JP5709133B2

JP5709133B2 - 蓄電モジュール

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Publication number: JP5709133B2
Application number: JP2011134485A
Authority: JP
Inventors: 和也横山
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2031-06-16
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Description

本発明は、電子回路基板の接続された複数の蓄電装置を電気的に接続した蓄電モジュールに関する。

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、蓄電要素をラミネート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。ラミネートタイプの蓄電セルにおいては、セルの外周部から、正電極タブ及び負電極タブが導出される。

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同士は、溶接やカシメ等によって電気的に接続される。

各蓄電セル間の特性のばらつきにより、蓄電モジュールの各蓄電セルに電圧が均等に分配されない場合がある。これを防止するため、蓄電セルの各々に電圧均等化回路が並列接続される。

図１１Ａ及び図１１Ｂに、蓄電セル４０の概略的な平面図を示す。蓄電セル４０は、たとえば、ラミネートフィルムで形成され、平面視において略長方形状の蓄電容器４０ａと、蓄電容器４０ａの内部から外部に導出された電極タブ４０ｂ、４０ｃを含んで構成される。図１１Ａには、正電極タブ４０ｂと負電極タブ４０ｃとが、蓄電容器４０ａの相互に反対側の縁から引き出されている蓄電セル４０を示した。また、図１１Ｂには、正電極タブ４０ｂと負電極タブ４０ｃとが、蓄電容器４０ａの同一の縁の異なる位置から引き出されている蓄電セル４０を示した。

電圧均等化回路が形成されている基板（電圧均等化回路基板）４１が、正電極タブ４０ｂと負電極タブ４０ｃとの間に電気的に接続される。電圧均等化回路基板４１の正負の端子と正電極タブ４０ｂ、負電極タブ４０ｃとの間に、それぞれリード線４２が配置され、電気的な接続が行われる。電極タブ４０ｂ、４０ｃに接続される側のリード線４２端末には、圧着端子が設けられており、圧着端子と電極タブ４０ｂ、４０ｃとは、リベットまたはねじによって固定される。電圧均等化回路基板４１は、たとえば蓄電モジュールの筐体上に固着される。

電圧均等化回路基板４１を接続する際には、蓄電セル４０の位置を固定し、その後、リード線４２による配線を行うため、多工程が必要とされる。

蓄電セルの電極を高い確実性で接続するとともに、長期間にわたって安定な接続状態を保持できる機構を備えた蓄電システムの発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１記載の発明においては、電圧均等化回路が形成された回路基板は、容器の蓋にねじ留めされている。

特開２００７−１１００３５号公報

本発明の目的は、電子回路基板が、少ないリード線で接続された蓄電装置を含む蓄電モジュールを提供することである。

本発明の一観点によると、
各々が、容器と、前記容器の内部から外部に取り出された一対の電極と、前記容器の内部に密封配置され、前記一対の電極と電気的に接続された蓄電構造とを備える複数の蓄電セルであって、電気的に直列接続された複数の蓄電セルと、
電圧均等化回路が形成された複数の電子回路基板であって、各々の電子回路基板の前記電圧均等化回路が、前記複数の蓄電セルの各々の、前記一対の電極間に電気的に接続され、前記蓄電セルの端子間電圧が作動電圧よりも大きくなったときに放電電流を流し、前記端子間電圧を前記作動電圧に近づける複数の電子回路基板と
を有し、
前記複数の電子回路基板の各々は、前記一対の電極の一方に、または該一方と電気的に接続している部分に、第１の導電部材により機械的に固定され、かつ、前記第１の導電部材により、前記一対の電極の一方と、前記電圧均等化回路とが電気的に接続されている蓄電モジュールが提供される。

本発明によれば、電子回路基板が、少ないリード線で接続された蓄電装置を含む蓄電モジュールを提供することができる。

（１Ａ）は、第１の実施例による蓄電装置３０の平面図であり、（１Ｂ）は、（１Ａ）の一点鎖線１Ｂ−１Ｂにおける断面図であり、（１Ｃ）は、蓄電積層体１１の断面図であり、（１Ｄ）は、（１Ａ）の一点鎖線１Ｄ−１Ｄにおける断面図である。第１の実施例による蓄電装置３０の電気回路図である。（３Ａ）、（３Ｂ）は、それぞれ第２の実施例による蓄電装置の平面図、側面図である。第１の実施例による蓄電モジュールを示す側面図である。第１の実施例による蓄電モジュールの第１の変形例を示す側面図である。第１の実施例による蓄電モジュールの第２の変形例を示す側面図である。（７Ａ）〜（７Ｃ）は、第２の実施例による蓄電モジュールを示す側面図である。第２の実施例による蓄電モジュールの変形例を示す側面図である。実施例による作業機械としてのハイブリッド型ショベルの概略平面図である。実施例による作業機械の側面図を示す。（１１Ａ）及び（１１Ｂ）は、蓄電セル４０の概略的な平面図である。

図１Ａに、第１の実施例による蓄電装置３０の平面図を示す。蓄電容器１０内に、蓄電積層体（蓄電構造）１１が収容されている。蓄電容器１０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。蓄電積層体１１は、第１の集電極２１、第２の集電極２２、セパレータ２５、第１の分極性電極２７、及び第２の分極性電極２８を含む。第１の集電極２１と第２の集電極２２とは、各々の一部の領域で相互に重なり、他の領域では重ならないように、セパレータ２５を介して積層配置されている。両集電極２１、２２の重なる部分には、第１の分極性電極２７及び第２の分極性電極２８が配置されている。

第１の分極性電極２７と第２の分極性電極２８とは、平面視においてほぼ同一の領域に配置される。第１の分極性電極２７及び第２の分極性電極２８が配置されている領域に電荷を蓄積可能である。

第１の集電極２１及び第２の集電極２２は、第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域から相互に反対向き（図１Ａにおいて、上向き及び下向き）に伸びた延伸部分２１Ａ、２２Ａを有する。セパレータ２５の外周線は、第１の集電極２１と第２の集電極２２とが重なっている領域よりも外側に位置する。延伸部分２１Ａ、２２Ａは、セパレータ２５の外周よりも外側まで導出されている。

なお、図１Ａにおいては、図面を見やすくする観点から、第１の集電極２１と第２の集電極２２の幅（図１Ａにおける左右方向の長さ）を異ならせているが、両者は等しい。また、第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域を、第１及び第２の集電極２１、２２の重なり領域より一回り小さく図示しているが、両集電極２１、２２が重なる部分はすべて、第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域である。更に、実施例では、第１の集電極２１と第２の集電極２２の幅を等しいとしたが、どちらか一方を広くし、幅を相互に異ならせてもよい。

第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３が、それぞれ蓄電容器１０の内部から、蓄電容器１０の相互に平行な縁と交差して、蓄電容器１０の外部に取り出されている。第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３は、それぞれ第１の集電極２１の延伸部分２１Ａ及び第２の集電極２２の延伸部分２２Ａと重なり、第１の集電極２１及び第２の集電極２２に電気的に接続されている。第１の集電極２１と第２の集電極２２、及び、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とは、それぞれ相互に逆極性の電極として作用する。たとえば第１の集電極２１及び第１の集電極タブ１２は正電極（カソード）として作用し、第２の集電極２２及び第２の集電極タブ１３は負電極（アノード）として作用する。

第１の集電極タブ１２及び蓄電容器１０上に電圧均等化回路基板３１が配置されている。電圧均等化回路基板３１上に形成された電圧均等化回路の正電極接続部分にはスルーホールが形成されている。また、第１の集電極タブ１２にもスルーホールが形成されている。電圧均等化回路基板３１及び第１の集電極タブ１２のスルーホールにリベット３３が挿入され、塑性変形されることで両者を締結している。リベット３３により、電圧均等化回路と第１の集電極タブ１２の電気的接続、及び電圧均等化回路基板３１と第１の集電極タブ１２の機械的固定が行われる。電圧均等化回路の負電極接続部分は、リード線３２により、第２の集電極タブ１３に電気的に接続されている。第２の集電極タブ１３に接続される側のリード線３２端末には、圧着端子が設けられており、圧着端子と第２の集電極タブ１３とは、リベットによって固定される。このような態様で、電圧均等化回路は、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３の間に電気的に並列接続される。

なお、電圧均等化回路基板３１と第１、第２の集電極タブ１２、１３の接続には、リベットの代わりにねじを用いることができる。

蓄電容器１０の第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域の外方に、ガス抜き孔１４が形成されている。ガス抜き孔１４は、例えば第１の集電極２１の延伸部分２１Ａと重なる位置に配置される。ガス抜き構造物１５が、ガス抜き孔１４に重なる位置に配置される。

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。アルミラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂは、蓄電積層体１１を挟み、蓄電積層体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、蓄電積層体１１の形状を反映して変形している。蓄電積層体１１の形成されている領域は、その周辺領域よりも厚い。図１Ｂでは、セパレータ２５、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。

図１Ｃに蓄電積層体１１の断面図を示す。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。

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２５が配置されている。セパレータ２５には、例えばセルロース紙が用いられる。セルロール紙には、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ＳＢＰＢ_４（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２５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の集電極２２、及びその間に配置されたセパレータ２５によって、蓄電領域が一つ画定される。セパレータ２５を介し、第１の集電極２１と第２の集電極２２とが交互に積層され、多数の蓄電領域が形成された蓄電積層体１１に蓄電が可能である。

図１Ｂに戻って説明を続ける。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の集電極タブ１２に超音波溶接され、電気的に接続されている。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の集電極タブ１３に超音波溶接され、電気的に接続されている。第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３には、例えばアルミニウム板が用いられる。第１の集電極２１の延伸部分２１Ａが積層された領域には、第２の集電極２２、第１の分極性電極２７、第２の分極性電極２８、及びセパレータ２５が配置されていない。このため、延伸部分２１Ａが積層された部分は、蓄電積層体１１が形成された部分より薄い。同様に、第２の集電極２２の延伸部分２２Ａが積層された部分も、蓄電積層体１１が形成された部分より薄い。

第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ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の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ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とに熱融着されている。電圧均等化回路基板３１は、第１の集電極タブ１２及びラミネートフィルム１０Ａ上に配置される。なお、第１の集電極タブ１２とラミネートフィルム１０Ａ、１０Ｂとの間、及び第２の集電極タブ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。

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、ガス抜き構造物１５が配置されている。ガス抜き構造物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に熱融着されている。ガス抜き構造物１５は、蓄電容器１０内のガスを外部に排出するが、外部から蓄電容器１０内への水分等の侵入を禁止する。

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、蓄電積層体１１及びガス抜き構造物１５の外形に沿うように、変形している。

図１Ｄに、図１Ａの一点鎖線１Ｄ−１Ｄにおける断面図を示す。蓄電積層体１１の積層構造は、図１Ｂ及び図１Ｃに示したものと同一である。蓄電積層体１１よりも外側の領域において、ラミネートフィルム１０Ａと１０Ｂとが相互に熱融着されている。図１Ｄに示した断面においては、第１の集電極２１及び第２の集電極２２に、延伸部分が設けられていない。すなわち、蓄電積層体１１の両脇に、相対的に薄い部分が設けられていない。このため、図１Ｄに示した断面において、蓄電積層体１１の端面を覆っているラミネートフィルム１０Ａの傾斜は、図１Ｂに示した断面における傾斜よりも急峻である。

図２に、第１の実施例による蓄電装置３０の電気回路図を示す。第１の実施例による蓄電装置３０の電気回路は、たとえば１０００Ｆ〜３０００Ｆの静電容量を備えるキャパシタＣ（蓄電セル、電気二重層キャパシタ）に、電圧均等化回路が並列接続された構成を有する。本図においては、電圧均等化回路基板３１に形成される電圧均等化回路の回路図の一例を点線内に示した。なお、図示する電圧均等化回路は、本願発明者らが、特願２００９−１７６１０７号（特開２０１１−０３０３８９号公報）の図面に記載したものである。

電圧均等化回路は、抵抗Ｒ_ａ〜Ｒ_ｄ及びｒ、トランジスタＱ、シャントレギュレータＸ、ダイオードＤを含む。たとえばＲ_ａ、Ｒ_ｂは１００ｋΩ、Ｒ_ｃは３３０Ω、Ｒ_ｄは１０Ω〜２０Ω、ｒは１Ω〜２Ωである。

本図の電圧均等化回路においては、キャパシタＣの電圧をＲ_ａ：Ｒ_ｂ（１：１）に分割し、Ｒ_ｂに対応する電圧がシャントレギュレータＸのリファレンス電圧を超えると、シャントレギュレータＸがトランジスタＱをオンして、キャパシタＣの電荷がトランジスタＱ及び抵抗Ｒ_ｄを通ってリークする。リーク電流（放電電流）をＩで表した。電圧均等化回路の作動電圧Ｖｚは、下式（１）、
（数１）
（作動電圧Ｖｚ）＝（Ｘのリファレンス電圧）×（Ｒ_ａ＋Ｒ_ｂ）／Ｒ_ｂ
で表されるため、本例における作動電圧Ｖｚは、シャントレギュレータＸのリファレンス電圧の２倍となる。図２に示す電圧均等化回路は、キャパシタＣの端子間電圧が作動電圧Ｖｚよりも大きくなったときに、端子間電圧をＶｚに近づける。

抵抗ｒにより、第１の実施例による蓄電装置３０を複数個、直列接続した蓄電モジュールにおいて各キャパシタ（蓄電セル）の端子間電圧の均等化速度を速めることができる。なお、ダイオードＤは回路保護のために用いられる。

第１の実施例による蓄電装置３０においては、導電部材（リベット３３）により、電圧均等化回路と第１の集電極タブ１２の電気的接続、及び電圧均等化回路基板３１と第１の集電極タブ１２（蓄電セル）との機械的固定が同時に行われる。このため、電圧均等化回路接続工程における工数を少なくすることができる。また、電圧均等化回路基板３１が蓄電セル上に配置されるため、電圧均等化回路を、少ないリード線で、第１、第２の集電極タブ１２、１３間に電気的に接続することができる。なお、リベット３３は、回路の一部を構成すると考えることも可能である。

また、第１の実施例による蓄電装置３０においては、電圧均等化回路基板３１を、第１の集電極タブ１２及び蓄電容器１０上に配置した。電圧均等化回路基板３１の一部が、蓄電容器１０上に配置されるため、第１の集電極タブ１２を小さくすることができる。

電圧均等化回路基板３１全体を、第１の集電極タブ１２上に配置してもよい。第１の実施例よりも、電圧均等化回路基板３１を蓄電セル上に安定的に配置することが可能である。

なお、第１の実施例においては、電圧均等化回路基板３１と第１の集電極タブ１２とをリベットで固定したが、電圧均等化回路基板３１と第２の集電極タブ１３とをリベットで固定してもよい。

図３Ａ、図３Ｂに、第２の実施例による蓄電装置の平面図、側面図を示す。図３Ａの下から上に向かう方向をＹ方向とすると、図３Ｂは、第２の実施例による蓄電装置をＹ方向から見た図である。以下の説明においては、図１Ａに示した第１の実施例による蓄電装置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。

第１の実施例においては、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とが、蓄電容器１０の相互に反対側の縁から引き出されていた。これに対し、第２の実施例では、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とが、平面形状が、頂点がやや丸みを帯びた長方形である蓄電容器１０の同一の縁（辺）の異なる位置から引き出されている。第１の集電極２１、第２の集電極２２、第１の分極性電極２７、第２の分極性電極２８、及びセパレータ２５の積層構造は、第１の実施例の積層構造と同一である。

第１の集電極２１の延伸部分２１Ａ及び第２の集電極２２の延伸部分２２Ａの一部は、第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３の配置に適合させて、第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域の同一の縁の異なる位置から外方に延びている。

第１、第２の集電極タブ１２、１３及び蓄電容器１０上に電圧均等化回路基板３１が配置されている。電圧均等化回路基板３１上に形成された電圧均等化回路の正電極接続部分、及び負電極接続部分にはスルーホールが形成されている。また、第１、第２の集電極タブ１２、１３にもスルーホールが形成されている。

電圧均等化回路の正電極接続部分と第１の集電極タブ１２のスルーホールにリベット３３ａが挿入され、電圧均等化回路基板３１と第１の集電極タブ１２とを締結している。また、電圧均等化回路の負電極接続部分と第２の集電極タブ１３のスルーホールにリベット３３ｂが挿入され、電圧均等化回路基板３１と第２の集電極タブ１３を締結している。リベット３３ａにより、電圧均等化回路と第１の集電極タブ１２の電気的接続、及び電圧均等化回路基板３１と第１の集電極タブ１２の機械的固定が行われる。リベット３３ｂにより、電圧均等化回路と第２の集電極タブ１３の電気的接続、及び電圧均等化回路基板３１と第２の集電極タブ１３の機械的固定が行われる。このような態様で、電圧均等化回路の、第１、第２の集電極タブ１２、１３間への電気的接続、及び、電圧均等化回路基板３１と蓄電セルとの機械的固定が行われる。

ガス抜き孔１４及びガス抜き構造物１５は、蓄電容器１０の第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域の外方であって、第１の集電極タブ１２及び第２の集電極タブ１３が引き出されている縁に対応する側に配置されている。

なお、図３Ａにおいては、第１の集電極２１を第２の集電極２２よりも幾分大きく示しているが、これは図面の見易さを確保するためであり、両集電極２１、２２の外形は等しい。両集電極２１、２２は、一方の表裏を幅方向（図３Ａにおける左右方向）に反転させると他方になる配置関係にある。また、第１及び第２の分極性電極２７、２８の配置領域を、第１及び第２の集電極２１、２２の重なり領域より小さく図示しているが、幅方向（図３Ａにおける左右方向）及び第１、第２の集電極タブ１２、１３の引き出し方向とは反対方向（図３Ａにおける下方向）については、両領域の縁は重なっている。

第２の実施例による蓄電装置においても、第１の実施例と同様に、電圧均等化回路接続工程における工数を少なくすることができる。また、リベット３３ａ、３３ｂを用い、電圧均等化回路基板３１を、第１、第２の集電極タブ１２、１３に固着させるため、電圧均等化回路の、両タブ１２、１３間への電気的接続に当たり、リード線を排除することができる。

電圧均等化回路基板３１を、第１、第２の集電極タブ１２、１３にまたがるように、かつ、蓄電容器１０上に配置されないように、蓄電セルに固定することも可能である。また、リベット３３ａ、３３ｂに代えてねじを用いてもよい。

図４は、第１の実施例による蓄電モジュールを示す側面図である。第１の実施例による蓄電モジュールは、第１の実施例による蓄電装置３０が複数個、電気的に直列接続された構成を有する。

複数の蓄電装置３０は、その厚さ方向に積層されている。厚さ方向に隣り合う蓄電装置３０は、背面Ｒ同士、または腹面Ｖ同士が対向する向きに、かつ、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とが隣接する向きに積層される。図４において、左側から右方に向かって蓄電装置３０に通し番号１、２、３、・・・を付したとき、２ｎ番目の蓄電装置３０と２ｎ＋１番目の蓄電装置３０とは、腹面同士が対向する向きで配置され、２ｎ番目の蓄電装置３０と２ｎ−１番目の蓄電装置３０とは、背面同士が対向する向きで配置されている。ここで、ｎは正の整数である。なお、第１の実施例による蓄電装置３０を示す図１Ｂ、図１Ｄにおいて、背面Ｒは図の下側の面であり、腹面Ｖは、図の上側の面である。

背面同士を対向させた蓄電装置３０は、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とを接触させることにより、電気的に接続される。腹面同士を対向させた蓄電装置３０も、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とを接触させることにより、電気的に接続される。これにより、複数の蓄電装置３０が直列接続される。

背面同士を対向させた２つの蓄電装置３０の第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とは、相互に対向する表面において相互に接触し、超音波溶接、カシメ等により固着される。さらに、固着された第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３は、すべて同一向き（複数の蓄電装置３０の積層方向と平行な方向、図４において右向き）に屈曲している。

腹面同士を対向させた２つの蓄電装置３０の第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３は、相互に近づく向きに屈曲し、第１の集電極タブ１２の外側の表面と、第２の集電極タブ１３の内側の表面とが接触している。相互に接触した第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とは、超音波溶接、カシメ等により固着される。

図４の左から奇数番目の蓄電装置３０においては、第１の集電極タブ１２は背面側に屈曲し、第２の集電極タブ１３は腹面側に屈曲している。偶数番目の蓄電装置３０においては、第１の集電極タブ１２、第２の集電極タブ１３のいずれも、腹面側に屈曲している。電極の固着は、屈曲させた後に行ってもよいし、屈曲させる前に行ってもよい。

第１の実施例による蓄電モジュールは、電圧均等化回路基板３１を、第１の集電極タブ１２及び蓄電容器１０上に配置した蓄電装置３０を複数個、電気的に直列接続した蓄電モジュールである。電圧均等化回路基板３１全体が、第１の集電極タブ１２上に配置された蓄電装置を複数個、電気的に直列接続して蓄電モジュールを構成することもできる。この場合、電圧均等化回路基板３１は、屈曲させる位置を基準として、蓄電容器１０側の第１の集電極タブ１２上に配置されてもよいし、蓄電容器１０とは反対側の第１の集電極タブ１２上に配置されてもよい。

この場合、さらに、たとえば図４の左から奇数番目の蓄電装置３０の電圧均等化回路基板３１を、背面同士が対向されている蓄電装置３０の第２の集電極タブ１３に固定することも可能である。左から奇数番目の蓄電装置３０の第１の集電極タブ１２は、背面同士が対向されている蓄電装置３０の第２の集電極タブ１３に、略等電位で電気的に接続しているためである。

第１の実施例による蓄電モジュールは、複数の蓄電セル（蓄電装置３０から電圧均等化回路基板３１と、その接続部材（図４に符号を付したところではリード線３２及びリベット３３）を除いた部分）が、複数個電気的に直列接続され、各蓄電セルの集電極タブ１２、１３間に電圧均等化回路が、電気的に並列接続された構造を有する。リベット３３により、電圧均等化回路と第１の集電極タブ１２の電気的接続、及び電圧均等化回路基板３１と第１の集電極タブ１２の機械的固定が行われるため、リード線を少なくすることができる。また、第１の実施例による蓄電装置と同様に、少工数の電圧均等化回路接続工程で製造することができる。

図５は、第１の実施例による蓄電モジュールの第１の変形例を示す側面図である。第１の変形例による蓄電モジュールは、電圧均等化回路基板３１が、第２の集電極タブ１３及び蓄電容器１０上に配置された蓄電装置が、左から偶数番目の蓄電装置として採用されている点において第１の実施例と異なる。また、第１の変形例においては、腹面Ｖ同士を対向させた２つの蓄電装置の一方の第１の集電極タブ１２及び蓄電容器１０上に配置された電圧均等化回路基板３１の負電極接続部分と電気的に接続されたリード線３２ａと、他方の第２の集電極タブ１３及び蓄電容器１０上に配置された電圧均等化回路基板３１の正電極接続部分と電気的に接続されたリード線３２ｂとが、他方の第１の集電極タブ１２に電気的に接続されている。他方の第１の集電極タブ１２に接続される側のリード線３２ａ、３２ｂ端末には、圧着端子が設けられており、圧着端子と他方の第１の集電極タブ１２とは、リベットによって固定される。

第１の変形例においては、１つのリベットで、リード線３２ａ、３２ｂを同時に一箇所に固定することができるので、第１の実施例と比べ、電圧均等化回路接続工程における工数を少なくすることができるとともに、蓄電モジュールの構成部材（リベット）を少なくすることが可能である。

図６は、第１の実施例による蓄電モジュールの第２の変形例を示す側面図である。第２の変形例による蓄電モジュールは、腹面Ｖ同士を対向させた２つの蓄電装置の一方の第１の集電極タブ１２及び蓄電容器１０上に配置された電圧均等化回路基板３１の負電極接続部分と電気的に接続されたリード線３２と、他方の第２の集電極タブ１３及び蓄電容器１０上に配置された電圧均等化回路基板３１の正電極接続部分と電気的に接続されたリード線３２とが、１本のリード線３２に電気的に接続され、それがリベットにより、他方の第１の集電極タブ１２に電気的に接続されている点で、第１の変形例と異なる。

第２の変形例は、第１の実施例及び第１の変形例よりも、リード線を少なくすることができる。

図７Ａ〜図７Ｃは、第２の実施例による蓄電モジュールを示す側面図である。第２の実施例による蓄電モジュールは、第２の実施例による蓄電装置が複数個、電気的に直列接続された構成を有する。第２の実施例による蓄電モジュールにおける複数の蓄電装置の積層態様は、第１の実施例による蓄電モジュールのそれと等しい。

図７Ａには、腹面Ｖ同士を対向させた蓄電装置の第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３の接続態様を示し、図７Ｂには、背面Ｒ同士を対向させた蓄電装置のそれを示した。図７Ａにおいては、背面同士を対向させた蓄電装置の両集電極タブ１２、１３の接続態様について図示を省略し、図７Ｂにおいては、腹面同士を対向させた蓄電装置のそれについて、図示を省略してある。図７Ｃは、両集電極タブ１２、１３の導出方向から、第２の実施例による蓄電モジュールを見た側面図である。なお、図７Ａに示す側面図は、図４に示す側面図に対応する。また、第２の実施例による蓄電装置を示す図３Ｂにおいて、背面Ｒは図の下側の面であり、腹面Ｖは、図の上側の面である。

第２の実施例による蓄電モジュールにおいては、腹面同士を対向させた２つの蓄電装置の第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３は、相互に近づく向きに屈曲し、第１の集電極タブ１２の外側の表面と、第２の集電極タブ１３の内側の表面とが接触している。また、背面同士を対向させた２つの蓄電装置の第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３は、相互に近づく向きに屈曲し、第１の集電極タブ１２の内側の表面と、第２の集電極タブ１３の外側の表面とが接触している。相互に接触した第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とは、超音波溶接、カシメ等により固着される。電極の固着は、屈曲させた後に行ってもよいし、屈曲させる前に行ってもよい。

図７Ａ及び図７Ｃの左から偶数番目（図７Ｂの右から偶数番目）の蓄電装置においては、第１の集電極タブ１２は腹面側に屈曲し、第２の集電極タブ１３は背面側に屈曲している。図７Ａ及び図７Ｃの左から奇数番目（図７Ｂの右から奇数番目）の蓄電装置においては、第１の集電極タブ１２は背面側に屈曲し、第２の集電極タブ１３は腹面側に屈曲している。

腹面同士を対向させた蓄電装置は、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とを接触させることにより、電気的に接続される。背面同士を対向させた蓄電装置も、第１の集電極タブ１２と第２の集電極タブ１３とを接触させることにより、電気的に接続される。これにより、複数の蓄電装置が直列接続される。

第２の実施例による蓄電モジュールは、リード線を用いずに電圧均等化回路を、第１、第２の集電極タブ１２、１３間に電気的に接続した蓄電モジュールである。第２の実施例による蓄電装置と同様に、少工数の電圧均等化回路接続工程で製造することができる。

図８は、第２の実施例による蓄電モジュールの変形例を示す側面図である。本図に示す側面図は、図７Ｃに示す側面図に対応する。

第２の実施例による蓄電モジュールにおいては、電圧均等化回路基板３１が、第１、第２の集電極タブ１２、１３及び蓄電容器１０上に配置されるが、変形例においては、電圧均等化回路基板３１は、蓄電容器１０上には配置されず、第１、第２の集電極タブ１２、１３にまたがるように、各集電極タブ１２、１３に、リベット３３ａ、３３ｂで固定される。

第２の実施例による蓄電モジュールにおいては、電圧均等化回路基板３１の一部が、蓄電容器１０上に配置されるため、第１、第２の集電極タブ１２、１３を小さくすることができる。変形例においては、電圧均等化回路基板３１が蓄電容器１０上に配置されないため、電圧均等化回路基板３１を安定的に配置することが可能である。

図８に示す変形例においては、電圧均等化回路基板３１が、第１、第２の集電極１２、１３の屈曲位置を基準として、蓄電容器１０とは反対側の第１、第２の集電極タブ１２、１３上に、またがって配置される。電圧均等化回路基板３１を、蓄電容器１０上には配置されないように、かつ、屈曲位置を基準として、蓄電容器１０側の第１、第２の集電極タブ１２、１３上にまたがるように、配置することもできる。

さらに、たとえば図８の左から奇数番目の蓄電装置の電圧均等化回路基板３１を、背面Ｒ同士が対向されている蓄電装置の第２の集電極タブ１３に固定することも可能である。リベット３３ａ、３３ｂによる固定は、第１の集電極１２、第２の集電極１３に、略等電位で電気的に接続している部分に行うことができる。

図９は、実施例による作業機械としてのハイブリッド型ショベルの概略平面図である。

上部旋回体７０に、旋回軸受け７３を介して、下部走行体（走行装置）７１が取り付けられている。上部旋回体７０に、エンジン７４、メインポンプ７５、旋回モータ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、メインポンプ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。メインポンプ７５は、ブーム８２等の油圧シリンダに圧油を供給する。

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、ハイブリッド型ショベルを操作する。

実施例による作業機械の蓄電モジュール８０には、第１の実施例による蓄電モジュール、第１の実施例による蓄電モジュールの第１の変形例、第２の変形例、第２の実施例による蓄電モジュール、第２の実施例による蓄電モジュールの変形例等、上述した蓄電モジュールの少なくとも１つが用いられる。

図１０に、実施例による作業機械の側面図を示す。下部走行体７１に、旋回軸受け７３を介して上部旋回体７０が搭載されている。上部旋回体７０は、旋回モータ７６（図９）からの駆動力により、下部走行体７１に対して、時計回り、または反時計周りに旋回する。上部旋回体７０に、ブーム８２が取り付けられている。ブーム８２は、油圧駆動されるブームシリンダ１０７により、上部旋回体７０に対して上下方向に揺動する。ブーム８２の先端に、アーム８５が取り付けられている。アーム８５は、油圧駆動されるアームシリンダ１０８により、ブーム８２に対して前後方向に揺動する。アーム８５の先端にバケット８６が取り付けられている。バケット８６は、油圧駆動されるバケットシリンダ１０９により、アーム８５に対して上下方向に揺動する。

蓄電モジュール８０が、蓄電モジュール用マウント９０及びダンパ（防振装置）９１を介して、上部旋回体７０に搭載されている。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（図９）が駆動される。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。

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。

たとえば、実施例においては、蓄電セル上に電圧均等化回路基板を配置するとともに、電圧均等化回路基板に形成された電圧均等化回路を、蓄電セルに電気的に接続して、蓄電装置を形成したが、一般的に、電子回路が形成された電子回路基板を蓄電セル上に配置するとともに、電子回路を蓄電セルに電気的に接続して、蓄電装置を形成することが可能である。蓄電セルの電極間に接続される電圧均等化回路以外の電子回路（付加回路）としては、たとえば電圧異常検出回路（蓄電セル間の電圧不均衡を検出することはできるが、電圧を均等化する能力は備えない回路）や、特性計測回路（蓄電セルの電気特性を各セルで独立に計測する回路）がある。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

たとえばハイブリッド型ショベル等の作業機械に、好ましく利用可能である。

１０蓄電容器
１０Ａ、１０Ｂラミネートフィルム
１１蓄電積層体
１２第１の集電極タブ
１３第２の集電極タブ
１４ガス抜き孔
１５ガス抜き構造物
２１第１の集電極
２１Ａ延伸部分
２２第２の集電極
２２Ａ延伸部分
２５セパレータ
２７第１の分極性電極
２８第２の分極性電極
３０蓄電装置
３１電圧均等化回路基板
３２、３２ａ、３２ｂリード線
３３、３３ａ、３３ｂリベット
４０蓄電セル
４０ａ蓄電容器
４０ｂ正電極タブ
４０ｃ負電極タブ
４１電圧均等化回路基板
４２リード線
７０上部旋回体
７１下部走行体
７３旋回軸受け
７４エンジン
７５メインポンプ
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
８５アーム
８６バケット
９０マウント
９１ダンパ
１０７ブームシリンダ
１０８アームシリンダ
１０９バケットシリンダ

Claims

各々が、容器と、前記容器の内部から外部に取り出された一対の電極と、前記容器の内部に密封配置され、前記一対の電極と電気的に接続された蓄電構造とを備える複数の蓄電セルであって、電気的に直列接続された複数の蓄電セルと、
電圧均等化回路が形成された複数の電子回路基板であって、各々の電子回路基板の前記電圧均等化回路が、前記複数の蓄電セルの各々の、前記一対の電極間に電気的に接続され、前記蓄電セルの端子間電圧が作動電圧よりも大きくなったときに放電電流を流し、前記端子間電圧を前記作動電圧に近づける複数の電子回路基板とを有し、
前記複数の電子回路基板の各々は、前記一対の電極の一方に、または該一方と電気的に接続している部分に、第１の導電部材により機械的に固定され、かつ、前記第１の導電部材により、前記一対の電極の一方と、前記電圧均等化回路とが電気的に接続されており、
前記複数の蓄電セルが厚さ方向に積層され、
相互に隣り合う２つの前記蓄電セルの一対の前記電極のうち一方の電極が相互に固着されており、相互に固着された電極が屈曲している蓄電モジュール。
前記蓄電セルの容器の平面形状は長方形であり、前記一対の電極は、前記長方形状の容器の同一の縁の異なる位置から外部に取り出され、
前記電子回路基板は、前記一対の電極の他方に、または該他方と電気的に接続している部分に、第２の導電部材により機械的に固定され、かつ、前記第２の導電部材により、前記一対の電極の他方と、前記電圧均等化回路とが電気的に接続されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
前記蓄電セルの容器の平面形状は長方形であり、前記一対の電極は、それぞれ前記長方形状の容器の相互に平行な縁から外部に取り出され、
前記電圧均等化回路は、前記一対の電極のうち、前記電子回路基板が機械的に固定されていない方の電極である第１の電極に、リード線によって電気的に接続されている請求項１に記載の蓄電モジュール。
複数の前記蓄電セルが、各蓄電セルの前記一対の電極のうち、前記電子回路基板が機械的に固定されている方の電極である第２の電極が隣接する向きで、厚さ方向に積層されており、
前記第１の電極同士が接続されている２つの前記蓄電セルの前記第２の電極にそれぞれ取り付けられた前記電子回路基板の前記電圧均等化回路を、前記第１の電極に接続する２本の前記リード線が、前記第１の電極の同一箇所に固定されている請求項３に記載の蓄電モジュール。
複数の前記蓄電セルが、各蓄電セルの前記一対の電極のうち、前記電子回路基板が機械的に固定されている方の電極である第２の電極が隣接する向きで、厚さ方向に積層されており、
前記第１の電極同士が接続されている２つの前記蓄電セルの前記第２の電極にそれぞれ取り付けられた前記電子回路基板の前記電圧均等化回路を、前記第１の電極に接続する前記リード線が、前記第１の電極側の一部分において相互に共用されている請求項３に記載の蓄電モジュール。