CN102543489A - 蓄电模块及工作机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电模块及工作机械，所述蓄电模块能够有效地从排气孔排出在蓄电单元内产生的气体。本发明的蓄电模块中，层叠有多个蓄电单元。保持机构对蓄电单元外加层叠方向的压缩力，保持蓄电单元。各个蓄电单元具有重叠阳极及阴极的电极区域、及以与层叠方向平行的视线观察时包围电极区域且薄于电极区域的边缘区域。在电极区域中的至少一部分区域中，保持机构以面压从外周朝向内侧增高的方式外加压缩力。

Description

蓄电模块及工作机械

技术领域

本申请主张基于2010年12月14日申请的日本专利申请第2010-277885号的优先权。其申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

本发明涉及一种层叠了多个蓄电单元的蓄电模块及搭载了蓄电模块的工作机械。

背景技术

作为在工作机械中使用的蓄电装置，双电层型电容器受人瞩目。双电层型电容器例如具有交替层叠有集电极和多孔质分离器的结构。集电极的表面上涂布有活性炭等分极性电极，分离器上浸渍有电解液。集电极和分离器的层叠体被层压薄膜覆盖。被层压薄膜覆盖的层叠体构成1个蓄电单元。

若重复充放电，则在蓄电单元内产生气体。在蓄电单元内产生的气体从设置于层压薄膜的排气孔排出至外部。为了降低双电层型电容器的内部电阻，对层叠体外加层叠方向的压缩力。不限于双电层型电容器，在锂离子电容器等蓄电单元中，通常也为了固定蓄电单元的位置而外加压缩力。

专利文献1：日本特开2006-86236号公报

专利文献2：日本特开2001-11889号公报

当外加于蓄电单元的压缩力不充分时，因振动或冲击等产生蓄电单元的位置偏离，有时导致蓄电模块的故障。并且，若在蓄电单元内产生的气体蓄积于分极性电极的表面，则有效电极面积变小，蓄电性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制因蓄电单元的位置偏离而产生的故障的蓄电模块。本发明的另一目的在于提供一种能够有效地从排气孔排出在蓄电单元内产生的气体的蓄电模块。本发明的另一其他目的在于提供一种搭载这些蓄电模块的工作机械。

根据本发明的一个观点，提供一种蓄电模块，其具有：

被层叠的多个蓄电单元；及

对所述蓄电单元外加层叠方向的压缩力并保持所述蓄电单元的保持机构，

所述蓄电单元的每一个具有重叠阳极及阴极的电极区域、及以与层叠方向平行的视线观察时包围所述电极区域且薄于所述电极区域的边缘区域，

在所述电极区域的至少一部分区域中，所述保持机构以面压从所述电极区域的外周朝向内侧增高的方式外加压缩力。

根据本发明的另一观点，提供一种工作机械，其具有：

上述蓄电模块；

电动马达，从所述蓄电模块接受电力供给；及

驱动对象，由所述电动马达驱动。

发明效果：

在蓄电单元内产生的气体从面压较高的区域传输至较低的区域，从排气孔排出至外部。由此，能够抑制因气体的蓄积而产生的蓄电性能下降。

附图说明

图1中(1A)是在基于实施例1的蓄电模块中使用的蓄电单元的俯视图，(1B)是(1A)的单点划线1B-1B中的截面图，(1C)是层叠体的截面图，(1D)是(1A)的单点划线1D-1D中的截面图。

图2中(2A)是基于实施例1的蓄电模块的截面图，(2B)是(2A)的单点划线2B-2B中的截面图。

图3中(3A)是基于实施例1的蓄电模块的截面图，(3B)是基于实施例2的蓄电模块的截面图，(3C)是基于实施例3的蓄电模块的截面图。

图4中(4A)是基于实施例4的蓄电模块的截面图，(4B)是基于实施例5的蓄电模块的截面图。

图5中(5A)是基于实施例6的蓄电模块的截面图，(5B)是基于实施例7的蓄电模块的截面图，(5C)是基于实施例8的蓄电模块的截面图。

图6是基于实施例9的蓄电模块的截面图。

图7是在基于实施例10的蓄电模块中使用的蓄电单元的俯视图。

图8中(8A)是基于实施例10的蓄电模块的截面图，(8B)是(8A)的单点划线8B-8B中的截面图。

图9中(9A)是热传输板的折叠前的立体图，(9B)是折叠后的热传输板的立体图。

图10中(10A)是基于实施例11的蓄电模块的局部截面图，(10B)是基于实施例12的蓄电模块的局部截面图，(10C)是基于实施例13的蓄电模块的局部截面图。

图11是搭载基于实施例1～实施例13的蓄电模块的基于实施例14的混合式挖土机的概要图。

图12是基于实施例14的混合式挖土机的侧视图。

图13是基于实施例14的混合式挖土机的块图。

图14是基于实施例14的混合式挖土机的蓄电电路的等效电路图。

图15是基于实施例15的电动挖土机的概要俯视图。

图16是基于实施例15的电动挖土机的块图。

图中：10-蓄电容器，10A、10B-层压薄膜，11-蓄电层叠体，12-第1集电极片，13-第2集电极片，14-排气孔，15-排气结构物，21-第1集电极，21A-延伸部分，22-第2集电极，22A-延伸部分，25-分离器，27-第1分极性电极，28-第2分极性电极，29-电极区域，30-边缘区域，35-蓄电单元，36-传热板，41-拉杆，42、43-按压板，51、52-按压板，53、54-侧板，55-底板，56-顶板，57-紧固件，60-热传输板，61-流路，62-冷却介质导入管，63-冷却介质排出管，65-冷却介质供给装置，70-回转体(驱动对象)，71-行走装置，73-回转轴承，74-引擎，75-液压泵，76-回转马达，77-油箱，78-冷却风扇，79-座位，80-蓄电模块，81-转矩传递机构，82-动臂，83-电动发电机，85-斗杆，86-铲斗，87-外部电源连接插头，88-电压转换器，90-蓄电模块座，91-阻尼器(防振装置)，101A、101B-液压马达，107-动臂缸，108-斗杆缸，109-铲斗缸，114-主泵，115-先导泵，116-高压液压管路，117-控制阀，118-逆变器，119-电容器，120-逆变器，122-分解器，123-机械制动器，124-减速器，125-先导管路，126-操作装置，127、128-液压管路，129-压力传感器，130-控制装置，135-显示装置，136-温度检测器，200-转换器，201-电抗器，202A-升压用IGBT，202B-降压用IGBT，202a、202b-二极管，203A、203B-电源连接端子，204A、204B-输出端子，205-平滑用电容器，206-电压表，207-电流表，211-电压表。

具体实施方式

图1A中示出在基于实施例1的蓄电模块中使用的蓄电单元35的俯视图。在蓄电容器10内容纳有蓄电层叠体11。蓄电容器10的平面形状例如为顶点稍带圆形的长方形。蓄电层叠体11包括第1集电极21、第2集电极22、分离器(电解质层)25、第1分极性电极27及第2分极性电极28。第1集电极21和第2集电极22在大部分区域中相互重叠。在两者重叠的部分配置有第1分极性电极27及第2分极性电极28。

第1分极性电极27和第2分极性电极28俯视观察时配置于大致相同的区域。将配置有第1分极性电极27及第2分极性电极28的区域称为“电极区域”29。将比电极区域29更靠外侧且比蓄电容器10的外周更靠内侧的区域称为“边缘区域”30。

第1集电极21及第2集电极22具有从电极区域29向相互反方向(图1A中，朝上及朝下)延伸的延伸部分21A、22A。分离器25的外周线位于比第1集电极21和第2集电极22重叠的区域更靠外侧。延伸部分21A、22A导出至比分离器25的外周更靠外侧。

第1集电极片12及第2集电极片13分别从蓄电容器10的内侧与蓄电容器10的相互平行的边交叉而引出至蓄电容器10的外侧。第1集电极片12及第2集电极片13分别与第1集电极21的延伸部分21A及第2集电极22的延伸部分22A重叠，且电连接于第1集电极21及第2集电极22。第1集电极片12及第2集电极片13作为相互逆极性的电极发挥作用。

在蓄电容器10的边缘区域30形成有排气孔14。排气孔14例如配置于与第1集电极21的延伸部分21A重叠的位置。排气结构物15配置于与排气孔14重叠的位置。

图1B中示出图1A的单点划线1B-1B中的截面图。蓄电容器10包含2片铝层压薄膜10A、10B。铝层压薄膜10A、10B夹住蓄电层叠体11，并密封蓄电层叠体11。一方的层压薄膜10B大致平坦，另一方的层压薄膜10A反映蓄电层叠体11的形状而变形。边缘区域30薄于电极区域29。图1B中，省略了分离器25、第1分极性电极27及第2分极性电极28的记载。

图1C中示出蓄电层叠体11的截面图。在第1集电极21的两面形成有第1分极性电极27，在第2集电极22的两面形成有第2分极性电极28。第1集电极21及第2集电极22例如使用铝箔。第1分极性电极27例如能够通过将包含混匀有活性炭颗粒的粘合剂的浆料涂布于第1集电极21的表面之后加热并使其固定来形成。第2分极性电极28也能够通过相同的方法来形成。

在两面形成有第1分极性电极27的第1集电极21和在两面形成有第2分极性电极28的第2集电极22交替层叠。在第1分极性电极27与第2分极性电极28之间配置有分离器25。分离器25例如使用纤维素纸。该纤维素纸中浸渍有电解液。电解液的溶媒例如使用分极性有机溶剂，例如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯等。作为电解质(支持电解质)，使用季铵盐，例如SBPBF₄(螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐(spirobipyrrolidinium tetrafluoroborate))。分离器25防止第1分极性电极27与第2分极性电极28之间的短路及第1集电极21与第2集电极22之间的短路。

回到图1B继续进行说明。重叠多个第1集电极21的延伸部分21A，超声波焊接于第1集电极片12。重叠多个第2集电极22的延伸部分22A，超声波焊接于第2集电极片13。第1集电极片12及第2集电极片13例如使用铝板。在层叠有第1集电极21的延伸部分21A的区域未配置有第2集电极22、第1分极性电极27、第2分极性电极28及分离器25。因此，层叠有延伸部分21A的部分薄于电极区域29。同样，层叠有第2集电极22的延伸部分22A的部分也薄于电极区域29。

第1集电极片12及第2集电极片13穿通层压薄膜10A与层压薄膜10B之间，并导出至蓄电容器10的外侧。第1集电极片12及第2集电极片13在导出部位热熔合于层压薄膜10A和层压薄膜10B。另外，可以在第1集电极片12与层压薄膜10A、10B之间及第2集电极片13与层压薄膜10A、10B之间夹住片膜。片膜提高密封强度。

在第1集电极21的延伸部分21A与层压薄膜10A之间配置有排气结构物15。排气结构物15配置成堵塞排气孔14，且热熔合于层压薄膜10A。排气结构物15向外部排出蓄电容器10内的气体，但禁止水分等从外部浸入到蓄电容器10内。

将蓄电容器10内进行真空排气。因此，层压薄膜10A、10B通过大气压按照蓄电层叠体11及排气结构物15的外形而变形。

图1D中示出图1A的单点划线1D-1D中的截面图。蓄电层叠体11的层叠结构与图1B及图1C所示的结构相同。在比蓄电层叠体11更靠外侧的区域，层压薄膜10A和10B相互热熔合。在图1D所示的截面中，在第1集电极21及第2集电极22上未设有延伸部分。即，在蓄电层叠体11的两侧未设有相对较薄的部分。因此，在图1D所示的截面中，覆盖蓄电层叠体11的端面的层压薄膜10A的倾斜比图1B所示的截面中的倾斜更陡峭。

图2A中示出基于实施例1的蓄电模块的截面图。为了便于理解，定义xyz正交坐标系。

板状的多个蓄电单元35和传热板36在其厚度方向(z方向)上交替层叠。各个蓄电单元35具有与图1A～图1D所示的结构相同的结构。在最外侧的蓄电单元35上分别粘附有按压板42、43。多个拉杆41从一方的按压板42贯穿至另一方的按压板43，对蓄电单元35和传热板36施加层叠方向(z方向)的压缩力。

蓄电单元35通过外加层叠方向的压缩而被保持于按压板42、43之间。按压板42、43及拉杆41构成用于保持蓄电单元35的保持机构40。另外，还能够将传热板36考虑为保持机构40的一个结构要件。

为了使多个蓄电单元35串联连接，相互邻接的蓄电单元35的第1集电极片12之间彼此连接，第2集电极片13之间彼此连接。从电极区域29的中心观察时，所有蓄电单元35以第1集电极片12配置于x轴的正方向的姿势，即以排气孔14(图1A)配置于x轴的正方向的姿势被保持。

传热板36例如使用铝，拉杆41及按压板42、43例如使用不锈钢。关于x方向，在保持机构40的两侧配置有一对壁板44、45。各个壁板44及45通过螺栓固定于按压板42、43。

图2B中示出图2A的单点划线2B-2B的截面图。图2B的单点划线2A-2A中的截面图相当于图2A。蓄电单元35及传热板36的平面形状为大致长方形。从蓄电单元35的位于相互相反一侧的边(图2B中，上边及下边)导出第1集电极片12及第2集电极片13。俯视观察时，传热板36突出至比蓄电单元35的边更靠外侧。

关于y方向，在传热板36的两侧配置有一对壁板46、47。壁板46、47与传热板36的端面接触。由此，传热板36与壁板46、47热结合。各个壁板46及47由螺栓固定于壁板44及45。在壁板46及47的内部形成有用于使冷却介质流过的流路48。

即使在蓄电单元35之间不***传热板36也可以得到充分的冷却性能时，可以不用配置传热板36而仅层叠多个蓄电单元35。

图3A中将保持机构40及蓄电单元35的截面图着眼于按压板42、43的形状而示出。在按压板42与43之间，保持有多个蓄电单元35。图3A中，示出未***有传热板36(图2A)的结构。从电极区域29观察时，在x轴的正方向配置有排气孔14。

按压板42的与蓄电单元35对置的表面(内侧表面)成为凸状的曲面。在xy面内，该内侧表面具有在蓄电单元35的中心最高且朝向周边慢慢变低的形状。例如，该凸状的曲面是以平行于z轴且通过电极区域29的中心的假想直线为旋转中心的旋转面。另一方的按压板43的内侧表面为平面。若将与排气孔14的位置对应的部分的厚度设为t1，且将按压板42的中心部的厚度设为t2，则t1＜t2成立。

由于按压板42的内侧表面成为凸状的曲面，因此面压从蓄电单元35的电极区域29的周边朝向中心增高。蓄电单元35根据被外加的面压变形。具体而言，面压较高的区域变得薄于面压较低的区域。凸面的高低差被设定为在电极区域29的最外周部也对蓄电单元35外加压缩力的程度。

排气孔14与电极区域29的中心之间的区域中，面压从排气孔14朝向电极区域29的中心慢慢增高。因此，朝向排气孔14传输在蓄电单元35内的该区域产生的气体。由于面压在电极区域29的中心最大，因此在蓄电单元35内的其他区域产生的气体从电极区域29朝向边缘区域30传输。蓄积在边缘区域30内的气体不会影响蓄电单元35的蓄电性能。因此，能够抑制因在蓄电单元35内产生的气体而引起的蓄电性能下降。

另外，传输至边缘区域30的气体在边缘区域30内被传输并到达至排气孔14。因此，能够将蓄电单元35内的气体有效地排出至外部。

图3A中，示出了按压板42的内侧表面是以与z轴平行的假想直线为旋转中心的旋转面的情况，但也可以设为具有与y轴平行的母线的凸状柱面，例如圆柱面。此时，面压在y轴方向大致恒定。在x轴方向，面压从电极区域29的中心朝向边慢慢变低。因此，在电极区域29产生的气体朝x轴的正方向或负方向传输，并到达边缘区域30。

图3B中示出基于实施例2的蓄电模块的截面图。图3A中，将一方的按压板42的内侧表面设为凸状的曲面，在图3B的例子中，另一方的按压板43的内侧表面也设为凸状的曲面。按压板43的内侧表面可以设成以与z轴平行的轴为旋转中心的旋转面，也可以设成具有与y轴平行的母线的柱面。

在实施例2中，也能够实现与实施例1相同的面压分布。因此，能够将在蓄电单元35内产生的气体传输至边缘区域30并有效地从排气孔14排出至外部。

图3C中示出基于实施例3的蓄电模块的截面图。在按压板42与蓄电单元35之间***有缓冲板49。在按压板42的靠内侧表面形成有凸部42A。在xy面内，凸部42A与电极区域29的内里部(远离外周线的靠内侧的区域)重叠，但不会与电极区域29的外周附近重叠。

若由按压板42、43外加压缩力，则缓冲板49根据蓄电单元35的变形而弹性变形。在电极区域29的外周附近区域通过缓冲板49的复原力外加压缩力。因此，面压从电极区域29的中心朝向边变低。因此，能够将在蓄电单元35内产生的气体传输至边缘区域30并有效地从排气孔14排出至外部。

图4A中示出基于实施例4的蓄电模块的截面图。按压板42的中心附近为平板状，在其周围，边以远离蓄电单元35的方式倾斜。在不外加压缩力的状态下，按压板42的中心附近的平板状部分与蓄电单元35接触。在倾斜的部分与蓄电单元35之间产生间隙。该间隙的厚度从中心朝向边变厚。

以位于比按压板42的内侧表面更靠外侧且与z轴垂直的假想平面为基准，将与排气孔14对应的部分的按压板42的内侧表面的高度设为t1，并将按压板42的中心部的内侧表面的高度设为t2时，t1＜t2成立。

若外加压缩力，则蓄电单元35变形，从而倾斜的部分也与蓄电单元35接触。由此，面压从电极区域29的中心朝向边下降。因此，能够将在蓄电单元35内产生的气体传输至边缘区域30并有效地从排气孔14排出至外部。

图4B中示出基于实施例5的蓄电模块的截面图。按压板42具有以朝向蓄电单元35突起的方式弯曲的形状。例如，与y轴垂直的截面呈V字状。另外，可以设为从以y轴为中心的圆筒的侧面切出一部分的形状。

以位于比按压板42的内侧表面更靠外侧且与z轴垂直的假想平面为基准，将与排气孔14对应的部分的按压板42的内侧表面的高度设为t1，并将按压板42的中心部的内侧表面的高度设为t2时，t1＜t2成立。

若由拉杆41外加使按压板42和43靠近的方向的力，则按压板42弹性变形。通过按压板42的复原力，对蓄电单元35外加压缩力。关于x轴方向，面压从电极区域29的中心朝向边慢慢下降。因此，能够将在蓄电单元35内产生的气体传输至边缘区域30并有效地从排气孔14排出至外部。另外，可以将按压板42设为以与z轴平行的轴为旋转中心的旋转体。

图3A～图4B所示的实施例1～实施例5中，按压板42的内侧表面关于与yz面平行且通过电极区域29的中心的平面大致面对称。因此，x轴方向的面压分布关于电极区域29的中心大致对称。由此，即使对蓄电模块施加冲击或持续性振动，也不易产生蓄电单元35向与z轴垂直的方向的偏离。

图5A中示出基于实施例6的蓄电模块的截面图。实施例6中，在未外加压缩力的状态下，按压板42与蓄电单元35之间的间隙朝向x轴的正方向变宽。即，间隙随着靠近排气孔14而扩展。按压板42的外侧表面为与z轴垂直的平面。实施例6中，在电极区域29内，面压从靠近排气孔14的区域朝向远离的区域增高。

将与排气孔14对应的部分的按压板42的厚度设为t1，并将按压板42的中心部的厚度设为t2。另外，在xy面内，连结排气孔14的位置和按压板42的中心的直线与电极区域29的边的交点中远离排气孔14的交点的位置的按压板42的厚度设为t3。此时，t1＜t2＜t3成立。

若外加压缩力，则蓄电单元35变形，按压板42与电极区域29的整个区域接触。此时，x轴方向的面压从排气孔14朝向电极区域29内(朝向x轴的负方向)慢慢增高。

图3A所示的实施例中，在比电极区域29的中心更靠x轴的负侧产生的气体向远离排气孔14的方向传输，到达边缘区域30。与此相对，图5A所示的实施例6中，在比电极区域29的中心更靠x轴的负侧产生的气体也向靠近排气孔14的方向传输。因此，能够更有效地从排气孔14排出在蓄电单元35内产生的气体。

图5B中示出基于实施例7的蓄电模块的截面图。按压板42的内侧表面的形状与图5A所示的实施例6的形状大致相同。实施例6中，按压板42的外侧表面为平面，但在实施例7中，按压板42的外侧表面也朝向内侧弯曲，按压板42的厚度大致恒定。

以位于比按压板42的内侧表面更靠外侧且与z轴垂直的假想平面为基准，将与排气孔14对应的部分的按压板42的内侧表面的高度设为t1，并将按压板42的中心部的内侧表面的高度设为t2。另外，在xy面内，连结排气孔14的位置和按压板42的中心的直线与电极区域29的边的交点中远离排气孔14的交点的位置的按压板42的内侧表面的高度设为t3。此时，t1＜t2＜t3成立。

若对蓄电单元35外加压缩力，则按压板42也弹性变形，并通过其复原力在蓄电单元35中产生面压。在实施例7中，也可以得到与实施例6相同的面压分布。

图5C中示出基于实施例8的蓄电模块的截面图。实施例8中，按压板42、43均为厚度均匀的平板。使基于远离排气孔14的位置的拉杆41的紧固力强于基于靠近排气孔14的位置的拉杆41的紧固力。图5C中，示出了在电极区域29与按压板42之间划分间隙的状态，但若外加压缩力，则电极区域29的整个区域与按压板42接触。

与图5B的情况相同，若定义高度t1、t2、t3，则在实施例8中，t1＜t2＜t3也成立。在实施例8中，也可以得到与实施例6相同的面压分布。

图6中示出基于实施例9的蓄电模块的截面图。实施例9中，在蓄电单元35之间配置有传热板36。传热板36的与xz面平行的截面在中央部较厚且朝向两端慢慢变薄。在电极区域29的中心与排气孔14之间的区域中，从电极区域29的中心朝向排气孔14慢慢变薄。按压板42、43的内侧表面为平面。若外加压缩力，则蓄电单元35变形，电极区域29的整个区域与传热板36接触。在传热板36相对较厚的区域中，面压相对增高。因此，关于x轴方向，面压在电极区域29的中心最高，且朝向边而面压慢慢变低。排气孔14与电极区域29的中心之间的区域中，面压从排气孔14朝向电极区域29内慢慢增高。由此，与图3A所示的实施例相同，能够有效地从电极区域29排出在蓄电单元35内产生的气体。

图7中示出在基于实施例10的蓄电模块中使用的蓄电单元35的俯视图。在以下说明中，着眼于与图1A所示的实施例1的蓄电单元的差异点，对于相同的结构省略说明。

实施例1中，第1集电极片12和第2集电极片13从蓄电容器10的位于相互相反一侧的边引出。与此相对，实施例10中，第1集电极片12和第2集电极片13从蓄电容器10的相同边的不同位置引出。第1集电极21、第2集电极22、第1分极性电极27、第2分极性电极28及分离器25的层叠结构与实施例1的层叠结构相同。

第1集电极21的延伸部分21A及第2集电极22的延伸部分22A配合第1集电极片12及第2集电极片13的配置，从电极区域29的相同边的不同位置向外方延伸。

排气孔14及排气结构物15配置于与引出第1集电极片12及第2集电极片13的边对应的边缘区域30内。

图8A中示出基于实施例10的蓄电模块的截面图。为了便于理解，定义xyz正交坐标系。

向z轴方向层叠有多个蓄电单元35。从各蓄电单元35的中心观察时，蓄电单元35以排气孔14(图7)位于相同方向(x轴的正方向)的姿势被排列。热传输板60折叠成之字状(蛇形状)，平板状部分和弯曲部分交替连续。当以与x轴平行的视线观察时，即以向yz面的垂直投影像呈之字状的姿势配置有热传输板60。热传输板60的平板状部分配置于蓄电单元35之间，向z轴方向交替排列有热传输板60的平板状部分和蓄电单元35。在z轴方向的最外侧配置热传输板60的平板状部分。

按压板51及52配置于热传输板60的平板状部分与蓄电单元35的层叠体的两端，并紧贴于热传输板60。一方的按压板52上连续有侧板53、54。按压板52及侧板53、54例如弯折1片金属板而形成。侧板53、54配置于热传输板60及蓄电单元35的侧方(y轴的负侧和正侧)。另一方的按压板51通过由螺栓和螺母构成的紧固件57被紧固于侧板53、54，由此对热传输板60的平板状部分与蓄电单元35的层叠体外加压缩力。

在热传输板60内形成有用于使冷却介质流过的流路61。流路61配合于之字状的热传输板60的形状而蜿蜒的同时，向z轴方向延伸。在流路61的一方的端部连结有冷却介质导入管62，在另一方的端部连结有冷却介质排出管63。冷却介质从冷却介质供给装置65导入至冷却介质导入管62。导入至冷却介质导入管62的冷却介质经由流路61、冷却介质排出管63，被回收至冷却介质供给装置65。

图8B中示出图8A的单点划线8B-8B中的截面图。图8B的单点划线8A-8A中的截面图相当于图8A。为了使多个蓄电单元35串联连接，而连接有第1集电极片12及第2集电极片13。从蓄电单元35的中心观察时，向x轴的正方向配置有排气孔14。在热传输板60的内部形成有多个流路61。流路61之间通过隔壁隔开。由于形成有隔壁，所以对热传输板61的平板状部分外加厚度方向的压缩力时，平板状部分不会被压垮而维持其形状。在蓄电单元35中产生的热通过流过流路60内的冷却介质向外部放出。

底板55及顶板56与侧板53、54(图8A)及按压板51、52一同构成平行六面体结构的筐体。热传输板60与底板55接触。按压板51的内侧表面与图3A所示的实施例1的按压板42相同地成为凸状的曲面。因此，关于x轴方向，面压在中心部分变大，从中心朝向边而面压变小。因此，能够将在蓄电单元35内产生的气体从电极区域29朝向边缘区域30传输并有效地从排气孔14排出至外部。

可以将按压板51的形状设为与图3C所示的按压板42相同的形状，也可以将缓冲板49***于按压板51与热传输板60之间。并且，也可以将按压板51的形状设为与图4A、图4B、图5A或图5B所示的按压板42相同的形状。与图5C所示的实施例相同，在图8A中，可以通过在x轴方向上改变基于紧固件57的紧固力来调整面压分布。

图9A中示出折叠前的热传输板60的立体图。热传输板60为长方形的板状部件，在其内部形成有向长度方向延伸的多个流路61。各个流路61从与热传输板60的长度方向正交的1个端面到达至相反侧的端面。热传输板60例如使用铝等金属。热传输板60能够通过挤出成型容易制作。

图9B中示出折叠后的热传输板60的立体图。图9A所示的平板状热传输板60塑性变形，呈蜿蜒形状。通过折叠热传输板60，各个流路61也蜿蜒。这样，通过折叠挤出成型品，能够以低成本制作热传输板60。

图10A中示出在基于实施例11的蓄电模块中使用的蓄电单元35及热传输板60的截面图。在以下说明中，着眼于与图8B所示的实施例10的差异点，对于相同的结构省略说明。

实施例11中，热传输板60的厚度在x轴方向上变动，在中心部分相对较厚且从中心朝向边慢慢变薄。实施例10中，图8B所示的按压板51的内侧表面为凸状的曲面，但在实施例11中，该表面为平面。面压通过热传输板60的厚度分布，关于x轴方向在中心附近相对增高，从中心朝向边慢慢变低。因此，能够将在蓄电单元35内产生的气体有效地排出至外部。

图10B中示出在基于实施例12的蓄电模块中使用的蓄电单元35及热传输板60的截面图。在以下说明中，着眼于与图10A所示的实施例11的差异点，对于相同的结构省略说明。

实施例12中，热传输板60的厚度恒定。多个流路61的x轴方向的尺寸并不相同，关于x轴方向，配置于中央的流路61的x轴方向的尺寸相对较小，越是靠近边的流路61，x轴方向的尺寸越大。隔开流路61的隔壁的厚度恒定。因此，在热传输板60的截面内，流路61所占的比例在x轴方向从中心朝向边增高。

在流路61所占的比例较高的部分中，与流路61所占的比例较低的部分相比，热传输板60的刚性变低。因此，当外加压缩力时，边比中心更容易变形。外加于蓄电单元35的面压关于x轴方向从中心朝向边变小。由此，与图10A所示的实施例11相同，能够将蓄电单元35内的气体有效地排出至外部。

图10C中示出在基于实施例13的蓄电模块中使用的蓄电单元35及热传输板60的截面图。在以下说明中，着眼于与图10B所示的实施例12的差异点，对于相同的结构省略说明。实施例13中，多个流路61的x轴方向的尺寸相同。隔开流路61的隔壁的厚度并不相同，在x轴方向位于中心的隔壁相对较厚，越是靠近边的隔壁越变薄。在该情况下，也与实施例12相同，在热传输板60的截面内，流路61所占的比例在x轴方向从中心朝向边增高。因此，外加于蓄电单元35的面压在x轴方向从中心朝向边变小。由此，与图10B所示的实施例12相同，能够将蓄电单元35内的气体有效地排出至外部。

上述实施例1～实施例9中，使用了如图1A所示从相互相反侧的边引出集电极片12、13的蓄电单元，但在实施例1～实施例9中，也能够使用如图7所示从1个边引出2个集电极片12、13的蓄电单元。并且，实施例10～12中，使用了图7所示的蓄电单元20，但在实施例10～12中，也能够使用图1A所示的蓄电单元20。此时，例如在图8B中，能够在热传输板60与底板55之间确保用于连接集电极片的空间。

图11中，作为搭载了基于上述实施例1～13中的至少1个实施例的蓄电模块的工作机械的例子，表示基于实施例14的混合式挖土机的概要俯视图。在回转体70上通过回转轴承73安装有行走装置71。回转体70上搭载有引擎74、液压泵75、回转用电动马达76、油箱77、冷却风扇78、座位79、蓄电模块80及电动发电机83。引擎74通过燃烧燃料来产生动力。引擎74、液压泵75及电动发电机83通过转矩传递机构81相互进行转矩的送受。液压泵75向动臂82等的液压缸供给压力油。

电动发电机83通过引擎74的动力驱动，并进行发电(发电运行)。发电的电力供给至蓄电模块80并充电蓄电模块80。并且，电动发电机83通过来自蓄电模块80的电力被驱动，并产生用于辅助引擎74的动力(辅助运行)。油箱77储藏液压电路的油。冷却风扇78抑制液压电路的油温上升。操作员坐在座位79上操作混合式挖土机。

图12中示出基于实施例14的混合式挖土机的侧视图。下部行走体71上通过回转轴承73搭载有上部回转体70。上部回转体70通过来自回转用电动马达76(图11)的驱动力相对于下部行走体71向顺时针方向或逆时针方向回转。上部回转体70上安装有动臂82。动臂82通过液压驱动的动臂缸107相对于上部回转体70向上下方向摆动。在动臂82的前端安装有斗杆85。斗杆85通过被液压驱动的斗杆缸108相对于动臂82向前后方向摆动。在斗杆85的前端安装有铲斗86。铲斗86通过液压驱动的铲斗缸109相对于斗杆85向上下方向摆动。

蓄电模块80通过蓄电模块座90及阻尼器(防振装置)91搭载于上部回转体70。蓄电模块80使用基于上述实施例1～13的蓄电模块。通过从蓄电模块80所供给的电力驱动回转用电动马达76(图11)。通过驱动回转用电动马达76来回转作为驱动对象的回转体70。并且，回转用电动马达76通过将动能转换为电能来产生再生电力。通过产生的再生电力充电蓄电模块80。

图13中示出基于实施例14的混合式挖土机的块图。图13中，用双重线表示机械动力***，用粗实线表示高压液压管路，用细实线表示电力***，用虚线表示先导管路。

引擎74的驱动轴连结于转矩传递机构81的输入轴。引擎74使用通过除电力以外的燃料产生驱动力的引擎，例如柴油引擎等内燃机。引擎74在工作机械的运行中始终被驱动。

电动发电机83的驱动轴连结于转矩传递机构81的其他输入轴。电动发电机83能够进行电动(辅助)运行与发电运行双方的运行动作。电动发电机83例如使用磁铁埋入转子内部的内部磁铁埋入型(IPM)马达。

转矩传递机构81具有2个输入轴和1个输出轴。该输出轴上连结有主泵75的驱动轴。

当施加于引擎74的负载较大时，电动发电机83进行辅助运行，电动发电机83的驱动力通过转矩传递机构81传递至主泵75。由此，减轻施加于引擎74的负载。另一方面，当施加于引擎74的负载较小时，引擎74的驱动力通过转矩传递机构81被传递至电动发电机83，由此发电运行电动发电机83。电动发电机83的辅助运行和发电运行的切换通过连接于电动发电机83的逆变器118进行。逆变器118通过控制装置130控制。

控制装置130包含中央处理装置(CPU)130A及内部存储器130B。CPU130A执行储存于内部存储器130B中的驱动控制用程序。控制装置130通过在显示装置135上显示各种装置的劣化状态等来提醒驾驶员注意。

主泵75通过高压液压管路116向控制阀117供给液压。控制阀117根据来自驾驶员的指令向液压马达101A、101B、动臂缸107、斗杆缸108及铲斗缸109分配液压。液压马达101A及101B分别驱动具备于图12所示的下部行走体71中的左右两条履带。

电动发电机83的电力***的输入输出端子通过逆变器118连接于蓄电电路190。逆变器118根据来自控制装置130的指令进行电动发电机83的运行控制。蓄电电路190上还通过其他逆变器120连接有回转马达76。蓄电电路190及逆变器120通过控制装置130控制。

在辅助运行电动发电机83的期间，所需的电力从蓄电电路190供给至电动发电机83。在发电运行电动发电机83的期间，由电动发电机83发电的电力供给至蓄电电路190。

回转用电动马达76通过来自逆变器120的脉冲宽度调制(PWM)控制信号被交流驱动，且能够进行动力动作及再生动作双方的运行。回转用电动马达76例如使用IPM马达。IPM马达在再生时产生较大的感应电动势。

回转用电动马达76的动力运行动作中，回转用电动马达76通过减速器124使上部回转体70回转。这时，减速器124放慢转速。由此，由回转用电动马达76产生的旋转力增大。并且，在再生运行时，上部回转体70的旋转运动通过减速器124被传递至回转用电动马达76，由此回转用电动马达76产生再生电力。这时，减速器124与动力运行时相反地加速转速。由此，能够使回转用电动马达76的转速上升。

分解器122检测回转用电动马达76的旋转轴的旋转方向的位置。检测结果被输入于控制装置130。通过检测回转用电动马达76的运行前和运行后的旋转轴的旋转方向的位置来导出回转角度及回转方向。

机械制动器123连结于回转用电动马达76的旋转轴，并产生机械制动力。机械制动器123的制动状态和解除状态是指受到来自控制装置130的控制且通过电磁性开关切换。

先导泵115产生液压操作***所需的先导压。所产生的先导压通过先导管路125被供给至操作装置126。操作装置126包含操纵杆或踏板且由驾驶员操作。操作装置126将从先导管路125供给的1次侧的液压根据驾驶员的操作转换为2次侧的液压。2次侧的液压通过液压管路127被传递至控制阀117，并且通过其他液压管路128被传递至压力传感器129。

由压力传感器129检测出的压力的检测结果被输入于控制装置130。由此，控制装置130能够检测下部行走体71、回转用电动马达76、动臂82、斗杆85及铲斗86的操作状况。尤其在基于实施例13的混合式挖土机中，回转用电动马达76驱动回转轴承73。因此，希望高精确度地检测用于控制回转用电动马达76的操纵杆的操作量。控制装置130能够通过压力传感器129高精确度地检测该操纵杆的操作量。

另外，控制装置130能够检测均不运行下部行走体71、回转用电动马达76、动臂82、斗杆85及铲斗86且均不进行向蓄电电路190的电力供给及从蓄电电路190强制性取出电力的状态(非运行状态)。

图14中示出蓄电电路190的等效电路图。蓄电电路190包含蓄电模块80、转换器200及DC母线管路210。转换器200的一对电源连接端子203A、203B上连接有蓄电模块80，一对输出端子204A、204B上连接有DC母线管路210。一方的电源连接端子203B及一方的输出端子204B被接地。蓄电模块80使用基于上述实施例1～实施例13的蓄电模块。

DC母线管路210通过逆变器118、120连接于电动发电机83及回转马达76。通过电压表211测定DC母线管路210中产生的电压，测定结果被输入到控制装置130中。

相互连接升压用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)202A的集电极和降压用IGBT202B的发射极的串联电路被连接于输出端子204A与204B之间。升压用IGBT202A的发射极被接地，降压用IGBT202B的集电极被连接于高压侧的输出端子204A。升压用IGBT202A与降压用IGBT202B的相互连接点通过电抗器201连接于高压侧的电源连接端子203A。

升压用IGBT202A及降压用IGBT202B上以从发射极朝向集电极的方向成为顺向的方向分别并联连接有二极管202a、202b。在输出端子204A与204B之间***有平滑用电容器205。

连接于电源连接端子203A与203B之间的电压表206对蓄电模块80的端子间电压进行测定。串联***于电抗器201的电流表207对蓄电模块80的充放电电流进行测定。电压及电流的测定结果被输入到控制装置130中。

温度检测器136对蓄电模块80的温度进行检测。检测出的温度数据被输入到控制装置130中。温度检测器136包含例如与选自构成蓄电模块80的多个蓄电单元的4个蓄电单元相对应地准备的4个温度计。控制装置130例如计算由4个温度计取得的4个温度数据的平均，并将平均值设为蓄电模块80的温度。另外，当判定电容器的过热状态时，可以采用4个温度数据所示的温度中最高的温度作为蓄电模块的温度。相反，当判定蓄电模块的温度过于下降的状态时，可以采用4个温度数据所示的温度中最低的温度作为蓄电模块的温度。

控制装置130对升压用IGBT202A及降压用IGBT202B的栅极电极外加控制用的脉冲宽度调制(PWM)电压。

以下，对升压动作(放电动作)进行说明。对升压用IGBT202A的栅极电极外加PWM电压。当关闭升压用IGBT202A时，在电抗器201产生使电流从高压侧的电源连接端子203A流向升压用IGBT202A的集电极的方向的感应电动势。该电动势通过二极管202b被外加于DC母线管路210。由此，DC母线管路210被升压。

接着，对降压动作(充电动作)进行说明。对降压用IGBT202B的栅极电极外加PWM电压。当关闭降压用IGBT202B时，在电抗器201产生使电流从降压用IGBT202B的发射极流向高压侧的电源连接端子203A的方向的感应电动势。通过该感应电动势充电蓄电模块80。

由于蓄电模块80使用了基于上述实施例1～13的蓄电模块，所以能够将在蓄电单元20的内部产生的气体有效地放出至外部。

工作机械与汽车相比在路面较差的碎石路上的行走较多。另外，在工作中，还有时碰撞周围的堆积物或结构物。因此，容易对搭载于工作机械的蓄电模块施加较大的振动或较强的冲击。有可能因该振动及冲击引起蓄电单元的位置偏离。上述实施例1～13中，由于能够增高外加于蓄电单元的面压，所以难以产生由振动或冲击引起的位置偏离。尤其在因回转轴承73(图11、图12)的松动而上部回转体70上下震动时，能够抑制蓄电模块80因由阻尼器91(图12)无法完全吸收的振动而破坏。由此，能够确保集电极片12、13稳定的连接。

接着，对实施例15进行说明。实施例15中，例示有搭载实施例1～实施例13中任一蓄电模块中的至少一个的挖土机。

图15及图16分别是基于实施例15的作为工作机械的电动挖土机的概要俯视图及块图。在以下说明中，着眼于与图11、图13所示的实施例14的差异点，对于相同的结构省略说明。

基于实施例15的电动挖土机中，未搭载有引擎74(图11、图13)。准备用于对蓄电模块80进行充电的电压转换器88及外部电源连接插头87。能够从外部电源通过外部电源连接插头87及电压转换器88对蓄电模块80进行充电。电动发电机83不会作为发电机动作，而是通过从蓄电模块80(蓄电电路190)供给的电力仅作为电动机动作。

电压转换器88进行用于使外部电源的电压适合于蓄电模块80的电压的电压转换。

实施例14及实施例15中，作为向工作机械的应用例，示出了混合式挖土机及电动挖土机，但实施例1～13的蓄电模块除了应用于挖土机之外，还可应用于轮式装载机、推土机、叉车等其他工作机械。将基于实施例1～13的蓄电模块应用于轮式装载机或叉车时，从蓄电模块向行走用电动马达供给电力。行走用电动马达驱动作为驱动对象的行走装置，例如车轮。行走装置通过行走用电动马达驱动，由此使安装于行走装置的主体部前进或后退。

Claims (11)

1.一种蓄电模块，其具有：

被层叠的多个蓄电单元；及

对所述蓄电单元外加层叠方向的压缩力并保持所述蓄电单元的保持机构，

所述蓄电单元的每一个具有重叠阳极及阴极的电极区域、及以与层叠方向平行的视线观察时包围所述电极区域且薄于所述电极区域的边缘区域，

在所述电极区域的至少一部分区域中，所述保持机构以面压从所述电极区域的外周朝向内侧增高的方式外加压缩力。

2.如权利要求1所述的蓄电模块，其中，

进一步具有安装于所述边缘区域且排出在所述蓄电单元内产生的气体的排气孔，

在所述电极区域的至少一部分区域中，所述保持机构以面压从所述排气孔朝向所述电极区域的内侧增高的方式外加压缩力。

3.如权利要求1或2所述的蓄电模块，其中，

所述保持机构对所述蓄电单元外加压缩力，以便面压从所述电极区域的中心朝向外周变小。

4.如权利要求1至3中任一项所述的蓄电模块，其中，

所述保持机构包含配置于被层叠的所述蓄电单元的两端且外加层叠方向的压缩力的一对按压板，

至少一方的所述按压板的与所述蓄电单元对置的表面为凸面。

5.如权利要求2所述的蓄电模块，其中，

所述保持机构包含配置于所述多个蓄电单元之间且向外部传导在所述蓄电单元中产生的热的传热板，

所述传热板从所述电极区域的中心朝向所述排气孔变薄。

6.如权利要求2所述的蓄电模块，其中，

所述蓄电单元中，从所述电极区域观察时以位于相同的第1方向的姿势层叠有所述排气孔，

所述保持机构具有：

热传输板，当以与所述第1方向平行的视线观察时，从所述层叠方向的一端朝向另一端蜿蜒延伸，中途通过所述蓄电单元之间；及

冷却介质用的流路，形成于所述热传输板的内部并从所述层叠方向的一端朝向另一端，

所述热传输板在所述第1方向从中央朝向两端变薄。

7.如权利要求2所述的蓄电模块，其中，

所述蓄电单元中，从所述电极区域观察时以位于相同的第1方向的姿势层叠有所述排气孔，

所述保持机构具有：

热传输板，当以与所述第1方向平行的视线观察时，从所述层叠方向的一端朝向另一端蜿蜒延伸，中途通过所述蓄电单元之间；及

冷却介质用的流路，形成于所述热传输板的内部并从所述层叠方向的一端朝向另一端，

在所述热传输板的与所述层叠方向及所述第1方向平行的截面内，所述流路所占的比例关于所述第1方向从中央朝向两端变低。

8.如权利要求2所述的蓄电模块，其中，

在所述电极区域的内侧，所述保持机构以面压从靠近所述排气孔的区域朝向远离的区域增高的方式外加压缩力。

9.一种工作机械，其具有：

蓄电模块；

电动马达，从所述蓄电模块接受电力供给；及

驱动对象，由所述电动马达驱动，

所述蓄电模块具有：

被层叠的多个蓄电单元；及

对所述蓄电单元外加层叠方向的压缩力并保持所述蓄电单元的保持机构，

所述蓄电单元的每一个具有重叠阳极及阴极的电极区域、及以与层叠方向平行的视线观察时包围所述电极区域且薄于所述电极区域的边缘区域，

在所述电极区域的至少一部分区域中，所述保持机构以面压从所述电极区域的外周朝向内侧增高的方式外加压缩力。

10.如权利要求9所述的工作机械，其中，

进一步具有使所述驱动对象前进及后退的行走装置，

所述驱动对象为可回转地安装于所述行走装置的回转体，

所述电动马达使所述回转体回转。

11.如权利要求9所述的工作机械，其中，

所述驱动对象为使主体部前进或后退的行走装置，所述电动马达通过驱动所述行走装置来使所述主体部前进或后退。

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