KR20170134545A - 전지셀 어셈블리 - Google Patents

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KR20170134545A
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Abstract

전지셀 어셈블리는 플라스틱 시트, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전도성 패드들, 제 1 및 제 2 저항 트레이스들, 감지 회로, 프로세서, 및 전기 커넥터를 포함하고 있는 박막 센서 어셈블리를 포함하고 있다. 상기 플라스틱 시트는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고 있다. 상기 플라스틱 시트는 제 1 및 제 2 시트부들, 제 1 연결부, 및 제 1, 제 2, 및 제 3 탭들을 더 포함하고 있다. 상기 제 1 연결부는 제 1 및 제 2 시트부들 사이에 연결되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 저항 트레이스들은 제 1 및 제 2 시트부들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 전도성 패드들은 제 1 면 상에서, 제 1 및 제 2 탭들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있다.

Description

전지셀 어셈블리
본 발명은 전지셀 어셈블리에 관한 것이다.
본 출원은 2015.08.20 일자 미국 특허 출원 제14/831,120호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 미국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
종래의 전지셀 어셈블리는 전지셀들의 온도 수준 및 전압을 정확하게 결정하기가 용이하지 않으며, 이러한 전지셀들의 온도 수준 및 전압을 결정하기 위해, 보다 복잡한 구조의 측정 수단 내지 결정 수단을 사용해야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 출원의 발명자들은 전지셀들의 온도 수준 및 전압을 결정하기 위해, 복수의 전지셀들에 직접 연결된 박막 센서 어셈블리(thin sensor assembly)를 사용하는 전지셀 어셈블리의 필요성을 확인하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀 어셈블리가 전지셀들의 온도 수준 및 전압 수준을 결정하기 위해, 적층된 전지셀들 사이에 유연한 플라스틱 시트를 포함하고 있는 박막 센서 어셈블리를 사용함으로써, 보다 간소화된 구조로 전지셀들의 온도 수준 및 전압 수준을 용이하게 결정할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
실시예에 따른 전지셀 어셈블리가 제공된다. 상기 전지셀 어셈블리는 플라스틱 시트, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전도성 패드들(conductive pads), 제 1 및 제 2 저항 트레이스들(resistive traces), 감지 회로(sensing circuit), 마이크로프로세서, 및 전기 커넥터를 포함하고 있는 박막 센서 어셈블리를 포함하고 있다. 상기 플라스틱 시트는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고 있다. 상기 플라스틱 시트는 제 1 및 제 2 시트부들(sheet portions), 제 1 연결부(connecting portion), 및 제 1, 제 2, 및 제 3 탭들(tabs)을 더 포함하고 있다. 상기 제 1 연결부는 제 1 및 제 2 시트부들 사이에 연결되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 저항 트레이스들은 제 1 및 제 2 시트부들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 전도성 패드들은 제 1 면 상에서, 제 1 및 제 2 탭들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있다. 상기 제 3 전도성 패드는 제 2 면 상에서, 제 2 탭 상에 위치하여 연결되어 있다. 상기 제 3 전도성 패드는 제 2 전도성 패드에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 제 4 전도성 패드는 제 2 면 상에서, 제 3 탭 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 상기 마이크로프로세서는 제 1 및 제 2 시트부들 중에서 적어도 하나에 연결되어 있다. 상기 마이크로프로세서는 감지회로 및 전기 커넥터에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 감지 회로는 제 1 및 제 2 시트부들 중에서 적어도 하나에 연결되어 있다. 상기 감지 회로는 제 1 및 제 2 저항 트레이스들에 전기적으로 연결되어 있다. 상기 전지셀 어셈블리는 제 1 하우징과 상기 제 1 하우징으로부터 연장된 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하는 제 1 전지셀을 더 포함하고 있다. 상기 제 1 하우징은 제 1 시트부와 제 1 면(side) 상에 직접 위치한다. 상기 제 1 전지셀의 제 1 전기 단자는 제 1 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 상기 제 1 전지셀의 제 2 전기 단자는 제 2 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 상기 전지셀 어셈블리는 제 2 하우징과 상기 제 2 하우징으로부터 연장된 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하는 제 2 전지셀을 더 포함하고 있다. 상기 제 2 하우징은 제 2 시트부와 제 2 면 상에 직접 위치한다. 상기 제 2 전지셀의 제 1 전기 단자는 제 3 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 상기 제 2 전지셀의 제 2 전기 단자는 제 4 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 어셈블리의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지셀 어셈블리의 또 다른 모식도이다;
도 3은 도 1의 전지셀 어셈블리의 부분 모식도이다;
도 4는 부 도 1의 전지셀 어셈블리의 분해도이다;
도 5는 도 1의 전지셀 어셈블리의 또 다른 분해도이다;
도 6은 복수의 전지셀들이 내부에 적층 방향으로 위치하기에 앞선 도 1의 전지셀 어셈블리의 측면도이다;
도 7은 도 1의 전지셀 어셈블리에 사용되는 박막 센서 어셈블리의 플라스틱 시트의 모식도이다;
도 8은 평면 방향으로 도 7의 박막 센서 어셈블리의 제 1 면의 모식도이다;
도 9는 평면 방향으로 도 7의 박막 센서 어셈블리의 제 2 면의 모식도이다;
도 10은 도 1의 전지셀 어셈블리에 사용되는 마이크로프로세서 및 감지 회로의 블록 다이어그램(block diagram)이다;
도 11은 도 8의 박막 센서 어셈블리의 11-11 선분에 따른 부분의 수직 단면도이다;
도 12 및 13은 도 1의 전지셀 어셈블리 내의 전지셀들의 온도 수준 및 전압 수준을 결정하기 위한 도 8의 박막 센서 어셈블리를 작동하는 방법의 흐름도이다.
도 1 내지 7을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 어셈블리(30)가 제공된다. 전지셀 어셈블리(30)는 박막 센서 어셈블리(50) 및 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66)을 포함하고 있다. 전지셀 어셈블리(30)의 이점은 상기 전지셀 어셈블리(30)가 전지셀들(60-66)의 온도 수준 및 전압 수준을 결정하기 위해, 적층된 전지셀들(60-66) 사이에 유연한 플라스틱 시트(80)를 포함하고 있는 박막 센서 어셈블리(50)를 사용한다는 점이다.
이해를 목적으로, 여기서 상기 "트레이스"의 용어는 박막 전기 전도성 부재(thin electrically conductive member)를 의미한다.
도 8 내지 10을 참조하면, 박막 센서 어셈블리(50)는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66)의 온도 수준 및 전압 수준을 결정하기 위해 제공된다. 박막 센서 어셈블리(50)는 플라스틱 시트(50), 전도성 패드들(91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98), 저항 트레이스들(110, 112, 114, 116), 감지 회로(130), 마이크로프로세서(132), 및 전기 커넥터(134)를 포함하고 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 플리스틱 시트(80)는 제 1 면(151) 및 제 1 면(151)에 대향하여, 실질적으로 평행하게 위치해 있는 제 2 면(152)을 포함하고 있다. 플라스틱 시트(80)는 시트부들(160, 162, 164, 166), 연결부들(170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 186), 및 탭들(200, 202, 204, 206, 20)을 더 포함하고 있다.
시트부들(160, 162, 164, 166)은 각각 실질적으로 사각형으로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 시트부들(160, 162, 164, 166)은 각각 또 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 시트부들(160, 162, 164, 166)은 대체로 원형, 삼각형, 또는 타원형(oval-shaped)으로 이루어질 수 있다.
시트부(160)는 시트부(160)의 상단으로부터 외측으로 연장된 탭들(200, 202)을 포함하고 있다. 또한, 탭(210)은 시트부(160)의 제 1 측 단부로부터 외측으로 연장되어 있으며, 상면에 전기 커넥터(134)를 고정한다. 전도성 패드(91)는 제 1 면(151) 상에서, 탭(210) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 전도성 패드(92)는 제 1 면(151) 상에서, 탭(202) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 전도성 패드(93)는 제 2 면(152) 상에서, 탭(202) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 또한, 전도성 패드(93)는 전기 와이어(211)를 통해, 전도성 패드(92)에 전기적으로 연결되어 있다(도 11 참조).
도 5 및 9를 참조하면, 저항 트레이스(110)는 제 2 면(152) 상에서, 시트부(160) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 저항 트레이스(110)는 전지셀(60)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가지며, 마이크로프로세서(132)에 의해, 저항 트레이스(110)에 인접하여 위치한 전지셀(60)의 온도 수준을 결정하기 위해 사용된다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(110)는 0.33 내지 1.0 밀리미터 범위의 두께를 가진다. 물론, 또 다른 실시예에서, 저항 트레이스(110)는 1.0 밀리미터보다 큰 두께를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(110)는 그라파이트, 니켈, 주석, 은, 구리, 또는 이들 소재들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어져 있다.
연결부들(170, 172, 174)은 시트부들(160, 162) 사이에 연결되어 있다. 연결부들(170, 172, 174)은 시트부(160)가 시트부(162)에 대해 실질적으로 평행하게 위치할 수 있도록, 휘어질 수 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 시트부(162)는 시트부(162)의 상단으로부터 외측 방향으로 연장된 탭(204)을 포함하고 있다. 전도성 패드(94)는 제 2 면(152) 상에서, 탭(204) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 전도성 패드(95)는 제 1 면(151) 상에서, 탭(204) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 또한, 전도성 패드(95)는 전도성 패드(94)에 전기적으로 연결되어 있다.
도 5 및 9를 참조하면, 저항 트레이스(112)는 제 2 면(152) 상에서, 시트부(162) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 저항 트레이스(112)는 저항 트레이스(112)에 대향하여 위치한 전지셀(62)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가지며, 마이크로프로세서(132)에 의해 전지셀(62)의 온도 수준을 결정하기 위해 사용된다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(112)는 0.33 내지 1.0 밀리미터 범위의 두께를 가진다. 물론, 또 다른 실시예에서, 저항 트레이스(112)는 1.0 밀리미터보다 큰 두께를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(112)는 그라파이트, 니켈, 주석, 은, 구리, 또는 이들 소재들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어져 있다.
연결부들(176, 178, 180)은 시트부들(162, 164) 사이에 연결되어 있다. 연결부들(176, 178, 180)은 시트부(164)가 시트부(162)에 대해 실질적으로 평행하게 위치할 수 있도록, 휘어질 수 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 시트부(164)는 시트부(164)의 상단으로부터 외측 방향으로 연장된 탭(206)을 포함하고 있다. 전도성 패드(97)는 제 2 면(152) 상에서, 탭(206) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 전도성 패드(96)는 제 1 면(151) 상에서, 탭(206) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 또한, 전도성 패드(96)는 전도성 패드(97)에 전기적으로 연결되어 있다.
도 5 및 9를 참조하면, 저항 트레이스(114)는 제 2 면(152) 상에서, 시트부(164) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 저항 트레이스(114)는 저항 트레이스(114)에 인접하여 위치한 전지셀(64)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가지며, 마이크로프로세서(132)에 의해 전지셀(64)의 온도 수준을 결정하기 위해 사용된다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(114)는 0.33 내지 1.0 밀리미터 범위의 두께를 가진다. 물론, 또 다른 실시예에서, 저항 트레이스(114)는 1.0 밀리미터보다 큰 두께를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(114)는 그라파이트, 니켈, 주석, 은, 구리, 또는 이들 소재들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어져 있다.
연결부들(182, 184, 186)은 시트부들(164, 166) 사이에 연결되어 있다. 연결부들(182, 184, 186)은 시트부(166)가 시트부(164)에 대해 실질적으로 평행하게 위치할 수 있도록, 휘어질 수 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 시트부(166)는 시트부(166)의 상단으로부터 외측 방향으로 연장된 탭(208)을 포함하고 있다. 전도성 패드(98)는 제 2 면(152) 상에서, 탭(208) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다.
도 5 및 9를 참조하면, 저항 트레이스(116)는 제 2 면(152) 상에서, 시트부(166) 상에 직접 위치하여 연결되어 있다. 저항 트레이스(116)는 저항 트레이스(116)에 대향하여 위치한 전지셀(66)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가지며, 마이크로프로세서(132)에 의해 전지셀(66)의 온도 수준을 결정하기 위해 사용된다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(116)는 0.33 내지 1.0 밀리미터 범위의 두께를 가진다. 물론, 또 다른 실시예에서, 저항 트레이스(116)는 1.0 밀리미터보다 큰 두께를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 저항 트레이스(116)는 그라파이트, 니켈, 주석, 은, 구리, 또는 이들 소재들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어져 있다.
도 5, 9 및 10을 참조하면, 감지 회로(130)는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66)의 온도 수준 및 출력 전압 수준을 나타내는 신호들을 발생시키기 위해 제공된다. 감지 회로(130)는 서브-회로들(sub-circuits; 300, 302, 304, 306) 및 회로 기판(circuit board; 310)을 포함하고 있다. 감지 서브-회로들(300, 302, 304, 306)은 저항 트레이스들(110, 112, 114, 116), 및 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66)에 각각 전기적으로 연결되어 있다. 하나의 실시예에서, 회로 기판(310)은 제 2 면(152) 상에서 시트부(162) 상에 위치하여 연결되어 있다. 또한, 서브-회로들(300, 302, 304, 306)은 회로 기판(310) 상에 위치하여 연결되어 있다.
도 4, 및 8 내지 10을 참조하면, 감지 서브-회로(300)는 트랜지스터(transistor; 340), 저항기들(resistors; 342, 344, 346, 348), 및 노드들(nodes; 350, 352, 354)을 포함하고 있다. 저항 트레이스(110)는 전지셀(60)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가진다. 트랜지스터(340)는 베이스(base; B1), 에미터(emitter; E1), 및 콜렉터(collector; C1)를 포함하고 있다. 에미터(E1)는 전도성 패드(91)에 전기적으로 더 연결되어 있는 노드(350)에 전기적으로 연결되어 있다. 전도성 패드(91)는 전지셀(60)의 전기 단자(542)에 더 연결되어 있다. 노드(350)는 마이크로프로세서(132)의 I/O 포트(1)에 전기적으로 더 연결되어 있다. 베이스(B1)는 노드(352)에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(342)는 노드(350)와 노드(352) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항기(344)는 노드(352)와 I/O 포트(2) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(346)는 콜렉터(C1)와 노드(354) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항 트레이스(110)는 노드(354)와 전도성 패드(92) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 전도성 패드(92)는 전지셀(60)의 전기 단자(544)에 더 연결되어 있다. 따라서, 저항기(346)는 저항 트레이스(110)와 전기적으로 직렬 연결되어 있으며, 전기 노드(354)는 그것들 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(346)는 저항기(340)가 켜졌을 때, 작동 전압에 전기적으로 더 연결된다. 저항기(348)는 노드(354)와 I/O 포트(3) 사이에 전기적으로 연결되어 있다.
전지셀(60)의 온도 수준을 결정하기 위해, 마이크로프로세서(132)는 트랜지스터(340)를 켜기 위해 I/O 포트(2) 상에 낮은 로직 수준 전압을 출력하도록 프로그래밍 되어 있다. 트랜지스터(340)가 커졌을 때, 마이크로프로세서(132)는 I/O 포트(3)에서, 저항기(348)에 대한 전압(온도_감지 1)을 측정하도록 프로그래밍 되어 있다. 마이크로프로세서(132)는 상기 전압(온도_감지 1)에 기반한 전지셀(60)의 온도 수준을 나타내는 온도 값을 결정하도록, 더 프로그래밍 되어 있다. 하나의 실시예에서, 마이크로프로세서(132)는, I/O 포트(3)에서의 전압 수준에 대응하는 전지셀(60)의 복수의 전압 값들 및 복수의 관련 온도 수준들을 포함하며, 메모리 장치(memory device; 490) 내에 저장되어 있는, 룩업 테이블(lookup table)을 사용한다. 마이크로프로세서(132)는 전지셀(60)의 온도 수준에 대응하는 룩업 테이블 내의 관련 온도 값에 접근하기 위해 측정 전압 수준을 사용한다.
마이크로프로세서(132)는 전지셀(60)의 Vopen 또는 Vload 전압 중에서 어느 하나를 결정하기 위해, I/O 포트(1)에 대한 전압을 측정하도록 더 프로그래밍 되어 있다. 상세하게는, 마이크로프로세서(132)는 트랜지스터(340)가 꺼졌을 때, 전지셀(60)의 Vopen 전압 수준에 대응하는 I/O 포트(1)에 대한 전압을 측정한다. 한편, 마이크로프로세서는 트랜지스터(340)가 켜졌을 때, 전지셀(60)의 Vload 전압 수준에 대응하는 I/O 포트(1)에 대한 전압을 측정한다.
감지 서브-회로(302)는 트랜지스터(380), 저항기들(382, 384, 386, 348), 및 노드들(390, 392, 394)을 포함하고 있다. 저항 트레이스(112)는 전지셀(62)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가진다. 트랜지스터(380)는 베이스(B2), 에미터(E2), 및 콜렉터(C2)를 포함하고 있다. 에미터(E2)는 전도성 패드(92)에 전기적으로 더 연결되어 있는 노드(390)에 전기적으로 연결되어 있다. 전도성 패드(92)는 전지셀(60)의 전기 단자(544)에 더 연결되어 있으며, 전지셀(62)의 전기 단자(562)에 전기적으로 연결되어 있다. 노드(390)는 마이크로프로세서(132)의 I/O 포트(4)에 전기적으로 더 연결되어 있다. 베이스(B2)는 노드(382)에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(382)는 노드(390)와 노드(392) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항기(384)는 노드(392)와 I/O 포트(5) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(386)는 콜렉터(C2)와 노드(394) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항 트레이스(112)는 노드(394)와, 전도성 패드(95)에 전기적으로 연결되어 있는 전도성 패드(94) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 전도성 패드(94)는 전지셀(62)의 전기 단자(564)에 더 연결되어 있다. 따라서, 저항기(386)는 저항 트레이스(112)와 전기적으로 직렬 연결되어 있으며, 전기 노드(394)는 그것들 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(386)는 저항기(380)가 켜졌을 때, 작동 전압에 전기적으로 더 연결된다. 저항기(388)는 노드(394)와 I/O 포트(6) 사이에 전기적으로 연결되어 있다.
마이크로프로세서(132)는, 전지셀(60)에 대한 전압(온도_감지 1)에 대해 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로, 전압(온도_감지 2)에 기반한 전지셀(62)의 온도 수준을 나타내는 온도 값을 결정하도록 프로그래밍 되어 있다. 또한, 마이크로프로세서(132)는, 전지셀(60)에 대한 전압에 대해 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로, 전지셀(62)의 Vopen 또는 Vload 전압 중에서 어느 하나를 결정하기 위해, I/O 포트(4)에 대한 전압을 측정하도록 더 프로그래밍 되어 있다.
감지 서브-회로(304)는 트랜지스터(420), 저항기들(422, 424, 426, 428), 및 노드들(430, 432, 434)을 포함하고 있다. 저항 트레이스(114)는 전지셀(64)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가진다. 트랜지스터(420)는 베이스(B3), 에미터(E3), 및 콜렉터(C3)를 포함하고 있다. 에미터(E3)는 전도성 패드(94)에 전기적으로 더 연결되어 있는 노드(430)에 전기적으로 연결되어 있고, 전도성 패드(94)는 전지셀(62)의 전기 단자(566) 및 전지셀(64)의 전기 단자(582)에 전기적으로 더 연결되어 있다. 노드(430)는 마이크로프로세서(132)의 I/O 포트(7)에 전기적으로 더 연결되어 있다. 베이스(B3)는 노드(432)에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(422)는 노드(430)와 노드(432) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항기(424)는 노드(432)와 I/O 포트(8) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(426)는 콜렉터(C3)와 노드(434) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항 트레이스(114)는 노드(434)와, 전도성 패드(97)에 전기적으로 연결되어 있는 전도성 패드(96) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 전도성 패드(96)는 전지셀(64)의 전기 단자(584)에 더 연결되어 있다. 따라서, 저항기(426)는 저항 트레이스(114)와 전기적으로 직렬 연결되어 있으며, 전기 노드(434)는 그것들 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(426)는 저항기(420)가 켜졌을 때, 작동 전압에 전기적으로 더 연결된다. 저항기(428)는 노드(434)와 I/O 포트(9) 사이에 전기적으로 연결되어 있다.
마이크로프로세서(132)는, 전지셀(60)에 대한 전압(온도_감지 1)에 대해 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로, 전압(온도_감지 3)에 기반한 전지셀(64)의 온도 수준을 나타내는 온도 값을 결정하도록 프로그래밍 되어 있다. 또한, 마이크로프로세서(132)는, 전지셀(60)에 대한 전압에 대해 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로, 전지셀(64)의 Vopen 또는 Vload 전압 중에서 어느 하나를 결정하기 위해, I/O 포트(7)에 대한 전압을 측정하도록 더 프로그래밍 되어 있다.
감지 서브-회로(306)는 트랜지스터(460), 저항기들(462, 464, 466, 468), 및 노드들(470, 472, 474)을 포함하고 있다. 저항 트레이스(116)는 전지셀(66)의 온도 수준에 기반하여 변화하는 저항 수준을 가진다. 트랜지스터(460)는 베이스(B4), 에미터(E4), 및 콜렉터(C4)를 포함하고 있다. 에미터(E4)는 전도성 패드(96)에 전기적으로 더 연결되어 있는 노드(470)에 전기적으로 연결되어 있고, 전도성 패드(96)는 전지셀(64)의 전기 단자(584) 및 전지셀(66)의 전기 단자(602)에 전기적으로 더 연결되어 있다. 노드(470)는 마이크로프로세서(132)의 I/O 포트(10)에 전기적으로 더 연결되어 있다. 베이스(B4)는 노드(472)에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(462)는 노드(470)와 노드(472) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항기(464)는 노드(472)와 I/O 포트(11) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(466)는 콜렉터(C4)와 노드(474) 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 저항 트레이스(116)는 노드(474)와, 전도성 패드(98)에 전기적으로 연결되어 있다. 전도성 패드(98)는 전지셀(66)의 전기 단자(604)에 더 연결되어 있다. 따라서, 저항기(466)는 저항 트레이스(116)와 전기적으로 직렬 연결되어 있으며, 전기 노드(474)는 그것들 사이에 전기적으로 연결되어 있다. 저항기(466)는 저항기(460)가 켜졌을 때, 작동 전압에 전기적으로 더 연결된다. 저항기(468)는 노드(474)와 I/O 포트(12) 사이에 전기적으로 연결되어 있다.
마이크로프로세서(132)는, 전지셀(60)에 대한 전압(온도_감지 1)에 대해 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로, 전압(온도_감지 4)에 기반한 전지셀(66)의 온도 수준을 나타내는 온도 값을 결정하도록 프로그래밍 되어 있다. 또한, 마이크로프로세서(132)는, 전지셀(60)에 대한 전압에 대해 앞서 설명한 바와 유사한 방법으로, 전지셀(66)의 Vopen 또는 Vload 전압 중에서 어느 하나를 결정하기 위해, I/O 포트(10)에 대한 전압을 측정하도록 더 프로그래밍 되어 있다.
도 9 및 10을 참조하면, 마이크로프로세서(132)는 전지셀들(60, 62, 64, 66)의 온도 수준 및 전압 수준을 나타내는 신호들을 감지 회로(130)로부터 수령하도록 프로그래밍 되어 있다. 마이크로프로세서(132)는 전지셀(60, 62, 64, 66)의 온도 수준 및 전압 수준을 나타내는 바이너리 메시지를, 차량용 컴퓨터(도시하지 않음)에 작동 가능하도록 더 연결될 수 있는 전기 커넥터(134)에 송부하도록 더 프로그래밍 되어 있다. I/O 포트들(13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20)은 플라스틱 시트(80)의 제 2 면(152) 상에 위치한 전기 트레이스 라인들(electrical trace lines; 490, 492, 494, 496, 498, 500, 502, 504)을 통해, 전기 커넥터(134)에 전기적으로 각각 연결되어 있다.
도 4, 5, 8 및 9를 참조하면, 제 1 전지셀(60)은 하우징(540) 및 상기 하우징(540)으로부터 연장된 전기 단자들(542, 544)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 전지셀(60)은 리튬-이온 파우치형 전지셀이다. 또한, 하나의 실시예에서, 하우징(540)은 실질적으로 사각형으로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 전지셀(60)은 예를 들어, 니켈-금속-하이브리드 전지셀, 또는 니켈-카드뮴 전지셀과 같은 다른 형태의 전지셀일 수 있다. 전기 단자(542)는 전도성 패드(91)에 연결되어 있다. 또한, 전기 단자(544)는 전도성 패드(92) 및 전지셀(62)의 전기 단자(562)에 전기적으로 연결되어 있다.
제 2 전지셀(62)은 하우징(560) 및 상기 하우징(560)으로부터 연장된 전기 단자들(562, 564)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 제 2 전지셀(62)은 리튬-이온 파우치형 전지셀이다. 또한, 하나의 실시예에서, 하우징(560)은 실질적으로 사각형으로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 제 2 전지셀(62)은 예를 들어, 니켈-금속-하이브리드 전지셀, 또는 니켈-카드뮴 전지셀과 같은 다른 형태의 전지셀일 수 있다. 전기 단자(562)는 제 1 전지셀(60)의 전기 단자(544)에 연결되어 있다. 또한, 전기 단자(564)는 전도성 패드(94)에 전기적으로 연결되어 있다. 도 2를 참조하면, 제 2 전지셀(62)은 제 2 면(152) 상에서, 시트부들(160, 162)사이에 개재되어 직접 접촉하고 있다.
도 4, 5, 8 및 9를 참조하면, 제 3 전지셀(64)은 하우징(580) 및 상기 하우징(580)으로부터 연장된 전기 단자들(582, 584)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 제 3 전지셀(64)은 리튬-이온 파우치형 전지셀이다. 또한, 하나의 실시예에서, 하우징(580)은 실질적으로 사각형으로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 제 3 전지셀(64)은 예를 들어, 니켈-금속-하이브리드 전지셀, 또는 니켈-카드뮴 전지셀과 같은 다른 형태의 전지셀일 수 있다. 전기 단자(582)는 전도성 패드(96)에 연결되어 있다. 도 2를 참조하면, 제 3 전지셀(64)은 제 1 면(151) 상에서, 시트부들(162, 164)사이에 개재되어 직접 접촉하고 있다.
도 4, 5, 8 및 9를 참조하면, 제 4 전지셀(66)은 하우징(600) 및 상기 하우징(600)으로부터 연장된 전기 단자들(602, 604)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 제 4 전지셀(66)은 리튬-이온 파우치형 전지셀이다. 또한, 하나의 실시예에서, 하우징(600)은 실질적으로 사각형으로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 제 4 전지셀(66)은 예를 들어, 니켈-금속-하이브리드 전지셀, 또는 니켈-카드뮴 전지셀과 같은 다른 형태의 전지셀일 수 있다. 전기 단자(602)는 전기 단자(584)에 연결되어 있다. 또한, 전기 단자(604)는 전도성 패드(98)에 전기적으로 연결되어 있다. 도 2를 참조하면, 제 4 전지셀(66)은 제 2 면(152) 상에서, 시트부들(164, 166)사이에 개재되어 직접 접촉하고 있다.
도 10, 12 및 13을 참조하면, 전지셀 어셈블리(30) 내의 전지셀들(60, 62, 64, 66)의 온도 수준 및 전압 수준을 결정하기 위한 박막 센서 어셈블리(50) 작동 방법의 흐름도가 설명될 것이다.
단계(700)에서 조작자는 플라스틱 시트(80), 저항 트레이스들(110, 112, 114, 116), 감지 회로(130), 마이크로프로세서(132), 및 전기 커넥터(134)를 포함하는 박막 센서 어셈블리(50)를 준비한다.
단계(702)에서 조작자는 플라스틱 시트(80)에 직접 대향하여 위치된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66)을 준비한다.
단계(704)에서, 감지 회로(130)는 저항 트레이스(100)의 저항에 기반하여, 제 1 전지셀(60)의 제 1 온도 수준을 나타내는 제 1 전압을 발생시킨다.
단계(706)에서 감지 회로(130)는 저항 트레이스(112)의 저항에 기반하여, 제 2 전지셀(62)의 제 2 온도 수준을 나타내는 제 2 전압을 발생시킨다.
단계(708)에서 감지 회로(130)는 저항 트레이스(114)의 저항에 기반하여, 제 3 전지셀(64)의 제 3 온도 수준을 나타내는 제 3 전압을 발생시킨다.
단계(710)에서 감지 회로(130)는 저항 트레이스(116)의 저항에 기반하여, 제 4 전지셀(66)의 제 4 온도 수준을 나타내는 제 4 전압을 발생시킨다.
단계(712)에서, 마이크로프로세서(132)는 각각의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전압들에 기반하여, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66) 각각의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 온도 수준들을 결정한다.
단계(714)에서, 마이크로프로세서(132)는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66) 각각의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 온도 수준들에 각각 대응하는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 온도 값들을 각각 내부에 포함하는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 바이너리 메시지들을 전기 커넥터(134)로 송부한다.
단계(716)에서, 마이크로프로세서(132)는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전지셀들(60, 62, 64, 66) 각각의 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 출력 전압들을 각각 나타내는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전압 값들을 각각 결정한다.
단계(718)에서, 마이크로프로세서(132)는 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전압 값들을 포함하는 제 5, 제 6, 제 7, 및 제 8 바이너리 메시지들을 각각 전기 커넥터(134)에 송부한다.
앞서 설명된 방법은 상기 방법들을 실행하기 위한 컴퓨터-실행가능 명령들(computer-executable instructions)을 포함하는 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(computer readable media)의 형태에서, 적어도 부분적으로 포함될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능 매체는 하드 드라이브들, 램(RAM), 롬(ROM), 플래시 메모리(flash memory), 및 당업자에게 공지된 다른 컴퓨터 판독가능 매체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터-실행가능 명령들은 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들에 의해 로드되어 실행될 때, 상기 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들은 상기 방법들을 실행하기 위한 장치가 된다.
전지셀 어셈블리는 다른 어셈블리들에 비해 실질적인 이점을 제공한다. 상세하게는, 전지셀 어셈블리는 전지셀들의 온도 수준 및 전압을 결정하기 위해, 적층된 전지셀들 사이에 위치한 유연한 플라스틱 시트를 포함하는 박막 센서 어셈블리를 활용하는 기술적 효과를 제공한다.
비록 본 발명은 단지 제한된 수의 예시들에만 관련하여 구체적으로 기술되었지만, 본 발명이 상기에 표현된 예시들에만 한정되는 것은 아니라는 점을 인식해야 한다. 또한, 본 발명은 변형, 변경, 교체 또는 여기에 표현된 것 뿐만 아니라 본 발명의 의도와 범주에 적합하도록 상응하는 조합으로 얼마든지 부합하도록 수정될 수 있다. 더욱이, 비록 본 발명의 다양한 예시들이 표현되었지만, 본 발명의 양상은 단지 표현된 예시들의 일부만을 포함할 수 있다는 점을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 앞선 설명에 의해 한정되는 것은 아니다.
전지셀 어셈블리는 다른 어셈블리들에 비해 실질적인 이점을 제공한다. 상세하게는, 전지셀 어셈블리는 전지셀들의 온도 수준 및 전압을 결정하기 위해, 적층된 전지셀들 사이에 위치한 유연한 플라스틱 시트를 포함하는 박막 센서 어셈블리를 활용하는 기술적 효과를 제공한다.

Claims (10)

  1. 플라스틱 시트, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 전도성 패드들(conductive pads), 제 1 및 제 2 저항 트레이스들(resistive traces), 감지 회로(sensing circuit), 마이크로프로세서, 및 전기 커넥터를 포함하고 있는 박막 센서 어셈블리(thin sensor assembly);
    제 1 하우징과 상기 제 1 하우징으로부터 연장된 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하는 제 1 전지셀로서, 상기 제 1 하우징은 제 1 시트부(sheet portion)와 제 1 면(side) 상에 직접 위치하고, 상기 제 1 전지셀의 제 1 전기 단자는 제 1 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있으며, 상기 제 1 전지셀의 제 2 전기 단자는 제 2 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있는 제 1 전지셀; 및
    제 2 하우징과 상기 제 2 하우징으로부터 연장된 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하는 제 2 전지셀로서, 상기 제 2 하우징은 제 2 시트부와 제 2 면 상에 직접 위치하고, 상기 제 2 전지셀의 제 1 전기 단자는 제 3 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있으며, 상기 제 2 전지셀의 제 2 전기 단자는 제 4 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있는 제 2 전지셀;
    을 포함하고 있고,
    상기 플라스틱 시트는 제 1 면 및 제 2 면을 포함하고 있으며, 상기 플라스틱 시트는 제 1 및 제 2 시트부들, 제 1 연결부(connecting portion), 및 제 1, 제 2, 및 제 3 탭들(tabs)을 더 포함하고 있고,
    상기 제 1 연결부는 제 1 및 제 2 시트부들 사이에 연결되어 있으며,
    상기 제 1 및 제 2 저항 트레이스들은 제 1 및 제 2 시트부들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있고,
    상기 제 1 및 제 2 전도성 패드들은 제 1 면 상에서, 제 1 및 제 2 탭들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있으며,
    상기 제 3 전도성 패드는 제 2 면 상에서, 제 2 탭 상에 위치하여 연결되어 있고, 제 2 전도성 패드에 전기적으로 연결되어 있으며,
    상기 제 4 전도성 패드는 제 2 면 상에서, 제 3 탭 상에 직접 위치하여 연결되어 있고,
    상기 마이크로프로세서는 제 1 및 제 2 시트부들 중에서 적어도 하나에 연결되어 있으며, 감지회로 및 전기 커넥터에 전기적으로 연결되어 있고,
    상기 감지 회로는 제 1 및 제 2 시트부들 중에서 적어도 하나에 연결되어 있고, 제 1 및 제 2 저항 트레이스들에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 연결부는, 제 1 시트부가 제 1 및 제 2 전지셀들 각각의 제 1 및 제 2 하우징들 사이에 위치하여 각각 직접 접촉하도록, 휘어질 수 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로는, 제 1 저항 트레이스의 저항에 기반한, 제 1 전지셀의 제 1 온도 수준을 나타내는 제 1 전압을 발생시키도록 구성되어 있고;
    상기 마이크로프로세서는 상기 제 1 전압에 기반한 제 1 전지셀의 제 1 온도 수준을 결정하도록 프로그래밍 되어 있으며;
    상기 마이크로프로세서는 제 1 전지셀의 상기 제 1 온도 수준에 대응하는 제 1 온도 값을 포함하는 제 1 바이너리 메시지(binary message)를 전기 커넥터에 송부하도록 더 프로그래밍 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로는 제 1 및 제 2 전도성 패드들에 전기적으로 더 연결되어 있고;
    상기 마이크로프로세서는 제 2 전도성 패드로부터 수령한 전압에 기반한 제 1 전지셀의 출력 전압을 나타내는 제 1 전압 값을 결정하도록 프로그래밍 되어 있으며;
    상기 마이크로프로세서는 상기 제 1 온도 값을 포함하는 제 1 바이너리 메시지를 전기 커넥터에 송부하도록 더 프로그래밍 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지셀 어셈블리는 제 3 전지셀 및 제 4 전지셀을 더 포함하고 있으며;
    상기 박막 센서 어셈블리는 제 5, 제 6, 제 7, 및 제 8 전도성 패드들, 및 제 3 및 제 4 저항 트레이스들을 더 포함하고 있고;
    상기 플라스틱 시트는 제 3 및 제 4 시트부들, 제 2 및 제 3 연결부들, 및 제 4 및 제 5 탭들을 더 포함하고 있으며;
    상기 제 2 연결부는 제 2 및 제 3 시트부들 사이에 연결되어 있고, 상기 제 3 연결부는 제 3 및 제 4 시트부들 사이에 연결되어 있으며,
    상기 제 3 및 제 4 저항 트레이스들은 각각 제 3 및 제 4 시트부들 상에 직접 위치하여 연결되어 있고,
    상기 제 5 전도성 패드는 제 1 면 상에서 제 3 탭 상에 위치하여 연결되어 있으며, 제 4 전도성 패드에 전기적으로 연결되어 있고;
    상기 제 6 및 제 7 전도성 패드들은 제 1 및 제 2 면들 상에서, 제 4 탭들 상에 직접 위치하여, 각각 연결되어 있으며, 상기 제 6 전도성 패드는 제 7 전도성 패드에 전기적으로 연결되어 있고;
    상기 제 8 전도성 패드는 제 2 면 상에서 제 5 탭 상에 직접 위치하여 연결되어 있으며;
    상기 감지 회로는 제 3 및 제 4 저항 트레이스들에 전기적으로 연결되어 있고;
    상기 제 3 전지셀은 제 3 하우징 및 상기 제 3 하우징으로부터 연장된 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하고 있으며, 상기 제 3 하우징은 제 3 시트부와 제 1 면 상에 직접 위치하고, 상기 제 3 전지셀의 제 1 전기 단자는 제 5 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있으며, 상기 제 3 전지셀의 제 2 전기 단자는 제 6 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있고;
    상기 제 4 전지셀은 제 4 하우징 및 상기 제 4 하우징으로부터 연장된 제 1 및 제 2 전기 단자들을 포함하고 있으며, 상기 제 4 하우징은 제 4 시트부와 제 2 면 상에 직접 위치하고, 상기 제 4 전지셀의 제 1 전기 단자는 제 7 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있으며, 상기 제 4 전지셀의 제 2 전기 단자는 제 8 전도성 패드 상에 직접 위치하여 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 2 전지셀은 제 2 면 상에서 제 1 및 제 2 시트부들 사이에 개재되어 직접 접촉하고 있고;
    상기 제 3 전지셀은 제 1 면 상에서 제 2 및 제 3 시트부들 사이에 개재되어 직접 접촉하고 있으며;
    상기 제 4 전지셀은 제 2 면 상에서 제 3 및 제 4 시트부들 사이에 개재되어 직접 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 저항 트레이스는 0.33 내지 1.0 밀리미터 범위의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 저항 트레이스는 그라파이트, 니켈, 주석, 은, 구리, 또는 이들 소재들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 제 1 전지셀의 제 1 및 제 2 전기 단자들에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 제 1 전지셀의 제 1 및 제 2 전기 단자들은 마이크로프로세서에 작동 전압을 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 센서 어셈블리는 제 1 및 제 2 시트부들 중의 적어도 하나에 결합된 회로 기판을 더 포함하고 있고, 상기 마이크로프로세서는 회로 기판에 직접 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
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