KR101621182B1 - 배터리 커넥터 시스템 - Google Patents

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Abstract

배터리 커넥터 시스템(100)은, 복수의 배터리 셀들(120)로 제조된 배터리 모듈(102)에 장착되도록 구성된 트레이 조립체(104)를 포함한다. 트레이 조립체는 트레이(134) 및 트레이에 의해 유지되는 복수의 버스바들(135, 136)을 구비한다. 트레이는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 정합 인터페이스를 형성하는 트레이 커넥터(138)를 구비한다. 전기 커넥터는 와이어 하니스 커넥터 또는 회로 기판 커넥터일 수 있다. 버스바들은, 트레이에 결합되고, 배터리 셀들의 대응하는 셀 탭들(126)에 전기적으로 접속되도록 구성된 판들을 구비한다. 버스바들은 트레이 커넥터 내에 위치하는 퓨즈 단자들을 구비한다. 복수의 퓨즈들은 퓨즈 단자들에 결합된다. 퓨즈들은 서비스가능 퓨즈들 또는 리셋가능 퓨즈들일 수 있다. 퓨즈들은 버스바들의 판들과 전기 커넥터 간에 접속된다.

Description

배터리 커넥터 시스템{BATTERY CONNECTOR SYSTEM}
본 개시 내용은 일반적으로 배터리 커넥터 시스템에 관한 것이다.
전기 차량이나 하이브리드 차량용 배터리 등의 배터리는 통상적으로 배터리 모듈들로서 함께 그룹화된 복수의 셀들을 포함한다. 모듈들은 함께 접속되어 배터리 팩들을 형성한다. 셀들의 각각은 전기적으로 함께 접속된 양의 탭과 음의 탭을 포함한다. 통상적으로, 버스바들은 셀들의 전압을 감지하도록 셀 탭들에 용접된다. 집중형 또는 비집중형 배터리 관리 시스템은 배터리 셀들을 감지하고 관리하도록 버스바들에 접속된다.
버스바들과 배터리 관리 시스템의 다른 부품들 간의 접속에 있어서 문제점이 있다. 예를 들어, 통상적으로, 시스템들은 많은 부품을 구비하며, 이러한 부품들이 복잡하게 배치되어 있다. 일부 시스템들은 집중형 관리를 갖는 한편 다른 시스템들은 비집중형 관리를 가지며, 집중형 관리 시스템과 비집중형 관리 시스템의 부품들은 상호 교환가능하지 않다. 집중형 또는 비집중형 관리 시스템을 갖는 현재의 시스템들에서는, 각 버스바마다 감지 회로가 필요하다. 각 감지 회로는 퓨즈에 의해 보호될 수 있다(대한민국 공개특허공보 제10-2006-0073433호, 발명의 명칭: 분리형 커넥팅 부재 및 그것을 이용한 이차전지 모듈의 제조방법).
퓨징(fusing)에는, 퓨즈를 서비스하는 어려움, 퓨즈를 리셋하는 어려움, 많은 부품들의 배치, 서미스터 등의 다른 부품들의 집적을 비롯하여 많은 과제가 있다.
상술한 문제점들은 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 배터리 커넥터 시스템을 제공함으로써 해결되며, 이러한 배터리 커넥터 시스템은, 복수의 배터리 셀들로 제조된 배터리 모듈에 장착되도록 구성된 트레이 조립체를 포함한다. 트레이 조립체는 트레이 및 트레이에 의해 유지되는 복수의 버스바들을 구비한다. 트레이는 전기 커넥터와 정합하도록 구성된 정합 인터페이스를 형성하는 트레이 커넥터를 구비한다. 버스바들은, 트레이에 결합되고, 배터리 셀들의 대응하는 셀 탭들에 전기적으로 접속되도록 판들을 구비한다. 버스바들은 트레이 커넥터 내에 위치하는 퓨즈 단자들을 구비한다. 복수의 퓨즈들은 퓨즈 단자들에 결합된다. 퓨즈들은 버스바들의 판들과 전기 커넥터 간에 접속된다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 1은 와이어 하니스 커넥터와 함께 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템을 도시하는 도.
도 2는 회로 기판 커넥터와 함께 배터리 커넥터 시스템을 도시하는 도.
도 3은 배터리 모듈에 장착될 준비가 되어 있는 트레이 조립체를 도시하는 배터리 커넥터 시스템의 분해도.
도 4는 배터리 커넥터 시스템을 위한 서비스가능(serviceable) 퓨즈를 도시하는 도.
도 5는 배터리 커넥터 시스템을 위한 서미스터 조립체를 도시하는 도.
도 6은 트레이 조립체의 일부의 상부 사시도.
도 7은 트레이 조립체의 중간 버스바의 측면 사시도.
도 8은 트레이 조립체의 버스바 어레이의 분해 사시도.
도 9는 배터리 커넥터 시스템의 일부의 상부 사시도.
도 10은 와이어 하니스 커넥터를 위한 와이어 하니스 단자를 도시하는 도.
도 11은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템의 분해도.
도 12는 배터리 커넥터 시스템의 일부를 도시하는 도.
도 13은 배터리 커넥터 시스템의 서미스터 기판 단자를 도시하는 도.
도 14는 회로 기판 커넥터를 위한 기판 단자를 도시하는 도.
도 15는 회로 기판 커넥터의 상부 사시도.
도 16은 회로 기판 커넥터의 일부의 하부 사시도.
도 17은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템의 분해 사시도.
도 18은 배터리 커넥터 시스템의 일부를 도시하는 도.
도 19는 배터리 커넥터 시스템의 분해도.
도 20은 배터리 커넥터 시스템을 위한 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 중간 버스바의 측면 사시도.
도 21은 리셋가능 퓨즈(resettable fuses)를 갖는 중간 버스바의 측면 사시도.
도 22는 배터리 커넥터 시스템을 위한 리셋가능 퓨즈를 갖는 버스바 어레이를 도시하는 도.
도 23은 리셋가능 퓨즈를 갖는 배터리 커넥터 시스템의 일부의 상부 사시도.
도 24는 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템의 분해도.
도 25는 배터리 커넥터 시스템의 일부를 도시하는 도.
도 26은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템의 분해도.
도 27은 배터리 커넥터 시스템의 일부를 도시하는 도.
현재의 배터리 모듈들은 일련의 배터리 셀들을 포함한다. 통상적으로, 셀들은 병렬로 정렬된다. 각 셀은 양의 단자와 음의 단자를 갖는다. 통상적으로, 버스바들은 전압을 감지하도록 셀 단자들에 용접되고 이에 따라 제어 시스템이 배터리 셀을 감지하고 제어할 수 있다. 제어기는 배터리 모듈에 직접 부착되거나 인쇄 회로 기판 커넥터에 의해 배터리 모듈에 접속될 수 있고, 또는, 제어기는 멀리 위치하여 와이어 하니스 커넥터(Wire Harness Connector)에 의해 배터리 모듈에 접속될 수 있다. 감지 회로는 배터리 셀 버스바들과 제어기 간에 설치된다. 각 감지 회로는 퓨즈에 의해 보호된다. 본 명세서에서 설명하는 실시예들은 서비스가능 또는 리셋가능 퓨즈를 갖는 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템을 제공한다.
본 명세서에서 설명하는 실시예들은 집중형 배터리 관리 시스템 또는 비집중형 배터리 관리 시스템에서 기능하도록 설계된다. 예를 들어, 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템의 실시예들은 비집중형 배터리 관리 시스템의 일부로서 배터리 모듈에 직접 접속된 인쇄 회로 기판(PCB) 커넥터의 직접 접속된 제어기 부품과 함께 사용될 수 있다. 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템의 다른 실시예들은 집중형 배터리 관리 시스템의 일부로서 배터리 모듈에 접속된 와이어 하니스 커넥터를 사용하여 원격 접속된 제어기와 함께 사용될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 시스템은 산업 표준 42V 미니 퓨즈 또는 차단기(circuit breakers)를 포함한다. 본 명세서에서 설명하는 실시예들은 퓨즈를 서비스하는 능력을 제공한다. 다른 예시적인 일 실시예에서, 시스템은 폴리머 리셋가능 퓨즈 등의 산업 표준 리셋가능 퓨즈를 포함한다.
배터리 커넥터 시스템은 배터리를 사용하는 임의의 응용분야에서 사용될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 배터리 커넥터 시스템은 전기 차량이나 하이브리드 차량 등의 차량에서 사용된다. 본 명세서에서 설명하는 실시예들은, 공동 계류중인 미국특허출원번호 제13/278,775호에 개시되어 있으며 그 전문이 본 명세서에 참고로 원용되는 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 커넥터 시스템은, 고객의 최종 사용 응용분야에 따라, 와이어 하니스 커넥터 또는 회로 기판 커넥터 등의 전기 커넥터의 서로 다른 유형들에 접속할 수 있는 유니버설 또는 모듈러 트레이 조립체를 이용할 수 있다. 전기 커넥터는, 배터리 모듈을 배터리 모듈 및/또는 배터리 커넥터 시스템의 부품들의 동작의 감시 및/또는 제어 등의 배터리 관리 기능들을 수행하는 배터리 관리 시스템이나 제어기에 접속한다. 제어는, 예를 들어, 제어기를 갖거나 제어기가 결합되어 있는 회로 기판 커넥터를 배터리 모듈에 직접 접속함으로써, 배터리 모듈에서 수행될 수 있다. 대안으로, 제어기는, 하나 이상의 케이블을 갖는 와이어 하니스 커넥터에 의해 배터리 관리 시스템에 원격 접속될 수도 있고, 여기서 각 케이블은 예를 들어 다수의 배터리 모듈들을 관리하기 위한 집중형 위치로 경로 설정된 하나 이상의 와이어를 갖는다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)을 도시한다. 예시적인 일 실시예에서, 배터리 커넥터 시스템(100)은, 퓨즈들을 사용하여 배터리 관리 시스템에 전류 보호 회로를 제공하는 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템(100)이다.
배터리 커넥터 시스템(100)은, 하나 이상의 배터리 모듈(102), 각 배터리 모듈(102)에 결합된 트레이 조립체(104), 및 각 트레이 조립체(104)에 전기적으로 접속된 전기 커넥터(106)를 포함한다. 예시한 실시예에서, 전기 커넥터(106)는, 그 커넥터로부터 연장되는 복수의 케이블 및/또는 와이어들을 갖는 와이어 하니스 커넥터이며, 이하, 와이어 하니스 커넥터(106)라 칭할 수도 있다.
더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 와이어 하니스 커넥터(106)를 사용하는 것 대신, 배터리 커넥터 시스템(100)은 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116) 등의 전기 커넥터의 다른 유형과 함께 이용될 수 있다. 동일한 트레이 조립체(104)가 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)에 접속할 수 있다. 동일한 부품들이 커넥터(106, 116)의 어느 유형과도 함께 사용가능하며, 이에 따라, 배터리 커넥터 시스템 설계를 강건하고 유연하게 한다.
배터리 커넥터 시스템(100)은 (도 1에 개략적으로 나타낸) 전력 커넥터(110)에 접속되도록 구성된 적어도 하나의 외부 배터리 접속부(108)를 포함한다. 전력 커넥터(110)는, 배터리 커넥터 시스템(100) 내의 다른 배터리 모듈 또는 다른 전원 또는 부품에 결합될 수 있다.
전기 커넥터(106)는, 배터리 커넥터 시스템(100)의 부품들의 동작을 감시 및/또는 제어하는 배터리 관리 시스템(112)(도 1에 개략적으로 나타냄)에 접속된다. 전기 커넥터(106)는, 하나 이상의 와이어를 각각 갖는 하나 이상의 케이블에 의해 배터리 관리 시스템(112)에 접속될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 배터리 관리 시스템(112)은 이러한 집중형 위치로부터 개별적인 배터리 모듈들(102)을 관리하는 집중형 시스템이다.
도 2는 트레이 조립체(104)에 결합된 다른 전기 커넥터(116)와 함께 배터리 커넥터 시스템(100)을 도시한다. 예시한 실시예에서, 전기 커넥터(116)는 (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106)와는 대조적으로 회로 기판 커넥터이다. 전기 커넥터(116)는 이하에서 회로 기판 커넥터(116)라 칭할 수도 있다. 전기 커넥터(116)는, 감시 및 제어 기능들을 배터리 관리 시스템(112)에 의해 수행하게 하는 것과는 대조적으로 감시 및/또는 제어 요소들을 전기 커넥터(116) 내에 구비함으로써, 비집중형 제어를 허용한다. 하나 이상의 배터리 관리 기능은 회로 기판 커넥터(116)에 의해 수행될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 전기 커넥터(116)는, 배터리 커넥터 시스템(100)의 전체적인 건강 감시 및/또는 제어를 위해 배터리 관리 시스템(112)에도 접속될 수 있는 한편, 전기 커넥터(116)에 내장된 일부 감시 및/또는 제어 기능들도 허용한다. 예를 들어, 케이블 장착 플러그(도시하지 않음)는 전기 커넥터(116)의 외부 커넥터(118)에 결합될 수 있고, 배터리 관리 시스템(112)으로 케이블이 경로 설정될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 회로 기판 커넥터(116)와 와이어 하니스 커넥터(106) 모두는 동일한 트레이 조립체(104)에 결합될 수 있다. 트레이 조립체(104)는, 자신에 대한 전기 커넥터들의 서로 다른 유형들(예를 들어, 회로 기판 커넥터(116), 와이어 하니스 커넥터(106), 또는 전기 커넥터의 다른 유형)의 선택적인 결합을 허용한다. 트레이 조립체(104)는, 회로 기판 커넥터(116)를 사용하는 비집중형 제어를 이용하는 시스템들과 와이어 하니스 커넥터(106)를 사용하는 집중형 제어를 이용하는 시스템들 간의 상호 교환 가능성을 허용한다. 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)를 사용하는 것에 상관없이 배터리 모듈들(102)에 대하여 동일한 부품들을 사용할 수 있다. 배터리 커넥터 시스템(100)을 위한 툴링(tooling) 비용은, 트레이 조립체(104)를 이용하여 와이어 하니스 커넥터(106)와 회로 기판 커넥터(116) 모두와 접속함으로써, 감소될 수 있다.
배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(102)의 배터리 건강을 측정할 수 있다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(102)의 배터리 상태를 측정할 수 있다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(102)에 대한 과전압 및/또는 저 전압 상황을 감시할 수 있다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(102)의 온도를 감시할 수 있다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(102)을 위한 밸런싱 기능을 수행할 수 있다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(102)의 충전 기능을 관리할 수 있다. 이러한 감시 및/또는 제어 기능들은 배터리 관리 시스템(112) 및/또는 회로 기판 커넥터(116)에 의해 수행될 수 있다.
도 3은 배터리 모듈(102)에 장착될 준비가 되어 있는 트레이 조립체(104)를 도시하는 배터리 커넥터 시스템(100)의 분해도이다. 배터리 모듈(102)은 컨테이너(122) 내에 수용된 복수의 배터리 셀들(120)을 포함한다. 배터리 셀들(120)은 임의의 유형의 배터리 셀들일 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀들(120)은 파우치 배터리 셀들 또는 프리즘형 배터리 셀들일 수 있다. 대체 실시예들에서는 다른 유형의 배터리 셀들을 사용할 수도 있다. 선택 사항으로, 배터리 셀들(120)은 적층 구성으로 배치된 좁은 판들일 수 있다.
배터리 모듈(102)에 임의의 개수의 배터리 셀들(120)을 제공할 수 있다. 배터리 셀들(120)은 상부(124)를 갖는다. 각 배터리 셀(120)은 두 개의 셀 탭(126)을 포함한다. 셀 탭들(126)은 배터리 셀들(120)의 상부(124)로부터 연장된다. 하나의 셀 탭(126)은 양의 탭을 규정하는 한편 나머지 하나의 셀 탭(126)은 음의 셀 탭을 규정한다. 선택 사항으로, 배터리 셀들(120)은, 인접하는 배터리 셀들(120)의 양의 셀 탭들이 서로 인접하고 및/또는 서로 체결하고 그리고 인접하는 배터리 셀들의 음의 셀 탭들이 서로 인접하고 및/또는 서로 체결하도록 배치될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 모든 배터리 셀의 양과 음의 셀 탭들은, 하나의 양의 셀 탭이 인접해 있는 음의 셀 탭과 정렬되도록 앞뒤로 뒤집힌다. 배터리 셀들은 직렬 회로로서 구성된다.
셀 탭들(126)의 두 개의 그룹 간에 갭(128)이 제공된다. 셀 탭들(126)의 제1 그룹은 갭(128)과 배터리 모듈(102)의 제1 측면(130) 사이에 제공된다. 셀 탭들(126)의 제2 그룹은 갭(128)과 배터리 모듈(102)의 제2 측면(132) 사이에 제공된다. 트레이 조립체(104)의 일부들은 조립시 갭(128)에 위치하며 갭과 정렬된다.
예시한 실시예에서, 셀 탭들(126)은 상부(124)로부터 연장되는 얇은 직사각형 탭들이다. 셀 탭들(126)은 대체 실시예들에서 다른 형상들을 가질 수도 있다. 셀 햅들(126)은 평면형이지만, 셀 탭들(126)은 대체 실시예들에서 비평면형일 수도 있다.
트레이 조립체(104)는 배터리 모듈(102)의 상부에 장착되도록 구성된다. 트레이 조립체(104)는 셀 탭들(126) 위로 장착되도록 구성된다. 셀 탭들(126)은 트레이 조립체(104)를 통해 연장되어 트레이 조립체(104)의 부품들에 전기적으로 접속되도록 구성된다.
트레이 조립체(104)는, 트레이(134), 및 트레이(134)에 의해 유지되는 복수의 버스바들(135, 136)을 포함한다. 버스바들(135)은, (도 1에 도시한) 외부 배터리 접속부(108)를 형성하는 포스트들을 갖는 포스트 버스바(135)들을 나타내는 한편, 버스바들(136)은 포스트 버스바들(135) 사이에 위치하는 중간 버스바들(136)을 나타낸다. 버스바들(135, 136)의 각각은 (도 1에 도시한) 배터리 관리 시스템(112)에 접속되도록 구성된다. 버스바들(135, 136)의 각각은 배터리 관리 시스템(112)을 위한 전류 보호용 퓨즈형 회로에 접속되도록 구성된다.
트레이 조립체(104)는, (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116)와 정합하도록 구성된 트레이 커넥터(138)를 포함한다. 트레이 커넥터(138)는, 특정 응용 분야에 따라, 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)와 정합하도록 구성된 정합 인터페이스를 형성한다. 버스바들(135, 136)의 일부들은, 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)와의 전기적 접속을 위해 트레이 커넥터(138) 내에 위치하며 트레이 커넥터의 일부들을 형성하도록 구성된다. 버스바들(135, 136)의 일부는 트레이 커넥터(138)의 외부에 위치하며, 대응하는 셀 탭들(126)에 전기적으로 접속되도록 구성된다. 예를 들어, 버스바들(135, 136)은 셀 탭들(126)에 용접되거나 연결될 수 있다. 버스바들(135, 136)은 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)와 배터리 셀들(120) 간의 전기적 경로를 생성한다. 예시적인 일 실시예에서, 버스바들(135, 136)은, (도 4에 도시한) 서비스가능 퓨즈(140)를 사용하여 회로 보호를 제공하는 퓨즈형 전기적 경로의 일부를 형성한다. 대체 실시예들에서는, 버스바들 내에 집적되거나 배터리 관리 시스템(112)의 다른 부품들과 버스바들 사이에 집적된 리셋가능 퓨즈 등의 퓨즈형 시스템들의 다른 유형을 사용할 수도 있다. 트레이 조립체는 (도 5에 도시한) 서미스터 조립체(Thermistor; 144)를 위한 인터페이스에 전기 커넥터들(106, 116)을 제공할 수 있다.
도 4는 서비스가능 퓨즈(140)를 도시한다. 예시적인 일 실시예에서, 퓨즈(140)는 산업 표준 42V 미니 퓨즈일 수 있지만, 대체 실시예들에서는 다른 유형의 퓨즈나 차단기를 사용할 수도 있다. 퓨즈(140)는 대략 직사각형 본체(141)를 포함한다. 제1 및 제2 퓨즈 블레이드(142)는 본체(141)로부터 연장된다. 퓨즈(140)는 시스템 내에 플러그 결합될 수 있고, 손상 또는 파괴시 분리되어 교체될 수 있다.
도 5는 배터리 모듈(102)의 온도를 감시하는 데 사용되는 서미스터 조립체(144)를 도시한다. 서미스터 조립체(144)는, (도 3에 도시한) 하나 이상의 배터리 셀(120)과 체결하여 배터리 셀(들)(120)의 온도를 감시하도록 구성된 서미스터 센서(145)를 포함한다. 서미스터 센서는 다수의 배터리 셀들(120)의 상부(124)에 걸쳐 이어질 수 있다. 대안으로, 서미스터 센서는 두 개의 인접하는 배터리 셀들(120) 간에 연장될 수도 있다. 서미스터 센서는, 대응하는 배터리 셀들(120)을 따른 배치가 용이하도록 얇고 유연할 수 있다.
서미스터 조립체(144)는 서미스터 센서에 전기적으로 접속된 서미스터 컨택트들(146)을 포함한다. 서미스터 컨택트들(146)은, (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116)가 트레이 조립체(104)에 정합되면 이러한 커넥터들과의 전기적 접속을 위해 트레이 조립체(104)에 결합되도록 구성된다. 서미스터 컨택트들(146)은 임의의 유형일 수 있으며, 전기 커넥터들(106, 116)과 전기적으로 접속되도록 구성된 임의의 형상을 가질 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 서미스터 컨택트들(146)은 자신과 서미스터 센서 간에 연장되는 와이어들(148)에 의해 서미스터 센서에 접속된다. 대안으로, 서미스터 컨택트들(146)은 직접적인 전기적 접속부 등의 다른 수단에 의해 서미스터 센서에 결합될 수 있다. 선택 사항으로, 서미스터 컨택트들(146)은 서미스터 센서와 일체형일 수도 있다. 임의의 개수의 서미스터 컨택트들(146)을 서미스터 센서에 접속할 수 있다. 서미스터 조립체(144)는 임의의 개수의 서미스터 센서를 포함할 수 있다.
도 6은 (도 3에 도시한) 트레이 조립체(104)의 트레이(134)의 상부 사시도이다. 트레이(134)는 트레이(134)의 제1 및 제2 측면들(152, 154) 간에 연장되는 베이스(150)를 포함한다. 베이스(150)는 플라스틱 물질 등의 유전 물질로 제조된다. 베이스(150)는 트레이(134)의 제1 및 제2 에지들(156, 158) 간에 연장된다. 예시한 실시예에서, 베이스(150)는 대략 직사각형이지만, 베이스(150)는 대체 실시예들에서 다른 형상을 가질 수도 있다. 제1 및 제2 측면들(152, 154)은 서로 대략 평행하게 연장되지만, 제1 및 제2 측면들(152, 154)은 대체 실시예들에서 평행하지 않을 수도 있다. 제1 및 제2 에지들(156, 158)은 서로 평행하게 연장되지만, 제1 및 제2 에지들(156, 158)은 대체 실시예들에서 평행하지 않을 수도 있다.
베이스(150)는 제1 및 제2 에지들(156, 158)에 평행한 길이방향 축(160)을 따라 연장된다. 예시적인 일 실시예에서, 트레이 커넥터(138)는 제1 및 제2 측면들(152, 154) 사이에서 길이방향 축(160)을 따라 대략 중심에 위치한다. 선택 사항으로, 트레이 커넥터(138)는 제1 및 제2 에지들(156, 158) 사이에서 베이스(150)를 완전히 가로질러 연장될 수 있다. 트레이 커넥터(138)는 대체 실시예들에서 베이스(150)의 다른 부분들을 따라 위치할 수도 있다.
예시적인 일 실시예에서, 복수의 채널들(162)은 베이스(150)를 통해 연장된다. 채널들(162)은 길이방향 축(160)의 방향으로 길게 이어진다. 채널들(162)은 베이스(150)를 완전히 통해 연장된다. 채널들(162)은 트레이(134)가 배터리 모듈(102)에 장착되면 (도 3에 도시한) 셀 탭들(126)을 수용하도록 구성된다. 선택 사항으로, 채널들(162)은 (도 3에 도시한) 버스바들(135, 136)의 부분들을 수용할 수도 있다. 예시적인 일 실시예에서, 채널들(162)은 트레이 커넥터(138)의 양 측면 상에 제공되며, 예를 들어, 트레이 커넥터(138)와 제1 측면(152) 사이에 그리고 트레이 커넥터(138)와 제2 측면(154) 사이에 제공된다. 채널들(162)은 셀 탭들(126) 및/또는 버스바들(135, 136)을 수용하기 위한 크기와 형상을 갖는다.
트레이 커넥터(138)는 베이스(150)로부터 상측으로 연장되는 슈라우드 벽들(shroud walls; 168)을 포함한다. 슈라우드 벽들(168)은 복수의 챔버들(170)을 형성한다. 챔버들(170)은, (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116)를 수용하도록 구성된 개방 상부들(172)을 갖는다. 예시적인 일 실시예에서, 챔버들(170)은 단면에 있어서 직사각형이지만, 대체 실시예들에서는 다른 형상들일 수도 있다. 예시한 실시예에서, 챔버들(170)은 제1 및 제2 측면들(152, 154)에 평행하게 연장되는 두 개의 열로 배치된다.
도 7은 중간 버스바(136)의 측면 사시도이다. 버스바(136)는 제1 단부(202)와 제2 단부(204) 간에 연장되는 본체(200)를 포함한다. 버스바(136)는 제1 측면(206)과 제2 측면(208)을 갖는다. 선택 사항으로, 제1 및 제2 측면들(206, 208)은 대략 평면형일 수 있다. 제1 및 제2 측면들(206, 208)은 서로 대략 평행할 수 있다. 선택 사항으로, 버스바(136)는 스탬핑되어 형성될 수 있다. 버스바(136)는 제1 단부(202)에서 퓨즈 단자(210)를 포함한다. 퓨즈 단자(210)는 대체 실시예들에서 제1 단부(202)로부터 원격 위치할 수도 있다. 버스바(136)는 본체(200)에 의해 형성되는 메인 섹션 또는 판(212)을 포함한다. 선택 사항으로, 판(212)은 제2 단부(204)에 제공될 수 있다. 판(212)은 (도 3에 도시한) 셀 탭들(126)에 직접 전기적으로 접속되도록 구성된다. 선택 사항으로, 퓨즈 단자(210)는 판(212)에 수직으로 배향될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 퓨즈 단자(210)는 퓨즈(140)의 퓨즈 블레이드(142)를 수용하도록 구성된 슬롯(214)을 갖는 포크 단자(fork terminal; 210)를 구성한다(퓨즈와 퓨즈 블레이드 모두 도 4에 도시되어 있음). 대체 실시예들에서, 퓨즈 단자(210)는 블레이드 단자일 수 있고 또는 다른 단자 형태를 가질 수 있다. 퓨즈 단자(210)는 상단부(216)와 하단부(218)를 갖는다. 슬롯(214)은 제1 및 제2 레그들(legs; 217)을 형성하는 상단부(216)로부터 연장된다. 탭들(219)은 상단부(216)에 인접하는 제1 및 제2 레그들(217)로부터 각각 연장된다. 퓨즈 단자(210)는, (도 1에 도시한) 트레이 커넥터(138) 내에 수용되도록 구성되고 퓨즈 블레이드(142)를 수용하도록 구성된다.
버스바(136)는 (도 3에 도시한) 트레이(134)에 대하여 버스바(136)를 위치시키도록 구성된 복수의 위치결정 특징부들(224)을 포함한다. 위치결정 특징부들(224)은 트레이(134)에 대한 버스바(136)의 수직 및/또는 수평 위치를 유지하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 버스바(136)는 퓨즈 단자(210)에 근접해 있는 네크부(necked portion; 228)를 포함한다. 네크부(228)는 본체(200)보다 얇다. 네크부(228)는 버스바(136)가 네크부(228)의 영역에서 버스바(136)의 다른 부분들보다 유연할 수 있게 한다. 네크부(228)는 퓨즈 단자(210)가 좌우로 이동할 수 있게 하며, 예를 들어, 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)와 정합하도록 퓨즈 단자(210)를 위치시킬 수 있다.
도 8은, 포스트 버스바들(135), 중간 버스바들(136), 및 집적된 서미스터 조립체(144)를 포함하는 버스바 어레이의 분해 사시도이다. 포스트 버스바들(135)은 배터리 커넥터 시스템을 위한 외부 배터리 접속부들(108)을 형성한다. 중간 버스바들(136)은 포스트 버스바들(135) 사이에 위치한다.
포스트 버스바(135)는 제1 단부(242)와 제2 단부(244) 간에 연장되는 본체(240)를 포함한다. 본체(240)는 포스트 섹션(246)과 단자 섹션 또는 퓨즈 단자(248)에 의해 형성될 수 있다. 포스트 섹션(246)은 제2 단부(244)에 제공된다. 퓨즈 단자(248)는 제1 단부(242)에 제공된다. 포스트 섹션(246)은 외부 배터리 접속부(108)를 형성한다. 퓨즈 단자(248)는, 퓨즈(140) 및/또는 (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116) 등의 다른 전기 커넥터와의 버스바(135)의 정합부를 형성한다.
포스트 섹션(246)은 판(250)을 포함한다. 판(250)은 (도 3에 도시한) 셀 탭들(126)에 직접 전기적으로 접속되도록 구성된다. 선택 사항으로, 퓨즈 단자(248)는 판(250)에 수직으로 배향될 수도 있다.
예시적인 일 실시예에서, 퓨즈 단자(248)는, 퓨즈(140)의 퓨즈 블레이드(142)를 수용하도록 구성된 슬롯(254)을 갖는 포크 단자(248)를 구성한다(퓨즈와 퓨즈 블레이드 모두는 도 4에 도시되어 있음). 대체 실시예들에서, 퓨즈 단자(248)는 블레이드 단자일 수 있고 또는 다른 단자 형태를 가질 수 있다. 퓨즈 단자(248)는 상단부(256)와 하단부(258)를 갖는다. 슬롯(254)은 상단부(256)로부터 연장되어 제1 및 제2 레그들(257)을 형성한다. 탭들(259)은 상단부(256)에 인접하는 제1 및 제2 레그들(257)로부터 각각 연장된다. 퓨즈 단자(248)는, (도 1에 도시한) 트레이 커넥터(138) 내에 수용되도록 구성되고 퓨즈 블레이드(142)를 수용하도록 구성된다.
도 9는 트레이 조립체(104)가 배터리 모듈(102)에 결합되어 있는 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부의 상부 사시도이다. 퓨즈 단자들(210, 248)은 (도 4에 도시한) 퓨즈들(140)과 정합하도록 트레이 커넥터(138)의 슈라우드 벽들(168)을 통해 연장된다. 퓨즈들(140)은 트레이(134)에 분리가능하게 결합될 수 있다. 서미스터 컨택트들(146)은, 트레이 커넥터(138)를 통해 연장되며, 선택된 와이어 하니스 커넥터(106) 또는 회로 기판 커넥터(116)와 정합되도록 구성된다.
선택 사항으로, 버스바들(135, 136)은, 트레이 조립체(104)가 배터리 모듈(102)에 결합되기 전에, 트레이(134)에 결합된다. 버스바들(135, 136)은, 채널들(162) 내에 위치하며, 예를 들어 트레이(134)에 대한 버스바들(135, 136)의 수평 위치를 조절하기 위해 버스바들(135, 136)이 트레이(134)에 대하여 약간 이동될 수 있도록 트레이(134)에서 유지된다. 트레이 조립체(104)는, 셀 탭들(126)이 대응하는 채널들(162)을 통해 연장하도록 배터리 모듈(102)의 상부에 결합된다. 버스바들(135, 136)은 대응하는 셀 탭들(126)을 따라 연장되며 이러한 셀 탭들과 체결한다. 버스바들(135, 136)은 대응하는 셀 탭들(126)에 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 버스바들(135, 136)은 셀 탭들(126)에 용접될 수 있다. 선택 사항으로, 버스바들(135, 136)은 셀 탭들(126)에 초음파 용접될 수 있다. 버스바들(135, 136)은, 대체 실시예들에서 다른 수단이나 프로세스에 의해, 예를 들어, 편향가능한 스프링 빔을 통한 기계적 간섭에 의해, 리벳팅(riveting)이나 스테이킹(staking)에 의해, 또는 다른 프로세스에 의해, 셀 탭들(126)에 전기적으로 접속될 수 있다. 버스바들(135, 136)을 트레이(134)에 의해 유지하고 미리 위치시킴으로써, 셀 탭들(126)에 대한 버스바들(135, 136)의 진동의 영향을 감소시키며, 이는 버스바들(135, 136)과 셀 탭들(126) 간의 접속을 연장할 수 있다.
도 10은 (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106)를 위한 와이어 하니스 단자(300)를 도시한다. 단자(300)는 정합 단부(304)와 종단부(306)를 갖는 본체(302)를 포함한다. 정합 단부(304)는 (도 4에 도시한) 대응하는 퓨즈 블레이드(142)와 정합되도록 구성되고, 이에 따라, 와이어 하니스 단자(300)는 퓨즈 단자를 형성하고, 이하에서 퓨즈 단자(300)라 칭할 수도 있다.
종단부(306)는 와이어(308)에 종단되도록 구성된다. 예를 들어, 종단부(306)는 와이어(308)에 크림핑(crimp)될 수 있다. 종단부(306)는, 대체 실시예들에서 다른 수단이나 프로세스에 의해, 예를 들어, 솔더링, 절연 변위 등에 의해, 와이어(308)에 종단될 수 있다. 선택 사항으로, 본체(302)는 투피스 본체(two piece body)이다.
와이어 하니스 단자(300)는 퓨즈 블레이드(142)와 체결하도록 구성된 정합 인터페이스들을 갖는 빔들(318)을 포함한다. 빔들(318)은 서로 대향하며 편향가능하다. 예시적인 일 실시예에서, 와이어 하니스 단자(300)는 빔들(318)의 외부에 위치하는 보강재들(stiffeners; 320)을 포함한다. 보강재들(320)은 빔들(318)과 체결하며, 빔들(318)에 내측 수직 항력을 가하여 빔들(318)을 서로 향하게 한다. 퓨즈(140)가 와이어 하니스 단자(300)와 정합되면, 보강재들(320)은 빔들(318)을 대응하는 퓨즈 블레이드(142)에 대하여 가압한다. 예시적인 일 실시예에서, 정합 단부(304)는 빔들(318) 사이에 개방 측면들(322, 324)을 갖는 개방측이다. 개방 측면들(322, 324)은 퓨즈 블레이드(142)가 개방 측면(322 및/또는 324)을 통해 외측으로 연장될 수 있게 한다.
도 11은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)의 분해도이다. 도 11은 트레이 조립체(104)를 배터리 모듈(102)에 장착할 준비가 되어 있는 와이어 하니스 커넥터(106)를 도시한다. 도 11에 도시한 배터리 커넥터 시스템(100)은, 배터리 모듈(102), 트레이 조립체(104), 와이어 하니스 커넥터(106), 복수의 와이어 하니스 단자들(300), 서미스터 조립체(144), 복수의 퓨즈들(140), 및 퓨즈 커버(326)를 포함한다. 와이어 하니스 커넥터(106)는 트레이 조립체(104)에 결합되도록 구성된다.
와이어 하니스 커넥터(106)는, 트레이 조립체(104)에 결합되도록 구성된 하우징(328) 및 하우징(328) 내에 수용된 삽입부(330)를 포함한다. 삽입부(330)는 와이어 하니스 단자(300) 및 대응하는 와이어들을 유지한다. 삽입부(330)는 정합 단부(332)와 와이어 단부(334) 간에 연장된다. 정합 단부(332)는 트레이 커넥터(138)와 정합되도록 구성된다. 삽입부(330)는 정합 단부(332)와 와이어 단부(334) 사이에서 삽입부(330)를 통해 연장되는 복수의 개구부들(336)을 갖는다. 개구부들(336)은 와이어 하니스 단자들(300)을 수용한다. 예시적인 일 실시예에서, 와이어 하니스 단자들(300)은 정합 단부(332)를 통해 개구부들(336) 내에 로딩된다.
삽입부(330)는 복수의 타워들(338)을 포함한다. 타워들(338)은 스페이스들(340)에 의해 분리된다. 각 타워(338)는 대응하는 개구부(336)를 갖는다. 와이어 하니스 단자들(300)은 대응하는 타워들(338) 내에 수용된다. 타워들(338)은 트레이 커넥터(138)의 대응하는 챔버들(170) 내에 로딩된다. 스페이스들(340)은, 타워들(338)이 챔버들(170) 내에 수용되면 대응하는 슈라우드 벽들(168)을 수용하도록 위치하고 있으며 그러한 슈라우드 벽들을 수용하기 위한 크기를 갖는다.
퓨즈들(140)은 삽입부(330) 내에 로딩되어 와이어 하니스 단자들(300) 및 퓨즈 단자들(210, 248)과 정합하도록 구성된다. 퓨즈들(140)은 예를 들어 손상되거나 파괴된 퓨즈들을 교체하도록 삽입부(330)로부터 분리가능하다. 퓨즈 커버(326)는 삽입부(330)에 결합되어 퓨즈들(140)을 커버하도록 구성된다. 퓨즈 커버(326)는 예를 들어 파괴된 퓨즈들을 교체하기 위해 퓨즈들(140)을 서비스하도록 분리가능하다.
도 12는 퓨즈들(140)과 퓨즈 단자들(210, 248, 300)의 조립을 나타내는 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부를 도시한다. 퓨즈들(140)의 퓨즈 블레이드들(142)은 버스바들(135, 136)의 포크 단자들(210, 248)과 와이어 하니스 단자들(300) 모두와 정합된다. 퓨즈들(140)은, (도 1에 도시한) 배터리 관리 시스템(112) 등의 배터리 모듈(102)과 제어 모듈 간의 감지 접속부를 보호하도록 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템(100)에 조립된다. 퓨즈들(140)은 셀 탭들(126)/연관된 판(212, 250)과 전기 커넥터(106) 간에 형성된 퓨즈형 경로들에 위치하며, 이러한 전기 커넥터는 와이어 하니스 단자들(300)에 의해 형성된 퓨즈 단자들(300)을 포함한다. 각 퓨즈형 경로는 대응하는 퓨즈(140)를 통과한다.
조립 동안, 제1 퓨즈 블레이드(142)는 버스바(136)의 포크 단자(210)의 슬롯(211) 내에 끼워진다. 제2 퓨즈 블레이드(142)는 와이어 하니스 단자(300)의 정합 단부(304) 내에 끼워진다. 사용 동안, 감지 전류는, 배터리 셀 탭(126)으로부터 버스바들(135, 136)을 통해, 포크 단자들(210, 248)을 통해, 대응하는 퓨즈(140)를 통해, 와이어 하니스 단자(300)를 통해, 와이어 하니스 커넥터(106)로 흐른다. 이어서, 와이어 하니스 커넥터(106)는 배터리 관리 시스템(112)의 일부 등의 외부 센서 관리 회로에 정합된다.
도 13은 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116)를 위한 서미스터 기판 단자(400)를 도시한다. 서미스터 기판 단자(400)는 (도 10에 도시한) 와이어 하니스 단자(300)와 유사할 수 있지만, 서미스터 기판 단자(400)는 (도 11에 도시한) 종단부(306)와는 다른 종단부(406)를 가질 수도 있다. 서미스터 기판 단자(400)는, 예를 들어, 종단부(406)에서 컴플라이언트 핀(compliant pin)이나 컴플라이언트 부분을 사용하여 또는 솔더링을 사용하여, 와이어보다는 회로 기판에 종단되도록 구성된다.
도 14는 (도 2에 도시한) 회로 기판 커넥터(116)를 위한 기판 단자(410)를 도시한다. 기판 단자(410)는 장착 단부(412)와 단자 단부(414)를 포함한다. 예시한 실시예에서, 장착 단부(412)는 회로 기판에 장착되는 하나 이상의 핀(416)을 포함한다. 그러나, 기판 단자(410)를 회로 기판에 부착하는 많은 대체 구성과 방법도 가능하다. 단자 단부(414)는 (도 7에 도시한) 포크 단자(210)와 유사한 포크 단자(418)를 포함한다. 포크 단자(418)는 퓨즈(140)의 퓨즈 블레이드들(142) 중 하나를 수용하도록 구성된다(퓨즈와 퓨즈 블레이드 모두는 도 4에 도시되어 있음). 포크 단자(418)는 슬롯(422)의 대향하는 양측에 레그들(420)을 포함한다.
도 15는 회로 기판 커넥터(116)의 상부 사시도이다. 회로 기판 커넥터(116)는 (도 3에 도시한) 트레이 커넥터(138)에 결합되도록 구성된다. 회로 기판 커넥터(116)는 (도 1에 도시한) 와이어 하니스 커넥터(106)와 상호 교환가능할 수 있다.
회로 기판 커넥터(116)는 하우징(430) 내에 수용되는 회로 기판(428)을 포함한다. 하우징(430)은 정합 단부(432)와 외측 단부(434) 간에 연장된다. 정합 단부(432)는 트레이 커넥터(138)와 정합되도록 구성된다. 기판 단자들(410)은 회로 기판(428)의 바닥면에 결합된다. 회로 기판(428)은 외측 단부(434)를 통해 하우징(430) 내에 수용된다.
도 16은 회로 기판(428)과 회로 기판(428)에 장착된 기판 단자들(410)의 하부 사시도이다. (도 2에 도시한) 배터리 모듈(102)을 감시 및/또는 제어하도록 적어도 하나의 배터리 관리 기능을 수행하는 데 사용되는 다양한 전기 부품들 및/또는 회로부를, 회로 기판(428)에 결합할 수 있거나 이러한 회로 기판 상에 제공할 수 있다. 이러한 전기 부품들은 기판 단자들(410) 중 하나 이상에 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 전기 부품들 및/또는 기판 단자들(410)은, 회로 기판(428)에 장착되는 외부 커넥터(118)에 전기적으로 접속될 수 있다. 회로 기판(428)은 회로 기판에 장착된 하나 이상의 서미스터 기판 단자들(400)을 포함한다.
도 17은 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)의 분해 사시도이다. 도 17은 배터리 모듈(102) 상의 트레이 조립체(104)에 장착될 준비가 되어 있는 회로 기판 커넥터(116)를 도시한다. 도 17에 도시한 배터리 커넥터 시스템(100)은, 배터리 모듈(102), 트레이 조립체(104), 회로 기판 커넥터(116), 복수의 퓨즈들(140), 및 커버(440)를 포함한다. 회로 기판 커넥터(116)는 트레이 조립체(104)에 결합되도록 구성된다. 회로 기판 커넥터(116)는 다른 실시예들에서 와이어 하니스 커넥터(106)와 상호 교환가능할 수 있다.
퓨즈들(140)은 위로부터 회로 기판(428)을 통해 로딩되도록 구성된다. 퓨즈들(140)은 회로 기판(428)의 개구부들을 통과하여 (도 16에 도시한) 기판 단자들(410) 및 퓨즈 단자들(210, 248)과 정합한다. 커버(440)는 하우징(430)의 회로 기판(428)을 유지하고, 조립되면 퓨즈들(140)을 커버할 수 있다. 퓨즈들(140)은, 예를 들어, 손상되거나 파괴된 퓨즈들을 교체하도록 회로 기판 커넥터(116)로부터 분리가능하다.
도 18은 퓨즈들(140)과 퓨즈 단자들(210, 248, 410)의 조립을 나타내는 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부를 도시한다. 퓨즈들(140)의 퓨즈 블레이드들(142)은 버스바들(135, 136)의 포크 단자들(210, 248) 및 기판 단자들(410)과 정합된다. 퓨즈들(140)은, (도 2에 도시한) 배터리 관리 시스템(112) 등의 배터리 모듈(102)과 제어 모듈 간의 감지 접속부를 보호하도록 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템(100)에 조립된다. 퓨즈들(140)은 전기 커넥터(116)와 셀 탭(126)/연관된 판(212, 250) 간에 형성된 퓨즈형 경로들 내에 위치하며, 이 전기 커넥터는 기판 단자들(410)에 의해 형성된 퓨즈 단자들(410)을 포함한다. 각 퓨즈형 경로는 대응하는 퓨즈(140)를 통과한다.
조립 동안, 제1 퓨즈 블레이드(142)는 버스바(136)의 포크 단자(210)의 슬롯(211) 내에 끼워진다. 제2 퓨즈 블레이드(142)는 포크 단자(418)의 슬롯(422) 내에 끼워진다. 사용 동안, 감지 전류는, 배터리 셀 탭(126)으로부터 버스바들(135, 136)을 통과하며, 포크 단자들(210, 248)을 통해, 대응하는 퓨즈(140)를 통해, 기판 단자(410)를 통해 (도 17에 도시한) 회로 기판(428)으로 흐른다. 회로 기판(428)의 회로부는 적어도 하나의 배터리 관리 기능을 수행한다. 선택 사항으로, 감지 전류는 (도 16에 도시한) 외부 커넥터(118)를 통해 (도 2에 도시한) 배터리 관리 시스템(112)으로 흐를 수 있다.
도 3과 마찬가지로, 도 19는 배터리 모듈(102)에 장착될 준비가 되어 있는 트레이 조립체(104)를 도시하는 배터리 커넥터 시스템(100)의 분해도이다. 트레이 조립체(104)는 포스트 버스바들(504)과 중간 버스바들(506)을 유지한다. 유사한 부품들은 유사한 참조 번호들로 식별된다. 도 19는 서비스가능 퓨즈와는 대조적으로 리셋가능 퓨즈를 사용하는 트레이 조립체(104)를 갖는 배터리 커넥터 시스템(100)을 도시한다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 동일한 트레이 조립체(104)를 사용하여 회로 기판 커넥터 또는 와이어 하니스 커넥터와 함께 사용하도록 구성된다. 트레이 조립체(104)는, 트레이 조립체에 대한 서로 다른 유형의 전기 커넥터들(예를 들어, 회로 기판 커넥터(116), 와이어 하니스 커넥터(106), 또는 다른 유형의 전기 커넥터)의 선택적 결합을 가능하게 한다. 트레이 조립체(104)는 회로 기판 커넥터(116)를 사용하는 비집중형 제어를 이용하는 시스템들과 와이어 하니스 커넥터(106)를 사용하는 집중형 제어를 이용하는 시스템들 간의 상호 교환가능성을 가능하게 한다. 와이어 하니스 커넥터(106)를 사용하는지 또는 회로 기판 커넥터(116)를 사용하는지에 상관없이 배터리 모듈들(102)에 대하여 동일한 부품들을 사용할 수 있다. 퓨즈형 배터리 커넥터 시스템(100)을 위한 툴링 비용은, 트레이 조립체(104)를 이용하여 와이어 하니스 커넥터(106)와 회로 기판 커넥터(116) 모두와 접속함으로써, 감소될 수 있다.
도 20은 (도 7에 도시한) 중간 버스바(136)와 유사한 중간 버스바(506)의 측면 사시도이다. 버스바(506)는 퓨즈 단자(510)와 판(512)을 포함한다. 퓨즈 단자(510)는 (도 7에 도시한) 퓨즈 단자(210)에서처럼 포크 단자보다는 블레이드 단자이다. 도 7에 도시한 실시예와는 대조적으로, 퓨즈 단자(510)는 판(512)과는 분리 및 이산된 것이며, 리셋가능 퓨즈(500)가 판(512)과 퓨즈 단자(510) 간에 제공된다.
리셋가능 퓨즈(500)는 판(512)과 퓨즈 단자(510) 간에 전기적 경로를 생성한다. 리셋가능 퓨즈(500)는 고 전류 상태 동안 개방될 수 있고 또는 고 저항을 제공할 수 있다. 예를 들어, 리셋가능 퓨즈(500)는 고 전류 또는 고온 상태 하에서 개방되는 바이메탈 부품일 수 있다. 일단 고 전류 또는 고온 상태가 중단되면, 바이메탈 부품은, 다시 폐쇄될 수 있고, 이에 따라 스스로 리셋되며, 전류가 버스바(506)를 통해 흐를 수 있게 한다. 다른 일 실시예에서, 리셋가능 퓨즈(500)는 온도에 민감한 폴리머 스위치일 수 있다. 고 전류 상태 하에서, 폴리머 스위치의 온도는, 폴리머 스위치가 전류 흐름에 대한 고 저항을 갖게 하는 임계값을 초과할 수 있다. 고 전류 상태가 중단된 후, 폴리머 스위치는 상태를 변경할 수 있고, 전류가 버스바(506)를 통해 판(512)과 퓨즈 단자(510) 간에 흐를 수 있게 한다. 대체 실시예들에서는, 다른 유형의 리셋가능 퓨즈를 사용할 수도 있다. 리셋가능 퓨즈(500)는, 고 전류 상태가 발생한 후 정상적인 동작을 다시 허용하도록 퓨즈를 리셋하는 데 사람의 간섭을 필요로 하지 않는다.
도 21은, (도 20에 도시한) 리셋가능 퓨즈(500)를 둘러쌀 뿐만 아니라 퓨즈 단자(510)와 판(512)의 일부 주위의 케이스(502)도 도시하는 중간 버스바(506)의 측면 사시도이다. 케이스(502)는 버스바(506)의 부품들을 보호한다. 케이스(502)는 버스바(506)의 부품들을 위한 구조적 지지를 제공한다. 예시적인 일 실시예에서, 케이스(502)는 플라스틱으로 제조되지만 다른 물질이 적합할 수도 있다.
도 22는 (리셋가능 퓨즈들(500), 판(550), 및 퓨즈 단자(548)를 포함하는) 포스트 버스바들(504), 중간 버스바들(506), 및 서미스터 조립체(144)를 포함하는 버스바 어레이를 도시한다. 버스바들(504, 506)의 퓨즈 단자들(510, 548)은 (도 23에 도시한) 트레이 커넥터(138) 내에 삽입되도록 위치한다.
도 23은 배터리 모듈(102)에 결합된 트레이 조립체(104)를 도시하는 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부의 상부 사시도이다. 퓨즈 단자들(510, 548)은 선택된 전기 커넥터(106 또는 116)와 정합하도록 트레이 커넥터(138)의 슈라우드 벽들(168)을 통해 연장된다. 서미스터 컨택트들(146)은, 트레이 커넥터(138)를 통해 연장되며, 선택된 전기 커넥터(106 또는 116)와 정합하도록 구성된다.
버스바들(504, 506)은 대응하는 셀 탭들(126)을 따라 연장되며, 이러한 셀 탭들과 체결한다. 버스바들(504, 506)은 대응하는 셀 탭들(126)에 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 버스바들(504, 506)은 셀 탭들(126)에 용접될 수 있다.
도 24는 리셋가능 퓨즈들(500)을 사용하여 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)의 분해도이다. 도 24는 트레이 조립체(104)에 결합된 회로 기판 커넥터(116)를 도시한다. 도 24에 도시한 배터리 커넥터 시스템(100)은, 배터리 모듈(102), 트레이 조립체(104), 회로 기판 커넥터(116), (도 13에 도시한) 하나 이상의 서미스터 기판 단자들(400), 회로 기판(428)에 결합된 복수의 기판 단자들(560), 및 (도 22에 도시한) 리셋가능 퓨즈들(500)이 연관된 복수의 퓨즈 단자들(510, 548)을 포함한다. 회로 기판 커넥터(116)는 트레이 조립체(104)에 결합되도록 구성된다. 회로 기판 커넥터(116)는 다른 실시예들에서 와이어 하니스 커넥터(106)와 상호 교환가능할 수 있다.
기판 단자들(560)은 서미스터 기판 단자들(400)과 동일할 수 있다. 기판 단자들(560)은 회로 기판(428)에 기계적으로 그리고 전기적으로 접속되도록 구성된 컴플라이언트 단자 단부들(562)을 갖는다. 기판 단자들(560)은 퓨즈 단자들(510, 548)에 종단되도록 구성된 한 쌍의 빔들을 갖는 측 개방 단자들일 수 있다. 기판 단자들(560)은, 연관된 퓨즈들(500)과 함께 전류 보호 경로의 일부를 형성하고, 이에 따라, 퓨즈 단자들을 형성하고, 이하에서 퓨즈 단자들(560)이라 칭할 수도 있다.
도 25는 퓨즈들(500)과 퓨즈 단자들(510, 548, 560)의 조립을 나타내는 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부를 도시한다. 퓨즈(500)는 각 버스바(504, 506)의 단자 섹션 내에 장착된다. 퓨즈(500)는 셀 탭(126)/연관된 판(512, 550)과 전기 커넥터(116) 간에 형성된 퓨즈형 경로에 위치하며, 이 전기 커넥터는 기판 단자들(560)에 의해 형성된 퓨즈 단자들(560)을 포함한다. 퓨즈(500)는 배터리 모듈과 제어 모듈 간의 감지 접속부를 보호하도록 배터리 시스템(100) 내에 일체형으로 조립된다. 버스바들(504, 506)은 배터리 셀 탭들(126)에 부착된다. 버스바들(504, 506)의 블레이드 단자들(510, 548)은 기판 단자들(560)의 정합 단부에 접속된다. 기판 단자들(560)의 종단부들은 (도 24에 도시한) 회로 기판(428)에 장착된다. 도 25에 도시한 실시예에서, 조립되면, 감지 전류는, 배터리 셀 탭(126)으로부터 버스바(506)를 통해, 퓨즈(500)를 통해, 퓨즈 단자(510)를 통해, 기판 단자(560)를 통해 회로 기판(428)으로 흐른다.
도 26은 와이어 하니스 커넥터(106)를 사용하여 예시적인 일 실시예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)의 분해도이다. 도 26은 트레이 조립체(104)에 결합되는 와이어 하니스 커넥터(106)를 도시한다. 도 26에 도시한 배터리 커넥터 시스템(100)은, 배터리 모듈(102), 트레이 조립체(104), 와이어 하니스 커넥터(106), 와이어 하니스 단자들(300), 및 (도 22에 도시한) 리셋가능 퓨즈들(500)이 연관되어 있는 복수의 퓨즈 단자들(510, 548)을 포함한다. 와이어 하니스 커넥터(106)는 트레이 조립체(104)에 결합되도록 구성된다. 와이어 하니스 커넥터(106)는 다른 실시예들에서 회로 기판 커넥터(116)와 상호 교환가능할 수도 있다.
도 27은 퓨즈들(500)과 퓨즈 단자들(510, 548, 300)의 조립을 나타내는 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부를 도시한다. 퓨즈(500)는 각 버스바(504, 506)의 단자 섹션 내에 장착된다. 퓨즈(500)는 셀 탭(126)/연관된 판(512, 550)과 전기 커넥터(106) 간에 형성된 퓨즈형 경로에 위치하며, 이러한 전기 커넥터는 와이어 하니스 단자들(300)에 의해 형성된 퓨즈 단자들(300)을 포함한다. 퓨즈(500)는, 배터리 모듈과 제어 모듈 간의 감지 접속부를 보호하도록 배터리 시스템(100) 내에 일체형으로 조립된다. 버스바들(504, 506)은 배터리 셀 탭들(126)에 부착된다. 버스바들(504, 506)의 블레이드 단자들(510, 548)은 와이어 하니스 단자들(300)에 접속된다. 도 27에 도시한 실시예에서, 조립되면, 감지 전류는, 배터리 셀 탭(126)으로부터 버스바(506)를 통해, 퓨즈(500)를 통해, 퓨즈 단자(510)를 통해, 와이어 하니스 단자(300)를 통해, (도 1에 도시한) 배터리 관리 시스템(112)으로 흐른다.
위 설명은 예시적이며 한정적이 아니라는 점을 이해하기 바란다. 본 명세서에서 설명하는 다양한 부품들의 치수, 물질 유형, 배향, 및 다양한 부품들의 개수와 위치는, 일부 실시예들의 파라미터들을 규정하려는 것이며, 한정적이지 않으며 예시적인 실시예들일 뿐이다. 청구범위의 사상과 범위 내의 다른 많은 실시예들과 수정예들은 위 설명을 읽은 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (12)

  1. 배터리 커넥터 시스템(100)으로서,
    복수의 배터리 셀들(120)로 제조된 배터리 모듈(102)에 장착되도록 구성되고, 트레이(134) 및 상기 트레이에 의해 유지되는 복수의 버스바들(135, 136, 504, 506)을 포함하는 트레이 조립체(104); 및
    복수의 퓨즈들(140, 500)을 포함하고,
    상기 트레이는 전기 커넥터(106, 116)와 정합하도록 구성된 정합 인터페이스를 형성하는 트레이 커넥터(138)를 구비하고,
    상기 버스바들은,
    상기 트레이에 결합되고, 상기 배터리 셀들의 대응하는 셀 탭들(126)에 전기적으로 접속되도록 구성된 판들(212, 250, 512, 550)을 구비하고, 상기 트레이 커넥터 내에 위치하는 퓨즈 단자들(210, 248, 510, 548)을 구비하고,
    상기 복수의 퓨즈들은,
    상기 퓨즈 단자들에 결합되고, 상기 버스바들의 판들과 상기 전기 커넥터 사이에 접속되어, 상기 배터리 셀과 상기 전기 커넥터의 연결을 구현하는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퓨즈 단자(210, 248, 510, 548)에 직접 결합된 단자(300, 410)를 더 포함하고,
    상기 단자는,
    상기 퓨즈 단자와 상기 전기 커넥터(106, 116) 사이에 위치하는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버스바들의 판들(212, 250, 512, 550)과 상기 전기 커넥터(106, 116) 사이에 퓨즈형 경로들(fused paths)이 생성되고,
    상기 퓨즈형 경로들의 각각은,
    대응하는 퓨즈(140, 500)를 통과하는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  4. 제1항에 있어서, 상기 퓨즈 단자는,
    포크 단자(210, 248)를 포함하고,
    상기 퓨즈는,
    퓨즈 블레이드(142)를 갖는 서비스가능 퓨즈(serviceable fuse; 140)를 포함하고, 상기 퓨즈는 상기 트레이에 분리가능하게 결합되고,
    상기 퓨즈 블레이드는,
    상기 퓨즈가 상기 트레이(134)에 결합되면 상기 포크 단자에 결합되는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  5. 제1항에 있어서, 상기 퓨즈(500)는,
    상기 버스바의 퓨즈 단자(510, 548)와 상기 판(512, 550) 사이에 장착된 리셋가능 퓨즈(resettable fuse)인, 배터리 커넥터 시스템(100).
  6. 제1항에 있어서,
    와이어 하니스 커넥터(100)를 상기 전기 커넥터로서 더 포함하고,
    상기 와이어 하니스 커넥터는,
    복수의 와이어 하니스 단자들(300)을 유지하는 하우징(328)을 구비하고,
    상기 하우징은,
    상기 트레이(134)에 결합되고,
    상기 와이어 하니스 단자들은,
    집중형 배터리 관리 시스템(112)으로 경로 설정되도록 구성된 대응하는 와이어들(308)에 종단되고, 상기 와이어 하니스 단자들은 대응하는 퓨즈(140, 500)를 통해 상기 버스바들(135, 136, 504, 505)의 판들(212, 250, 512, 550)에 전기적으로 접속된, 배터리 커넥터 시스템(100).
  7. 제6항에 있어서, 상기 퓨즈 단자(210, 248)는,
    포크 단자를 포함하고,
    상기 퓨즈(140)는,
    한 쌍의 퓨즈 블레이드(142)를 갖는 서비스가능 퓨즈를 포함하고, 상기 퓨즈는 상기 트레이(134)에 분리가능하게 결합되고,
    상기 퓨즈 블레이드들은,
    상기 퓨즈가 상기 트레이에 결합되면 대응하는 포크 단자와 와이어 하니스 단자(300)에 결합되는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  8. 제6항에 있어서, 상기 퓨즈들(500)은,
    상기 버스바들(504, 506)의 대응하는 퓨즈 단자들(510, 548)과 상기 판들(512, 550) 사이에 장착된 리셋가능 퓨즈들이고,
    상기 와이어 하니스 단자들은,
    상기 와이어 하니스 커넥터가 상기 트레이 조립체에 결합되면 상기 대응하는 퓨즈 단자들에 직접 결합되는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  9. 제1항에 있어서,
    회로 기판(116) 커넥터를 상기 전기 커넥터로서 더 포함하고,
    상기 회로 기판 커넥터는,
    회로 기판(428)을 유지하는 하우징(430)을 구비하고,
    상기 하우징은,
    상기 트레이에 결합되고,
    상기 회로 기판은,
    적어도 하나의 배터리 관리 기능을 수행하기 위한 회로부를 갖고, 상기 회로 기판은 상기 회로 기판에 장착된 복수의 기판 단자들(410)을 갖고,
    상기 기판 단자들은,
    대응하는 퓨즈를 통해 상기 버스바들의 판들(212, 250, 512, 550)에 전기적으로 접속된, 배터리 커넥터 시스템(100).
  10. 제9항에 있어서, 상기 퓨즈 단자(210, 248)는,
    포크 단자를 포함하고,
    상기 퓨즈(140)는,
    한 쌍의 퓨즈 블레이드(142)를 갖는 서비스가능 퓨즈를 포함하고, 상기 퓨즈는 상기 트레이(134)에 분리가능하게 결합되고,
    상기 퓨즈 블레이드들은,
    상기 회로 기판(428)을 통해 대응하는 포크 단자와 기판 단자(410)에 플러그 결합된, 배터리 커넥터 시스템(100).
  11. 제9항에 있어서, 상기 퓨즈들(500)은,
    상기 버스바들(504, 506)의 대응하는 퓨즈 단자들(510, 548)과 상기 판들(512, 550) 사이에 장착된 리셋가능 퓨즈들이고,
    상기 기판 단자들은,
    상기 회로 기판 커넥터(116)가 상기 트레이 조립체(104)에 결합되면 상기 대응하는 퓨즈 단자들에 직접 결합되는, 배터리 커넥터 시스템(100).
  12. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀의 온도를 측정하기 위한 서미스터 센서를 구비하는 서미스터 조립체(144)를 더 포함하고,
    상기 서미스터 조립체는,
    상기 서미스터 센서에 결합되고 상기 전기 커넥터(106, 116)와의 전기적 접속을 위해 상기 트레이 커넥터(104) 내로 연장되는 서미스터 컨택트(146)를 포함하는, 배터리 커넥터 시스템(100).
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