(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛蓄電池の使用を繰り返していくうちに正極板が伸びることによる温度センシング部分の破損を防ぐと同時に極板群の温度を正確に計測し、鉛蓄電池の状態を把握する。【解決手段】鉛蓄電池において、外部から中空の部材を極板群の正極ストラップ２と負極ストラップの間で、前記負極ストラップよりも前記正極ストラップ側に配置するように鉛蓄電池内部へ伸ばし、前記中空の部材の中に温度センサ本体Ｂを挿入し、少なくとも正極板にエキスパンド極板を用いた鉛蓄電池である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池において、外部から中空の部材を極板群の正極ストラップと負極ストラップの間で、前記負極ストラップよりも前記正極ストラップ側に配置するように鉛蓄電池内部へ伸ばし、前記中空の部材の中に温度センサ本体を挿入し、少なくとも正極板にエキスパンド極板を用いたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
鉛蓄電池において、外部から中空の部材を極板群の正極ストラップと電槽の間に配置するように鉛蓄電池内部へ伸ばし、前記中空の部材の中に温度センサ本体を挿入し、少なくとも正極板にエキスパンド極板を用いたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項３】
中空の部材を極板群、セパレータのいずれかに接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉛蓄電池であって特に温度センサ取付構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉛蓄電池は低温になると充電受入性が下がり、高温になると充電受入性が上がる。そのために、鉛蓄電池をより長持ちするように使用するためには鉛蓄電池の温度によって充電電圧を変化させ、過不足なく充電をしていく必要がある。また近年、環境や省エネへの関心が高まり、低公害車の開発が要望され、その中で燃費改善のために自動車用鉛蓄電池の使われ方が大きく変化してきており、鉛蓄電池に対して様々な充電制御がなされている。その中で、鉛蓄電池の充電状態を適切な状態に保つために、鉛蓄電池の温度とその温度によって決まる充電電圧が重要になっている。
【０００３】
鉛蓄電池の温度を計測する方法としては、温度センサを配置するための陥没部を蓋に形成し、その陥没部が極板またはセパレータに接するように設けることで極板群の温度を計測するという技術が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、その他の鉛蓄電池の温度を計測する方法として、鉛蓄電池の液栓部分に温度センサと液面センサを備えることで、複雑な配線を必要とすることなく、温度と液面をセンシングするという技術が報告されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、その他の鉛蓄電池の温度を計測する方法として、密閉型の鉛蓄電池において、極板群を収容できる連続した区画室に分割された容器を備え、極板群の温度を測定するためのセンサが極板群と極板群との隔壁の厚み内に形成されたハウジング内に配置するという技術が報告されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平９−２７３５０号公報
【特許文献２】特開平５−１４４４８１号公報
【特許文献３】特開平１１−１９５４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で示された鉛蓄電池の内部温度計測方法では、鉛蓄電池の状態を正確に把握するために極板群の温度を計測していく中で、使用を繰返していくうちに正極板が伸びて温度センシング部分を破損してしまうという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２で示された鉛蓄電池の内部温度計測方法では、温度センサが液栓に内蔵されており、電解液に接触しているのは液面センサのみである。また、鉛蓄電池は使用を続けると電解液が減液してくるため、液面と接触しなくなる。以上の理由から、鉛蓄電池の極板群の温度との差が大きくなり、精度、応答性が低下するという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献３で示された鉛蓄電池の内部温度計測方法では、セルとセルとの隔壁の底面近くに温度センサを配置するためのハウジングを設けているため、サーミスタなど比較的体積の大きいセンサ類を備えることが困難である。また、極板群の体積に影響を与えないように極板群の上部の隔壁にハウジングを設けた場合、電槽に上方から極板群を挿入することが不可能となるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、鉛蓄電池において、外
部から中空の部材を極板群の正極ストラップと負極ストラップの間で、前記負極ストラップよりも前記正極ストラップ側に配置するように鉛蓄電池内部へ伸ばし、前記中空の部材の中に温度センサ本体を挿入し、少なくとも正極板にエキスパンド極板を用いたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る発明は、鉛蓄電池において、外部から中空の部材を極板群の正極ストラップと電槽の間に配置するように鉛蓄電池内部へ伸ばし、前記中空の部材の中に温度センサ本体を挿入し、少なくとも正極板にエキスパンド極板を用いたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る発明は、中空の部材を極板群、セパレータのいずれかに接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鉛蓄電池は、上記の構成を有し、鉛蓄電池の使用を繰り返していくうちに正極板が伸びることによる温度センシング部分の破損を防ぐと同時に極板群の温度を正確に計測し、鉛蓄電池状態を把握することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、第１の本発明になる鉛蓄電池の一実施例を示す断面模式図である。同図において、１は液面、２はストラップ、３は負極板、４は上蓋、５はセル間接続体、６はセパレータ、７は正極板、８は電解液、９は液栓、１０は電槽、Ａは極板内部温度計測用の温度センサ、Ｂは中空の部材の中に挿入した温度センサである。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態による電池は鉛合金の正極格子体とこれに充填された活物質から構成される正極板７と、鉛合金の負極格子体とこれに充填された活物質から構成される負極板３と、セパレータ６を積層してなる極板群を有している。極板は少なくとも正極板７はエキスパンド極板を使用している。セパレータ７はポリエチレンやガラスマットなど種類は問わない。
【００１６】
極板群は、図１のように正極板同士と負極板同士をそれぞれストラップ２で結合されている。正極板７と負極板３の間にはセパレータ６を挟みこみ、正極板７と負極板３が接触しないようにし、その極板群を電槽に挿入した後、電解液８の液面１が少なくともストラップ２よりも上になるように注液する。これを１つのセルとし、６セルをセル間接続体５によって接続したものを１つの鉛蓄電池とする。
【００１７】
この鉛蓄電池の３セル目、もしくは４セル目の上蓋４の上面から温度センサＢを挿入するための中空の部材を正極と負極のストラップ２の間、かつ、正極側よりに配置する。中空の部材の温度センシング部分は、ストラップ以下に配置する、ここで温度センシング部分は極板群に接しているか、セパレータ６に接するように配置することがより温度計測精度を向上する上で好ましい。さらに、中空の部材の中に温度センサＢを挿入し、温度センシング部分が中空の部材の底部に接触するように配置し、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂により、温度センサＢを固定した。ここで、温度センサＢの固定方法は接着剤や樹脂、パテなどで固定しても良い。また、中空の部材を上蓋４の上面から形成しているが、電槽１０から中空の部材を形成しても同等の効果が得られる。
【００１８】
本発明の第１の実施の形態による電池は、温度センシング部分を電池中央近くに配置す
ることにより、極板ののびによる影響を受けないことはもちろんのこと、外気温などの影響を受けにくく、正確に温度を計測できると同時に、応答性の優れた電池内部温度計測が可能である。
【００１９】
（実施の形態２）
図２は、第２の本発明になる鉛蓄電池の一実施例を示す断面模式図である。同図において、１は液面、２はストラップ、３は負極板、４は上蓋、５はセル間接続体、６はセパレータ、７は正極板、８は電解液、９は液栓、１０は電槽、Ａは極板内部温度計測用の温度センサ、Ｂは中空の部材の中に挿入した温度センサである。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態による電池は鉛合金の正極格子体とこれに充填された活物質から構成される正極板７と、鉛合金の負極格子体とこれに充填された活物質から構成される負極板３と、セパレータ６を積層してなる極板群を有している。極板は正極板７としてエキスパンド極板を使用している。セパレータ６はポリエチレンやガラスマットなど種類は問わない。
【００２１】
極板群は、図２のように正極板同士と負極板同士をそれぞれストラップ２で結合されている。正極板７と負極板３の間にはセパレータ６を挟みこみ、正極板７と負極板３が接触しないようにし、その極板群を電槽１０に挿入した後、電解液８の液面１が少なくともストラップ２よりも上になるように注液する。これを１つのセルとし、６セルをセル間接続体５によって接続したものを１つの鉛蓄電池とする。
【００２２】
この鉛蓄電池の３セル目、もしくは４セル目の上蓋４の上面から温度センサＢを挿入するための中空の部材を正極のストラップ２と電槽１０との間に配置する。中空の部材の温度センシング部分は、ストラップ以下に配置する、また、温度計測精度向上の観点で、温度センシング部分を極板群に接しているか、セパレータ６に接するように配置することが好ましい。さらに、中空の部材の中に温度センサＢを挿入し、温度センシング部分が中空の部材の底部に接触するように配置し、ポリオレフィン系の熱可塑性樹脂により、温度センサを固定した。ここで、温度センサの固定方法は接着剤や樹脂、パテなどで固定しても良い。また、中空の部材を上蓋４の上面から形成しているが、電槽１０から中空の部材を形成しても同等の効果が得られる。
【００２３】
本発明の第２の実施の形態による電池は、温度センシング部分を電池中央ではなく、電池側面近くに配置することにより、極板ののびによる影響を受けないことはもちろんのこと、液栓の位置により中空の部材を形成できない場合に有効であると同時に、温度センサの配線も側面に出しやすく、ものづくりしやすいというメリットがある。
【実施例１】
【００２４】
以下、実施例において、本発明の効果を説明する。
【００２５】
鉛蓄電池の内部温度状態を正確に把握するために、温度測定位置を変えた５種類の鉛蓄電池を作成した。
【００２６】
図１に示す電池１は本発明の第１の形態による鉛蓄電池で、上蓋の上面から中空の部材を伸ばして配置した。なお、中空の部材を極板群及びセパレータに接する構成とした。そして、その中空の部材の中に温度センサを挿入し、樹脂で固定した。中空の部材は鉛蓄電池の正極と負極のストラップの間、かつ、正極側よりに配置した。極板には正極・負極ともにエキスパンド極板を使用した。
【００２７】
図２に示す電池２は本発明の第２の形態による鉛蓄電池で、上蓋の上面から中空の部材
を伸ばして配置した。また、この中空の部材は極板群及びセパレータに接した状態とした。そして、中空の部材の中に温度センサを挿入し、樹脂で固定した。中空の部材は鉛蓄電池の正極ストラップと電槽の間に配置した。極板には正極・負極ともにエキスパンド極板を使用した。
【００２８】
図３に示す電池３は上蓋の上面から中空の部材を伸ばして配置した。また、中空の部材は極板群及びセパレータに接した状態とし、その中空の部材の中に温度センサを挿入し、樹脂で固定した。中空の部材は鉛蓄電池の正極と負極のストラップの間、かつ、負極側よりに配置した。極板には正極・負極ともにエキスパンド極板を使用した。
【００２９】
図４に示す電池４は鉛蓄電池の電槽中央部に温度センサを固定し貼り付けた。極板には正極・負極ともにエキスパンド極板を使用した。
【００３０】
図５に示す電池５は上蓋の上面から中空の部材を伸ばし、中空の部材を極板群及びセパレータに接するように配置し、その中空の部材の中に温度センサを挿入し、樹脂で固定した。中空の部材は鉛蓄電池の正極と負極のストラップの間、かつ、負極側よりに配置した。極板には正極・負極ともに鋳造格子極板を使用した。
【００３１】
図６に示す電池６は本発明の第３の形態による鉛蓄電池で、上蓋の上面から中空の部材を伸ばして配置した。この中空の部材を極板群及びセパレータに接した状態とし、その中空の部材の中に温度センサを挿入し、樹脂で固定した。中空の部材は鉛蓄電池の正極と負極のストラップの間、かつ、正極側よりに配置した。極板には正極にエキスパンド極板、負極に鋳造格子極板を使用した。
【００３２】
さらに、上記の６つの電池には鉛蓄電池の直接極板内部温度を計測するためにすべての極板群中央の正極板とセパレータの間に温度センサを配置し、極板群の温度も計測できるようにした。
【００３３】
以上のような構成で、１２Ｖの開放型鉛蓄電池を５種類の電池を製作し、６０℃環境下、定法にてトリクル試験を行った。図７、図８に試験の結果を示す。
【００３４】
図７および図８に示した結果から電池１、２、３、５、６は温度上昇のカーブも温度収束値もほぼ同じ推移を示しており、極板内部温度に近い値で推移した。それに比べて電池４は応答性も悪く、温度収束値も低い値となった。初期の状態では以上のような結果となったが、サイクルが進んだところで電池３、５の温度計測データが欠落していることがわかる。これは、サイクルが進み充放電を繰り返すことによって正極板が伸び、最終的に温度計測部分の中空の部材を圧迫し、割れを生じ、そこに電解液が流れ込み、温度センサが腐食してしまった結果、壊れてしまうというものである。この現象が電池１、２、６で起きず、電池３、５で起きた理由はサイクル中の充放電により、ストラップにより固定されていない正極板の集電部分から遠い部分が、のびてしまうためであると考えられる。
【００３５】
さらに、鋳造格子は枠骨があるのに対しエキスパンド格子の方は格子の枠骨がない。そのため、使用を繰返すことにより、エキスパンド格子の方が極板が使用を繰返すことにより伸びやすい傾向にあり、少ないサイクル数で極板が伸びるため、電池３の方が早く温度センサが壊れてしまったと考えられる。
【００３６】
以上の結果より、本発明の温度センサ取付構造を用いることで、電池内部温度を正確に計測し続けることが可能である。この際、上述した理由によりエキスパンド極板を用いた蓄電池に本発明を適用すると特に良好な結果が得られる。また、本発明は自動車、産業用車両等に用いる開放式鉛蓄電池だけでなく、ゴルフカート、産業用バックアップ、ＵＰＳ
等に用いる密閉式鉛蓄電池に用いることもできる。
【００３７】
なお、温度センシング部分は極板群もしくはセパレータに接した状態とすることが最も好ましいが、これらの部材と直接的に接していなくても、温度計測精度が低下しない範囲で隣接した位置に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の鉛蓄電池の温度センサ取付構造は、主に自動車用のバッテリーとして有用であるが、その他、開放式ではフォークリフトなどの産業用車両、産業用バックアップ電源、密閉式では、ハイブリットカー用補機バッテリー、ゴルフカート、産業用バックアップ電源、ＵＰＳなど様々な分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の本発明による電池１の中央セル断面模式図
【図２】第２の本発明による電池２の中央セル断面模式図
【図３】従来技術による電池３の中央セル断面模式図
【図４】従来技術による電池４の中央セル断面模式図
【図５】従来技術による電池５の中央セル断面模式図
【図６】第３の本発明による電池６の中央セル断面模式図
【図７】サイクル開始直後の温度変化グラフ
【図８】サイクル途中の温度変化グラフ
【符号の説明】
【００４０】
１  液面
２  ストラップ
３  負極板
４  上蓋
５  セル間接続体
６  セパレータ
７  正極板
８  電解液
９  液栓
１０  電槽
Ａ  極板内部温度
Ｂ  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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