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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaufelbagger, welcher ein Speicherbatteriemodul für eine Antriebsmaschine für eine Vielzahl darin gestapelter Zellen verwendet.
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Technischer Hintergrund
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Automobile oder Arbeitsmaschinen, welche Speicherbatteriezellen verwenden, wie beispielsweise eine aufladbare sekundäre Batterie oder einen Kondensator sind entwickelt worden (Patentschrift 4). Eine flache (plattenförmige) Speicherbatteriezelle (Batteriepack) in der ein Speicherbatterieelement mit Filmen eingewickelt ist, wird als Speicherbatteriezellen vorgeschlagen, die für die Automobile oder die Arbeitsmaschinen geeignet sind. Ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss werden aus einem äußeren Umfangsteil der Speicherbatteriezelle herausgeführt.
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Ein Speicherbatteriemodul in dem eine Vielzahl von Speicherbatteriezellen elektrisch verbunden ist, wird durch Stapeln der Vielzahl von Speicherbatteriezellen und durch Leiten von Verbindungsstangen durch Durchgangslöcher gewonnen, die in dem positiven Elektrodenschluss und dem negativen Elektrodenanschluss vorgesehen sind (Patentschrift 1). Verschiedene Konfigurationen, welche die Wärme nach außen abstrahlen, die in den gestapelten Speicherbatteriezellen erzeugt wird, wurden vorgeschlagen (Patentschriften 2 und 3).
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Schriften des Standes der Technik
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Patentschriften
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- Patentschrift 1: Veröffentliche US-Patentveröffentlichung Nr. 2007/0207349A1
- Patentschrift 2: JP-A-8-111244
- Patentschrift 3: JP-A-2003-133188
- Patentschrift 4: JP-A-2001-11889
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Im Vergleich zu Automobilen fahren Arbeitsmaschinen oft auf Kiesstraßen mit schlechten Straßenoberflächen und stoßen oft mit umgebenden Haufen, umgebenden Strukturen und Ähnlichem während des Betriebs zusammen. Aus diesem Grund erfordern Speicherbatteriemodule, die auf die Betriebsmaschinen geladen bzw. auf diesen befestigt werden sollen, eine hohe Steifigkeit, die einer Vibration oder einem Stoß widerstehen kann. Da darüber hinaus auch Schwingungen oder Stöße während des Grabvorgangs im Fall von Arbeitsmaschinen groß sind, welche den Grabvorgang ausführen, erfordern die Speicherbatteriemodule insbesondere hohe Steifigkeit. Es ist schwierig eine ausreichende Steifigkeit in Speicherbatteriemodulen des Standes der Technik zu erreichen. Zusätzlich ist es schwierig eine ausreichende Kühleffizienz zu erreichen.
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Insbesondere bei Schaufelbaggern mit einem niedrigeren Fahrkörper bzw. Fahrgestell, einem oberen sich drehenden Körper, der darauf montiert ist, einem Ausleger usw. wackelt der obere sich drehende Körper stark während eines Stoßes während der Arbeit oder während des Fahrvorgangs auf und ab, und zwar wegen dem Rattern eines Drehlagers, welches den oberen sich drehenden Körper anbringt bzw. hält. Speicherbatteriemodule werden gewünscht, die eine ausreichende Zuverlässigkeit aufweisen, auch wenn sie an dem oberen sich drehenden Körper angebracht sind.
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Lösung für das Problem
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Schaufelbagger vorgesehen, der Folgendes aufweist:
einen unteren Fahrkörper;
einen oberen sich drehenden Körper, der drehbar an dem unteren Fahrkörper angebracht ist; und
ein Speicherbatteriemodul, welches auf den oberen sich drehenden Körper geladen ist,
wobei das Speicherbatteriemodul Folgendes aufweist:
einen Stapel mit
einer Vielzahl von plattenförmigen Speicherbatteriezellen, die in z-Richtung gestapelt sind, wenn ein rechtwinkliges xyz-Koordinatensystem definiert ist, zumindest eine Wärmeübertragungsplatte, die zwischen den Speicherbatteriezellen angeordnet ist, und
Druckplatten, die an beiden Enden einer Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen angeordnet sind, welche eine Druckkraft in Stapelrichtung der Speicherbatteriezellen aufbringen; und
eine erste Wandplatte und eine zweite Wandplatte, die den Stapel in y-Richtung zusammenpressen und die an den Druckplatten befestigt sind. Die Positionen der Wärmeübertragungsplatten sind bezüglich der ersten Wandplatte und der zweiten Wandplatte eingeschränkt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Schaufelbagger vorgesehen der Folgendes aufweist:
einen unteren Fahrkörper;
einen oberen drehbaren Körper, der drehbar an dem unteren Fahrkörper angebracht ist; und
ein Speicherbatteriemodul, welches auf den oberen sich drehenden Körper geladen ist,
wobei das Speicherbatteriemodul Folgendes aufweist:
eine Vielzahl von Stapeln, die in y-Richtung angeordnet sind, wobei jeder eine Vielzahl von plattenförmigen Speicherbatteriezellen hat, die in der z-Richtung gestapelt sind, wenn ein rechtwinkliges xyz-Koordinatensystem definiert ist, Druckplatten, die an beiden Enden einer Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen angebracht sind,
erste Verbindungsstangen, die das Paar von Druckplatten miteinander koppeln und eine Druckkraft in Stapelrichtung auf die Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen aufbringen, und
zumindest eine Wärmeübertragungsplatte, die zwischen den Speicherbatteriezellen festgeklemmt ist; und
eine erste Wandplatte und eine zweite Wandplatte, die an jedem der Stapel angebracht sind, welche jeden der Stapel in der y-Richtung zusammendrücken, die an den Druckplatten befestigt sind, und die thermisch mit den Wärmeübertragungsplatten kombiniert sind bzw. zusammenwirken; und
eine dritte Wandplatte und eine vierte Wandplatte, welche die Vielzahl von Stapeln in der x-Richtung zusammendrücken und die an den Druckplatten der Vielzahl von Stapeln und der ersten Wandplatte und der zweiten Wandplatte befestigt sind, die an der Vielzahl von Stapeln angebracht sind.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Das Paar von Druckplatten, die erste Wandplatte und die zweite Wandplatte bilden eine Struktur mit hoher Steifigkeit. Aus diesem Grund kann die Steifigkeit des Speicherbatteriemoduls verbessert werden. Eine ausreichende Zuverlässigkeit kann sichergestellt werden, auch wenn dieses Speicherbatteriemodul auf den oberen sich drehenden Körper geladen wird, was wahrscheinlich Schwingungen, Stöße oder Ähnliches verursachen wird. Zusätzlich können die Speicherbatteriezellen effizient durch die Wärmeübertragungsplatte, die erste Wandplatte und die zweite Wandplatte gekühlt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A und 1B sind Querschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 1.
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1C und 1D sind Querschnittsansichten des Speicherbatteriemoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel 1.
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2A und 2B sind schematische Ansichten, die einen Kühlmittelkanal des Speicherbatteriemoduls nach dem Ausführungsbeispiel 1 zeigen.
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3A und 3B sind Querschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls nach einem Ausführungsbeispiel 2.
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls nach einem Ausführungsbeispiel 3.
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5A ist eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 4,
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5B ist eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls nach einem Ausführungsbeispiel 5, und
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5C ist eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls nach einem Ausführungsbeispiel 6.
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6A und 6B sind Teilquerschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 7.
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7A und 7B sind Querschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 8.
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8A bis 8C sind Teilquerschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 9.
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9 ist eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 10.
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10 ist eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 13.
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11A ist eine Draufsicht einer Speicherbatteriezelle und eines Tragrahmens, der für ein Speicherbatteriemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel 12 verwendet wird,
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11B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 11B-11B der 11A, und
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11C ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 11C-11C der 11A.
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12 ist eine schematische Ansicht eines Hybrid-Schaufelbaggers gemäß einem Ausführungsbeispiel 13.
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13 ist eine schematische Seitenansicht eines Hybrid-Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 13.
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14 ist ein Blockdiagramm des Hybrid-Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 13.
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15 ist ein äquivalentes Schaltungsdiagramm einer Speicherbatterieschaltung des Hybrid-Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 13.
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16 ist eine schematische Ansicht eines elektrischen Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 14.
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17 ist ein Blockdiagramm des elektrischen Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 14.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1A veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 1. Um das Ausführungsbeispiel leicht verständlich zu machen, wird ein rechtwinkliges xyz-Koordinatensystem definiert.
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Eine Vielzahl von plattenförmigen Speicherbatteriezellen 20 und Wärmeübertragungsplatten 25 sind abwechselnd in der Dickenrichtung (in der z-Richtung) gestapelt. Die Speicherbatteriezellen 20 sind an beiden Enden angeordnet. Druckplatten 31 werden in engen Kontakt mit jeweils den äußersten Speicherbatteriezellen 20 gebracht. Eine Vielzahl von Verbindungsstangen 33 verläuft von einer Druckplatte 31 zur anderen Druckplatte 31 und bringt eine Druckkraft in Stapelrichtung (z-Richtung) auf die Speicherbatteriezellen 20 und die Wärmeübertragungsplatten 25 auf.
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Jede der Speicherbatteriezellen 20 drückt ein flaches plattenförmiges Speicherbatterieelement, wie beispielsweise eine sekundäre Batterie oder einen elektrischen zweischichtigen Kondensator mit einem Paar von Laminatfilmen, zusammen und dichtet diese ab. Die Speicherbatteriezelle 20 weist einen Bereich (geschweißten Teil) an einem Außenumfang davon auf, in dem die Laminatfilme zusammengeschweißt sind. Zusätzlich weist die Speicherbatteriezelle 20 ein Paar von Elektrodenanschlüssen 21 auf. Die Elektrodenanschlüsse 21 werden zur Außenseite von gegenseitig gegenüberliegenden Außenumfangsteilen der Speicherbatteriezelle 20 herausgeführt. Einer der Elektrodenanschlüsse 21 ist eine positive Elektrode, und der andere ist eine negative Elektrode. Durch Verbinden der Elektrodenanschlüsse 21 der Speicherbatteriezelle 20, die benachbart zueinander liegen, wird die Vielzahl von Speicherbatteriezellen 20 in Reihe verbunden.
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Aluminium wird beispielsweise für die Wärmeübertragungsplatten 25 verwendet, und rostfreier Stahl wird beispielsweise für die Verbindungsstangen 33 und die Druckplatten 31 verwendet. Eine Struktur, welche die Speicherbatteriezelle 20, die Wärmeübertragungsplatten 25, die Druckplatten 31 und die Verbindungsstangen 33 aufweist, wird als ein Stapelkörper bzw. gestapelter Körper 30 bezeichnet. Ein Paar von Wandplatten 13 und 14 sind auf beiden Seiten des gestapelten Körpers 30 in x-Richtung angeordnet, d. h. um den gestapelten Körper 30 in der x-Richtung zusammenzuklemmen. Die Wandplatten 13 und 14 sind an den Druckplatten 31 jeweils mit Schrauben befestigt.
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Eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 1B-1B der 1A ist in der 1B gezeigt. Eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 1A-1A der 1B entspricht der 1A. Die ebene Form der Speicherbatteriezellen 20 und der Wärmeübertragungsplatten 25 ist im Wesentlichen rechteckig. Die Elektrodenanschlüsse 21 werden aus gegenseitig gegenüberliegenden Seiten herausgeführt (aus einer oberen Seite und einer unteren Seite in 1B). Die Wärmeübertragungsplatte 25 erstreckt sich zur Außenseite der Kante der Speicherbatteriezelle 20 in der Draufsicht.
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Ein Paar von Wandplatten 11 und 12 ist an beiden Seiten des gestapelten Körpers 30 in y-Richtung angeordnet, d. h. um den gestapelten Körper 30 der y-Richtung zusammenzudrücken. Die Wandplatten 11 und 12 kommen in Kontakt mit den Endstirnseiten der Wärmeübertragungsplatten 25. Dadurch werden die Wärmeübertragungsplatten 25 thermisch mit den Wandplatten 11 und 12 gekoppelt. Die Wandplatten 11 und 12 sind jeweils an den Wandplatten 13 und 14 mit Schrauben befestigt. Kanäle 17, welche gestatten, dass ein Kühlmittel dort hindurch fließt, sind innerhalb der Wandplatten 11 und 12 geformt.
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Eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 1C-1C in 1B ist in 10 gezeigt. Die Elektrodenanschlüsse 21, die aus den Speicherbatteriezellen 20 herausgeführt werden, die benachbart zueinander liegen, verlaufen an der Außenseite der Kanten der Wärmeübertragungsplatten 25 und sind mit den Elektrodenanschlüssen 21 der nächsten Speicherbatteriezellen 20 verbunden.
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Eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 1D-1D in 1B ist in 1D gezeigt. Die Wärmeübertragungsplatten 25 kommen in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 an den Endstirnseiten davon. Die Wandplatten 11 und 12 sind jeweils an den Druckplatten 31 mit Schrauben befestigt. Es gibt individuelle Unterschiede bei der Dicke der Speicherbatteriezellen 20, wie in den 1A und 1D gezeigt. Aus diesem Grund variiert die Distanz zwischen dem Paar der Druckplatten 31 von Produkt zu Produkt. Diese Variation kann aufgenommen bzw. ausgeglichen werden, in dem eine Struktur eingesetzt wird, in der die Wandplatten 11 bis 14 in Kontakt mit den Endstirnseiten der Druckplatten 31 kommen, und bei der Löcher, die in den Wandplatten 11 bis 14 ausgeformt sind, als lange Löcher ausgeformt sind, die in der z-Richtung lang sind.
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2A veranschaulicht die Form des Kühlkanals 17, der in der Wandplatte 11 ausgeformt ist. Der Kühlkanal 17 weist einen Einleitungsdurchlass 17A, eine Vielzahl von Hauptpfaden 17B und einen Auslassdurchlass 17C auf. Sowohl der Einlassdurchlass 17A als auch der Auslassdurchlass 17C erstrecken sich zur Innenseite der Wandplatte 11 entlang der x-Richtung von einer Endstirnseite parallel zur z-Richtung. Jeder der Hauptpfade 17B erstreckt sich in der z-Richtung vom Einleitungsdurchlass 17A und erreicht den Auslassdurchlass 17C. Der Einleitungsdurchlass 17A, die Hauptpfade 17B und der Auslassdurchlass 17C sind beispielsweise innerhalb der Wandplatte 11 angeordnet und sind als langgestreckte Löcher gebildet, die sich in einer Richtung parallel zur Oberfläche erstrecken. Der Einleitungsdurchlass 17A und Einleitungsdurchlass 17C werden durch Ausführen einer Bohrbearbeitung mit einem Bohrer von einer Endstirnseite parallel zur xy-Ebene geformt. Die Hauptpfade 17B werden durch Einbetten von Öffnungsteilen mit eingebetteten Stöpseln bzw. Stopfen 17D ausgeformt, nachdem der Bohrvorgang mit einem Bohrer mit einer Endstirnseite parallel zur xy-Ebene ausgeführt wurde. Eine Rohrleitung durch welche ein Kühlmittel läuft, kann in engen Kontakt mit der Wandplatte 11 gebracht werden.
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Ein weiteres Beispiel des Kühlkanals 17 ist in 2B gezeigt. In dem in 2A gezeigten Beispiel ist eine Vielzahl von Hauptpfaden 17B, die sich von dem Einleitungsdurchlass 17A zu dem Auslassdurchlass 17C erstrecken, angeordnet bzw. vorgesehen. In dem in 2B gezeigten Beispiel wird der Hauptpfad 17B durch einen breiten ebenen Kanal gebildet. Die Wandplatte 11 wird geformt durch Formen einer Ausnehmung in einer Metallplatte, welche dem Kühlmittelkanal 17 entspricht, weiter durch Schließen der Ausnehmung mit einer weiteren Metallplatte und durch Verschweißen der äußeren Umfänge der zwei Metallplatten.
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In dem Speicherbatteriemodul, welches im Ausführungsbeispiel 1 gezeigt ist, wird die Struktur der Speicherbatteriezellen 20 und der Wärmeübertragungsplatten 25 durch die Verbindungsstangen 33 und die Druckplatten 31 aufrechterhalten. Die Druckplatten 31 und die Wandplatten 11 bis 14 formen eine Parallel-Epiped-Struktur mit einer rechteckigen Parallel-Epiped-Form, und benachbarte Wandplatten der Parallel-Epiped-Struktur sind miteinander durch Schrauben verbunden. Aus diesem Grund kann eine hohe Steifigkeit sichergestellt werden, und die Positionen der Wärmeübertragungsplatten 25 können bezüglich der Wandplatten 11 und 12 eingeschränkt werden. Die Wärme, welche von den Speicherbatteriezellen 20 erzeugt wird, wird zu den Wandplatten 11 und 12 über die Wärmeübertragungsplatten 25 übertragen. Aus diesem Grund können die Speicherbatteriezellen 20 effizient gekühlt werden. Da eine Druckkraft auf die Speicherbatteriezellen 20 und die Wärmeübertragungsplatten 25 durch die Druckplatten 31 aufgebracht wird, kann der enge Kontaktzustand zwischen den Speicherbatteriezellen 20 und den Wärmeübertragungsplatten 25 verbessert werden. Dadurch kann der Wärmeübertragungswirkungsgrad zwischen den Speicherbatteriezellen 20 und den Wärmeübertragungsplatten 25 verbessert werden.
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Die Druckplatten 31 zum Aufrechterhalten der Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen 20 und der Wärmeübertragungsplatten 25 dienen als die Wandplatten der Parallel-Epiped-Struktur. Die Wandplatten 11 und 12 der Parallel-Epiped-Struktur dienen als Wärmeabsorptionsplatten zum Kühlen der Speicherbatteriezellen 20. Da auf diese Weise den Druckplatten 31 und den Wandplatten 11 und 12 eine Vielzahl von Funktionen gegeben wird, wird die Anzahl der Teile verringert.
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In dem Ausführungsbeispiel 1 sind die Speicherbatteriezellen 20 und die Wärmeübertragungsplatten 25 abwechselnd gestapelt, jedoch kann die Anzahl der Übertragungsplatten 25 reduziert werden. Beispielsweise kann eine Wärmeübertragungsplatte 25 bezüglich zwei Speicherbatteriezellen 20 angeordnet sein. Alternativ kann zumindest eine Wärmeübertragungsplatte 25 im Wesentlichen in der Mitte der gestapelten Speicherbatteriezellen 20 angeordnet sein.
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Ein Schaufelbagger fährt mittels Metallraupen, und zwar anders als Automobile, welche mit Gummirädern fahren. Zusätzlich wird ein oberer sich drehender Körper von einem unteren Fahrkörper bzw. Unterfahrgestell über ein Lager getragen. Das Lager weist Metallteile auf, welche eine relative Drehung ausführen und von denen man nicht sagen kann, dass sie nicht rattern. Aus diesem Grund kann die Schwingung des unteren Fahrkörpers während des Fahrens verstärkt werden und auf den oberen sich drehenden Körper übertragen werden. Entsprechend erfordert das Speicherbatteriemodul, welches auf den oberen sich drehenden Körper geladen ist, eine hohe natürliche Frequenz bzw. Eigenfrequenz, um eine Resonanz zu verhindern.
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Obwohl das Beispiel des Speicherbatteriemoduls mit hoher Steifigkeit basierend auf der Parallel-Epiped-Struktur im Ausführungsbeispiel 1 gezeigt ist, kann eine Struktur eingesetzt werden, in der die Wandplatten 13 und 14 unter einer Bedingung entfernt werden, dass die Steifigkeit oder die Eigenfrequenz erreicht werden können, die für den Betrieb einer Arbeitsmaschine erforderlich sind.
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Im Ausführungsbeispiel 1 werden die elektrischen doppellagigen Kondensatoren oder ähnliches für die Speicherbatteriezellen 20 verwendet. Jedoch können Lithium-Ionen-Kondensatoren verwendet werden. Eine Druckkraft muss nicht auf die Lithium-Ionen-Kondensatoren aufgebracht werden, um die elektrischen Eigenschaften beizubehalten. In diesem Fall hat das Aufbringen einer Druckkraft den Effekt, die Wärmeübertragungseffizienz von den Speicherbatteriezellen 20 zu den Wärmeübertragungsplatten 25 zu verbessern. Eine Druckkraft, die erforderlich ist, um die Speicherbatteriezellen 20 mechanisch zu tragen, und eine Druckkraft, die erforderlich ist, um die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern sind kleiner als eine Druckkraft, die erforderlich ist, um die elektrischen Eigenschaften der elektrischen doppelschichtigen Kondensatoren aufrecht zu erhalten. Entsprechend kann die Druckkraft in einem Fall, wo die elektrischen doppellagigen Kondensatoren für die Speicherbatteriezellen 20 verwendet werden, im Vergleich zu dem Fall kleiner gemacht werden, wo die elektrischen doppellagigen Kondensatoren verwendet werden.
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Ausführungsbeispiel 2
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3A und 3B veranschaulichen Querschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 2. 3B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 3B-3B der 3A, und 3A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 3A-3A der 3B. Unterschiede gegenüber dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 werden unten beschrieben.
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Im Ausführungsbeispiel 1 sind die Wandplatte 11 und die Wandplatte 12 an den Wandplatten 13 und 14, wie in 1B gezeigt, und den Druckplatten 31 wie in 1D gezeigt, nahe den Außenumfangsteilen der Wandplatte 11 und der Wandplatte 12 befestigt. An den Positionen wo die Wandplatten 11 und 12 in Kontakt mit den Wärmeübertragungsplatten 25 kommen, werden die Wandplatten 11 und 12 gegen die Wärmeübertragungsplatten 25 durch die Steifigkeit der Wandplatten 11 und 12 gedrückt.
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Im Ausführungsbeispiel 2 verläuft eine Vielzahl von Verbindungsstangen 40 von der Wandplatte 11 zur Wandplatte 12. Die Verbindungsstangen 40 sind so angeordnet, dass sie nicht räumlich mit der Anordnung der Speicherbatteriezellen 20 und der Wärmeübertragungsplatten 25 in Gegenwirkung treten. Eine Kraft in einer Richtung, in der die Distanz zwischen der Wandplatte 11 und der Wandplatte 12 verringert wird, wird auf beiden Wandplatten 11 und 12 durch die Verbindungsstangen 40 aufgebracht. Löcher, durch welche die Verbindungsstangen 40 verlaufen, sind innerhalb eines Bereiches angeordnet, der von den Positionen umgeben ist, wo die Wandplatten 11 und 12 an den Druckplatten 31 und den Wandplatten 13 und 14 befestigt sind. Aus diesem Grund können die Wandplatten 11 und 12 gegen die Wärmeübertragungsplatten 25 mit einer größeren Kraft gedrückt werden. Dadurch kann die Wärmeübertragungsrate von den Wärmeübertragungsplatten 25 auf die Wandplatten 11 und 12 verbessert werden.
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Obwohl die 3A und 3B das Beispiel zeigen in denen die Vielzahl von Stangen 40 angebracht ist, kann auch nur eine Stange 40 angebracht sein.
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Obwohl das Beispiel des Speicherbatteriemoduls mit hoher Steifigkeit basierend auf der Parallel-Epiped-Struktur im Ausführungsbeispiel 2 gezeigt ist, welches dem Ausführungsbeispiel 1 ähnlich ist, kann eine Struktur eingesetzt werden, in der die Wandplatten 13 und 14 entfernt sind, und zwar unter einer Bedingung, dass die Steifigkeit oder Eigenfrequenz erreicht werden kann, die für eine Arbeitsmaschine erforderlich ist.
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Ausführungsbeispiel 3
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4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 3. Unterschiede bezüglich des Speicherbatteriemoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 werden unten beschrieben.
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Im Ausführungsbeispiel 3 wird anstelle der Wärmeübertragungsplatten 25 eine Zwischenplatte 43 zwischen zwei Speicherbatteriezellen 20 im Wesentlichen in der Mitte der Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen 20 eingesetzt. Eisen oder rostfreier Stahl werden für die Zwischenplatte 43 verwendet, und die Zwischenplatte 43 hat eine höhere Steifigkeit als die Wärmeübertragungsplatten 25.
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Die Zwischenplatte 43 wird an den Endstirnseiten der Zwischenplatte 43 in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 gebracht und wird an den Wandplatten 11 und 12 mit Schrauben befestigt. Verbindungsstangen 33 verlaufen durch Durchgangslöcher, welche in der Zwischenplatte 43 ausgeformt sind. Wenn ein Stoß auf das Speicherbatteriemodul aufgebracht wird, verhindert die Zwischenplatte 43 eine Verschiebung der Verbindungsstangen 33 in der x-Richtung und in der y-Richtung.
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Die Verbindungsstangen 33 können als Trägerstruktur bzw. Balkenstruktur angesehen werden, welche von den Druckplatten 31 an beiden Enden der Verbindungsstangen 33 getragen wird. Das Tragen der Verbindungsstangen 33 mit der Zwischenplatte 43 im Wesentlichen in der Mitte der Verbindungsstangen ist äquivalent damit, dass die Länge der Balken ungefähr halbiert wird. Aus diesem Grund kann die Eigenfrequenz der Schwingung des Speicherbatteriemoduls in der x-Richtung und in der y-Richtung groß gemacht werden. Zusätzlich verhindert die Zwischenplatte 43 eine Verschiebung der Speicherbatteriezellen 20, die damit in Kontakt kommen, in der z-Richtung. Aus diesem Grund kann die Eigenfrequenz der Schwingung des Speicherbatteriemoduls in der z-Richtung groß gemacht werden. Dadurch wird die Stoßbeständigkeit des Speicherbatteriemoduls verbessert.
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Ausführungsbeispiel 4
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5a zeigt eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 4. In dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 sind drei Speicherbatteriemodule mit der gleichen Struktur wie das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 1, welches in 1B gezeigt ist, in der y-Richtung angeordnet. Eine Wandplatte zwischen gegenseitig benachbarten gestapelten Körpern 30 wird gemeinsam von den Speicherbatteriemodulen verwendet. D. h. die Wandplatte 12 von einem Speicherbatteriemodul dient als die Wandplatte 11 des nächsten Speicherbatteriemoduls. Die Wärmeübertragungsplatten 25 von jedem gestapelten Körper 30 kommen in Kontakt mit zwei Wandplatten 11 und 12, welche den gestapelten Körper 30 in der y-Richtung zusammenklemmen. Jede der Wandplatten 13 und 14, welche die drei gestapelten Körper 30 in der x-Richtung zusammendrücken, wird durch ein kontinuierliches Plattenglied gebildet.
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Die Speicherbatteriezelle 20 kann mit einem Entlüftungsventil 27 versehen sein, um Gas auszulassen, welches innerhalb der Speicherbatteriezelle 20 erzeugt wird. Da das Entlüftungsventil 27 im Allgemeinen im Vergleich zur Dicke der Speicherbatteriezelle 20 größer ist, ist es schwierig das Entlüftungsventil 27 an der Endstirnseite im Wesentlichen senkrecht zur z-Achse der Speicherbatteriezelle 20 anzubringen. Da ein Führungsdraht für das Herausziehen einer Elektrode oder Ähnliches in der Nachbarschaft der Kante angeordnet ist, von der ein Elektrodenanschluss 21 der Speicherbatteriezelle 20 herausgeführt wird, neigt sich die Nachbarschaft der Kante bezüglich der xy-Ebene. Das Entlüftungsventil 27 ist in vielen Fällen an diesem geneigten Teil angebracht.
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Während der Montage werden die Wärmeübertragungsplatten 25 von jedem gestapelten Körper 30 in Kontakt mit den Wandplatten auf beiden Seiten gebracht, in dem eine Druckkraft in der y-Richtung auf die drei Speicherbatteriemodule aufgebracht wird, die in der y-Richtung angeordnet sind. In diesem Zustand werden die Wandplatten 13 und 14 an den Wandplatten 11 und 12 und den Druckplatten 31 (1D) des gestapelten Körpers 30 mit Schrauben befestigt.
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Da Wandplatten zwischen gegenseitig benachbarten gestapelten Körpern 30A bis 30C von beiden verwendet werden, kann die Anzahl der Teile verringert werden. Obwohl die drei gestapelten Körper 30 in 5A vorgesehen sind, können ebenso zwei gestapelte Körper 30 vorgesehen sein, und vier oder mehr gestapelte Körper 30 können ebenfalls vorgesehen sein.
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Da das Gas, welches innerhalb der Speicherbatteriezelle 20 erzeugt wird, sich im oberen Bereich des Freiraums innerhalb der Speicherbatteriezelle 20 sammelt, ist es vorzuziehen, eine Ausrichtung aufrecht zu erhalten, in der das Entlüftungsventil 27 in einer vertikal aufwärts gerichteten Richtung angeordnet ist. Das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 wird vorzugsweise an einer Arbeitsmaschine in einer Ausrichtung bzw. Lage montiert, in der die x-Richtung parallel zur vertikalen Richtung wird (die Lage in der yz-Ebene wird horizontal). Das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 ist geeignet zur Montage an einem Instrument bzw. einer Maschine oder einer Arbeitsmaschine mit einem Befestigungsraum, der sich in horizontaler Richtung erstreckt.
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Ausführungsbeispiel 5
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5B zeigt eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 5. Das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 weist drei gestapelte Körper 30 mit der gleichen Struktur auf wie das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 1.
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Die drei gestapelten Körper 30 sind in der x-Richtung in einer Ausrichtung angeordnet, in der die jeweiligen Stapelrichtungen parallel zur z-Richtung werden. Die Wandplatten 11 und 12 klemmen die drei gestapelten Körper 30 in der y-Richtung zusammen. Die Wandplatten 13 und 14 klemmen die drei gestapelten Körper 30 in der x-Richtung zusammen. Eine Unterteilungswand 15 ist zwischen gegenseitig benachbarten gestapelten Körpern 30 angeordnet. Die Wandplatten 13 und 14 und die Unterteilungswände 15 sind an den Wandplatten 11 und 12 mit Schrauben befestigt. Zusätzlich sind die Druckplatten 31 (1D) des gestapelten Körpers 30 an den Wandplatten 11 und 12 mit Schrauben befestigt, ähnlich wie im Fall des Ausführungsbeispiels 1. Darüber hinaus sind auch die Druckplatten 31 und die Unterteilungswände 15 ineinander mit Schrauben befestigt. Die jeweiligen Wärmeübertragungsplatten 25 des gestapelten Körpers 30 kommen in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12. Die Kühlmittelkanäle 17 sind in der Wandplatte 11 und 12 ausgeformt.
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Die Druckplatten 31 und die Wandplatten 11 bis 14 bilden eine Parallel-Epiped-Struktur. Aus diesem Grund kann eine hohe Steifigkeit sichergestellt sein. Zusätzlich haben die Unterteilungswände 15 eine Funktion, die weiter die Steifigkeit verbessert.
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Im Ausführungsbeispiel 15 ist es nicht notwendig, eine Druckkraft in der x-Richtung aufzubringen, wenn die Wandplatten 11 und 12 festgelegt sind, da die Wärmeübertragungsplatten 25 in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 kommen. Aus diesem Grund sind die Montage und die Instandhaltung bei dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 einfach im Vergleich zu dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 4.
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Wenn die Anordnung des Entlüftungsventils 27 berücksichtigt wird, ist das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 ähnlich wie beim Fall des Ausführungsbeispiel 4 auch vorzugsweise an einer Arbeitsmaschine in einer Lage befestigt in der die x-Richtung parallel zur vertikalen Richtung wird (Ausrichtung in der die yz-Ebene horizontal wird). Das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 ist geeignet zur Befestigung an einer Einrichtung oder einer Arbeitsmaschine mit einem flachen Befestigungsraum, wobei die Dicken-Richtung zur horizontalen Richtung weist.
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Ausführungsbeispiel 6
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5C zeigt eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 6. In dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel sind drei Speicherbatteriemodule mit der gleichen Struktur wie das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 1, welches in 1B gezeigt ist, in der y-Richtung angeordnet. Gegenseitig benachbarte Speicherbatteriemodule haben nicht die Wandplatten 11 und 12 gemeinsam, und die Wandplatten sind individuell vorgesehen. Aus diesem Grund sind die zwei Wandplatten 11 und 12 zwischen gegenseitig benachbarten gestapelten Körpern 30 angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel 6 können die Wandplatten 13 und 14 an den Wandplatten 11 und 12 befestigt werden, nachdem die Wandplatten 11 und 12 an jedem der gestapelten Körper 30 befestigt sind. Aus diesem Grund ist es nicht nötig, eine Druckkraft in der y-Richtung auf die Speicherbatteriemodule aufzubringen, wenn die Wandplatten 13 und 14 befestigt sind. Obwohl das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 eine vergrößerte Anzahl von Teilen im Vergleich zu dem Speicherbatteriemodul des Ausführungsbeispiels 4 hat, welches in 5A gezeigt ist, sind dessen Montage und Instandhaltung einfach.
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Wenn die Anordnung des Entlüftungsventils 27 betrachtet wird, wird das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 ähnlich im Fall des Ausführungsbeispiels 4 ebenfalls vorzugsweise an einer Arbeitsmaschine in einer Ausrichtung montiert, in der die x-Richtung parallel zur vertikalen Richtung wird (einer Ausrichtung, in der die xy-Ebene horizontal wird). Das Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 ist geeignet zur Befestigung an einer Einrichtung oder einer Arbeitsmaschine mit einem Befestigungsraum, der sich in horizontaler Richtung erstreckt.
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Ausführungsbeispiel 7
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6A zeigt eine Querschnittsansicht des Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 7. Unterschiede zwischen dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 wie in den 1A bis 1D gezeigt, werden unten beschrieben.
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Da die Wärmeübertragungsplatten 25 im Ausführungsbeispiel 1, wie in 1D gezeigt, in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 kommen, sind beide thermisch miteinander kombiniert. Im Ausführungsbeispiel 7 sind die Wärmeübertragungsplatten 25 und die Wandplatten 11 und 12 mit thermisch leitenden Klebstoffen 45 an Kontaktstellen miteinander verbunden, so dass die Wärmeübertragungsplatten 25 an den Wandplatten 11 und 12 verankert sind. in einem Fall, wo kleine Spalte zwischen den Wärmeübertragungsplatten 25 und den Wandplatten 11 und 12 geformt sind, sind diese Spalte mit dem Klebstoff gefüllt. Aus diesem Grund kann die Wärmeübertragungsrate zwischen den Wärmeübertragungsplatten 25 und den Wandplatten 11 und 12 verbessert werden. Als solches kann der thermische Widerstand an den Kontaktstellen klein gemacht werden, in dem verhindert wird, dass die Wärmeübertragungsplatten 25 in Gleitkontakt mit den Wandplatten 11 und 12 kommen (was verhindert, dass sich die Wärmeübertragungsplatten 25 in einen Zustand bewegen, wo die Wärmeübertragungsplatten 25 in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 kommen). Dadurch kann der Kühlwirkungsgrad der Wärmeübertragungsplatten 25 und der Speicherbatteriezellen 20 verbessert werden, und ein beträchtlicher Anstieg der Temperatur der Speicherbatteriezellen 20 kann unterdrückt werden.
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Wie in 6B gezeigt, können Nuten 46 in den jeweiligen Innenflächen der Wandplatten 11 und 12 ausgeformt sein. Die Kanten der Wärmeübertragungsplatten 25 werden in die Nuten 46 eingesetzt und thermisch leitende Klebstoffe 46 füllen die Nuten.
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Obwohl das Beispiel des Speicherbatteriemoduls mit hoher Steifigkeit basierend auf der Parallel-Epiped-Struktur im Ausführungsbeispiel 7 gezeigt ist, kann ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 1 eine Struktur eingesetzt werden, in der die Wandplatten 13 und 14 (1A und 1B) entfernt bzw. weggelassen sind, und zwar unter der Bedingung, dass die Steifigkeit oder die Eigenfrequenz erreicht werden können, die für den Betrieb einer Arbeitsmaschine erforderlich sind.
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Ausführungsbeispiel 8
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Die 7A und 7B zeigen Querschnittsansichten eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 8. 7B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 7B-7B der 7A, und 7A ist eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 7A-7A der 7B. Unterschiede gegenüber dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 2, welches in den 3A und 3B gezeigt ist, werden unten beschrieben.
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Ähnlich wie bei Ausführungsbeispiel 1 bringen die Druckplatten 31 eine Druckkraft in der Stapelrichtung auf die Speicherbatteriezellen 20 auf, und die Positionen der Wärmeübertragungsplatten 25 sind bezüglich der Wandplatten 11 und 12 eingeschränkt. Die inneren Oberflächen der Wandplatten 11 und 12 sind mit drei Ausnehmungen 50 ausgeformt, die sich in der z-Richtung erstrecken. Jede der Ausnehmungen 50 hat eine Abmessung in der Breiten-Richtung, die größer ist als eine Abmessung in der Tiefen-Richtung. Die Ausnehmung 50 ist mit einem elastischen Glied 51 mit thermischer Leitfähigkeit beladen bzw. gefüllt. Es wird beispielsweise ein wärmeübertragendes Gummiflächenelement für das elastische Glied 51 verwendet. Die Kante der Wärmeübertragungsplatte 25 schneidet die Ausnehmungen 50 oder überlappt die Ausnehmungen 50 teilweise.
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Ein Teil des elastischen Gliedes 51 steht von der Öffnungsfläche der Ausnehmung 50 in einem Zustand vor, wo keine äußere Kraft auf das elastische Glied 51 aufgebracht wird. Beispielsweise wird ein wärmeübertragendes Gummiflächenelement als das elastische Glied 51 verwendet, welches dicker ist als die Tiefe der Ausnehmung 50.
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Wie in 7A gezeigt, kommen die Wärmeübertragungsplatten 25 in Kontakt mit den Innenflächen der Wandplatten 11 und 12 in Bereichen, wo die Ausnehmungen 50 nicht ausgeformt sind. Wie in 7A und 7B gezeigt, drückt die Wärmeübertragungsplatte 25 die elastischen Glieder 51 in Regionen zusammen, wo die Kante der Wärmeübertragungsplatte 25 die Ausnehmungen 50 schneidet, und in Regionen wo die Kante der Wärmeübertragungsplatte 25 die Ausnehmungen 50 überlappt.
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Das Wärmeübertragungsglied 25 und die Wandplatten 11 und 12 sind thermisch miteinander über die elastischen Glieder 51 gekoppelt. Aus diesem Grund kann eine stabile thermische Koppelung sichergestellt werden. Indem auf diese Weise verhindert wird, dass die Wärmeübertragungsplatten 25 in gleitenden Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 kommen, kann der thermische Widerstand an den Kontaktstellen klein gemacht werden. Dadurch kann die Kühleffizienz der Wärmeübertragungsplatten 25 und der Speicherbatteriezellen 20 verbessert werden und ein merklicher Anstieg der Temperatur der Speicherbatteriezellen 20 kann unterdrückt werden.
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Der Teil des elastischen Gliedes 51, der von der Öffnungsebene von der Ausnehmung 50 vorsteht, wird ein Druckrand. Das elastische Glied 51 wird nicht mehr zusammengedrückt als dieser Druckrand. Durch Einstellen der Abmessung (der Dicke) des elastischen Gliedes 51 und der Tiefe der Ausnehmung 50 kann der Druckrand so ausgeführt werden, dass er in einen gewünschten zulässigen Bereich fällt. Aus diesem Grund kann eine Verschlechterung des elastischen Gliedes 51 über die Zeit verursacht durch Kriechspannung unterdrückt werden.
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Obwohl das Beispiel des Speicherbatteriemoduls mit hoher Steifigkeit basierend auf der Parallel-Epiped-Struktur im Ausführungsbeispiel 8 gezeigt ist, kann ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 2 eine Struktur eingesetzt werden, in der die Wandplatten 13 und 14 (7A) entfernt bzw. weggelassen sind, und zwar unter der Bedingung, dass die Steifigkeit oder die Eigenfrequenz erreicht werden können, die für den Betrieb einer Arbeitsmaschine erforderlich sind.
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Ausführungsbeispiel 9
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8A zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 9. Unterschiede gegenüber dem Speicherbatteriemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel 1, welches in den 1A bis 1D gezeigt ist, werden unten beschrieben.
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Im Ausführungsbeispiel 9 werden die Endteile der Wärmeübertragungsplatten 25, die in Kontakt mit den Wandplatten 11 und 12 kommen im Wesentlichen senkrecht in einem Abschnitt parallel zur xy-Ebene gebogen. Aus diesem Grund wird die Kontaktfläche zwischen den Wärmeübertragungsplatten 25 und den Wandplatten 11 und 12 groß. Dadurch kann die Wärmeübertragungsrate zwischen beiden verbessert werden.
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Wie in 8B gezeigt, kann ein Biegeteil mit einem gewissen Grad an Krümmung vorgesehen sein. Alternativ, wie in 8C gezeigt, können die Abschnitte der Endteile der Wärmeübertragungsplatten 25 eine T-Form haben.
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Ausführungsbeispiel 10
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9 zeigt eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 10. Im Ausführungsbeispiel 10 sind anstelle der Kühlmittelkanäle 17 des Ausführungsbeispiels 1 wie in 1B gezeigt, unregelmäßige Elemente 55 zum Verbessern des Wärmeabstrahlungswirkungsgrades an den Außenflächen der Wandplatten 11 und 12 ausgeformt. Ausnehmungen der unregelmäßigen Elemente 55 bilden beispielsweise ein Gittermuster. In anderer Hinsicht ist die Struktur die gleiche wie die Struktur des Speicherbatteriemoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel 1. Wenn die wärmeabstrahlenden unregelmäßigen Elemente 55 anstelle des Kühlmittelkanals 17 angebracht sind, kann die Wärme, die in den Speicherbatteriezellen 20 erzeugt wird, effizient abgestrahlt werden.
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Obwohl das Beispiel des Speicherbatteriemoduls mit hoher Steifigkeit basierend auf der Parallel-Epiped-Struktur im Ausführungsbeispiel 10 gezeigt ist, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 1, kann eine Struktur eingesetzt werden, in der die Wandplatten 13 und 14 (1A und 1B) weggelassen sind, und zwar unter der Bedingung, dass die Steifigkeit oder die Eigenfrequenz erreicht werden können, die für den Betrieb einer Arbeitsmaschine erforderlich sind.
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Ausführungsbeispiel 11
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10 zeigt eine Querschnittsansicht eines Speicherbatteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel 11. In der folgenden Beschreibung wird auf die Unterschiede gegenüber dem Ausführungsbeispiel 8 geachtet, welches in den 7A und 7B gezeigt ist, und eine Beschreibung der gleichen Konfiguration wird weggelassen.
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Im Ausführungsbeispiel 8 werden die Verbindungsstangen 33 (7A und 7B) verwendet, um eine Druckkraft auf die Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen 20 und der Wärmeübertragungsplatten 25 aufzubringen. Im Ausführungsbeispiel 11 werden die Verbindungsstangen nicht verwendet, und eine Druckkraft wird durch einen Keil aufgebracht.
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Wie in 10 gezeigt, sind bei den Druckplatten 31 die Teile, welche die Endstirnseiten parallel zur x-Achse und die Außenflächen verbinden, mit Fasen versehen, um geneigte Oberflächen 11A zu formen. Die Wandplatten 11 und 12 sind mit geneigten Oberflächen 31A parallel zu den geneigten Oberflächen 11A geformt. Schrauben, die Befestigungskomponenten 56 bilden, erreichen die Außenfläche der Wandplatte 11 durch die Innenseite der Wandplatte 12, die Druckplatten 31 und die andere Wandplatte 11 in der y-Achsenrichtung von der Außenfläche von einer Wandplatte 12. Eine Druckkraft in der y-Achsenrichtung wird auf die Wandplatten 11 und 12 durch die Befestigungskomponenten 56 aufgebracht.
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Durch diese Druckkraft werden die wärmeübertragenden Gummiflächenelemente 51 elastisch verformt, und die Wärmeübertragungsplatten 25 werden gegen die Wandplatten 11 und 12 über die wärmeübertragenden Gummiflächenelemente 51 gedrückt. Es ist dadurch möglich Wärme effizient auf die Wandplatten 11 und 12 von den Wärmeübertragungsplatten 25 zu übertragen.
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Wenn die Wandplatten 11 und 12 sich einander nähern, kommen darüber hinaus die geneigte Oberfläche 11A und die geneigte Oberfläche 31A in Kontakt miteinander und eine Kraft wird auf das Paar von Druckplatten 31 in einer Richtung aufgebracht, in der sich das Paar von Druckplatten 31 einander nähert. Dadurch wird eine Druckkraft in der z-Achsen-Richtung auf die Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen 20 und der Wärmeübertragungsplatten 25 aufgebracht.
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Im Ausführungsbeispiel 11 können die Befestigungskomponenten 56 eine Druckkraft in der y-Achsen-Richtung aufbringen, welche die Wärmeübertragungsplatten 25 gegen die Wandplatten 11 und 12 drückt, und eine Druckkraft in der z-Achsen-Richtung, die auf die Stapelstruktur aufzubringen ist. Um eine ausreichende Druckkraft in der z-Achsen-Richtung aufzubringen, ist es vorzuziehen die Abmessung der Druckplatten 31 in der y-Achsen-Richtung so einzustellen das Spalte zwischen den Endstirnseiten der Druckplatten 31 senkrecht zur y-Achse und den Innenflächen der Wandplatten 11 und 12 in einem Zustand sichergestellt werden, wenn die wärmeübertragenden Gummiflächenelemente 51 elastisch verformt werden.
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Obwohl das Beispiel des Speicherbatteriemoduls mit hoher Steifigkeit basierend auf der Parallel-Epiped-Struktur im Ausführungsbeispiel 11 gezeigt ist, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 1, kann eine Struktur eingesetzt werden, in der die Wandplatten 13 und 14 (7A) weggelassen sind, und zwar unter der Bedingung, dass die Steifigkeit oder die Eigenfrequenz erreicht werden können, die für eine Arbeitsmaschine erforderlich sind.
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Ausführungsbeispiel 12
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11A zeigt eine Ansicht einer Speicherbatteriezelle und eines Tragrahmens, die für ein Speicherbatteriemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel 12 verwendet werden. Die Konfiguration der Speicherbatteriezelle 20 und der Elektroden 21 ist die gleiche wie im Ausführungsbeispiel 1. Ein Paar von Elektroden 21 wird aus gegenseitig gegenüberliegenden Kanten der Speicherbatteriezelle 20 herausgeführt. In der Draufsicht ist ein Tragrahmen 60 so angeordnet, dass er die Speicherbatteriezelle 20 umgibt. Es wird beispielsweise isolierendes Harz bzw. Plastik für den Tragrahmen 60 verwendet. Die Elektroden 21 erstrecken sich zur Außenseite zur Außenumfangskante des Tragrahmens 60.
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11B zeigt eine Querschnittsansicht in einer Strich-Punkt-Linie 11B-11B der 11A. Die Speicherbatteriezelle 20 hat einen dünnen Teil 20A, in dem vordere und hintere Laminatfilme am Außenumfangsteil der Zelle verschweißt sind. Eine Seitenfläche an der Innenumfangsseite des Tragrahmens 60 hat eine zweistufige Stufenform. Der dünne Teil 20A ist an einer Gewindefläche 61 am Innenumfang des Tragrahmens 60 durch ein zweiseitiges Klebeband oder Ähnliches befestigt. Der Tragrahmen 60 ist dünner als die Speicherbatteriezelle 20. Aus diesem Grund behindert der Tragrahmen 60 nicht das Aufbringen einer Druckkraft auf die Speicherbatteriezellen 20 wenn die Speicherbatteriezellen 20 in der Dicken-Richtung zusammen mit dem Tragrahmen 60 gestapelt werden.
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11C zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Strich-Punkt-Linie 11C-11C der 11A. Die Elektroden 21 werden zur Außenseite von der Kante des dritten Teils 20A der Speicherbatteriezelle 20 herausgeführt. Wie in 11A in der Draufsicht gezeigt, erstreckt sich die Gewindefläche 61 vom Außenumfang des Tragrahmens in die Bereiche des Tragrahmens 60, die mit den Elektroden 21 überlappen. Die Elektroden 21 erstrecken sich zur Außenseite des Außenumfangs des Tragrahmens 60 über die Region über die Gewindefläche 61.
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Im Ausführungsbeispiel 12 dient die Seitenfläche der Außenumfangsseite des Tragrahmens 60 als eine Referenzebene zum Ausrichten bezüglich der Richtung in einer Ebene senkrecht zur Stapelrichtung, wenn die Speicherbatteriezellen 20 in der Dicken-Richtung gestapelt sind. Aus diesem Grund kann eine Ausrichtung leicht ausgeführt werden. Zusätzlich schützt der Tragrahmen 60 die Speicherbatteriezelle 20, wenn jede Speicherbatteriezelle 20 einzeln gehandhabt wird. Aus diesem Grund kann ein Schaden an der Speicherbatteriezelle 20 verhindert oder verringert werden.
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Ausführungsbeispiel 13
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Im Ausführungsbeispiel 13 wird ein Schaufelbagger als ein Beispiel erklärt, auf dem mindestens eines der Speicherbatteriemodule der Ausführungsbeispiele 1 bis 12 montiert ist.
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12 ist eine schematische Draufsicht eines Hybrid-Schaufelbaggers als eine Arbeitsmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel 13.
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Ein unterer Fahrkörper (Fahrmaschine) 71 ist an einem oberen sich drehenden Körper 70 über ein Drehlager 73 angebracht. Ein Motor 74, eine Hauptpumpe 75, ein Elektromotor 76, ein Öltank 77, ein Kühlventilator 78, ein Sitz 79, ein Speicherbatteriemodul 80, und ein Motorgenerator 83 sind auf dem oberen sich drehenden Körper 70 angebracht. Der Motor 74 erzeugt Antriebsleistung durch die Verbrennung von Brennstoff. Der Motor 74, die Hauptpumpe 75 und der Motorgenerator 83 übertragen und empfangen Drehmomente über einen Drehmomentübertragungsmechanismus 81. Die Hauptpumpe 75 liefert unter Druck stehendes Öl zu einem Hydraulikzylinder eines Auslegers 82 oder einer ähnlichen Vorrichtung.
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Der Motorgenerator 83 wird durch die Antriebsleistung des Motors 74 angetrieben, um Elektrizität zu erzeugen (Leistungserzeugungsbetrieb). Die erzeugte elektrische Leistung wird zum Speicherbatteriemodul 80 geliefert, um das Speicherbatteriemodul 80 aufzuladen. Zusätzlich wird der Motorgenerator 83 von der elektrischen Leistung vom Speicherbatteriemodul 80 angetrieben, um eine Antriebsleistung zur Unterstützung des Motors 74 zu erzeugen (Unterstützungsbetrieb). Der Öltank 77 speichert Öl für einen Hydraulikkreislauf. Der Kühlventilator 78 unterdrückt einen Anstieg der Öltemperatur des Hydraulikkreislaufs. Ein Bediener sitzt auf dem Sitz 79 um den Hybrid-Schaufelbagger zu bedienen.
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13 zeigt eine Seitenansicht des Hybrid-Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 13. Der obere sich drehende Körper 70 ist auf dem unteren Fahrkörper 71 mittels des Drehlagers 73 befestigt. Der obere sich drehende Körper 70 dreht sich im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn bezüglich des unteren Fahrkörpers 71 durch eine Antriebskraft vom Elektromotor 76 (siehe 12). Der Ausleger 82 ist an dem oberen sich drehenden Körper 70 befestigt. Der Ausleger 82 wird in vertikaler Richtung bezüglich des oberen sich drehenden Körpers 70 durch einen Auslegerzylinder 107 geschwenkt, welcher hydraulisch angetrieben wird. Ein Arm 85 ist an der Spitze des Auslegers 82 angebracht. Der Arm 85 wird in einer Richtung nach vorne und nach hinten bezüglich des Auslegers 82 durch einen Armzylinder 108 geschwenkt, der hydraulisch angetrieben wird. Eine Schaufel 86 ist an der Spitze des Arms 85 angebracht. Die Schaufel 86 wird in vertikaler Richtung bezüglich des Arms 85 durch einen Schaufelzylinder 109 geschwenkt, der hydraulisch angetrieben wird.
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Das Speicherbatteriemodul 80 ist auf dem oberen sich drehenden Körper 70 über eine Befestigung 90 und einen Dämpfer (Antivibrationsvorrichtung) 91 für ein Speicherbatteriemodul befestigt. Die Speicherbatteriemodule gemäß den obigen Ausführungsbeispielen 1 bis 12 werden als das Speicherbatteriemodul 80 verwendet. Der Drehmotor 76 (12) wird durch die elektrische Leistung angetrieben, die vom Speicherbatteriemodul 80 geliefert wird. Zusätzlich wandelt der Drehmotor 76 kinetische Energie in elektrische Energie um, um eine regenerative elektrische Leistung zu erzeugen. Das Speicherbatteriemodul 80 wird durch die erzeugte regenerative elektrische Leistung aufgeladen.
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14 zeigt ein Blockdiagramm des Hybrid-Schaufelbaggers gemäß dem Ausführungsbeispiel 13. In 14 wird ein mechanisches Antriebssystem durch eine doppelte Linie ausgedrückt, eine Hochdruckhydraulikleitung wird durch eine dicke durchgezogene Linie ausgedrückt, ein elektrisches System wird durch eine dünne durchgezogene Linie ausgedrückt, und eine Pilot- bzw. Vorsteuerleitung wird durch eine unterbrochene Linie ausgedrückt.
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Eine Antriebswelle des Motors 74 ist mit einer Eingangswelle des Drehmomentübertragungsmechanismus 81 gekoppelt. Motoren, die eine Antriebskraft mit anderen Brennstoffen erzeugen, als mit Elektrizität, beispielsweise Verbrennungsmotoren, wie ein Dieselmotor oder Ähnliches, werden als der Motor 74 verwendet. Der Motor 74 wird immer während des Betriebs der Arbeitsmaschine betrieben.
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Eine Antriebswelle des Motorgenerators 83 ist mit einer anderen Eingangswelle des Drehmomentübertragungsmechanismus 81 gekoppelt. Der Motorgenerator 83 kann beide Betriebsarten ausführen, d. h. den elektrischen (Unterstützungs-)Betrieb und den Leistungserzeugungsbetrieb. Beispielsweise wird ein Motor mit inneren Permanent-Magneten (IPM–Motor, IPM = interior permanent magnetic) für den Motorgenerator 83 verwendet, bei dem Magneten innerhalb eines Rotors eingebettet sind.
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Der Drehmomentübertragungsmechanismus 81 hat zwei Eingangswellen und eine Ausgangswelle. Eine Antriebswelle der Hauptpumpe 75 ist mit dieser Ausgangswelle gekoppelt.
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In einem Fall, wo die Last, die auf den Motor 74 aufgebracht wird, groß ist, führt der Motorgenerator 83 einen Unterstützungsbetrieb aus, und die Antriebskraft des Motorgenerators 83 wird zur Hauptpumpe 75 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 81 übertragen. Dies verringert die Last, die auf den Motor 74 aufgebracht wird. Wenn andererseits die Last, die auf den Motor 74 aufgebracht wird, klein ist, wird der Motorgenerator 83 so betrieben, dass er Leistung erzeugt, wenn die Antriebskraft des Motors 74 auf den Motorgenerator 83 über den Drehmomentübertragungsmechanismus 81 übertragen wird. Das Umschalten des Motorgenerators 83 zwischen dem Unterstützungsbetrieb und dem Leistungserzeugungsbetrieb wird durch einen Inverter bzw. Stromrichter 118 ausgeführt, der mit dem Motorgenerator 83 verbunden ist. Der Inverter 118 wird durch eine Steuervorrichtung 130 gesteuert.
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Die Steuervorrichtung 130 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = central processing unit) 130A und einen internen Speicher 130B auf. Die CPU 130A führt ein Antriebssteuerprogramm aus, welches im internen Speicher 130B gespeichert ist. Die Steuervorrichtung 130 zeigt die Abnutzungszustände oder Ähnliches von verschiedenen Vorrichtungen auf der Anzeigevorrichtung 135 an, wodurch die Aufmerksamkeit eines Fahrers hervorgerufen wird.
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Die Hauptpumpe 75 liefert Öldruck zu einem Steuerventil 117 über die Hochdruckhydraulikleitung 116. Das Steuerventil 117 verteilt unter Druck stehendes Öl zu den Hydraulikmotoren 101A und 101B, dem Auslegerzylinder 107, dem Armzylinder 108 und dem Schaufelzylinder 109 gemäß den Befehlen vom Fahrer. Die Hydraulikmotoren 101A und 101B treiben zwei linke und rechte Raupen an, die jeweils in dem unteren Fahrkörper 71 vorgesehen sind, wie in 13 gezeigt.
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Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des elektrischen Systems des Motorgenerators 83 sind mit einer Speicherbatterieschaltung 190 über den Stromrichter bzw. Inverter 118 verbunden. Der Inverter 118 führt eine Betriebssteuerung des Motorgenerators 83 auf der Grundlage eines Befehls von der Steuervorrichtung 130 aus. Ein Drehmotor 76 ist weiter mit der Speicherbatterieschaltung 190 über einen weiteren Inverter 120 verbunden. Die Speicherbatterieschaltung 190 und der Inverter 120 werden durch die Steuervorrichtung 130 gesteuert.
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Erforderliche elektrische Leistung wird zum Motorgenerator 83 von der Speicherbatterieschaltung 190 geliefert, während der Unterstützungsbetrieb des Motorgenerators 83 ausgeführt wird. Die elektrische Leistung, die vom Motorgenerator 83 erzeugt wird, wird zur Speicherbatterieschaltung 190 geliefert, während der Leistungserzeugungsbetrieb des Motorgenerators 83 ausgeführt wird.
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Der Drehmotor 76 wird mit einem Wechselstrom durch einen Pulsbreiten-Modulationssteuersignal (PWM–Steuersignal, PWM = puls-width-modulation) vom Inverter 120 angetrieben, um sowohl in einem Leistungsbetrieb als auch in einem regenerativen Betrieb zu arbeiten. Ein IPM-Motor wird beispielsweise für den Drehmotor 76 verwendet. Der IPM-Motor erzeugt eine große induzierte elektromotorische Kraft während der Regeneration.
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Der Drehmotor 76 dreht den oberen Drehkörper 70 über ein Untersetzungsgetriebe 124 während des Leistungsbetriebs des Drehmotors 76. In diesem Fall macht das Untersetzungsgetriebe 124 die Drehgeschwindigkeit langsam. Dies steigert die Drehkraft, die vom Drehmotor 76 erzeugt wird. Zusätzlich wird der Drehbetrieb des oberen sich drehenden Körpers 70 während des regenerativen Betriebs zum Drehmotor 76 über das Untersetzungsgetriebe 124 übertragen, wodurch der Drehmotor 76 eine regenerative elektrische Leistung erzeugt. In diesem Fall steigert das Untersetzungsgetriebe 124 die Drehgeschwindigkeit im Gegensatz zu der Situation während des Leistungsbetriebs. Dadurch kann die Drehfrequenz bzw. Drehzahl des Drehmotors 76 erhöht werden.
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Ein Resolver bzw. Winkelmesser 122 detektiert eine Position in Drehrichtung der Drehwelle des Drehmotors 76. Das Ergebnis der Detektion wird in die Steuervorrichtung 130 eingegeben. Durch Detektieren einer Position in Drehrichtung der Drehwelle des Drehmotors 76 vor dem Betrieb und nach dem Betrieb werden ein Drehwinkel und eine Drehrichtung abgeleitet.
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Eine mechanische Bremse 123 ist mit der Drehwelle des Drehmotors 76 gekoppelt um eine mechanische Bremskraft zu erzeugen. Der Bremszustand und der Lösezustand der mechanischen Bremse 123 sind unter der Steuerung der Steuervorrichtung 130 und werden durch einen elektromagnetischen Schalter geschaltet.
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Die Pilot- bzw. Vorsteuerpumpe 115 erzeugt einen Pilot- bzw. Vorsteuerdruck, der für ein hydraulisches Betätigungssystem erforderlich ist. Der erzeugte Vorsteuerdruck wird zu einer Betätigungsvorrichtung 126 über eine Vorsteuerleitung 125 geliefert. Die Betätigungsvorrichtung 126 weist einen Hebel oder ein Pedal auf, und wird von einem Fahrer betätigt. Die Betätigungsvorrichtung 126 wandelt Primäröldruck, der von der Vorsteuerleitung 125 geliefert wird, gemäß der Betätigung des Fahrers in Sekundäröldruck um. Der Sekundäröldruck wird zum Steuerventil 117 über eine Hydraulikleitung 127 übertragen, und wird zu einem Drucksensor 129 über eine weitere Hydraulikleitung 128 übertragen.
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Das Ergebnis der Druckdetektion, wie vom Drucksensor 129 detektiert, wird in die Steuervorrichtung 130 eingegeben. Dadurch kann die Steuervorrichtung 130 die Betätigungssituationen bzw. Betätigungszustände des unteren Fahrkörpers 71, des Drehmotors 76, des Auslegers 82, des Arms 85 und der Schaufel 86 detektieren. Insbesondere bei dem Hybrid-Schaufelbagger gemäß dem Ausführungsbeispiel 13 treibt der Drehmotor 76 das Drehlager 73 an. Aus diesem Grund ist es erwünscht, die Betätigungsgröße zum Steuern des Drehmotors 76 mit hoher Präzision zu detektieren. Die Steuervorrichtung 130 kann die Betätigungsgröße des Hebels über den Drucksensor 129 mit hoher Präzision detektieren.
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Darüber hinaus kann die Steuervorrichtung 130 einen Zustand (nicht Betriebszustand) detektieren, wo der untere Fahrkörper 71, der Drehmotor 76, der Ausleger 82, der Arm 85 und die Schaufel 86 überhaupt nicht betrieben werden und weder eine Lieferung von elektrischer Leistung zur Speicherbatterieschaltung 190 noch ein notwendiges Herausleiten von elektrischer Leistung aus der Speicherbatterieschaltung 190 ausgeführt wird.
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15 zeigt ein äquivalentes Schaltungsdiagramm der Speicherbatterieschaltung 190. Die Speicherbatterieschaltung 190 weist ein Speicherbatteriemodul 80, einen Wandler 200 und eine Gleichstrombusleitung 210 auf. Das Speicherbatteriemodul 80 ist mit einem Paar von Leistungsquellenverbindungsanschlüssen 203A und 203B des Wandlers 200 verbunden, und die Gleichstrombusleitung 210 ist mit einem Paar von Ausgangsanschlüssen 204A und 204B verbunden. Ein Leistungsquellenverbindungsanschluss 203B und ein Ausgangsanschluss 204B sind geerdet. Die Speicherbatteriemodule gemäß den obigen Ausführungsbeispielen 1 bis 10 werden als das Speicherbatteriemodul 80 verwendet.
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Die Gleichstrombusleitung 210 ist mit dem Motorgenerator 83 und dem Drehmotor 76 über die Inverter 118 und 120 verbunden. Eine Spannung, die in der Gleichstrombusleitung 210 erzeugt wird, wird von einem Voltmeter bzw. Spannungsmesser 211 gemessen und das gemessene Ergebnis wird in die Steuervorrichtung 130 eingegeben.
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Eine Reihenschaltung, wo ein Kollektor eines Step-Up-IGBT (IGBT = insulated gate bipolar transistor) 202A und ein Emitter eines Step-Down-IGBT 202B gegenseitig verbunden sind, ist zwischen den Ausgangsanschlüssen 204A und 204B angeschlossen. Ein Emitter des Step-Up-IGBT 202A ist geerdet und ein Kollektor des Step-Down-IGBT 202B ist mit dem Ausgangsanschluss 204A auf der Hochspannungsseite verbunden. Ein gegenseitiger Verbindungspunkt zwischen dem Step-Up-IGBT 202A und dem Step-Down-IGBT 202B ist mit dem Leistungsquellenverbindungsanschluss 203A auf der Hochspannungsseite über einen Reaktor 201 verbunden.
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Dioden 202a und 202b sind parallel mit dem Step-Up-IGBT 202A bzw. dem Step-Down-IGBT 202B in einer Richtung verbunden, in der eine Richtung vom Emitter zum Kollektor einer Vorwärtsrichtung entspricht. Ein Glättungskondensator 205 wird zwischen den Ausgangsanschlüssen 204A und 204B eingesetzt.
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Das Voltmeter 206, welches zwischen den Leistungsquellenverbindungsanschlüssen 203A und 203B angeschlossen ist, misst die Spannung zwischen den Anschlüssen des Speicherbatteriemoduls 80. Ein Amperemeter bzw. ein Strommesser 207, der in Reihe mit dem Reaktor 201 eingefügt ist, misst den Lade/Entladestrom des Speicherbatteriemoduls 80. Die Ergebnisse der Spannungs- und Strommessung werden in die Steuervorrichtung 130 eingegeben.
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Ein Temperaturdetektor 136 detektiert die Temperatur des Speicherbatteriemoduls 80. Die detektierten Temperaturdaten werden in die Steuervorrichtung 130 eingegeben. Der Temperaturdetektor 136 weist beispielsweise vier Thermometer auf, die entsprechend vier Speicherbatteriezellen vorbereitet bzw. angeordnet sind, die aus der Vielzahl von Speicherbatteriezellen ausgewählt wurden, welche das Speicherbatteriemodul 80 bilden. Die Steuervorrichtung 130 rechnet beispielsweise den Durchschnittswert der vier Temperaturdaten, die von den vier Thermometern aufgenommen wurden und bestimmt den Mittelwert als die Temperatur des Speicherbatteriemoduls 80. Alternativ kann die höchste Temperatur von den Temperaturen, die von den vier Temperaturdaten angezeigt werden, als die Temperatur des Speicherbatteriemoduls angesetzt werden, wenn der Überhitzungszustand des Kondensators detektiert werden soll. Im Gegensatz dazu kann die niedrigste Temperatur von den Temperaturen, die von den vier Temperaturdaten angezeigt wird, als die Temperatur des Speicherbatteriemoduls angenommen werden und zwar für das Detektieren eines Zustandes wo die Temperatur des Speicherbatteriemoduls übermäßig stark abfällt.
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Die Steuervorrichtung 130 bringt pulsbreitenmodulierte Spannungen (PWM-Spannungen) zum Steuern auf die Gate-Elektroden des Step-Up-IGBT 202A und des Step-Down-IGBT 202B auf.
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Der Step-Up-Betrieb (Entladungsbetrieb) wird unten beschrieben. Eine PWM-Spannung wird auf die Gate-Elektrode des Step-Up-IGBT 202A aufgebracht. Wenn der Step-Up-IGBT 202A ausgeschaltet wird, wird eine induzierte elektromotorische Kraft in einer Richtung, in der ein Strom vom Leistungsquellenverbindungsanschluss 203A auf der Hochspannungsseite zum Kollektor des Step-Up-IGBT 202B zum Fließen gebracht wird, im Reaktor 201 erzeugt. Diese elektromotorische Kraft wird an die Gleichstrombusleitung 210 über die Diode 202B angelegt. Dadurch wird die Gleichstrombusleitung 210 heraufgestuft (stepped up).
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Als nächstes wird der Step-Down-Betrieb (Ladebetrieb) beschrieben. Eine PWM-Spannung wird an die Gate-Elektrode des Step-Down-IGBT 202B angelegt. Wenn der Step-Down-IGBT 202B ausgeschaltet wird, wird eine induzierte elektromotorische Kraft in einer Richtung, in der ein Strom vom Emitter des Step-Down-IGBT 202B zum Leistungsquellenverbindungsanschluss 203A auf der Hochspannungsseite geleitet wird, im Reaktor 201 erzeugt. Das Speicherbatteriemodul 80 wird durch diese induzierte elektromotorische Kraft geladen.
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Da die Speicherbatteriemodule gemäß den obigen Ausführungsbeispielen 1 bis 10 als das Speicherbatteriemodul 80 verwendet werden, wird ein Schaden an dem Speicherbatteriemodul 80, der durch Schwingungen oder Stoß verursacht wird, unterdrückt. Insbesondere kann, wenn der obere sich drehende Körper 70 während der ratternden Bewegung des Drehlagers 73 (12, 13) auf und nieder schwankt und ein Schaden an dem Speicherbatteriemodul 80, verursacht durch Schwingungen, nicht von einem Dämpfer 91 (13) absorbiert werden kann, dies unterdrückt werden. Darüber hinaus kann ein effiziente Wärmeabstrahlung von den Speicherbatteriezellen verwirklicht werden.
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Ausführungsbeispiel 14
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Im Ausführungsbeispiel 14 ist ein Schaufelbagger veranschaulicht, an dem zumindest eines der Speicherbatteriemodule der Ausführungsbeispiele 1 bis 12 befestigt ist.
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16 und 17 sind jeweils eine schematische Ansicht und ein Blockdiagramm eines elektrischen Schaufelbaggers als Arbeitsmaschine, gemäß dem Ausführungsbeispiel 14. In der folgenden Beschreibung wird auf Unterschiede gegenüber dem Ausführungsbeispiel 13 geachtet, welches in den 12 und 14 gezeigt ist, und die Beschreibung der gleichen Konfiguration wird weggelassen.
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In dem elektrischen Schaufelbagger gemäß dem Ausführungsbeispiel 14 ist der Motor 74 (12 und 14) nicht aufgeladen bzw. montiert. Ein Spannungswandler 88 und ein Stecker 87 zum Anschließen einer externen Leistungsquelle, zum Aufladen des Speicherbatteriemoduls 80 sind vorgesehen. Das Speicherbatteriemodul 80 kann über den Stecker zum Anschluss der externen Leistungsquelle und den Spannungswandler 88 von einer externen Leistungsquelle aufgeladen werden. Der Motorgenerator 83 arbeitet nicht als Generator und arbeitet nur als Elektromotor durch die elektrische Leistung, die von dem Speicherbatteriemodul 80 geliefert wird (Speicherbatterieschaltung 190).
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Der Spannungswandler 88 führt eine Spannungsumwandlung zur Anpassung der Spannung der externen Leistungsquelle an die Spannung des Speicherbatteriemoduls 80 aus.
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Die Speicherbatteriemodule gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 10 können nicht nur bei einem Hybrid-Schaufelbagger sondern auch bei einem elektrischen Schaufelbagger angewendet werden.
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Obwohl die Erfindung oben gemäß den Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Es wird beispielsweise dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Veränderungen, Verbesserungen, Kombinationen oder Ähnliches vorgenommen werden können.
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Die folgenden zusätzlichen Bemerkungen werden auf der Grundlage der obigen Ausführungsbeispiele offenbart.
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(Zusätzliche Bemerkung 1)
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Ein Speicherbatteriemodul für eine Arbeitsmaschine wird vorgesehen, welches Folgendes aufweist:
eine Vielzahl von gestapelten Körpern, die in x-Richtung angeordnet sind, wobei jeder Folgendes aufweist:
eine Vielzahl von plattenförmigen Speicherbatteriezellen, die in der z-Richtung gestapelt sind, wenn ein rechtwinkliges xyz-Koordinatensystem definiert ist, Druckplatten, die an beiden Enden einer Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen angebracht sind,
erste Verbindungsstangen, die das Paar von Druckplatten zusammendrücken und eine Druckkraft in der z-Richtung auf die Stapelstruktur der Speicherbatteriezellen aufbringen, und
zumindest eine Wärmeübertragungsplatte, die zwischen den Speicherbatteriezellen eingeklemmt ist;
eine erste Wandplatte und eine zweite Wandplatte, welche die Vielzahl von gestapelten Körpern in der y-Richtung zusammendrücken, und die an den Druckplatten der gestapelten Körper befestigt sind, und
eine dritte Wandplatte und eine vierte Wandplatte, welche die Vielzahl von gestapelten Körpern in der x-Richtung zusammendrücken und die an der ersten Wandplatte und der zweiten Wandplatte befestigt sind,
wobei die Druckplatten des gestapelten Körpers, der an einem Ende in der x-Richtung angeordnet ist, an der dritten Wandplatte befestigt sind, wobei die Druckplatten des gestapelten Körpers, der an dem anderen Ende in der x-Richtung angeordnet ist, an der vierten Wandplatte befestigt sind, und
wobei die Wärmeübertragungsplatten thermisch mit der ersten Wandplatte und der zweiten Wandplatte kombiniert sind.
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(Zusätzliche Anmerkung 2)
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Das Speicherbatteriemodul für eine Arbeitsmaschine gemäß der zusätzlichen Anmerkung 1 weist weiter Folgendes auf:
eine Unterteilungswand zwischen den gestapelten Körpern die in der x-Richtung benachbart zueinander sind,
wobei die Unterteilungswand an der ersten Wandplatte, der zweiten Wandplatte und den Druckplatten der gestapelten Körper an beiden Seiten der Unterteilungswand befestigt ist.
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(Zusätzliche Anmerkung 3)
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Ein Schaufelbagger wird offenbart, welcher Folgendes aufweist:
ein Speicherbatteriemodul für eine Arbeitsmaschine gemäß der zusätzlichen Anmerkung 1 oder 2; und
einen Motor, der mit elektrischer Leistung angetrieben wird, die von dem Speicherbatteriemodul geliefert wird, der kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt um regenerative elektrische Leistung zu erzeugen, und der das Speicherbatteriemodul auflädt.
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(Zusätzliche Anmerkung 4)
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Der Schaufelbagger gemäß der zusätzlichen Anmerkung 3 weist weiter Folgendes auf:
einen unteren Fahrkörper; und
einen oberen sich drehenden Körper, der drehbar an dem unteren Fahrkörper angebracht ist,
wobei der Motor den oberen Drehkörper dreht.
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Bezugszeichenliste
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- 11, 12, 13, 14
- Wandplatte
- 15
- Unterteilungswand
- 17
- Kühlmittelkanal
- 20
- Speicherbatteriezelle
- 20A
- dünner Teil
- 21
- Elektrode
- 25
- Wärmeübertragungsplatte
- 27
- Entlüftungsventil
- 30
- gestapelter Körper
- 31
- Druckplatte
- 33
- Verbindungsstange (erste Verbindungsstange)
- 40
- Verbindungsstange (zweite Verbindungsstange)
- 43
- Zwischenplatte
- 45
- thermisch leitender Klebstoff
- 46
- Nut
- 50
- Nut
- 51
- wärmeübertragendes Gummiflächenelement
- 55
- unregelmäßige Elemente
- 56
- Befestigungskomponente
- 60
- Tragrahmen
- 61
- Gewindefläche
- 70
- oberer Drehkörper
- 71
- unterer Fahrkörper (Basis)
- 73
- Drehlager
- 74
- Motor
- 75
- Hauptpumpe
- 76
- Drehmotor
- 77
- Öltank
- 78
- Kühlventilator
- 79
- Sitz
- 80
- Speicherbatteriemodul
- 81
- Drehmomentübertragungsmechanismus
- 82
- Ausleger
- 83
- Motorgenerator
- 85
- Arm
- 86
- Schaufel
- 87
- Stecker zum Anschluss einer externen Leistungsquelle
- 88
- Spannungswandler
- 90
- Befestigung für das Speicherbatteriemodul
- 91
- Dämpfer (Anti-Vibrationsvorrichtung)
- 101A, 101B
- Hydraulikmotor
- 107
- Auslegerzylinder
- 108
- Armzylinder
- 109
- Schaufelzylinder
- 114
- Hauptpumpe
- 115
- Pilot- bzw. Vorsteuerpumpe
- 116
- Hochqdruckhydraulikleitung
- 117
- Steuerventil
- 118
- Inverter bzw. Stromrichter
- 119
- Kondensator
- 120
- Inverter bzw. Stromrichter
- 122
- Resolver bzw. Regelmesser
- 123
- mechanische Bremse
- 124
- Untersetzungsgetriebe
- 125
- Pilot- bzw. Vorsteuerleitung
- 126
- Betätigungsvorrichtung
- 127, 128
- Hydraulikleitung
- 129
- Drucksensor
- 130
- Steuervorrichtung
- 135
- Anzeigevorrichtung
- 136
- Temperaturdetektor
- 200
- Wandler
- 201
- Reaktor
- 202A
- Step-Up-IGBT
- 202B
- Step-Down-IGBT 202B
- 202A, 202B
- Diode
- 203A, 203B
- Leistungsquellenverbindungsanschluss
- 204A, 204B
- Ausgangsanschluss
- 205
- Glättungskondensator
- 206
- Spannungsmesser bzw. Voltmeter
- 207
- Strommesser bzw. Amperemeter
- 211
- Spannungsmesser bzw. Voltmeter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2007/0207349 A1 [0004]
- JP 8-111244 A [0004]
- JP 2003-133188 A [0004]
- JP 2001-11889 A [0004]
