に組み会わせて配置される。回転シャフト７６の一端 にはアクチュエータ７８を取り突け、他端はシート６８に乗せである（図８Ａ） 。導電プレート７４もシャフト７６に取り付けられ、シャフトと一緒に回転する ようになっている。プレート７４は、スイッチ・コンタクト６４．６６　に対し て滑りながら結合を維持するようになっており、特に、コンタクト６６とは、シ ャフト７６が回転できる全範囲に渡って、−緒に回転しながら常に機械的・電気 的接触維持するようになっている。他方、コンタクト６４とプレート７４との関 係は、スイッチ１００を「オン」に入れたときに限り両者の接触が生まれる関係 の形状に作られている。プレート７４とコンタクト６４との間の機械的・電気的 接触は、外部ハンドル６１の操作により手動アクチュエータ７８が「オフ」にな った場合に切られるようになっている。

図６において、バスパー４６．５０上の端末近くのねじ孔８’０．８２は、スイ ッチ１００のコンタクト６４．６６の取り付けを可能にするためのものである。

組立において、スイッチ・ハウジング６２の孔８０．８２に合わせをしながら、 スイッチ・ハウジング６２をカバー１２のスイッチ・キャビティ１０２の空所に 挿入する。シート６８上に設けられている凹所１３０．１３２によって、コンタ クト６４．６６とバスパー４６．５Ｇとの合致を見つけることが可能である。ス クリュウ８４を、カバー７０上の遊び孔９４を通して孔６７．８２に挿入し、先 端をキャビティ１０２の底部にある取付穴１０４にねじ込んで固定する。（図１ ）同様にして、スクリュウ８６を、カバー７０の遊び孔９６を通して孔６ｓ、ｇ ｏに挿入し、先端をカバー１２上の取付穴１０６にねじ込んで固定する。以上に よって、バスパー４６（ヒいては、補助バッテリ）とスイッチ１００１及びバス パー５０（Ｃ）いては、節バッテリ）七スイッチ１００との間の電気的接続が完 成する。

次に、図１３について説明すると、バッテリ１０１の構成は、負荷２０６、例え ば自動車のスターター・メカニズム、に対して主バッテリ２０２と並列に補助バ ッテリ２０４を接続したものから成る。１方向だけの電流通路１０８は、ダイオ ード１１Ｇと過電流防止デバイス１１２、例えば、可変抵抗、ポリスイッチ、リ ソ、トステート・トランジスタ、サイリスタ、その他のものでダイオードを経由 する電流を選択的に限定することのできるもの、とから成る。可変抵抗１１２は 、できれば温度係数（Ｐ丁Ｃ，ｐｏｓｉｆｉｙｅ＋ｅｍｐ’ｅ＋Ｎａ＋＋　ｅｏ ＋Ｎ１ｃｉｅａｔ）が正の抵抗であるのがよい。抵抗１１２の抵抗率は、温度の 関数として、更に言えば、電力放出の関数として大きく代わる。すなわち、抵抗 １１２に電流が流れるとき、流れる電流に比例した大きさの熱が抵抗１１２から 放散されるからである。分路１１４にはスイッチ１００が含まれるが、この分路 は、一方通行の回路１０８と並列に設置される。回路ＩＮは、充電レベル維持用 の保護回路として作用し、車両備付けの発電機から補助バッテリ２０４へ流れる 電流を低いレベルに抑えるように作用する。回路１０８は、同時に、電流が反対 方向に流れるのを防止し、補助バッテリを使用していないときには、これを常に 充電状態にしてお（ように作用する。

図１３は、放電モード、すなわち、主バッテリ２０２から車両への電力供給がな されているときの状態を示している。通常の車両始動に際し、主バッテリ２０２ に負荷２０６へ供給する電力の蓄えが十分にあるときには、分路１１４は「開」 のままで、ダイオード１１０は補助バッテリ２０４から負荷２０６への電流通路 を遮断する。このようにして、スイッチ１１４が「關」のときには、補助バッテ リと主バツテリ放電回路とは効果的に分断されている。

しかし、例えば、過度の始動操作の繰り返しによって主バブテリ２０２の電圧が 低下してしまったような場合には、又は車両発電機が運転せず車両付欄装置が使 用される場合には分路１１４を手動で「閉」にし一方通行の回路１１８をバイパ スさせることによって、バッテリ２０４の電圧を負荷２０６に印加する。車両の 始動が完了したあかつきには、スイッチ１＋４を「閉」にして、補助バッテリ２ ０４からの無用の放電を防止しておく。

図１４は、車両発電システム等の電圧源となるもの１１６を出力端子に接続し、 正の電圧を両バッテリ２Ｑ２．　Ｈ４に供給し充電しているときの状態を示す。

この充電モードのときには、スイッチ１１４は「閉」にあり、バッテリ２０２． ２０４は両方とも、それぞれの電圧状態に応じて同時に充電されている。分路１ １４は、実質的に電気抵抗がゼロのもので、従って、一方通行の電路１０ｇには 一切の電流が流れない。分路１１４が「開」になったときには、電圧源１１６か らの電流が一方通行の電路１０８を通って下方に流れて補助バッテリ２ｆ１４が 充電される。可変抵抗１１２は、ダイオード１１０と直列に接続されていて、ダ イオードを流れる電流量をあるレベル以下に制限するものである。

ダイオードは、電流の流れに伴って可なりの熱を発生する。

バッテリ環境においては、過度の熱は望ましくない。バッテリ・ハウジングや車 両ケーブルは大刀がプラスチック又はゴム製のものであるからである。更に、電 解液からはある条件下、例えば自己放電などの際に、揮発性のガスを発生するこ とがある。

従って、メカニズムにとっては、ダイオード１１Ｇを望ましい温度レベル以下に 抑えて置く必要性がある。抵抗１１２は、回路１０８を通過する電流量を効果的 に制限し、従って、ダイオード１１０からの熱発生を最小にし、併せて、補助バ ッチテリには十分な充電電流、例えば、０，１〜２アンペアの電流が流れるのを 可能にする。抵抗１１２及びダイオード１１０は十分に小型で、カバー１２上の キャビティ１０２内に収めることができる大きさのものである。

回路１０８における望ましい電圧−電流の関係とは、前もって設定しである電圧 しきい値レベルまでは、電流も電圧増加に線形比例して増加するが、電圧がしき い値に達したあとは、それ以上に増加しないか返って減少するというものである 。しきい値としては１２〜１．３Ｖの範囲で、電流を最高１アンペア以下に抑え るものが望ましい。車両バッテリでは、車両自体の運転帰還を通じて可なり長期 に充電を継続しているものだから、バッテリ２０４への充電電流は低くてよいこ とになる。スイッチ１１４が閉じられているときの回路１０８の両端における電 圧差は、約０１〜６０ボルト、正確には０２〜２５ボルトである。抵抗１１２の 抵抗は、低圧レベルでは００１〜５オームである。この結果、バッテリ２０４の 再充電回路１０８を流れる電流は役ＯＬ〜２５アンペア、正確には０３〜３アン ペアとなる。

さて、本発明による二重バッテリの製造は、カバ一部分１２を作る鋳型から始ま る。鋳型には、プラスチックを注入する前に導電リンク機構を配置しておく。導 電リンク機構は、バスバー４６、４８．５０、ターミネーション２ｇ、３２、及 びターミナル２４．２６をもって構成する（図１、図９〜図１１参照）。バスパ ー４６．４８．５０の端末に合わせて成形されている延長部分２７０．２７４． ２７６には、それぞれ耐食プラスチック・スリーブ７８を被せておく　（図９参 照。）スリーブ７８は、塩素化ポリオレフィン製で、バスパーとリード延長部分 間の接続部分に対し、電解液との不慮の接触から発生する腐食を防止している。

銅製のバスパーは、カバー、コンテナ、ターミネーション、ターミナル、及びリ ード延長部分とは異なった熱膨張特性を示すことがでるかも知れない。従って、 バスパーは、カバー１２の中で自由にスライドできるように製作されている。

リンク機構を鋳型に配置し終わったならば、プラスチックを注入し、リンク機構 を埋め込んだカバー１２を作り上げる。コンテナ１４も別の射出成形鋳型で作り 上げることができる・前もって決まっている冷却時間を経過したならば、鋳型か らカバーを取り出し、スイッチ・キャビティの中に高導電性のジャンノく１１８ を挿入する。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、ジャンパ１１８は、Ｌ型のプレート１２０と、そ の両端に取り付けたスプリング・クリップ１２２゜１２４から構成されている。

ジャンパ１１８をキャビティ１０２に挿入すると、クリップ１１２．１２４はバ スパー４６．５０に噛み合うことによって取り外し可能な結合を完成する・ジャ ンパ１１ｇは、最初の充電時に二つのバッテリ間の電気的接続を臨時に作るため のものである。スイッチ・メカニズム１００は、製造工程の煩雑さに邪魔される ことなく、スイッチ＋００の取付は無しで仮に完成しているバッテリ（図１）に 後から取り付ければよいのである。

ジャンパ１１８を所定位置に取り付けたならば、キャビティ１０２には異物進入 防止の保護テープを張り蓋をしておく。この段階にまで達すると、カバー１２を コンテナに結合することができる。カバー１２内では、バスパー４６と５０との 間をジャンパ１１８でつないだ接続が前もって完成しているからである。

カｔ＜＝（２をコンテナ１４に結合する前に、主及び補助）＜１．テＩＪ３ｇ、 ４２には、バブチリφエレメント３７．４１を挿入しておく。図３には、主及び 補助バッテリのエレメント３７．４１のそれぞれ二組だけを説明のために例示し ている。例示は二組だけだが、実際には、組立時に、セル全部にエレメント全部 を挿入することを注意すること。従って、コンテナ１４内にある１２個のセルに は、エレメント１２個がすべて挿入されていなければならない。エレメント３７ ．１１はそれぞれ、プラス電極プレートを両端に置く配置とすること、すなわち 、全部のエレメントは奇数のプレート（プラスとマイナス・プレートを足して） を配！したものがよい。出切れば、各エレメント３７．４１には、６枚のプラス 電極と５枚のマイナス電極を配置して、合計１１枚のプレートを使用するのがよ い。

１個のセル内のプラス・プレート全部からそれぞれ伸びているワイヤを電気的、 並列につなぎ合わせて１本の電流ノくスを形成させる。セル内に１枚置きになら べられているマイナス・プレートも同様につなぎ合わせる。このようにして、各 セルからは、プラスとマイナスの２本の電流バスが出てくるようにする。

各セルからのマイナス電流バスは、隣接セルのプラス電流Ｉくスにハードワイヤ で接続させ、全体としてンリーズをなすｌ＼−ドワイヤード・コネクション３３ ．３９を、側壁３６．４０の上部（こ形成させる。ハードワイヤによる接続は、 電流）くス同志を捩じり、又は、はんだ付け、クリンプ、溶接、又はフユーズし て形成し、永久的な電流通路となすものである。コンテナＬ４には、合計１０個 のコネクション３３．３９ができ、主・補助ｌくブチリ２０２．２０４には、各 々に５本づつのコネクションがあることになる。

各バッテリの片方の端にあるセルには、プラスの未接続フリー電流バスがあり、 バッテリのスが存在する。これらフリー電流バスは、カバー１２をコンテナ１４ に接合するときに、抵抗加熱、摩擦溶接、トーチ、スェージ、又はクリンプ等の 方法によって、カバー１２内のそれぞれ対応するプラス及びマイナス・ターミネ ーションに溶接して接続される。電流ノくスと対応ターミネーションとの接続は 、できれば、バッテリ・エレメントをそれぞれ対応するセルに収め終わった後に するのがよい。その後で、カバー１２から出ているターミナル２４．２６を加熱 する。カッく−１２の下にあるターミネーション２８．３２には、近接用開口部 を通じての加熱を実施する。その後で、近接ホール・力／＜　−（／＜−ン・キ ャップ）［９ｇをカバー１２に取り付け、ターミネーション２１１．３２をシー ルし隠しておく。

カバー１２は、便宜の方法でコンテナ１４に取り付けてよい。例えばヒートシー リング、又は振動溶接でもよい。取り付けが終わってから、各バッテリに電解液 を充填する。ハウジング１０を電解液種の中に浸漬する等の方法で、１２個ある 注入口５２．５４の全部に一度に充填してもよい。このとき、以前、キャＩくテ ィ１０２に貼り着けておいた保護テープによって、キャビティ内の物品に対する 酸電解液からの保護が達成される。もし、それぞれのバッテリに異なった電解液 を使用する場合には、一方の注入口セットに臨時の蓋を施行し、他方の注入口セ ットは全部開放にしたまま浸漬し、この方法を二重繰り返すことによって、それ ぞれの充填を完了することができる。バッテリへの充填が終わったならば、それ ぞれのベント・キャップ１６．１８をカバー１２に取り付ける。これで、この二 重バッテリ１０１においても、２個の外部ターミナルを持つ従来タイプのバッテ リと同じものができたことになる。ジャンパ１１８の取り付けにより、二重）く ブチリも単一バッテリと同じものになっているのである。従って、バッテリの仕 上げ（初期充電）は従来タイプのバッテリと同じ手順で実施できる。仕上げが終 わった段階で、ジャンパ１１８を取り外し、代わりにスイッチ１００をキャビテ ィ１０２に取り付ければよい。スイッチ接点６４．６６、及びそれぞれのバスノ く−４６，５０は、導電性のスクリュウ８４．８６をねじ込むことで接続が完成 される。

バッテリ・ハウジングｌＯの寸法、形状、及びターミナル位置は出来るだけ、従 来からの単一バッテリ・／％ウジングに適合するものであるのが望ましい。ター ミナル２４．２６は両方とも、縁端３０の直ぐ近傍に置いてもよい。寸法を例と して挙げれば、ハウジング１０の長さく図１における寸法Ａ）は一般的には２０ ．３−３０．８ｃ＋ｃ、特定すれば２６．２ｃｍに、幅（寸法Ｂ）は、出来れば １２７〜２ｆｔ、　３ｃ！ｌｌ、特定すれば１７．５ｃｍに、高さく寸法Ｃ）は 、１２．７〜２２．９ｃｍ、特定すれば２２．　ｂｍにするのがよい。ターミナ ル２６゜２８のセンターライン間の距離は約１７．８〜２７．９＋ｍ、特定すれ ば２２、６＋ｎである。このような従来通りのノくブチリ・／飄つジング・エン ベロープのスペースを有効に利用することで、主ツク・ソテリの性能をＳＡＥ　 （アメリカ自動車技術会）が推薦する大力のＯＥＭ車両向けＣＣＡ最低要求線を 越えることができる。例えば、０℃の温度下で３０秒間のスタートサイクルの実 施を可能にする一方、補助ユニットを介することにより、約１０秒長さのスター トサイクルを数回繰り返すのに十分なＯＣＡ出力の提供を可能にする。図１２Ａ 〜図１２ｃには、本発明によるバッテリ形状の幾つかの案を示す。図１２Ａに示 す二重バッテリＮｌでは、プラスの主ターミナル１３８とマイナス・ターミナル １４０をもつ主バッテリ１３３を旨く組み合わせて作ったものを示す。隔壁１３ ６によって、主バッテリ１３３　と、同じくプラスの補助ターミナル１４２、マ イナス補助ターミナル１４４を持つ補助バッテリ［３４とが分離されている。バ スパー１４３により、主プラス・ターミナル１３８と補助プラス・ターミネーシ ョン１４２とが接続される。

スイッチ１４６が、ターミナル１４０とターミネーション１４４の間に置かれ、 これを介して主バブテリ１３３と補助バブテリＮ４とが接続される。ターミナル １３１１４０がバッテリ・ハウジングから外へ延びて出ている。

図１２Ｂには、補助プラス・ターミネーション１５６と補助マイナスターミネー ション１５８を持つ補助バッテリ１５２が、隔壁１６６によって、同じく主プラ ス・ターミナル１６０１主マイナス・ターミナル１６２を持つ主バッテリ１５４ から分離して取り付けられている。バスパー１５３は、主プラス・ターミナル１ ６Ｇと補助プラス・ターミネーション１５６とを接続する。補助マイナス・ター ミネーション１５ｇと主マイナス・ターミナル１６２との間にはスイッチ１６４ が配置される。主ターミナルの１６０．１６２はバッテリ１５０の側面から外に 延びている。図１２Ａ、図１２Ｂの実施例においては双方とも、主及び補助のセ ルは直交ではなく互いに平行して取り付けられている。

図１２ｃに移ると、主バッテリ・プラス・ターミネーション１７４、主バッテリ ・マイナス・ターミネーション１７６を持つところの主バッテリ［７２、同じく 補助バッテリ・プラス・ターミネーション１８Ｇ　、補助バッテリーマイナス・ ターミネーション１８２を持つところの補助バッテリ１７８とで二重バッテリ１ ７０を構成している。Ｕ形の仕切り壁１８６によって主・補助の両バッテリが仕 切りされ、Ｕ形の仕切り壁１８５の外側に補助バッテリのセルが、互いの端と端 とを突き合わせて並べられている。バスパー１８３により、主及び補助バッテリ のマイナス・ターミネーション１７６、１８２が接続されている。スイッチ１８ ４は、バスパー　１８７．１８９を介して、それぞれのターミネーション１７４ ．１８０に接続する。この形式のものも、図２〜図３に示すものと同じ利点を持 っており、更に、各バッテリのプラス及びマイナス・ターミネーションを、互い に近接した位置に置くことを可能にし、電気的接続（バスパー１８３．１８７． １８９　）の所要長さを最低にすることを可能にしている。この配置では、更に 、コンテナ内に矩形のスペース１９０を残すことを可能にし、ここにイッチ１８ ４のメカニズムを収容することができる。

その他の配置方法も、勿論、可能である。例えば、内部セルを平行配置にしたま ま、主及び補助バッテリは、側面同志を突き合わせて配置してもよい。又は、主 バッテリを二つに分割して、補助バッテリを間に置いて、それぞれを反対側に配 置することもできる。

本発明の利益は、主バッテリからは４００アンペア以上の電力、即ちコールド・ クランク・アンペア（ＣＣＡ）、又は、最低５２５ＣＣＡの発生能力を、従来か らのバッテリ・ハウジング・エンベロープの範囲内で可能にし、更に２００〜４ ＧＯＣＣＡ、最低２７３　ＣＣＡの電力発生が可能な補助バッテリを収容する余 地を十分に残すというところにある。これらのＣＣＡ値は、最悪条件を想定して の設計での予言であり、７２ポルトのベースライン電位差に匹敵するものである 。従来からのハウジング・エンベロープの範囲内に二つのバッテリを配置するこ とを可能にする性能は、主に両バッテリ間の相対的方向関係の関数である。

好適な実施例としての、主バッテリに対する補助バッテリの相対的な垂直配置方 法は、運転エンベロープの範囲内で取得可能な主、補助バッテリ間の電圧比率を 損なう。

本発明の二重バッテリは、従来からの方法での車両への取り付けを可能にし、ケ ーブルへの接続を可能にする。主バッテリの出力が車両のスタートに不足するよ うな非常事態に直面したときには、オペレータがスイッチを「閉ｊに入れること により、それまでダイオード／可変抵抗の組み合わせ回路を通じてフル充電状態 に維持されてきた補助バッテリを、主バッテリと並列に負荷に接続することで切 り抜けられる。車両を始動し終わったならば、オペレータは再びスイッチを「開 」にして、それ以上の電流清貧を防止する。主バッテリは、車両運転の期間を通 じて再充電が継続される。補助バッテリにも再充電が行われるが、ダイオード・ 可変抵抗回路を通じることにより、よりスピードの遅い充電となる。

ｌｌＩ ン≦？ 平成３年１２月１２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．底壁、何故かの側壁、開放式の１個の天井、シリーズをなす主セル・コンパ ートメントを仕切るために間にスペースを置いた第一のシリーズ内部セル壁、シ リーズをなす補助セル・コンパートメントを仕切るための第二のシリーズ内部セ ル壁、及び前記主セル・コンパートメントと前記補助セル・コンパートメントと を仕切るための１個の隔壁を有する１個の横長のコンテナと、 コンテナ天井の開放端に取り付け、固定する１個のカバーと、複数のバッテリ・ プレートを複数の主セル・コンパートメントの各個に配置したシリーズをなす主 バッテリ・エレメントと、シリーズ中の主バッテリ・エレメントの各個を接続す る第一のセル間複数電気コネクタと、 複数のバッテリ・プレートを複数の補助セル・コンパートメントの各個に配置し たシリーズをなす補助バッテリ・エレメントと、 シリーズ中の補助バッテリ・エレメントの各個を接続する第二のセル間複数電気 コネクタと、 シリーズをなす主セル・コンパートメントの相反する両端近くに取り付けた一対 の主プラス・ターミネーション及び主マイナス・ターミネーションと、 シリーズをなす補助セル・コンパートメントの相反する両端近くに取り付けた一 対の補助プラス・ターミネーション及び補助マイナス・ターミネーションと、 主及び補助バッテリの両マイナス・ターミネーション同志、並びに主及び補助バ ッテリの両プラス・ターミネーション同志を接続する複数電気コネクタと、 前記複数コネクタのいずれか一つを選択的に遮断するための１個のスイッチとか ら構成される二重バッテリ。 ２．仕切り壁が、内部セル壁の少なくとも幾つかと交わるシリーズをなすＴ形接 続部を作る請求項１に記載のバッテリ。 ３．補助バッテリ・セル及びバッテリ・エレメントの幾つか又は全部が、主バッ テリ・セル及びバッテリ・エレメントに対して実質的に垂直に配属されている請 求項１又は２に記載のバッテリ。 ４．仕切り壁及び内部セル壁がコンテナと一体に成形されている請求項１〜３の いずれか一項に記載のバッテリ。 ５．更に、スイッチが開放になっているときには、主バッテリ・セルの充電とと もに補助バッテリ・セルの充電も同時に行う充電回路を別に持ち、スイッチをバ イパスする充電回路を流れる電流量を制限するデバイスを装備した請求項１〜４ のいずれか一項に記載のバッテリ。 ６．充電回路が、直列に接続されたダイオード及び可変抵抗を含み、可変抵抗値 の抵抗値が充電回路を流れる電流量に比例して増大する請求項５に記載のバッテ リ。 ７．コンテナとカバーとはプラスチック製であり、電気コネクタはカバーに埋め 込んだ複数のバスバーをもつ請求項１に記載のバッテリ。 ８．主バッテリのプラス・ターミネーションと補助バッテリのマイナス・ターミ ネーションとは、それぞれに近い位置からカバーより外に突き出て、車両のバッ テリ・ケーブルと接続し、更に、主バッテリのマイナス・ターミネーションと補 助バッテリのプラス・ターミネーションとは、カバー内に作られた凹所に配置さ れる請求項１に記載のバッテリ。 ９．カバーは、上方に開放しているキャビティを有しており、その中に可動的に 取り付けた前記スイッチ、及びそれぞれのターミネーションから伸びキャビティ に達しそこで外気に暴露している一対のバスバーを含む電気コネクションを収容 しており、前記スイッチには、キャビティ内に適合するハウジング、手動操作ア クチュエータ各個、及びスイッチが「開」位置にあるときに一方のバスバーから もう一方のバスバーへ電流を流す複数の電気コンタクトを含む請求項１に記載の バッテリ。 １０．主及び補助バッテリが鉛蓄電池である請求項１〜９のいずれか一項に記載 のバッテリ。 ｌ１．カバーは、各セルに酸電解液を充填するときに使うためのスペースを置い た複数の注入口と、各口を閉鎖しバッテリの作動中に主及び補助セル内で発生す るガスを逃がすベント・キャップとを備え、各ベント・キャップは、各ベント・ キャップから排出するガスはそこを通過してから、孔を通過して外気へ排出する 火炎防止器を有する請求項１０のバッテリ。 １２．補助セルのプレートは主セルのプレートよりも少ない表面積をもつ請求項 １〜１１のいずれか一項に記載のバッテリ。 １３．コンテナとカバーとでバッテリ・ハウジングを構成し、その寸法は約２６ ．２×１７．５Ｘ１７．８ｃｍで、主バッテリの出力は４００コールド・クラン ク・アンペア以上、補助バッテリからは２００〜４００コールド・クランク・ア ンペアを出力する請求項１２に記載のバッテリ。 １４．仕切り壁がＵ形をしコンテナの３画面と平行する形のもので、主又は補助 バッテリのどちらかのセルが端と端を突き合わせながら全部でＵ形をして仕切り 壁の外側に配置され、主または補助バッテリのもう一方は、面と面とを突き合わ せながら仕切り壁の内部に収められ、更に、主及び補助バッテリの各プラス及び マイナス・ターミネーションは、仕切り壁の相対する反対の端末近くで、プラス 及びマイナス同志が近接して配置されている請求項１に記載のバッテリ。