(57)【要約】  下部走行体に上部旋回体が旋回可能に取り付けられている。上部旋回体に蓄電モジュールが搭載されている。蓄電モジュールは、複数の蓄電セルを含む。複数の蓄電セルの各々が電気エネルギを蓄積する。蓄電セルの間に吸熱板が配置されている。吸熱板は、蓄電セルと熱的に結合し、吸熱板の内部に冷却媒体を流通させる流路が形成されている。冷却媒体供給装置が、吸熱板の内部に形成された流路に冷却媒体を流す。
2012029270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載された蓄電モジュールと
を有し、
前記蓄電モジュールは、
各々が電気エネルギを蓄積する複数の蓄電セルと、
前記蓄電セルの間に配置され、該蓄電セルと熱的に結合し、内部に冷却媒体を流通させる流路が形成されている吸熱板と、
前記吸熱板の内部に形成された流路に冷却媒体を流す冷却媒体供給装置と
を有するショベル。
【請求項２】
前記蓄電モジュールは、一列に配列した少なくとも３個の前記蓄電セルを含み、
前記吸熱板は、相互に隣り合う２つの蓄電セルの間のうち少なくとも２個所に、両側の前記蓄電セルと熱的に結合した状態で配置されており、
前記蓄電モジュールは、さらに、２枚の前記吸熱板を接続する接続部材を含み、
前記接続部材の内部に、２枚の前記吸熱板の内部に形成されている前記流路を相互に接続する流路が形成されている請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記吸熱板は、前記蓄電セルと熱的に結合するように少なくとも２箇所に配置され、一方の前記吸熱板に形成された前記流路は、他方の前記吸熱板に形成された前記流路に導通している請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記吸熱板及び前記接続部材は、内部に前記流路が形成された平板状の熱輸送板を屈曲させたものであり、前記熱輸送板の屈曲した部分が前記接続部材に対応し、平板状の部分が前記吸熱板に対応する請求項２に記載のショベル。
【請求項５】
前記蓄電モジュールは、一列に配列した少なくとも４個の前記蓄電セルを含み、
前記熱輸送板は、前記吸熱板と前記接続部分とで蛇行形状を呈する請求項４に記載のショベル。
【請求項６】
さらに、前記複数の蓄電セル及び前記吸熱板に対して、該蓄電セルの配列方向に圧縮する力を印加する加圧機構を有し、
前記熱輸送板は、塑性変形して蛇行形状にされており、
前記加圧機構によって圧縮力が印加された状態における前記熱輸送板の、前記配列方向の寸法は、塑性変形後の前記熱輸送板の自然長と等しいか、または該自然長よりも長い請求項５に記載のショベル。
【請求項７】
さらに、前記蓄電セル及び前記熱輸送板を収容し、平行六面体構造の６枚の仮想面に対応する底板、天板、一対の側板、及び一対の端板を含む筐体を有し、
前記端板は、前記配列方向の両端に配置され、前記側板に固定されることによって、前記蓄電セル及び前記吸熱板に前記圧縮力を印加する請求項６に記載のショベル。
【請求項８】
前記蓄電セルは接着剤によって前記吸熱板に接着され、前記蓄電セルと前記吸熱板との間のうち、該接着剤が配置されていない領域に、前記蓄電セルと前記で吸熱板との間の熱伝達効率を高める伝熱材が配置されている請求項５に記載のショベル。
【請求項９】
さらに、前記蓄電セル及び前記熱輸送板を収容し、平行六面体構造の６枚の仮想面に対応する底板、天板、一対の側板、及び一対の端板を含む筐体を有し、
前記端板は、前記配列方向の両端に配置され、前記側板に固定されている請求項８に記載のショベル。
【請求項１０】
前記熱輸送板は、前記底板に対応する前記仮想面への垂直投影像が蛇行形状を呈する姿勢で、前記筐体内に収容されており、
前記底板と前記天板とは、前記熱輸送板に、該底板に対応する前記仮想面に垂直な方向の圧縮力を印加することにより、前記熱輸送板を前記筐体内に固定している請求項７に記載のショベル。
【請求項１１】
さらに、前記熱輸送板と前記天板との間に配置され、前記配列方向に長い少なくとも２本の圧縮力伝達部材を有し、
前記天板から、前記圧縮力伝達部材を介して、前記熱輸送板に圧縮力が印加され、
前記圧縮力伝達部材は、前記側板に対向する前記蓄電セルの縁よりも、前記側板に近い位置において前記熱輸送板に接触する請求項１０に記載のショベル。
【請求項１２】
前記接続部材は、前記配列方向に関して、当該接続部材が接続している２つの前記吸熱板の少なくとも一方の位置よりも外側まではみ出している請求項４に記載のショベル。
【請求項１３】
前記吸熱板の各々は、１つの端面から反対側の端面まで連続する流路を内部に含む平板状部材で構成され、
前記接続部材は、前記蓄電セルの配列方向に延在する流路を内部に含み、該流路に連続する開口が該流路の側方に設けられている部材で構成され、
前記吸熱板の内部の流路が、前記開口を介して前記接続部材の内部の流路に繋がっている請求項２に記載のショベル。
【請求項１４】
さらに、各々が、少なくとも１つの前記蓄電セルを挟持し、前記蓄電セルの配列方向の圧縮力を印加する複数の保護部材を有し、
前記吸熱板は、前記配列方向に隣り合う２つの保護部材の間に配置されている請求項２に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電セルを冷却する構造を持つ蓄電モジュールを搭載したショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
充電可能な二次電池やキャパシタ等の蓄電セルを用いたハイブリッド型自動車やハイブリッド型作業機械の開発が進められている。所望の動作電圧を確保するために、複数の蓄電セルが直列接続される。近接して配置された複数の蓄電セルで発生した熱を外部に放熱する種々の構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１１１２４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ショベルの上部旋回体は、回転軸受けによって下部走行体に支持されている。このように、上部旋回体が、金属同士の接触を介して、下部走行体で旋回可能に取り付けられている。また、ショベルは、一般的に屋外で運転される。このため、走行時の大きな振動が、そのまま上部旋回体に伝達される。【０００５】
蓄電モジュールを冷却する冷却機構を、多くの部品で構成すると、振動によって、部品間の接触状態が悪化する危険性が高まる。部品同士の接触状態が悪化すると、熱伝達効率が低下してしまう。蓄電モジュールの耐振動性を高めるために、部品点数を削減することが望まれる。【０００６】
さらに、蓄電モジュールの部品点数の増加は、組立コストやメンテナンス時間の増大につながる。組立コストやメンテナンス時間の削減のためにも、部品点数を削減することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載された蓄電モジュールと
を有し、
前記蓄電モジュールは、
各々が電気エネルギを蓄積する複数の蓄電セルと、
前記蓄電セルの間に配置され、該蓄電セルと熱的に結合し、内部に冷却媒体を流通させる流路が形成されている吸熱板と、
前記吸熱板の内部に形成された流路に冷却媒体を流す冷却媒体供給装置と
を有するショベルが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
蓄電セルの間に配置された吸熱板に冷却媒体を流通させることにより、蓄電セルを効率的に冷却することができる。吸熱板の内部に冷却媒体を流通させることにより、蓄電セルと冷却媒体との間に介在する部品の数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ実施例１による蓄電モジュールの平断面図及び断面図である。
【図２】図２は、実施例１による蓄電モジュールの断面図である。
【図３】図３Ａは、実施例１による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板の折り畳み前の状態を示す斜視図であり、図３Ｂは、折り畳み後の斜視図である。
【図４】図４Ａは、実施例１による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板の平断面図であり、図４Ｂは、蓄電セルを挿入する際に熱輸送板を引き伸ばした状態の平断面図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ実施例１の変形例１及び変形例２による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板及び蓄電セルの平断面図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ実施例１の変形例３及び変形例４による蓄電モジュールの平断面図である。
【図７】図７は、実施例１の変形例５による蓄電モジュールの平断面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ実施例２による蓄電モジュールの平断面図及び断面図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ実施例２の変形例１及び変形例２による蓄電モジュールの平断面図である。
【図１０】図１０は、実施例３による蓄電モジュールの平断面図である。
【図１１】図１１は、実施例３による蓄電モジュールの断面図である。
【図１２】図１２Ａは、実施例４による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板及び蓄電セルの平面図であり、図１２Ｂは、その分解斜視図である。
【図１３】図１３は、実施例５による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板及び蓄電セルの平断面図である。
【図１４】図１４Ａは、実施例６による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板及び蓄電セルの平断面図であり、図１４Ｂは、その分解斜視図である。
【図１５】図１５は、実施例６の変形例による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板及び蓄電セルの平断面図である。
【図１６】図１６は、実施例７によるハイブリッド型ショベルの概略平面図である。
【図１７】図１７は、実施例７によるハイブリッド型ショベルの概略側面図である。
【図１８】図１８は、実施例７の変形例１によるハイブリッド型ショベルの概略側面図である。
【図１９】図１９は、実施例７によるハイブリッド型ショベルのブロック図である。
【図２０】図２０は、実施例７によるハイブリッド型ショベルの蓄電回路の等価回路図である。
【図２１】図２１は、実施例７の変形例２よるハイブリッド型ショベルのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
蓄電セルに蓄積される電気エネルギ密度が高くなると、蓄電セル内で発生した熱を、より効率的に外部に伝達させる冷却機構が求められる。以下に説明する実施例では、蓄電セル内で発生した熱を、効率的に外部に伝達させることができる。
【００１１】
［実施例１］
図１Ａに、実施例１による蓄電モジュールの平断面図を示す。平板状の複数（少なくとも４枚）の蓄電セル２０が、厚さ方向に積層されて（配列して）いる。蓄電セル２０の各々は、電気エネルギを蓄積し、蓄積された電気エネルギを放出することができる。蓄電セル２０には、例えば、集電極、セパレータ、電解液等がラミネートフィルムで封止された電気二重層キャパシタが用いられる。なお、ラミネートフィルムで封止されたリチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等を用いることも可能である。
【００１２】
相互に隣り合う２枚の蓄電セル２０の間に、吸熱板２１Ａが配置されている。吸熱板２１Ａは、両側の蓄電セル２０と熱的に結合する。吸熱板２１Ａの内部に、蓄電セル２０の配列方向と直交する方向（図１Ａにおいて縦方向）に冷却媒体を流通させる流路２２Ａが形成されている。
【００１３】
１枚の吸熱板２１Ａは、一方の縁において、接続部材２１Ｂにより、隣の吸熱板２１Ａに接続されており、反対側の縁において、もう一方の隣の吸熱板２１Ａに接続されている。接続部材２１Ｂの内部に流路２２Ｂが形成されている。この流路２２Ｂは、当該接続部材２１Ｂが連結されている２枚の吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａに接続されている。すなわち、吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａは、接続部材２１Ｂ内の流路２２Ｂを介して、隣の吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａに連通している。吸熱板２１Ａ及び接続部材２２Ａは、内部に流路を含むように押し出し成型された平板状の熱輸送板２１を折り畳むことにより形成される。折り畳んだ後の屈曲部分が接続部材２１Ｂに相当し、平板状の部分が吸熱板２１Ａに相当する。折り畳まれた熱輸送板２１は、吸熱板２１Ａと接続部分２１Ｂとで、蛇行形状（つづら折り形状、サーペンタイン形状）を呈する。熱輸送板２１の構成については、後に詳しく説明する。
【００１４】
最も外側に配置された２枚の吸熱板２１Ａの各々の一方の縁には、接続部材２１Ｂが接続されており、他方の縁には、流路２２Ａの端部が開口している。流路２２Ａが開口した縁に、それぞれ冷却媒体導入管２４及び冷却媒体排出管２５が接続されている。冷却媒体導入管２４及び冷却媒体排出管２５は、例えば吸熱板２１Ａにろう付けされる。
【００１５】
冷却媒体供給措置２６から冷却媒体導入管２４に冷却媒体、例えば冷却水、油、フロン、アンモニア、炭化水素、空気等が導入される。冷却媒体導入管２４内に導入された冷却媒体は、吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａ、及び接続部材２１Ｂ内の流路２２Ｂを経由して、冷却媒体排出管２５まで輸送される。冷却媒体排出管２５まで輸送された冷却媒体は、冷却媒体供給装置２６に回収される。冷却媒体供給装置２６は、例えばポンプとラジエタで構成される。
【００１６】
一対の端版３１、３４及び一対の側板３２、３３が、平行六面体構造の６枚の壁面のうち４枚の壁面を構成する。一方の端版３１と一対の側板３２、３３とは、１枚の板を折り曲げることにより形成される。端版３１、３４が、蓄電セル２０の配列方向の両端に配置される。一方の端板３４が、側板３２、３３に、ボルト及びナットからなる締結具３７で固定される。締結具３７は、蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとが積層された積層体に、配列方向の圧縮力を印加する。すなわち、端板３１、３４、側板３２、３３、及び締結具３７が、積層体に圧縮力を印加する加圧機構の役目を果たす。
【００１７】
熱輸送板２１は、接続部材２１Ｂの屈曲した表面の母線が、側板３２、３３と平行になる姿勢で、端版３１と端版３４との間に支持されている。
【００１８】
図１Ｂに、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図を示す。図１Ｂの一点鎖線１Ａ−１Ａにおける断面図が図１Ａに相当する。蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとが交互に積層されている。吸熱板２１Ａの内部に複数の流路２２Ａが形成されている。冷却媒体は、図１Ｂにおいて、紙面に対して垂直の方向に輸送される。吸熱版２１Ａ内に複数の流路２２Ａが形成されており、流路２２Ａ同士は、隔壁によって隔てられている。隔壁が形成されているため、吸熱板２１Ａに厚さ方向の圧縮力が印加されたとき、吸熱板２１Ａが押し潰されることなく、その形状が維持される。
【００１９】
底板３５及び天板３６が、側板３２、３３（図１Ａ）及び端板３１、３４とともに、平行六面体構造の筐体を構成する。吸熱板２１Ａは、底板３５に接触している。熱輸送板２１（図１Ａ）は、底板３５に対応する平行六面体構造の仮想面への垂直投影像が蛇行形状を呈する姿勢で、筐体内に配置されている。天板３６と吸熱板２１Ａとの間には、隙間が形成されている。複数の蓄電セル２０が、配線３８によって直列接続されている。配線３８は、吸熱板２１Ａと天板３６との間の隙間を通過する。
【００２０】
図２に、図１Ａ及び図１Ｂの一点鎖線２−２における断面図を示す。図２の一点鎖線１Ａ−１Ａにおける断面図が図１Ａに相当し、一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図が図１Ｂに相当する。
【００２１】
底板３５が、ボルトとナットからなる締結具４０により、側板３２、３３に固定されている。天板３６が、ボルトとナットからなる締結具４１により、側板３２、３３に固定されている。熱輸送板２１の内部に、流路２２Ａ、２２Ｂが形成されている。熱輸送板２１と天板３６との間の隙間に、２本の圧縮力伝達部材３９が配置されている。圧縮力伝達部材３９の各々は、例えば断面Ｌ字状の棒状部材であり、蓄電セル２０の配列方向（図２において紙面に垂直な方向）に延在する。圧縮力伝達部材３９は、天板３６に溶接等によって固定され、熱輸送板２１に接触している。締結具４０、４１により、底板３５に対して垂直な方向の圧縮力が、圧縮力伝達部材３９を介して熱輸送板２１に印加される。
【００２２】
この圧縮力により、筐体内において、蓄電セル２０の配列方向に直交する方向に関する熱輸送板２１の位置が拘束される。位置が拘束された熱輸送板２１は、筐体の機械的強度を増す補強リブとして働く。
【００２３】
圧縮力伝達部材３９は、蓄電セル２０の側板３２、３３のそれぞれに対向する縁よりも、側板３２、３３に近い位置において、熱輸送板２１に接触する。これにより、底板３５に対して垂直な方向に作用する圧縮力が蓄電セル２０に与える影響を軽減することができる。
【００２４】
図３Ａに、折り畳み前の熱輸送板２１の斜視図を示す。熱輸送板２１は、長方形の板状部材であり、その内部に、長さ方向に延在する複数の流路２２が形成されている。流路２２の各々は、熱輸送板２１の長さ方向に直交する１つの端面から反対側の端面まで達する。熱輸送板２１には、例えばアルミニウム等の金属が用いられる。熱輸送板２１は、押し出し成型により作製することができる。
【００２５】
図３Ｂに、折り畳んだ後の熱輸送板２１の斜視図を示す。平板状の熱輸送板２１が塑性変形し、蛇行形状を呈する。屈曲した部分が接続部材２１Ｂに対応し、平板状の部分が吸熱板２１Ａに対応する。熱輸送板２１が折り畳まれたことにより、流路２２の各々も蛇行する。
【００２６】
図４Ａに、折り畳んだ後の熱輸送板２１の平断面図を示す。平板状部分である吸熱板２１Ａは、相互に平行にされている。すなわち、屈曲部分の屈曲角度は１８０°である。折り畳まれた後の熱輸送板２１は、自然長Ｌのばねと考えることができる。ここで、自然長Ｌは、熱輸送板２１に外力を加えない状態における、蓄電セル２０の配列方向に関する熱輸送板２１の寸法を意味する。
【００２７】
図４Ｂに示すように、吸熱板２１Ａの間に蓄電セル２０を配置する際には、熱輸送板２１で構成されたばねを伸ばし（熱輸送板２１を弾性変形させ）、吸熱板２１Ａの間隔をやや広げる。この状態で、吸熱板２１Ａの間に蓄電セル２０を配置する。ばねを引き伸ばす力を解放しても、吸熱板２１Ａの間に蓄電セル２０が挿入されているため、ばねの長さは、自然長Ｌまで戻らず、Ｌ＋ΔＬになる。
【００２８】
図１Ａに示すように、蓄電セル２０及び吸熱板２１Ａに圧縮力を印加した状態で、蓄電セル２０の配列方向に関する熱輸送板２１の寸法（ばねの長さ）が、自然長Ｌと等しくなる。このため、圧縮力が印加された状態で、複数の吸熱板２１Ａが相互に平行になる。これにより、蓄電セル２０に、面内方向に関してほぼ均一な圧力（約０．５ＭＰａ）を印加することができる。また、圧縮力を打ち消す向きの力の発生を防止することができる。
【００２９】
なお、圧縮力が印加された状態の熱輸送板２１の長さが、自然長Ｌよりもやや長くなるように、熱輸送板２１を塑性変形させておいてもよい。この場合にも、圧縮力が印加された状態で、吸熱板２１Ａが相互に平行になるように塑性変形させておくことが好ましい。具体的には、屈曲角度を１８０°よりやや大きくしておく。外力が印加されていない状態では、吸熱板２１Ａが平行になっていないが、吸熱板２１Ａの間に蓄電セル２０を挿入し、圧縮力を印加すると、吸熱板２１Ａが相互に平行になる。
【００３０】
実施例１による蓄電モジュールにおいては、冷却媒体が蓄電セル２０の間を通過し、外部に排出されるため、蓄電セル２０を効率的に冷却することができる。冷却媒体用の蛇行する流路２２Ａ、２２Ｂは、押し出し成型により作製された平板状の熱輸送板２１を折り畳むことにより形成される。このため、複数の部材を組み合わせて作製する場合に比べて、製造コストの削減を図ることができる。
【００３１】
蓄電セル２０の各々は、ラミネートフィルム内に、集電極、セパレータ、及び電解液を含む。蓄電セル２０を動作させると、ラミネートフィルム内にガスが発生する。発生したガスが集電極の表面に蓄積されると、蓄電セル２０の電気的特性が低下してしまう。実施例１では、端板３１、３４及び締結具３７からなる加圧機構によって蓄電セル２０に圧縮力が印加されているため、発生したガスを集電極表面から排除することができる。このように、加圧機構による圧縮力は、蓄電セル２０を機械的に支持するとともに、蓄電セル２０の電気的特性の低下を防止する。
【００３２】
蓄電セル２０として、電気的特性を維持するために圧縮力を印加する必要がないもの、例えばリチウムイオンキャパシタ等を用いる場合には、加圧機構は必須ではない。圧縮力を印加しない場合には、例えば、蓄電セル２０の四隅に接着剤を塗布することにより、蓄電セル２０を吸熱板２１Ａに固定すればよい。接着剤には、例えばシリコーン系の接着剤を用いることができる。これにより、耐震性、耐衝撃性、及び熱伝達特性を向上させることができる。
【００３３】
また、接着剤が塗布されていない領域には、グリスや伝熱シートを配置することが好ましい。グリスや伝熱シートを配置することにより、熱伝達特性を向上させることができる。
【００３４】
圧縮力を印加しない場合には、複数の流路２２Ａや２２Ｂの間に隔壁を設けることなく、熱輸送板２１内に断面積の大きな１本の流路を形成してもよい。流路の断面積を大きくすることにより、冷却媒体の圧力損失を低減することができる。
【００３５】
なお、接着剤によって蓄電セル２０を固定した場合でも、蓄電セル２０から伝熱板２１Ａへの熱伝達効率を高めるために、圧縮力を加えてもよい。この圧縮力は、蓄電セル２０を機械的に支持するための圧縮力より小さくてもよい。この場合、蓄電セル２０の配列方向に関する熱輸送板２１の長さは、図４Ｂに示したＬ＋ΔＬよりも短くなる。
【００３６】
図５Ａに、実施例１の変形例１による熱輸送板２１及び蓄電セル２０の平断面図を示す。実施例１では、例えば図１Ａに示したように、接続部材２１Ｂの各々は一方向にのみ屈曲していた。すなわち、接続部材２１Ｂの屈曲した外側の表面は、いずれの位置においても外側に向かって凸であった。これに対し、変形例１では、接続部材２１Ｂは、吸熱板２１Ａに接続される連結部分２１Ｃにおいて、熱輸送板２１を屈曲させるべき向きとは反対向きに屈曲している。このため、接続部材２１Ｂは、蓄電セル２０の配列方向に関して、当該接続部材２１Ｂが接続されている２つの吸熱板２１Ａの位置よりも外側まではみ出している。
【００３７】
図５Ｂに、実施例１の変形例２による熱輸送板２１及び蓄電セル２０の平断面図を示す。変形例２では、接続部材２１Ｂに連結している２枚の吸熱板２１Ａのうち、一方の吸熱板２１Ａとの連結部分２１Ｃにおいてのみ、熱輸送板２１を屈曲させるべき向きとは反対向きに屈曲している。このため、接続部材２１Ｂは、蓄電セル２０の配列方向に関して、当該接続部材２１Ｂが接続している２枚の吸熱板２１Ａのうち一方の位置よりも外側まではみ出している。
【００３８】
変形例１及び変形例２では、熱輸送板２１の屈曲部の曲率半径を、実施例１の構造の曲率半径よりも大きくすることができる。このため、塑性変形に起因する材料強度の低下を抑制することができる。また、熱輸送板２１で構成されるばねのばね定数が、実施例１の場合よりも小さくなる。このため、吸熱板２１Ａの間に蓄電セル２０を配置するときに、熱輸送板２１を容易に変形させることができる。
【００３９】
図６Ａに、実施例１の変形例３による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例１では、熱輸送板２１の平断面が蛇行形状であったが、変形例３では、熱輸送板２１の屈曲部分が１箇所のみである。吸熱板２１Ａは、蓄電セル２０の間のうち２箇所に配置されている。このため、熱輸送板２１の平断面は、Ｕ字状の形状を有する。変形例３の構成は、少なくとも３個の蓄電セル２０が配列している場合に、適用可能である。
【００４０】
図６Ｂに、実施例１の変形例４による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。変形例４では、熱輸送板２１が屈曲しておらず、蓄電セル２０の間のうち１箇所にのみ吸熱板２１Ａが配置されている。変形例４の構成は、少なくとも２個の蓄電セル２０が配列している場合に、適用可能である。
【００４１】
変形例３及び変形例４においても、実施例１と同様に、蓄電セル２０を効率的に冷却することができる。
【００４２】
図７に、実施例１の変形例５による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例１では、図１Ａに示したように、蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとが交互に配列していた。すなわち、相互に隣り合う吸熱板２１Ａの間には、１枚の蓄電セル２０が配置されていた。変形例５では、相互に隣り合う吸熱板２１Ａの間に、複数、例えば４枚の蓄電セル２０が配置されている。
【００４３】
４枚の蓄電セル２０のうち内側の２枚の蓄電セル２０は、吸熱板２１Ａに直接接触していない。内側の２枚の蓄電セル２０で発生した熱は、外側の蓄電セル２０を経由して、吸熱板２１Ａに伝達される。変形例５による蓄電モジュールにおいては、実施例１と比較して、蓄電セル２０の冷却性能は低下するが、蓄電セル２０の配列方向の寸法を小さくし、軽量化することができる。吸熱板２１Ａの間に配置する蓄電セル２０の枚数は、蓄電セル２０の発熱量と許容温度上限値、及び熱輸送板２１による冷却性能等から決定することが好ましい。
【００４４】
［実施例２］
図８Ａに、実施例２による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００４５】
複数の蓄電セル２０が一列に配列している。蓄電セル２０には、例えば剛性を有する箱内に、集電極、セパレータ、電解液等が収容された電気二重層キャパシタが用いられる。なお、剛性を有する箱内に収容されたリチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池等を用いることも可能である。
【００４６】
熱輸送板２１は、蛇行形状の平断面を有し、蓄電セル２０の間を、配列順に通過している。蓄電セル２０及び熱輸送板２１は、筐体４５内に収容されている。
【００４７】
図８Ｂに、図８Ａの一点鎖線８Ｂ−８Ｂにおける断面図を示す。筐体４５は、平板状の底板４５Ａと、上蓋４５Ｂとを含む。底板４５Ａに、蓄電セル２０の各々が、ボルト等によって固定されている。蓄電セル２０の間を、熱輸送板２１が通過する。上蓋４５Ｂは、蓄電セル２０及び熱輸送板２１を覆う。配線４６が、複数の蓄電セル２０を直列に接続する。
【００４８】
実施例２においては、蓄電セル２０の各々が底板４５Ａに固定されているため、蓄電セル２０を機械的に支持するための圧縮力を印加する必要は無い。また、各蓄電セル２０は、剛性を有する箱内に収容されているため、電気的特性を維持するための圧縮力を印加する必要もない。このため、実施例２では、実施例１の加圧機構は不要である。蓄電セル２０と熱輸送板２１とに圧縮力が加えられていないため、両者の間の良好な熱伝達特性を確保するために、両者の間に伝熱グリス等を塗布するか、または伝熱シートを挟むようにすることが好ましい。
【００４９】
実施例２においても、蓄電セル２０を効率的に冷却することができる。また、冷却のための部品点数の増加を抑制することができる。
【００５０】
図９Ａに、実施例２の変形例１による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、図８Ａ及び図８Ｂに示した実施例２との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００５１】
変形例１においては、複数の蓄電セル２０が底板４５Ａの上に行列状に配置されている。熱輸送板２１の平断面は、実施例１の場合と同様に、蛇行形状を呈する。熱輸送板２１は、吸熱板２１Ａが行方向に対して垂直になる姿勢で、底板４５Ａの上に保持されている。吸熱板２１Ａの各々は、蓄電セル２０の１つの列と、その隣の列との間に配置されている。
【００５２】
図９Ｂに、実施例２の変形例２による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、図９Ａの変形例１との相違点について説明する。変形例１では、熱輸送板２１の平断面が蛇形状を有していたが、変形例２では、熱輸送板２１の平断面が渦巻形状を有する。熱輸送板２１は、蓄電セル２０の間を列方向及び行方向に通過する。
【００５３】
実施例２の変形例１及び変形例２においても、蓄電セル２０を効率的に冷却することができる。また、冷却のための部品点数の増加を抑制することができる。
【００５４】
［実施例３］
図１０に、実施例３による蓄電モジュールの平断面図を示す。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｃに示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００５５】
複数、例えば４枚の蓄電セル２０が一対の保護部材５０で挟み込まれている。一対の保護部材５０は、ボルトとナット等の締結具５１により、相互に固定されており、蓄電セル２０に配列方向の圧縮力を印加する。保護部材５０は、蓄電セル２０に所望の圧縮力を印加するのに十分な剛性を有する。蓄電セル２０、及びそれを挟む一対の保護部材５０により、１つのブロック５５が構成される。
【００５６】
複数のブロック５５が、１列に配列している。熱輸送板２１は、実施例１と同様に蛇行形状を呈し、吸熱板２１Ａが、相互に隣り合う２つのブロック５５の間に配置される。蓄電セル２０で発生した熱は、保護部材５０を経由して、吸熱板２１Ａまで伝達される。ブロック５５及び熱輸送板２１が、筐体４５内に収容される。
【００５７】
図１１に、図１０の一点鎖線１１−１１における断面図を示す。図１１の一点鎖線１０−１０における断面図が図１０に相当する。底板４５Ａと上蓋４５Ｂとによって筐体４５が構成される。保護部材５０が、底板４５Ａに、ボルト等の締結具によって固定されている。複数の蓄電セル２０が、配線５６によって直列接続されている。
【００５８】
実施例３においては、保護部材５０が蓄電セル２０に圧縮力を印加しており、保護部材５０が底板４５Ａに固定されているため、実施例１の端板３１、３４と締結具３７とからなる加圧機構は不要である。
【００５９】
次に、実施例３の変形例について説明する。この変形例では、保護部材５０として、蓄電セル２０に所望の圧縮力を印加するのに十分な剛性を持たないものが用いられる。この場合、蓄電セル２０が保護部材５０の間から落下しない程度に、軽く保護部材５０同士を締結する。蓄電セル２０には、図１に示した端板３１、３４及び締結具３７からなる加圧機構により所望の圧力を印加する。保護部材５０に、高い剛性が要求されないため、保護部材５０を軽量化し、その厚さを薄くすることができる。これにより、コスト低減を図ることが可能になる。
【００６０】
［実施例４］
図１２Ａに、実施例４による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板２１及び蓄電セル２０の平面図を示し、図１２Ｂに、熱輸送板２１の分解斜視図を示す。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｃに示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例１では、平板状の熱輸送板２１を折り畳むことにより、蛇行形状の熱輸送板２１を形成した。実施例４では、平板状の吸熱板２１Ａと、屈曲した接続部材２１Ｂとが別の材料で形成される。
【００６１】
吸熱板２１Ａは、例えば実施例１の熱輸送板２１と同様に、押し出し成型によって作製することが好ましい。吸熱板２１Ａ内には、１つの端面から反対側の端面まで達する冷却媒体用の流路２２Ａが形成されている。接続部材２１Ｂは、例えば樹脂やゴム等の可撓性を有する材料で形成される。接続部材２１Ｂの内部にも、一方の端面から反対側の端面まで達する冷却媒体用の流路２２Ｂが形成されている。
【００６２】
流路２２Ｂの開口端の断面形状は、吸熱板２１Ａの、流路２２Ａが開口している端面の外形に整合する。吸熱板２１Ａの端部を、接続部材２１Ｂの流路２２Ｂ内に挿入することにより、吸熱板２１Ａが接続部材２１Ｂに接続される。接続箇所は、冷却媒体の漏出を防止するために、接着剤等によって水密構造とされている。
【００６３】
実施例１においては、接続部材２１Ｂは、金属の熱輸送板２１を塑性変形させることにより形成される。これに対し、実施例４では、接続部材２１Ｂが樹脂で形成されているため、接続部材２２Ｂの柔軟性が高い。蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとの積層体に圧縮力を印加したときに、蓄電セル２０が押しつぶされる量に応じて、接続部材２１Ｂが柔軟に変形する。このため、圧縮後に熱輸送板２１に残留する応力を軽減することができる。
【００６４】
［実施例５］
図１３に、実施例５による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板２１及び蓄電セル２０の平断面図を示す。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｃに示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。吸熱板２１Ａと接続部材２１Ｂとは、それぞれ別々に押し出し成型することによって作製される。接続部材２１Ｂは、押し出し成型後の平板状の部材を屈曲させることにより得られる。屈曲した接続部材２１Ｂ内には、一方の端面から反対側の端面まで達する屈曲した流路が形成されている。吸熱板２１Ａと接続部材２１Ｂとは、例えば溶接、またはろう付けによって接続される。
【００６５】
実施例１のように、１枚の平板状の部材を塑性変形させることによって蛇行形状とした熱輸送板２１は、剛性が高い。言い換えれば、ばね係数が大きい。実施例５の熱輸送板２１は、溶接箇所で剛性が低下するため、変形しやすい。蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとの積層体に圧縮力を印加したときに、蓄電セル２０が押しつぶされる量に応じて、熱輸送板２１が容易に変形する。このため、圧縮後に熱輸送板２１に残留する応力を軽減することができる。
【００６６】
［実施例６］
図１４Ａに、実施例６による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板２１と蓄電セル２０との平断面図を示し、図１４Ｂに、熱輸送板２１の分解斜視図を示す。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｃに示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００６７】
実施例１では、接続部材２１Ｂが、流路を含む屈曲した板で形成されていたが、実施例６では、接続部材２１Ｂは、平板状の板部材で形成されている。接続部材２１Ｂ内に複数の流路２２Ｂが形成されている。流路２２Ｂの各々は、蓄電セル２０の配列方向に延びる。
【００６８】
接続部材２１Ｂに、その側面から流路２２Ｂまで達する開口６０が形成されている。吸熱板２１Ａの端面を、接続部材２１Ｂの、開口６０が形成されている側面に接触させると、流路２２Ａと流路２２Ｂとが、開口６０を介して接続される。吸熱板２１Ａの反対側の端面は、別の接続部材２１Ｂに接続される。吸熱板２１Ａと接続部材２１Ｂとの接触箇所は、例えば接着剤６１により水密構造とされる。
【００６９】
次に、作製過程について説明する。まず、吸熱板２１Ａと蓄電セル２０とを積層し、積層方向の圧縮力を印加する。圧縮された状態で、接続部材２１Ｂと吸熱板２１Ａとを接着する。開口６０は、蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとが圧縮された状態で、吸熱板２１Ａ内の流露２２Ａの開口部と一致する位置に配置される。
【００７０】
なお、図８Ａ、図８Ｂに示した実施例２、図１０に示した実施例３のように、蓄電セル２０に圧縮力を印加する必要がない場合には、底板４５Ａに固定された蓄電セル２０（図８Ａ、図８Ｂ）、ブロック５５（図１０）の位置に基づいて、開口６０の位置を決定すればよい。
【００７１】
実施例１では、複数の吸熱板２１Ａ内の各流路２２Ａが、直列に接続されていた。実施例６では、１本の流路２２Ｂから複数の流路２２Ａに分岐し、その後、他の１本の流路２２Ｂに統合される。一方の接続部材２１Ｂ内の流路２２Ｂの端部に、冷却媒体導入路６２が接続されており、他方の接続部材２１Ｂ内の流路２２Ｂの反対側の端部に、冷却媒体排出路６３が接続されている。
【００７２】
冷却媒体導入路６２から流路２２Ｂ内に冷却媒体が導入される。流路２２Ｂに導入された冷却媒体は、吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａ、及び反対側の接続部材２１Ｂ内の流路２２Ｂを通過して、冷却媒体排出路６３まで流れる。
【００７３】
吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａが直列に接続される場合には、上流側と下流側とで冷却性能が異なる場合がある。実施例６においては、吸熱板２１Ａ内の流路２２Ａが並列に接続されるため、蓄電セル２０と吸熱板２１Ａとの配列方向に関して、均一な冷却性能を得ることができる。
【００７４】
図１５に、実施例６の変形例による蓄電モジュールに用いられる熱輸送板２１の平断面図を示す。図１４Ａ及び図１４Ｂに示した実施例６では、吸熱板２１Ａと接続部材２１Ｂとが、例えば接着剤等で固定されることにより、水密構造が得られていた。図１５に示した変形例では、吸熱板２１Ａと接続部材２１Ｂとの接合箇所にＯリング６５を配置することにより、水密構造が得られる。
【００７５】
複数のタイロッド６８が、一方の接続部材２１Ｂに接する側板３２から、他方の接続部材２１Ｂに接する側板３３まで貫通している。タイロッド６８の端部にナットを螺号させて締め付けることにより、側板３２、３３から接続部材２１Ｂ、吸熱板２１Ａ、及びＯリング６５に圧縮力が印加される。この圧縮力により、Ｏリング６５を含む水密構造が維持される。
【００７６】
この変形例では、接着剤が用いられないため、吸熱板２１Ａと接続部材２１Ｂとからなる熱輸送板２１を、容易に分解することができる。
【００７７】
［実施例７］
図１６に、実施例７によるハイブリッド型作業機械の例としてショベルの概略平面図を示す。旋回体７０に、旋回軸受け７３を介して、走行装置７１が取り付けられている。旋回体７０に、エンジン７４、油圧ポンプ７５、電動モータ７６、油タンク７７、冷却ファン７８、座席７９、蓄電モジュール８０、及び電動発電機８３が搭載されている。エンジン７４は、燃料の燃焼により動力を発生する。エンジン７４、油圧ポンプ７５、及び電動発電機８３が、トルク伝達機構８１を介して相互にトルクの送受を行う。油圧ポンプ７５は、ブーム８２等の油圧シリンダに圧油を供給する。
【００７８】
電動発電機８３は、エンジン７４の動力によって駆動され、発電を行う（発電運転）。発電された電力は、蓄電モジュール８０に供給され、蓄電モジュール８０が充電される。また、電動発電機８３は、蓄電モジュール８０からの電力によって駆動され、エンジン７４をアシストするための動力を発生する（アシスト運転）。油タンク７７は、油圧回路の油を貯蔵する。冷却ファン７８は、油圧回路の油温の上昇を抑制する。操作者は、座席７９に着座して、ハイブリッド型作業機械を操作する。
【００７９】
蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜６による蓄電モジュールが用いられる。蓄電モジュール８０から供給される電力によって、旋回モータ７６が駆動される。旋回モータ７６は、旋回体７０を旋回させる。また、旋回モータ７６は、運動エネルギを電気エネルギに変換することによって回生電力を発生する。発生した回生電力によって、蓄電モジュール８０が充電される。
【００８０】
図１７に、実施例７によるハイブリッド型ショベルの部分破断側面図を示す。下部走行体７１に、旋回軸受け７３を介して上部旋回体７０が搭載されている。上部旋回体７０は、旋回フレーム７０Ａ、カバー７０Ｂ、及びキャビン７０Ｃを含む。旋回フレーム７０Ａは、キャビン７０Ｃ、及び種々の部品の支持構造体として機能する。カバー７０Ｂは、支持構造体７０Ａに搭載された種々の部品、例えば蓄電モジュール８０等を覆う。キャビン７０Ｃ内に座席７９（図１６）が収容されている。
【００８１】
旋回用電動モータ７６（図１６）が、その駆動対象である旋回フレーム７０Ａを、下部走行体７１に対して、時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体７０に、ブーム８２が取り付けられている。ブーム８２は、油圧駆動されるブームシリンダ１０７により、上部旋回体７０に対して上下方向に揺動する。ブーム８２の先端に、アーム８５が取り付けられている。アーム８５は、油圧駆動されるアームシリンダ１０８により、ブーム８２に対して前後方向に揺動する。アーム８５の先端にバケット８６が取り付けられている。バケット８６は、油圧駆動されるバケットシリンダ１０９により、アーム８５に対して上下方向に揺動する。
【００８２】
蓄電モジュール８０が、蓄電モジュール用マウント９０及びダンパ（防振装置）９１を介して、旋回フレーム７０Ａに搭載されている。蓄電モジュール８０は、例えばキャビン７０Ｃの後方に配置される。カバー７０Ｂが蓄電モジュール８０を覆う。蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜実施例７による蓄電モジュールが用いられる。蓄電モジュール８０から供給される電力によって、旋回用電動モータ７６（図１６）が駆動される。また、旋回用電動モータ７６は、運動エネルギを電気エネルギに変換することによって回生電力を発生する。発生した回生電力によって、蓄電モジュール８０が充電される。
【００８３】
図１８に、実施例７の変形例１によるショベルの部分破断側面図を示す。以下、図１７に示した実施例７によるショベルとの相違点に着目して説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００８４】
図１７に示した例では、キャビン７０Ｃの後方に蓄電モジュール８０が配置されていたが、図１８に示した変形例では、キャビン７０Ｃの側方に蓄電モジュール８０が配置されている。キャビン７０Ｃと蓄電モジュール８０との間に、ブーム８２が配置されている。この変形例においても、蓄電モジュール８０は旋回フレーム７０Ａに搭載されており、カバー７０Ｂで覆われている。
【００８５】
図１９に、実施例７によるハイブリッド型ショベルのブロック図を示す。図１９において、機械的動力系を二重線で表し、高圧油圧ラインを太い実線で表し、電気系統を細い実線で表し、パイロットラインを破線で表す。
【００８６】
エンジン７４の駆動軸がトルク伝達機構８１の入力軸に連結されている。エンジン７４には、電気以外の燃料によって駆動力を発生するエンジン、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられる。エンジン７４は、作業機械の運転中は、常時駆動されている。
【００８７】
電動発電機８３の駆動軸が、トルク伝達機構８１の他の入力軸に連結されている。電動発電機８３は、電動（アシスト）運転と、発電運転との双方の運転動作を行うことができる。電動発電機８３には、例えば磁石がロータ内部に埋め込まれた内部磁石埋込型（ＩＰＭ）モータが用いられる。
【００８８】
トルク伝達機構８１は、２つの入力軸と１つの出力軸とを有する。この出力軸には、メインポンプ７５の駆動軸が連結されている。
【００８９】
エンジン７４に加わる負荷が大きい場合には、電動発電機８３がアシスト運転を行い、電動発電機８３の駆動力がトルク伝達機構８１を介してメインポンプ７５に伝達される。これにより、エンジン７４に加わる負荷が軽減される。一方、エンジン７４に加わる負荷が小さい場合には、エンジン７４の駆動力がトルク伝達機構８１を介して電動発電機８３に伝達されることにより、電動発電機８３が発電運転される。電動発電機８３のアシスト運転と発電運転との切り替えは、電動発電機８３に接続されたインバータ１１８により行われる。インバータ１１８は、制御装置１３０により制御される。
【００９０】
制御装置１３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３０Ａ及び内部メモリ１３０Ｂを含む。ＣＰＵ１３０Ａは、内部メモリ１３０Ｂに格納されている駆動制御用プログラムを実行する。制御装置１３０は、表示装置１３５に、各種装置の劣化状態等を表示することにより、運転者の注意を喚起する。
【００９１】
メインポンプ７５は、高圧油圧ライン１１６を介して、コントロールバルブ１１７に油圧を供給する。コントロールバルブ１１７は、運転者からの指令により、油圧モータ１０１Ａ、１０１Ｂ、ブームシリンダ１０７、アームシリンダ１０８、及びバケットシリンダ１０９に油圧を分配する。油圧モータ１０１Ａ及び１０１Ｂは、それぞれ図１６、図１７に示した下部走行体７１に備えられた左右の２本のクローラを駆動する。
【００９２】
電動発電機８３の電気系統の入出力端子が、インバータ１１８を介して蓄電回路１９０に接続されている。インバータ１１８は、制御装置１３０からの指令に基づき、電動発電機８３の運転制御を行う。蓄電回路１９０には、さらに、他のインバータ１２０を介して旋回用電動モータ７６が接続されている。蓄電回路１９０及びインバータ１２０は、制御装置１３０により制御される。
【００９３】
電動発電機８３がアシスト運転されている期間は、必要な電力が、蓄電回路１９０から電動発電機８３に供給される。電動発電機８３が発電運転されている期間は、電動発電機８３によって発電された電力が、蓄電回路１９０に供給される。
【００９４】
旋回用電動モータ７６は、インバータ１２０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号により交流駆動され、力行動作及び回生動作の双方の運転を行うことができる。旋回用電動モータ７６には、例えばＩＰＭモータが用いられる。ＩＰＭモータは、回生時に大きな誘導起電力を発生する。
【００９５】
旋回モータ７６の力行動作中は、旋回用電動モータ７６が、減速機１２４を介して、上部旋回体７０を旋回させる。この際、減速機１２４は、回転速度を遅くする。これにより、旋回用電動モータ７６で発生した回転力が増大する。また、回生運転時には、上部旋回体７０の回転運動が、減速機１２４を介して旋回用電動モータ７６に伝達されることにより、旋回用電動モータ７６が回生電力を発生する。この際、減速機１２４は、力行運転の時とは逆に、回転速度を速める。これにより、旋回用電動モータ７６の回転数を上昇させることができる。
【００９６】
レゾルバ１２２が、旋回用電動モータ７６の回転軸の回転方向の位置を検出する。検出結果は、制御装置１３０に入力される。旋回用電動モータ７６の運転前と運転後における回転軸の回転方向の位置を検出することにより、旋回角度及び旋回方向が導出される。
【００９７】
メカニカルブレーキ１２３が、旋回用電動モータ７６の回転軸に連結されており、機械的な制動力を発生する。メカニカルブレーキ１２３の制動状態と解除状態とは、制御装置１３０からの制御を受け、電磁的スイッチにより切り替えられる。
【００９８】
パイロットポンプ１１５が、油圧操作系に必要なパイロット圧を発生する。発生したパイロット圧は、パイロットライン１２５を介して操作装置１２６に供給される。操作装置１２６は、レバーやペダルを含み、運転者によって操作される。操作装置１２６は、パイロットライン１２５から供給される１次側の油圧を、運転者の操作に応じて、２次側の油圧に変換する。２次側の油圧は、油圧ライン１２７を介してコントロールバルブ１１７に伝達されると共に、他の油圧ライン１２８を介して圧力センサ１２９に伝達される。
【００９９】
圧力センサ１２９で検出された圧力の検出結果が、制御装置１３０に入力される。これにより、制御装置１３０は、下部走行体７１、旋回用電動モータ７６、ブーム８２、アーム８５、及びバケット８６の操作の状況を検知することができる。
【０１００】
図２０に、蓄電回路１９０の等価回路図を示す。蓄電回路１９０は、蓄電モジュール８０、コンバータ２００、及びＤＣバスライン２１０を含む。コンバータ２００の一対の電源接続端子２０３Ａ、２０３Ｂに蓄電モジュール８０が接続されており、一対の出力端子２０４Ａ、２０４ＢにＤＣバスライン２１０が接続されている。一方の電源接続端子２０３Ｂ、及び一方の出力端子２０４Ｂは接地されている。蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜実施例７による蓄電モジュールが用いられる。
【０１０１】
ＤＣバスライン２１０は、インバータ１１８、１２０を介して、電動発電機８３及び旋回モータ７６に接続されている。ＤＣバスライン２１０に発生している電圧が、電圧計２１１により測定され、測定結果が制御装置１３０に入力される。
【０１０２】
昇圧用の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）２０２Ａのコレクタと、降圧用のＩＧＢＴ２０２Ｂのエミッタとが相互に接続された直列回路が、出力端子２０４Ａと２０４Ｂとの間に接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのエミッタが接地され、降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのコレクタが、高圧側の出力端子２０４Ａに接続されている。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａと降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂの相互接続点が、リアクトル２０１を介して、高圧側の電源接続端子２０３Ａに接続されている。
【０１０３】
昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂに、それぞれダイオード２０２ａ、２０２ｂが、エミッタからコレクタに向かう向きが順方向になる向きで並列接続されている。出力端子２０４Ａと２０４Ｂとの間に、平滑用のコンデンサ２０５が挿入されている。
【０１０４】
電源接続端子２０３Ａと２０３Ｂとの間に接続された電圧計２０６が、蓄電モジュール８０の端子間電圧を測定する。リアクトル２０１に直列に挿入された電流計２０７が、蓄電モジュール８０の充放電電流を測定する。電圧及び電流の測定結果は、制御装置１３０に入力される。
【０１０５】
温度検出器１３６が、蓄電モジュール８０の温度を検出する。検出された温度データは、制御装置１３０に入力される。温度検出器１３６は、例えば蓄電モジュール８０を構成する複数の蓄電セルから選択された４個の蓄電セルに対応して準備された４個の温度計を含む。制御装置１３０は、例えば、４個の温度計で取得された４個の温度データの平均を算出し、平均値を蓄電モジュール８０の温度とする。なお、キャパシタの過熱状態を判定する際には、４個の温度データが示す温度のうち最も高い温度を、蓄電モジュールの温度として採用してもよい。逆に、蓄電モジュールの温度が低下し過ぎた状態の判定には、４個の温度データが示す温度のうち最も低い温度を、蓄電モジュールの温度として採用してもよい。
【０１０６】
制御装置１３０が、昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのゲート電極に、制御用のパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧を印加する。
【０１０７】
以下、昇圧動作（放電動作）について説明する。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのゲート電極にＰＷＭ電圧を印加する。昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのオフ時に、リアクトル２０１に、高圧側の電源接続端子２０３Ａから昇圧用ＩＧＢＴ２０２Ａのコレクタに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この起電力が、ダイオード２０２ｂを介してＤＣバスライン２１０に印加される。これにより、ＤＣバスライン２１０が昇圧される。
【０１０８】
次に、降圧動作（充電動作）について説明する。降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのゲート電極に、ＰＷＭ電圧を印加する。降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのオフ時に、リアクトル２０１に、降圧用ＩＧＢＴ２０２Ｂのエミッタから高圧側の電源接続端子２０３Ａに向かって電流を流す向きの誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、ダイオード２０２ａを通して蓄電モジュール８０が充電される。
【０１０９】
図２１に、実施例７の変形例２によるショベルのブロック図を示す。以下、図２０に示した実施例７によるハイブリッド型ショベルとの相違点に着目して説明し、同一の構成については説明を省略する。
【０１１０】
実施例７の変形例２によるショベルでは、エンジン７４（図１６、図１９）が搭載されていない。蓄電モジュール８０を充電するための電圧コンバータ８８及び外部電源接続プラグ８７が準備されている。外部電源から、外部電源接続プラグ８７及び電圧コンバータ８８を介して、蓄電モジュール８０を充電することができる。電動発電機８３は、発電機として動作せず、蓄電モジュール８０（蓄電回路１９０）から供給される電力により、電動機としてのみ動作する。
【０１１１】
電圧コンバータ８８は、外部電源の電圧を蓄電モジュール８０の電圧に適合させるための電圧変換を行う。
【０１１２】
実施例１〜６による蓄電モジュールは、実施例７によるハイブリッド型ショベルのみならず、この変形例のように、電動ショベルにも適用することが可能である。また、実施例７では、ハイブリッド型作業機械への適用例として、ショベルを示したが、実施例１〜６の蓄電モジュールは、ショベルの他に、ホイルローダやブルドーザ等の他の建設機械に適用することも可能である。
【０１１３】
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。
【０１１４】
上記実施例に基づいて、以下の付記に示す発明を開示する。
【０１１５】
（付記１）
各々が電気エネルギを蓄積する複数の蓄電セルと、
前記蓄電セルの間に配置され、該蓄電セルと熱的に結合し、内部に冷却媒体を流通させる流路が形成されている吸熱板と、
前記吸熱板の内部に形成された流路に冷却媒体を流す冷却媒体供給装置と
を有する蓄電モジュール。
【０１１６】
（付記２）
前記吸熱板は、前記蓄電セルと熱的に結合するように少なくとも２箇所に配置され、一方の前記吸熱板に形成された前記流路は、他方の前記吸熱板に形成された前記流路に導通している付記１に記載の蓄電モジュール。
【０１１７】
（付記３）
前記蓄電モジュールは、一列に配列した少なくとも３個の前記蓄電セルを含み、
前記吸熱板は、相互に隣り合う２つの蓄電セルの間のうち少なくとも２個所に、両側の前記蓄電セルと熱的に結合した状態で配置されており、
前記蓄電モジュールは、さらに、２枚の前記吸熱板を接続する接続部材を含み、
前記接続部材の内部に、２枚の前記吸熱板の内部に形成されている前記流路を相互に接続する流路が形成されている付記１または２に記載の蓄電モジュール。
【０１１８】
（付記４）
前記吸熱板及び前記接続部材は、内部に前記流路が形成された平板状の熱輸送板を屈曲させたものであり、前記熱輸送板の屈曲した部分が前記接続部材に対応し、平板状の部分が前記吸熱板に対応する付記３に記載の蓄電モジュール。
【０１１９】
（付記５）
前記蓄電モジュールは、一列に配列した少なくとも４個の前記蓄電セルを含み、
前記熱輸送板は、前記吸熱板と前記接続部分とで蛇行形状を呈する付記４に記載の蓄電モジュール。
【０１２０】
（付記６）
さらに、前記複数の蓄電セル及び前記吸熱板に対して、該蓄電セルの配列方向に圧縮する力を印加する加圧機構を有し、
前記熱輸送板は、塑性変形して蛇行形状にされており、
前記加圧機構によって圧縮力が印加された状態における前記熱輸送板の、前記配列方向の寸法は、塑性変形後の前記熱輸送板の自然長と等しいか、または該自然長よりも長い付記５に記載の蓄電モジュール。
【０１２１】
（付記７）
さらに、前記蓄電セル及び前記熱輸送板を収容し、平行六面体構造の６枚の仮想面に対応する底板、天板、一対の側板、及び一対の端板を含む筐体を有し、
前記端板は、前記配列方向の両端に配置され、前記側板に固定されることによって、前記蓄電セル及び前記吸熱板に前記圧縮力を印加する付記６に記載の蓄電モジュール。
【０１２２】
（付記８）
前記蓄電セルは接着剤によって前記吸熱板に接着され、前記蓄電セルと前記吸熱板との間のうち、該接着剤が配置されていない領域に、前記蓄電セルと前記で吸熱板との間の熱伝達効率を高める伝熱材が配置されている付記５に記載の蓄電モジュール。
【０１２３】
（付記９）
さらに、前記蓄電セル及び前記熱輸送板を収容し、平行六面体構造の６枚の仮想面に対応する底板、天板、一対の側板、及び一対の端板を含む筐体を有し、
前記端板は、前記配列方向の両端に配置され、前記側板に固定されている付記８に記載の蓄電モジュール。
【０１２４】
（付記１０）
前記熱輸送板は、前記底板に対応する前記仮想面への垂直投影像が蛇行形状を呈する姿勢で、前記筐体内に収容されており、
前記底板と前記天板とは、前記熱輸送板に、該底板に対応する前記仮想面に垂直な方向の圧縮力を印加することにより、前記熱輸送板を前記筐体内に固定している付記７に記載の蓄電モジュール。
【０１２５】
（付記１１）
さらに、前記熱輸送板と前記天板との間に配置され、前記配列方向に長い少なくとも２本の圧縮力伝達部材を有し、
前記天板から、前記圧縮力伝達部材を介して、前記熱輸送板に圧縮力が印加され、
前記圧縮力伝達部材は、前記側板に対向する前記蓄電セルの縁よりも、前記側板に近い位置において前記熱輸送板に接触する付記１０に記載の蓄電モジュール。
【０１２６】
（付記１２）
前記接続部材は、前記配列方向に関して、当該接続部材が接続している２つの前記吸熱板の少なくとも一方の位置よりも外側まではみ出している付記４乃至１１のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。
【０１２７】
（付記１３）
前記吸熱板の各々は、１つの端面から反対側の端面まで連続する流路を内部に含む平板状部材で構成され、
前記接続部材は、前記蓄電セルの配列方向に延在する流路を内部に含み、該流路に連続する開口が該流路の側方に設けられている部材で構成され、
前記吸熱板の内部の流路が、前記開口を介して前記接続部材の内部の流路に繋がっている付記３に記載の蓄電モジュール。
【０１２８】
（付記１４）
さらに、各々が、少なくとも１つの前記蓄電セルを挟持し、前記蓄電セルの配列方向の圧縮力を印加する複数の保護部材を有し、
前記吸熱板は、前記配列方向に隣り合う２つの保護部材の間に配置されている付記３に記載の蓄電モジュール。
【０１２９】
（付記１５）
付記１乃至１４のいずれか１項に記載の蓄電モジュールを備えた建設機械。
【符号の説明】
【０１３０】
２０  蓄電セル
２１  熱輸送板
２１Ａ  吸熱板
２１Ｂ  接続部材
２１Ｃ  連結部分
２２、２２Ａ、２２Ｂ  流路
２４  冷却媒体導入管
２５  冷却媒体排出管
２６  冷却媒体供給装置
３１  端板
３２、３３  側板
３４  端板
３５  底板
３６  天板
３７  締結具
３８  配線
４０、４１  締結具
４５  筐体
４５Ａ  底板
４５Ｂ  上蓋
４６  配線
５０  保護部材
５１  締結具
５５  ブロック
５６  配線
６０  開口
６１  接着剤
６２  冷却媒体導入路
６３  冷却媒体排出路
６５  Ｏリング
６８  タイロッド
６９  ナット
７０  旋回体
７１  走行装置
７３  旋回軸受け
７４  エンジン
７５  油圧ポンプ
７６  旋回モータ
７７  油タンク
７８  冷却ファン
７９  座席
８０  蓄電モジュール
８１  トルク伝達機構
８２  ブーム
８３  電動発電機
８５  アーム
８６  バケット
８７  外部電源接続プラグ
８８  電圧コンバータ 
９０  蓄電モジュールマウント
９１  ダンパ（防振装置）
１０１Ａ、１０１Ｂ  油圧モータ
１０７  ブームシリンダ
１０８  アームシリンダ
１０９  バケットシリンダ
１１４  メインポンプ
１１５  パイロットポンプ
１１６  高圧油圧ライン
１１７  コントロールバルブ
１１８  インバータ
１１９  キャパシタ
１２０  インバータ
１２２  レゾルバ
１２３  メカニカルブレーキ
１２４  減速機
１２５  パイロットライン
１２６  操作装置
１２７、１２８  油圧ライン
１２９  圧力センサ
１３０  制御装置
１３５  表示装置
１３６  温度検出器
２０１  リアクトル
２０２Ａ  昇圧用ＩＧＢＴ
２０２Ｂ  降圧用ＩＧＢＴ
２０２ａ、２０２ｂ  ダイオード
２０３Ａ、２０３Ｂ  電源接続端子
２０４Ａ、２０４Ｂ  出力端子
２０５  平滑用コンデンサ
２０６  電圧計
２０７  電流計
２１１  電圧計
【図１】
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【図２】
2012029270.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2012029270.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
2012029270.tif 000024
2012029270.tif 000025
2012029270.tif 000026
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