JP5318844B2 - 蓄電モジュール及び作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電セルを積層した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。

作業機械に用いられる蓄電装置として、電気二重層キャパシタが注目されている。電気二重層キャパシタは、例えば、集電極と、多孔質のセパレータとが交互に積層された構造を有する。集電極の表面には、活性炭等の分極性電極が塗布されており、セパレータには、電解液が含浸されている。集電極とセパレータとの積層体が、ラミネートフィルムで覆われている。ラミネートフィルムで覆われた積層体が、１つの蓄電セルを構成する。

充放電を繰り返すと、蓄電セル内にガスが発生する。蓄電セル内で発生したガスは、ラミネートフィルムに設けられたガス抜き孔から外部に排出される。電気二重層キャパシタの内部抵抗を低くするために、積層体に、積層方向の圧縮力が印加される。電気二重層キャパシタに限らず、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電セルにおいても、通常、蓄電セルの位置を固定するために圧縮力が印加される。

特開２００６−８６２３６号公報 特開２００１−１１８８９号公報

蓄電セルに印加される圧縮力が十分ではない場合、振動や衝撃等によって、蓄電セルの位置ずれが生じ、蓄電モジュールの故障に至る場合がある。また、蓄電セル内で発生したガスが、分極性電極の表面に蓄積されると、実効電極面積が小さくなり、蓄電性能が低下してしまう。

本発明の目的は、蓄電セルの位置ずれに起因する故障を抑制することができる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、蓄電セル内で発生したガスを、ガス抜き孔から効率的に排出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。本発明のさらに他の目的は、これら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。

本発明の一観点によると、
積層された複数の蓄電セルと、
積層された前記蓄電セルの両端に配置された一対の押さえ板、及び一方の前記押さえ板から他方の前記押さえ板まで貫通するタイロッドを含み、複数の前記蓄電セルに、積層方向の圧縮力を印加し、前記蓄電セルを保持する保持機構と
を有し、
前記蓄電セルの各々は、陽極及び陰極が重ね合わされた電極領域と、積層方向に平行な視線で見て前記電極領域を取り囲み、前記電極領域よりも薄い額縁領域とを有し、
前記保持機構は、前記電極領域の全域に圧縮力を印加すると共に、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記電極領域の外周から内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加する蓄電モジュールが提供される。

本発明の他の観点によると、
上述の蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールから電力の供給を受ける電動モータと、
前記電動モータによって駆動される駆動対象と
を有する作業機械が提供される。

蓄電セル内で発生したガスが、面圧の高い領域から低い領域に輸送され、ガス抜き孔から外部に排出される。これにより、ガスの蓄積に起因する蓄電性能の低下を抑制することができる。

（１Ａ）は、実施例１による蓄電モジュールで用いられる蓄電セルの平面図であり、（１Ｂ）は（１Ａ）の一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、（１Ｃ）は、積層体の断面図であり、（１Ｄ）は（１Ａ）の一点鎖線１Ｄ−１Ｄにおける断面図である。 （２Ａ）は、実施例１による蓄電モジュールの断面図であり、（２Ｂ）は、（２Ａ）の一点鎖線２Ｂ−２Ｂにおける断面図である。 （３Ａ）は実施例１による蓄電モジュールの断面図であり、（３Ｂ）は実施例２による蓄電モジュールの断面図であり、（３Ｃ）は実施例３による蓄電モジュールの断面図である。 （４Ａ）は実施例４による蓄電モジュールの断面図であり、（４Ｂ）は実施例５による蓄電モジュールの断面図である。 （５Ａ）は実施例６による蓄電モジュールの断面図であり、（５Ｂ）は実施例７による蓄電モジュールの断面図であり、（５Ｃ）は実施例８による蓄電モジュールの断面図である。 実施例９による蓄電モジュールの断面図である。 実施例１０による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの平面図である。 （８Ａ）は、実施例１０による蓄電モジュールの断面図であり、（８Ｂ）は（８Ａ）の一点鎖線８Ｂ−８Ｂにおける断面図である。 （９Ａ）は、熱輸送板の折り畳み前の斜視図であり、（９Ｂ）は、折り畳まれた後の熱輸送板の斜視図である。 （１０Ａ）は実施例１１による蓄電モジュールの部分断面図であり、（１０Ｂ）は実施例１２による蓄電モジュールの部分断面図であり、（１０Ｃ）は実施例１３による蓄電モジュールの部分断面図である。 実施例１〜実施例１３による蓄電モジュールを搭載した実施例１４によるハイブリッド型ショベルの概略図である。 実施例１４によるハイブリッド型ショベルの側面図である。 実施例１４によるハイブリッド型ショベルのブロック図である。 実施例１４によるハイブリッド型ショベルの蓄電回路の等価回路図である。 実施例１５による電動ショベルの概略平面図である。 実施例１５による電動ショベルのブロック図である。

図１Ａに、実施例１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル３５の平面図を示す。蓄電容器１０内に、蓄電積層体１１が収容されている。蓄電容器１０の平面形状は、例えば、頂点がやや丸みを帯びた長方形である。蓄電積層体１１は、第１の集電極２１、第２の集電極２２、セパレータ（電解質層）２５、第１の分極性電極２７、及び第２の分極性電極２８を含む。第１の集電極２１と第２の集電極２２とは、大部分の領域において相互に重なっている。両者が重なった部分に、第１の分極性電極２７及び第２の分極性電極２８が配置されている。

第１の分極性電極２７と第２の分極性電極２８とは、平面視においてほぼ同一の領域に配置される。第１の分極性電極２７及び第２の分極性電極２８が配置されている領域を「電極領域」２９ということとする。電極領域２９よりも外側で、蓄電容器１０の外周よりも内側の領域を、「額縁領域」３０ということとする。

第１の集電極２１及び第２の集電極２２は、電極領域２９から相互に反対向き（図１Ａにおいて、上向き及び下向き）に伸びた延伸部分２１Ａ、２２Ａを有する。セパレータ２５の外周線は、第１の集電極２１と第２の集電極２２とが重なっている領域よりも外側に位置する。延伸部分２１Ａ、２２Ａは、セパレータ２５の外周よりも外側まで導出されている。

第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３が、それぞれ蓄電容器１０の内側から、蓄電容器１０の相互に平行な縁と交差して、蓄電容器１０の外側まで引き出されている。第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３は、それぞれ第１の集電極２１の延伸部分２１Ａ及び第２の集電極２２の延伸部分２２Ａと重なり、第１の集電極２１及び第２の集電極２２に電気的に接続されている。第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３は、相互に逆極性の電極として作用する。

蓄電容器１０の額縁領域３０に、ガス抜き孔１４が形成されている。ガス抜き孔１４は、例えば第１の集電極２１の延伸部分２１Ａと重なる位置に配置される。ガス抜き構造物１５が、ガス抜き孔１４に重なる位置に配置される。

図１Ｂに、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図を示す。蓄電容器１０は、２枚のアルミラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂを含む。アルミラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂは、蓄電積層体１１を挟み、蓄電積層体１１を密封する。一方のラミネートフィルム１０Ｂは、ほぼ平坦であり、他方のラミネートフィルム１０Ａは、蓄電積層体１１の形状を反映して変形している。額縁領域３０は電極領域２９よりも薄い。図１Ｂでは、セパレータ２５、第１の分極性電極２７、及び第２の分極性電極２８の記載を省略している。

図１Ｃに蓄電積層体１１の断面図を示す。第１の集電極２１の両面に、第１の分極性電極２７が形成されており、第２の集電極２２の両面に、第２の分極性電極２８が形成されている。第１の集電極２１及び第２の集電極２２には、例えばアルミニウム箔が用いられる。第１の分極性電極２７は、例えば、活性炭粒子が混錬されたバインダを含むスラリーを、第１の集電極２１の表面に塗布した後、加熱して定着させることにより形成することができる。第２の分極性電極２８も同様の方法で形成することができる。

両面に第１の分極性電極２７が形成された第１の集電極２１と、両面に第２の分極性電極２８が形成された第２の集電極２２とが交互に積層されている。第１の分極性電極２７と第２の分極性電極２８との間に、セパレータ２５が配置されている。セパレータ２５には、例えばセルロース紙が用いられる。このセルロール紙に、電解液が含浸されている。電解液の溶媒には、例えば分極性有機溶剤、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート等が用いられる。電解質（支持塩）として、４級アンモニウム塩、例えばＳＢＰＢ_４（スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート）が用いられる。セパレータ２５は、第１の分極性電極２７と第２の分極性電極２８との短絡、及び第１の集電極２１と第２の集電極２２との短絡を防止する。

図１Ｂに戻って説明を続ける。複数の第１の集電極２１の延伸部分２１Ａが重ね合わされ、第１の集電極タブ１２に超音波溶接されている。複数の第２の集電極２２の延伸部分２２Ａが重ね合わされ、第２の集電極タブ１３に超音波溶接されている。第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３には、例えばアルミニウム板が用いられる。第１の集電極２１の延伸部分２１Ａが積層された領域には、第２の集電極２２、第１の分極性電極２７、第２の分極性電極２８、及びセパレータ２５が配置されていない。このため、延伸部分２１Ａが積層された部分は、電極領域２９より薄い。同様に、第２の集電極２２の延伸部分２２Ａが積層された部分も、電極領域２９より薄い。

第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３は、ラミネートフィルム１０Ａとラミネートフィルム１０Ｂとの間を通って、蓄電容器１０の外側まで導出されている。第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３は、導出箇所において、ラミネートフィルム１０Ａとラミネートフィルム１０Ｂとに熱融着されている。なお、第１の集電極タブ１２とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間、及び第２の集電極タブ１３とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間に、タブフィルムを挟んでもよい。タブフィルムは、シール強度を向上させる。

第１の集電極２１の延伸部分２１Ａと、ラミネートフィルム１０Ａとの間に、ガス抜き構造物１５が配置されている。ガス抜き構造物１５は、ガス抜き孔１４を塞ぐように配置され、ラミネートフィルム１０Ａに熱融着されている。ガス抜き構造物１５は、蓄電容器１０内のガスを外部に排出するが、外部から蓄電容器１０内への水分等の侵入を禁止する。

蓄電容器１０内は、真空排気されている。このため、ラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂは、大気圧により、蓄電積層体１１及びガス抜き構造物１５の外形に沿うように、変形している。

図１Ｄに、図１Ａの一点鎖線１Ｄ−１Ｄにおける断面図を示す。蓄電積層体１１の積層構造は、図１Ｂ及び図１Ｃに示したものと同一である。蓄電積層体１１よりも外側の領域において、ラミネートフィルム１０Ａと１０Ｂとが相互に熱融着されている。図１Ｄに示した断面においては、第１の集電極２１及び第２の集電極２２に、延伸部分が設けられていない。すなわち、蓄電積層体１１の両脇に、相対的に薄い部分が設けられていない。このため、図１Ｄに示した断面において、蓄電積層体１１の端面を覆っているラミネートフィルム１０Ａの傾斜は、図１Ｂに示した断面における傾斜よりも急峻である。

図２Ａに、実施例１による蓄電モジュールの断面図を示す。理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系を定義する。

板状の複数の蓄電セル３５と、伝熱板３６とが、その厚さ方向（ｚ方向）に交互に積層されている。蓄電セル３５の各々は、図１Ａ〜図１Ｄに示したものと同一の構造を有する。最も外側の蓄電セル３５に、それぞれ押さえ板４２、４３が密着している。複数のタイロッド４１が、一方の押さえ板４２から他方の押さえ板４３まで貫通し、蓄電セル３５と伝熱板３６とに、積層方向（ｚ方向）の圧縮力を加えている。

蓄電セル３５は、積層方向の圧縮を印加されることにより、押さえ板４２、４３の間に保持される。押さえ板４２、４３、及びタイロッド４１が、蓄電セル３５を保持するための保持機構４０を構成する。なお、伝熱板３６を保持機構４０の一つの構成要素と考えることもできる。

複数の蓄電セル３５が直列に接続されるように、相互に隣り合う蓄電セル３５の第１の集電極タブ１２同士が接続され、第２の集電極タブ１３同士が接続されている。すべての蓄電セル３５は、電極領域２９の中心から見て、第１の集電極タブ１２がｘ軸の正の方向に配置される姿勢、すなわちガス抜き孔１４（図１Ａ）がｘ軸の正の方向に配置される姿勢で保持されている。

伝熱板３６には、例えばアルミニウムが用いられ、タイロッド４１及び押さえ板４２、４３には、例えばステンレス鋼が用いられる。ｘ方向に関して保持機構４０の両側に、一対の壁板４４、４５が配置されている。壁板４４及び４５の各々は、ボルトで押さえ板４２、４３に固定されている。

図２Ｂに、図２Ａの一点鎖線２Ｂ−２Ｂにおける断面図を示す。図２Ｂの一点鎖線２Ａ−２Ａにおける断面図が、図２Ａに相当する。蓄電セル３５及び伝熱板３６の平面形状は、ほぼ長方形である。蓄電セル３５の、相互に反対側の辺（図２Ｂにおいて、上辺及び下辺）から、第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３が導出されている。伝熱板３６は、平面視において、蓄電セル３５の縁よりも外側まで張り出している。

ｙ方向に関して伝熱板３６の両側に、一対の壁板４６、４７が配置されている。壁板４６、４７は、伝熱板３６の端面に接触している。これにより、伝熱板３６が、壁板４６、４７に熱的に結合する。壁板４６及び４７の各々は、壁板４４及び４５に、ボルトで固定されている。壁板４６及び４７の内部に、冷却媒体を流すための流路４８が形成されている。

蓄電セル３５の間に伝熱板３６を挿入しなくても十分な冷却性能が得られる場合には、伝熱板３６を配置することなく、複数の蓄電セル３５のみを積層してもよい。

図３Ａに、保持機構４０及び蓄電セル３５の断面図を、押さえ板４２、４３の形状に着目して示す。押さえ板４２と４３との間に、複数の蓄電セル３５が保持されている。図３Ａでは、伝熱板３６（図２Ａ）が挿入されていない構成を示している。電極領域２９から見てｘ軸の正の方向にガス抜き孔１４が配置されている。

押さえ板４２の、蓄電セル３５に対向する表面（内側の表面）が凸状の曲面にされている。この内側の表面は、ｘｙ面内において、蓄電セル３５の中心で最も高く、周辺に向かって徐々に低くなるような形状を有する。例えば、この凸状の曲面は、ｚ軸に平行で、電極領域２９の中心を通過する仮想直線を回転中心とする回転面である。もう一方の押さえ板４３の内側の表面は平面である。ガス抜き孔１４の位置に対応する部分の厚さをｔ１とし、押さえ板４２の中心部の厚さをｔ２とすると、ｔ１＜ｔ２が成立する。

押さえ板４２の内側の表面が凸状の曲面にされているため、蓄電セル３５の電極領域２９の周辺から中心に向かって、面圧が高くなる。蓄電セル３５は、印加される面圧に応じて変形する。具体的には、面圧の高い領域が、面圧の低い領域よりも薄くなる。凸面の高低差は、電極領域２９の最外周部においても蓄電セル３５に圧縮力が印加される程度に設定されている。

ガス抜き孔１４と電極領域２９の中心との間の領域では、ガス抜き孔１４から、電極領域２９の中心に向かって、面圧が徐々に高くなっている。このため、蓄電セル３５内のこの領域で発生したガスは、ガス抜き孔１４に向かって輸送される。電極領域２９の中心において面圧が最大であるため、蓄電セル３５内の他の領域で発生したガスは、電極領域２９から額縁領域３０に向かって輸送される。額縁領域３０内に蓄積されたガスは、蓄電セル３５の蓄電性能に影響を与えない。このため、蓄電セル３５内で発生したガスによる蓄電性能の低下を抑制することができる。

さらに、額縁領域３０まで輸送されたガスは、額縁領域３０内を輸送されて、ガス抜き孔１４まで到達する。従って、蓄電セル３５内のガスを効率的に外部に排出することができる。

図３Ａでは、押さえ板４２の内側の表面が、ｚ軸に平行な仮想直線を回転中心とする回転面である場合を示したが、ｙ軸に平行な母線を持つ凸状の柱面、例えば円柱面としてもよい。この場合、ｙ軸方向に関して面圧はほぼ一定である。ｘ軸方向に関しては、電極領域２９の中心から縁に向かって徐々に面圧が低くなる。従って、電極領域２９で発生したガスは、ｘ軸の正の向き、または負の向きに輸送されて、額縁領域３０に到達する。

図３Ｂに、実施例２による蓄電モジュールの断面図を示す。図３Ａでは、一方の押さえ板４２の内側の表面を凸状の曲面にしたが、図３Ｂの例では、他方の押さえ板４３の内側の表面も、凸状の曲面にされている。押さえ板４３の内側の表面は、ｚ軸に平行な軸を回転中心とする回転面としてもよいし、ｙ軸に平行な母線を有する柱面としてもよい。

実施例２においても、実施例１と同等の面圧の分布を実現することができる。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを、額縁領域３０に輸送し、ガス抜き孔１４から効率的に外部に排出することができる。

図３Ｃに、実施例３による蓄電モジュールの断面図を示す。押さえ板４２と蓄電セル３５との間に緩衝板４９が挿入されている。押さえ板４２の、内側の表面に凸部４２Ａが形成されている。ｘｙ面内において、凸部４２Ａは電極領域２９の内奥部（外周線から離れた内側の領域）と重なるが、電極領域２９の外周近傍とは重ならない。

押さえ板４２、４３で圧縮力を印加すると、蓄電セル３５の変形に応じて緩衝板４９が弾性変形する。電極領域２９の外周近傍領域には、緩衝板４９の復元力により圧縮力が印加される。このため、電極領域２９の中心から縁に向かって、面圧が低くなる。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを、額縁領域３０に輸送し、ガス抜き孔１４から効率的に外部に排出することができる。

図４Ａに、実施例４による蓄電モジュールの断面図を示す。押さえ板４２の中心近傍は平板状であり、その周囲では、縁が蓄電セル３５から遠ざかるように傾斜している。圧縮力を印加しない状態で、押さえ板４２の中心近傍の平板状部分は蓄電セル３５に接触する。傾斜した部分と、蓄電セル３５との間には、隙間が生じる。この隙間の厚さは、中心から縁に向かって厚くなる。

押さえ板４２の内側の表面よりも外側に位置するｚ軸に垂直な仮想平面を基準として、ガス抜き孔１４に対応する部分における押さえ板４２の内側の表面の高さをｔ１とし、押さえ板４２の中心部における内側の表面の高さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２が成立する。

圧縮力が印加されると、蓄電セル３５が変形することにより、傾斜した部分も蓄電セル３５に接触する。これにより、面圧は、電極領域２９の中心から縁に向かって低下する。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを、額縁領域３０に輸送し、ガス抜き孔１４から効率的に外部に排出することができる。

図４Ｂに、実施例５による蓄電モジュールの断面図を示す。押さえ板４２が、蓄電セル３５に向かって凸になるように湾曲した形状を有する。例えば、ｙ軸に垂直な断面が、Ｖ字状にされている。なお、ｙ軸を中心とする円筒の側面から一部分を切り出した形状にしてもよい。

押さえ板４２の内側の表面よりも外側に位置するｚ軸に垂直な仮想平面を基準として、ガス抜き孔１４に対応する部分における押さえ板４２の内側の表面の高さをｔ１とし、押さえ板４２の中心部における内側の表面の高さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２が成立する。

タイロッド４１で押さえ板４２と４３とが近づく向きの力を印加すると、押さえ板４２が弾性変形する。押さえ板４２の復元力により、蓄電セル３５に圧縮力が印加される。面圧は、ｘ軸方向に関して、電極領域２９の中心から縁に向かって徐々に低下する。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを、額縁領域３０に輸送し、ガス抜き孔１４から効率的に外部に排出することができる。なお、押さえ板４２を、ｚ軸に平行な軸を回転中心とする回転体としてもよい。

図３Ａ〜図４Ｂに示した実施例１〜実施例５では、押さえ板４２の内側の表面が、ｙｚ面に平行で電極領域２９の中心を通過する平面に関してほぼ面対称である。このため、ｘ軸方向の面圧の分布が、電極領域２９の中心に関してほぼ対称である。これにより、蓄電モジュールに衝撃や継続的な振動が加わっても、ｚ軸に垂直な方向にへの蓄電セル３５のずれが生じにくい。

図５Ａに、実施例６による蓄電モジュールの断面図を示す。実施例６では、圧縮力を印加していない状態で、押さえ板４２と蓄電セル３５との隙間が、ｘ軸の正の向きに向かって、広くなっている。すなわち、ガス抜き孔１４に近づくに従って、隙間が広がっている。押さえ板４２の外側の表面はｚ軸に垂直な平面である。実施例６においては、電極領域２９内において、ガス抜き孔１４に近い領域から遠い領域に向かって、面圧が高くなる。

ガス抜き孔１４に対応する部分における押さえ板４２の厚さｔ１とし、押さえ板４２の中心部における厚さをｔ２とする。さらに、ｘｙ面内で、ガス抜き孔１４の位置と押さえ板４２の中心とを結ぶ直線と、電極領域２９の縁との交点のうち、ガス抜き孔１４から遠い方の交点の位置における押さえ板４２の厚さをｔ３とする。このとき、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３が成立する。

圧縮力が印加されると、蓄電セル３５が変形し、押さえ板４２が電極領域２９の全域に接触する。このとき、ｘ軸方向の面圧は、ガス抜き孔１４から電極領域２９内に向かって（ｘ軸の負の向きに向かって）徐々に高くなる。

図３Ａに示した実施例では、電極領域２９の中心よりもｘ軸の負の側で発生したガスは、ガス抜き孔１４から遠ざかる方向へ輸送され、額縁領域３０に達する。これに対し、図５Ａに示した実施例６では、電極領域２９の中心よりもｘ軸の負の側で発生したガスも、ガス抜き孔１４に近づく向きに輸送される。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを、より効率的にガス抜き孔１４から排出することができる。

図５Ｂに、実施例７による蓄電モジュールの断面図を示す。押さえ板４２の内側の表面の形状は、図５Ａに示した実施例６のものとほぼ同一である。実施例６では、押さえ板４２の外側の表面は平面であったが、実施例７では、押さえ板４２の外側の表面も内側に向かって湾曲しており、押さえ板４２の厚さはほぼ一定である。

押さえ板４２の内側の表面よりも外側に位置するｚ軸に垂直な仮想平面を基準として、ガス抜き孔１４に対応する部分における押さえ板４２の内側の表面の高さをｔ１とし、押さえ板４２の中心部における内側の表面の高さをｔ２としする。さらに、ｘｙ面内で、ガス抜き孔１４の位置と押さえ板４２の中心とを結ぶ直線と、電極領域２９の縁との交点のうち、ガス抜き孔１４から遠い方の交点の位置における押さえ板４２の内側の表面の高さをｔ３とする。このとき、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３が成立する。

蓄電セル３５に圧縮力を印加すると、押さえ板４２も弾性変形し、その復元力によって蓄電セル３５に面圧が発生する。実施例７でも、実施例６と同様の面圧分布が得られる。

図５Ｃに、実施例８による蓄電モジュールの断面図を示す。実施例８では、押さえ板４２、４３のいずれも均一な厚さの平板である。ガス抜き孔１４から遠い位置のタイロッド４１による締め付け力を、ガス抜き孔１４に近い位置のタイロッド４１による締め付け力より強くしている。図５Ｃでは、電極領域２９と押さえ板４２との間に隙間が画定された状態を示しているが、圧縮力が印加されると、電極領域２９の全域が押さえ板４２に接触する。

図５Ｂの場合と同様に、高さｔ１、ｔ２、ｔ３を定義すると、実施例８においても、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３が成立する。実施例８でも、実施例６と同様の面圧分布が得られる。

図６に、実施例９による蓄電モジュールの断面図を示す。実施例９では、蓄電セル３５の間に伝熱板３６が配置されている。伝熱板３６のｘｚ面に平行な断面は、中央部で厚く、両端に向かって徐々に薄くなっている。電極領域２９の中心とガス抜き孔１４との間の領域においては、電極領域２９の中心からガス抜き孔１４に向かって徐々に薄くなっている。押さえ板４２、４３の内側の表面は平面である。圧縮力が印加されると、蓄電セル３５が変形し、電極領域２９の全域が伝熱板３６に接触する。伝熱板３６が相対的に厚い領域において、面圧が相対的に高くなる。このため、ｘ軸方向に関して、電極領域２９の中心で最も面圧が高く、縁に向かって面圧が徐々に低くなる。ガス抜き孔１４と電極領域２９の中心との間の領域では、ガス抜き穴１４から電極領域２９内に向かって、面圧が徐々に高くなる。これにより、図３Ａに示した実施例と同様に、蓄電セル３５内で発生したガスを、効率的に電極領域２９から排除することができる。

図７に、実施例１０による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル３５の平面図を示す。以下の説明では、図１Ａに示した実施例１の蓄電セルとの相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。

実施例１では、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とが、蓄電容器１０の相互に反対側の縁から引き出されていた。これに対し、実施例１０では、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とが、蓄電容器１０の同一の縁の異なる位置から引き出されている。第１の集電極２１、第２の集電極２２、第１の分極性電極２７、第２の分極性電極２８、及びセパレータ２５の積層構造は、実施例１の積層構造と同一である。

第１の集電極２１の延伸部分２１Ａ及び第２の集電極２２の延伸部分２２Ａは、第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３の配置に適合させて、電極領域２９の同一の縁の異なる位置から外方に延びている。

ガス抜き孔１４及びガス抜き構造物１５は、第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３が引き出されている縁に対応する額縁領域３０内に配置されている。

図８Ａに、実施例１０による蓄電モジュールの平断面図を示す。理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系を定義する。

複数の蓄電セル３５がｚ軸方向に積層されている。蓄電セル３５は、各蓄電セル３５の中心から見てガス抜き孔１４（図７）が同一の方向（ｘ軸の正の方向）に位置する姿勢で配列されている。熱輸送板６０がつづら折り状（サーペンタイン状）に折り畳まれており、平板状部分と屈曲部分とが交互に連続している。熱輸送板６０は、ｘ軸に平行な視線で見たとき、すなわちｙｚ面への垂直投影像が、つづら折り状になる姿勢で配置されている。熱輸送板６０の平板状部分が、蓄電セル３５の間に配置されており、熱輸送板６０の平板状部分と蓄電セル３５とが、ｚ軸方向に交互に配列されている。ｚ軸方向の最も外側には、熱輸送板６０の平板状部分が配置される。

押さえ板５１及び５２が、熱輸送板６０の平板状部分と蓄電セル３５との積層体の両端に配置され、熱輸送板６０に密着している。一方の押さえ板５２には、側板５３、５４が連続している。押さえ板５２、側板５３、５４は、例えば、１枚の金属板を折り曲げて形成される。側板５３、５４は、熱輸送板６０及び蓄電セル３５の側方（ｙ軸の負の側と正の側）に配置される。他方の押さえ板５１が、側板５３、５４に、ボルトとナットからなる締結具５７で締結されることにより、熱輸送板６０の平板状部分と蓄電セル３５との積層体に圧縮力が印加される。

熱輸送板６０内に、冷却媒体を流すための流路６１が形成されている。流路６１は、つづら折り状の熱輸送板６０の形状に適合して蛇行しながら、ｚ軸方向に延びる。流路６１の一方の端部に冷却媒体導入管６２が連結され、他方の端部に冷却媒体排出管６３が連結されている。冷却媒体供給装置６５から、冷却媒体導入管６２に冷却媒体が導入される。冷却媒体導入管６２に導入された冷却媒体は、流路６１、冷却媒体排出管６３を経由して、冷却媒体供給装置６５に回収される。

図８Ｂに、図８Ａの一点鎖線８Ｂ−８Ｂにおける断面図を示す。図８Ｂの一点鎖線８Ａ−８Ａにおける断面図が図８Ａに相当する。複数の蓄電セル３５が直列接続されるように、第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３が接続される。ガス抜き孔１４が、蓄電セル３５の中心から見てｘ軸の正の方向に配置されている。熱輸送板６０の内部に複数の流路６１が形成されている。流路６１同士は、隔壁によって隔てられている。隔壁が形成されているため、熱輸送板６１の平板状部分に厚さ方向の圧縮力が印加されたとき、平板状部分が押し潰されることなく、その形状が維持される。蓄電セル３５で発生した熱が、流路６０内を流れる冷却媒体を介して、外部に放出される。

底板５５及び天板５６が、側板５３、５４（図８Ａ）及び押さえ板５１、５２とともに、平行六面体構造の筐体を構成する。熱輸送板６０は、底板５５に接触している。押さえ板５１の内側の表面が、図３Ａに示した実施例１の押さえ板４２と同様に、凸状の曲面にされている。このため、ｘ軸方向に関して、中心部分で面圧が大きくなり、中心から縁に向かって面圧が小さくなる。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを、電極領域２９から額縁領域３０に向かって輸送し、ガス抜き孔１４から外部に効率的に排出することができる。

押さえ板５１の形状を、図３Ｃに示した押さえ板４２と同様の形状とし、緩衝板４９を、押さえ板５１と熱輸送板６０との間に挿入してもよい。また、押さえ板５１の形状を、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、または図５Ｂに示した押さえ板４２と同様の形状にしてもよい。図５Ｃに示した実施例と同様に、図８Ａにおいて、締結具５７による締め付け力をｘ軸方向に関して変化させることにより、面圧分布を調整してもよい。

図９Ａに、折り畳み前の熱輸送板６０の斜視図を示す。熱輸送板６０は、長方形の板状部材であり、その内部に、長さ方向に延在する複数の流路６１が形成されている。流路６１の各々は、熱輸送板６０の長さ方向に直交する１つの端面から反対側の端面まで達する。熱輸送板６０には、例えばアルミニウム等の金属が用いられる。熱輸送板６０は、押し出し成型により容易に作製することができる。

図９Ｂに、折り畳んだ後の熱輸送板６０の斜視図を示す。図９Ａに示した平板状の熱輸送板６０が塑性変形し、蛇行形状を呈する。熱輸送板６０が折り畳まれたことにより、流路６１の各々も蛇行する。このように、押し出し成形品を折り畳むことにより、低コストで熱輸送板６０を作製することができる。

図１０Ａに、実施例１１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル３５及び熱輸送板６０の断面図を示す。以下の説明では、図８Ｂに示した実施例１０との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。

実施例１１では、熱輸送板６０の厚さが、ｘ軸方向に関して変動しており、中心部分で相対的に厚く、中心から縁に向かって徐々に薄くなっている。実施例１０では、図８Ｂに示した押さえ板５１の内側の表面が凸状の曲面であったが、実施例１１では、この表面は平面である。熱輸送板６０の厚さ分布により、面圧が、ｘ軸方向に関して中心近傍で相対的に高くなり、中心から縁に向かって徐々に低くなる。このため、蓄電セル３５内で発生したガスを効率的に外部に排出することができる。

図１０Ｂに、実施例１２による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル３５及び熱輸送板６０の断面図を示す。以下の説明では、図１０Ａに示した実施例１１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。

実施例１２では、熱輸送板６０の厚さは一定である。複数の流路６１のｘ軸方向の寸法が同一ではなく、ｘ軸方向に関して中央に配置されている流路６１のｘ軸方向の寸法が相対的に小さく、縁に近い流路６１ほど、ｘ軸方向の寸法が大きい。流路６１を隔てる隔壁の厚さは一定である。このため、熱輸送板６０の断面内において、流路６１の占める割合が、ｘ軸方向に関して中心から縁に向かって高くなっている。

流路６１の占める割合が高い部分では、流路６１の占める割合が低い部分に比べて、熱輸送板６０の剛性が低くなる。このため、圧縮力が印加されたとき、中心よりも縁の方が変形しやすい。蓄電セル３５に印加される面圧は、ｘ軸方向に関して中心から縁に向かって小さくなる。これにより、図１０Ａに示した実施例１１と同様に、蓄電セル３５内のガスを効率的に外部に排出することができる。

図１０Ｃに、実施例１３による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル３５及び熱輸送板６０の断面図を示す。以下の説明では、図１０Ｂに示した実施例１２との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例１３では、複数の流路６１のｘ軸方向の寸法は同一である。流路６１を隔てる隔壁の厚さが同一ではなく、ｘ軸方向に関して中心に位置する隔壁が相対的に厚く、縁に近い隔壁ほど薄くなっている。この場合にも、実施例１２と同様に、熱輸送板６０の断面内において、流路６１の占める割合が、ｘ軸方向に関して中心から縁に向かって高くなる。このため、蓄電セル３５に印加される面圧は、ｘ軸方向に関して中心から縁に向かって小さくなる。これにより、図１０Ｂに示した実施例１２と同様に、蓄電セル３５内のガスを効率的に外部に排出することができる。

上記実施例１〜実施例９では、図１Ａに示したように、相互に反対側の縁から集電極タブ１２、１３が引き出されている蓄電セルを用いたが、実施例１〜実施例９においても、図７に示したように、１つの縁から２つの集電極タブ１２、１３が引き出された蓄電セルを用いることも可能である。また、実施例１０〜１２では、図７に示した蓄電セル２０を用いたが、実施例１０〜１２においても、図１Ａに示した蓄電セル２０を用いることも可能である。この場合、例えば図８Ｂにおいて、熱輸送板６０と底板５５との間に、集電極タブを接続するための空間が確保される。

図１１に、上記実施例１〜１３の少なくとも１つの実施例による蓄電モジュールを搭載した作業機械の例として、実施例１４によるハイブリッド型ショベルの概略平面図を示す。旋回体７０に、旋回軸受け７３を介して、走行装置７１が取り付けられている。旋回体７０に、エンジン７４、油圧ポンプ７５、旋回用電動モータ７６、油タンク７７、冷却ファン７８、座席７９、蓄電モジュール８０、及び電動発電機８３が搭載されている。エンジン７４は、燃料の燃焼により動力を発生する。エンジン７４、油圧ポンプ７５、及び電動発電機８３が、トルク伝達機構８１を介して相互にトルクの送受を行う。油圧ポンプ７５は、ブーム８２等の油圧シリンダに圧油を供給する。

電動発電機８３は、エンジン７４の動力によって駆動され、発電を行う（発電運転）。発電された電力は、蓄電モジュール８０に供給され、蓄電モジュール８０が充電される。また、電動発電機８３は、蓄電モジュール８０からの電力によって駆動され、エンジン７４をアシストするための動力を発生する（アシスト運転）。油タンク７７は、油圧回路の油を貯蔵する。冷却ファン７８は、油圧回路の油温の上昇を抑制する。操作者は、座席７９に着座して、ハイブリッド型ショベルを操作する。

図１２に、実施例１４によるハイブリッド型ショベルの側面図を示す。下部走行体７１に、旋回軸受け７３を介して上部旋回体７０が搭載されている。上部旋回体７０は、旋回用電動モータ７６（図１１）からの駆動力により、下部走行体７１に対して、時計回り、または反時計周りに旋回する。上部旋回体７０に、ブーム８２が取り付けられている。ブーム８２は、油圧駆動されるブームシリンダ１０７により、上部旋回体７０に対して上下方向に揺動する。ブーム８２の先端に、アーム８５が取り付けられている。アーム８５は、油圧駆動されるアームシリンダ１０８により、ブーム８２に対して前後方向に揺動する。アーム８５の先端にバケット８６が取り付けられている。バケット８６は、油圧駆動されるバケットシリンダ１０９により、アーム８５に対して上下方向に揺動する。

蓄電モジュール８０が、蓄電モジュール用マウント９０及びダンパ（防振装置）９１を介して、上部旋回体７０に搭載されている。蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜１３による蓄電モジュールが用いられる。蓄電モジュール８０から供給される電力によって、旋回用電動モータ７６（図１１）が駆動される。旋回用電動モータ７６が駆動されることにより、駆動対象である旋回体７０が旋回する。また、旋回用電動モータ７６は、運動エネルギを電気エネルギに変換することによって回生電力を発生する。発生した回生電力によって、蓄電モジュール８０が充電される。

図１３に、実施例１４によるハイブリッド型ショベルのブロック図を示す。図１３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、電気系統を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。

エンジン７４の駆動軸がトルク伝達機構８１の入力軸に連結されている。エンジン７４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７４は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。

電動発電機８３の駆動軸が、トルク伝達機構８１の他の入力軸に連結されている。電動発電機８３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８３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。

トルク伝達機構８１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７５の駆動軸が連結されている。

エンジン７４に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機８３がアシスト運転を行い、電動発電機８３の駆動力がトルク伝達機構８１を介してメインポンプ７５に伝達される。これにより、エンジン７４に加わる負荷が軽減される。一方、エンジン７４に加わる負荷が小さい場合には、エンジン７４の駆動力がトルク伝達機構８１を介して電動発電機８３に伝達されることにより、電動発電機８３が発電運転される。電動発電機８３のアシスト運転と発電運転との切り替えは、電動発電機８３に接続されたインバータ１１８により行われる。インバータ１１８は、制御装置１３０により制御される。

制御装置１３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０Ａ及び内部メモリ１３０Ｂを含む。ＣＰＵ１３０Ａは、内部メモリ１３０Ｂに格納されている駆動制御用プログラムを実行する。制御装置１３０は、表示装置１３５に、各種装置の劣化状態等を表示することにより、運転者の注意を喚起する。

メインポンプ７５は、高圧油圧ライン１１６を介して、コントロールバルブ１１７に油圧を供給する。コントロールバルブ１１７は、運転者からの指令により、油圧モータ１０１Ａ、１０１Ｂ、ブームシリンダ１０７、アームシリンダ１０８、及びバケットシリンダ１０９に油圧を分配する。油圧モータ１０１Ａ及び１０１Ｂは、それぞれ図１２に示した下部走行体７１に備えられた左右の２本のクローラを駆動する。

電動発電機８３の電気系統の入出力端子が、インバータ１１８を介して蓄電回路１９０に接続されている。インバータ１１８は、制御装置１３０からの指令に基づき、電動発電機８３の運転制御を行う。蓄電回路１９０には、さらに、他のインバータ１２０を介して旋回モータ７６が接続されている。蓄電回路１９０及びインバータ１２０は、制御装置１３０により制御される。

電動発電機８３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１９０から電動発電機８３に供給される。電動発電機８３が発電運転されている期間は、電動発電機８３によって発電された電力が、蓄電回路１９０に供給される。

旋回用電動モータ７６は、インバータ１２０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号により交流駆動され、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。旋回用電動モータ７６には、例えばＩＰＭモータが用いられる。ＩＰＭモータは、回生時に大きな誘導起電力を発生する。

旋回用電動モータ７６の力行動作中は、旋回用電動モータ７６が、減速機１２４を介して、上部旋回体７０を旋回させる。この際、減速機１２４は、回転速度を遅くする。これにより、旋回用電動モータ７６で発生した回転力が増大する。また、回生運転時には、上部旋回体７０の回転運動が、減速機１２４を介して旋回用電動モータ７６に伝達されることにより、旋回用電動モータ７６が回生電力を発生する。この際、減速機１２４は、力行運転の時とは逆に、回転速度を速める。これにより、旋回用電動モータ７６の回転数を上昇させることができる。

レゾルバ１２２が、旋回用電動モータ７６の回転軸の回転方向の位置を検出する。検出結果は、制御装置１３０に入力される。旋回用電動モータ７６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。

メカニカルブレーキ１２３が、旋回用電動モータ７６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１２３の制動状態と解除状態とは、制御装置１３０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。

パイロットポンプ１１５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１２５を介して操作装置１２６に供給される。操作装置１２６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１２６は、パイロットライン１２５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１２７を介してコントロールバルブ１１７に伝達されると共に、他の油圧ライン１２８を介して圧力センサ１２９に伝達される。

圧力センサ１２９で検出された圧力の検出結果が、制御装置１３０に入力される。これにより、制御装置１３０は、下部走行体７１、旋回用電動モータ７６、ブーム８２、アーム８５、及びバケット８６の操作の状況を検知することができる。特に、実施例１３によるハイブリッド型ショベルでは、旋回用電動モータ７６が旋回軸受け７３を駆動する。このため、旋回用電動モータ７６を制御するためのレバーの操作量を高精度に検出することが望まれる。制御装置１３０は、圧力センサ１２９を介して、このレバーの操作量を高精度に検出することができる。

さらに、制御装置１３０は、下部走行体７１、旋回用電動モータ７６、ブーム８２、アーム８５、及びバケット８６のいずれも運転されておらず、蓄電回路１９０への電力の供給及び蓄電回路１９０からの電力の強制的な取り出しのいずれも行われていない状態（非運転状態）を検出することができる。

図１４に、蓄電回路１９０の等価回路図を示す。蓄電回路１９０は、蓄電モジュール８０、コンバータ２００、及びＤＣバスライン２１０を含む。コンバータ２００の一対の電源接続端子２０３Ａ、２０３Ｂに蓄電モジュール８０が接続されており、一対の出力端子２０４Ａ、２０４ＢにＤＣバスライン２１０が接続されている。一方の電源接続端子２０３Ｂ、及び一方の出力端子２０４Ｂは接地されている。蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜実施例１３による蓄電モジュールが用いられる。

ＤＣバスライン２１０は、インバータ１１８、１２０を介して、電動発電機８３及び旋回モータ７６に接続されている。ＤＣバスライン２１０に発生している電圧が、電圧計２１１により測定され、測定結果が制御装置１３０に入力される。

昇圧用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）２０２Ａのコレクタと、降圧用のＩＧＢＴ２０２Ｂのエミッタとが相互に接続された直列回路が、出力端子２０４Ａと２０４Ｂとの間に接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのエミッタが接地され、降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのコレクタが、高圧側の出力端子２０４Ａに接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａと降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂの相互接続点が、リアクトル２０１を介して、高圧側の電源接続端子２０３Ａに接続されている。

昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂに、それぞれダイオード２０２ａ、２０２ｂが、エミッタからコレクタに向かう向きが順方向になる向きで並列接続されている。出力端子２０４Ａと２０４Ｂとの間に、平滑用のコンデンサ２０５が挿入されている。

電源接続端子２０３Ａと２０３Ｂとの間に接続された電圧計２０６が、蓄電モジュール８０の端子間電圧を測定する。リアクトル２０１に直列に挿入された電流計２０７が、蓄電モジュール８０の充放電電流を測定する。電圧及び電流の測定結果は、制御装置１３０に入力される。

温度検出器１３６が、蓄電モジュール８０の温度を検出する。検出された温度データは、制御装置１３０に入力される。温度検出器１３６は、例えば蓄電モジュール８０を構成する複数の蓄電セルから選択された４個の蓄電セルに対応して準備された４個の温度計を含む。制御装置１３０は、例えば、４個の温度計で取得された４個の温度データの平均を算出し、平均値を蓄電モジュール８０の温度とする。なお、キャパシタの過熱状態を判定する際には、４個の温度データが示す温度のうち最も高い温度を、蓄電モジュールの温度として採用してもよい。逆に、蓄電モジュールの温度が低下し過ぎた状態の判定には、４個の温度データが示す温度のうち最も低い温度を、蓄電モジュールの温度として採用してもよい。

制御装置１３０が、昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのゲート電極に、制御用のパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧を印加する。

以下、昇圧動作（放電動作）について説明する。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのゲート電極にＰＷＭ電圧を印加する。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのオフ時に、リアクトル２０１に、高圧側の電源接続端子２０３Ａから昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのコレクタに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この起電力が、ダイオード２０２ｂを介してＤＣバスライン２１０に印加される。これにより、ＤＣバスライン２１０が昇圧される。

次に、降圧動作（充電動作）について説明する。降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのゲート電極に、ＰＷＭ電圧を印加する。降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのオフ時に、リアクトル２０１に、降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのエミッタから高圧側の電源接続端子２０３Ａに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、蓄電モジュール８０が充電される。

蓄電モジュール８０に、上記実施例１〜１３による蓄電モジュールが用いられているため、蓄電セル２０の内部で発生したガスを効率的に外部に放出することができる。

作業機械は、自動車に比べて、路面の悪い砂利道での走行が多い。さらに、作業中に、周囲の堆積物や構造物に衝突することもある。このため、作業機械に搭載される蓄電モジュールには、大きな振動や強い衝撃が加わりやすい。この振動及び衝撃による蓄電セルの位置ずれが懸念される。上記実施例１〜１３においては、蓄電セルに印加される面圧を高くすることができるため、振動や衝撃に起因する位置ずれが生じ難い。特に、旋回軸受け７３（図１１、図１２）のガタに起因して上部旋回体７０が上下に震動する際に、ダンパ９１（図１２）で吸収しきれない振動による蓄電モジュール８０の破壊を抑制することができる。これにより、集電極タブ１２、１３の安定した接続を確保することが可能である。

次に、実施例１５について説明する。実施例１５では、実施例１〜実施例１３のいずれかの蓄電モジュールの少なくとも１つが搭載されるショベルが例示される。

図１５及び図１６は、それぞれ実施例１５による作業機械としての電動ショベルの概略平面図、及びブロック図である。以下の説明では、図１１、図１３に示した実施例１４との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。

実施例１５による電動ショベルでは、エンジン７４（図１１、図１３）が搭載されていない。蓄電モジュール８０を充電するための電圧コンバータ８８及び外部電源接続プラグ８７が準備されている。外部電源から、外部電源接続プラグ８７及び電圧コンバータ８８を介して、蓄電モジュール８０を充電することができる。電動発電機８３は、発電機として動作せず、蓄電モジュール８０（蓄電回路１９０）から供給される電力ににより、電動機としてのみ動作する。

電圧コンバータ８８は、外部電源の電圧を蓄電モジュール８０の電圧に適合させるための電圧変換を行う。

実施例１４及び実施例１５では、作業機械への適用例として、ハイブリッド型ショベル及び電動ショベルを示したが、実施例１〜１３の蓄電モジュールは、ショベルの他に、ホイルローダ、ブルドーザ、フォークリフト等の他の作業機械に適用することも可能である。実施例１〜１３による蓄電モジュールを、ホイルローダやフォークリフトに適用する場合には、蓄電モジュールから走行用電動モータに電力が供給される。走行用電動モータは、駆動対象である走行装置、例えば車輪を駆動する。走行装置は、走行用電動モータによって駆動されることにより、走行装置に取り付けられた本体部を前進または後進させる。

１０ 蓄電容器
１０Ａ、１０Ｂ ラミネートフィルム
１１ 蓄電積層体
１２ 第１の集電極タブ
１３ 第２の集電極タブ
１４ ガス抜き孔
１５ ガス抜き構造物
２１ 第１の集電極
２１Ａ 延伸部分
２２ 第２の集電極
２２Ａ 延伸部分
２５ セパレータ
２７ 第１の分極性電極
２８ 第２の分極性電極
２９ 電極領域
３０ 額縁領域
３５ 蓄電セル
３６ 伝熱板
４１ タイロッド
４２、４３ 押さえ板
５１、５２ 押さえ板
５３、５４ 側板
５５ 底板
５６ 天板
５７ 締結具
６０ 熱輸送板
６１ 流路
６２ 冷却媒体導入管
６３ 冷却媒体排出管
６５ 冷却媒体供給装置
７０ 旋回体（駆動対象）
７１ 走行装置
７３ 旋回軸受け
７４ エンジン
７５ 油圧ポンプ
７６ 旋回モータ
７７ 油タンク
７８ 冷却ファン
７９ 座席
８０ 蓄電モジュール
８１ トルク伝達機構
８２ ブーム
８３ 電動発電機
８５ アーム
８６ バケット
８７ 外部電源接続プラグ
８８ 電圧コンバータ
９０ 蓄電モジュールマウント
９１ ダンパー（防振装置）
１０１Ａ、１０１Ｂ 油圧モータ
１０７ ブームシリンダ
１０８ アームシリンダ
１０９ バケットシリンダ
１１４ メインポンプ
１１５ パイロットポンプ
１１６ 高圧油圧ライン
１１７ コントロールバルブ
１１８ インバータ
１１９ キャパシタ
１２０ インバータ
１２２ レゾルバ
１２３ メカニカルブレーキ
１２４ 減速機
１２５ パイロットライン
１２６ 操作装置
１２７、１２８ 油圧ライン
１２９ 圧力センサ
１３０ 制御装置
１３５ 表示装置
１３６ 温度検出器
２００ コンバータ
２０１ リアクトル
２０２Ａ 昇圧用ＩＧＢＴ
２０２Ｂ 降圧用ＩＧＢＴ
２０２ａ、２０２ｂ ダイオード
２０３Ａ、２０３Ｂ 電源接続端子
２０４Ａ、２０４Ｂ 出力端子
２０５ 平滑用コンデンサ
２０６ 電圧計
２０７ 電流計
２１１ 電圧計

Claims (11)

1. 積層された複数の蓄電セルと、
   積層された前記蓄電セルの両端に配置された一対の押さえ板、及び一方の前記押さえ板から他方の前記押さえ板まで貫通するタイロッドを含み、複数の前記蓄電セルに、積層方向の圧縮力を印加し、前記蓄電セルを保持する保持機構と
   を有し、
   前記蓄電セルの各々は、陽極及び陰極が重ね合わされた電極領域と、積層方向に平行な視線で見て前記電極領域を取り囲み、前記電極領域よりも薄い額縁領域とを有し、
   前記保持機構は、前記電極領域の全域に圧縮力を印加すると共に、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記電極領域の外周から内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加する蓄電モジュール。
2. さらに、前記額縁領域に取り付けられ、前記蓄電セル内で発生したガスを排出するガス抜き孔を有し、
   前記保持機構は、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記ガス抜き孔から前記電極領域の内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加する請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記保持機構は、前記電極領域の中心から外周に向かって面圧が小さくなるように、前記蓄電セルに圧縮力を印加する請求項１または２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記保持機構は、
   少なくとも一方の前記押さえ板の、前記蓄電セルに対向する表面が凸面である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。
5. 積層された複数の蓄電セルであって、各々の蓄電セルが、陽極及び陰極が重ね合わされた電極領域と、積層方向に平行な視線で見て前記電極領域を取り囲み、前記電極領域よりも薄い額縁領域とを有する前記蓄電セルと、
   前記額縁領域に取り付けられ、前記蓄電セル内で発生したガスを排出するガス抜き孔と
   、
   前記蓄電セルに、積層方向の圧縮力を印加し、前記蓄電セルを保持する保持機構と
   を有し、
   前記保持機構は、前記電極領域の全域に圧縮力を印加すると共に、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記電極領域の外周から内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加し、かつ前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記ガス抜き孔から前記電極領域の内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加し、
   前記保持機構は、
   前記複数の蓄電セルの間に配置され、前記蓄電セルで発生した熱を外部に伝導させる伝熱板を含み、
   前記伝熱板は、前記電極領域の中心から前記ガス抜き孔に向かって薄くなっている蓄電モジュール。
6. 積層された複数の蓄電セルであって、各々の蓄電セルが、陽極及び陰極が重ね合わされた電極領域と、積層方向に平行な視線で見て前記電極領域を取り囲み、前記電極領域よりも薄い額縁領域とを有する前記蓄電セルと、
   前記額縁領域に取り付けられ、前記蓄電セル内で発生したガスを排出するガス抜き孔と、
   前記蓄電セルに、積層方向の圧縮力を印加し、前記蓄電セルを保持する保持機構と
   を有し、
   前記保持機構は、前記電極領域の全域に圧縮力を印加すると共に、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記電極領域の外周から内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加し、かつ前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記ガス抜き孔から前記電極領域の内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加し、
   前記蓄電セルは、前記ガス抜き孔が、前記電極領域から見て同一の第１の方向に位置する姿勢で積層されており、
   前記保持機構は、
   前記第１の方向に平行な視線で見たとき、前記積層方向の一端から他端に向かって蛇行しながら延び、途中で前記蓄電セルの間を通過している熱輸送板と、
   前記熱輸送板の内部に形成され、前記積層方向の一端から他端に向かう冷却媒体用の流路と
   を有し、
   前記熱輸送板は、前記第１の方向に関して、中央から両端に向かって薄くなっている蓄電モジュール。
7. 積層された複数の蓄電セルであって、各々の蓄電セルが、陽極及び陰極が重ね合わされた電極領域と、積層方向に平行な視線で見て前記電極領域を取り囲み、前記電極領域よりも薄い額縁領域とを有する前記蓄電セルと、
   前記額縁領域に取り付けられ、前記蓄電セル内で発生したガスを排出するガス抜き孔と、
   前記蓄電セルに、積層方向の圧縮力を印加し、前記蓄電セルを保持する保持機構と
   を有し、
   前記保持機構は、前記電極領域の全域に圧縮力を印加すると共に、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記電極領域の外周から内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加し、かつ前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記ガス抜き孔から前記電極領域の内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加し、
   前記蓄電セルは、前記ガス抜き孔が、前記電極領域から見て同一の第１の方向に位置する姿勢で積層されており、
   前記保持機構は、
   前記第１の方向に平行な視線で見たとき、前記積層方向の一端から他端に向かって蛇行
   しながら延び、途中で前記蓄電セルの間を通過している熱輸送板と、
   前記熱輸送板の内部に形成され、前記積層方向の一端から他端に向かう冷却媒体用の流路と
   を有し、
   前記熱輸送板の、前記積層方向及び前記第１の方向に平行な断面内において、前記流路の占める割合が、前記第１の方向に関して中央から両端に向かって低くなっている蓄電モジュール。
8. 前記保持機構は、前記電極領域の内側において、前記ガス抜き孔に近い領域から遠い領域に向かって、面圧が高くなるように圧縮力を印加する請求項２に記載の蓄電モジュール。
9. 蓄電モジュールと、
   前記蓄電モジュールから電力の供給を受ける電動モータと、
   前記電動モータによって駆動される駆動対象と
   を有し、
   前記蓄電モジュールは、
   積層された複数の蓄電セルと、
   積層された前記蓄電セルの両端に配置された一対の押さえ板、及び一方の前記押さえ板から他方の前記押さえ板まで貫通するタイロッドを含み、複数の前記蓄電セルに、積層方向の圧縮力を印加し、前記蓄電セルを保持する保持機構と
   を有し、
   前記蓄電セルの各々は、陽極及び陰極が重ね合わされた電極領域と、積層方向に平行な視線で見て前記電極領域を取り囲み、前記電極領域よりも薄い額縁領域とを有し、
   前記保持機構は、前記電極領域の全域に圧縮力を印加すると共に、前記電極領域の少なくとも一部の領域において、前記電極領域の外周から内側に向かって面圧が高くなるように圧縮力を印加する作業機械。
10. さらに、前記駆動対象を前進及び後進させる走行装置を有し、
    前記駆動対象は、前記走行装置に旋回可能に取り付けられた旋回体であり、
    前記電動モータは、前記旋回体を旋回させる請求項９に記載の作業機械。
11. 前記駆動対象は、本体部を前進または後進させる走行装置であり、前記電動モータは、前記走行装置を駆動することにより、前記本体部を前進または後進させる請求項９に記載の作業機械。
    

Images