挖土機的製作方法

2023-10-27 20:37:02

專利名稱：挖土機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用了層疊多個單元而成的工作機械用蓄電模塊的挖土機。
背景技術：
正在開展使用能夠充電的二次電池或電容器等蓄電單元的汽車或工作機械的開發(專利文獻4)。作為採用於汽車或工作機械的蓄電單元，提出了用薄膜包住蓄電要件的扁平狀(板狀)蓄電單元(蓄電池包)。正電極端子及負電極端子從蓄電 單元的外周部導出。疊加多個蓄電單元，向設置於正電極端子及負電極端子的貫穿孔穿通拉杆，從而能夠獲得電連接多個蓄電單元的蓄電模塊(專利文獻I)。提出了向外部發散由層疊的蓄電單元產生的熱量的各種結構(專利文獻2、3)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :美國專利公開公報2007/0207349 Al專利文獻2 :日本特開平8-111244號公報專利文獻3 :日本特開2003-133188號公報專利文獻4 :日本特開2001-11 889號公報

發明內容
發明要解決的技術課題 與汽車相比，工作機械大多在路面狀況較差的砂石路上行走，工作中與周圍的堆積物或構造物等衝擊的情況也較多。因此，要求搭載於工作機械的蓄電模塊具有能夠耐于振動或衝擊的較高剛性。而且，當為進行挖掘的工作機械時，由於由挖掘時的衝擊引起的振動或衝擊也較大，因此要求蓄電模塊具有尤其高的剛性。以往的蓄電模塊中，很難獲得充分的剛性。而且，很難實現充分的冷卻效率。尤其在具有下部行走體、搭載於其上的上部迴轉體、及動臂等的挖土機中，由於安裝上部迴轉體的迴轉軸承鬆動，因此由於工作中或行走中的衝擊，上部迴轉體劇烈地上下震動。期望一種即便安裝於上部迴轉體上也具有充分的可靠性的蓄電模塊。用於解決技術課題的手段根據本發明的I種觀點，提供一種挖土機，該挖土機具有下部行走體；上部迴轉體，能夠迴轉地安裝於所述下部行走體的上面；及蓄電模塊，搭載於所述上部迴轉體上，在定義xyz正交坐標系時，所述蓄電模塊具有層疊體和第I壁板及第2壁板，所述層疊體包含在z方向上層疊的板狀的多個蓄電單元；配置於所述蓄電單元之間的至少I個傳熱板；及配置於所述蓄電單元的層疊結構的兩端並向所述蓄電單元施加該蓄電單元的層疊方向的壓縮力的一對壓板，所述第I壁板及第2壁板在y方向上夾緊所述層疊體且固定於所述一對壓板，所述傳熱板的位置相對於所述第I壁板及所述第2壁板受限制。根據本發明的另一種觀點，提供一種挖土機，該挖土機具有下部行走體；上部迴轉體，能夠迴轉地安裝於所述下部行走體的上面；及蓄電模塊，搭載於所述上部迴轉體上，在定義xyz正交坐標系時，所述蓄電模塊具有多個層疊體、第I壁板及第2壁板和第3壁板及第4壁板，所述多個層疊體在I方向上排列，且各自包含在z方向上層疊的板狀的多個蓄電單元；配置於所述蓄電單元的層疊結構的兩端的一對壓板；連結所述一對壓板且向所述蓄電單元的層疊結構施加層疊方向的壓縮力的第I拉杆；及夾於所述蓄電單元之間的至少I個傳熱板，所述第I壁板及第2壁板安裝於各個所述層疊體，在y方向上夾緊各個所述層疊體，固定於所述壓板，且熱結合於所述傳熱板，所述第3壁板及第4壁板在X方向上夾緊多個所述層疊體，固定於多個所述層疊體的所述壓板和安裝在多個所述層疊體上的所述第I壁板及所述第2壁板。發明效果 一對壓板、第I壁板、及第2壁板構成高剛性結構。因此，能夠提高蓄電模塊的剛性。即使將該蓄電模塊搭載於容易產生振動及衝擊等的上部迴轉體上，也能夠確保充分的可靠性。而且，能夠通過傳熱板、第I壁板及第2壁板有效地冷卻蓄電單元。


圖1-1中，圖IA及圖IB是基於實施例I的蓄電模塊的截面圖。圖1-2中，圖IC及圖ID是基於實施例I的蓄電模塊的截面圖。圖2中，圖2A及圖2B是表示基於實施例I的蓄電模塊的製冷劑流路的概要圖。圖3中，圖3A及圖3B是基於實施例2的蓄電模塊的截面圖。圖4是基於實施例3的蓄電模塊的截面圖。圖5中，圖5A是基於實施例4的蓄電模塊的截面圖，圖5B是基於實施例5的蓄電模塊的截面圖，圖5C是基於實施例6的蓄電模塊的截面圖。圖6中，圖6A及圖6B是基於實施例7的蓄電模塊的局部截面圖。圖7中，圖7A及圖7B是基於實施例8的蓄電模塊的截面圖。圖8中，圖8A 圖8C是基於實施例9的蓄電模塊的局部截面圖。圖9是基於實施例10的蓄電模塊的截面圖。圖10是基於實施例13的蓄電模塊的截面圖。圖11中，圖IlA是用於基於實施例12的蓄電模塊的蓄電單元及支承框的俯視圖，圖IlB是沿圖IlA的單點劃線11B-11B的截面圖，圖IlC是沿圖IlA的單點劃線11C-11C的截面圖。圖12是基於實施例13的混合式挖土機的概要俯視圖。圖13是基於實施例13的混合式挖土機的概要側視圖。圖14是基於實施例13的混合式挖土機的塊圖。圖15是基於實施例13的混合式挖土機的蓄電電路的等效電路圖。圖16是基於實施例14的電動挖土機的概要俯視圖。圖17是基於實施例14的電動挖土機的塊圖。
具體實施例方式參考附圖對本申請發明的實施例進行說明。
實施例I圖IA中示出基於實施例I的蓄電模塊的截面圖。為了便於理解定義xyz正交坐標系。板狀的多個蓄電單元20與傳熱板25向其厚度方向(z方向)交替層疊。兩端配置蓄電單元20。最外側的各個蓄電單元20上粘附有壓板31。多個拉杆33從一側的壓板31貫穿至另一側的壓板31，且向蓄電單元20與傳熱板25施加層疊方向(z方向)的壓縮力。各個蓄電單元20是用一對層壓薄膜夾緊二次電池或雙電層電容器等扁平狀蓄電要件並進行密封而成的。蓄電單元20包含在其外周部熔合層壓薄膜之間的區域(熔合部)。而且，蓄電單元20包含一對電極端子21。電極端子21從蓄電單元20的相互對置的外周部向外部導出。電極端子21的一側為正電極，另一側為負電極。通過連接相互鄰接的蓄電單元20的電極端子21來串聯連接多個蓄電單元20。傳熱板25例如使用鋁，拉杆33及壓板31則例如使用不鏽鋼。將包含蓄電單元
20、傳熱板25、壓板31、及拉杆33的構造物稱為層疊體30。在X方向上，在層疊體30的兩側即以向X方向夾緊層疊體30的方式配置有一對壁板13、14。壁板13及14分別用螺栓固定於壓板31。圖IB中示出沿圖IA的單點劃線1B-1B的截面圖。沿圖IB的單點劃線1A-1A的截面圖相當於圖1A。蓄電單元20及傳熱板25的平面形狀為大致長方形。從相互對置的邊(在圖IB中為上邊及下邊)導出電極端子21。傳熱板25在俯視觀察時比蓄電單元20的邊緣更突出至外側。在y方向上，在層疊體30的兩側即以向y方向夾緊層疊體30的方式配置有一對壁板11、12。壁板11、12接觸於傳熱板25的端面。由此，傳熱板25熱結合於壁板11、12。壁板11及12分別用螺栓固定於壁板13及14。壁板11及12的內部形成有用於使製冷劑流動的流路17。圖IC中示出沿圖IB的單點劃線1C-1C的截面圖。從相互鄰接的蓄電單元20導出的電極端子21比傳熱板25的邊緣更通過外側而連接於旁邊的蓄電單元20的電極端子21。圖ID中示出沿圖IB的單點劃線1D-1D的截面圖。傳熱板25在其端面接觸於壁板11及12。壁板11及12分別用螺栓固定於壓板31。圖IA及圖ID所示的蓄電單元20的厚度有個體差異。因此，一對壓板31的間隔根據產品存在偏差。該偏差能夠通過設為壁板11 14接觸於壓板31的端面的結構且將形成於壁板11 14的螺栓用的孔設為在z方向上較長的長孔來吸收。圖2A中示出形成於壁板11的製冷劑流路17的形狀。製冷劑流路17包含導入道17A、多個主路徑17B、及排出道17C。導入道17A及排出道17C分別從與z方向平行的I個端面沿X方向向壁板11的內部延伸。各個主路徑17B從導入道17A向z方向延伸併到達至排出道17C。導入道17A、主路徑17B、及排出道17C例如由配置於壁板11的內部且向平行於表面的方向延伸的細長孔構成。導入道17A及導入道17C通過從平行於yz面的端面 用鑽頭進行開孔加工來形成。主路徑17B通過從平行於xy面的端面用鑽頭進行開孔加工之後，用內置式插頭17D埋入開口部來形成。另外，也可在壁板11上粘附製冷劑所通過的配管。
圖2B中示出製冷劑流路17的另一例子。圖2A所示的例子中，配置有多條從導入道17A至排出道17C的主路徑17B。圖2B所示的例子中，主路徑17B由寬度較寬的I個面狀的流路構成。該壁板11通過在一片金屬板上形成對應於製冷劑流路17的凹部之後，用另一金屬板堵塞凹部，焊接2片金屬板的外周來形成。在實施例I所示的蓄電模塊中，通過拉杆33及壓板31維持蓄電單元20及傳熱板25的層疊結構。壓板31及壁板11 14構成長方體狀的平行六面體結構，平行六面體結構的鄰接的壁面之間用螺栓固定。因此，能夠確保較高的剛性，並能夠相對於壁板11及12限制傳熱板25的位置。由蓄電單元20產生的熱量經由傳熱板25而傳導於壁板11、12。因此，能夠有效地冷卻蓄電單元20。由於通過壓板31向蓄電單元20及傳熱板25施加壓縮力，因此能夠提高蓄電單元20與傳熱板25的粘附狀態。由此，能夠提高蓄電單元20與傳熱板25之間的傳熱效率。 用於維持蓄電單元20及傳熱板25的層疊結構的壓板31兼作平行六面體結構的壁面。平行六面體結構的壁板11、12兼作用於冷卻蓄電單元20的吸熱板。如此，由於使壓板31及壁板11、12具有多個功能，因此可實現縮減組件件數。實施例I中，雖然交替層疊蓄電單元20與傳熱板25，但也可縮減傳熱板25的個數。例如，還可相對於2個蓄電單元20配置I個傳熱板25。而且，也可在層疊的蓄電單元20的大致中央配置至少I個傳熱板25。挖土機與靠橡膠輪胎行走的汽車不同，其通過金屬履帶行走。而且，上部迴轉體經軸承支承於下部行走體上。軸承包含相對運動的金屬組件，不能說完全沒有鬆動。因此，有行走時的下部行走體的振動增大而傳遞於上部迴轉體的情況。因此，為了防止共振，對搭載於上部迴轉體的蓄電模塊要求較高的固有振動頻率。實施例I中，雖然示出了基於平行六面體結構的高剛性蓄電模塊的例子，但在能夠滿足工作機械所要求的剛性或者固有振動頻率的情況下，也可設為拆除壁板13及14的結構。實施例I中，蓄電單元20使用了雙電層電容器等，但也可使用鋰離子電容器。為了維持電特性，無需預先對鋰離子電容器施加壓縮力。此時，壓縮力的施加具有提高從蓄電單元20傳遞至傳熱板25的傳熱效率的效果。為了機械地支承蓄電單元而所需的壓縮力及為了提高傳熱效率而所需的壓縮力小於為了維持雙電層電容器的電特性而所需的壓縮力。因此，與使用雙電層電容器的情況相比，當蓄電單元20使用雙電層電容器時可縮小壓縮力。實施例2圖3A及圖3B中示出基於實施例2的蓄電模塊的截面圖。圖3B是沿圖3A的單點劃線3B-3B的截面圖，圖3A是沿圖3B的單點劃線3A-3A的截面圖。以下，對與基於實施例I的蓄電模塊的差異點進行說明。實施例I中，壁板11及壁板12在其外周部附近固定於圖IB所示的壁板13、14、及圖ID所示的壓板31。在壁板11、12與傳熱板25接觸的位置，壁板11、12通過壁板11、12的剛性按壓於傳熱板25。實施例2中，從壁板11到壁板12貫穿有多個拉杆40。拉杆40安裝於在空間上不幹擾蓄電單元20及傳熱板25的位置。通過拉杆40向壁板11及壁板12施加縮窄兩者間隔的方向的力。拉杆40所貫穿的孔配置於比壁板11、12固定於壓板31及壁板13、14的位置更靠內側。因此，能夠以更大的力向傳熱板25按壓壁板11、12。由此，能夠提高從傳熱板25傳遞至壁板11、12的傳熱係數。圖3A及圖3B中，雖然示出了安裝多個拉杆40的例子，但也可安裝I根拉杆40。實施例2中示出了基於平行六面體結構的高剛性蓄電模塊的例子，但與實施例I相同地在能夠滿足工作機械所要求的剛性或者固有振動頻率的情況下，也可設為拆除壁板13及14的結構。實施例3圖4中示出基於實施例3的蓄電模塊的截面圖。以下，對與基於實施例I的蓄電模塊的差異點進行說明。在實施例3中，蓄電單元20的層疊結構的大致中央的2個蓄電單元20之間，代替傳熱板而插入有中間板43。中間板43使用鐵或不鏽鋼，中間板43具有高於傳熱板25的剛 性。中間板43在其端面接觸於壁板11、12，且通過螺栓固定於壁板11、12。拉杆33通過形成於中間板43的貫穿孔。在對蓄電模塊施加衝擊時，中間板43阻止拉杆33向X方向及y方向的位移。拉杆33能夠考慮為在其兩端通過壓板31支承的橫梁結構。在其大致中央用中間板43支承拉杆33的效果與橫梁的長度成為大約一半的情況相等。因此，能夠提高蓄電模塊在X方向及y方向上的振動的固有振動頻率。而且，中間板43阻止與其接觸的蓄電單元20向z方向的位移。因此，能夠提高蓄電模塊在z方向上的振動的固有振動頻率。由此，提高蓄電模塊的耐衝擊性。實施例4圖5A中不出基於實施例4的蓄電模塊的截面圖。基於實施例4的蓄電模塊中，向y方向排列有與圖IB所示的基於實施例I的蓄電模塊相同結構的3個蓄電模塊。相互鄰接的層疊體30之間的壁板被兩側的蓄電模塊共有。即，一側的蓄電模塊的壁板12兼作旁邊的蓄電模塊的壁板11。各層疊體30的傳熱板25接觸於向y方向夾緊該層疊體30的2個壁板11、12。向X方向夾緊3個層疊體30的壁板13、14分別由連續的I個板部件構成。有時在蓄電單元20上設置用於排出在內部產生的氣體的排氣閥27。由於排氣閥27通常大於蓄電單元20的厚度，因此難以安裝在蓄電單元20的大致垂直於z軸的端面。蓄電單元20的導出有電極端子21的邊緣附近由於配置用於取出電極的導線等，因此相對於xy面傾斜。排氣閥27大多情況下安裝於該傾斜的部分。裝配時，通過向在y方向上排列的3個蓄電模塊施加y方向的壓縮力來使各層疊體30的傳熱板25接觸於兩側的壁板。在該狀態下將壁板13及14用螺栓固定於壁板11、12、及層疊體30的壓板31 (圖1D)。由於相互鄰接的層疊體30A 30C之間的壁板被兩者共用，因此能夠實現縮減組件件數。雖然圖5A中組裝了 3個層疊體30，但是可組裝2個層疊體30，也可組裝4個以上的層疊體30。由於在蓄電單元20內產生的氣體蓄積於蓄電單元20內部空間的上方，因此優選排氣閥27維持配置於鉛垂上方的姿勢。優選基於實施例4的蓄電模塊以X方向平行於鉛垂方向的姿勢(yz面成為水平的姿勢)裝在工作機械中。基於實施例4的蓄電模塊適合裝在具有向水平方向擴展的安裝空間的設備或工作機械中。實施例5
圖5B中示出基於實施例5的蓄電模塊的截面圖。基於實施例5的蓄電模塊包含與基於實施例I的蓄電模塊相同結構的3個層疊體30。3個層疊體30以各自的層疊方向平行於z方向的姿勢排列於X方向上。壁板11、12向y方向夾緊3個層疊體30。壁板13、14向X方向夾緊3個層疊體30。相互鄰接的層疊體30之間配置有隔壁15。壁板13、14及隔壁15通過螺栓固定於壁板11、12。而且，層疊體30的壓板31 (圖1D)與實施例I的情況相同，通過螺栓固定於壁板11、12。而且，壓板31與隔壁15也通過螺栓相互固定。層疊體30各自的傳熱板25接觸於壁板11、12。壁板11、12內形成有製冷劑流路17。壓板31、壁板11 14構成平行六面體結構。因此，能夠確保較高的剛性。而且，隔壁15發揮進一步提高剛性的作用。在實施例5中，由於傳熱板25接觸於壁板11、12，因此當固定壁板11、12時，無需預先施加X方向的壓縮力。因此，基於實施例5的蓄電模塊與基於實施例4的蓄電模塊相t匕，較易裝配及維護。若考慮排氣閥27的配置,則基於實施例5的蓄電模塊也與實施例4的情況相同，優選以X方向平行於鉛垂方向的姿勢(yz面成為水平的姿勢)裝在工作機械中。基於實施例5的蓄電模塊適合裝在具有厚度方向趨向大致水平方向的平坦的安裝空間的設備或工作機械中。實施例6圖5C中不出基於實施例6的蓄電模塊的截面圖。基於實施例6的蓄電模塊中，向y方向排列有與圖IB所示的基於實施例I的蓄電模塊相同結構的3個蓄電模塊。相互鄰接的蓄電模塊並不共有壁板11、12，分別設置有壁板。因此，鄰接的層疊體30之間配置2個壁板 11、12。實施例6中，在各個層疊體30上安裝壁板11、12之後，在壁板11、12固定壁板13、14即可。因此，當固定壁板13、14時，無需向蓄電模塊預先施加y方向的壓縮力。基於實施例6的蓄電模塊與圖5A所示的實施例4的蓄電模塊相比，雖然組件件數有所增加，但較易裝配及維護。若考慮排氣閥27的配置,則基於實施例6的蓄電模塊也與實施例4的情況相同，優選以X方向平行於鉛垂方向的姿勢(yz面成為水平的姿勢)裝在工作機械中。基於實施例6的蓄電模塊適合裝在具有向水平方向擴展的安裝空間的設備或工作機械中。實施例7圖6A中不出基於實施例7的蓄電模塊的局部截面圖。以下,對與圖IA 圖ID所示的基於實施例I的蓄電模塊的差異點進行說明。如圖ID所示，實施例I中，通過傳熱板25接觸於壁板11、12來熱結合兩者。在實施例7中，在接觸部位，兩者以熱傳導性粘結劑45粘結，以便傳熱板25固著於壁板11、12。當傳熱板25與壁板11、12之間形成有微小的間隙的情況下，則以粘結劑埋入該間隙。因此，能夠提高傳熱板25與壁板11、12之間的傳熱係數。如此，能夠通過避免傳熱板25滑動接觸於壁板11、12 (避免傳熱板25在接觸於壁板11、12的狀態下移動)來減小在接觸部位的熱阻。由此，能夠提高傳熱板 25及蓄電單元20的冷卻效率，從而抑制蓄電單元20的溫度
顯著上升。如圖6B所示，可在壁板11、12各自的內側表面形成槽46。在槽46內插入傳熱板25的邊緣，並且填充熱傳導性粘結劑46。實施例7中雖然示出了基於平行六面體結構的高剛性蓄電模塊的例子，但與實施例I相同，在能夠滿足工作機械所要求的剛性或者固有振動頻率的情況下，則也可設為拆除壁板13及14 (圖1A、圖1B)的結構。實施例8圖7A及圖7B中示出基於實施例8的蓄電模塊的截面圖。圖7B是沿圖7A的單點劃線7B-7B的截面圖，圖7A是沿圖7B的單點劃線7A-7A的截面圖。以下，對與圖3A及圖3B所示的基於實施例2的蓄電模塊的差異點進行說明。與實施例I相同，壓板31向蓄電單元20施加層疊方向的壓縮力，傳熱板25的位置相對於壁板11、12受限制。在壁板11、12的內側的表面形成有向z方向延伸的3條凹部50。各個凹部50的寬度方向的尺寸大於深度方向的尺寸。凹部50內裝填有具有熱傳導性的彈性部件51。彈性部件51例如使用有傳熱膠片。傳熱板25的邊緣或與凹部50交叉或與凹部50局部性重疊。在未對彈性部件51施加外力的狀態下，彈性部件51的局部從凹部50的開口面突出。例如，作為彈性部件51使用厚於凹部50的深度的傳熱膠片。如圖7A所示，在未形成有凹部50的區域中，傳熱板25與壁板11、12的內側的表面接觸。如圖7A及圖7B所示，在傳熱板25的邊緣與凹部50交叉的區域及傳熱板25的邊緣與凹部50重疊的區域，傳熱板25擠壓彈性部件51。傳熱部件25與壁板11、12經彈性部件51熱結合。因此，能夠確保穩定的熱結合。如此，能夠通過避免傳熱板25滑動接觸於壁板11、12來減小在接觸部位的熱阻。由此，能夠提高傳熱板25及蓄電單元20的冷卻效率，從而抑制蓄電單元20的溫度顯著上升。彈性部件51中從凹部50的開口面突出的部分成為擠壓餘量。彈性部件51不會超過該擠壓餘量而被擠壓。能夠通過調整彈性部件51的尺寸(厚度)與凹部50的深度來控制擠壓餘量在所希望的容許範圍內。因此，能夠抑制由蠕變應變引起的彈性部件51的經年劣化。在實施例8中雖然示出了基於平行六面體結構的高剛性蓄電模塊的例子，但與實施例2相同，在能夠滿足工作機械所要求的剛性或者固有振動頻率的情況下，也可設為拆除壁板13及14 (圖7A)的結構。實施例9圖8A中不出基於實施例9的蓄電模塊的局部截面圖。以下,對與圖IA 圖ID所示的基於實施例I的蓄電模塊的差異點進行說明。實施例9中，傳熱板25的接觸於壁板11、12的端部在平行於yz面的截面彎曲成大致直角。因此，傳熱板25與壁板11、12的接觸面積變大。由此，能夠提高兩者之間的傳熱係數。如圖SB所示，可對彎曲部分設置某種程度的曲率。而且，如圖SC所示，可將傳熱板25的端部的截面設為T字狀。
實施例10圖9中示出基於實施例10的蓄電模塊的截面圖。實施例10中，在壁板11、12的外側的表面形成用於提高散熱效率的凹凸55來代替圖IB所示的實施例I的製冷劑流路17。凹凸55的凹部例如構成方格模樣。其他結構與基於實施例I的蓄電模塊的結構相同。即使安裝散熱用凹凸55來代替製冷劑流路17，也能夠有效地發散在蓄電單元20中產生的熱量。實施例10中雖然示出了基於平行六面體結構的高剛性蓄電模塊的例子，但與實施例I相同，在能夠滿足工作機械所要求的剛性或者固有振動頻率的情況下，也可設為拆除壁板13及14 (圖1A、圖1B)的結構。實施例11 圖10中示出基於實施例11的蓄電模塊的截面圖。以下說明中，著眼於與圖7A及圖7B所示的實施例8的差異點，且對相同的結構則省略說明。在實施例11中，為了向蓄電單元20與傳熱板25的層疊結構施加壓縮力，使用了拉杆33 (圖7A、圖7B)。實施例11中，未使用拉杆而是通過楔子施加壓縮力。如圖10所示，壓板31的連接平行於X軸的端面和外側的表面的部分被施以倒稜，而形成了傾斜面11A。壁板11、12上形成有平行於傾斜面IlA的傾斜面31A。構成緊固件56的螺栓從一側的壁板12的外側的表面向y軸方向貫穿壁板12、壓板31、及另一側的壁板11內併到達至壁板11的外側的表面。通過緊固部56向壁板11與12施加y軸方向的壓縮力。傳熱膠片51通過該壓縮力而彈性變形，傳熱板25經傳熱膠片51按壓於壁板11、
12。由此，能夠從傳熱板25有效地傳遞熱量至壁板11、12。而且，通過壁板11與12相靠近，傾斜面IlA與傾斜面31A相接觸，兩者相靠近的方向的力施加於一對壓板31。由此，z軸方向的壓縮力施加於蓄電單元20與傳熱板25的
層疊結構。實施例11中緊固件56能夠施加向壁板11、12按壓傳熱板25的y軸方向的壓縮力和向層疊結構施加的z軸方向的壓縮力。為了施加z軸方向的充分的壓縮力，優選以在傳熱膠片51彈性變形的狀態下，在壓板31的垂直於y軸的端面與壁板11、12的內側的表面之間確保間隙的方式，設定壓板31的y軸方向的尺寸。實施例11中雖然示出了基於平行六面體結構的高剛性蓄電模塊的例子，但與實施例I相同，在能夠滿足工作機械所要求的剛性或者固有振動頻率的情況下，也可設為拆除壁板13及14 (圖7A)的結構。實施例12圖IlA中示出用於基於實施例12的蓄電模塊的蓄電單元及支承框的俯視圖。蓄電單元20及電極21的結構與實施例I的結構相同。從蓄電單元20的彼此相反側邊緣引出一對電極21。俯視觀察時，以包圍蓄電單元20的方式配置有支承框60。支承框60例如使用絕緣性樹脂。電極21比支承框60的外周側的邊緣更突出至外側。圖IlB中示出沿圖IlA的單點劃線11B-11B的截面圖。蓄電單元20在其外周部具有熔敷正反側的層壓薄膜彼此的較薄部分20A。支承框60的內周側的側面具有2級階梯形狀。較薄部分20A通過雙面膠帶等固定於支承框60的內周的踩踏面61。支承框60薄於蓄電單元20。因此，在與支承框60 —同向厚度方向層疊蓄電單元20時，不會有支承框60阻礙向蓄電單元20施加壓縮力的情況。圖IlC中示出沿圖IlA的單點劃線11C-11C的截面圖。電極21從蓄電單元20的較薄部分20A的邊緣向外部引出。如圖IlA所示，俯視觀察時，在支承框60中與電極21重疊的區域，踩踏面61延伸至支承框的外周。經由該踩踏面61上，電極21比支承框60的外周更引出至外側。實施例12中，當向厚度方向疊加蓄電單元20時，支承框60的外周側的側面成為與層疊方向正交的面內的對位基準面。因此，能夠輕鬆進行對位。而且，當以單體看待蓄電單元20時，支承框60保護蓄電單元20。因此，能夠防止或減輕蓄電單元20的損傷。實施例13 實施例13中例示搭載實施例I 實施例12的任一個蓄電模塊的至少I個的挖土機。圖12是作為基於實施例13的工作機械的混合式挖土機的概要俯視圖。上部迴轉體70上經迴轉軸承73安裝有下部行走體(行走裝置)71。上部迴轉體70上搭載有引擎74、主泵75、電動馬達76、油箱77、冷卻風扇78、座位79、蓄電模塊80、及電動發電機83。引擎74通過燃燒燃料來產生動力。引擎74、主泵75、及電動發電機83經轉矩傳遞機構81相互傳送與接收轉矩。主泵75向動臂82等液壓缸供給壓力油。電動發電機83通過引擎74的動力驅動並進行發電(發電運行)。所發電的電力供給於蓄電模塊80來對蓄電模塊80進行充電。而且，電動發電機83通過來自蓄電模塊80的電力驅動，並產生用於輔助引擎74的動力(輔助運行)。油箱77貯存液壓迴路的油。冷卻風扇78抑制液壓迴路的油溫上升。操作員坐在座位79上操作混合式挖土機。圖13中示出基於實施例13的混合式挖土機的側視圖。下部行走體71上經迴轉軸承73搭載有上部迴轉體70。上部迴轉體70通過來自電動馬達76(圖12)的驅動力相對於下部行走體71順時針或逆時針迴轉。上部迴轉體70上安裝有動臂82。動臂82通過被液壓驅動的動臂缸107相對於上部迴轉體70向上下方向擺動。動臂82的前端安裝有鬥杆85。鬥杆85通過被液壓驅動的鬥杆缸108相對於動臂82向前後方向擺動。鬥杆85的前端安裝有鏟鬥86。鏟鬥86通過被液壓驅動的鏟鬥缸109相對於鬥杆85向上下方向擺動。蓄電模塊80經蓄電模塊用固定座90及阻尼器(防振裝置)91搭載於上部迴轉體70上。蓄電模塊80使用基於上述實施例I 12的蓄電模塊。通過由蓄電模塊80供給的電力驅動迴轉馬達76(圖12)。而且，迴轉馬達76通過將動能轉換為電能來產生再生電力。通過所產生的再生電力來對蓄電模塊80進行充電。圖14中示出基於實施例13的混合式挖土機的塊圖。在圖14中，以雙重線表示機械動力系統，以粗實線表示高壓液壓管路，以細實線表示電力系統，以虛線表示先導管路。引擎74的驅動軸連結於轉矩傳遞機構81的輸入軸。引擎74使用通過電以外的燃料產生驅動力的引擎，例如柴油引擎等內燃機。引擎74在工作機械的運行中始終被驅動。電動發電機83的驅動軸連結於轉矩傳遞機構81的另一輸入軸。電動發電機83能夠進行電動(輔助)運行與發電運行這兩種運行動作。電動發電機83例如使用磁鐵埋入於轉子內部的內部磁鐵埋入式(IPM)馬達。轉矩傳遞機構81具有2個輸入軸和I個輸出軸。該輸出軸上連結有主泵75的驅動軸。施加於引擎74的負荷較大的情況下，電動發電機83進行輔助運行，電動發電機83的驅動力經轉矩傳遞機構81傳遞於主泵75。由此，減輕施加於引擎74的負荷。另一方面，施加於引擎74的負荷較小的情況下，通過引擎74的驅動力經轉矩傳遞機構81傳遞於電動發電機83來發電運行電動發電機83。電動發電機83的輔助運行與發電運行的切換通過連接於電動發電機83的逆變器118進行。通過控制裝置130控制逆變器118。控制裝置130包含中央處理裝置(CPU)130A及內部存儲器130B。CPU130A執行儲存於內部存儲器130B的驅動控制用程序。控制裝置130通過在顯示裝置135上顯示各種裝置的劣化狀態等來提醒操作員。主泵75經高壓液壓管路116向控制閥117供給液壓。控制閥117通過來自操作員的指令向液壓馬達101AU01B、動臂缸107、鬥杆缸108、及鏟鬥缸109分配液壓。液壓馬達IOlA及IOlB分別驅動具備於圖13所示的下部行走體71上的左右2條履帶。
電動發電機83的電力系統的輸入輸出端子經逆變器118連接於蓄電電路190。逆變器118根據來自控制裝置130的指令，進行電動發電機83的運行控制。蓄電電路190上經另一逆變器120進一步連接迴轉馬達76。通過控制裝置130控制蓄電電路190及逆變器120。在輔助運行電動發電機83的期間，從蓄電電路190向電動發電機83供給所需的電力。在發電運行電動發電機83的期間，通過電動發電機83發電的電力供給於蓄電電路190。迴轉馬達76通過來自逆變器120的脈衝寬度調製(PWM)控制信號交流驅動，能夠進行動力動作及再生動作這兩種運行。迴轉馬達76例如使用IPM馬達。IPM馬達在再生時產生較大的感應電動勢。迴轉馬達76的動力動作中，迴轉馬達76經減速器124使上部迴轉體70迴轉。此時，減速器124減慢轉速。由此，增大在迴轉馬達76中產生的旋轉力。而且，再生運行時，上部迴轉體70的旋轉運動經減速器124傳遞於迴轉馬達76，從而迴轉馬達76產生再生電力。此時，與動力運行時相反，減速器124加速轉速。由此，能夠使迴轉馬達76的轉速上升。分解器122檢測迴轉馬達76的旋轉軸的旋轉方向的位置。檢測結果輸入於控制裝置130。通過檢測迴轉馬達76的運行前與運行後的旋轉軸的旋轉方向的位置能夠導出迴轉角度及迴轉方向。機械制動器123連結於迴轉馬達76的旋轉軸，產生機械制動力。機械制動器123的制動狀態與解除狀態接受來自控制裝置130的控制並通過電磁開關切換。先導泵115產生液壓作業系統所需的先導壓。所產生的先導壓經先導管路125供給於操作裝置126。操作裝置126包含操縱杆或踏板，由操作員操作。操作裝置126將由先導管路125供給的一次側的液壓按照操作員的操作轉換為二次側的液壓。二次側的液壓經液壓管路127傳遞於控制閥117，並且經另一液壓管路128傳遞於壓力傳感器129。以壓力傳感器129檢測出的壓力的檢測結果輸入於控制裝置130。由此，控制裝置130能夠探測下部行走體71、迴轉馬達76、動臂82、鬥杆85、及鏟鬥86的操作狀況。尤其在基於實施例13的混合式挖土機中，迴轉馬達76驅動迴轉軸承73。因此，要求高精確度地檢測用於控制迴轉馬達76的操縱杆的操作量。控制裝置130能夠經壓力傳感器129高精確度地檢測該操縱杆的操作量。而且，控制裝置130能夠檢測下部行走體71、迴轉馬達76、動臂82、鬥杆85、及鏟鬥86中的任一個都 不運行且向蓄電電路190的電力供給及來自蓄電電路190的電力的強制性取出中的任一個都不進行的狀態(非運行狀態)。圖15中示出蓄電電路190的等效電路圖。蓄電電路190包含蓄電模塊80、轉換器200、及DC總線線路210。轉換器200的一對電源連接端子203A、203B上連接有蓄電模塊80，一對輸出端子204A、204B上連接有DC總線線路210。一側的電源連接端子203B及一側的輸出端子204B接地。蓄電模塊80使用基於上述實施例I 實施例10的蓄電模塊。DC總線線路210經逆變器118、120連接於電動發電機83及迴轉馬達76。在DC總線線路210中產生的電壓通過電壓表211測量，測量結果輸入於控制裝置130。升壓用的絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)202A的集電極與降壓用的IGBT202B的發射極相互連接的串聯電路連接於輸出端子204A與204B之間。升壓用IGBT202A的發射極接地，降壓用IGBT202B的集電極連接於高壓側的輸出端子204A。升壓用IGBT202A與降壓用IGBT202B的相互連接點經電抗器201連接於高壓側的電源連接端子203A。二極體202a、202b分別以從發射極朝向集電極的方向成為正向的方向並聯連接於升壓用IGBT202A及降壓用IGBT202B上。輸出端子204A與204B之間插入有平滑用電容器 205。連接於電源連接端子203A與203B之間的電壓表206測量蓄電模塊80的端子之間的電壓。串聯插入於電抗器201的電流表207測量蓄電模塊80的充放電電流。電壓及電流的測量結果輸入於控制裝置130。溫度檢測器136檢測蓄電模塊80的溫度。檢測出的溫度數據輸入於控制裝置130。溫度檢測器136例如包含對應選自構成蓄電模塊80的多個蓄電單元的4個蓄電單元而準備的4個溫度計。控制裝置130例如計算由4個溫度計取得的4個溫度數據的平均並將平均值設為蓄電模塊80的溫度。另外，當判定出電容器的過熱狀態時，也可採用4個溫度數據所示的溫度中最高的溫度作為蓄電模塊的溫度。相反，判定出蓄電模塊的溫度過於下降的狀態時，也可採用4個溫度數據所示的溫度中最低的溫度作為蓄電模塊的溫度。控制裝置130向升壓用IGBT202A及降壓用IGBT202B的柵電極施加控制用的脈衝寬度調製(PWM)電壓。以下，對升壓動作(放電動作)進行說明。向升壓用IGBT202A的柵電極施加PWM電壓。當關閉升壓用IGBT202A時，電抗器201上產生使電流從高壓側的電源連接端子203A流向升壓用IGBT202A的集電極的方向的感應電動勢。該電動勢經二極體202b施加於DC總線線路210。由此，DC總線線路210被升壓。接著，對降壓動作(充電動作)進行說明。向降壓用IGBT202B的柵電極施加PWM電壓。當關閉降壓用IGBT202B時，電抗器201上產生使電流從降壓用IGBT202B的發射極流向高壓側的電源連接端子203A的方向的感應電動勢。通過該感應電動勢來對蓄電模塊80進行充電。由於蓄電模塊80使用基於上述實施例I 10的蓄電模塊，因此能夠抑制由振動或衝擊引起的蓄電模塊80的破壞。尤其，在由於迴轉軸承73 (圖12、圖13)的鬆動引起上部迴轉體70上下震動時，能夠抑制由無法以阻尼器91 (圖13)完全吸收的振動引起的蓄電模塊80的破壞。而且，能夠實現從蓄電單元有效地散熱。實施例14實施例14中例示搭載實施例I 實施例12的任一個蓄電模塊中的至少I個的挖土機。圖16和圖17分別是作為基於實施例14的工作機械的電動挖土機的概要俯視圖和塊圖。以下說明中，著眼於與圖12、圖14所示的實施例13的差異點，且對相同的結構則省略說明。基於實施例14的電動挖土機中未搭載有引擎74(圖12、圖14)。準備有用於對蓄電模塊80進行充電的電壓轉換器88及外部電源連接插頭87。能夠從外部電源經外部電源連接插頭87及電壓轉換器88對蓄電模塊80進行充電。電動發電機83不作為發電機動作，通過由蓄電模塊80 (蓄電電路190)供給的電力僅作為電動機動作。 電壓轉換器88進行用於使外部電源的電壓符合蓄電模塊80的電壓的電壓轉換。基於實施例I 10的蓄電模塊不僅能夠應用於混合式挖土機，還能夠應用於電動挖土機。以上根據實施例說明了本發明，但本發明並不限定於這些實施例。本領域技術人員應該了解例如能夠進行各種變更、改良、組合等。根據上述實施例，進一步公開以下備註內容。(備註I)—種工作機械用蓄電模塊,在定義xyz正交坐標系時,其具有多個層疊體，向X方向排列，且各自包含向z方向層疊的板狀的多個蓄電單元、配置於所述蓄電單元的層疊結構的兩端的一對壓板、連結所述一對壓板且向所述蓄電單元的層疊結構施加z方向的壓縮力的第I拉杆、及夾於所述蓄電單元之間的至少I個傳熱板；第I壁板及第2壁板，向y方向夾緊多個所述層疊體，且固定於所述層疊體的壓板上；及第3壁板及第4壁板，向X方向夾緊多個所述層疊體，且固定於所述第I壁板及所述第2壁板，在X方向上配置於一端的所述層疊體的所述壓板固定於所述第3壁板，配置於另一端的所述層疊體的所述壓板固定於所述第4壁板，所述傳熱板熱結合於所述第I壁板及所述第2壁板。(備註2)如備註I所述的工作機械用蓄電模塊，其中，該工作機械用蓄電模塊進一步具有隔壁，該隔壁配置於向X方向鄰接的所述層疊體之間，所述隔壁固定於所述第I壁板、所述第2壁板、及該隔壁兩側的所述層疊體的所述壓板。(備註3)一種挖土機，該挖土機具有備註I或2所述的工作機械用蓄電模塊；及馬達，用由所述蓄電模塊供給的電力驅動，並且通過將動能轉換為電能來產生再生電力，並對所述蓄電模塊進行充電。(備註4)如備註3所述的挖土機，該挖土機進一步具有下部行走體；及上部迴轉體，能夠迴轉地安裝於所述下部行走體，所述馬達使所述上部迴轉體迴轉。符號的說明11、12、13、14_壁板，15-隔壁，17-製冷劑流路，20-蓄電單元，20A-較薄部分，21-電極，25-傳熱板，27-排氣閥，30-層疊體，31-壓板，33-拉杆(第I拉杆)，40-拉杆(第2拉杆),43-中間板,45-熱傳導性粘結劑，46-槽,50-槽,51-傳熱膠片,55-凹凸，56-緊固件，60-支承框，61-踩踏面，70-上部迴轉體，71-下部行走體(基體)，73-迴轉軸承，74-引擎，75-主泵，76-迴轉馬達，77-油箱，78-冷卻風扇，79-座位，80-蓄電模塊，81-轉矩傳遞機構，82-動臂，83-電動發電機，85-鬥杆，86-鏟鬥，87-外部電源連接插頭，88-電壓轉換器，90-蓄電模塊固定座，91-阻尼器(防振裝置)，101A、101B-液壓馬達，107-動臂缸，108-鬥杆缸，109-鏟鬥缸，114-主泵，115-先導泵，116-高壓液壓管路，117-控制閥，118-逆變器，119-電容器，120-逆變器，122-分解器，123-機械制動器，124-減速器，125-先導管路，126-操作裝置，127,128-液壓管路，129-壓力傳感器，130-控制裝置，135-顯示裝置，136-溫度檢測器，200-轉換器，201-電抗器，202A-升壓用IGBT，202B-降壓用IGBT，202a、202b-二極體，203A、203B_電源連接端子，204A、204B_輸出端子，205-平滑用電容器，206-電壓表,207-電流表，211-電壓表
權利要求
1.一種挖土機，該挖土機具有 下部行走體； 上部迴轉體，能夠迴轉地安裝於所述下部行走體的上面 '及 蓄電模塊，搭載於所述上部迴轉體上， 在定義xyz正交坐標系時，所述蓄電模塊具有層疊體和第I壁板及第2壁板， 所述層疊體包含 在z方向上層疊的板狀的多個蓄電單元； 配置於所述蓄電單元之間的至少I個傳熱板；及 配置於所述蓄電單元的層疊結構的兩端並向所述蓄電單元施加該蓄電單元的層疊方向的壓縮力的一對壓板， 所述第I壁板及第2壁板在y方向上夾緊所述層疊體且固定於所述一對壓板， 所述傳熱板的位置相對於所述第I壁板及所述第2壁板受限制。
2.如權利要求I所述的挖土機,其中， 所述傳熱板熱結合於所述第I壁板及所述第2壁板。
3.如權利要求I或2所述的挖土機，其中， 該挖土機進一步具有用於冷卻所述第I壁板及所述第2壁板的製冷劑流路或散熱用的凹凸。
4.如權利要求I至3中任一項所述的挖土機，其中， 所述傳熱板固著於所述第I壁板及所述第2壁板。
5.如權利要求I至4中任一項所述的挖土機，其中， 所述傳熱板與所述第I壁板之間及所述傳熱板與所述第2壁板之間配置有具有熱傳導性的粘結劑。
6.如權利要求I至5中任一項所述的挖土機，其中， 所述層疊體進一步包含第I拉杆，所述第I拉杆連結所述一對壓板且向所述蓄電單元的層疊結構施加層疊方向的壓縮力， 所述蓄電模塊進一步具有第3壁板及第4壁板，所述第3壁板及第4壁板在X方向上夾緊所述層疊體且固定於所述一對壓板、所述第I壁板及所述第2壁板。
7.如權利要求I至6中任一項所述的挖土機，其中， 所述層疊體進一步包含配置於所述蓄電單元之間的中間板， 所述中間板在其外周固定於所述第I壁板及第2壁板。
8.如權利要求I至3中任一項所述的挖土機，其中， 所述蓄電模塊進一步具有 凹部，形成於所述第I壁板及所述第2壁板的內側的表面；及彈性部件，其配置於所述凹部內且具有熱傳導性，在未向該彈性部件施加外力的狀態下，該彈性部件的局部從所述凹部的開口面突出， 所述傳熱板的邊緣以與所述凹部交叉的方式配置，並與所述第I壁板及第2壁板的內側的表面接觸，並且擠壓所述彈性部件。
9.一種挖土機，該挖土機具有 下部行走體；上部迴轉體，能夠迴轉地安裝於所述下部行走體的上面 '及 蓄電模塊，搭載於所述上部迴轉體上， 在定義xyz正交坐標系時，所述蓄電模塊具有多個層疊體、第I壁板及第2壁板和第3壁板及第4壁板， 所述多個層疊體在I方向上排列，且各自包含 在z方向上層疊的板狀的多個蓄電單元； 配置於所述蓄電單元的層疊結構的兩端的一對壓板； 連結所述一對壓板且向所述蓄電單元的層疊結構施加層疊方向的壓縮力的第I拉杆；及 夾於所述蓄電單元之間的至少I個傳熱板， 所述第I壁板及第2壁板安裝於各個所述層疊體，在y方向上夾緊各個所述層疊體，固定於所述壓板，且熱結合於所述傳熱板， 所述第3壁板及第4壁板在X方向上夾緊多個所述層疊體，固定於多個所述層疊體的所述壓板和安裝在多個所述層疊體上的所述第I壁板及所述第2壁板。
10.如權利要求9所述的挖土機，其中， 所述挖土機進一步具有馬達，所述馬達通過從所述蓄電模塊供給的電力驅動，並且通過將動能轉換為電能來產生再生電力並對所述蓄電模塊進行充電。
11.如權利要求11所述的挖土機，其中， 所述馬達使所述上部迴轉體迴轉。
全文摘要
本發明提供一種挖土機，該挖土機的上部迴轉體能夠迴轉地安裝於下部行走體的上面。上部迴轉體上搭載有蓄電模塊。蓄電模塊在定義xyz正交坐標系時具有向z方向層疊的板狀的多個蓄電單元。蓄電單元之間配置有至少1個傳熱板。配置於蓄電單元的層疊結構的兩端的壓板向蓄電單元施加層疊方向的壓縮力。第1壁板及第2壁板向y方向夾緊層疊體並固定於壓板。傳熱板的位置相對於第1壁板及第2壁板受限制。
文檔編號H01M2/10GK102640347SQ20108005433
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月3日 優先權日2009年12月7日
發明者宮武勤 申請人:住友重機械工業株式會社