(57)【要約】【課題】  工程数の増加を抑制し、容易に分解することが可能な蓄電モジュールを提供する。【解決手段】  蓄電セルの各々が、蓄電要素を含む板状部分と、一対の電極とを含む。少なくとも一方の電極は、板状部分の縁から取り出されて、板状部分と重なるように折り曲げられている。複数の蓄電セルの板状部分が、折り曲げられた電極を間に挟むように積み重なり、直列接続されている。加圧機構が、複数の蓄電セル及び電極に、積み重ね方向の圧力を印加する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が、蓄電要素を含む板状部分と、一対の電極とを含む複数の蓄電セルであって、少なくとも一方の電極は、前記板状部分の縁から取り出されて、前記板状部分と重なるように折り曲げられており、前記板状部分が、前記折り曲げられた電極を間に挟むように積み重なって直列接続された複数の前記蓄電セルと、
複数の前記蓄電セル及び前記電極に、積み重ね方向の圧力を印加する加圧機構と
を有する蓄電モジュール。
【請求項２】
積み重ね方向に隣り合う前記蓄電セルの、相互に電気的に接続された前記電極は、一方の電極に対する他方の電極の面内方向の位置を拘束する位置拘束構造を含む請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記板状部分と、当該板状部分から引き出され、当該板状部分に重なっている前記電極との間に、前記蓄電セルで発生した熱を外部に伝達する熱流路となる伝熱板が配置されている請求項１または２に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記蓄電セルの一対の電極が、前記板状部分の相互に反対方向を向く縁から引き出されており、前記板状部分に関して相互に反対側に折り曲げられて前記板状部分に重なっている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。
【請求項５】
前記積み重ね方向に隣り合う２つの前記蓄電セルの、相互に電気的に接続された電極は、前記板状部分の面内方向に関して、同一の方位を向く縁から引き出されている請求項４に記載の蓄電モジュール。
【請求項６】
前記蓄電セルの各々は、
導電板と、
前記導電板の上に配置され、電気エネルギを蓄積する蓄電要素と、
前記蓄電要素を覆い、前記蓄電要素の周囲において前記導電板に接着されて前記蓄電要素を封止する絶縁フィルムと
を含み、
前記電極のうち一方の電極は、前記導電板と前記絶縁フィルムとの間を通って、前記導電板とは絶縁された状態で、前記蓄電要素が封止されている空間から外部に導出され、前記絶縁フィルム側に折り返されており、
前記導電板が、他方の電極を兼ねる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。
【請求項７】
前記電極は、前記板状部分の面内方向に関して、前記加圧機構によって印加された圧力が作用する領域である加圧領域の少なくとも８０％の部分と重なる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。
【請求項８】
前記蓄電セルの各々の一対の電極のうち、少なくとも一方は、前記板状部分の面内方向に関して、前記加圧領域の一部分にのみ配置されており、
さらに、前記板状部分の間に配置され、前記加圧領域内であって、前記加圧領域の一部にのみ配置された前記電極と重ならない位置に配置され、前記加圧機構による圧力が加わるスペーサを有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の複数の蓄電セルを積み重ねて直列接続した蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
充電可能な二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電セルを用いたハイブリッド型作業機械の開発が進められている。ハイブリッド型作業機械に採用される蓄電セルとして、蓄電要素をフィルムで包み込んだ板状の蓄電セルが提案されている。正電極及び負電極が、蓄電セルの外周部から導出される。
【０００３】
複数の蓄電セルを積み重ねて直列接続することにより、蓄電モジュールが形成される。積層方向に隣り合う蓄電セルの電極は、溶接やカシメ等によって電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８５７３３号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の蓄電セルの電極を、溶接やカシメ等によって接続する方法では、電極接続のための工程が必要になる。また、一部の蓄電セルで不具合が発生した場合に、溶接やカシメ等で接続されていると、分解が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、工程数の増加を抑制し、容易に分解することが可能な蓄電モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
各々が、蓄電要素を含む板状部分と、一対の電極とを含む複数の蓄電セルであって、少なくとも一方の電極は、前記板状部分の縁から取り出されて、前記板状部分と重なるように折り曲げられており、前記板状部分が、前記折り曲げられた電極を間に挟むように積み重なって直列接続された複数の前記蓄電セルと、
複数の前記蓄電セル及び前記電極に、積み重ね方向の圧力を印加する加圧機構と
を有する蓄電モジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
溶接やカシメを用いないで、蓄電セルを電気的に接続することができる。蓄電セルに不具合が発生した場合には、容易に個々の蓄電セルに分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（１Ａ）は、実施例１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの平面図であり、（１Ｂ）、（１Ｃ）は、その断面図である。
【図２】（２Ａ）は、実施例１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの製造途中段階における平面図であり、（２Ｂ）は、完成時の断面図である。
【図３】実施例１による蓄電モジュールの断面図である。
【図４】実施例１の変形例１による蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図５】実施例１の変形例２による蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図６】実施例１の変形例２の他の構成例を示す平面図である。
【図７】実施例１の変形例３による蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図８】実施例２による蓄電モジュールの断面図である。
【図９】実施例２による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図１０】実施例２の他の構成例による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図１１】実施例２の他の構成例による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図１２】（１２Ａ）は、実施例３による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの断面図であり、（１２Ｂ）、（１２Ｃ）は、蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図１３】実施例４による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図１４】実施例４の他の構成例による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図及び平面図である。
【図１５】実施例４の他の構成例による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図及び平面図である。
【図１６】実施例４の他の構成例による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの積層体の一部の断面図である。
【図１７】（１７Ａ）は、実施例５による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの製造途中段階における平面図であり、（１７Ｂ）は、完成時の断面図である。
【図１８】（１８Ａ）は、実施例６による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの製造途中段階における平面図であり、（１８Ｂ）、（１８Ｃ）は、完成時の断面図である。
【図１９】（１９Ａ）は、実施例６の変形例１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの製造途中段階における平面図であり、（１９Ｂ）、（１９Ｃ）は、完成時の断面図である。
【図２０】（２０Ａ）及び（２０Ｂ）は、それぞれ実施例６の変形例２、３による蓄電モジュールの部分断面図である。
【図２１】実施例１〜実施例６の蓄電モジュールが搭載されたハイブリッド型掘削機の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
図１Ａに、実施例１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル２０の平面図を示す。蓄電セル２０は、電気エネルギを蓄積する機能を持つ板状部分１６、及び板状部分１６の縁から、相互に反対向きに引き出された第１の電極１２、第２の電極１３を含む。板状部分１６は、蓄電要素１１、及び蓄電要素１１を収容する蓄電容器１０を含む。板状部分１６の平面形状は、例えば、頂点がやや丸みを帯びた長方形である。
【００１１】
第１の電極１２及び第２の電極１３は、蓄電容器１０の内側から、蓄電容器１０の縁と交差して、蓄電容器１０の外側まで引き出されている。第１の電極１２及び第２の電極１３は、相互に逆極性の電極として作用する。蓄電容器１０に、ガス抜き孔１４が形成されている。ガス抜き弁１５が、ガス抜き孔１４に重なる位置に配置される。
【００１２】
図１Ｂに、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図を示す。蓄電容器１０は、２枚のアルミラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂを含む。ラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂは、蓄電要素１１を挟み、蓄電要素１１を密封する。一方のラミネートフィルム１０Ｂは、ほぼ平坦であり、他方のラミネートフィルム１０Ａは、蓄電要素１１の形状を反映して変形している。
【００１３】
図１Ｃに蓄電要素１１の部分断面図を示す。第１の集電極２１の両面に、第１の分極性電極２７が形成されており、第２の集電極２２の両面に、第２の分極性電極２８が形成されている。第１の集電極２１及び第２の集電極２２には、例えばアルミニウム箔が用いられる。第１の分極性電極２７は、例えば、活性炭粒子が混錬されたバインダを含むスラリーを、第１の集電極２１の表面に塗布した後、加熱して定着させることにより形成することができる。第２の分極性電極２８も同様の方法で形成することができる。
【００１４】
両面に第１の分極性電極２７が形成された第１の集電極２１と、両面に第２の分極性電極２８が形成された第２の集電極２２とが交互に積層されている。第１の分極性電極２７と第２の分極性電極２８との間に、セパレータ２３が配置されている。セパレータ２３には、例えばセルロース紙が用いられる。このセルロール紙に、電解液が含浸されている。電解液の溶媒には、例えば分極性有機溶剤、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート等が用いられる。電解質（支持塩）として、４級アンモニウム塩、例えばＳＢＰＢ４（スピロビピロリジニウムテトラフルオロボレート）が用いられる。セパレータ２３は、第１の分極性電極２７と第２の分極性電極２８との短絡、及び第１の集電極２１と第２の集電極２２との短絡を防止する。
【００１５】
図１Ｂに戻って説明を続ける。図１Ｂでは、セパレータ２３、第１の分極性電極２７、及び第２の分極性電極２８の記載を省略している。
【００１６】
第１の集電極２１及び第２の集電極２２は、それぞれ両者の重なり領域から、相互に反対向き（図１Ｂにおいて、左向き及び右向き）に伸びた延伸部分２１Ａ、２２Ａを有する。複数の第１の集電極２１の延伸部分２１Ａが重ね合わされ、第１の電極１２に超音波溶接されている。複数の第２の集電極２２の延伸部分２２Ａが重ね合わされ、第２の電極１３に超音波溶接されている。第１の電極１２及び第２の電極１３には、例えばアルミニウム板が用いられる。
【００１７】
第１の電極１２及び第２の電極１３は、ラミネートフィルム１０Ａとラミネートフィルム１０Ｂとの間を通って、蓄電容器１０の外側まで導出されている。第１の電極１２及び第２の電極１３は、導出箇所において、ラミネートフィルム１０Ａとラミネートフィルム１０Ｂとに熱溶着されている。なお、第１の電極１２とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間、及び第２の電極１３とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間に、タブフィルムを挟んでもよい。タブフィルムは、シール強度を向上させる。
【００１８】
第１の集電極２１の延伸部分２１Ａと、ラミネートフィルム１０Ａとの間に、ガス抜き弁１５が配置されている。ガス抜き弁１５は、ガス抜き孔１４を塞ぐように配置され、ラミネートフィルム１０Ａに熱溶着されている。蓄電容器１０内で発生したガスが、ガス抜き弁１５及びガス抜き孔１４を通って外部に排出される。
【００１９】
蓄電容器１０内は、真空排気されている。このため、ラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂは、大気圧により、蓄電要素１１及びガス抜き弁１５の外形に沿うように、変形している。第１の電極１２及び第２の電極１３は、蓄電セル２０の厚さ方向に関して、中央よりもラミネートフィルム１０Ｂの側に偏った位置に取り付けられる。この偏り量をＤで示す。蓄電セル２０の厚さをＷで示す。本明細書において、平坦に近いラミネートフィルム１０Ｂの表面を「背面」ということとする。蓄電要素１１の外形を反映して変形しているラミネートフィルム１０Ａの表面を「腹面」ということとする。
【００２０】
図２Ａに示すように、板状部分１６の相互に反対方向を向く縁から、第１の電極１２及び第２の電極１３が引き出されている。第１の電極１２及び第２の電極１３は、矢印で示したように、板状部分１６に関して相互に反対側に折り曲げられ、板状部分１６に重ねられる。図２Ａでは、第１の電極１２が紙面の表側に折り曲げられ、第２の電極１３が紙面の裏側に折り曲げられる。
【００２１】
図２Ｂに、第１の電極１２及び第２の電極１３が折り曲げられた状態の蓄電セル２０の断面図を示す。第１の電極１２が、板状部分１６の腹面側に折り曲げられ、第２の電極１３が、板状部分１６の背面側に折り曲げられている。第１の電極１２、板状部分１６、及び第２の電極１３が、この順番に厚さ方向に重なる。
【００２２】
図３Ａ及び図３Ｂに、複数の蓄電セルを含む蓄電モジュールの断面図を示す。図３Ｂは、図３Ａの一点鎖線３Ｂ−３Ｂにおける断面図であり、図３Ａは、図３Ｂの一点鎖線３Ａ−３Ａにおける断面図である。複数の蓄電セル２０が、その厚さ方向に積み重ねられている。積み重ね方向をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電セル２０の腹面が、ｚ軸の負の方向を向いている。
【００２３】
第１の電極１２が、板状部分１６の腹面に接し、第２の電極１３が、板状部分１６の背面に接している。第１の電極１２及び第２の電極１３は、ｚ方向に隣り合う２つの板状部分１６の間に挟まれる。ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０は、一方の蓄電セルの第１の電極１２と、他方の蓄電セルの第２の電極とが接触することにより、電気的に接続される。これにより、複数の蓄電セル２０が直列接続される。
【００２４】
すべての蓄電セル２０において、第１の電極１２は、板状部分１６のｘ軸の負の向きを向く縁から引き出され、ｘ軸の正の向きに折り返されている。第２の電極１３は、板状部分１６のｘ軸の正の向きを向く縁から引き出され、ｘ軸の負の向きに折り返されている。
【００２５】
加圧機構４０が、蓄電セル２０からなる積層体に、ｚ方向の圧縮力を加えている。加圧機構４０は、一対の押さえ板４１、４本のタイロッド４３、及びナット４２を含む。押さえ板４１は、蓄電セル２０からなる積層体の両端に配置されている。タイロッド４３が、一方の押さえ板４１から他方の押さえ板４１まで貫通し、一対の押さえ板４１に、両者の間隔が狭まる向きの力を加える。タイロッド４３は、ｘｙ面内において、蓄電セル２０と空間的に干渉しない位置に配置される。
【００２６】
壁板３１及び３２が、蓄電セル２０を含む積層体を、ｙ方向に挟み、壁板３３、３４が、この積層体をｘ方向に挟む。壁板３１、３２は、ｙ軸に垂直な姿勢で配置され、押さえ板４１にボルトで固定されている。壁板３３、３４は、ｘ軸に垂直な姿勢で配置され、押さえ板４１にボルトで固定されている。さらに、壁板３３、３４は、壁板３１、３２にもボルトで固定されている。押さえ板４１及び壁板３１、３２、３３、３４が、平行六面体の筐体を構成する。蓄電セル２０は、加圧機構４０から受ける圧縮力、及び蓄電セル２０間の摩擦力により、筐体内に支持される。
【００２７】
壁板３３、３４に、それぞれ窓３３Ａ、３４Ａが形成されている。窓３３Ａ、３４Ａ内に、強制空冷装置４８、４９が装着されている。強制空冷装置４８、４９は、筐体内を強制的に空冷する。
【００２８】
ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０の第１の電極１２と第２の電極１３とを接触させ、圧縮力を加えることにより、第１の電極１２と第２の電極１３とが電気的に接続される。このため、溶接やカシメ等の接続工程を省略することができる。また、圧縮力を取り除けば、蓄電モジュールを、単独の蓄電セル２０に容易に分解することができる。
【００２９】
加圧機構４０による圧縮力を、蓄電セル２０の積層体に、ｘｙ面内で均一に分布させることが好ましい。さらに、第１の電極１２と第２の電極１３との接触抵抗を低減させるために、接触領域を広くすることが好ましい。圧縮力を均一に分布させ、かつ接触抵抗を低減させるために、板状部分１６の腹面及び背面のうち、圧縮力が作用する領域（加圧領域）５０の８０％以上の部分に、第１の電極１２及び第２の電極１３を配置することが好ましい。また、加圧領域の全域に、第１の電極１２及び第２の電極１３を配置することが、より好ましい。ここで、「加圧領域」は、板状部分１６同士を直接接触させて加圧機構４０（図３Ａ、図３Ｂ）により圧縮方向の圧力を加えたときに、隙間が発生することなく密着している領域を意味する。
【００３０】
図４に、実施例１の変形例１による蓄電セル２０の積層体の断面図を示す。ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０は、お互いにｚ軸を中心として１８０°回転させた姿勢で積み重ねられている。図４に示した例では、一方の蓄電セル２０（図４の最も左、及び左から３番目の蓄電セル２０）においては、第１の電極１２が、板状部分１６のｘ軸の負の向きを向く縁から引き出され、ｘ軸の正の向きに折り返されており、第２の電極１３が、板状部分１６のｘ軸の正の向きを向く縁から引き出され、ｘ軸の負の向きに折り返されている。他方の蓄電セル２０（図４の左から２番目及び４番目の蓄電セル２０）においては、その反対に、第１の電極１２が、板状部分１６のｘ軸の正の向きを向く縁から引き出され、ｘ軸の負の向きに折り返されており、第２の電極１３が、板状部分１６のｘ軸の負の向きを向く縁から引き出され、ｘ軸の正の向きに折り返されている。言い換えれば、ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０の、相互に電気的に接続された電極は、板状部分１６の面内方向に関して、同一の方向を向く縁から引き出されている。
【００３１】
このため、ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０の、同じ方向を向く縁から引き出された電極のうち、相互に接触していない電極の最小間隔Ｇは、板状部分１６の厚さＷとほぼ等しい。これに対し、図３Ｂに示した例では、ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０の第１の電極１２同士が、引出し部分の近傍において、接近していることがわかる。
【００３２】
図４に示した例では、相互に接触していない電極同士が接近しないため、電極の短絡が生じにくい。図４に示した配置を採用する場合、ガス抜き弁１５及びガス抜き孔１４は、すべての蓄電セル２０において同一の方向（例えば、ｘ軸の正の方向）に偏った位置に配置することが好ましい。一例として、図４の最も左、及び左から３番目の蓄電セル２０においては、第２の集電極２２（図１Ｂ）の延伸部分２２Ａと重なる位置に、ガス抜き弁１５及びガス抜き孔１４を配置すればよい。言い換えれば、図４の最も左、及び左から３番目の蓄電セル２０においては、ガス抜き弁１５に近い縁から引き出されている電極を、背面側に折り返し、他方の電極を腹面側に折り返せばよい。
【００３３】
蓄電セル２０内で発生したガスは、鉛直方向の上方に蓄積される。このため、ガス抜き弁１５が鉛直方向の上方に配置される姿勢で、蓄電モジュールを作業機械に設置することが好ましい。
【００３４】
図５に、実施例１の変形例２による蓄電セル２０の積層体の断面図を示す。蓄電セル２０が、背面同士、または腹面同士を向かい合わせる姿勢で積み重ねられている。このため、ｚ方向に隣り合う２つの蓄電セル２０の第１の電極１２同士、または第２の電極１３同士が接触する。この構成では、背面が向き合った２つの蓄電セル２０において、一方の蓄電セル２０の第１の電極１２の引出し部分と、他方の蓄電セル２０の第２の電極１３とが近接する。近接した第１の電極１２と第２の電極１３との短絡を防止するために、両者の間に、絶縁性のスペーサ１８が配置されている。スペーサ１８は、第２の電極１３とほぼ同じ厚さを有する。
【００３５】
図６に、蓄電セル２０の他の配置例を示す。図６では、ｚ方向に重ねられた２つの蓄電セル２０を、ｚ軸に平行な視線で見た構成を示す。一方の蓄電セル２０は、他方の蓄電セル２０を、ｚ軸を中心として９０°回転させた姿勢を保持している。一例として、一方の蓄電セル２０の第１の電極１２は、板状部分１６のｘ軸の正の向きを向く縁から引き出されて、ｘ軸の負の向きに折り返されている。第２の電極１３は、板状部分１６のｘ軸の負の向きを向く縁から引き出されて、ｘ軸の正の向きに折り返されている。他方の蓄電セル２０の第１の電極１２は、板状部分１６のｙ軸の負の向きを向く縁から引き出され、ｙ軸の正の向きに折り返されている。第２の電極１３は、板状部分１６のｙ軸の正の向きを向く縁から引き出され、ｙ軸の負の向きに折り返されている。
【００３６】
第１の電極１２が引き出された部分と、隣の蓄電セル２０の第２の電極１３が引き出された部分とは、ｘｙ面内で離れている。このため、図５に示したスペーサ１８を配置する必要がない。
【００３７】
図７Ａ及び図７Ｂに、実施例１の変形例３による蓄電セル２０の積層体の断面図を示す。実施例１では、図１Ｂに示したように、第１の電極１２及び第２の電極１３が厚さ方向に関して背面側に偏った位置に取り付けられていた。図７Ａ及び図７Ｂに示した例では、第１の電極１２及び第２の電極１３が、厚さ方向に関してほぼ中央に取り付けられている。
【００３８】
図７Ａに示した蓄電セル２０の姿勢は、図３Ｂに示した例に対応し、図７Ｂに示した蓄電セル２０の姿勢は、図４に示した例に対応する。図７Ａに示した例では、隣り合う蓄電セル２０の、相互に接触しない電極の最小間隔Ｇは、板状部分１６の厚さＷの約１／２になる。図７Ｂに示した例では、隣り合う蓄電セル２０の、相互に接触しない電極の最小間隔Ｇは、板状部分１６の厚さＷとほぼ等しくなる。
【００３９】
［実施例２］
図８Ａ及び図８Ｂに、実施例２による蓄電モジュールの断面図を示す。図８Ａは、図８Ｂの一点鎖線８Ａ−８Ａにおける断面図であり、図８Ｂは、図８Ａの一点鎖線８Ｂ−８Ｂにおける断面図である。以下の説明では、図１Ａ〜図４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。
【００４０】
実施例２においては、板状部分１６と第１の電極１２との間に、伝熱板２５が配置されている。伝熱板２５には、例えばアルミニウムが用いられる。伝熱板２５は、ｙ方向、すなわち第１の電極１２及び第２の電極１３が引き出されている方向（ｘ方向）とは異なる方向に、蓄電セル２０の縁よりも外側まで広がっている。なお、伝熱板２５は、タイロッド４３に接触しないように、タイロッド４３と空間的に干渉しない位置に配置されている。
【００４１】
伝熱板２５は、その端面において、壁板３１、３２に接触する。伝熱板２５は、蓄電セル２０で発生した熱を壁板３１、３２に伝達させる熱流路となる。壁板３１、３２を、液冷等により強制冷却することにより、蓄電セル２０を効率的に冷却することができる。
【００４２】
図９に、伝熱板２５及び蓄電セル２０の積層体の一部分の断面図を示す。板状部分１６と第１の電極１２との間に伝熱板２５が配置されている。さらに、伝熱板２５と第１の電極１２との間に絶縁フィルム２６が配置されている。絶縁フィルム２６は、伝熱板２５を第１の電極１２から電気的に絶縁する。
【００４３】
図１０に示すように、筒状の絶縁フィルム２６で伝熱板２５を取り囲んでもよい。この場合には、蓄電セル２０から伝熱板２５への熱の伝達を阻害しないように、絶縁フィルム２６として、熱伝導性の高いものを用いることが好ましい。
【００４４】
図１１に示すように、伝熱板２５と第１の電極１２との間を絶縁する代わりに、伝熱板２５と壁板３１との間、及び伝熱板２５と壁板３２との間に、絶縁部材３０を配置してもよい。絶縁部材３０には、例えば熱伝導性の高い絶縁性のゴム等が用いられる。この場合には、伝熱板２５と第１の電極１２との間を絶縁する必要はない。
【００４５】
［実施例３］
図１２Ａに、実施例３による蓄電モジュールに用いられる蓄電セルの断面図を示す。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｃに示した実施例１の蓄電セルとの相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００４６】
実施例３では、蓄電容器１０を構成する一方のラミネートフィルム１０Ｂ（図１Ｂ）の代わりに、導電板１０Ｃが用いられる。ラミネートフィルム１０Ａは、蓄電要素１１の周囲において、導電板１０Ｃに熱溶着されている。
【００４７】
第２の集電極２２が、その延伸部分２２Ａにおいて、導電板１０Ｃに超音波溶接されている。導電板１０Ｃは、蓄電セル２０の一方の電極（図１Ｂの第２の電極１３）として機能する。第１の電極１２は、蓄電要素１１が封止されている内部空間から、ラミネートフィルム１０Ａと導電板１０Ｃとの間を通って、外部に導出されている。導電板１０Ｃと第１の電極１２との間は、絶縁フィルム３７によって絶縁されている。絶縁フィルム３７として、熱溶着可能なタブフィルムを用いることができる。第１の電極１２は、板状部分１６と重なるように、ラミネートフィルム１０Ａ側に折り返されている。
【００４８】
図１２Ｂに、積み重ねられた蓄電セル２０の断面図を示す。複数の蓄電セル２０の腹面が同一方向を向いており、第１の電極１２が、隣の蓄電セル２０の導電板１０Ｃに接触している。図１２Ｃに示すように、蓄電セル２０を、腹面同士、または背面同士を向き合わせて積み重ねてもよい。この場合には、隣り合う蓄電セル２０の第１の電極１２同士が接触し、導電板１０Ｃ同士が接触する。
【００４９】
［実施例４］
図１３に、実施例４による蓄電セルの電極の断面図を示す。第１の電極１２が、隣の蓄電セル２０の第２の電極１３に接触している。第２の電極１３に複数の貫通孔１３Ａが形成されている。第１の電極１２の、貫通孔１３Ａに対応する位置に、突起１２Ａが形成されている。突起１２Ａが、対応する貫通孔１３Ａ内に挿入されている。突起１２Ａと貫通孔１３Ａとは、第１の電極１２と第２の電極１３との面内方向（ｘ方向及びｙ方向）に関する相対的位置を拘束する。貫通孔１３Ａと突起１２Ａとを、「位置拘束構造」ということとする。
【００５０】
蓄電セル２０を積み重ねる際に、突起１２Ａを貫通孔１３Ａ内に挿入することにより、第１の電極１２と第２の電極１３との面内方向（ｘ方向及びｙ方向）の位置決めを行うことができる。さらに、位置拘束構造は、蓄電モジュールが、使用中に衝撃を受けた際に、蓄電セル２０の位置ずれを抑制する。なお、第１の電極１２に貫通孔を形成し、第２の電極１３に突起を形成してもよい。
【００５１】
図１４Ａ及び図１４Ｂに、位置拘束構造の他の例を示す。図１４Ａは、第１の電極１２及び第２の電極１３の断面図を示し、図１４Ｂは、平面図を示す。図１４Ｂの一点鎖線１４Ａ−１４Ａにおける断面図が図１４Ａに相当する。第１の電極１２に突起１２Ａが形成されているが、第２の電極１３には、貫通孔が形成されていない。製造時に、第２の電極１３を第１の電極１２に接触させた状態でｘｙ面内方向に移動させる。第２の電極１３の縁が突起１２Ａに突き当たった時点で、第１の電極１２と第２の電極１３との相対位置が拘束される。
【００５２】
図１５Ａ及び図１５Ｂに、位置拘束構造の他の例を示す。図１５Ａは、第１の電極１２及び第２の電極１３の断面図を示し、図１５Ｂは、平面図を示す。図１５Ｂの一点鎖線１５Ａ−１５Ａにおける断面図が図１５Ａに相当する。第１の電極１２の、第２の電極１３に接する表面に、枠１２Ｂが貼り付けられている。枠１２Ｂは、第２の電極１３の縁の一部に沿う平面形状を有する。枠１２Ｂの高さは、第２の電極１３の厚さに比べて低い。第２の電極１３の縁を、枠１２Ｂに接触させることにより、第１の電極１２と第２の電極１３との相対的な位置が拘束される。
【００５３】
図１６Ａに、位置拘束構造の他の例を示す。第１の電極１２及び第２の電極１３に、それぞれ突起１２Ａ及び突起１３Ｂが形成されている。突起１２Ａ及び突起１３Ｂは、第１の電極１２及び第２の電極１３の相互に対向する面に形成される。第１の電極１２と第２の電極１３との間に、伝熱板２５が配置されている。伝熱板２５の縁が、突起１２Ａ及び突起１３Ｂに突き当たっている。突起１２Ａにより、第１の電極１２と伝熱板２５との相対的位置が拘束され、突起１３Ｂにより、第２の電極１３と伝熱板２５との相対的位置が拘束される。従って、第１の電極１２と第２の電極１３との相対的位置が、伝熱板２５を介して拘束される。
【００５４】
第１の電極１２と第２の電極１３とは、伝熱板２５を介して電気的に接続される。伝熱板２５と第１の電極１２との間、及び伝熱板２５と第２の電極１３との間を絶縁することができないため、図１１に示したように、絶縁部材３０を用いて、伝熱板２５と壁板３１、３２との間が絶縁される。
【００５５】
図１６Ｂに示すように、伝熱板２５に、突起１２Ａ及び突起１３Ｂに対応する凹部２５Ａを形成してもよい。図１６Ｃに示すように、凹部２５Ａの代わりに、貫通孔２５Ｂを形成してもよい。
【００５６】
［実施例５］
図１７Ａに、実施例５による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル２０の製造途中段階の平面図を示す。実施例１では、図２Ａに示したように、第１の電極１２及び第２の電極１３が、板状部分１６から相互に反対向きに引き出されていたが、実施例５では、相互に異なる位置から、同一の向きに引き出されている。第１の電極１２と第３の電極１３とは、板状部分１６に関して相互に反対側に折り返される。
【００５７】
図１７Ｂに、蓄電セル２０の断面図を示す。板状部分１６の腹面に第１の電極１２が接触し、背面に第２の電極１３が接触している。第２の電極１３は、図１７Ｂに示した断面とは異なる位置で、板状部分１６から引き出されている。
【００５８】
蓄電セル２０を積み重ねて得られる蓄電モジュールの構造は、図３Ａ、図３Ｂに示した実施例１のものと同一である。なお、図７Ａ、図７Ｂに示したように、伝熱板２５を配置してもよい。また、図１１〜図１６Ｃに示したように、位置拘束構造を設けてもよい。
【００５９】
［実施例６］
図１８Ａに、実施例６による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル２０の製造途中段階の平面図を示す。第１の電極１２の構造は、図２Ａに示した実施例１のものと同一であるが、第２の電極１３が、実施例１のものよりも小さい。
【００６０】
図１８Ｂ及び図１８Ｃに、蓄電セル２０を積み重ねた積層体の一部の断面図を示す。図１８Ｂは、図１８Ｃの一点鎖線１８Ｂ−１８Ｂにおける断面図であり、図１８Ｃは、図１８Ｂの一点鎖線１８Ｃ−１８Ｃにおける断面図である。第１の電極１２が板状部分１６の腹面に接し、第２の電極１３が板状部分の背面に接している。第２の電極１３は、隣の蓄電セル２０の第１の電極１２に接している。
【００６１】
第２の電極１３が、実施例１の第２の電極１３に比べて小さいため、加圧領域５０と第２の電極１３とが重なる部分が小さい。加圧領域５０のうち、第２の電極１３と重なっていない部分に、スペーサ５１が配置されている。スペーサ５１は、第２の電極１３とほぼ同一の厚さ及び硬さを有する。スペーサ５１には、例えばアルミニウム板を用いることができる。
【００６２】
スペーサ５１を配置しない場合には、加圧領域５０内において、第２の電極１３が配置されている部分に圧力が集中する。このため、蓄電セル２０が変形し、損傷を受けやすい。スペーサ５１を配置することにより、圧力を均一に分配し、蓄電セル２０の損傷を抑制することができる。
【００６３】
図１９Ａに、実施例６の変形例１による蓄電モジュールに用いられる蓄電セル２０の製造途中段階の平面図を示す。この変形例１では、第１の電極１２及び第２の電極１３が、板状部分１６から同一方向に引き出されており、第１の電極１２及び第２の電極１３が、図１７の場合に比べて小さい。
【００６４】
図１９Ｂ及び図１９Ｃに、蓄電セル２０を積み重ねた積層体の一部の断面図を示す。図１９Ｂは、図１９Ｃの一点鎖線１９Ｂ−１９Ｂにおける断面図であり、図１９Ｃは、図１９Ｂの一点鎖線１９Ｃ−１９Ｃにおける断面図である。第１の電極１２が板状部分１６の腹面に接し、第２の電極１３が板状部分の背面に接している。一方の蓄電セル２０の第２の電極１３と、他方の蓄電セル２０の第１の電極１２とが接触している。
【００６５】
加圧領域５０内において、相互に接している第１の電極１２と第２の電極１３とは、ほぼ同一の領域を占める。加圧領域５０内のうち、第１の電極１２及び第２の電極１３と重ならない部分に、スペーサ５１が配置されている。スペーサ５１の厚さは、第１の電極１２と第２の電極１３との合計の厚さにほぼ等しい。
【００６６】
スペーサ５１を配置することにより、ｘｙ面内で圧力を均一に分配し、蓄電セル２０の損傷を抑制することができる。
【００６７】
図２０Ａに、実施例６の変形例２による蓄電モジュールの一部の断面図を示す。以下、図１９Ｂに示した構成との相違点について説明する。図１９Ｂの左側の蓄電セル２０においては、背面側に折り返される第２の電極１３が紙面の奥側に位置し、右側の蓄電セル２０においては、腹面側に折り返される第１の電極１２が紙面の奥側に位置する。このように、電極の折り返しの向きが異なる２種類の蓄電セル２０を準備しなければならない。
【００６８】
図２０Ａに示した例では、左側の蓄電セル２０においては、電極１２、１３が取り付けられた縁が上側に位置し、右側の蓄電セル２０においては、電極１２、１３が取り付けられた縁が下側に位置する。左の蓄電セル２０の第２の電極１３と、右側の蓄電セル２０の第１の電極１２とが接触している。両者の接触面積を確保するために、第１の電極１２及び第２の電極１３のうち、背面及び腹面に沿う部分が、図１９Ｂに示した例に比べて長くなっている。
【００６９】
図２０Ａに示した例では、相互に隣り合う蓄電セル２０の一方が、他方を、積層方向に平行な軸を中心として１８０°回転させた姿勢で配置される。このため、電極の折返し方向が異なる２種類の蓄電セルを準備する必要がない。
【００７０】
図２０Ｂに、実施例６の変形例３による蓄電モジュールの一部の断面図を示す。以下、図１９Ｂに示した構成との相違点について説明する。図１９Ｂに示した例では、電極の取り付けられた縁を上方に向けて腹面側から見たとき、左側の蓄電セル２０において左側の電極が正極であるとき、右側の蓄電セル２０においては左側の電極が負極になる。電気二重層キャパシタのように、正極と負極との区別がない場合には、正極及び負極の電極の取り付け位置の違いは問題にならない。ところが、電解コンデンサのように、正極と負極とを区別する必要がある場合には、正極と負極との取り付け位置を反転させた２種類の蓄電セルを準備しなければならない。製造工程では、この２種類の蓄電セルを識別して、交互に積層しなければならない。
【００７１】
図２０Ｂに示した例では、蓄電セル２０が背面同士、または腹面同士を対向させて積層されている。このため、すべての蓄電セル２０において、正極及び負極の取り付け位置が同一である。従って、正極及び負極の取り付け位置の異なる２種類の蓄電セルを準備する必要がない。これにより、電極の極性を識別することなく、蓄電セルを積層することができる。この構成は、電解コンデンサのように、正極と負極とを区別する必要がある蓄電セルを採用する場合に有効である。
【００７２】
図２１に、実施例１〜実施例６を適用したハイブリッド型掘削機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。
【００７３】
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、ハイブリッド型掘削機を操作する。
【００７４】
蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜実施例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。
【００７５】
図２１には、実施例１〜実施例６の蓄電モジュールを適用したハイブリッド型掘削機を示したが、実施例１〜実施例６の蓄電モジュールは、その他のハイブリッド型作業機械、例えば、ハイブリッド型ホイルローダ、ハイブリッド型ブルドーザに適用することも可能である。
【００７６】
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。
【符号の説明】
【００７７】
１０  蓄電容器
１０Ａ、１０Ｂ  ラミネートフィルム
１０Ｃ  導電板
１１  蓄電要素
１２  第１の電極
１２Ａ  突起
１２Ｂ  枠
１３  第２の電極
１３Ａ  貫通孔
１３Ｂ  突起
１４  ガス抜き孔
１５  ガス抜き弁
１６  板状部分
１８  スペーサ
２０  蓄電セル
２１  第１の集電極
２２  第２の集電極
２３  セパレータ
２５  伝熱板
２５Ａ  凹部
２５Ｂ  貫通孔
２６  絶縁フィルム
２７  第１の分極性電極
２８  第２の分極性電極
３０  絶縁部材
３１、３２、３３、３４  壁板
３７  絶縁フィルム
４０  加圧機構
４１  押さえ板
４２  ナット
４３  タイロッド
４８、４９  強制空冷装置
５０  加圧領域
５１  スペーサ
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
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図２０】
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【図２１】
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