KR102333621B1 - 배터리 팩 전기적 구성요소들 내로의 침입을 저지하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

배터리 팩과 배터리 팩을 조립하는 방법이 제공된다. 상기 배터리 팩은, 외측 하우징; 상기 외측 하우징에 의해 지지 가능한 셀 모듈로서, 상기 셀 모듈은, 모듈 하우징, 상기 모듈 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀로서, 적어도 약 60 와트시의 에너지를 갖는 것인, 복수의 배터리 셀, 상기 배터리 팩의 작동을 제어하도록 작동 가능한 컨트롤러, 상기 배터리 셀들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩, 상기 컨트롤러와 전도성 스트랩들 사이에 접속되는 용접 스트랩, 및 상기 배터리 셀들에 전기적으로 접속되며 그리고 상기 배터리 셀들을 전력 전달을 위한 전기 디바이스에 접속하도록 작동 가능한 단자를 포함하는 것인, 셀 모듈; 및 상기 셀 모듈의 적어도 일부에 적용되는 증착 소수성 나노 코팅을 포함할 수 있을 것이다.

Description

배터리 팩 전기적 구성요소들 내로의 침입을 저지하기 위한 장치

관련 출원

본 출원은, 2018년 5월 8일 출원된 미국 출원 번호 제15/974,151호, 2017년 6월 14일 출원된 미국 가출원 번호 제62/519,722호, 2017년 6월 22일 출원된 미국 가출원 번호 제62/523,623호, 2017년 6월 28일 출원된 미국 가출원 번호 제62/526,298호, 2017년 10월 6일 출원된 미국 가출원 번호 제62/569,207호, 2017년 11월 15일 출원된 미국 가출원 번호 제62/586,832호, 2018년 3월 5일 출원된 미국 가출원 번호 제62/638,698호의 우선권을 주장하며, 이들 모두의 출원 내용은 본 명세서에 참고로 합체된다.

본 발명은 전체적으로 배터리 팩에 관한 것으로, 특히, 상기 배터리 팩의 배터리 셀들 및 전기적 접속부들 내로의 물의 침입을 저지하기 위한 장치에 관한 것이다.

유체(예컨대, 물, 바닷물 등의 액체를 포함) 또는 물질(예컨대, 염수 분무, 통상 미네랄을 포함하는 눈 등)은, 예를 들면, 배터리 팩 단자, 기계식 래치, 배터리 팩 하우징의 부분들 사이의 기계적 계면, 상기 배터리 팩 하우징 내의 배수공 등을 비롯한 다양한 입구 지점들을 통해, 배터리 팩에 들어갈 수 있을 것이다. 상기 진입 유체 또는 물질이 전도성이라면(예컨대, 바닷물), 이러한 유체 또는 물질이 상기 배터리 팩에 들어가는 경우, 예컨대, 단일 배터리 셀의 양극과 음극 사이, 또는 배터리 셀들의 상이한 그룹에 연결된 셀 스트랩들 사이에서 단락이 일어날 수 있을 것이다. 몇몇 상황에 있어서, 단락이 일어나는지 여부는 배터리 임피던스, 전력 용량, 전극 사이의 이격/저항에 의존한다.

이러한 발생을 피하기 위하여, 본 발명의 독립 실시예는 배터리 셀(예컨대, 헤더부(header portion)), 셀 또는 배터리 팩에의 유체/물질 침입 및/또는 그들의 단락을 저지 또는 방지하기 위한 장치를 제공할 수 있을 것이다.

전도성이라고 고려되는 진입 유체와 관련하여, 바닷물은 약 4.8 Siemens per meter(S/m)의 전도율을 갖는다. 일부 실시예에서, 장치는, 약 4.8 S/m 이상 또는 약 4.5 S/m 이상의 전도율을 갖는 유체의 침입을 겪는 배터리 팩 내에서의 단락을 저지 또는 방지할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 장치는 약 4.0 S/m과 18.0 S/m 사이, 약 4.5 S/m 내지 약 18.0 S/m 사이, 또는 약 4.8 S/m 내지 약 18.0 S/m 사이의 전도율을 갖는 유체의 침입을 겪는 배터리 팩 내에서의 단락을 저지 또는 방지할 수 있을 것이다.

한 가지 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩은 전체적으로, 외측 하우징; 상기 외측 하우징에 접속 가능한 셀 모듈로서, 모듈 하우징, 상기 모듈 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀로서, 적어도 약 60 와트시(Watt-hours)(Wh)의 에너지를 갖는 것인, 복수의 배터리 셀, 상기 배터리 팩의 작동을 제어하도록 작동 가능한 컨트롤러, 상기 배터리 셀들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩(conductive strap), 상기 컨트롤러와 상기 전도성 스트랩들 사이에 접속되는 용접 스트랩(weld strap), 및 상기 배터리 셀들에 전기적으로 접속되며 그리고 상기 배터리 셀들을 전력 전달을 위한 전기 디바이스에 접속하도록 작동 가능한 단자를 포함하는 것인, 셀 모듈; 및 상기 셀 모듈의 적어도 일부에 적용되는 증착 코팅(vapor-deposited coating)을 포함할 수 있을 것이다.

상기 증착 코팅은, 상기 모듈 하우징, 상기 배터리 셀들 중 적어도 하나, 상기 컨트롤러, 상기 전도성 스트랩, 및 상기 용접 스트랩 중 적어도 하나에 적용될 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 실질적으로 상기 셀 모듈 모두에 적용될 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 폴리 (p-크실릴렌(xylylene)) 중합체(예컨대, 파릴렌)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 소수성 증착 코팅을 포함할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 약 20 미크론(㎛) 미만의 두께를 가질 수 있을 것이다.

상기 컨트롤러는, 기판, 상기 기판 상에 지지되는 전자 구성요소, 및 적어도 상기 전자 구성요소에 적용되는 베이스 코팅을 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 베이스 코팅 위에 적용될 수 있을 것이다. 상기 베이스 코팅은, 상기 기판과 상기 전자 구성요소에 적용될 수 있을 것이다. 상기 단자는, 상기 전기 디바이스의 짝을 이루는 수형 단자의 대향면들과 맞물리도록 작동 가능한 상대 접촉면들을 갖는 암형 단자를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 암형 단자에 적용될 수 있으며, 상기 상대 접촉면들은, 상기 접촉면들에 대한 상기 증착 코팅의 적용을 저지하도록, 코팅 도중에 맞물린다.

상기 셀 모듈은, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 스트랩 및 상기 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제2 전도성 스트랩, 및 상기 제1 전도성 스트랩에 전기적으로 접속되는 제1 용접 스트랩 및 상기 제2 전도성 스트랩에 전기적으로 접속되는 제2 용접 스트랩으로서, 상기 제1 용접 스트랩과 상기 제2 용접 스트랩들 사이에 전압차가 존재하고, 상기 제1 용접 스트랩은, 상기 전압차에 대해 볼트당 0.6 밀리미터(mm) 내지 상기 전압차에 대해 볼트당 약 1.2 mm 사이에 상당하는 거리만큼, 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격되는 것인, 제1 용접 스트랩 및 제2 용접 스트랩을 포함할 수 있을 것이다. 상기 제1 용접 스트랩은, 약 5 mm 내지 약 9 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격될 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 상기 거리보다 큰 전기적 간격 거리(electrical spacing distance)를 제공할 수 있을 것이다.

각각의 배터리 셀은, 적어도 약 18 mm의 셀 직경 및 적어도 약 65 mm의 셀 길이를 가질 수 있을 것이다. 각각의 배터리 셀은, 약 70 mm의 셀 길이를 가질 수 있을 것이다. 각각의 배터리 셀은, 약 21 mm의 셀 직경을 가질 수 있을 것이다. 상기 제1 용접 스트랩은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격될 수 있을 것이다.

상기 제1 배터리 셀은 상기 제2 배터리 셀과 전기적으로 직렬 접속될 수 있으며, 그리고 상기 셀 모듈은 상기 제1 배터리 셀과 전기적으로 병렬 접속되는 제3 배터리 셀을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제2 스트링과 전기적으로 병렬 접속되는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제1 스트링을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 상기 제1 스트링 및 상기 제2 스트링과 전기적으로 병렬 접속되는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제3 스트링을 포함할 수 있을 것이다. 상기 제1 용접 스트랩은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격될 수 있을 것이다. 상기 제1 전도성 스트랩과 상기 제2 전도성 스트랩들 사이의 전압 전위가, 적어도 약 8.0 볼트(V)일 수 있으며, 그리고 약 17.0V 이하일 수 있을 것이다.

상기 모듈 하우징은, 상기 외측 하우징과 대향하는 표면을 갖는 벽을 포함할 수 있을 것이고, 상기 벽은, 상기 외측 하우징과 상기 표면 사이의 맞물림 영역을 제한하기 위해 상기 표면으로부터 상기 외측 하우징을 향해 돌출하는 격리 애자(standoff)를 포함한다. 상기 외측 하우징은, 상기 증착 코팅에 대한 자외선(UV) 보호를 제공할 수 있을 것이다.

상기 증착 코팅은, 상기 모듈 하우징의 적어도 일부에 적용될 수 있으며, 그리고 상기 모듈 하우징은, 상기 배터리 팩의 조립 이후에 노출되는 부분을 구비할 수 있을 것이다. 상기 노출면은, 상기 증착 코팅의 적용 도중에 마스킹될 수 있을 것이다. 상기 노출면의 적어도 일부가, 상기 증착 코팅의 적용 이전에 거칠게 처리될 수 있을 것이다. 상기 노출면은 에지를 가질 수 있고, 상기 에지는 상기 증착 코팅의 적용 이전에 거칠게 처리된다. 상기 증착 코팅은, UV-저항 물질로 도핑된다. 상기 셀 모듈은, 상기 복수의 배터리 셀을 지지하는 제1 모듈 하우징 부분 및 상기 노출되는 부분을 구비하는 제2 모듈 하우징 부분을 포함할 수 있고, 상기 증착 코팅은, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용되며, 상기 제2 모듈 하우징 부분은, 상기 증착 코팅이 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용된 이후에, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 접속된다.

상기 배터리 셀들 중 하나는 셀 헤더를 포함할 수 있을 것이고, 상기 셀 모듈은 상기 셀 헤더를 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 더 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 시일에 적용될 수 있을 것이다. 상기 시일은 가스켓을 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 가스켓에 적용될 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 상기 배터리 셀들 중 상기 적어도 하나와 상기 전도성 스트랩들 사이의 계면을 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 시일에 적용될 수 있을 것이다.

상기 배터리 팩은, 전동식 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 동력 공구(power tool)와 실외 공구(outdoor tool) 중 적어도 하나에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 톱(saw)에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 동력 공구와 실외 공구 중 적어도 하나는, 손에 들고 사용하는 공구를 포함할 수 있을 것이고, 상기 손에 들고 사용하는 공구는, 작동 중에 사용자에 의해 지지 가능하다.

각각의 상기 배터리 셀은, 리튬-기반 화학적 성질(lithium-based chemistry)을 가질 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 200 Volts/micron(V/㎛) 내지 300 V/㎛ 사이의 절연 파괴 강도(dielectric breakdown strength)를 가질 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부에 적용될 수 있으며, 그리고 상기 복수의 배터리 셀은, 약 50℃ 내지 약 110℃의 작동 온도까지 상기 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 무기 시약 또는 유기 용매에 노출될 때, 10% 미만의 팽윤성(swelling)의 부식 저항성을 코팅된 구성요소에 제공할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 적어도 부분적으로 충전된 배터리 셀에 적용될 수 있을 것이다. 상기 배터리 셀은 용량을 가질 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 용량의 적어도 약 20%로 충전된 배터리 셀에 적용될 수 있을 것이다.

다른 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩을 조립하는 방법이 제공될 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 외측 하우징, 셀 모듈로서, 모듈 하우징, 적어도 하나의 배터리 셀, 컨트롤러, 상기 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩, 상기 컨트롤러와 상기 전도성 스트랩들 사이에 접속되는 용접 스트랩, 및 상기 배터리 셀들에 전기적으로 접속되며 그리고 상기 배터리 셀들을 전력 전달을 위한 전기 디바이스에 접속하도록 작동 가능한 단자를 포함하는 것인, 셀 모듈을 포함할 수 있을 것이다. 상기 방법은, 전체적으로, 상기 셀 모듈의 구성요소들을 조립하는 단계, 상기 셀 모듈의 하나 이상의 구성요소에 증착 코팅을 적용하는 단계, 및 상기 외측 하우징에 대해 상기 셀 모듈을 장착하는 단계를 포함할 수 있을 것이다.

적용하는 단계는, 상기 모듈 하우징, 상기 배터리 셀, 상기 컨트롤러, 상기 전도성 스트랩과 상기 용접 스트랩 중 적어도 하나에 상기 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 실질적으로 상기 조립된 셀 모듈 모두에 상기 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 폴리 (p-크실릴렌) 중합체(예컨대, 파릴렌)를 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 소수성 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 약 20 ㎛ 미만의 두께를 갖는 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다.

상기 셀 모듈의 구성요소들을 조립하는 단계는, 상기 모듈 하우징 내에 상기 배터리 셀을 지지시키는 것, 상기 배터리 셀에 상기 전도성 스트랩을 전기적으로 접속하는 것, 상기 컨트롤러 및 상기 전도성 스트랩에 상기 용접 스트랩을 전기적으로 접속하는 것, 및 상기 컨트롤러에 상기 단자를 전기적으로 접속하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈의 구성요소들을 조립하는 단계는, 상기 배터리 셀의 헤더에 시일을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 상기 증착 코팅을 상기 시일에 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다.

적용하는 단계는, 상기 배터리 셀을 지지시키는 것 이전에 수행될 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 상기 배터리 셀을 지지시키는 것 이후에 수행될 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 상기 용접 스트랩을 접속하는 것 이후에 수행될 수 있을 것이다.

상기 방법은, 상기 배터리 셀을 충전하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다. 충전하는 단계는, 적용하는 단계 이전에 수행될 수 있을 것이다. 상기 배터리 셀은 용량을 가질 수 있으며, 그리고 충전하는 단계는, 상기 배터리 셀을 상기 용량의 적어도 약 20%로 충전하는 것을 포함할 수 있을 것이다.

상기 컨트롤러는, 기판, 상기 기판 상에 지지되는 전자 구성요소, 및 적어도 상기 전자 구성요소에 적용되는 베이스 코팅을 포함할 수 있으며, 그리고 적용하는 단계는, 상기 베이스 코팅 위에 상기 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 베이스 코팅은, 상기 기판과 상기 전자 구성요소에 적용될 수 있을 것이다.

상기 단자는, 상기 전기 디바이스의 짝을 이루는 수형 단자의 대향면들과 맞물리도록 작동 가능한, 상대 접촉면들을 갖는 암형 단자를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 방법은, 적용하는 단계 도중에, 상기 상대 접촉면들의 맞물림을 통해, 상기 상대 접촉면들에 대한 증착 코팅의 적용을 저지하는 것을 더 포함할 수 있을 것이다.

상기 셀 모듈은 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀을 포함할 수 있을 것이고, 조립하는 단계는, 제1 전도성 스트랩을 상기 제1 배터리 셀에 그리고 제2 전도성 스트랩을 상기 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속하는 것, 및 제1 용접 스트랩을 상기 제1 전도성 스트랩에 그리고 제2 용접 스트랩을 상기 제2 전도성 스트랩에 전기적으로 접속하는 것을 포함할 수 있고, 상기 제1 용접 스트랩과 상기 제2 용접 스트랩들 사이에 전압차가 존재하며, 그리고 조립하는 단계는, 상기 제1 용접 스트랩을, 상기 전압차에 대해 볼트당 0.6 밀리미터(mm) 내지 상기 전압차에 대해 볼트당 약 1.2 mm 사이에 상당하는 거리만큼, 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격시키는 것을 포함할 수 있을 것이다. 이격시키는 것은, 상기 제1 용접 스트랩을 약 5 mm 내지 약 9 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격시키는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 상기 거리보다 큰 전기적 간격 거리를 제공하는 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다.

각각의 배터리 셀은, 약 18 mm 내지 약 21 mm 사이의 셀 직경 및 약 65 mm 내지 약 70 mm 사이의 셀 길이를 가질 수 있으며, 그리고 이격시키는 것은, 상기 제1 용접 스트랩을 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격시키는 것을 포함할 수 있을 것이다.

상기 셀 모듈의 구성요소들을 조립하는 단계는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제1 스트링, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제2 스트링 및 직렬 접속된 배터리 셀들의 제3 스트링을 전기적으로 병렬 접속하는 것을 포함할 수 있으며, 그리고 이격시키는 것은, 상기 제1 용접 스트랩을 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격시키는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 제1 전도성 스트랩과 상기 제2 전도성 스트랩들 사이의 전압 전위가, 적어도 약 8.0V일 수 있으며, 그리고 약 17.0V 이하일 수 있을 것이다.

상기 모듈 하우징은, 상기 외측 하우징과 대향하는 표면을 갖는 벽을 포함할 수 있을 것이고, 상기 벽은, 상기 표면으로부터 상기 외측 하우징을 향해 돌출하는 격리 애자를 포함하며, 그리고 상기 셀 모듈의 구성요소를 조립하는 단계는, 상기 격리 애자의 상기 외측 하우징과의 맞물림을 통해, 상기 외측 하우징과 상기 표면 사이의 맞물림 영역을 제한하는 것을 포함할 수 있을 것이다.

장착하는 단계는, 상기 증착 코팅에 자외선(UV) 보호를 제공하도록 외측 하우징에 대해 상기 셀 모듈을 장착하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 모듈 하우징은, 상기 배터리 팩의 조립 후에 노출되는 부분을 구비할 수 있으며, 그리고 적용하는 단계는, 상기 모듈 하우징의 적어도 일부에 상기 증착 코팅을 적용하는 것을 포함하며, 그리고 뒤따르는 것들 중 적어도 하나에 해당한다: 상기 셀 모듈의 구성요소들을 조립하는 단계는, 적용하는 단계 이전에 상기 노출면을 마스킹하는 것을 포함할 수 있을 것이고; 상기 셀 모듈의 구성요소들을 조립하는 단계는, 적용하는 단계 이전에, 상기 노출면의 적어도 일부를 거칠게 하는 것을 포함할 수 있을 것이며; 적용하는 단계는, 상기 증착 코팅을 UV-저항성 물질로 도핑하는 것을 포함할 수 있을 것이며; 그리고 적용하는 단계는, 상기 노출되는 부분을 제공하는 제2 모듈 하우징 부분이, 상기 증착 코팅이 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용된 이후에, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 접속되도록, 상기 증착 코팅을 제1 모듈 하우징 부분에 적용하는 것을 포함한다.

상기 배터리 셀은 셀 헤더를 포함할 수 있을 것이고, 상기 셀 모듈은 상기 셀 헤더를 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 더 포함할 수 있으며, 그리고 적용하는 단계는, 상기 증착 코팅을 상기 시일에 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 시일은 가스켓을 포함할 수 있으며, 그리고 적용하는 단계는, 상기 증착 코팅을 상기 가스켓에 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 상기 배터리 셀과 상기 전도성 스트랩들 사이의 계면을 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 포함할 수 있으며, 그리고 적용하는 단계는, 상기 증착 코팅을 상기 시일에 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다.

상기 배터리 팩은, 전동식 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 동력 공구와 실외 공구 중 적어도 하나에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 톱에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능할 수 있을 것이다. 상기 동력 공구와 실외 공구 중 적어도 하나는, 손에 들고 사용하는 공구를 포함할 수 있을 것이고, 상기 손에 들고 사용하는 공구는, 작동 중에 사용자에 의해 지지 가능하다.

상기 배터리 셀은, 리튬-기반 화학적 성질을 가질 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 200 V/㎛ 내지 300 V/㎛ 사이의 절연 파괴 강도를 갖는 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 증착 코팅을 상기 배터리 셀에 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이고, 상기 배터리 팩은, 약 50℃ 내지 약 110℃의 작동 온도까지 상기 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능할 수 있을 것이다. 적용하는 단계는, 무기 시약 또는 유기 용매에 노출될 때, 10% 미만의 팽윤성의 부식 저항성을 코팅된 구성요소에 제공하는 증착 코팅을 적용하는 것을 포함할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 상기 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀로서, 적어도 약 60 와트시의 에너지를 갖는 것인, 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있을 것이다.

또 다른 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩은, 전체적으로, 외측 하우징; 및 상기 외측 하우징에 대해 장착되는 셀 모듈을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 모듈 하우징, 상기 모듈 하우징에 의해 지지되는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 스트랩 및 상기 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제2 전도성 스트랩, 및 상기 제1 전도성 스트랩에 전기적으로 접속되는 제1 용접 스트랩 및 상기 제2 전도성 스트랩에 전기적으로 접속되는 제2 용접 스트랩으로서, 상기 제1 용접 스트랩과 상기 제2 용접 스트랩들 사이에 전압차가 존재하고, 상기 제1 용접 스트랩은, 상기 전압차에 대해 볼트당 0.6 mm 내지 상기 전압차에 대해 볼트당 약 1.2 mm 사이에 상당하는 거리만큼, 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격되는 것인, 제1 용접 스트랩 및 제2 용접 스트랩을 포함할 수 있을 것이다.

상기 제1 용접 스트랩은, 약 5 mm 내지 약 9 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격될 수 있을 것이다. 각각의 배터리 셀은, 적어도 약 18 mm의 셀 직경 및 적어도 약 65 mm의 셀 길이를 가질 수 있을 것이다. 각각의 배터리 셀은, 약 70 mm의 셀 길이를 가질 수 있을 것이다. 각각의 배터리 셀은, 약 21 mm의 셀 직경을 가질 수 있을 것이다. 상기 제1 용접 스트랩은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격될 수 있을 것이다.

상기 제1 배터리 셀은 상기 제2 배터리 셀과 전기적으로 직렬 접속될 수 있으며, 그리고 상기 셀 모듈은 상기 제1 배터리 셀과 전기적으로 병렬 접속되는 제3 배터리 셀을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제2 스트링과 전기적으로 병렬 접속되는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제1 스트링을 포함할 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 상기 제1 스트링 및 상기 제2 스트링과 전기적으로 병렬 접속되는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제3 스트링을 포함하며, 그리고 상기 제1 용접 스트랩은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격될 수 있을 것이다. 상기 제1 전도성 스트랩과 상기 제2 전도성 스트랩들 사이의 전압 전위가, 적어도 약 8.0V일 수 있으며, 그리고 약 17.0V 이하일 수 있을 것이다.

상기 배터리 팩은, 상기 셀 모듈의 적어도 일부에 적용되는 증착 코팅을 더 포함할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 상기 거리보다 큰 전기적 간격 거리를 제공할 수 있을 것이다.

상기 증착 코팅은, 상기 모듈 하우징, 상기 배터리 셀들 중 적어도 하나, 상기 컨트롤러, 상기 전도성 스트랩, 및 상기 용접 스트랩 중 적어도 하나에 적용될 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 실질적으로 상기 셀 모듈 모두에 적용될 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 폴리 (p-크실릴렌) 중합체(예컨대, 파릴렌)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 소수성 증착 코팅을 포함할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 약 20 ㎛ 미만의 두께를 가질 수 있을 것이다.

상기 컨트롤러는, 기판, 상기 기판 상에 지지되는 전자 구성요소, 및 적어도 상기 전자 구성요소에 적용되는 베이스 코팅을 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 베이스 코팅 위에 적용될 수 있을 것이다. 상기 베이스 코팅은, 상기 기판과 상기 전자 구성요소에 적용될 수 있을 것이다.

상기 단자는, 상기 전기 디바이스의 짝을 이루는 수형 단자의 대향면들과 맞물리도록 작동 가능한 상대 접촉면들을 갖는 암형 단자를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 암형 단자에 적용될 수 있으며, 상기 상대 접촉면들은, 상기 접촉면들에 대한 상기 증착 코팅의 적용을 저지하도록, 코팅 도중에 맞물릴 수 있을 것이다.

상기 모듈 하우징은, 상기 외측 하우징과 대향하는 표면을 갖는 벽을 포함할 수 있을 것이고, 상기 벽은, 상기 외측 하우징과 상기 표면 사이의 맞물림 영역을 제한하기 위해 상기 표면으로부터 상기 외측 하우징을 향해 돌출하는 격리 애자를 포함한다. 상기 외측 하우징은, 상기 증착 코팅에 대한 자외선(UV) 보호를 제공할 수 있을 것이다.

상기 증착 코팅은, 상기 모듈 하우징의 적어도 일부에 적용될 수 있을 것이고, 상기 모듈 하우징은, 상기 배터리 팩의 조립 이후에 노출되는 부분을 구비할 수 있으며, 그리고 뒤따르는 구성들 중 적어도 하나를 포함한다: 상기 노출면은, 상기 증착 코팅의 적용 도중에 마스킹될 수 있을 것이고; 상기 노출면의 적어도 일부는, 상기 증착 코팅의 적용 이전에 거칠게 처리될 수 있을 것이며; 상기 증착 코팅은, UV-저항성 물질로 도핑될 수 있을 것이며; 그리고 상기 셀 모듈은, 상기 복수의 배터리 셀을 지지하는 제1 모듈 하우징 부분 및 상기 노출되는 부분을 구비하는 제2 모듈 하우징 부분을 포함할 수 있을 것이고, 상기 증착 코팅은, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용되며, 상기 제2 모듈 하우징 부분은, 상기 증착 코팅이 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용된 이후에, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 접속된다.

상기 배터리 셀들 중 하나는 셀 헤더를 포함할 수 있을 것이고, 상기 셀 모듈은 상기 셀 헤더를 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 더 포함할 수 있을 것이며, 상기 증착 코팅은 상기 시일에 적용될 수 있을 것이다. 상기 셀 모듈은, 상기 배터리 셀들 중 상기 적어도 하나와 상기 전도성 스트랩들 사이의 계면을 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 포함할 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 시일에 적용된다.

상기 증착 코팅은, 200 V/㎛ 내지 300 V/㎛ 사이의 절연 파괴 강도를 가질 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은 상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 일부에 적용될 수 있으며, 그리고 상기 복수의 배터리 셀은, 약 50℃ 내지 약 110℃의 작동 온도까지 상기 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 무기 시약 또는 유기 용매에 노출될 때, 10% 미만의 팽윤성의 부식 저항성을 코팅된 구성요소에 제공할 수 있을 것이다.

상기 증착 코팅은, 적어도 부분적으로 충전된 배터리 셀에 적용될 수 있을 것이다. 상기 배터리 셀은 용량을 가질 수 있으며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 용량의 적어도 약 20%로 충전된 배터리 셀에 적용될 수 있을 것이다.

상기 배터리 팩은, 전동식 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 동력 공구와 실외 공구 중 적어도 하나에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 톱에 방전 전류를 공급하도록 작동할 수 있을 것이다. 상기 동력 공구와 실외 공구 중 적어도 하나는, 손에 들고 사용하는 공구를 포함할 수 있을 것이고, 상기 손에 들고 사용하는 공구는, 작동 중에 사용자에 의해 지지 가능하다.

각각의 상기 배터리 셀은, 리튬-기반 화학적 성질을 가질 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 상기 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀로서, 적어도 약 60 와트시의 에너지를 갖는 것인, 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있을 것이다.

추가의 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩은 전체적으로, 하우징; 상기 하우징에 의해 지지되며 그리고 셀 헤더를 포함하는 배터리 셀로서, 약 3.6V 내지 약 4.2V 사이의 공칭 전압(nominal voltage)을 가지며, 약 2 Ah 내지 약 5 Ah 사이의 용량을 갖는 것인, 배터리 셀; 상기 셀 헤더의 계면을 밀봉하는 시일 부재; 및 상기 배터리 셀의 적어도 일부에 그리고 상기 시일에 적용되는 증착 코팅을 포함할 수 있을 것이다.

상기 시일 부재는, 연질 탄성중합체 부재를 포함할 수 있을 것이다. 상기 연질 탄성중합체 부재는 상기 계면에 배치될 수 있으며, 그리고 상기 시일 부재는 상기 탄성중합체 부재를 상기 계면에 압착하도록 맞물릴 수 있는 경질 플라스틱 부재를 포함할 수 있을 것이다. 상기 배터리 팩은, 상기 셀 헤더에 전기적으로 접속 가능하며 그리고 상기 시일 부재를 적소에 유지하도록 작동 가능한 전도성 스트랩을 더 포함할 수 있을 것이다. 상기 전도성 스트랩은 상기 셀 헤더에 용접될 수 있을 것이다. 상기 시일은 상기 셀 헤더에 접착 고정되는 접착성 시일을 포함할 수 있을 것이다.

상기 하우징은, 외측 하우징일 수 있으며; 그리고 상기 배터리 팩은, 상기 외측 하우징에 대해 장착 가능한 셀 모듈을 더 포함할 수 있으며, 상기 셀 모듈은, 모듈 하우징, 상기 모듈 하우징에 의해 지지되는 것인, 상기 배터리 셀, 상기 배터리 팩의 작동을 제어하도록 작동 가능한 컨트롤러, 상기 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩, 상기 컨트롤러 및 상기 전도성 스트랩들 사이에 접속되는 용접 스트랩, 및 상기 배터리 셀에 전기적으로 접속되며 그리고 상기 배터리 셀을 전력 전달을 위한 전기 디바이스에 접속하도록 작동 가능한 단자를 포함한다.

상기 증착 코팅은, 상기 셀 모듈의 적어도 일부에 적용될 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅은, 실질적으로 상기 셀 모듈 모두에 적용될 수 있을 것이다. 상기 모듈 하우징은, 상기 시일 부재를 적소에 유지하도록 작동 가능할 수 있을 것이다.

상기 배터리 팩은, 상기 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀로서, 적어도 약 60 와트시의 에너지를 갖는 것인, 복수의 배터리 셀을 더 포함할 수 있을 것이다.

또 다른 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩은 전체적으로, 외측 하우징; 상기 외측 하우징에 접속 가능한 셀 모듈로서, 모듈 하우징, 상기 모듈 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀, 상기 배터리 팩의 작동을 제어하도록 작동 가능한 컨트롤러, 상기 배터리 셀의 적어도 하나에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩, 상기 컨트롤러와 상기 전도성 스트랩들 사이에 접속되는 용접 스트랩, 상기 배터리 셀에 전기적으로 접속되며 그리고 상기 배터리 셀을 전력 전달을 위한 전기 디바이스에 접속하도록 작동 가능한 단자, 및 상기 셀 모듈의 일부를 밀봉하도록 작동 가능한 시일 부재를 포함하는 것인, 셀 모듈; 및 상기 시일 부재에 적용되는 증착 코팅을 포함할 수 있을 것이다.

각각의 상기 배터리 셀은 셀 헤더를 포함할 수 있으며, 그리고 시일 부재는 상기 셀 헤더의 계면을 밀봉할 수 있을 것이다. 상기 시일 부재는 상기 배터리 셀의 상기 적어도 하나와 상기 전도성 스트랩들 사이의 계면을 밀봉하도록 작동 가능할 수 있을 것이다.

또 다른 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩은 전체적으로, 개구를 한정하는 상측 하우징 부분, 및 캐비티를 한정하도록 상기 상측 하우징 부분에 접속 가능한 하측 하우징 부분으로서, 실질적으로 중단되지 않는 것인, 하측 하우징 부분을 포함하는, 하우징 조립체; 상기 상측 하우징 부분 상에 지지되는 컨트롤러; 상기 컨트롤러에 전기적으로 접속되며 그리고 접촉 단부들(contact ends)을 갖는 용접 스트랩들; 상기 상측 하우징 부분의 하측 부분을 밀봉하는 포팅 화합물 재료(potting compound material)로서, 상기 접촉 단부들이 노출된 상태로 유지되는 가운데, 상기 컨트롤러와 상기 용접 스트랩을 덮는 것인, 포팅 화합물 재료; 상기 하측 하우징 부분 내에 지지되는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀들에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩들로서, 상기 노출된 접촉 단부들이 전도성 스트랩들에 전기적으로 접속되는 것인, 전도성 스트랩들을 포함할 수 있을 것이다. 상기 하측 하우징 부분은, 상기 하우징 조립체 내에 상기 배터리 셀들을 밀봉하도록, 상기 상측 하우징 부분의 상기 밀봉된 하측 부분에 밀봉 접속될 수 있을 것이다.

추가의 독립적인 양태에 있어서, 배터리 팩은 전체적으로, 개구를 한정하는 상측 하우징 부분, 및 캐비티를 한정하도록 상기 상측 하우징 부분에 접속 가능한 실질적으로 중단되지 않는 하측 하우징 부분을 포함하는, 하우징 조립체; 노출된 제1 접촉 단부들 및 반대쪽으로 연장되는 노출된 제2 접촉 단부들을 갖는 용접 스트랩들을 포함하는 인서트 플레이트; 상기 제1 접촉 단부들에 전기적으로 접속되는 컨트롤러; 상기 하측 하우징 부분 내에 지지되는 복수의 배터리 셀; 상기 배터리 셀들에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩들로서, 상기 제2 접촉 단부들이 전도성 스트랩들에 전기적으로 접속되는 것인, 전도성 스트랩들을 포함할 수 있을 것이다. 상기 하측 하우징 부분은, 상기 하측 하우징 부분 내에 상기 배터리 셀들을 밀봉하도록, 상기 인서트 플레이트에 밀봉 접속될 수 있을 것이다.

상기 용접 스트랩들은, 상기 인서트 플레이트와 함께 인서트 성형될 수 있을 것이다. 상기 용접 스트랩들은, 상기 인서트 플레이트 상에 지지되며 그리고 상기 인서트 플레이트에 밀봉될 수 있을 것이다. 상기 상측 하우징 부분은, 상기 인서트 플레이트 및 상기 하측 하우징 부분에 조립될 수 있을 것이다.

본 발명의 다른 독립적인 양태는 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려하여 명확해질 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따른 셀의 사시도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 셀의 사시도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 도 2의 셀의 다른 사시도이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 코어 하우징 내의 셀의 측면도이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 전도성 스트립을 포함하는 도 4의 코어 하우징의 사시도이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 코어 하우징 내의 셀의 측면도이다.
도 7은 일부 실시예에 따른 전도성 스트립을 포함하는 도 6의 코어 하우징의 사시도이다.
도 8은 일부 실시예에 따른 코어 하우징 내의 셀의 측면도이다.
도 9는 일부 실시예에 따른 전도성 스트립을 포함하는 도 8의 코어 하우징의 사시도이다.
도 10a 내지 도 10c는 일부 실시예에 따른 가스켓을 도시하는 도면이다
도 11은 일부 실시예에 따른, 전도성 스트랩이 제거된 도 8의 코어 하우징의 사시도이다.
도 12는 일부 실시예에 따른, 코어 하우징의 일부가 제거된 도 11의 코어 하우징의 사시도이다.
도 13은 일부 실시예에 따른, 레이저 용접된 전도성 스트랩을 보여주는 코어 하우징의 사시도이다.
도 14는 일부 실시예에 따른, 도 13의 레이저 용접된 전도성 스트랩의 사시도이다.
도 15는 일부 실시예에 따른, 셀과 접촉 상태의 도 13의 레이저 용접된 전도성 스트랩을 보여주는 단면도이다.
도 16은 일부 실시예에 따른 배터리 팩의 분해도이다.
도 17은 일부 실시예에 따른 배터리 팩의 하우징 조립체의 하측 부분의 사시도이다.
도 18은 일부 실시예에 따른 배터리 팩의 일부의 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시한 배터리 팩의 일부의 사시 단면도이다.
도 20a 내지 도 20j는 배터리 팩을 조립하는 방법을 보여주는, 밀봉된 배터리 팩의 도면이다.
도 21a 내지 도 21h는 배터리 팩을 조립하는 방법을 보여주는, 다른 밀봉된 배터리 팩의 도면이다.
도 22는 일부 실시예에 따른 셀의 사시도이다.
도 23은 일부 실시예에 따른 셀의 사시도이다.
도 24는 일부 실시예에 따른 셀의 사시도이다.
도 25는 일부 실시예에 따른 셀의 사시도이다.
도 26a 및 도 26b는 일부 실시예에 따른, 배터리 팩의 일부의 사시도이다.
도 27a 및 도 27b는 일부 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 28a 내지 도 28c는 일부 실시예에 따른, 동력 공구, 실외 공구 등과 같은 전기 디바이스의 일부와 배터리 팩의 사시도이다.
도 29a 및 도 29b는 일부 실시예에 따른, 동력 공구, 실외 공구 등과 같은 전기 디바이스의 일부와 배터리 팩의 사시도이다.
도 30a 및 도 30b는 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 사시도이다.
도 31a 및 도 31b는 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 사시도이다.
도 32는 일부 실시예에 따른 가스켓을 포함하는 배터리 셀의 개략도이다.
도 33a 및 도 33b는 스트랩 경로 설정을 보여주는 배터리 팩의 사시도이다.
도 34a 및 도 34b는 스트랩 쌍 사이의 전압차를 보여주는, 도 33a 및 도 33b의 배터리 팩의 사시도이다.
도 35는 별법의 스트랩 경로 설정을 보여주는 배터리 팩의 사시도이다.
도 36은 스트랩 쌍 사이의 전압차를 보여주는, 도 35의 배터리 팩의 평면도이다.
도 37은 스트랩 경로 설정을 보여주는 배터리 팩의 대안 구조의 평면도이다.
도 38은 코어 시일을 보여주는 배터리 팩의 사시도이다.
도 39는 코어 시일을 보여주는 배터리 팩의 사시도이다.
도 40a 및 도 40b는 코어 하우징의 배수공을 보여주는 배터리 팩의 코어 하우징의 도면이다.
도 41a 및 도 41b는 증착 코팅으로 코팅된 배터리 팩 구성요소의 예를 보여주는 도면이다.
도 42는 개별적인 셀들 모니터링을 보여주는 배터리 팩의 블록도이다.
도 43은 셀 탭 플렉스 회로를 보여주는 도면이다.
도 44는 증착 코팅으로 코팅된 배터리 팩 구성요소의 개략도이다.
도 45a 내지 도 45e는 증착 코팅으로 코팅된 배터리 팩 구성요소의 사진이다.
도 46a 및 도 46b는 배터리 팩의 일부를 보여주는 도면이다.
도 47은 추적 디바이스(tracking device)와 같은 전자 디바이스의 분해도이다.
도 48a 내지 도 48e는 배터리 팩용 스위치를 보여주는 도면이다.
도 49a 내지 도 49c는 일부 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 50a 및 도 50b는 도 49a 내지 도 49c의 배터리 팩으로 작동 가능한 다양한 전기 디바이스를 포함하는 전기 시스템을 보여주는 도면이다.
도 51a 및 도 51b는 일부 실시예에 따른 배터리 팩의 사시도이다.
도 52는 도 51a 및 도 51b의 배터리 팩으로 작동 가능한 다양한 전기 디바이스를 포함하는 전기 시스템을 보여주는 도면이다.
도 53a 내지 도 53f는 도 51a의 배터리 팩의 조립 프로세스를 보여주는 도면이다.
도 54a 내지 도 54e는 도 51b의 배터리 팩의 조립 프로세스를 보여주는 도면이다.

본 발명의 임의의 독립적인 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어서 이하에서 설명하거나 도면에 도시된 구성 요소의 구성 및 배치의 상세에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 독립적인 실시예가 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다

본 명세서에서 사용되는 "포함하는" 및 "구비하는" 및 그 변형형의 사용은 그 이후에 열거되는 항목들 및 그 균등물들 뿐만 아니라 추가적인 항목들을 포괄하기 위한 것이다. 본원에서 사용된 "구성되는" 및 그 변형형의 사용은 그 이후에 열거되는 항목들 및 그 균등물들만을 포괄하기 위한 것이다.

예컨대, 양 또는 조건과 관련하여 사용되는 "약", "대략", "실질적으로" 등과 같은 상대적 용어는 당업자라면 기술된 값을 포함하는 것으로 이해할 것이고, 맥락에 의해 지시되는 의미를 갖는다(예컨대, 상기 용어는 적어도, 특정 값과 연관된 공차(예컨대, 제조, 조립, 사용)의 측정과 관련된 오차의 정도를 포함한다). 이러한 용어는 또한, 두 끝점의 절대값에 의해 한정되는 범위를 개시하는 것으로서 고려되어야 한다. 예컨대, "약 2부터 약 4까지"의 표현은 "2부터 4까지"의 범위를 개시한다.

상기 상대적 용어는 지시된 값의 백분율(예컨대, 1%, 5%, 10% 이상)을 더하거나 뺀 것을 지칭할 수 있을 것이다. 예컨대, 10%의 범위로, "약 20볼트"는 18V 내지 22V의 범위를 나타낼 수 있을 것이고, "약 1%"는 0.9 내지 1.1을 의미할 수 있을 것이다. 상대적 용어의 다른 의미는 예컨대 반올림과 같이, 문맥으로부터 명확할 수 있을 것이고, 예컨대, "약 20V"는 19.5V 내지 20.4V를 의미할 수 있을 것이다.

또한, 본원에서 하나의 구성 요소에 의해 수행되는 것으로서 설명된 기능성은 분산된 방식으로 다수의 구성 요소에 의해 수행될 수 있을 것이다. 마찬가지로, 다수의 구성 요소에 의해 수행되는 기능성은 단일 구성 요소에 의해 통합되어 수행될 수 있다. 유사하게, 특정 기능성을 수행하는 것으로 기술된 구성 요소는 본원에 기술되지 않은 추가 기능성을 수행할 수 있을 것이다. 예를 들어, 특정 방식으로 "구성"된 디바이스 또는 구조는 적어도 해당 방식으로 구성되지만 열거되지 않은 방식으로 구성될 수 있을 것이다.

예컨대, 전동식 디바이스(예컨대, 동력 공구, 실외 전력 설비, 차량 등), 비-전동식 디바이스(예컨대, 조명 설비, 오디오 설비, 전원 등)용의 전력 소스로서 작동 가능한 배터리 셀(예컨대, 헤더부), 셀 또는 배터리 팩 내로의 유체 침입 및/또는 그것의 단락을 저지하기 위한 다양한 장치가 제공된다. 일부 구성에 있어서, 배터리 셀, 특히 헤더부에 대하여 밀봉 장치(sealing arrangement)가 제공된다. 일부 구성에 있어서, 상기 배터리 팩의 구조(예컨대, 코어 하우징, 전도성 스트랩, 배터리 하우징 조립체 등)는 단독으로 또는 밀봉 장치와 조합하여 유체 침입을 저지하도록 작동한다. 일부 구성에 있어서, 상기 배터리 팩의 구성(예컨대, 배터리 스트랩들 사이의 간격)은, 만일 유체가 배터리 팩 내로 침입한다면, 단락을 저지하도록 작용한다.

도 1은 양의 단자(positive terminal)(14), 음의 단자(negative terminal)(18)(도 3 참조), 이들 단자들에 원형 개구를 갖는 셀 슬리브 또는 셀 커버링(22)을 포함하는, 배터리 셀(10)을 보여준다. 통상적으로, 셀 헤더(26)를 밀봉하지 않는 와셔가 제공된다. 후술하는 바와 같이, 가스켓 또는 연질 탄성중합체 시일(30)이 도시한 와셔를 대체할 수 있을 것이고, 셀 단자들 사이에 위치하여 그 사이의 이격을 밀봉할 수 있을 것이다. 가스켓/시일(30)은 상기 단자에의 전기적 접속을 가능하게 하는 개구를 갖는다. 일부 실시예에서, 가스켓/시일(30)은, 상기 배터리 셀의 통기를 허용하도록 약 20 kg/cm² 미만인, 강도를 갖는다.

도 2 및 도 3에서, 접착성 시일(34)이, 셀 헤드의 일부를 폐쇄하도록 셀 커버링(22)의 상기 개구 위에 배치된다. 이러한 구성에 있어서, 도 1에 도시된 가스켓/시일(30)은, 셀 커버링(22) 아래에 이용될 수 있으며, 그리고 접착성 시일(34)은, 셀 커버링(22), 가스켓(30) 및 헤더부(26) 위에 놓일 수 있을 것이다. 접착성 시일(34)은, 스티커, 테이프, 접착제가 구비된 고무 등 일 수 있다.

일부 실시예에서, 접착성 시일(34)은, 접착제가 구비된 전기 절연성 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 접착성 시일(34)은, 상기 전기 절연성 재료로서, 하측에 아크릴 접착제를 갖는, 비닐, 폴리프로필렌(PP) 또는 나일론의 상부층을 포함할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 상기 접착제는, 시일(34)이 셀(10)과 코어 하우징(38) 양자 모두에(또는(셀 코어가 없다면) 상기 배터리 하우징에) 부착되는 것을 허용하도록 상기 전기 절연성 재료의 양 측면에 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 도시된 접착성 시일(34)은 대략적으로, 전도성 스트랩(42)에의 용접을 위해 배터리 셀(10)의 단자를 노출시키는 개구를 갖는, 도우넛 형상으로 성형된다.

다른 실시예에서(예컨대, 도 31a 및 도 31b 참조), 접착성 시일(34)은, 그러1개구를 구비하지 않으며, 그리고 상기 배터리 단자를 덮는다. 그러한 실시예에서, 전도성 스트랩(42)은, 상기 배터리 단자에 전기적으로 연결하기 위해, 접착성 시일(34)을 통해 용접(예컨대, 스팟 용접, 레이저 용접 등)될 수 있을 것이다. 상기 용접 작업은, 상기 셀 헤더에 부착되기 전에, 접착성 시일(34)을 관통하는 홀을 열적으로 도입하기 위해, 전도성 스트랩(42)을 가열한다. 대안적으로, 전도성 스트랩(42) 상의 지점들이, 용접하기 시작하기 위해 시일(34)을 관통하는 홀들을 물리적으로 뚫릴 수 있다. 어느 방법이든지, 상기 용접 프로세스는, 시일(34)의 재료를 최소로 제거하며 그리고 더 큰 밀봉 면적을 제공한다.

일부 실시예에서, 시일(34) 상의 접착제의 강도 및/또는 분포는, 배터리 팩에 의해 구동되는 디바이스의 통상의 작동 중에, 시일(34)이 변위되거나 떨어지는 것을 방지하기에 충분하다. 시일(34) 상의 접착제의 강도 및/또는 분포는 또한, 진입 유체(예컨대, 물)가 시일(34)을 관통하는 것을 방지하기에 충분하다.

그러나, 일부 실시예에서, 상기 강도 및/또는 분포는, 배터리 셀(10)의 배기를 허용하기에 충분할 정도로 낮다(즉, 시일(34)이 진입 유체가 배터리 셀(10)에 들어가는 것을 방지하더라도, 가스가 시일(34)을 지나 배터리 셀(10) 밖으로 배기될 수 있다). 그러한 실시예에서, 접착성 시일(34)은, 예컨대 약 20 kg/cm² 미만인, 강도를 가질 수 있을 것이다.

셀들(10)의 그룹들을 밀봉하는 것(예컨대, 전체 배터리 팩을 밀봉하는 것, 셀 코어를 밀봉하는 것 등)과 비교하여, 개별적인 셀들(10)을 밀봉하는 것이 유리할 수 있을 것이다. 예를 들면, 개별적인 셀들(10)을 위한 시일들(34)은, 다양한 상이한 팩 구성들을 제조함에 있어서 융통성을 허용할 수 있을 것이다(예컨대, 각각의 셀(10)은 상기 팩 구성과 관계없이 밀봉된다). 다른 예로서, 개별적인 셀(10)이 일반적으로, 셀들(10)의 그룹과 비교하여, 더 정확하게 밀봉될 수 있다. 또 다른 예로서, 개별적인 셀 시일(34)이, 더 큰 내구성을 가질 수 있고, 및/또는 시일(34)이 그의 밀봉 위치로부터 벗어날 낮은 가능성을 가질 수 있을 것이다.

일부 독립적인 실시예에서, 가스켓(30)은, 예컨대 멀티-샷 사출 성형(multi-shot injection molding)에 의해 복수의 구성요소로 형성된다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 도시된 가스켓(30)은, 2개의 구성요소: 즉 연질 탄성중합체(46); 및 경질 플라스틱(50)을 포함한다. 경질 플라스틱(50)과 연질 재료(46)는, 함께 인서트 성형될 수 있을 것이다. 연질 탄성중합체(46)는, (비록, 다른 구성에서, 이 값은 50 미만일 수 있지만) 예컨대, 쇼어 A 스케일로 약 50 이상의 듀로미터를 갖는 연질 재료(예컨대, 실리콘)일 수 있다. 가스켓(30)은, 코어 하우징(38)의 개구 내로 연장된다. 경질 플라스틱(50)은, 가압되며 그리고, 연질 탄성중합체(46)가 상기 개구 내로 가압되도록 야기하여, 상기 시일을 개선하도록 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 도시된 연질 탄성중합체(46)는, 셀 헤더(26)와 상기 커버링(22) 사이의 상기 개구를 채우도록 성형된다(예컨대, 내향 지향 환형 리브(54)를 갖는다). 도시된 경질 플라스틱(50) 또한, 상기 가압력을 연질 탄성중합체(46)에 전달하도록 성형된다(예컨대, 외향 지향 리브를 갖는다). 가스켓(30)(예컨대, 연질 탄성중합체(46))은 또한, 전도성 스트랩(42)에 의해 맞물릴 수 있는, 상기 개구 둘레의 내측 림(58)을 구비한다.

도 4에서, 도시한 가스켓(30)은, 코어 하우징(38) 내의 상기 개구 내에 조립되도록, 비교적 작은 외경을 갖는다. 다른 구성에 있어서(예컨대, 도 8 참조), 가스켓(30)은, 상이한 직경(예컨대, 더 큰 직경)을 가지며 그리고 코어 하우징(38) 내부에 유지된다.

가스켓(30)이 상이1개수의 내향 지향 리브 및 외향 지향 리브를 구비할 수 있다는 것이, 이해되어야 한다. 예컨대, 도 8에서, 가스켓(30)은, 2개의 내향 지향 리브(62)(예컨대, 반경방향 내측 리브(62A)와 반경 방향 외측 리브(62B))를 가지며, 그리고 외향 지향 리브들을 갖지 않는다. 다른 예에서(도 10a 내지 도 10c 참조), 가스켓(30)은, 일련의 반경방향 내측 내향 지향 리브들(66)(예컨대, 2개), 일련의 반경방향 외측 내향 지향 리브들(70)(예컨대, 2개), 그리고 적어도 하나의 외향 지향 리브(74)(예컨대, 1개)를 구비한다.

또 다른 예에서(도 15 참조), 가스켓(30)은, 일련의 반경방향 내측 내향 지향 리브들(78)(예컨대, 2개)과 일련의 반경방향 외측 내향 지향 리브들(82)(예컨대, 4개)을 구비한다. 상기 리브(들)는, 상이한 형상 및 크기(예컨대, 도 15에서 반경방향 외측으로 향해, 각각의 일련의 리브들은 길이에 관해 증가한다). 일반적으로, 도시된 가스켓(30)에 대하여, 상기 리브들은, 대부분, 전도성 스트랩(42)을 향해 외향으로 대신에, 셀(10)을 향해 내향으로 지향된다.

가스켓(30)은, 전도성 스트랩(42)에 의해 또는 배터리 팩의 셀 코어의 스트랩의 용접에 의해, 적소에 유지된다. 상기 스트랩(42)은, 적소에 레이저 용접될 수 있고(약 0.15 mm 미만의 두께를 갖는 스트랩들의 경우) 또는 저항 용접될 수 있다(약 0.15 mm 이상의 두께를 갖는 스트랩들의 경우).

도 6 및 도 7과 관련하여, 일부 실시예에서, 가스켓(30)은 사출 성형된 단일의 연질 탄성중합체(46)로 형성된다. 가스켓(30)은 코어 하우징(38)의 개구 내로 연장된다. 가스켓(30)은 상기 개구를 채우도록(예컨대, 초과 크기의 내향 지향 리브(54)와 외향 지향 리브(86)를 갖도록) 성형된다. 도 4 및 도 5의 구성과 마찬가지로, 가스켓(30)은 전도성 스트랩(42) 또는 상기 스트랩의 용접에 의해 적소에 유지되는 것으로 도시된다.

도 8 내지 도 12와 관련하여, 일부 실시예에서, 가스켓(30)은 코어 하우징(38)과 셀 헤더(26) 사이에 배치된다(예컨대, 상기 양의 헤더(positive header); 가스켓(30)은 상기 음의 헤더에 배치될 수도 또는 배치되지 않을 수 있을 것이다). 가스켓(30)은 상기 개구를 채우도록 그리고 커버링(22) 위로 연장되도록 (예컨대, 반경방향 내측 및 외측 내향 지향 리브들(62)을 갖도록) 성형된다. 상기한 바와 같이, 가스켓(30)은 전도성 스트랩(42) 또는 상기 스트랩의 용접에 의해 적소에 유지되는 것으로 도시된다.

도 8 내지 도 12(그리고 도 15)와 관련하여, 일부 실시예에서, 가스켓(30)은 코어 하우징(38)과 인서트 성형 또는 오버 몰딩되며 그리고 일체형으로 형성된다. 코어 하우징(38)의 조립 시에, 헤더부(26)(예컨대, 상기 양의 헤더; 다시, 가스켓(30)은 상기 음의 헤더에 배치될 수도 또는 배치되지 않을 수 있을 것이다)는, 코어 하우징(38)과 상기 인서트 성형된 가스켓(30)에 의해 밀봉된다.

전도성 스트랩(42)은, 저항 용접될 수 있을 것이고(다시, 약 0.15 mm 이상의 두께를 갖는 스트랩들에 대하여) 또는 레이저 용접될 수 있을 것이다(약 0.15 mm 미만의 두께를 갖는 스트랩들에 대하여). 도 13 내지 도 15와 관련하여, 일부 실시예에서, 전도성 스트랩(42)은 셀(10)의 상기 단자들에 접촉하도록 레이저 용접된다.

도 16은 배터리 팩(100)의 분해도이다. 셀들(10)을 지지하는 코어 하우징(38)을 포함하는 셀 코어(104)가, 외측 하우징(108) 내의 적소에 배치된다. 외측 하우징(108)의 하측 부분(112)은, 외측 하우징(108) 플로어 위에 셀들(10)을 매달기 위한 상승된 포스트들(elevated posts), 그리고 외측 하우징(108)의 상측 하우징 부분(116)이 그러한 상승된 셀 코어(104) 위에 장착되는 것을 허용하기 위한 더 높은 측벽들을 포함할 수 있을 것이다. 코어 하우징(38)과 외측 하우징(108) 사이의 간격은, 코어 하우징(38) 위 및/또는 아래에서 3 mm 이상일 수 있을 것이다.

도 17은 외측 하우징(108)의 하측 부분(112)의 구성을 보여주는 도면이다. 외측 하우징(108)의 하측 부분(112)의 플로어(120)는, 외측 하우징(108) 내부의 유체의 배기공 또는 배수공(124)에 향한 의도적인 방향을 제공하기 위해, 드래프트(draft) 또는 경사를 구비할 수 있을 것이다. 플로어(120)는, 배터리 팩(100)이 평평한 표면에 놓이는 경우, 임의의 유체가 상기 외측 하우징(108)을 빠져나가도록 지향되는 것을 허용하도록, 측벽들(128)을 향해 외향으로 (예컨대, 도 17의 적색선에서 시작하여) 드래프트될 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 외측 하우징(108)의 하측 부분(112)의 측벽들(128)은, 드래프트 또는 경사를 구비할 수 있을 것이다. 외측 하우징(108)의 하측 부분(112) 역시, 상기 유체가 중앙선을 따르는 방향으로 그리고 관련 배기공 또는 배수공(124)을 향해 지향하도록 하기 위한, 중간 드래프트들 또는 경사들을 구비할 수 있을 것이다.

도 18 및 도 19는 전도성 스트랩(42)과 상기 코어 프레임 또는 하우징(38) 사이의 시일 또는 가스켓(132)을 포함하는 배터리 팩(100)의 일부를 도시한다. 상기 스트랩(42)과 코어 하우징(38)은, 셀(들)(10) 또는 셀 헤더(26)로의 유체의 진입을 저지하기 위해, 가스켓(132)에 압축을 제공한다. 배터리 팩(100)은 또한, 상기한 바와 같이, 반대측으로부터의 유체의 진입을 저지하기 위해, 셀(10)과 코어 하우징(38) 사이의 시일 또는 가스켓(30) 및/또는 코어 하우징(38)의 부품들 사이의 가스켓(136)을 포함할 수 있을 것이다.

도 19에 도시한 바와 같이, 용접 스트랩(42) 및 셀 코어 하우징(38)의 부품들은, 배터리 셀(10)에의 진입을 저지하기 위해, 가스켓(132) 재료를 샌드위치한다. 참조부호들 '132, 136'은, 가능한 2차적 시일/가스켓 위치들을 나타낸다.

도 20a 내지 도 20j는, 밀봉된 배터리 팩(100)을 나타낸다. 도시한 구성에 있어서, 배터리 팩(100)은, 상측 하우징 부분(116) 전체를 포팅함으로써 그리고 하측 하우징 부분(112)의 바닥에서 배수공들(124)을 제거함으로써, 밀봉된다.

도 20c 내지 도 20f에 도시한 바와 같이, 상측 하우징 부분(116)을 통한 그리고 상기 하우징 캐비티 내의 개구들이 밀봉되며, 그리고 상기 밀봉 장치를 수용하기 위하여, 별도의 용접 스트랩들(140)이, 기계적으로 그리고 전기적으로 셀 코어(104)의 전도성 스트랩들(42)에 접속된다(도 20d 및 20f 내지 20h 참조). 마찬가지로, 하측 하우징 부분(112)을 통한 배수/배기공(124)들이, 제거되거나 또는 폐쇄된다(도 20i 참조). 도 20j에 도시한 바와 같이, 시일 또는 가스켓(144)이, (예컨대, 초음파 용접되거나, 인서트 성형되거나, 기계적으로 유지되는 등에 의해) 상측 하우징 부분(116)과 하측 하우징 부분(112) 사이에 제공된다.

도 20a 및 도 20b에 도시한 바와 같이, 상측 하우징 부분(116)과 배터리 팩 래치(148)가 조립된다. 래치 커버(152)(도 20c 참조)가, 발광 다이오드(LED) 또는 LED 커버를 위한 투명 재료와 함께 인서트 성형된다. 도 20d에서, 컨트롤러를 포함하는 인쇄회로기판 조립체(PCBA)(156)가, 상측 하우징 부분(116)에 조립된다. 별도의 용접 스트랩들(140)이, PCBA(156)에 전기적으로 접속된다. 각각의 용접 스트랩(140)은, 셀 코어(104)에의 접속을 위한 자유단(160)을 구비한다.

상기 단자들 근처의 그리고 상측 하우징 부분(116)이 PCBA(156)에 접촉하는 영역 내의 공간들은, 채워진다(도 20e 참조). 도 20f에 도시한 바와 같이, 포팅 화합물 재료(164)가, 단지 용접 스트랩들(140)의 자유단들(160)만을 노출된 상태로 남겨두도록, PCBA(156)와 단자 접속부들을 커버하며 그리고 상측 하우징 부분(116)의 하측 부분을 채운다.

도 20g 및 도 20h에 도시한 바와 같이, 배터리 셀들(10), 코어 하우징(38) 및 전도성 스트랩(42)을 포함하는 셀 코어(104)는, 상측 하우징 부분(116)에 조립되며, 그리고 용접 스트랩들(140)은, 전도성 스트랩들(42)에 전기적으로 그리고 기계적으로 접속된다. 상기 밀봉된 하측 하우징 부분(112)은, 상측 하우징 부분(116)에 접속되며(도 20i 참조), 그리고 도시된 구성에서 (예컨대, 초음파 용접에 의해) 하측 하우징 부분(112)에 접속되는, 가스켓(132)(고무 발포체(rubber foam))이, 상기 계면을 밀봉한다.

일부 실시예에서, 배터리 팩(100) 내의 전도성 요소들(예컨대, 용접 스트랩들(140), 전도성 스트랩들(42) 등) 사이의 간격은, 전도성 유체가 배터리 팩(100)으로 들어가는 경우 단락의 가능성을 줄이기 위해 증대된다[일반적으로, 배터리 팩(100) 내의 전도성 요소들 사이의 상기 간격이 클수록, 더 많은 진입 유체가 단락을 야기하는데 필요하다]. 따라서, 용접 스트랩들(140) 사이(예컨대, 도 20d 참조) 및/또는 전도성 스트랩들(42) 사이(예컨대, 도 20h 참조)의 간격이, 증가될 수 있을 것이지만; 그러나, 그러한 전도성 구성요소들 사이의 간격은, 상기 전도성 구성요소들의 전기적 성능에 부정적 영향을 미칠 만큼(예컨대, 저항 및/또는 열을 현저히 증가시킬 만큼) 매우 크게 증가되지는 않는다.

기존의 배터리 팩들에 있어서, 용접 스트랩들 사이의 간격은, 약 1.0 mm 정도로 작을 수 있을 것이다. 상기 증대된 간격과 더불어, 일부 실시예에서, 용접 스트랩들(140)(및/또는 전도성 스트랩들(42)) 사이의 간격은, 전압차에 대해 약 0.5 mm/1V 내지 전압차에 대해 약 1.5 mm/1V의 범위 내에 놓일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 간격은, 전압차에 대해 약 0.55 mm/1V 내지 전압차에 대해 약 1.2 mm/1V의 범위 내에 놓일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 간격은, 전압차에 대해 약 0.7 mm/1V 내지 전압차에 대해 약 1.125 mm/1V의 범위 내에 놓일 수 있을 것이다. 예컨대, 용접 스트랩들(140) 사이의 간격은, 전압차에 대해 약 1 mm/1V일 수 있을 것이다.

일부 예에서, 용접 스트랩들(140) 사이의 전압차는, 약 8V일 수 있으며, 그리고 그러한 예에서, 대응 간격은, 적어도 약 3.5 mm 이상 또는 적어도 7.5 mm 이상이다. 일부 실시예에서, 상기 간격은, 약 5 mm 내지 약 9 mm 사이에 놓인다. 다른 실시예에서, 상기 간격은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이에 놓인다. 또 다른 실시예에서, 상기 간격은, 약 7.0 mm 내지 약 8.0 mm 사이에 놓인다. 일부 실시예에서, 상기 스트랩들(140) 사이의 예시적 간격 거리는, 임의 종류의 배터리 팩(100)(예컨대, 단일 셀 스트링(1P), 2개의 병렬 셀 스트링(2P), 3개의 병렬 셀 스트링(3P) 등을 갖는 배터리 팩들(100), 18650 배터리 셀들, 20700 배터리 셀들, 21700 배터리 셀들 등을 구비하는 배터리 팩들(100))에서 구현될 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 용접 스트랩들(140) 사이 및/또는 전도성 스트랩들(42) 사이의 상기 간격 거리는, 배터리 팩(100)의 구성에 따라 상이할 수 있을 것이다. 환언하면, 용접 스트랩들(140) 사이 및/또는 전도성 스트랩들(42) 사이의 상기 간격 거리는, 배터리 팩(100)의 임피던스 및 전력 용량(power capacity) 중 적어도 하나(예컨대, 배터리 팩(100) 내의 셀들(10)의 개수 및 배열(예컨대, 단일 셀 스트링(1P), 2개의 병렬 셀 스트링(2P), 3개의 병렬 셀 스트링(3P) 등); 배터리 셀들(10)의 크기(예컨대, 18650 셀, 20700 셀, 21700 셀 등), 기타 등등)에 따라 변동할 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 더 큰 전력 용량 및 더 낮은 임피던스를 갖는 배터리 팩(100)은, 더 작은 전력 용량 및 더 높은 임피던스를 갖는 배터리 팩보다 스트랩들(140) 사이 및/또는 전도성 스트랩들(42) 사이에 더 큰 간격 거리를 가질 수 있을 것이다. 예를 들면, 5개의 배터리 셀(10)의 2개의 병렬 세트(2P)를 갖는 제1 배터리 팩(100)이, 5개의 배터리 셀(10)의 세 병렬 세트(3P)를 갖는 제2 배터리 팩(100)(예컨대, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm의 간격)보다, 제2 배터리 팩(100)이 제1 배터리 팩(100)보다 더 큰 전력 용량을 갖기 때문에, 더 가깝게 이격된 스트랩들(140)(예컨대, 약 3.5 mm의 간격)을 가질 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 상기 스트랩들(140) 사이 및/또는 전도성 스트랩들(42) 사이의 간격은, 배터리 셀(10)의 종류(예컨대, 18650 셀, 20700 셀, 21700 셀 등)에 따라 변동할 수 있을 것이다. 다른 예로서, 5개의 18650 배터리 셀(10)의 2개의 병렬 세트를 갖는 제1 배터리 팩(100)이, 5개의 21700 배터리 셀(10)의 2개의 병렬 세트를 갖는 제2 배터리 팩(100)(예컨대, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm의 간격)보다, 제2 배터리 팩(100)이 제1 배터리 팩(100)보다 더 큰 전력 용량을 갖기 때문에, 더 가깝게 이격된 스트랩들(140)을(예컨대, 약 3.5 mm의 간격) 가질 수 있을 것이다.

도 21a 내지 도 21h는 다른 밀봉된 배터리 팩(100)을 보여준다. 도시한 구성에서, 배터리 팩(100)은, 하측 하우징 부분과 상측 하우징 부분 사이에 위치되는 인서트(168)에 의해 밀봉되어, 상측 하우징 부분으로부터 하측 하우징 부분을 밀봉하도록 한다. 도 21a 및 도 21g에 도시한 바와 같이, 용접 스트랩들(140)의 "스파이더(spider)"와 함께 성형되는, 인서트 플레이트(168)가, 상기 밀봉된 하측 하우징 부분(112)에 (예컨대, 초음파 용접으로) 밀봉 접속된다. 다른 구성에서(도시 생략), 용접 스트랩들(140)은, 밀봉되는 (예컨대, 노출된 접촉 단부들을 수용하기 위한) 임의의 개구들을 갖는 인서트 플레이트(168)와 조립되거나 그 플레이트에 접속될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 상기 인서트(168)는, 그 내부에 인서트 성형되는 용접 스트랩들(140)을 갖는 플레이트를 포함한다. 용접 스트랩들(140)은, PCBA(156)를 위한 노출된 접촉 단부들(172)과 전도성 스트랩들(42)을 위한 반대 방향으로 연장되는(예컨대, 하측으로) 노출된 접촉 단부들(160)을 구비한다. 도 21b에 도시한 바와 같이, 배터리 팩 단자 블록(176)을 갖는 상기 PCBA는, 상측 접촉 단부들(172)에 전기적으로 접속된다(예컨대, 납땜된다). 상기 땜납 접속부들의 영역은, (예컨대, 접착제로; 도 21c 참조) 채워진다.

도 21d 에 도시한 바와 같이, 상기 인서트(168)는 코어 하우징(38)에 접속되며, 그리고 용접 스트랩들(140)의 하측 접촉 단부들(160)은, 전도성 스트랩들(42)에 전기적으로 접속된다(예컨대, 용접된다)(도 21e 참조). 셀 코어(104)는, 밀봉된 하측 하우징 부분(112) 내에 위치되며(도 21f 참조), 그리고 도 21g에 도시한 바와 같이, 상기 인서트(168)와 상기 하측 하우징 부분(112)은 밀봉 접속된다(예컨대, 초음파 용접된다). 밀봉 부재(180)(예컨대, 가스켓, 실온가황(RTV) 실리콘 등; 도 21g 참조)가, 상기 인서트(168)와 상기 하측 하우징 부분(112) 사이의 계면에서 밀봉된다. 배터리 팩(100)의 상기 하측 부분은, 밀봉된 유닛을 형성한다.

도 21h에 도시한 바와 같이, 상기 상측 하우징 서브 조립체는 (도 21g에 도시한) 배터리 팩(100)의 상기 하측 부분에 조립된다. 상기한 바와 같이(도 20a 내지 도 20c 참조), 상기 상측 하우징 서브 조립체는, 상측 하우징 부분(116), 래치(148) 및 래치 커버(152)를 포함한다.

도 22는 시일 구조를 갖는 배터리 셀(10)을 도시한다. 상기 배터리 단자 사이의 전류 흐름, 부식 등을 저지 또는 방지하는 물질이 셀의 셀 헤더 또는 인접한 네거티브 부분을 채우거나, 분무되거나, 도금, 코팅 등이 될 수 있을 것이다. 상기 물질은 실리콘, 전기 절연성 발포체 등을 포함할 수 있을 것이다.

도 23은 밀봉 슬리브(184)가 마련된 배터리 셀(10)을 보여준다. 상기 셀 슬리브(184)는 베이스 슬리브를 포함할 수 있을 것이고, 또는 추가의 슬리브일 수 있을 것이며, 셀 애노드(배터리+)를 에워싸는 개방 공간을 저지, 방지 및/또는 폐쇄할 수 있을 것이다. 상기 슬리브(184)는 유체가 상기 애노드 아래의 공간 및 애노드와 캐소드 사이의 공간으로 들어가는 것을 저지 또는 방지한다. 도시한 구성에서, 상기 슬리브(184)는 그 직경이 상기 배터리+ 애노드의 직경으로 감소한 다음, 상기 애노드를 밀봉한다.

도 24에 제시한 바와 같이, 일부 구성에 있어서, 밀봉 방법에 관계없이, 셀(10)은 여전히 과잉 가스를 배기할 수 있고, 전류 차단 디바이스(CID) 또는 압력 릴리프 디바이스의 배기압/배기 특성을 변형 또는 수정하지 않는다. 접착성 시일(34)의 예에서, 상기 접착제는 가스가 빠져나가는 것을 허용할 정도로 약할 수 있을 것이다(예컨대, 강도가 20 kg/cm² 미만일 수 있다). 시일(30)의 예에서(예컨대, 고무), 상기 시일은 가스가 빠져나가는 것을 허용하기에 충분히 유연할 수 있을 것이다.

도 25에 도시한 바와 같이, 배터리 셀(10)은, 배터리 양의 단자(14) 상의 용접면 대신에, 기계식 접속 특징부(188)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 특징부(188)는 돌기, 나사식 파스너, 리벳홀 등을 포함할 수 있을 것이다. 이러한 특징부(188)는, 진입 방지를 위해 상기 시일, 가스켓 등을 상기 셀 헤더에 접속하는 것을 용이하게 하면서, 견고한 기계식 접속을 제공할 수 있을 것이다.

도 26a 및 도 26b에 도시한 바와 같이, 폴리아미드, 폴리올레핀(핫멜트), 포팅 화합물 등의 재료(192)를 이용한 저압 성형(LPM) 공정은 셀 코어(104)를 캡슐화하여 배터리 셀(10)을 환경적으로 보호할 수 있을 것이다. 상기 재료(192)는 단독으로 또는 전도성 스트랩(42)과 함께, 유체가 셀 헤더(26)에 진입하는 것을 저지 또는 방지할 수 있을 것이다. 도 26a에 도시한 바와 같이, 만일 상기 재료(192)가 용접 전에 추가된다면, 그 재료에 추가된 홀(194)은 상기 셀 헤더(26)를 상기 스트랩(42)에 용접하는 것을 허용할 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 상기 스트랩(42)이 셀(10)에 용접된 후에, 셀 코어(104)에(예컨대, 양측에) 코팅(예컨대, 고무 코팅(rubberized coating))이 적용될 수 있을 것이다. 이러한 코팅은 각 셀(10)의 양단을 완전히 밀봉하여, 유체가 셀(10) 상의 임의의 노출된 전도성 물질(예컨대, 금속)과 접촉하는 것을 방지할 것이다. 상기 코팅은 예컨대, 스프레이, 디핑(dipping) 등에 의해 적용될 수 있을 것이다. 상기 코팅은 소수성 또는 내수성 물질을 포함할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 상기 셀 코어(104) 전체가, 상기 스트랩과 상기 셀의 용접 후에 코팅될 수 있을 것이다.

상기 코팅 물질은 일반적으로, 상기 셀의 배기 특징을 방해해서는 안되며, 전기적으로 비전도성이어야 한다. 또한, 상기 코팅 물질은 상기 셀 코어 내의 물질과 접합해야 하며, 방수 시일을 생성해야 한다. 광범위한 물질이 상기 코팅에 적절할 수 있을 것이다. 폴리우레탄, FKM 플루오로 탄성중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(M-class) 고무(EPDM), 니트릴, 실리콘, 그 조합을 예로 들 수 있다. 특정 예에서, 가요성 고무 코팅이 액체로서 적용된 후, 저 듀로미터의 고무로 건조될 수 있을 것이다. 이러한 코팅은 미국, 일리노이주, 버몬 힐에 소재하는 러스트 올레움사(Rust-oleum Corporation)가 제조한 LeakSeal® 가요성 고무 코팅과 유사할 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서(도 27a 및 도 27b 참조), 배터리 팩(100)은 하측 하우징(112)이 아닌 측부 하우징(196)을 포함할 수 있을 것이다. 시일 또는 밀봉 물질(200)이 셀 코어(104)와 측부 하우징(196) 사이에 제공되어 압축될 수 있을 것이다. 예를 들면, 시일(200)은 도 20j에 도시한 상측 하우징 부분 및 하측 하우징 부분 사이의 시일(144)과 유사할 수 있을 것이다. 다른 예로서, 시일(200)은 도 11 및 도 12에 도시한 가스켓(30)과 유사할 수 있을 것이고, 코어 하우징(38)과 측부 하우징(196) 사이에 배치될 수 있을 것이다. 도 11 및 도 12를 참조하여 상기한 가스켓(30)과 마찬가지로, 가스켓(30)은 코어 하우징(38)에 인서트 성형 또는 오버 성형되어 일체로 형성되어 코어 하우징(38)과 측부 하우징(196) 사이에 배향될 수 있을 것이다. 또 다른 예에서, 밀봉 물질(예컨대, 밀봉 발포체)이 셀 코어(104)와 측부 하우징(196) 사이에 도입될 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서(도시 생략), 기존의 밀봉되지 않은 배터리 팩(100)이 폐쇄 또는 밀봉될 수 있을 것이다. 별도의 커버, 캡 또는 유사한 디바이스가 기존의 배터리 팩(100)의 밀봉되지 않은 부분을 에워싸거나 덮어 소정 수준의 유체가 상기 팩(100) 내부로 진입하는 것을 저지 또는 방지할 수 있을 것이다. 상기 밀봉 디바이스는 유연할 수 있을 것이고, 단단할 수 있을 것이고 또는 그 조합일 수 있을 것이다.

예로서, 부트(예컨대, 가요성 고무 부트)가 배터리 팩의 외측 하우징(108)에 조립되어, 하나 이상의 배수공을 밀봉하고, 기계식 계면 부분, 버튼을 덮으며, (적어도 그 부분에서) 단자 간극을 폐쇄 및 밀봉할 수 있을 것이다. 배터리 팩(100)과의 맞물림 시, 상기 공구 단자(예컨대, 상기 수형 단자)는 상기 간극을 밀어 개방하여 각각의 배터리 팩 단자에 도달할 것이다. 다른 예로서, 경질의 하우징이 이용되어 상기 배수공만을 덮거나, 더 많은 가요성 상측부와 조합될 수 있을 것이다.

도 28a 내지 도 28c는 동력 공구, 실외 공구 등과 같은 전기 디바이스(204)로 밀봉된 배터리 팩(100)을 보여준다. 배터리 팩(100)은, 전기 디바이스(204) 또는 밀봉 캡과 맞물리는 경우, 부분적으로 또는 완전히 밀봉될 수 있을 것이다. 도 28a에 도시한 바와 같이, 가스켓 또는 밀봉 디바이스(208)가 전기 디바이스(204) 계면 상에 제공되고, 전기 디바이스(204)가 배터리 팩(100)과 맞물리는 경우, 상기 계면은 완전히 밀봉된다. 다른 구성에 있어서, 인서트가 전기 디바이스(204)를 배터리 팩(100)으로부터 밀봉할 수 있을 것이다.

도 29a 및 도 29b는 조정 가능한(예컨대, 이동가능한, 슬라이드 가능한, 등) 밀봉 디바이스(212)가 구비된 배터리 팩(100)을 보여준다. 배터리 팩(100)이 전기 디바이스(204)로부터 맞물림 해제되면, 밀봉 디바이스(212)는 밀봉된 상태에 있다. 배터리 팩(100)이 전기 디바이스(204) 상에 설치되면, 밀봉 디바이스(204)는 밀봉되지 않은 상태에 있다(예컨대, 상기 밀봉된 상태로부터 이동되거나, 상기 시일이 파손 또는 우회되는 것 등). 배터리 팩(100)이 제거되면, 밀봉 디바이스(212)는 다시 상기 밀봉된 상태에 있을 수 있을 것이다(예컨대, 상기 밀봉된 상태로 이동하거나 복귀).

도 30a 및 도 30b는 밀봉된 배터리 셀(10)을 보여준다. 각각의 셀(10)은 진입 방지 또는 진입 저항성 하우징 또는 재료(216) 내에 개별적으로 밀봉되거나 봉입된다. 각각의 셀(10)이 밀봉되므로, 셀 코어(104) 또는 배터리 팩(100)을 위한 별도의 밀봉 장치는 필요하지 않을 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 도 31a 및 도 31b에 도시한 바와 같이, 일부 구성에 있어서, 상기 셀 단자에 액세스하기 위해 필요1개구 없이, 전도성 스트랩(42)이 시일(34)을 통해 용접될 수 있을 것이다. 예를 들면, 접착성 시일(34)이 셀(10)의 단부 위에 위치된다. 시일(34)은 전도성 스트랩(42)과 상기 셀 단자의 저항 용접 또는 레이저 용접을 통해 직접 용접된다.

도 32는 전체적으로, 상기 셀 구조에 통합된 가스켓(220)을 보여준다. 도 32에 도시한 바와 같이, 가스켓(220)은 헤더 캡(26)과 용접 플레이트(224) 주위를 감싸, 상기 포지티브 구성요소를 네거티브 캔(228)으로부터 격리시킨다. 도 32에서, 각진 선은 CID(232)를 나타내고, 점선은 기계식 통기 플레이트(236)를 나타낸다.

일부 실시예에서, 셀(10)의 통기 플레이트(236)는 고도로 부식 가능하게 만들어질 수 있어, 전도성 유체 또는 물질(예컨대, 바닷물)의 존재 하에, 상기 통기 플레이트는 부식되어, 배터리 팩(100)이 단락을 겪는 것이 아니라, 배터리 팩(100)을 작동 불능시킨다.

CID(232)는 상기 용접 플레이트를 양의 단자(14)에 접속하고, 셀 압력이 증대됨에 따라, CID(232)는 파손되어(예컨대, 통상적으로, 약 10kg/cm²에서), 셀(10)을 작동불능시킬 수 있다. 기계식 통기 플레이트(236)는 CID(232)에 대한 백업이며, 압력 상승이 매우 빨라 그 파손 임계치(예컨대, 통상적으로, 약 20kg/cm²)에 신속하게 도달한다면, 파손될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 일부 실시예에서, 유체 진입을 방지하는 상기 시일, 가스켓 등은 예컨대, 대략 20 kg/cm² 미만(예컨대, 상기 기계식 통기 플레이트의 파손 임계치 미만)인 강도를 가질 수 있어, 배터리 셀(10)의 통기를 허용한다(즉, 상기 시일, 가스켓 등이 진입 유체가 배터리 팩(100)에 들어가는 것을 방지한다 하더라도, 가스가 상기 시일, 가스켓 등을 통해 배터리 셀(10)/배터리 팩(100)으로부터 통기될 수 있다). 다른 실시예에서, 상기 시일, 가스켓 등은 상이한 값 미만(예컨대, CID(23)의 파손 임계치인 약 10kg/cm² 미만)의 강도를 가질 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 각각의 배터리 셀(10)은 약 3V 내지 약 5V 사이의 공칭 전압을 가질 수 있을 것이고, 약 3 Amp-hours(Ah) 내지 약 5 Ah 이상(예컨대, 최대 약 9 Ah) 사이의 공칭 용량을 가질 수 있을 것이다. 배터리 셀(10)은, 리튬(Li), 리튬 이온, 다른 리튬-기반 화학적 성질, 니켈-카드뮴(Ni-Cd), 니켈-금속 수소화물(NiMH) 등과 같은 임의의 재충전 가능한 배터리 셀 화학물질(chemistry) 종류일 수 있을 것이다.

도 33a 및 도 33b는 예컨대 20개의 직렬-접속된 셀(20S1P)을 갖는 배터리 팩(100)에서 이용되는 스트랩 경로 설정 기법을 보여준다. 도 33a는 배터리 팩(100)의 좌측면도로서, 스트랩(240)이 배터리 셀(10)을 서로 또는 용접 조인트(244)에 접속하는 것을 보여준다. 유사하게, 도 33b는 배터리 팩(100)의 우측면도로서, 스트랩(240)이 배터리 셀(10)을 서로 또는 용접 조인트(244)에 접속하는 것을 보여준다.

도시한 구성에 있어서, 각각의 스트랩(240) 사이에 전압차가 존재한다. 도 34a 및 도 34b는 스트랩(240)의 인접 쌍과 용접 조인트(244) 사이의 전압차를 나타낸다. 도시한 예에서, 스트랩(240)의 인접 쌍 사이의 최대 전압차는 흰색의 원으로 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 스트랩(240)의 인접 쌍 사이의 최대 전압차는 약 16.8V이다.

도 35 및 도 36은 예컨대, 상기 20S1P 팩(100)에서 이용되는 스트랩 경로 설정 기법을 보여준다. 도 35 및 도 36은 배터리 팩(100)의 우측면도로서, 스트랩(240)이 배터리 셀(10)을 서로 접속하는 것을 보여준다. 도 36을 참조하면, 우측면도에서 스트랩(240)의 배향과 접속은 실선으로 도시되어 있고, 좌측면도에서 스트랩(240)의 배향과 접속은 점선으로 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 대부분의 스트랩(240) 사이에서 약 8.4V의 일관된 전압차가 제공된다. 배터리 팩(100)의 일단에서의(예컨대, 도 36의 상단 우측 코너) 스트랩(240)은 16.8V의 최대 전압차를 갖는다.

도 37은 예컨대, 상기 20S1P 팩에서 이용되는 스트랩 경로 설정 기법과 배터리 팩(100)의 다른 구성을 보여주는 도면이다. 도 37은 배터리 팩(100)의 우측면도로서, 스트랩(240)이 배터리 셀(10)을 서로 접속하는 것을 실선으로 보여주며; 좌측면도에서 스트랩(240)의 배향과 접속은 점선으로 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 상단 우측 코너(예컨대, 도 36에 도시한 디자인에서)로부터의 2개의 배터리 셀(100)이 상기 팩(100)의 우측(도 37에서)으로 이동되어 있다. 상기 팩(100)의 길이는, 도 33a 내지 도 36에 도시한 구성과 비교하여, 연장되어 있고, 도 37의 배터리 팩(100)은 배터리 셀(10)을 서로 접속하는 모든 스트랩(240) 사이에서 약 8.4V의 일관된 전압차를 제공한다.

일부 실시예에서, 배터리 셀(10) 내부 또는 그 위에 마련된 시일(예컨대, 접착성 시일(34))에 추가하여 또는 그것 대신에, 밀봉 장치 역시 코어 하우징(38)에 제공되어, 배터리 셀(10)을 접속하는 스트랩(240)에 대하여 진입 보호를 제공할 수 있을 것이다. 도 38 및 도 39는 상이한 구성의 코어 시일(248)을 보여준다. 배터리 셀(10)용 접착성 시일(34)과 유사하게, 코어 시일(248)은 스티커, 테이프 접착제 부착 고무 등을 포함할 수 있을 것이다. 코어 시일(248)은 유체(예컨대, 물)가 스트랩(240)과 접촉하지 못하도록 하여 브릿징을 방지하는 시일을 만들어낸다. 코어 시일(248)은 셀 코어(104)의 각 측부 위에 배치될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 코어 시일(248)의 외부에 코어 하우징(38)의 전압 탭(252)이 제공될 수 있을 것이다. 다른 구성요소를 밀봉하기 위하여, 배터리 팩(100)의 다른 곳에 유사한 접착성 시일이 사용될 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 접착성 시일(34)과 코어 시일(248)은 (예컨대, 전도성 스트랩을 배터리 셀 단자에 용접하기 위하여) 용접되지 않을 수 있을 것이고, 이러한 구성에 있어서, 용접은 각 시일이 설치되기 전에 완료된다. 다른 실시예에서, 접착성 시일(34)이 용접될 수 있을 것이고, 코어 시일(248)은 용접된 스트랩(240)의 상단에 추가될 수 있을 것이다. 임의의 노출된 셀 탭은 접착제로 덮일 수 있을 것이다. 또 다른 예에서, 접착성 시일(34)과 코어 시일(248) 모두(예컨대, 동시에) 용접될 수 있을 것이다. 상기 노출된 셀 탭은 선택적으로, 접착제로 덮일 수 있을 것이다.

일부 실시예에서, 유체가 배수될 수 있게, 배터리 팩(100)의 코어 하우징(38)에 배수공(256)이 마련될 수 있을 것이다. 도 40a 및 도 40b는 코어 하우징(38) 내의 배수공(256)을 나타낸다. 배수공(256)은, 셀 전극 영역으로부터 멀리 셀 바디 사이에서 유체가 배수될 수 있게 및/또는 그러한 배수를 촉진시키기 위하여, 적절한 위치(예컨대, 상기 코어의 중간부분)에 추가될 수 있을 것이다.

일부 실시예에 있어서(도 41a 및 도 41b 참조), 포팅 또는 공형(conformal) 코팅 물질(260)이 셀 코어(104)(예컨대, 도 33b에 도시한 코어)의 측부에 적용될 수 있을 것이다. 상기 공형 코팅(260)은 유체를 스트랩(240)으로부터 멀리 유지한다. 그러나, 일부 실시예에서, 전압 탭(252)은 납땜을 위해 여전히 노출될 수 있을 것이다. 공형 코팅(260)은 또한, 배터리 팩(100)의 다른 구성요소에 대해 이용될 수 있을 것이다. 실리콘과 같이 상업적으로 이용가능한 물질 또는 신에츠(ShinEtsu)에서 시판하는 다른 물질이 공형 코팅(260)에 대해 이용될 수 있을 것이다.

실리콘 공형 코팅(260)은 약 8 V/㎛ 내지 약 30V/㎛ 사이의 절연 파괴 강도를 갖고 있을 수 있다.

일부 실시예에서, 대안으로서 또는 공형 코팅(260), 기타 밀봉 장치 등에 추가하여, 증착 필름 또는 코팅(264)이 배터리 팩(100)의 구성요소에 적용될 수 있을 것이다(배터리 팩 전자장치의 증착 코팅을 나타내는 도 44 내지 도 45e 참조). 이러한 배터리 팩(100)은 일반적으로, 나노 코팅이 채용된 전형적인 저전력 용도(예컨대, 셀 폰)와는 대조적으로, 높은 전력 구성이다(예컨대, 12V 이상).

상기한 바와 같이, 전도성 구성요소(예컨대, 용접 스트랩(140), 전도성 스트랩(42) 등) 사이의 상기 간격은 증대될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 배터리 팩(100) 내의 전도성 구성요소 사이의 상기 이격과 조합하여 증착 코팅(264)을 이용하여, 예를 들면, 전도성 유체가 배터리 팩(100)에 들어가는 경우, 단락의 가능성을 감소시킬 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은 전도성 구성요소 사이의 실제 이격보다 큰, 전도성 구성요소 사이의 효과적인 전기적 이격을 제공할 수 있을 것이다.

일반적으로, 증착 코팅은 증착층(예컨대, 불소화된 화학물질)이다. 증착 코팅(264)은, 그 코팅(264)이 적층되는 기판이 유체에 대해 반발성 또는 저항성이 되도록 하는 소수성 또는 내수성 물질일 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은 전체적으로 및/또는 갭 영역 내로의 유체 진입을 저지 또는 방지하기 위하여, (일반적으로, 상기 외측 하우징을 배제한) 배터리 팩(100)의 구성요소 모두에 적용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 셀 코어(104), 상기 전자장치 및 단자 블록(176)이 나노 코팅될 수 있을 것이다. 이러한 증착 코팅은 모든 표면에서 균일한 두께를 가능케 한다.

디아몬 엠티(Diamon MT)에서 시판하는 파릴렌과 같은 상업적으로 이용가능한 물질, 또는 P2i, Liquipel, 등에서 시판하는 기타 물질이 증착 코팅(264)에 대해 이용될 수 있다. 파릴렌은 수분 및 유전체 장벽으로서 사용되는 화학적 증착 폴리 (p-크실릴렌) 중합체들의 패밀리를 칭한다. 증착 코팅(264)은 파릴렌 N, C, D, F, 및 그 조합을 포함할 수 있을 것이다.

이하의 표 1에 나타낸 바와 같이, 파릴렌은 다양한 산에 대해, 그리고 전자장치를 심하게 부식시킬 수 있는 기타 흔한 화학물질에 대해 내화학성(상기 필름 또는 코팅의 %팽윤성으로 측정)을 제공한다. 증착 코팅(264) 때문에, 배터리 팩(100)은 유사한 부식 저항성을 가질 수 있을 것이다. 이하의 표의 정보 및 파릴렌에 대한 추가 정보는 VSI Parylene, Broomfield, CO의 https://vsiparylene.com/parylene-advantages/properties/에서 얻을 수 있으며, 그 내용은 전체가 본원에 참고로 합체된다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 물질과 비견할만한 부식 저항성을 갖고 있을 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은, 전체 조립체가 코팅된다면, 개별 부품들에 대해 특별한 물질을 사용할 필요성을 제거할 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은 또한, 부식 가능성 때문에 적당하지 않을 수도 있는 물질/구성(예컨대, 구리 스탬핑)의 사용을 용이하게 한다.

일부 증착 코팅 물질(예컨대, 낮은 접착성(adhesion) 및 높은 밀착성(cohesion)을 갖는 파릴렌)은 자외선에 노출되는 경우에 또는 마멸(abrasion) 때문에, 열화될 수 있을 것이다. 이러한 열화를 저지하기 위하여, 아크릴, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 등과 같은 UV 등급 플라스틱으로 형성된 커버(예를 들어, 증착 코팅을 덮는 하우징의 일부 또는 외측 하우징)는 코팅(260)에 대해 UV 보호를 제공 할 수 있을 것이다. 도시한 구성에 있어서, 외측 하우징(108)은 증착 코팅(264)과 상기 코팅된 구성요소에 대한 자외선-보호 격실을 제공한다.

일부 실시예에서, 코어 하우징(38)의 일부가 배터리 팩의 외측 하우징(108)을 통해 노출될 수 있을 것이다. 예를 들면, 코어 하우징(38)의 하측 부분가 코어 하우징(38)을 통해 노출되어, 예를 들면, 배터리 팩(100)의 크기를 감소시킬 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 구성에 있어서, 상기 노출면 상의 증착 코팅은 마멸, 유해 자외선 광에의 노출 등의 위험이 있을 수 있을 것이다. 상기 노출된 증착 코팅(264)은 마모 및 벗겨질 수 있을 것이고(flake), 이러한 마모는 셀 코어(104)의 내부면으로 확장되어 박리될 수 있을 것이다.

이러한 발생을 저지 또는 방지하기 위하여, 일부 구성에 있어서, 코어 하우징(38)의 노출면은, 그 노출면에 증착 코팅이 없도록, 코팅 도중에 마스킹될 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 에지와 측부를 포함한 상기 노출면은 표면 거칠기가 증대될 수 있을 것이다(예컨대, 증착 코팅(264)의 적용 전에 거칠게 될 수 있다). 상기 거칠어진 표면은 노출면으로부터의 증착 코팅(264)의 박리가 코어 하우징(38)의 덮인 표면으로 퍼지는 것을 저지할 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 증착 코팅(264)의 자외선 성능(즉, 자외선 광에 대한 저항성)을 개선하기 위하여 다른 물질로 도핑될 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 코어 하우징(38)은, 증착 코팅(264)이 적용되고 배터리 셀을 지지하는 하우징부를 포함할 수 있을 것이다. 상기 노출면을 포함하는 하측 하우징 부분이 증착 코팅(264)의 적용 후에, 상기 코어(104)의 나머지 부분에 부착될 수 있을 것이다.

상기 기법은 또한, 접착성 및/또는 내구성을 증대시키기 위해 코어 하우징(38)이 노출되지 않는 배터리 팩(100)에서 이용될 수 있을 것이다. 상기 기법은 상단 및 하측 하우징, 클램셀(clamshell) 스타일의 하우징 등을 구비하는 배터리 팩(100)에서 이용될 수 있을 것이다.

배터리 팩(100)은 비전도성 바닥층(예컨대, 플라스틱)을 포함할 수 있을 것이다. 만일 배터리 팩(100)의 상기 바닥이 비전도성 플라스틱이 아니라면, 상기 팩(100)은 보호하기가 더 어려워져 챔버 배치를 위해 고정하기가 어려워질 것이다.

일부 실시예에서, 회로판(156) 만이, 상기 셀 탭과 스트랩(240)이 노출된 상태로 유지되는 가운데, 증착 코팅(264)으로 코팅될 수 있을 것이다. 한 가지 예에서, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 또는 그 이상(예컨대, 22 ㎛)의 코팅(264) 층이 상기 구성요소를 코팅하는 데에 이용될 수 있을 것이다. 이러한 치수의 코팅은 유체의 침투를 방지할 수 있을 것이고, 열화(예컨대, 낙하 또는 거친 취급 중)로부터 구조적 강도/저항을 제공할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 상기 코팅(264) 층은 더 얇을 수 있을 것이다(예컨대, 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛ 사이; 약 1 ㎛ 내지 약 8 ㎛ 사이(예컨대, 약 6 ㎛) 등). 또 다른 실시예에서, 상기 코팅(264) 층은 훨씬 더 얇을 수 있을 것이다(예컨대, 약 100 nm와 약 1, 000 nm 사이, 약 10 nm와 약 30 nm 사이, 등).

추가로, 증착 코팅(264)을 이용하여 배터리 팩(100)의 기하 형태를 변경할 수 있을 것이다. 예를 들면, 증착 코팅(264)은, 배수 영역(예컨대, 배수공)으로 및/또는 구성요소 또는 셀로부터 멀리 유체의 유출을 촉진하는 구배가 전기 구성요소(예컨대, 상기 전자장치) 상에 형성되도록 제공될 수 있을 것이다. 상기 구배는 또한, 가장 얇은 곳에서도, 충분한 두께의 코팅을 제공할 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 단자 부재에 적용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 45d는 증착 코팅(264)이 마련된 크랩 클로 단자(crab claw terminal)를 보여준다. 이러한 구성에 있어서, 접촉부의 두 대향 측부는 비전도성 유전체 코팅으로부터 서로를 보호하여, 코팅 후에 그 보호된 접촉부의 전기적 전도율을 유지한다. 따라서, 이들 접촉부는 코팅을 위해 마스킹할 필요가 없어, 시간과 비용을 절감한다. 다른 구성에 있어서(도시 생략), 보호 구조가 없는 단자(예컨대, 수형 단자)는 증착 코팅(264)을 구비할 수 있을 것이며, 이러한 구성에 있어서, 접촉부는 코팅 전에 마스킹되거나 보호처리될 수 있을 것이다.

다수의 삽입/제거를 받는 구성요소(예컨대, 단자)의 경우, 보호 물질(예컨대, 그리스)이 상기 코팅에 적용될 수 있을 것이다. 균일한 열전달 물질(예컨대, 구리 등)을 이용하면, 증착 코팅(264)의 메인티넌스를 개선할 수 있을 것이다. 대조적으로, 불균일한 또는 다수의 재료 성분은 코팅의 파괴, 취약해지는 것, 용융에 기여할 수 있을 것이다.

도 45e는 증착 코팅(264)으로 코팅된 다른 구성요소, 즉 버튼(268)(예컨대, 충전 상태(SOC) 표시기용의 밀봉된 "포플 돔(popple dome)" 스타일의 버튼)을 보여준다. 도시한 밀봉된 스위치 디자인은 코팅으로부터 내부 구성요소를 보호하는 시일로 고가의 마스킹 없이 코팅을 가능케 한다.

일부 구성에 있어서(도 46a 및 도 46b 참조), 외측 하우징(108)이 아닌 (전자 구성요소를 포함하는) 실질적으로 전체 배터리 팩 조립체(100)에 증착 코팅(264)이 코팅된다.

증착 코팅(264)은 마멸에 취약할 수 있을 것이다. 도 46a에 도시한 바와 같이, 셀 모듈 하우징(38)은 예컨대, 조립 중에(예컨대, 삽입) 및/또는 떨어뜨림, 충격, 진동 등을 통한 맞물림 영역을 최소화함으로써, 상기 외측 하우징 벽에 의한 상기 코팅의 마멸을 방지 또는 저지하기 위한 격리 애자(272)를 포함한다. 도시한 셀 모듈 구성(도 46a 및 도 46b 참조)은 코팅(264)을 손상시키는 일 없이, 상기 코팅된 팩을 외측 하우징(108) 내로 안전하게 삽입할 수 있도록 해준다. 격리 애자(272)(예컨대, 도시한 바와 같이, 상기 스트랩들 사이의 S-형 리브)는 전도성 스트랩(42)에서 솟아올라, 셀 코어(104)가 스트랩(42), 다른 구성 요소 상의 코팅을 긁는 일 없이 또는 그러한 스크래치의 위험을 감소시킨 채 삽입될 수 있도록 해준다. 격리 애자(272)는 또한 코팅(264)을 스트랩(42)에 적용하는 것을 도와줄 수 있을 것이다. 격리 애자(272)(예컨대, 상기 리브) 상의 코팅(264)이 삽입 중에 긁힌다면, 이것은 문제가 되지 않는데, 상기 셀 모듈 하우징이 비전도성 플라스틱이기 때문이다.

다른 구성(도시 생략)에 있어서, 개별 배터리 셀(10)은, 예컨대 유체(물)가 셀 헤더(26) 내로 진입하는 것을 방지하기 위하여, 증착 코팅(264)으로 코팅될 수 있을 것이다. 전도성 스트랩(42)의 용접은 상기 코팅된 셀(10)로부터 일부 코팅 물질을 제거할 수 있는 반면에, 진입 방지 성능은 여전히 개선된다. 증착 코팅(264)으로, 보통 상기 셀 슬리브를 유지하는 데에 사용되는 와셔는 필요하지 않을 수 있을 것이다.

상기 코팅(264)의 재료는 상기 코팅된 셀의 구성요소(예컨대, 상기 슬리브)를 볼 수 있게 투명 또는 반투명할 수 있을 것이다. 상기 코팅(264)의 재료는 원하는 바에 따라 또는 필요에 따라, 엷은 색조를 내거나(tinted) 또는 채색될 수 있을 것이다. 상기 코팅(264)의 재료는 그 물질의 성능을 저해하는 일이 없이, 그 물질의 외표면에 프린팅, 채색 등을 가능케 할 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 상기 셀 슬리브를 대체할 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 상기 전도성 셀은 배터리 셀(10)의 전도성 부분(예컨대, 상기 음의 단자)을 제공할 수 있다. 상기 코팅(264)은 상기 캔의 적어도 일부(예컨대, 상기 캔의 노출된 전도성 부분)를 덮어 절연시킬 수 있을 것이다.

도시한 구성에 있어서, 각각의 셀(10)은 필요하다면, 예컨대 셀(10), 배터리 팩(100) 등의 보호를 위해 통기할 수 있다. 상기 증착 코팅 재료는 셀 배기를 허용 하면서, 원하는 진입 방지, 내구성 등을 제공하는 구성(예컨대, 두께)을 갖는다. 또한, 전류 차단 디바이스(CID)(232)를 갖고 있는 셀(10)의 경우, 상기 코팅(264)은 셀(10) 내부의 CID(232)의 성능에 영향을 미치지 않는다.

일부 구성에 있어서, 상기 코팅(264)은 셀 헤더(26)에 적용될 수 있을 것이다. 이러한 구성에 있어서, 상기 코팅(264)은, 셀(10)의 성능을 저해하는 일이 없이 셀 배기, CID(232)의 작동 등을 허용하면서 원하는 진입 방지, 내구성 등을 제공하는 구성(예컨대, 두께)을 갖는다. 상기 코팅 재료는 코팅(264)이 셀(10)의 열전달에 영향을 미치지 않고[코팅(264)의 열전도율은 무시할 수 있으며 그리고 코팅(264)은 공기를 절연하지 않는/공기와 유사한 특성을 갖도록 하는 두께를 갖는다].

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 이상 사이의 두께를 갖는다. 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)의 두께는 약 5 ㎛ 내지 약 15 ㎛ 사이에 있다. 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)의 상기 두께는 약 1 ㎛ 내지 약 8 ㎛ 사이에 있다(예컨대, 약 6 ㎛). 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 약 10 ㎛ 내지 약 22 ㎛ 사이에 있다(예컨대, 연료 게이지 버튼에 대하여, 약 22 ㎛ 미만).

증착 코팅(264)은 전도성 부품의 개선된 절연성을 제공할 수 있을 것이다. 이러한 얻어지는 절연성으로, 전도성 구성요소 사이의 전압 전위와 간격은 감소되어, 코팅된 구성요소(예컨대, 상기 셀 모듈) 및 전체 조립체(예컨대, 상기 배터리 팩)의 크기를 감소시킬 수 있다. 상기 코팅(264)은 여전히 충분한 유체 배수/유체 침입 또는 단락에 대한 저항은 허용하면서, 배터리 팩(100)의 크기를 감소시키는 것을 용이하게 할 수 있다.

상기 간격은 전압 의존적이고, 약 15V까지 약 0.8 mm; 약 32V까지 약 1.5 mm; 약 60V까지 약 2.0 mm 연면(creepage)과 약 1.5 mm 간극(clearance); 약 130V까지 약 2.5 mm 연면과 약 1.5 mm 간극일 수 있을 것이다. 간극은 두 전도성 부품 사이의 공기를 통한 최단 거리이고, 연면은 두 전도성 부품에 공통인 임의의 절연 재료의 표면을 따른 두 전도성 부품 사이의 최단 거리이다. 증착 코팅(264)은 AC 제품의 구성요소에 적용되는 경우 비견할만한 성능을 제공할 수 있을 것이다.

증착 코팅(264)으로 그리고 밀봉되지 않은 외측 하우징(108)을 이용하여, 배터리 팩(100)은 먼지의 유입이 완전히 방지되지는 않지만, 접촉에 대해 완전히 보호되는 배터리 팩(100)의 작동을 방해하기에 충분한 양으로 먼지가 유입하지 않도록 적어도 먼지 보호된다. 마찬가지로, 배터리 팩(100)은 유해한 영향 없이 임의의 방향으로부터 외측 하우징(108)에 대해 강력한 제트(12.5 mm 노즐)로 투사된 적어도 물에 대해 액체 보호된다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)으로, 배터리 팩(100)은 접촉에 대해 완전한 보호로 먼지의 유입이 없게 방진(dust tight) 특성을 가질 수 있을 것이다. 배터리 팩(100)은 1 m 이상의 장기간 침지에 대하여-특정 조건 하에서 물에 연속적으로 침지되는 경우로서, 배터리 팩(100)이 기밀하게 밀봉되는 것과 동등한 것을 의미하거나 물이 들어올 수 있지만 유해한 영향을 만들어내지 않는 방식을 의미한다[액체 보호 특성을 가질 것이다].

나노코팅된 구성요소가 없는 밀봉되지 않은 배터리 팩은 물탱크 내에 침지되는 경우 즉각 반응할 수 있을 것이다. 대조적으로, 시험하면, 나노 코팅된 구성요소를 갖는 밀봉되지 않은 배터리 팩(100)은 약 10초 내지 24시간 이상의 침지 동안 기능(예컨대, 작동 연료 게이지)을 유지한다. 배터리 팩(100)은 액체의 존재 하에서 약 75ºC까지 견딜 수 있을 것이다. 상기 증착 코팅 재료(예컨대, 파릴렌)는 통상, 열화 없이 적어도 이러한 온도 이상을 견딜 것이다.

배터리 팩(100)의 상기 배터리 셀의 높은 작동 온도는 약 50℃와 약 110℃ 사이에 있다. 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)이, 양호한 열 성질을 제공하는 파릴렌 C 또는 파릴렌 N을 포함하는 경우, 셀 코어(104)와 배터리 팩(100)은 최대 약 75℃와 약 85℃사이(약 80℃)의 온도에의 연속적인 노출 및 최대 약 90℃와 약 100℃사이(약 95℃)의 온도에의 단기 노출을 견딜 수 있다.

다른 파릴렌 증착 코팅(264)은 최대 100℃, 200℃ 또는 350℃의 연속 노출을 견딜 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 증착 코팅(264)을 구비한 셀 코어(104)는 최대 80℃, 100℃, 120℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 또는 350℃의 연속 노출을 견딜 수 있을 것이다.

파릴렌 증착 코팅(264)은 200 V/㎛ 내지 300 V/㎛ 사이의 절연 파괴 강도를 갖는다. 6 ㎛ 두께의 코팅의 경우, 증착 코팅(264)은 파괴 전에 1200V 와 1800V 사이의 전압을 견딜 수 있다. 일부 실시예에서, 증착 코팅(264)은 최대 200 V/㎛, 250 V/㎛, 또는 300 V/㎛의 절연 파괴 강도를 갖고 있다. 일반적으로, 파릴렌 N과 파릴렌 F는 파릴렌 C보다 더 큰 절연 파괴 강도를 갖고 있다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 폴리카보네이트(PC)/플라스틱의 조합으로 사용될 수 있을 것이다.

리튬-이온 화학물질을 갖는 셀을 구비하는 배터리 팩(100)은 운송 규정에 복종되어야 할 수 있을 것이다. 이러한 운송 규정은 운송되는 상기 배터리 팩의 전압 및/또는 전력 용량을 제한할 수 있을 것이다. 이러한 규정을 준수하기 위하여, 배터리 팩(100)은 서로 분리된 배터리 셀(10)의 서브 코어와 함께 운송될 수 있을 것이다. 다른 구성에 있어서, 배터리 팩은 배터리 팩에 대해 상이한 선택된 출력 성능(예컨대, 공칭 전압, 용량 등)을 제공하기 위해 상이한 구성(예컨대, 직결, 병렬, 직렬-병렬 조합 등)으로 선택적으로 접속 가능한 배터리 셀(10)을 포함할 수 있을 것이다.

배터리 팩(100)은, 배터리 팩(100)이 사용 중에 있는 경우 및/또는 사용을 위한 선택된 구성으로 되어 있는 경우, 배터리 셀(10)/서브 코어를 함께 선택적으로 접속하는 스위치(1315)(도 48a 내지 도 48e 참조)를 포함할 수 있을 것이다. 유사한 스위치 및 스위칭 장치가 2016년 12월 16일 출원된 미국 가출원 번호 제62/435,453호 및 2017년 12월 18일 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/845,068호에 기재되어 있으며, 이 두 특허 문헌의 전체 내용은 참고로 본원에 합체된다.

증착 코팅(264)은, 스위치(1315)의 작동을 위해 노출된 최소한의 부분을 남겨두면서(예컨대, 스위치(1315)의 트랙만이 전체 버스 바 대신 노출된 상태로 남는다), 스위치(1315)의 일부에 적용될 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 스위치(1315)의 작동부(예컨대, 상기 전도성 부분)는, 증착 코팅(264)의 적용 동안에 마스킹될 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 상기 스위치의 작동부는 코팅(264)의 적용 동안에 맞물릴 수 있을 것이며, 이러한 맞물림은 증착 코팅(264)이 상기 작동부에 적용되는 것을 저지한다. 상기 코팅(264)의 적용 후에, 스위치(1315)는 예를 들면, 다양한 위치에서 스위치(1315)의 작동을 확인 또는 보장하기 위해 복수 회(예컨대, 10회) 작동될 수 있을 것이다.

스위치(1315)는 제1 위치(도 48a 또는 도 48d 참조; 예컨대, 접속 해제 또는 "OFF") 및 제2 위치(도 48b 또는 도 48e 참조; 예컨대, 접속 또는 "ON")에 있도록 구성된다. 도시한 스위치(1315)는 쉘(1500), 단자(605a, 605b, 605c, . . .605n), 전도성 버스(1505), 비전도성 층(1510)을 포함한다. 쉘(1500)은 하나 이상의 리세스(1515), 전방 정지 부재(1520), 후방 정지 부재(1525)를 포함한다.

도 48a 및 도 48b에 도시한 바와 같이, 일부 실시예에서, 전도성 버스(1505)와 비전도성 층(1510)은, 하나 이상의 돌기(1535)를 구비하고 구멍(aperture)(1540)을 형성하는 보호 부재(1530)를 통해 사용자-계면(1330)에 연결된다. 돌기(1535)는 쉘(1500)의 하나 이상의 리세스(1515)와 맞물려 상기 제1 위치 및 제2 위치 사이에서의 원하지 않은 이동을 방지한다. 도 48c에 도시한 바와 같이, 전도성 버스(1505)와 비전도성 층(1510)은 플레이트(1542)를 형성할 수 있을 것이다. 전도성 버스(1505)가 4개의 전도성 부재(1544)를 갖는 것으로 도시하였지만, 다른 실시예에서, 전도성 버스(1505)는 더 많은 혹은 더 적은 전도성 부재(1544)를 구비할 수 있을 것이다.

도 48c에 도시한 실시예에서, 전도성 부재(1544)는 비전도성 층(1510)과 대략 동일면에 있거나 연속적이다. 이러한 실시예는 비전도성 층(1510)에의 접속과 전도성 버스(1505)의 전도성 부재(1544)에의 접속 사이에서 단자(605)의 이동을 증대시킨다. 일부 실시예에서, 도 48c에 도시한 바와 같이, 전도성 버스(1505)는 연속적인 전도성 물질(예를 들면, 구리)로 형성된다.

도 48d 및 도 48e는 다른 실시예에서, 단자(1546a, 1546b)에 전기적으로 및/또는 물리적으로 접속된 전도성 버스(1505)와 비전도성 층(1510)을 보여준다. 각각의 도시된 단자(1546)는 버스 바(1549)를 통해 접속된 제1 단자부(1548a)와 제2 단자부(1548b)를 포함한다. 일부 실시예에서, 버스 바(1549)는 서브 코어의 접속을 통해 생성된 열 및 전기 저항을 감소시키면서, 단자부(1548a, 1548b) 사이의 병렬 접속을 제공한다.

도시한 바와 같이, 각 단자부(1548)는 단자(605)의 상측 및 하측 발(640, 645)과 실질적으로 유사한 상측 발(640) 및 하측 발(645)을 포함한다. 버스 바(1549)를 포함하는 단자(1546)는 복수의 제1 서브 코어와 복수의 제2 서브 코어 사이에 단일의 전기 접속을 허용한다. 다른 실시예에서, 단자(1546)는 3개 이상의 단자부(1548)를 포함할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이, 상기 코팅(264)은 스위치(1315)가 상기 제2 위치(도 48b 또는 48e 참조; 예컨대 접속 또는 "ON")에 있는 경우에 적용될 수 있을 것이다. 전도성 부재(1544)와 단자(605a, 605b, 605c, . . .605n)의 맞물림은, 전도성 부재(1544)의 적어도 일부(예컨대, 상기 제2 위치에서 각 단자(605)에 의해 맞물리는 전도성 부재(1544)의 적어도 작동부)에의 코팅(264)의 적용을 저지한다.

다른 구성(도시 생략)에 있어서, 스위치(1315)는 제1 작동 구성(예컨대, 공칭 전압 약 20V 및 약 4 Ah의 용량)에 대응하는 제1 위치와 제2 작동 구성(예컨대, 공칭 전압 약 20V 및 약 2 Ah의 용량)에 대응하는 제2 위치를 가질 수 있을 것이다. 스위치(1315)는 추가의 위치(예컨대, 추가의 작동 구성, 비-작동 구성(예컨대, "OFF") 등)를 구비할 수 있을 것이다.

증착 코팅(264)으로, 단락을 방지하기 위해 운송, 판매 또는 사용 전에 (예컨대, 공장에서) 보통 제거되는 상기 팩 전자장치의 구성요소(예컨대, 코딩 헤더, 톨(tall) 4-핀 커넥터(도 45c 참조) 등)는 설치된 채 남아 있을 수도 있어, 제거를 위한 인건비를 감소시킨다.

금속 하우징/코어가, 팩 둘레에 압축/코팅하도록 제공되어 마멸을 피하고 양호한 열 싱킹(heat sinking)을 제공할 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 코팅되는 동안에, 구성요소를 초음파 고정할 수 있을 것이다.

증착 코팅(264)은 전도성 구성요소 상에 다른 절연층을 제공하여, 상기 팩(100) 내부의 구성요소 사이에서의 정전기 방전(ESD)을 방지하는 것을 도와준다. 상기 코팅(264)은 또한 전압 아크가 코너 또는 날카로운 에지를 갖는 구성 요소에 집중되는 경향이 있기 때문에, 고전압 필드 환경(예를 들어, 전력선 근처)에서 이점을 제공할 수 있다. 상기 코팅(264)은 이들 에지에 절연을 제공 할 수 있다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 히트 싱크에 적용되어, 절연 물질의 제거 또는 감소를 용이하게 할 수 있을 것이다. 이는 또한, 상기 히트 싱크가 직접 장착되어 열전달을 개선하고 비용을 감소시키도록(즉, 덜 비싼 양극처리) 임의의 간극의 제거 또는 감소를 허용할 수 있을 것이다. 상기 히트 싱크(및 다른 코팅된 구성요소)는 조립 전후에 코팅되어, 원하는 코팅 특성과 성능을 제공할 수 있을 것이다.

조명 애플리케이션과 같은 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 더 많은 공기 흐름을 허용하면서 전자장치를 제어하기 위해 적용될 수 있을 것이다. 상기 코팅(264)은 LED 보드에 적용되어, (예컨대, 가스켓을 매개로 한) 밀봉된 격실의 필요성을 제거할 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 Bluetooth® 저 에너지(BLE) 모듈의 구성요소에 적용될 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은, 공형 코팅과 비교하여, 상기 BLE 모듈의 작동 범위를 방해하지 않는다. 도 47은 BLE 모듈을 포함하는 추적 디바이스(tracking device)(274)를 보여준다. 상기 디바이스의 구성요소는, 그 구성요소의 성능은 유지하면서 추가의 시일(예컨대, O-링)은 필요하지 않도록, 코팅될 수 있을 것이다. 유사한 추적 디바이스가 2017년 11월 29일 출원된 미국 가출원 번호 제62/592,181호에 개시되어 있으며, 이 특허 내용은 본원에 참고로 합체된다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)을 사용하면, 상기 구성요소의 구조적/열적 필요성에 따라서, 전자장치의 포팅 필요성이 제거될 수 있을 것이다. 포팅 보트(potting boat)의 구조는 유지될 수 있지만, 포팅 재료는 열을 소산시키는 데에 필요한 양으로 감소 또는 제거될 수 있을 것이다.

배터리 팩(100) 조립 프로세스는 다음과 같을 수 있을 것이다. 즉, 필요하다면, 접착제 라벨/시일(34)이 각각의 셀 헤더(26)에 적용될 수 있을 것이다. 이어서, 셀(10)이 셀 모듈 프레임(38) 내로 설치되고, 파스너가 상기 프레임에 설치된다. 전도성 스트랩(42)을 상기 프레임 상에 조립하고 셀 접촉부에 용접한다(예컨대, 저항 용접). PCB(156)를 포함하는 전자장치가 설치되고, 용접되고 납땜되어 필요한 전기적 접속을 제공한다. 상기 전자장치의 용접 및 납땜 후에, 증착 코팅(264)을 상기 조립된 셀 모듈의 구성요소에 적용한다. 코팅 후에, 파스너를 하측 하우징(112) 및 이어서 상측 하우징 부분(116)에 설치한다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 각 셀(10)에 추가된 접착제 라벨/시일(34)의 필요성을 대체 또는 제거할 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 개별적인 셀들(10)은 셀 모듈 프레임(38) 내로의 설치 전에 증착 코팅(264)으로 코팅되어, 셀 헤더(26)를 보호하기 위한 셀 라벨 또는 시일(34)의 필요성을 제거할 수 있을 것이다. 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 상기 시일/가스켓(30) 및/또는 접착성 시일(34)에 추가하여 제공될 수 있을 것이다. 이들 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 가스켓(30) 및/또는 접착성 시일(34)에 추가하여, 진입 방지층을 제공할 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은 가스켓(30) 및 셀 헤더부(26)를 비롯하여, 배터리 셀(10)의 모든 노출된 셀 표면을 덮는다.

일부 구성에 있어서, 개별 전도성 스트랩(42), 용접 스트랩(140) 등은 증착 코팅(264)으로 코팅되어 전압 사이의 이격을 증대시킬 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)을 통한 저항 용접은, 상기 코팅(예컨대, 파릴렌)이 충분히 얇다면(예컨대, 약 20 ㎛ 이하가 임의의 관련된 구성요소(예컨대, 연료 게이지 버튼)의 작동에 영향을 미치지 않으면서 용접에 적당), 가능하다. 이는 용접 조인트에서 전압 전위를 노출시킬 수도 있지만, 전체 스트랩 간 유효 전기 간격은 증대된다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)(예컨대, 파릴렌)이 적용되어 배터리 PCBA(156)를 코팅한다. 상기 코팅(264)은, 센스 레지스터(sense resistor), 톨 커패시터, 대형 레지스터, 토로이드형(toroid-shaped) 대형 인덕터 등과 같이, 복합 기하형태(구성요소 사이의 차이, 상이한 형태(예컨대, 원통형, 장방형 프리즘, 복합 다각형 등), 복수의 적층된 구성요소 등)에 걸쳐 균일한 코팅 커버리지를 제공한다.

일부 구성에 있어서, 모터 구성요소가 증착 코팅(264)을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들면, 증착 코팅(264)은, (예컨대, 질량의 변화로 인한) 자연 공진 주파수를 감소/조정(증가)시킬 수도 있는 고정자 라미네이션에 적용될 수 있을 것이다.

다른 예로서, 모터 자석(예컨대, 소결된 일차 자석, 센스 자석 등)이 증착 코팅(264)을 포함할 수 있을 것이다. 이러한 코팅은 상기 자석(예컨대, 매우 취약할 수 있을 것이고, 금이 가거나 파손된다면 떨어질 수 있는 페라이트 센스 자석)의 강도를 향상시킬 수 있을 것이다. 일차 자석과 관련하여, 증착 코팅(264)은, 녹을 저지하기 위해 제공되는 니켈-구리-니켈 코팅을 대체하여, 비용을 감소시킬 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은 또한 니켈 코팅에 비해, 접착제에 대한 접착성을 향상시킬 수 있을 것이다. 상기 자석은 삽입 후에 적소에 코팅될 수도 있는데, 이는 잠재적인 비용 절감이다. 상기 코팅 프로세스는 자화되지 않은 경우 자석의 벌크 코팅을 허용할 수 있을 것이다.

증착 코팅(264)은 와인딩 리드(winding lead)에 적용될 수 있을 것이다. 상기 코팅(264)은 작은 권선의 탕(tang) 리드 상의 파손을 감소시킬 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 고정자 내의 슬롯 라이너 종이/유전체(slot liner paper/dielectric)를 대체할 수 있을 것이다. 일반적으로, 상기 종이는 절연체이고, 열을 잘 전달하지 않는다. 대조적으로, 특정 특성으로, 증착 코팅(264)은 코일로부터 고정자로의 열전달을 개선할 수 있다. 증착 코팅(264)은 또한 상기 테이프를 대체하여, 자석 와이어, 회전자 및 고정자 사이의 이격을 최소화할 수 있을 것이다. 증착 코팅(264)은 코팅된 모터 구성요소 내에 먼지, 잔해(debris), 금속 등이 쌓이는 것을 방지하는 것을 도와줄 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 구성요소의 장착을 강화시키는 데에 이용될 수 있을 것이다. 예를 들면, 증착 코팅(264)은 전자 구성요소의 PCBA 기판에의 장착을 강화시키는 데에 이용될 수 있을 것이다. 6 ㎛ 이상의 두께를 갖는 코팅은 구성 요소 사이의 장착을 개선할 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 배터리 셀(10) 둘레에 상변화 물질을 포함한다. 상변화 물질은, 상기 물질이 상변화를 하면(예컨대, 결빙, 용융 등), 다량의 에너지를 저장하고 방출한다. 상기 상변화 물질은 열관리, 예컨대 배터리 팩(100)의 방전 중에 열 소산(heat dissipation)을 개선하는 데에 이용된다.

상기 상변화 물질은 파릴렌과 함께 사용되어 증착 코팅(264)을 형성함으로써, 배터리 팩(100)의 열관리를 개선할 수 있다. 따라서, 증착 코팅(264)은 상기 상변화 물질을 포함하는 배터리 셀(10) 둘레에 슬리브 또는 래퍼(wrapper) 대신에 사용될 수 있을 것이다.

일부 구성에 있어서, 코어 하우징(38)의 하나 이상의 표면은 플라스틱 또는 다른 비전도성 물질로 만들어질 수 있을 것이다. 플라스틱 또는 비전도성 물질을 사용하면, 잠재적 단락의 위험을 감소 또는 방지하고, 증착 코팅(264)의 적용 중에 코어 하우징(38)을 금속 고정구(metal fixture) 상에 배치할 수 있다.

일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)의 적용은 하나 이상의 적어도 부분적으로 충전된 배터리 셀(10)에 대하여 수행된다. 예를 들면, 배터리 셀(들)(10)은 증착 코팅(264)이 적용되기 전에(예컨대, 셀(들)(10)에 직접, 셀(들)(10)의 코어 하우징(38) 내로의 조립 후에 셀 코어(104)에 등) 약 20%의 충전 상태(SOC)로 충전된다. 일부 구성에 있어서, 증착 코팅(264)은 적어도 약 10% SOC, 약 20% SOC, 약 25% SOC, 약 30% SOC, 또는 그 이상으로 충전된 배터리 셀(들)(10)에 적용된다. 배터리 셀(10)은 최대 약 75% SOC 또는 심지어는 약 100% SOC까지 충전될 수 있을 것이다.

배터리 팩(100)은 서로 직렬 또는 병렬로 접속된 배터리 셀(10)의 다수의 직렬 스트링(276)을 포함할 수 있을 것이다. 각각의 직렬 스트링(276)은 서로 직렬 접속된 몇몇 배터리 셀(10)을 포함한다. 배터리 팩(100)의 각각의 개별적인 셀들(10)은 도 42에 도시한 바와 같이, 아날로그 프런트 엔드(AFE)(280)에 의해 개별적으로 모니터링될 수 있을 것이다.

셀 탭 플렉스 회로(cell tap flex circuit)(284)를 이용하여 개별적인 셀들(10)을AFE(280)에 접속한다. 도 43에 도시한 바와 같이, 셀 탭 플렉스 회로(284)는 배터리 팩(100)의 개별적인 셀들(10)에 접속된 셀 탭(288)(회로판 상에 참조부호 1 내지 12로 표시)을 포함한다. 셀 탭 플렉스 회로(284)의 도시한 구성에 있어서, 모든 셀 탭(288)은 배터리 팩(100)의 일측에 위치한다. 다른 구성(도시 생략)에 있어서, 셀 탭(288)은 배터리 팩(100)의 양측에 위치할 수 있을 것이다. 트레이스(traces)(292)가 각각의 셀 탭(288)으로부터 공통의 접속점(296)까지 이어져 셀(10)을 접속점(296)에 전기적으로 접속한다. 접속점(296)은 AFE(280)에 접속된다.

증착 코팅(264)을 적용하기 위하여, PCB(156)를 셀 코어(104) 위로 조립하고, 코팅기의 챔버 내에 배치한다. 상기 코팅기는 상기 챔버 내의 공기압을 감소시키고, 상기 챔버의 내용물에 적용될 비정질 형태의 증착 코팅(예컨대, 파릴렌)을 공급한다. 이어서, 증착 코팅(264)이 셀 코어(104) 및 PCB(156)의 모든 노출면에 적용된다.

도 43에서 볼 수 있는 바와 같이, 트레이스(292)는 셀 탭 플렉스 회로(284) 상에서 서로 매우 가깝게 진행한다. 따라서, 트레이스(292)는 전도성 유체의 존재하에서 단락될 수 있을 것이다. 예를 들면, 배터리 팩(100)으로 그리고 셀 탭 플렉스 회로(284) 위에 들어가는 전도성 유체 또는 물질(예컨대, 바닷물)은 2개 이상의 트레이스(292)를 단락시킬 수 있을 것이다.

트레이스(292)가 단락되면, 상기 회로 구성요소(예컨대, 셀(10), 트레이스(292), 접속점(296) 등)의 온도가 급격히 상승할 수 있을 것이다. 도시한 셀 탭 플렉스 회로(284)는 셀 탭(288)과 접속점(296) 사이에서 트레이스(292) 상에 접속된 레지스터(300)(회로판 상에 위치하는 것으로 R1 내지 R12로 표시)를 포함한다. 각각의 트레이스(292)는 적어도 하나의 레지스터(300)를 포함한다. 만약에 그리고 단락이 일어나는 경우, 레지스터(300)는 고장나서 고장 개방되어, 셀 탭(288)과 접속점(296) 사이의 상기 접속을 개방하여 배터리 팩(100)이 과열되는 것을 저지 또는 방지한다.

일부 실시예에서, 레지스터(300)는 양의 열계수 레지스터/서미스터(PTCs)로 대체된다. PTC는 그 저항이 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 만약 그리고 단락이 발생하는 경우, PTCs는 그 저항을 증가시켜, 트레이스(292)를 통한 과도한 전류를 방지한다. 즉, 레지스터(300)가 하는 것처럼 고장나는 대신에, PTCs는 온도가 증가함에 따라 그 저항을 증대시킨다. 이는 상기 단락 상태가 완화되면 회로가 다시 작동 가능함에 따라, 배터리 팩(100)의 운용(servicing)을 개선하면서 배터리 팩(100)이 과열되는 것을 저지 또는 방지한다.

일부 구성에 있어서, 전기 전력 시스템 내의 구성요소(예컨대, 배터리 팩(100), 전기 디바이스(204)(동력 공구, 충전기 등))와, 코팅되거나 및/또는 그렇지 않으면 밀봉되는 관련 구성요소(예컨대, 상기 셀 헤더 상의 접착성 시일 등)는 상기 시스템의 사용/응용분야에 기초하여 결정될 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 시스템이 유체 또는 다른 오염이 연루되는 응용분야(예컨대, 송수(water delivery), 배관(plumbing), 해양(marine) 등)에서 사용되는 경우, 유체, 오염 등이 연루되지 않는 응용분야에서 사용되는 시스템과 비교하여, 상기 시스템의 요소들의 비교적 더 많은 구성요소가 코팅되거나 밀봉될 수 있을 것이다.

도 49a 내지 도 49c 및 도 51a 및 도 51b는 코드리스 전기 디바이스(도 50a, 도 50b 및 도 52 참조; 예컨대, 동력 공구, 실외 공구와 같은 전기 디바이스, 기타 전동식 디바이스, 비-전동식 디바이스 등)에 전력을 공급하도록 작동 가능한 배터리 팩(100)의 일부 실시예를 보여준다.

각각의 배터리 팩(100)은 공칭 전압(예컨대, 약 3V 내지 약 5V 사이)과 공칭 용량(예컨대, 약 3 Ah 내지 약 5 Ah 사이 또는 그 이상(예컨대, 최대 약 9 Ah))을 갖는 배터리 셀(10)을 포함한다. 배터리 셀(10)은, 리튬(Li), 리튬 이온(Li-ion), 다른 리튬-기반 화학물질, 니켈-카드뮴(NiCd), 니켈-금속 수소화물(NiMH) 등과 같은 임의의 재충전 가능한 배터리 셀 화학물질 종류일 수 있을 것이다.

배터리 팩(100)은 원하는 출력(예컨대, 공칭 전압, 용량 등)을 제공하기 위하여 소정 수 및 배치의 배터리 셀(10)을 포함한다. 배터리 팩(100)은 적어도 약 12V 내지 최대 약 100V의 공칭 전압을 가질 수 있을 것이다.

도 49a 내지 도 49c에 있어서, 배터리 팩(100A 내지100C)은 약 16V와 약 21V 사이의 공칭 전압을 가지며, 그리고 배터리 팩(100A)의 용량은 배터리 팩(100C)의 약 3배이다(예컨대, 약 3Ah와 비교하여, 약 9Ah). 상기 배터리 팩(100A)은 약 140Wh 내지 약 190 Wh 사이의 에너지를 갖고, 상기 배터리 팩(100B)은 약 95 Wh 내지 약 130 Wh 사이의 에너지를 가지며, 그리고 상기 배터리 팩(100C)은 약 45 Wh 내지 약 65 Wh 사이의 에너지를 갖는다.

도 51a 및 도 51b에서, 배터리 팩(100D 내지 100E)은 약 72V 내지 약 84V 사이의 공칭 전압을 갖고 있으며, 배터리 팩(100E)의 용량은 배터리 팩(100D)의 용량의 약 2배이다(예컨대, 약 3Ah와 비교하여, 약 6Ah). 배터리 팩(100D)은 약 215Wh 내지 약 255Wh 사이의 에너지를 갖고 있으며, 배터리 팩(100E)은 약 430Wh 내지 약 505Wh 사이의 에너지를 갖고 있다.

고전력 배터리 팩(100)은 약 20A 내지 약 130A 사이(예컨대, 약 40A 내지 약 60A 사이, 약 60A 및 120A 사이, 약 80A 내지 약 110A 사이)의 지속 작동 방전 전류(sustained operating discharge current)를 출력하도록 작동 가능한 배터리 셀을 포함한다. 이들 배터리 셀은 최대 약 200A의 피크 방전 전류를 출력하도록 작동 가능할 수 있을 것이다.

도 49a 내지 도 49c에서, 배터리 팩(100A-100C)은 약 18 milliohms 내지 약 23 milliohms의 범위의 AC 내부 저항(ACIR)을 갖고 있다. 배터리 팩(100A-100C)은 약 15 mΩ 내지 약 25 mΩ 범위의 DC 내부 저항(DCIR)을 갖고 있다. 일부 실시예에서, 배터리 팩(100A-100C)의 상기 DCIR은 약 21 mΩ이다. 도 51a에서, 배터리 팩(100D)은 약 150 mΩ 내지 160 mΩ 범위의 AC 내부 저항(ACIR)을 갖고 있다. 배터리 팩(100D)은 약 220 mΩ 내지 약 260 mΩ 범위의 DC 내부 저항을 갖고 있다. 도 51b에서, 배터리 팩(100E)은 약 75 mΩ 내지 80 mΩ 범위의 AC 내부 저항(ACIR)을 갖고 있다. 배터리 팩(100E)은 약 130 mΩ 내지 약 170 mΩ 범위의 DC 내부 저항을 갖고 있다.

도 49a는 "5S3P" 구성(5개의 직렬 접속된 배터리 셀의 3개의 병렬 접속 스트링)을 갖는 배터리 팩(100A)을 나타내고, 도 49b는 "5S2P" 구성(5개의 직렬 접속된 배터리 셀의 2개의 병렬 접속 스트링)을 갖는 배터리 팩(100B)을 나타내고, 도 49c는 "5S1P" 구성(5개의 직렬 접속된 배터리 셀의 1개의 스트링)을 갖는 배터리 팩(100A)을 나타낸다. 유사한 배터리 팩이 "고전력 배터리-전원 시스템(HIGH POWER BATTERY-POWERED SYSTEM)"이라는 명칭으로 2017년 7월 25일 출원된 미국 가출원 번호 제62/536,807호 및 2017년 10월 11일 출원된 제62/570,828호에 개시되어 있으며, 이들 특허의 내용 전체가 본원에 참고로 합체된다.

도 50a 및 도 50b는 배터리 팩(100A-100C)과 함께 사용하기 위한 다양한 고전력 전기 디바이스를 포함하는 고전력 전기 시스템(1000, 1100)을 보여주는 도면이다. 예를 들면, 상기 시스템(1000)은 전동식 동력 공구(예컨대, 원형 톱(예를 들어, 웜 구동 톱(1010)), 왕복 톱(1014), 테이블 톱(1018), 마이터 톱(miter saw)(1022), 앵글 그라인더(1026), SDS Max 해머(1030), 압축기(1034), 진공 장치(1038) 등), 실외 공구(예를 들어, 체인 톱(1042), 스트링 트리머, 헤지 트리머(hedge trimmer), 송풍기, 잔디 깎는 기계 등), 기타 전동식 디바이스(예 : 차량, 다용도 카트, 오프로드 차량, 레저 용 차량 등) 및 비-전동식 전기 디바이스(예를 들어, 전원, 조명(1046), 시험 디바이스, 오디오 디바이스(1050) 등)를 포함한다.

전기 디바이스의 시스템(1100)은 기존 배터리 팩(1104) 또는 고전력 배터리 팩(100A-100C)에 의해 전력을 공급 받도록 작동 가능하다. 도시한 전기 디바이스는 다양한 전동식 동력 공구(예를 들어, 원형 톱(1110), 왕복 톱(1114), 그라인더(1126), 진공 장치(1138), 드릴(1154), 네일러(nailer)(1158), 임팩트 드라이버/렌치(1162) 등), 실외 공구(예를 들어, 스트링 트리머(1166), 헤지 트리머, 송풍기(1170) 등) 등 및 비-전동식 전기 디바이스(예를 들어, 오디오 디바이스(1150), 조명(1174), 시험 디바이스 등)를 포함한다.

일부 구성에 있어서, 배터리 팩(100)은 최대 약 20V(예컨대, 약 18V 내지 약 20V)의 공칭 전압을 가지며, 그리고 약 50A 내지 약 70A 사이의 전류에서 약 1000W 내지 약 1400W 사이에서만 출력하도록 작동 가능하다. 일부 구성에 있어서, 배터리 팩(100)은 고전력(예컨대, 약 1800W 내지 약 2400W 또는 그 이상(2.4 마력(hp) 내지 3.0 hp 또는 그 이상)의 피크 전력)을 출력하도록 작동 가능하다. 이러한 피크 전력을 달성하기 위하여, 증착 코팅(264)이 적용된 상호접속부 및 구성요소를 통해, 배터리 팩(100)으로부터 고전류(예컨대, 약 100A 이상)가 방전된다.

도 51a는 "20S1P"구성(20개의 직렬 연결된 셀들의 하나의 스트링)을 갖는 배터리 팩(100D)을 나타내고; 도 51b는 "20S2P"(20개의 직렬 연결된 셀들의 2 개의 병렬 연결된 스트링)를 갖는 배터리 팩(100E)을 나타낸다. 유사한 배터리 팩이 2017년 6월 30일자로 출원된 "고전력 배터리 전원 시스템"이라는 명칭의 미국 가특허 출원 제62/527,735호에 기술되고 도시되어 있으며, 이 특허의 전체 내용은 본원에 참조로 합체된다

도 52는 배터리 팩(100D-100E)과 함께 사용하기 위한 다양한 고전력 전기 디바이스를 포함하는 고전력 전기 시스템(1000)을 보여준다. 예를 들어, 시스템(1000)은 손에 들고 사용하는 디바이스(즉, 사용 중에 조작자에 의해 지지되도록 구성된 디바이스) 및 손에 들고 사용하지 않는 디바이스(즉, 사용 중에 조작자가 아닌 작업면 또는 지지대에서 지지되는 디바이스)를 포함한다. 이러한 디바이스는 전동식 동력 공구(예를 들어, 드릴, 임팩트 드라이버, 임팩트 렌치, 로터리 해머, 해머 드릴, 톱(원형 톱, 컷-오프 톱(1010), 왕복 톱, 마이터 톱(1014), 테이블 톱(1018) 등), 코어 드릴(1022), 브레이커(1026), 철거 해머, 압축기(1030), 펌프 등), 실외 공구(예를 들어, 체인 톱(1034), 스트링 트리머, 헤지 트리머, 송풍기, 잔디 깎는 기계 등), 배수 청소 및 배관 공구, 건설 공구, 콘크리트 공구, 기타 전동식 디바이스(예컨대, 차량, 다용도 카트, 바퀴 달린 및/또는 자체 추진(self-propelled) 공구 등) 등과, 비-전동식 전기 디바이스(예를 들어, 전원(1038), 조명(1042), AC/DC 어댑터(1046), 발전기 등)를 포함한다.

다른 구성에 있어서, 배터리 팩(100D-100E)은 최대 약 80V의 공칭 전압을 갖는다. 이러한 구성에 있어서, 배터리 팩(100D-100E)은 연속된 지속기간 동안(예컨대, 적어도 5-6분 이상) 고전력(예를 들어, 약 2760W 내지 약 3000W 이상의 전력(3.7 마력(hp) 내지 4.0hp 이상))을 출력하도록 작동 가능하다. 이러한 지속된 전력을 달성하기 위해, 증착 코팅(264)이 적용된 상호접속부 및 구성 요소를 통해 배터리 팩(100D-100E)으로부터 큰 지속 전류(예를 들어, 약 50A 이상)가 방전된다.

도 53a 내지 도 53e는 배터리 팩(100D)의 조립 프로세스를 보여준다. 상기 조립은 (도 53a에 도시 된 바와 같이) 코어 하우징(38) 내에 배터리 셀(10)을 지지함으로써 수행된다. (도 53b에 도시 된 바와 같이) 전도성 스트랩(42)을 배터리 셀(10)에 추가하여 배터리 셀(10)을 직렬 또는 병렬로 접속한다. (도 53c에 도시 된 바와 같이) PCBA(156)를 코어 하우징(38)에 추가한다. 이 단계에서 단자 블록(176)이 추가되거나 추가되지 않을 수 있다.

이어서, 코어 조립체(104)를 코팅기 내에 배치하고, 상기한 바와 같이 증착 코팅(264)을 수행한다. 코어 조립체(104)가 일단 코팅되면,(도 53d에 도시한 바와 같이) 코어 시일(248)을 코어 하우징(38)에 추가하여 배터리 셀(10)을 밀봉한다. 코어 시일(248)은 PCBA(156) 및 단자 블록(176)에의 접속을 위해 코어 시일(248)의 외부로 연장되는 셀 전압 탭(252)을 포함한다. 이어서,(도 53e에 도시한 바와 같이) 플렉스 회로(284)를 코어 조립체(104)에 추가하여 배터리 셀(10)을 PCBA(156) 및 단자 블록(176)에 접속한다. 이어서,(도 53f에 도시한 바와 같이) 코어 어셈블리(104)를 배터리 팩의 외측 하우징(108) 내에 배치한다.

일부 실시예에서, 시일(248) 및/또는 플렉스 회로(284)를 추가한 후에 증착 코팅을 수행할 수 있을 것이다. 이들 실시예에서, 단자 블록(176)은 증착 코팅 전 또는 후에 추가될 수 있을 것이다.

도 54a 내지 도 54e는 배터리 팩(100E)의 조립 프로세스를 유사하게 도시한다. 조립은(도 54a에 도시한 바와 같이) 코어 하우징(38) 내에 배터리 셀(10)을 지지함으로써 수행된다. (도 54b에 도시 된 바와 같이) 전도성 스트랩(42)을 배터리 셀(10)에 추가하여 배터리 셀(10)을 직렬 또는 병렬로 접속한다. (도 54c에 도시한 바와 같이) PCBA(156)를 코어 하우징(38)에 추가한다. 이 단계에서 단자 블록(176)이 추가되거나 추가되지 않을 수 있을 것이다.

이어서, 코어 조립체(104)를 코팅기 내에 배치하고, 상기한 바와 같이 증착 코팅(264)을 수행한다. 코어 조립체(104)가 일단 코팅되면,(도 54d에 도시한 바와 같이) 코어 시일(248)을 코어 하우징(38)에 추가하여 배터리 셀(10)을 밀봉한다. 코어 시일(248)은 PCBA(156) 및 단자 블록(176)에의 접속을 위해 코어 시일(248)의 외부로 연장되는 셀 전압 탭(252)을 포함한다. 이어서, 플렉스 회로(284)를 코어 조립체(104)에 추가하여 배터리 셀(10)을 PCBA(156) 및 단자 블록(176)에 접속할 수 있을 것이다(도시 생략). 이어서, (도 54e에 도시한 바와 같이) 코어 조립체(104)를 배터리 팩의 외측 하우징(108) 내에 배치한다. 일부 실시예에서, 시일(248) 및/또는 플렉스 회로(284)를 추가 한 후에 증착 코팅을 수행할 수 있을 것이다. 이들 실시예에서, 단자 블록(176)은 증착 코팅 전 또는 후에 추가될 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명은 무엇보다도 배터리 팩(100) 내의 배터리 셀(10) 또는 셀(10) 내부로의 물 침입을 저지하기 위한 장치를 제공할 수 있다. 이 장치는 배터리 셀(100)용 밀봉 장치 및/또는 물 침입을 저지하도록 작동하는 배터리 팩(100)의 구조를 포함할 수 있을 것이다.

본 발명을 특정 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명하였지만, 설명한 것과 같은 본 발명의 하나 이상의 독립적인 양태의 범위 및 사상 내에서 다양한 변형 및 수정이 존재한다.

본 발명의 하나 이상의 독립적인 특징 및/또는 독립적인 이점은 청구범위에 기술될 수 있을 것이다.

Claims (140)

1. 배터리 팩에 있어서,
   외측 하우징;
   상기 배터리 팩의 작동을 제어하도록 작동 가능한 컨트롤러;
   상기 외측 하우징에 접속 가능한 셀 모듈로서,
   모듈 하우징,
   상기 모듈 하우징에 의해 지지되는 복수의 배터리 셀들,
   상기 복수의 배터리 셀들 중 적어도 하나에 전기적으로 접속되는 전도성 스트랩(conductive strap),
   상기 컨트롤러와 상기 전도성 스트랩 사이에 접속되는 용접 스트랩(weld strap), 및
   상기 복수의 배터리 셀들에 전기적으로 접속되며 그리고 상기 복수의 배터리 셀들을 전력 전달을 위한 전기 디바이스에 접속하도록 작동 가능한 단자
   를 포함하는 것인, 셀 모듈; 및
   상기 셀 모듈의 적어도 일부에 적용되는 증착 코팅
   을 포함하고,
   상기 증착 코팅은 상기 전도성 스트랩 및 상기 용접 스트랩 중 적어도 하나에 적용되며,
   상기 증착 코팅은 상기 셀 모듈이 상기 외측 하우징 내에 배치되기 전에 적용되는 것인, 배터리 팩.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 증착 코팅은, 실질적으로 상기 셀 모듈 모두에 적용되는 것인, 배터리 팩.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 증착 코팅은, 폴리 (p-크실릴렌(xylylene)) 중합체를 포함하는 것인, 배터리 팩.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 증착 코팅은, 파릴렌(parylene)을 포함하는 것인, 배터리 팩.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 증착 코팅은, 소수성 증착 코팅을 포함하는 것인, 배터리 팩.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 증착 코팅은, 약 20 미크론(㎛) 미만의 두께를 갖는 것인, 배터리 팩.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 기판, 상기 기판 상에 지지되는 전자 구성요소, 및 적어도 상기 전자 구성요소에 적용되는 베이스 코팅을 포함하며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 베이스 코팅 위에 적용되는 것인, 배터리 팩.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 베이스 코팅은, 상기 기판과 상기 전자 구성요소에 적용되는 것인, 배터리 팩.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 단자는, 상기 전기 디바이스의 짝을 이루는 수형 단자의 대향면들과 맞물리도록 작동 가능한 상대 접촉면들을 갖는 암형 단자를 포함하며, 그리고 상기 증착 코팅은, 상기 암형 단자에 적용되며, 상기 상대 접촉면들은, 상기 접촉면들에 대한 상기 증착 코팅의 적용을 저지하도록, 코팅 도중에 맞물리는 것인, 배터리 팩.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 모듈은,
    제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀,
    상기 제1 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 스트랩 및 상기 제2 배터리 셀에 전기적으로 접속되는 제2 전도성 스트랩, 및
    상기 제1 전도성 스트랩에 전기적으로 접속되는 제1 용접 스트랩 및 상기 제2 전도성 스트랩에 전기적으로 접속되는 제2 용접 스트랩으로서, 상기 제1 용접 스트랩과 상기 제2 용접 스트랩 사이에 전압차가 존재하고, 상기 제1 용접 스트랩은, 상기 전압차에 대해 볼트당 0.6 밀리미터(mm) 내지 상기 전압차에 대해 볼트당 약 1.2 mm 사이에 상당하는 거리만큼, 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격되는 것인, 제1 용접 스트랩 및 제2 용접 스트랩
    을 포함하는 것인, 배터리 팩.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 용접 스트랩은, 약 5 mm 내지 약 9 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격되는 것인, 배터리 팩.
13. 제 11항에 있어서,
    상기 증착 코팅은, 상기 거리보다 큰 전기적 간격 거리를 제공하는 것인, 배터리 팩.
14. 제 11항에 있어서,
    각각의 배터리 셀은, 적어도 약 18 mm의 셀 직경 및 적어도 약 65 mm의 셀 길이를 갖는 것인, 배터리 팩.
15. 제 14항에 있어서,
    각각의 배터리 셀은, 약 70 mm의 셀 길이를 갖는 것인, 배터리 팩.
16. 제 15항에 있어서,
    각각의 배터리 셀은, 약 21 mm의 셀 직경을 갖는 것인, 배터리 팩.
17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1 용접 스트랩은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격되는 것인, 배터리 팩.
18. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 상기 제2 배터리 셀과 전기적으로 직렬 접속되며, 그리고 상기 셀 모듈은 상기 제1 배터리 셀과 전기적으로 병렬 접속되는 제3 배터리 셀을 포함하는 것인, 배터리 팩.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 셀 모듈은, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제2 스트링과 전기적으로 병렬 접속되는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제1 스트링을 포함하는 것인, 배터리 팩.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 셀 모듈은, 상기 제1 스트링 및 상기 제2 스트링과 전기적으로 병렬 접속되는, 직렬 접속된 배터리 셀들의 제3 스트링을 포함하는 것인, 배터리 팩.
21. 제 20항에 있어서,
    상기 제1 용접 스트랩은, 약 6.5 mm 내지 약 8.5 mm 사이의 거리만큼 상기 제2 용접 스트랩으로부터 이격되는 것인, 배터리 팩.
22. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 전도성 스트랩과 상기 제2 전도성 스트랩 사이의 전압 전위가, 적어도 약 8.0V인 것인, 배터리 팩.
23. 제 22항에 있어서,
    상기 전압 전위는, 약 17.0V 이하인 것인, 배터리 팩.
24. 제 1항에 있어서,
    상기 모듈 하우징은, 상기 외측 하우징과 대향하는 표면을 갖는 벽을 포함하고, 상기 벽은, 상기 외측 하우징과 상기 표면 사이의 맞물림 영역을 제한하기 위해 상기 표면으로부터 상기 외측 하우징을 향해 돌출하는 격리 애자(Standoff)를 포함하는 것인, 배터리 팩.
25. 제 1항에 있어서,
    상기 외측 하우징은, 상기 증착 코팅에 대한 자외선(UV) 보호를 제공하는 것인, 배터리 팩.
26. 제 1항에 있어서,
    상기 증착 코팅은, 상기 모듈 하우징의 적어도 일부에 적용되며, 그리고 상기 모듈 하우징은, 상기 배터리 팩의 조립 이후에 노출면을 구비하는 것인, 배터리 팩.
27. 제 26항에 있어서,
    상기 노출면은, 상기 증착 코팅의 적용 도중에 마스킹되는 것인, 배터리 팩.
28. 제 26항에 있어서,
    상기 노출면의 적어도 일부가, 상기 증착 코팅의 적용 이전에 거칠게 처리되는 것인, 배터리 팩.
29. 제 28항에 있어서,
    상기 노출면은 에지를 갖고, 상기 에지는 상기 증착 코팅의 적용 이전에 거칠게 처리되는 것인, 배터리 팩.
30. 제 26항에 있어서,
    상기 증착 코팅은, UV-저항 물질로 도핑되는 것인, 배터리 팩.
31. 제 26항에 있어서,
    상기 셀 모듈은, 상기 복수의 배터리 셀들을 지지하는 제1 모듈 하우징 부분 및 상기 노출면을 구비하는 제2 모듈 하우징 부분을 포함하고, 상기 증착 코팅은, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용되며, 상기 제2 모듈 하우징 부분은, 상기 증착 코팅이 상기 제1 모듈 하우징 부분에 적용된 이후에, 상기 제1 모듈 하우징 부분에 접속되는 것인, 배터리 팩.
32. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들 중 하나는 셀 헤더(cell header)를 포함하고, 상기 셀 모듈은 상기 셀 헤더를 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 더 포함하며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 시일에 적용되는 것인, 배터리 팩.
33. 제 32항에 있어서,
    상기 시일은 가스켓을 포함하며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 가스켓에 적용되는 것인, 배터리 팩.
34. 제 1항에 있어서,
    상기 셀 모듈은, 상기 배터리 셀들 중 상기 적어도 하나와 상기 전도성 스트랩 사이의 계면을 밀봉하도록 작동 가능한 시일을 포함하며, 그리고 상기 증착 코팅은 상기 시일에 적용되는 것인, 배터리 팩.
35. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 전동식 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능한 것인, 배터리 팩.
36. 제 35항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 동력 공구(power tool)와 실외 공구 중 적어도 하나에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능한 것인, 배터리 팩.
37. 제 36항에 있어서,
    상기 배터리 팩은, 톱에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능한 것인, 배터리 팩.
38. 제 36항에 있어서,
    상기 동력 공구와 실외 공구 중 상기 적어도 하나는, 손에 들고 사용하는 공구(hand-held tool)를 포함하고, 상기 손에 들고 사용하는 공구는 작동 중에 사용자에 의해 지지 가능한 것인, 배터리 팩.
39. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 배터리 셀은, 리튬-기반 화학적 성질을 갖는 것인, 배터리 팩.
40. 제 1항에 있어서,
    상기 증착 코팅은, 200 Volts/micron(V/㎛) 내지 300 V/㎛ 사이의 절연 파괴 강도를 갖는 것인, 배터리 팩.
41. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 배터리 셀들은, 약 50℃ 내지 약 110℃의 작동 온도까지 상기 전기 디바이스에 방전 전류를 공급하도록 작동 가능한 것인, 배터리 팩.
42. 제 1항에 있어서,
    상기 증착 코팅은, 무기 시약 또는 유기 용매에 노출될 때, 10% 미만의 팽윤성(swelling)의 부식 저항성을 코팅된 구성요소에 제공하는 것인, 배터리 팩.
43. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 용량을 가지며, 그리고 상기 증착 코팅은 적어도 부분적으로 충전된 배터리 셀에 적용되는 것인, 배터리 팩.
44. 제 43항에 있어서,
    상기 증착 코팅은, 상기 용량의 적어도 약 20%로 충전된 배터리 셀에 적용되는 것인, 배터리 팩.
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