JP6860022B2 - 電池パック、電子機器、車両、電動工具および電力貯蔵システム - Google Patents

Description

本技術は、電子機器、車両、電動工具および電力貯蔵システムなどに適用可能な電池パックに関する。より詳しくは、複数の電池を収納する電池ホルダを備えた電池パックに関する。

近年、エンジンおよびモータを駆動原とするハイブリッド機器やモータを駆動原とする機器の電源として、リチウムイオン電池などが収容された電池パックの需要が増えてきている。電池パックは、リチウムイオン電池などの電池、およびこの電池が複数個保持される電池ホルダからなる一または複数の電池ブロックが外装ケースに収容されることで形成される。この電池パックは、例えば、電子機器、アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート、および電動工具等の屋外で使用される種々の電気機器の電源として使用することができる。同時にこれらの用途に合わせた使用環境に対して、高出力、長寿命で使用可能な電池パックの要求も高まっている。

このような状況により、電池パックは、高出力を発生するシステムが前提になるため、電池からの発熱による電池の性能劣化に対する対策が必要となる。特に、電池パック内の中央付近に配置された電池は、高負荷がかかると温度上昇しやすく、熱がこもってしまうおそれがある。さらに、この電池パックを車両等に適用する場合、エンジン等の駆動源の振動が電池パックに伝播して電池の性能劣化を招くおそれがあるため、防振対策が要求される。

放熱性能を有する電池パックとしては、例えば、特許文献１から特許文献２に開示されたものが知られている。

特開２０１２−１１９１３７号公報 特開２００４−２３４９８７号公報

しかしながら、これらの文献に開示された電池パックでは、熱拡散性および防振性能が十分にできていなかった。

そこで、本技術では、このような状況に鑑みてなされたものであり、熱拡散性および防振性を有する電池パックを提供することを主目的とする。

本技術は、複数の電池と、電池を収納する電池収容部を複数有する電池ホルダと、を備え、電池ホルダは、熱伝導性を有する弾性材料を含む材料で形成された電池パックを提供する。弾性材料は、ゴムまたは熱可塑性エラストマーであってよい。電池ホルダは、電気絶縁性材料を含む材料で形成されていてもよい。

さらに、本技術は、本技術に係る電池パックを電力供給源として備える、電子機器を提供する。また、本技術は、本技術に係る電池パックと、電池パックから供給された電力を駆動力に変換する変換部と、駆動力に応じて駆動する駆動部と、電池パックの使用状態を制御する制御部と、を備える、電動車両を提供する。また、本技術は、本技術に係る電池パックと、電池パックから電力が供給される可動部と、を備える、電動工具を提供する。また、本技術は、本技術に係る電池パックと、電池パックから電力が供給される１または２以上の電気機器と、電池パックからの電気機器に対する電力供給を制御する制御部と、を備える、電力貯蔵システムを提供する。

本技術によれば、熱拡散性および防振性を有する電池パックを提供することができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術に係る第１実施形態の電池パックが備える電池ホルダを示す斜視図である。 図１に示す電池ホルダの底面斜視図である。 図１に示す電池ホルダを用いた電池ブロックを示す分解斜視図である。 図３に示す金属板を示す拡大斜視図である。（Ａ）は端子接触部が２つ形成された金属板を示す拡大斜視図であり、（Ｂ）は端子接触部が４つ形成された金属板を示す拡大斜視図である。 本技術に係る第１実施形態の電池パックを示す分解斜視図である。 図３に示す電池と金属板との接続状態を示す拡大断面図である。（Ａ）は接続前の状態を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は接続後の状態を示す拡大断面図である。 図５に示す電池ホルダに形成されたホルダ溝と下部外装ケースとの位置関係を示す部分拡大透視図である。 本技術に係る第２実施形態の電池パックを示す分解斜視図である。 本技術に係る第２実施形態の下部外装ケースを示す平面図である。 本技術に係る第４実施形態の電動車両の構成例を示すブロック図である。 本技術に係る第５実施形態の電力貯蔵システムの構成例を示すブロック図である。 本技術に係る第６実施形態の電動工具の構成例を示すブロック図である。

以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、いずれの実施形態を組み合わせることもできる。本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。また、以下に説明する実施形態は、いずれかの一または複数の実施形態を組み合わせることもできる。なお、図面については、同一又は同等の要素又は部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態に係る電池パック
（１−１）電池ホルダ
（１−２）電池ブロック
（１−３）金属板
（１−４）電池パック
（１−５）電池と金属板との接続状態
（１−６）排水性
２．第２実施形態に係る電池パック
（２−１）電池パック
（２−２）外装ケース
３．第３実施形態（電子機器の例）
（３−１）電子機器
（３−２）電子機器の具体例
４．第４実施形態（電動車両の構成例）
５．第５実施形態（電力貯蔵システムの構成例）
６．第６実施形態（電動工具の構成例）

＜１．第１実施形態に係る電池パック＞
図１から図７を用いて、本技術に係る第１実施形態の電池パックについて説明する。電池パックは、大別して、電源となる電池ブロックと、電池ブロックが収容される外装ケースと、からなる。電池ブロックは、複数の電池と、これらの電池を保持する電池ホルダと、電池の端子に接続される金属板と、からなる。各構成について、以下に説明する。

（１−１）電池ホルダ
図１は、本技術に係る第１実施形態の電池パックが備える電池ホルダ１００の構成を示す斜視図である。電池ホルダ１００は、その側面に、正極側から電池が差し込まれる差込穴１０１を有する円筒形状の複数の電池収容部１０２と、差込穴１０１が形成された面と対向する面に形成された円周リブ１０３と、を備えている。円周リブ１０３の中央部には、電池収容部１０２に収容された電池の正極端子が露出可能なリブ穴１０４が形成されている。差込穴１０１の直径ｄ１は、電池収容部１０２に収容される電池の底円の直径よりも大きければよい。リブ穴１０４の直径ｄ２は、電池収容部１０２に収容された電池の正極端子が露出できる大きさであればよく、差込穴１０１の直径ｄ１よりも小さく形成されている。ここで、直径ｄ２は、電池収容部１０２に収容される電池の底円の直径よりも小径であることが好ましい。一例として、直径ｄ２は、電池収容部１０２に収容される電池の底円の直径が１８ｍｍの場合、６．６〜６．８ｍｍが好ましい。

電池ホルダ１００には、一例として、中空の円筒形状の電池収容部１０２が所定の間隔で１０個形成されている。電池収容部１０２は、一端側に開放された差込穴１０１を有して１個の電池が挿入可能になっている。一方、電池収容部１０２の他端側には、例えば、略円形状のリブ穴１０４が形成され、電池が挿入された状態では各電池の電極が電池ホルダ１００から露出するようになっている。本実施形態の電池ホルダ１００には、一例として、電池収容部１０２が２段５列に配列され、同段に収容された隣接する電池同士を、正極面および負極面の向きが互い違いに配置することができる。また、各電池ホルダ１００において、各電池収容部１０２は互いに所定の間隔を置いて設けられており、収容した電池同士を絶縁することができる。この電池ホルダ１００には、複数の電池収容部１０２を取り囲むように、上面部１０５、一方の側面部１０６、底面部１０７および他方の側面部１０８が連続的に形成されている。これにより、電池ホルダ１００は、曲面状の周面を有している。また、本実施形態の電池ホルダ１００には、円筒形状の電池収容部１０２が１０個形成されているが、電池収容部１０２の形状および数はこれに限られない。さらに、本実施形態では、電池収容部１０２の差込穴１０１に電池を正極側から差し込んでいるが、電池を差し込む方向はこれに限らず、差込穴１０１に電池の負極側から差し込んで、電池の負極端子がリブ穴１０４から露出されていてもよい。この場合、リブ穴１０４の直径ｄ２は、電池収容部１０２に収容された電池の負極端子が露出できる大きさであればよい。

電池ホルダ１００は、熱伝導性を有する弾性材料を含む材料で形成されている。弾性材料には、例えば、電気絶縁性を有するシリコーンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（EPDM）、フッ素ゴム（FKM）等の合成ゴムまたは熱可塑性エラストマー樹脂を用いることができる。このように、電池ホルダ１００に高い熱伝導率を有しているシリコーンゴムを使用すると、電池の発熱を効率良く伝熱および拡散することによって、電池の急激な温度上昇の低減や、複数の電池温度ばらつきを低減することができる。さらに、シリコーンゴムは電気絶縁性も有しているため、電池ホルダ１００内に複数の電池の正極側と負極側とを互い違いに配置でき、電池ブロックをコンパクトにすることができる。また、熱可塑性エラストマー樹脂を使用すると、シリコーンゴムを使用する場合と同様の効果に加えて、射出成型（２材成形）が可能となるため、形状的な自由度を広げることができると言える。本実施形態では、一例として、ポッティング材等による熱対策に比べて電池ホルダ１００の材料として高熱伝導のシリコーンゴム（密度1.9g/cm³）を使用することで、電池パック全体の重量を軽くすることができ、製造タクトも短縮し製造コストも安くすることができる。

図２は、電池ホルダ１００の底面斜視図である。電池ホルダ１００の底面部１０７には、電池を収容する方向に延在する複数のホルダ溝２０１が所定の間隔で形成されている。このホルダ溝２０１により、電池パック内に液体が侵入した場合に、その液体を排水部分へ誘導し、電池ホルダ１００内に液体が侵入することを防止することができる。本実施形態では、一例として、ホルダ溝２０１の幅が２ｍｍで深さが１ｍｍに形成されている。

（１−２）電池ブロック
図３は、電池ホルダ１００を用いた電池ブロック３００の構成を示す分解斜視図である。本実施形態の電池ブロック３００は、複数の電池２００と、これらの電池２００を保持する電池ホルダ１００と、電池２００の端子に接続されるリード板等の金属板３０１ａ、３０１ｂと、からなる。本実施形態では、１つの電池ホルダ１００に電池２００が１０本ずつ、２段５列をなすように収容されて電池群を構成している。電池収容部１０２は、一例として、２段５列に配列され、同段に収容された隣接する電池同士は、正極面および負極面の向きが互い違いに配置されている。ただし、本技術の電池収容部は、多段多列に配列され、隣接する電池同士の少なくとも一部の正極面および負極面の向きを互い違いに配置することができる。

具体的には図３に示すように、電池ホルダ１００内において、同段に収容された隣接する左右の電池２００同士は、正極面および負極面の向きが互い違いに配列されている。一方、電池ホルダ１００内において、同列に収容された隣接する上下の電池２００同士は正極面および負極面の向きが同一方向に揃うように配列されている。なお、本技術に係る電池ブロックにおいて、図３に示す電池２００の配列方向は一例に過ぎず、従来の電池ブロックに採用される配列方向を採用してもよい。

本技術に係る電池２００としては、特に限定されず、公知の電池を用いることができる。例えば、マンガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、リチウム一次電池などの一次電池や、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−金属水素化物電池、ニッケル−亜鉛電池、鉛電池、リチウム二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等の二次電池等が挙げられ、本技術に係る電池パックではリチウムイオン二次電池（例えば、ソニー株式会社製、形式番号ＵＳ１８６５０シリーズ）を用いることが好ましい。さらに、電池２００の形状は円筒形状に限られることはなく、角型形状など他の形状でもよい。この場合には、電池収容部１０２の形状は電池が収容できる形状に形成される。

本実施形態の電池ブロック３００において、電池２００には、高いエネルギー密度を持つリチウムイオン二次電池を用いている。このため、本実施形態の電池ブロック３００が収容される外装ケースの中には、安全性を確保するため、保護回路基板５０４が収容されている。なお、本技術に係る電池ブロック内の電池ホルダが収容する電池の個数や接続態様は、その電池ブロックを用いた電池パックの構成および用途に応じて適宜変更することができる。

電池ホルダ１００の電池収容部１０２において、電池ホルダ１００の差込穴１０１に電池２００が正極面から挿入されると、電池セル２００の正極端子が電池ホルダ１００前面のリブ穴１０４から露出する。各電池収容部１０２のリブ穴１０４から露出する正極端子または差込穴１０１から露出する負極端子と、各金属板３０１ａ、３０１ｂに形成された端子接触部３０２ａ、３０２ｂとが接合される。これらの接合は、例えば、抵抗溶接またはレーザ光加熱による溶接によって行われる。金属板３０１ａは、例えば、上下に細長い略矩形であり、上下方向に２個の端子接触部３０２ａが形成されている。金属板３０１ｂは、例えば、略正方形であり、コーナー付近に４個の端子接触部３０２ｂが形成されている。これらの端子接触部３０２ａ、３０２ｂは、例えば、金属板３０１ａ、３０１ｂを絞り加工することで形成される。

図３の電池ホルダ１００左端の円周リブ１０３付近において、電池２００の正極端子と金属板３０１ａの端子接触部３０２ａとの接合状態の概要について説明する。電池収容部１０２に収容された電池２００の正極端子は、リブ穴１０４から露出され、例えば、金属板３０１ａに形成された端子接触部３０２ａと接合される。このとき、正極端子の周辺部と端子接触部３０２ａ周辺の金属板３０１ａによって、円周リブ１０３の一部が押し潰された状態で狭着される。

（１−３）金属板
図４Ａは、金属板３０１ａの外観の一例を示す。金属板３０１ａは、例えば、平板状であり、上下方向に、２個の端子接触部３０２ａが形成されている。金属板３０１ａに形成される端子接触部３０２ａの個数は、適宜、変更できる。端子接触部３０２ａは、金属板３０１ａを絞り加工することで形成される絞り形状である。絞り形状とすることで、電池の正極端子に対する端子接触部３０２ａの接合を容易にできる。また、金属板３０１ａの端部付近から延出された金属板が屈曲されることで、屈曲部４０１ａが形成されている。例えば、屈曲部４０１ａの先端が後述する保護回路基板５０４に接合される。

図４Ｂは、金属板３０１ｂの外観の一例を示す。金属板３０１ｂは、例えば、平板状の略正方形であり、４個の端子接触部３０２ｂが形成されている。端子接触部３０２ｂは、金属板３０１ｂの各コーナー付近に形成されている。金属板３０１ｂに形成される端子接触部３０２ｂの個数は、適宜、変更できる。端子接触部３０２ｂは、金属板３０１ｂを絞り加工することで形成される絞り形状である。絞り形状とすることで、電池の正極端子または負極端子に対する端子接触部３０２ｂの接合を容易にできる。また、金属板３０１ｂの端部付近から延出された金属板が屈曲されることで、屈曲部４０１ｂが形成されている。例えば、屈曲部４０１ｂの先端が後述する保護回路基板５０４に接合される。金属板３０１ｂの略中央には、ネジなどが貫通する貫通孔４０２が形成されている。

金属板３０１ａ、３０１ｂは、例えば、ニッケルまたはニッケル合金などの銅合金またはこれに類する材料によって構成されることが好ましい。これにより、低抵抗で配電することが可能となる。さらに、金属板３０１ａ、３０１ｂに形成される端子接触部３０２ａ、３０２ｂと、電池２００の正極端子および負極端子との溶接性が良好になる。金属板３０１ａ、３０１ｂの表面が酸化して錆びが発生することを防止するため、その表面が錫またはニッケルでメッキされていてもよい。

（１−４）電池パック
図５は、本技術に係る第１実施形態の電池パック５００を示す分解斜視図である。図５に示すように、本実施形態の電池パック５００は、上部外装ケース５０１と、電池２００を収容した電池ホルダ１００を用いた電池ブロック３００と、上部外装ケース５０１に嵌合される下部外装ケース５０２と、を備えている。電池ホルダ１００の上面には、金属板３０１ａ、３０１ｂの屈曲部４０１ａ、４０１ｂで接合された保護回路基板５０４が配置される。

上部外装ケース５０１および下部外装ケース５０２は、例えば、樹脂で形成されている。上部外装ケース５０１は、略矩形状の上面板を有する。上部外装ケース５０１には、この上面板の周囲から下方に向かって側面板が立設されている。上部外装ケース５０１は、本実施形態の電池パック５００を適用する電子機器等の本体に直接接続される。上部外装ケース５０１中央部のスリット５０５に対応する位置に、保護回路基板５０４上に端子が設けられていて、電子機器等から露出する端子が、上部外装ケース５０１のスリット５０５に挿入されることで、電子機器等と電池パック５００とが接続される。

下部外装ケース５０２は、略矩形状の底面板を有する。下部外装ケース５０２には、この底面板の周囲から上方に向かって側面板が立設されている。下部外装ケース５０２の底面板の周縁には、所定の間隔で複数の排水孔５０３が形成されている。下部外装ケース５０２に電池ホルダ１００を用いた電池ブロック３００を収容した際には、電池ホルダ１００の底面部１０７に形成された複数のホルダ溝２０１の少なくとも一部が、排水孔５０３と対向する位置に配置される。これにより、電池パック内部に水が浸入した場合でも下部外装ケース５０２に形成された排水孔５０３から容易に排水することができる。

本実施形態の電池パック５００は、上部外装ケース５０１と下部外装ケース５０２との間に保護回路基板５０４および電池ブロック３００を収容し、上部外装ケース５０１および下部外装ケース５０２が向かい合わせに組み合わされて、形成される。図５に示す電池パック５００では、図示しないネジを締結することにより、一対の上部外装ケース５０１および下部外装ケース５０２が組み合わされるようになっている。なお、上部外装ケース５０１および下部外装ケース５０２を組み合わせる方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。

複数の電池２００は、電池ホルダ１００および金属板３０１ａ、３０１ｂによって固定されている。このように、電池ホルダ１００を使用することで各電池２００間を確実に絶縁することができる。さらに、電池ホルダ１００の電池収容部１０２に電池２００が安定して固定されるため、外部からの衝撃によって電池２００の位置がずれてしまうことを防止することができる。

図５の電池ホルダ１００内において、複数の電池２００は、金属板３０１ａ、３０１ｂによって電気的に接続されている。図３および図５に示すように、本実施形態では、１つの列に配置された上下２個の電池２００が並列に接続され、１つの行に配置された左右５個の電池２００が直列に接続されていることになる。また、保護回路基板５０４には、所定の配線パターンが形成されている。金属板３０１ａ、３０１ｂの屈曲部４０１ａ、４０１ｂが、例えば、保護回路基板５０４の配線パターンの所定箇所にそれぞれはんだ付けされて接続される。

（１−５）電池と金属板との接続状態
図６は、本実施形態に係る電池と金属板との接続状態を示す拡大断面図である。図６Ａは電池と金属板とが接続する前の状態を示す拡大断面図であり、図６Ｂは電池と金属板とが接続した後の状態を示す拡大断面図である。本実施形態では、電池ホルダ１００の側面に形成された円周リブ１０３と金属板３０１ａ、３０１ｂとにより、電池ホルダ１００の内部への浸水を防止している。以下、一例として、金属板３０１ａを用いて浸水防止の構造について説明する。

図６Ａに示すように、電池２００の正極端子側が、電池収容部１０２に挿入される。電池２００が電池収容部１０２に収容されると、正極端子のトップカバー６２が電池ホルダ１００のリブ穴１０４に挿入され、トップカバー６２の略中央付近がリブ穴１０４から露出する。さらにリブ穴１０４には、電池ホルダ１００の外側から金属板３０１ａの端子接触部３０２ａが挿入される。そして、トップカバー６２の露出部分に対して端子接触部３０２ａが接合される。接合された端子接触部３０２ａの周辺の金属板３０１ａによって、円周リブ１０３の周辺部分の凸部６１ａおよび凸部６１ｂなどが形成される箇所の近傍が押し潰され、端子接触部３０２ａの周縁部が円周リブ１０３に圧着される。

図６Ｂは、トップカバー６２に端子接触部３０２ａが接合された状態の一例を示している。端子接触部３０２ａの周縁部を円周リブ１０３に圧着させることにより、リブ穴１０４から電池ホルダ１００内部へ浸水することを防止することができる。その結果、電池容器６４と樹脂チューブ６５との間の間隙を伝わってくる水分の流路を遮断することができるため、クリンプ部付近から浸水することも防止することができる。

さらに、本実施形態の電池ホルダ１００は、電池ホルダ１００と外装ケースとの間の防水性を向上させるだけでなく、耐衝撃性を向上させることができる。電池ホルダ１００は、弾性材料を含む材料で形成されているため、電池パックの落下等に起因して衝撃が加わった場合でも、電池ホルダ１００が緩衝材として機能し、外部からの衝撃を緩和することができる。これにより、シンプルな構造で、電池パックに緩衝材等を挿入する必要がなくなるため、製造コストの低減を図ることもできる。さらに、弾性材料を含む材料で形成されているため、電動工具等に使用される場合の振動性能にも優れている。

上述したように、ゴム等の弾性体は経年変化が生じにくく、端子接触部３０２ａの周縁部は円周リブ１０３が押し潰されるようにして圧着されるため、外部からの衝撃に伴って端子接触部３０２ａの位置がずれてしまうことがない。これにより、確実に正極端子側からの浸水を防止することができる。さらに、正極端子側にのみ円周リブ１０３を形成すればよいため、製造コストを低減できる。以上の構成により、本実施形態の電池パックは、電池２００の防水性および防振性を向上させることができる。なお、図６Ａおよび図６Ｂでは、正極端子と端子接触部３０２ａとの接続状態について説明したが、正極端子と端子接触部３０２ｂとの接続状態についても同様である。

本実施形態の円周リブ１０３は、凸部６１ａおよび凸部６１ｂを形成することで、端子接触部３０２ａの周縁部に対する接触面積を小さくすることができる。接触面積が小さくなることで圧力が増加する。これにより、外部から印加される圧力が小さい場合でも円周リブ１０３を効果的に押し潰すことができる。

また、凸部６１ａおよび凸部６１ｂの厚みを異なるようにしてもよい。凸部６１ａの端部にはリブ穴１０４の周辺箇所が配されていることから、凸部６１ａの厚みは、凸部６１ｂの厚みより小さい。このため、凸部６１ａは、凸部６１ｂに比べて押し潰されることによる変形がし易い。凸部６１ａが形成される箇所は、金属板３０１ａとの密着性が重要となる。このため、凸部６１ａの厚みを薄くして変形し易くしている。これに対して、凸部６１ｂは、例えば、電池収容部１０２に対する金属板３０１ａの位置を位置決めするために形成される。したがって、凸部６１ｂの厚みを厚くして剛性を確保し、位置決めの機能を得られるようにしている。

また、凸部６１ａおよび凸部６１ｂを近接させて形成することにより、凸部６１ａおよび凸部６１ｂとの間に僅かな空間を形成することができる。この空間によって凸部６１ａおよび凸部６１ｂが変形する際の逃げとして使用されることで、凸部６１ａおよび凸部６１ｂが変形し易くなる。このため、小さい圧力で円周リブ１０３を押し潰すことができる。

また、凸部６１ａおよび凸部６１ｂに対して、金属板３０１ａが所定の圧力で押し当てられた状態で、トップカバー６２と端子接触部３０２ａとを抵抗溶接等によって接合してもよい。これにより、凸部６１ａおよび凸部６１ｂの逃げの空間を設けることで、凸部６１ａおよび凸部６１ｂを小さい圧力で押し潰すことができるため、接合不良が生じることを防止することができる。

（１−６）排水性
図７は、本実施形態に係る電池ホルダに形成されたホルダ溝と下部外装ケースとの位置関係を示す部分拡大透視図である。図７は、電池ホルダ１００の上面側から下部外装ケース５０２の底面部方向を見た図を示している。

電池２００が収容された電池ホルダ１００の底面部１０７には、電池を収容する方向に延在する複数のホルダ溝２０１が所定の間隔で形成されている。下部外装ケース５０２の底面板の周縁には、所定の間隔で複数の排水孔５０３が形成されている。図７では、下部外装ケース５０２に収容された電池ホルダ１００の底面部１０７に形成されたホルダ溝２０１が、排水孔５０３と対向する位置に配置されている。

この配置により、電池パック内に水が浸入した場合に、侵入した水が電池ホルダ１００底面のホルダ溝２０１まで到達し、ホルダ溝２０１を流れてその対向する位置に配置された排水孔５０３へ水を誘導することで、容易に電池パックの外部へ排水することができる。また、ホルダ溝２０１が形成されていることにより、電池パックが傾いた状態であっても、下部外装ケース５０２の一端に侵入した水を排水孔５０３へ誘導することができる。したがって、本実施形態に係る電池パックは、ホルダ溝２０１および排水孔５０３が形成されていることにより、防水性を向上させることができる。

本実施形態に係る電池パックは、上記構成により、電池の急激な温度上昇を低減させて複数の電池の大電流での充放電時における温度差を低減し、熱拡散性および防振性を備えることができる。さらに、本実施形態に係る電池パックは、上記構成により、耐衝撃性および防水性を備えることもできる。

＜２．第２実施形態に係る電池パック＞
次に、図８および図９を用いて、本技術に係る電池パックの第２実施形態について説明する。本実施形態に係る電池パックは、上部外装ケース８０１および下部外装ケース８０２に電池ブロック３００を固定する突起（リブ）部が形成されている。また、本実施形態に係る電池パックは、下部外装ケース８０２が、電池ブロック３００を格納する電池ブロック格納部８０５の底面部周縁に有する排水孔５０３に加えて、排水溝８０６を有している。本実施形態に係る電池パックの上記以外の構成は、第１実施形態に係る電池パックと同一の構成である。このため、共通する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

（２−１）電池パック
図８は、本技術に係る第２実施形態の電池パック８００を示す分解斜視図である。図８に示すように、本実施形態の電池パック８００は、上部外装ケース８０１と、電池２００を収容した電池ホルダ１００を用いた電池ブロック３００と、上部外装ケース８０１に嵌合される下部外装ケース８０２と、を備えている。

上部外装ケース８０１の側面内側には、一方の短辺部に電池ホルダ１００と接触する２枚の矩形の突起部８０３ａが略並行に形成されている。また、上部外装ケース８０１の側面内側には、長辺部の対向する位置にそれぞれ電池ホルダ１００と接触する矩形の突起部８０３ｂが形成されている。本実施形態では、突起部８０３ａおよび突起部８０３ｂを第１突起部という。本実施形態の電池パック８００は、突起部８０３ａおよび突起部８０３ｂが形成されていることにより、電池ブロック３００を上部外装ケース８０１および下部外装ケース８０２に格納する際に、電池ホルダ１００の位置を固定するとともに、電池ホルダ１００を下部外装ケース８０２に押し付けて密着させることができる。ただし、突起部８０３ａおよび突起部８０３ｂの数および配置は本実施形態に限られず、電池ブロック３００を上部外装ケース８０１および下部外装ケース８０２に格納した際に、電池ブロック３００と上部外装ケース８０１および／または下部外装ケース８０２とを密着させる位置に形成されていればよい。

下部外装ケース８０２の側面内側には、長辺部の対向する位置にそれぞれ矩形の突起部８０４が形成されている。本実施形態では、突起部８０４を第２突起部という。本実施形態の電池パック８００は、突起部８０４が形成されていることにより、電池ブロック３００を下部外装ケース８０２に格納する際に、下部外装ケース８０２の短辺部の側面と突起部８０４とで電池ブロック３００を挟み込み、電池ホルダ１００の位置を固定することができる。

本実施形態の電池パック８００は、上記の第１突起部および第２突起部を有していることにより、電池ブロック３００の底面が下部外装ケース８０２に密着した状態で、電池ブロック３００を下部外装ケース８０２に格納しているため、熱拡散性および防振性をさらに向上させることができる。

（２−２）外装ケース
図９は、本実施形態の下部外装ケース８０２を示す平面図である。本実施形態の下部外装ケース８０２には、底面部の周縁に周状の排水溝８０６が形成されている。本実施形態に係る電池パックでは、電池ホルダ１００の底面部１０７に形成された複数のホルダ溝２０１は、その少なくとも一部である端部を排水孔５０３および排水溝８０６の一部と対向する位置に配置させることができる。本実施形態では、下部外装ケース５０２の対向する側面に、ホルダ溝２０１の間隔に合わせて互い違いに排水孔５０３を設けているが、排水孔５０３を配置する位置はこれに限られない。また、本実施形態では、排水孔５０３および排水溝８０６は、接する位置に設けられているが排水孔５０３および排水溝８０６の位置関係はこれに限られない。

この配置により、電池パック内に水が浸入した場合に、その電池パックがどの方向に傾いていたとしても、侵入した水が電池ホルダ１００底面のホルダ溝２０１まで到達し、ホルダ溝２０１を流れてその対向する位置に配置された排水孔５０３および排水溝８０６へ水を誘導することができるので、容易にかつ確実に電池パックの外部へ排水することができる。したがって、本実施形態の電池パックは、上記構成により、第１実施形態の電池パックよりもさらに防水性を向上させることができる。

なお、第１実施形態に係る電池パックおよび第２実施形態に係る電池パックでは、円筒形電池２００への適用例を説明しているが、本技術はこれに限定されるものではなく、例えば、ラミネート型電池を収容する電池ホルダを備えた電池パック等の変形実施形態にも広く適用が可能である。

また、本技術に係る電池ホルダの材料は、熱伝導性を有する弾性材料が含まれていればよい。電池ホルダの材料の材料としては、上述した材料の他、天然ゴム、合成天然ゴム、シリコン、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロレンゴム、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、熱可塑性エラストマーなどのゴム系材料を使用することができる。

＜３．第３実施形態（電子機器の例）＞
（３−１）電子機器
本技術に係る第３実施形態の電子機器の例は、本技術に係る第１または第２実施形態の電池パックを電力供給源として備える。

本技術に係る第３実施形態の電子機器が備える電池パックは、上記で述べたとおりであり、図１〜図９に示される第１または第２実施形態の電池パックである。したがって、ここでは、電池パックの説明は省略する。

（３−２）電子機器の具体例
また、本技術に係る第３実施形態の電子機器としては、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等が挙げられる。

＜４．第４実施形態（電動車両の構成例）＞
本技術に係る第１および第２実施形態の電池パックは、本技術に係る第４実施形態の電動車両に電力を供給するために使用することができる。本技術に係る第４実施形態の電動車両の例は、本技術に係る第１または第２実施形態の記載の電池パックと、電池パックから供給された電力を駆動力に変換する変換部と、駆動力に応じて駆動する駆動部と、電池パックの使用状態を制御する制御部と、を備える。電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）等が挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。

図１０は、電動車両の一例であるハイブリッド自動車のブロック構成を表している。この電動車両は、例えば、金属製の筐体７１の内部に、制御部７２と、エンジン７３と、電池パック９０１と、駆動用のモータ７４と、差動装置７５と、発電機７６と、トランスミッション８０およびクラッチ８１と、インバータ８２，８３と、各種センサ８４とを備えている。この他、電動車両は、例えば、差動装置７５およびトランスミッション８０に接続された前輪用駆動軸８５および前輪８６と、後輪用駆動軸８７および後輪８８とを備える。

この電動車両は、例えば、エンジン７３またはモータ７４のいずれか一方を駆動源として走行可能である。エンジン７３は、主要な動力源であり、例えば、ガソリンエンジンなどである。エンジン７３を動力源とする場合、そのエンジン７３の駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７５、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６または後輪８８に伝達される。なお、エンジン７３の回転力は発電機７６にも伝達され、その回転力を利用して発電機７６が交流電力を発生させると共に、その交流電力はインバータ８３を介して直流電力に変換され、電池パック９０１に蓄積される。一方、変換部であるモータ７４を動力源とする場合、電池パック９０１から供給された電力（直流電力）がインバータ８２を介して交流電力に変換され、その交流電力を利用してモータ７４が駆動する。このモータ７４により電力から変換された駆動力（回転力）は、例えば、駆動部である差動装置７５、トランスミッション８０およびクラッチ８１を介して前輪８６または後輪８８に伝達される。

なお、図示しない制動機構を介して電動車両が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ７４に回転力として伝達され、その回転力を利用してモータ７４が交流電力を発生させるようにしてもよい。この交流電力はインバータ８２を介して直流電力に変換され、その直流回生電力は電池パック９０１に蓄積されることが好ましい。

制御部７２は、電動車両全体の動作を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。電池パック９０１は、外部電源と接続され、その外部電源から電力供給を受けることで電力を蓄積可能になっていてもよい。各種センサ８４は、例えば、エンジン７３の回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したり、するために用いられる。この各種センサ８４は、例えば、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどを含んでいる。

そして、電池パック９０１としては、図１〜図９に示す第１または第２実施形態を適用することができる。このため、ここでは、電池パックの説明は省略する。なお、電動車両がハイブリッド自動車である場合について説明したが、その電動車両は、エンジン７３を用いずに電池パック９０１およびモータ７４だけを用いて作動する車両（電気自動車）であってもよい。

＜５．第５実施形態（電力貯蔵システムの構成例）＞
本技術に係る第１および第２実施形態の電池パックは、本技術に係る第５実施形態の電力貯蔵システムのための電力貯蔵用電源としても適用可能である。本技術に係る第５実施形態の電力貯蔵システムの例は、本技術に係る第１または第２実施形態の電池パックと、電池パックから電力が供給される１または２以上の電気機器と、電池パックからの電気機器に対する電力供給を制御する制御部と、を備える。

図１１は、電力貯蔵システムのブロック構成を表している。この電力貯蔵システムは、例えば、一般住宅および商業用ビルなどの家屋９０の内部に、電池パック１００１と、制御部９１と、スマートメータ９２と、パワーハブ９３とを備える。

電池パック１００１は、例えば、家屋９０の内部に設置された電気機器９４に接続されていると共に、家屋９０の外部に停車された電動車両９６に接続可能になっている。また、電池パック１００１は、例えば、家屋９０に設置された自家発電機９５にパワーハブ９３を介して接続されていると共に、スマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して外部の集中型電力系統９７に接続可能になっている。電池パック１００１としては、図１〜図９に示す第１または第２実施形態の電池パックを適用することができる。このため、ここでは、電池パックの説明は省略する。

なお、電気機器９４は、例えば、１または２以上の家電製品を含んでおり、その家電製品は、例えば、冷蔵庫、エアコン、テレビおよび給湯器などである。自家発電機９５は、例えば、太陽光発電機および風力発電機などのいずれか１種類または２種類以上である。電動車両９６は、例えば、電気自動車、電気バイクおよびハイブリッド自動車などの１種類または２種類以上である。集中型電力系統９７は、例えば、火力発電所、原子力発電所、水力発電所および風力発電所などの１種類または２種類以上である。

制御部９１は、電力貯蔵システム全体の動作（電池パック１００１の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。スマートメータ９２は、例えば、電力需要者の家屋９０に設置されるネットワーク対応型の電力計であり、電力供給者と通信可能になっている。これに伴い、スマートメータ９２は、例えば、外部と通信しながら、家屋９０における需要・供給のバランスを制御することで、効率的で安定したエネルギー供給を可能とする。

この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統９７からスマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して電池パック１００１に電力が蓄積されると共に、独立電源である太陽光発電機９５からパワーハブ９３を介して電池パック１００１に電力が蓄積される。この電池パック１００１に蓄積された電力は、制御部９１の指示に応じて電気機器９４および電動車両９６に供給されるため、その電気機器９４が稼働可能になると共に、電動車両９６が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電池パック１００１を用いて、家屋９０内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。

電池パック１００１に蓄積された電力は、任意に利用可能である。このため、例えば、電気使用量が安い深夜において集中型電力系統９７から電池パック１００１に電力を蓄積しておき、その電池パック１００１に蓄積しておいた電力を電気使用量が高い日中に用いることができる。

なお、上記した電力貯蔵システムは、１戸（１世帯）ごとに設置されていてもよいし、複数戸（複数世帯）ごとに設置されていてもよい。

＜６．第６実施形態（電動工具の構成例）＞
本技術に係る第１および第２実施形態の電池パックは、本技術に係る第６実施形態の電動工具のための電源として適用可能である。本技術に係る第６実施形態の電動工具の例は、本技術に係る第１または第２実施形態の電池パックと、該電池パックから電力が供給される可動部と、を備える。前記電動工具としては、電動ドリル、電動のこぎり、ランマーなどの転圧機、芝刈り機などの電動農機具などが挙げられる。

図１２は、電動工具のブロック構成を表している。この電動工具は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料などにより形成された工具本体９８の内部に、制御部９９と、電池パック１１０１とを備えている。この工具本体９８には、例えば、可動部であるドリル部１１０が稼働（回転）可能に取り付けられている。

制御部９９は、電動工具全体の動作（電池パック１１０１の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵなどを含んでいる。この制御部９９は、図示しない動作スイッチの操作に応じて、電池パック１１０１からドリル部１１０に電力を供給するようになっている。
電池パック１１０１は、図１〜図９に示す第１または第２実施形態の電池パックを適用することができる。このため、ここでは、電池パックの説明は省略する。

なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数の電池と、該電池を収納する電池収容部を複数有する電池ホルダと、を備え、
前記電池ホルダは、熱伝導性を有する弾性材料を含む材料で形成された電池パック。
（２）
前記弾性材料は、ゴムまたは熱可塑性エラストマーである（１）に記載の電池パック。
（３）
前記電池ホルダは、電気絶縁性材料を含む材料で形成された（１）または（２）に記載の電池パック。
（４）
前記電池収容部は、多段多列に配列され、隣接する電池同士の少なくとも一部は、正極面および負極面の向きが互い違いに配置されている（３）に記載の電池パック。
（５）
前記電池ホルダに接合され、前記電池の端子と接触する接触部材を有する金属板をさらに備え、
前記電池収容部は、前記電池が差し込まれる差込部と、収容された前記電池の端子と前記接触部材とを接触させる開口部と、を有し、
前記接触部材は絞り形状に形成され、前記開口部の周囲には前記接触部材の周縁部と圧着する円周リブが形成されている、
（１）から（４）のいずれかに記載の電池パック。
（６）
前記電池ホルダを格納する外装ケースをさらに備え、
前記外装ケースの底面部の周縁には、排水孔が形成されている、
（１）から（５）のいずれかに記載の電池パック。
（７）
前記外装ケースの底面部の内側に当接する前記電池ホルダの面には、複数の溝が形成されている、（６）に記載の電池パック。
（８）
前記複数の溝の少なくとも一部は、前記排水孔と対向する位置に形成されている、（７）に記載の電池パック。
（９）
前記電池ホルダを格納する外装ケースをさらに備え、
前記外装ケースの底面部の周縁には、周状の排水溝が形成されている、（１）から（５）のいずれかに記載の電池パック。
（１０）
前記外装ケースの底面部の内側に当接する前記電池ホルダの面には、複数の溝が形成されている、（９）に記載の電池パック。
（１１）
前記複数の溝の少なくとも一部は、前記周状の排水溝と対向する位置に形成されている、（１０）に記載の電池パック。
（１２）
前記電池ホルダを格納する外装ケースをさらに備え、
前記外装ケースの内側に、前記電池ホルダと接触する突起部を有する、（１）から（５）のいずれかに記載の電池パック。
（１３）
前記外装ケースは、上部外装ケースと該上部外装ケースに嵌合される下部外装ケースとで形成され、
前記上部外装ケースおよび前記下部外装ケースの内側には、それぞれ前記電池ホルダと接触する第１突起部および第２突起部が設けられている、（１２）に記載の電池パック。
（１４）
（１）から（１３）のいずれかに記載の電池パックを電力供給源として備える電子機器。
（１５）
（１）から（１３）のいずれかに記載の電池パックと、
該電池パックから供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
該駆動力に応じて駆動する駆動部と、
該電池パックの使用状態を制御する制御部と
を備える車両。
（１６）
（１）から（１３）のいずれかに記載の電池パックと、
該電池パックから電力が供給される可動部と
を備える電動工具。
（１７）
（１）から（１３）のいずれかに記載の電池パックと、
該電池パックから電力が供給される１または２以上の電気機器と、
該電池パックからの該電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備える電力貯蔵システム。

１００ 電池ホルダ
１０１ 差込穴
１０２ 電池収容部
１０３ 円周リブ
１０４ リブ穴
１０５ 上面部
１０６、１０８ 側面部
１０７ 底面部
２００ 電池
２０１ ホルダ溝
３００ 電池ブロック
３０１ａ、３０１ｂ 金属板
３０２ａ、３０２ｂ 接続端子部
４０１ａ、４０１ｂ 屈曲部
４０２ 貫通孔
５００、８００、９０１、１００１、１１０１ 電池パック
５０１、８０１ 上部外装ケース
５０２、８０２ 下部外装ケース
５０３ 排水孔
５０４ 保護回路基板
５０５ スリット
８０３ａ、８０３ｂ、８０４ 突起部
８０５ 電池ブロック格納部
８０６ 排水溝
６１ａ、６１ｂ 凸部
６２ トップカバー
６３ フランジ部
６４ 電池容器
６５ 樹脂チューブ
７１ 筐体
７２ 制御部
７３ エンジン
７４ モータ
７５ 差動装置
７６ 発電機
８０ トランスミッション
８１ クラッチ
８２、８３ インバータ
８４ 各種センサ
８５ 前輪用駆動軸
８６ 前輪
８７ 後輪用駆動軸
８８ 後輪
９０ 家屋
９１ 制御部
９２ スマートメータ
９３ パワーハブ
９４ 電気機器
９５ 自家発電機
９６ 電動車両
９７ 集中型電力系統
９８ 工具本体
９９ 制御部
１１０ ドリル部

Claims (16)

1. 複数の電池と、該電池を収納する電池収容部を複数有する電池ホルダと、該電池ホルダを格納する外装ケースと、を備え、
   前記電池ホルダは、熱伝導性を有する弾性材料を含む材料で形成され、
   前記外装ケースの底面部の周縁には、周状の排水溝が形成されている、電池パック。
2. 前記外装ケースの底面部の内側に当接する前記電池ホルダの面には、複数の溝が形成されている、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記複数の溝の少なくとも一部は、前記周状の排水溝と対向する位置に形成されている、請求項２に記載の電池パック。
4. 前記弾性材料は、ゴムまたは熱可塑性エラストマーである、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記電池ホルダは、電気絶縁性材料を含む材料で形成された、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記電池収容部は、多段多列に配列され、隣接する電池同士の少なくとも一部は、正極面および負極面の向きが互い違いに配置されている、請求項５に記載の電池パック。
7. 前記電池ホルダに接合され、前記電池の端子と接触する接触部材を有する金属板をさらに備え、
   前記電池収容部は、前記電池が差し込まれる差込部と、収容された前記電池の端子と前記接触部材とを接触させる開口部と、を有し、
   前記接触部材は絞り形状に形成され、前記開口部の周囲には前記接触部材の周縁部と圧着する円周リブが形成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
8. 前記外装ケースの底面部の周縁には、排水孔が形成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パック。
9. 前記外装ケースの底面部の内側に当接する前記電池ホルダの面には、複数の溝が形成されている、請求項８に記載の電池パック。
10. 前記複数の溝の少なくとも一部は、前記排水孔と対向する位置に形成されている、請求項９に記載の電池パック。
11. 前記外装ケースの内側に、前記電池ホルダと接触する突起部を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池パック。
12. 前記外装ケースは、上部外装ケースと該上部外装ケースに嵌合される下部外装ケースとで形成され、
    前記上部外装ケースおよび前記下部外装ケースの内側には、それぞれ前記電池ホルダと接触する第１突起部および第２突起部が設けられている、請求項１１に記載の電池パック。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池パックを電力供給源として備える電子機器。
14. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池パックと、
    該電池パックから供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
    該駆動力に応じて駆動する駆動部と、
    該電池パックの使用状態を制御する制御部と、を備える車両。
15. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池パックと、
    該電池パックから電力が供給される可動部と、を備える電動工具。
16. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池パックと、
    該電池パックから電力が供給される１または２以上の電気機器と、
    該電池パックからの該電気機器に対する電力供給を制御する制御部と、を備える電力貯蔵システム。

Images