JP7196998B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、電池パックに関する。
近年、高容量および高出力を必要とする機器や車両等では、複数の二次電池をケースに収容した電池パックが使用されている。電池パックとしては様々な構成を有するものが検討されている。
特許文献１には、正極、負極およびセパレータを備える複数の電池と、複数の電池の周囲を覆う樹脂とを備え、樹脂が、正極または負極からセパレータへ向かって加圧力を付加する第１の発泡樹脂と、第１の発泡樹脂よりも発泡密度の高い第２の発泡樹脂とを備える電池パックが記載されている。
特許文献２には、複数の電池セルと、複数の電池セルを収容する筐体と、筐体の内部に設けられた弾性層とを備え、弾性層は発泡性の合成樹脂材料で構成された電池モジュールが記載されている。
特開２０１３－２６０９０号公報 特開２０１７－７９１３０号公報
しかしながら、特許文献１、２に記載された電池パックや電池モジュールでは、衝撃荷重や振動が繰り返し加えられると、耐衝撃性が低下するという問題がある。
本発明の目的は、衝撃荷重や振動が繰り返し加えられたときの耐衝撃性の低下を抑制することができる電池パックを提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明は、
１または複数の電池を有する電池ユニットと、
電池ユニットを収容するケースと、
電池ユニットとケースの間に設けられた発泡樹脂部材と
を備え、
発泡樹脂部材は、電池ユニットの一端面または一側面と対向する第１の主面部を有し、
第１の主面部は、第１の表面部および第２の表面部を含み、
第２の表面部の少なくとも一部は、第１の表面部よりも硬く、電池ユニットを支持し、
第２の表面部を構成する発泡樹脂の発泡密度は、第１の表面部を構成する発泡樹脂の発泡密度に比べて低い
電池パックである。
本発明によれば、衝撃荷重や振動が繰り返し加えられたときの電池パックの耐衝撃性の低下を抑制することができる。
本発明の第１の実施形態に係る電池パックの外観の一例を示す斜視図である。 図１のII－II線に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 発泡樹脂部材の構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 発泡樹脂部材の構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 発泡樹脂部材の構成の一例を示す斜視図である。 発泡樹脂部材の変形例を示す斜視図である。 発泡樹脂部材の変形例を示す斜視図である。 電池ユニットの変形例を示す斜視図である。 発泡樹脂部材の変形例を示す斜視図である。 発泡樹脂部材の変形例を示す斜視図である。 応用例としての電動工具の概略図である。 応用例としてのハイブリッド車両の概略図である。
＜概要＞
本発明者は、先行技術文献１、２に記載された電池パック（電池モジュール）に衝撃荷重や振動が繰り返し加えられたときに、耐衝撃性が低下する原因について鋭意検討を行った。その結果、上述の耐衝撃性の低下は、以下のメカニズムで発生することを見出すに至った。すなわち、電池パックに衝撃荷重や振動が加えられた場合、それらの衝撃荷重や振動の大きさによっては、発泡樹脂部材が塑性変形して潰れ、発泡樹脂部材と電池ユニットとの間にクリアランスが発生することがある。このようなクリアランスが発生したのちに、電池パックに衝撃荷重や振動が再度加えられると、電池パック内で電池ユニットが動いてしまい、電池ユニットがダメージを受ける。
そこで、本発明者は、上述のようなクリアランスの発生を抑制すべく、発泡樹脂部材について鋭意検討を行った。その結果、電池ユニットと対向する対向面（対向部）に第１の表面部および第２の表面部を含み、第２の表面部が第１の表面部よりも硬く、電池ユニットを支持する発泡樹脂部材を見出すに至った。以下、このような発泡樹脂部材を備える電池パックについて説明する。
＜第１の実施形態＞
［電池パックの構成］
以下、図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係る電池パック１０の構成の一例について説明する。なお、本明細書において、図３Ａ、図３Ｂ、図４等の分解斜視図は、電池パック１０の組み立て前の状態における分解斜視図を示す。電池パック１０は、図１、図２、図３Ａ、図３Ｂに示すように、電池ユニット２０と、ケース１１と、発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂと、基板１２とを備える。電池パック１０は、例えば、六角柱状等の角柱状を有する。なお、電池パック１０の形状はこれに限定されるものではなく、円柱状、楕円柱状、多面体状、球状、楕円球状または自由曲面状等を有していてもよい。
電池パック１０は、例えば、電気機器に用いられる。電気機器としては、例えば、電動バイク、電動自転車、電動アシスト自転車、ハイブリッドカーまたはパワーツール（電動工具等）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
（電池ユニット）
電池ユニット２０は、対向する第１の端面部２０Ｓ１および第２の端面部２０Ｓ２と、第１の端面部２０Ｓ１と第２の端面部２０Ｓ２との間に設けられた周面部２０Ｓ３とを有する。電池ユニット２０は、図４に示すように、複数の電池２１と、ホルダ２２と、タブ２３Ａ、２３Ｂとを備える。なお、ホルダ２２は必要に応じて備えられるものであって、なくてもよい。
（電池）
電池２１は、第１の端部と第２の端部とを有する円柱状の電池である。第１の端部が、例えば正極端子部であり、第２の端部が、例えば負極端子部である。複数の電池２１は、各電池２１の中心軸が平行となるように配置されている。複数の電池２１は、例えば、複数の列を構成するように配置されている。複数の電池２１は、隣り合う２つの電池２１の列が互いに電池２１の外径円周の半径と略同じ長さで列方向にずらされた樽積み状の配置とされていてもよい。
複数の電池２１の第１の端部は、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１側に配置され、複数の電池２１の第２の端部は、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２側に配置されている。電池２１は、例えば繰り返し使用可能な二次電池である。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池またはリチウムイオンポリマー二次電池等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
（ホルダ）
ホルダ２２は、複数の電池２１を保持する。ホルダ２２は、例えば樹脂材料により構成されている。ホルダ２２は、第１の端面部２０Ｓ１と第２の端面部２０Ｓ２の間に設けられた複数の孔部２２Ｃを有している。孔部２２Ｃは、電池２１とほぼ同一の大きさの円柱状の空間であり、電池２１を収容する。複数の孔部２２Ｃは、各孔部２２Ｃの中心軸が第１の端面部２０Ｓ１および第２の端面部２０Ｓ２と直交するように設けられている。孔部２２Ｃの両端は開放されており、孔部２２Ｃに収容された電池２１の第１、第２の端部がそれぞれホルダ２２から露出するようになっている。ホルダ２２は、第１の端面部２０Ｓ１と第２の端面部２０Ｓ２の中間位置で、第１のホルダ２２Ａと第２のホルダ２２Ｂとに分割可能に構成されている。
（タブ）
タブ２３Ａは、ホルダ２２により保持された複数の電池２１の第１の端部と基板１２とを電気的に接続する。タブ２３Ｂは、ホルダ２２により保持された複数の電池２１の第２の端部と基板１２とを電気的に接続する。タブ２３Ａ、２３Ｂは、複数の電池２１を電気的に並列に接続する。なお、複数の電池２１の接続形態は、並列に限定されるものではなく、複数の電池２１が直列、または直並列に接続されていてもよい。
タブ２３Ａ、２３Ｂは、薄板状を有し、金属等の導電材料により構成されている。タブ２３Ａは、一方の主面が電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１上に設けられている。タブ２３Ｂは、一方の主面がホルダ２２の第２の端面部２０Ｓ２上に設けられている。タブ２３Ａは、周縁部から延設された端子部２３Ａ１、２３Ａ２を有する。タブ２３Ｂは、周縁部から延設された端子部２３Ｂ１、２３Ｂ２を有する。端子部２３Ａ１、２３Ａ２および端子部２３Ｂ１、２３Ｂ２は、電池ユニット２０の周面部２０Ｓ３から同一方向に向けて突出している。端子部２３Ａ１、２３Ａ２は、タブ２３Ａを基板１２に電気的に接続し、端子部２３Ｂ１、２３Ｂ２は、タブ２３Ｂを基板１２に電気的に接続する。端子部２３Ａ１、２３Ａ２および端子部２３Ｂ１、２３Ｂ２は、基板１２を電池ユニット２０の周面部２０Ｓ３上に支持する機能も兼ね備えている。
（基板）
基板１２は、電気機器等の外部機器（図示せず）と電池ユニット２０を電気的に接続する。基板１２は、電池ユニット２０の周面部２０Ｓ３上に設けられ、タブ２３Ａの端子部２３Ａ１、２３Ａ２およびタブ２３Ｂの端子部２３Ｂ１、２３Ｂ２により支持されている。
基板１２は、例えば矩形状を有し、制御部１２Ａと、コネクタ１２Ｂとを備える。制御部１２Ａは、タブ２３Ａの端子部２３Ａ１、２３Ａ２およびタブ２３Ｂの端子部２３Ｂ１、２３Ｂ２と配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。制御部１２Ａは、コネクタ１２Ｂと配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。
制御部１２Ａは、電池ユニット２０を制御する。制御部１２Ａは、例えば、充放電制御ＩＣ（Integrated Circuit）を備える。制御部１２Ａが、必要に応じて、電池保護ＩＣおよび電池残量監視ＩＣのうちの少なくとも一方をさらに備えるようにしてもよい。充放電制御ＩＣは、電池ユニット２０の充放電を制御する。電池保護ＩＣは、電池２１が異常状態等になった場合に電池２１の熱暴走を抑制し、電池２１を保護する。電池残量監視ＩＣは、各電池２１の残量を監視する。
コネクタ１２Ｂは、外部機器（図示せず）に対して電池パック１０を接続する外部接続端子の一例である。コネクタ１２Ｂは、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１に対して突出するように設けられている。
（ケース）
ケース１１は、電池ユニット２０、基板１２および発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂを収容する。ケース１１は、落下等による衝撃や外部環境等から電池ユニット２０を保護する。ケース１１は、例えば、高分子樹脂または金属により構成される。ケース１１が、高分子樹脂層と金属層とが積層された積層体により構成されていてもよい。
ケース１１は、図１、図２に示すように、筒状の壁部１１Ｃと、壁部１１Ｃの第１の開口端部を閉鎖する第１の端面部１１Ａと、壁部１１Ｃの第２の開口端部を閉鎖する第２の端面部１１Ｂとを備える。壁部１１Ｃは、電池ユニット２０の周面部２０Ｓ３を覆う。壁部１１Ｃをその中心軸に対して垂直に切断して得られる断面は、例えば六角形状を有している。但し、壁部１１Ｃの断面形状はこれに限定されるものではなく、六角形状以外の多角形状、円形状、円筒状または不定形状等であってもよい。
第１の端面部１１Ａは、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１に対向して設けられており、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１を覆う。第２の端面部１１Ｂは、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２に対向して設けられており、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２を覆う。
ケース１１は、第１の端面部１１Ａと第２の端面部１１Ｂの中間位置よりも第２の端面部１１Ｂ寄りの位置で、第１の端面部１１Ａを有するケース本体１１ＣＡと、第２の端面部１１Ｂを有する蓋部１１ＣＢとに分離可能に構成されている。ケース１１は、開口部１１Ｄを有している。この開口部１１Ｄからコネクタ１２Ｂが露出する。
（発泡樹脂部材）
発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂは、ケース１１から電池２１に伝達される外力を緩衝する緩衝部材としての機能を有する。また、ケース１１内において電池ユニット２０を一定の位置に保持する保持部材としての機能も有する。
発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂは、ケース１１と電池ユニット２０の間の空間に設けられている。より具体的には、発泡樹脂部材３０Ａは、ケース１１の第１の端面部１１Ａと電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１との間に設けられている。発泡樹脂部材３０Ｂは、ケース１１の第２の端面部１１Ｂと電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２との間に設けられている。
発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂは、例えば、蒸気加熱によって発泡する発泡ビーズの集合体により構成されている。発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂは、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）系樹脂およびオレフィン系樹脂（例えばポリプロピレン、ポリエチレン等）等からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分として含む。発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂが、必要に応じて、添加剤を含んでいてもよい。
発泡樹脂部材３０Ａは、板状の部材であり、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１と対向する第１の主面部３０ＡＳ１と、ケース１１の第１の端面部１１Ａと対向する第２の主面部３０ＡＳ２とを有する。発泡樹脂部材３０Ｂは、板状の部材であり、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２と対向する第１の主面部３０ＢＳ１と、ケース１１の第２の端面部１１Ｂと対向する第２の主面部３０ＢＳ２とを有する。なお、発泡樹脂部材３０Ｂは、発泡樹脂部材３０Ａと同様の構成を有するため、以下では、発泡樹脂部材３０Ｂの構成についてのみ説明する。
（第１の主面部）
発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１は、図５に示すように、平面部３１と、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１に向けて突出した１または２以上の凸部３２と、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１の周縁部に向けて突出した周壁部３３とを有する。
（平面部）
平面部３１は、弾性変形可能に構成されている。平面部３１は、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１に加えられる衝撃や振動を緩和する。平面部３１は、本発明の“第１の表面部”の一具体例に相当する。なお、第１の表面部は、平面部３１に限定されるものではなく、凹凸面部等であってもよい。ただし、第１の表面部に凸部を設ける場合、凸部の高さは平面部３１から凸部３２の頂部の高さより低く設定する必要がある。
（凸部）
凸部３２は、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１を支持する。凸部３２の頂部３２Ａは、平面部３１よりも硬い。より具体的には、凸部３２の頂部３２Ａを構成する発泡樹脂は、平面部３１を構成する発泡樹脂に比べて低い発泡密度を有している。発泡密度は、単位体積当たりに含まれる気泡の総体積を意味する。発泡樹脂を塑性変形させると、発泡樹脂の気泡が潰れて発泡密度（単位体積当たりに含まれる気泡の総体積）が低くなる。このため、発泡密度が低いと、発泡樹脂が硬くなる。凸部３２は、本発明の“第２の表面部”の一具体例に相当する。なお、本明細書において、“硬さ”とは、押し込み硬さを意味する。
凸部３２の側面が、平面部３１よりも硬くてもよい。より具体的には、凸部３２の側面が、平面部３１よりも発泡密度が低い発泡樹脂により構成されていてもよい。衝撃荷重や振動が繰り返し加えられたときの電池パック１０の耐衝撃性の低下を抑制するためには、凸部３２の頂部３２Ａは、塑性変形していることが好ましい。凸部３２は、例えば、発泡樹脂部材３０Ａの本体と一体成形されている。凸部３２の形状としては、例えば、柱状（例えば円柱状、角柱状）、錐体状、多面体状、半球状または半楕円球状等が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。２以上の凸部３２は、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１に規則的に配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
凸部３２の頂部３２Ａを平面部３１よりも硬くする方法（すなわち凸部３２の頂部３２Ａを構成する発泡樹脂の発泡密度を、平面部３１を構成する発泡樹脂の発泡密度よりも低くする方法）としては、例えば、電池パック１０の組み立て時に、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１を凸部３２に押し当て凸部３２を圧縮し、好ましくは塑性変形させる方法、電池パック１０の組み立て前に、凸部３２に押圧体を押し当て凸部３２を圧縮し塑性変形させる方法が挙げられるが、前者が好ましい。前者を採用する場合には、凸部３２を圧縮し塑性変形させることにより、電池パック１０の各構成部品の寸法公差を吸収することができる。
凸部３２の頂部３２Ａが平面部３１よりも硬いことは、例えば、以下のようにして確認される。まず、プシュプルゲージの測定子（計測棒）を平面部３１に０．３ｍｍ、０．６ｍｍ、１．０ｍｍ押し込んだときの荷重をそれぞれ測定し、これらの測定値を単純に平均（算術平均）して、平面部３１の押し込み荷重の平均値ＷＡを求める。同様に、プシュプルゲージの測定子（計測棒）を凸部３２の頂部３２Ａに０．３ｍｍ、０．６ｍｍ、１．０ｍｍ押し込んだときの荷重をそれぞれ測定し、これらの測定値を単純に平均（算術平均）して、凸部３２の頂部３２Ａの押し込み荷重の平均値ＷＢを求める。次に、平面部３１の押し込み荷重の平均値ＷＡと、凸部３２の頂部３２Ａの押し込み荷重の平均値ＷＢとを比較することにより、凸部３２の頂部３２Ａが平面部３１よりも硬いか否かを判定する。なお、加重の平均値ＷＡ、ＷＢがＷＡ＞ＷＢの関係を満たす場合には、凸部３２の頂部３２Ａが平面部３１よりも硬いと判定される。
（周壁部）
周壁部３３の内側に、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１側が嵌め合わされる。これにより、電池パック１０内における電池ユニット２０の位置が固定される。周壁部３３は、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１の周縁部に沿って設けられている。なお、周壁部３３は、第１の主面部３０ＡＳ１の周縁部に沿って連続的に設けられていてもよいし、第１の主面部３０ＡＳ１の周縁部に沿って不連続的に設けられていてもよい。
周壁部３３の頂部は、平面部３１と同等の硬さであってもよいし、平面部３１よりも硬くてもよい。すなわち、周壁部３３の頂部を構成する発泡樹脂材料の発泡密度は、平面部３１を構成する発泡樹脂の発泡密度と同一またはほぼ同一であってもよいし、平面部３１を構成する発泡樹脂の発泡密度よりも低くてもよい。
（第２の主面部）
発泡樹脂部材１３０Ａの第２の主面部３０ＡＳ２は、平面部３１と同一の硬さを有することが好ましい。具体的には、第２の主面部３０ＡＳ２を構成する発泡樹脂は、平面部３１を構成する発泡樹脂と同一またはほぼ同一の発泡密度を有していることが好ましい。これにより、ケース１１の第１の端面部１１Ａに加わる衝撃や振動の吸収性を向上することができる。第２の主面部３０ＡＳ２は、例えば、平面部である。
（側面部）
発泡樹脂部材３０Ａの側面部は、ケース１１の内側面から遠ざかるように窪んだ凹部３４を有する。凹部３４は、コネクタ１２Ｂを支持する。第１の実施形態では、コネクタ１２Ｂは発泡樹脂部材３０Ｂの側に設けられているため、発泡樹脂部材３０Ａの凹部３４はなくてもよい。なお、第１の実施形態では、生産性を考慮して、発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂを同一の構成としているため、発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂの両方が凹部３４を有している。
［効果］
第１の実施形態に係る電池パック１０では、発泡樹脂部材３０Ａは、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１と対向する第１の主面部３０ＡＳ１を有し、第１の主面部３０ＡＳ１は、平面部（第１の表面部）３１および凸部（第２の表面部）３２を含み、凸部３２の頂部３２Ａは平面部３１よりも硬く、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１を支持する。また、発泡樹脂部材３０Ｂは、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２と対向する第１の主面部３０ＢＳ１を有し、第１の主面部３０ＢＳ１は、平面部（第１の表面部）３１および凸部（第２の表面部）３２を含み、凸部３２の頂部３２Ａは平面部３１よりも硬く、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２を支持する。これにより、衝撃や振動が繰り返し電池パック１０に加えられた場合にも、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１および発泡樹脂部材３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１が塑性変形することを抑制することができる。したがって、発泡樹脂部材３０Ａと電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１の間、および発泡樹脂部材３０Ｂと電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２の間にクリアランスが発生することを抑制することができる。したがって、衝撃荷重や振動が繰り返し電池パック１０に加えられたときの電池パック１０の耐衝撃性の低下を抑制することができる。
また、第１の実施形態に係る電池パック１０では、電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１と、ケース１１の第１の端面部１１Ａの間の空間が発泡樹脂部材３０Ａにより埋められている。また、電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２と、ケース１１の第２の端面部１１Ｂの間の空間が発泡樹脂部材３０Ｂにより埋められている。これにより、衝撃荷重や振動が電池パック１０に加えられたときに、ケース１１の第１の端面部１１Ａおよび第２の端面部１１Ｂが変位することを抑制することができる。したがって、ケース１１の第１の端面部１１Ａおよび第２の端面部１１Ｂに対する割れの発生を抑制することができる。よって、電池パック１０を衝撃や振動から保護することができる。
また、発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂは、外部から電池パック１０に加えられる振動を無発泡樹脂部材（例えば、一般的な電池パックで緩衝材として使用される高弾性のゴム系無発泡樹脂部材）に比べて電池ユニット２０に伝え難いため、振動から電池ユニット２０を保護することができる。
また、発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂは、無発泡樹脂部材（例えば、一般的な電池パックで緩衝材として使用される高弾性のゴム系無発泡樹脂部材）に比べて密度が低く軽量であるので、電池パック１０を軽量化することができる。
また、第１の実施形態に係る電池パック１０では、電池２１よりも寸法公差が小さいホルダ（構造部品）２２に電池２１を収容し、各電池２１の寸法公差をホルダ２２により吸収している。したがって、発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂにより凸部３２を介して電池ユニット２０に加えられる弾性力が、各電池パック１０でばらつくことを抑制することができる。したがって、各電池パック１０により耐衝撃性に違いが発生することを抑制することができる。これに対して、特許文献２のように、電池２１をホルダ２２に収容しない構成であると、発泡樹脂により各電池２１に加えられる弾性力のばらつきが大きくなる。したがって、各電池パックにより耐衝撃性に違いが発生しやすくなる。なお、ホルダ２２等の構造部品の寸法公差は、一般的に電池２１の寸法公差よりも小さい。
また、電池２１をホルダ２２に収容することで、電池パック１０に衝撃や振動が加えられ、ケース１１が変形するような場合に、このような変形から電池２１を保護することができる。
＜第２の実施形態＞
図６Ａ、図６Ｂ、図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電池パック１１０の構成の一例について説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
（電池ユニット）
電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１は、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１に向けて突出した１または２以上の凸部２４Ａを有する。また、電池ユニット１２０の第２の端面部２０Ｓ２は、発泡樹脂部材３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１に向けて突出した１または２以上の凸部２４Ｂを有する。
凸部２４Ａは、電池パック１１０の組み立て時に、発泡樹脂部材１３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１を押圧し、好ましくは凹状に塑性変形させる押し子（pusher）として機能を有する。凸部２４Ｂは、電池パック１１０の組み立て時に、発泡樹脂部材１３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１を押圧し、好ましくは凹状に塑性変形させる押し子として機能を有する。
凸部２４Ａは、例えば、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１に向けてホルダ２２の一部を突出させることにより構成されている。この場合、タブ２３Ａが１または２以上の貫通孔（図示せず）を有し、この貫通孔を介して凸部２４Ａが突出する構成とされる。なお、凸部２４Ａが、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１に向けてタブ２３Ａの一部を突出させることにより構成されていてもよい。凸部２４Ｂは、上述した凸部２４Ａと同様にして構成されている。
（発泡樹脂部材）
発泡樹脂部材１３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１は、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１から遠ざかる方向に窪んだ１または２以上の凹部３５を有する。なお、発泡樹脂部材１３０Ｂは、発泡樹脂部材１３０Ａと同様の構成を有するため、発泡樹脂部材１３０Ｂの構成については説明を省略する。
凹部３５は、発泡樹脂部材１３０Ａの凸部２４Ａを収容する。凹部３５の底部３５Ａには、電池ユニット１２０の凸部２４Ａの頂部が押し当てられている。凹部３５の底部３５Ａは、凸部２４Ｂを介して電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１を支持する。凹部３５の底部３５Ａは、平面部３１よりも硬い。より具体的には、凹部３５の底部３５Ａを構成する発泡樹脂は、平面部３１を構成する発泡樹脂に比べて低い発泡密度を有している。凹部３５は、本発明の“第２の表面部”の一具体例に相当する。
凹部３５の側面が、平面部３１よりも硬くてもよい。より具体的には、凹部３５の側面が、平面部３１よりも発泡密度が低い発泡樹脂により構成されていてもよい。衝撃荷重や振動が繰り返し加えられたときの電池パック１０の耐衝撃性の低下を抑制するためには、凹部３５の底部３５Ａは、塑性変形していることが好ましい。凹部３５の窪み空間の形状としては、例えば、上述の第１の実施形態における凸部３２と同様の形状を例示することができる。２以上の凹部３５は、発泡樹脂部材１３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１に規則的に配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
発泡樹脂部材１３０Ａの凹部３５は、例えば、電池パック１１０の組み立て時、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１が有する凸部２４Ａを、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１に押し当て凹状に圧縮し、好ましくは塑性変形させることにより形成される。このように第１の主面部３０ＡＳ１を圧縮することにより凹部３５を形成することで、凹部３５の底部３５Ａを平面部３１よりも硬くすることができる。
［効果］
第２の実施形態に係る電池パック１１０では、発泡樹脂部材１３０Ａは、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１と対向する第１の主面部３０ＡＳ１を有し、第１の主面部３０ＡＳ１は、平面部（第１の表面部）３１および凹部（第２の表面部）３５を含み、凹部３５の底部３５Ａは平面部３１よりも硬く、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１を凸部２４Ａを介して支持する。また、発泡樹脂部材１３０Ｂは、電池ユニット１２０の第２の端面部２０Ｓ２と対向する第１の主面部３０ＢＳ１を有し、第１の主面部３０ＢＳ１は、平面部（第１の表面部）３１および凹部（第２の表面部）３５を含み、凹部３５の底部３５Ａは平面部３１よりも硬く、電池ユニット１２０の第２の端面部２０Ｓ２を凸部２４Ｂを介して支持する。これにより、衝撃や振動が繰り返し電池パック１１０に加えられた場合にも、発泡樹脂部材１３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１および発泡樹脂部材１３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１が塑性変形することを抑制することができる。したがって、衝撃荷重や振動が繰り返し電池パック１１０に加えられたときの電池パック１１０の耐衝撃性の低下を抑制することができる。さらに、発泡樹脂部材１３０Ａの凹部３５に電池ユニット１２０の凸部２４Ａが食い込むと共に、発泡樹脂部材１３０Ｂの凹部３５に電池ユニット１２０の凸部２４Ｂが食い込むため、電池ユニット１２０の横ずれに対する保持力が向上する。
＜第３の実施形態＞
図８Ａ、図８Ｂ、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る電池パック２１０の構成の一例について説明する。なお、第３の実施形態において、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
（発泡樹脂部材）
発泡樹脂部材２３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１は、平面部３１と面一に構成された１または２以上の平面部３６を有する。なお、発泡樹脂部材２３０Ｂは、発泡樹脂部材２３０Ａと同様の構成を有するため、発泡樹脂部材２３０Ｂの構成については説明を省略する。
平面部３６は、平面部３１よりも硬い。より具体的には、平面部３６を構成する発泡樹脂は、平面部３１を構成する発泡樹脂に比べて低い発泡密度を有している。平面部３６は、本発明の“第２の表面部”の一具体例に相当する。平面部３６を含む部分は、例えば、発泡樹脂部材３０Ａのその他の部分と一体成形されている。衝撃荷重や振動が繰り返し加えられたときの電池パック２１０の耐衝撃性の低下を抑制するためには、平面部３６は、塑性変形していることが好ましい。平面部３６の形状は、例えば、多角形状、円形状、楕円形状または不定形状等が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。２以上の平面部３６は、発泡樹脂部材２３０Ａの第１の主面部２０ＡＳ１に規則的に配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。
平面部３６はそれぞれ、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１が有する凸部２４Ａに対向する位置に設けられている。平面部３６の少なくとも一部には凸部２４Ａが押し当てられている。平面部３６の少なくとも一部は、凸部２４Ａに接触している。平面部３６は、凸部２４Ａを介して電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１を支持する。
発泡樹脂部材２３０Ａの平面部３６は、電池パック２１０の組み立て時に、例えば以下のようにすることで形成される。第１の主面部３０ＡＳ１のうち平面部３６に対応する位置に凸部が設けられた発泡樹脂部材２３０Ａを準備する。第１の主面部３０ＡＳ１に設けられた凸部に対して、電池パック２１０の第１の端面部２０Ｓ１が有する凸部２４Ａを押し当て圧縮し、好ましくは塑性変形させ、凸部を押し潰すことにより、平面部３６を形成する。
［効果］
第３の実施形態に係る電池パック２１０では、発泡樹脂部材２３０Ａは、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１と対向する第１の主面部３０ＡＳ１を有し、第１の主面部３０ＡＳ１は、平面部（第１の表面部）３１および平面部（第２の表面部）３６を含み、平面部３６は平面部３１よりも硬く、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１を凸部２４Ａを介して支持する。また、発泡樹脂部材３０Ｂは、電池ユニット１２０の第２の端面部２０Ｓ２と対向する第１の主面部３０ＢＳ１を有し、第１の主面部３０ＢＳ１は、平面部（第１の表面部）３１および平面部（第２の表面部）３６を含み、平面部３６は平面部３１よりも硬く、電池ユニット１２０の第２の端面部２０Ｓ２を凸部２４Ｂを介して支持する。これにより、衝撃や振動が繰り返し電池パック２１０に加えられた場合にも、発泡樹脂部材２３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１および発泡樹脂部材２３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１が塑性変形することを抑制することができる。したがって、衝撃荷重や振動が繰り返し電池パック２１０に加えられたときの電池パック１０の耐衝撃性の低下を抑制することができる。さらに、発泡樹脂部材２３０Ａ、２３０Ｂと電池ユニット１２０の凹凸を勘合するための位置合わせを正確に行う必要がないため、電池ユニット１２０を組み込む際の作業性がよくなる。
＜変形例＞
以上、本発明の第１～第３の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の第１～第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第１～第３の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。
また、上述の第１～第３の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
（変形例１）
上述の第１の実施形態では、発泡樹脂部材３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１および発泡樹脂部材３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１に設けられた１または２以上の凸部３２が、柱状や錐体状等を有する場合について説明したが、凸部３２の形状はこれに限定されるものではない。例えば、凸部３２が、図１０に示すように、線状を有するようにしてもよい。
２以上の線状の凸部３２の配置形態としては、例えば、ストライプ状、格子状、同心円状、螺旋状、幾何学模様状等が挙げられるが、これらの配置形態に限定されるものではない。線は、直線に限らず湾曲または蛇行していてもよい。また、線は、連続的であってもよいし、部分的に分断されて不連続になっていてもよい。凸部３２の延設方向に垂直な方向に凸部３２を切断して得られる断面形状としては、例えば、多角形状（例えば三角形状、長方形状、台形状等）、放物線状、半円状または半楕円状等が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。
（変形例２）
上述の第２の実施形態では、発泡樹脂部材１３０Ａの第１の主面部３０ＡＳ１および発泡樹脂部材１３０Ｂの第１の主面部３０ＢＳ１に設けられた１または２以上の凹部３５が、柱状や錐体状の窪み空間を有する場合について説明したが、凹部３５の窪み空間の形状はこれに限定されるものではない。例えば、凹部３５の窪み空間が、図１１Ａに示すように、線状を有するようにしてもよい。この場合、電池ユニット１２０の第１の端面部２０Ｓ１に設けられた１または２以上の凸部２４Ａも、図１１Ｂに示すように、線状を有するようにしてもよい。また、図示を省略するが、電池ユニット１２０の第２の端面部２０Ｓ２に設けられた１または２以上の凸部２４Ｂも、線状を有するようにしてもよい。このような構成をとることにより発泡樹脂部材１３０Ａの凹部３５と電池ユニット１２０の凸部２４Ａが食い込むと共に、発泡樹脂部材１３０Ｂの凹部３５と電池ユニット１２０の凸部２４Ｂが食い込むため、電池ユニット１２０の横ずれに対する保持力が向上する。
２以上の線状の凹部３５の配置形態、および２以上の線状の凸部２４Ａの配置形態としては、上述の変形例１における凸部３２と同様の配置形態を例示することができる。凹部３５の延設方向に垂直な方向に凹部３５を切断して得られる断面形状、および凸部２４Ａの延設方向に垂直な方向に凸部２４Ａを切断して得られる断面形状としては、上述の変形例１における凸部３２と同様の断面形状を例示することができる。
（変形例３）
上述の第３の実施形態では、発泡樹脂部材２３０Ａが、平面部３６を含む部分がそれ以外の部分と一体成形された構成を有している場合について説明したが、発泡樹脂部材２３０Ａの構成はこれに限定されるものではない。例えば、発泡樹脂部材２３０Ａが、図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、平面部３６を含む部分がそれ以外の部分と別体になっていてもよい。すなわち、平面部３１を構成する発泡樹脂部材から平面部３６を構成する発泡樹脂部材を分離可能に構成されていてもよい。
発泡樹脂部材２３０Ａは、本体部２３１と、１または２以上のブロック３７とを備える。本体部２３１は、１または２以上の孔部３８を有する。孔部３８は、第１の主面部３０ＡＳ１から第２の主面部３０ＡＳ２に向けて貫通した貫通孔であってもよいし、第１の主面部３０ＡＳ１に設けられた窪みであってもよい。本体部２３１は、第１の発泡樹脂により構成されている。
ブロック３７は孔部３８に収容され、ブロック３７により孔部３８が埋められている。ブロック３７は、平面部３６を含み、第１の発泡樹脂よりも発泡密度が低い第２の発泡樹脂により構成されている。図１２Ａ、図１２Ｂのような構成にすることにより、電池ユニット１２０の重量に応じてブロック３７を適宜変更することで、重量の異なる電池ユニット１２０に対しても発泡樹脂部材２３０Ａを流用できる。
なお、上述の変形例３では、発泡樹脂部材２３０Ａについて説明したが、発泡樹脂部材２３０Ｂを上述の変形例３の発泡樹脂部材２３０Ａと同様の構成としてもよい。また、第１の実施形態における発泡樹脂部材３０Ａ、３０Ｂが、上述の変形例３のように、凸部３２を含む部分がそれ以外の部分と別体になっていてもよいし、第２の実施形態における発泡樹脂部材１３０Ａ、１３０Ｂが、上述の変形例３のように、凹部３５を含む部分がそれ以外の部分と別体になっていてもよい。
（変形例４）
上述の第１～第３の実施形態では、ケース１１の第１の端面部１１Ａと電池ユニット２０の第１の端面部２０Ｓ１の間に発泡樹脂部材３０Ａを設け、ケース１１の第２の端面部１１Ｂと電池ユニット２０の第２の端面部２０Ｓ２の間に発泡樹脂部材３０Ｂを設ける場合について説明したが、発泡樹脂部材の配置形態はこれに限定されるものではない。ケース１１の壁部１１Ｃと電池ユニット２０の周面部２０Ｓ３の間に発泡樹脂部材をさらに設けるようにしてもよい。また、ケース１１の内側面と電池ユニット２０の表面の間のすべてに発泡樹脂部材を設けるようにしてもよい。この場合、発泡樹脂部材としては、第１～第３の実施形態における発泡樹脂部材３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａのうちのいずれか一つを用いるようにしてもよいし、２以上を組み合わせて用いるようにしてもよい。
電池ユニット２０の一端面または一側面に、第１～第３の実施形態における発泡樹脂部材３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａのうちのいずれか一つが備えられていてもよいし、２以上が組み合わされて備えられていてもよい。
（変形例５）
上述の第１～第３の実施形態では、電池２１が円柱状を有する場合について説明したが、電池２１の形状はこれらに限定されるものではない。例えば、電池２１が、扁平状、角形状、湾曲形状（アーチ状）等を有していてもよい。扁平状の電池として例えば、ラミネート外装を有するラミネート型電池を用いてもよい。
（変形例６）
上述の第１～第３の実施形態では、電池ユニット２０、１２０が複数の電池２１を備える場合について説明したが、電池ユニット２０、１２０が１つの電池２１を備えるようにしてもよい。本発明において、電池ユニットには、複数の電池の集合体のみならず、１つの電池とタブ等の部品とにより構成される集合体等も概念的に含まれるものとする。
＜応用例＞
［応用例としての電動工具］
以下、図１３を参照して、上述の第１～第３の実施形態およびそれらの変形例に係る電池パック１０、１１０、２１０のいずれかを備える電動工具５００について説明する。
電動工具５００は、例えば、電動ドリルであり、プラスチック材料等により形成された工具本体５０１の内部に、制御部５０２と、電源５０３とを備えている。この工具本体５０１には、例えば、可動部であるドリル部５０４が稼働（回転）可能に取り付けられている。
制御部５０２は、電動工具全体の動作（電源５０３の使用状態を含む）を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ等を含む。電源５０３は、上述の第１～第３の実施形態およびそれらの変形例に係る電池パック１０、１１０、２１０のいずれかを１または２以上備える。制御部５０２は、図示を省略した動作スイッチの操作に応じて、電源５０３からドリル部５０４に電力を供給する。
［応用例としてのハイブリッド車両］
以下、上述の第１～第３の実施形態およびそれらの変形例に係る電池パック１０、１１０、２１０のいずれかを備える車両用の蓄電システムについて説明する。
図１４は、車両用の蓄電システムとしてシリーズハイブリッドシステムを採用したハイブリッド車両の構成を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムは、エンジンで動かす発電機で発電された電力、またはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行するシステムである。
このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力駆動力変換装置６０３、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、蓄電装置６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０および充電口６１１が搭載されている。蓄電装置６０８は、上述の第１～第３の実施形態およびそれらの変形例に係る電池パック１０、１１０、２１０のいずれかを１または２以上備える。
ハイブリッド車両６００は、電力駆動力変換装置６０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置６０３の一例は、モータである。蓄電装置６０８の電力によって電力駆動力変換装置６０３が作動し、この電力駆動力変換装置６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）変換または逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置６０３として交流モータおよび直流モータのいずれも使用可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン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。各種センサ６１０には、速度センサ、加速度センサおよびエンジン回転数センサ等が含まれる。
エンジン６０１の回転力は発電機６０２に伝えられ、その回転力によって発電機６０２により生成された電力を蓄電装置６０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置６０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置６０３により生成された回生電力が蓄電装置６０８に蓄積される。
蓄電装置６０８は、充電口６１１を介して外部電源に接続されることで、その外部電源から充電口６１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置等がある。
なお、上述の応用例では、エンジンで動かす発電機で発電された電力、またはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車両を例として説明したが、本発明に係る電池を使用可能な車両はこれに限定されるものではない。例えば、エンジンとモータを駆動源として使用し、エンジンのみで走行、モータのみで走行、およびエンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車両であってもよいし、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する電動車両であってもよい。
１０、１１０、２１０ 電池パック
１１ ケース
１１Ａ 第１の端面部
１１Ｂ 第２の端面部
１１Ｃ 壁部
１１ＣＡ ケース本体
１１ＣＢ 蓋部
１１Ｄ 開口部
１２ 基板
１２Ａ 制御部
１２Ｂ コネクタ
２０、１２０ 電池ユニット
２０Ｓ１ 第１の端面部
２０Ｓ２ 第２の端面部
２１ 電池
２２ ホルダ
２２Ａ 第１のホルダ
２２Ｂ 第２のホルダ
２３Ａ、２３Ｂ タブ
２３Ａ１、２３Ａ２、２３Ｂ１、２３Ｂ２ 接続端子
２４Ａ、２４Ｂ 凸部
３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａ 発泡樹脂部材
３０Ｂ、１３０Ｂ、２３０Ｂ 発泡樹脂部材
３０ＡＳ１、３０ＢＳ１ 第１の主面部
３０ＡＳ２、３０ＢＳ２ 第２の主面部
３１ 平面部（第１の表面部）
３２ 凸部（第２の表面部）
３２Ａ 頂部
３３ 周壁部
３４ 凹部
３５ 凹部（第２の表面部）
３５Ａ 底部
３６ 平面部（第２の表面部）
３７ ブロック
３８ 孔部
２３１ 本体部
５００ 電動工具
６００ ハイブリッド車両

Claims (11)

  1. １または複数の電池を有する電池ユニットと、
    前記電池ユニットを収容するケースと、
    前記電池ユニットと前記ケースの間に設けられた発泡樹脂部材と
    を備え、
    前記発泡樹脂部材は、前記電池ユニットの一端面または一側面と対向する第１の主面部を有し、
    前記第１の主面部は、第１の表面部および第２の表面部を含み、
    前記第２の表面部の少なくとも一部は、前記第１の表面部よりも硬く、前記電池ユニットを支持し、
    前記第２の表面部を構成する発泡樹脂の発泡密度は、前記第１の表面部を構成する発泡樹脂の発泡密度に比べて低い
    電池パック。
  2. 前記電池ユニットは、１または複数の前記電池を保持するホルダをさらに有する請求項１に記載の電池パック。
  3. 前記発泡樹脂部材は、前記電池ユニットに向けて突出した第１の凸部を有し、
    前記第２の表面部は、前記第１の凸部である請求項１または２に記載の電池パック。
  4. 前記電池ユニットは、前記発泡樹脂部材に向けて突出した第２の凸部を有し、
    前記第２の表面部の少なくとも一部は、前記第２の凸部に接触している請求項１または２に記載の電池パック。
  5. 前記発泡樹脂部材は、前記電池ユニットから遠ざかる方向に窪み、前記第２の凸部を収容する第１の凹部を有し、
    前記第１の凹部は前記第２の表面部となる請求項４に記載の電池パック。
  6. 前記第１の表面部は、弾性変形可能に構成され、
    前記第２の表面部の少なくとも一部は、塑性変形されている請求項１から５のいずれかに記載の電池パック。
  7. 前記発泡樹脂部材は、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂およびオレフィン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む請求項１から６のいずれかに記載の電池パック。
  8. 前記発泡樹脂部材は、発泡ビーズにより形成される請求項１から７のいずれかに記載の電池パック。
  9. 前記第１の表面部を構成する発泡樹脂から前記第２の表面部を構成する発泡樹脂を分離可能である請求項１から８のいずれかに記載の電池パック。
  10. 請求項１から９のいずれかに記載の電池パックを備える電動工具。
  11. 請求項１から９のいずれかに記載の電池パックを備える電動車両。
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