CN104067406A - 挖土机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种挖土机。本发明的挖土机中,通过蓄积在蓄电模块中的电力驱动挖土机的电动机。蓄电模块包含被层叠而呈层叠结构的多个单体单元。各单体单元具有包含一对电极片的蓄电单体及支承蓄电单体的框体。各框体具有形成于朝向层叠结构侧方的表面的拧紧部。通过蓄电单体的电极片拧紧于拧紧部,多个蓄电单体被电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种搭载有包含多个蓄电单体的蓄电模块的挖土机。
背景技术
公知有层叠层压型的多个蓄电单体来串联连接的蓄电模块。层压型蓄电单体中,经由隔离物交替层叠的正极板与负极板被2片层压薄膜夹住而密封。一对电极片穿过2片层压薄膜之间而导出至外部。层叠蓄电单体之后,施加层叠方向的压缩力,由此多个蓄电单体被机械支承。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2011/070758号
发明概要
发明要解决的技术课题
层压型的蓄电单体中,由于层压薄膜较柔软,因此在层叠时,很难在与层叠方向正交的面内对蓄电单体进行定位。并且,在层叠状态下,蓄电单体本身与焊接装置发生空间上的干扰,因此在层叠后,很难通过超声波焊接来连接相邻的蓄电单体的电极片。因此,优选在层叠前进行电极片的超声波焊接。然而,通过一边对位一边折叠来层叠被超声波焊接而相连的多个蓄电单体的工作比较繁杂,导致组装工作量增大。
若在一个蓄电单体中发生异常,则蓄电模块的动作变得不稳定。为了确保蓄电模块的稳定动作,有时采用对施加于各个蓄电单体的电压进行监控的电路结构。为了对施加于各个蓄电单体的电压进行监控,从串联连接的多个蓄电单体的多个连接部位分别拉出电压监控用配线。若蓄电单体的连接数增多,则电压监控用配线的根数也增多,配线易分散。
本发明的目的在于,提供一种挖土机,其搭载了能够削减层叠多个蓄电单体来组装成蓄电模块的工作量的蓄电模块。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的一观点,提供一种挖土机,其具有蓄电模块及通过蓄积在所述蓄电模块中的电力驱动的电动机,其中,所述蓄电模块包含被层叠的多个单体单元,各所述单体单元具有包含一对电极片的蓄电单体及支承所述蓄电单体的框体,各所述框体具有形成于朝向所述层叠结构侧方的表面的拧紧部,通过将所述蓄电单体的所述电极片拧紧于所述拧紧部,所述多个蓄电单体被电连接。
根据本发明的另一观点,所述蓄电模块还具有从各所述单体单元拉出的电压监控用配线,所述单体单元还具有限制所述电压监控用配线相对于所述框体的位置的位置限制结构,所述多个蓄电单体作为整体而串联连接,所述电压监控用配线连接于所述蓄电单体的所述电极片。
发明效果
由于框体支承蓄电单体,因此在层叠蓄电单体时能够轻松进行蓄电单体的定位。并且,定位部具有框体彼此可向沿层叠方向靠近的方向位移的结构,因此能够对蓄电单体施加充分的压缩力。位置限制结构限制电压监控用配线的位置,因此能够防止配线的分散。
附图说明
图1A是实施例1的蓄电模块中使用的蓄电单体的俯视图,图1B是图1A的单点划线1B-1B处的剖视图,图1C是蓄电层叠体的局部剖视图。
图2是实施例1的蓄电模块中使用的框体及传热板的立体图。
图3A是实施例1的蓄电模块中使用的框体及传热板的俯视图,图3B是实施例1的蓄电模块中使用的框体及传热板的仰视图。
图4是实施例1的蓄电模块中使用的单体单元的立体图。
图5A是实施例1的蓄电模块中使用的单体单元的俯视图,图5B是实施例1的蓄电模块中使用的单体单元的仰视图。
图6是实施例1的蓄电模块中使用的单体单元的剖视图。
图7是层叠实施例1的蓄电模块中使用的单体单元的层叠结构的剖视图。
图8A是实施例1的蓄电模块的定位部的剖视图,图8B是施加了压缩力的状态的定位部的剖视图。
图9A是实施例1的蓄电模块的俯视图,图9B是图9A的单点划线9B-9B上的剖视图。
图10A是上部筐体的立体图,图10B是下部筐体的立体图。
图11是表示构成蓄电模块的单体单元与筐体的侧面之间的位置关系的剖视图。
图12是表示实施例1的蓄电模块的制造方法的流程图。
图13是实施例2的蓄电模块的一部分的剖视图。
图14是实施例3的蓄电模块的概要图。
图15是实施例3的蓄电模块的俯视图。
图16是实施例3的蓄电模块的位置限制结构的立体图。
图17是实施例4的蓄电模块中使用的框体的俯视图。
图18是层叠实施例4的蓄电模块的框体的状态的概要立体图。
图19是实施例5的挖土机的概要俯视图。
图20是实施例5的挖土机的局部剖面侧视图。
图21是实施例5的挖土机的框图。
具体实施方式
[实施例1]
图1A中示出实施例1的蓄电模块中使用的层压型蓄电单体31的俯视图。作为蓄电单体31,例如使用双电层型电容器、锂离子二次电池、锂离子电容器等。从具有大致长方形的平面形状的蓄电容器50的相互平行的两边(图1A中右边及左边)向反方向拉出有一对电极片(电极端子)33。
图1B中示出图1A的单点划线1B-1B处的剖视图。蓄电容器50由2片铝层压薄膜50A、50B构成。铝层压薄膜50A、50B夹住蓄电层叠体56并密封蓄电层叠体56。一个铝层压薄膜50B大致平坦,另一个铝层压薄膜50A反映蓄电层叠体56的形状而变形。将大致平坦的面称为“背面”,将变形的面称为“腹面”。在蓄电层叠体56的正极集电体及负极集电体上分别连接有电极片33。电极片33穿过铝层压薄膜50A与铝层压薄膜50B之间,导出至蓄电容器50的外侧。作为电极片33,例如使用铝板。
图1C中示出蓄电层叠体56的局部剖视图。在正极集电体51的两面配置有正极用极性电极57,在负极集电体52的两面配置有负极用极性电极58。作为正极集电体51及负极集电体52,例如使用铝箔。以下,对正极用极性电极57的形成方法的一例进行说明。首先,混合活性炭颗粒与粘合剂来得到浆料。将该浆料涂布于正极集电体51的表面之后进行加热。通过加热,活性炭固定于正极集电体51的表面,由此形成极性电极57。负极用极性电极58也用同样的方法形成。
将正极集电体51及形成于其两面的极性电极57称为“正极板”,将负极集电体52及形成于其两面的极性电极58称为“负极板”。正极板与负极板被交替层叠。在正极板与负极板之间配置有隔离物53。作为隔离物53,例如使用纤维素纸。该纤维素纸中浸渍有电解液。作为电解液的溶剂,使用极化有机溶剂,例如碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯等。作为电解质(支持盐)使用季铵盐,例如SBPB4(螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐)。隔离物53防止正极用极性电极57与负极用极性电极58的短路、及正极集电体51与负极集电体52的短路。
回到图1B继续进行说明。图1B中,省略隔离物53及极性电极57、58的记载。
正极集电体51及负极集电体52分别具有从两者的重叠区域向相互反方向(图1A中左方向及右方向)延伸的连接部51A、52A。多个正极集电体51的连接部51A重叠而超声波焊接于一个电极片33。多个负极集电体52的连接部52A重叠而超声波焊接于另一个电极片33。作为电极片33,例如使用铝板。
电极片33穿过铝层压薄膜50A与铝层压薄膜50B之间,导出至蓄电容器50的外侧。电极片33在导出部位热熔敷于铝层压薄膜50A与铝层压薄膜50B。
在正极集电体51的连接部51A与铝层压薄膜50A之间配置有排气阀55。排气阀55配置成堵住排气孔54,并热熔敷于铝层压薄膜50A。在蓄电容器50内产生的气体通过排气阀55及排气孔54而排出至外部。
蓄电容器50内被真空排气。因此,铝层压薄膜50A、50B通过大气压以沿着蓄电层叠体56及排气阀55的外形的方式变形。
图2中示出实施例1的蓄电模块中使用的框体20及传热板21的立体图。图3A中示出框体20及传热板21的俯视图,图3B中示出框体20及传热板21的仰视图。以下,参考图2、图3A及图3B,对框体20及传热板21的结构进行说明。
在具有沿着长方形外周线的形状的框体20的内侧容纳层压型蓄电单体31(图1A~图1C)。以下,为了便于理解,对xyz直角坐标系进行定义。将框体20中朝向z轴的正方向的面定义为上表面,将朝向负方向的面定义为底面。框体20包含沿着与长方形的x方向平行的边的部分(x方向部分)20x及沿着与y方向平行的边的部分(y方向部分)20y。在框体20的底面安装有传热板21。传热板21具有长方形的平面形状,并配置成堵住被框体20包围的大部分区域。
作为框体20,使用绝缘性树脂,例如ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等。作为传热板21,使用导热率较高的金属,例如铝。
在框体20的上表面形成有向z轴的正方向突出的4个凸部22(图2、图3A)。4个凸部22分别配置于比框体20的四角稍微靠内侧。各个凸部22具有空心圆筒形状。在框体20的底面形成有4个凹部29。凹部29配置于与凸部22对应的区域。沿z方向重叠多个框体20时,z方向负侧的框体20的凸部22插入到z方向正侧的框体20的凹部29内。由此,多个框体20的xy面内的相对位置受限制。
传热板21架设于框体20的y方向部分20y之间,并远离x方向部分20x。因此,在框体20的x方向部分20x与传热板21之间形成有开口部23。传热板21突出至比框体20的y方向部分20y的外侧边更靠外侧。
框体20的y方向部分20y的上表面中,与传热板21重叠的区域20A(图3A)低于其他区域。较低的区域20A与其他区域之间的阶梯差(高低差)大于传热板21的厚度。沿z方向重叠多个框体20时,传热板21容纳在较低的区域20A内。因此,沿z方向层叠框体20时,传热板21不会阻碍z方向负侧的框体20的上表面与z方向正侧的框体20的底面接触。
框体20的x方向部分20x的一部分区域20B(图2、图3A)低于其他区域。该较低的区域20B上配置电极片33(图1A)。即,俯视观察时,电极片33与较低的区域20B重叠。
在框体20的x方向部分20x的外周侧表面形成有多个螺孔(拧紧部)24,例如3个。从形成有螺孔24的表面隔着间隙与该表面平行地配置有保护板25。保护板25经由支承壁26支承于框体20。支承壁26配置于不阻碍形成有螺孔24的表面与较低的区域20B的连接的位置。
在保护板25上形成有贯穿孔28。贯穿孔28配置于向y方向延长螺孔24的假想圆柱与保护板25的交叉部位。能够将螺丝起子插入到贯穿孔28来将螺钉螺合于螺孔24。
在一对x方向部分20x的外侧表面分别形成有被捆扎部27。被捆扎部27具有门形框形状,划分能够向x方向穿过的开口。对于被捆扎部27的作用及效果,将在后面参考图14~图16并在实施例3中进行说明。
用树脂一体成型框体20、保护板25、支承壁26及被捆扎部27。传热板21例如被拧紧于框体20。或者,可在成型框体20时将传热板21固定于框体20。
图4中示出构成实施例1的蓄电模块的单体单元40的立体图。图5A及图5B中分别示出单体单元40的俯视图及仰视图。图6中示出图5A及图5B的单点划线6-6处的剖视图。以下,参考图4、图5A、图5B及图6,对单体单元40的结构进行说明。
单体单元40包含框体20、传热板21及2个蓄电单体31。如图6所示,2个蓄电单体31的腹面彼此对置而重叠,并载置于传热板21的上表面侧。2个蓄电单体31被支承于框体20的内侧。如图5A所示,以与z轴平行的视线观察时,框体20包围蓄电单体31的蓄电容器50。
如图5B、图6所示,配置于框体20的底面侧(传热板21侧)的蓄电单体31的一个电极片33通过y方向正侧(图5B、图6中左侧)的开口部23而导出至框体20的底面侧空间。y方向负侧(图5B、图6中右侧)的电极片33通过框体20的x方向部分20x的较低的区域20B(图2、图3A、图6)的上方而插入到x方向部分20x与保护板25之间的间隙。
如图4、图5A、图6所示,配置于框体20的上表面侧的蓄电单体31的一对电极片33分别通过框体20的x方向部分20x的较低的区域20B的上方而插入到x方向部分20x与保护板25之间的间隙。2个蓄电单体31的y方向负侧(图6中右侧)的电极片33在x方向部分20x与保护板25之间的间隙内相互重叠。上表面侧的蓄电单体31的上表面(背面)比框体20的上表面更向上方突出。即,2个蓄电单体31的总计厚度比从框体20的底面至上表面的厚度厚。
如图5A所示,x方向部分20x的内侧的表面中,与电极片33交叉的区域20C位于比其两侧的区域更靠外侧。与电极片33交叉的区域的两侧的区域成为蓄电容器50的y方向上的定位的标准。与电极片33交叉的区域位于比其两侧的区域更靠外侧,因此如图6所示,能够使配置于传热板21侧的蓄电单体31的电极片33缓慢变形。
图7中示出重叠多个单体单元40的状态的剖视图。z方向负侧的框体20的凸部22插入到z方向正侧的框体20的凹部29(图5B)内。由此,在xy面内,多个单体单元40的位置受限制。将凸部22与凹部29称为“定位部”。
在z方向上相邻的2个单体单元40中,配置于z方向正侧的单体单元40的底面侧的蓄电单体31的y方向正侧的电极片33,被插入到z方向负侧的单体单元40的x方向部分20x与保护板25之间的间隙。由此,z方向负侧的单体单元40的y方向正侧的电极片33与z方向正侧的单体单元40的y方向正侧的电极片33,在y方向正侧(图7中左侧)的x方向部分20x与保护板25之间的间隙内相互重叠。
在y方向负侧(图7中右侧)的x方向部分20x与保护板25之间的间隙内,1个单体单元40中所含的2个蓄电单体31的y方向负侧的电极片33相互重叠。在电极片33上形成有用于使螺钉穿过的孔。使螺钉34穿过形成于电极片33的孔而螺合于螺孔24,由此能够使2个电极片33相互电连接并且固定于框体20。由此,多个蓄电单体31被串联连接。由于在保护板25上形成有贯穿孔28,因此即使在层叠单体单元40的状态下,也能够从外部紧固螺钉34。
将y方向负侧的保护板25支承于框体20的支承壁26,防止插入到y方向负侧的x方向部分20x与保护板25之间的间隙的电极片33比框体20的底面更向z方向的负方向突出。因此,将y方向负侧的保护板25支承于框体20的支承壁26兼具备防止y方向负侧的电极片33与z方向负侧的单体单元40的y方向负侧的电极片33接触的功能。支承y方向正侧的保护板25的支承壁26兼具备防止同一单体单元40内的2个蓄电单体31的y方向正侧的电极片33彼此接触的功能。
配置于框体20的底面侧的蓄电单体31与容纳该蓄电单体31的单体单元40的传热板21接触并热结合。配置于框体20的上表面侧的蓄电单体31与容纳该蓄电单体31的单体单元40的在z方向正侧邻接的单体单元40的传热板21接触并热结合。
电压监控用配线42的一端通过螺钉34与电极片33电连接。在单体单元40的y轴正侧的x方向部分20x及y轴负侧的x方向部分20x上各连接有1根电压监控用配线42。因此,从1个单体单元40拉出2根电压监控用配线42。
图8A中示出定位部的剖视图。在各个框体20的上表面形成有凸部22,在底面形成有凹部29。形成有从凹部29的底面至凸部22的上表面的贯穿孔30。因此,凸部22具有空心圆筒形状。
在z方向上相邻的2个单体单元40中,形成于z方向负侧的单体单元40的凸部22插入到形成于z方向正侧的单体单元40的凹部29内。如参考图6说明的那样,2个蓄电单体31的厚度总计比从框体20的底面至上表面的厚度厚,因此z方向负侧的框体20的上表面与z方向正侧的框体20的底面并不接触。在凸部22的前端与插入有该凸部22的凹部29的底面之间也形成有间隙。因此,由凸部22及凹部29构成的定位部会限制层叠的单体单元40的xy面内的相对位置,但是容许沿z方向向进一步靠近的方向的位移。
图8B中示出施加有z方向的压缩力时的定位部的剖视图。定位部(凸部22、凹部29)容许层叠的单体单元40的沿z方向向靠近的方向的位移,因此若施加压缩力,则各个蓄电单体31(图6)以变薄的方式变形,并且框体20向相互靠近的方向位移。在施加压缩力之后,在z方向上相邻的2个框体20的上表面与底面仍不会接触,留有框体20彼此沿z方向向进一步靠近的方向的余量M。
由于在蓄电单体31中存在厚度偏差,因此未留有余量M时,有时在施加了压缩力的状态下产生框体20彼此接触的部位。若框体20彼此接触,则通过加压板43施加的压缩力会分散地施加于蓄电单体31及框体20。因此,导致施加于蓄电单体31的压缩力变弱。
实施例1中,由于留有余量M,因此即使在蓄电单体31中存在厚度偏差,也能够优先对各个蓄电单体31施加压缩力。因此,压缩力能够被均匀地分配于所有蓄电单体31。该压缩力抑制蓄电单体31的电性特性降低,并且牢固地固定蓄电单体31的位置。
图9A中示出实施例1的蓄电模块60的俯视图。多个单体单元40被层叠。通过加压机构对单体单元40的层叠结构施加层叠方向的压缩力。加压机构包含配置于层叠结构两端的加压板43及多根拉杆44,例如4根。拉杆44贯穿一个加压板43而到达至另一个加压板43。通过在拉杆44的前端紧固螺栓,对2个加压板43施加使两者靠近方向的力。由此,对单体单元40的层叠结构施加层叠方向的压缩力。拉杆44穿过形成于框体20的凹部29及贯穿孔30(图8A)内。当配置于图9A的右端的框体20的凸部22的前端与加压板43接触时,在右端的传热板21与加压板43之间插入垫片即可。该垫片避免配置于右端的框体20的凸部22的前端与加压板43接触。
在加压板43的外侧表面经由绝缘子46安装有中继导电条45。两端的各个单体段元40的一个电极片33电连接于中继导电条45。中继导电条45成为用于进行蓄电单体31的串联连接电路的充放电的端子。
加压板43的一个边(图9A中纸面的背面侧的边)的附近被折弯成L字型。在比折弯部位更靠前端的部分形成有拧紧用U字型切口47。
图9B中示出图9A的单点划线9B-9B上的剖视图。实施例1的蓄电模块60通过螺钉61固定于下部筐体110的底面。传热板21的端面与下部筐体110的底面接触。在蓄电模块60上配置有上部筐体111。传热板21的上侧端面与上部筐体111接触。传热板21将在蓄电单体31中产生的热量传递至下部筐体110及上部筐体111。
图10A及图10B中分别示出容纳实施例1的蓄电模块的上部筐体111及下部筐体的110的立体图。
如图10B所示,下部筐体110包含长方形的底面120及从该边朝向上方延伸的4个侧面121。下部筐体110的上部开放。下部筐体110的开放部被上部筐体111(图10A)堵住。在侧面121的上端设置有凸缘127。凸缘127上形成有供螺栓穿过的多个贯穿孔128。下部筐体110及上部筐体111例如分别通过铸造法形成。
底面120上搭载2个蓄电模块60(图9A、图9B)。蓄电模块60在切口47(图9A)的位置被拧紧于底面120。2个蓄电模块60以其层叠方向相互平行的姿势配置。在与各个蓄电模块60的层叠方向交叉的1个侧面121上形成有开口123。
在形成有开口123的侧面121的外侧以堵住开口123的方式配置有接线盒124。接线盒124的上表面开放。该开放部被连接器堵住。蓄电模块60经由连接器连接于外部的电气电路。作为一例,外部的电气电路中包含电压监控组件、充放电控制装置等。2个蓄电模块60在接线盒124的相反侧的端部经由保险丝及安全开关相互连接。
上部筐体111包含上表面140及从其边向下方延伸的侧面141。上表面140的外周与下部筐体110的底面120的外周匹配。上部筐体111的侧面141的高度低于下部筐体110的侧面121的高度。例如,侧面141的高度约为侧面121的高度的25%。在侧面141的下端设置有凸缘142。在凸缘142上形成有多个贯穿孔143。贯穿孔143配置于与下部筐体110的贯穿孔128对应的位置。
在上部筐体111的上表面140及下部筐体110的底面120的内部形成有用于使冷却介质流动的流路(未图示)。
使螺栓穿过下部筐体110的贯穿孔128及上部筐体111的贯穿孔143,并用螺母紧固,由此从上下方向夹持蓄电模块60。如图9B所示,用下部筐体110及上部筐体111从上下方向夹住传热板21,由此蓄电模块60被牢固且不可滑动地固定于筐体内。并且,能够提高传热板21与下部筐体110及传热板21与上部筐体111之间的传热率。在形成于上部筐体111的流路及形成于下部筐体110的流路中流动的冷却介质经由传热板21(图9B)对蓄电单体31(图9B)进行冷却。
图11中示出构成蓄电模块60的单体单元40与下部筐体110的侧面121之间的相对位置关系。保护板25配置于在电极片33及用于固定电极片33的螺钉34与侧面121之间。因此,能够防止电极片33及螺钉34与侧面121接触而引起的电性短路。
图12中示出实施例1的蓄电模块60的制造方法的流程图。步骤201中,将蓄电单体31(图1A~图1C)容纳于框体20(图2~图3B)的内侧。由此,完成单体单元40(图4~图6)。此时,如图6所示,2个蓄电单体31的y方向负侧的电极片33被插入到x方向部分20x与保护板25之间的间隙并相互重叠。底面侧的蓄电的y方向正侧的电极片33穿过开口部23而导出至框体20的底面侧的空间。上表面侧的蓄电单体31的y方向正侧的电极片33被插入到y方向正侧的x方向部分20x与保护板25之间的间隙。
步骤202中,层叠单体单元40。具体而言,将单体单元40的凸部22(图8A、图8B)插入到另一个单体单元40的凹部29(图8A、图8B)内。此时,如图7所示,相互邻接的2个单体单元40中,将z方向正侧的单体单元40的底面侧的蓄电单体31的y方向正侧的电极片33插入到z方向负侧的单体单元40的x方向部分20x与保护板25之间的间隙,并重叠2个电极片33。
在层叠单体单元40的状态下,在层叠结构的两端配置加压板43(图9A、图9B),并用拉杆44临时固定。在该阶段中未对层叠结构施加压缩力。
步骤203中,在一个平面上对齐临时固定的单体单元40的层叠结构的传热板21(图9B)的端面。例如,如图9B所示,将加压板43的折弯成L字型的边朝向下侧而载置于下部筐体110上。在该阶段中未对层叠结构施加压缩力,因此单体单元40在与层叠方向正交的方向上在定位部(凸部22与凹部29)的对位充裕的范围内偏离。定位部上确保有将传热板21与框体20的相对位置的偏差吸收而将传热板21的下侧端面在一个平面上对齐的程度的对位富余。
步骤204中,对单体单元40的层叠结构施加层叠方向的压缩力。由此,能够在传热板21的下侧端面在一个平面上对齐的状态下固定单体单元40的相对位置。
步骤205中,用螺钉34(图7)将插入到x方向部分20x与保护板25之间并重叠的电极片33固定于框体20。由此,蓄电模块60(图9A、图9B)内的蓄电单体31串联连接。由于螺孔24(图7)形成于框体20的外周侧的表面,因此能够在层叠单体单元40的状态下紧固螺钉34。
当采用在电连接蓄电单体31之后堆叠单体单元40的顺序时,层叠单体单元40时,工作人员需要在使电极片33彼此的连接部位变形的同时进行单体单元40的对位。实施例1的制造方法中,在层叠单体单元40的工序时,在单体单元40之间未连接有电极片33。因此,在层叠单体单元40时,工作人员可从在使电极片33的连接部位变形的同时进行单体单元40的对位的繁杂中解放出来。
并且,实施例1的方法中,在用拉杆44及加压板43(图9A)施加压缩力之后,将电极片33拧紧于框体。若对单体单元40的层叠结构施加压缩力,则蓄电单体31变形,由此多个单体单元40在层叠方向(z方向)上相对地位移。在该时点,电极片33并未固定于框体20,因此即使单体单元40在层叠方向上位移,也不会发生电极片33的变形。因此,能够降低在图1B所示的电极片33与正极集电体51的连接部位及电极片33与负极集电体52的连接部位产生的应力。
[实施例2]
图13中示出实施例2的蓄电模块的局部剖视图。以下,对与图7中示出的实施例1的蓄电模块的不同点进行说明,对相同结构省略说明。
如图6、图7所示,实施例1中,1个单体单元40中容纳有2个蓄电单体31。实施例2中,1个单体单元40中容纳有1个蓄电单体31。
例如,在向层叠方向排列的单体单元40的第奇数个单体单元40(图13所示的3个单体单元40中,下端及上端的单体单元40)中,y方向负侧的电极片33插入到容纳有该蓄电单体31的框体20的x方向部分20x与保护板25之间的间隙。y方向正侧的电极片33穿过开口部23插入到在z方向负侧邻接的单体单元40的y方向正侧的x方向部分20x与保护板25之间的间隙。
在第偶数个单体单元40(图13所示的3个单体单元40中,中央的单体单元40)中,y方向正侧的电极片33插入到容纳有该蓄电单体31的框体20的x方向部分20x与保护板25之间的间隙。y方向负侧的电极片33穿过开口部23,插入到在z方向负侧邻接的单体单元40的y方向负侧的x方向部分20x与保护板25之间的间隙。即,第奇数个单体单元40与第偶数个单体单元40中,电极片33的结构在y方向上反转。
实施例2中也与实施例1相同,能够在层叠单体单元40之后拧紧电极片33。实施例2中,不使用设置于框体20的2个拧紧部中的一个拧紧部。另外,1个单体单元40中可容纳有3个以上的蓄电单体31。
[实施例3]
参考图14~图16,对实施例3的蓄电模块进行说明。以下,着眼于与实施例1的不同点进行说明,对相同结构省略说明。
图14中示出实施例3的蓄电模块的概要图。多个单体单元40被层叠。对将单体单元40的层叠方向作为z方向的xyz直角坐标系进行定义。各个单体单元40包含框体20及2个蓄电单体31。各个蓄电单体31具有大致长方形的板状外形,在单体单元40内,2个蓄电单体31向z方向被层叠。框体20支承2个蓄电单体31。各个蓄电单体31具有一对电极片33。一对电极片33分别从蓄电单体31的板状部分的相互相反侧的边(图14中,y轴正侧的边及负侧的边)拉出。
同一单体单元40内的2个蓄电单体31经由从y轴负侧的边拉出的电极片33相互连接。从y轴正侧的边拉出的电极片33连接于旁侧的单体单元40内的蓄电单体31的从y轴正侧的边拉出的电极片33。由此,被层叠的多个蓄电单体31被串联连接。
电压监控用配线42连接于蓄电单体31的电极片33。针对相互连接的2个电极片33,准备1根电压监控用配线42。对于由多个蓄电单体31构成的串联电路的两端的电极片33,1个电极片33上连接1根电压监控用配线42。电压监控用配线42将蓄电单体31的电极片33连接于电压监控组件35。
位置限制结构41相对于框体20限制电压监控用配线42的位置。在此,“限制”并不表示相对于框体20固定电压监控用配线42,而是表示限制自由移动。电压监控用配线42能够在被限制的范围内移动。通过限制电压监控用配线42的位置,能够防止电压监控用配线42的分散。由此,能够提高组装蓄电模块时的作业性。
图15中示出实施例3的蓄电模块60的俯视图。多个单体单元40被层叠。通过加压机构对单体单元40的层叠结构施加层叠方向的压缩力。加压机构包含配置于层叠结构两端的加压板43及多根拉杆44,例如4根。
从各个单体单元40拉出有2根电压监控用配线42。位置限制结构41对电压监控用配线42限制位置。
图16中示出位置限制结构41的立体图。位置限制结构41包含被捆扎部27及捆扎部件(捆扎带)48。被捆扎部27具有门形框形状,并固定于框体20的x方向部分20x的外侧表面。捆扎部件48将多个电压监控用配线42与被捆扎部27一同捆扎。电压监控用配线42的自由移动被禁止,限制电压监控用配线42相对于框体20的位置。由此,能够防止多个电压监控用配线42分散的现象。而且,能够轻松地进行将蓄电模块60装填于下部筐体110(图10B)的工作。
实施例3中,将被捆扎部27设为门形框形状,但也可设为能够用捆扎部件48捆扎的形状的其他形状。例如,可设为L字型。此外,可设为在框体20上形成凹部,并在该凹部的开口部架设横梁的结构。能够将该横梁作为被捆扎部27利用。
[实施例4]
参考图17及图18,对实施例4的蓄电模块进行说明。以下,对与实施例3的不同点进行说明,对相同结构省略说明。
图17中示出实施例4的蓄电模块中使用的框体20的俯视图。实施例4的蓄电模块中使用的框体20上未设置有实施例3的被捆扎部27(图2、图3A、图3B)。代替于此,框体20上形成有2个剪切部36。剪切部36沿单体单元40的层叠方向(z方向)贯穿框体20。而且,剪切部36向x方向部分20x的外侧表面开口。x方向部分20x的外侧表面中的开口部的x方向的尺寸小于从x方向部分20x的外侧表面进入内部的区域中的剪切部36的x方向的尺寸。
图18中示出层叠框体20的状态的概要立体图。图18中,省略蓄电单体31、传热板21等的记载。通过将剪切部36沿层叠方向(z方向)相连,从而构成沿z方向延伸的隧道状通道37。电压监控用配线42通过该通道37。实施例4中,剪切部36具有作为限制电压监控用配线42的位置的位置限制结构的作用。实施例4中也与实施例3相同,能够防止电压监控用配线42的分散。
[实施例5]
图19中作为实施例5的混合式工作机械的例子示出挖土机的概要俯视图。上部回转体170上经由回转轴承173安装有下部行走体171。上部回转体170上搭载有引擎174、主液压泵175、回转马达(电动部件)176、油罐177、冷却扇178、座位179、蓄电装置180及电动发电机(电动组件)183。引擎174通过燃料的燃烧产生动力。引擎174、主液压泵175及电动发电机183经由转矩传递机构181相互进行转矩的发送与接收。主液压泵175向动臂182等的液压缸供给压力油。蓄电装置180包含上述实施例1~实施例4的任一个实施例的蓄电模块60(图9A、图9B)、下部筐体110(图10B)及上部筐体111(图10A)。
电动发电机183通过引擎174的动力而被驱动,进行发电(发电运行)。所发出的电力供给至蓄电装置180,蓄电装置180被充电。并且,电动发电机183通过来自蓄电装置180的电力而被驱动,产生用于辅助引擎174的动力(辅助运行)。油罐177储存液压回路的油。冷却扇178抑制液压回路的油温的上升。操作者就坐于座位179,对挖土机进行操作。
回转马达176通过从蓄电装置180供给的电力而被驱动。回转马达176使上部回转体170回转。并且,回转马达176通过将动能转换为电能来产生再生电力。蓄电装置180通过所产生的再生电力被充电。
图20中示出实施例5的挖土机的局部剖面侧视图。下部行走体171上经由回转轴承173搭载有上部回转体170。上部回转体170包含回转框架170A、罩体170B及驾驶室170C。回转框架170A作为驾驶室170C及各种组件的支承结构体来发挥作用。罩体170B覆盖搭载于回转框架170A上的各种组件,例如蓄电装置180等。驾驶室170C内容纳有座位179(图19)。
回转马达176(图19)使作为其驱动对象的回转框架170A相对于下部行走体171顺时针或逆时针回转。上部回转体170上安装有动臂182。动臂182通过被液压驱动的动臂缸195相对于上部回转体170向上下方向摆动。在动臂182的前端安装有斗杆185。斗杆185通过被液压驱动的斗杆缸196改变其姿势。在斗杆185的前端安装有铲斗186。铲斗186通过被液压驱动的铲斗缸197改变其姿势。
蓄电装置180经由蓄电装置用座190及阻尼器(防震装置)191搭载于回转框架170A上。蓄电装置180例如配置于驾驶室170C的后方。罩体170B覆盖蓄电装置180。
与一般的搬运用车辆相比,回转框架170A在行走中及工作中较大地振动。因此,搭载于回转框架170A的蓄电装置180易受到较大的冲击。实施例1~实施例4的蓄电模块60被牢固地固定于下部筐体110与上部筐体111内,因此能够提高蓄电装置180的耐冲击性。
图21中示出实施例5的挖土机的框图。图21中,以双重线表示机械动力系统,以粗实线表示高压液压管路,以细实线表示电力控制系统,以虚线表示先导管路。
引擎174的驱动轴与转矩传递机构181的输入轴连结。作为引擎174,能够使用通过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174在工作机械的运行中始终被驱动。
电动发电机183的驱动轴与转矩传递机构181的另一个输入轴连结。电动发电机183能够进行电动(辅助)运行及发电运行双方的运行动作。作为电动发电机183,例如使用将磁铁埋入于转子内部的内部磁铁埋入型(IPM)马达。
转矩传递机构181具有2个输入轴及1个输出轴。该输出轴上连结有主液压泵175的驱动轴。
当施加于主液压泵175的负荷较大时,电动发电机183进行辅助运行,电动发电机183的驱动力经由转矩传递机构181传递至主液压泵175。由此,降低施加于引擎174的负荷。另一方面,当施加于主液压泵175的负荷较小时,引擎174的驱动力经由转矩传递机构181传递至电动发电机183,由此电动发电机183进行发电运行。
主液压泵175经由高压液压管路276向控制阀277供给液压。控制阀277根据来自驾驶员的指令,向液压马达229A、229B、动臂缸195、斗杆缸196及铲斗缸197分配液压。液压马达229A及229B分别驱动示于图19及图20的下部行走体171所具备的左右2条履带。
电动发电机183经由逆变器251连接于蓄电电路240。回转马达176经由逆变器252连接于蓄电电路240。逆变器251、252及蓄电电路240被控制装置290控制。
逆变器251根据来自控制装置290的指令进行电动发电机183的运行控制。电动发电机183的辅助运行与发电运行的切换通过逆变器251进行。
在电动发电机183进行辅助运行期间,从蓄电电路240通过逆变器251向电动发电机183供给所需电力。电动发电机183进行发电运行期间,通过电动发电机183发出的电力通过逆变器251供给至蓄电电路240。由此,蓄电电路240内的蓄电装置180被充电。作为蓄电装置180内的蓄电模块,使用实施例1~实施例4的蓄电模块。
回转马达176通过逆变器252交流驱动,能够进行动力动作及再生动作这双方的运行。作为回转马达176,例如使用IPM马达。回转马达176的动力动作期间,从蓄电电路240经由逆变器252向回转马达176供给电力。回转马达176经由减速器280使上部回转体170(图19、图20)回转。再生运行时,上部回转体170的旋转运动经由减速器280传递至回转马达176,由此回转马达176产生再生电力。所产生的再生电力经由逆变器252供给至蓄电电路240。由此,蓄电电路240内的蓄电装置180被充电。
分解器281检测回转马达176的旋转轴的旋转方向的位置。分解器281的检测结果输入至控制装置290。通过检测回转马达176的运行前及运行后的旋转轴的旋转方向的位置,导出回转角度及回转方向。
机械制动器282与回转马达176的旋转轴连结,产生机械制动力。机械制动器282的制动状态与解除状态受来自控制装置290的控制,并通过电磁开关切换。
先导泵278产生液压操作系统所需的先导压。所产生的先导压经由先导管路279供给至操作装置283。操作装置283包含操纵杆和踏板,由驾驶员进行操作。操作装置283根据驾驶员的操作将从先导管路279供给的初级侧液压转换为次级侧液压。次级侧液压经由液压管路284传递至控制阀277,并且经由另一个液压管路285传递至压力传感器286。
用压力传感器286检测的压力的检测结果被输入至控制装置290。由此,控制装置290能够检测下部行走体171、回转马达176、动臂182、斗杆185及铲斗186(图14)的操作状况。
与一般的搬运用车辆相比,工作机械的上部回转体170(图19、图20)在工作中及行走中易振动。因此,搭载于上部回转体170的蓄电装置180也振动,受到冲击。实施例5中,相对于框体20限制蓄电装置180所含的蓄电模块60(图9A、图9B、图15)的电压监控用配线42(图7、图15)。因此,即使蓄电模块60振动而受到冲击,电压监控用配线42也不易受到损伤,能够防止发生断线。
根据以上的实施例对本发明进行了说明,但本发明并不限于这些。本领域技术人员应可理解例如能够进行各种变更、改良、组合等。
根据上述实施例,公开以下附记中记载的发明。
(附记1)
一种包含被层叠的多个单体单元的蓄电模块,其中,
各所述单体单元具有:
包含一对电极片的蓄电单体;及
支承所述蓄电单体的框体,
各所述框体具有形成于朝向所述层叠结构的侧方的表面的拧紧部,
所述蓄电单体的所述电极片拧紧于所述拧紧部,由此所述多个蓄电单体被电连接。
(附记2)
根据附记1所述的蓄电模块,其中,
还具有:
绝缘性保护板,对应所述框体而设置,覆盖拧紧于所述拧紧部的所述电极片;及
支承壁,将所述保护板支承于所述框体。
(附记3)
根据附记2所述的蓄电模块,其中,
所述支承壁及所述保护板与所述框体一体成型。
(附记4)
根据附记2或3所述的蓄电模块,其中,
所述框体包含朝向与所述层叠方向平行的第1方向的上表面及朝向与所述第1方向相反的第2方向的底面,
所述支承壁构成为,禁止从所述框体内侧穿过所述上表面的上方而到达所述拧紧部的所述电极片比所述底面更向所述第2方向突出。
(附记5)
一种蓄电模块,其中,
所述蓄电模块具有层叠的多个单体单元及
从各所述单体单元拉出的电压监控用配线,
各所述单体单元具有:
蓄电单体,具有一对电极端子;
框体,支承所述蓄电单体;及
位置限制结构,限制所述电压监控用配线相对于所述框体的位置,
所述多个蓄电单体作为整体而串联连接,所述电压监控用配线连接于所述蓄电单体的电极端子。
(附记6)
根据附记5所述的蓄电模块,其中,
所述位置限制结构包含:
捆扎部件,捆扎所述电压监控用配线;及
被捆扎部,固定于所述框体,通过所述捆扎部件与所述电压监控用配线一同被捆扎。
(附记7)
根据附记6所述的蓄电模块,其中,
各所述框体上形成有向所述单体单元的层叠方向贯穿的剪切部,在所述多个单体单元层叠的状态下,所述多个框体的所述剪切部构成沿所述层叠方向延伸的通道,所述电压监控用配线通过所述通道内,由此所述通道作为所述位置限制结构发挥作用。
符号说明
20-框体,20A-较低的区域,20B-较低的区域,20C-与电极片交叉的区域,20x-x方向部分,20y-y方向部分,21-传热板,22-凸部,23-开口部,24-螺孔,25-保护板,26-支承壁,27-被捆扎部,28-贯穿孔,29-凹部,30-贯穿孔,31-蓄电单体,33-电极片(电极端子),34-螺钉,35-电压监控部件,36-剪切部,37-通道,40-单体单元,41-位置限制结构,42-电压监控用配线,43-加压板,44-拉杆,45-中继导电条,46-绝缘子,47-切口,48-捆扎部件,50-蓄电容器,50A、50B-层压薄膜,51-正极集电体,51A-连接部,52-负极集电体,52A-连接部,53-隔离物,54-排气孔,55-排气阀,56-蓄电层叠体,57、58-极性电极,60-蓄电模块,61-螺钉,110-下部筐体,111-上部筐体,120-底面,121-侧面,123-开口,124-接线盒,127-凸缘,128-贯穿孔,140-上表面,141-侧面,142-凸缘,143-贯穿孔,170-上部回转体,170A-回转框架,170B-罩体,170C-驾驶室,171-下部行走体,173-回转轴承,174-引擎,175-主液压泵,176-回转马达,177-油罐,178-冷却扇,179-座位,180-蓄电装置,181-转矩传递机构,182-动臂,183-电动发电机,185-斗杆,186-铲斗,190-蓄电装置用座,195-动臂缸,196-斗杆缸,197-铲斗缸,229A、229B-液压马达,240-蓄电电路,251、252-逆变器,276-高压液压管路,277-控制阀,278-先导泵,279-先导管路,280-减速器,281-分解器,282-机械制动器,283-操作装置,284、285-液压管路,286-压力传感器,290-控制装置。
Claims (10)
1.一种挖土机,其具备蓄电模块及通过蓄积在所述蓄电模块中的电力驱动的电动机,其中,
所述蓄电模块包含被层叠而呈层叠结构的多个单体单元,
各所述单体单元具有包含一对电极片的蓄电单体及支承所述蓄电单体的框体,
各所述框体具有形成于朝向所述层叠结构侧方的表面的拧紧部,
通过将所述蓄电单体的所述电极片拧紧于所述拧紧部,所述多个蓄电单体被电连接。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述蓄电模块还具有:
绝缘性保护板,对应所述框体而设置,并覆盖拧紧于所述拧紧部的所述电极片;及
支承壁,将所述保护板支承于所述框体。
3.根据权利要求2所述的挖土机,其中,
所述支承壁及所述保护板与所述框体一体成型。
4.根据权利要求2或3所述的挖土机,其中,
所述框体包含朝向与所述层叠结构的层叠方向平行的第1方向的上表面及朝向与所述第1方向相反的第2方向的底面,
所述支承壁构成为,禁止从所述框体的内侧通过所述上表面的上方而到达所述拧紧部的所述电极片比所述底面更向所述第2方向突出。
5.根据权利要求4所述的挖土机,其中,
所述框体的上表面中,与所述电极片重叠的区域低于其两侧的区域。
6.根据权利要求4或5所述的挖土机,其中,
所述框体的内侧表面中,与所述电极片交叉的区域位于比其两侧的区域更靠外侧。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的挖土机,其中,
在所述框体的上表面及底面中的一方形成有凸部,在另一方形成有凹部,通过将一个所述框体的所述凸部插入到另一个所述框体的所述凹部,在与所述单体单元的层叠方向正交的方向上限制多个所述框体的位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的挖土机,其中,
所述蓄电模块还具有从各所述单体单元拉出的电压监控用配线,
所述单体单元还具有限制所述电压监控用配线相对于所述框体的位置的位置限制结构,
所述多个蓄电单体作为整体而串联连接,所述电压监控用配线连接于所述蓄电单体的所述电极片。
9.根据权利要求8所述的挖土机,其中,
所述位置限制结构包括:
捆扎部件,捆扎所述电压监控用配线;及
被捆扎部,固定于所述框体,通过所述捆扎部件与所述电压监控用配线一同被捆扎。
10.根据权利要求8所述的挖土机,其中,
各所述框体上形成有向所述单体单元的层叠方向贯穿的剪切部,在所述多个单体单元被层叠的状态下,所述多个框体的所述剪切部构成沿所述层叠方向延伸的通道,所述电压监控用配线通过所述通道内,由此所述通道作为所述位置限制结构发挥作用。
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