JP6084513B2 - 蓄電モジュール用電圧均等化装置、蓄電装置及び作業機械 - Google Patents

蓄電モジュール用電圧均等化装置、蓄電装置及び作業機械 Download PDF

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Description

本発明は、直列に接続された複数の蓄電セルの各々の端子間電圧を均等化する電圧均等化装置、この電圧均等化装置を搭載した蓄電装置、及びこの蓄電装置を搭載した作業機械に関する。
ハイブリッド型作業機械に、複数の蓄電セルを直列に接続して構成された蓄電モジュールが搭載される。蓄電セルには、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等が用いられる。直列接続された複数の蓄電セルに、それぞれ端子間電圧を所定値以下に制限する電圧均等化回路（バランス回路）が接続される（特許文献１）。
特許文献１に開示された蓄電セルは、その上面に正極端子及び負極端子を有する。複数の蓄電セルは、１列に並んで配置される。配線パターンが形成された１枚の基板が、複数の蓄電セルの上に配置される。基板に形成された配線パターンにより、複数の蓄電セルが直列接続される。この基板に、蓄電セルに対応して電圧均等化回路が設けられている。
電圧均等化回路を流れる放電電流は、蓄電セルの端子間電圧が高くなるほど大きくなる。さらに、蓄電セルの温度が高温になるほど、放電電流が大きくなる。これにより、蓄電セルの温度に応じた適切な放電が可能となり、蓄電セルの寿命を延ばすことができる。
特開２０２−４２９０３号公報
引用文献１に開示された蓄電装置においては、基板のうち、各蓄電セルの直上の領域に、当該蓄電セル用の電圧均等化回路が設けられる。基板の寸法は、直列接続された複数の蓄電セルからなるセル列の長さに依存する。蓄電セルの個数が増減すると、基板の寸法を変えなければならない。このため、直列接続される蓄電セルの個数の増減に柔軟に対応することが困難である。
本発明の目的は、直列接続される蓄電セルの個数の増減に柔軟に対応することが可能な電圧均等化装置を提供することである。本発明の他の目的は、この電圧均等化装置を搭載した蓄電装置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、この蓄電装置を搭載した作業機械を提供することである。
本発明の一観点によると、
積み重ねられた複数の実装基板と、
複数の蓄電セルに対応して準備され、複数の前記実装基板に分散して実装され、複数の前記蓄電セルの端子間電圧を均等化する複数の電圧均等化回路と、
前記複数の実装基板を収納し、前記実装基板の積み重ね方向に対して直交する方向を向く開口部が設けられた収納容器と
前記実装基板上の、前記開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられ、前記開口部が向く方向からケーブル側コネクタが挿入される挿入口、及び前記実装基板に実装された前記電圧均等化回路に配線パターンを介して接続されたターミナルを備えた基板側コネクタと
を有する蓄電モジュール用電圧均等化装置が提供される。
本発明の他の観点によると、
相互に直列接続された複数の蓄電セルと、
積み重ねられた複数の実装基板と、
前記実装基板に分散して実装され、前記蓄電セルに対応して準備され、前記蓄電セルの端子間電圧を均等化する電圧均等化回路と、
相互に対応する前記電圧均等化回路と前記蓄電セルとを接続するケーブルと、
複数の前記実装基板を収納し、前記実装基板の積み重ね方向に対して直交する方向を向く開口部が設けられた収納容器と、
前記実装基板上の、前記開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられ、前記開口部が向く方向からケーブル側コネクタが挿入される挿入口、及び前記実装基板に実装された前記電圧均等化回路に配線パターンを介して接続されたターミナルを備えた基板側コネクタと、
前記蓄電セル及び前記収納容器を収納する筐体と
を有する蓄電装置が提供される。
本発明のさらに他の観点によると、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体を旋回させる旋回電動機と、
前記旋回電動機に電力を供給する蓄電装置と
を有する作業機械であって、
前記蓄電装置は、
相互に直列接続され、各々が一対の端子を有する複数の蓄電セルと、
積み重ねられた複数の実装基板と、
前記実装基板に分散して実装され、前記蓄電セルに対応して準備され、前記蓄電セルの端子間電圧を均等化する電圧均等化回路と、
相互に対応する前記電圧均等化回路と前記蓄電セルとを接続するケーブルと、
複数の前記実装基板を収納し、前記実装基板の積み重ね方向に対して直交する方向を向く開口部が設けられた収納容器と、
前記実装基板上の、前記開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられ、前記開口部が向く方向からケーブル側コネクタが挿入される挿入口、及び前記実装基板に実装された前記電圧均等化回路に配線パターンを介して接続されたターミナルを備えた基板側コネクタと、
前記蓄電セル及び前記収納容器を収納する筐体と
を有する作業機械が提供される。
複数の実装基板を積み重ねることにより、蓄電セルの個数の増減に柔軟に対応することができる。
図１は、実施例１による電圧均等化装置を搭載した蓄電装置の概略斜視図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１による蓄電装置の種々の構成例を示す概略図である。 図３Ａは、実施例２による蓄電モジュール用電圧均等化装置の斜視図であり、図３Ｂは、収納容器の分解斜視図である。 図４は、実装基板の平面図である。 図５は、直列接続された複数の蓄電セル及びサーミスタと、ケーブル側コネクタとの接続構成を示す図である。 図６Ａは、実施例２による蓄電モジュール用電圧均等化装置の平断面図であり、図６Ｂは、実施例２の変形例による蓄電モジュール用電圧均等化装置の平断面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ実施例３よる蓄電装置の蓋及び下部筐体の斜視図である。 図８は、下部筐体及び下部筐体に搭載されている部品の平面図である。 図９Ａは、蓄電モジュールの平面図であり、図９Ｂは、図９Ａの一点鎖線Ｌ９Ｂ−Ｌ９Ｂにおける断面図である。 図１０は、図８の一点鎖線Ｌ１０−Ｌ１０における断面図である。 図１１は、実施例４によるショベルの側面図である。 図１２は、実施例４によるショベルのブロック図である。
［実施例１］
図１に、実施例１による電圧均等化装置を搭載した蓄電装置の概略斜視図を示す。複数の蓄電セル１０が一方向に並んでいる。蓄電セル１０の各々の上面に、一対の端子１１が設けられている。一対の端子１１のうち一方が正極であり、他方が負極である。一対の端子１１は、複数の蓄電セル１０が並ぶ方向と直交する方向に間隔を隔てて配置されている。
複数の蓄電セル１０の上に、複数の実装基板１３が配置されている。複数の実装基板１３は、その厚さ方向に相互に間隔を隔てて積み重ねられている。複数の実装基板１３に、複数の電圧均等化回路１４が分散して実装されている。電圧均等化回路１４は、蓄電セル１０に対応して準備される。電圧均等化回路１４の各々は、対応する蓄電セル１０の一対の端子１１に接続される。
電圧均等化回路１４は、蓄電セル１０の端子間電圧が規定値を超えると、放電電流を流すことにより端子間電圧を低下させる。これにより、複数の蓄電セル１０の端子間電圧のばらつきを低減させ、端子間電圧を均一化させることができる。このため、特定の蓄電セル１０に過大な電圧が印加されることを防止し、蓄電セル１０の劣化を抑制することが可能になる。
複数の実装基板１３は同一の規格品であり、実装基板１３の各々に実装可能な電圧均等化回路１４の最大個数は同一である。蓄電セル１０の接続数が、１枚の実装基板１３への電圧均等化回路１４の最大搭載可能数を超えている場合、複数の実装基板１３を配置することにより、蓄電セル１０の個数分の電圧均等化回路１４を準備することが可能になる。複数の実装基板１３は同一の規格品であるため、複数の規格の実装基板を準備しておく必要がない。これにより在庫の数を低減させることができる。
図２Ａ及び図２Ｂを参照して、実施例１による蓄電装置の構成例について説明する。１枚の実装基板１３に実装することが可能な電圧均等化回路１４の最大搭載数が１１個であると仮定する。図２Ａに示すように、蓄電セル１０の接続数が１６個である場合、２枚の実装基板１３が配置される。１１個の蓄電セル１０に対応する１１個の電圧均等化回路１４が、一方の実装基板１３に搭載され、残りの５個の蓄電セル１０に接続される電圧均等化回路１４は、他方の実装基板１３に搭載されている。
図２Ｂに示すように、蓄電セル１０の接続数が２４個に増加した場合、３枚の実装基板１３が配置される。３枚の実装基板１３が相互に積み重ねられている。図２Ｂにおいて左から右に向かって、蓄電セル１０に１から２４まで通し番号を付けたとき、３枚の実装基板１３は、１番目から１１番目までの蓄電セル１０の上方に設置される。１番目から１１番目までの蓄電セル１０に接続される電圧均等化回路１４は、最も下の実装基板１３に搭載される。１２番目から２２番目の蓄電セル１０に接続される電圧均等化回路１４は、下から２番目の実装基板１３に搭載される。２３番目及び２４番目の蓄電セル１０に接続される電圧均等化回路１４は、最も上の実装基板１３に実装される。
図２Ａ及び図２Ｂに示したように、実装基板１３の枚数を増減させることにより、蓄電セル１０の接続数の増減に柔軟に対応することができる。さらに、複数の実装基板１３が積み重ねられているため、実装基板１３の枚数が増加しても、平面視において実装基板１３を配置するための新たな領域を確保する必要がない。
［実施例２］
図３Ａ〜図６Ｂを参照して実施例２による蓄電モジュール用電圧均等化装置について説明する。
図３Ａに、実施例２による蓄電モジュール用電圧均等化装置の斜視図を示す。電圧均等化装置は、複数の実装基板１３と、実装基板１３を収納する収納容器２０とを含む。複数の実装基板１３が厚さ方向に積み重ねられている。実装基板１３の各々に、複数の基板側コネクタ１５が実装されている。収納容器２０は、上下に四角形の開口部を有する筒状の形状を有する。２つの開口部は、実装基板１３の積み重ね方向に対して直交する方向を向く。以下、実装基板１３の積み重ね方向を、単に「積み重ね方向」という場合がある。
基板側コネクタ１５は、１つの開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられている。具体的には、実装基板１３のうち、１つの開口部が向く方向と同一の方向（図３Ａにおいて上方）を向く縁の近傍に取り付けられている。基板側コネクタ１５の挿入口が上方を向いており、ケーブル側コネクタが、基板側コネクタ１５に上方から挿入される。
図３Ｂに、収納容器２０の分解斜視図を示す。収納容器２０は、第１の側面部材２１と第２の側面部材２２とを含む。積み重ね方向に直交する１つの側面２１Ａ、及び積み重ね方向に平行な一対の側面２１Ｂが、第１の側面部材２１で構成される。積み重ね方向に直交するもう１つの側面２２Ａが、第２の側面部材２２で構成される。
収納容器２０の、上方を向く開口部の縁から外側に向かって、一対の取り付け部２１Ｃが突き出ている。具体的には、取り付け部２１Ｃは、積み重ね方向に平行な一対の側面２１Ｂの上端を外側に９０°折り曲げることにより形成される。
第２の側面部材２２の両端を第１の側面部材２１の方向に折り曲げることにより、重ね合わせ部２２Ｂが形成されている。重ね合わせ部２２Ｂは、第１の側面部材２１の側面２１Ｂの一部と重なる。側面２１Ｂに形成された貫通孔２３と、重ね合わせ部２２Ｂに形成された貫通孔２４とを重ねて、締結具で締め付けることにより、第２の側面部材２２が第１の側面部材２１に固定される。
貫通孔２３及び貫通孔２４の一方は、積み重ね方向に長い長穴とされている。これにより、積み重ね方向に対して垂直な一対の側面２１Ａと２２Ａとの間隔を微調整することができる。
側面２１Ａに複数の貫通孔２５が形成されており、対向する側面２２Ａの対応する位置に、貫通孔２６が形成されている。貫通孔２５、２６は、実装基板１３を支持するための支持具を取り付けるためのものである。取り付け部２１Ｃに貫通孔２７が形成されている。貫通孔２７は、収納容器２０を蓄電装置の筐体に取り付けるためのものである。
図４に、実装基板１３の平面図を示す。実装基板１３の１つの縁の近傍に、複数の基板側コネクタ１５が取り付けられている。基板側コネクタ１５は、ケーブル側コネクタ３１に嵌合する。実装基板１３に、複数の電圧均等化回路１４が実装されている。電圧均等化回路１４は、実装基板１３に形成された配線パターン３６を介して、基板側コネクタ１５の各ターミナルに接続されている。
実装基板１３に、複数の貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８は、図３Ｂに示した側面２１Ａ、２２Ａの貫通孔２５、２６に対応する位置に配置されている。
図５に、直列接続された複数の蓄電セル１０とケーブル側コネクタ３１との接続構成を
示す。複数の蓄電セル１０が直列に接続されている。蓄電セル１０の一対の端子が、ケーブル３３により、ケーブル側コネクタ３１に接続されている。
蓄電セル１０の各々は、ケーブル３３、ケーブル側コネクタ３１、基板側コネクタ１５（図４）を介して、電圧均等化回路１４（図４）に接続される。
図６Ａに、実施例２による蓄電モジュール用電圧均等化装置の平断面図を示す。収納容器２０内に、厚さ方向に積み重ねられた複数の実装基板１３が収納されている。実装基板１３に電圧均等化回路１４が実装されている。支持具４０が、複数の実装基板１３を収納容器２０内に固定している。支持具４０は、一方の側面２１Ａの外側の表面から、側面２１Ａの貫通孔２５、実装基板１３の貫通孔１８、及び対向する側面２２Ａの貫通孔２６を通過して、側面２２Ａの外側の表面まで達する。
支持具４０は、第１の側面部材２１の側面２１Ａと実装基板１３との間、相互に隣り合う２枚の実装基板１３の間、及び第２の側面部材２２の側面２２Ａと実装基板１３との間にそれぞれ配置されたオスメス型スペーサ４１を含む。実装基板１３は、オスメス型スペーサ４１、及び両端に取り付けられたボルト４２及びナット４３により、収納容器２０に固定される。
側面２１Ｂの貫通孔２３及び重ね合わせ部２２Ｂの貫通孔２４を、締結具４８が貫通して第１の側面部材２１と第２の側面部材２２とを相互に固定する。オスメス型スペーサ４１の寸法の公差により、一方の側面２１Ａと、それに対向する側面２２Ａとの間隔にばらつきが生ずる。貫通孔２３及び２４の一方を、積み重ね方向に長い長穴としているため、このばらつきを吸収することができる。
図６Ｂに、支持具４０の他の構成例を示す。図６Ｂに示した構成例では、支持具４０が、中空スペーサ４５、ボルト（タイロッド）４６、及びナット４７を含む。タイロッド４６が、一方の側面２１Ａの外側の表面から、貫通孔２５、中空スペーサ４５、実装基板１３の貫通孔１８、及び貫通孔２６を貫通して、他方の側面２２Ａの外側の表面まで達する。
［実施例３］
図７Ａ及び図７Ｂに、それぞれ実施例３よる蓄電装置の蓋６０及び下部筐体５０の斜視図を示す。図７Ｂに示すように、下部筐体５０が、底面５１及び側面５２を含み、下部筐体５０の上方が開放されている。側面５２は、底面５１の外周線の全域に亘って配置されている。図７Ａに示した蓋６０が、下部筐体５０の上方の開放部を塞ぐ。
底面５１の上に、２つの蓄電モジュール５３が搭載されている。底面５１に平行な面をｘｙ面とし、底面５１の法線方向をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。２つの蓄電モジュール５３が隔てられた方向をｘ方向とする。蓄電モジュール５３の各々は、ｙ方向に積み重ねられた複数の蓄電セルを含み、電気エネルギの充放電を行う。蓄電モジュール５３の詳細な構成については、後に、図８、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。
ｙ方向に垂直な１つの側面５２にコネクタボックス５９が設けられている。コネクタボックス５９内の空間と、下部筐体５０内の空間とは、開口５８を介して連通している。コネクタボックス５９の上方の開口部は、コネクタ端子が配置されるコネクタ板で塞がれる。
底面５１に、剛性を増すための第１のリブ５５、第２のリブ５６、及び第３のリブ５７が形成されている。第１のリブ５５は、２つの蓄電モジュール５３の間に配置され、ｘ方
向と交差する方向（ｙ方向）に伸びる。第１のリブ５５の一方の端部は、コネクタボックス５９に対向する側面５２に連続している。
第２のリブ５６は、第１のリブ５５の端部において第１のリブ５５に連続し、ｘ方向に伸びる。第１のリブ５５は、第２のリブ５６の中央に接続されている。第３のリブ５７は、第２のリブ５６の両端からｙ方向に伸び、コネクタボックス５９が設けられている側面５２まで達する。開口５８は、２本の第３のリブ５７が側面５２に接続されている箇所の間に配置されている。
底面５１を基準として、第１のリブ５５、第２のリブ５６、及び第３のリブ５７は、側面５２よりも低い。下部筐体５０の開放部を蓋６０で塞いだ状態で、第１のリブ５５と蓋６０との間、第２のリブ５６と蓋６０との間、及び第３のリブ５７と蓋６０との間に隙間が形成される。
底面５１、側面５２、第１のリブ５５、第２のリブ５６、第３のリブ５７、及びコネクタボックス５９は、鋳造法により一体成型される。材料として、例えばアルミニウムが用いられる。
第３のリブ５７と、ｙ方向に平行な側面５２との間に、電圧均等化装置７０が配置される。電圧均等化装置７０として、実施例２による電圧均等化装置（図３Ａ〜図６Ｂ）が用いられる。
図８に、下部筐体５０、及び下部筐体５０に搭載されている部品の平面図を示す。２つの蓄電モジュール５３が、ｘ方向に離れて搭載されている。第１のリブ５５が、２つの蓄電モジュール５３の間をｙ方向に通過する。第１のリブ５５の一方の端部は、側面５２に連続する。第１のリブ５５の他方の端部は、ｙ方向に関して蓄電モジュール５３の端部よりも外側に位置する。この端部から、第２のリブ５６がｘ方向に伸びる。第２のリブ５６は、ｘ方向に関して、蓄電モジュール５３の各々と部分的に重なる。第２のリブ５６の両端から、第３のリブ５７がｙ方向に伸び、コネクタボックス５９が設けられた側面５２に達する。
第２のリブ５６、第３のリブ５７、及びコネクタボックス５９で囲まれた領域に、一対の中継部材６２が配置されている。コネクタボックス５９内にリレー回路６３が配置されている。
蓄電モジュール５３の各々は、板状の複数の蓄電セル１０を含む。複数の蓄電セル１０は、その厚さ方向（ｙ方向）に積み重ねられている。蓄電セル１０の各々は、ｘ方向に、かつ相互に反対方向に導出された一対の端子１１を有する。複数の蓄電セル１０は、直列接続されている。複数の蓄電セル１０の直列回路の両端の端子１１を通して、蓄電モジュール５３の充放電が行われる。コネクタボックス５９から遠い方の両端の端子１１同士が相互に電気的に接続されている。この一対の端子１１を、ヒューズを介して接続してもよい。
コネクタボックス５９に近い方の両端の端子１１は、それぞれバスバー６５により、中継部材６２に電気的に接続される。バスバー６５は、第２のリブ５６と交差する。中継部材６２は、バスバー６６によりリレー回路６３に接続される。バスバー６６は、開口５８（図７Ｂ）を通過する。第３のリブ５７と、それに平行な側面５２との間に、電圧均等化装置７０が搭載されている。蓄電セル１０の各々の端子１１が、ケーブル３３を介して電圧均等化装置７０に接続されている。
図９Ａに、蓄電モジュール５３の平面図を示す。板状の蓄電セル１０と伝熱板６７とが交互に厚さ方向（ｙ方向）に積み重ねられている。なお、複数枚、例えば２枚の蓄電セル１０に対して１枚の伝熱板６７を配置してもよい。蓄電セル１０の各々から、一対の端子１１が引き出されている。端子１１は、伝熱板６７の外側を通って、隣の蓄電セル１０の端子１１に接続されている。
加圧機構８０が、蓄電セル１０と伝熱板６７とが積み重ねられた積層構造に、積層方向の圧縮力を印加する。加圧機構８０は、積層構造の両端に配置された加圧板８１、及び一方の加圧板８１から他方の加圧板８１まで達する複数のタイロッド８２を含む。ナットでタイロッド８２を締め付けることにより、蓄電セル１０と伝熱板６７との積層構造に、積層方向の圧縮力を印加することができる。
図９Ｂに、図９Ａの一点鎖線Ｌ９Ｂ−Ｌ９Ｂにおける断面図を示す。加圧板８１が、下部筐体５０の底面５１にねじ止めされている。伝熱板６７の下端が底面５１に接触し、上端が蓋６０に接触する。蓋６０は下部筐体５０にボルト等で締め付けて固定されており、伝熱板６７に、ｚ方向の圧縮力が印加されている。この圧縮力により、蓄電モジュール５３が下部筐体５０（図１Ｂ）と蓋６０（図７Ａ）とからなる筐体内に強固に、かつ摺動不能に固定される。これにより、衝撃や振動に対する信頼性を高めることができる。
底面５１内に冷却媒体用の流路６９が形成され、蓋６０内にも冷却媒体用の流路６４が形成されている。流路６４、６９に冷却媒体、例えば水を流通させることにより、伝熱板６７を介して蓄電セル１０を冷却することができる。
図１０に、図８の一点鎖線Ｌ１０−Ｌ１０における断面図を示す。下部筐体５０の底面５１から上方に第３のリブ５７が立ち上がっている。側面５２の内側の表面に、段差８３が形成されている。段差８３は、第３のリブ５７の上端の高さと同一の高さに配置されている。第３のリブ５７と側面５２との間に電圧均等化装置７０が配置されている。電圧均等化装置７０には、図３Ａ〜図６Ｂに示した実施例２による電圧均等化装置が用いられる。
２枚の側面２１Ｂの間に実装基板１３が支持されている。電圧均等化装置７０は、基板側コネクタ１５の挿入口が上方を向く姿勢で下部筐体５０内に配置される。２つの取り付け部２１Ｃが、それぞれ段差８３及び第３のリブ５７の上面に支持される。取り付け部２１Ｃに形成された貫通孔２７（図３Ａ、図３Ｂ）を貫通する締結具８５（例えばボルト）により、収納容器２０（図３Ａ、図３Ｂ）が下部筐体５０に固定される。実装基板１３は、蓄電セル１０の積み重ね方向（ｙ方向）に対して垂直である。
すべての実装基板１３の基板側コネクタ１５の挿入口が上方を向いているため、電圧均等化装置７０を下部筐体５０に固定した状態で、ケーブル側コネクタ３１（図４）を基板側コネクタ１５に容易に挿入することができる。これにより、メンテナンス性の向上が図られる。
さらに、取り付け部２１Ｃは、図３Ａに示したように、上方の開口部の縁に設けられている。下側の開口部の縁に取り付け部を設け、下部筐体５０の底面５１（図１０）に収納容器をねじ止めする場合には、下部筐体５０に収納されている部品を避けてねじ止めしなければならない。このため、作業性が悪い。これに対し、実施例３においては、取り付け部２１Ｃが側面２１Ｂの上端に設けられているため、収納容器２０（図３Ａ、図３Ｂ）を下部筐体５０に取り付ける際の作業性を高めることができる。
［実施例４］
図１１に、実施例４による作業機械の例としてショベルの側面図を示す。下部走行体１００に、上部旋回体１０１が搭載されている。上部旋回体１０１にブーム１０３が連結され、ブーム１０３にアーム１０５が連結され、アーム１０５にバケット１０７が連結されている。ブームシリンダ１０４の伸縮により、ブーム１０３の姿勢が変化する。アームシリンダ１０６の伸縮により、アーム１０５の姿勢が変化する。バケットシリンダ１０８の伸縮により、バケット１０７の姿勢が変化する。ブームシリンダ１０４、アームシリンダ１０６、及びバケットシリンダ１０８は、油圧駆動される。上部旋回体１０１に、旋回電動機１０２、エンジン１１０、電動発電機１１１、蓄電装置１１５が搭載されている。
図１２に、実施例４による作業機械のブロック図を示す。図１２において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気制御系を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。
エンジン１１０の駆動軸がトルク伝達機構１２１の入力軸に連結されている。エンジン１１０には、電気以外の燃料によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。
電動発電機１１１の駆動軸が、トルク伝達機構１２１の他の入力軸に連結されている。電動発電機１１１は、電動（アシスト）運転と、発電運転との双方の運転動作を行うことができる。電動発電機１１１には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型（ＩＰＭ）モータが用いられる。
トルク伝達機構１２１は、２つの入力軸と１つの出力軸とを有する。この出力軸に、メインポンプ１２２の駆動軸が連結されている。
メインポンプ１２２に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機１１１がアシスト運転を行い、電動発電機１１１の駆動力がトルク伝達機構１２１を介してメインポンプ１２２に伝達される。これにより、エンジン１１０に加わる負荷が軽減される。一方、メインポンプ１２２に加わる負荷が小さい場合には、エンジン１１０の駆動力がトルク伝達機構１２１を介して電動発電機１１１に伝達されることにより、電動発電機１１１が発電運転される。
メインポンプ１２２は、高圧油圧ライン１２３を介して、コントロールバルブ１２４に油圧を供給する。コントロールバルブ１２４は、運転者からの指令により、油圧モータ１０９Ａ、１０９Ｂ、ブームシリンダ１０４、アームシリンダ１０６、及びバケットシリンダ１０８に油圧を分配する。油圧モータ１０９Ａ及び１０９Ｂは、それぞれ下部走行体１００（図１１）に備えられた左右の２本のクローラを駆動する。
電動発電機１１１がインバータ１１３Ａを介して蓄電回路１１２に接続されている。旋回電動機１０２がインバータ１１３Ｂを介して蓄電回路１１２に接続されている。インバータ１１３Ａ、１１３Ｂ、及び蓄電回路１１２は、制御装置１３５により制御される。
インバータ１１３Ａは、制御装置１３５からの指令に基づき、電動発電機１１１の運転制御を行う。電動発電機１１１のアシスト運転と発電運転との切り替えが、インバータ１１３Ａにより行われる。
電動発電機１１１がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、蓄電回路１１２からインバータ１１３Ａを通して電動発電機１１１に供給される。電動発電機１１１が発電運転されている期間は、電動発電機１１１によって発電された電力が、インバータ１１３Ａを通して蓄電回路１１２に供給される。これにより、蓄電回路１１２内の蓄電装置１１
５が充電される。蓄電回路１１２内の蓄電装置１１５には、実施例３による蓄電装置が用いられる。
旋回電動機１０２は、インバータ１１３Ｂによって交流駆動され、力行動作及び回生動作の双方の運転を行うことができる。旋回電動機１０２には、例えばＩＰＭモータが用いられる。旋回電動機１０２の力行動作中は、蓄電回路１１２からインバータ１１３Ｂを介して旋回電動機１０２に電力が供給される。旋回電動機１０２が、減速機１３１を介して、上部旋回体１０１（図１１）を旋回させる。回生動作時には、上部旋回体１０１の回転運動が、減速機１３１を介して旋回電動機１０２に伝達されることにより、旋回電動機１０２が回生電力を発生する。発生した回生電力は、インバータ１１３Ｂを介して蓄電回路１１２に供給される。これにより、蓄電回路１１２内の蓄電装置１１５が充電される。
レゾルバ１３２が、旋回電動機１０２の回転軸の回転方向の位置を検出する。レゾルバ１３２の検出結果が、制御装置１３５に入力される。旋回電動機１０２の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。
メカニカルブレーキ１３３が、旋回電動機１０２の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ１３３の制動状態と解除状態とは、制御装置１３５からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。
パイロットポンプ１２５が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン１２６を介して操作装置１２８に供給される。操作装置１２８は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置１２８は、パイロットライン１２６から供給される１次側の油圧を、運転者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、油圧ライン１２９を介してコントロールバルブ１２４に伝達されると共に、他の油圧ライン１３０を介して圧力センサ１２７に伝達される。
圧力センサ１２７で検出された圧力の検出結果が、制御装置１３５に入力される。これにより、制御装置１３５は、下部走行体１００、旋回電動機１０２、ブーム１０３、アーム１０５、及びバケット１０７（図１１）の操作の状況を検知することができる。
作業機械の上部旋回体１０１は、一般的な運搬用車両に比べて、作業中及び走行中に振動し易い。このため、上部旋回体１０１に搭載された蓄電装置１１５も振動し、衝撃を受ける。実施例４においては、蓄電装置１１５として実施例３による蓄電装置が用いられているため、振動や衝撃に対して高い信頼性を確保することができる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
１０ 蓄電セル
１１ 端子
１２ サーミスタ
１３ 実装基板
１４ 電圧均等化回路
１５ 基板側コネクタ
１８ 貫通孔
２０ 収納容器
２１ 第１の側面部材
２１Ａ 積み重ね方向と直交する側面
２１Ｂ 積み重ね方向と平行な側面
２１Ｃ 取り付け部
２２ 第２の側面部材
２２Ａ 積み重ね方向と直交する側面
２２Ｂ 重ね合わせ部
２３、２４、２５、２６、２７ 貫通孔
３１ ケーブル側コネクタ
３３、３５ ケーブル
３６ 配線パターン
４０ 支持具
４１ オスメス型スペーサ
４２ ボルト
４３ ナット
４５ 中空スペーサ
４６ タイロッド
４７ ナット
５０ 下部筐体
５１ 底面
５２ 側面
５３ 蓄電モジュール
５５ 第１のリブ
５６ 第２のリブ
５７ 第３のリブ
５８ 開口
５９ コネクタボックス
６０ 蓋
６２ 中継部材
６３ リレー回路
６４ 流路
６５、６６ バスバー
６７ 伝熱板
６９ 流路
７０ 電圧均等化装置
８０ 加圧機構
８１ 加圧板
８２ タイロッド
８３ 段差
８５ 締結具
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ 旋回電動機
１０３ ブーム
１０４ ブームシリンダ
１０５ アーム
１０６ アームシリンダ
１０７ バケット
１０８ バケットシリンダ
１０９Ａ、１０９Ｂ 油圧モータ
１１０ エンジン
１１１ 電動発電機
１１２ 蓄電回路
１１３Ａ、１１３Ｂ インバータ
１１５ 蓄電装置
１２１ トルク伝達機構
１２２ メインポンプ
１２３ 高圧油圧ライン
１２４ コントロールバルブ
１２５ パイロットポンプ
１２６ パイロットライン
１２７ 圧力センサ
１２８ 操作装置
１２９、１３０ パイロットライン
１３１ 減速機
１３２ レゾルバ
１３３ メカニカルブレーキ
１３５ 制御装置

Claims (9)

  1. 積み重ねられた複数の実装基板と、
    複数の蓄電セルに対応して準備され、複数の前記実装基板に分散して実装され、複数の前記蓄電セルの端子間電圧を均等化する複数の電圧均等化回路と、
    前記複数の実装基板を収納し、前記実装基板の積み重ね方向に対して直交する方向を向く開口部が設けられた収納容器と、
    前記実装基板上の、前記開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられ、前記開口部が向く方向からケーブル側コネクタが挿入される挿入口、及び前記実装基板に実装された前記電圧均等化回路に配線パターンを介して接続されたターミナルを備えた基板側コネクタと、
    さらに、
    上方が開放され、前記蓄電セル及び前記収納容器を収容する下部筐体と、
    前記下部筐体の上方の開放部を塞ぐ蓋と、
    を有し、
    前記収納容器の前記開口部及び前記基板側コネクタの前記挿入口が上方を向いている蓄電モジュール用電圧均等化回路。
  2. 前記収納容器は、上方の前記開口部の縁から外側に向かって突き出た取り付け部を含み、
    前記下部筐体の底面から上方にリブが立ち上がっており、前記取り付け部が前記リブの上面に支持されている請求項１に記載の蓄電モジュール用電圧均等化装置。
  3. 前記収納容器は前記実装基板の積み重ね方向と直交する一対の側面を有し、
    さらに、一方の前記側面の外側の表面から複数の前記実装基板を貫通し、他方の前記側面の外側の表面まで達し、複数の前記実装基板を前記収納容器に固定する支持具を有する請求項１又は２に記載の蓄電モジュール用電圧均等化装置。
  4. 相互に直列接続された複数の蓄電セルと、
    積み重ねられた複数の実装基板と、
    前記実装基板に分散して実装され、前記蓄電セルに対応して準備され、前記蓄電セルの端子間電圧を均等化する電圧均等化回路と、
    相互に対応する前記電圧均等化回路と前記蓄電セルとを接続するケーブルと、
    複数の前記実装基板を収納し、前記実装基板の積み重ね方向に対して直交する方向を向く開口部が設けられた収納容器と、
    前記実装基板上の、前記開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられ、前記開口部が向く方向からケーブル側コネクタが挿入される挿入口、及び前記実装基板に実装された前記電圧均等化回路に配線パターンを介して接続されたターミナルを備えた基板側コネクタと、
    前記蓄電セル及び前記収納容器を収納する筐体と、を有し、
    前記筐体は、
    上方が開放され、前記蓄電セル及び前記収納容器を収容する下部筐体と、
    前記下部筐体の上方の開放部を塞ぐ蓋と、
    を有し、
    前記収納容器の前記開口部及び前記基板側コネクタの前記挿入口が上方を向いている蓄電装置。
  5. 前記収納容器は、上方の前記開口部の縁から外側に向かって突き出した取り付け部を含み、前記下部筐体の底面から上方にリブが立ち上がっており、前記取り付け部が前記リブの上面に支持されている請求項４に記載の蓄電装置。
  6. 前記収納容器は前記実装基板の積み重ね方向と直交する一対の側面を有し、
    さらに、一方の前記側面の外側の表面から複数の前記実装基板を貫通し、他方の前記側面の外側の表面まで達し、複数の前記実装基板を前記収納容器に固定する支持具を有する請求項４又は５に記載の蓄電装置。
  7. 下部走行体と、
    前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
    前記上部旋回体を旋回させる旋回電動機と、
    前記旋回電動機に電力を供給する蓄電装置と
    を有する作業機械であって、
    前記蓄電装置は、
    相互に直列接続され、各々が一対の端子を有する複数の蓄電セルと、
    積み重ねられた複数の実装基板と、
    前記実装基板に分散して実装され、前記蓄電セルに対応して準備され、前記蓄電セルの端子間電圧を均等化する電圧均等化回路と、
    相互に対応する前記電圧均等化回路と前記蓄電セルとを接続するケーブルと、
    複数の前記実装基板を収納し、前記実装基板の積み重ね方向に対して直交する方向を向く開口部が設けられた収納容器と、
    前記実装基板上の、前記開口部を通してアクセス可能な位置に取り付けられ、前記開口部が向く方向からケーブル側コネクタが挿入される挿入口、及び前記実装基板に実装された前記電圧均等化回路に配線パターンを介して接続されたターミナルを備えた基板側コネクタと、
    前記蓄電セル及び前記収納容器を収納する筐体と、を有し、
    前記筐体は、
    上方が開放され、前記蓄電セル及び前記収納容器を収容する下部筐体と、
    前記下部筐体の上方の開放部を塞ぐ蓋と
    を有し、
    前記収納容器の前記開口部及び前記基板側コネクタの前記挿入口が上方を向いている作業機械。
  8. 前記収納容器は、上方の前記開口部の縁から外側に向かって突き出した取り付け部を含み、前記下部筐体の底面から上方にリブが立ち上がっており、前記取り付け部が前記リブの上面に支持されている請求項７に記載の作業機械。
  9. 前記収納容器は前記実装基板の積み重ね方向と直交する一対の側面を有し、
    さらに、一方の前記側面の外側の表面から複数の前記実装基板を貫通し、他方の前記側面の外側の表面まで達し、複数の前記実装基板を前記収納容器に固定する支持具を有する請求項７又は８に記載の作業機械。
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