混合动力式工程机械的制作方法_3

文档序号:9732304阅读:来源:国知局
的正极端子200A和负极端子200B上,而能够以最短距离高效地串联连接各电池单元200。
[0065]例如如图6所示,冷却板203由以下部分构成:载置电池模块202的矩形状的上表面体203A;配置在该上表面体203A的下方、且形成底面的板状的下表面体203B;形成在这些上表面体203A与下表面体203B之间、且成为冷却介质的流路的U字状的槽部203C;沿着该槽部203C形成、且形成有从上表面体203A的背面朝向下表面体203B的多个突起的散热片203D;和设在上表面体203A的一侧面、且将液体配管22和槽部203C的两端部分别连接的一对管路连接器212。因此,冷却板203由通过上表面体203A及下表面体203B形成的六面体构成。
[0066]上表面体203A及下表面体203B是将铝合金铸造而制作的,上表面体203A的表面通过实施机械加工而被高精度地平面化及平滑化,并进一步具有供用于紧固电池模块202的螺钉(未图示)螺合的螺纹孔(未图示)。并且,上表面体203A及下表面体203B经由未图示的密封材料并通过螺纹紧固而一体化,由此能够确保冷却板203的气密性。
[0067]热传导片204由例如在硅类树脂中填充热传导性优异的填充物而成形为片状、且将热传导片204的初始厚度设定为0.5?2mm左右的绝缘部件构成。因此,热传导片204具有抑止上述的作为导电体的铝合金制的电池罐200C彼此之间或电池罐200C与冷却板203之间的导通的功能。另一方面,热传导片204的厚度方向上的热传导率为1?6W/m/K,较高。
[0068]另外,热传导片204具有通过较小的压缩荷载而在厚度方向上弯曲的特性。将夹装热传导片204的各电池单元200的底面与冷却板203的上表面体203A的表面之间的间隔调整为例如与热传导片204的厚度相比小10?30%左右。由此,在电池模块202的制造方面,即使各电池单元200的底面高度偏差到不可避免的程度,通过热传导片204的弯曲特性也可使各电池单元200与热传导片204充分地密接,因此,能够抑制该偏差的影响。此外,由于热传导片204弯曲一定量时的压缩荷载作为反作用力而作用于电池单元200及电池模块202,所以电池模块202和冷却板203通过较大的轴向力被螺纹紧固。
[0069]当像这样构成的温度调节装置20的栗23驱动时,通过散热器26而制成的冷却介质从栗23在液体配管22内流动并从栗23的出口侧的管路连接器212向冷却板203的槽部203C流入,在被引导到散热片203D而从散热器26侧的管路连接器212流出后,在液体配管22内流动并返回到散热器26。此时,在冷却板203的槽部203C中流通的冷却介质经由散热片203D、上表面体203A及热传导片204而带走各电池单元200的热量,由此能够冷却蓄电装置8。尤其,由于通过在冷却板203的上表面体203A上形成有散热片203D来确保冷却板203的内侧的表面积,所以能够扩大冷却板203与冷却介质的接触面积,从而能够提高冷却板203的冷却效率。
[0070]在本发明的第1实施方式中,在冷却板203的冷却介质的出口侧的液体配管22及各电池单元200上,设有计测冷却介质及各电池单元200的温度的热敏电阻或热电偶等温度传感器(未图示),该温度传感器所计测的冷却介质的温度信号向控制器11输出。并且,控制器11在由温度传感器计测的蓄电装置8内的电池单元200的温度高于规定值时,驱动栗23而使冷却介质在液体配管22内循环,由此对蓄电装置8的电池单元200进行散热。
[0071]另一方面,在冬季时期等使用液压挖掘机的情况下,存在电池单元200的温度比适宜温度低的情况。若该电池单元200的温度过低,则由于因电池单元200内的锂离子的活性降低而引起的内部电阻(损失)增大的上述的特性,而无法从蓄电装置8得到所期望的输入输出,因此需要对蓄电装置8进行预热。
[0072]因此,在本发明的第1实施方式中,通过使用蓄电装置8的自我发热,来提高电池单元200的温度。即,通过控制器11使辅助发电马达2动作来重复蓄电装置8的充电放电(通电),而使蓄电装置8与内部电阻相应地发热,因此能够使电池单元200的温度上升并从蓄电装置8得到所期望的输入输出。此时,控制器11为了防止蓄电装置8的热通过冷却板203向冷却介质释放,会停止温度调节装置20的对栗23的动作。
[0073]在此,由于如上述那样地在原动机室112上形成有外部气体的进气口,所以蓄电装置8易于暴露在外部气体所包含的粉尘或风雨中,在此基础上还由于液压挖掘机在复杂的地面上来往及工作,所以蓄电装置8容易反复受到较大的振动及冲击,而且在旋转体110的内部的保养或修理等维护作业时,作业员的身体、工具类及吊车等设备会接近,由此有可能从各方向受到突发的荷载及冲击等。因此,为了应对这些情况,而蓄电装置8需要具有高的气密性及机械强度。
[0074]接下来,详细地说明本发明的第1实施方式的蓄电装置8的结构。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,图8是沿着图7的A-A线的剖视图,图9是沿着图7的B-B线的剖视图。
[0075]如图7?图9所示,本发明的第1实施方式的蓄电装置8包含:收纳多个电池模块202、且在将这些电池模块202的各电池单元200分隔的状态下覆盖的壳体220;和夹设在该壳体220与冷却板203之间、且阻碍壳体220与冷却板203之间的热量的交接的热阻体。具体地说,壳体220例如由如下部分构成:固定在旋转架111上的下部壳体221;安装在该下部壳体221的上部的中部壳体222;和安装在该中部壳体222的上部的上部壳体223。
[0076]下部壳体221由上表面开口的矩形状的容积体构成,收纳八个电池模块202、热传导片204、冷却板203及后述的突起214。在下部壳体221的内部,八个电池模块202例如如图8所示,在沿着成为冷却介质的流路的槽部203C的方向(下部壳体221的长边方向)上配置有四个,如图9所示,在横穿槽部203C的方向(下部壳体221的短边方向)上各配置两行,并位于成为冷却介质的流路的槽部203C的上方。
[0077]并且,关于各电池模块202,各电池单元200的位于层叠端的电池盖200D的端子彼此之间夹设有切断开关(disconnect switch)(未图示)而串联连接,并且如上述那样经由热传导片204并通过螺纹紧固而固定在冷却板203的上表面体203A的上表面上。
[0078]上述的热阻体例如由上端与冷却板203的下表面体203B的一部分接触、下端与下部壳体221内的内侧的面的一部分接触的圆柱状的多个突起214构成,这些突起214通过沿上下方向贯穿的螺钉(未图示)而固定在下部壳体221上。另外,各突起214由具有比壳体220的热传导率及冷却板203的热传导率双方小的热传导率的树脂材料构成,该树脂材料的热传导率例如被设定为小于1 W/m/K。
[0079]因此,冷却板203支承在各突起214的上端并规定了距离下部壳体221的高度位置,在冷却板203的下表面体203B的下表面、与下部壳体221内的内侧的面中的不存在突起214的部分双方的相对面之间,形成有与突起214的高度相当的空隙。
[0080]另外,冷却板203在各突起214上从下部壳体221的侧面分隔地配置,并以在冷却板203的四个侧面与下部壳体221的四个侧面双方的相对面之间也形成有空隙的方式设定冷却板203及下部壳体221的尺寸及形状。并且,由于各突起214为树脂材料,所以能够与这些冷却板203和下部壳体221的尺寸及形状匹配地容易地成形,因此能够提高冷却板203及下部壳体221的配置的自由度。此外,在下部壳体221的一个侧面的下部穿设有使冷却板203的各管路连接器212向外部穿插的一对贯穿孔212A,在下部壳体221的底面上安装有多个防振橡胶213,该防振橡胶213缓和旋转架111上的蓄电装置8随着液压挖掘机的动作而受到的振动及冲击。
[0081 ]中部壳体222由中部板222a和中部容积体222b构成,其中中部板222a将下部壳体221的开口盖上而密闭下部壳体221,中部容积体222b固定在该中部板222a的上表面上,并且为上表面开口的矩形状的容积体。该中部容积体222b收纳控制各电池单元200的电力的输入输出的蓄电池控制单元207、继电器208、及维护作业时暂时切断电池电路的上述的切断开关等,这些蓄电池控制单元207、继电器208及切断开关等被固定在中部板222a上。此夕卜,中部壳体222的中部容积体222b的大小与下部壳体221的大小相比设定得小。
[0082]另外,在中部容积体222b的一个侧面上安装有进行下部壳体221内的电池单元200组与外部之间的电力的输入输出的电源连接器211,在下部壳体221内串联连接的各电池模块202的终端端子通过未图示的规定的配线而与电源连接器211连接。
[0083]上部壳体223由将中部容积体222b的开口盖上而密闭中部容积体222b的上部板构成。像这样,蓄电装置8由下部壳体221、中部壳体222及上部壳体223形成外形,并且将内置于下部壳体221及中部壳体222的各构成部件机械地一体化。
[0084]并且,这些下部壳体221、中部壳体222及上部壳体223由例如以铝金属为主成分的铝合金制的铸造体构成。由此,蓄电装置8能够确保内部的气密性,并且对于随着液压挖掘机的动作而产生的振动及冲击得到充分的强度,因此能够保护壳体220内的各构成部件,从而能够提高蓄电装置8的耐久性。此外,下部壳体221、中部壳体222及上部壳体223通过例如未图示的螺钉及密封材料而相对地固定,并将这些各壳体221、222、223的厚度设定为例如3?8mm0
[0085]另外,例如如图3所示,蓄电装置8配置在散热器26与原动机室112的框架112A之间。因此,由于蓄电装置8的壳体220容易与通过风扇27而导入到散热器26的外部气体接触,另外确保了距离成为热源的液压系统90和发动机1等的距离,所以能够抑制壳体220的温度的过度上升。而且,由于壳体220通过原动机室112的框架112A来遮蔽阳光,所以能够防止蓄电装置8破损。
[0086]接下来,说明本发明的第1实施方式的作用效果。
[0087]在对本发明的第1实施方式的蓄电装置8进行预热的情况下,如上述那样地使用蓄电装置8的自我发热,控制器11使辅助发电马达
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