KR20050092033A - 차량 배터리 팩 단열체 - Google Patents

차량 배터리 팩 단열체 Download PDF

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KR20050092033A
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리차드 엘. 브룸
마이클 페트릭 엠. 맨다나스
데니스 씨. 테쉔도르프
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

차량의 배터리 팩 단열체와 차량용 단열 패터리 팩이 개시되어 있다. 차량 내에서 배터리 팩형 전원 공급기를 단열하는 방법들이 또한 개시되어 있다. 단열 배터리 팩형 전원 공급기를 포함하는 차량들도 또한 개시되어 있다.

Description

차량 배터리 팩 단열체{A VEHICLE BATTERY PACK INSULATOR}
본 발명은 차량 등의 배터리 팩형 전원 공급기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단열되는 배터리 팩형 전원 공급기에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 이러한 배터리 팩형 전원 공급기를 위해 사용되는 단열체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 차량 내의 배터리 팩형 전원 공급기를 단열하는 방법과 이러한 배터리 팩형 전원 공급기를 포함하는 차량에 관한 것이다.
하이브리드 차량(즉, 전기만 또는 가솔린 또는 디젤 연료와 함께 전기를 사용하는 차량)과 같이 배터리 팩형 전원 공급기를 보유하는 차량들은 예를 들어 -40℃ 정도의 저온에서 50 ℃ 정도의 고온의 범위에 이르는 극도의 온도에 노출될 수 있다.
배터리 팩형 전원 공급기의 기술에서는 광 범위의 온도에 노출되는 배터리 팩형 전원 공급기를 단열할 수 있는 단열 요소들에 대한 요구가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따라 단열되고 차량에 장착되는 배터리 팩 조립체 또는 전원 공급 장치의 부분 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표적인 단열 요소의 정면도이다.
도3은 도1의 대표적 단열 요소와 이 대표적 단열 요소에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 단열 공동부의 도면이다.
도4는 본 발명의 구체적 실시예에 따라 단열된 배터리 팩 조립체 또는 전원 공급 장치의 덮개의 부분 단면도이다.
도5는 배터리 팩 조립체를 수용하기 위한 대표적인 트레이의 사시도이다.
도6은 도5의 대표적 트레이의 상부 면 상에 장착되기 위해 설계된 단열 요소 의 시트의 사시도이다.
도7은 도5의 대표적 트레이용 덮개의 내면 상에 장착되기 위해 설계된 단열 요소의 시트의 사시도이다.
도8은 본 발명의 단열 요소에 사용하기에 적합한 단열 재료의 2개의 대표적인 시트들의 열 전달 특성을 비교한 그래프이다.
본 발명은 배터리 팩용 단열 요소에 관한 것으로서, 단열 요소는 얇은 시트, 매트 또는 임의의 다른 얇은 벽 구조체의 형태로 무기 섬유들을 포함한다. 무기 섬유들은 세라믹 섬유, 글라스 섬유 또는 그 혼합물일 수 있다. 세라믹 섬유들은 내화성 세라믹 섬유들일 수 있다. 유기 결합기는 무기 섬유들을 서로 지지하고 단열 요소를 고 밀도와 얇은 상태로 유지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 시트들을 포함하는 무기 섬유들의 예들은 미국특허 제5,380,580호 및 제4,863,700호와 PCT 공보 번호 제WO 00/75496 A1에서 개시되고 지적된 세라믹 섬유 시트들 또는 층들을 포함하고, 이들의 각 요지는 참조로 본 명세서에서 전반적으로 결합되어 있다. 단열 요소는 차량 내의 배터리 팩을 단열하기에 적합한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 배터리 팩에 사용하기에 적합한 단열 요소는 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재들과, (iii) 상부 시트 부재를 포함하고, 각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 단열 요소의 시트 부재들은 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부(cavity)를 형성하도록 서로 결합한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 단열 요소는 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 상부 시트 부재와, (iii) 하부 시트 부재, 상부 시트 부재 또는 이들 양자 모두에 부착되는 적어도 하나의 측벽 시트 부재들을 포함하고, 각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 시트 부재들의 조합은 단열된 공동부를 형성한다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 단열 요소는 단일의 시트 부재의 부분들에 의해 제한되는 단열 공동부를 형성하는 시트 요소들을 구비한 단일의 시트 부재를 포함한다.
본 발명의 더 이상의 실시예에서, 단열 요소는 상술한 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, (iii) 상부 시트 부재를 포함하고, 하나 이상의 시트 부재들은 단열 공동부에 대향하는 시트 부재 상에 부착 부재를 더 포함한다. 적합한 접착 부재들은 압력 감지 접착제 층, 가열 융용 접착제 층, 구조적 접착제 층, 후크 및 루프형 패스너, 두부를 형성한 패스너 또는 그 조합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 한 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 시트 부재들은 단열 공동부에 대향하는 시트 부재 상에 압력 감지 접착제 층의 형태로 부착 부재를 포함한다.
본 발명의 더 이상의 실시예에서, 단열 요소는 배터리 팩용 성형 단열 요소를 포함한다. 성형 단열 요소는 하나 이상의 성형 시트 부재들을 포함할 수 있고, 각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 시트 부재들은 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부를 형성하도록 서로 결합한다. 본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 성형 단열 요소의 각 시트 부재는 성형 시트 부재를 포함한다.
본 발명은 또한 단열 요소 조립체에 관한 것으로서, 단열 요소 조립체는 하우징과 함께 단열 요소를 포함하고, 하우징은 (i) 하부 트레이와, (ii) 하부 트레이나 부착 가능한 덮개에 부착될 수 있는 하나 이상의 측벽들과, (iii) 하부 트레이, 하나 이상의 측벽들, 또는 이들 양자 모두에 부착할 수 있는 제거 가능한 덮개를 포함한다. 하우징 요소들은 단열 요소를 포함하기에 적합한 트레이 공동부를 형성하도록 서로 부착될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 단열 요소는 트레이 공동부의 실질적으로 모든 내면 영역이 단열 요소에 의해 덮여지도록 트레이 공동부 내에 꼭 맞게 끼워진다.
본 발명은 또한 배터리 팩과 함께 상술한 단열 요소를 포함하는 차량용 단열 배터리 팩 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 단열 배터리 팩 조립체는 상술한 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상술한 단열 요소, 단열 요소 조립체 또는 단열 배터리 팩 조립체를 포함하는 차량에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 차량은 디젤, 가스 및 전기 등의 임의의 조합에 의해 구동되는 하이브리드 차량을 포함한다.
본 발명은 또한 차량 내의 배터리 팩을 단열하는 방법뿐만 아니라 상술한 단열 요소, 단열 요소 조립체 및 배터리 팩 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 대표적 방법에서, 배터리 팩을 단열하는 방법은 배터리 팩을 바람직하지 않은 저온으로부터 단열하도록 상술한 단열 요소에 의해 형성된 단열 공동부에 배터리 팩을 적어도 부분적으로 동봉하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들과 이점들은 다음에 개시된 실시예들의 상세한 설명과 첨부된 청구범위의 검토 후에 명료해질 것이다.
본 발명의 원리의 이해를 돕기 위해 본 발명의 구체적 실시예가 이하에 설명되고 특정 전문어가 본 구체적 실시예를 설명하기 위해 사용된다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위의 제한이 그 특정 전문어의 사용에 의해 의도되지 않은 것으로 이해하여야 한다. 본 발명의 원리의 변경, 나아가, 수정 및 적용은 본 발명에 속한 당업자에게 통상적으로 발생하는 것으로 고려된다.
도1을 참조하면, 가스(또는 디젤)와 전기로 구동하는 하이브리드 차량에 사용되는 대표적인 배터리 팩 조립체 또는 전원 공급 장치(8)는 덮개(16)를 가지는 트레이(14)에 장착되는 복수의 전원 모듈들(12)을 포함하고 본 발명에 따른 무기 섬유를 함유하는 단열 요소로 단열되는 배터리 팩(10)을 포함한다. 이러한 무기 섬유 함유 단열 요소는, 예를 들어, 시트, 매트 또는 임의의 다른 소정의 얇은 벽 구조체의 형태를 가질 수 있다. 이러한 트레이들(14)은 플라스틱, 금속(예를 들어, 철, 철강, 알루미늄, 마그네슘 등) 또는 그 조합물로 형성될 수 있다. 도시된 대표적 단열 요소는 덮개(16)의 하부측 상에 장착된(예를 들어, 접합된) 무기 섬유들의 시트(18)와 트레이(14)의 상부면 상에 장착된(예를 들어, 접합된) 무기 섬유들의 시트(20)를 포함한다. 단열 요소는 또한 트레이(14)의 하나 이상 또는 모든 측벽들 상에 장착된(예를 들어, 접합된) 무기 섬유 또는 일부 다른 적합한 단열 재료의 시트(22)를 포함한다.
소정의 온도 범위 내에서 배터리 팩(10)을 유지하기 위해, 공기가 배터리 팩(10)을 냉각하도록 유로(25) 및 덕트(26)를 통해 순환될 수 있거나 히터(28)(예를 들어, 와이어 가열 요소)가 배터리 팩(10)을 난방하도록 작용될 수 있거나, 필요하면, 이 양자가 모두 이용될 수 있다. 바람직하게는, 배터리 팩(10)은 공기가 배터리 팩(10)을 둘러싸는 유로들(25) 내에서 유동할 수 있도록 시트들(18, 20)에 의해 둘러싸인 단열 공동부(29) 내에 위치한다. 트레이(14)는 차량의 본체(32) 내에 형성된 공간부 또는 공동부(30) 내에 수용되어 장착되도록 설계된다. 배터리 팩 조립체를 형성하는 상술한 요소들의 각각은 이하에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
I. 단열 요소.
본 발명의 단열 요소는 하나 이상의 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽의 섬유 함유 구조체를 포함하고, 이들 각각은 무기 섬유들을 함유한다. 각각의 시트 또는 매트는 배터리 팩의 부분이나 배터리 팩의 전체 외측면을 단열하기 위해 의도된 목적을 위해 소정의 형상 및 크기를 가질 수 있다. 하나 이상의 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽 구조체는 서로 부착될 수 있거나 단열 공동부를 제공하기 위해 부착되지 않은 상태에서 서로에 대해 위치할 수 있다. 하나 이상의 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽 구조체에 의해 형성된 단열 공동부는 후술하는 바와 같이 단열 공동부 내에 위치한 배터리 팩과 같은 임의의 대상을 단열한다.
A. 단열 요소의 구성
본 발명의 한 대표적 실시예에서, 배터리 팩의 단열 요소는 (i) 하부 시트 부재, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 및 (iii) 상부 시트 부재를 포함하고, 단열 요소의 시트 부재들은 (i) 하부 트레이 시트 부재, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 및 (iii) 상부 덮개 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부를 형성하기 위해 서로 결합될 수 있다. 본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 단열 요소는 (i) 하부 시트 부재, (ii) 하부 시트 부재 및/또는 상부 시트 부재에 부착된 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 및 (iii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 하부 시트 부재, 또는 이들 양자 모두에 부착된 상부 시트 부재를 포함하고, 단열 요소의 시트 부재들은 (i) 하부 트레이 시트 부재, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 및 (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부를 형성하도록 서로 결합될 수 있다. 본 발명의 대표적 단열 요소가 도2에 도시되어 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 대표적인 단열 요소(11)는 하나 이상의 시트들(18, 20 - 24)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 대표적인 단열 요소(11)는 6개의 별도의 시트들(18, 20 - 24)을 포함하고, 이들은 (i) 서로 분리될 수 있거나(즉, 서로 부착되지 않거나), (ii) 1개 보다 많으나 6개 보다 작은 시트들이 서로 부착되도록 서로 부착되거나, (iii) 6개의 시트들이 서로 부착되도록 서로 부착될 수 있다. 본 발명의 더 이상의 실시예에서, 대표적인 단열 요소(11)는 도2에 도시된 바와 같이 6개의 개별의 시트 구성 요소들(즉, 구성 요소들(18, 20 - 24))을 가지는 단일의 시트를 포함한다. 바람직하게는, 대표적인 단열 요소(11)는 구성 요소들(18, 20 - 24)을 가지는 유기 섬유들의 단일 시트를 포함한다.
도2의 대표적인 단열 요소(11)는 하부 시트 부재(20)와, 하부 시트 부재(20)에 부착된 측벽 시트 부재들(21 - 24)과, 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 즉, 이 경우에는 측벽 시트 부재(24)에 부착된 상부 시트 부재(18)를 포함한다. 도3에 도시된 바와 같이, 대표적인 단열 요소(11)는 (i) 하부 시트 부재(20)와, (ii) 측벽 시트 부재들(21 - 24)과, (iii) 상부 시트 부재(24)에 의해 제한되는 단열 공동부(29)를 형성한다. 측벽 시트 부재들(21 -24)은 단지 최근접 상태 및/또는 접촉 상태로 서로 부착되지 않을 수 있다. 대안으로, 측벽 시트 부재들(21 - 24)은 도3에 도시된 접합부들(51 - 54)들을 따라 서로 부착될 수 있다. 인접한 측벽 시트 부재들을 서로 부착하기 위한 적합한 방법들은 접착 결합, 봉제(stitching), 스테이플링(stapling)을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
도3에 도시된 바와 같이, 대표적인 단열 요소(11)는 상부 시트 부재(18)의 에지(58)가 측벽 시트 부재(23)의 에지(59)와 최근접 및/또는 접촉하도록 상부 시트 부재(18)를 단열 공동부(29)의 위로 접음으로써 실질적으로 둘러싸인 단열 공동부(29)를 형성한다. 단열 공동부(29)는 바람직하지 않은 고온 및/또는 저온으로부터 배터리 팩과 같은 대상을 포함하고 단열하기에 적합하다.
본 발명의 한 대표적 실시예에서 도3에서 도시된 대표적 단열 요소(11)와 같은 단열 요소는 성형된 단열 요소를 포함할 수 있다. 성형 단열 요소는 하나 이상의 성형 단열 부재들을 포함할 수 있으며, 각 시트 부재는 유기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고 시트 부재들은 (i) 하부 시트 부재, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 및 (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부를 형성하기 위해 서로 결합한다. 한 바람직한 실시예에서, 단열 요소를 형성하는 하나 이상의 시트 부재들의 각각은 성형 시트 부재를 포함한다. 현재, 하나 이상의 성형 시트 부재들과 다른 임의의 시트 부재들(즉, 비성형 시트 부재들)의 조합은 배터리 팩과 같은 대상을 단열하기 위해 적합한 단열 공동부를 형성한다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 성형 단열 요소는 (i) 하부 시트 부재, (ii) 하부 시트 부재 및/또는 상부 시트 부재에 부착된 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 및 (iii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재, 하부 시트 부재, 또는 이들 양자 모두에 부착된 상부 시트 부재를 포함하고, 여기에서 적어도 하나의 측벽 시트 부재의 적어도 일부분은 하부 시트 부재에 실질적으로 수직인 평면 상에 있고, 상부 시트 부재는 하부 시트 부재에 실질적으로 평행한 평면으로 접혀질 수 있다. 적어도 하나의 측벽 시트 부재는 하부 시트 부재의 주연부를 따라 2개 이상의 연결되지 않은 측벽들을 포함할 수 있거나 하부 시트 부재의 전체 주연부를 따라 연장하는 단일의 측벽을 포함할 수 있다.
본 발명의 단열 요소는 다양한 구성을 가질 수 있고 도2 및 도3에 도시된 대표적 단열 요소(11)는 본 발명의 단열 요소의 하나의 예시일 뿐임을 유의하여야 한다. 예를 들어, 단열 요소는 하부 시트 부재가 원형일 때 하부 시트 부재의 주연부를 따라 연장하는 단일의 측벽을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 단열 요소는 하부 시트 부재가 팔각형일 때 하부 시트 부재의 주연부를 따라 연장하는 8개 이상의 측벽들을 포함할 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 측벽들이 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 하부 시트 부재에 대해 상부 시트 부재의 주연부를 따라 연장할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하부 시트 부재와 상부 시트 부재는 모두 하부 시트 부재와 상부 시트 부재의 주연부를 따라 연장하는 하나 이상의 측벽 시트 부재들을 가질 수 있다. 하부 시트 부재, 측벽 시트 부재(들) 및 상부 시트 부재의 임의의 조합이 배터리 팩과 같은 대상을 단열하기 위해 적합한 단열 공동부를 형성하는 한 상기 조합은 본 발명에 사용될 수 있다.
B. 단열 요소 재료
본 발명의 단열 요소는 무기 섬유들을 포함한다. 본 발명에 사용하기 위해 적합한 무기 섬유들은 예를 들어 알루미나 섬유, 알루미노규산염 섬유, 글라스 섬유, 그래파이트 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 붕규산염 섬유, 칼샤-마그네슘 규산염 (calcia-magnesium silicate) 섬유, 실리콘 카바이드 섬유, 가열 냉각 처리된 세라믹 섬유, 석영 섬유 및 그 혼합체와 같은 산화 및 비산화 세라믹 섬유들을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 한 대표적 실시예에서, 각각의 시트 또는 매트는 세라믹 섬유, 글라스 섬유 또는 그 조합물을 포함한다. 사용할 수 있는 상업적으로 입수 가능한 섬유들은, 써말 세락믹스(죠지아주 오거스타 소재)로부터 입수 가능한 세라파이버 알루미노규산염 섬유, 유니프락스 코포레이션(뉴욕주 나아아가라 폴스 소재)으로부터 입수 가능한 파이버프락스 7000M 알루미노규산염 섬유, 다이손사(영국 윌트셔 소재)로부터 사필이란 제품명으로 입수 가능한 알루미나 섬유, 및 3M 컴퍼니(미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 입수 가능한 넥스텔 섬유를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 단열 요소를 형성하기 위해 사용된 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽 구조체는 다양한 섬유 함유 구성들을 포함할 수 있다. 전형적으로, 각각의 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽 구조체는 비직조 직물, 직조 직물, 편직물, 단방향성 직물, 스크림, 망사, 또는 그 조합물을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽 구조체는 니들펀치식(needlepunched) 또는 하이드로인탱글식(hydroentangled) 비직조 직물과 같은 비직조 직물을 포함한다. 비직조 직물과 다른 직물들의 조합물, 즉, 중합 필름의 외부 층들의 사이에 개재된 무기 섬유들의 섬유 배트(batt), 폴리 에스테르 스펀본디드(spunbonded) 직물과 같은 스펀본디드 중합 섬유들, 또는 다른 섬유 함유 층들이 사용될 수 있다.
전형적으로, 본 발명의 단열 요소의 각 시트 또는 매트는 약 10 mm 이하의 전체 평균 시트 두께를 가진다. 최종 용도와 사용된 재료에 따라, 단열 요소의 각 시트 또는 매트는 약 1.0 mm 보다 작은 평균 시트 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 단열 요소의 각 시트 또는 매트는 약 2.0 mm 내지 약 5.0 mm, 보다 바람직하게는, 약 3.0 mm 내지 약 4.0 mm의 평균 시트 두께를 가진다.
본 발명의 단열 요소를 형성하기 위해 사용되는 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽체의 섬유 구조체는 무기 섬유들을 서로 결합하는 데에 조력하기 위한 결합기 재료, 충전 재료, 중합 섬유들과 같은 기타 섬유들 또는 그 조합물을 포함하는, 그러나, 이에 한정되지 않는, 하나 이상의 추가의 선택 성분들을 더 포함할 수 있다. 적합한 결합기 재료들은 용매 베이스 또는 수성 베이스의 재료들인 저중합체 또는 유기 중합체를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 수성 베이스의 재료들은 환경적인 이유로 바람직하며, 아크릴 제품, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 및 예를 들어, 스티렌 부타디엔 고무 또는 스티렌 아크릴로니트릴 고무와 같은 합성 고무를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 단열 요소를 형성하기 위해 사용되는 각 시트 또는 매트는 무기 섬유들과 열가소성 중합 섬유들을 포함하고, 이는 무기 섬유들을 서로 접합하기 위한 결합기로서 작용한다. 본 실시예에서, 시트들 또는 매트들은 향상된 구조적 일체성을 가지는 시트들 또는 매트들을 형성하도록 변형될 수 있다. 현재, 열가소성 중합 섬유들은 바람직하게는 시트 또는 매트의 총 중량에 대해 약 40 중량 % 이하를 포함한다.
본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 본 발명의 단열 요소를 형성하도록 사용되는 각 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽체의 섬유 함유 구조체는 결합기들과 같이 추가의 성분이 없이 크기가 정해지거나(sized) 크기가 정해지지 않은(unsized) 무기 섬유들을 포함한다. 본 실시예에서, 무기 섬유들은 니들펀칭, 하이드로인탱글링 또는 스티치본딩(stitchbonding) 작동을 거쳐 서로 기계적으로 결합된다. 본 발명의 단열 요소를 형성하기 위해 사용되는 각 시트, 매트 또는 다른 얇은 벽체의 섬유 함유 구조체는 상술한 무기 섬유들로부터 선택된, 크기가 정해지거나 크기가 정해지지 않은 무기 섬유들의 임의의 조합을 포함할 수 있거나, 그 임의의 조합으로 필수적으로 이루어질 수 있거나, 또는 그 임의의 조합으로 이루어질 수 있다.
C. 단열 요소 제조 방법
본 발명의 단열 요소는 바람직하게는 동작 중에 배터리 팩의 온도가 좁은 온도 범위 내에서 제어되게 하도록 충분한 단열을 제공하면서, 섬유들의 부피를 제어하기 위해, 즉, 단열 요소의 두께를 최소화하기 위해 압축되는 무기 섬유들로 형성된다. 섬유들은 당업계에서 알려진 것들을 포함하여 다수의 방법들로 압축될 수 있다. 이러한 방법들은 (i) 선택 결합기로 세라믹 섬유들과 같은 무기 섬유들의 습윤 상태의 용지 또는 시트를 형성하는 것과, (ii) 일측면 또는 양측면 상에 선택 시트 재료(예를 들어, 직조 직물, 비직조 직물, 편직물, 스크림 또는 망상 직물의 형태로 무기 또는 다른 섬유들의 추가 직물)를 가질 수 있는 무기 섬유들의 섬유 배트를 니들 펀칭하는 것과, (iii) 무기 섬유들의 섬유 배트를 스티치본딩하는 것과 (iv) 결과물인 단열 요소를 위한 소정의 형상을 가지는 주머니 또는 백에 무기 섬유들을 동봉하는 것과, (v) 선택 결합기로 세라믹 섬유들과 같은 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 성형하는 것을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
대표적인 습윤 상태의 페이퍼 공정에서, 무기 섬유들은 슬러리를 형성하기 위해 결합기와 혼합되고, 결합기는 필요한 경우 응고되고, 슬러리는 제지기, 예를 들어, 포드리니어(Fourdrinier) 기기의 스크린 상에 성형된다. 더욱이, 슬러리는 응고제, 계면 활성제, 충전재, 유기 섬유, 디포머(defoamer) 및 그 조합물을 함유할 수 있다. 전형적인 응고제는 명반(alum)이다. 페이퍼는 다음에 바람직한 경우 성형 또는 니들 펀칭 처리와 같은 더 이상의 공정을 위해 탈수 및 건조된다.
단열 요소는 또한 무기 섬유 배트를 스티치본딩 또는 니들펀칭함으로써 형성될 수 있다. 배트는 배트의 하나 또는 양쪽의 본체 표면 상에 시트재(sheet material)를 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 시트 재료들은 중합 필름, 직조 직물, 및 비직조 직물을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
성형된 단열 요소는 또한 다수의 방법들을 이용하여 형성될 수 있다. 한 성형 작동에서, 몰드/다이 및 진공부는 슬러리를 탈수하여 몰드/다이의 형상으로 형성하기 위해 사용된다. 이러한 성형 공정은 단서사(웨스트 버지니아주 파커스버그 소재)에서 개발되고 미국 특허 제6,596,120호에 기재된 진공 기술과 유사하며, 그 요지는 참조로 본 명세서에서 전반적으로 결합되어 있다. 이러한 대표적인 방법에서, 내부의 주요 구조는 부품을 통해 소정의 진공 취출/진공 취입을 허용하도록 설계 및 구성된다. 다이의 외부 섹션은 배터리 팩 또는 다중 부품의 구성을 위한 배터리 팩의 섹션들의 형태로 있다. 소정의 크기 및 형상을 가진 다이가 슬러리 안으로 침하한 이후에, 소정 섬유의 중량, 두께 및 밀도의 부품이 생성된다. 다이의 작용 이외에, 부품의 물리적 특성들은 딥핑(dipping) 시간과 슬러리 특성에 의해 기본적으로 조정된다. 습윤 상태로 형성된 부품은 다음에 성형 다이로부터 이형되고 오븐 또는 다른 이용 가능한 건조 과정에서 건조된다.
또 다른 대표적 성형 공정은 부품을 배터리 팩 하우징 요소 안으로 직접 성형하는 것을 포함한다. 이러한 공정에서, 다이 "장치"는 2개의 부분들, 즉 (i) 실제의 배터리 하우징 요소와 (ii) 하우징 요소의 전반적인 형상을 가지는 다이를 포함한다. 다이는 하우징의 요소 내에서 소정의 "끼워 맞춤(fit)"에 따라 작아지거나 커질 수 있다. 다이는 상술한 다이와 동일한 구성, 즉, 진공 시스템을 위한 적어도 하나의 내부 주요 구조와 배터리 팩 하우징 요소의 형상을 가지는 외피를 구비한 다중 요소로 이루어진다. 바람직한 공정은 장치가 슬러리 안에 도입되면 슬러리가 생성된 개방 공동부로 용이하게 들어갈 수 있도록 다이에 대해 실제의 하우징 요소가 설정되게 하는 것이다. 장치는 슬러리 내에 침하하고 진공이 슬러리 특성과 배터리 팩 단열체를 위한 목표의 물리적 특성들(예를 들어, 중량, 두께, 외형 등)에 의해 결정되는 소정의 시간 동안 취출된다. 딥핑 및 진공 공정이 완료되면, 장치는 슬러리로부터 들어 올려지고 단열체가 하우징 요소의 내부에 견고하게 끼워맞춰지도록 하우징 요소는 (유압 또는 다른 적절한 수단을 거쳐) 인출된다. 동시에, 공기가 내부 다이에서 송풍되어 단열체를 하우징 요소 안으로 이형시킨다. 다음에, 단열체를 포함하는 하우징 요소는 해제되고 다양한 건조 공정을 거치면서 건조된다.
D. 다른 단열 요소의 구성 요소
본 발명의 일부 대표적 실시예에서, 단열 부재들은 하나 이상의 무기 섬유들의 시트들 또는 매트들을 포함하고, 각 시트 또는 매트는 상술한 하나 이상의 섬유 함유 층들(예를 들어, 무기 섬유들만의 섬유 배트이거나 폴리에스테르 스펀본디드 직물과 같은 다른 층들의 사이에 개재된 무기 섬유들의 섬유 배트)을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 단열 요소들은 추가의 비 섬유 층들을 포함한다. 한 대표적 실시예에서, 본 발명의 단열 요소는 단열 요소를 배터리 팩 조립체의 하우징 요소(즉, 트레이, 측벽 또는/및 덮개)의 면과 같이 하나 이상의 소정의 면들에 부착하기 위해 사용되는 부착 부재를 포함한다. 부착 부재는 예를 들어, 압력 감지 접착제, 가열 융용 접착제, 또는 구조적 접착제와 같은 접착제, 3M 컴퍼니(미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 모두 입수 가능한 스카치메이트 패스너와 같은 후크 및 루프형 패스너나 듀얼 로크 패스너와 같은 두부를 형성한 패스너와 같은 기구적 패스너, 또는 그 임의의 조합체일 수 있다.
압력 감지 접착제(PSA:Pressure Sensitive Adhesive)는 아크릴 PSA, 점착성 블록 공중합체 PSA, 폴리우레탄 PSA, 폴리아미드 PSA, 에틸렌 비닐 아세테이트 PSA와 같은 폴리오레핀 PSA 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 하우징 요소에 접합하기 위해 적합한 접착제의 유형은, 예를 들어, 고표면 에너지 플라스틱, 저표면 에너지 플라스틱, 금속 등과 같은 하우징 요소의 벽체의 재료에 따른다. 접착제는 단열 요소의 시트에, 단열 요소의 시트의 프라이머(primer)에, 단열 요소의 시트상의 경계층에 직접 인가될 수 있다. 대안으로, 접착제는 단열 요소가 접착제로 하우징에 부착될 수 있도록 하우징 요소의 표면에 인가될 수 있다. 접착제는 또한 분무되거나 코팅되거나 트랜스퍼(transfer) 접착제 또는 이중 코팅 테이프로서 공급되어 단열 요소의 시트 또는 하우징 요소에 적층될 수 있다. 접착제 트랜스퍼 테이프들은 어드헤시브 트랜스퍼 테이프 468MP, 어드헤시브 트랜스퍼 테이프 468 MPF, 어드헤시브 트랜스퍼 테이프 966 등과 같은 제품 번호 하에 3M이란 제품명으로 3M 컴퍼니로부터 입수 가능하다. 다른 적합한 접착제들은 또한 다양한 형태로 접착제 공급업체로부터 상업적으로 입수 가능하다. 폴리에스테르 필름 접착제, 필름 접착제 및 열경화성 필름 접착제와 같은 가열 융용 접착제들은 보스틱 파인드리사(메사추세츠주 미들턴 소재)로부터 상업적으로 입수 가능하다.
적합한 압력 감지 접착제들은 예를 들어 라텍스 및 용매 베이스의 접착제와 같은 수성 베이스의 접착제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위한 적합한 압력 감지 접착제는 미국특허 제Re24,906(울리흐), 제4,181,752호(마텐스 외 수인), 5,602,221(베네트 외 수인) 및 제5,637,646호(엘리스)에 개시된 압력 감지 접착제들을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 그 각각의 요지는 참조로 본 명세서에 전반적으로 결합되어 있다.
가열 융용 접착제는 실온에서 압력 감지식 또는 가열 작용식의 즉, 비점착식일 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위해 적합한 가열 융용 접착제는 미국특허 제4,833,179호(영 외 수인), 제6,630,531호(칸드퍼 외 수인) 및 제6,294,249호(하머 외 수인)에 개시된 가열 융용 접착제들을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 그 각각의 요지는 참조로 본 명세서에 전반적으로 결합되어 있다.
구조적 접합체는 열경화성 매트릭스에 경화하고 에폭시 접착제 및 폴리우레탄 접착제를 포함하는 접착제들을 포함한다. 이 접착제는 종래의 코팅 또는 분무 공정을 사용하여 100 % 고형 접착제, 용매 베이스의 접착제 또는 수성 베이스의 접착제로서 적용될 수 있거나 적층될 수 있는 필름 접착제로서 적용될 수 있다. 경화성 고형 접착제는 열 및/또는 자외선 광 같은 빛으로 경화되는 1개 또는 2개의 부분 시스템들로서 이용가능하다. 적합한 경화성 고형 접착제는 미국특허 제5,536,805호(칸가스), 제5,472,785호(스토비 외 수인) 및 유럽특허 제620,259호(죠오지 외 수인)에 개시된 접착제들을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 필름 접착제는 점착 필름을 제공하도록 부분적으로 경화될 수 있거나 경화 이후에 열경화성 매트릭스(matrix)를 형성하는 열경화성 요소 및 경화성 요소를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용하기 위한 적합한 구조적 필름 접착제는 3M 스카치 웰드 스트럭츄럴 어드헤시브 필름 AF 126 레드, 3M 스카치 웰드 스트럭츄럴 어드헤시브 필름 AF 111, 3M 스카치 웰드 스트럭츄럴 어드헤시브 필름 AF 42, 및 3M 스카치 웰드 스트럭츄럴 어드헤시브 필름 AF 46과 같이 3M 컴퍼니에서 상업적으로 입수 가능한 구조적 접착 필름들을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
다른 층들이 또한 다양한 목적을 위해 단열 요소 내에 포함될 수 있다. 이러한 층들은 다른 층들이나 무기 섬유들의 단열 시트 또는 매트에 다른 층들의 접착을 향상하기 위한 프라이머와, 노출된 접착 층의 표면 상의 보호 필름 또는 직물(예를 들어, 릴리이스 라이너(release liner))과, 보호 코팅재를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 더욱이, 추가의 단열을 위해, 그 요지가 본 명세서에 전반적으로 결합되어 있는 미국특허 제3,591,400호에 개시된 반사 코팅재/필름이 단열 요소의 하나 이상의 시트들의 내면(즉, 단열 공동부 및/또는 배터리 팩에 대향하는 표면)에 적용될 수 있다. 이러한 반사 코팅재/필름은 롤 코팅, 나이프 코팅 및 다이 코팅을 포함하나 이에 한정되지 않는 기존의 코팅 기술을 이용하여 하나 이상의 시트들에 적용될 수 있다.
단열 요소는 하나 이상의 비섬유층 및/또는 접착층을 포함할 수 있다. 일예로서, 접착제의 추가층들이 단열 요소의 압력 감지 접착제의 결합을 향상하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 가열 융용 접착제의 층이 단열 요소 상에 가열 융용 접착제를 직접 코팅하거나 단열 요소상에 가열 융용 접착제나 열경화성 접착제의 층을 적층함으로써 단열 요소에 적용될 수 있고, 압력 감지 접착제는 가열 융용 또는 열경화성 접착 층 상에 코팅되거나 적층될 수 있다. 또 다른 예시로서, 예를 들어 성형 폴리프로필렌 필름과 같은 플라스틱 필름 층이 가열 융용 접착제나 열경화성 접착제를 이용하여 단열 요소에 적층될 수 있고, 압력 감지 접착제가 순차적으로 플라스틱 필름에 코팅되거나 적층될 수 있다. 이러한 경우에, 가열 융용 접착제, 열경화성 접착제 및 플라스틱 필름은 단열 요소의 섬유에 압력 감지 접착제의 더욱 개선된 정착성을 허용하도록 보다 매끄러운 표면을 제공한다. 더욱이, 단열 요소의 시트 부재들은 가열 융용 접착제, 열경화성 접착제, 플라스틱 필름, 비직조 스크림과 같이 시트 부재의 섬유들에 접착하는 층에 부착될 수 있고, 나중에 하우징 요소의 표면이나 하우징 요소의 시트 부재에 인가되는 접착제를 사용하여 하우징 요소에 부착될 수 있다. 이러한 유형의 인가를 위해 적합한 접착제들은 3M 제너럴 퍼포스 45 스프레이 어드헤시브와 같은 분무 접착제 뿐만 아니라 상술한 접착제 트랜스퍼 테이프들 포함한다.
한 대표적 단열 요소의 구성이 도4에 도시되어 있다. 도4를 참조하면, 시트(18)는 덮개(16)에 접합된 압력 감지 접착제 층(36)과 시트(18)에 접합된 가열 융용 접착제 층(36)을 이용하고 이들 사이에 중간층(38)이 개재된 상태에서 덮개(16)의 내면에 장착될 수 있다. 중간층(38)은 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론 등 또는 그 임의의 조합물로 이루어진 중합 스크림, 비직조 직물, 직조 직물, 발포재 또는 필름일 수 있다. 예를 들면, 가열 융용 접착제가 시트(18)의 위에 코팅될 수 있고 나일론 비직조 스크림(38)이 접착제 층(36)에 적층될 수 있다. 압력 감지 접착제 층(34)은 단열 요소에 부착 부재를 제공하도록 나일론 스크림에 접착되는 압력 감지 접착제 트랜스퍼 테이프의 형태로 제공될 수 있다.
압력 감지 접착제는 상술한 압력 감지 접착제를 포함하여 배터리 팩 조립체의 하우징 요소들의 표면에 부착하기 위해 적합한 임의의 유형일 수 있다. 하우징 요소에 결합하기 적합한 접착제의 유형은 예를 들어 고 표면 에너지 플라스틱, 저 표면 에너지 플라스틱, 금속 등과 같은 하우징 요소의 벽체의 재료에 따를 수 있다. 접착제는 단열 요소의 시트, 단열 요소의 시트 상의 프라이머, 또는 단열 요소의 시트 상의 경계층에 직접 인가될 수 있다. 접착제는 분무되거나 트랜스퍼 접착제 또는 이중 코팅 테이프로서 공급되어 단열 요소의 시트에 적층될 수 있다. 접착제 트랜스퍼 테이프는 어드헤시브 트랜스퍼 테이프 468MP, 어드헤시브 트랜스퍼 테이프 468MPF, 어드헤시브 트랜스퍼 테이프 966 등과 같은 제품 번호 하에 3M이란 제품명으로 3M 컴퍼니로부터 입수 가능하다.
Ⅱ. 단열 요소 조립체
본 발명은 또한 하우징과 함께 상술한 단열 요소를 포함하는 단열 요소 조립체에 관한 것으로서, 하우징은 하부 트레이와, 하나 이상의 측벽들과, 하부 트레이, 하나 이상의 측벽 또는 이들 양자에 부착할 수 있는 제거 가능한 덮개로 이루어진 구성 요소들 중 하나 이상을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 단열 요소는 바람직하게는 (i) 하부 트레이, (ii) 하나 이상의 측벽들 및 (iii) 제거 가능한 덮개와 같은 하우징 요소들에 의해 형성되는 트레이 공동부 내에 위치되도록 크기가 정해진다. 본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 하우징은 하부 트레이에 부착되는 하나 이상의 트레이 측벽들을 구비하는 하부 트레이와, 하나 이상의 트레이 측벽들, 하부 트레이 또는 이들 모두에 부착할 수 있는 제거 가능한 덮개를 포함하고, 단열 요소는 (i) 하나 이상의 트레이 측벽들을 가지는 하부 트레이와 (ii) 제거 가능한 덮개에 의해 형성되는 트레이 공동부 내에 위치하도록 크기가 정해진다. 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 하우징은 하부 트레이와, 제거 가능한 덮개에 부착되는 하나 이상의 측벽들을 구비하는 제거 가능한 덮개를 포함하고, 제거 가능한 덮개는 하부 트레이 부착할 수 있으며, 단열 요소는 (i) 하부 트레이와, (ii) 하나 이상의 트레이 측벽들을 구비하는 제거 가능한 덮개에 의해 형성되는 트레이 공동부 내에 위치하도록 크기가 정해진다.
도5는 내면(42)과 측벽들(41a - 41c)을 구비하는 대표적인 하부 트레이(40)를 예시한다. 도5에 도시되어 있지 않지만, 부착 가능한 덮개가 대표적 하부 트레이(40)의 부분들을 따라 개구들(43a - 43c) 내에서 하나 이상의 부착 장치들(예를 들면, 나사)을 이용하여 대표적 하부 트레이(40)에 기구적으로 부착하도록 구성될 수 있다. 대표적 하부 트레이(40)는 또한 내면(42)을 따라 분포되는 대형 개구들(47)과 소형 개구들(48)을 포함한다. 대형 개구들(47)은 차량의 공간부 내에서 트레이(40)의 위치를 조정하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들어, 페그 또는 플러그(미도시함)가 차량의 공간부(도1에 도시된 차량 본체(2)내의 공간부(30)를 참조)의 하부면을 따라 분포될 수 있다. 페그 또는 플러그는 공간부 내에 트레이(40)를 위치시키기 위해 대형 개구들(47)을 통해 상향 연장할 수 있다. 소형 개구들(48)은 부착 장치들(예를 들어, 나사)을 소형 개구들(48)을 통해 차량 본체와 같은 기부로 삽입함으로써 기부에 트레이(40)를 더욱 정착할 수 있도록 사용된다.
상술한 바와 같이, 대표적 하부 트레이(40)는 플라스틱, 금속(예를 들어, 철, 철강, 알루미늄, 마그네슘 등) 또는 그 조합물로 이루어질 수 있다. 하부 트레이는 이동 가능할 수 있거나 고정되고 차량 내의 위치와 같이 소정의 위치로부터 제거 가능할 수 있다. 본 발명의 한 바람직한 실시예에서, 대표적 하부 트레이(40)는 (도1에 도시된 바와 같이) 차량의 공간부에 고정된다. 이 실시예에서, 대표적 하부 트레이(40)는 (i) 트레이(40)와 부착 가능한 덮개(미도시함)에 의해 형성된 트레이 공동부 내에 위치한 배터리 팩에 공기를 공급하기 위한 공기 공급부 및/또는 출구를 위해 적합한 영역(51)과, (ii) 바람직한 경우, 트레이 공동부로부터 공기를 제거하기 위한 에어 출구에 적합한 영역(52)을 포함한다. 대안으로, 공기는 공급부를 통해 공급된 다음에 트레이 공동부 내에 순환될 수 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 대표적 하부 트레이(40)는 차량 본체(미도시함) 내의 공동부의 하부 표면에 부착되는 쐐기부들(54a - 54c)에 근접할 수 있다. 쐐기부들(54a - 54c)은 차량의 후방 충돌 동안 (트레이(40) 내에 위치한) 배터리 팩을 상향 가압하도록 설계된다. 이러한 충돌에서, 배터리 팩의 상향 이동은 배터리 팩 내의 전원 모듈들(도1의 전원 모듈들(12)을 참조)에 대한 손상을 최소화시킬 것으로 여겨진다.
대표적 하부 트레이(40)의 사용에 적합한 무기 섬유들의 대표적 시트가 도6에 도시되어 있다. 도6에 도시된 바와 같이, 시트(45)는 하부 트레이(40)의 내면(42) 상에 장착하기 위해 적합한 패턴(44)을 가질 수 있다. 패턴(44)은 무기 섬유의 시트를 포함하고, 여기에서 시트 표면은 그 안에 소형 개구(48') 뿐만 아니라 대형 개구(47')를 포함한다. 시트(45)의 패턴(44) 내의 대형 개구(47')와 소형 개구(48')는 도5에 도시된 하부 트레이(40)의 표면(42) 내의 대형 개구들(47)과 소형 개구들(48)에 대응한다. 이러한 개구들은 시트(45)를 하부 트레이(40)에 위치시키고 부착하는 데에 유용한다. 상술한 바와 같이, 페그 또는 플러그는 차량 본체의 공동부 내에 하부 트레이(40) (및 시트(45))를 위치시키도록 대형 개구들(47) (및 대형 개구들(47'))을 통해 연장할 수 있다. 시트(45)의 패턴(44) 내의 소형 개구들(48')은 시트(45)를 하부 트레이(40) 및/또한 차량 본체의 공동부에 기구적으로 부착하도록 사용될 수 있다. 대안으로, 상술한 바와 같이, 접착제와 같은 다른 부착 부재들이 시트(45)를 하부 트레이(40)에 부착하도록 사용될 수 있다.
부착 가능한 덮개가 도시되어 있지 않지만, 부착 가능한 덮개와 대표적 하부 트레이(40)에 사용하기에 적합한 무기 섬유들의 대표적 시트가 도7에 도시되어 있다. 도7에 도시된 바와 같이, 시트(49)는 대표적 하부 트레이(40)에 사용하기에 적합한 덮개의 내면 상에 장착하기 위해 적합한 패턴(46)을 가질 수 있다. 패턴(44)과 유사하게, 시트(49)의 패턴(46)은 그 안에 대형 개구들(50)을 포함한다. 대형 개구들(50)은 부착 가능한 덮개의 표면 외형 내의 개구들에 대응할 수 있다. 이러한 개구들은 (i) 부착 가능한 덮개에 시트(49)를 위치시키고 그리고/또는 부착하고, 그리고/또는 (ii) 부착 가능한 덮개의 내면 상에 통과하여 연장할 페그나 플러그를 위해 개구를 제공하는 데에 유용할 수 있으며, 여기에서 페그나 플러그는 배터리 팩의 상부면과 배터리 팩으로부터 이격되고 그 위에 위치하는 시트(49)의 하부면의 사이에서 공기 유로(도1에의 공기 유로(25) 참조)를 보장하도록 스페이서로서 사용된다.
무기 섬유들의 하나 이상의 추가의 시트들이 하부 트레이 및/또는 부착 가능한 덮개로부터 분리하거나 이로부터 부착되는 측벽들의 내면 상에 장착될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 단열 요소를 함께 형성하기 위해 사용되는 하나 이상의 시트들, 매트들, 또는 다른 얇은 벽 구조체들은 바람직하지 않은 저온으로부터 배터리 팩을 단열하기 위해 사용될 수 있는 단열 공동부를 형성한다. 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 소정의 패턴을 가지는 별개의 시트들은 하부 트레이의 표면 외형, 부착 가능한 덮개, 및/또는 하우징의 하나 이상의 측벽들에 대응하도록 제조되어 그 위에 장착될 수 있다. 이 실시예에서, 하우징 요소들로 트레이를 공동부를 형성(즉, 트레이 공동부를 형성하기 위해 필요한 트레이, 측벽(들) 및 덮개를 서로 부착)하는 단계들은 트레이 공동부의 내면들 상에 단열 공동부를 동시에 형성한다. 대안으로, 상술한 바와 같이, 무기 섬유들의 단일 시트가 하우징 요소에 의해 형성된 트레이 공동부의 내면에 대응하도록 구성될 수 있다. 이러한 대체 실시예에서, 단일의 시트 단열 요소는 상술한 바와 같이 성형된 단열 요소를 포함할 수 있다.
단열 공동부를 형성하기 위해 시트 부재들의 조합에 대해 상술한 바와 같이, 본 발명의 단열 요소 조립체는 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 단열 요소 조립체는 트레이가 원형의 형상을 가질 때 트레이의 주연부를 따라 연장하는 단일의 측벽을 가지는 트레이를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 트레이는 트레이가 팔각형의 형상을 가질 때 트레이의 주연부를 따라 연장하는 8개 이상의 측벽들을 포함할 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 측벽들이 도5에 도시된 바와 같이 트레이에 대향하는 덮개의 주연부를 따라 연장할 수 있다. 다른 실시예들에서, 트레이와 덮개 모두가 트레이와 덮개의 주연부를 따라 연장하는 하나 이상의 측벽들을 가질 수 있다. 트레이, 측벽(들) 및 덮개의 임의의 조합이 배터리 팩과 같은 대상을 단열하기 위한 단열 요소를 포함하기 위해 적합한 트레이 공동부를 형성하는 한 상기 조합이 본 발명에 사용될 수 있다.
본 발명의 단열 요소와 단열 요소 조립체는 최소한의 시트 두께로 양호한 단열의 이점을 제공한다. 시트 두께를 최소화함으로써, 공간부가 유지될 수 있는데, 이는 예를 들어, 자동차, 항공기, 선박 및 다른 차량과 같은 장치에 중요하게 고려된다. 공간부의 유지는 공간부의 제한된 용적이 차량에 사용되는 각 구성 요소들을 위해 전형적으로 이용할 수 있는 자동차에서 특히 중요하다. 따라서, 본 발명의 단열 요소에 의해 형성된 단열 공동부는 배터리 팩과 같은 피단열 대상의 치수 보다 실질적으로 동일하거나 약간 큰 치수를 가지는 것(즉, 공기 유로를 제공하는 것)이 바람직하다. 더욱이, 본 발명의 일 실시예에서, 단열 공동부를 형성하는 단열 요소는 단열 요소를 형성하기 위해 사용되는 상술한 시트, 매트 또는 얇은 벽 구조체의 평균 두께와 대응하는 실질적으로 균일한 두께를 가지는 것이 바람직하다.(즉, 하나의 시트 부재가 다른 시트 부재 상에 중첩하지 않음) 더욱이, 하우징 요소들(즉, 트레이, 측벽(들) 및 덮개)은 단열 요소 조립체를 위해 요구되는 공간을 최소화하도록 최소의 벽 두께를 가지는 바람직하다.
Ⅲ. 배터리 팩 조립체
본 발명은 더욱 배터리 팩과 (i) 상술한 단열 요소 또는 (ii) 상술한 단열 요소 조립체를 포함하는 배터리 팩 조립체에 관한 것이다. 배터리 팩은 바람직하지 않은 저온으로부터 보호를 제공하기 위해 단열 요소 또는 단열 요소 조립체의 단열 공동부 내에 위치할 수 있다.
배터리 팩은 공지되어 있으며 미국특허 제6,445,582호 및 유럽특허 제1,202,359 A2호에 개시된 배터리 팩들 포함하나 이에 한정되지 않으며, 그 양자의 요지는 참조로 본 명세서에 전반적으로 결합되어 있다. 본 발명의 배터리 팩 조립체는 예를 들어 배터리 팩 조립체를 수용하기 위한 크기를 가지고 차량의 승객실 내에(예를 들어, 시트 또는 플로어 매트의 아래에), 화물실에(예를 들어, 차량의 트렁크의 플로어 또는 스포츠용 차량의 후위의 영역에), 그리고, 가능하게는 엔진실에 형성되는 공간부 또는 공동부와 같은 공간을 유지하도록 차량내의 다수의 장소에 배치될 수 있다. 본 발명의 단열 요소를 형성하도록 사용되고 높은 단열 값을 가지는 시트(들) 또는 매트(들)의 얇음은 배터리 팩들을 위해 공간이 제약되는 하이브리드 차량용의 자체 내장된 기후 조절식 배터리 팩들에 특히 유리하다. 이러한 배터리 팩들은 전형적으로 팩의 공기실 내의 온도를 최적의 온도 범위 내에서 유지하도록 가열 유니트와 에어 컨디셔닝 유니트를 포함한다. 단열 재료를 위한 공간을 최소화하는 것은 배터리 팩 내의 가열 및 냉각 기능을 수행하도록 공기를 순환하기 위한 공기 유로에 더 큰 공간을 허용할 수 있다. 이는 바람직한 온도 범위 내에서 배터리 팩을 유지하기 위해 요구되는 가열 및/또는 냉각 사이클의 수와 주기를 줄일 수 있다. 즉, 이는 더 나아가서 공기 이동 장치(예를 들어, 팬 또는 송풍기 모터)의 수명을 연장할 수 있고, 배터리의 효율을 개선할 수 있고, 배터리 수명을 연장할 수 있다.
본 발명은 다음의 예들에 의해 더욱 예시되는데, 이들은 그 범위에 한정을 강제하는 어떠한 방식으로도 해석되어서는 안 된다. 반대로, 본 명세서에서의 기재를 판독한 이후에 본 발명의 사상 및/또는 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에게 제시할 수 있는 다양한 다른 실시예들, 수정 및 동등물을 쓸 수 있는 것으로 분명히 이해하여야 한다.
예1
배터리 팩용 단열 요소의 준비
시트 또는 매트의 형태를 가진 대표적인 단열 요소는 희석 슬러리(약 1 %의 고형분)를 형성하도록 와링(Waring) 혼합기 내에서 약 50 %의 알루미나와 약 50 %의 실리카의 대략적 조성을 가지는 대량의 알루미노규산염 섬유들(써말 세라믹스사로부터 세라파이버란 제품명으로 입수 가능함)의 90 비율의 부분을 물에 분산함으로써 준비되었다. 슬러리는 프로펠러 믹서의 아래에 놓여졌고 55 %의 고형 에틸렌 비닐 아세테이트 라텍스의 18.2 비율의 부분이 추가 및 혼합되었다. 물 3000 ml에 10 g의 명반을 함유하는 용매가 형성된 라텍스를 응고하기 위해 혼합 중에 추가되었다. 다음에, 슬러리는 스크린 상에 시트로 형성되었고, 이후에 탈수 및 건조되어 약 2.2 mm 내지 약 2.7 mm의 두께와 약 800 내지 900 g/m2의 베이스 중량을 가지는 세라믹 섬유 매트를 형성하였다.
접착제로 코팅된 매트를 형성하기 위해, 가열 융용 접착제(보스틱사(메사츄세츠주 미들턴)로부터 입수 가능한 보스틱 폴리에스테르 105 웹 어드헤시브)는 세라믹 섬유 매트의 일부분의 위에 놓였고 접착제가 약 110 내지 140 ℃에 있도록 가열되었다. 29 g/m2의 베이스 중량을 가지는 0.1 mm 두께의 스펀본디드 나일론 비직조 스크림(세렉스란 제품명으로 입수 가능함)은 매트의 표면 상에 압력 감지 접착제를 정착하기 위해 닙 롤(nip roll)을 사용하여 접착제에 적층되었다. 압력 감지 접착제 트랜스퍼 테이프는 단열 매트에 부착 부재를 제공하도록 나일론 스크림에 접착되었다.
대안으로, 압력 감지 접착제 코팅 필름은 압력 감지 접착제를 정착하기 위한 표면을 제공하도록 사용되었다. 0.07 mm 두께의 성형 폴리프로필렌 필름은 시트를 형성하도록 약 25 g/m2의 도막 중량으로 압력 감지 접착제로 코팅되었다. 필름의 배면은 우레탄 백사이즈(backsize) 코팅으로 처리되었다. 필름의 접착제 면은 세라믹 섬유 매트의 주 표면 상에 적층되었다. 아크릴 접착제 트랜스퍼 필름(아크릴 제품)은 배터리 팩 또는 하우징 요소의 표면에 부착하기 위해 접합한 단열 매트를 형성하도록 폴리우레탄 백사이즈에 적층되었다.
예2
수분 흡수 및 수분 발산을 위한 단열 요소 실험
예1에서 형성된 세라믹 섬유 매트들은 이하의 방법을 사용하여 수분 흡수, 수분 발산 및 열 전도성을 위해 다음과 같이 실험되었다.
수분 흡수
수분 흡수 실험은 고온 고습 하에서 수분을 흡수하는 단열 요소 재료의 경향을 나타내기 위해 실험되었다. 세라믹 섬유 매트의 5개의 샘플들은 약 2.75 mm의 두께를 가지는 것으로 형성되었고 5개의 샘플들은 약 2.5 mm의 두께를 가진다. 샘플들은 그 중량이 측정된 이후에 37.7 ℃(100 ℉)에서 100 %의 상대 습도로 설정된 항습기 내에 배치되었다. 모든 샘플들은 예1의 공정과 재료를 이용하여 제조되었다. 샘플들은 아래의 표1에 기재될 때 그 중량이 측정되었고 수분 흡수로 인한 중량 이득은 중량 %로 기록되었다.
[표 1] 시간의 경과에 따른 세라믹 섬유 매트 샘플의 중량
시간hr 2.75mm 샘플% 중량 이득 2.5mm 샘플% 중량 이득
0.50 1.76 3.17
1.00 2.99 4.43
4.50 20.96 28.86
7.50 36.64 51.45
23.50 115.11 174.07
37.50 183.63 225.98
54.50 230.12 247.05
71.50 235.83 251.74
74.50 237.40 251.11
수분 발산
수분 발산 실험은 시간의 경과에 따라 수분을 발산(즉, 건조)하기 위한 단열 요소 재료의 능력을 나타내기 위해 이용되었으며, 여기에서, 상기 능력은 단열 요소가 수분으로 포화된 경우 이 요소가 얼마나 잘 건조되는지를 나타내는 지표이다. 일반적으로, 높은 발산률이 바람직하다. 본 실험에서 세라믹 섬유 매트의 샘플은 예1의 방법 및 재료를 사용하여 준비되었다. 19.07 g의 중량을 가지는 샘플은 실온에서 18 시간 동안 침수되었다. 그 다음 샘플이 물에서 제거되고 중량이 측정되었다. 수분 중량이 계산되었고(습윤 상태의 샘플 중량 - 건조 상태의 샘플 중량), 이 중량은 100 % 수분으로서 기록되었다. 다음에 샘플은 수직으로 현수되었고 드립 드라이(drip dry)되었다. 샘플은 아래의 표2에 표시된 다양한 시간 간격으로 그 중량이 측정되었다.
[표 2] 시간의 경과에 따른 세라믹 섬유 매트 샘플의 중량
시간 - hr 습윤 상태의 중량 - g 수분 중량 - g 수분 - %
0 59.07 40.00 100
1 55.63 36.56 91.4
2.5 48.97 29.90 74.8
4.5 38.68 19.61 49.0
6 31.42 12.35 30.9
7 26.99 7.92 19.8
22 19.07 0.00 0
24.5 19.07 0.00 0
29 19.07 0.00 0
31 19.07 0.00 0
열 전달
열 전도성 실험은 실온으로부터 500 ℃의 온도에서 단열 요소(예를 들어, 세라믹 섬유 매트)로서 사용하기 위해 적합한 시트를 통한 열 전도성, 즉 시트의 단열 성능의 지표를 나타내기 위해 이용되었다. 본 실험에서, 50.8 mm x 50.8 mm로 측정한 샘플이 동일한 치수들을 가지는 2개의 금속 평판들의 사이에 배치하였다. 평판들은 열전대로 감겨져 있고 가열될 수 있다. 평판들 중의 하나는 100 ℃로 가열되었고 500 ℃에 도달할 때까지 100 ℃씩 증가되었다. 평판은 각 온도에서 15분 동안 유지되었다. 본 명세서에서 가열된 평판의 온도는 "고온측 온도"라 하는 한편, 가열되지 않은 평판의 온도는 "저온측 온도"라 한다. 본 실험에서, 고온측 온도와 저온측 온도의 차이가 최대의 단열 값을 제공할 정도로 큰 차이를 가지는 것이 바람직하였다.
단열 요소에 사용하기에 적합한 2개의 샘플들은 도1에서의 방법 및 재료들을 사용하여 준비되었다. 매트들은 이 들에 적층된 접착제 또는 스크림을 가지지 않았다. 샘플 1은 1400 g/m2의 베이스 중량과 약 4.4 mm의 공칭 두께를 가졌다. 샘플 2는 866 g/m2의 베이스 중량과 약 2.5 g/m2의 공칭 두께를 가졌다. 양 샘플들에 대해 상술한 바와 같이 열 전달을 위한 실험이 실시되었다.
샘플 1 및 2의 저온측 온도에 대한 고온측 온도의 특성이 도8의 그래프에 나타나 있다. 그래프들은 매트의 두 두께의 사이에서 단열 값의 근소한 차이만을 보여준다. 얇은 샘플은 두꺼운 샘플과 동일한 단열 성능을 제공하였다.
단열 요소 시트들은 최소한의 두께로 고도의 열 저항을 제공한다. 이는 배터리 팩 조립체 전체의 공기 유동의 저항 및/또는 배압을 감소하면서 배터리 팩 주위의 공기 간극이 근본적으로 차단되지 않는 상태로 있게 한다. 하나의 내재된 이점은 송풍기 또는 팬의 모터들이 덜 회전하고 보다 짧은 기간 동안 작동함으로써 모터들의 수명을 연장한다는 것이다.
예3
배터리 팩용 성형 단열 요소의 준비
성형된 단열 요소가 다음과 같이 준비되었다. 슬러리는 94 갤런의 물과, 5670 g(12.5 lbs.)의 가열 냉각 처리된 세라믹 섬유(미국특허 제5,250,269(랭거) 및 PCT 공보 제WO 00/75496 A1호(랭거)에서 개시됨)와, 1066 g(2.35 lbs.)의 에어플레스 600BP 라텍스(에틸렌 비닐 아크릴산염 삼량체의 수성 유제(펜실바니아주 필라델피아 소재)로서 55 중량 % 유제의 형태로 첨가됨)와, 1082 g(4.15 lbs.)의 활성 알루미늄 황산염(50 중량 %의 알루미늄 용매의 형태로 첨가됨)과, 91 g(0.2 lbs.)의 디포머(날코 포마스터)를 포함한다. 건조 중량 을 기초로 하여(즉, 수분이 없는 상태에서), 78 중량 %의 가열 냉각 처리된 섬유, 8 중량 %의 라텍스, 13 중량 %의 알루미늄 황산염 및 1 중량 %의 디포머로 이루어진 조성물이 다음의 단계를 사용하여 스테인레스강 혼합 탱크에서 준비되었다.
슬러리는 종래의 시험 제지 공정 라인의 혼합 탱크에서 준비되었다. 처음에는 물과 디포머가 혼합 탱크로 주입되었다. 일렬로 형성된 프로펠러 믹서가 혼합을 위해 비교적 중속에서 고속으로 시동되었다. 세라믹 섬유는 천천히 주입되었고 교반 속도는 큰 침전물이 보이지 않는 상태로 충분한 세라믹 섬유의 분산을 유지하기 위해 혼합기의 최대 수준으로 증가되었다. 모든 세라믹 섬유가 드럼에 주입되었을 때, 라텍스가 첨가되고 약 5분 동안 혼합되었다. 다음에, 알루미늄 황산염이 천천히 첨가되었다. 모든 성분들이 탱크 내에 있을 때, 혼합은 약 10분 정도 더 계속되거나 슬러리가 균일할 때까지 계속되었다. 다음에, 슬러리는 플라스틱으로 그 내주면이 처리된 2개의 55 갤런의 드럼들에 펌핑 주입되었다.
슬러리는 미국특허 제6,596,120호에 설명된 공정과 유사하게 슬러리를 탈수하여 몰드/다이의 형상으로 형성시키는 몰드/다이 및 진공 기술을 사용하여 성형되었다. 내부의 주요 구조는 부품(part)을 통해 소정의 진공 취출/진공 취입을 허용하도록 설계 및 구성되었다. 다이의 외부 섹션은 배터리 팩의 형상으로 형성되었다. 소정의 크기 및 형상을 가진 다이가 약 5 내지 10 분 동안 슬러리 안으로 침하된 이후에, 소정의 섬유의 중량, 두께 및 밀도를 가진 부품이 제조되었다. 다음에, 습윤 상태의 성형 부품은 성형 다이로부터 이형되었고 실온에서 하룻밤 동안 또는 150 ℃(300 ℉)에서 약 2 시간동안 오븐에서 건조되었다.
본 명세서는 그 구체적 실시예에 대해 상세히 기재되었지만, 당업자는 상술한 내용에 대해 이해를 할 때 이들 실시예의 변경, 수정 및 동등물을 용이하게 고안할 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위와 그 임의의 동등물에 평가되어야 한다.

Claims (37)

  1. 하부 시트 부재와,
    적어도 하나의 측벽 시트 부재들과,
    상부 시트 부재를 포함하고,
    각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 시트 부재들은 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부를 형성하도록 서로 결합하고,
    하나 이상의 시트 부재들은 단열 공동부에 대향하는 시트 부재 상에 부착 부재를 더 포함하고, 상기 부착 부재는 압력 감지 접착제 층, 가열 융용 접착제 층, 구조적 접착제 층, 후크 및 루프형 패스너, 두부를 형성한 패스너 또는 그 조합물을 포함하는 배터리 팩용 단열 요소.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 측벽 시트 부재는 2개 이상의 분리된 측벽 시트 부재들을 포함하고, 그 각각은 하부 시트 부재, 상부 시트 부재 또는 이들 양자에 모두에 부착되는 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  3. 제1항에 있어서, 각 시트 부재는 무기 섬유들의 비직조 직물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 섬유들은 알루미나 섬유, 알루미노규산염 섬유, 글라스 섬유, 그래파이트 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 붕규산염 섬유, 칼샤-마그네슘 규산염 섬유, 실리콘 카바이드 섬유, 가열 냉각 처리된 세라믹 섬유, 석영 섬유 또는 그 혼합체인 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  5. 제3항에 있어서, 상기 무기 섬유들은 글라스 섬유, 내화성 세라믹 섬유 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  6. 제1항에 있어서, 각 시트 부재는 주로 크기가 정해지거나 크기가 정해지지 않는 무기 섬유들로 이루어진 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  7. 제1항에 있어서, 부착 부재는 압력 감지 접착제 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  8. 제1항에 있어서, 부착 부재는 압력 감지 접착체 층과 시트 부재와 압력 감지 접착제 층의 사이의 가열 융용 접착제 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  9. 제8항에 있어서, 하나 이상의 시트 부재들은 가열 융용 접착제 층과 압력 감지 접착제 층의 사이에 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  10. 제9항에 있어서, 중간층은 중합 스크림, 비직조 직물, 직조 직물, 발포재, 필름 또는 그 조합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  11. 제1항에 있어서, 시트 부재들은 단일 시트의 부분들인 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  12. 제1항에 있어서, 하나 이상의 시트 부재들은 성형된 시트 부재들인 것을 특징으로 하는 단열 요소.
  13. 하나 이상의 성형된 시트 부재들을 포함하는 배터리 팩용 성형 단열 요소로서, 각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 시트 부재들은 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한된 단열 공동부를 형성하도록 서로 결합하는 성형 단열 요소.
  14. 제13항에 있어서, 적어도 하나의 측벽 시트 부재의 일부분은 하부 시트 부재, 상부 시트 부재 또는 이들 양자 모두에 실질적으로 수직인 평면에 있고, 적어도 하나의 측벽 시트 부재는 하부 시트 부재, 상부 시트 부재 또는 그 양자 모두의 주연부를 따라 하나 이상의 측벽들을 형성하는 것을 특징으로 하는 성형 단열 요소.
  15. 제13항에 있어서, 시트 부재들의 각각은 성형 시트 부재인 것을 특징으로 하는 성형 단열 요소.
  16. 제1항의 단열 요소와, (i) 하부 트레이와, (ii) 하나 이상의 트레이 측벽들과, (iii) 제거 가능한 덮개를 포함하는 하우징을 포함하고, 상기 단열 요소는 (i) 하부 트레이와, (ii) 하나 이상의 트레이 측벽들과, (iii) 제거 가능한 덮개에 의해 형성되는 트레이 공동부 내에 위치하도록 크기가 정해지는 단열 요소 조립체.
  17. 제1항의 단열 요소와 배터리 팩을 포함하는 배터리 팩 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 배터리 팩이 단열 요소의 단열 공동부 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립체.
  19. 제13항의 성형 단열 요소와 배터리 팩을 포함하는 배터리 팩 조립체.
  20. 제19항에 있어서, 배터리 팩은 단열 공동부 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립체.
  21. 제16항의 단열 요소 조립체와 배터리 팩을 포함하는 배터리 팩 조립체.
  22. (a) 하부 트레이와, 하나 이상의 측벽들과, 트레이, 하나 이상의 측벽들 또는 이들 양자 모두에 부착 가능한 덮개를 포함하고, (i) 하부 트레이와, 하나 이상의 측벽들과, (iii) 덮개에 의해 형성되는 트레이 공동부를 가지는 하우징과,
    (b) 하부 시트 부재와, 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, 상부 시트 부재를 포함하는 단열 요소를 포함하고,
    각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 시트 부재들은 트레이 공동부 내에 단열 공동부를 형성하도록 서로 결합하는 배터리 팩용 단열 요소 조립체.
  23. 제22항에 있어서, 하부 시트 부재는 하부 트레이의 내면에 위치하고, 적어도 하나의 측벽 시트 부재는 하나 이상의 측벽들의 각각의 내면에 위치하고, 상부 시트 부재는 덮개의 내면에 위치하는 것을 특징으로 하는 단열 요소 조립체.
  24. 제22항에 있어서, 적어도 하나의 측벽 시트 부재는 하부 시트 부재, 상부 시트 부재 또는 이들 양자의 모두에 부착되는 것을 특징으로 하는 단열 요소 조립체.
  25. 제22항에 있어서, 단열 요소는 하부 시트 부재와, 하나 이상의 측벽 시트 부재들과, 상부 시트 부재로 구성되는 무기 섬유들로 된 단일 시트를 포함하는 단열 요소 조립체.
  26. 제22항에 있어서, 단열 요소의 하나 이상의 시트 부재들은 성형된 시트 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 요소 조립체.
  27. 제22항에 있어서, 하나 이상의 측벽들은 트레이, 덮개 또는 이들 양자 모두에 영구적으로 부착되고, 덮개는 트레이, 하나 이상의 측벽들 또는 이들 양자에 모두 부착 가능한 단열 요소 조립체.
  28. 제22항에 있어서, 각 시트 부재는 크기가 정해지거나 크기가 정해지지 않은 무기 섬유들로 주로 이루어진 단열 요소 조립체.
  29. 제22항에 있어서, 하나 이상의 시트 부재들은 하나 이상의 시트 부재들 상의 부착 부재를 통해 하우징에 부착되고, 상기 부착 부재는 압력 감지 접착제 층, 가열 융용 접착제 층, 구조적 접착제 층, 후크 및 루프형의 패스너, 두부를 형성한 패스너 또는 그 조합물을 포함하는 단열 요소 조립체.
  30. 배터리 팩과,
    제22항의 단열 요소 조립체를 포함하는 차량용 동력을 제공하기 위한 배터리 팩 조립체.
  31. 차량용 동력을 제공하기 위한 배터리 팩 조립체로서,
    배터리 팩과,
    상기 배터리 팩을 단열하고, 하부 시트 부재와 적어도 하나의 측벽 시트 부재와 상부 시트 부재를 포함하는 단열 요소를 포함하고,
    각 시트 부재는 무기 섬유들의 시트 또는 매트를 포함하고, 시트 부재들은 상기 배터리 팩을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단열 공동부를 형성하도록 서로 결합하고, 상기 단열 공동부는 (i) 하부 시트 부재와, (ii) 적어도 하나의 측벽 시트 부재와, (iii) 상부 시트 부재에 의해 제한되는 배터리 팩 조립체.
  32. 제31항에 있어서, 하우징을 더 포함하고, 상기 하우징은 (i) 하부 트레이와, (ii) 하나 이상의 측벽들과, (iii) 하부 트레이, 하나 이상의 측벽들 또는 이들 양자의 모두에 부착 가능한 덮개를 포함하고, 상기 배터리 팩은 상기 단열 요소가 상기 배터리 팩과 상기 하우징의 사이에 배치되는 상태로 상기 하우징 내에 장착 가능한 배터리 팩 조립체.
  33. 제31항에 있어서, 상기 배터리 팩을 난방하기 위한 히터를 더 포함하는 배터리 팩 조립체.
  34. 제31항의 배터리 팩 조립체를 포함하는 차량.
  35. 제34항에 있어서, 차량이 (i) 가스 또는 디젤과 (ii) 전기로 구동하는 하이브리드 차량인 차량.
  36. 차량 내의 배터리 팩을 단열하는 방법이며,
    배터리 팩을 제공하는 단계와,
    제1항의 단열 요소로 배터리 팩을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 포함하는 방법.
  37. 차량 내의 배터리 팩을 온도 범위 내에서 유지하는 방법이며,
    배터리 팩을 제공하는 단계와,
    제1항의 단열 요소로 배터리 팩을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 포함하는 방법.
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