WO2021200637A1 - 電池パックおよび電動車両 - Google Patents

Abstract

電池パックが、電池セルと、頭部とネジ部と、頭部とネジ部の間にネジ部の外径よりも大きく頭部の外径よりも小さい中間部とを有する１または複数の段付きネジと、１または複数の段付きネジで互いに締結される上ケースと下ケースを備えた外装ケースとを備える。上ケースと下ケースの接触部に第１の弾性部材が圧縮して配置され、頭部と上ケースの間に第２の弾性部材が圧縮して配置される。 図１

Description

電池パックおよび電動車両

　本発明は、電池パックおよび電動車両に関する。

　リチウムイオン二次電池等の電池セルを複数個接続した電池セル群を外装ケースに収納した電池パックは、電動車両や電動工具などに広く利用される。電池パックの内部に水分が侵入すると、電池セルの電極端子部の破損の原因となるため、電池パックには防水性を高める技術が施されている。

　特許文献１には、ケースと蓋との間に配置するシール材により密閉する電池パックにおいて、ケースと蓋との締結に段付きネジを用い、シール材の疲労によるケースと蓋との締結のゆるみを抑制する技術が提案されている。この技術には、電池セルの異常に伴い電池セルからガスが噴出した場合に、電池パックから外部にガスを逃がして電池パックの爆発を防止する点で改善の余地がある。

　特許文献２には電池パックケースに予め形成されたスリット開口を電池から放出された可燃性ガスにより上昇した電池パック内の温度で融解するような閉塞部材で閉塞する技術が提案されている。

特開２００８－２２６５１８号公報 特開２０１６－１１９１５５号公報

　特許文献２に提案された技術では、電池セルからのガス噴出速度が速い場合にも電池パックから外部にガスを逃がして電池パックの爆発を防止する点、及びガスを逃がした際における電池パック内への外気の流入による炎上を防止する点で改善の余地がある。

　本発明の目的の一つは、電池セルからのガス噴出速度が速い場合にも電池パックの爆発を防止でき、ガスを逃がした際における電池パック内への外気の流入による炎上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。

　本発明は、
　回路基板と、電池セルと、
　頭部とネジ部と、前記頭部と前記ネジ部の間に前記ネジ部の外径よりも大きく前記頭部の外径よりも小さい中間部とを有する１または複数の段付きネジと、
　前記１または複数の段付きネジで互いに締結される上ケースと下ケースを備えた外装ケースとを備え、
　前記上ケースと前記下ケースの接触部に第１の弾性部材が圧縮して配置されており、
　前記頭部と前記上ケースの間に第２の弾性部材が圧縮して配置された電池パックである。

　また、本発明の電池パックは、電動車両に備えられてよい。

　本発明の少なくとも実施形態によれば、電池セルからのガス噴出速度が速い場合にも電池パックの爆発を防止でき、ガスを逃がした際における電池パック内への外気の流入による炎上を抑制することができる電池パックを提供することができる。

図１は、第１の実施形態にかかる電池パックの構成の一例を示す分解斜視図である。 図２Ａは、第１の実施形態にかかる電池パックの一例を示す斜視図である。図２Ｂは、第１の実施形態にかかる電池パックの一例を示す平面図である。 図３は、電池パックに収納される電池ホルダの一例を示す分解斜視図である。 図４Ａは、図２ＢのＩＶＡ－ＩＶＡ線断面における要部を説明するための断面図である。図４Ｂは、図２ＢのＩＶＢ－ＩＶＢ線断面における要部を説明するための断面図である。 図５は、段付きネジと第２の弾性部材の組み合わせの例を示す分解斜視図である。 図６Ａから図６Ｃは、段付きネジと第２の弾性部材を組み合わせた状態の一例を示す図である。 図７Ａは、電池パックの外装ケースの内圧が上昇した場合の段付きネジの取り付け位置の状態の一例を示す断面図である。図７Ｂは、電池パックの外装ケースの内圧が上昇した場合の段付きネジの取り付け位置以外の状態の一例を示す断面図である。 図８Ａは、第２の実施形態にかかる電池パックの一例を示す平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線断面における要部を説明するための断面図である。 図９は、第３の実施形態から第５の実施形態を説明するための斜視図である。 図１０は、電池パックを備えた電動自転車の構成の他の一例を示す図である。

　本発明の実施形態について以下の順序で説明する。
１　第１の実施形態
２　第２の実施形態
３　第３の実施形態
４　第４の実施形態
５　第５の実施形態
６　応用例
７　変形例
　なお、本発明は、以下に説明する実施の形態等に限定されない。以下の説明において、説明の便宜を考慮して前後、左右、上下等の方向を示すが、本開示の内容はこれらの方向に限定されるものではない。

［１　第１の実施形態］
　図１～図３等を参照しつつ、第１の実施形態にかかる電池パック（電池パック１）に関して説明する。図１は、電池パック１の構成例を説明するための分解斜視図である。図２Ａは電池パック１の外観を説明するための図である。図２Ｂは、電池パック１の概略平面図である。図３は、図１の電池パック１の外装ケース２内に収容される電池ホルダ１２の分解斜視図である。電池パック１は、例えば、図１、図２Ａ、図２Ｂ等に示すように、段付きネジ１４で上ケース２ａと下ケース２ｂを締結される外装ケース２を備える。外装ケース２内には、回路基板３と、電池ホルダ１２に収められた電池セル４と、電池セル４の電極端子部１５に接合された金属板とが収納される。

（電池ホルダ）
　外装ケース２の内部空間Ｓｐには、電池ホルダ１２が収納される。電池ホルダ１２には、図１、図３等に示すように、複数の電池セル収納部１３が形成されている。図１、図３の例における電池ホルダ１２には、電池セル収納部１３が筒型形状に形成されている。電池セル収納部１３の軸線方向は、外装ケース２に電池ホルダ１２を収容した状態で左右方向（＋Ｙ方向、－Ｙ方向）となっている。電池ホルダ１２では、各電池セル収納部１３は、上下方向（＋Ｚ方向、－Ｚ方向）および前後方向（＋Ｘ方向、－Ｘ方向）に並んで形成されている。図１、図３の例では電池セル収納部１３は、前後方向に３列、上下方向に２列並んでおり、それぞれの電池セル４が収納される。なお、ここに示したのは一例である。電池セル収納部１３は、筒型形状以外の形状とされてよい。電池セル収納部１３について前後方向の列数と上下方向の列数は、図１等の例に限定されない。また、１つの電池セル収納部１３に対して収納される電池セルの数も１つに限定されない。

　電池セル収納部１３の軸線方向（＋Ｙ方向、－Ｙ方向）に沿って向かい合う端部は、例えば、略円形状に開口している。そして、それぞれの端部に形成された開口から後述する電池セル４の電極端子部１５（正極端子部１５ａ、負極端子部１５ｂ）が露出する。

　電池ホルダ１２の材料としては、例えば、絶縁性を有する材料が好適に用いられ、具体的にプラスチック等を用いられてよい。

（電池セル）
　電池セル４は、特に限定されず、例えば、リチウムイオン二次電池やリチウムイオンポリマー二次電池などを採用することができる。ただし、このことは、電池セル４が、その他の電池であることを規制するものではない。

　電池セル４には、その両端面に電極端子部１５が形成されている。電池セル４の一端面には電極端子部１５として正極端子部１５ａが形成され、電池セル４の他端面には電極端子部１５として負極端子部１５ｂが形成されている。図１では、説明の便宜上、符号１５を用いて電池セル４の電極端子部を示し、図３では、符号１５ａ、１５ｂを用いて電池セル４の電池端子部として正極端子部、負極端子部を示す。

　図１等の例では、電池ホルダ１２には複数の電池セル４が収納される。上下に隣り合う電池セル４の配置については、電池ホルダ１２の一方面側から露出する電極端子部１５の極性が揃えられている。例えば、電池ホルダ１２の一方面側で、上下に隣り合う電池セル４の負極端子部１５ｂが露出し、他方面側で、上下に隣り合う電池セル４の正極端子部１５ａが露出するように配置される（図３参照）。また、電池セル４の一方端面側から他方端面側に向かう方向（Ｙ方向）を視線方向として、電池ホルダ１２に収納される複数の電池セル４の電極端子部１５の配列を見た場合に、正極端子部１５ａと負極端子部１５ｂが前後方向に交互に並んでいるように、電池セル４が配置される。なお、ここに述べた電池セル４の配置は一例であり、例示した配置に限られない。

（基板接続用金属板、両極連結用金属板）
　電池ホルダ１２の各電池セル収納部１３の開口から露出する電極端子部１５（正極端子部、負極端子部）は、金属板に接合されている。図１、図３等の例に示す電池パック１においては、金属板として、２つの基板接続用金属板５ａ、２つの両極連結用金属板５ｂが設けられている。基板接続用金属板５ａは、回路基板に接続される端子を備える金属板である。両極連結用金属板５ｂは、極性の異なる電極端子部１５間を電気的に連結する金属板である。電池ホルダ１２の左右方向の一方側面（＋Ｙ方向側の面）に露出した電池セルの電極端子部１５は、基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂのいずれかに接合され、電池ホルダ１２の左右方向の他方側面（－Ｙ方向側の面）に露出した電池セルの電極端子部１５は、同じく、基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂのいずれかに接合される。

　電池ホルダ１２の左右方向の一方側面（＋Ｙ方向側の面）について、基板接続用金属板５ａが、両極連結用金属板５ｂよりも前方側（前後方向に見て外部接続端子３６に近づく方向側（＋Ｘ方向側））に位置している。電池ホルダ１２の＋Ｙ方向側の端面において、基板接続用金属板５ａは、上下方向に隣り合う各電池セル収納部１３の開口から露出する電極端子部１５（図３の例では、２つの正極端子部１５ａ）に接合される。

　電池ホルダ１２の左右方向の一方側面（＋Ｙ方向側の面）について、両極連結用金属板５ｂは、基板接続用金属板５ａの後方側（前後方向に見て外部接続端子３６から遠ざかる方向側（－Ｘ方向））に位置している。電池ホルダ１２の＋Ｙ方向側の端面において、この両極連結用金属板５ｂは、前後方向と上下方向に隣り合う４つの各電池セル収納部１３の開口から露出する電極端子部１５（図３の例では、２つの正極端子部１５ａと２つの負極端子部１５ｂ）に接合される。

　電池ホルダ１２の左右方向の他方側面（－Ｙ方向側の面）について、両極連結用金属板５ｂは、基板接続用金属板５ａよりも前方側（前後方向に見て外部接続端子３６に近づく方向側（＋Ｘ方向側））に位置している。電池ホルダ１２の－Ｙ方向側の端面において、この両極連結用金属板５ｂは、前後方向と上下方向に隣り合う４つの各電池セル収納部１３の開口から露出する電極端子部１５（図３の例では、２つの正極端子部１５ａと２つの負極端子部１５ｂ）に接合される。

　電池ホルダ１２の左右方向の他方側面（－Ｙ方向側の面）について、基板接続用金属板５ａが、両極連結用金属板５ｂよりも後方側（前後方向に見て外部接続端子３６から遠ざかる方向側（－Ｘ方向側））に位置している。電池ホルダ１２の－Ｙ方向側の端面において、基板接続用金属板５ａは、上下方向に隣り合う各電池セル収納部１３の開口から露出する電極端子部１５（図３の例では、２つの負極端子部１５ｂ）に接合される。

　電池ホルダ１２に収納される電池セル４に接合された基板接続用金属板５ａ、５ａの上端側は、電池ホルダ１２の上面上で電池ホルダ１２の中央側に向かって延設された鉤型形状部が形成されている。それぞれの鉤型形状部は、それぞれ基板接続端子１８、１８をなしている。後述する回路基板３には、基板接続端子１８、１８を接続する受入端子部１９、１９が形成されており、基板接続用金属板５ａ、５ａのそれぞれの基板接続端子１８、１８が、受入端子部１９、１９に接続されることで回路基板３に対して電気的に接続される。

　基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂは、銅合金またはそ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。基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂは、例えば、ニッケルまたはニッケル合金で構成される。これにより、基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂは、電極端子部との溶接性が良好になる。基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂは、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。これにより、基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂの表面が酸化して錆びが発生することを防止できる。

　電池ホルダ１２に収納された電池セル４は、基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂによって電気的に互いに接続される。図１、図３等の例では基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂによって、上下に並ぶ２個の電池セル４の組み合わせが並列で接続され、この組み合わせ３組が、直列で電気的に接続されることになる。

　なお、電池セル４の電極端子部１５に接合される上記した金属板（基板接続用金属板５ａと両極連結用金属板５ｂ）の例は一例であり、金属板の数及び配置、個々の金属板の形状や材質等は、電極端子部１５の配置や電池セル４などに応じて適宜設定可能である。

（回路基板）
　回路基板３は、電池パック１の外部接続端子３６に対して電気的に接続されている。図１の例では、配線（図示せず）を介して回路基板３と外部接続端子３６とが電気的に接続されている。回路基板３は、基板接続用金属板５ａの基板接続端子１８と電気的に接続されており、電気回路を搭載している。電気回路は、電池セル４からの電力を外部接続端子３６から外部に向けて供給することができるように形成されている。

（外装ケース）
　外装ケース２は、図１、図２Ａ、図２Ｂに示すように、上ケース２ａおよび下ケース２ｂを有しており、上ケース２ａと下ケース２ｂとを合わせた状態で内部空間Ｓｐが形成される。図１、図２Ａの例では、上ケース２ａは、略矩形状の上面部６を有する。上面部６の外縁全周囲からは、上側周壁部７が下方（－Ｚ方向）に向かって立設されている。上ケース２ａの深さ（上側周壁部７の基端から先端までの距離）は、特に限定されるものではないが、図１、図２Ａの例では、下ケース２ｂの深さよりも浅く形成されている。

　下ケース２ｂは、略矩形状の底面部８を有する。底面部８の外縁全周囲から、下側周壁部９が上方（＋Ｚ方向）に向かって立設されている。

　上ケース２ａおよび下ケース２ｂの材質は、絶縁性と剛性を有する材料であることが好適である。上ケース２ａおよび下ケース２ｂが絶縁性を有することで、電池セル４から外装ケース２外に電流が流れ出ることが抑制される。また、上ケース２ａおよび下ケース２ｂが剛性を有することで外装ケース２が堅牢性に富むようになり、電池パック１が過酷な状況の下におかれても、電池セル４の電池としての機能を発揮できる状態を維持しやすくなる。

（外部接続端子）
　外装ケース２には、所定の位置に、電池セル４と外部とを接続する外部接続端子３６が設けられている。図１の例に示すように、下ケース２ｂの前端側（＋Ｘ方向）に外部接続端子３６を取り付けるための受け口１７が形成されており、受け口１７に外部接続端子３６がはめ込まれた状態で外部接続端子３６が下ケース２ｂに固定されている。固定方法は特に限定されないが、図１の例では、外部接続端子３６の外周縁位置にて固定ネジ２０で締結する方法が用いられている。

（接触部）
　外装ケース２では、上ケース２ａの上側周壁部７の先端面２２と下ケース２ｂの下側周壁部９の先端面２３との接触する部分が、接触部２１をなしている。下ケース２ｂの下側周壁部９の先端面２３上の所定の位置には溝部２４が形成されている。溝部２４は、先端面２３に沿って環状に形成される。図１、図２Ａ、図２Ｂの例では、溝部２４は、ほぼ四角形の環状に形成されている。また、上ケース２ａには、溝部２４に対して向かい合う位置に突出部２５が形成されている。突出部２５は、溝部２４の環状形状に整合するように、上ケース２ａの上側周壁部７の先端面２２に沿って環状に形成される。また、後述する第１の弾性部材２６を溝部２４に配置した状態で外装ケース２を密閉状態とする観点から、突出部２５の高さは、溝部２４の深さよりも小さいことが好ましい。

（第１の弾性部材）
　外装ケース２には、上ケース２ａと下ケース２ｂとの接触部２１に第１の弾性部材２６が圧縮して配置されている。図１、図２Ａ、図２Ｂの例では、接触部２１における溝部２４の位置に第１の弾性部材２６が配置される。第１の弾性部材２６は特に限定されるものではないが、溝部２４への設置の容易さ等の観点からは、環状の弾性部材が好適に用いられ、具体的にＯリングが好適に用いられる。

　上ケース２ａと下ケース２ｂを締結することで外装ケース２を形成する際には、突出部２５と溝部２４で第１の弾性部材２６が押圧される。第１の弾性部材２６は、溝部２４にはめ込まれているため、溝部２４内で潰されながら溝部２４内に広がる。そして、第１の弾性部材２６が、復元力の作用で溝部２４と突出部２５との間の位置で上ケース２ａと下ケース２ｂとの間の隙間を埋めるようになり、外装ケース２の内部空間が密閉された状態が形成される。

（挿入孔とネジ止め孔）
　図１、図２Ｂ、図４Ａ等に示すように、上ケース２ａには、後述する段付きネジ１４を挿通される挿入孔１０が形成される。図４Ａは、図２ＢのＩＶＡ－ＩＶＡ線断面における段付きネジとその周囲の部分を抜き出した図である。挿入孔１０は、貫通孔となっている。下ケース２ｂには、ネジ止め孔１１が形成される。上ケース２ａと下ケース２ｂとを位置合わせした状態として上ケース２ａと下ケース２ｂを締結する場合に、挿入孔１０の位置にネジ止め孔１１が向かい合うように、ネジ止め孔１１の位置が定められている。図１の例では、挿入孔１０とネジ止め孔１１は、外装ケース２の四隅に形成されている。

（段差部）
　挿入孔１０の形状や径は、特に限定されるものではないが、挿入孔１０の内周面に、後述する段付きネジ１４の頭部２８（外径Ｒ１）と中間部２９（外径Ｒ２）との外径差に応じた段差部２７が形成されていることが好ましい。この場合、段差部２７の大きさＷが段付きネジ１４の頭部２８の外径Ｒ１と中間部２９との外径Ｒ２との差以上であることが好ましい。

　また、挿入孔１０のうち段差部２７よりも内側の部分（接触部２１側に近い方の部分）の径Ｕ２が、頭部２８の径Ｒ１未満で中間部２９の径Ｒ２以上であることが好ましい。径Ｕ２が、中間部２９の径Ｒ２と同径に近いほど挿入孔１０と中間部２９を面接触させやすくなり、外装ケース２の防水性をより効果的に高めることができる。

　上記Ｗ、Ｕ２の値が上記のような条件を満たす場合、図４Ａに示すように、段差部２７の上面３４が第２の弾性部材３３の受け面となる。そして、この場合、頭部２８と中間部２９を挿入孔１０の内部に位置させつつ、頭部２８と下ケース２ｂで上ケース２ａを挟みこむことで上ケース２ａが容易に下ケース２ｂから分離してしまうことを抑制することが容易となる。

　また、上記Ｗ、Ｕ２の値が上記のような条件を満たすと、挿入孔１０のうち段差部２７よりも外側の部分（上方側の部分）の径Ｕ１が、頭部２８の径Ｒ１以上になる。

　なお、挿入孔１０において段差部２７が非形成となっている場合には、挿入孔１０の径は、上記した径Ｕ２と同様に定められる。この場合、上面部６のうち挿入孔１０の上端縁周囲の領域が第２の弾性部材３３の受け面となる。

　ネジ止め孔１１の形状や径は、段付きネジ１４のネジ部３０をネジ止め孔１１に螺合させることができるように定められていれば、特に限定されるものではない。

（段付きネジ）
　外装ケース２には、図４Ａに示すように、挿入孔１０を通過してネジ止め孔１１まで段付きネジ１４が挿入されている。段付きネジ１４は、図４Ａ、図５等に示すように頭部２８と中間部２９とネジ部３０とを有する。頭部２８は、中間部２９及びネジ部３０よりも大きな径を有する。中間部２９は、頭部２８とネジ部３０の間に形成されており、ネジ部３０の外径よりも大きく頭部２８の外径よりも小さい。中間部２９は、柱状に形成された部分でありネジ切り構造の非形成部分である。図５の例では、中間部２９は、円柱状に形成されている。ネジ部３０は、周面にネジ切り構造を形成された部分である。

　頭部２８と中間部２９とネジ部３０の外径及び長さ（ネジ軸方向に沿った長さ）は、挿入孔１０とネジ止め孔１１に応じて定められる。

（第２の弾性部材）
　電池パック１においては、図４Ａ、図６Ｂに示すように、段付きネジ１４の頭部２８と上ケース２ａの間に第２の弾性部材３３が圧縮して配置される。なお、図６に関して、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、第２の弾性部材の状態を説明するための図である。図６Ａは、第２の弾性部材が非圧縮状態である場合の例であり、図６Ｂは、第２の弾性部材を段付きネジとともに外装ケースに取り付けた場合における第２の弾性部材の状態の例であり、図６Ｃは、図６Ｂの状態で外装ケース内の圧力が上昇した際の第２の弾性部材の状態の例を示す。

　第２の弾性部材３３として、図４Ａ、図５、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃの例では、中空円柱状の樹脂製弾性体が用いられている。中空円柱状の樹脂製弾性体としては、例えばエラストマー等の弾性樹脂成形体や、樹脂製の独立発泡体や、ゴムなどを例示することができる。防水性および経時劣化の観点からゴムを使用することがより好ましい。ゴムとしては、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム（EPDM）やフッ素ゴムを例示することができる。この場合、樹脂製弾性体の中空部分に段付きネジ１４の中間部２９を通した状態で第２の弾性部材３３が外装ケースに配置される。

　第２の弾性部材３３は、その内面と段付きネジ１４の中間部２９の外面が接していることが好ましい。これは、例えば、第２の弾性部材３３が中空円筒状の弾性樹脂である場合に、第２の弾性部材３３の内径Ｐと段付きネジ１４の中間部２９の径Ｒ２が揃っていること等で具体的に実現できる（図４Ａ、図５、図６）。第２の弾性部材３３の内面に段付きネジ１４の中間部２９の外面が接していることで、上ケース２ａと下ケース２ｂを締結させる際に、第２の弾性部材３３を段付きネジ１４の中間部２９に堅固に嵌めつけた状態を形成することができ、段付きネジ１４に対する第２の弾性部材３３のぐらつきを抑制することができるようになる。

（第２の弾性部材のその他の例１）
　第２の弾性部材３３としては、弾性接着剤が用いられてもよい。弾性接着剤は、段付きネジ１４の頭部２８の下面３１から中間部２９の所定領域にかけて塗布されてもよいし、挿入孔１０内の所定領域に塗布されてもよい。弾性接着剤としては、アクリル変成シリコーン系樹脂やエポキシ・変成シリコーン系（二液混合硬化）樹脂などの弾性樹脂を例示することができる。

（第２の弾性部材のその他の例２）
　第２の弾性部材３３は、中空円筒状の樹脂製弾性体のように上ケース２ａおよび段付きネジ１４とは別体で形成されたものに限定されない。第２の弾性部材３３は、例えば、上ケース２ａに対して一体的に設けられていてもよい。上ケース２ａに対して第２の弾性部材３３を一体的に設ける方法としては、例えば、第２の弾性部材３３として弾性樹脂を用い、２色成形法（ダブルモールド）で上ケース２ａを成形することで実現することができる。すなわち、上ケース２ａを成形する際に、挿入孔１０の形成部分については弾性樹脂を用い、挿入孔１０の他の部分について弾性樹脂とは異なる樹脂を用いて２色成形法を実施することで実現できる。

（上ケースと下ケースの締結）
　上ケース２ａと下ケース２ｂは例えば次のように締結することができる。下ケース２ｂにおける下側周壁部９の先端面２３に形成された溝部２４に第１の弾性部材２６が配置される。上ケース２ａと下ケース２ｂが位置決めされる。このとき、上側周壁部７の先端面２２と下側周壁部９の先端面２３が対面し、上ケース２ａの挿入孔１０と下ケース２ｂのネジ止め孔１１が向かい合う。

　挿入孔１０側からネジ止め孔１１に向けて段付きネジ１４と第２の弾性部材３３が挿入孔１０に挿入される。段付きネジ１４のネジ部３０は、挿入孔１０を貫通して、ネジ止め孔１１に達する。このとき段付きネジ１４の頭部２８の下面３１位置から中間部２９の外周面所定領域を覆うように、第２の弾性部材３３が配置される。図４Ａに示すように、上ケース２ａに形成される段差部２７の上面３４から頭部２８の下面３１まで第２の弾性部材３３が配置される。段付きネジ１４のネジ部３０は、ネジ止め孔１１で螺合される。ネジ部３０がネジ止め孔１１内に深く入り込むにつれ、第２の弾性部材３３が圧縮される。段付きネジは、中間部２９の先端が下ケース２ｂの先端面２３に到達するまでネジ止め孔１１内に螺合される。このとき、図６Ａ、図６Ｂに示すように、第２の弾性部材３３は、非圧縮時の長さＴ１から、ネジ止め孔１１への取り付け時の長さＴ２（Ｔ２＜Ｔ１）に圧縮される。図１の例では、外装ケース２の四隅の挿入孔１０とネジ止め孔１１の組合せ全てについて、段付きネジ１４のネジ部３０がネジ止め孔１１の内部に入り込む。こうして、上ケース２ａと下ケース２ｂとが締結される。

　なお、段付きネジ１４のネジ部３０がネジ止め孔１１の内部に入り込むにつれ、上ケース２ａの突出部２５が溝部２４内に入り込み、第１の弾性部材２６が圧縮され、図４Ａ、図４Ｂに示すように、上ケース２ａと下ケース２ｂの密閉状態が形成される。

（挿入孔とネジ止め孔に対する溝部の相対的位置）
　図２Ｂに示すように、挿入孔１０とネジ止め孔１１の位置は、外装ケース２の平面視上、溝部２４よりも内側に形成されている。すなわち、段付きネジ１４で締結される位置が、外装ケース２の平面視上、第１の弾性部材２６が配置される位置よりも内側となっている。第２の弾性部材３３として上記したような樹脂製弾性体等の樹脂が用いられている場合、段付きネジ１４で締結される位置は、第１の弾性部材２６が配置される位置よりも外側でもよい。段付きネジ１４で締結される位置が第１の弾性部材２６が配置される位置よりも内側でも外側でもよいのは、段付きネジ１４と挿入孔１０の隙間が存在しても、その隙間を第２の弾性部材３３で密閉状態にすることができるためである。したがって、挿入孔１０とネジ止め孔１１の位置は、外装ケース２の平面視上、溝部２４よりも外側でもよい。なお、外装ケース２の平面視上とは、上ケース２ａから上下方向（－Ｚ方向）に沿って下ケース２ｂに向かう方向を視線方向とした場合を示す。

（第２の弾性部材と第１の弾性部材の関係）
　第２の弾性部材３３の潰し荷重は、第１の弾性部材２６の潰し荷重の２倍以上であることが、好ましい。この場合、段付きネジ１４の頭部２８から第２の弾性部材３３に加えられる押圧力で第１の弾性部材２６による密閉状態をより効率的に形成させることができる。なお、潰し荷重とは、測定対象とされた弾性部材を単位距離圧縮変形させるために要する荷重（Ｎ）を示す。

（機能と効果）
　電池パック１においては、段付きネジ１４の頭部２８と上ケース２ａとの間に第２の弾性部材３３が存在するため、電池パック１内部で電池セル４からガスが噴出された場合に外装ケース２内の圧力が上昇すると、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、第２の弾性部材３３がさらに圧縮される。第２の弾性部材３３は、ネジ止め孔１１への取り付け時の長さＴ２から、さらに長さＴ３（Ｔ３＜Ｔ２）へと圧縮される。第２の弾性部材３３の圧縮が進むと、図７Ａ、図７Ｂに示すように、上側周壁部７の先端面２２と下側周壁部９の先端面２３が離れて、上ケース２ａと下ケース２ｂとの間に隙間を生じ、第１の弾性部材２６の圧縮状態がゆるみ、外装ケース２の密閉状態が解かれる。そして、上ケース２ａと下ケース２ｂの隙間から外部（Ｆ方向に）に速やかにガスが放出される。

　電池セル４からのガス噴出速度が速い場合には、第２の弾性部材３３の圧縮も速やかに進行するため、上ケース２ａと下ケース２ｂの隙間から外部に速やかにガスが放出される。したがって、電池セルからのガス噴出速度が速い場合でも電池パックの爆発を防止できる。

　また、ガスが放出されて外装ケース内の圧力が低下すると第２の弾性部材３３の圧縮状態が回復する。このとき第１の弾性部材２６の圧縮状態が回復し、上ケース２ａと下ケース２ｂとが再び密着状態となる。そして、このように上ケース２ａと下ケース２ｂとが密着状態になると、外気が外装ケース２内に大量に入り込むことが規制される。したがって、ガスを外部に逃がした際における電池パック１内への外気の流入による炎上を抑制することができる

［２　第２の実施形態］
　上記第１の実施形態にかかる電池パックでは、第２の弾性部材３３として、樹脂製弾性体等の樹脂が用いられていた。電池パックの第２の弾性部材３３は、これに限定されず、圧縮コイルばねであってもよい（第２の実施形態）。

　第２の実施形態にかかる電池パックは、図８Ａ、図８Ｂに示すように、第２の弾性部材３３を圧縮コイルばね３５とし、外装ケース２の平面視上、段付きネジ１４で締結される位置が第１の弾性部材２６が配置される位置よりも外側となっているようにしたほかは、第１の実施形態にかかる電池パックと同じ構成を有する。

（圧縮コイルばね）
　第２の弾性部材３３として用いる圧縮コイルばね３５は、外装ケース２の内部空間を十分に密閉できるものであれば、特に限定されない。圧縮コイルばね３５の材質としては、金属などを挙げることができる。第２の弾性部材３３が、金属などから形成された圧縮コイルばねである場合、紫外線劣化等を生じにくく、耐久性に優れた電池パックを得ることができる。

（段付きネジで締結される位置）
　第２の実施形態にかかる電池パック１においては、段付きネジ１４で締結される位置が第１の弾性部材２６の配置位置よりも外側となっている。これは、例えば図８Ａに示すように、第１の実施形態にかかる電池パック１で説明した挿入孔１０とネジ止め孔１１の位置が、溝部２４よりも外側に形成されていることで実現できる。これにより、段付きネジ１４との隙間をぬって外気や水分が外装ケース２内に入り込もうとしても、溝部２４と突出部２５との間に配置される第１の弾性部材２６で外装ケース２の内部空間が密閉されているため、外装ケース２内への外気や水分の侵入を規制することができる。

［３　第３の実施形態］
　上記第１の実施形態にかかる電池パック１においては、複数の段付きネジ１４で上ケース２ａと下ケース２ｂが締結されている場合に、少なくとも一つの前記段付きネジ１４の中間部２９の長さが、その他の段付きネジ１４の中間部２９の長さとは異なっていてもよい（第３の実施形態）。

　第３の実施形態にかかる電池パック１においては、１つの段付きネジ１４の中間部２９の長さが、その他の段付きネジ１４の中間部２９の長さとは異なっていてもよいし、２つ以上の段付きネジ１４の中間部２９の長さが、その他の段付きネジ１４の中間部２９の長さとは異なっていてもよいし、全ての段付きネジ１４の中間部２９の長さが、互いに異なっていてもよい。

　図９に示すように、外装ケースの四隅に段付きネジ１４として、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを設けている場合、電池パック１内部で電池セル４からガスが噴出された場合に、外装ケース２から一方向にガスを放出させやすくする観点からは、外周縁に沿って隣り合う２つの段付きネジ１４、１４の中間部２９、２９の長さが、その他の段付きネジ１４、１４の中間部２９、２９の長さとは異なっていることが好ましい。なお、図９において、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対応して、第２の弾性部材３３として第２の弾性部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが設けられる。

　例えば、図９の例に示すように、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの中間部２９の長さを、それぞれＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４とした場合に、第３の実施形態では、段付きネジ１４ａ、１４ｂの中間部の長さよりも、段付きネジ１４ｃ、１４ｄの中間部の長さの方が長く、Ｎ１とＮ２の値よりも、Ｎ３とＮ４の値の方が大きい。この場合、複数の段付きネジ１４で上ケース２ａと下ケース２ｂが締結された状態（通常状態）で、外部接続端子３６に遠い方に配置された２つの第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄの圧縮の程度が、外部接続端子３６に対して近い方に配置された２つの第２の弾性部材３３a、３３ｂよりも小さくなりやすい。すなわち、第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄが第２の弾性部材３３a、３３ｂよりも圧縮されやすい状態となりやすい。したがって、段付きネジ１４ｃ、１４ｄが取り付けられた部分のほうが、段付きネジ１４ａ、１４ｂを取り付けられた部分よりも小さい力で上ケース２ａと下ケース２ｂとの間に隙間を形成することができるようになる。したがって、この場合、電池パック１内部で電池セル４からガスが噴出されて外装ケース２内の圧力が上昇した場合に（異常状態の場合に）、下ケース２ｂにおける下側周壁部９のうち外部接続端子３６の配置された部分とは反対側の部分と、その部分に対応する上側周壁部７の部分との間に隙間ができやすくなり、矢印Ｆｘ方向にガスが放出されやすくなる。ガスが外部接続端子の反対側から放出されることで、外部接続端子側の外部機器によるガスの放出の阻害を避けることができ、また、ガスの放出による電池パックの飛び出しなどを避けることができ、安全性を向上させることができる。

［４　第４の実施形態］
　上記第１の実施形態にかかる電池パック１においては、複数の段付きネジ１４で上ケース２ａと下ケース２ｂが締結され、それぞれの段付きネジ１４に第２の弾性部材３３が配置されている場合に（第２の弾性部材３３を複数有する場合に）、少なくとも１つの第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さと、そのほかの第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さとが異なっていてもよい（第４の実施形態）。

　第４の実施形態にかかる電池パック１においては、１つの第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さが、その他の第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さとは異なっていてもよいし、２つ以上の第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さが、その他の第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さとは異なっていてもよいし、全ての第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さが、互いに異なっていてもよい。

　図９に示すように、外装ケースの四隅に段付きネジ１４として、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを設け、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対応して、第２の弾性部材３３として第２の弾性部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが設けている場合、外周縁に沿って隣り合う２つの第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さが、その他の第２の弾性部材３３の非圧縮時の長さとは異なっていることが好ましい。

　例えば、図９の例に示すように、第２の弾性部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの長さ（上下方向に沿った長さ）を、それぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とした場合に、第４の実施形態では、第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄの長さよりも、第２の弾性部材３３a、３３ｂの長さの方が長く、Ｌ３とＬ４の値よりも、Ｌ１とＬ２の値の方が大きい。この場合、複数の段付きネジ１４で上ケース２ａと下ケース２ｂが締結された通常状態で、第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄの圧縮の程度が、第２の弾性部材３３a、３３ｂの圧縮の程度よりも小さくなりやすい。すなわち、第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄが第２の弾性部材３３a、３３ｂよりも圧縮されやすい状態となりやすい。したがって、この場合、第３の実施形態と同様に、電池パック１内部で電池セル４からガスが噴出されて外装ケース内の圧力が上昇した場合に、下ケース２ｂにおける下側周壁部９のうち外部接続端子３６の配置された部分とは反対側の部分と、その部分に対応する上側周壁部７の部分との間に隙間ができて、矢印Ｆｘ方向にガスが放出されやすくなる。

［５　第５の実施形態］
　上記第１の実施形態にかかる電池パックにおいては、複数の段付きネジ１４で上ケース２ａと下ケース２ｂが締結され、それぞれの段付きネジ１４に第２の弾性部材３３が配置されている場合に（第２の弾性部材３３を複数有する場合に）、少なくとも１つの第２の弾性部材３３の硬度と、その他の第２の弾性部材３３の硬度とが異なっていてもよい（第５の実施形態）。ここに硬度とは、ショアＡ硬度を示す。

　第５の実施形態にかかる電池パック１においては、１つの第２の弾性部材３３の硬度が、その他の第２の弾性部材３３の硬度と異なっていてもよいし、２つ以上の第２の弾性部材３３の硬度が、その他の第２の弾性部材３３の硬度とは異なっていてもよいし、全ての第２の弾性部材３３の硬度が、互いに異なっていてもよい。

　図９に示すように、外装ケースの四隅に段付きネジ１４として、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを設け、段付きネジ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対応して、第２の弾性部材３３として第２の弾性部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが設けている場合、外周縁に沿って隣り合う２つの第２の弾性部材３３の硬度が、その他の第２の弾性部材３３の硬度とは異なっていることが好ましい。

　例えば、図９の例に示すように、第２の弾性部材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの硬度を、それぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とした場合に、第５の実施形態では、第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄの硬度よりも、第２の弾性部材３３ａ、３３ｂの硬度の方が大きく、Ｃ３とＣ４の値よりも、Ｃ１とＣ２の値の方が大きい。この場合、第２の弾性部材３３ｃ、３３ｄが第２の弾性部材３３ａ、３３ｂよりも圧縮されやすい状態となりやすい。したがって、この場合、第３の実施形態と同様に、電池パック１内部で電池セル４からガスが噴出されて外装ケース内の圧力が上昇した場合に、下ケース２ｂにおける下側周壁部９のうち外部接続端子３６の配置された部分とは反対側の部分と、その部分に対応する上側周壁部７の部分との間に隙間ができて、矢印Ｆｘ方向にガスが放出されやすくなる。

［６　応用例］
　次に、応用例として、上述の電池パックを備える電動車両について説明する。特に、電動車両の一例として、電動自転車について以下に説明する。

　図１０は、電池パックを電動自転車に備えた場合の、電動自転車の構成の一例を概略的に示したものである。

　電動自転車２００は、補助駆動力ｆａを供給する補助駆動装置２０７を有する。補助駆動装置２０７は、補助駆動力ｆａを発生させるモータ２１４と、減速機２１５と、補助駆動力ｆａをチェーン２１２に出力する駆動部２１６と、ペダル２０９に作用する踏力ｆｈを検出するトルクセンサ２１７と、制御部２１８とを有している。トルクセンサ２１７はクランク軸２０６にかかるトルクから踏力ｆｈを検出するものであり、例えば磁歪センサ等が用いられる。

　クランク軸２０６の両端には、踏力ｆｈが加えられる左右のペダル２０９が取付けられている。また、後輪２０５はチェーン２１２を介してクランク軸２０６に連動連結されており、踏力ｆｈおよび補助駆動力ｆａはチェーン２１２を介して後輪２０５に伝達される。

　制御部２１８は、マイクロコンピュータを含む電気回路等により構成されており、不揮発性メモリからなる記憶部等を備える。制御部２１８は、トルクセンサ２１７から随時入力される検出信号に基づいてモータ２１４を制御している。制御部２１８が外部制御部に相当する。

　電動自転車２００の車体に対して、蓄電装置２１９が着脱自在に設けられる。蓄電装置２１９は、電動自転車２００に装着された状態で補助駆動装置２０７に給電する。この蓄電装置２１９として、上記第１の実施形態から第５の実施形態で説明した電池パックが適用される。

　蓄電装置２１９は、モータ２１４に第１の電力を供給する。さらに、蓄電装置２１９は、制御部２１８に対して第２の電力を供給する。なお、補助駆動装置２０７の制御部２１８と蓄電装置２１９における制御部（内部制御部）２１９ａとの間で通信が行われる。

　蓄電装置２１９が、上記第１の実施形態から第５の実施形態で説明した電池パックであることで、蓄電装置をなす電池パックに収納された電池セルに異常が生じて外装ケースの内部空間に電池セルからガスが噴出した場合に、電池パックから速やかにガスを放出することができ、電池パックの破裂（蓄電装置の破裂）による電動自転車の事故を抑制することができる。

［７　変形例］
　以上、本発明の実施形態（第１の実施形態から第５の実施形態）および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態および実施例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、上述の実施形態および応用例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、上述の実施形態および応用例の構成、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。

　１　　　電池パック
　２　　　外装ケース
　２ａ　　上ケース
　２ｂ　　下ケース
　４　　　電池セル
　１４　　段付きネジ
　２６　　第１の弾性部材
　２７　　段差部
　２８　　頭部
　２９　　中間部
　３０　　ネジ部
　３３　　第２の弾性部材
　３５　　圧縮コイルばね

Claims (11)

1. 　電池セルと、
   　頭部とネジ部と、前記頭部と前記ネジ部の間に前記ネジ部の外径よりも大きく前記頭部の外径よりも小さい中間部とを有する１または複数の段付きネジと、
   　前記１または複数の段付きネジで互いに締結される上ケースと下ケースを備えた外装ケースとを備え、
   　前記上ケースと前記下ケースの接触部に第１の弾性部材が圧縮して配置されており、
   　前記頭部と前記上ケースの間に第２の弾性部材が圧縮して配置された電池パック。
2. 　前記第１の弾性部材はＯリングである
   　請求項１に記載の電池パック。
3. 　前記第２の弾性部材は中空円柱状の弾性樹脂である
   　請求項１または２に記載の電池パック。
4. 　前記第２の弾性部材の内面と前記段付きネジの中間部の外面が接している
   　請求項３に記載の電池パック。
5. 　前記第２の弾性部材は弾性樹脂であり前記上ケースに一体的に設けられている
   　請求項１または２に記載の電池パック。
6. 　前記第２の弾性部材が圧縮コイルばねであり、
   　前記外装ケースの平面視上、前記段付きネジで締結される位置が、前記第１の弾性部材が配置される位置よりも外側である
   　請求項１または２に記載の電池パック。
7. 　前記上ケースには前記段付きネジの挿入孔が設けられ、
   　該挿入孔には、前記段付きネジの前記頭部と前記中間部の外径差に応じた段差部が形成されており、
   　前記段差部の上面が、前記第２の弾性部材の受け面となっている
   　請求項１から６のいずれかに記載の電池パック。
8. 　前記段付きネジを複数有し、
   　少なくとも一つの前記段付きネジの中間部の長さが、他の前記段付きネジの中間部の長さとは異なっている
   　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２の弾性部材を複数有し、
   　少なくとも１つの前記第２の弾性部材の非圧縮時の長さが、他の前記第２の弾性部材の非圧縮時の長さとは異なる
   　請求項１から８のいずれかに記載の電池パック。
10. 　前記第２の弾性部材を複数有し、
    　少なくとも１つの前記第２の弾性部材の硬度が、他の前記第２の弾性部材の硬度とは異なる
    　請求項１から９のいずれかに記載の電池パック。
11. 　請求項１から１０のいずれかに記載の電池パックを備えた電動車両。

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