JP2014529168A - バッテリ、バッテリボックス、およびバッテリを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、本発明は、本発明によるバッテリのためのバッテリボックス、ならびに、このようなバッテリを製造する方法に関する。
そのようにして、鉛酸バッテリでは、電極の鉛と電解質の硫酸から電気エネルギーを放出しながら、硫酸鉛と水が発生する。それにより、電極のすぐ近傍では酸密度が低くなる。
充電プロセスでは、このプロセスが逆になり、すなわち、電気エネルギーを利用して酸が「生成される」。それにより、電極のすぐ近傍では酸密度が高くなる。
いずれの場合にも、拡散プロセスが異なる酸密度を一定の限度内で平衡化する。
しかしながら勾配は、存在しつづける。
水と比べて重い硫酸は、重力の影響のもとで下方へバッテリ底面の方向に沈んでいく。
それによってバッテリの下側領域の濃度が高くなり、このことは、いわゆる酸層形成を生じさせる。
酸層形成の特徴が強いと、電極の不可逆的な損傷に帰結することがある。
熱循環を利用する方法が知られている。その場合、熱源がバッテリ内部で対流運動を起こすように作用する。
このような種類の方法は、たとえば特許文献1や特許文献2から公知である。
別の方法は、充電電圧の一時的な超過を利用し、それによってガス化が生じる。
それにより発生する気泡が渦となって電解質の中を流れ、このことが酸層形成の低減に寄与する。別の方法はポンプを利用し、ポンプによって電解質の循環が惹起される。
この場合、電解質循環との関連で多種多様なポンプメカニズムが適用される。
たとえば、特許文献3は、いわゆる、マムートポンプを利用する。そのほか、たとえば特許文献4からこれ以外のポンプメカニズムも知られている。
しかも、酸層形成を良好かつスムーズに低減できるようにするためには、比較的高いエネルギーコストを費やさなくてはならない。
このことは、多くの場合、電解質の消費(ガス化による混合の場合)、追加の熱の注入(対流式混合の場合)、または、バッテリを取り扱うための高いコストのかかる方策(バッテリの傾動によるポンピングの場合)という犠牲を払うことになる。
そこに設けられている隔壁は、自動車が加速/減速ないしコーナリング走行をするときに有効となる流動経路を、ハウジングの内部で発生する電解質液の揺動運動に基づいて形成するものではあるが、それによって実現される電解質の混合は、不十分である。
最終的に、そこで発生するポンプ効果は、構造的に生起される静水圧ポンプに関して、満足のいくように酸層形成を低減できるようにするには十分でない。
本発明によるバッテリを製造するための相応のバッテリボックスも提供される。
同様に、本発明に基づいて構成されたバッテリを製造するのに特別に適した方法も提供される。
それによると冒頭で記載したバッテリは、隔壁が上側領域で、特に隔壁の幅全体にわたって延びるフラップを有し、このフラップが、これに隣接するバッテリボックスの内壁とともに流動経路の一部を形成している。
従来技術と同じように、加速/減速ないしカーブ走行のときに発生する電解質液の揺動運動が利用され、すなわち、それは、バッテリの酸をそれぞれのセルの上側部分から下側部分へと運ぶためであり、それにより、酸層形成に対して効果的に対処がなされる。
具体的には、隔壁が上側領域で改変されており、すなわち、それは、隔壁に上側領域で、すなわち、電解質液の充填水位よりも上方で、フラップが付属しており、このフラップが、これに隣接するバッテリボックスの内壁とともに流動経路の一部を形成することによる。
動作状態にあるとき、フラップは、電極プレートに向かって傾いており、それにより、揺動が発生すると、電解質液は、フラップにより形成される衝突壁に向かってまず揺動し、そこからフラップを通過して、フラップにより形成される漏斗部へと到達する。
漏斗部は、これに後続する流動経路のために、容積が拡張された一種の受水領域を提供する。
電解質液は、漏斗部を起点として、隔壁とバッテリボックスの内壁との間の領域へと分かれていき、そこから、このようにして形成される流動経路を介して下側領域に到達し、厳密に言えば、電極プレートの下に到達し、それによって電解質液の効果的な混合が行われる。
このようにして、不都合な酸層形成が効果的に防止される。
このような方策は、機能的に、隔壁の上側領域に構成されたフラップとともに、およびバッテリボックスの側壁からのフラップ領域の分断とともに作用し、それにより、フラップは、たとえば、一体成形ヒンジを介して隔壁に枢支されて程度の差こそあれ自由に可動であり、すなわち、電極プレートに向かって傾動可能ないし開閉可能なように構成されている。
上に挙げた設計的方策との組合せにより、隔壁は、フラップおよび側壁ならびにボックス外壁とともに、電極プレートとは別個の流動経路ないし流動通路を形成し、これを通って酸を送出可能であり、すなわち、その意味において好都合な揺動運動の発生時に、バッテリボックスの内部で送出可能である。
特に、簡単な製作の一環として、隔壁がバッテリボックスの一体化された構成要素であり、たとえば、バッテリボックスに射出成形されているときわめて特別に好ましい。
このことは、フラップにも同様に当てはまり、フラップは隔壁の一体化された構成要素であってよく、すなわち、一体成形ヒンジを介して隔壁と結合されている。
このような垂直ないし鉛直の位置で、たとえば、射出成形された保持ラグによって、フラップ位置が固定される。
従来型のバッテリの場合と同じく、作動時に、電極プレートに向かって傾くフラップが妨げになることなしに、バッテリセットないし電極プレートをバッテリボックスの中に入れることができる。
この作業位置は、組立後に手動式あるいは自動式に具体化することができ、それにより、フラップは、斜めに位置する最終位置になる。
この位置でフラップが係止されていてよく、それにより、電解質液が揺動運動したときの「くみ出し」のために必要な漏斗部が効果的に形成され、卓越して作動する静水圧ポンプが具体化される。
具体的には、スペーサは、リブ状の角柱として構成されていてよく、それにより、上から隔壁の後方へ送られてきた酸が電極プレートの下へと流れることができ、それによって電解質液の混合がなおいっそう促進される。
本方法によって製造されるバッテリに関しては、バッテリに関わる各実施例、および、その構成要件を参照されたい。
これに関しては、請求項1に後置された各請求項、および、図面を参照した本発明の好ましい実施例についての以下の説明を参照されたい。
図面を参照した本発明の好ましい実施例の説明との関連で、一般的に好ましい本思想の構成と発展例について説明する。図面には、次のものが示されている。
電極プレート3は、バッテリが動作状態にあるときに電解質液4で取り囲まれ、厳密に言うと酸で取り囲まれる。
最終的に、このフラップ7は、隔壁5の一体化された構成要素である。
このように漏斗部9を介して、十分に多くの液体が、別個の流動経路10を通って下方の領域へと到達し、隔壁5には、貫通部11が形成されており、静水圧で運ばれる電解質液4は、これを通じてバッテリボックス2ないし電極プレート3の下側領域へと到達する。
そのために、バッテリボックス2の内壁6には、ここには略示する保持ラグ12が一体化されている。
この位置にあるとき、図2には示さない電極プレート3を問題なく取り付けることができる。
この作業位置にあるとき、本発明による仕方で設けられる漏斗部9がすでに形成される。
この作業位置でも、フラップ7を係止することができ、これは、すなわち、同じく内壁6に設けられた保持ラグ13によってである。
図3に示す作業位置は、本発明によるバッテリの通常の動作状態に相当しており、フラップ7の角度位置の変更は必要なく、ないしは、もはや必要ない。
隔壁5は、バッテリボックス2の一体的な構成要素であり、フラップ7は、一体成形ヒンジ8を介して隔壁5と固定的に結合されている。
図4では、フラップ7は、傾動した作業位置にあり、そこで係止されている。
図4の図面では、フラップ7によって漏斗部9が形成されており、そこを起点として、揺動する電解質液が流動経路10を介して下方へと到達し、そこから、図4には示さない貫通部11を通って、電極プレート3の下側の領域へと達することができる。
このような電解質液4の流動は、図5に示すように、電極プレート3がリブ状のスペーサ14によってバッテリボックス2の底面領域に対して間隔をおいており、それにより、電極プレート3の下方をセル1ごとに流動可能であることによって促進される。
スペーサ14は、リブ状の角柱として構成されているのが好ましく、その上で、電極プレート3をバッテリボックス2の底面に対して間隔をおきながら位置決め可能であり、バッテリの作動時には、定置に着座する。
2 ・・・ バッテリボックス
3 ・・・ 電極プレート
4 ・・・ 電解質液
5 ・・・ 隔壁
6 ・・・ (バッテリボックスの)内壁
7 ・・・ (隔壁の)フラップ
8 ・・・ (フラップの)一体成形ヒンジ
9 ・・・ (フラップにより形成される)漏斗部
10 ・・・ (隔壁の後方の)流動経路
11 ・・・ (隔壁下側の)貫通部
12 ・・・ 保持ラグ(フラップの垂直の位置)
13 ・・・ 保持ラグ(フラップの斜めに傾いた位置)
14 ・・・ (バッテリボックスの底面から電極プレートの間隔をあける)スペーサ
Claims (11)
- セル(1)に下位区分されたバッテリボックス(2)と、前記セル(1)の中に配置された電極プレート(3)と、前記電極プレート(3)を取り囲む電解質液(4)と、前記セル(1)の中で電解質液(4)を混合する機構とを含む、自動車のためのバッテリであって、
前記機構が、前記セル(1)の上側領域を下側領域と流動接続する、前記電極プレート(3)から分離された流動経路(10)を形成する隔壁(5)を含み、
前記隔壁(5)が、前記上側領域で隔壁(5)の幅全体にわたって延びるフラップ(7)を有し、
該フラップが、これに隣接する前記バッテリボックス(2)の内壁(6)とともに前記流動経路(10)の一部を形成していることを特徴とするバッテリ。 - 前記フラップ(7)が、一体成形ヒンジ(8)を介して前記隔壁(5)と結合されていることを特徴とする請求項1記載のバッテリ。
- 前記隔壁(5)が、下側領域で底面の近傍に、または底面に直接、貫通部(11)を有していることを特徴とする請求項1または請求項2記載のバッテリ。
- 前記隔壁(5)が、前記バッテリボックス(2)の中に差し込まれており、場合により接着されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のバッテリ。
- 前記隔壁(5)が、前記バッテリボックス(2)に射出成形されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のバッテリ。
- 前記バッテリボックス(2)の内側の側壁(6)には、前記フラップ(7)を垂直の取付位置で、前記隔壁(5)と同じ平面で保持する第1の保持ラグ(12)が構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のバッテリ。
- 前記バッテリボックス(2)の内側の側壁(6)には、前記フラップ(7)を斜めに向く作業位置で、前記隔壁(5)の平面から前記電極(3)に向かって傾くように保持する第2の保持ラグ(13)が構成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載のバッテリ。
- 前記電極プレート(3)が、前記バッテリボックス(2)の底面からリブ状のスペーサ(14)により間隔をおいていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のバッテリ。
- 前記スペーサ(14)が、リブ状の角柱として構成されていることを特徴とする請求項8記載のバッテリ。
- 請求項1から請求項9のいずれかに記載の構成要件を有するバッテリを製造するためのバッテリボックス(2)。
- 請求項1から請求項9のいずれかに記載のバッテリを製造する方法において、
前記電極プレート(3)の取付前に前記フラップ(7)が組付け位置で前記隔壁(5)の平面で固定され、前記電極プレート(3)の取付後に前記フラップ(7)が前記隔壁(5)の平面から前記電極プレート(3)に向かって傾動した作業位置へと手動式または自動式に移されることを特徴とする方法。
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