WO2021192620A1 - 電気自動車用電池ボックス - Google Patents

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WO2021192620A1
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heat insulating
insulating material
battery box
battery
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新吾 須藤
慎吾 宮田
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積水化学工業株式会社
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery box that houses a battery for driving an electric vehicle.
  • a metal material such as iron or aluminum is usually used for the upper cover that covers the upper part of the battery box that houses the driving battery of an electric vehicle. Since metal materials are heavy, it is being considered to use resin materials for weight reduction.
  • Patent Document 1 an effervescent heat insulating material is arranged on the upper part of the battery case, and when the battery runs away due to heat, the foamed heat insulating material flows into the cooling air passages of a plurality of batteries to prevent the thermal runaway from spreading. Is disclosed.
  • thermal expansion insulation material foam insulation material
  • the thermal expansion insulation material may rapidly expand, scatter, or be destroyed due to instantaneous combustion and high temperature. .. In this case, there are concerns about a decrease in mechanical strength and a decrease in heat insulation performance.
  • the battery box for an electric vehicle is a battery box for storing a battery of an electric vehicle, and includes an upper cover.
  • the top cover A plastic layer placed above the battery and A metal thin film layer arranged on the surface of the plastic layer on the side facing the battery, It has a first heat insulating material layer arranged between the plastic layer and the metal thin film layer.
  • the battery box for an electric vehicle of the second aspect is the battery box of the first aspect, and the upper cover is further.
  • a fiber layer is provided between the metal thin film layer and the first heat insulating material layer, or between the plastic layer and the first heat insulating material layer.
  • the battery box for an electric vehicle according to the third aspect is the battery box according to the first aspect or the second aspect, and the first heat insulating material layer is arranged on a part of the surface of the plastic layer facing the metal thin film layer. Has been done.
  • the battery box for an electric vehicle of the fourth aspect is the battery box of the third aspect, and the first heat insulating material layer is provided at a position corresponding to the discharge valve of the battery.
  • the battery box for an electric vehicle of the fifth aspect is the battery box of the second aspect, and the fiber layer is arranged between the plastic layer and the first heat insulating material layer.
  • the top cover further has a second insulating layer between the plastic layer and the fiber layer.
  • the battery box for an electric vehicle according to the sixth aspect is the battery box according to the fifth aspect, and the upper cover further has a second fiber layer between the metal thin film layer and the first heat insulating material layer. ..
  • the battery box for an electric vehicle according to the seventh aspect is a battery box according to any one of the first to sixth aspects, and the first heat insulating material layer contains short fibers.
  • the battery box for an electric vehicle is the battery box according to the fifth or sixth aspect, and the first heat insulating material layer and / or the second heat insulating material layer contains short fibers.
  • the battery box for an electric vehicle is a battery box for storing the batteries of the electric vehicle.
  • the side surface or bottom surface of the battery box is With a plastic layer A metal thin film layer arranged on the surface of the plastic layer on the side facing the battery, A first heat insulating material layer arranged between the plastic layer and the metal thin film layer, Have.
  • a metal thin film layer is further arranged under the heat insulating material layer.
  • the thermal expansion heat insulating material is less likely to be scattered and destroyed.
  • the metal thin film layer also plays a role of shielding electromagnetic waves generated from the battery separately.
  • the thermal expansion heat insulating material can expand through the fibers of the fiber layer, and the entanglement of the thermal expansion heat insulating material and the fibers reduces the scattering and destruction of the thermal expansion heat insulating material.
  • the insulation layer contains short fibers.
  • the short fibers increase the strength of the insulation layer.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the upper cover 1 of the battery box 3 of the first embodiment so that the arrangement of the heat insulating material layer 20 on a plane can be seen. It is the cross-sectional view of the upper cover 1a of the battery box of 2nd Embodiment, and is the enlarged cross-sectional view near the boundary
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the upper cover 1a of the battery box of the second embodiment before the thermal expansion heat insulating material expands.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the upper cover 1a of the battery box of the second embodiment after the thermal expansion heat insulating material has expanded. The arrow indicates the direction in which the flame generated by the battery pack approaches the upper cover 1a.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the upper cover 1a of the battery box of the second embodiment after the thermal expansion heat insulating material is further expanded. The arrow indicates the direction in which the flame generated by the battery pack approaches the upper cover 1a.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the upper cover 1 of the battery box of the first embodiment before the thermal expansion heat insulating material expands.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the upper cover 1 of the battery box of the first embodiment after the thermal expansion heat insulating material has expanded. The arrow indicates the direction in which the flame generated by the battery pack approaches the upper cover 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the upper cover 1 of the battery box of the first embodiment after the thermal expansion heat insulating material is further expanded. The arrows indicate that some of the thermal expansion insulation has fallen off. It is sectional drawing of the upper cover 1b of the battery box of 3rd Embodiment.
  • the outline of the battery box 3 of the first embodiment is shown in FIG.
  • the battery box 3 includes a box body 2 and an upper cover 1.
  • the battery box main body 2 accommodates a plurality of battery packs 5.
  • the battery in the battery pack 5 is, for example, a lithium ion battery.
  • the upper cover 1 is arranged above the battery pack 5. The upper cover 1 together with the battery box main body 2 seals the battery pack 5.
  • the battery box 3 containing the battery pack 5 is arranged on the chassis and under the living space such as a seat. That is, the upper cover 1 is arranged between the battery pack 5 and the seat or the like. The upper cover 1 also plays a role of preventing flames and high temperatures from being transmitted to the sheet or the like when the battery pack 5 goes out of control due to thermal runaway.
  • the upper cover 1 is provided not only with a flat portion but also with irregularities as appropriate. Further, the heights of the battery packs 5 after being housed in the battery box 3 cannot be said to be the same, and as shown in FIG. 1, the heights are often different. Therefore, the upper cover 1 has not only a horizontal portion but also a portion having an inclined surface.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the upper cover 1 of the present embodiment. Note that FIG. 2 is shown upside down as in the case of being used for the battery box 3. That is, the battery pack 5 is arranged on the upper side of FIG. This also applies to FIGS. 3 to 4 and 7 to 10.
  • the heat insulating material layer 20 and the metal thin film layer 30 are laminated on the plastic layer 10.
  • the plastic layer 10 is also a structural member. As a lid, it covers the entire upper part of the battery box main body 2.
  • the plastic of the plastic layer 10 is a thermosetting resin such as unsaturated polyester, vinyl ester, or epoxy resin, or a thermoplastic resin such as polycarbonate, polypropylene, or vinyl chloride.
  • Plastics include fiber reinforced plastics.
  • Fiber reinforced plastic (FRP) is a plastic that is composited with a fibrous reinforcing material to improve mechanical strength and heat resistance. Examples of the fibrous reinforcing material include glass fiber, aramid fiber, and carbon fiber.
  • the heat insulating material layer 20 includes a fiber-based heat insulating material, a foamed plastic-based heat insulating material, and the like.
  • the fiber-based heat insulating material include glass wool and rock wool
  • examples of the foamed plastic-based material include urethane foam and phenol foam. Since foamed plastic-based heat insulating materials have problems such as flammability, it is desirable to knead an inorganic material, a flame retardant, or the like to improve the flame retardant performance.
  • the heat insulating material layer may be in a form that already satisfies the performance as a heat insulating material layer before heating, or may be a heat insulating material layer that expands instantly at the time of heating.
  • the insulation layer which expands during heating, begins to expand at a temperature of 120 ° C. to 260 ° C.
  • the volume after expansion when heated at 600 ° C. for 30 minutes is 1.1 to 100 times, for example, 20 to 40 times that before expansion.
  • An example of the heat insulating material layer 20 is Fiblock manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • the heat insulating material layer 20 may be arranged on a part of the lower surface (inner surface of the battery box 3) of the plastic layer 10.
  • the heat insulating material layer 20 may be arranged at a position facing the discharge valve (not shown) for releasing the gas inside the battery pack 5 at the time of high pressure of the battery pack 5. By doing so, efficient heat insulation becomes possible.
  • the metal thin film layer 30 is, for example, an aluminum foil.
  • the thickness is 0.006 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the metal thin film layer 30 prevents the thermal expansion heat insulating material from falling when the heat insulating material layer 20 expands. Further, since the metal thin film has a high thermal conductivity, the heat hit locally is dispersed and the heat expansion heat insulating material can be expanded widely as compared with the case where there is no metal thin film, and the heat insulating efficiency can be increased.
  • the heat insulating material layer 20 expands to form a heat insulating layer to insulate the upper part of the upper cover 1.
  • the upper cover 1a of the battery box of the second embodiment has a heat insulating material layer 20, a fiber layer 40, and a metal thin film layer 30 laminated on the plastic layer 10.
  • the plastic layer 10, the heat insulating material layer 20, and the metal thin film layer 30 are the same as those of the upper cover 1 of the first embodiment.
  • the upper cover 1a of the present embodiment further has a fiber layer 40.
  • a plain weave cloth of inorganic fibers such as glass fiber and carbon fiber is mainly used.
  • a plain weave cloth having a density of 16 ⁇ 15/25 mm JISR3414
  • the fiber diameter is about 3 to 10 ⁇ m, and a fiber bundle in which several tens to several hundreds are bundled is used.
  • FIG. 5A to 5C schematically show a cross-sectional view of the upper cover 1a of the present embodiment.
  • the cross section of the heat insulating material layer 20 of the upper cover 1a of the present embodiment before expansion is shown in FIG. 5A
  • the cross section after expansion is shown in FIG. 5B
  • the cross section after expansion is shown in FIG. 5C.
  • the heat insulating material layer 20 rapidly expands as shown in FIGS. 5B and 5C.
  • the expanded heat insulating material then enters between the fiber layers 40, further passes through the fiber layers 40, and extends outside the fiber layers 40 (FIG. 5B).
  • FIGS. 6A to 6C the cross sections of the heat insulating material layer 20 before and after expansion are shown in FIGS. 6A to 6C.
  • the heat insulating material layer 20 of the upper cover 1 of the first embodiment shown in FIG. 6A expands, as shown in FIG. 6B, the metal thin film layer 30 reduces the scattering and destruction of the thermal expansion heat insulating material to a certain extent.
  • the thermal expansion heat insulating material is likely to be scattered or broken when a hole is formed in the metal thin film layer 30 (FIG. 6C).
  • FIG. 1b of the third embodiment A cross-sectional view of the upper cover 1b of the third embodiment is shown in FIG.
  • the fiber layer 40 is arranged between the metal thin film layer 30 and the heat insulating material layer 20, but in the third embodiment, between the plastic layer 10 and the heat insulating material layer 20.
  • the fiber layer 40 is arranged in. That is, the fiber layer 40 may be above or below the heat insulating material layer 20 as long as it is arranged in contact with the heat insulating material layer 20.
  • the heat insulating material is formed between the fiber layers 40. Since it penetrates and the fibers hold the heat insulating material, it is possible to reduce the scattering and destruction of the thermal expansion heat insulating material.
  • the configuration of the upper cover 1c of the battery box of the fourth embodiment is substantially the same as that of the upper cover 1a of the second embodiment and the upper cover 1b of the third embodiment, but as shown in FIG. It includes layer 22.
  • the fiber layer 40 exists between the upper and lower heat insulating material layers 20 and 22 to reduce the scattering and destruction of the thermal expansion heat insulating material.
  • ⁇ Modification example 4A> The configuration of the upper cover 1d of the battery box of the modified example 4A is almost the same as that of the upper cover 1c of the fourth embodiment, but as shown in FIG. 9, further, between the metal thin film layer 30 and the heat insulating material layer 20. Also provided with a fiber layer 42. Since the upper cover 1e of the modified example 4A has the double heat insulating material layers 20 and 22 and further includes the double fiber layer, it is possible to reduce the scattering and breakage of the thermal expansion heat insulating material.
  • the configuration of the upper cover 1e of the battery box of the fifth embodiment is substantially the same as the configuration of the upper cover 1a of the second embodiment, but as shown in FIG. 10, the heat insulating material layer 20 includes short fibers 24. I'm out. By including the short fibers 24 in the heat insulating material layer 20, the strength of the layer itself is increased.
  • the strength of the layer itself is increased by containing the short fibers in the heat insulating material layers 20 and 22.
  • the battery box 3 of the sixth embodiment includes a box body 2. On the side surface or the bottom surface of the battery box main body 2, the heat insulating material layer 20 and the metal thin film layer 30 are laminated on the plastic layer 10.
  • the plastic layer 10 is also a structural member of the box body 2.
  • the layer structure of the upper cover 1 has been described, but by applying the same layer structure to the side surface or the bottom surface of the battery box 3, when the battery is thermally runaway, It is possible to reduce the transmission of instantaneous combustion and high temperature. In addition, electromagnetic waves generated from the battery can be shielded.

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Abstract

電気自動車用電池ボックスの上部カバーは、電池が熱暴走した際、電池ボックスの上部に、瞬間の燃焼と高温化が伝達するのを低減する。本開示の電池ボックス（３）の上部カバー（１）は、電池パック（５）の上方に配置されるプラスチック層（１０）と、前記プラスチック層（１０）の前記電池パック（５）と対向する側の表面上に配置された金属薄膜層（３０）と、前記プラスチック層（１０）と前記金属薄膜層（３０）との間に配置された第１断熱材層（２０）とを有する。

Description

電気自動車用電池ボックス
　本開示は、電気自動車の駆動用電池を収容する電池ボックスに関する。
　電気自動車の駆動用電池を収容する電池ボックスの上部を蓋する上部カバーには、通常、鉄、アルミ等の金属材料が用いられている。金属材料は重量があるため、軽量化のため樹脂材料を利用することが検討されている。
　一方、電気自動車の普及に伴い、近年発火件数が飛躍的に増加している。発火事故の増加を受け、電池ボックスの耐火性能にはより厳しい規制が適用されようとしている。
　特許文献１は、電池ケースの上部に、発泡断熱材を配置し、電池が熱暴走した際に、発泡断熱材が、複数の電池の冷却風通路に流入し、熱暴走の拡大を防止することを開示している。
　電池の上方に熱膨張断熱材（発泡断熱材）を配置すると、電池が熱暴走した際、瞬間の燃焼と高温化により熱膨張断熱材が急激に膨張し、飛散、破壊されることが起こりうる。この場合、機械的強度の低下、断熱性能の低下が懸念される。
　第１観点の電気自動車用電池ボックスは、電気自動車の電池を収納する電池ボックスであって、上部カバーを備える。前記上部カバーは、
　前記電池の上方に配置されるプラスチック層と、
　前記プラスチック層の前記電池と対向する側の表面上に配置された金属薄膜層と、
　前記プラスチック層と前記金属薄膜層との間に配置された第１断熱材層と
を有する。
　第２観点の電気自動車用電池ボックスは、第１観点の電池ボックスであって、前記上部カバーは、さらに、
　前記金属薄膜層と前記第１断熱材層の間、または、前記プラスチック層と前記第１断熱材層との間に、繊維層を
有する。
　第３観点の電気自動車用電池ボックスは、第１観点または第２観点の電池ボックスであって、前記第１断熱材層は、前記プラスチック層の前記金属薄膜層と対向する表面の一部に配置されている。
　第４観点の電気自動車用電池ボックスは、第３観点の電池ボックスであって、前記第１断熱材層は、前記電池の放出弁に対応する位置に設けられている。
　第５観点の電気自動車用電池ボックスは、第２観点の電池ボックスであって、前記繊維層は、前記プラスチック層と前記第１断熱材層との間に配置され、
　前記上部カバーは、さらに、前記プラスチック層と前記繊維層との間に、第２断熱材層を有する。
　第６観点の電気自動車用電池ボックスは、第５観点の電池ボックスであって、前記上部カバーは、さらに、前記金属薄膜層と前記第１断熱材層との間に、第２繊維層を有する。
　第７観点の電気自動車用電池ボックスは、第１観点～第６観点のいずれかの電池ボックスであって、前記第１断熱材層は、短繊維を含む。
　第８観点の電気自動車用電池ボックスは、第５観点または第６観点の電池ボックスであって、前記第１断熱材層、および／または、前記第２断熱材層は、短繊維を含む。
　第９観点の電気自動車用電池ボックスは、電気自動車の電池を収納する電池ボックスであって、
　前記電池ボックスの側面または底面は、
　プラスチック層と、
　前記プラスチック層の前記電池と対向する側の表面上に配置された金属薄膜層と、
　前記プラスチック層と前記金属薄膜層との間に配置された第１断熱材層と、
を有する。
　本開示の電池ボックスの上部カバーにおいては、断熱材層の下にさらに、金属薄膜層が配置されている。この金属薄膜層において、熱膨張断熱材が飛散、破壊されにくくなる。金属薄膜層は、別途、電池から生じる電磁波をシールドする役割も果たす。
　本開示の電池ボックスの上部カバーの一実施形態においては、金属薄膜層と断熱材層との間、または、熱膨張断熱材とプラスチック層との間、または、断熱材層と断熱材層との間に、繊維層が配置されている。熱膨張断熱材は繊維層の繊維と繊維の間を通って膨張することができ、熱膨張断熱材と繊維が絡み合うことにより、熱膨張断熱材の飛散、破壊が低減される。
　本開示の電池ボックスの上部カバーの一実施形態においては、断熱材層は、短繊維を含んでいる。短繊維によって、断熱材層の強度が増加する。
電池パック５を収容した電池ボックス３の概略図。電池ボックス３の上部カバー１の一部が切り取られ、電池ボックス３の内部が見えるように書かれている。 第１実施形態の電池ボックス３の上部カバー１の断面図である。 第１実施形態の電池ボックス３の上部カバー１を、断熱材層２０の平面上の配置がわかるように記載した斜視図である。 第２実施形態の電池ボックスの上部カバー１ａの断面図と、金属薄膜層３０と断熱材層２０の境界付近を拡大した断面図である。 熱膨張断熱材が膨張前の、第２実施形態の電池ボックスの上部カバー１ａの一部の断面図である。 熱膨張断熱材が膨張後の、第２実施形態の電池ボックスの上部カバー１ａの一部の断面図である。矢印は、電池パックで発生した火炎が上部カバー１ａに近づく方向を示している。 熱膨張断熱材がさらに膨張後の、第２実施形態の電池ボックスの上部カバー１ａの一部の断面図である。矢印は、電池パックで発生した火炎が上部カバー１ａに近づく方向を示している。 熱膨張断熱材が膨張前の、第１実施形態の電池ボックスの上部カバー１の一部の断面図である。 熱膨張断熱材が膨張後の、第１実施形態の電池ボックスの上部カバー１の一部の断面図である。矢印は、電池パックで発生した火炎が上部カバー１に近づく方向を示している。 熱膨張断熱材がさらに膨張後の、第１実施形態の電池ボックスの上部カバー１の一部の断面図である。矢印は、熱膨張断熱材の一部が脱落したことを示している。 第３実施形態の電池ボックスの上部カバー１ｂの断面図である。 第４実施形態の電池ボックスの上部カバー１ｃの断面図である。 変形例４Ａの電池ボックスの上部カバー１ｄの断面図である。 第５実施形態の電池ボックスの上部カバー１ｅの断面図である。
　＜第１実施形態＞
　第１実施形態の電池ボックス３の概略を図１に示す。電池ボックス３は、ボックス本体２と、上部カバー１とを備える。電池ボックス本体２は、複数の電池パック５を収容する。電池パック５の電池は、たとえば、リチウムイオン電池である。上部カバー１は、電池パック５の上方に配置される。上部カバー１は、電池ボックス本体２と合わせて、電池パック５を封止する。
　電池パック５を収容した電池ボックス３は、一実施形態としては、車台の上、シートなどの居住空間の下に配置される。つまり、上部カバー１は、電池パック５とシート等の間に配置される。上部カバー１は、電池パック５が熱暴走した際に、火炎や高温度がシート等に伝達するのを防止する役割も担っている。
　上部カバー１は、平坦な部分だけではなく、適宜凹凸が設けられている。また電池ボックス３に収容された後の電池パック５の高さは、同一とは言えず、図１に示すように、高さが異なる事も多い。したがって上部カバー１は、水平部分だけでなく、傾斜した面となっている部分もある。
　本実施形態の上部カバー１の断面図を図２に示す。なお、図２は、電池ボックス３に用いる場合と上下が逆に書かれている。つまり、図２の上側に電池パック５が配置されている。これは、図３～４、７～１０も同様である。
　本実施形態の上部カバー１は、プラスチック層１０の上に、断熱材層２０、金属薄膜層３０を積層している。プラスチック層１０は、構造部材でもある。蓋として、電池ボックス本体２の上部全体を覆っている。
　プラスチック層１０のプラスチックとしては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やポリカーボネート・ポリプロピレン・塩化ビニル等の熱可塑性樹脂である。プラスチックには、繊維強化プラスチックを含む。繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）とは、繊維状強化材で複合化して、機械的強度や耐熱性を向上させたプラスチックである。繊維状強化材としては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などである。
　断熱材層２０は、繊維系断熱材・発泡プラスチック系断熱材等がある。繊維系断熱材としては、グラスウール・ロックウール、発泡プラスチック系としてはウレタンフォーム・フェノールフォーム等が挙げられる。発泡プラスチック系断熱材については燃えやすい等の問題がある為、無機材や難燃剤等を練り込んで難燃性能を改善したものが望ましい。
　断熱材層は加熱前にすでに断熱材層としての性能を満足する形態でもよいし、加熱時に瞬時に膨張して断熱材層となるものでもよい。加熱時に膨張する断熱材層は、１２０℃～２６０℃の温度で膨張を開始する。６００℃で３０分加熱した際の膨張後体積は、膨張前の１．１倍～１００倍、例えば２０倍～４０倍である。断熱材層２０の例としては、積水化学工業株式会社製フィブロックである。
　断熱材層２０は、図３に示すように、プラスチック層１０の下表面（電池ボックス３の内側の面）の一部に配置してもよい。全部では無く一部とすることにより、熱膨張断熱材の使用量を少なくすることができ、コストを削減できる。特に電池パック５の高圧時に電池パック５の内部の気体を放出させるための放出弁（図示せず）に対向する位置に、断熱材層２０を配置してもよい。こうすることにより、効率的な断熱が可能になる。
　金属薄膜層３０は、たとえば、アルミ箔である。厚みは、０．００６ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下である。金属薄膜層３０は、断熱材層２０の膨張時に、熱膨張断熱材の落下を防止する。また金属薄膜は熱伝導率が高い為、局所的に当たった熱は分散され金属薄膜がない時と比較して広く熱膨張断熱材を膨張させることができ断熱効率を増すことができる。
　第１実施形態の上部カバー１は、上部カバー１より下の電池の熱暴走時に、断熱材層２０が膨張して断熱層を形成して、上部カバー１の上部を断熱する。
　加熱前にすでに断熱材層としての性能を満足する形態は電池暴走時に火炎や熱は断熱材層により軽減されるので上部カバー１の上部を燃焼や破壊を防止する。
　＜第２実施形態＞
　第２実施形態の電池ボックスの上部カバー１ａは、図４に示すように、プラスチック層１０の上に、断熱材層２０、繊維層４０、金属薄膜層３０を積層している。このうち、プラスチック層１０、断熱材層２０、金属薄膜層３０については、第１実施形態の上部カバー１と同様である。本実施形態の上部カバー１ａは、さらに、繊維層４０を有している。
　繊維層４０は、ガラス繊維や炭素繊維等の無機繊維の平織クロスが主として使われる。
一例として密度１６本×１５本/２５ｍｍ（ＪＩＳＲ３４１４）の平織クロスが用いられる。
繊維径は３～１０μｍ程度であり数十本～数百本束ねた繊維束が使われる。
　断熱材層２０が膨張した際には、断熱材が繊維層４０の間に入り込み、入り込んだ断熱材は、繊維によって保持されるので、断熱材の飛散、破壊が低減される。このことを、図面を用いて模式的に説明する。
　図５Ａ～５Ｃは、本実施形態の上部カバー１ａの断面図を模式的に示している。本実施形態の上部カバー１ａの断熱材層２０の膨張前の断面を図５Ａに、膨張後の断面を図５Ｂに、さらに、膨張後の断面を図５Ｃに示す。図５Ａの本実施形態の上部カバー１aが、電池が熱暴走を起こし下部から燃焼と高温化の影響を受けると、図５Ｂ、５Ｃに示すように、断熱材層２０は急速に膨張する。そうして、膨張した断熱材は、繊維層４０の間に入り込み、さらに、繊維層４０を通過して、その外にまで広がる（図５Ｂ）。このような場合でも、繊維層の中において、繊維と膨張した断熱材が絡み合っているので、熱膨張断熱材の飛散、破壊が低減される。さらに、断熱材層２０の膨張が進み、図５Ｃに示すように、金属薄膜層３０に穴が開いた場合であっても、繊維と膨張した断熱材が絡み合っているので、熱膨張断熱材の飛散、破壊が低減される。
　これに対して、繊維層４０の無い場合の第１実施形態の上部カバー１において、断熱材層２０の膨張前後の断面を図６Ａ～６Ｃに示す。図６Ａに示す第１実施形態の上部カバー１の断熱材層２０が膨張した場合、図６Ｂに示すように、ある程度までは、金属薄膜層３０によって、熱膨張断熱材の飛散、破壊が低減される。しかし、繊維層４０がない第１実施形態の上部カバー１の場合には、金属薄膜層３０に穴が開いた場合などには、熱膨張断熱材の飛散、破壊が生じ易い（図６Ｃ）。
　＜第３実施形態＞
　第３実施形態の上部カバー１ｂの断面図を図７に示す。第２実施形態の上部カバー１ａでは、金属薄膜層３０と断熱材層２０との間に繊維層４０が配置されていたが、第３実施形態では、プラスチック層１０と断熱材層２０との間に繊維層４０が配置されている。つまり、繊維層４０は、断熱材層２０に接して配置されていれば、断熱材層２０の上であっても下であってもよい。
　第３実施形態の上部カバー１ｂにおいても、第２実施形態の上部カバー１ａと同様に、電池に熱暴走が起き、断熱材層２０が急速に膨張したとき、繊維層４０の間に断熱材が入り込み、また、繊維が断熱材を保持するので、熱膨張断熱材の飛散、破壊を低減することができる。
　また、第２実施形態と、第３実施形態の組み合わせとして、断熱材層２０の上下に、繊維層４０を配置するのも有効である。
　＜第４実施形態＞
　第４実施形態の電池ボックスの上部カバー１ｃの構成は、第２実施形態の上部カバー１ａ、第３実施形態の上部カバー１ｂとほぼ同様であるが、図８に示すように、さらに、断熱材層２２を備えている。本実施形態の上部カバー１ｃにおいては、繊維層４０が、上下の断熱材層２０、２２の間に存在し熱膨張断熱材の飛散、破壊を低減する。
　＜変形例４Ａ＞
　変形例４Ａの電池ボックスの上部カバー１ｄの構成は、第４実施形態の上部カバー１ｃとほぼ同様であるが、図９に示すように、さらに、金属薄膜層３０と断熱材層２０との間に、繊維層４２を備えている。変形例４Ａの上部カバー１ｅは、２重の断熱材層２０、２２を有し、さらに、２重の繊維層を備えているので、熱膨張断熱材の飛散、破壊を低減することができる。
　＜第５実施形態＞
　第５実施形態の電池ボックスの上部カバー１ｅの構成は、第２実施形態の上部カバー１ａの構成とほぼ同様であるが、図１０に示すように、断熱材層２０は、短繊維２４を含んでいる。断熱材層２０は、短繊維２４を含むことにより、層自体の強度が増す。
　同様に、第１～第４実施形態、変形例４Ａにおいても、断熱材層２０、２２が短繊維を含むことにより、層自体の強度が増す。
　＜第６実施形態＞
第６実施形態の電池ボックス３は、ボックス本体２を備える。電池ボックス本体２の側面または底面は、プラスチック層１０の上に、断熱材層２０、金属薄膜層３０を積層している。プラスチック層１０は、ボックス本体２の構造部材でもある。
　第１～第５実施形態、変形例４Ａでは、上部カバー１の層構成を説明したが、同様の層構成を電池ボックス３の側面または底面に適用することにより、電池が熱暴走した際に、瞬間の燃焼と高温化が伝達するのを低減することができる。また、電池から生じる電磁波をシールドすることができる。
　以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ　　　上部カバー
２　　　　　　　　　　　電池ボックス本体
３　　　　　　　　　　　電池ボックス
５　　　　　　　　　　　電池パック
１０　　　　　　　　　　プラスチック層
２０　　　　　　　　　　第１断熱材層
２２　　　　　　　　　　第２断熱材層
２４　　　　　　　　　　短繊維
３０　　　　　　　　　　金属薄膜層
４０、４２　　　　　　　繊維層
４５　　　　　　　　　　繊維
特開2018-098074号公報

Claims (9)

  1. 　電気自動車の電池を収納する電池ボックスであって、上部カバーを備え、
    前記上部カバーは、
    　前記電池の上方に配置されるプラスチック層と、
    　前記プラスチック層の前記電池と対向する側の表面上に配置された金属薄膜層と、
    　前記プラスチック層と前記金属薄膜層との間に配置された第１断熱材層と
    を有する、電気自動車用電池ボックス。
  2. 　前記上部カバーは、さらに、
    　前記金属薄膜層と前記第１断熱材層の間、または、前記プラスチック層と前記第１断熱材層との間に、繊維層を
    有する、請求項１に記載の電気自動車用電池ボックス。
  3. 　前記第１断熱材層は、前記プラスチック層の前記金属薄膜層と対向する表面の一部に配置されている、
    請求項１又は２に記載の電気自動車用電池ボックス。
  4. 　前記第１断熱材層は、前記電池の放出弁に対応する位置に設けられている、
    請求項３に記載の電気自動車用電池ボックス。
  5. 　前記繊維層は、前記プラスチック層と前記第１断熱材層との間に配置され、
    　前記上部カバーは、さらに、前記プラスチック層と前記繊維層との間に、第２断熱材層を有する、
    請求項２に記載の電気自動車用電池ボックス。
  6. 　前記上部カバーは、さらに、前記金属薄膜層と前記第１断熱材層との間に、第２繊維層を有する、
    請求項５に記載の電気自動車用電池ボックス。
  7. 　前記第１断熱材層は、短繊維を含む、
    請求項１～６のいずれか１項に記載の電気自動車用電池ボックス。
  8. 前記第１断熱材層、および／または、前記第２断熱材層は、短繊維を含む、
    請求項５または６に記載の電気自動車用電池ボックス。
  9. 　電気自動車の電池を収納する電池ボックスであって、
    　前記電池ボックスの側面または底面は、
    　プラスチック層と、
    　前記プラスチック層の前記電池と対向する側の表面上に配置された金属薄膜層と、
    　前記プラスチック層と前記金属薄膜層との間に配置された第１断熱材層と、
    を有する、電気自動車用電池ボックス。
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