KR20170083088A - 배터리 커넥터 시스템의 버스 바 - Google Patents

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Abstract

배터리 모듈의 인접한 배터리 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바(130)는 가요성 접합부(144)에 의해 연결된 제1 레그(140) 및 제2 레그를 갖는 베이스를 포함한다. 가요성 접합부는 제1 레그가 제2 레그 상에 위치하도록 접힌다. 제1 단자 탭(134)은 제1 레그로부터 연장된다. 제1 단자 탭은 제1 배터리 셀들의 대응되는 배터리 단자에 종단되도록 구성된다. 제2 단자 탭(136)은 제2 레그로부터 연장된다. 제2 단자 탭은 제2 배터리 셀들의 대응되는 배터리 셀 단자에 종단되도록 구성된다. 제1 및 제2 단자 탭들은 제1 단자 탭이 가요성 접합부에 의해 제2 단자 탭과 독립하여 수직으로 위치하도록 나란히 배치된다.

Description

배터리 커넥터 시스템의 버스 바 {BUS BAR FOR A BATTERY CONNECTOR SYSTEM}
본 발명의 주제는 일반적으로 배터리 커넥터 시스템들을 위한 가요성 버스 바(flexible bus bar)들에 관한 것이다.
전기 자동차들 또는 하이브리드 자동차들을 위한 배터리 모듈들과 같은 배터리 모듈들은 일반적으로 배터리 모듈들을 형성하기 위해 함께 그룹화된 복수의 셀들을 포함한다. 배터리 모듈들은 배터리 팩들을 형성하기 위해 서로 연결된다. 각각의 셀은 전기적으로 함께 연결되는 양극 및 음극 셀 단자들을 포함한다. 양극 및 음극 셀 단자들은 버스 바들을 사용하여 연결된다. 전형적으로, 양극 및 음극 셀 단자들은 보통 나사식 포스트(threaded post) 또는 볼트(bolt)를 포함한다. 버스 바는 너트를 사용하여 포스트에 연결된다. 이러한 연결들에는 시간이 오래 걸리며 과도하거나 부족한 토크, 또는 교차 스레딩과 같은 다른 문제점을 가질 수 있다. 다른 구성에서, 버스 바들을 셀 단자들에 용접함으로써 나사식 포스트 또는 볼트의 문제점을 피할 수 있다. 그러나, 버스 바들을 셀 단자들에 용접할 때 문제들이 발생한다. 예를 들어, 레이저 용접과 같은 용접은 버스 바들과 대응되는 셀 단자들 사이의 양호한 물리적 접촉을 요구한다. 그러나 제조 위치 허용 오차의 누적 (manufacturing position tolerance stack up)으로 인해 셀 단자들이 서로 상이한 수직 위치에 있을 때 문제들이 발생한다. 버스 바의 일측이 하방으로 가압되어 대응하는 단자를 가압할 때, 버스 바의 타측은 대응하는 셀 단자로부터 상방으로 들어 올려질 수 있기 때문에, 단단한 버스 바(rigid bus bar)들을 갖는 것은 문제가 된다.
버스 바들을 셀 단자들에 종단(termination)하기 위해 적은 비용의, 가요성 버스 바들을 사용하는 배터리 모듈들에 대한 필요성이 남아있다.
상기한 문제점은 가요성 접합부(flexible joint)에 의해 연결된 제1 레그(leg) 및 제2 레그를 갖는 베이스를 포함하는 배터리 모듈의 인접한 배터리 셀들을 전기적으로 연결하기 위한 본 명세서에 개시된 바와 같은 버스 바에 의해 해결된다. 가요성 접합부는 제1 레그가 제2 레그 상에 위치하도록 접힌다. 제1 단자 탭(terminal tab)은 제1 레그로부터 연장된다. 제1 단자 탭은 제1 배터리 셀들의 대응되는 배터리 단자에 종단되도록 구성된다. 제2 단자 탭은 제2 레그로부터 연장된다. 제2 단자 탭은 제2 배터리 셀의 대응되는 배터리 단자에 종단되도록 구성된다. 제1 및 제2 단자 탭들은 제 1 단자 탭이 가요성 접합부에 의해 제2 단자 탭과 독립적으로 수직으로 위치할 수 있도록 나란히 배치된다.
본 발명은 셀 단자들에 종단(termination)하기 위해 적은 비용의, 가요성 버스 바들을 사용하는 배터리 모듈들을 제공할 수 있다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 통해 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템의 상부 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 커넥터 시스템의 배터리 모듈의 상부 사시도이다.
도 3은 배터리 모듈의 배터리 셀들에 종단된 버스 바 어셈블리를 도시한 배터리 커넥터 시스템의 일부의 상부 사시도이다.
도 4는 예시적인 실시 예에 따라 형성된 버스 바의 상면 사시도이다.
도 5는 제조 중의 버스 바를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 선 6-6을 따라 절단한 버스 바의 일부의 단면도이다.
도 7은 도 4의 선 7-7을 따라 절단한 버스 바의 일부분의 단면도이다.
도 8은 예시적인 실시 예에 따른 버스 바 어셈블리의 상부 사시도이다.
도 9는 예시적인 실시 예에 따른 배터리 커넥터 시스템의 집적된 서미스터를 갖는 캐리어 어셈블리의 상부 사시도이다.
도 10은 예시적인 실시 예에 따른 배터리 커넥터 시스템의 캐리어 어셈블리의 상부 사시도이다.
도 11은 예시적인 실시 예에 따른 버스 바 어셈블리의 상부 사시도이다.
도 12는 예시적인 실시 예에 따른 버스 바 어셈블리의 상부 사시도이다.
도 13은 예시적인 실시 예에 따른 버스 바 어셈블리의 상부 사시도이다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따라 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)의 상부 사시도이다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(110) 및 캐리어 어셈블리(102)를 포함한다. 캐리어 어셈블리(102)는 복수의 버스 바 어셈블리(106)들을 유지하는 하나 이상의 캐리어 하우징(104)들을 포함한다. 버스 바 어셈블리(106)들은 배터리 모듈(110) 및/또는 배터리 모듈(110)과 관련된 제어 기능들을 모니터링 할 수 있는 회로 모듈(108)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2는 배터리 모듈(110)의 배터리 셀(112)들을 도시하기 위해 캐리어 어셈블리(102)(도 1에 도시됨)가 제거된 배터리 모듈(110)의 상부 사시도이다. 배터리 모듈(110)은, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같은 차량의 배터리 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 대안적인 실시 예들에서, 배터리 모듈(110)은 다른 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 복수의 배터리 모듈(110)들은 배터리 팩 어셈블리를 형성하기 위해 함께 결합될 수 있다.
각각의 배터리 모듈(110)은 각기둥 형태의(prismatic) 배터리 셀들과 같은 복수의 배터리 셀(112)들을 포함한다. 배터리 셀(112)들은 적층 구성(stack configuration)으로 나란히 배치되어 배터리 모듈(110)을 형성한다. 선택적으로, 배터리 모듈(110)은 배터리 셀(112)들을 유지하는 케이스 또는 다른 하우징을 포함할 수 있다. 배터리 커버(미도시)가 배터리 셀(112)들 및 캐리어 어셈블리(102)의 상부들 상에 제공될 수 있다. 배터리 커버는 각각의 배터리 셀(112)들을 덮을 수 있다.
각각의 배터리 모듈(110)은 양극 배터리 단자(114) 및 음극 배터리 단자(116)를 포함한다. 단자들(114, 116)은 외부 전원 케이블에 연결되도록 구성되거나, 대안적으로, 모듈간 커넥터(module-to-module connector)를 사용하는 것과 같이, 다른 배터리 모듈(110)의 배터리 셀 단자들에 버스로 연결될 수 있다. 각각의 배터리 셀(112)은 양극 배터리 셀 단자(120) 및 음극 배터리 셀 단자(122)를 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 양극 셀 단자(120)는 대응되는 버스 바 어셈블리(106)(도 1에 도시됨)에 의해 인접한 배터리 셀(112)의 인접한 음극 배터리 셀 단자(122)에 연결된다. 마찬가지로, 음극 셀 단자(122)는 대응되는 버스 바 어셈블리(106)에 의해 인접한 배터리 셀(112)의 인접한 양극 배터리 셀 단자(120)에 연결된다. 단부(end) 배터리 셀(112)들의 셀 단자들(120, 122)은 배터리 단자들(114, 116)을 한정(define)할 수 있다.
도 3은 대응되는 배터리 셀(112)들에 종단된 버스 바 어셈블리(106)들 중 하나를 도시한 배터리 커넥터 시스템(100)의 일부의 상부 사시도이다. 캐리어 하우징(104)은 버스 바 어셈블리(106)를 배터리 셀들(112)에 대해 위치시키며, 예를 들어 양극 및 음극 배터리 셀 단자들(120, 122)(도 2에 도시됨)의 수직 상부에 위치시킨다. 예시적인 실시 예에서, 버스 바 어셈블리(106)는 배터리 셀 단자들(120, 122)에 용접된다. 예를 들어, 버스 바 어셈블리(106)는 배터리 셀 단자들(120, 122)에 레이저 용접되거나(lase welded), 초음파 용접되거나(ultrasonic welded), 저항 용접되거나(resistance welded), 다른 형태로 용접될 수 있다. 대안적인 실시 예들에서 버스 바 어셈블리(106)는 다른 프로세스들 또는 방법들에 의해 종단될 수 있다.
버스 바 어셈블리(106)는 베이스(132)와 그로부터 연장되는 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)을 갖는 버스 바(130)를 포함한다. 제1 단자 탭(134)은, 예를 들어 양극 배터리 셀 단자(120)와 같은, 배터리 셀 단자들 중 어느 하나에 종단(레이저 용접 등)되도록 구성되고, 제2 단자 탭(136)은, 예를 들어 음극 배터리 셀 단자(122)와 같은, 다른 배터리 셀 단자에 종단(레이저 용접 등)되도록 구성된다. 단자 탭들(134, 136)이 대응되는 배터리 셀 단자들(120, 122) 상에 위치하도록, 단자 탭들(134, 136)은 서로 나란히 배치된다. 선택적으로, 버스 바(130) 및 배터리 셀 단자들(120, 122)은 동일하거나 유사한 금속으로 제조될 수 있다(예를 들어, 버스 바(103)가 알루미늄이고 배터리 셀 단자들(120, 122)이 알루미늄이거나, 버스바(130)가 구리이고 배터리 셀 단자들(120, 122)이 구리). 대안적으로, 버스 바(130) 및 배터리 셀 단자들(120, 122)은 상이한 금속으로 제조될 수 있다(예를 들어, 버스 바(130)가 알루미늄이고 배터리 셀 단자들(120, 122)이 구리). 선택적으로, 버스 바(130)는, 예를 들어, 일부는 알루미늄(또는 알루미늄 합금)이고 일부는 구리(또는 구리 합금)인 것과 같은 바이메탈(bi-metal)일 수 있다.
레이저 용접과 같은 종단 처리 동안, 제1 단자 탭(134)은 화살표 A로 도시된 가압력에 의해 하방으로 가압되고, 제2 단자 탭(136)은 화살표 B로 도시된 가압력에 의해 하방으로 가압된다. 배터리 셀 단자들(120, 122)로의 레이저 용접을 위해, 단자 탭들(134, 136)은 배터리 셀 단자들(120, 122)과 물리적으로 접촉하도록 하방으로 가압된다. 단자 탭들(134, 136) 및 배터리 셀 단자들(120, 122) 사이의 양호한 물리적 접촉을 보장하기 위해, 예시적인 실시 예에서, 단자 탭들(134, 136)은 상호간에 독립적으로 이동 가능하다. 예를 들어, 배터리 셀 단자(122)에 대해 하방으로 가압되는 단자 탭(136)에 대해 독립적으로, 단자 탭(134)이 배터리 셀 단자(120)에 대해 하방으로 가압될 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 단자 탭들(134, 136)은 서로 독립적으로 수직으로 위치할 수 있다. 그 결과, 제1 단자 탭(134)이 제2 단자 탭(136)보다 더 하방으로 가압되거나 제2 단자 탭(136)이 제1 단자 탭(134)보다 더 하방으로 가압될 수 있다. 이와 같이, 단자 탭들(134, 136)은 배터리 셀 단자들(120, 122)을 갖는 인접한 배터리 셀(112)들을 상이한 수직 위치들에 수용할 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈(110) 내에서, 일부 배터리 셀(112)들은 상이한 배향 또는 위치로 이동되거나 유지될 수 있다. 추가로, 배터리 셀(112)들은 상이한 허용 오차로 제조될 수 있고, 그에 따라 배터리 셀 단자들(120, 122)은 동일 평면 상에 위치하지 않을 수 있다. 레이저 용접과 같은 효과적인 종단을 위해, 단자 탭들(134, 136)은 모두 대응되는 배터리 단자들(120, 122)과 밀접하게 접촉되어야 한다. 단자 탭들(134, 136)이 독립적으로 위치할 수 있도록 함으로써, 배터리 셀 단자들(120, 122)에 대한 단자 탭들(134, 136)의 적절한 위치 설정이 가능해진다. 예시적인 실시 예에서, 베이스(132)는 유연성이 있어 단자 탭들(134, 136)의 독립적인 이동을 허용하도록 한다.
도 4는 예시적인 실시 예에 따라 형성된 버스 바(130)의 상면 사시도이다. 베이스(132)는 버스 바(130)의 후방에 제공되는 한편, 단자 탭들(134, 136)은 버스 바(130)의 전방에 제공된다. 베이스(132)는 가요성 접합부(flexible joint)(144)에 의해 연결된 제1 레그(140) 및 제2 레그(142)를 갖는다. 가요성 접합부(144)는 제1 레그(140)가 제2 레그(144) 상에 위치하도록 접힌다. 제1 레그(140), 제2 레그(142) 및 가요성 접합부(144)는 단일 구조체로서 일체로 형성된다. 예시적인 실시 예에서, 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)은 단일 구조체의 일부로서 일체로 형성된다. 예시적인 실시 예에서, 가요성 접합부(144)는 제1 및 제2 레그들(140, 142) 사이에서 U자형(U-shaped)이다. 제 1 레그 (140), 제 2 레그 (142) 및 가요성 접합부(144)는 제1 및 제2 단자 탭 (134, 136)의 길이 방향 후방으로 제1 및 제2 단자 탭 (134, 136)을 따라 연장된다. 그 결과, 제1 단자 탭(134)은 제1 레그(140) 및 가요성 접합부(144)의 전방에 위치한다. 제2 단자 탭(136)은 제1 레그(140) 및 가요성 접합부(144)의 전방에 위치된다. 단자 탭들(134, 136)은 제1 레그(140)의 전방에 위치하는 것에 더하여, 또는 그에 대안적으로, 제2 레그(142)의 전방에 위치할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제2 단자 탭(136)은 제1 단자 탭(134)과 동일 평면 상에 있도록 구부러진다. 예를 들어, 제2 단자 탭(136)은 제2 단자 탭(136)이 제1 단자 탭(134)과 정렬되도록 공통 수직 평면을 따라 제2 레그(142)로부터 상방으로 전이하는 전이부(transition portion)(146)를 포함할 수 있다. 전이부(146)는 제2 단자 탭(136)을 제1 단자 탭(134)과 동일 평면 상에 위치시키기 위한 2개의 90° 굴곡부를 포함할 수 있다. 대안적인 실시 예에서, 제1 단자 탭(134)은 전이부를 포함하는 제2 단자 탭(136)에 더하여, 또는 그에 대신하여 전이부를 포함할 수 있다.
제1 단자 탭(134)은 제1 레그(140)로부터 가요성 접합부(144)에 대향하는 전방 가장자리(front edge)(150)로 전방 연장된다. 제2 단자 탭(136)은 제2 레그(142)로부터 가요성 접합부(144)에 대향하는 전방 가장자리(152)로 연장된다. 예시적인 실시 예에서, 전방 가장자리(150, 152)는 가요성 접합부(144)에 대체로(generally) 평행하게 연장되는 전방 축(154)을 따라 대체로 정렬된다.
제1 단자 탭(134)은 내부 측면(inner side)(160) 및 내부 측면(160)에 대향하는 외부 측면(outer side)(162)을 갖는다. 내부 및 외부 측면들(160, 162)은 제1 레그(140)로부터 전방 가장자리(150)로 연장된다. 내부 및 외부 측면들(160, 162)은 선형일 수 있다. 내부 및 외부 측면들(160, 162)은 전방 가장자리(150)에 대해 대체로 수직일 수 있다.
제2 단자 탭(136)은 내부 측면(164) 및 내부 측면(164)에 대향하는 외부 측면(166)을 포함한다. 내부 및 외부 측면들(164, 166)은 제2 레그(142)로부터 전방 가장자리(152)로 연장된다. 내부 및 외부 측면들(164, 166)은 선형일 수 있다. 내부 및 외부 측면들(164, 166)은 전방 가장자리(152)에 대해 대체로 수직일 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 내부 측면들(160, 164)이 서로 인접하게 위치하고 서로 마주보도록, 단자 탭들(134, 136)은 서로 나란히 배치된다. 외부 측면들(162, 166)은 서로 대향한다. 제1 단자 탭(134)은 내부 측면(160)과 외부 측면(162) 사이의 전방 가장자리(150)를 따라 가로 방향으로 연장된다. 유사하게, 제2 단자 탭(136)은 내부 측면(164)과 외부 측면(166) 사이의 전방 가장자리(152)를 따라 가로 방향으로 연장된다. 베이스(132)는 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136) 뒤에서 가로 방향으로 연장되고, 적어도 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)의 결합된 너비만큼의 폭(168)을 갖는다. 예를 들어, 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136) 사이에 약간의 간극(slight gap)이 형성될 수 있다.
제1 단자 탭(134)은 배터리 셀 단자(120)(도 2에 도시됨)를 마주보는 내부 표면(inner surface)(170) 및 내부 표면(170)에 대향하는 외부 표면(outer surface)(172)을 갖는다. 제2 단자 탭(136)은 배터리 셀 단자(122)(도 2에 도시됨)를 향하도록 구성되는 내부 표면(174) 및 내부 표면(174)에 대향하는 외부 표면(176)을 갖는다. 예시적인 실시 예에서, 내부 표면들(170, 174)은 휴지 위치(resting position)에서와 같이 대체로 동일 평면 상에 위치한다; 그러나, 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)이 배터리 셀 단자들(120, 122)에 대해 가압되면, 내부 표면들(170, 174)은 배터리 셀 단자들(120, 122)의 높이 변화를 수용하기 위해 동일 평면 상에 위치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 단자 탭들(134, 136)은 휴지 위치들로부터 편향 위치들(deflected positions)로 편향될 수 있다.
버스 바(130)는 휴지 위치를 정의하는 특정 형상으로 스탬핑되고 형성될 수 있다. 휴지 위치에서, 내부 표면들(170, 174)은 대체로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 그러나, 일단 단자 탭들(134, 136)이 편향 위치까지 배터리 셀 단자들(120, 122)에 대해 하방으로 가압되면, 단자 탭들(134, 136)은 더 이상 동일 평면 상에 위치하지 않을 수 있다.
도 5는 스탬핑된 이후이지만 최종 형상으로 형성되기 이전의 버스 바(130)를 도시한다. 스탬핑 될 때, 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)은 베이스(132)의 대향하는 측면들 상에 위치한다. 그러나, 베이스(132)의 일부를 말거나(roll) 접거나(fold) 하여 가요성 접합부(144)를 형성한 이후에, 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)은 베이스(132)의 동일한 측면에 위치한다(예를 들어, 도3 참조).
가요성 접합부(144)를 정의하는 베이스(132)의 영역은 도 5에서 영역(area)(180)으로 식별된다. 이러한 영역(180)은 버스 바(130)를 형성하기 이전에 박형화(thinned)될 수 있다. 예를 들어, 영역(180)은 영역(180)을 박형화하기 위해 옴폭 패이거나(indented) 가압될 수 있다. 영역(180)은 영역(180)을 박형화하기 위해 늘어질(stretched) 수 있다. 영역(180)으로부터 물질(material)이 영역(180)을 박형화하기 위해 제거될 수 있다. 영역(180)을 박형화함으로써, 가요성 접합부(144)는 더욱 유연해질 수 있다. 대안적으로, 이러한 영역(180)은 버스 바(130)를 형성하기 이전에 박형화되지 않을 수도 있다.
도 6은 도 4의 선 6-6을 따라 절단한 버스 바(130)의 일부분의 단면도이다. 도 7은 도 4의 선 7-7을 따라 절단한 버스 바(130)의 일부분의 단면도이다. 도 6 및 도 7은 각각 대응되는 배터리 셀 단자들(120, 122)에 종단된 단자 탭들(134, 136)을 도시한다. 단자 탭들(134, 136)은 대체로 동일 평면 상에 위치한다. 가요성 접합부(144)는 제1 레그(140)를 제2 레그(142) 상에 위치시킨다. 전이부(146)는 제2 단자 탭(136)을 제2 레그(142)로부터 제1 단자 탭(134)과 동일한 수직 높이까지 상방으로 전이시킨다.
도 8은 예시적인 실시 예에 따른 버스 바 어셈블리(106)의 상부 사시도이다. 버스 바 어셈블리(106)는 버스 바(130), 버스 바(130)에 연결된 전압 센서(190) 및 버스 바(130)에 연결된 서미스터(thermistor)(192)를 포함한다.
전압 센서(190)는 중앙 배터리 관리 시스템과 같이, 대응되는 배터리 셀(112)들의 전압 센싱과 같은 센싱을 제공한다. 전압 센서(190)는 전압 센서(190)를 베이스(132)에 용접하는 등에 의해, 대응되는 버스 바(130)에 전기적으로 연결된다. 대안적인 실시 예들에서 전압 센서(190)는 압착(crimping), 납땜(soldering), 절연 변위 연결(insulation displacement connection), 퀵 연결(quick connection), 배선(wiring) 등과 같은 다른 프로세스들 또는 다른 방법들에 의해 종단될 수 있다. 전압 센서(190)는 회로 모듈(108)(도 1에 도시됨)에 종단될 수 있는 종단 단부(terminating end)(194)를 포함한다. 예를 들어, 종단 단부(194)는 회로 모듈(108)의 회로 기판에 압입(press-fit)되도록 구성된 핀(pin)일 수 있다. 종단 단부(194)는 핀, 테일(tail), 빔(beam) 또는 회로 모듈(108)의 회로 기판에 납땜되도록 구성된 다른 구조일 수 있다. 종단 단부(194)는 회로 모듈(108)의 와이어(wire)에 납땜, 압착되거나 아니면 절연 변위 연결 등에 의해 종단될 수 있다. 종단 단부(194)는 버스 바(130)에 흡착(snapped)되는 단자일 수 있다. 종단 단부(194)는 버스 바(130)에 직접 종단될 수 있는 와이어일 수 있다.
서미스터(192)는 셀 온도를 나타내는 버스 바(130)의 온도 감지와 같은 센싱을 제공한다. 예시적인 실시 예에서, 버스 바(130)는 버스 바(130)로부터(예를 들어, 제1 레그(140)로부터) 연장되고 원통(barrel)(196) 내에 형성되는 탭을 포함한다. 서미스터(192)는 원통(196) 내에 수용된 하나 이상의 와이어(198)들을 포함한다. 서미스터(192)는 와이어(198)(들)에 연결된 온도 센서를 포함할 수 있다. 와이어(198)들 및/또는 온도 센서는, 원통(196) 내에 열 전도성 물질(thermal conductive material)을 포팅(potting)시키는 등에 의해, 원통(196)과 열 접촉 상태로 원통(196) 내부에 매립될 수 있다. 원통(196)은 서미스터(192) 및 포팅 물질의 용기를 정의한다. 다른 대안적인 실시 예에서, 원통(196)은 와이어(198)들에 압착될 수 있다. 와이어(198)들은 회로 모듈(108)에 종단될 수 있는 단부들을 포함한다. 예를 들어, 와이어(198)들은 회로 모듈(108)의 회로 보드에 압입될 수 있다. 와이어(198)들은 회로 모듈(108)의 회로 보드에 납땜될 수 있다. 와이어(198)들은 회로 모듈(108)의 와이어에 납땜, 압착되거나 아니면 종단될 수 있다(도 9 참조).
도 9는 예시적인 실시 예에 따른 캐리어 어셈블리(102)의 상부 사시도이다. 캐리어 어셈블리(102)는 복수의 버스 바 어셈블리(106)들을 유지하는 것으로 도시되어 있다. 도시된 실시 예에서, 회로 기판을 포함하는 도 1에 도시된 회로 모듈(108)과 대조적으로, 캐리어 어셈블리(102)는 와이어 하니스(wire harness)(200) 및 커넥터(202)를 포함하는 회로 모듈(108)을 포함한다. 커넥터(202)는 중앙 배터리 관리 장치와 같이 캐리어 어셈블리(102)로부터 원격에 위치할 수 있다. 선택적으로, 커넥터(202)는 캐리어 하우징(104)에 의해 유지될 수 있다.
와이어 하니스(200)는 대응하는 전압 센싱 리드(190)들에 연결된 복수의 와이어(204)들을 포함한다. 와이어 하니스(200)는 대응하는 서미스터(192)들에 연결된 복수의 와이어(206)들을 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 각각의 버스 바 어셈블리(106)는 대응하는 전압 감지 리드(190)를 포함하는 한편, 단지 몇 개의 버스 바 어셉블리(106)들이 서미스터(192)들을 포함한다.
도 10은 예시적인 실시 예에 따른 캐리어 어셈블리(102)의 상부 사시도이다. 캐리어 어셈블리(102)는 복수의 버스 바 어셈블리(106)들을 유지하는 것으로 도시되어 있다. 버스 바(130)들을 배터리 셀 단자들(120, 122)에 용접하는 동안 버스 바(130)들의 구부러짐 또는 이동을 수용하기 위해, 캐리어 어셈블리(102)는 유연할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 하우징(104)의 부분들은 이동을 허용하도록 분할될 수 있다. 대안적인 실시 예에서, 버스 바(130)들을 유지하는 캐리어 하우징(104) 내의 포켓들은 단자 탭들(134, 136)의 독립적인 이동을 허용하는 방식으로 버스 바(130)들을 지지할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 회로 모듈(108)은 회로 기판(210)을 포함한다. 회로 기판 (210)은 캐리어 하우징(104)의 상부를 따라 배치된다. 전기 부품들은 회로 기판(210) 상에 제공될 수 있고 대응되는 전압 센서(190)들 및/또는 서미스터(192)들에 전기적으로 연결될 수 있다.
회로 기판(210)은 대응되는 전압 센싱 리드(190)들을 수용하는 복수의 관통부(via)(212)들을 포함한다. 전압 센싱 리드(190)들은 관통부(212)들 내에 납땜될 수 있다. 회로 기판(210)은 대응하는 서미스터(192)들에 연결된 복수의 관통부(214)들을 포함한다. 서미스터(192)들은 관통부(214)들 내에 납땜될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 각각의 버스 바(130)는 대응되는 전압 센싱 리드(190)를 포함하는 한편, 단지 몇 개의 버스 바(130)가 서미스터(192)들을 포함한다. 회로 보드(210)는 인쇄 회로 기판, 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board), 가요성 플랫 케이블(flexible flat cable) 또는 다른 유형의 기판일 수 있다.
도 11은, 도 8에 도시된 실시 예에서와 같이 개별 전압 센서와 대조적으로, 일체형 전압 센서(220)를 갖는 예시적인 실시 예에 따른 버스 바 어셈블리(106)의 상부 사시도이다. 버스 바 어셈블리(106),는 알루미늄 단자 탭(134) 및 구리 단자 탭(136)을 갖는 버스 바와 같은 바이메탈 버스 바(예를 들어, Cu-Al 바이메탈)일 수 있다. 전압 센서(220)는 구리 물질 또는 알루미늄 물질과 같이 대응되는 단자 탭과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 도시된 실시 예에서, 전압 센서(220)는 단자 탭(134)으로부터(예를 들어, 가요성 접합부(144)에서 또는 그 부근에서) 연장된다; 그러나 전압 센서(220)는 버스 바(130)를 따라 임의의 위치에 제공될 수 있다. 전압 센서(220)는 단자 탭(134)으로부터 직립(upstanding)하도록 하나 이상의 굽힘 선들(bend lines)에서 접히는 것과 같이, 버스 바(130)와 함께 스탬핑되고 형성될 수 있다.
도 12는 캐리어 하우징(104) 내에 일체형 전압 센서(220)를 갖는 버스 바 어셈블리 (106)의 상부 사시도이다. 버스 바(130)는 대응되는 배터리 단자(116)를 수용하는 단자 탭(136) 내 개구부(230)를 포함한다(다른 다양한 실시 예에서 개구부(230)는 배터리 단자(114)를 수용하기 위한 단자 탭(134) 내에 제공될 수 있다). 버스 바 어셈블리(106)는 바이메탈 버스 바일 수 있다.
도 13은 캐리어 하우징(104) 내에 일체형 전압 센서(240)를 갖는 버스 바 어셈블리(106)의 상면 사시도이다. 도시된 실시 예에서, 단자 탭들(134, 136)은 평평하거나 평면이고 그들 사이에 가요성 접합부를 포함하지 않는다; 그러나 전압 센서(240)는 회로 모듈(108)(도 1에 도시됨)에 대한 종단 단부(244)의 부유 결합(floating engagement)를 허용하기 위해 가요성 접합부(242)를 포함한다. 단자 탭(136)은 대응되는 배터리 단자(116)를 수용하는 개구부(246)를 포함한다. 전압 센서(240)는 바이메탈 전압 센서일 수 있다. 전압 센서(240)는 회로 모듈(108)에 정렬하기 위해, 예를 들어 상하 및/또는 좌우로 이동 가능하고 가요성이 있는 3차원 형상으로 구부러질 수 있다.
상기한 설명은 예시적인 것이고 제한적이 아닌 것임이 이해되어야 한다. 예를 들어, 상술한 실시 예들(및/또는 그 양태들)은 서로 결합되어 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 물질을 적응(adapt)시키기 위해 다양한 수정이 가해질 수 있다. 본 명세서에 기재된 치수, 물질의 타입, 다양한 구성 요소들의 방위 및 다양한 구성 요소들의 수 및 위치들은 특정 실시 예의 파라미터들을 정의하기 위한 것이고, 결코 제한적이지 않으며 단지 예시적인 실시 예들이다. 청구 범위의 사상 및 범위 내의 많은 다른 실시 예들 및 수정들은 상기 설명을 검토함으로써 당업자에게 자명해질 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위를 참조하여, 그러한 청구 범위가 부여되는 균등물의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다.
100: 배터리 커넥터 시스템
110: 배터리 모듈
102: 캐리어 어셈블리
104: 캐리어 하우징
106: 버스 바 어셈블리
108: 회로 모듈

Claims (10)

  1. 배터리 모듈(110)의 인접한 배터리 셀들(112)을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바(130)로서,
    가요성 접합부(144)에 의해 연결된 제1 레그(140) 및 제2 레그(142)를 갖는 베이스(132) - 상기 가요성 접합부는 상기 제1 레그가 상기 제2 레그 상에 위치하도록 접힘 - ;
    상기 제1 레그로부터 연장되는 제1 단자 탭(134) - 상기 제1 단자 탭은 제1 배터리 셀들의 대응되는 배터리 셀 단자(120)에 종단되도록 구성됨 - ; 및
    상기 제2 레그로부터 연장되는 제2 단자 탭(136) - 상기 제2 단자 탭은 제2 배터리 셀들의 대응되는 배터리 셀 단자(122)에 종단되도록 구성됨 - 을 포함하고;
    상기 제1 및 제2 단자 탭들은 나란히 배치되고, 상기 제1 단자 탭은 상기 가요성 접합부에 의해 상기 제2 단자 탭과 독립하여 수직으로 위치 가능한 것을 특징으로 하는 버스 바.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가요성 접합부(144)는,
    상기 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)보다 얇은 것을 특징으로 하는 버스 바.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 레그(140), 상기 제2 레그(142) 및 상기 가요성 접합부(144)는 단일 구조체로서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 버스 바.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단자 탭들(134, 136)은 대체로 동일 평면 상에 위치하지만 서로에 대해 독립적으로 이동 가능한 버스 바.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가요성 접합부(144)는 U자형(U-shaped)인 것을 특징으로 하는 버스 바.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 레그(140)는 상기 제1 단자 탭(134) 및 상기 제2 단자 탭(136)을 따라 길이 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 버스 바.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 단자 탭(134)은 상기 제1 배터리 셀(112)의 상기 배터리 셀 단자(122)에 대해 레이저 용접을 위해 가압되도록 구성되고, 상기 제2 단자 탭(136)은 상기 제1 단자 탭과 독립적으로 상기 배터리 셀(112)의 상기 배터리 셀 단자(122)에 대해 레이저 용접을 위해 가압되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 버스 바.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 단자 탭(134)은 상기 가요성 접합부(144)에 대향하는 전방 가장자리(150)를 갖고, 상기 제2 단자 탭(136)은 상기 가요성 접합부에 대향하는 전방 가장자리(152)를 갖고, 상기 제1 단자 탭의 상기 전방 가장자리는 상기 제2 단자 탭의 상기 전방 가장자리와 대체로 정렬되는 것을 특징으로 하는 버스 바.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 단자 탭(134)은 내부 측면(160) 및 외부 측면(162)을 갖고, 상기 제2 단자 탭(136)은 내부 측면(164) 및 외부 측면(166)을 갖고, 상기 내부 측면들은 서로 마주보도록 서로 인접하게 위치하고, 상기 외부 측면들은 서로 반대 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 버스 바.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 단자 탭(134) 및 상기 제2 단자 탭(136)은 대응되는 상기 내부 및 외부 측면들(160, 162, 164, 166) 사이에서 가로 방향으로 연장되고, 상기 베이스(132)는 상기 제2 및 제2 단자 탭들의 결합된 너비보다 큰 폭(168)을 갖는 것을 특징으로 하는 버스 바.

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