蓄電モジュール及び作業機械
【課題】 蓄電セルの電極タブの位置合わせを容易に行うことができる蓄電モジュールを提供する。
【解決手段】 複数の蓄電セルが積層されている。蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含む。相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されている。相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている。
【解決手段】 複数の蓄電セルが積層されている。蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含む。相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されている。相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電セルを重ね合わせて直列接続した蓄電モジュール、及びそれを搭載した作業機械に関する。
【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タブは、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２００５−２６８１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄電セルの電極タブを溶接等によって接続する際に、接続すべき２つの電極タブの位置合わせを行う必要がある。電極タブの接続部において位置ずれが生じると、複数枚の蓄電セルを積み重ねたときに、位置ずれが重畳されて大きくなる。特に、蓄電セルの容器にラミネートフィルムを用いる場合には、電極タブとラミネートフィルムとの位置関係が常に一定であるとは限らない。このため、ラミネートフィルムの縁を位置合わせの基準として利用することは好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、蓄電セルの電極タブの位置合わせを容易に行うことができる蓄電モジュールを提供することである。本発明の他の目的は、その蓄電モジュールを搭載した作業機械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、
積層された複数の蓄電セルを有し、
前記蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含み、相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されており、相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている蓄電モジュールが提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、上記蓄電モジュール、及び蓄電モジュールからの電力で駆動される電動機を有する作業機械が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
スリットを噛み合わせることにより、第１の電極タブと第２の電極タブとを、容易に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図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、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、蓄電要素の断面図である。
【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、電極タブの接続箇所の斜視図であり、図３Ｂは、その平面図である。
【図４】図４は、実施例１の変形例による蓄電モジュールの断面図である。
【図５】図５Ａは、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平面図であり、図５Ｂは、電極タブの接続箇所の平面図である。
【図６】図６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平面図である。
【図７】図７は、実施例３による蓄電モジュールの断面図である。
【図８】図８は、電極タブの接続箇所の斜視図である。
【図９】図９は、実施例３の変形例による蓄電モジュールの断面図である。
【図１０】図１０は、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平面図である。
【図１１】図１１は、実施例４による蓄電モジュールの断面図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、電極タブの接続箇所の平面図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂ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平面図である。
【図１４】図１４は、実施例５による蓄電モジュールの断面図である。
【図１５】図１５Ａ及び図１５Ｂは、実施例６による蓄電モジュールの断面図である。
【図１６】図１６は、実施例７によるハイブリッド型掘削機の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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の電極タブ１２、及び第２の電極タブ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。
【００１２】
第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３は、相互に逆極性の電極として作用する。
【００１３】
第１の電極タブ１２の先端側の縁から基部に向かってスリット１４が形成され、第２の電極タブ１３の先端側の縁から基部に向かってスリット１５が形成されている。スリット１４と１５とは、１本の仮想直線上に配置される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。第１の集電極２１、第２の分極性電極２８、及びセパレータ２３により、電気二重層キャパシタが構成される。
【００１７】
なお、蓄電セル２０として、電気二重層キャパシタの他に、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てもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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の電極タブ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の電極タブ１３に超音波溶接されている。第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３には、例えばアルミニウム板が用いられる。
【００２０】
第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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の電極タブ１２及び第２の電極タブ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の電極タブ１２とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間、及び第２の電極タブ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。
【００２１】
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の外形に沿うように、変形している。第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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。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。
【００２２】
図２に示すように、複数の蓄電セル２０が、腹面が同一方向を向く姿勢で積み重ねられて、直列接続されている。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の腹面が向く方向をｚ軸の負の向きとする。第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３が引き出される方向を、ｘ方向とする。
【００２３】
１つの蓄電セル２０の腹面と、それに隣り合う蓄電セル２０の背面とが接触する。なお、相互に隣り合う蓄電セル２０の間に、蓄電セルで発生した熱を放熱するための伝熱板を挟んでもよい。相互に隣り合う蓄電セル２０のうち一方の蓄電セル２０の第１の電極タブ１２と、他方の蓄電セル２０の第２の電極タブ１３とが、同一の方向に向かって引き出されている。この第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とは、相互に近づく向きに屈曲されており、屈曲箇所よりも先端の部分において相互に重なっている。重なり部分は、例えば超音波溶接される。なお、蓄電セル２０に極性がない場合には、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とを区別する必要はない。蓄電セル２０の一対の電極タブのうち、一方を第１の電極タブ１２に対応させ、他方を第２の電極タブ１３に対応させればよい。
【００２４】
図３Ａに、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接触部分の斜視図を示す。第１の電極タブ１２の屈曲箇所より先端の部分と、第２の電極タブ１３の屈曲箇所より先端の部分とが重ねられている。スリット１４と１５とが相互に噛み合っている。これにより、スリット１４内に第２の電極タブ１３が挿入され、スリット１５内に第１の電極タブ１２が挿入されている。スリット１４と１５とが噛み合うことにより、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３に、その厚さに相当する高さの斜面１７が形成される。この斜面１７同士が接触する。
【００２５】
図３Ｂに、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接触部分の平面図を示す。スリット１４とスリット１５とが、１本の仮想直線上に位置するように配置される。スリット１４の内側の端部（開口端とは反対側の端部）とスリット１５の内側の端部とが接触することにより、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の、スリット１５、１４への挿入深さ、すなわちｚ方向の位置が規制される。また、図３Ａに示した第１の電極タブ１２の斜面１７と、それに対向する第２の電極タブ１３の斜面１７とが接触することによっても、ｚ方向の位置が規制される。さらに、斜面１７同士が接触することにより、ｘ軸に平行な軸を中心とした回転方向に関して、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との位置ずれが生じにくくなる。
【００２６】
スリット１４、１５が沿う仮想直線の両側において、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との厚さ方向に関する位置関係（上限関係）が逆転している。
【００２７】
図１及び図２では、電極セル２０の一方の表面（背面）がほぼ平坦であり、他方の表面（腹面）が膨らんだ形状を有する例を示した。図４に示すように、電極セル２０の厚さ方向のほぼ中央に、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の基部が取り付けられている構造の電極セル２０の接続にも、上記実施例１の接続構造を適用することが可能である。
【００２８】
実施例１においては、スリット１４、１５同士を噛み合わせることにより、相互に接続された第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とのｙ方向（図２、図４）に関する位置合わせを容易に行うことができる。また、挿入深さも規制されるため、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とが重なった部分の面積を一定に維持することができる。
【００２９】
［実施例２］
図５Ａに、実施例２による蓄電セル２０の平面図を示す。以下、図１Ａに示した実施例１による蓄電セル２０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。
【００３０】
実施例１では、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３に、それぞれ１本のスリット１４、１５が形成されていた。実施例２においては、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３に、それぞれ複数、例えば２本のスリット１４、１５が形成されている。複数のスリット１４と、複数のスリット１５とは、１対１に対応している。
【００３１】
図５Ｂに、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との重ね合わせ部分の平面図を示す。スリット１４が、それぞれ対応するスリット１５に噛み合っている。これにより、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との位置決め精度を高めることができる。
【００３２】
［実施例３］
図６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２０の平面図を示す。以下、図１Ａに示した実施例１による蓄電セル２０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。
【００３３】
実施例１では、図１Ａに示したように、第１の電極タブ１２の先端の縁から基部に向かってスリット１４が形成されていた。実施例３においては、第１の電極タブ１２に、電極タブの引き出し方向に沿う一方の縁から、他方の縁に向かってスリット１４ａが形成されている。スリット１４ａに長さは、第２の電極タブ１３の幅とほぼ等しい。このため、第１の電極タブ１２の幅が、第２の電極タブ１３の幅よりやや広くなっている。第２の電極タブ１３に形成されたスリット１５の構成は、実施例１のものと同一である。
【００３４】
図７に、複数の蓄電セル２０を積み重ねた蓄電モジュールの断面図を示す。相互に隣り合う蓄電セル２０は、腹面同士、または背面同士を対向させた姿勢で積み重ねられている。隣り合う蓄電セル２０の一方は、図１Ａに示した構造を有し、他方の蓄電セル２０は、図６に示した構造を有する。
【００３５】
腹面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３との接続構造は、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示した実施例１による蓄電モジュールの接続構造と同一である。ただし、実施例３の場合には、相互に接続された第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３の基部同士の間隔Ｌ１が、実施例１における基部同士の間隔より広い。このため、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とが重なっている領域（重ね代）を広く確保することができる。
【００３６】
図８に、背面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３との接続箇所の斜視図を示す。第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とは、同一方向に屈曲しており、屈曲箇所より先端の部分において両者が重なっている。第１の電極タブ１２のスリット１４ａと、第２の電極タブ１３のスリット１５とが、相互に直交する姿勢で噛み合っている。
【００３７】
第２の電極タブ１３の側方の縁が、スリット１４ａの内側の端部に接触することにより、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との幅方向（図７においてｙ方向）に関する位置決めを容易に行うことができる。第１の電極タブ１２の、スリット１４ａの側面に現れている縁が、スリット１５の内側の端部に接触することにより、挿入の深さが規制される。
【００３８】
また、スリット１４ａに対応して、第２の電極タブ１３に斜面が形成される。この斜面と、スリット１４ａの縁とが、直線１８の部分で接触する。これにより、ｘ軸に平行な軸を中心とする回転方向に関して、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３と位置ずれを防止することができる。
【００３９】
図９に、実施例３の変形例による蓄電モジュールの断面図を示す。以下、図７に示した実施例３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。この変形例では、蓄電セル２０の腹面がｚ軸の負の方向を向く姿勢で積み重ねられている。ｘ軸の負の向きに引き出された第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接続構造は、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示した実施例１による蓄電モジュールの接続構造と同一である。
【００４０】
ｘ軸の正の向きに引き出された第１の電極タブ１２には、図６に示したスリット１４ａが形成されている。第２の電極タブ１２と第２電極タブ１３とは、相互に近づく向きに屈曲した後、さらにｘ軸の正の向きに屈曲している。ｘ軸の正の向きに屈曲した箇所よりも先端の部分において、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とが重なっている。重なった部分において、第１の電極タブ１２のスリット１４ａと、第２の電極タブ１３のスリット１５とが噛み合っている。噛み合わせの構造は、図８に示した構造と同一である。
【００４１】
この変形例においても、実施例３と同様に、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との幅方向（図９においてｙ方向）に関する位置決めを容易に行うことができ、挿入の深さを規制することができる。
【００４２】
［実施例４］
図１０に、実施例４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。以下、図１Ａに示した実施例１による蓄電セル２０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。
【００４３】
第１の電極タブ１２に、その引き出し方向に沿う一方の縁（引出方向とほぼ平行な一方の縁）から、反対側の縁に向かって、スリット１４ｂが形成されている。同様に、第２の電極タブ１３にも、その引き出し方向に沿う一方の縁から、反対側の縁に向かって、スリット１５ｂが形成されている。第１の電極タブ１２の幅と第２の電極タブ１３の幅とは等しく、スリット１４ｂ及びスリット１５ｂの長さは、第１の電極タブ１２の幅の約半分である。スリット１４ｂとスリット１５ｂとは、蓄電セル２０の中心に関して点対称になる位置に形成されている。
【００４４】
図１１に、蓄電セル２０を積み重ねた蓄電モジュールの断面図を示す。相互に隣り合う蓄電セル２０は、腹面同士、または背面同士を対向させた姿勢で積み重ねられている。
【００４５】
腹面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３は、相互に近づく向きに屈曲し、屈曲箇所より先端の部分において相互に重なっている。背面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３は、同一方向に屈曲し、屈曲箇所より先端の部分において相互に重なっている。
【００４６】
図１２Ａに、腹面同士を対向させた蓄電セル２０の電極接続部分の平面図を示す。第１の電極タブ１２のスリット１４ｂと、第２の電極タブ１３のスリット１５ｂとが噛み合っている。スリット１４ｂとスリット１５ｂとは、１本の仮想直線上に位置するように配置される。この仮想直線の両側において、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との厚さ方向に関する位置関係（上下関係）が逆転している。
【００４７】
第１の電極タブ１２の、スリット１４ｂより先端の部分が、第２の電極タブ１３の、スリット１５ｂより基部側の部分に接触している。同様に、第２の電極タブ１３の、スリット１５ｂより先端の部分が、第１の電極タブ１２の、スリット１４ｂより基部側の部分に接触している。
【００４８】
図１２Ｂに、背面同士を対向させた蓄電セル２０の電極接続部分の平面図を示す。図１２Ａの接続構造と同様に、第１の電極タブ１２のスリット１４ｂと、第２の電極タブ１３のスリット１５ｂとが噛み合っている。図１２Ａとの相違点は、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の、先端の部分同士が接触し、基部側の部分同士が接触している点である。
【００４９】
図１２Ａ及び図１２Ｂのいずれにおいても、スリット１４ｂの内側の端部と、スリット１５ｂの内側の端部とが接触することにより、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との幅方向（図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて上下方向）に関する位置決めが行われる。
【００５０】
なお、実施例４による電極タブの接続構造は、図２に示したように、蓄電セル２０が、腹面を同一方向に向けた姿勢で積み重ねられている場合、及び図４に示したように、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の基部が、蓄電セル２０の厚さ方向の中央に取り付けられている場合にも適用可能である。
【００５１】
［実施例５］
図１３Ａ及び図１３Ｂ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の平面図を示す。以下、図１０に示した実施例４による蓄電セル２０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。
【００５２】
実施例１０では、蓄電容器１０の相互に反対側の縁から、第１及び第２の電極タブ１２、１３が引き出されていた。実施例５では、第１及び第２の電極タブ１２、１３が、同一の縁から同一方向に引き出されている。
【００５３】
第１の電極タブ１２に、その引き出し方向に沿う一方の縁（引出方向とほぼ平行な一方の縁）から、反対側の縁に向かって、スリット１４ｂが形成されている。同様に、第２の電極タブ１３にも、その引き出し方向に沿う一方の縁から、反対側の縁に向かって、スリット１５ｂが形成されている。第１の電極タブ１２の幅と第２の電極タブ１３の幅とは等しく、スリット１４ｂ及びスリット１５ｂの長さは、第１の電極タブ１２の幅の約半分である。スリット１４ｂとスリット１５ｂとの開口端は、同一方向を向く。図１３Ａに示した蓄電セル２０においては、第１及び第２の電極タブ１２、１３を上方に向けて、腹面側から見たとき、スリット１４ｂ、１５ｂの開口端が右方を向く。図１３Ｂに示した蓄電セル２０においては、第１及び第２の電極タブ１２、１３を上方に向けて、腹面側から見たとき、スリット１４ｂ、１５ｂの開口端が左方を向く。
【００５４】
図１３Ａに示した蓄電セル２０と、図１３Ｂに示した蓄電セル２０とを、腹面が同一方向を向く姿勢で重ね合わせたとき、一方の蓄電セル２０のスリット１４ｂと、他方の蓄電セル２０のスリット１５ｂとを噛み合せることができる。噛み合わせ部分の構造は、実施例４の図１２Ａまたは図１２Ｂの構造と同一である。
【００５５】
図１４に、蓄電セル２０を積層して、スリット１４ｂと１５ｂとを噛み合わせて構成された蓄電モジュールの断面図を示す。図１４の上方において、二組の電極タブ１２、１３が接続されている。なお、図１４には、一組の電極タブ１２、１３のみが現れており、図１４に示された断面とは異なる断面において、もう一組の電極タブ１２、１３が接続されている。
【００５６】
図１４では、噛みあわせ部分の構造として、図１２Ｂに示された構造を採用したが、図１２Ａに示された構造を採用してもよい。
【００５７】
実施例５においても、実施例４と同様に、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との位置決めを容易に行うことができる。
【００５８】
［実施例６］
図１５Ａに、実施例６による蓄電モジュールの断面図を示す。複数の蓄電セル２０が、その厚さ方向に積層されている。蓄電セル２０の厚さ方向（積層方向）をｚ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電セル２０の構成、及び蓄電セル２０が積層される姿勢は、実施例１〜実施例４のいずれかに示したものと同一である。ｚ方向に隣り合う蓄電セル２０の間に、伝熱板２５が配置されている。
【００５９】
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（図２のｙ方向に相当）、すなわち第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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。
【００６０】
加圧機構４０が、蓄電セル２０及び伝熱板２５からなる積層体に、積層方向（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と伝熱板２５と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、伝熱板２５と空間的に干渉しない位置に配置される。
【００６１】
壁板３１及び３２が、蓄電セル２０及び伝熱板２５を含む積層体を、ｙ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３１、３２は、伝熱板２５の端面において、伝熱板２５に熱的に結合している。例えば、壁板３１、３２と伝熱板２５とを直接接触させてもよいし、両者を熱伝導性接着剤で固定してもよいし、両者の間に伝熱ゴムシートを挟んでもよい。蓄電セル２０で発生した熱が、伝熱板２５を経由して、壁板３１、３２に伝導される。壁板３１、３２を水冷等で強制的に冷却することにより、蓄電セル２０の温度上昇を軽減することができる。
【００６２】
図１５Ｂに、図１５Ａの一点鎖線１５Ｂ−１５Ｂにおける断面図を示す。図１５Ｂの一点鎖線１５Ａ−１５Ａにおける断面図が図１５Ａに相当する。積層された複数の蓄電セル２０が、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３によって直列接続されている。第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接続構造は、実施例１〜実施例４のいずれかの構造と同一である。なお、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３は、伝熱板２５と接触しないように屈曲している。
【００６３】
壁板３３及び３４が、蓄電セル２０及び伝熱板２５を含む積層体をｘ方向に挟む。壁板３３及び３４は、ボルトにより押さえ板４１に固定される。また、図１５Ｂには現れていないが、壁板３１、３２（図１５Ａ）にもボルトにより固定される。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。
【００６４】
壁板３３、３４に、それぞれ窓３３Ａ、３４Ａが設けられている。窓３３Ａ、３４Ａ内に、それぞれ強制空冷機構４８、４９が配置されている。強制空冷装置４８、４９は、筐体内を強制的に空冷する。
【００６５】
［実施例７］
実施例７では、実施例１〜実施例６の少なくとも一つの蓄電モジュールを搭載したハイブリッド型掘削機が例示される。
【００６６】
図１６に、実施例７による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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜実施例６のいずれかの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。
【００６９】
図１６には、実施例１または実施例２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または実施例２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。さらに、電動作業機械に適用することも可能である。
【００７０】
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】
【００７１】
１０ 蓄電容器
１０Ａ、１０Ｂ ラミネートフィルム
１１ 蓄電要素
１２ 第１の電極タブ
１３ 第２の電極タブ
１４、１５ スリット
１６ 板状部分
１７ 斜面領域
１８ 接触する直線部分
２０ 蓄電セル
２１ 第１の集電極
２１Ａ 延伸部分
２２ 第２の集電極
２２Ａ 延伸部分
２３ セパレータ
２５ 伝熱板
２７ 第１の分極性電極
２８ 第２の分極性電極
３１、３２、３３、３４ 壁板
３３Ａ、３４Ａ 窓
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
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電セルを重ね合わせて直列接続した蓄電モジュール、及びそれを搭載した作業機械に関する。
【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タブは、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２００５−２６８１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄電セルの電極タブを溶接等によって接続する際に、接続すべき２つの電極タブの位置合わせを行う必要がある。電極タブの接続部において位置ずれが生じると、複数枚の蓄電セルを積み重ねたときに、位置ずれが重畳されて大きくなる。特に、蓄電セルの容器にラミネートフィルムを用いる場合には、電極タブとラミネートフィルムとの位置関係が常に一定であるとは限らない。このため、ラミネートフィルムの縁を位置合わせの基準として利用することは好ましくない。
【０００６】
本発明の目的は、蓄電セルの電極タブの位置合わせを容易に行うことができる蓄電モジュールを提供することである。本発明の他の目的は、その蓄電モジュールを搭載した作業機械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、
積層された複数の蓄電セルを有し、
前記蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含み、相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されており、相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている蓄電モジュールが提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、上記蓄電モジュール、及び蓄電モジュールからの電力で駆動される電動機を有する作業機械が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
スリットを噛み合わせることにより、第１の電極タブと第２の電極タブとを、容易に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図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、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、蓄電要素の断面図である。
【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、電極タブの接続箇所の斜視図であり、図３Ｂは、その平面図である。
【図４】図４は、実施例１の変形例による蓄電モジュールの断面図である。
【図５】図５Ａは、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平面図であり、図５Ｂは、電極タブの接続箇所の平面図である。
【図６】図６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平面図である。
【図７】図７は、実施例３による蓄電モジュールの断面図である。
【図８】図８は、電極タブの接続箇所の斜視図である。
【図９】図９は、実施例３の変形例による蓄電モジュールの断面図である。
【図１０】図１０は、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平面図である。
【図１１】図１１は、実施例４による蓄電モジュールの断面図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、電極タブの接続箇所の平面図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂ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平面図である。
【図１４】図１４は、実施例５による蓄電モジュールの断面図である。
【図１５】図１５Ａ及び図１５Ｂは、実施例６による蓄電モジュールの断面図である。
【図１６】図１６は、実施例７によるハイブリッド型掘削機の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［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の電極タブ１２、及び第２の電極タブ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。
【００１２】
第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３は、相互に逆極性の電極として作用する。
【００１３】
第１の電極タブ１２の先端側の縁から基部に向かってスリット１４が形成され、第２の電極タブ１３の先端側の縁から基部に向かってスリット１５が形成されている。スリット１４と１５とは、１本の仮想直線上に配置される。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。第１の集電極２１、第２の分極性電極２８、及びセパレータ２３により、電気二重層キャパシタが構成される。
【００１７】
なお、蓄電セル２０として、電気二重層キャパシタの他に、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てもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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の電極タブ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の電極タブ１３に超音波溶接されている。第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３には、例えばアルミニウム板が用いられる。
【００２０】
第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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の電極タブ１２及び第２の電極タブ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の電極タブ１２とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間、及び第２の電極タブ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。
【００２１】
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の外形に沿うように、変形している。第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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。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。
【００２２】
図２に示すように、複数の蓄電セル２０が、腹面が同一方向を向く姿勢で積み重ねられて、直列接続されている。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の腹面が向く方向をｚ軸の負の向きとする。第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３が引き出される方向を、ｘ方向とする。
【００２３】
１つの蓄電セル２０の腹面と、それに隣り合う蓄電セル２０の背面とが接触する。なお、相互に隣り合う蓄電セル２０の間に、蓄電セルで発生した熱を放熱するための伝熱板を挟んでもよい。相互に隣り合う蓄電セル２０のうち一方の蓄電セル２０の第１の電極タブ１２と、他方の蓄電セル２０の第２の電極タブ１３とが、同一の方向に向かって引き出されている。この第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とは、相互に近づく向きに屈曲されており、屈曲箇所よりも先端の部分において相互に重なっている。重なり部分は、例えば超音波溶接される。なお、蓄電セル２０に極性がない場合には、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とを区別する必要はない。蓄電セル２０の一対の電極タブのうち、一方を第１の電極タブ１２に対応させ、他方を第２の電極タブ１３に対応させればよい。
【００２４】
図３Ａに、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接触部分の斜視図を示す。第１の電極タブ１２の屈曲箇所より先端の部分と、第２の電極タブ１３の屈曲箇所より先端の部分とが重ねられている。スリット１４と１５とが相互に噛み合っている。これにより、スリット１４内に第２の電極タブ１３が挿入され、スリット１５内に第１の電極タブ１２が挿入されている。スリット１４と１５とが噛み合うことにより、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３に、その厚さに相当する高さの斜面１７が形成される。この斜面１７同士が接触する。
【００２５】
図３Ｂに、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接触部分の平面図を示す。スリット１４とスリット１５とが、１本の仮想直線上に位置するように配置される。スリット１４の内側の端部（開口端とは反対側の端部）とスリット１５の内側の端部とが接触することにより、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の、スリット１５、１４への挿入深さ、すなわちｚ方向の位置が規制される。また、図３Ａに示した第１の電極タブ１２の斜面１７と、それに対向する第２の電極タブ１３の斜面１７とが接触することによっても、ｚ方向の位置が規制される。さらに、斜面１７同士が接触することにより、ｘ軸に平行な軸を中心とした回転方向に関して、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との位置ずれが生じにくくなる。
【００２６】
スリット１４、１５が沿う仮想直線の両側において、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との厚さ方向に関する位置関係（上限関係）が逆転している。
【００２７】
図１及び図２では、電極セル２０の一方の表面（背面）がほぼ平坦であり、他方の表面（腹面）が膨らんだ形状を有する例を示した。図４に示すように、電極セル２０の厚さ方向のほぼ中央に、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の基部が取り付けられている構造の電極セル２０の接続にも、上記実施例１の接続構造を適用することが可能である。
【００２８】
実施例１においては、スリット１４、１５同士を噛み合わせることにより、相互に接続された第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とのｙ方向（図２、図４）に関する位置合わせを容易に行うことができる。また、挿入深さも規制されるため、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とが重なった部分の面積を一定に維持することができる。
【００２９】
［実施例２］
図５Ａに、実施例２による蓄電セル２０の平面図を示す。以下、図１Ａに示した実施例１による蓄電セル２０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。
【００３０】
実施例１では、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３に、それぞれ１本のスリット１４、１５が形成されていた。実施例２においては、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３に、それぞれ複数、例えば２本のスリット１４、１５が形成されている。複数のスリット１４と、複数のスリット１５とは、１対１に対応している。
【００３１】
図５Ｂに、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との重ね合わせ部分の平面図を示す。スリット１４が、それぞれ対応するスリット１５に噛み合っている。これにより、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との位置決め精度を高めることができる。
【００３２】
［実施例３］
図６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２０の平面図を示す。以下、図１Ａに示した実施例１による蓄電セル２０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。
【００３３】
実施例１では、図１Ａに示したように、第１の電極タブ１２の先端の縁から基部に向かってスリット１４が形成されていた。実施例３においては、第１の電極タブ１２に、電極タブの引き出し方向に沿う一方の縁から、他方の縁に向かってスリット１４ａが形成されている。スリット１４ａに長さは、第２の電極タブ１３の幅とほぼ等しい。このため、第１の電極タブ１２の幅が、第２の電極タブ１３の幅よりやや広くなっている。第２の電極タブ１３に形成されたスリット１５の構成は、実施例１のものと同一である。
【００３４】
図７に、複数の蓄電セル２０を積み重ねた蓄電モジュールの断面図を示す。相互に隣り合う蓄電セル２０は、腹面同士、または背面同士を対向させた姿勢で積み重ねられている。隣り合う蓄電セル２０の一方は、図１Ａに示した構造を有し、他方の蓄電セル２０は、図６に示した構造を有する。
【００３５】
腹面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３との接続構造は、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示した実施例１による蓄電モジュールの接続構造と同一である。ただし、実施例３の場合には、相互に接続された第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３の基部同士の間隔Ｌ１が、実施例１における基部同士の間隔より広い。このため、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とが重なっている領域（重ね代）を広く確保することができる。
【００３６】
図８に、背面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３との接続箇所の斜視図を示す。第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とは、同一方向に屈曲しており、屈曲箇所より先端の部分において両者が重なっている。第１の電極タブ１２のスリット１４ａと、第２の電極タブ１３のスリット１５とが、相互に直交する姿勢で噛み合っている。
【００３７】
第２の電極タブ１３の側方の縁が、スリット１４ａの内側の端部に接触することにより、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との幅方向（図７においてｙ方向）に関する位置決めを容易に行うことができる。第１の電極タブ１２の、スリット１４ａの側面に現れている縁が、スリット１５の内側の端部に接触することにより、挿入の深さが規制される。
【００３８】
また、スリット１４ａに対応して、第２の電極タブ１３に斜面が形成される。この斜面と、スリット１４ａの縁とが、直線１８の部分で接触する。これにより、ｘ軸に平行な軸を中心とする回転方向に関して、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３と位置ずれを防止することができる。
【００３９】
図９に、実施例３の変形例による蓄電モジュールの断面図を示す。以下、図７に示した実施例３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。この変形例では、蓄電セル２０の腹面がｚ軸の負の方向を向く姿勢で積み重ねられている。ｘ軸の負の向きに引き出された第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接続構造は、図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示した実施例１による蓄電モジュールの接続構造と同一である。
【００４０】
ｘ軸の正の向きに引き出された第１の電極タブ１２には、図６に示したスリット１４ａが形成されている。第２の電極タブ１２と第２電極タブ１３とは、相互に近づく向きに屈曲した後、さらにｘ軸の正の向きに屈曲している。ｘ軸の正の向きに屈曲した箇所よりも先端の部分において、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３とが重なっている。重なった部分において、第１の電極タブ１２のスリット１４ａと、第２の電極タブ１３のスリット１５とが噛み合っている。噛み合わせの構造は、図８に示した構造と同一である。
【００４１】
この変形例においても、実施例３と同様に、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との幅方向（図９においてｙ方向）に関する位置決めを容易に行うことができ、挿入の深さを規制することができる。
【００４２】
［実施例４］
図１０に、実施例４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。以下、図１Ａに示した実施例１による蓄電セル２０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。
【００４３】
第１の電極タブ１２に、その引き出し方向に沿う一方の縁（引出方向とほぼ平行な一方の縁）から、反対側の縁に向かって、スリット１４ｂが形成されている。同様に、第２の電極タブ１３にも、その引き出し方向に沿う一方の縁から、反対側の縁に向かって、スリット１５ｂが形成されている。第１の電極タブ１２の幅と第２の電極タブ１３の幅とは等しく、スリット１４ｂ及びスリット１５ｂの長さは、第１の電極タブ１２の幅の約半分である。スリット１４ｂとスリット１５ｂとは、蓄電セル２０の中心に関して点対称になる位置に形成されている。
【００４４】
図１１に、蓄電セル２０を積み重ねた蓄電モジュールの断面図を示す。相互に隣り合う蓄電セル２０は、腹面同士、または背面同士を対向させた姿勢で積み重ねられている。
【００４５】
腹面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３は、相互に近づく向きに屈曲し、屈曲箇所より先端の部分において相互に重なっている。背面同士を対向させた蓄電セル２０の一方の第１の電極タブ１２と、他方の第２の電極タブ１３は、同一方向に屈曲し、屈曲箇所より先端の部分において相互に重なっている。
【００４６】
図１２Ａに、腹面同士を対向させた蓄電セル２０の電極接続部分の平面図を示す。第１の電極タブ１２のスリット１４ｂと、第２の電極タブ１３のスリット１５ｂとが噛み合っている。スリット１４ｂとスリット１５ｂとは、１本の仮想直線上に位置するように配置される。この仮想直線の両側において、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との厚さ方向に関する位置関係（上下関係）が逆転している。
【００４７】
第１の電極タブ１２の、スリット１４ｂより先端の部分が、第２の電極タブ１３の、スリット１５ｂより基部側の部分に接触している。同様に、第２の電極タブ１３の、スリット１５ｂより先端の部分が、第１の電極タブ１２の、スリット１４ｂより基部側の部分に接触している。
【００４８】
図１２Ｂに、背面同士を対向させた蓄電セル２０の電極接続部分の平面図を示す。図１２Ａの接続構造と同様に、第１の電極タブ１２のスリット１４ｂと、第２の電極タブ１３のスリット１５ｂとが噛み合っている。図１２Ａとの相違点は、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の、先端の部分同士が接触し、基部側の部分同士が接触している点である。
【００４９】
図１２Ａ及び図１２Ｂのいずれにおいても、スリット１４ｂの内側の端部と、スリット１５ｂの内側の端部とが接触することにより、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との幅方向（図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて上下方向）に関する位置決めが行われる。
【００５０】
なお、実施例４による電極タブの接続構造は、図２に示したように、蓄電セル２０が、腹面を同一方向に向けた姿勢で積み重ねられている場合、及び図４に示したように、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３の基部が、蓄電セル２０の厚さ方向の中央に取り付けられている場合にも適用可能である。
【００５１】
［実施例５］
図１３Ａ及び図１３Ｂ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の平面図を示す。以下、図１０に示した実施例４による蓄電セル２０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。
【００５２】
実施例１０では、蓄電容器１０の相互に反対側の縁から、第１及び第２の電極タブ１２、１３が引き出されていた。実施例５では、第１及び第２の電極タブ１２、１３が、同一の縁から同一方向に引き出されている。
【００５３】
第１の電極タブ１２に、その引き出し方向に沿う一方の縁（引出方向とほぼ平行な一方の縁）から、反対側の縁に向かって、スリット１４ｂが形成されている。同様に、第２の電極タブ１３にも、その引き出し方向に沿う一方の縁から、反対側の縁に向かって、スリット１５ｂが形成されている。第１の電極タブ１２の幅と第２の電極タブ１３の幅とは等しく、スリット１４ｂ及びスリット１５ｂの長さは、第１の電極タブ１２の幅の約半分である。スリット１４ｂとスリット１５ｂとの開口端は、同一方向を向く。図１３Ａに示した蓄電セル２０においては、第１及び第２の電極タブ１２、１３を上方に向けて、腹面側から見たとき、スリット１４ｂ、１５ｂの開口端が右方を向く。図１３Ｂに示した蓄電セル２０においては、第１及び第２の電極タブ１２、１３を上方に向けて、腹面側から見たとき、スリット１４ｂ、１５ｂの開口端が左方を向く。
【００５４】
図１３Ａに示した蓄電セル２０と、図１３Ｂに示した蓄電セル２０とを、腹面が同一方向を向く姿勢で重ね合わせたとき、一方の蓄電セル２０のスリット１４ｂと、他方の蓄電セル２０のスリット１５ｂとを噛み合せることができる。噛み合わせ部分の構造は、実施例４の図１２Ａまたは図１２Ｂの構造と同一である。
【００５５】
図１４に、蓄電セル２０を積層して、スリット１４ｂと１５ｂとを噛み合わせて構成された蓄電モジュールの断面図を示す。図１４の上方において、二組の電極タブ１２、１３が接続されている。なお、図１４には、一組の電極タブ１２、１３のみが現れており、図１４に示された断面とは異なる断面において、もう一組の電極タブ１２、１３が接続されている。
【００５６】
図１４では、噛みあわせ部分の構造として、図１２Ｂに示された構造を採用したが、図１２Ａに示された構造を採用してもよい。
【００５７】
実施例５においても、実施例４と同様に、第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との位置決めを容易に行うことができる。
【００５８】
［実施例６］
図１５Ａに、実施例６による蓄電モジュールの断面図を示す。複数の蓄電セル２０が、その厚さ方向に積層されている。蓄電セル２０の厚さ方向（積層方向）をｚ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。蓄電セル２０の構成、及び蓄電セル２０が積層される姿勢は、実施例１〜実施例４のいずれかに示したものと同一である。ｚ方向に隣り合う蓄電セル２０の間に、伝熱板２５が配置されている。
【００５９】
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（図２のｙ方向に相当）、すなわち第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ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。
【００６０】
加圧機構４０が、蓄電セル２０及び伝熱板２５からなる積層体に、積層方向（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と伝熱板２５と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、伝熱板２５と空間的に干渉しない位置に配置される。
【００６１】
壁板３１及び３２が、蓄電セル２０及び伝熱板２５を含む積層体を、ｙ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３１、３２は、伝熱板２５の端面において、伝熱板２５に熱的に結合している。例えば、壁板３１、３２と伝熱板２５とを直接接触させてもよいし、両者を熱伝導性接着剤で固定してもよいし、両者の間に伝熱ゴムシートを挟んでもよい。蓄電セル２０で発生した熱が、伝熱板２５を経由して、壁板３１、３２に伝導される。壁板３１、３２を水冷等で強制的に冷却することにより、蓄電セル２０の温度上昇を軽減することができる。
【００６２】
図１５Ｂに、図１５Ａの一点鎖線１５Ｂ−１５Ｂにおける断面図を示す。図１５Ｂの一点鎖線１５Ａ−１５Ａにおける断面図が図１５Ａに相当する。積層された複数の蓄電セル２０が、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３によって直列接続されている。第１の電極タブ１２と第２の電極タブ１３との接続構造は、実施例１〜実施例４のいずれかの構造と同一である。なお、第１の電極タブ１２及び第２の電極タブ１３は、伝熱板２５と接触しないように屈曲している。
【００６３】
壁板３３及び３４が、蓄電セル２０及び伝熱板２５を含む積層体をｘ方向に挟む。壁板３３及び３４は、ボルトにより押さえ板４１に固定される。また、図１５Ｂには現れていないが、壁板３１、３２（図１５Ａ）にもボルトにより固定される。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。
【００６４】
壁板３３、３４に、それぞれ窓３３Ａ、３４Ａが設けられている。窓３３Ａ、３４Ａ内に、それぞれ強制空冷機構４８、４９が配置されている。強制空冷装置４８、４９は、筐体内を強制的に空冷する。
【００６５】
［実施例７］
実施例７では、実施例１〜実施例６の少なくとも一つの蓄電モジュールを搭載したハイブリッド型掘削機が例示される。
【００６６】
図１６に、実施例７による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、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。
【００６７】
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。
【００６８】
蓄電モジュール８０には、上記実施例１〜実施例６のいずれかの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。
【００６９】
図１６には、実施例１または実施例２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または実施例２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。さらに、電動作業機械に適用することも可能である。
【００７０】
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】
【００７１】
１０ 蓄電容器
１０Ａ、１０Ｂ ラミネートフィルム
１１ 蓄電要素
１２ 第１の電極タブ
１３ 第２の電極タブ
１４、１５ スリット
１６ 板状部分
１７ 斜面領域
１８ 接触する直線部分
２０ 蓄電セル
２１ 第１の集電極
２１Ａ 延伸部分
２２ 第２の集電極
２２Ａ 延伸部分
２３ セパレータ
２５ 伝熱板
２７ 第１の分極性電極
２８ 第２の分極性電極
３１、３２、３３、３４ 壁板
３３Ａ、３４Ａ 窓
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
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の蓄電セルを有し、
前記蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含み、相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されており、相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている蓄電モジュール。
【請求項２】
相互に接続された前記第１の電極タブのスリットと、前記第２の電極タブのスリットとが、１本の直線に沿う姿勢で配置され、前記第１の電極タブのスリットの端部に、前記第２の電極タブのスリットの端部が接触することにより、挿入の深さが規制されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極タブに、それぞれ前記スリットが相互に平行に複数本形成されており、前記第１の電極タブのスリットと前記第２の電極タブのスリットとが１対１に対応し、相互に対応するスリット同士が噛み合っている請求項２に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記蓄電セルは、板状の蓄電構造体を収容する蓄電容器と、前記蓄電容器の縁から引き出された前記第１及び第２の電極タブとを含み、
前記第１の電極タブ及び前記第２の電極タブに形成されたスリットは、先端から基部に向かって形成されており、
相互に隣り合う前記蓄電セルは、一方の蓄電セルの前記第１の電極タブと、他方の蓄電セルの前記第２の電極タブとが同一方向に引き出される姿勢で積み重ねられており、前記第１の電極タブと第２の電極タブとは、相互に近づく向きに屈曲し、屈曲部分よりも先端の部分において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】
前記蓄電セルは、板状の蓄電構造体を収容する蓄電容器と、前記蓄電容器の縁から引き出された前記第１及び第２の電極タブとを含み、
前記第１の電極タブ及び前記第２の電極タブに形成されたスリットは、引き出された方向に沿う一方の縁から、反対側の縁に向かって形成されている請求項１または２に記載の蓄電モジュール。
【請求項６】
蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールから供給される電力によって駆動される電動機と
を有する作業機械であって、
前記蓄電モジュールは、積層された複数の蓄電セルを有し、
前記蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含み、相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されており、相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている作業機械。
【請求項１】
積層された複数の蓄電セルを有し、
前記蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含み、相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されており、相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている蓄電モジュール。
【請求項２】
相互に接続された前記第１の電極タブのスリットと、前記第２の電極タブのスリットとが、１本の直線に沿う姿勢で配置され、前記第１の電極タブのスリットの端部に、前記第２の電極タブのスリットの端部が接触することにより、挿入の深さが規制されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極タブに、それぞれ前記スリットが相互に平行に複数本形成されており、前記第１の電極タブのスリットと前記第２の電極タブのスリットとが１対１に対応し、相互に対応するスリット同士が噛み合っている請求項２に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記蓄電セルは、板状の蓄電構造体を収容する蓄電容器と、前記蓄電容器の縁から引き出された前記第１及び第２の電極タブとを含み、
前記第１の電極タブ及び前記第２の電極タブに形成されたスリットは、先端から基部に向かって形成されており、
相互に隣り合う前記蓄電セルは、一方の蓄電セルの前記第１の電極タブと、他方の蓄電セルの前記第２の電極タブとが同一方向に引き出される姿勢で積み重ねられており、前記第１の電極タブと第２の電極タブとは、相互に近づく向きに屈曲し、屈曲部分よりも先端の部分において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】
前記蓄電セルは、板状の蓄電構造体を収容する蓄電容器と、前記蓄電容器の縁から引き出された前記第１及び第２の電極タブとを含み、
前記第１の電極タブ及び前記第２の電極タブに形成されたスリットは、引き出された方向に沿う一方の縁から、反対側の縁に向かって形成されている請求項１または２に記載の蓄電モジュール。
【請求項６】
蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールから供給される電力によって駆動される電動機と
を有する作業機械であって、
前記蓄電モジュールは、積層された複数の蓄電セルを有し、
前記蓄電セルの各々は、スリットが形成された第１及び第２の電極タブを含み、相互に隣り合う２枚の蓄電セルの一方の第１の電極タブと、他方の第２の電極タブとが相互に重なって接続されており、相互に接続された第１の電極タブのスリットと、第２の電極タブのスリットとが噛み合っている作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２５６６５０（Ｐ２０１２−２５６６５０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７６３７（Ｐ２０１１−１２７６３７）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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