(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2014061335
(43)【国際公開日】20140424
【発行日】20160905
(54)【発明の名称】蓄電モジュール及び作業機械
(51)【国際特許分類】
   H01M 2/10 20060101AFI20160808BHJP
   H01M 2/20 20060101ALI20160808BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20160808BHJP
   B60K 6/48 20071001ALI20160808BHJP
   B60K 6/28 20071001ALI20160808BHJP
【FI】
   !H01M2/10 MZHV
   !H01M2/20 A
   !H01M10/48 P
   !B60K6/48
   !B60K6/28
   !H01M2/20 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】29
【出願番号】2014541980
(21)【国際出願番号】JP2013071191
(22)【国際出願日】20130806
(31)【優先権主張番号】2012231741
(32)【優先日】20121019
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ
(71)【出願人】
【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
【住所又は居所】東京都品川区大崎二丁目1番1号
(74)【代理人】
【識別番号】100105887
【弁理士】
【氏名又は名称】来山 幹雄
(72)【発明者】
【氏名】横山 和也
【住所又は居所】神奈川県横須賀市夏島町19番地 住友重機械工業株式会社 横須賀製造所内
(72)【発明者】
【氏名】中條 晃伸
【住所又は居所】神奈川県横須賀市夏島町19番地 住友重機械工業株式会社 横須賀製造所内
【テーマコード(参考)】
3D202
5H030
5H040
5H043
【Fターム(参考)】
3D202AA08
3D202EE03
5H030AA01
5H030AS08
5H030FF43
5H030FF44
5H040AA03
5H040AS06
5H040AT04
5H040AT06
5H040AY05
5H040AY10
5H040CC05
5H040CC13
5H040CC20
5H040CC34
5H040DD04
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5H040LL01
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5H043AA13
5H043AA19
5H043BA16
5H043BA18
5H043CA05
5H043CA08
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5H043FA05
5H043FA22
5H043HA02F
5H043HA06F
5H043HA07
5H043HA08
5H043JA01F
5H043JA02F
5H043JA06F
5H043JA07F
5H043JA09F
5H043JA13F
5H043JA26F
5H043KA01F
5H043KA22
5H043LA21F
5H043LA22F
(57)【要約】
本発明は、蓄電セルを積層して蓄電モジュールに組み立てる工数を削減することが可能な蓄電モジュールを提供する。本発明の蓄電モジュールは、第1の蓄電セルの一方の電極タブである第1の電極タブ(33A),第2の蓄電セルの一方の電極タブである第2の電極タブ(33B),電圧監視用配線の一端に取り付けされた端子板(42A)を、重ね合わせた状態で締結具(24,34)により締結したものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の電極タブを有する第1の蓄電セルと、
一対の電極タブを有する第2の蓄電セルと、
前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの前記電極タブに接続された端子板が、一端に取り付けられた電圧監視用配線と、
前記第1の蓄電セルの一方の電極タブである第1の電極タブ、前記第2の蓄電セルの一方の電極タブである第2の電極タブ、及び前記端子板を、重ね合わせた状態で締結する締結具と
を有する蓄電モジュール。
【請求項2】
前記締結具は、前記第1の電極タブ、前記第2の電極タブ、及び前記端子板を、重ね合わせた状態で、2箇所で締結している請求項1に記載の蓄電モジュール。
【請求項3】
さらに、前記第1の電極タブ、前記第2の電極タブ、及び前記端子板とともに重ね合わされて前記締結具によって締結された押し付け部材であって、前記端子板と前記押し付け部材とが、前記第1の電極タブと前記第2の電極タブとを挟む請求項1または2に記載の蓄電モジュール。
【請求項4】
さらに、
前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルを支持する枠体と、
前記枠体の外周側の表面に、間隙を隔てて対向する保護板と、
前記保護板を前記枠体に支持する支持壁と
を有し、
前記端子板、前記第1の電極タブ、前記第2の電極タブ、及び前記押し付け部材が、前記枠体と前記保護板との間の間隙に収容され、
前記端子板及び前記押し付け部材の一方に倒れ防止構造が設けられており、前記倒れ防止構造は、前記支持壁が前記間隙の下方に位置する状態で、前記端子板または前記押し付け部材を前記間隙内に収容したとき、前記端子板または前記押し付け部材の倒れを防止する請求項3に記載の蓄電モジュール。
【請求項5】
前記枠体が樹脂で形成されており、
さらに、前記締結具が雄ねじと雌ねじとを含み、前記雌ねじが前記枠体に埋め込まれ、先端が前記枠体の表面から突出しており、前記雄ねじが、前記端子板、前記第1の電極タブ、前記第2の電極タブ、及び前記押し付け部材を貫通して、前記雌ねじに螺合している請求項4に記載の蓄電モジュール。
【請求項6】
前記端子板と前記電圧監視用配線とは、着脱不能な状態で結合している請求項1乃至5のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
【請求項7】
さらに、前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルを含む複数の蓄電セルを有し、
複数の前記蓄電セルが、前記電極タブ同士を接続することによって直列接続されており、
相互に接続された2つの前記電極タブに、前記電圧監視用配線が接続されており、
少なくとも1本の前記電圧監視用配線は、
1つの前記端子板と、
前記端子板に接続された2本のケーブルと
を含む請求項1乃至6のいずれか1項に記載の蓄電モジュール。
【請求項8】
蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールに蓄積された電力により駆動される電動機と
を有する作業機械であって、
前記蓄電モジュールは、
一対の電極タブを有する第1の蓄電セルと、
一対の電極タブを有する第2の蓄電セルと、
前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの電圧監視用配線と、
前記電圧監視用配線の先端に取り付けられた端子板と、
前記第1の蓄電セルの一方の電極タブである第1の電極タブ、前記第2の蓄電セルの一方の電極タブである第2の電極タブ、及び前記端子板を、重ね合わせた状態で締結する締結具と
を有する作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、相互に接続された複数の蓄電セルを含む蓄電モジュール、及び蓄電モジュールを搭載した作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
ラミネート型の複数の蓄電セルを積層して直列接続した蓄電モジュールが公知である。ラミネート型の蓄電セルは、セパレータを介して交互に積層された正極板と負極板とを、2枚のラミネートフィルムで挟んで封止した構造を有する。電極タブが、2枚のラミネートフィルムの間を通って外部に導出されている。蓄電セルを積層した後、積層方向の圧縮力を印加することにより、蓄電セルを機械的に支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開2011/070758号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ラミネート型の蓄電セルにおいては、ラミネートフィルムが柔軟であるため、積層する際に、積層方向に直交する面内に関して蓄電セルの位置決めを行うことが困難である。
【0005】
1つの蓄電セルに異常が発生すると、蓄電モジュールの動作が不安定になる。蓄電モジュールの安定動作を確保するために、蓄電セルの各々に印加される電圧を監視する回路構成が採用される場合がある。蓄電セルの各々に印加される電圧を監視するために、直列接続された複数の蓄電セルの接続箇所から、それぞれ電圧監視用の配線が引き出される。蓄電セルの接続数が多くなると、電圧監視用の配線を接続する作業が煩雑になる。
【0006】
本発明の目的は、蓄電セルを積層して蓄電モジュールに組み立てる工数を削減することが可能な蓄電モジュールを提供することである。本発明の他の目的は、その蓄電モジュールを搭載した作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一観点によると、
一対の電極タブを有する第1の蓄電セルと、
一対の電極タブを有する第2の蓄電セルと、
前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの前記電極タブに接続された端子板が、一端に取り付けられた電圧監視用配線と、
前記第1の蓄電セルの一方の電極タブである第1の電極タブ、前記第2の蓄電セルの一方の電極タブである第2の電極タブ、及び前記端子板を、重ね合わせた状態で締結する締結具と
を有する蓄電モジュールが提供される。
【0008】
本発明の他の観点によると、
蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールに蓄積された電力により駆動される電動機と
を有する作業機械であって、
前記蓄電モジュールは、
一対の電極タブを有する第1の蓄電セルと、
一対の電極タブを有する第2の蓄電セルと、
前記第1の蓄電セル及び前記第2の蓄電セルの電圧監視用配線と、
前記電圧監視用配線の先端に取り付けられた端子板と、
前記第1の蓄電セルの一方の電極タブである第1の電極タブ、前記第2の蓄電セルの一方の電極タブである第2の電極タブ、及び前記端子板を、重ね合わせた状態で締結する締結具と
を有する作業機械が提供される。
【発明の効果】
【0009】
電極タブに重ね合わせる端子板が、電圧監視用配線に取り付けられているため、組立時の作業の容易性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1Aは、実施例1による蓄電モジュールに用いられているラミネート型の蓄電セルの平面図であり、図1Bは、図1Aの一点鎖線1B−1Bにおける断面図であり、図1Cは、蓄電積層体の部分断面図である。
【図2】図2は、実施例1による蓄電モジュールに用いられる枠体及び伝熱板の斜視図である。
【図3】図3Aは、枠体及び伝熱板の平面図であり、図3Bは、枠体及び伝熱板の底面図である。
【図4】図4は、実施例1による蓄電モジュールを構成するセルユニットの斜視図である。
【図5】図5A及び図5Bは、それぞれセルユニットの平面図及び底面図である。
【図6】図6は、図5A及び図5Bの一点鎖線6−6における断面図である。
【図7】図7は、複数のセルユニットを重ねた状態の断面図である。
【図8】図8Aは、電圧監視用配線の先端に取り付けられた端子板の平面図であり、図8Bは、複数の電圧監視用配線、及びその先端にそれぞれ取り付けられた端子板の平面図である。
【図9】図9Aは、枠体、端子板、及び電極タブの接続箇所の断面図であり、図9Bは、枠体、端子板、及び電極タブの積層順を示す分解斜視図である。
【図10】図10Aは、実施例1による蓄電モジュールの平面図であり、図10Bは、図10Aの一点鎖線10B−10Bにおける断面図である。
【図11】図11A及び図11Bは、それぞれ実施例1による蓄電モジュールが収容される上部筐体及び下部筐体の斜視図である。
【図12】図12は、実施例2による蓄電モジュールの枠体、端子板、及び電極タブの接続箇所の断面図である。
【図13】図13Aは、実施例3による蓄電モジュールの枠体、端子板、及び電極タブの接続箇所の断面図であり、図13Bは、電圧監視用配線の端子板とケーブルとの接続箇所の断面図である。
【図14】図14は、実施例1によるセルユニットに用いられている枠体のx方向部分、保護板、端子板、第1の電極タブ、第2の電極タブ、及び押し付け部材の断面図である。
【図15】図15Aは、実施例4によるセルユニットの端子板の斜視図であり、図15Bは、x方向部分と保護板、及びその間に挿入された支持部、第1の電極タブ、第2の電極タブ、及び押し付け部材の平断面図であり、図15Cは、絶縁カバーの斜視図である。
【図16】図16A〜図16Dは、実施例4による倒れ防止構造の他の例を示す断面図である。
【図17】図17Aは、実施例4による倒れ防止構造の他の例を示す斜視図であり、図17Bは、図17Aに示した支持部を、x方向部分と保護板との間の間隙に収容した状態の断面図である。
【図18】図18は、実施例4による倒れ防止構造のさらに他の例を示す断面図である。
【図19】図19Aは、実施例5による電圧監視用配線及び電圧監視回路の概略図であり、図19Bは、支持部の基部の平面図である。
【図20】図20は、実施例6による作業機械の側面図である。
【図21】図21は、実施例6による作業機械のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
[実施例1]
図1Aに、実施例1による蓄電モジュールに用いられているラミネート型の蓄電セル31の平面図を示す。蓄電セル31には、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ等が用いられる。ほぼ長方形の平面形状を有する蓄電容器50の、相互に平行な2つの縁から、反対向きに一対の電極タブ(電極端子)33が引き出されている。電極タブ33の各々の先端の縁に、2つのU字状の切り込み32が形成されている。
【0012】
図1Bに、図1Aの一点鎖線1B−1Bにおける断面図を示す。2枚のアルミラミネートフィルム50A、50Bにより蓄電容器50が構成されている。ラミネートフィルム50A、50Bは、蓄電積層体56を挟み、蓄電積層体56を密封する。一方のラミネートフィルム50Bは、ほぼ平坦であり、他方のラミネートフィルム50Aは、蓄電積層体56の形状を反映して変形している。ほぼ平坦な面を「背面」といい、変形している面を「腹面」ということとする。
【0013】
図1Cに蓄電積層体56の部分断面図を示す。正極集電体51の両面に、正極用の分極性電極57が形成されており、負極集電体52の両面に、負極用の分極性電極58が形成されている。
【0014】
正極集電体51と、その両面に形成された分極性電極57とを「正極板」といい、負極集電体52、及びその両面に形成された分極性電極58とを「負極板」ということとする。正極板と負極板とが交互に積層されている。正極板と負極板との間に、セパレータ53が配置されている。セパレータ53は、正極用の分極性電極57と負極用の分極性電極58との短絡、及び正極集電体51と負極集電体52との短絡を防止する。
【0015】
図1Bに戻って説明を続ける。図1Bでは、セパレータ53、及び分極性電極57、58の記載を省略している。
【0016】
正極集電体51及び負極集電体52は、それぞれ両者の重なり領域から、相互に反対向き(図1Aにおいて、左向き及び右向き)に伸びた接続部51A、52Aを有する。複数の正極集電体51の接続部51Aが重ね合わされ、一方の電極タブ33に超音波溶接されている。複数の負極集電体52の接続部52Aが重ね合わされ、他方の電極タブ33に超音波溶接されている。
【0017】
電極タブ33は、ラミネートフィルム50Aとラミネートフィルム50Bとの間を通って、蓄電容器50の外側まで導出されている。電極タブ33は、導出箇所において、ラミネートフィルム50Aとラミネートフィルム50Bとに熱溶着されている。
【0018】
正極集電体51の接続部51Aと、ラミネートフィルム50Aとの間に、ガス抜き弁55が配置されている。
【0019】
図2に、実施例1による蓄電モジュールに用いられる枠体20及び伝熱板21の斜視図を示す。図3Aに、枠体20及び伝熱板21の平面図を示し、図3Bに、枠体20及び伝熱板21の底面図を示す。以下、図2、図3A、及び図3Bを参照しながら、枠体20及び伝熱板21の構造について説明する。
【0020】
長方形の外周線に沿う形状を有する枠体20の内側に、ラミネート型の蓄電セル31(図1A〜図1C)が収容される。枠体20のz軸の正の方向を向く面を上面と定義し、負の方向を向く面を底面と定義する。枠体20は、長方形のx方向に平行な辺に沿う部分(x方向部分)20xと、y方向に平行な辺に沿う部分(y方向部分)20yとを含む。枠体20の底面に伝熱板21が取り付けられている。伝熱板21は、長方形の平面形状を有し、枠体20に囲まれた領域の大部分を塞ぐように配置されている。
【0021】
枠体20には、絶縁性の樹脂、例えばABS樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等が用いられる。伝熱板21には、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムが用いられる。
【0022】
枠体20の四隅よりもやや内側の上面に、z軸の正の向きに突出した凸部22(図2、図3A)が形成されている。凸部22の各々は、中空の円筒形状を有する。枠体20の底面の、凸部22に対応する領域に、凹部29(図3B)が形成されている。複数の枠体20をz方向に重ね合わせる時、z方向の負の側の枠体20の凸部22が、z方向の正の側の枠体20の凹部29内に挿入される。これにより、複数の枠体20の、xy面内における相対位置が拘束される。
【0023】
伝熱板21は、枠体20のy方向部分20yの間に架け渡されており、x方向部分20xからは離れている。このため、枠体20のx方向部分20xと伝熱板21との間には、開口部23が形成されている。伝熱板21は、枠体20のy方向部分20yの外側の縁よりもさらに外側まではみ出している。
【0024】
枠体20のy方向部分20yのうち、伝熱板21と重なる領域20Aの上面が、他の領域よりも低くなっている。低い領域20Aと、他の領域との段差は、伝熱板21の厚さよりも高い。複数の枠体20をz方向に重ね合わせた時、伝熱板21が低い領域20A内に収まる。このため、枠体20をz方向に積層したとき、伝熱板21は、z方向の負の側の枠体20の上面と、z方向の正の側の枠体20の底面との接触を妨げない。
【0025】
枠体20のx方向部分20xの一部の領域20Bが、他の領域よりも低くなっている。この低い領域20Bの上に、電極タブ33(図1A)が配置される。
【0026】
枠体20のx方向部分20xの外周側の表面に、2個のねじ穴(雌ねじ)24が取り付けられている。雌ねじ24は、例えば枠体20に形成された凹部に圧入される。雌ねじ24が取り付けられた表面から間隙を隔てて、その表面と平行に保護板25が配置されている。保護板25は、支持壁26を介して枠体20に支持されている。支持壁26は、雌ねじ24が取り付けられた表面と保護板25との間の間隙と、低い領域20Bの上の空間との連絡を妨げない位置に配置されている。
【0027】
保護板25に、貫通孔28が形成されている。貫通孔28は、雌ねじ24のねじ穴をy方向に延長した仮想円柱と保護板25との交差箇所に配置されている。貫通孔28にドライバーを挿入し、雌ねじ24にねじを螺合させることができる。
【0028】
一対のx方向部分20xの外側の表面に、それぞれ被結束部27が形成されている。被結束部27は、門形フレーム形状を有し、x方向に通り抜け可能な開口を画定する。
【0029】
枠体20、保護板25、支持壁26及び被結束部27は、樹脂で一体成型される。伝熱板21は、例えば枠体20にねじ止めされる。または、枠体20の成形時に伝熱板21を枠体20に固着させてもよい。
【0030】
図4に、実施例1による蓄電モジュールを構成するセルユニット40の斜視図を示す。図5A及び図5Bに、それぞれセルユニット40の平面図及び底面図を示す。図6に、図5A及び図5Bの一点鎖線6−6における断面図を示す。以下、図4、図5A、図5B、及び図6を参照しながら、セルユニット40の構造について説明する。
【0031】
セルユニット40は、枠体20、伝熱板21、及び2枚の蓄電セル31を含む。図6に示すように、2枚の蓄電セル31が腹面同士を対向させて重ねられ、伝熱板21の上面側に載置されている。2枚の蓄電セル31が枠体20の内側に支持される。図5Aに示すように、z軸に平行な視線で見た時、枠体20は、蓄電セル31の蓄電容器50を取り囲んでいる。
【0032】
枠体20の底面側(伝熱板21側)に配置された蓄電セル31の一方の電極タブ33は、図5B、図6に示すように、y方向の正の側(図5B、図6において左側)の開口部23を通過して枠体20の底面側の空間まで導出されている。y方向の負の側(図5B、図6において右側)の電極タブ33は、枠体20のx方向部分20xの低い領域20B(図2、図3A、図6)上を通過して、x方向部分20xと保護板25との間の間隙に挿入される。
【0033】
枠体20の上面側に配置された蓄電セル31の一対の電極タブ33は、図4、図5A、図6に示すように、それぞれ枠体20のx方向部分20xの低い領域20Bの上を通って、x方向部分20xと保護板25との間の間隙に挿入される。2枚の蓄電セル31の、y方向の負の側(図6において右側)の電極タブ33は、x方向部分20xと保護板25との間の間隙内において相互に重なる。上面側の蓄電セル31の上面(背面)は、枠体20の上面よりも上方にはみ出ている。すなわち、2枚の蓄電セル31の合計の厚さは、枠体20の底面から上面までの厚さよりも厚い。
【0034】
図7に、複数のセルユニット40を重ねた状態の一部分の断面図を示す。z方向の負の側の枠体20の凸部22が、z方向の正の側の枠体20の凹部29(図3B、図5B)内に挿入される。これにより、複数のセルユニット40のxy面内にける位置が拘束される。凸部22と凹部29とを、「位置決め部」ということとする。
【0035】
z方向に隣り合う2つのセルユニット40のうち、z方向の正の側のセルユニット40の底面側に配置された蓄電セル31の、y方向の正の側の電極タブ33が、z方向の負の側のセルユニット40のx方向部分20xと保護板25との間の間隙に挿入される。これにより、z方向の負の側のセルユニット40の、y方向の正の側の電極タブ33と、z方向の正の側のセルユニット40の、y方向の正の側の電極タブ33とが、y方向の正の側(図7において左側)のx方向部分20xと保護板25との間の間隙内で相互に重なる。
【0036】
y方向の負の側(図7において右側)のx方向部分20xと保護板25との間の間隙内においては、1つのセルユニット40に含まれる2つの蓄電セル31の、y方向の負の側の電極タブ33が相互に重なる。電極タブ33には、ねじを通すためのU字状の切り込み32(図1A)が形成されている。電極タブ33に形成された切り込み32(図1A)を通して雄ねじ34を雌ねじ24に螺合させることにより、電極タブ33を相互に電気的に接続すると共に、枠体20に固定することができる。これにより、複数の蓄電セル31が直列接続される。保護板25に貫通孔28が形成されているため、セルユニット40を積層した状態でも、雄ねじ34を外部から締め付けることができる。
【0037】
y方向の負の側の保護板25を枠体20に支持する支持壁26は、y方向の負の側の電極タブ33が、z方向に隣接するセルユニット40の、y方向の負の側の電極タブ33に接触することを防止する機能を併せ持つ。y方向の正の側の保護板25を支持する支持壁26は、同一のセルユニット40内の2つの蓄電セル31の、y方向の正の側の電極タブ33同士が接触することを防止する機能を併せ持つ。
【0038】
枠体20の底面側に配置された蓄電セル31は、当該蓄電セル31を収容するセルユニット40の伝熱板21に接触し、熱的に結合する。枠体20の上面側に配置された蓄電セル31は、当該蓄電セル31を収容するセルユニット40の、z方向の正の側に隣接するセルユニット40の伝熱板21に接触し、熱的に結合する。
【0039】
電圧監視用配線42の一端が、雄ねじ34により電極タブ33に電気的に接続されている。セルユニット40の、y軸の正の側のx方向部分20x、及びy軸の負の側のx方向部分20xに、電圧監視用配線42が1本ずつ取り付けられる。このため、1つのセルユニット40から、2本の電圧監視用配線42が引き出される。
【0040】
図8Aに、電圧監視用配線42の先端近傍の平面図を示す。電圧監視用配線42は、ケーブル42Bと、端子板42Aとを含む。ケーブル42Bの一方の端部が、端子板42Aに電気的に、かつ着脱不能に接続されている。この接続には、例えば圧着法が適用される。端子板42Aは、一般的な圧着端子に比べて大きい。
【0041】
端子板42Aは、支持部42Cと圧着部42Dとを含む。支持部42Cは、長方形の平面形状を有し、その長さは、蓄電セル31の電極タブ33(図1A)の幅より長い。支持部42Cは、その1つの短辺を介して圧着部42Dに連続する。ケーブル42Bが、圧着部42Dに圧着される。支持部42Cに、2つの貫通孔42Eが形成されている。2つの貫通孔42Eの中心間距離は、枠体20の1つのx方向部分20xに取り付けられた2つの雌ねじ24の中心間距離と等しい。
【0042】
図8Bに、複数の電圧監視用配線42の概略図を示す。電圧監視用配線42の、端子板42Aが接続された端部とは反対側の端部が、電圧監視回路35に接続されている。複数の電圧監視用配線42の電圧監視回路35から端子板42Aまでの長さは、電圧監視回路35から、蓄電セル31の電極タブ33までの距離に応じて、相互に異なるように構成されている。
【0043】
図9Aに、電圧監視用配線42と電極タブ33との接続箇所の断面図を示す。図9Bに、電圧監視用配線42と電極タブ33との接続箇所の分解斜視図を示す。図9Bでは、保護板25(図7)及び支持壁26(図7)の記載を省略している。枠体20に雌ねじ24が固定されている。雌ねじ24は、枠体20に圧入されることにより、枠体20に固定される。
【0044】
枠体20の外周側の表面上に、端子板42A、第1の電極タブ33A、第2の電極タブ33B、及び押し付け部材39がこの順番に積み重ねられている。図9Aに示した断面が図7の右側の接続箇所のものである場合、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bは、それぞれ同一のセルユニット40内の底面側の蓄電セル31及び上面側の蓄電セル31の電極タブ33に対応する。図9Aに示した断面が図7の左側の接続箇所のものである場合、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bは、それぞれz軸の負側のセルユニット40内の蓄電セル31及びz軸の正側のセルユニット40内の蓄電セル31の電極タブ33に対応する。
【0045】
押し付け部材39に、2つの貫通孔39E(図9B)が形成されている。雄ねじ34が、押し付け部材39の貫通孔39E、第2の電極タブ33Bの切り込み32、第1の電極タブ33Aの切り込み32、及び端子板42Aの貫通孔42Eを貫通して、雌ねじ24に螺合する。
【0046】
電極タブ33には、例えば厚さ0.2〜0.4mmのアルミニウム板や銅板が用いられる。このように薄い金属板を、雄ねじ34で直接締め付けることは、機械的強度の点で好ましくない。端子板42A及び押し付け部材39には、電極タブ33よりも厚い金属板、例えば錫メッキされた鉄板、ステンレス鋼板等が用いられる。端子板42A及び押し付け部材39は、電極タブ33よりも高い剛性を有する。
【0047】
相互に重ね合わされた第1の電極タブ33Aと第2の電極タブ33Bとが、端子板42Aの支持部42Cと押し付け部材39とに挟まれた状態で、雄ねじ34と雌ねじ24からなる締結具で締め付けられる。このため、第1の電極タブ33Aと第2の電極タブ33Bとの、締め付けによる損傷を防止することができる。電圧監視用配線42の圧着端子が通常よりも大型化されて支持部42Cを兼ねるため、圧着端子と支持部とを別部品で構成する場合に比べて、部品点数を削減することができる。さらに、組み立て時の作業の容易性を高めることができる。
【0048】
雌ねじ24の先端(外側の端面)が、枠体20の表面から突出している。雌ねじ24の先端が、枠体20の表面よりも深い位置に固定された構造では、雄ねじ34を過度に強く締め付けたとき、雌ねじ24が浮き上がる場合がある。雌ねじ24が浮き上がると、枠体20への雌ねじ24の固定強度が弱くなってしまう。雌ねじ24の先端が、枠体20の表面から突出した構成とすることにより、雄ねじ34の過度に締め付けに対する耐性を高めることができる。
【0049】
雌ねじ24の個数を3個以上にすると、製造時のばらつきにより、3個の雌ねじ24の先端の高さがばらつく場合がある。高さがばらつくと、端子板42A等を締め付けた状態で、端子板42A等が湾曲する。端子板42A等の湾曲に応じて、雌ねじ24に軸方向の力が加わるため、振動や衝撃に対する耐性が低下してしまう。雌ねじ24の個数を2個にすると、雌ねじ24の先端の高さがばらついたとしても、それらの上面は、常に1つの平面上に位置することになる。このため、端子板42A等の変形を防止することができる。その結果、締付箇所の信頼性を高めることができる。
【0050】
図9A及び図9Bでは、端子板42Aを枠体20に最も近い位置に配置し、押し付け部材39を枠体20から最も遠い位置に配置したが、端子板42Aと押し付け部材39との位置を入れ替えてもよい。この場合、端子板42Aが枠体20から最も遠い位置に配置され、押し付け部材39が枠体20に最も近い位置に配置される。
【0051】
図10Aに、実施例1による蓄電モジュール60の平面図を示す。複数のセルユニット40が積層されている。加圧機構によって、セルユニット40の積層構造に積層方向の圧縮力が印加される。加圧機構は、積層構造の両端に配置された加圧板43、及び複数、例えば4本のタイロッド44を含む。タイロッド44は、一方の加圧板43を貫通し他方の加圧板43まで到達している。タイロッド44の先端にボルトを締め付けることにより、2枚の加圧板43に、両者を近づける向きの力が印加されている。これにより、セルユニット40の積層構造に積層方向の圧縮力が印加される。タイロッド44は、枠体20に形成された貫通孔を通過する。この貫通孔は、凸部22(図2、図3A)及び凹部29(図3B)と同心円状に配置されている。図10Aの右端に配置された枠体20の凸部22の先端が加圧板43に接触する場合には、右端の伝熱板21と加圧板43との間にスペーサを挿入すればよい。このスペーサは、右端に配置された枠体20の凸部22の先端が加圧板43に接触することを回避する。
【0052】
加圧板43の外側の表面に、絶縁碍子46を介して中継バスバー45が取り付けられている。両端のセルユニット40の各々の一方の電極タブ33が中継バスバー45に電気的に接続されている。中継バスバー45は、蓄電セル31の直列接続回路の充放電を行うための端子となる。
【0053】
加圧板43の1つの縁が、L字型に折り曲げられている。折り曲げ箇所よりも先端の部分に、ねじ止め用のU字型の切り込み47が形成されている。
【0054】
セルユニット40の各々から2本の電圧監視用配線42が引き出されている。位置拘束構造41が電圧監視用配線42の位置を拘束している。位置拘束構造41は、被結束部27(図2)と、結束バンドとを含む。結束バンドが、複数の電圧監視用配線42を、被結束部27とともに結束することにより、電圧監視用配線42の位置が拘束される。
【0055】
図10Bに、図10Aの一点鎖線10B−10Bにおける断面図を示す。実施例1による蓄電モジュール60が、下部筐体110の底面に、ねじ61により固定されている。伝熱板21の端面が、下部筐体110の底面に接触する。蓄電モジュール60の上に、上部筐体111が配置されている。伝熱板21の上側の端面が、上部筐体111に接触する。伝熱板21は、蓄電セル31で発生した熱を下部筐体110及び上部筐体111まで伝達させる。
【0056】
図11A及び図11Bに、それぞれ実施例1による蓄電モジュールが収容される上部筐体111及び下部筐体110の斜視図を示す。
【0057】
図11Bに示すように、下部筐体110は、長方形の底面120と、その縁から上方に向かって伸びる4枚の側面121とを含む。下部筐体110の上部は開放されている。下部筐体110の開放部が、上部筐体111(図11A)で塞がれる。側面121の上端に鍔127が設けられている。鍔127に、ボルトを通すための複数の貫通孔128が形成されている。下部筐体110及び上部筐体111の各々は、例えば鋳造法により形成される。
【0058】
底面120に、2つの蓄電モジュール60(図10A、図10B)が搭載される。蓄電モジュール60は、切り込み47(図10A)の位置で底面120にねじ止めされる。2つの蓄電モジュール60は、その積層方向が相互に平行になる姿勢で配置される。蓄電モジュール60の各々の積層方向と交差する1つの側面121に開口123が形成されている。
【0059】
開口123が形成された側面121の外側に、開口123を塞ぐように、コネクタボックス124が配置されている。コネクタボックス124の上面は開放されている。この開放部は、コネクタによって塞がれる。蓄電モジュール60が、コネクタを介して外部の電気回路に接続される。一例として、外部の電気回路には、電圧監視回路35(図8B)、充放電制御回路等が含まれる。電圧監視用配線42(図8B)と電圧監視回路35とは、例えばコネクタボックス124に取り付けられるコネクタを介して接続される。2つの蓄電モジュール60は、コネクタボックス124とは反対側の端部において、ヒューズ及び安全スイッチを介して相互に接続される。
【0060】
上部筐体111は、上面140と、その縁から下方に延びる側面141を含む。上面140の外周は、下部筐体110の底面120の外周に整合する。上部筐体111の側面141の高さは、下部筐体110の側面121の高さより低い。例えば、側面141の高さは、側面121の高さの約25%である。側面141の下端に鍔142が設けられている。鍔142に、複数の貫通孔143が形成されている。貫通孔143は、下部筐体110の貫通孔128に対応する位置に配置されている。
【0061】
上部筐体111の上面140、及び下部筐体110の底面120の内部に、冷却媒体を流すための流路が形成されている。
【0062】
下部筐体110の貫通孔128と、上部筐体111の貫通孔143とにボルトを通し、ナットで締め付けることにより、蓄電モジュール60を上下方向から挟み込む。図10Bに示したように、伝熱板21が下部筐体110と上部筐体111とで上下方向から挟まれることにより、蓄電モジュール60が筐体内に強固に、かつ摺動不能に固定される。また、伝熱板21と下部筐体110、及び伝熱板21と上部筐体111との間の熱伝達効率を高めることができる。上部筐体111に形成された流路及び下部筐体110に形成された流路を流れる冷却媒体が、伝熱板21(図10B)を介して蓄電セル31(図10B)を冷却する。
【0063】
上記実施例1においては、セルユニット40を積み重ねた後、雄ねじ34(図9A)を締め付けることにより、複数の蓄電セル31及び電圧監視用配線42を電気的に接続することができる。蓄電セル31を電気的に接続した後、セルユニット40を積み重ねる手順では、セルユニット40を積層する時に、作業者が、電極タブ33同士の接続箇所を変形させると同時にセルユニット40の位置合わせを行う必要がある。実施例1による構造を採用することにより、作業者は、容易にセルユニット40を積み重ねることができる。
【0064】
また、実施例1においては、タイロッド44及び加圧板43(図10A)で圧縮力を印加した後に、電極タブ33を枠体20にねじ止めすることができる。セルユニット40の積層構造に圧縮力を印加すると、蓄電セル31が変形することにより、複数のセルユニット40が積層方向に相対的に変位する。この時点で電極タブ33が枠体20に固定されていないため、電極タブ33の変形は生じない。このため、図1Bに示した電極タブ33と正極集電体51との接続箇所、及び電極タブ33と負極集電体52との接続箇所に生じる応力を低減させることができる。
【0065】
さらに、実施例1では、位置拘束構造41(図10A)が電圧監視用配線42(図10A)の位置を拘束するため、多数の電圧監視用配線42が散在してしまうことを防止することができる。これにより、蓄電モジュール60を下部筐体110(図11B)に装填する作業を容易に行うことが可能になる。
【0066】
[実施例2]
図12に、実施例2による蓄電モジュールの電極タブの接続箇所の断面図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例1では、端子板42Aを構成する支持部42Cと圧着部42D(図8A)とが単一の金属部材で構成されていた。実施例2においては、支持部42Cと圧着部42Dとが別体の金属部材で構成されている。
【0067】
支持部42Cと圧着部42Dとが、締結具70により締め付けられて、電気的に接続されている。締結具70は、雌ねじ72と雄ねじ71とを含む。雌ねじ72は、電極タブ33を締結するための雌ねじ24と同様に、枠体20に圧入されている。保護板25の、雌ねじ72に対応する位置に、貫通孔28が形成されている。
【0068】
実施例2においても、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bが、端子板42Aの支持部42Cと押し付け部材39とで挟まれている。このため、実施例1と同様に、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bの損傷を防止することができる。
【0069】
[実施例3]
図13に、実施例3による蓄電モジュールの電極タブの接続箇所の断面図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例1では、図8Aに示したように、支持部42Cと圧着部42Dとが、1枚の金属板で形成されていた。実施例3では、端子板42Aの支持部42Cと、圧着部42Dとが、別部材で形成されており、両者が着脱不能な接続構造により接続されている。
【0070】
図13Bに、支持部42Cと圧着部42Dとの接続構造の断面図を示す。圧着部42Dがレセプタクル42Hを含んでいる。支持部42Cの接続部42Kが、レセプタクル42Hに挿入される。レセプタクル42Hの内面に、板ばね42Gが設けられている。支持部42Cの接続部42Kに、段差42Fが設けられている。接続部42Kがレセプタクル42Hに、段差42Fが板ばね42Gの位置より深くなるまで挿入されている。この状態で、支持部42Cをレセプタクル42Hから抜こうとすると、板ばね42Gが段差42Fに突き当たる。これにより、支持部42Cがレセプタクル42Hから抜けなくなる。なお、支持部42Cは、レセプタクル42Hに組み込まれた板ばね42G以外の弾性部分により、レセプタクル42Hに保持され、電気的接続が確保される。
【0071】
実施例3においても、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bが、端子板42Aの支持部42Cと押し付け部材39とで挟まれている。このため、実施例1と同様に、過度の締め付けに起因する第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bの損傷を防止することができる。また、支持部42Cを圧着部42Dのレセプタクル42Hに挿入する作業は容易であるため、組立作業工程の最終段階で、圧着部42Dを支持部42Cに接続することができる。
【0072】
[実施例4]
図14及び図15A〜図15Cを参照して、実施例4によるセルユニットについて説明する。以下、実施例1〜実施例3との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
【0073】
図14に、実施例1によるセルユニット40(図4〜図6)に用いられている枠体20のx方向部分20xと保護板25、及び端子板42A、第1の電極タブ33A、第2の電極タブ33B、及び押し付け部材39の断面図を示す。以下、セルユニット40の組み立て手順について説明する。
【0074】
x方向部分20xと保護板25との間の間隙の下方に、支持壁26が配置されるように、枠体20の姿勢を保持する。x方向部分20xと保護板25との間の間隙に端子板42Aを収容し、x方向部分20x側の側面に立て掛ける。その後、端子板42Aと保護板25との間に、第1の電極タブ33A、第2の電極タブ33B、及び押し付け部材39を収容する。複数のセルユニット40を図7に示すように積み重ねた後、図9Aに示すように、ねじ34により、端子板42A、第1の電極タブ33A、第2の電極タブ33B、及び押し付け部材39を枠体20に固定する。
【0075】
端子板42Aをx方向部分20xと保護板25との間の間隙に挿入し、x方向部分20x側の側面に立て掛けた時点から、第1の電極タブ33A等を挿入するまでの間に、端子板42Aが、重力の作用によって保護板25側に倒れる場合がある。端子板42Aが保護板25側に倒れた状態では、第1の電極タブ33A等を、端子板42Aと保護板25との間に収容することが困難である。このため、組み立ての作業効率が低下してしまう。以下に説明する実施例4では、セルユニットの組立作業効率の低下を防止することができる。
【0076】
図15Aに、実施例4によるセルユニットの端子板42Aの斜視図を示す。端子板42Aは、図13A及び図13Bに示した実施例3と同様に、支持部42Cの基部に接続部42Kが設けられている。実施例4においては、支持部42Cの先端に倒れ防止構造42J設けられている。倒れ防止構造42Jは、支持部42Cの先端をJ字状に折り曲げることにより形成される。
【0077】
図15Bに、x方向部分20xと保護板25、及びその間に挿入された支持部42C、第1の電極タブ33A、第2の電極タブ33B、及び押し付け部材39の平断面図を示す。支持部42Cの先端がJ字状に折り曲げられることにより、倒れ防止構造42Jを含む支持部42Cの、厚さ方向(y方向)の寸法が、図8Aに示した支持部42Cの厚さよりも増大している。このため、支持部42Cが倒れにくくなる。
【0078】
支持部42Cが倒れにくいため、第1の電極タブ33A、第2の電極タブ33B、及び押し付け部材39を、支持部42Cと保護板25との間に収容する作業の作業効率を高めることができる。
【0079】
支持部42Cの基部が、x方向部分20xから浮き上がる方向に折り曲げられており、接続部42Kがx方向部分20xの表面に対して傾斜している。このため、接続部42Kに容易にレセプタクル42Hを装着することができる。接続部42K、圧着部42D、及びレセプタクル42Hが、絶縁カバー48で覆われている。
【0080】
図15Cに、絶縁カバー48の斜視図を示す。絶縁カバー48は、両端が開口した筒状の形状を有する。一方の開口部が、他方の開口部より大きい。図15Bに示すように、接続部42Kが、相対的に大きな開口部から絶縁カバー48内に挿入され、ケーブル42Bが、相対的に小さな開口部から引き出されている。接続部42K、圧着部42D、及びレセプタクル42Hを絶縁カバー48で覆うことにより、短絡故障の発生を防止することができる。
【0081】
図16A〜図16Dに、倒れ防止構造42Jの他の例を示す。図16Aに示した倒れ防止構造42Jは、支持部42Cの先端をL字状に折り曲げることにより形成される。
【0082】
図16Bに示すように、倒れ防止構造42Jとして、支持部42Cの先端をx方向部分20x側にL字状に折り曲げた構造を採用してもよい。x方向部分20xに、倒れ防止構造42Jの形状に整合する倒れ防止用の溝49が形成されている。倒れ防止構造42Jが、倒れ防止用の溝49に圧入される。これにより、端子板42Aの倒れを防止することができる。
【0083】
図16Cに示すように、倒れ防止構造42Jとして、支持部42Cの先端をx方向部分20x側にJ字状に折り曲げた構造を採用してもよい。倒れ防止用の溝49は、倒れ防止構造42Jの形状に整合する。
【0084】
図16Dに示すように、支持部42Cの先端を直線的に延長して、延長された部分を倒れ防止構造42Jとしてもよい。x方向部分20xに、倒れ防止構造42Jの形状に整合する倒れ防止用の溝49が形成されている。倒れ防止構造42Jを倒れ防止用の溝49に圧入することにより、端子板42Aの倒れを防止することができる。
【0085】
図15B及び図16A〜図16Cに示した例では、複数のセルユニット40を図7に示したように積み重ねた状態で、端子板42Aを枠体20から取り外すことが困難である。図15B及び図16Aに示した例では、端子板42Aをその基部の方向に引き抜く際に、倒れ防止構造42Jが、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bと空間的に干渉してしまう。図16B及び図16Cに示した例では、倒れ防止用の溝49に圧入された倒れ防止構造42Jが、引き抜き方向と直交するため、支持部42Cをその基部の方向に引き抜くことが困難である。
【0086】
これに対し、図16Dに示した例では、倒れ防止用の溝49に圧入された倒れ防止構造42Jが、引き抜き方向と平行である。このため、端子板42Aを、その基部の方向に容易に引き抜くことができる。さらに、端子板42Aの引き抜き後、セルユニット40が積み重ねられた状態で、端子板42Aを、x方向部分20xと保護板25との間の間隙に、再収容することも可能である。
【0087】
図17Aに、倒れ防止構造42Jのさらに他の例を示す。図15A〜図16Dに示した例では、支持部42Cの先端に倒れ防止構造42Jが設けられていた。図17Aに示した例では、支持部42Cの側方(図17Aにおいて下側)の縁の一部に倒れ防止構造42Jが設けられている。倒れ防止構造42Jは、支持部42CをL字状に折り曲げることにより形成される。倒れ防止構造42Jは、支持部42Cの長さ方向の全域亘って設けてもよいし、一部分のみに設けてもよい。さらに、倒れ防止構造42Jを支持部42Cの長さ方向に関して複数箇所に設けてもよい。
【0088】
図17Bに、図17Aに示した支持部42Cを、x方向部分20xと保護板25との間の間隙に収容した状態の断面図を示す。倒れ防止構造42Jが、x方向部分20xから保護板25に向かって、支持壁26に沿って伸びる。これにより、支持部42Cが倒れにくくなる。図17A及び図17Bに示した例では、セルユニット40を積み重ねた状態で、端子板42Aを、x方向部分20xと保護板25との間の間隙から引き抜くことができる。
【0089】
図18に、倒れ防止構造のさらに他の例を示す。図15A〜図17Bに示した例では、端子板42Aの支持部42Cがx方向部分20x側に配置され、押し付け部材39が保護板25側に配置されていた。図18に示した例では、その逆に、押し付け部材39がx方向部分20x側に配置され、端子板42Aの支持部42Cが保護板25側に配置されている。この場合には、押し付け部材39に倒れ防止構造39Aを設ければよい。倒れ防止構造39Aとして、図15A〜図17Bに示した倒れ防止構造42Jのうちいずれの構造を採用してもよい。
【0090】
[実施例5]
図19Aに、実施例5による電圧監視用配線42及び電圧監視回路35の概略図を示す。蓄電セル31(図1A〜図1C)ごとに、電圧監視回路35が準備される。複数の電圧監視回路35が1枚の電圧監視回路基板36に実装される。図10A、図10Bに示した1つの蓄電モジュール60に対して、複数の電圧監視回路基板36が配置される。電圧監視用配線42が、コネクタ37により電圧監視回路基板36に接続される。
【0091】
1本の電圧監視用配線42は、図7に示したように、相互に接続された2つの蓄電セル31で共用される。このため、1本の電圧監視用配線42が、2つの電圧監視回路35に接続される。接続すべき2つの電圧監視回路35が同一の電圧監視回路基板36に実装されている場合には、1本の電圧監視用配線42が、電圧監視回路基板36上の配線パターン38によって2分岐され、2つの電圧監視回路35に接続される。
【0092】
1本の電圧監視用配線42が接続されるべき2つの電圧監視回路35が、異なる電圧監視回路基板36に実装されている場合には、電圧監視用配線42を、電圧監視回路基板36上の配線パターン38で分岐することができない。このため、1つの端子板42Aに、2本のケーブル42Bが接続される。1つの端子板42Aに接続された2本のケーブル42Bが、相互に異なる電圧監視回路基板36に接続される。2本のケーブル42Bは、それぞれ電圧監視回路基板36の配線パターン38を介して電圧監視回路35に接続される。
【0093】
図19Bに、支持部42Cの基部の平面図を示す。支持部42Cの基部に、2つの接続部42Kが設けられている。2つの接続部42Kに、それぞれレセプタクル42Hが装着される。これにより、1つの端子板42Aに、2本のケーブル42Bを接続することができる。
【0094】
[実施例6]
図20に、実施例6による作業機械の例としてショベルの側面図を示す。下部走行体220に、上部旋回体221が搭載されている。上部旋回体221にブーム223が連結され、ブーム223にアーム225が連結され、アーム225にバケット227が連結されている。ブームシリンダ224の伸縮により、ブーム223の姿勢が変化する。アームシリンダ226の伸縮により、アーム225の姿勢が変化する。バケットシリンダ228の伸縮により、バケット227の姿勢が変化する。ブームシリンダ224、アームシリンダ226、及びバケットシリンダ228は、油圧駆動される。
【0095】
上部旋回体221に、旋回電動機222、エンジン230、電動発電機231、及び蓄電回路240等が搭載されている。エンジン230の動力によって電動発電機231が発電を行う。発電された電力によって、蓄電回路240が充電される。旋回電動機222は、蓄電回路240からの電力によって駆動され、上部旋回体221を旋回させる。電動発電機231は、電動機としても動作し、エンジン230のアシストを行う。旋回電動機222は、発電機としても動作し、上部旋回体221の旋回運動エネルギから回生電力を発生する。
【0096】
図21に、実施例6による作業機械のブロック図を示す。図21において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気制御系を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。
【0097】
エンジン230の駆動軸がトルク伝達機構232の入力軸に連結されている。エンジン230には、電気以外の燃料によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。エンジン230は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。
【0098】
電動発電機231の駆動軸が、トルク伝達機構232の他の入力軸に連結されている。電動発電機231は、電動(アシスト)運転と、発電運転との双方の運転動作を行うことができる。電動発電機231には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型(IPM)モータが用いられる。
【0099】
トルク伝達機構232は、2つの入力軸と1つの出力軸とを有する。この出力軸には、メインポンプ275の駆動軸が連結されている。
【0100】
エンジン230に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機231がアシスト運転を行い、電動発電機231の駆動力がトルク伝達機構232を介してメインポンプ275に伝達される。これにより、エンジン230に加わる負荷が軽減される。一方、エンジン230に加わる負荷が小さい場合には、エンジン230の駆動力がトルク伝達機構232を介して電動発電機231に伝達されることにより、電動発電機231が発電運転される。
【0101】
メインポンプ275は、高圧油圧ライン276を介して、コントロールバルブ277に油圧を供給する。コントロールバルブ277は、運転者からの指令により、油圧モータ229A、229B、ブームシリンダ224、アームシリンダ226、及びバケットシリンダ228に油圧を分配する。油圧モータ229A及び229Bは、それぞれ図20に示した下部走行体220に備えられた左右の2本のクローラを駆動する。
【0102】
電動発電機231がインバータ251を介して蓄電回路240に接続されている。旋回電動機222がインバータ252を介して蓄電回路240に接続されている。インバータ251、252、及び蓄電回路240は、制御装置290により制御される。
【0103】
インバータ251は、制御装置290からの指令に基づき、電動発電機231の運転制御を行う。電動発電機231のアシスト運転と発電運転との切り替えが、インバータ251により行われる。
【0104】
電動発電機231がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、蓄電回路240からインバータ251を通して電動発電機231に供給される。電動発電機231が発電運転されている期間は、電動発電機231によって発電された電力が、インバータ251を通して蓄電回路240に供給される。これにより、蓄電回路240内の蓄電モジュールが充電される。蓄電回路240内の蓄電モジュールには、実施例1〜実施例3のいずれかの実施例による蓄電モジュールが用いられる。
【0105】
旋回電動機222は、インバータ252によって交流駆動され、力行動作及び回生動作の双方の運転を行うことができる。旋回電動機222には、例えばIPMモータが用いられる。旋回電動機222の力行動作中は、蓄電回路240からインバータ252を介して旋回電動機222に電力が供給される。旋回電動機222が、減速機280を介して、上部旋回体221(図20)を旋回させる。回生運転時には、上部旋回体221の回転運動が、減速機280を介して旋回電動機222に伝達されることにより、旋回電動機222が回生電力を発生する。発生した回生電力は、インバータ252を介して蓄電回路240に供給される。これにより、蓄電回路240内の蓄電モジュールが充電される。
【0106】
レゾルバ281が、旋回電動機222の回転軸の回転方向の位置を検出する。レゾルバ281の検出結果が、制御装置290に入力される。旋回電動機222の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。
【0107】
メカニカルブレーキ282が、旋回電動機222の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ282の制動状態と解除状態とは、制御装置290からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。
【0108】
パイロットポンプ278が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン279を介して操作装置283に供給される。操作装置283は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置283は、パイロットライン279から供給される1次側の油圧を、運転者の操作に応じて、2次側の油圧に変換する。2次側の油圧は、油圧ライン284を介してコントロールバルブ277に伝達されると共に、他の油圧ライン285を介して圧力センサ286に伝達される。
【0109】
圧力センサ286で検出された圧力の検出結果が、制御装置290に入力される。これにより、制御装置290は、下部走行体220、旋回電動機222、ブーム223、アーム225、及びバケット227(図20)の操作の状況を検知することができる。
【0110】
作業機械の上部旋回体221は、一般的な運搬用車両に比べて、作業中及び走行中に振動し易い。このため、上部旋回体221に搭載された蓄電回路240も振動し、衝撃を受ける。実施例6においては、例えば図9Aに示したように、第1の電極タブ33A及び第2の電極タブ33Bが、剛性の高い端子板42Aと押し付け部材39とで挟まれている。このため、蓄電モジュール60が振動し、衝撃を受けても、電極タブ33が損傷を受けにくく、断線の発生を防止することができる。さらに、雌ねじ24の先端が枠体20の表面から突出している。このため、雄ねじ34を過度に締め付けても、雌ねじ24が枠体20から浮き上がらない。これにより、枠体20への雌ねじ24の固定強度の低下が防止され、振動及び衝撃に対する耐性の低下を抑制することができる。
【0111】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【0112】
20 枠体
20A 低い領域
20B 低い領域
20x x方向部分
20y y方向部分
21 伝熱板
22 凸部
23 開口部
24 ねじ穴
25 保護板
26 支持壁
27 被結束部
28 貫通孔
29 凹部
30 貫通孔
31 蓄電セル
32 切り込み
33 電極端子(電極タブ)
33A 第1の電極タブ
33B 第2の電極タブ
34 ねじ(雄ねじ)
35 電圧監視回路
36 電圧監視回路基板
37 コネクタ
38 配線パターン
39 押し付け部材
39A 倒れ防止構造
40 セルユニット
41 位置拘束構造
42 電圧監視用配線
42A 端子板
42B ケーブル
42C 支持部
42D 圧着部
42E 貫通孔
42F 段差
42G 板ばね
42H レセプタクル
42J 倒れ防止構造
42K 接続部
43 加圧板
44 タイロッド
45 中継バスバー
46 絶縁碍子
47 切り込み
48 絶縁カバー
49 倒れ防止用の溝
50 蓄電容器
50A、50B ラミネートフィルム
51 正極集電体
51A 接続部
52 負極集電体
52A 接続部
53 セパレータ
55 ガス抜き弁
56 蓄電積層体
57 正極用の分極性電極
58 負極用の分極性電極
60 蓄電モジュール
61 ねじ
70 締結具
71 雄ねじ
72 雌ねじ
110 下部筐体
111 上部筐体
120 底面
121 側面
123 開口
124 コネクタボックス
127 鍔
128 貫通孔
140 上面
141 側面
142 鍔
143 貫通孔
220 下部走行体
221 上部旋回体
222 旋回電動機
223 ブーム
224 ブームシリンダ
225 アーム
226 アームシリンダ
227 バケット
228 バケットシリンダ
229A、229B 油圧モータ
230 エンジン
231 電動発電機
232 トルク伝達機構
240 蓄電回路
251、252 インバータ
275 メインポンプ
276 高圧油圧ライン
277 コントロールバルブ
278 パイロットポンプ
279 パイロットライン
280 減速機
281 レゾルバ
282 メカニカルブレーキ
283 操作装置
284、285 油圧ライン
286 圧力センサ
290 制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【国際調査報告】