JPH11195436A - 内部温度を測定する装置を有する一体型蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部温度を測定し、その温度の変化を、従来
型の蓄電池の場合よりも、確実に高速で高精度に監視で
きるように、電極アセンブリの温度を測定するより小型
の装置を含む、一体型蓄電池を提案することである。 【解決手段】 密閉型一体型蓄電池は、少なくとも一つ
の壁を有し、前記壁に付設された少なくとも一つの隔壁
によって電極アセンブリを収容する、連続する区画室に
分割された容器を備える。電極アセンブリ温度を測定す
るための装置は、少なくとも一つの隔壁の厚み内に形成
されたハウジング内に配置された少なくとも一つのセン
サを備える。前記ハウジングの開口部は前記壁の外面上
にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池の区画室に
含まれる電極アセンブリの温度を測定するための装置を
備える一体型蓄電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】一体型の設計では、蓄電池のセルは、隔
壁によって分離された一つの容器である区画室に含まれ
る。この容器は一般的にプラスチック材料製で角柱形状
である。各セルは、セパレータによって相互に分離され
た陽極、陰極が交互になった電極アセンブリを備える。

【０００３】電極アセンブリの温度は、連続する充電、
放電サイクル中に変化する。充電（または放電）時間
は、前記温度を測定することによって監視が可能であ
る。充電終了の検出精度は、温度測定の質に依存する。
これによって過充電が減少し、蓄電池の運用寿命が延び
る。また、異常が生じた場合、電極アセンブリの温度
は、突然上昇することもある。使用者の安全は、熱的異
常がいかに早く検出できるかにかかっている。また、一
体型蓄電池は、一般に、冷却装置と連結され、その効率
監視が必要である。

【０００４】この測定は一体型蓄電池の一外部表面に接
着剤で固定された温度センサによって定期的に実施され
る。上記位置に配置されたセンサは、電極アセンブリの
実温度を測定できず、蓄電池外部のすべての熱的攪乱に
さらされている。また、センサが容器の壁から外れてし
まう危険もある。

【０００５】文献ＥＰ−０６３８９５１は、温度センサ
を含む安全装置を収容する端部区画室が追加された一体
型蓄電池を記載している。電極アセンブリを含む連続す
る区画室から端部区画室を分離する隔壁から直立したリ
ップ付き部材によって、センサが支持されている。この
配列はいくつかの欠点を有する。第一に、この方法によ
る温度測定の精度は不十分である。この位置では、蓄電
池の端部にある区画室は外界の温度変化にさらされる。
センサは、隣接の電極アセンブリの温度変化には反応す
るが、他の電極アセンブリの温度には、より鈍感であ
る。第二に、温度変化の検出に、時間遅延を伴う。電極
アセンブリとセンサとの間の熱経路は、特に蓄電池の他
端にある電極アセンブリでは、長くなる。端部区画室を
追加すると、蓄電池の全体寸法が非常に増大し、単位体
積あたりの容量が減少する。

【０００６】文献ＥＰ−０７３９０４８は、電極アセン
ブリの上部近くで終わる、接着剤で閉じられた開口部に
温度センサを配置することを提案している。センサと電
極アセンブリの上部との間の距離は電極の高さに対する
寸法公差に従って変わり得る。この配置は、電極アセン
ブリの実温度に非常に近い温度を測定することが可能で
あるが、輻射のみによる熱伝達では十分な精度で温度変
化を検出することはできない。電極アセンブリの上方の
ガス混合物の組成がサイクル中に変化し、充電終了時に
は水素が豊富になり、逃し弁が開くと変化する可能性が
ある。温度測定装置が占める容積も依然として大きすぎ
る。

【０００７】少なくとも既存の蓄電池に等しい単位体積
あたりの容量と、より長い運用寿命を有する一体型蓄電
池が求められている。前記蓄電池は、また、使用者にと
ってより安全でなければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、内
部温度を測定し、その温度の変化を従来型の蓄電池の場
合よりも確実に、高速で、高精度に監視できるように、
電極アセンブリの温度を測定するより小型の装置を含
む、一体型蓄電池を提案することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、壁を有し、前
記壁に付設された隔壁によって、電極アセンブリを収容
する連続する型区画室に分割された容器と、隔壁のうち
の少なくとも一つの厚み内に、開口部が壁の外面上にく
るように形成されたハウジング内に配置された測定手段
を備えた、電極アセンブリ温度を測定する装置とを備え
る密閉型一体型蓄電池である。

【００１０】電極アセンブリは区画室に隔壁と接触して
配置される。電極アセンブリ内で発生した熱は、特に電
極及びセパレータに含浸する電解液によって、この外側
表面に伝達される。電極アセンブリから測定手段への熱
伝達は主として、区画室の電極アセンブリと直接接触す
る部分の伝導によって行われる。電極アセンブリの上部
の隔壁部分では、熱伝達は、電解液に含浸されたセパレ
ータを媒介とする間接的接触および／または輻射によっ
て追加的にもたらされる。

【００１１】したがって、各区画室は、両側にある電極
アセンブリの温度変化にさらされる。したがって、隔壁
の厚み内に形成されるハウジングは、隣接する電極アセ
ンブリの表面と熱的に緊密に接触する。その温度は、実
際上、電極アセンブリの温度と同一であり、熱経路が短
いので、電極アセンブリが少しでも変化すれば、即座に
変化する。したがって、ハウジングに配置された測定手
段は、電極アセンブリの瞬間的な温度の正確な測定値を
提供する。測定手段の感応部分を含むハウジングの部分
は、隔壁内に完全に含まれ、容器外部との接触はなく、
環境の熱的攪乱にもさらされない。

【００１２】ハウジングを作成することによって蓄電池
の体積が増大することはない。ハウジングは、隔壁の厚
みを追加して、電極アセンブリの上面レベルより上にし
て、通常は占められることのないスペースを占めるよう
に形成することが好ましい。単位体積あたりの容量を減
少させることなく、最も正確な温度測定を可能にするた
めに、蓄電池は、各自が測定手段を含む複数の慎重に配
分されたハウジングを装備することができる。

【００１３】ハウジングへのアクセスは、隔壁と一直線
になった壁の外面から行える。したがって測定手段は、
蓄電池の外側から常時アクセス可能である。したがっ
て、それらの測定手段は、必要な場合、容易に点検また
は交換が行える。

【００１４】測定手段は、温度センサ、たとえばトラン
ジスタまたは熱電対を備えることができる。それら温度
センサの端部断面は、たとえば、円形、楕円形、正方
形、または長方形であってよい。

【００１５】ハウジングの位置での隔壁の追加厚みを最
小にするためには、隔壁の端部を平らにすることが好ま
しい。したがって、ハウジングの一般的形状は、短辺側
が直線または曲線であり、長辺側が隔壁の表面に平行な
直方体でよい。

【００１６】電極アセンブリのレベルで測定手段の寸法
をさらに小さくする目的で、ハウジングに入るセンサの
末端を、センサへの熱伝達機能を有するより小さな寸法
の熱伝導体を用いて、延長することが可能である。前記
伝導体は、小さな断面を有し、平らにできることが好ま
しい。

【００１７】好ましい実施形態では、前記壁は水平であ
る。この条件によって、一体型蓄電池は垂直面を接触さ
せて一つに組み上げることが可能になる。この場合、蓄
電池の水平な上部表面は、温度測定手段を含むハウジン
グの開口部ばかりでなく、電流の入出力端子、それらを
電解液で満たすための複数の開口部、過大圧防止逃し
弁、熱伝達液用の入口及び出口管なども備えることがで
きる。

【００１８】前記壁及び前記隔壁は一体型であることが
好ましい。容器の壁及び隔壁は一体で成形される。電極
アセンブリが挿入された後、元々分離した部品である底
部分が合わされて、定位置に熱溶接される。

【００１９】本発明の一体型蓄電池は、特に、ビークル
の発進と牽引（鉄道、自動車や自動二輪などの路上車
両）及び非常時電力（照明、鉄道）に使用できる。一体
型設計により単位体積あたりのエネルギー及び単位質量
あたりのエネルギーが大きく増大し、これは電気ビーク
ルの場合に特に有利である。蓄電池は、たとえば鉛蓄電
池、ニッケル蓄電池、またはリチウム蓄電池でよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】非限定的な具体例で与えられ、付
属図面が添付された以下の説明を読めば、本発明は、よ
りよく理解され、他の有利な点及び特徴が明らかになる
であろう。

【００２１】図１に示された本発明の一体型蓄電池は、
一体型タンク２と、蓄電池１を密閉するためにタンク２
に熱溶接された底部３とからなる容器を備える。タンク
２は縦壁４、横壁５、及び横断上部６を有する。前記タ
ンクは、縦壁４及び横壁６に対して垂直な隔壁７によっ
て分割される。前記隔壁は、電極アセンブリ９を含む連
続する区画室８の境界を設定する。

【００２２】本発明の第一の変形形態では、垂直断面図
である図２に示された通りのセンサ２１を収める目的
で、少なくとも一つの隔壁７に、ハウジング２０が設け
られる。ハウジング２０は、隔壁７を拡張した二つの半
隔壁２２によって境界が設定される。そのハウジング
は、約１〜２ｍｍの深さを有する。水平断面図である図
３は、ハウジング２０が、前記二つの半隔壁２２間の距
離によって境界が設定される開口部２３を介して上部壁
６上部に開いていることを示す。電極アセンブリの上部
から出ているセパレータ（図示せず）は、半隔壁２２と
接触している。

【００２３】この配置は、複数の一体型蓄電池を一緒に
横に並べて組み上げることが可能になり、前記一体型蓄
電池の上部で温度が測定されるという有利な点を有す
る。縦壁４には、たとえば欧州特許出願ＥＰ−０５９６
７７８に記載されているような、冷却装置が設けられて
いてもよい。

【００２４】各隔壁７Ａから７Ｄ各々に設置された、図
２から図３に示す温度測定装置を有する、本発明に基づ
く、蓄電池の内部温度の変化が測定される。前記温度
は、レート０．２Icの充電、０．０５Icの過充電に続
く、２Ｉｃの放電中に、測定される（Ｉｃは一時間で蓄
電池の公称容量を放電するのに必要な電流）。図４の曲
線４０Ａから４０Ｄは、隔壁７Ａから７Ｄで各々測定さ
れた温度変化を示す。

【００２５】比較のために、壁５の外部表面に基づく、
センサによって測定した温度の変化が示されている（曲
線４１）。測定された温度は放電開始時では非常に似通
っている（ｔ＜７２０分）。温度が電極アセンブリ内部
で大きく急速に上昇する場合、曲線４１は曲線４０ほど
変動しない（ｔ≒８４０分あるいは１０９８分）。放電
の約１０９８分後には、曲線４０及び曲線４１から読み
取られる温度差は１５℃を超えることがある。

【００２６】図５は、センサ２１が二つの半隔壁５２に
よって境界が設定されるハウジング５０に配置された、
本発明に基づく、蓄電池のもう一つの変形形態を示す。
ハウジング５０は、断面図６に見られる開口部５３を介
して縦壁４上部に開く。

【００２７】もう一つの変形形態（図示せず）では、セ
ンサ２１は底部３上に開口するハウジング開口部に設置
することが可能である。熱溶接実施の際、底部３の開口
部は隔壁７のハウジングと正確に位置合わせされなけれ
ばならない。

【００２８】センサ７０の全体のサイズがなお大きすぎ
る場合、そのセンサは図７に示された通り、断面がより
小さな熱伝導体７１によって延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度測定装置を備えた、本発明の一体型蓄電池
を示す図である。

【図２】前記蓄電池の垂直部分断面図である。

【図３】蓄電池の温度を測定するための装置をＩＩＩ−
ＩＩＩ線に沿って見た、部分断面斜視図である。

【図４】いくつかの隔壁で測定した、図１の一体型蓄電
池の温度変化を、温度Ｔを℃で縦軸に記し、時間ｔを分
で横軸に記して、示す。

【図５】温度測定装置を備える、本発明に基づく、一体
型蓄電池の一変形実施形態の水平部分断面図である。

【図６】図５の蓄電池の温度測定のための装置をＶＩー
ＶＩ線に沿って見た、部分断面斜視図である。

【図７】温度測定装置を備える、本発明の一体型蓄電池
のもう一つの変形形態の垂直部分断面図である。

【符号の説明】

１ 蓄電池 ２ 一体型タンク ３ 底部 ４ 縦壁 ５ 横壁 ６ 横断上部 ７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ 隔壁 ８ 区画室 ９ 電極アセンブリ ２０ ハウジング ２１ センサ ２２ 半隔壁 ２３ 開口部 ４１ 曲線 ７０ センサ ７１ 熱伝導体 時間 Ｔ 温度

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁を有し、前記壁に付設された隔壁によ
   って、電極アセンブリを収容する連続する区画室に分割
   された容器と、前記隔壁のうちの少なくとも一つの厚み
   内に開口部が前記壁の外面上にくるように形成されたハ
   ウジング内に配置された測定手段を備えた、前記電極ア
   センブリの温度を測定する装置とを備える密閉型一体型
   蓄電池。
2. 【請求項２】 前記測定手段が温度センサを備える、請
   求項１に記載の蓄電池。
3. 【請求項３】 前記センサの端部が平らにされた、請求
   項２に記載の蓄電池。
4. 【請求項４】 前記ハウジングが、ほぼ直方体の形状の
   横断面を有する、請求項３に記載の蓄電池。
5. 【請求項５】 前記センサが熱伝導体によって延長され
   る、請求項１に記載の蓄電池。
6. 【請求項６】 前記壁が水平である、請求項１に記載の
   蓄電池。
7. 【請求項７】 前記壁と前記隔壁が一体型である、請求
   項６に記載の蓄電池。