JP2006515104A - 車両バッテリパック絶縁体 - Google Patents

Abstract

車両バッテリパック絶縁体、および車両用の絶縁されたバッテリパックを開示する。車両のバッテリパックタイプ電源を絶縁する方法も開示する。絶縁されたバッテリパックタイプ電源を収容する車両をさらに開示する。

Description

本出願は、２００３年２月３日に出願された米国仮特許出願第６０／４４４，４２８号および２００３年１月４日に出願された米国仮特許出願第６０／４３７，７９５号の優先権の利益を請求し、これらの両方の主題をその全体を引用により本明細書に援用する。

本発明は、車両などのためのバッテリパックタイプ電源に関し、より詳細には、絶縁されたそのようなバッテリパックタイプ電源に関し、さらに詳細には、そのようなバッテリパックタイプ電源に使用される絶縁体に関する。本発明は、また、車両のバッテリパックタイプ電源を絶縁する方法、およびそのような絶縁されたバッテリパックタイプ電源を収容する車両に関する。

ハイブリッド車両などの、バッテリパックタイプ電源を収容する車両（すなわち、電気を単独でまたはガソリンもしくはディーゼル燃料と組合せて使用する車両）が、たとえば、−４０℃ほどの低さから５０℃ほどの高さに変動する極端な温度に曝されることがある。

広い温度範囲に曝されるバッテリパックタイプ電源を絶縁することができる熱絶縁要素が、バッテリパックタイプ電源の技術において必要である。

本発明は、バッテリパック用絶縁要素であって、薄いシート、マット、または任意の他の薄壁構造（ｔｈｉｎ−ｗａｌｌｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の形態の無機繊維を含む絶縁要素に関する。無機繊維は、セラミック繊維、ガラス繊維、またはそれらの混合物であってもよい。セラミック繊維は、耐火性セラミック繊維であることができる。有機バインダーを使用して、無機繊維をともに保持し、かつ絶縁要素を高密度かつ薄い状態で維持することができる。無機繊維含有シートの例としては、たとえば、米国特許第５，３８０，５８０号明細書および米国特許第４，８６３，７００号明細書、ならびに国際公開第００／７５４９６ Ａ１号パンフレットに開示され教示されたセラミック繊維シートまたは層が挙げられ、これらの各々の主題をその全体を引用により本明細書に援用する。絶縁要素が、車両のバッテリパックを絶縁するのに適していることが望ましい。

本発明の一実施形態において、バッテリパックとの使用に適した絶縁要素は、（ｉ）下部シート部材と、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材と、（ｉｉｉ）上部シート部材とを含み、各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、絶縁要素のシート部材は互いに組合さって、（ｉ）下部シート部材、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、および（ｉｉｉ）上部シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成する。本発明のいくつかの実施形態において、絶縁要素は、（ｉ）下部シート部材と、（ｉｉ）上部シート部材と、（ｉｉｉ）下部シート部材、上部シート部材、または両方に取付けられた少なくとも１つの側壁シート部材とを含み、各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、シート部材の組合せは、絶縁された空洞を形成する。本発明の他の実施形態において、絶縁要素は、シート構成要素を有する１つのシート部材を含み、シート構成要素は、単一のシート部材の部分に囲まれた絶縁された空洞を形成する。

本発明のさらなる実施形態において、絶縁要素は、上述されたように、（ｉ）下部シート部材と、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材と、（ｉｉｉ）上部シート部材とを含み、１つ以上のシート部材は、絶縁空洞と反対側にシート部材上に取付け部材をさらに含む。適切な取付け部材としては、感圧接着剤層、ホットメルト接着剤層、構造用接着剤層、フックアンドループタイプファスナ、ヘッド付ファスナ、またはそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。１つの望ましい実施形態において、１つ以上のシート部材は、絶縁空洞と反対側にシート部材上に感圧接着剤層の形態の取付け部材を含む。

本発明のさらなる実施形態において、絶縁要素は、バッテリパック用の成形された絶縁要素を含む。成形された絶縁要素は、１つ以上の型成形された（ｍｏｌｄｅｄ）シート部材を含んでもよく、各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、シート部材は互いに組合さって、（ｉ）下部シート部材、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、および（ｉｉｉ）上部シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成する。本発明の１つの望ましい実施形態において、型成形された絶縁要素の各シート部材は、型成形されたシート部材を含む。

本発明は、さらに、ハウジングと組合せて絶縁要素を含む絶縁要素アセンブリであって、ハウジングが、（ｉ）下部トレイと、（ｉｉ）１つ以上の側壁であって、これらの１つ以上を下部トレイまたは取付け可能な蓋に取付けてもよい、１つ以上の側壁と、（ｉｉｉ）下部トレイ、１つ以上の側壁、または両方に取付け可能である取付け可能な蓋とを含む、絶縁要素アセンブリに関する。ハウジング構成要素を互いに取付けて、絶縁要素を収容するのに適したトレイ空洞を形成してもよい。本発明の１つの望ましい実施形態において、トレイ空洞の内面領域が実質的にすべて、絶縁要素によって被覆されるように、絶縁要素がトレイ空洞にぴったり嵌合する。

本発明は、さらに、バッテリパックと組合せて上述された絶縁要素を含む、車両用の絶縁されたバッテリパックアセンブリに関する。本発明の絶縁されたバッテリパックアセンブリは、上述されたハウジングをさらに含んでもよい。

本発明は、また、上述された絶縁要素、絶縁要素アセンブリ、または絶縁されたバッテリパックアセンブリを含む車両に関する。本発明の一実施形態において、車両は、ディーゼル、ガス、および電気などの任意の組合せによって動力供給することができるハイブリッド車両を含む。

本発明は、また、上述されたような絶縁要素、絶縁要素アセンブリ、およびバッテリパックアセンブリを製造する方法、ならびに、車両のバッテリパックを絶縁する方法に関する。本発明の１つの例示的な方法において、バッテリパックを絶縁する方法は、バッテリパックを望ましくなく低い温度から絶縁するように、上述された絶縁要素によって形成された絶縁空洞にバッテリパックを少なくとも部分的に閉じ込める工程を含む。

本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、開示された実施形態の次の詳細な説明および特許請求の範囲を検討後、明らかになるであろう。

本発明の原理の理解を促進するために、本発明の特定の実施形態の説明が続き、特定の文言が、特定の実施形態を説明するために使用される。それにもかかわらず、本発明の範囲の限定が、特定の文言の使用によって意図されないことが理解されるであろう。本発明が関連する当業者には通常想起されるような、説明される本発明の原理の変更、さらなる修正、およびそのようなさらなる適用が意図される。

図１を参照すると、ガス（またはディーゼル）および電気で走行するハイブリッド車両に使用されるような例示的なバッテリパックアセンブリまたは電源装置８が、蓋１６を有するトレイ１４に取付けられ、かつ本発明による無機繊維含有絶縁要素で絶縁された、複数のパワーモジュール１２を収容するバッテリパック１０を含む。そのような無機繊維含有絶縁要素は、たとえば、シート、マット、または任意の他の望ましい薄壁構造の形態になりうる。そのようなトレイ１４は、プラスチック、金属（たとえば、鉄、鋼、アルミニウム、マグネシウムなど）、またはそれらの組合せから製造することができる。示される例示的な絶縁要素は、蓋１６の下面上に取付けられた（たとえば、接合された）無機繊維シート１８と、トレイ１４の上面上に取付けられた（たとえば、接合された）無機繊維シート２０とを含む。絶縁要素は、また、トレイ１４の側壁の１つ以上またはすべての上に取付けられた（たとえば、接合された）無機繊維または何らかの他の適切な絶縁材料のシート２２を含んでもよい。

バッテリパック１０を所望の温度範囲内に維持するために、必要に応じて、空気を通路２５およびダクト２６を通して循環させて、バッテリパック１０を冷却してもよいし、ヒータ２８（たとえば、ワイヤ加熱要素）を始動させて、バッテリパック１０を温めてもよいし、両方を用いてもよい。望ましくは、空気が、バッテリパック１０を囲む通路２５内を流れることができるように、バッテリパック１０は、シート１８、２０、および２２によって囲まれた絶縁空洞２９内に位置決めされる。トレイ１４は、車両の本体３２に形成されたウェルまたは空洞３０内で受けられ取付けられるように設計される。バッテリパックアセンブリを形成する上述された構成要素の各々を、以下でより詳細に説明する。

Ｉ．絶縁要素
本発明の絶縁要素は、１つ以上のシート、マット、または他の薄壁繊維含有構造を含み、これらの各々は、無機繊維を含有する。各シートまたはマットは、バッテリパックの一部またはバッテリパックの全外面を絶縁するなどの意図された目的のため、所望の形状およびサイズを有してもよい。１つ以上のシート、マット、または他の薄壁構造を、絶縁空洞を設けるように、互いに取付けてもよいし、取り外さずに互いに対して位置決めしてもよい。１つ以上のシート、マット、または他の薄壁構造によって形成された絶縁空洞は、以下で説明されるように、絶縁空洞内に位置決めされた、バッテリパックなどのいかなる物体も絶縁する。

Ａ．絶縁要素構成
本発明の１つの例示的な実施形態において、バッテリパック用絶縁要素は、（ｉ）下部シート部材と、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材と、（ｉｉｉ）上部シート部材とを含み、絶縁要素のシート部材を互いに組合せて、（ｉ）下部トレイシート部材、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、および（ｉｉｉ）上部蓋シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成してもよい。本発明の１つの望ましい実施形態において、絶縁要素は、（ｉ）下部シート部材と、（ｉｉ）下部シート部材および／または上部シート部材に取付けられた少なくとも１つの側壁シート部材と、（ｉｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、下部シート部材、または両方に取付けられた上部シート部材とを含み、絶縁要素のシート部材を互いに組合せて、（ｉ）下部トレイシート部材、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、および（ｉｉｉ）上部シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成してもよい。本発明の例示的な絶縁要素が、図２に示されている。

図２に示されるように、例示的な絶縁要素１１が、１つ以上のシート１８および２０〜２４を含む。本発明の一実施形態において、例示的な絶縁要素１１は、６の別個のシート１８および２０〜２４を含み、これらは、（ｉ）互いに離れていて（すなわち、互いに取付けられていない）もよいし、（ｉｉ）１つ以上６未満のシートが互いに取付けられるように、互いに取付けてもよいし、（ｉｉｉ）６のシートがすべて互いに取付けられるように、互いに取付けてもよい。本発明のさらなる実施形態において、例示的な絶縁要素１１は、図２に示されるように、６の別個のシート構成要素（すなわち、構成要素１８および２０〜２４）を有する１つのシートを含む。望ましくは、例示的な絶縁要素１１は、構成要素１８および２０〜２４を有する１つの無機繊維シートを含む。

図２の例示的な絶縁要素１１は、下部シート部材２０と、下部シート部材２０に取付けられた側壁シート部材２１〜２４と、少なくとも１つの側壁シート部材、この場合は側壁シート部材２４に取付けられた上部シート部材１８とを含む。図３に示されるように、例示的な絶縁要素１１は、（ｉ）下部シート部材２０、（ｉｉ）側壁シート部材２１〜２４、および（ｉｉｉ）上部シート部材２４に囲まれた絶縁された空洞２９を形成する。側壁シート部材２１〜２４は、互いに取付けられず、互いに密に近接するおよび／または接触するだけでもよい。あるいは、側壁シート部材２１〜２４を、図３に示された合わせ目５１〜５４に沿って互いに取付けてもよい。隣接した側壁シート部材を互いに取付ける適切な方法としては、接着剤接合、ステッチング（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）、ステープル留め（ｓｔａｐｌｉｎｇ）などが挙げられるが、これらに限定されない。

図３に示されているように、例示的な絶縁要素１１は、上部シート部材１８のエッジ５８が側壁シート部材２３の端縁５９と密に近接するおよび／または接触するように、上部シート部材１８を絶縁された空洞２９の上に折り曲げることによって、実質的に閉じ込められた絶縁された空洞２９を形成する。絶縁された空洞２９は、バッテリパックなどの物体を収容し、かつ望ましくなく冷たいおよび／または熱い温度からバッテリパックなどの物体を絶縁するのに適している。

本発明の１つの例示的な実施形態において、図３に示される例示的な絶縁要素１１などの絶縁要素は、型成形された絶縁要素を含んでもよい。型成形された絶縁要素は、１つ以上の型成形されたシート部材を含んでもよく、各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、シート部材は、互いに組合さって、（ｉ）下部シート部材、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、および（ｉｉｉ）上部シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成する。１つの望ましい実施形態において、絶縁要素を型形成する１つ以上のシート部材の各々は、型成形されたシート部材を含む。１つ以上の型成形されたシート部材および存在する場合は任意の他のシート部材（すなわち、型成形されていないシート部材）の組合せは、バッテリパックなどの物体を絶縁するのに適した絶縁空洞を形成する。

本発明の１つの望ましい実施形態において、型成形された絶縁要素は、（ｉ）下部シート部材と、（ｉｉ）下部シート部材および／または上部シート部材に取付けられた少なくとも１つの側壁シート部材と、（ｉｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、下部シート部材、または両方に取付けられた上部シート部材とを含み、少なくとも１つの側壁シート部材の少なくとも一部が、下部シート部材に実質的に垂直な平面にあり、上部シート部材は、下部シート部材に実質的に平行な平面に折り曲げ可能である。少なくとも１つの側壁シート部材は、下部シート部材の周囲に沿って２つ以上の連結されていない側壁を含んでもよいし、下部シート部材の全周囲に沿って延びる１つの側壁を含んでもよい。

本発明の絶縁要素がさまざまな構成を有してもよいこと、および、図２〜３に示された例示的な絶縁要素１１が、本発明の絶縁要素の一例にすぎないことに留意されたい。たとえば、絶縁要素は、下部シート部材が円形形状を有する場合など、下部シート部材の周囲に沿って延在する１つの側壁を含んでもよい。他の実施形態において、絶縁要素は、下部シート部材が八角形形状を有する場合など、下部シート部材の周囲に沿って延びる８以上の側壁を含んでもよい。さらに、１つ以上の側壁は、図２〜３に示されたような下部シート部材とは対照的に、上部シート部材の周囲に沿って延びてもよい。他の実施形態において、下部シート部材および上部シート部材の両方が、下部シート部材および上部シート部材の周囲に沿って延びる１つ以上の側壁シート部材を有してもよい。下部シート部材、側壁シート部材、および上部シート部材の任意の組合せを、その組合せがバッテリパックなどの物体を絶縁するのに適した絶縁空洞を形成する限り、本発明に使用してもよい。

Ｂ．絶縁要素材料
本発明の絶縁要素は無機繊維を含む。本発明での使用に適切な無機繊維としては、たとえば、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維、ボロン繊維、アルミナ・ボロシリケート繊維、カルシア（ｃａｌｃｉａ）−マグネシウムシリケート繊維、炭化ケイ素繊維、焼きなまされたセラミック繊維、石英繊維、およびそれらの混合物などの、酸化物および非酸化物セラミック繊維を挙げてもよいが、これらに限定されない。本発明の１つの例示的な実施形態において、各シートまたはマットは、セラミック繊維、ガラス繊維、またはそれらの組合せを含む。有用であろう市販の繊維としては、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（ジョージア州オーガスタ（Ａｕｇｕｓｔａ， ＧＡ））から入手可能なセラファイバー（ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ）（登録商標）アルミノシリケート繊維、ユニフラックス・コーポレーション（Ｕｎｉｆｒａｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（ニューヨーク州ナイアガラフォールズ（Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ， ＮＹ））から入手可能なファイバーフラックス（ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ）（登録商標）７０００Ｍアルミノシリケート繊維、ダイソン・インコーポレイテッド（Ｄｙｓｏｎ Ｉｎｃ．）（英国ウィルトシャー（Ｗｉｌｔｓｈｉｒｅ， ＵＫ））からサフィル（ＳＡＦＦＩＬ）（登録商標）の商品名で入手可能なアルミナ繊維、および３Ｍカンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州セントポール（Ｓｔ． Ｐａｕｌ， ＭＮ））から入手可能なネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）（登録商標）繊維が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明の絶縁要素を形成するために使用されるシート、マット、または他の薄壁構造は、さまざまな繊維含有構成を含んでもよい。典型的には、各シート、マット、または他の薄壁構造は、不織布、織布（ｗｏｖｅｎ ｆａｂｒｉｃ）、編物、一方向生地、スクリム（ｓｃｒｉｍ）、メッシュ、またはそれらの組合せを含む。望ましくは、各シート、マット、または他の薄壁構造は、ニードルパンチ（ｎｅｅｄｌｅｐｕｎｃｈｅｄ）不織布または水流交絡（ｈｙｄｒｏｅｎｔａｎｇｌｅｄ）不織布などの不織布を含む。ポリマーフィルム、ポリエステルスパンボンドファブリックなどのスパンボンドポリマー繊維（ｓｐｕｎｂｏｎｄｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｆｉｂｅｒｓ）の外層の間に挟まれた無機繊維の繊維バット（ｆｉｂｅｒ ｂａｔｔ）、または他の繊維含有層などの、不織布と他のファブリックとの組合せも使用してもよい。

典型的には、本発明の絶縁要素の各シートまたはマットの全体的な平均シート厚さは、約１０ｍｍまでである。最終用途および使用される材料によっては、絶縁要素の各シートまたはマットの平均シート厚さは、約１．０ｍｍほども小さくてもよい。望ましくは、絶縁要素の各シートまたはマットの平均シート厚さは、約２．０ｍｍから約５．０ｍｍ、より望ましくは約３．０ｍｍから約４．０ｍｍである。

本発明の絶縁要素を形成するために使用されるシート、マット、または他の薄壁繊維含有構造は、無機繊維を互いに接合するのを助けるためのバインダー材料、充填剤材料、ポリマー繊維などの他の繊維、またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない１つ以上の付加的な任意の構成要素をさらに含んでもよい。適切なバインダー材料としては、溶媒ベースのまたは水溶媒ベースの材料である有機ポリマーまたはオリゴマーが挙げられるが、これらに限定されない。水ベースの材料が環境的な理由で望ましく、水溶媒ベースの材料としては、アクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタン、および合成ゴム、たとえば、スチレンブタジエンゴムまたはスチレンアクリロニトリルゴムを挙げてもよい。

本発明の一実施形態において、本発明の絶縁要素を形成するために使用される各シートまたはマットは、無機繊維と、無機繊維を互いに接着するためのバインダーとして作用する熱可塑性ポリマー繊維とを含む。この実施形態において、シートまたはマットを熱形成して、向上した構造的一体性を有するマットまたはシートを形成してもよい。存在する場合、熱可塑性ポリマー繊維は、望ましくは、シートまたはマットの総重量を基準にして約４０重量パーセント（ｐｂｗ）までを構成する。

本発明の１つの望ましい実施形態において、本発明の絶縁要素を形成するために使用される各シート、マット、または他の薄壁繊維含有構造は、バインダーなどの付加的な構成要素を使用しない同じサイズの（ｓｉｚｅｄ）またはサイズの整っていない（ｕｎｓｉｚｅｄ）無機繊維を含む。この実施形態において、無機繊維は、ニードルパンチ操作、水流交絡操作、またはステッチボンド操作などによって、互いに機械的に接合される。本発明の絶縁要素を形成するために使用される各シート、マット、または他の薄壁繊維含有構造は、上述された無機繊維から選択される同じサイズのまたはサイズの整っていない無機繊維の任意の組合せを含んでもよいし、上述された無機繊維から選択される同じサイズのまたはサイズの整っていない無機繊維の任意の組合せから本質的になってもよいし、上述された無機繊維から選択される同じサイズのまたはサイズの整っていない無機繊維の任意の組合せからなってもよい。

Ｃ．絶縁要素を製造するための方法
本発明の絶縁要素は、望ましくは、繊維のかさばりを制御するように、すなわち、絶縁要素の厚さを最小にするように拘束された無機繊維から形成され、一方、望ましくは操作の間バッテリパックの温度を狭い温度範囲内に制御することを可能にするように十分な絶縁を与える。繊維は、当該技術において知られているものを含むいくつかの方法で拘束することができる。そのような方法としては、（ｉ）セラミック繊維などの無機繊維のウェットレイド（ｗｅｔ ｌａｉｄ）紙またはシートを、任意のバインダーで形成すること、（ｉｉ）片側または両側上に任意のシート材料（たとえば、織布、不織布、編物、スクリムファブリック、またはメッシュファブリックの形態の付加的な無機繊維または他の繊維のファブリック）を有してもよい無機繊維の繊維バットをニードルパンチすること、（ｉｉｉ）無機繊維の繊維バットをステッチボンドすること、（ｉｖ）結果として生じる絶縁要素のための所望の形状を有するポーチまたはバッグ内に無機繊維を閉じ込めること、および（ｖ）セラミック繊維などの無機繊維のシートまたはマットを、任意のバインダーで成形することが挙げられるが、これらに限定されない。

例示的なウェットレイド紙プロセスにおいて、無機繊維をバインダーと混合して、スラリーを形成し、必要であればバインダーを凝固させ、スラリーを、たとえばフォードリニア（Ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ）機などの製紙機のスクリーン上に投げ入れる。スラリーは、さらに、凝固剤、界面活性剤、充填剤、有機繊維、消泡剤、またはそれらの組合せを含有してもよい。典型的な凝固剤はミョウバンである。次に、成形またはニードルパンチプロセスなどのさらなる処理が望ましい場合、紙を脱水し乾燥させる。

絶縁要素は、また、無機繊維バットをステッチボンドまたはニードルパンチすることによって形成してもよい。バットは、バットの一方または両方の主面上にシート材料を含んでもよい。使用してもよいシート材料としては、ポリマーフィルム、織布、および不織布が挙げられるが、これらに限定されない。

成形された絶縁要素を、また、いくつかの方法を用いて形成してもよい。１つの成形操作において、鋳型（ｍｏｌｄ）／金型（ｄｉｅ）および真空を用いて、鋳型（ｍｏｌｄ）／金型（ｄｉｅ）の形状内のスラリーを脱水する。そのような成形プロセスは、ダンサー・インコーポレイテッド（Ｄａｎｓｅｒ Ｉｎｃ．）（ウェストバージニア州パーカーズバーグ（Ｐａｒｋｅｒｓｂｕｒｇ， ＷＶ））で開発され、かつ米国特許第６，５９６，１２０号明細書に記載された真空技術と同様であり、これの主題をその全体を引用により本明細書に援用する。１つのそのような例示的な方法において、内部骨格が、パーツを通る所望の真空引き／真空分配を可能にするように設計され構成される。ダイの外側セクションは、バッテリパック、またはマルチパート構造のためのバッテリパックのセクションの形態である。所望のサイズおよび形状を有するダイをスラリー中に沈めた後、所望の繊維重量、厚さ、および密度の一部がもたらされる。ダイの影響に加えて、パーツの物理特性は、主として、浸漬時間およびスラリーの特徴によって制御される。次に、湿潤状態の形成されたパーツを、形成ダイから解放し、オーブンまたは他の利用可能な乾燥手順で乾燥させる。

別の例示的な形成プロセスは、パーツを直接バッテリパックハウジング構成要素に成形することを伴う。このプロセスにおいて、金型「機構（ｓｅｔ−ｕｐ）」は、２つのパーツ、すなわち、（ｉ）実際のバッテリハウジング構成要素および（ｉｉ）ハウジング構成要素の一般的な形状を有するダイから構成される。金型は、ハウジング構成要素内の所望の「嵌合」によって、より小さいまたはより大きいことができる。ダイは、上述されたダイと同じ構造のものであり、すなわち、少なくとも、真空システムのための内側の骨格、およびバッテリパックハウジング構成要素の形態の外側のシェルを備えた多構成要素である。所望のプロセスでは、実際のハウジング構成要素は、いったん機構がスラリーに導入されると、作られる開いた空洞内にスラリーが容易に移動することができるように、金型に関連してセットアップされる。スラリー特性、およびバッテリパック絶縁体の目標物理特性（たとえば、重量、厚さ、プロファイルなど）によって定められる所望の量の時間の間、機構をスラリー中に浸漬し、真空を引く。いったん浸漬および真空プロセスが完了すると、機構をスラリーから持上げ、絶縁体がハウジング構成要素内にしっかりと嵌合するようにハウジング構成要素を引上げる（水力学または他の適切な手段によって）。同時に、空気を内側のダイからブローして、絶縁体をハウジング構成要素内に解放する。次に、絶縁体を収容するハウジング構成要素を解放し、さまざまな乾燥プロセスによって乾燥させる。

Ｄ．他の絶縁要素構成要素
本発明のいくつかの例示的な実施形態において、絶縁要素は、１つ以上の無機繊維シートまたはマットを含み、各シートまたはマットは、上述されたような１つ以上の繊維含有層（たとえば、単独の、またはポリエステルスパンボンドファブリックなどの他の層の間に挟まれた無機繊維の繊維バット）を含む。本発明の他の実施形態において、絶縁要素は付加的な非繊維層を含む。１つの例示的な実施形態において、本発明の絶縁要素は、バッテリパックアセンブリのハウジング構成要素（すなわち、トレイ、側壁、および／または蓋）の表面などの１つ以上の望ましい表面に絶縁要素を取付けるために使用される取付け部材を含む。取付け部材は、たとえば、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、もしくは構造用接着剤などの接着剤、たとえば、３Ｍカンパニー（ミネソタ州セントポール））から入手可能なスコッチメイト（ＳＣＯＴＣＨＭＡＴＥ）（登録商標）ファスナのようなフックアンドループタイプファスナ、もしくは３Ｍカンパニー（ミネソタ州セントポール））から入手可能なデュアルロック（ＤＵＡＬ ＬＯＣＫ）（登録商標）ファスナなどのヘッド付ファスナなどの機械的ファスナ、またはそれらの任意の組合せであってもよい。

感圧接着剤（ＰＳＡ）の例としては、アクリルＰＳＡ、粘着性ブロックコポリマーＰＳＡ、ポリウレタンＰＳＡ、ポリアミドＰＳＡ、エチレン酢酸ビニルＰＳＡなどのポリオレフィンＰＳＡなどが挙げられるが、これらに限定されない。ハウジング構成要素に接合するのに適した接着剤のタイプは、たとえば、高表面エネルギープラスチック、低表面エネルギープラスチック、金属などの、ハウジング構成要素の壁の材料によってもよい。接着剤を、絶縁要素のシート、絶縁要素のシート上のプライマー、または絶縁要素のシート上のバリヤ層に直接塗布してもよい。あるいは、絶縁要素を接着剤でハウジングに取付けることができるように、接着剤をハウジング構成要素の表面に塗布してもよい。接着剤を、絶縁要素のシートまたはハウジング構成要素上にスプレーしてもよいし、絶縁要素のシートまたはハウジング構成要素上にコーティングしてもよいし、転写接着剤またはダブルコーティングテープとして供給し、絶縁要素のシートまたはハウジング構成要素に積層してもよい。接着剤転写テープは、３Ｍカンパニーから、３Ｍ（登録商標）の商品名で、接着剤転写テープ４６８ＭＰ、接着剤転写テープ４６８ＭＰＦ、接着剤転写テープ９６６などの製品番号で入手可能である。他の適切な接着剤も、接着剤の供給業者からさまざまな形態で市販されている。ポリエステルフィルム接着剤などのホットメルト接着剤、フィルム接着剤、および熱硬化性フィルム接着剤が、ボスティック・フィンドレー・インコーポレイテッド（Ｂｏｓｔｉｋ Ｆｉｎｄｌｅｙ， Ｉｎｃ．）（マサチューセッツ州ミドルトン（Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ， ＭＡ））から市販されている。

適切な感圧接着剤としては、たとえばラテックスなどの水溶媒ベースの接着剤、および溶媒ベースの接着剤の両方を挙げてもよい。本発明での使用に適切な感圧接着剤としては、米国再発行特許第Ｒｅ２４，９０６号明細書（ウルリヒ（Ｕｌｒｉｃｈ））、米国特許第４，１８１，７５２号明細書（マルテンス（Ｍａｒｔｅｎｓ）ら）、米国特許第５，６０２，２２１号明細書（ベネット（Ｂｅｎｎｅｔｔ）ら）、および米国特許第５，６３７，６４６号明細書（エリス（Ｅｌｌｉｓ））に開示された感圧接着剤が挙げられるが、これらに限定されない。これらの特許の各々の主題をその全体を引用により本明細書に援用する。

ホットメルト接着剤は、感圧性であってもよいし、熱活性化されてもよく、すなわち、室温で非粘着性であってもよい。本発明での使用に適切なホットメルト接着剤としては、米国特許第４，８３３，１７９号明細書（ヤング（Ｙｏｕｎｇ）ら）、米国特許第６，６３０，５３１号明細書（カンドプル（Ｋｈａｎｄｐｕｒ）ら）、および米国特許第６，２９４，２４９号明細書（ハマー（Ｈａｍｅｒ）ら）に開示されたホットメルト接着剤が挙げられるが、これらに限定されない。これらの特許の各々の主題をその全体を引用により本明細書に援用する。

構造用接着剤としては、硬化して熱硬化性マトリックスになる接着剤が挙げられ、エポキシ接着剤およびポリウレタン接着剤が挙げられる。接着剤を、従来のコーティングまたはスプレープロセスを用いて、１００％固体接着剤、溶媒ベースの接着剤、または水溶媒ベースの接着剤として塗布してもよいし、フィルム接着剤として塗布し、積層してもよい。硬化性固体接着剤が、熱、およびまたはたとえばＵＶ光などの光で硬化される一液または二液系として入手可能である。適切な硬化性接着剤としては、米国特許第５，５３６，８０５号明細書（カンガス（Ｋａｎｇａｓ））、米国特許第５，４７２，７８５号明細書（ストビー（Ｓｔｏｂｂｉｅ）ら）、およびＥＰ６２０，２５９号明細書（ジョージ（Ｇｅｏｒｇｅ）ら）に開示されたものが挙げられるが、これらに限定されない。フィルム接着剤は、部分的に硬化させて、粘着性フィルムを提供してもよいし、それらは、硬化後に熱硬化性マトリックスを形成する硬化性成分および熱可塑性成分を含んでもよい。本発明での使用に適切な構造用フィルム接着剤としては、３Ｍ（登録商標）スコッチウェルド（Ｓｃｏｔｃｈ−Ｗｅｌｄ）（登録商標）構造用接着剤フィルムＡＦ１２６赤、３Ｍ（登録商標）スコッチウェルド（登録商標）構造用接着剤フィルムＡＦ１１１、３Ｍ（登録商標）スコッチウェルド（登録商標）構造用接着剤フィルムＡＦ４２、および３Ｍ（登録商標）スコッチウェルド（登録商標）構造用接着剤フィルムＡＦ４６などの、３Ｍカンパニーから市販されている構造用接着剤フィルムが挙げられるが、これらに限定されない。

他の層もさまざまな目的で絶縁要素に含めてもよい。そのような層としては、他の層の、無機繊維の絶縁シートもしくはマットまたは他の層への接着を向上させるためのプライマー、露出した接着剤層の表面上の保護フィルムまたはテキスタイル（たとえば、剥離ライナ）、および保護コーティングが挙げられるが、これらに限定されない。さらに、付加的な絶縁のため、米国特許第３，５９１，４００号明細書に記載されたような反射コーティング／フィルムを、絶縁要素の１つ以上のシートの内面（すなわち、絶縁空洞および／またはバッテリパックに面する表面）に塗布することができ、この特許の主題をその全体を引用により本明細書に援用する。そのような反射コーティング／フィルムを、ロールコーティング、ナイフコーティング、およびダイコーティング（ｄｉｅ ｃｏａｔｉｎｇ）を含むがこれらに限定されない既知のコーティング技術を用いて、１つ以上のシートに塗布してもよい。

絶縁要素は、１つを超える非繊維層および／または接着剤層を含んでもよい。いくつかの場合、付加的な接着剤層を用いて、感圧接着剤の絶縁要素への接合を向上させてもよい。たとえば、ホットメルト接着剤を絶縁要素上に直接コーティングすることによって、またはホットメルト接着剤もしくは熱硬化性接着剤の層を絶縁要素上に積層することによって、ホットメルト接着剤の層を絶縁要素に塗布してもよく、感圧接着剤を、ホットメルト接着剤層または熱硬化性接着剤層上にコーティングまたは積層することができる。別の例として、たとえばキャストポリプロピレンフィルムなどのプラスチックフィルムの層を、ホットメルト接着剤または熱硬化性接着剤を使用して、絶縁要素に積層してもよく、その後、感圧接着剤をプラスチックフィルム上にコーティングするかプラスチックフィルムに積層することができる。これらの場合、ホットメルト接着剤、熱硬化性接着剤、およびプラスチックフィルムは、より滑らかな表面をもたらして、感圧接着剤の、絶縁要素の繊維へのより良好な固着を可能にする。さらに、絶縁要素のシート部材を、ホットメルト接着剤、熱硬化性接着剤、プラスチックフィルム、不織スクリムなどの、シート部材の繊維に接着する層に取付け、後で、ハウジング構成要素の表面または絶縁要素のシート部材に塗布された接着剤を使用して、ハウジング構成要素に取付けてもよい。このタイプの塗布のための適切な接着剤としては、上述された接着剤転写テープ、および３Ｍ（登録商標）汎用４５スプレー接着剤などのスプレー接着剤が挙げられる。

１つの例示的な絶縁要素構成が図４に示されている。図４を参照すると、蓋１６に接合された感圧接着剤層３４、およびシート１８に接合されたホットメルト接着剤層３６を使用して、中間層３８がそれらの間に挟まれた状態で、シート１８を蓋１６の内面上に取付けてもよい。中間層３８は、たとえば、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロンなど、またはそれらの任意の組合せから製造された、ポリマースクリム、不織布、織布、フォーム、またはフィルムであってもよい。たとえば、ホットメルト接着剤をシート１８の上にコーティングしてもよく、ナイロン不織スクリム３８を接着剤層３６に積層してもよい。感圧接着剤層３４を、ナイロンスクリムに接着された感圧接着剤転写テープの形態で提供して、取付け部材を備えた絶縁要素を提供してもよい。

感圧接着剤は、上述された感圧接着剤を含む、バッテリパックアセンブリのハウジング構成要素の表面に取付けるのに適したいかなるタイプのものであってもよい。ハウジング構成要素に接合するのに適した接着剤のタイプは、たとえば、高表面エネルギープラスチック、低表面エネルギープラスチック、金属などの、ハウジング構成要素の壁の材料によってもよい。接着剤を、絶縁要素のシート、絶縁要素のシート上のプライマー、または絶縁要素のシート上のバリヤ層に直接塗布してもよい。接着剤を、絶縁要素のシート上にスプレーしてもよいし、転写接着剤またはダブルコーティングテープとして供給し、絶縁要素のシートに積層してもよい。接着剤転写テープは、３Ｍカンパニーから、３Ｍ（登録商標）の商品名で、接着剤転写テープ４６８ＭＰ、接着剤転写テープ４６８ＭＰＦ、接着剤転写テープ９６６などの製品番号で入手可能である。

ＩＩ．絶縁要素アセンブリ
本発明は、また、ハウジングと組合せて上述された絶縁要素を含む絶縁要素アセンブリであって、ハウジングが、次の構成要素、すなわち、下部トレイ、１つ以上の側壁、および下部トレイ、１つ以上の側壁、または両方に取付け可能である取外し可能な蓋のうちの１つ以上を含む、絶縁要素アセンブリに関する。本発明のこの実施形態において、絶縁要素は、望ましくは、（ｉ）下部トレイ、（ｉｉ）１つ以上の側壁、および（ｉｉｉ）取外し可能な蓋などのハウジング構成要素によって形成されたトレイ空洞内に位置決めされるようなサイズである。本発明の１つの望ましい実施形態において、ハウジングは、１つ以上のトレイ側壁が取付けられた下部トレイと、１つ以上のトレイ側壁、下部トレイ、または両方に取付け可能である取外し可能な蓋とを含み、絶縁要素は、（ｉ）１つ以上のトレイ側壁を有する下部トレイ、および（ｉｉ）取外し可能な蓋によって形成されたトレイ空洞内に位置決めされるようなサイズである。本発明のさらなる望ましい実施形態において、ハウジングは、下部トレイと、１つ以上の側壁が取付けられた取外し可能な蓋とを含み、絶縁要素は、（ｉ）下部トレイ、および（ｉｉ）１つ以上のトレイ側壁を有する取外し可能な蓋によって形成されたトレイ空洞内に位置決めされるようなサイズである。

図５は、内面４２と、側壁４１ａ〜４１ｃとを有する例示的な下部トレイ４０を示す。図５に示されていないが、取付け可能な蓋を、例示的な下部トレイ４０の部分に沿った開口部４３ａ〜４３ｃの１つ以上の取付けデバイス（たとえば、ねじ）を使用して、例示的な下部トレイ４０に機械的に取付けるように構成してもよい。例示的な下部トレイ４０は、また、内面４２に沿って分配された大きい開口部４７および小さい開口部４８を含む。大きい開口部４７を使用して、トレイ４０を車両の空洞内に位置決めしてもよい。たとえば、くぎ（ｐｅｇ）またはプラグ（図示せず）を車両の空洞の下面に沿って分配してもよい（たとえば、図１に示された車両本体３２内の空洞３０を参照のこと）。くぎまたはプラグは、大きい開口部４７を通って上方に延ばして、トレイ４０を空洞内に位置決めしてもよい。小さい開口部４８を使用して、取付けデバイス（たとえば、ねじ）を小さい開口部４８を通して基材に挿入することによって、トレイ４０を車両本体などの基材にさらに固定してもよい。

上述されたように、例示的な下部トレイ４０を、プラスチック、金属（たとえば、鉄、鋼、アルミニウム、マグネシウムなど）、またはそれらの組合せから製造することができる。下部トレイは、搬送可能であってもよいし、車両内の位置などの所与の位置に固定され、任意に取外し可能であってもよい。本発明の１つの例示的な実施形態において、例示的な下部トレイ４０は、車両の空洞（図１に示されているような）に固定される。この実施形態において、例示的な下部トレイ４０は、（ｉ）トレイ４０および取付け可能な蓋（図示せず）によって形成されたトレイ空洞内に位置決めされたバッテリパックに空気を供給するための空気供給部および／または入口に適した領域５１、ならびに（ｉｉ）望ましい場合、空気をトレイ空洞から除去するための空気出口に適した領域５２を含んでもよい。あるいは、空気を空気供給部を介して供給し、次に、トレイ空洞内で循環させてもよい。図５に示されているように、例示的な下部トレイ４０は、車両本体内の空洞（図示せず）の下面に取付けられたウェッジ（ｗｅｄｇｅ）５４ａ〜５４ｃに近接していてもよい。ウェッジ５４ａ〜５４ｃは、車両の後部衝撃衝突の間、バッテリパック（トレイ４０内に位置決めされた）を上方に押しやるように設計される。そのような衝突において、バッテリパックの上方移動は、バッテリパック内のパワーモジュール（図１のパワーモジュール１２を参照のこと）の損傷を最小にすると考えられる。

例示的な下部トレイ４０との使用に適した例示的な無機繊維シートが、図６に示されている。図６に示されているように、シート４５が、下部トレイ４０の内面４２上に取付けるのに適したパターン４４を有してもよい。パターン４４は、無機繊維シートを構成し、シート表面は、その中に大きい開口部４７’および小さい開口部４８’を収容する。シート４５のパターン４４の大きい開口部４７’および小さい開口部４８’は、図５に示された下部トレイ４０の表面４２内の大きい開口部４７および小さい開口部４８に対応する。そのような開口部は、シート４５を下部トレイ４０に位置決めし取付けるために有用であろう。上述されたように、下部トレイ４０（およびシート４５）を車両本体の空洞内に位置決めするために、くぎまたはプラグが大きい開口部４７（および大きい開口部４７’）を通って延ばしてもよい。シート４５のパターン４４の小さい開口部４８’を使用して、シート４５を下部トレイ４０および／または車両本体の空洞に機械的に取付けてもよい。あるいは、上述されたように、接着剤などの他の取付け部材を使用して、シート４５を下部トレイ４０に取付けてもよい。

取付け可能な蓋が示されていないが、取付け可能な蓋および例示的な下部トレイ４０との使用に適した例示的な無機繊維シートが、図７に示されている。図７に示されているように、シート４９が、例示的な下部トレイ４０との使用のために取付け可能な蓋の内面上に取付けるのに適したパターン４６を有してもよい。パターン４４と同様に、シート４９のパターン４６は、その中に大きい開口部５０を含む。大きい開口部５０は、取付け可能な蓋の表面外形内の開口部に対応してもよい。そのような開口部は、（ｉ）シート４９を取付け可能な蓋に位置決めするおよび／または取付ける、および／または（ｉｉ）取付け可能な蓋の内面上に、くぎまたはプラグが延在するための開口部を設け、ペグまたはプラグをスペーサとして使用して、バッテリパックの上面とバッテリパックより上に位置決めされかつバッテリパックから隔置されたシート４９の下面との間の空気通路（図１の空気通路２５を参照のこと）を確実にするのに有用であろう。

１つ以上の付加的な無機繊維シートを、下部トレイおよび／または取付け可能な蓋から離れた、または下部トレイおよび／または取付け可能な蓋に取付けられた側壁の内面上に取付けてもよい。上述されたように、本発明の絶縁要素を形成するために使用される１つ以上のシート、マット、または他の薄壁構造は、ともに、絶縁空洞を形成し、絶縁空洞を使用して、バッテリパックを望ましくない低温から絶縁してもよい。図６〜７に示されているように、所望のパターンを有する個別のシートを、下部トレイ、取付け可能な蓋、および／またはハウジングの１つ以上の側壁の表面外形に対応させ、それらの上に取付けてもよい。この実施形態において、ハウジング構成要素でトレイ空洞を形成する（すなわち、トレイ、側壁、および蓋を、必要に応じて互いに取付けて、トレイ空洞を形成する）工程は、同時に、トレイ空洞の内面上に絶縁空洞を形成する。あるいは、上述されたように、単一の無機繊維シートを、ハウジング構成要素によって形成されたトレイ空洞の内面に対応するように構成してもよい。この代替実施形態において１シート絶縁要素は、上述されたような型成形された絶縁要素を含んでもよい。

絶縁空洞を形成するためのシート部材の組合せに関して上で示されたように、本発明の絶縁要素アセンブリは、さまざまな構成を有してもよい。たとえば、絶縁要素アセンブリは、トレイが円形形状を有する場合など、トレイの周囲に沿って延びる１つの側壁を有するトレイを含んでもよい。他の実施形態において、トレイが八角形形状を有する場合など、トレイは、トレイの周囲に沿って延びる８以上の側壁を含んでもよい。さらに、１つ以上の側壁は、図５に示されたようなトレイとは対照的に、蓋の周囲に沿って延ばしてもよい。他の実施形態において、トレイおよび蓋の両方が、トレイおよび蓋の周囲に沿って延在する１つ以上の側壁を有してもよい。トレイ、側壁、および蓋の任意の組合せを、バッテリパックなどの物体を絶縁するための絶縁要素を収容するのに適したトレイ空洞を形成する限り、本発明に使用してもよい。

本発明の絶縁要素および絶縁要素アセンブリは、最小のシート厚さにおける良好な熱絶縁という利点をもたらす。シート厚さを最小にすることによって、空間を保存することができ、これは、たとえば、自動車、航空機、船舶、および他のそのような車両などの用途には重要な考慮事項である。空間を保存することは、限られた量の空間が、典型的には、車両に使用される構成要素の各々のために利用可能である自動車において特に重要である。したがって、本発明の絶縁要素によって形成された絶縁空洞が、バッテリパックなどの絶縁すべき物体の寸法に実質的に等しいかその寸法よりわずかに大きい（すなわち、空気通路を設けるため）寸法を有することが望ましい。さらに、本発明の一実施形態において、絶縁空洞を形成する絶縁要素が、絶縁要素を形成するために使用される上述されたシート、マット、または薄壁構造の平均厚さに対応する実質的に均一な厚さを有する（すなわち、１つのシート部材の、別のシート部材上への重なりがない）ことが望ましい。さらに、ハウジング構成要素（すなわち、トレイ、側壁、および蓋）が、絶縁要素アセンブリに必要な空間を最小にするために最小の壁厚さを有することが望ましい。

ＩＩＩ．バッテリパックアセンブリ
本発明は、さらに、バッテリパックと、（ｉ）上述された絶縁要素または（ｉｉ）上述された絶縁要素アセンブリとを含むバッテリパックアセンブリに関する。バッテリパックを絶縁要素または絶縁要素アセンブリの絶縁空洞内に位置決めして、望ましくない低温からの保護をもたらしてもよい。

バッテリパックは既知であり、バッテリパックとしては、米国特許第６，４４５，５８２号明細書および欧州特許出願公開第１，２０２，３５９ Ａ２号明細書に開示されたものが挙げられるが、これらに限定されない。これらの特許の両方の主題をその全体を引用により本明細書に援用する。本発明のバッテリパックアセンブリを、たとえば、バッテリパックアセンブリを受けるようなサイズであり、かつ乗客室に（たとえば、座席またはフロアマットの下に）、荷物室に（たとえば、車のトランクのフロアにまたはスポーツ汎用車の後部の領域に）、およびおそらくは車両のエンジンベイなどに形成されたウェルまたは空洞などの空間を保存するように、車両のいくつかの場所に配置してもよい。高絶縁値を有する、本発明の絶縁要素を形成するために使用されるシートまたはマットの薄さは、バッテリパックのための空間が限られたハイブリッド車両用の内蔵型温度調節（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｃｌｉｍａｔｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）バッテリパックに特に有利である。そのようなバッテリパックは、典型的には、パックの空気チャンバ内の温度を最適な温度範囲内に維持するために、加熱ユニットおよび空調ユニットを含む。絶縁材料のための空間を最小にすることは、バッテリパックの加熱および冷却機能を行うように空気を循環させるための空気通路のより大きい空間を可能にすることができる。これは、バッテリパックを所望の温度範囲内に維持するために必要である加熱および／または冷却サイクルの回数ならびにサイクル時間を低減することができる。これは、空気移動デバイス（たとえば、ファンモータまたはブロワモータ）の寿命を延ばすことができ、バッテリの効率を向上させることができ、およびバッテリ寿命を長くする。

本発明を次の実施例によってさらに例示するが、実施例は、決して、本発明の範囲に制限を課すと解釈されるべきではない。それどころか、本発明のさまざまな他の実施形態、修正例、および均等物に頼ってもよいことがはっきり理解されるべきであり、それらは、ここでの説明を読んだ後、本発明の精神および／または特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者には想起されるであろう。

実施例１
バッテリパック用絶縁要素の準備
ウェアリング（Ｗａｒｉｎｇ）ブレンダ内で、約５０％のアルミナおよび約５０％のシリカの近似組成を有するバルクアルミノシリケート繊維（サーマルセラミックス・コーポレーション（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｃｏ．）からセラファイバー（ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ）（登録商標）の商品名で入手可能）９０部を水中に分散させて、希釈スラリー（約１％固体）を形成することによって、シートまたはマットの形態の例示的な絶縁要素を準備した。スラリーをプロペラミキサの下に配置し、５５％固体エチレン酢酸ビニルラテックス１８．２部を加え、混合した。混合の間、水３０００ｍｌ中にミョウバン１０グラムを含有する溶液を加え、形成されたラテックスを凝固させた。次に、スラリーを、スクリーン上にシートに形成して、脱水し、乾燥させて、厚さが約２．２から約２．７ｍｍであり、坪量が約８００から９００ｇｓｍ（１平方メートルあたりのグラム）であるセラミック繊維マットを形成した。

接着剤コーティングマットを形成するために、ホットメルト接着剤（ボスティック・コーポレーション（Ｂｏｓｔｉｋ Ｃｏｒｐ．）（マサチューセッツ州ミドルトン（Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ， ＭＡ））から入手可能なボスティック（Ｂｏｓｔｉｋ）ポリエステル１０５ウェブ接着剤）をセラミック繊維マットの一部の上に配置し、接着剤が約１１０から約１４０℃になるように加熱した。坪量が２９ｇ／ｍ²（０．８５ｏｚ／ｙｄ²）の、厚さ０．１ｍｍのスパンボンドナイロン不織スクリム（セレックス（ＣＥＲＥＸ）（登録商標）の商品名で入手可能）を、ニップロールを使用して接着剤に積層して、マット上に感圧接着剤を固着するための表面を設けた。感圧接着剤転写テープをナイロンスクリムに接着して、取付け部材を備えた絶縁マットを提供した。

あるいは、感圧接着剤コーティングフィルムを使用して、感圧接着剤を固着するための表面を設けた。厚さ０．０７ｍｍのキャストポリプロピレンフィルムを、感圧接着剤で約２５グラム／ｍ²のコーティング重量でコーティングして、シートを形成した。フィルムの裏側はウレタンバックサイズコーティングで処理していた。接着剤側をセラミック繊維マットの１つの主面に積層した。アクリル接着剤転写フィルム（アクリル）をポリウレタンバックサイズに積層して、バッテリパックまたはハウジング構成要素の表面に取付けるのに適した絶縁マットを形成した。

実施例２
絶縁要素を水吸収および水脱着についてテストすること
以下の方法を用いて、次のように、実施例１で形成されたセラミック繊維マットを、水吸収、水脱着、および熱伝導性についてテストした。

水吸収
水吸収テストを用いて、絶縁要素材料の、高い湿度および温度下で湿気を吸収する傾向を示した。近似厚さが約２．７５ｍｍのセラミック繊維マットの５のサンプル、および近似厚さが約２．５ｍｍの５のサンプルを形成した。サンプルを重量測定し、次に、３７．７℃（１００°Ｆ）および１００％の相対湿度に設定された湿度チャンバに配置した。サンプルをすべて、実施例１の手順および材料を用いて製造した。次に、サンプルを下記表１に示された時間に重量測定し、吸湿による重量増加を重量％で記録した。

水脱着
水脱着テストを用いて、絶縁要素材料の、経時的に水を脱着する（すなわち、乾燥する）能力を示し、これは、絶縁要素が、水が染み込んでいる場合にどれほどよく完全に乾くかの表示である。一般に、より高い脱着速度が望ましい。このテストにおいて、実施例１の方法および材料を用いて、セラミック繊維マットのサンプルを準備した。重量が１９．０７グラムのサンプルを、室温で１８時間水中に浸した。次に、サンプルを水から取出し、重量測定した。水の重量を計算し（湿潤サンプル重量−乾燥サンプル重量）、この重量を１００％の水として記録した。次に、サンプルを垂直に吊るし、ドリップドライさせた。サンプルを、下記表２に示されたさまざまな時間間隔で重量測定した。

熱伝達
熱伝導性テストを用いて、室温から５００℃の、絶縁要素（たとえば、セラミック繊維マット）としての使用に適したシートの熱伝導性、すなわち、シートの絶縁能力の表示を示した。このテストにおいて、寸法５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍのサンプルを、同じ寸法を有する２つの金属プラテンの間に配置した。プラテンは、熱電対に配線され、加熱することができた。プラテンの一方を、１００℃に加熱し、５００℃まで１００℃の増分で加熱した。プラテンを各温度で１５分間保持した。加熱されたプラテン上の温度をここで「熱い側の温度」と呼び、加熱されていないプラテン上の温度をここで「冷たい側の温度」と呼ぶ。このテストにおいて、最大絶縁値をもたらすために、できるだけ大きい、冷たい側の温度と熱い側の温度との差を有することが望ましかった。

実施例１のような方法および材料を用いて、絶縁要素での使用に適した２つのサンプルシートを準備した。マットは、それらに積層された接着剤またはスクリムを有さなかった。サンプル１は、重量が１４００ｇｓｍであり、呼び厚さが約４．４ｍｍであった。サンプル２は、重量が８６６ｇｓｍであり、呼び厚さが２．５ｇｓｍであった。両方のサンプルを、上述されたように熱伝達についてテストした。

サンプル１および２の冷たい側の温度対熱い側の温度の特徴が、図８のグラフに示されている。このグラフは、マットの２つの厚さの間の、絶縁値のほんのわずかな差を示す。より薄いサンプルは、より厚いサンプルと同じ絶縁性能をもたらした。

絶縁要素シートは、最小厚さで高レベルの耐熱性をもたらす。これは、バッテリパックの周りの空気間隙を可能にして、実質的に遮られないままであり、バッテリパックアセンブリ全体にわたる空気流れの背圧および／または抵抗を低減する。１つの可能な利益は、ブロワモータまたはファンモータが、より少なくサイクルし、より短い期間動作し、それにより、モータの寿命を延ばすことである。

実施例３
バッテリパック用の成形された絶縁要素の準備
次のように、成形された絶縁要素を準備した。水９４ガロンと、アニールされたセラミック繊維（米国特許第５，２５０，２６９号明細書（ランガー（Ｌａｎｇｅｒ））および国際公開第００／７５４９６ Ａ１号パンフレット（ランガー（Ｌａｎｇｅｒ）に開示されたような）５６７０グラム（１２．５ｌｂ．）と、エアフレックス（ＡＩＲＦＬＥＸ）６００ＢＰラテックス（エチレンビニルアクリレートターポリマーの水性エマルション（ペンシルバニア州フィラデルフィア（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ， ＰＡ））、５５ｗｔ％エマルションの形態で加えられた）１０６６グラム（２．３５ｌｂ．）と、活性硫酸アルミニウム（５０ｗｔ％アルミニウム溶液の形態で加えられた）１０８２グラム（４．１５ｌｂ．）と、消泡剤（ナルコ・フォーマスター（ＮＡＬＣＯ Ｆｏａｍａｓｔｅｒ））９１グラム（０．２ｌｂ．）とを含むスラリー。乾燥重量ベースで（すなわち、水のない）、組成物は、７８ｗｔ％の焼きなまされた繊維、８ｗｔ％のラテックス、１３ｗｔ％の硫酸アルミニウム、および１ｗｔ％の消泡剤であり、次の工程を用いてステンレス鋼混合タンクで調製した。

スラリーを、従来のパイロット製紙プロセスラインの混合タンクで調製した。水および消泡剤を最初に混合タンクに加えた。インラインプロペラミキサを、混合のため比較的中から高速で始動させた。セラミック繊維をゆっくり加え、撹拌速度をミキサ最大レベルに増加させて、目に見える大きいフロック（ｆｌｏｃｋ）がない、十分なセラミック繊維分散を維持した。セラミック繊維をすべてドラムに加えると、ラテックスを加え、約５分間混合した。次に、硫酸アルミニウム溶液をゆっくり加えた。成分がすべてタンク内にあると、さらに約１０分間、またはスラリーが均一になるまで、混合を続けた。次に、スラリーを２つの５５ガロンのプラスチックライニングドラム内にポンピングした。

米国特許第６，５９６，１２０号明細書に記載されたプロセスと同様に、モールド／ダイおよび真空技術を用いて、スラリーを鋳型／金型の形状に脱水して、スラリーを型成形した。内部骨格を、パーツを通る所望の真空引き／真空分配を可能にするように設計し構成した。ダイの外側セクションは、バッテリパックの形態であった。所望のサイズおよび形状のダイを、スラリー中に約５〜１０分の期間沈めた後、所望の繊維重量、厚さ、および密度の一部がもたらされた。次に、湿潤状態の形成されたパーツを、形成金型から解放し、室温で一晩、または１５０℃（３００°Ｆ）で約２時間、オーブン内で乾燥させた。

本明細書をその特定の実施形態に関して詳細に説明したが、上記の理解を得ると、当業者が、これらの実施形態の変更例、変形例、および均等物を容易に思いつくであろうことが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそのいかなる均等物の範囲と評価されるべきである。

本発明の一実施形態によって絶縁され、かつ車両に取付けられたバッテリパックアセンブリまたは電源装置の部分断面図である。 本発明の一実施形態による例示的な絶縁要素の正面図である。 図２の例示的な絶縁要素、および例示的な絶縁要素によって少なくとも部分的に囲まれた絶縁空洞の図である。 本発明の特定の実施形態によって絶縁されたバッテリパックアセンブリまたは電源装置のための蓋の部分断面図である。 バッテリパックアセンブリを受けるための例示的なトレイの斜視図である。 図５の例示的なトレイの上面上に取付けるために設計された絶縁要素のシートの斜視図である。 図５の例示的なトレイのための蓋の内面上に取付けるために設計された絶縁要素のシートの斜視図である。 本発明の絶縁要素での使用に適した２つの例示的な絶縁材料シートの熱伝達特徴を比較するグラフである。

Claims (37)

1. 下部シート部材と、
   少なくとも１つの側壁シート部材と、
   上部シート部材とを含むバッテリパック用絶縁要素であって、
   各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、および、該シート部材は、（ｉ）前記下部シート部材、（ｉｉ）前記少なくとも１つの側壁シート部材、および、（ｉｉｉ）前記上部シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成するために、互いに組合さり、かつ、
   １つ以上のシート部材は、さらに、前記絶縁空洞と反対側の前記シート部材上に取付け部材を含み、前記取付け部材は、感圧接着剤層、ホットメルト接着剤層、構造用接着剤層、フックアンドループタイプファスナ、ヘッド付ファスナ、またはそれらの組合せを含む、絶縁要素。
2. 前記少なくとも１つの側壁シート部材は、２つ以上の別個の側壁シート部材を含み、これらの各々は、前記下部シート部材、前記上部シート部材、または両方に取付けられる請求項１に記載の絶縁要素。
3. 各シート部材は、無機繊維の不織布を含む請求項１に記載の絶縁要素。
4. 前記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維、ボロン繊維、アルミナ・ボロシリケート繊維、カルシア−マグネシウムシリケート繊維、炭化ケイ素繊維、焼きなまされたセラミック繊維、石英繊維、またはそれらの混合物である請求項１に記載の絶縁要素。
5. 前記無機繊維は、ガラス繊維、耐火性セラミック繊維、またはそれらの混合物である請求項３に記載の絶縁要素。
6. 各シート部材は、本質的に、同じサイズのまたはサイズの整っていない無機繊維からなる請求項１に記載の絶縁要素。
7. 前記取付け部材は、感圧接着剤層を含む請求項１に記載の絶縁要素。
8. 前記取付け部材は、感圧接着剤層、および、前記シート部材と前記感圧接着剤層の間のホットメルト接着剤層を含む請求項１に記載の絶縁要素。
9. １つ以上のシート部材は、さらに、前記ホットメルト接着剤層と前記感圧接着剤層の間の中間層を含む請求項８に記載の絶縁要素。
10. 前記中間層は、ポリマースクリム、不織布、織布、フォーム、フィルム、またはそれらの組合せを含む請求項９に記載の絶縁要素。
11. 前記シート部材は、単一のシートの部分である、請求項１に記載の絶縁要素。
12. 前記シート部材の１つ以上は、型成形されたシート部材である請求項１に記載の絶縁要素。
13. １つ以上の型成形されたシート部材を含むバッテリパック用の型成形された絶縁要素であって、各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、かつ、前記シート部材は、（ｉ）下部シート部材、（ｉｉ）少なくとも１つの側壁シート部材、および、（ｉｉｉ）上部シート部材に囲まれた絶縁された空洞を形成するために互いに組合さった型成形された絶縁要素。
14. 前記少なくとも１つの側壁シート部材の少なくとも一部は、前記下部シート部材、前記上部シート部材、または両方に実質的に垂直な平面にあり、かつ、前記少なくとも１つの側壁シート部材は、前記下部シート部材、前記上部シート部材、または両方の周囲に沿って１つ以上の側壁を形成する請求項１３に記載の成形された絶縁要素。
15. 前記シート部材の各々は、型成形されたシート部材である請求項１３に記載の成形された絶縁要素。
16. 請求項１に記載の絶縁要素と、（ｉ）下部トレイ、（ｉｉ）１つ以上のトレイ側壁、および、（ｉｉｉ）取外し可能な蓋を含むハウジングとを含む絶縁要素アセンブリであって、前記絶縁要素は、（ｉ）前記下部トレイ、（ｉｉ）前記１つ以上のトレイ側壁、および、（ｉｉｉ）前記取外し可能な蓋によって形成されるトレイ空洞内に位置決めされるようなサイズである絶縁要素アセンブリ。
17. 請求項１に記載の絶縁要素、および、バッテリパックを含むバッテリパックアセンブリ。
18. 前記バッテリパックは、前記絶縁要素の絶縁空洞内に位置決めされる、請求項１７に記載のバッテリパックアセンブリ。
19. 請求項１３に記載の型成形された絶縁要素、および、バッテリパックを含むバッテリパックアセンブリ。
20. 前記バッテリパックは、前記絶縁空洞内に位置決めされる請求項１９に記載のバッテリパックアセンブリ。
21. 請求項１６に記載の絶縁要素アセンブリ、および、バッテリパックを含むバッテリパックアセンブリ。
22. （ａ）下部トレイと、
    １つ以上の側壁と、
    前記トレイ、前記１つ以上の側壁、または両方に取付け可能な蓋を含むハウジングであって、（ｉ）前記下部トレイ、前記１つ以上の側壁、および、（ｉｉｉ）前記蓋によって形成されるトレイ空洞を有するハウジング、および、
    （ｂ）下部シート部材と、
    少なくとも１つの側壁シート部材と、
    上部シート部材とを含む絶縁要素を含むバッテリパック用絶縁要素アセンブリであって、
    各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、かつ、前記シート部材は、前記トレイ空洞内に絶縁された空洞を形成するために互いに組合さる絶縁要素アセンブリ。
23. 前記下部シート部材は、前記下部トレイの内面上に位置決めされ、前記少なくとも１つの側壁シート部材は、前記１つ以上の側壁の各々の内面上に位置決めされ、かつ、前記上部シート部材は、前記蓋の内面上に位置決めされる請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
24. 前記少なくとも１つの側壁シート部材は、前記下部シート部材、前記上部シート部材、または両方に取付けられる請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
25. 前記絶縁要素は、前記下部シート部材と、前記１つ以上の側壁シート部材と、前記上部シート部材とを含む１つの無機繊維シートを含む請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
26. 前記絶縁要素の１つ以上のシート部材は、型成形されたシート部材を含む請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
27. 前記１つ以上の側壁は、前記トレイ、前記蓋、または両方に永久的に取付けられ、前記蓋は、前記トレイ、前記１つ以上の側壁、または両方に取付け可能である請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
28. 各シート部材は、同じサイズのまたはサイズの整っていない無機繊維から本質的になる請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
29. １つ以上のシート部材は、前記１つ以上のシート部材上の取付け部材を介して前記ハウジングに取付けられ、前記取付け部材は、感圧接着剤層、ホットメルト接着剤層、構造用接着剤層、フックアンドループタイプファスナ、ヘッド付ファスナ、またはそれらの組合せを含む請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリ。
30. バッテリパックと、
    請求項２２に記載の絶縁要素アセンブリとを含む車両に電力を提供するためのバッテリパックアセンブリ。
31. バッテリパックと、
    前記バッテリパックを絶縁するための絶縁要素であって、
    下部シート部材と、
    少なくとも１つの側壁シート部材と、
    上部シート部材とを含む絶縁要素とを含む車両に電力を提供するためのバッテリパックアセンブリであって、
    各シート部材は、無機繊維のシートまたはマットを含み、かつ、前記シート部材は、前記バッテリパックを少なくとも部分的に囲む絶縁された空洞を形成するために互いに組合さり、前記絶縁された空洞が、（ｉ）前記下部シート部材、（ｉｉ）前記少なくとも１つの側壁シート部材、および（ｉｉｉ）前記上部シート部材に囲まれるバッテリパックアセンブリ。
32. （ｉ）下部トレイと、（ｉｉ）１つ以上の側壁と、（ｉｉｉ）前記下部トレイ、前記１つ以上の側壁、または両方に取付け可能な蓋とを含むハウジングをさらに含み、前記バッテリパックは、前記絶縁要素が前記バッテリパックと前記ハウジングとの間に配置された状態で、前記ハウジングに取付け可能である請求項３１に記載のバッテリパックアセンブリ。
33. 前記バッテリパックを温めるためのヒータをさらに含む請求項３１に記載のバッテリパックアセンブリ。
34. 請求項３１に記載のバッテリパックアセンブリを含む車両。
35. 前記車両は、（ｉ）ガスまたはディーゼルおよび（ｉｉ）電気で走行するハイブリッド車両である請求項３４に記載の車両。
36. 車両のバッテリパックを絶縁する方法であって、
    バッテリパックを提供し、
    請求項１に記載の絶縁要素で前記バッテリパックを少なくとも部分的に囲むことを含む方法。
37. 車両のバッテリパックをある温度範囲内に維持する方法であって、
    バッテリパックを提供し、
    請求項１に記載の絶縁要素で前記バッテリパックを少なくとも部分的に囲むことを含む方法。

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