混合动力式工程机械的制作方法

文档序号:9732304
混合动力式工程机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有向马达及逆变器等电动机供给电力的蓄电装置的混合动力式工程机械。
【背景技术】
[0002]通常,通过液压系统而驱动的液压挖掘机等工程机械具有能够进行最大载荷作业的液压栗、和驱动该液压栗的大型发动机,从而能够应对从轻载荷作业到重载荷作业的所有作业。尤其在液压挖掘机中,在进行砂土的挖掘或装载等作业时,会产生最大载荷。
[0003]施加这样的最大载荷的重载荷作业是作业整体的一部分,在进行用于平整地面的水平拖曳等轻载荷作业时,发动机的能力过剩。其是难以降低液压挖掘机的燃料消耗量(以下存在将其简略为油耗的情况)的一个主要原因。鉴于该方面,公知一种为了降低油耗而将发动机小型化并且通过基于电动机产生的输出来辅助(支援)随着发动机的小型化而导致的输出不足的混合动力式工程机械,作为电动机的动力源而使用搭载了二次电池或电容器等(以下记为电池)的蓄电装置。
[0004]对于构成该混合动力式工程机械的蓄电装置和电动机等电气设备,为了驱动回路的热保护和高效率运行而需要进行恰当的温度调节。尤其,在蓄电装置中,若电池为过低的温度,则电池的内部电阻增大而输入输出特性显著降低,从而造成工程机械的动作能力的降低。另一方面,若电池为过高的温度,则会促进电池容量不可逆地降低、或内部电阻增大等电池的劣化,因此蓄电装置的耐用年数减短。因此,谋求蓄电装置具有与状态相应的对电池的冷却及预热功能。
[0005]以往,作为蓄电装置的对电池的冷却及预热功能,而使用通过风扇或鼓风机等将作为热媒的外部气体(空气)强制地吹到电池表面的方法、及通过栗等将作为热媒的液体(冷却介质)强制地导入到电池表面的方法等。前者方法被称为空冷式,后者方法被称为水冷式或液冷式等。在混合动力式工程机械的用途中需要对热媒及其流路进行防尘,由于在采用热媒的流路为开放系统的空冷式的情况下,需要较多的钻研改善,所以多为采用热媒的流路为密闭系统的液冷式的情况。
[0006]作为这样的液冷式的蓄电装置的现有技术之一,公知一种如下的蓄电装置:将由外装罐为金属制的多个电池单元层叠而成的电池块经由传热部件固定在形成有供冷媒循环的流路的冷却板上,并将电池块和冷却板热结合,由此,能够将电池块的各电池单元在相同的状态下冷却(例如参照专利文献1)。
[0007]另一方面,在将该专利文献1所公开的现有技术的蓄电装置直接适用于混合动力式工程机械的情况下,电池块的各电池单元被直接暴露在外部气体中,混合动力式工程机械的作业环境下的粉尘或水分等会附着在蓄电装置的电池块上而有可能给电池的正常动作及其可靠性带来障碍,因此需要保护蓄电装置免受这些粉尘或水分等的损害。
[0008]因此,提出一种如下的混合动力型液压挖掘机:具有分别收纳多个电容器的多个电容器单元、冷却各电容器单元的冷却板、将多个电容器单元一并覆盖的上罩、和在冷却板的底面侧将安装有电容器单元的区域覆盖的下罩,冷却板具有沿壁厚方向贯穿、且供用于安装这些上罩及下罩的螺纹部件穿插的罩安装孔,通过由该螺纹部件固定在冷却板上的上罩及下罩覆盖电容器单元,而能够得到对于电容器的防滴效果及防尘效果(例如参照专利文献2)。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011 ] 专利文献1: W02012-118015号公报
[0012]专利文献2:日本特开2012-21396号公报

【发明内容】

[0013]关于上述的专利文献2所公开的现有技术的混合动力型液压挖掘机,由于上罩及下罩直接与冷却板连接,且这些上罩、下罩及冷却板处于热结合的状态,所以在上罩及下罩与冷却板之间容易产生热移动。因此,成为由于电容器的热通过冷却板向上罩及下罩释放而导致蓄电装置的温度调节效率降低的问题。尤其在热容与上罩及下罩的厚度相应地增大、或上述的混合动力型液压挖掘机被置于强风环境下的情况下,由于上罩及下罩与冷却板之间的热移动变得显著,所以担心如在冬季启动时等那样在对蓄电装置进行预热来提高电容器的温度时花费时间。
[0014]本发明是根据这样的现有技术的实际情况而研发的,其目的在于提供一种能够提高蓄电装置的温度调节效率的混合动力式工程机械。
[0015]为了实现上述的目的,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,具有:原动机、进行该原动机的动力辅助及发电的电动发电机、和在与该电动发电机之间进行电力的交接的蓄电装置,上述蓄电装置包含:多个电池单元;对于上述多个电池单元在将至少一部分分隔的状态下覆盖的壳体;安装在该壳体上、且与上述多个电池单元进行热交换的热交换部件;和夹设在上述壳体与上述热交换部件之间、且阻碍上述壳体与上述热交换部件之间的热量的交接的热阻体。
[0016]由于这样构成的本发明通过使热阻体夹设在壳体与热交换部件之间,而能够由热阻体来阻碍壳体与热交换部件之间的热移动,所以能够抑制各电池单元的热向壳体释放。由此,能够提高蓄电装置的温度调节效率。
[0017]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述热交换部件由将热媒的流路形成在内部的构造体构成,上述热阻体与上述构造体的一部分接触。若像这样构成,则由于能够通过热阻体而使壳体与热交换部件之间的接触面积减少,所以能够提高壳体与热交换部件之间的热阻。由此,能够容易地截断壳体与热交换部件之间的热传递。
[0018]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述构造体由多面体构成,上述多个电池单元分别设在上述多面体的不同的面上。若像这样构成,则通过使多个电池单元分别与热交换部件的不同的面接触,而能够通过一个热交换部件来同时对多个电池单元进行热交换,因此能够缩短多个电池单元的热交换所需的时间。由此,能够提高基于热交换部件进行的热交换的效率。
[0019]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述热阻体由具有比上述壳体的热传导率及上述热交换部件的热传导率中的至少一方小的热传导率的树脂材料构成。若像这样构成,则由于能够使热阻体与夹设在壳体与热交换部件之间的部分的形状匹配地容易地进行加工,所以能够提高壳体及热交换部件的配置的自由度。
[0020]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述壳体及上述热交换部件中的至少一方由金属材料构成。若像这样构成,则由于用于热阻体的树脂材料的热传导率相对于金属材料的热传导率较小,所以能够迅速地进行作为壳体与热交换部件之间的热阻体而适合的树脂材料的选择。
[0021]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述壳体具有向下方开口的容积体,并在将上述多个电池单元配置在上述热交换部件的上方的状态下,从上述多个电池单元的上方通过上述容积体的开口而固定在上述热交换部件上。若像这样构成,则在蓄电装置的组装工序中在没有将壳体安装到热交换部件上的状态下,多个电池单元的周边的空间开放,所以能够容易地进行这些电池单元的布线的连接等。由此,能够提高蓄电装置的配置作业的效率性。
[0022]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述蓄电装置包含将上述多个电池单元连接而构成的多个电池模块,上述热交换部件由分别配置在上述多个电池模块的下方、且冷却上述多个电池单元的多个冷却板构成,上述热阻体由分别配置在上述多个电池模块的下方、且阻碍上述壳体与上述冷却板之间的热量的交接的多个热阻件构成,并将上述各冷却板及上述各热阻件的水平方向上的大小设定为与上述多个电池模块的水平方向上的大小相同程度以下。
[0023]由于这样构成的本发明将各冷却板及各热阻件紧凑地收纳在各电池模块的下方,且各冷却板及各热阻件几乎没有向各电池模块的外侧伸出,所以能够减少相邻的电池模块的搭载间隔。由此,能够将蓄电装置小型化。
[0024]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,上述壳体由金属的铸造体构成。若像这样构成,则能够确保蓄电装置的气密性,并且对于振动及冲击得到充分的强度。
[0025]另外,本发明的混合动力式工程机械的特征在于,在上述发明中,具有收纳上述原动机的原动机室、和配置在该原动机室中、且冷却上述热媒的散热器,上述原动机室具有形成在框架上、且引入向上述散热器输送的外部气体的进气口,上述蓄电装置配置在上述原动机室的上述框架与上述散热器之间。若像这样构成,则由于被引入到原动机室内的外部气体与散热器和蓄电装置接触,所以能够通过外部气体来冷却蓄电装置的壳体。由此,由于能够抑制蓄电装置的温度过度上升,所以能够将蓄电装置维持在恰当的状态,从而能够得到高的可靠性。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明的混合动力式工程机械,能够提高蓄电装置的温度调节效率。上述以外的课题、结构及效果将通过以下的实施方式的说明而得以明确。
【附图说明】
[0028]图1是表示作为本发明的混合动力式工程机械的第1实施方式而列举的混合动力式液压挖掘机的结构的图。
[0029]图2是说明本发明的第1实施方式的混合动力式液压挖掘机的主要部分的结构的图。
[0030]图3是说明本发明的第1实施方式的混合动力式液压挖掘机的原动机室的内部结构的图。
[0031]图4是表示本发明的第1实施方式的温度调节装置的结构的图。
[0032]图5是表示本发明的第1实施方式的电池模块的结构的立体图。
[0033]图6是说明本发明的第1实施方式的冷却板的结构的图。
[0034]图7是表示本发明的第1实施方式的蓄电装置的外观的立体图。
[0035]图8是沿着图7的A-A线的剖视图。
[0036]图9是沿着图7的B-B线的剖视图。
[0037]图10是说明本发明的第2实施方式的蓄电装置的结构的图,是与图9对应的剖视图。
[0038]图11是说明本发明的第3实施方式的蓄电装置的结构的图,是与图9对应的剖视图。
[0039]图12是说明本发明的第4实施方式的电池模块、及与该电池模块一体化的部件的结构的图。
[0040]图13是说明本发明的第4实施方式的蓄电装置的结构的图,是将与图9对应的剖视图放大示出的图。
【具体实施方式】
[0041]以下基于附图来说明用于实施本发明的混合动力式工程机械的
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