KR20190092588A - 배터리 구조물, 상호연결부, 감지 및 밸런싱을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

배터리 구조물, 상호연결부, 감지 및 밸런싱을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

예시적인 시스템 및 방법은 배터리 팩, 예를 들어 전기 차량에서 이용되는 배터리 팩 내의 배터리 셀의 효율적이고 신뢰 가능한 배치, 조립, 유지, 상호연결, 및 관리를 가능하게 한다.

Description

배터리 구조물, 상호연결부, 감지 및 밸런싱을 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2016년 12월 29일자로 출원되고 명칭이 "배터리 구조물, 상호연결부, 감지 및 밸런싱을 위한 시스템 및 방법"인 미국 가출원 제62/440,102호의 우선권 및 이익을 주장한다. 전술한 출원의 전체 내용은 모든 목적을 위해서 본원에서 참조로 포함된다.
본 개시 내용은 배터리 상호연결부 시스템 및 방법, 그리고 특히 배터리 팩을 위한 상호연결부 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배터리 팩은 많은 수의 (셀로도 지칭되는) 배터리를 포함한다. 셀은 배터리 팩을 위한 희망 전류 및 전압 성능을 달성하기 위해서 병렬 및/또는 직렬로 상호 연결된다. 종종, 많은 수의 셀이 상호 연결되어 배터리 팩으로부터 희망 전력을 획득한다. 셀들을 상호 연결하는 종래의 접근방식은, 특히 차량 적용예에서, 제1 와이어를 셀의 양의 단자에 그리고 제2 와이어를 음의 단자에 용접 또는 납땜하는 것을 포함한다. 이러한 와이어들의 타 단부들은 다른 와이어 또는 버스 바아(bus bar)에 연결되고, 그에 따라 셀들을 병렬/직렬로 조합한다. 그러나, 이러한 종래 접근방식은 제조에 있어서 시간 소모적이고 바람직하지 못한 가변성을 갖는다. 부가적으로, 전압 감지, 온도 감지 및 셀 밸런싱을 위한 와이어 하니스(harness)의 이용은 종종 신뢰할 수 없고 일반적인 고장 지점이 된다. 따라서, 배터리 팩의 셀들을 상호 연결하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 여전히 요구되고 있다.
예시적인 실시예에서, 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하기 위한 상호연결부 조립체가: 제1 창을 포함하는 제1 판; 제1 창과 연관된 제1 탭으로서, 제1 판을 배터리 팩의 복수의 셀 중의 셀의 제1 단자에 연결하도록 구성된 제1 탭; 제2 창; 및 제1 판에 평행하고 제1 판과 적어도 부분적으로 중첩되는 제2 판을 포함한다. 제2 판은 제1 창과 정렬된 제3 창으로서, 제1 탭이 제3 창을 통해서 연장되는, 제3 창; 제2 창과 정렬된 제4 창; 및 제4 창과 연관된 제2 탭으로서, 제2 판을 셀의 제2 단자에 연결하도록 구성된, 제2 탭을 포함한다. 제1 판은 제2 판으로부터 물리적으로 분리되고, 제1 판은 복수의 셀 중 적어도 하나를 통해서 제2 판에 전기적으로 연결되며, 제1 단자는 제1 극성을 가지고, 제2 단자는 제2 극성을 갖는다.
다른 예시적인 실시예에서, 전기 시스템은 제1 판 및 제2 판을 포함하는 상호연결부 조립체를 포함한다. 제1 판은 제1 판 단편(first plate segment) 및 제2 판 단편을 포함하고, 제2 판은 제3 판 단편 및 제4 판 단편을 포함한다. 전기 시스템은, 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹을 포함하는 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩을 더 포함한다. 상호연결부 조립체는 복수의 셀의 상단 부분에 연결되고, 복수의 셀 중의 각각의 셀은 제1 극성의 제1 단자 및 제2 극성의 제2 단자를 포함한다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체는 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하고, 복수의 셀은 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹을 포함하고, 상호연결부 조립체는 제1 판 및 제2 판을 포함한다. 제1 판은 셀의 제1 그룹과 셀의 제2 그룹 사이의 직렬 연결을 형성한다. 제2 판은 셀의 제2 그룹과 셀의 제3 그룹 사이의 직렬 연결을 형성한다. 제1 판 및 제2 판은 각각의 판 내의 창 내로 연장되는 탭을 통해서 복수의 셀에 전기 연결된다.
이러한 요지 항목의 내용은 개시 내용을 위한 단순화된 도입부로서 이해될 수 있고, 임의의 청구항의 범위를 제한하기 위해서 사용되도록 의도되지 않는다.
이하의 설명, 첨부된 청구항, 및 첨부 도면을 참조한다.
도 1a는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체 및 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전기 시스템을 도시한다.
도 1b는 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체의 구성요소를 도시한다.
도 2a는, 예시적인 실시예에 따른, (오버몰딩이 도시되지 않은) 상호연결부 조립체 및 배터리 팩의 등축도를 도시한다.
도 2b는, 예시적인 실시예에 따른, 도 2a의 내용에 관한 등축도를 도시한다.
도 2c는, 예시적인 실시예에 따른 제1 전류 이송 판의 등축도를 도시한다.
도 2d는, 예시적인 실시예에 따른 제1 상호연결부 판의 등축도를 도시한다.
도 2e는, 예시적인 실시예에 따른 제2 전류 이송 판의 등축도를 도시한다.
도 2f는, 예시적인 실시예에 따른 제2 상호연결부 판의 등축도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀에 연결된 양의 탭을 보여주는, 상호연결부 조립체 및 배터리 팩의 횡단면적, 부분적, 등축도를 도시한다.
도 3c 및 도 3d는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀에 연결된 음의 탭을 보여주는, 상호연결부 조립체 및 배터리 팩의 횡단면적, 부분적, 등축도를 도시한다.
도 3e는, 예시적인 실시예에 따른, 양의 탭 및 음의 탭의 교번적인 패턴을 보여주는, 상호연결부 조립체의 횡단면적, 부분적, 등축도를 도시한다.
도 3f는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 판과 정렬된 전류 이송 판의 분해적, 부분적, 등축도를 도시한다.
도 3g는, 예시적인 실시예에 따른, 오버몰딩을 보여주는, 도 2a의 상호연결부 조립체의 등축도를 도시한다.
도 3h는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 부분을 통해서 배터리 셀을 부분적으로 볼 수 있는, 상호연결부 조립체의 부분적 상면도를 도시한다.
도 3i는, 예시적인 실시예에 따른, 일부 배터리 셀이 제 위치에서 도시되고 음의 탭 및 양의 탭을 보여주기 위해서 다른 배터리 셀이 생략된, 상호연결부 조립체의 부분적 저면도를 도시한다.
도 4a는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체 내의 전기 연결 및 경로를 도시한다.
도 4b는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 공통 단부 상에서 양 및 음의 단자를 가지는 상호연결부 조립체의 판 구성요소를 도시한다.
도 4c는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 대향 단부들 상에서 양 및 음의 단자를 가지는 상호연결부 조립체의 판 구성요소를 도시한다.
도 4d는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 도 4c의 상호연결부 조립체의 제1 전류 이송 판을 도시한다.
도 4e는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 도 4c의 상호연결부 조립체의 제1 상호연결부 판을 도시한다.
도 4f는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 도 4c의 상호연결부 조립체의 제2 전류 이송 판을 도시한다.
도 4g는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 도 4c의 상호연결부 조립체의 제2 상호연결부 판을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는, 예시적인 실시예에 따른, 탭을 위한 다양한 휴즈 설계를 도시한다.
도 6은, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 2개의 인접 배터리 셀들 사이에 위치된 서미스터와 함께, 상호연결부 조립체 및 배터리 팩의 일부의 절취 측면도를 도시한다.
도 7a는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체를 위한 셀 커플링 탭을 도시한다.
도 7b는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 전류 이송 판에 커플링된 도 7a의 셀 커플링 탭을 도시한다.
도 7c는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 전류 이송 판에 대한 도 7a의 셀 커플링 탭의 배치 및 커플링을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 소켓 버스 바아에 커플링된 상호연결부 조립체를 도시한다.
도 9는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 인쇄회로기판(PCB) 제조의 원리에 따라 구성된 상호연결부 조립체의 측면 절취도를 도시한다.
도 10a는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체의 일부의 상면도를 도시한다.
도 10b는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체의 층을 보여주는 절취 측면도를 도시한다.
도 10c는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀에 커플링된 탭을 보여주는, 상호연결부 조립체의 일부의 도면을 도시한다.
도 10d는 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀에 대한 커플링을 돕기 위해서 층의 평면 외측으로 굽혀진 탭을 보여주는, 상호연결부 조립체의 층의 측면도를 도시한다.
도 10e는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 창 내로 연장되는 배터리 셀의 양의 단자에 대한 연결을 위한 탭과 함께, 상호연결부 조립체의 전도성 판 내에 배치된 창을 도시한다.
도 10f는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 절연 층 내에 배치된 창을 도시하며, 그러한 창은 도 10e의 창에 상응하는 형상을 갖는다.
도 10g는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 창 내로 연장되는 배터리 셀의 음의 단자에 대한 연결을 위한 탭과 함께, 상호연결부 조립체의 전도성 판 내에 배치된 창을 도시한다.
도 10h는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 절연 층 내에 배치된 창을 도시하며, 그러한 창은 도 10g의 창에 상응하는 형상을 갖는다.
도 10i는, 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시하며, 그러한 전도성 판은 복수의 창 및 상응 탭으로 구성된다.
도 10j는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 절연 층의 일부의 상면도를 도시하며, 그러한 절연 층은 내부에 배치된 복수의 창을 갖는다.
도 11a는 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 구성요소의 등축적 분해도를 도시한다.
도 11b는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀의 음극에 대한 연결을 위한 준비에서의 탭의 추가적인 프로세싱 이전의, 상호연결부 조립체의 탭을 도시한다.
도 11c는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀의 양극에 대한 커플링을 위한 탭의 추가적인 프로세싱 이전의, 상호연결부 조립체의 탭을 도시한다.
도 11d는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 창 및 탭을 도시하며, 각각의 탭은 배터리 셀의 일부에 대한 커플링을 위해서 프로세스되었다.
도 11e는 예시적인 실시예에 따른 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 11f는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 전도성 판의 일부의 사시도를 도시하며, 탭은 상응 배터리 셀에 일부에 대한 커플링을 위해서 프로세스되었다.
도 11g는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀의 일부에 커플링된 탭을 갖는 상호연결부 조립체의 전도성 판의 사시도를 도시한다.
도 12a는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀의 병렬 그룹의 양극들과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 12b는, 예시적인 실시예에 따른, 배터리 셀의 병렬 그룹의 음극들과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 12c는, 예시적인 실시예에 따른, 직렬 연결을 사이에 만들기 위해서, 배터리 셀의 제1 병렬 그룹의 양극과 접촉되고 배터리 셀의 제2 병렬 그룹의 음극과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 13a는, 예시적인 실시예에 따른, 직렬 연결을 사이에 만들기 위해서, 배터리 셀의 제1 병렬 그룹의 제1 부분의 음극과 접촉되고 배터리 셀의 제2 병렬 그룹의 제1 부분의 양극과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 13b는, 예시적인 실시예에 따른, 직렬 연결을 사이에 만들기 위해서, 도 13a에 도시된 배터리 셀의 제1 병렬 그룹의 제2 부분의 음극과 접촉되고 도 13a에 도시된 배터리 셀의 제2 병렬 그룹의 제2 부분의 양극과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 13c는, 예시적인 실시예에 따른, 직렬 연결을 사이에 만들기 위해서, 배터리 셀의 제1 병렬 그룹의 제1 부분의 음극과 접촉되고 배터리 셀의 제2 병렬 그룹의 제1 부분의 양극과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 13d는, 예시적인 실시예에 따른, 직렬 연결을 사이에 만들기 위해서, 도 13c에 도시된 배터리 셀의 제1 병렬 그룹의 제2 부분의 음극과 접촉되고 도 13c에 도시된 배터리 셀의 제2 병렬 그룹의 제2 부분의 양극과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 13e는, 예시적인 실시예에 따른, 직렬 연결을 사이에 만들기 위해서, 도 13c에 도시된 배터리 셀의 제1 병렬 그룹의 제3 부분의 음극과 접촉되고 도 13c에 도시된 배터리 셀의 제2 병렬 그룹의 제3 부분의 양극과 접촉되는 상호연결부 조립체의 전도성 판을 도시한다.
도 14a는, 예시적인 실시예에 따른, 전도성 판의 단일 층의 세트에 의해서 형성된 상호연결부 조립체의 전도성 층을 도시한다.
도 14b는, 예시적인 실시예에 따른, 전도성 판의 2개 층의 세트에 의해서 형성된 상호연결부 조립체의 전도성 층을 도시한다.
도 14c는, 예시적인 실시예에 따른, 전도성 판의 3개 층의 세트에 의해서 형성된 상호연결부 조립체의 전도성 층을 도시한다.
도 15a는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체 내의 2개의 전도성 층을 도시하며, 각각의 전도성 층은 전도성 판의 2개 층의 세트에 의해서 형성된다.
도 15b는, 예시적인 실시예에 따른, 도 15a에 도시된 상호연결부 조립체 내의 전도성 층 중 하나를 도시하며, 그러한 전도성 층은 배터리 셀의 그룹의 상단에 배치된다.
도 15c는, 예시적인 실시예에 따른, 도 15a에 도시된 상호연결부 조립체 내의 다른 전도성 층을 도시하며, 그러한 전도성 층은 배터리 셀의 그룹의 상단에 배치된다.
도 15d는, 예시적인 실시예에 따른, 병렬 및 직렬 연결을 사이에 형성하기 위해서 배터리 셀의 그룹에 커플링된 도 15a에 도시된 상호연결부 조립체의 2개의 전도성 층의 상면도를 도시한다.
도 16a는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체 내의 전도성 층을 형성하기 위한 전도성 판의 제1 세트를 도시하며, 전도성 판은 탭을 내부에 가지는 특정 창 및 탭을 내부에 가지지 않는 특정의 다른 창을 갖는다.
도 16b는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체 내의 전도성 층을 형성하기 위한 전도성 판의 제2 세트를 도시하며, 전도성 판의 제2 세트는, 도 16a의 전도성 판의 제1 세트에 대해서 상보적인 배열의 연결 탭을 가지는 그리고 가지지 않는 창들을 갖는다.
도 16c는, 예시적인 실시예에 따른, 서로 상단에 커플링되고 그에 따라 상호연결부 조립체 내의 전도성 층을 형성하는, 도 16a의 전도성 판의 제1 세트 및 도 16b의 전도성 판의 제2 세트를 도시한다.
도 17a는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 양의 단부로서 이용하도록 구성된 상호연결부 조립체 내의 전도성 판을 도시한다.
도 17b는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 양의 단부로서 이용하도록 구성되고 도 17a의 전도성 판의 상단에 또는 그 아래에 커플링되도록 구성된 상호연결부 조립체 내의 전도성 판을 도시한다.
도 17c는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 양의 단부를 형성하기 위해서 서로 상단에 커플링된 도 17a의 전도성 판 및 도 17b의 전도성 판을 도시한다.
도 17d는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 음의 단부로서 이용하도록 구성된 상호연결부 조립체 내의 전도성 판을 도시한다.
도 17e는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 음의 단부로서 이용하도록 구성되고 도 17d의 전도성 판의 상단에 또는 그 아래에 커플링되도록 구성된 상호연결부 조립체 내의 전도성 판을 도시한다.
도 17f는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체의 음의 단부를 형성하기 위해서 서로 상단에서 커플링된 도 17d의 전도성 판 및 도 17e의 전도성 판을 도시한다.
도 18a 및 도 18b는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체와의 연결에서 이용하기 위한 전압 감지 보드를 도시한다.
도 19a 및 도 19b는, 여러 가지 예시적인 실시예에 따른, 배터리 팩 내의 배터리 셀과의 연결을 위해서 이용되는 온도 감지 리본을 도시한다.
이하의 설명은 단지 여러 가지 예시적인 실시예에 관한 것이고, 본 개시 내용의 범위, 적용 가능성 또는 구성을 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것이 아니다. 그 대신, 이하의 설명은 최적의 모드를 포함하는 여러 실시예를 구현하기 위한 편리한 예시를 제공하기 위한 것이다. 명확해지는 바와 같이, 첨부된 청구항의 범위로부터 벗어나지 않고도, 이러한 실시예에서 설명된 요소의 기능 및 배열에 대한 여러 가지 변화가 이루어질 수 있다.
간결함을 위해서, 배터리 팩 구축, 구성 및 사용을 위한 통상적인 기술뿐만 아니라, 배터리 셀의 배선, 상호연결, 동작, 측정, 최적화 및/또는 제어를 위한 통상적인 기술이 본원에서 구체적으로 설명되지 않을 수 있다. 또한, 본원에 포함된 여러 도면에 도시된 연결 라인은, 여러 요소들 사이의 예시적인 기능적 관계, 전기 연결/관계, 및/또는 물리적 커플링을 나타내기 위한 것이다. 실제 시스템 또는 관련된 사용 방법에서, 예를 들어 전기 차량용 배터리 팩을 위한 상호연결부 조립체에서, 많은 대안적 또는 부가적 기능 관계 또는 물리적 연결이 존재할 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
본 개시 내용의 원리에 따라 구성된 배터리 팩, 상호연결부 구성요소, 및 관련 구성요소의 이용에 의해서, 종래 배터리 상호연결부 시스템의 여러 가지 단점이 해결될 수 있다. 예를 들어, 종래의 상호연결부 시스템은 전형적으로 각각의 셀에 대한 연결 금속 스트립 또는 와이어를 포함한다. 이러한 접근 방식은 제조에 있어서 시간 소모적이고, 제조 프로세스에서 용인될 수 없는 수준의 가변성을 도입할 수 있다. 또한, 종래의 연결 시스템은 전형적으로 전압 및 온도 측정뿐만 아니라 셀 밸런싱을 위해서 와이어 하니스를 이용하고; 그러한 하니스의 제조 및 조립은 시스템의 높은 고장률, 낮은 전체적인 신뢰성 및 수명을 도입한다.
대조적으로, 본원에서 개시된 예시적인 시스템 및 방법은 상호연결부 조립체의 이용에 의해서 배터리 팩 내의 개선된 배터리 셀 상호연결을 가능하게 한다. 상호연결부 조립체는 복수의 전도성 층, 예를 들어 제1 상호연결부 층 및 제1 상호연결부 층과 병행하게 배열된 제2 상호연결부 층을 가질 수 있다. 2개의 상호연결부 층은 (예를 들어, 하나 이상의 절연 층을 통해서) 여러 지점에서 서로 전기적으로 절연될 수 있고, 여러 지점에서 서로 전기적으로 커플링될 수 있으며, 오버몰딩되어 패키지를 형성할 수 있다. 상호연결부 층은 복수의 단편을 포함할 수 있고, 그러한 단편은 적어도 부분적으로 중첩되는 방식으로 (예를 들어, 벽돌들이 중첩되는 "길이 쌓기(running bond)" 스타일과 유사한 방식으로) 구성될 수 있다. 상호연결부 조립체는 복수의 셀 위에 배치되고, 상호연결부 조립체의 탭은 각각의 셀의 양 및 음의 단자에 각각 연결된다. 일부 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체는 오버몰딩된 패키지로서 설명된다. 다른 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체는 (적층되지 않고 구성된) 전류 이송 판들의 적층체로서 설명된다.
또한, 본원에서 개시된 예시적인 시스템 및 방법은, 셀의 전기 연결부와 동일 단부에서, (수집(collection) 이전 및 이후 모두에서) 배터리 셀을 제 위치에서 유지하고 정확하게 위치시킨다. 또한, 상호연결부 조립체는, 예시적인 실시예에서, 배터리 팩과 연관된 여러 가지 조건을 감지하기 위한(예를 들어, 열, 전압, 및/또는 전류를 감지하기 위한) 그리고 감지된 정보를 배터리 관리 시스템에 보고하기 위한 트레이스(trace)를 포함한다. 또한, 탭은 셀 및/또는 배터리 팩을 전체적으로 보호하기 위한 휴즈로서 기능하도록 구성될 수 있다. 또한, 상호연결부 조립체는 병렬 셀 밸런싱에 적합한 전기 연결부를 제공할 수 있다.
본 개시 내용의 원리에 따른 상호연결부 시스템은, 희망하는 치수적, 기계적, 전기적, 화학적, 및/또는 열적 성질을 제공하기 위한, 임의의 적합한 구성요소, 구조물, 및/또는 요소로 구성될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이 "배터리 팩"은, 단일 통합 유닛으로서 시스템에 대한 에너지 저장 및/또는 전력을 제공하기 위해서, 직렬 또는 병렬로 상호연결된 또는 직렬 및 병렬의 조합으로 상호연결된, 임의 수의 배터리 셀의 세트를 설명한다. 배터리 팩의 예로서, 수천 개의 원통형 리튬 이온 배터리 셀로 이루어질 수 있는, 전기 차량 리튬-이온 배터리 팩이 있을 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이 "배터리 셀"(또는 "셀")은, 화학 반응으로부터 전기 에너지를 생성할 수 있는 전기화학적 셀을 설명한다. 일부 배터리 셀은 셀을 통한 전류 도입에 의해서 재충전될 수 있다. 배터리 셀은, 전류를 생성하기 위해서 이용되는 화학 반응을 기초로, 납-산, 니켈 카드뮴, 니켈 수소, 니켈 금속 수소화물, 리튬 이온, 또는 ("제브라(zebra)"라고도 알려진) 나트륨 니켈 염화물과 같은, 상이한 유형들일 수 있다. 배터리 셀이 화학 반응을 기초로 전기를 생산하기 때문에, 셀의 온도가 전기 생산 효율에 영향을 미칠 수 있다. 배터리 셀은 또한, 수소-산화물 양성자 교환 막 셀, 인산 셀, 또는 고체 산 셀과 같은, 연료 전지일 수 있다. 본 개시 내용의 원리는 바람직하게 매우 다양한 배터리 셀 유형에 적용될 수 있고, 특정 배터리 셀 화학물질, 크기, 또는 구성으로 제한되지 않는다.
각각의 배터리 셀은 양의 단자 및 음의 단자를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 양 및 음의 단자가 서로 밀접하게 위치된다. 예를 들어, 양의 단자 및 음의 단자가 배터리 셀의 동일 단부(즉, 상호연결부 조립체에 근접하는 단부) 상에 위치될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 양의 극(양의 전극 또는 양의 단자)이 원통형 배터리 셀의 상단 중심에 위치될 수 있고, 음의 극(음의 전극 또는 음의 단자)이 (셀의 "견부(shoulder)"로도 알려진) 셀의 상단 외측 연부 상에 또는 셀의 외측 "캔(can)" 상에 위치될 수 있다. 또한, 배터리 셀의 근위 단부에서의 또는 그 부근에서의 양 및 음의 단자의 임의의 적합한 배열이 이러한 개시 내용에서 고려된다.
이제 도 1을 참조하면, 다양한 예시적인 실시예에서, 전기 시스템(100)이 배터리 팩(110) 및 상호연결부 조립체(120)를 포함한다. 상호연결부 조립체(120)는 주로 배터리 팩(110)의 일 측면 상에 위치될 수 있고, 배터리 팩에 전기적으로 커플링된다. 일부 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 또한 배터리 팩(110)의 셀들을 상호연결부 조립체(120)에 대해서 및/또는 서로에 대해서 구조적으로 제 위치에 지지 및/또는 유지하도록 구성될 수 있다.
전기 시스템(100)은 부하(load)(190)를 더 포함할 수 있고 및/또는 부하에 커플링될 수 있다. 부하(190)는, 예를 들어, 차량 내의 전기 모터 또는 다른 전기 구성요소일 수 있다. 또한, 부하(190)는 임의의 적합한 전기 구성요소일 수 있다. 상호연결부 조립체(120)는, 배터리 팩(110)으로부터 부하(190)까지(또는 그 반대로) 전력을 전달하도록 구성된 전력 연결기(135)를 통해서 부하(190)에 선택적으로 전기적으로 커플링될 수 있다. 또한, 여러 예시적인 실시예에서, 전기 시스템(100) 내에서, 예를 들어 희망하는 수준의 에너지 저장, 특정 전압에서 공급되는 연속적인 전류, 및/또는 기타를 달성하기 위해서, 임의의 적합한 수의 배터리 팩(110) 및 상응 상호연결부 조립체(120)가 직렬 및/또는 병렬 배열로 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 전기 시스템(100)은, 상응 상호연결부 조립체(120)를 통해서 하나 이상의 배터리 팩(110)으로부터 및/또는 하나 이상의 배터리 팩으로 전력을 전달하도록 구성된, 다양한 버스 바아, 단자, 및/또는 기타로 구성될 수 있다.
전기 시스템(100)은 전원(170)를 더 포함할 수 있고 및/또는 전원에 커플링될 수 있다. 전원(170)은, 예를 들어 차량, 연료 전지, 또는 임의의 적합한 다른 전력의 공급원을 위한 플러그-인 충전기를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전원(170)은 전력 연결기(135)를 통해서 상호연결부 조립체(120) 및/또는 부하(190)에 연결된다. 상호연결부 조립체(120)는 전력을 전원(170)으로부터 배터리 팩(110) 내의 셀로 전달하도록 더 구성될 수 있다. 여러 실시예에서, 전기 모터가 브레이크로서 이용될 수 있고, 그에 따라 배터리 팩(110)의 셀을 충전하기 위한 전력을 생성할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 전술한 내용은 단지 예시적인 구성이고, 상호연결부 조립체(120)가 임의의 적합한 방식으로 그리고 임의의 적합한 스위칭, 연결, 및 제어 장치를 이용하여 부하 및/또는 전원에 전기적으로 연결될 수 있다.
전기 시스템(100)은 배터리 관리 시스템("BMS")(140)을 더 포함할 수 있다(및/또는 그에 커플링될 수 있다). 상호연결부 조립체(120)는 BMS(140)와 신호 통신될 수 있다. BMS(140)는, 배터리 팩(110) 내의 셀을 위한 충전, 방전, 밸런싱, 및 기타를 제어하는 것과 같이, 배터리 팩(110)의 동작 및 거동을 제어, 관리, 모니터링, 및/또는 달리 통제하도록 구성될 수 있다. 또한, BMS(140)는 배터리 팩(110)의 충전, 저장, 및 방전 그리고 전기 시스템(100) 내의 전력의 이용에 관한 임의의 적합한 양태를 제어할 수 있다. BMS(140)가 상호연결부 조립체(120)와 일체일 수 있고; 대안적으로 BMS(140)가 연결기 케이블 또는 다른 적합한 전기 연결부를 통해서 상호연결부 조립체(120)에 커플링될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 제1 층(121) 및 제2 층(122)을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 선택적 감지 층(123)을 더 포함한다. 여러 예시적인 실시예에 따라, 제1 층(121), 제2 층(122), 및/또는 (이하에서 더 구체적으로 설명되는) 감지 층(123)이, 서로 평행하고 적어도 부분적으로 서로 수직으로 중첩되는 평면들 내에 주로 위치된다. 본원에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 제1 층(121) 및 제2 층(122)이 배터리 팩(110)의 여러 셀의 단자에 연결된다. 따라서, 제1 층(121) 및 제2 층(122)은 배터리 팩(110)의 셀의 단자에 전기적으로 연결되도록 그리고 이러한 셀로부터 그리고 이러한 셀로 전류를 전도하도록 구성된다.
예시적인 실시예에서, 제1 층(121)은 제1 전류 이송 판(151) 및 제1 상호연결부 판(152)을 포함할 수 있다. 제1 전류 이송 판(151)은 제1 상호연결부 판(152)에 평행하게 배향되고, 제1 상호연결부 판과 적어도 부분적으로 중첩된다. 제1 전류 이송 판(151)은 제1 상호연결부 판(152)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 이러한 2개의 판(151, 152)은 그 중첩 표면들의 적어도 일부를 따라서 연결될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 2개의 판(151, 152)이 그 중첩되는, 대향 표면들을 따라서 접촉되도록, 그리고 그에 따라 그 중첩되는, 대향 표면들의 벌크(bulk)를 따라서 전기적으로 연결되도록, 중첩이 일치된다. 제1 전류 이송 판(151) 및 제1 상호연결부 판(152)은 임의의 적합한 방법, 예를 들어 크래딩(cladding), 용접, 납땜, 및/또는 기타를 통해서 함께 커플링될 수 있다. 유사하게, 제2 층(122)은, 제1 층(121)과 관련하여 설명한 바와 같이 배향되고 전기적으로 접촉되는 제2 전류 이송 판(161) 및 제2 상호연결부 판(162)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 전류 이송 판(151, 161)은 일반적으로 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162)보다 각각 더 두껍다. 예를 들어, 제1 및 제2 전류 이송 판(151, 161)은, 과다한 저항 손실, 과열, 또는 배터리 팩(110)을 포함하는 셀의 전력 입력 또는 출력의 제약이 없이, 배터리 팩(110)의 동작과 연관된 최대 희망 전류를 이송할 수 있을 정도로 충분히 두꺼울 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 전류 이송 판(151, 161)이 또한 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162)보다 얇을 수 있다(또는 그와 유사한 두께로 구성될 수 있다)는 점이 이해될 것이다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 전류 이송 판(151, 161) 또는 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162) 중 하나 이상이 다수의 재료의 층으로 형성된다. 또한, 일부 예시적인 실시예에서, 제1 전류 이송 판(151) 및 제1 상호연결부 판(152)이 하나의, 단일체 판을 포함할 수 있고; 유사한 구조가 제2 전류 이송 판(161) 및 제2 상호연결부 판(162)을 위해서 이용될 수 있다. 이하에서 부가적으로 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 예시적인 실시예는 "더 얇은" 상호연결부 판을 가지지 않고, 그 대신 얇은 탭을 갖는 하나 이상의 전류 이송 판을 포함하도록 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 전류 이송 판(151, 161)은 약 0.3 밀리미터(mm) 내지 약 2.0 mm의 두께로 구성된다. 또한, 과다한 열을 생성하지 않고 희망하는 전류의 양을 이송하기 위해서, 임의의 적합한 두께가 전류 이송 판(151, 161)을 위해서 이용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162)은 약 0.05 (mm) 내지 약 0.3 mm의 두께로 구성될 수 있다. 또한, 예를 들어 희망하는 전류 이송 용량, 셀에 대한 탭의 연결(예를 들어, 레이저 용접, 스폿 용접, 와이어 본딩, 전도성 접착제의 이용)을 촉진하기 위한, 용이한 상호 연결, 및/또는 기타를 제공하기 위해서, 임의의 적합한 두께가 이용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162)은 통상적인 전기 연결(즉, 배터리 팩(110)의 배터리 셀과 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162) 사이의 전기 연결)을 가능하게 할 정도로 충분히 얇게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 상호연결부 판(152, 162)은, 브레이징, 크래딩, 납땜, 스폿 용접, 초음파 용접, 레이저 용접, 와이어 본딩, 전도성 접착제의 이용, 및/또는 기타에 의해서 이루어지는 전기 연결을 가능하게 할 정도로 충분히 얇을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전류 이송 판(151)은 제1 상호연결부 판(152)보다 두껍다. 유사하게, 이러한 예시적인 실시예에서, 제2 전류 이송 판(161)은 제2 상호연결부 판(162)보다 두껍다. 다른 예시적인 실시예에서, 판 두께는 앞서 주목한 바와 같이 달라질 수 있다.
여러 예시적인 실시예에서, 그리고 도 10d, 그리고 도 11a 및 도 11b와 관련하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 제1 상호연결부 판(152)은 제1 전류 이송 판(151)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 상호연결부 판(152)은 제1 전류 이송 판(151)과 분리되어 형성되고, 이어서 그에 커플링된다. 제1 전류 이송 판(151) 및/또는 제1 상호연결부 판(152)은 임의의 적합한 전기 전도성 재료, 예를 들어 구리, 알루미늄, 니켈, 및/또는 기타, 또는 그 조합 및/또는 그 합금을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제1 전류 이송 판(151)은 알루미늄을 포함하고, 제1 상호연결부 판(152)은 니켈을 포함한다. 이러한 방식으로, 제1 상호연결부 판(152)은 배터리 팩(110) 내의 셀과의 전기 연결을 돕도록 구성된 재료를 포함할 수 있는 반면, 제1 전류 이송 판(151)은 최소 손실을 가지고 전류를 벌크 전송하는 것을 돕도록 구성된 재료를 포함한다. 유사한 접근 방식이 판(161, 162)을 위해서 이용될 수 있다.
또한, 예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 전류 이송 판(151, 161)의 두께는, 상호연결부 층을 배터리 팩(110)의 셀에 연결하는 것과 연관된 두께 제한에 따라 달라지지 않는 반면, 제1 층(121)이 2개의 층(즉, 예를 들어, 판(151, 152))으로 제조되지 않고, 그 대신 단지 하나의 층으로 제조되는 경우에, 이는 해당되지 않는다. 달리 설명하면, 이러한 층의 각각에 대한 총 전류 용량이, 탭을 배터리 단자에 연결하는 방법과 연관되는 탭의 두께(및/또는 전류-이송 용량)에 따라 달라지지 않도록, 제1 및 제2 층(121, 122)이 구성된다. 또한, 예시적인 실시예에서, 제1 층(121) 및 제2 층(122)의 각각은, 해당 층 내의 저항 가열 효과로 인해서 제1 및/또는 제2 층(121, 122) 내에서 생성되는 열로 인한 임의의 냉각 필요성을 감소 또는 제거하기 위해서, 선택된 두께의 2개의 층을 포함한다.
또한, 전기 시스템(100)은, 전기 시스템(100) 및/또는 그 구성요소의 동작을 지원, 안내, 수정, 및/또는 달리 관리 및/또는 제어하도록 구성된 임의의 다른 적합한 구성요소를 포함할 수 있다. 상호연결부 조립체(120)를 이용하여 배터리 팩(110)의 셀과의 중실형(solid) 전기 접촉을 만들 수 있고, 다양한 병렬/직렬 구성으로 셀을 조합하는데 있어서 융통성을 제공할 수 있고, 배터리 셀을 제 위치에서 유지할 수 있고, 배터리 팩(110)의 특성을 감지할 수 있고, 및/또는 기타 등등을 할 수 있다.
도 2a는 (오버몰딩이 도시되지 않은) 상호연결부 조립체(220) 및 배터리 팩(210)의 등축도를 도시한다. 배터리 팩(210)은 복수의 셀(211)을 포함한다. 예를 들어, 도시된 배터리 팩(210)은 300개의 셀(211)을 포함하나, 배터리 팩(210)은 임의의 적합한 수의 셀(211)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 각각의 셀(211)은 셀(211)의 근위 단부(즉, 상호연결부 조립체(220)에 근접하는 단부)에 위치되는 단자들을 갖는 원통형 셀이다. 셀(211)은, 희망에 따라, 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다.
상호연결부 조립체(220)는 양의 탭(228) 및 음의 탭(229)을 더 포함할 수 있다. 이러한 전력 탭은 상호연결부 조립체(220)를 전력 연결기(135), 부하(190), 및/또는 전원(170)에 전기적으로 연결한다.
도 2b는 예시적인 상호연결부 조립체(220) 및 배터리 팩(210)의 등축적 분해도를 도시한다. 이러한 분해도에서, 제1 층(121)은 '상부의 두꺼운'의 제1 전류 이송 판(151) 및 '상부의 얇은' 제1 상호연결부 판(152)을 갖는 '상부 층'으로서 도시된다. 유사하게, 제2 층(122)은 '하부의 두꺼운' 제2 전류 이송 판(161) 및 '하부의 얇은' 제2 상호연결부 판(162)을 갖는 '하부 층'으로서 도시된다.
전술한 바와 같이, 상호연결부 조립체(220)는 감지 층(123)을 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 감지 층(123)은 리드 프레임(lead frame)을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 감지 층(123)은 인쇄회로기판을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 감지 층(123)은 가요성 인쇄회로기판을 포함한다. 또한, 감지 층(123)은 상호연결부 조립체(220) 상의 여러 위치들까지 적어도 부분적으로 실질적으로 평면형인 방식으로 신호 와이어 또는 트레이스(124)를 연장시키기에 적합한 임의의 구조물을 포함할 수 있다. 감지 층(123)은 센서를 포함할 수 있고, 및/또는 배터리 및/또는 배터리의 동작과 연관된 전류, 전압, 온도, 및/또는 다른 유용한 매개변수를 감지하는 센서로부터 감지 정보(예를 들어, 데이터)를 통신하기 위해서, 센서에 연결되도록 구성될 수 있다. 감지 층(123)은, 예를 들어, 하나 이상의 셀(211) 부근에 위치된 서미스터로부터 통신 연결기(125)까지 신호를 이송할 수 있다. 유사하게, 감지 층(123)은, 예를 들어 배터리 팩(210) 내의 병렬 셀들(211)의 그룹(또는 그룹들)의 전압, 셀(211) 밸런싱, 및/또는 기타를 측정할 수 있도록, 여러 위치에서 제1 층(121) 및 제2 층(122)에 대한 연결을 제공할 수 있다. 통신 연결기(125)는 BMS(140) 및/또는 전기 시스템(100)의 다른 구성요소와의 통신을 돕도록 구성될 수 있다. 감지 층(123)은 제1 층(121) 및 제2 층(122)에 일반적으로 평행하게 배치된다. 또한, 감지 층(123)(또는 그 부분)이 제1 층(121) 및 제2 층(122) 위에, 사이에, 및/또는 아래에 위치될 수 있다.
도 2c, 도 2d, 도 2e, 및 도 2f는 제1 전류 이송 판(151), 제1 상호연결부 판(152), 제2 전류 이송 판(161), 및 제2 상호연결부 판(162)의 등축도를 각각 도시한다. 도 2c에서, 제1 전류 이송 판(151)은 하나 초과의 전류 이송 판 단편을 포함한다. 제1 전류 이송 판(151)은 임의의 적합한 수의 전류 이송 판 단편을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전류 이송 판(151)은 6개의 전류 이송 판 단편(151A, 151B, 151C, 151D, 151E, 151F)을 포함할 수 있다. 제1 전류 이송 판(151) 단편들은 제1 전류 이송 판(151)의 구조적으로 분리된 구성요소들일 수 있다. 본원에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 제1 전류 이송 판(151) 단편은 제2 전류 이송 판(161)의 단편과 직렬로, 병렬로, 및/또는 섞여서(interwoven) 전기적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전류 이송 판 단편(151A)은 음의 연결 지점(229)을 가지고, 전류 이송 판 단편(151F)은 양의 연결 지점(228)을 갖는다. 이러한 연결 지점들은, 상호연결부 조립체(120)를 전기 시스템(100)의 다른 전기 구성요소에 연결하기에 적합한 탭 또는 다른 구조물로서 구성될 수 있다. 상호연결부 조립체(120)가 배터리 팩(110)에 커플링될 때, 제1 전류 이송 판 단편(151A)은 가장 큰 음의 전위를 가지고, 전류 이송 판 단편(151F)은 가장 큰 양의 전위를 갖는다. 제1 전류 이송 판(151)은, 셀(211)과 연결 지점(228/229) 사이에서 전력을 전송하기 위해서, 제1 상호연결부 판(152)과 전기적으로 연통되도록 구성된다. 제1 전류 이송 판(151)은 복수의 창을 포함한다. 그러한 창은 장애물을 가지지 않을 수 있고, 그에 따라, 창을 통해서, 제1 전류 이송 판(151)의 창 아래의 물체에 대한 접근을 허용할 수 있다.
도 2d에서, 제1 상호연결부 판(152)은 하나 초과의 상호연결부 판 단편을 포함한다. 제1 상호연결부 판(152)은 임의의 적합한 수의 상호연결부 판 단편을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 상호연결부 판(152)은 6개의 상호연결부 판 단편(152A, 152B, 152C, 152D, 152E, 152F)을 포함할 수 있다. 상호연결부 판 단편들은 제1 상호연결부 판(152)의 구조적으로 분리된 구성요소들일 수 있다. 제1 상호연결부 판(152) 단편은 제1 전류 이송 판(151)의 상응하는 전류 이송 판 단편에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 상호연결부 판(152)은, 셀(211)의 양의 또는 음의 단자에 연결하기에 적합한 리드를 형성하도록 굽혀진, 꺾인, 및/또는 배향된 탭을 더 포함한다. 제1 상호연결부 판(152)은 복수의 창을 포함한다. 그러한 창의 제1 하위세트(subset)는 장애물을 가지지 않을 수 있고, 그에 따라, 창을 통해서, 제1 상호연결부 판(152)의 창 아래의 물체에 대한 접근을 허용할 수 있다. 이러한 창의 제2 하위세트가 탭을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 복수의 창이 창의 쌍을 포함하고, 각각의 쌍은 셀(211)에 상응한다. 창의 쌍 중 어떠한 쌍이 탭을 포함할지에 관한 선택은, 그러한 탭이 셀(211)의 양의 단자 또는 음의 단자에 연결되는지의 여부를 결정할 것이다. 예시적인 실시예에서, 제1 상호연결부 판(152) 단편 중 임의의 하나에서, 모든 탭이 셀(211)의 동일 극성 단자에 접촉된다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 단일 상호연결부 판(152) 단편이 셀(211)의 음의 단자와 접촉되는 탭의 제1 그룹 및 양의 단자와 접촉되는 탭의 제2 그룹을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 복수의 창이 셀(211) 마다 하나의 창을 포함하고; 이러한 예시적인 실시예에서, 각각의 창은 창 아래의 물체에 대한 접근을 허용하는 장애물이 없는 부분뿐만 아니라, 셀(211)에 대한 연결을 위한 탭 또는 탭들 모두를 포함한다.
이제 도 2e를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 제2 전류 이송 판(161)은 하나 초과의 전류 이송 판 단편을 포함한다. 제2 전류 이송 판(161)은 임의의 적합한 수의 전류 이송 판 단편을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전류 이송 판(161)은 5개의 전류 이송 판 단편(161A, 161B, 161C, 161D, 161E)을 포함할 수 있다. 전류 이송 판 단편들은 제2 전류 이송 판(161)의 구조적으로 분리된 구성요소들일 수 있다. 본원에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 제2 전류 이송 판(161)을 포함하는 전류 이송 판 단편은, 제1 전류 이송 판(151)을 포함하는 전류 이송 판 단편과 직렬로, 병렬로, 섞여서, 및/또는 그 조합으로 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 전류 이송 판(161)은, 셀과 제2 전류 이송 판(161) 사이에서 전력을 전송하기 위해서, 제2 상호연결부 판(162)과 전기적으로 연통되도록 구성된다. 제2 전류 이송 판(161)은 복수의 창을 포함한다. 그러한 창은 장애물을 가지지 않을 수 있고, 그에 따라 창을 통해서 제2 전류 이송 판(161)의 창 아래의 물체에 접근하게 할 수 있고, 제1 상호연결부 판(152)으로부터의 탭이 제2 전류 이송 판(161)을 통과하여 셀(211)과 접촉하게 할 수 있다. 일부 경우에, 제2 층(122)의 전류 이송 판 단편이 제1 층(121)의 전류 이송 판 단편과 정확하게 중첩된다는 것을 주목하여야 한다. 그러나, 다른 실시예에서, 제1 층(121)으로부터의 판 단편이 제2 층(122)으로부터의 2개 이상의 판 단편과 중첩되거나, 그 반대가 된다. 예를 들어, 전류 이송 판 단편(161A)은 151A 및 151B의 부분과 중첩되고, 전류 이송 판 단편(161B)은 151B 및 151C의 부분과 중첩되며, 전류 이송 판 단편(161C)은 151C 및 151D의 부분과 중첩되며, 전류 이송 판 단편(161D)은 151D 및 151E의 부분과 중첩되며, 전류 이송 판 단편(161E)은 151E 및 151F의 부분과 중첩된다.
이제 도 2f를 참조하면, 제2 상호연결부 판(162)은 하나 초과의 상호연결부 판 단편을 포함한다. 제2 상호연결부 판(162)은 임의의 적합한 수의 상호연결부 판 단편을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 상호연결부 판(162)은 5개의 상호연결부 판 단편(162A, 162B, 162C, 162D, 162E)을 포함할 수 있다. 상호연결부 판 단편들은 제2 상호연결부 판(162)의 구조적으로 분리된 구성요소들일 수 있다. 상호연결부 판 단편은 제2 전류 이송 판(161)의 상응하는 전류 이송 판 단편에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 상호연결부 판(162)은, 셀(211)의 양의 또는 음의 단자에 연결하기에 적합한 리드를 형성하도록 굽혀진 탭을 더 포함한다. 제2 상호연결부 판(162)은 복수의 창을 포함한다. 그러한 창의 제1 하위세트는 장애물을 가지지 않을 수 있고, 그에 따라, 창을 통해서, 제2 상호연결부 판(162)의 창 아래의 물체에 대한 접근을 허용할 수 있다. 이러한 창의 제2 하위세트가 탭을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 복수의 창이 창의 쌍을 포함하고, 각각의 쌍은 셀(211)에 상응한다. 창의 쌍 중 어떠한 쌍이 탭을 포함할지에 관한 선택은, 그러한 탭이 셀(211)의 양의 단자 또는 음의 단자에 연결되는지의 여부를 결정할 것이다. 예시적인 실시예에서, 상호연결부 판 단편 중 임의의 하나에서, 모든 탭이 셀(211)의 동일 극성 단자에 접촉된다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 단일 상호연결부 판 단편이 셀(211)의 음의 단자와 접촉되는 탭의 제1 그룹 및 양의 단자와 접촉되는 탭의 제2 그룹을 가질 수 있다. 또한, 제1 상호연결부 판(152) 내의 각각의 창의 쌍을 위해서, 대향되는 창의 쌍이 제2 상호연결부 판(162) 내에 존재하며, 그에 따라 각각의 쌍이, 탭을 갖는 하나의 창만을 가지고, 탭 위치들이 서로 간섭하지 않게 서로 대향되어 위치되며, 그리고 2개의 판 중 하나가 그러한 탭에 의해서 셀의 양의 단자에 연결되고 2개의 판 중 다른 하나가 그 탭에 의해서 음의 단자에 연결된다. 잠시 도 3h를 참조하면, 창이 "쌍"인 것으로 전술되었지만, 단일 창이 창의 "쌍"의 지역을 커버하는 구성이 마찬가지로 이용될 수 있고; 또한 쌍을 이루는 창 및 단일 창의 조합이 또한 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)에 대한 2개의 전력 연결부인, 양의 연결부 및 음의 연결부가 있다. 2개의 연결부 모두는, 예를 들어 도 2c 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상호연결부 조립체의 제1 단부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어 도 4c에 도시된 바와 같은 상호연결부 조립체(120)에서(그 개별적인 층은 도 4d, 도 4e, 도 4f, 및 도 4g에 도시되어 있다), 양의 연결부가 일 단부 상에 위치되고 음의 연결부는 타 단부 상에 위치된다. 예시적인 실시예에서, 양의 연결부 및 음의 연결부 모두가 제1 전류 이송 판(151) 또는 제2 전류 이송 판(161) 상에 있을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 양의 연결부가 2개의 전류 이송 층 중 하나 상에 있을 수 있고, 음의 연결부가 다른 하나 상에 있을 수 있다. 또한, 부가적인 전력 및/또는 전압 감지 연결부, 예를 들어 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 하위 세트에 대한 모니터링, 충전, 방전, 및 기타를 허용하도록 구성된 연결부가 상호연결부 조립체(120) 내에 제공될 수 있다.
하나의 창의 '적층체(stack)' 내에서, 제1 및 제2 층(121, 122) 내의 창의 전부가 대략적으로 동일한 크기일 수 있지만, 연결부를 만들기 위해서 탭이 통과할 수 있고 접근할 수 있는 경우에 변경이 가능할 수 있다. 하부 층 내의 개방 창은, 상부의 얇은 층으로부터의 탭이 하부 층을 통해서 하부 층 아래의 배터리까지 연장될 수 있게 허용하도록 구성된다. 상부의 얇은 층 및 하부의 얇은 층 내의 탭을 각각의 셀 단자에 연결/커플링시키기 위해서, 위로부터, 상부 층 및 하부 층을 통해서 접근할 수 있게 허용하도록 개방 창이 구성된다.
이제 도 6을 참조하면, 여러 예시적인 실시예와 관련하여, 도 6은 상호연결부 조립체(120) 및 배터리 팩(110)의 일부의 절취 측면도를 도시하며, 서미스터(612)가 2개의 인접 셀들(211) 사이에 위치된다. 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 감지 층(123), 그리고 제1 및 제2 층(121, 122) 위에 일반적으로 위치되는 트레이스(124)를 포함한다. 서미스터(612)는 배터리 팩(110)의 제1 셀(211)에 근접하여 위치된다. 예시적인 실시예에서, 서미스터(612)는 서미스터 리드(624)를 통해서 트레이스(124)에 연결된다. 예시적인 실시예에서, 서미스터 리드(624)는 트레이스(124)와의 연결을 위해서 바이어(via)를 통과하나, 임의의 적합한 전달 또는 방법(예를 들어, 리벳, 핀, 제 위치에 납땜 또는 용접될 수 있는 탭, 등)을 이용하여 서미스터(612)를 트레이스(124)와 연결할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 서미스터(612)는 (본원에서 더 설명되는) 오버몰드 내에 내재되거나 부분적으로 내재된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 서미스터(612)는 상호연결부 조립체(120)와 일체이다. 상호연결부 조립체(120)는 임의의 적합한 수의 서미스터(들)(612)를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)를 배터리 팩(110) 위에 배치하는 것은, 동시에, 셀(211)의 온도를 감지하기 위해서 서미스터(들)(612)를 정확하게 배치한다. 따라서, 이러한 장치 및 조립 방법은 센서를 배터리 셀에 또는 그 부근에 부착하기 위한 별도의 수작업적 프로세스를 필요로 하지 않는다.
이제 도 3a를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에 따라, 상호연결부 조립체(120)는 오버몰드 재료를 더 포함한다. 오버몰드 재료는 플라스틱, 사출 몰딩된 플라스틱, 세라믹 재료, 중합체, 및/또는 기타를 포함할 수 있다. 여러 실시예에서, 중합체는 액정 중합체(LCP), 폴리페닐렌 펄파이드(polyphenylene pulfide)(PPS), 폴레에테르 에테르 켑톤(PEEK), 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 및/또는 기타를 포함할 수 있다. 따라서, 오버몰드 재료는 본원에서 설명된 바와 같이 리드프레임(들)을 주조, 사출 몰딩, 또는 달리 오버몰딩하기 위한 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 오버몰드 재료(380)는, 제1 층(121), 제2 층(122) 및/또는 감지 층(123)을 서로로부터 전기적 및/또는 열적으로 절연시킬 수 있고, 상호연결부 조립체(120)의 구성요소(예를 들어, 121, 122, 123, 및 기타)를 위한 구조적 지지를 제공할 수 있고, 및/또는 배터리 팩(110)의 셀(211)을 구조적으로 유지 및 배치할 수 있는 임의 재료를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는, 예시적인 실시예에 따른, 양의 탭(163)을 근접 도시한, 상호연결부 조립체(120) 및 배터리 팩(110)의 횡단면적, 부분적, 등축도를 도시한다. 예시적인 실시예에서, 오버몰드 재료(380)는 상호연결부 조립체(120)의 상단 표면을 덮고, 제1 층(121)과 제2 층(122) 사이에 위치되고, 및/또는 제2 층(122) 아래에 위치되며, 오버몰드 재료(380) 내의 창 및/또는 개구는 제1 층(121), 제2 층(122), 및/또는 감지 층(123) 내의 창과 정렬된다. 상호연결부 조립체(120)는 유지 구조물(381)을 더 포함할 수 있다(및/또는 그에 커플링될 수 있다). 예시적인 실시예에서, 유지 구조물(381)은 제2 층(122) 아래에 위치된다. 달리 설명하면, 유지 구조물(381)은 제1 층(121)에 대향되는 제2 층(122)의 측면 상에 위치된다. 예시적인 실시예에서, 유지 구조물(381)은 오버몰드 재료(380)로 제조된다. 또한, 유지 구조물(381)은 셀(211)을 희망 위치에서 유지 및/또는 지지하는데 적합한 임의의 적합한 전기 절연 재료를 포함할 수 있다. 유지 구조물(381)은 링 유사 구조물로서, 다른 연속적인 구조물 내의 원으로서, 또는 기타 등등으로서 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 유지 구조물(381)이 기둥(미도시)을 포함할 수 있다. 유지 구조물(381)은, 예를 들어 셀(211)의 측면 및/또는 상단부 상에서, 또는 셀(211)의 상단부에 근접하여, 셀(211)과 접촉되도록 구성될 수 있다. 그러한 접촉은 연속적 또는 불연속적일 수 있다. 그러한 접촉은 셀들(211)의 상단 부분이 서로에 대해서 및/또는 상호연결부 조립체(120)에 대해서 상대적으로 이동되는 것을 방지하거나 억제한다. 그러한 접촉은 셀(211)에 대한 탭(153, 163)의 정렬을 추가적으로 보조할 수 있다. 그러한 접촉은, 가스 또는 유체가 셀(211)들 사이의 공간(390)과 상호연결부 조립체(120)의 다른 측면 상의 환경 사이에서 연통되는 것을 방지하기 위해서, 셀(211)의 상단부 주위에 밀봉부를 추가적으로 생성할 수 있다. 또한, 유지 구조물(381)은 셀(211)을 제 위치에서 유지하기 위한 임의의 적합한 구조물을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 배터리 셀들(211)을 서로에 대해서 적어도 부분적으로 유지, 고정 및/또는 정렬시키기 위한 기능을 할 수 있고, 그에 따라 다른 셀(211) 유지 및/또는 정렬 구성요소의 필요성을 감소 및/또는 제거할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 양의 탭(163)이 제2 상호연결부 판(162)으로부터 연장되고, 일반적으로 전형적인 원통형 배터리 내의 양의 단자인, 셀(211)의 상단 중심(212)과 정렬된다. 유사하게, 음의 탭(153)이 제1 상호연결부 판(152)으로부터 연장되고, 일반적으로 전형적인 원통형 배터리 내의 음의 단자인, 셀(211)의 상단 연부(213)와 정렬된다. 그러한 탭의 각각은, 창을 통해서 아래 쪽으로 셀(211)의 근위 단부에 도달하도록, 굽혀지고, 곡선화되고 및/또는 꺾인다.
도 3b는, 오버몰드 재료(380)가 층(121, 122)을 둘러싸고, 창의 내측을 포함하여, 층을 절연시키는 것을 도시한다. 도 3a 및 도 3b가 쌍으로 구성된 창을 도시하지만, 도 3h를 잠시 참조하면, 단일-창 구성이 또한 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3c 및 도 3d는, 예시적인 실시예에 따른, 음의 탭(153)을 근접 도시한, 상호연결부 조립체(120) 및 배터리 팩(110)의 횡단면적, 부분적, 등축도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3i를 잠시 참조하면, 음의 탭(153) 및 양의 탭(163)이 임의의 적합한 방법 및/또는 재료를 통해서, 예를 들어 용접(레이저, 초음파, 등), 브레이징, 납땜, 및/또는 기타를 통해서 상응 셀(211)에 커플링될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3e는, 예시적인 실시예에 따른, 양 및 음의 탭(153, 163)의 반복 패턴을 보여주는, 상호연결부 조립체(120)의 횡단면적, 부분적, 등축도를 도시한다. 양의 탭(163)은 음의 탭(153)에 근접하여 위치된다. 예를 들어, 양의 탭(163)과 연관된 창이 음의 탭(153)과 연관된 창과 옆으로 나란히 있을 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 제1 층(121)이 셀(211)의 양의 단자에 연결되고, 제2 층(122)은 셀(211)의 음의 단자에 연결된다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 제1 층(121)이 셀(211)의 음의 단자에 연결되고, 제2 층(122)은 셀(211)의 양의 단자에 연결된다. 또한, 예시적인 실시예에서, 특정 판 단편을 위한 셀에 대한 모든 연결이 동일하고, 그에 따라 판 단편이 "양의" 판 단편 또는 "음의" 판 단편으로 간주될 수 있다. 그러나, 여러 예시적인 실시예에서, 특정 판 단편 상의 셀(211)에 대한 연결의 일부는 양이고, 다른 연결은 음이다. 예를 들어, 도 4a를 잠시 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 판 단편은 선택된 수의 셀(211)에 대한 양의 연결로 구성되고, 동일한 수의 다른 셀(211)에 대한 음의 연결로 구성된다. 이러한 방식으로, 셀(211)은 판 단편들 사이의 전기 전달 경로로서 기능하도록 구성된다.
도 3f는 제2 상호연결부 판(161)과 정렬된 제2 전류 이송 판(162)의 분해적, 부분적, 등축도를 도시한다. (판(161,162) 내에 각각 배치된) 정렬 홀(364, 365)은 상호연결부 조립체(120)의 이러한 구성요소 및 다른 구성요소의 정렬 및 커플링을 허용한다.
도 3g는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체(120)의 부분적 상면도를 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 오버몰딩되었다. 따라서, 상호연결부 조립체(120)는, 배터리 팩(110)에 장착하기 편한 패키지를 형성한다.
도 3h는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체(120)의 창 및/또는 개구를 통해서 셀(211)을 부분적으로 볼 수 있는, 상호연결부 조립체(120)의 부분적 상면도를 도시한다. 이러한 도면에서, 양의 탭(163) 및 음의 탭(153) 그리고 셀(211)의 상단부의 부분을 오버몰드 재료 그리고 제1 및 제2 층 내의 창들을 볼 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 창(388)의 쌍의 어레이를 포함하고, 각각의 쌍(388)은 양의 창 및 음의 창을 포함한다. 배터리의 중심 부근의 셀(211)의 근위 단부에서 양의 단자에 연결된(또는 연결을 위한) 양의 탭(163)이 양의 창과 연관된다. 배터리의 연부 부근의 셀(211)의 근위 단부에서 음의 단자에 연결된(또는 연결을 위한) 음의 탭(153)이 음의 창과 연관된다. 각각의 창은, 상응 탭(들)을 셀(211)에 전기적으로 연결하는 것을 돕기 위한 충분한 크기를 갖는다. 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 쌍(388) 대신, 단일 공통 창(389)이 희망에 따라 이용될 수 있다.
도 3i는, 예시적인 실시예에 따른, 상호연결부 조립체(120)의 부분적 저면도를 도시한다. 상응하는 양의 탭(163) 및 음의 탭(153), 그리고 연관된 창을 오버몰드 재료(380)를 통해서 볼 수 있도록, 도면은 특정 셀(211)을 제거하여 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 유지 구조물(381)은, 관통 원형 홀을 갖고 형성된 오버몰드 재료(380)의 평면의 형상이다.
상호연결부 조립체(120)는 복수의 셀(211)의 일부를 내부에 수용하기 위한 복수의 개구와 함께 구성된다. 상호연결부 조립체(120)는 복수의 셀(211)의 근접 팩킹(close packing)을 촉진한다. 셀(211)은 서로로부터 1 mm 미만으로 배치될 수 있다. 복수의 배터리 셀 내의 셀(211)은 제1 단부 및 제1 단부로부터 원위의 제2 단부를 가지며, 제1 단부 및 제2 단부는 그 사이에 길이를 갖는다.
이제 도 4a를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 병렬 및 직렬 배열의 희망 조합을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 상호연결부 조립체(120) 및 배터리 팩(110)의 조합이 "10s, 30p" 배열(10개의 그룹의 직렬 배열, 각각의 그룹은 병렬로 30개의 셀(211)을 포함한다)을 초래할 수 있다. 또한, 전기 시스템(100) 내에서 희망 전류 및 전압 수준을 달성하기 위해서, 희망에 따라, 임의의 적합한 배열, 예를 들어 "5s, 60p", "20s, 20p", "10s, 40p", 및/또는 기타가 구현될 수 있다.
예를 들어, 잠시 도 2c 내지 도 2f 및 도 4b를 참조하면, 하나의 예시적인 실시예에서, 300개의 셀(211)을 포함하는 예시적인 배터리 팩(110)이 상호연결부 조립체(120)에 커플링될 때, 전기 경로는, "10s, 30p" 배열을 형성하기 위해서, 이하의 구성요소를: 음의 단자(229 -> 151A -> 161A -> 151B -> 161B -> 151C -> 161C -> 151D -> 161D -> 151E -> 161E -> 151F -> 양의 단자(228)의 순서로 횡단한다. 그러나, 임의의 적합한 전달 및/또는 배선 경로가 희망에 따라 이용될 수 있다. 또한, 예를 들어 제1 전류 이송 판(151) 및 제2 전류 이송 판(161) 내의 적합한 수의 단편의 이용에 의해서, 상호연결부 조립체(120)가 임의의 적합한 전압, 전류 및/또는 크기로 그 크기 및/또는 스케일이 결정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
특정의 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 또한, 내부에 셀(211)이 적어도 부분적으로 위치 및/또는 배치되는 증기 챔버에 대한 덮개로서의 역할을 한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 다양한 밀봉부, 유지 메커니즘, 실런트, 포팅 재료(potting material), 및/또는 기타로 구성되고, 그에 따라 상호연결부 조립체(120)는, 증기 챔버 내로부터의 작업 유체의 누출 및/또는 증발을 방지 및/또는 감소시키면서, 다수의 셀(211)의 부분을 수용할 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시예에서, 각각의 셀(211)이 상호연결부 조립체(120) 내로 삽입되는 계면에서 압축 가능 밀봉부를 제공하기 위해서, 상호연결부 조립체(120)는 탄성중합체로 오버몰딩된 강성 일차 재료를 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, o-링 또는 다른 기계적 밀봉 방식이 이용될 수 있다. 또한, 셀(211)과 상호연결부 조립체(120) 사이의 접합부를 밀봉하기 위해서, 적합한 포팅 재료가 이용될 수 있다. 예를 들어, 여러 예시적인 실시예에서, 셀(211)과 상호연결부 조립체(120) 사이의 접합부가 가요성 또는 반-가요성 포팅 재료, 접착제, 실런트, 에폭시, 또는 핫 멜트를 통해서 밀봉될 수 있고; 밀봉 재료는 실리콘, 우레탄, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 또는 폴리아미드계일 수 있고 및/또는 임의의 다른 적합한 밀봉 및/또는 접착 재료 또는 화합물을 포함할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 유지 구조물(381)이, 셀(211)과 연속적으로 표면 접촉되는 또는 간헐적으로 표면 접촉되는, 임의의 적합한 형상, 예를 들어, 링 구조물을 갖는다. 또한, 특히 셀(211)이 원통형이 아닌 경우에(예를 들어, 직사각형 셀의 경우에), 원형 이외의 형상이 이용될 수 있다. 접촉 링이 직선형 벽 단편으로 형성될 수 있거나, 모서리가 없는 매끄러운 원형일 수 있다.
여러 예시적인 실시예에서, 유지 구조물(381)은 복수의 기둥-유사 구조물로서 구성된다. 기둥은 유지 구조물(381)로부터 3-면형 기둥 형상으로 형성된다. 기둥은, 셀(211)의 형상에 확실하게 피팅되는 요홈부 또는 다른 형상을 포함할 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 기둥의 형상이 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기둥은 오버몰드 재료(380)로 제조된다. 또한, 임의의 적합한 수의 기둥이 유지 구조물(381)로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 셀(211)이 적어도 하나의 기둥, 또는 적어도 2개의 기둥, 또는 적어도 3개의 기둥, 또는 적어도 4개의 기둥과 접촉될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 기둥은 약 5 mm의 길이로 구성된다. 또한, 특정 기둥(및/또는 모든 기둥)이 상호연결부 조립체(120)의 내부 표면으로부터 셀(211)의 원위 단부 부근의 대향 측면 상의 상응 내부 표면까지 전체에 걸쳐 연장될 수 있다. 기둥은, 셀(211)이 기하형태적으로 가능한 한 근접하여 팩킹될 때, 셀들(211) 사이에 존재하는 공간 내로 전체적으로 피팅되는 크기 및/또는 구성을 가질 수 있다. 기둥은 일반적으로 셀(211)의 원통형 축에 평행한 방향으로 또는 특정 셀(211)의 길이를 따라 상호연결부 조립체(120)로부터 연장될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩을 상호 연결하기 위한 방법이 상호연결부 조립체를 셀 위에 배치하는 단계, 및 상호연결부 조립체의 탭을 셀의 단자에 연결하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 유지 구조물이 셀들에 커플링되어, 상호연결부 조립체의 커플링에 앞서서 셀들을 정렬시킨다. 셀과의 적절한 연결을 위한 정렬을 위해서, 상호연결부 조립체가 유지 구조물에 대해서 위치 및/또는 배치될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는, 예시적인 실시예에 따른, 탭을 위한 다양한 휴즈 설계를 도시한다. 제1의 예시적인 실시예에서, 탭(163)은 탭 내의 홀(164)과 함께 구성된다. 다른 예시적인 실시예에서, 탭(153)은 탭 내의 좁은 목부(154)(예를 들어, 홈통(trench)-유사 구조물)를 갖는다. 탭 내의 홀(164) 또는 좁은 목부(154)는, 탭 상의 개방부가 연결 셀(211)을 다른 셀 및 상호연결부 조립체(120)의 전기 회로의 나머지로부터 절연시킬 수 있는 임의의 장소에 위치될 수 있다. 예를 들어, 홀(164) 또는 목부(154)가 셀(211)에 대한 연결 지점과 상호연결부 판(152, 162)의 주 본체 사이에 위치될 수 있다.
홀(164)은 직경을 가지며, 좁은 목부(154)는 탭의 나머지보다 좁은 부분을 갖는다. 충분히 긴 시간 동안의 특정 암페어가 해당 위치에서 탭을 용융 또는 증발시키는 지점까지 전체 횡단면 면적을 감소시키는 것에 의해서, 탭이 휴즈로서 기능하도록, 그러한 직경 또는 두께의 치수가 설계된다. 따라서, 해당 셀(211)과 관련하여 단락(short) 또는 다른 고암페어 상황이 있는 경우에, 이는 녹아서 회로로부터 제거될 것이고 배터리 팩(110) 및 전기 시스템(100)의 나머지를 보호할 것이다. 다른 적합한 구조물 및 방법을 이용하여 탭 내에 휴즈를 생성할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이제 도 7a, 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)의 부분은, "선별파지 및 배치(pick and place)" 구성요소 조립 시스템, 예를 들어 전자 조립 산업에서 일반적으로 이용되는 표면 장착 기술 배치 로봇을 통해서, 양립 가능하도록 및/또는 생성을 위해서 최적화될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 층(121) 및/또는 층(122)의 부분이 탭 조립체(173)의 세트를 포함할 수 있다. 각각의 탭 조립체(173)는, 플랜지, 연장부, 및/또는 기타를 포함할 수 있는 복수의 판 연결 지점(174)과 함께 구성된다. 또한, 탭 조립체(173)는 셀 탭(175)과 함께 구성된다. 셀 탭(175)은 (예를 들어, 음의 탭(153) 또는 양의 탭(163)을 형성하기 위해서) 셀(211)에 커플링되도록 구성된다. 탭 조립체(173)는 또한, 예를 들어 셀 탭(175)이 굽혀지고, 프레스되고, 및/또는 달리 셀(211)과 접촉될 때, 탭 조립체(173)가 제1 전류 이송 판(151)(또는 제2 전류 이송 판(161))과 접촉되도록 배치될 때, 또는 기타 등등일 때, 희망에 따라 분리될 수 있는 파열성 링크(frangible link)(176)와 함께 구성될 수 있다.
여러 예시적인 실시예에서, 복수의 탭 조립체(173)가, 상호연결부 판(예를 들어, 제1 상호연결부 판(152)) 대신에(및/또는 그와 유사한 목적을 위한 역할을 하기 위해서), 전류 이송 판(예를 들어, 제1 전류 이송 판(151))에 커플링될 수 있다. 예를 들어, 탭 조립체(173)는, 상응 셀(211)과의 연결을 돕기 위해서, 창 쌍(388) 중의 창 내에 배치될 수 있다. 또한, 희망하는 수 및 구성의 셀(211)과의 상호연결을 돕기 위해서, 임의의 적합한 수의 탭 조립체(173)가 희망에 따라 임의의 적합한 구성으로 특정 전류 이송 판에 커플링될 수 있다.
이제 도 7c를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 제1 또는 제2 전류 이송 판(151, 161)이 일련의 땜납 패드(184)와 함께 구성될 수 있다. 땜납 패드(184)는 탭 조립체(173) 상의 판 연결 지점(174)에 상응하도록 구성된다. 땜납 패드(184)는 임의의 적합한 프로세스, 예를 들어 마스크와 관련된 스텐실 인쇄(stencil printing)를 통해서 형성될 수 있다. 땜납 패드(184)가 일단 형성되면, 탭 조립체(173)가 선별 파지되고 땜납 패드(184)와 접촉되도록 배치된다. 이어서, 결과적인 조립체가 가열되어 땜납을 리플로우(reflow)시키고 그에 의해서 탭 조립체(173)를 제1 및/또는 제2 전류 이송 판(151, 161)에 커플링시킨다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 하나 이상의 소켓 버스 바아(191)를 포함한다(및/또는 그에 커플링되도록 구성된다). 예를 들어, 제1 소켓 버스 바아(191)가 양의 탭(228)으로서 기능할 수 있고(및/또는 대신할 수 있고), 제2 소켓 버스 바아(191)가 음의 탭(229)으로서 기능할 수 있다(및/또는 대신할 수 있다). 그러나, 소켓 버스 바아(191)가 상호연결부 조립체(120) 내의 임의의 적합한 위치 내에 위치될 수 있다. 소켓 버스 바아(191)는 전류를 효과적으로 전도하도록 구성된 재료를 포함하고, 하나 이상의 홀(192)과 함께 구성된다. 홀(192)은 전기 연결을 위한 수용부로서, 예를 들어 "숫놈형" 연결기 부분(예를 들어, "바나나" 스타일의 연결기 및/또는 기타)에 상응하는 "암놈형" 연결기 부분으로서 작용하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 상호연결부 조립체(120)는, 체결구를 이용하지 않고, 전기 시스템(100)의 다른 구성요소에 (및/또는 외부 구성요소에) 전기적으로 연결될 수 있고, 그에 따라 "플러그 앤 플레이" 동작을 가능하게 할 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)의 부분, 예를 들어 제1 층(121) 및/또는 제2 층(122)이 인쇄회로기판(PCB) 조립체 및/또는 그 구성요소 또는 재료를 통해서 구현될 수 있다. 예를 들어, 상호연결부 조립체(120)에서, 제1 전류 이송 층(151)이 금속-배면형(metal-backed) 및/또는 금속-코어형 PCB의 금속 층을 포함할 수 있다. 달리 설명하면, 상호연결부 조립체(120)에서, 다른 적용예에서, 전형적으로 (전기 연결이 아니라) 구조적 및/또는 열적 목적을 위해서 이용되었던 금속 PCB 층이 셀들(211) 사이에서 전류를 이송하기 위해서 이용될 수 있다. 다른 PCB 층, 예를 들어 FR-4 유리 보강 에폭시 재료를 이용하여 제1 층(121) 및/또는 제2 층(122)의 부분을 형성할 수 있고 및/또는 이들을 서로 선택적으로 절연시킬 수 있다.
이러한 예시적인 상호연결부 조립체(120)에서, 제2 전류 이송 층(161)은 제1 전류 이송 층(151)을 포함하는 동일 PCB의 상이한 금속 층을 포함할 수 있고; 대안적으로 제2 전류 이송 층(161)은 제2 PCB의 금속 층을 포함할 수 있다. 또한, 감지 층(123)이 여러 PCB의 트레이스 내에 구현될 수 있다. 적절할 때, 상호연결부 조립체(120)를 형성하기 위해서, 제1 층(121) 및/또는 제2 층(122)이 함께 커플링될 수 있고, 오버몰드 재료(380)로 코팅될 수 있고, 일련의 탭 조립체(173)에 커플링될 수 있고, 및/또는 기타 등등이 될 수 있다.
이제 도 10a 내지 도 17f를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)가 다양한 전도성 판(128)과 함께 구성되어 전도성 층(121, 122)을 형성할 수 있고; 전도성 판(128)이, 전술한 다른 예시적인 실시예에서 확인되는 바와 같은, 전류 이송 판(151) 및 상호연결부 판(152) 모두와 유사하게 기능하는 역할을 할 수 있도록 (및/또는 그 대신 이용될 수 있도록), 전도성 판(128)의 크기 및 구성이 결정될 수 있다. 달리 설명하면, 일부 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는, 주 기능이 셀(211)과의 연결인 일부 판 및 주 기능이 셀들(211) 사이에서 전류를 전달하는 것인 다른 판으로 구성되는 대신, 전도적 기능 및 전류 이송 기능을 동시에 제공하는 역할을 하는 판으로 구성된다.
또한, 상호연결부 조립체(120)는, 배터리 팩(110) 내의 셀(211)로부터의 전류를 전도성 판들(128) 사이에서 분배하고, 나누고, 할당하고, 또는 달리 적어도 부분적으로 분할하고, 그에 따라 특정 전도성 판(128)과 연관된 가열 및/또는 저항 손실을 감소시키고 및/또는 저비용 및/또는 큰 비저항 재료의 이용을 허용하는 방식으로, 하나 이상의 전도성 층(121, 122)을 형성하는 전도성 판들(128)로 구성될 수 있다. 또한, 상호연결부 조립체(120)는, 그 부분의 자동화된 취급 및/또는 프로세싱, 예를 들어 전도성 판(128)의 자동화된 스탬핑, 적층, 용접, 및/또는 다른 커플링, 링킹, 또는 접합을 돕는 특징부들과 함께 구성될 수 있다. 또한, 상호연결부 조립체(120)가 다양한 절연 층 및/또는 다른 구성요소로 구성될 수 있고, 그에 따라 상호연결부 조립체(120)의 오버몰딩은 선택적일 수 있고, 그에 따라 상호연결부 조립체(120)의 부피 및/또는 중량을 감소시킬 수 있다. 또한, 상호연결부 조립체(120)는 상응 배터리 팩(110)의 상단에 "부유(float)"되도록 구성될 수 있고(다시 말해서, 상호연결부 조립체(120)는, 배터리 팩(110)의 기계적 부분 또는 그 외장에 또한 커플링되는 대신, 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 양극 및 음극에서만 배터리 팩(110)에 커플링될 수 있고); 이러한 방식으로, 상호연결부 조립체(120)가 보다 내진동 및/또는 내충격적으로 제조될 수 있고, 그에 따라 상호연결부 조립체(120)와 셀(211) 사이의 전기 연결부의 수명을 개선할 수 있다. 또한, 여러 실시예에서, 별도의 감지 층이 없이, 전압이 전도성 층으로부터 직접적으로 감지될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 구분된 감지 층이 이용될 수 있다.
이제 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 많은 수의 전도성 층, 예를 들어 제1 전도성 층(121) 및 제2 전도성 층(122)을 포함한다. 또한, 임의의 적합한 수의 전도성 층, 예를 들어 3개의 전도성 층, 4개의 전도성 층, 및 기타가 이용될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120) 및/또는 그 층은, 다양한 이전의 예시적인 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이 "얇은" 층(즉, 상호연결부 판(152)) 및 "두꺼운 층"(즉, 전류 이송 판(151))으로 구성되지 않고, 그 대신, 전도성 및 전류 이송 능력을 동시에 제공하는 구성요소로 구성된다. 절연 층(126)이 전도성 층(121)과 전도성 층(122) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 절연 층(126)은 전도성 층(121)의 상단에 및/또는 전도성 층(122) 아래에 (또는 그 반대로) 배치될 수 있고; 일반적으로 설명하면, 절연 층 또는 층들(126)은, 전기 절연 특성이 요구되는 상호연결부 조립체(120) 내의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 상호연결부 조립체(120) 내의 바람직하지 못한 전기 연결 및/또는 단락을 감소 및/또는 방지하도록, 다양한 절연 층(126)이 성형, 배치, 및/또는 달리 구성될 수 있다. 여러 예시적인 실시예에서, 절연 층(126)은, 플라스틱, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 유리-보강 에폭시 라미네이트(예를 들어, FR-4), 및 임의의 다른 전기 절연 재료와 같은, 유전체 재료를 포함한다. 절연 층(126)은 단일 층 구조물을 포함할 수 있고; 대안적으로, 절연 층(126)이 공통 재료 또는 상이한 재료들로 이루어진 다수의 층을 포함할 수 있다.
도 10c 및 도 10d를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 셀(211)에 대한 커플링을 위한 탭(153, 163)과 함께 구성된다. 특정 탭(163)이 셀(211)의 음극(즉, 양의 단자)에 커플링되도록 배치되고 성형되며; 다른 탭(153)은 셀(211)의 양극(즉, 음의 단자)에 커플링되도록 배치되고 성형된다.
일부 예시적인 실시예에서, 도 11c, 도 11d, 및 도 11e를 참조하면, 탭(153, 163)은, 전도성 판(128)의 벌크를 형성하기 위해서 이용되는 동일 프로세스를 통해서, 예를 들어 다이 스탬핑, 레이저 컷팅, 워터젯 컷팅, 플라즈마 컷팅, 전기 방전 가공, 및/또는 기타에 의해서 전도성 판(128) 내에 초기에 형성될 수 있다. 여러 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 평면형 재료를 포함하고, 그에 따라 탭(153, 163)은, 초기에 형성된 바와 같이, (예를 들어, 도 11c 및 도 11d에 도시된 바와 같이) 전도성 판(128)의 나머지와 공통-평면적일 수 있다. 탭(153, 163)은, 상호연결부 조립체(120)의 주 본체의 적어도 부분적으로 외부로, 그로부터 멀리, 또는 아래에서 연장되도록 굽혀지고, 연신되고, 스탬핑되고, 프레스되고, 및/또는 달리 형성 또는 구성될 수 있고; 이러한 방식으로, 탭(153, 163)은, 예를 들어 스폿 용접 또는 다른 적합한 프로세스를 통해서, 셀(211)에 대한 보다 용이한 커플링을 위해서 연장될 수 있다. 전도성 판(128)의 나머지의 평면의 외측에 적어도 부분적으로 위치되는 탭(153, 163)의 이러한 변형 및/또는 연장은, 전도성 판(128)의 초기 형성과 동시에 또는 유사한 시간에 발생될 수 있고; 대안적으로, 이러한 것이 추후의 프로세싱 단계에서 발생될 수 있다. 탭(153, 163)을 연장시키는 것에 의해서, 전도성 판(128)과 셀(211) 사이에 공간이 형성되어, 전기 절연, 열적 절연, 및/또는 운동 댐핑 재료가 그 사이에 배치될 수 있게 하는 것이 이해될 것이다.
일부 예시적인 실시예에서, 탭(153, 163)은, 전도성 판(128)의 주 본체로부터 멀리 연장되도록, 스탬핑, 프레스, 굽힘, 및/또는 달리 프로세스된다. 이러한 또는 임의의 다른 적합한 제조 프로세스를 통해서, 탭(153, 163)은, (예를 들어, 도 10d에 도시된 바와 같은) 전도성 판(128)의 주 본체의 두께에 비해서, 증가된 면적을 가질 수 있고 및/또는 다소 얇게 만들어질 수 있다. 또한, 탭(153, 163)의 희망 크기 및/또는 형상을 획득하기 위해서, 굽힘 후에 탭(153, 163)이 트리밍(trimmed), 컷팅, 또는 달리 추가적으로 성형 또는 형성될 수 있다. 프로세싱 후에 탭(153, 163)의 도면이 도 11e 및 도 10d에서 확인될 수 있고, 탭(153, 163)의 프로세싱-후 크기뿐만 아니라 전도성 판(128)의 주 본체에 의해서 점유된 평면을 적어도 부분적으로 벗어나는 변형부를 보여준다. 하나의 예시적인 실시예에서, 탭은 국소적으로 약 0.5 mm까지 얇게 형성되는 반면, 전도성 판(128)의 주 본체는 약 1.0 mm 두께이다. 적용예를 위해서 요구되는 동일 전류 이송 두께를 여전히 유지하면서, 얇은 탭이 임의의 적합한 방법(예를 들어, 레이저)을 이용하여 용접될 수 있다. 여러 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 알루미늄, 니켈, 구리, 또는 임의의 다른 적합한 전도성 합금 중 하나 이상을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 탭(153, 163)은, 변형 후에, 전도성 판(128)의 두께의 약 절반인 두께를 갖는다. 그러나, 전도성 판 및 탭의 임의의 적합한 두께가 이용될 수 있다.
이제 도 10e 내지 도 10h를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 전도성 층(121) 및 전도성 층(122)의 각각은, 창(127)을 내부에 갖는 전도성 판(128)의 세트로 구성된다. 전도성 층(121) 및 전도성 층(122)이 서로 상하로 배치될 때, 창(127)이 부분적으로 및/또는 완전히 정렬되어 상호연결부 조립체(120)를 통해서 공통 경로(예를 들어, 수직 경로, 즉, 상호연결부 조립체(120)의 평면에 일반적으로 수직인 경로)를 형성하도록, 창들(127)이 상응 형상들로 구성된다. 창(127)은 그 내부로 연장되는 탭(153 및/또는 163)을 가질 수 있고; 또한, 창(127)은 임의의 탭(153 또는 163)이 없이 구성될 수 있고 그에 따라 "비어"있을 수 있다. 이러한 방식으로, 상호연결부 조립체(120)에서, 탭(153, 163)은, 상응 셀(211)에 커플링되는 장애물이 없이, 연장될 수 있다.
이제 도 10i를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 전도성 층(121) 및/또는 전도성 층(122)이 하나 이상의 전도성 판(128)을 포함한다. 전도성 판(128)은, 탭(153 또는 163)과 함께 구성된 창(127)을 포함하는, 내부의 복수의 창(127)과 함께 구성될 수 있다. 또한, 전도성 판(128)은 전도성 판(128)의 일 단부 상의 하나 이상의 탭(153)과 함께 구성될 수 있고, 및/또는 전도성 판(128)의 대향 단부 상의 하나 이상의 탭(163)과 함께 구성될 수 있고; 이러한 방식으로, 창(127), 탭(153), 및 탭(163)의 희망 패턴을 유지하면서, 다수의 전도성 판(128)이 서로 인접하여 배치될 수 있다. 이러한 구성에서, 인접 전도성 판들(128) 사이의 간극 또는 공간이 창(127)의 기능을 위한 역할을 할 수 있고; 달리 말해서, 2개의 전도성 판(128)이 서로 인접될 때, 창(127)과 크기 및/또는 형상이 유사한 공극 또는 공간이 장애물 없이 남겨지도록 그리고 탭(153, 163)이 창-유사 공간 내로 연장되도록, 전도성 판(128)이 성형될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이제 도 10j를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)에서, 전도성 층(121) 및 전도성 층(122)이 절연 층 또는 층들(126)에 의해서 분리될 수 있다. 절연 층(126)은 상호연결부 조립체(120)의 길이 및/또는 폭을 연장시킬 수 있다. 또한, 전도성 층(121)을 전도성 층(122)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해서, 다수의 절연 층(126) 또는 그 섹션이 희망에 따라 이용될 수 있다. 또한, 전도성 층(121), 절연 층(126), 및 전도성 층(122)이 서로 상하로 적층될 때, 창들(127)이 서로 부분적으로 또는 전체적으로 정렬되어 상호연결부 조립체(120)를 통한 경로를 형성하도록, 절연 층(126)이 창들(127)과 함께 구성될 수 있다.
도 10c, 도 10e 내지 도 10h, 도 11c 내지 도 11e, 및 도 11g를 다시 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 창(127)은, 상호연결부 조립체(120) 및/또는 그 구성요소의 자동화된 취급, 커플링, 및/또는 프로세싱을 가능하게 하는, 예를 들어 기계 비전(machine vision)과 관련된, "비전 창"으로서 구성된다. 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128) 내에 존재하는 전도성 재료의 양을 최대화하도록 그리고 그에 따라 전도성 판(128) 내의 저항 가열을 최소화하도록, 또한 부착 장치(예를 들어, 레이저 용접 장치, 와이어 본딩 기구, 전도성 접착제 분배 기구, 및/또는 기타)와 관련된 이용을 위한 적절한 비전 능력을 제공하도록, 비전 창이 성형된다. 예를 들어, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)에서, 창(127)은 2개의 형상으로 구성될 수 있고, 창(127)을 위한 제1 형상은 양의 탭(163)과 연관되고, 창(127)을 위한 제2 형상은 음의 탭(153)과 연관된다. 다른 예시적인 실시예에서, 창(127)을 위한 하나의 형상이 양의 탭 및 음의 탭 모두를 위해서 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)가, 셀(211)을 포함하는 배터리 팩(110)과 정렬될 때, 양의 탭(163)은 양의 단자(예를 들어, 셀(211)의 음극)에 레이저 용접되고 음의 탭(153)은 음의 단자(예를 들어, 셀(211)의 양극)에 레이저 용접되며, 양극 및 음극 모두는 각각의 셀(211)의 공통 단부 상에 위치된다. 예시적인 실시예에서, 각각의 셀(211)의 양의 단자는 셀(211)의 중심 상단 부분에 위치되고, 셀(211)의 음의 단자는 셀(211)의 상단 견부 부근에 위치된다. 비록 여러 실시예가 레이저 용접을 이용하는 것으로 본원에서 설명되었지만, 임의의 적합한 커플링 기술이 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예시적인 실시예에서, 탭(153, 163)은 셀의 각각의 단자에 스폿 용접된다.
상호연결부 조립체(120)와 배터리 팩(110)의 통합 중에, 예시적인 실시예에서, 수직인 또는 대략적으로 수직인 레이저를 제공하여 용접부를 생성하기 위해서, 레이저 용접기가 배터리 팩(110) 및 상호연결부 조립체(120) 위의 위치에 배치될 수 있다. 임의의 적합한 레이저 용접기, 예를 들어 가스 레이저, 솔리드 스테이트 레이저, 섬유 유형 레이저, 또는 임의의 다른 적합한 레이저를 이용하여 스폿 용접부를 생성할 수 있다. 레이저 용접기 또는 다른 커플링 기구와 관련하여, 기계 비전 시스템이, 탭(153, 163) 및/또는 셀(211)의 위치를 기초로, 레이저 용접 빔(또는 다른 커플링 메커니즘)의 정렬을 도울 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기계 비전 시스템은 수직으로부터 약 20도, 또는 약 15도, 또는 약 10도, 또는 약 5도인(즉, 상호연결부 조립체(120)의 평면에 대한 수직으로부터 약 5도 내지 약 20도 벗어나는) 각도를 가질 수 있으나, 임의의 적합한 각도가 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기계 비전 시스템은 적합한 화상화 알고리즘과 함께 구성된 고해상도 디지털 카메라를 포함하나; 임의의 적합한 기계 비전 시스템이 이용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따라, 상호연결부 조립체(120) 내의 전도성 판(128) 및/또는 절연 층(126)은 비전 창으로서 구성된 창(127)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 비전 창(127)은, 레이저 용접의 정렬 또는 그와 연관된 다른 커플링을 개선하기 위해서 특정의 개별적 셀(211)의 적어도 일부를 기계 비전 시스템이 볼 수 있도록 하는 형상, 크기 및/또는 다른 구성을 갖는다. 각각의 비전 창(127)은, 예를 들어, 개구부를 제공하도록 구성될 수 있고, 그러한 개구부를 통해서 기계 비전 시스템이 셀(211)의 적어도 일부의 위치를 관찰할 수 있고 및/또는 용접하고자 하는 탭(153 및/또는 163)의 위치를 관찰할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 비전 창(127)은 상호연결부 조립체(120)를 포함하는 여러 절연 및 전도성 층 내의 "절취부"으로서 간주되거나 설명될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 각각의 절취부는, 양의 탭(163) 및 음의 탭(153) 주위에 공간을 제공하도록, 그리고 셀(211)의 일부의 장면을 기계 비전 시스템에 제공하도록 성형된다.
하나의 예시적인 실시예에서, 창(127)은, 원통형 셀(211)과 동심적이고 기계 비전 시스템이 "볼" 수 있도록 셀(211)의 음의 견부의 적어도 일부를 노출시키는, 기하형태를 갖는다. 다른 예시적인 실시예에서, 창(127)의 형상은, (예를 들어, 도 11e에 도시된 바와 같이) 기계 비전 시스템이 볼 수 있는 셀(211)의 양을 증가시키는 "날개부(wing)"를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 각각의 창(127)은, 상호연결부 조립체(120)를 통해서, 상응 셀(211)의 견부 및/또는 원주의 일부를 노출시키거나 볼 수 있게 한다.
여러 예시적인 실시예에서, 기계 비전 시스템이 볼 수 있는 셀(211)의 부분이, 특정 셀(211)에서: 원주의 1/2, 원주의 3/8, 원주의 5/16, 원주의 1/4, 원주의 3/16, 원주의 1/8, 또는 원주의 1/12 초과를 포함할 수 있도록, 창(127)이 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 창(127)은 셀(211)의 원주의 7% 내지 40%를 노출시킨다. 또한, 다른 예시적인 실시예에서, 창(127)은 적어도 1 인치, 또는 적어도 1/2 인치의 셀(211)의 원주를 따른 거리를 노출시킨다. 창(127)을 통해서 볼 수 있는 셀(211)의 부분은, 탭, 예를 들어 탭(163)의 제1 측면 상의 셀(211) 원주의 제1 부분, 및 탭의 제2 측면 상의 셀(211) 원주의 제2 부분을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 셀의 외경의 적어도 60도가 노출될 수 있다. 또한, 더 많은 셀(211)이 비전 창(127)을 통해서 노출될수록, 기계 비전 시스템이 더 정확하고 더 신속해질 수 있으나, 그에 상응하게, 노출되는 셀(211)이 더 많을수록, 셀(211)로의 그리고 그로부터의 전류 전도를 위해서 이용될 수 있는 전도성 판(128) 내의 재료의 양이 감소된다.
예시적인 실시예에서, 도 10e 내지 도 10h, 및 도 11e에 도시된 바와 같이, 창(127)이, 양의 탭(163)을 포함하거나 그와 연관된 창(127)을 위한 제1 형상, 및 음의 탭(153)을 포함하거나 그와 연관된 창(127)을 위한 제2 형상과 함께 구성된다. 도시되지 않은, 다른 예시적인 실시예에서, 음의 탭(153)을 포함하거나 그와 연관된 창(127)을 위한 형상과 동일한 형상이, 양의 탭(163)을 포함하거나 그와 연관된 창(127)을 위해서 이용될 수 있다. 또한, 창(127)의 형상은 상호연결부 조립체(120) 내의 판마다 및/또는 층마다 다를 수 있고; 대안적으로 창(127)의 형상이 상호연결부 조립체(120) 전체를 통해서 일정하게 유지될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 적절한 커플링을 위한 충분한 비전을 제공하도록 그리고 과다한 가열이 없는 전도성 재료 내의 전류 유동을 위한 충분한 횡단면 면적을 제공하도록, 창(127)의 형상, 배향, 레이아웃 및 치수가 구성된다. 특히, 창(127)을 더 작게 만들어질 수 없으면서도 셀(211)의 동작과 관련하여 상승된 전력 부하가 여전히 너무 많은 열을 생성하는 적용예에서, 전도성 판(128)이 다수의 층으로 분할될 수 있다.
비록 셀(211)이 본원에서 원통형 셀로서 주로 설명되지만, 기계 비전 시스템은, 창(127)과 관련하여, 임의의 유형의 셀(211)의 부분을 노출시킬 수 있고, 그에 따라 해당 셀(211)에 대한 양의 및/또는 음의 탭의 레이저 용접의 기계 비전 연관 정렬을 가능하게 하는 것이 이해될 것이다.
이제 도 12a, 도 12b, 및 도 12c를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 특정 병렬 그룹의 양극 및/또는 음극과 접촉되도록 구성된다. 또한, 전도성 판(128)은, 배터리 팩(110) 내의 병렬 셀(211)의 다른 (예를 들어, 인접한) 그룹 상의 대향 단자와 접촉됨으로써, 직렬 연결을 형성할 수 있다. 또한, 다수의 전도성 판(128)이 서로 상하로 적층될 수 있도록, 그에 따라 셀(211)의 특정 병렬 그룹과 연관된 연결부가, 적층체를 포함하는 전도성 판들(128) 사이에서 분할될 수 있도록, 전도성 판(128)이 구성될 수 있다. 달리 설명하면, 일부 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 적층된 배열의 다수의 하위-판으로 형성되는 것으로 간주될 수 있다.
상호연결부 조립체(120)에서, 다양한 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 셀(211)의 그룹 또는 그룹들에 커플링되도록 구성될 수 있다. 이제 도 12a를 참조하면, 특정 전도성 판(128)은, 셀(211)의 병렬 그룹의 양의 단자에 대한 연결을 위한 탭(153)과 함께 구성된다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 다른 전도성 판(128)은, 셀(211)의 병렬 그룹의 음의 단자에 대한 연결을 위한 탭(163)과 함께 구성된다. 또한, 도 12c에 도시된 바와 같이, 또 다른 전도성 판(128)은, 셀(211)의 제1 병렬 그룹의 음의 단자에 대한 연결을 위한 탭(163) 및 셀(211)의 제2 병렬 그룹의 양의 단자에 대한 연결을 위한 탭(153)과 함께 구성되며, 그에 따라 그 사이에서 직렬 연결부를 만든다.
여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)에서, 다수의 전도성 판(128)을 이용하여 셀(211)의 제1 병렬 그룹과 셀(211)의 제2 병렬 그룹을 연계시킬 수 있다(즉, 그 사이에 직렬 연결부를 만들 수 있다). 이러한 방식으로, 셀(211)의 제1 병렬 그룹과 셀(211)의 제2 병렬 그룹 사이의 전류가 다수의 전도성 판들(128) 사이에서 분할될 수 있다. 이러한 배열은, 전도성 판(128) 내에서, 감소된 저항 손실 및 결과적인 열 발생을 초래할 수 있다.
이제 도 13a를 참조하면, 특정 전도성 판(128-A)은, 전체적으로, 전도성 판(128-A)의 창들(127)의 절반에 존재하는 탭(153 및 163)과 함께 구성되고, 나머지 창(127)은 비어 있다. 탭(153 및 163)은, 예를 들어, 빈 창(127)의 스트라이프 또는 밴드에 의해서 분리된, 전도성 판(128-A) 내의 스트라이프, 밴드, 또는 다른 그룹으로 배열될 수 있다. 스트라이프 또는 밴드에 더하여, 탭(153 및 163)의 임의의 적합한 배열, 예를 들어 서양장기판 패턴 또는 서로 끼워진(interleave) 다른 패턴이 이용될 수 있다. 탭(153 및 163)의 존재로 인해서, 전도성 판(128-A)은 셀(211)의 제1 병렬 그룹의 제1 하위세트와 셀(211)의 제2 병렬 그룹의 제1 하위세트 사이의 직렬 연결을 만든다. 탭(163)의 수와 탭(153)의 수가 종종 동일하지만, 이는 필수적인 것이 아니고; 특정 전도성 판(128)이 탭(163) 모두를, 또는 탭(153) 모두를, 또는 동일한 수가 아닌 탭(153 및 163)둘 다를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이제 도 13b를 참조하면, 특정 전도성 판(128-B)이, 전체적으로, 전도성 판(128-B)의 창들(127)의 절반에 존재하는 탭(153 및 163)과 함께 구성되나; 전도성 판(128-A)이 빈 창(127)을 갖는 곳에서, 전도성 판(128-B)이 탭(153 및/또는 163)을 가지며, 그리고 그 반대가 될 수 있다. 따라서, 전도성 판(128-B)은 셀(211)의 제1 병렬 그룹의 제2 하위세트와 셀(211)의 제2 병렬 그룹의 제2 하위세트 사이에서 직렬 연결을 만든다. 제1 하위세트 및 제2 하위세트가 중첩되지 않는다는 것; 달리 말해서, 특정 배터리 셀(211)이 단지 하나의 하위세트의 구성원이라는 것이 이해될 것이다.
상호연결부 조립체(120)에서, 전도성 판(128-A) 및 전도성 판(128-B)이 서로 상하로 적층될 수 있고, 결과적인 이중-층 적층체는 (예를 들어, 도 12c에 도시된 단일 전도성 판과 유사하게) 셀(211)의 전체 제1 병렬 그룹과 셀(211)의 전체 제2 병렬 그룹 사이에서 직렬 연결을 제공한다. 이러한 구성에서, 전도성 판(128-A) 및 전도성 판(128-B)의 각각은 셀(211)의 제1 병렬 그룹과 셀(211)의 제2 병렬 그룹 사이에서 직렬로 전달되는 전류의 약 절반을 이송한다.
이제 도 13c, 도 13d, 및 도 13e를 참조하면, 일부 예시적인 실시예에서, 삼중-층 적층체가 이용될 수 있고; 전도성 판(128-C, 128-D, 및 128-E)의 각각은 그 창들(127)의 1/3에 존재하는 탭(153 및 163)과 함께 구성되고, 그리고 나머지 창(127)은 비어 있다. 전도성 판(128-C, 128-D, 및 128-E)이 서로 상하로 적층될 때, 결과적인 삼중-층 적층체는 (다시, 도 12c에 도시된 단일 전도성 판과 유사하게) 셀(211)의 전체 제1 병렬 그룹과 셀(211)의 전체 제2 병렬 그룹 사이에서 직렬 연결을 제공한다. 이러한 구성에서, 전도성 판(128-C, 128-D, 및 128-E)의 각각은 셀(211)의 제1 병렬 그룹과 셀(211)의 제2 병렬 그룹 사이에서 직렬로 전달되는 전류의 약 1/3을 이송한다.
전도성 판(128)을 적층함으로써, 각각의 전도성 판(128)은, 요구되는 전류 이송 용량의 감소로 인해서, 더 얇게 및/또는 더 가볍게 만들어질 수 있다. 또한, 각각의 전도성 판(128)은 더 낮은 비용 및/또는 더 큰 비저항의 재료로 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 구리, 알루미늄, 니켈, 임의의 합금 변형예, 및/또는 기타를 포함한다. 층을 분할할 수 있는 능력, 그에 의해서 각각의 층을 통한 전류를 감소시킬 수 있는 능력은 각각의 층의 두께의 감소를 촉진하고, 그에 따라 상호연결부 조립체(120)를 위한 더 많은 제조 방법(예를 들어, 통상적인 다층 PCB 자동화 프로세싱 방법)을 열어준다.
예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 셀(211)의 10s30p (10개 직렬 및 30개 병렬) 조합을 형성하도록 구성된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 셀(211)의 병렬 그룹들 사이의 직렬 연결을 만드는 각각의 전도성 판(128)은 약 570 mm x 230 mm의 크기로 구성된다. 각각의 병렬 그룹은 30개의 셀을 포함할 수 있고, 이는, 전력 부하에 따라, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개의 하위그룹(즉, 전도성 판(128) 내의 층)으로 분할될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 300개의 배터리 셀(211)에 상응하는 300개의 창(127)이 있고, 여기에서 창은 셀(211)마다 1개의 창으로 계수되고, 층별 셀(211)마다 1개의 창(127)으로 계수되지 않는다. 이러한 예시적인 실시예에서, 각각의 셀(211)에 대한 각각의 양의 단자 및 음의 단자마다 하나씩, 총 600개의 탭이 있다. 따라서, 각각의 전도성 판(128)은, 30개의 병렬 셀에 상응하는, 60개의 탭을 가질 수 있다. 그러한 전도성 판(128)은 이어서 임의의 적합한 수의 층으로 분할될 수 있고, 그에 따라 전류를 분할할 수 있고 그러한 층을 통해서 흐르는 전류로 인한 저항 가열을 줄일 수 있다. 이러한 예에서, 3개의 층이 이용되는 경우에, 병렬 셀의 그룹 내의 각각의 층은 병렬로 연결된 10개의 셀, 및 (10개의 셀에 상응하는) 해당 판에 연결된 20개의 탭을 가질 것이다. 이는 단지 하나의 예시적인 실시예이고, 층의 수, 셀의 수, 치수, 및 병렬 직렬 조합은, 셀 레이아웃, 모듈 크기, 직렬 및 병렬 요건, 및 기타에 따라, 크게 달라질 것이다.
이제 도 14a, 도 14b, 및 도 14c를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)가, 전도성 판(128)의 임의의 적합한 수, 및/또는 그 적층체 두께를 통해서, 병렬 셀(211)의 그룹들 사이의 연결부와 함께 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 전도성 판(128)의 단일-층 배열이 이용될 수 있고; 이러한 배열에서, 병렬 셀(211)의 제1 그룹과 병렬 셀(211)의 제2 그룹 사이의 모든 전류는, 제1 두께를 갖는 단일 전도성 판(128)을 통해서 흐른다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 전도성 판(128)의 이중-층 배열이 이용될 수 있고; 이러한 배열에서, 적층체 내의 각각의 전도성 판(128)은 도 14a에 도시된 단일-층 전도성 판의 절반의 수의 탭(153, 163)을 가지며, 각각의 전도성 판(128)은 병렬 셀(211)의 제1 그룹과 병렬 셀(211)의 제2 그룹 사이에서 약 절반의 전류를 이송한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 각각의 전도성 판(128)은 전형적으로 도 14a의 전도성 판(128)보다 얇다. 또한, 도 14c에 도시된 바와 같이, 전도성 판(128)의 삼중-층 배열이 이용될 수 있고; 이러한 배열에서, 적층체 내의 각각의 전도성 판(128)은 도 14a에 도시된 단일-층 전도성 판의 1/3의 수의 탭(153, 163)을 가지며, 각각의 전도성 판(128)은 병렬 셀(211)의 제1 그룹과 병렬 셀(211)의 제2 그룹 사이에서 약 1/3의 전류를 이송한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 각각의 전도성 판(128)은 전형적으로 도 14b의 전도성 판(128)보다 얇다. 희망에 따라, 임의의 적합한 적층체 두께 및 결과적인 탭(153, 163)의 분할이 이용될 수 있다. 또한, 적층체 내의 전도성 판들(128)이 공통적인 두께를 가질 수 있고; 대안적으로, 적층체 내의 전도성 판들(128)의 두께가 서로 상이할 수 있다.
이제 도 15a 내지 도 15d를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 다수의 전류 이송 층, 예를 들어 제1 전도성 층(121) 및 제2 전도성 층(122)과 함께 구성된다. 전도성 층(121, 122)의 각각은 전도성 판(128)의 적층체로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 15a의 분해도에 도시된 바와 같이, 제1 전도성 층(121)은 전도성 판(128)의 이중 적층체로부터 형성되고, 제2 전도성 층(122)은 마찬가지로 전도성 판(128)의 이중 적층체로부터 형성된다. 도 15b는 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 상단에 배치된 제1 전도성 층(121)을 도시하고; 도 15c는 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 상단에 배치된 제2 전도성 층(122)을 도시하고; 도 15d는 배터리 팩(110) 내의 셀(211)의 상단에 배치된 제1 전도성 층(121) 및 제2 전도성 층(122) 모두를 도시한다. 제1 전도성 층(121) 및 제2 전도성 층(122)은, 각각의 셀(211)을 위해서 탭(153) 또는 탭(163)을 가지는 것과 관련하여, 상보적이다.
도 15d에 도시된 바와 같이 구성될 때, 제1 전도성 층(121) 및 제2 전도성 층(122)은, 예를 들어 도 4a와 관련하여 전술한 것과 유사한 방식으로, 희망 구성의 셀(211)의 병렬 및 직렬 그룹을 초래하는 연결부를 형성한다. 도 15a 내지 도 15d에 도시된 실시예에서, 셀(211)의 "10s, 30p" 배열을 형성하기 위해서, 좌측으로부터 우측으로, 전기 경로는 이하의 구성요소를: 양의 단자(228) -> 121A -> 122A -> 121B -> 122B -> 121C -> 122C -> 121D -> 122D -> 121E -> 122E -> 121F -> 음의 단자(229)의 순서로 횡단한다.
도 16a 내지 도 16c는 추가적으로, 상호연결부 조립체(120) 내의 전도성 층, 예를 들어 전도성 층(121)을 형성하기 위해서 이중-층 적층체 내에서 이용되는 전도성 판(128)을 위한 창(127), 탭(153) 및 탭(163)의 예시적인 상보적 배열을 도시한다.
도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 상호연결부 조립체(120)의 가장 양인 단부(the most positive end)에 배치된 각각의 전도성 판(128)은, 해당 전도성 판(128)을 부하(또는 버스 바아 또는 다른 전류 수집 구성요소)에 전기적으로 연결하기 위한 연결 특징부(133)와 함께 구성된다. 다수의 적층된 전도성 판(128)이 이용될 때, 연결 특징부(133)가 판마다 오프셋될 수 있고, 그에 따라 도 17c에 도시된 바와 같이 적층체에 대한 다수의 연결 지점을 허용하고 그에 따라 과다 전류가 임의의 특정 연결 지점에 축적되는 것을 방지한다.
마찬가지로, 이제 도 17d 내지 도 17f를 참조하면, 상호연결부 조립체(120)의 가장 음인 단부에 배치된 각각의 전도성 판(128)은, 해당 전도성 판(128)을 부하(또는 버스 바아 또는 다른 전류 수집 구성요소)에 전기적으로 연결하기 위한 연결 특징부(133)와 함께 구성된다. 다수의 적층된 전도성 판(128)이 이용될 때, 연결 특징부(133)가 판마다 오프셋될 수 있고, 그에 따라 도 17f에 도시된 바와 같이 적층체에 대한 다수의 연결 지점을 허용하고 그에 따라 과다 전류가 임의의 특정 연결 지점에 축적되는 것을 방지한다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 전도성 판(128)은 조립, 감지, 및/또는 관리 특징부, 예를 들어 플랜지(129), 관통 홀(130), 및/또는 기타와 함께 구성될 수 있다. 이러한 특징부는, 희망에 따라, 예를 들어 조립 중의 전도성 판(128)의 취급을 위해서, 전도성 판들(128)의 적층체들을 함께 연계시키기 위해서, 그리고 기타 등등을 위해서 이용될 수 있다. 전도성 판들(128) 사이의 공통 위치에 배치된 관통 홀(130)은 모든 전도성 판(128)을 적층체 내에서 유지하기 위한 리벳 또는 다른 기계적 연결부를 위해서 이용될 수 있다. 대안적으로, 전도성 판들(128)이 함께 용접, 납땜, 브레이징, 또는 달리 커플링될 수 있다. 또한, 플랜지(129)는 셀(211) 밸런싱 및 배터리 관리 시스템 전압 판독값과 관련하여 이용하기 위한 전기 연결 지점으로서 이용될 수 있다.
여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는, 배터리 팩(110)의 제어 및/또는 관리를 위한 다른 구성요소, 예를 들어 온도 센서, 전류 센서, 전압 센서, 배터리 관리 시스템, 및/또는 기타에 커플링될 수 있고 및/또는 그와 함께 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 상호연결부 조립체(120)는 배터리 팩(110)의 성능, 동작 수명, 및/또는 신뢰성을 개선하는데 도움을 줄 수 있다.
이제 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)가 전압 감지 보드(141)를 포함할 수 있다(및/또는 그에 커플링될 수 있다). 전압 감지 보드(141)는 많은 수의 전기 리드(142)와 함께 구성되고, 각각의 리드(142)는 상호연결부 조립체(121) 내의 전도성 판(128)에 대한 커플링을 위한 것이다. 전압 감지 보드(141)를 시스템(100)과 연관된 다른 제어 전자기기에 단일-케이블 커플링하는 것을 돕기 위해서, 리드(142)가 전압 감지 보드(141)에서, 예를 들어 숫놈형/암놈형 소켓 연결기(143) 내로, 연결되고 및/또는 그와 함께 합쳐질 수 있다. 그에 따라, 전압 감지 보드(141)는 (예를 들어, BMS(140)의 동작과 관련하여) 병렬 셀(211)의 각각의 트레이스/그룹의 전압을 모니터링하는 것을 돕도록 구성된다. 여러 예시적인 양태에 따라, 이러한 접근방식은 배선 하니스의 이용을 배제한다. 전압 감지 보드(141)는, 예를 들어, 제1 및 제2 층(121, 122)을 포함하는 전도성 판(128)에 연결하기 위한 리드(142)를 갖는 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전압 감지 보드(141)는 (예를 들어, 리벳 또는 너트/볼트를 통해서) 제1 층(121) 내의 4개 내지 12개의 분리된 전도성 판(128)에 연결된다. 유사하게, 전압 감지 보드(141)는 제2 층(122) 내의 4개 내지 12개의 분리된 전도성 판에 연결될 수 있다. 또한, 임의의 적합한 수의 연결부가 상호연결부 조립체(120) 및 전압 감지 보드(141) 내의 위치들 사이에서 만들어질 수 있다.
이제 도 19a 및 도 19b를 참조하면, 여러 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 배터리 팩(110) 내의 하나 이상의 셀(211)의 온도를 모니터링하기 위해서 온도 감지 리본(145)에 커플링될 수 있다(및/또는 그와 함께 작업할 수 있다). 온도 감지 리본(145)은, 예시적인 실시예에서, 표면 장착 서미스터 또는 서미스터(147)를 갖는 가요성 PCB 리본을 포함한다. 온도 감지 리본(145)은, 예를 들어 배터리 팩(110)의 다른 구성요소에 대한 커플링을 돕기 위해서, 비전도성 하우징(146)을 더 포함할 수 있다. 여러 예시적인 실시예에서, 온도 감지 리본(145)은 예를 들어 구불구불한 방식으로 셀들(211)을 통해서 그리고 셀들 사이에서 연장된다. 서미스터(147)가 셀(211)의 상단부와 하단부 사이의 준위에서(예를 들어, 셀(211) 높이의 중간 지점의 +/- 20% 이내의 위치에서) 연관 셀(211)과 접촉되도록, 온도 감지 리본(145)이 구성될 수 있다. 서미스터(147)를 이러한 위치에 배치함으로써, 온도 감지 리본(145)은, 특히 셀(211)이 일 단부로부터 주로 냉각되고 그에 따라 셀(211)의 높이를 따라 온도 구배가 발생되는 경우에, 개선된 셀(211) 온도 측정을 제공할 수 있다.
온도 감지 리본(145)의 이용은 배터리 팩(110)을 포함하는 셀(211) 구조물 전체를 통해서 셀(211)의 온도를 측정할 수 있는 능력을 제공한다. 특히, 온도 감지 리본(145)은 배터리 팩(110) 내의 중간/내부 셀(211)의 온도를 감지할 수 있는 능력을 제공한다. 또한, 온도 감지 리본(145)은, 배터리 팩(110)을 포함하는 셀(211)의 전부의 평균 온도를 측정하는 것과 대비되는 것으로서, 개별적인 셀(211), 또는 배터리 팩(110)의 특정 위치 내의 적어도 적은 수의 셀(211)의 온도를 측정하는 것을 돕는다.
여러 예시적인 실시예에서, 배터리 팩(110)을 구축할 때, 온도 감지 리본(145)이 먼저 위치 및/또는 배치될 수 있고, 그 후에 셀(211)이 배터리 팩(110) 내로 배치될 수 있다. 이러한 방식에서, 배터리 팩(110)의 자동화된 조립이 촉진되는데, 이는, 서미스터를 분리 배치할 및/또는 그에 커플링시킬 필요가 없이, 서미스터(147)가 상응 셀(211)과 관련하여 미리-배치되기 때문이다. 대안적으로, 셀(211)이 배터리 팩(110) 내에 배치된 후에, 온도 감지 리본(145)이 삽입될 수 있다.
본 개시 내용의 원리에 따라, 예시적인 전기 시스템(100)(및/또는 배터리 팩(110) 및/또는 상호연결부 조립체(120))가 바람직하게 전기 차량 또는 이동 가능한 산업용 장비의 물품, 예를 들어 자동차, 트랙터, 트럭, 트롤리, 기차, 밴, 쿼드(quad), 골프 카트, 스쿠터, 보트, 비행기, 무인 항공기, 지게차, 텔레핸들러(telehandler), 굴착기(backhoe), 및/또는 기타와 함께 이용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상호연결부 조립체(120)는 와이어 하니스를 대체하고, 수백개의 셀을 갖는 배터리 팩을 전기 시스템(100) 내로 연결하기 위한 조립체의 신뢰성 및 속력을 증가시킨다.
예를 들어, 전체 내용이 모든 목적을 위해서 본원에 참조로 포함되는, 2017년 11월 17일자로 출원되고 명칭이 "SYSTEMS AND METHODS FOR BATTERY THERMAL MANAGEMENT UTILIZING A VAPOR CHAMBER"인 미국 특허출원 제15/815,975호에서 개시된 바와 같이, 본 개시 내용의 원리가 배터리 시스템의 열 관리 원리와 조합될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 전기 시스템은: 제1 판 및 제2 판을 포함하는 상호연결부 조립체로서, 제1 판은 제1 판 단편 및 제2 판 단편을 포함하고, 제2 판은 제3 판 단편 및 제4 판 단편을 포함하는, 상호연결부 조립체; 및 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹을 포함하는 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩으로서, 상호연결부 조립체가 복수의 셀의 상단 부분에 연결되고, 복수의 셀의 각각의 셀이 제1 극성의 제1 단자 및 제2 극성의 제2 단자를 포함하는, 배터리 팩을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하기 위한 배터리 상호연결부 조립체가: 제1 판 및 제2 판을 포함하고, 제1 판은: 제1 창; 제1 창과 연관된 제1 탭을 포함하고, 제1 탭은 제1 판을 배터리 팩의 복수의 셀 중의 셀의 제1 단자에 연결하도록 구성되며, 제2 판은 제1 판에 평행하고 제1 판과 적어도 부분적으로 중첩되고, 제2 판은: 제1 창과 정렬된 제2 창으로서, 제1 탭이 제2 창을 통해서 연장되는, 제2 창; 제2 창과 연관된 제2 탭으로서, 제2 판을 셀의 제2 단자에 연결하도록 구성된 제2 탭을 포함하며, 제1 판은 제2 판으로부터 물리적으로 분리되고, 제1 판은 셀을 통해서 제2 판에 전기적으로 연결되며, 제1 단자는 제1 극성을 가지고, 제2 단자는 제2 극성을 갖는다. 제1 판은: 제1 전류 이송 판; 및 제1 전류 이송 판의 제1 측면을 따라서 제1 전류 이송 판에 전기적으로 연결된 제1 상호연결부 판을 포함할 수 있고, 제1 탭은 제1 상호연결부 판의 일부이며, 제2 판은: 제2 전류 이송 판; 및 제2 전류 이송 판의 제1 측면을 따라서 제2 전류 이송 판에 전기적으로 연결된 제2 상호연결부 판을 포함하고, 제2 탭은 제2 상호연결부 판의 일부이다. 제1 전류 이송 판은 제1 상호연결부 판보다 두꺼울 수 있고; 제2 전류 이송 판은 제2 상호연결부 판보다 두꺼울 수 있다. 제1 전류 이송 판은 제1 전도성 재료를 포함할 수 있고, 제1 상호연결부 판은 제2 전도성 재료를 포함할 수 있으며, 제2 전류 이송 판은 제3 전도성 재료를 포함할 수 있고, 제2 상호연결부 판은 제4 전도성 재료를 포함할 수 있다.
상호연결부 조립체가 오버몰드 재료를 더 포함할 수 있고, 오버몰드 재료는 제1 판 및 제2 판을 서로에 대해서 고정된(fixed) 위치에서 유지하는 패키지 조립체를 형성하고, 오버몰드 재료는 전기적으로 비-전도적이고, 오버몰드 재료는, 제1 창, 제2 창, 제3 창, 및 제4 창을 포함하여, 상호연결부 조립체의 전체 형상을 형성한다. 오버몰드 재료는, 셀을 제1 판 및 제2 판에 대한 고정 위치에서 수용 및 유지하기 위해서 셀의 상단 부분의 형상에 일치되도록 성형된 개구부를 포함할 수 있다. 셀은 원통형 셀일 수 있고, 오버몰드 재료는 원통형 셀의 상단 부분을 수용하기 위한 원형 개구부를 포함할 수 있고, 원형 개구부는 제1 및 제2 탭과 정렬될 수 있다. 배터리 상호연결부 조립체는, 오버몰드 재료로 형성되고 셀을 배터리 상호연결부 조립체에 대한 고정 위치에서 유지하기 위한 복수의 기둥 구조물을 포함하는 유지 구조물을 더 포함할 수 있다. 배터리 상호연결부 조립체는 배터리 상호연결부 조립체 내에 오버몰딩된 감지 층을 더 포함할 수 있고, 감지 층은 감지된 신호를 통신 연결기에 통신하기 위한 트레이스를 포함하고, 감지된 신호는 배터리 상호연결부 조립체에 부착된 배터리 팩과 연관된 감지된 전압, 및 배터리 팩 내의 위치에서의 온도를 감지하는 서미스터와 연관된 온도 중 적어도 하나를 나타낸다.
예시적인 실시예는 전술한 바와 같은 배터리 상호연결부 조립체를 포함하는 전자 시스템을 포함하고, 그러한 전자 시스템은 추가로: 제1 극성 단자 및 제2 극성 단자를 각각 가지는, 셀의 제1 그룹 및 셀의 제2 그룹을 포함하고; 제1 판은 제1 단편 및 제2 단편을 포함하고; 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함하고; 제1 단편은 셀의 제1 그룹을 통해서 제3 단편에 전기적으로 연결되고; 제1 단편은 셀의 제1 그룹의 제1 극성 단자에 연결되며; 제3 단편은 셀의 제1 그룹의 제2 극성 단자에 연결되며; 제3 단편은 셀의 제2 그룹을 통해서 제2 단편에 전기적으로 연결되고; 제3 단편은 셀의 제2 그룹의 제1 극성 단자에 연결되며; 제2 단편은 셀의 제2 그룹의 제2 극성 단자에 연결된다.
배터리 상호연결부 조립체에서, 제1 판이 제1 단편 및 제2 단편을 포함할 수 있고, 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함할 수 있으며; 제3 단편은 제1 단편 및 제2 단편의 일부와 정렬되고, 제2 단편은 제3 단편의 일부 및 제4 단편의 일부와 정렬된다. 배터리 상호연결부 조립체에서, 제1 판은 제1 단편 및 제2 단편을 포함하고, 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함하고; 제3 단편은 제1 단편 및 제2 단편의 일부와 정렬되고, 제2 단편은 제3 단편의 일부 및 제4 단편의 일부와 정렬되고; 제1 단편 및 제3 단편의 일부는, 배터리 팩에 연결될 때, 셀의 제1 그룹과 정렬되도록 구성되고, 제1 단편은 셀의 제1 그룹의 제1 극성의 단자에 연결되도록 구성되며, 제3 단편의 일부는 셀의 제1 그룹의 제2 극성의 단자에 연결되도록 구성되며; 제2 단편의 일부 및 제3 단편의 일부는, 배터리 팩에 연결될 때, 셀의 제2 그룹과 정렬되도록 구성되고, 제2 단편의 일부는 셀의 제1 그룹의 제2 극성의 단자에 연결되도록 구성되며, 제3 단편의 일부는 셀의 제1 그룹의 제1 극성의 단자에 연결되도록 구성된다. 배터리 상호연결부 조립체에서, 제1 판은 제1 단편 및 제2 단편을 포함하고, 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함하고, 가장 음으로부터 가장 양으로의 전기 유동 경로가, 여러 부착 셀을 통해서, 제1 단편으로부터 제3 단편까지, 제3 단편으로부터 제2 단편까지, 그리고 제2 단편으로부터 제4 단편까지 진행된다. 제1 탭은, 제1 탭을 통한 전류가 미리 결정된 시간의 양 동안 문턱값을 초과하는 경우에, 셀을 복수의 셀의 나머지로부터 절연시키는 휴즈 구조물을 포함할 수 있다. 배터리 상호연결부 조립체는, 배터리 상호연결부 조립체의 동일 단부에 위치되는, 음의 전력 연결 지점 및 양의 전력 연결 지점을 더 포함할 수 있다. 배터리 상호연결부 조립체는, 배터리 상호연결부 조립체에 위치되는, 음의 전력 연결 지점 및 양의 전력 연결 지점을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하기 위한 상호연결부 조립체가: 제1 판 및 제2 판을 포함하고, 제1 판은: 제1 창; 제1 창과 연관된 제1 탭으로서, 제1 판을 배터리 팩의 복수의 셀 중의 셀의 제1 단자에 연결하도록 구성된, 제1 탭; 제2 창을 포함하고, 제2 판은 제1 판에 평행하고 제1 판과 적어도 부분적으로 중첩되고, 제2 판은: 제1 창과 정렬된 제3 창으로서, 제1 탭이 제3 창을 통해서 연장되는, 제3 창; 제2 창과 정렬된 제4 창; 및 제4 창과 연관된 2 탭으로서, 제2 판을 셀의 제2 단자에 연결하도록 구성된 제2 탭을 포함한다. 오버몰드 재료는, 셀을 제1 판 및 제2 판에 대한 고정 위치에서 수용 및 유지하기 위해서 셀의 상단 부분의 형상에 일치되도록 성형된 개구부를 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 전기 시스템은: 제1 판 및 제1 판 상에 적층된 제2 판을 포함하는 상호연결부 조립체로서, 제1 판 및 제2 판이 용접 탭을 포함하는, 상호연결부 조립체; 및 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹을 포함하는 복수의 셀을 포함하는 배터리 팩으로서, 상호연결부 조립체가 복수의 셀의 상단 부분에 연결되고, 복수의 셀의 각각의 셀이 제1 극성의 제1 단자 및 제2 극성의 제2 단자를 포함하는, 배터리 팩을 포함하고; 상호연결부 조립체 상의 용접 탭은 상호연결부 조립체로부터 배터리 팩으로의 유일한 기계적 연결부로서의 역할을 하고, 상호연결부 조립체는 부유형 상호연결부 조립체이다.
다른 예시적인 실시예는 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하기 위한 상호연결부 조립체를 포함하고, 복수의 셀은 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹을 포함하고, 상호연결부 조립체는: 제1 판; 및 제2 판을 포함하고; 제1 판은 셀의 제1 그룹과 셀의 제2 그룹 사이의 직렬 연결부를 형성하고; 제2 판은 셀의 제2 그룹과 셀의 제3 그룹 사이의 직렬 연결부를 형성하고; 제1 판 및 제2 판은 각각의 판 내의 창 내로 연장되는 탭을 통해서 복수의 셀에 전기적으로 연결된다. 제1 판은 제1 탭을 더 포함할 수 있고, 추가적으로 비전 창을 포함하며, 비전 창은 양의 단자 탭 및 음의 단자 탭을 포함하도록, 또한 셀의 제1 그룹 중 하나의 셀의 견부의 일부를 노출시키도록 성형된다. 제1 판은 판의 적층체로 형성될 수 있고, 적층체 내의 각각의 판은 제1 판을 통해서 흐르는 전체 전류의 일부를 개별적으로 이송하도록 구성된다. 적층된 판 중의 각각의 판이 양의 탭 및/또는 음의 탭을 포함할 수 있고; 각각의 판으로부터의 탭은 셀의 제1 그룹 또는 셀의 제2 그룹의 각각의 셀을 향해서 제1 판의 평면의 외측으로 연장된다. 상호연결부 조립체는 단지 (용접 탭을 통하는 대신) 센서 와이어, 전력 연결부, 및 다른 데이터 통신 연결부를 통해서 구성요소에 대해서 지지 또는 연결될 수 있다. 상호연결부 조립체는 부유형 상호연결부 조립체일 수 있다. 배터리 팩은 온도 감지 리본을 포함할 수 있고, 온도 감지 리본은 표면 장착 서미스터를 갖춘 리본을 포함하고, 온도 감지 리본은, 셀의 상단부와 하단부 사이의 준위에서, 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹 중 적어도 하나의, 셀들을 통해서 그리고 셀들 사이에서 연장되고, 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹 중 적어도 하나의, 둘 초과의 셀과 함께 연장되고; 온도 감지 리본은 배터리 팩 내의 중간 셀의 온도를 감지하도록 구성된다.
이러한 개시 내용의 원리가 여러 실시예로 예시되었지만, 이러한 개시 내용의 원리 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 특정 환경 및 동작 요건을 위해서 특별히 구성된, 실제 사용에서 이용되는, 구조, 배열, 비율, 요소, 재료 및 구성요소의 많은 수정이 이용될 수 있다. 이러한 그리고 다른 변화 또는 수정은 본 개시 내용의 범위 내에 포함되도록 의도된 것이고, 이하의 청구항에서 표현될 수 있다.
여러 실시예를 참조하여 본 개시 내용을 설명하였다. 그러나, 당업자는, 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고도, 다양한 수정 및 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 명세서는 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되며, 모든 그러한 수정은 본 개시 내용의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 마찬가지로, 이점, 다른 장점, 및 문제에 대한 해결책을 여러 실시예와 관련하여 앞서서 설명하였다. 그러나, 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점, 및 해결책이 이루어지게 할 수 있거나 보다 현저해지게 할 수 있는 임의 요소(들)가 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 요구되는, 또는 본질적인 특징 또는 요소로 해석되지는 않을 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이, "포함한다", "포함하는"이라는 용어, 또는 그 임의의 다른 변형된 용어는 비-배타적인 포함을 커버하기 위한 것이고, 그에 따라 요소의 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 기구는 이러한 요소만을 포함하는 것이 아니고, 그러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 기구에 대해서 명백하게 나열되지 않거나 내재되지 않은 다른 요소를 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "커플링된", "커플링하는"이라는 용어, 또는 그 임의의 다른 변형된 용어는 물리적 연결, 전기적 연결, 자기적 연결, 광학적 연결, 통신적 연결, 기능적 연결, 열적 연결, 및/또는 임의의 다른 연결을 커버하도록 의도된 것이다. "A, B, 또는 C의 적어도 하나" 또는 "A, B, 및 C의 적어도 하나"와 유사한 언어가 명세서 또는 청구범위에서 사용될 때, 그러한 문구는: (1) A의 적어도 하나; (2) B의 적어도 하나; (3) C의 적어도 하나; (4) A의 적어도 하나 및 B의 적어도 하나; (5) B의 적어도 하나 및 C의 적어도 하나; (6) A의 적어도 하나 및 C의 적어도 하나; 또는 (7) A의 적어도 하나, B의 적어도 하나, 및 C의 적어도 하나 중 임의의 것을 의미하도록 의도된 것이다.

Claims (21)

  1. 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하기 위한 배터리 상호연결부 조립체이며:
    제1 판, 및 제1 판에 평행하고 제1 판과 적어도 부분적으로 중첩되는 제2 판을 포함하고,
    상기 제1 판은
    제1 창;
    제1 창과 연관된 제1 탭으로서, 제1 판을 배터리 팩의 복수의 셀 중의 셀의 제1 단자에 연결하도록 구성되는, 제1 탭을 포함하고,
    상기 제2 판은
    제1 창과 정렬된 제2 창으로서, 제1 탭이 제2 창을 통해서 연장되는, 제2 창;
    제2 창과 연관된 제2 탭으로서, 제2 판을 셀의 제2 단자에 연결하도록 구성되는, 제2 탭을 포함하고,
    제1 판은 제2 판으로부터 물리적으로 분리되고, 제1 판은 셀을 통해서 제2 판에 전기적으로 연결되며, 제1 단자는 제1 극성을 갖고, 제2 단자는 제2 극성을 갖는, 배터리 상호연결부 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 판이, 제1 전도성 판 및 제2 전도성 판으로 형성된 적층체를 포함하는, 배터리 상호연결부 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 탭이 제1 전도성 판 상에 배치되고, 제2 전도성 판은 제1 탭과 연관된 빈 창을 포함하는, 배터리 상호연결부 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    배터리 상호연결부 조립체 내에 오버몰딩된 감지 층을 더 포함하고, 감지 층은 감지된 신호를 통신 연결기에 통신하기 위한 트레이스를 포함하고, 감지된 신호는 배터리 상호연결부 조립체에 부착된 배터리 팩과 연관된 감지된 전압, 및 배터리 팩 내의 위치에서의 온도를 감지하는 서미스터와 연관된 온도 중 적어도 하나를 나타내는, 배터리 상호연결부 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 판은 제1 단편 및 제2 단편을 포함하고; 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함하고; 제3 단편은 제1 단편 및 제2 단편의 일부와 정렬되고, 제2 단편은 제3 단편의 일부 및 제4 단편의 일부와 정렬되는, 배터리 상호연결부 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 판이 제1 단편 및 제2 단편을 포함하고, 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함하며;
    제3 단편은 제1 단편 및 제2 단편의 일부와 정렬되고, 제2 단편은 제3 단편의 일부 및 제4 단편의 일부와 정렬되며;
    제1 단편 및 제3 단편의 일부는, 배터리 팩에 연결될 때, 셀의 제1 그룹과 정렬되도록 구성되고, 제1 단편은 셀의 제1 그룹의 제1 극성의 단자에 연결되도록 구성되며, 제3 단편의 일부는 셀의 제1 그룹의 제2 극성의 단자에 연결되도록 구성되며; 그리고
    제2 단편의 일부 및 제3 단편의 일부는, 배터리 팩에 연결될 때, 셀의 제2 그룹과 정렬되도록 구성되고, 제2 단편의 일부는 셀의 제1 그룹의 제2 극성의 단자에 연결되도록 구성되며, 제3 단편의 일부는 셀의 제1 그룹의 제1 극성의 단자에 연결되도록 구성되는, 배터리 상호연결부 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 판은 제1 단편 및 제2 단편을 포함하고, 제2 판은 제3 단편 및 제4 단편을 포함하고, 가장 음으로부터 가장 양으로의 전기 유동 경로가, 배터리 팩을 포함하는 복수의 셀 중의 부착된 셀을 통해서, 제1 단편으로부터 제3 단편까지, 제3 단편으로부터 제2 단편까지, 그리고 제2 단편으로부터 제4 단편까지 진행되는, 배터리 상호연결부 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 탭은, 제1 탭을 통한 전류가 미리 결정된 시간의 양 동안 문턱값을 초과하는 경우에, 셀을 복수의 셀의 나머지로부터 절연시키는 휴즈 구조물을 포함하는, 배터리 상호연결부 조립체.
  9. 배터리 팩의 복수의 셀을 전기 연결하기 위한 상호연결부 조립체이며, 복수의 셀이 셀의 제1 그룹, 셀의 제2 그룹, 및 셀의 제3 그룹을 포함하고, 상호연결부 조립체는:
    제1 판; 및
    제2 판을 포함하고;
    제1 판은 셀의 제1 그룹과 셀의 제2 그룹 사이의 직렬 연결을 형성하고;
    제2 판은 셀의 제2 그룹과 셀의 제3 그룹 사이의 직렬 연결을 형성하며; 그리고
    제1 판 및 제2 판은 각각의 판 내의 창 내로 연장되는 탭을 통해서 복수의 셀에 전기적으로 연결되는, 상호연결부 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 판 및 제2 판이 단일 층을 포함하고, 제1 판 및 제2 판이 공통 평면적인, 상호연결부 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 판이:
    제1 창;
    제1 창과 연관된 제1 탭으로서, 제1 판을 셀의 제1 그룹의 제1 셀 제1 단자에 연결하도록 구성되는, 제1 탭;
    제2 창; 및
    제2 창과 연관된 제2 탭으로서, 제1 판을 셀의 제2 그룹의 제2 셀 제1 단자에 연결하도록 구성되는, 제2 탭을 포함하고; 그리고
    제2 판이:
    제3 창; 및
    제3 창과 연관된 제3 탭으로서, 제2 판을 셀의 제2 그룹의 제2 셀 제2 단자에 연결하도록 구성되는, 제3 탭; 및
    제4 창; 및
    제4 창과 연관된 제4 탭으로서, 제2 판을 셀의 제3 그룹의 제3 셀 제1 단자에 연결하도록 구성되는, 제4 탭을 포함하는, 상호연결부 조립체.
  12. 제9항에 있어서,
    상호연결부 조립체가, 제1 판을 포함하는 제1 층, 및 제2 판을 포함하는 제2 층을 더 포함하고; 그리고 제1 판 및 제2 판이 적어도 부분적으로 중첩되는, 상호연결부 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 층을 제2 층으로부터 전기적으로 절연시키기 위해서 제1 층과 제2 층 사이에 배치된 분리부를 더 포함하는, 상호연결부 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    제1 층이 복수의 셀 중 적어도 하나를 통해서 제2 층에 전기적으로 연결되고, 제1 층은 제2 층에 평행하고 제2 층과 적어도 부분적으로 중첩되는, 상호연결부 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    제1 층은, 제1 판에 평행하고 제1 판에 전기적으로 연결되는 제3 판을 더 포함하고;
    제2 층은, 제2 판에 평행하고 제2 판에 전기적으로 연결되는 제4 판을 더 포함하고;
    제1 판은 제1 창 및 제2 창을 포함하고, 제3 판은 제3 창 및 제4 창을 포함하고, 제2 판은 제5 창을 포함하고, 제4 판은 제6 창을 포함하고;
    제1 판은 제1 탭 및 제2 탭을 포함하고, 제3 판은 제3 탭 및 제4 탭을 포함하고, 제2 판은 제5 탭을 포함하고, 제4 판은 제6 탭을 포함하고;
    제1 탭은 제1 판을 셀의 제1 그룹 중 제1 셀의 제1 극성 단자에 연결하도록 구성되고;
    제3 탭은 제3 판을 셀의 제1 그룹 중 제2 셀의 제1 극성 단자에 연결하도록 구성되고;
    제2 탭은 제1 판을 셀의 제2 그룹 중 제1 셀의 제2 극성 단자에 연결하도록 구성되고;
    제4 탭은 제3 판을 셀의 제2 그룹 중 제2 셀의 제2 극성 단자에 연결하도록 구성되고;
    제5 탭은 제4 판을 셀의 제2 그룹 중 제2 셀의 제1 극성 단자에 연결하도록 구성되며;
    제6 탭은 제2 판을 셀의 제2 그룹 중 제1 셀의 제1 극성 단자에 연결하도록 구성되는, 상호연결부 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    제1 판 내의 제1 창이 제2 판, 제3 판, 및 제4 판의 각각의 내의 다른 창과 정렬되는, 상호연결부 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    제1 탭이 제2 판, 제3 판, 및 제4 판의 각각의 내의 창을 통해서 연장되는, 상호연결부 조립체.
  18. 제15항에 있어서,
    상호연결부 조립체 상의 탭이 상호연결부 조립체와 배터리 팩 사이의 유일한 기계적 연결부로서의 역할을 하는, 상호연결부 조립체.
  19. 제11항에 있어서,
    레이저 용접 빔과 제1 탭 및 제1 셀의 단자의 정렬을 돕기 위해서, 제1 셀의 원주의 적어도 1/6을 노출시키도록 성형된 비전 창으로서 창이 구성되는, 상호연결부 조립체.
  20. 제9항에 있어서,
    제1 판은 함께 적층된 3개의 하위-판을 포함하고, 제1 하위-판은 셀의 제1 그룹의 1/3을 셀의 제2 그룹의 1/3에 커플링시키고, 제2 하위-판은 셀의 제1 그룹의 1/3을 셀의 제2 그룹의 1/3에 커플링시키고, 그리고 제3 하위-판은 셀의 제1 그룹의 1/3을 셀의 제2 그룹의 1/3에 커플링시키는, 상호연결부 조립체.
  21. 제20항에 있어서,
    제1 하위-판은, 내부의 탭으로 구성된 복수의 창을 포함하고, 제2 하위-판은 복수의 빈 창을 포함하고, 제3 하위-판은 복수의 빈 창을 포함하며, 그에 따라 제1 하위-판, 제2 하위-판, 및 제3 하위-판이 서로 상하로 적층될 때, 내부의 탭으로 구성된 복수의 창이 제2 하위-판의 빈 창 및 제3 하위-판의 빈 창과 정렬되는, 상호연결부 조립체.
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