KR20080016233A

KR20080016233A - 차량의 납축전지

Info

Publication number: KR20080016233A
Application number: KR1020060078052A
Authority: KR
Inventors: 이승주
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2008-02-21

Abstract

본 발명은 납 축전지에 전해액을 방출하고 유입되도록 하는 모세관을 설치하고 배터리의 충전 및 방전 상황에 따라 전해액이 밸브와 펌프를 통해 이동되도록 하여 전기충전용량 대비 중량이 낮춰지도록 하는 차량의 납축전지에 관한 것으로서, 내부에 납전극으로 구성된 셀이 형성되어 있고 그 주위에 전해액이 있어 전원의 충전 및 방전이 이루어지도록 하는 납축전지에 있어서, 전해액을 저장하는 전해액 용기(10), 상기 전해액 용기(10)에서 공급되는 전해액을 축전지(1)의 + 전극(4a) 측으로 공급하는 제 1 모세관(20), 축전지(1)의 - 전극(4b) 측의 전해액이 배출되도록 하는 제 2 모세관(30), 상기 제 2 모세관(30)을 통해 배출되는 전해액을 전해액 용기(10) 측으로 순환될 수 있도록 경로를 개방하거나 폐쇄하는 밸브(40), 상기 밸브(40)를 통과한 전해액을 전해액 용기(10)로 순환 속력이 증가되도록 하는 펌프(P)로 구성되어 있다.

차량, 납축전지, 전해액

Description

차량의 납축전지{A vehicle's battery}

도 1은 일반적인 차량용 납축전지의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 의한 차량의 납축전지의 일 실시예의 구성을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 방전시의 상태를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 충전시의 상태를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 전해액 용기 20 : 제 1 모세관

30 : 제 2 모세관 40 : 밸브

P : 펌프

본 발명은 차량의 납축전지에 관한 것으로서, 납 축전지에 전해액을 방출하고 유입되도록 하는 모세관을 설치하고 배터리의 충전 및 방전 상황에 따라 전해액 이 밸브와 펌프를 통해 이동되도록 하여 전기충전용량 대비 중량이 낮춰지도록 하는 차량의 납축전지에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 초기 엔진 시동시 스타터 모터의 구동이나 기타 전장품에 필요한 전류의 공급을 위해 배터리(battery)가 장착되어 있고, 또한 최근의 자동차 개발 추세로는 대기 오염에 심각한 영향을 주고 있는 현재의 가솔린이나 중유를 주 연료로 사용하여 이의 연소에 의한 폭발력으로 주행할 수 있는 동력을 얻도록 된 차량 대신에 공해 발생이 적은 차량을 개발하기 위하여 많은 연구가 이루어지고 있는 바, 그 중 하나로서 전력에 의하여 움직이는 전기 자동차(Electric Vehicle)의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

전기 자동차는 구동 연료로서 대개 2차 전지인 납축전지를 사용하고 있으며, 납축전지에서 출력되는 전원으로 동력발생장치를 구동시키고 이를 동력 전달장치를 통해 구동 휠로 전달하여 구동 휠을 회전시킴으로써 동작된다.

이러한 납축전지는 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 구조로 형성되어 있다. 즉, 2개의 납전극으로 구성된 셀(2)이 설치되어 있고, 판 형태의 납전극은 격리판(3)에 의해 분리되어 있다.

납전극 주위에는 전해질로 사용하는 황산이 있고, + 전극 단자(4a)와 - 전극 단자(4b)가 납전극과 연결되어 구성되어 있다.

전극 단자(4)에 부하를 연결하여 각 전극의 작용물질과 전해액이 가지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 끌어낼 수 있도록 되어있다. 또한, 역으로 전기적 에너지를 주면 다시 화학적 에너지를 가진 본래의 작용 물질로 되돌아가게 된다.

(－)극에서 일어나는 화학반응은 다음과 같다.

Pb＋SO₄2 → PbSO₄＋2e

따라서, 납에서 나온 전자들은 회로를 통해서 (－)극에서 (＋)극으로 흐른다.

(＋)극에 도달한 전자는 다음과 같이 이산화납(PbO₂)과 결합하고, 이것은 다시 전해질 속의 수소이온과 황산이온과 결합한다. 이 반응으로 황산납과 물이 생긴다.

PbO₂＋4H＋＋SO₄2＋2e → PbSO₄＋2H₂O

(－)극과 (＋)극에서 일어나는 반응을 합한 것이 방전반응으로서, 다음의 화학식3과 같다.

Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄ → 2PbSO₄＋2H₂O

납축전지를 사용할수록 황산이 소모되고 물이 생겨서 황산이 점점 묽어지다가 마침내는 전기를 일으키는 화학반응이 멈춘다.

상기와 같은 납축전지는 전기충전용량 대비 중량이 커 문제점을 갖고 있어, 하이브리드 차량이나 전기 자동차에서 사용하기 위해서는 많은 개선의 필요성을 갖고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 납산배터리에 각각의 셀에 다수의 모세관을 설치하고 배터리 내부에 있는 전해액이 양방향 밸브와 펌프를 통해 이동되도록 하여 전기충전용량 대비 중량이 낮춰지도록 함으로서 전기 자동차 또는 하이브리드 차량의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 납축전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 차량의 납축전지의 일 실시예의 구성을 나타내는 도면으로서, 내부에 납전극으로 구성된 셀이 형성되어 있고 그 주위에 전해액이 있어 전원의 충전 및 방전이 이루어지도록 하는 납축전지에 있어서, 전해액을 저장하는 전해액 용기(10), 상기 전해액 용기(10)에서 공급되는 전해액을 축전지(1)의 + 전극(4a) 측으로 공급하는 제 1 모세관(20), 축전지(1)의 - 전극(4b) 측의 전해액이 배출되도록 하는 제 2 모세관(30), 상기 제 2 모세관(30)을 통해 배출되는 전해액을 전해액 용기(10) 측으로 순환될 수 있도록 경로를 개방하거나 폐쇄하는 밸브(40), 상기 밸브(40)를 통과한 전해액을 전해액 용기(10)로 순환 속력이 증가되도록 하는 펌프(P)로 구성되어 있음을 도시하고 있다.

상기 전해액 용기(10)는 부족한 전해액을 공급하기 위해 일측에 설치되는 전해액 주입구(12), 용기 내측 하부에 설치되어 용기 내부 공간을 양분하는 격리 판(14), 용기 내부에 설치되고 격리판(14)에 탄성력을 인가하는 리턴 스프링(16)을 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

차량에서 사용되는 축전지(1)에 근접하여 전해액 용기(10)를 설치하고 전해액()과 축전지(1)의 + 극 부위를 제 1 모세관(20)으로 연결하고, 축전지(1)의 - 극 부위와 전해액 용기(10)는 제 2 모세관(30)에 의해 전해액 용기(10)에 연결된다.

이때, 제 2 모세관(30)에서 전해액 용기(10)로 연결되는 경로의 중간부에는 밸브(40)과 펌프(P)가 차례로 설치되도록 한다.

전해액 용기(10)에는 전해액 주입구(12)를 통하여 전해액을 주입하여 전해액을 채운 상황에서, 본 발명은 다음과 같이 동작하게 된다.

전원의 사용하기 위해서 차량의 축전지에 충전되어 있는 전원을 방전하게 된다. 이때 축전지(1)의 내부에서는 [화학식 1], [화학식 2], [화학식 3]의 순서에 따른 화학 반응을 수행하며 전원을 방전하게 된다. 이와 같은 방전에 의해 물이 생성되면 물이 생성되고, 생성된 물에 의해 전해액의 비중이 낮아져, 비중이 낮아진 전해액은 제 2 모세관(30)을 통해 축전지(1)의 외부로 배출된다.

이때, 축전지(1)가 방전 상황인 경우에는 밸브(40)가 개방되도록 하고 펌프(P)가 동작되도록 하여 도 3에 화살표로 표시되어 있는 바와 같이 제 2 모세관(30)을 통해 배출되는 비중이 낮은 전해액이 전해액 용기(10)로 유입되도록 한다.

전해액 용기(10) 내부는 격리판(14)에 의해 양분되어 있어, 제 2 모세관(30) 을 통해 배출되는 전해액과 물은 격리판(14)에 의해 양분된 전해액 용기(10)의 내부 일측으로 유입된다. 이때 전해액과 물이 유입되는 부분의 반대측 즉, 주입구(12)를 통해 주입된 황산이 저장되어 있는 부분에는 격리판(14)에 탄성력을 인가하는 스프링(16)이 설치되어 있으므로, 자연적인 흐름에 의해서는 전해액 용기(10)에 유입될 수 없으므로, 비중이 낮은 전해액은 펌프(P)에 의해 발생된 압력을 이용하여 전해액 용기(10)로 유입되어 저장된다.

한편, 전해액 용기(10)에 저장되어 있던 비중이 높은 전해액은 제 1 모세관(20)을 통해 축전지(1) 내부로 유입되어 축전지(1)에서 계속적인 방전이 이루어지도록 한다.

축전지(1)에 전원을 충전하는 경우는 다음과 같다.

축전지(1)의 전극을 통해 전원이 입력되면 축전지(1) 내부에 있던 전해액과 물이 [화학식 3], [화학식 2], [화학식 1]의 순서대로 반응을 일으키게 되므로, 축전지(1) 내부의 전해액의 비중이 높아지게 된다.

축전지(1) 내부에서 비중이 높아진 전해액은 제 1 모세관(20)을 통해 배출되어 전해액 용기(10)에 저장된다.

이때, 축전지(1)에 충전이 되는 것을 상황에서는 펌프(P)는 전해액 용기(10)에서 제 2 모세관(30) 측으로 전해액이 이동하도록 동작하고, 밸브(40)는 개방되도록 한다. 전해액 용기(10)의 일측에 저장되어 있던 비중이 낮은 전해액은 펌프(P)에 의해 이동하여 제 2 모세관(30) 측으로 이동하게 된다.

따라서, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 전해액 용기(10) 내부에 설치되어 있는 스프링(16)의 탄성력이 격리판(14)에 인가되어 격리판(14)이 이동하게 된다. 격리판(14)의 이동에 의해 축전지의 방전시 발생되어 전해액 용기(10)의 일측에 저장되어 있던 비중이 낮은 전해액이 전해액 용기(10)의 외부로 배출되고, 동시에 축전지(1)에서 충전에 의해 비중이 높아진 전해액은 제 1 모세관(20)을 통하여 전해액 용기(10)로 유입된다.

비중이 낮은 전해액은 제 2 모세관(30)을 통하여 축전지(1) 내부로 유입되어 축전지(1)의 계속적인 충전이 이루어질 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 납 축전지에 전해액을 방출하고 유입되도록 하는 모세관을 설치하고 배터리의 충전 및 방전 상황에 따라 전해액이 밸브와 펌프를 통해 이동되도록 하여 전기충전용량 대비 중량이 낮춰지도록 하는 효과가 있다.

Claims

내부에 납전극으로 구성된 셀이 형성되어 있고 그 주위에 전해액이 있어 전원의 충전 및 방전이 이루어지도록 하는 납축전지에 있어서, 전해액을 저장하는 전해액 용기(10), 상기 전해액 용기(10)에서 공급되는 전해액을 축전지(1)의 + 전극(4a) 측으로 공급하는 제 1 모세관(20), 축전지(1)의 - 전극(4b) 측의 전해액이 배출되도록 하는 제 2 모세관(30), 상기 제 2 모세관(30)을 통해 배출되는 전해액을 전해액 용기(10) 측으로 순환될 수 있도록 경로를 개방하거나 폐쇄하는 밸브(40), 상기 밸브(40)를 통과한 전해액을 전해액 용기(10)로 순환 속력이 증가되도록 하는 펌프(P)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 납축전지.
제 1 항에 있어서, 상기 전해액 용기(10)는 부족한 전해액을 공급하기 위해 일측에 설치되는 전해액 주입구(12), 용기 내측 하부에 설치되어 용기 내부 공간을 양분하는 격리판(14), 용기 내부에 설치되고 격리판(14)에 탄성력을 인가하는 리턴 스프링(16)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 납축전지.