KR20230005440A - 내포된 보호 회로 모듈 배터리 팩 - Google Patents

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요아브 벤-하임
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스냅 인코포레이티드
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Abstract

배터리 팩은 단일 보호 회로 모듈(PCM)을 공유하는 한 쌍의 물리적으로 분리된 배터리 셀들을 포함한다. 각각의 추가의 톱은 각각의 전극 쌍을 포함하고, 전극 쌍들 둘 다는 PCM의 단일 공통 보호 회로 보드(PCB)에 연결된다. 공통 PCM은 PCB의 폭 치수가 2개의 배터리들 사이의 직립 배향을 갖도록 배터리들의 인접한 단부들 사이의 간격에 위치될 수 있다.

Description

내포된 보호 회로 모듈 배터리 팩{NESTED PROTECTION CIRCUIT MODULE BATTERY PACK}
우선권 주장
본 출원은 2017년 10월 31일자로 출원된, 미국 특허 가출원 제62/579,615호에 대한 우선권의 이익을 주장하고; 본 출원은 또한 2017년 10월 31일자로 출원된, 미국 특허 가출원 제62/579,604호에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 이들 각각의 우선권의 이익은 이에 의하여 주장되고, 이들 각각은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
휴대용 전자 디바이스들에 배터리 전력을 제공하기 위한 통상의 메커니즘은 모듈형 2차 배터리 팩들의 사용에 의한 것이다. 이러한 배터리 팩들은 Li-Poly, Li-Pol, 또는 LiPo 셀들로도 알려진 리튬 이온 폴리머 배터리 셀들과 같은, 충전가능한 리튬 이온 기반 배터리 셀들을 종종 이용한다.
보호 회로 모듈(protection circuit module, PCM)은 통상적으로 배터리 팩 내에 포함되어, 배터리 셀의 동작에 대하여 보호 기능들을 수행하기 위해 한 쌍의 전극들에 의해 배터리 셀에 연결된다. PCM의 통상적인 기능들은 배터리 셀의 과충전 방지, 과방전 방지, 및 과전류 방지를 포함한다.
스마트 글래스들과 같은 웨어러블 디바이스들 및 휴대폰들과 같은 모바일 디바이스들을 포함하는 많은 전자 디바이스들에서, 공간은 귀하고, 배터리 팩 설계에서의 증가하는 공간 절약을 요구한다. 그러나, 배터리 팩들에서의 공간 절약은 PCM 구성요소에 대한 이용 가능한 공간/부피가 최적이 아닌 레벨들로 감소될 때 대가를 치르고서 발생할 수 있다.
첨부된 도면들 중 다양한 것들은 단지 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 예시하고 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주될 수 없다. 설명에서 번호가 매겨진 항목들의 대조를 용이하게 하기 위해, 각각의 번호가 매겨진 항목의 제1 숫자는 그 항목이 처음으로 나타나는 도면에 대응한다. 도면들에서:
도 1a 및 도 1b는 기존의 구조적 배열들에 따른 배터리 팩을 도시한다. 도 1a는 도면의 명확성을 위해 PCM 절연 커버가 제거되는 기존의 배터리 팩의 개략적인 3차원 도면이다. 도 1b는, 도 1a의 기존의 배터리 팩의 확대된 스케일의 부분 단면이다.
도 2는 배터리 팩이 PCM을 공통으로 공유하는 한 쌍의 배터리들을 포함하는 예시적인 실시예에 따른 단면도이고, 각각의 배터리들의 전극들은 PCM의 일부를 형성하는 보호 회로 보드(protection circuit board, PCB)의 반대 주 면들에 연결된다.
도 3은 도 2의 예시적인 실시예에 따른 다중 셀 배터리 팩의 개략적인 3차원 도면이며, 배터리 셀들 중 하나가 파선들로 도시되어 한 쌍의 배터리 셀들에 의해 공유되는 단일 PCM의 더 명확한 도면을 제공한다.
도 4는 한편으로는 도 2 및 도 3을 참조하여 예시된 것과 유사한 내포된 이중 셀 배터리 팩(nested dual-cell battery pack), 및 다른 한편으로는 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명된 기존의 구성과 일치하는 분리된 각각의 PCM들을 갖는 한 쌍의 동일한 배터리 셀들의 각각의 길이들을 비교하는 개략적인 평면도이다.
도 5는 각각의 한 쌍의 배터리 셀들의 전극들이 공통 PCB의 공통 주 면에 연결되는 본 개시내용의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 이중 셀 배터리 팩의 단면도이다.
도 6은 각각의 한 쌍의 배터리 셀들의 전극들이 공통 PCB의 에지 면에 연결되는 본 개시내용의 추가 예시적인 실시예에 따른 이중 셀 배터리 팩의 단면도이다.
도 7a는 일 예시적인 실시예에 따른, 배터리 팩의 제조 동안의 중간 단계에서의 도 2 내지 도 4의 예시적인 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 단면도이다.
도 7b는 예시적인 실시예에 따른, 배터리 팩의 제조 동안의 중간 단계에서의 도 5의 예시적인 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 단면도이다.
도 7c는 예시적인 실시예에 따른 배터리 팩의 제조 동안의 중간 단계에서의 도 6의 예시적인 실시예에 따른 배터리 팩의 부분 단면도이다.
도 7d는 도 6 및 도 7c를 참조하여 설명된 예시적인 실시예의 PCM의 일부의 분리된 개략적인 3차원 도면이며, 에지 장착 접촉 패드들 및 그것에 연결된 상보적인 전극 단부들의 상세들을 도시한다.
본 명세서에 제공된 제목들은 단지 편의를 위한 것이고 사용된 용어들의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주는 것은 아니다.
기술적 배경
도 1a 및 도 1b는 기존의 배터리 팩 구조물의 예를 도시한다. 도 1a의 종래의 배터리 팩(100)은 보호 회로 모듈(PCM)(112)의 형태로 된 안전 회로에 결합된 단일 리튬 폴리머 배터리 셀(103)을 포함한다. 전술된 바와 같이, 예를 들어 안전 목적들을 위해, PCM(112)은 배터리 셀(103)에 전력 제어 기능을 제공한다. 통상적으로, PCM은 배터리 셀(103)에서 과충전, 과방전, 및/또는 과전류를 방지한다. PCM(112)은 배터리 셀(103)로부터 돌출되는 한 쌍의 전극들(109)에 의해 배터리 셀(103)에 연결된다. 종래의 방식으로, 한 쌍의 전극들(109)은 음극 및 양극으로 구성되는 배터리 셀(103)의 단자들이다.
PCM(112)은 인쇄 회로 보드 또는 보호 회로 보드(PCB)(115), 및 PCB(115) 상에 장착된 복수의 PCM 구성요소들을 포함하고, PCB(115) 상의 PCM 구성요소들의 위치를 위해 이용 가능한 부피는 PCM 블록(118)에 의해 도면들에 나타난다. PCB(115)는 PCM 구성요소들 및 배터리 전극들(109)로의 연결을 위해 그 위에 집적 보호 회로를 지니는 직사각형 기판을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 배터리 팩(100)의 모듈형 사용을 용이하게 하기 위해, 배터리 셀(103) 및 PCM(112)으로 구성된 조립체는 케이싱(casing)(106) 내에 보관되고, 그 일부는 절연체(131) 커버링 또는 PCM(112)을 제공한다. 도면의 명확성을 위해, 절연체(131) 및 그의 유사체들은 다수의 예시된 예시적인 실시예들에 대하여 개략도들 중 일부로부터 생략된다.
비교적 얇고 긴 직사각형 형상을 갖는 PCB(115)는 서로 실질적으로 평행하고 반대의 바깥쪽 방향들을 향하는 한 쌍의 실질적으로 직사각형의 주 외면들을 갖는다. 도 1b에서, 이들 반대 주 면들은 상부면(124) 및 하부면(125)으로서 지정된다. 본 설명에서 유의할 점은, 상부 및 하부 면들에 대한 언급은 각각의 면들의 특정한 배향 또는 공간적 속성을 나타내는 것이 아니라, 대신에 설명에서 이들 2개의 면들을 구별하기 위한 임의의 지정들로 사용된다는 것이다.
상부 및 하부 면들(124, 125)은 그들 사이에 가로로(transversely) 연장되는 주변 에지 면에 의해 연결된다. 에지 면은 PCB(115)의 세로 단부 에지들(longitudinal end edges)에서 한 쌍의 단부 에지 면들, 및 PCB(115)의 가로 측면 에지들(lateral side edges)에서 한 쌍의 측면 에지 면들(135, 136)(도 1b)을 포함한다. 명확성을 위해, 측면 에지 면들(도 1b에서 가장 잘 알 수 있음)은 배터리 셀(103)로부터 가장 먼 전방 에지 면(135), 및 배터리 셀(103)에 가장 가까운 후방 에지 면(136)으로 지정된다. PCB(115)는 PCB(115)의 폭 치수(즉, 측면 에지 면들(135, 136) 사이에 연장되는 치수)가 배터리 셀(103)의 길이 방향에 실질적으로 평행하도록 배향된다. PCB(115)의 길이 방향(즉, 그의 단부 에지들 사이에 연장되는 PCB(115)의 치수)은 배터리 셀(103)의 길이 방향으로 가로로 배향된다. 폭 치수에 수직인 PCB(115)의 두께 치수(즉, 상부면(124)과 하부면(125) 사이에서 연장되는 PCB(115)의 치수)는 배터리 셀(103)의 길이 방향에 가로로 배향된다.
도 1a 및 도 1b에서 알 수 있듯이, PCB(115)에 대한 각각의 전극들(109)의 연결들은 PCB(115)의 상부면(124) 상에 위치된 기존의 배터리 배면(100)에 있다. 각각의 전극은 배터리 셀(103)로부터 세로로(배터리 셀(103)의 길이 방향에 대해 상대적으로) 돌출되고 PCB(115)의 하부면(125) 아래를 통과하고 각각의 단자 단부들(147)에서 상부면(124)과 접촉하도록 접기 위해 180° 구부러진 금속 탭(141)을 포함한다. 전극들(109)은 통상적으로 PCB(115) 상에 제공된 각각의 단자 패드들에 납땜된다.
PCB 상부면(124) 상의 PCM 구성요소들에 대한 누적 이용 가능한 부피가 118a, 118b, 및 118c로 나타난 3개의 분리된 PCM 서브 블록들의 합으로 주어지도록, 상부면(124) 상의 전극 접촉부들의 위치는 PCM 블록(118)에 대한 이용 가능한 공간을 차단한다.
상세한 설명
이하의 설명은 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 구현하는 디바이스들, 시스템들, 방법들, 기술들, 명령어 시퀀스들, 및 컴퓨팅 머신 프로그램 제품들을 포함한다. 이하의 설명에서는, 설명의 목적들로, 개시된 청구 대상의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 본 기술분야의 통상의 기술자들에게는 개시된 청구 대상의 실시예들이 이러한 특정 상세들 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 일반적으로, 널리 공지된 명령어 인스턴스들, 프로토콜들, 구조물들, 및 기술들이 반드시 상세히 도시되지는 않는다.
개시내용의 일 양태는 단일 PCM을 공유하는 2개의 배터리들을 포함하는 배터리 팩을 제공한다. 이것은 전체적으로 보다 밀집된 보호 회로 패키징을 제공하여, 추가적인 시스템 부피가 추가적인 배터리 용량에 할당되는 것을 허용하거나, 동일한 배터리 용량에 대한 공간을 비움으로써 더 작고 더 얇은 설계를 허용한다.
배터리 팩의 한 쌍의 배터리 셀들의 전극들은 모두 PCM의 단일의 공통 PCB에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리들은 길쭉하고, 배터리들의 인접한 단부들 사이의 간격과 세로로 정렬되며, 공통 PCM은 배터리들 사이의 간격에 위치된다. PCB는 일부 실시예들에서 2개의 배터리들 사이에 "수직으로" 배향되며, 이는 PCB의 두께 치수(즉, 그것의 주 외측 면들 사이에 연장되는 PCB의 치수)가 배터리들의 길이 방향으로 연장됨을 의미한다. 달리 말하면, 배터리 팩이 측면도에서 보여질 때, PCB의 폭 치수는 배터리들 사이에 직립으로 존재한다.
일부 이러한 실시예들에서, PCB의 주 외측 면들 각각은 각각의 전극 연결 쌍에 의해 차단되도록, 각각의 전극 쌍들은 PCB의 반대 주 면들에 연결될 수 있다. 다른 실시예들에서, 주 면들 중 다른 하나가 임의의 전극 연결에 의해 차단되지 않고 그 위에서의 PCM 구성요소들의 배치를 위해 실질적으로 완전히 이용 가능하도록, 4개의 전극들 모두가 한 쌍의 주 면들 중 단 하나에 연결된다.
추가 실시예들에서, 주 면들 모두가 임의의 전극 연결에 의해 차단되지 않고 그 위에 PCM 구성요소들을 수용하기 위해 실질적으로 완전히 이용 가능하도록, 배터리들 중 적어도 하나의 전극들은 PCB의 에지 면에 연결될 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, PCB는 직립 배향을 가지며(전술한 바와 같이), 각각의 배터리들의 전극들은 PCB의 반대 측면 에지 면들에 연결된다.
다수의 특정 예시적인 실시예들이 이제 도 2 내지 도 7d를 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 이해를 용이하게 하기 위해, 일부 경우들에서 대응하는 부분들 또는 요소들의 상세들 사이에 차이들이 있을 때에도, 도 1 및 도 2 내지 도 7d에서의 대응하는 부분들 또는 요소들을 나타내기 위해 동일한 참조 번호들이 사용된다.
도 2는 내포된(nested) PCM 배열을 갖는 이중 셀 배터리 팩(200)의 일 예시적인 실시예를 도시한다. 배터리 팩(200)은 도 1을 참조하여 설명된 것과 동일한 한 쌍의 리튬 폴리머 배터리 셀들(103, 103')을 포함한다. 유의할 점은, 이 설명에서, 용어 배터리는 배터리 셀과 그것의 전극들을 함께 언급한다는 것이다. 도 3에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 배터리 셀들(103, 103')은 세로로 정렬되고, 이들의 길이 치수들은 서로 평행하고 일직선을 이루며, 배터리 셀들(103, 103')은 실질적으로 공통 평면에 놓인다. 배터리 셀들(103, 103')은 단부 대 단부(end-to-end)로 배열되고, 배터리들(103, 103')의 인접한 단부들 사이에 세로 간격이 있다. 도 2로 돌아가면, 공통의 공유 PCM(112)은 배터리 셀(103) 사이의 세로 간격 내에 위치되고, 각각의 전극들(109, 109')은 공통 PCM(112)의 일부를 형성하는 단일 PCB(115)에 연결된다는 것을 알 수 있다.
PCB(115)는 PCB(115)의 폭 방향(즉, 그것의 반대 가로 측면 에지들 사이에 연장되는 PCB(115)의 치수)이 정렬된 배터리 셀들(103, 103')의 길이 방향에 수직인 "직립" 배향을 갖는다. 즉, PCB(115)의 두께 치수(즉, 반대 주 외측 면들(124, 125) 사이에 연장되는 PCB(115)의 치수)는 정렬된 배터리 셀들(103, 103')의 길이 방향으로 연장된다. 도 2의 예시적인 실시예에서, 배터리 셀들(103) 중 제1 배터리 셀(103)의 전극(109)은 PCB(115)의 하부면(125)에 연결되는 반면, 배터리 셀들(103') 중 제2 배터리 셀의 전극(109')은 PCB(115)의 상부면(124)에 연결된다.
각각의 전극들(109, 109')의 단자 단부들(147, 147')은 PCB(115)의 반대 주 면들(124, 125) 상에 제공된 대응하는 노출된 금 접촉 패드들(207, 207')에 납땜되거나 용접된다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 배터리 셀(103, 103')의 단자 단부(147, 147')는 그로부터 가장 먼 PCB(115)의 주 면에 연결된다. 그들 각각의 전극들(109, 109')이 배터리 팩(200)의 세로 방향에 대해 가로로 오정렬되도록, 배터리 셀들(103, 103')이 반전된다. 따라서, 제1 배터리 셀(103)의 전극(109)의 전극 탭(141)은 배터리 셀(103)로부터 세로로 돌출되고, PCB(115)의 각각의 측면 에지를 지나 연장되고, 그 후 그의 단자 단부(147)가 PCB(115)의 하부면(125) 상에 제공된 대응하는 접촉 패드(207')에 대해 편평하게 놓이도록 실질적으로 90° 구부러진다. 제2 배터리 셀(103')의 각각의 전극(109')은, 그의 전극 탭(141')이 PCB(115)의 반대 측면 에지를 지나 연장되고 그의 단자 단부(147')가 PCB(115)의 반대 주 면(124)의 접촉 패드(207)에 납땜되거나 용접되는 것을 제외하고는 유사하게 배열된다.
전자 PCM 구성요소들(118)은 PCB(115)의 주 면들(124, 125) 모두에 장착된다. 도 3에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, PCM 블록들이 도 1a의 배열과 유사하게 3개의 서브 블록들로 분리된 면들 모두에 있도록, PCM 구성요소들(118)을 위한 이용 가능한 공간은 각각의 전극들(109, 109')에 의해 차단된 주 면들(124, 125) 모두에 있다. 이 예시적인 실시예에서, PCB(115)의 반대 면들(124, 125) 상의 PCM 구성요소들(118)이 단일의 공통 보호 회로의 일부를 형성하도록, PCM(112)은 배터리 셀들(103, 103') 모두가 그들 각각의 전극들(109, 109')에 의해 연결되는 단일 보호 회로를 제공한다. 다른 실시예들에서, PCB(115) 및 PCM 구성요소들(118)은 각각의 배터리 셀들(103, 103')의 동작을 별도로 제어하기 위해 분리된 보호 회로들을 제공하도록 구성될 수 있다.
배터리 팩(200)의 내포된 PCM 배열의 이점은 배터리 용량 또는 PCM 구성요소들(118)을 위한 이용 가능한 공간을 손상시키지 않고서 배터리 팩(200)의 길이를 감소시킴으로써 공간 절약을 제공하는 것이다. 도 4는, 한편으로는, 단부 대 단부 구성으로 배열된 전술한 종래의 배터리 팩들(100, 100') 중 2개, 및 다른 한편으로는, 내포된 구성에서 공통 PCM을 갖는 배터리 팩(200)의 비교를 도시한다. 유의할 점은 예시적인 구성들 모두의 각각의 배터리 셀들(103, 103')은 동일하지만, 길이 차이 Δx에 의해 표현되는 바와 같이, 내포된 배터리 팩(200)의 전체 길이는 종래의 스택의 전체 길이보다 작다는 것이다. 따라서 배터리 배면(200)의 PCM 공유가 공간 절약을 제공할뿐만 아니라, PCB(115)에의 PCM 장착을 위한 더 큰 부피가 PCB(115)의 주 면들(124, 125) 모두를 이용함으로써 제공된다. 유의할 점은, 다른 실시예들에서, 설명된 PCM 내포에 의해 달성되는 공간 절약은 배터리 스택의 치수 파라미터들을 증가시키지 않고서, 배터리 길이, 및 따라서 배터리 용량을 증가시키기 위해 이용될 수 있다는 것이다.
도 5는 공유 PCM 배열을 갖는 이중 셀 배터리 팩(500)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 배터리 팩(500)은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 배터리 팩(200)과 배열 및 구성이 대체로 유사하며, 주 차이점은 배터리 셀들(103, 103') 모두의 전극들(109, 109')이 PCB(115)의 주 외측 면들(124, 125) 중 단일의 공통 면에 연결되는 것이다. 이 예시적인 실시예에서, 모든 전극들(109, 109')은 하부면(125)에 연결된다.
이러한 예시적인 실시예에서, 배터리 셀들(103, 103') 중 단지 하나만의 전극들(109)이 PCB(115)에 직접 연결되고 다른 배터리 셀의 전극들(109')은 하부 전극들(109)에 연결되도록, 전극들은 적층된 배열로 하부면(125)에 연결된다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 배터리 셀(103)의 전극들(109)의 단자 단부들(147)은 이 예시적인 실시예에서 하부면(125) 상의 각각의 노출된 금 접촉 패드들(207)에 직접 납땜되거나 용접되며, 전극 탭들(141)의 단부들(147)은 하부면(125)에 대해 편평하게 놓인다. 제2 배터리 셀(103')의 전극들(109')은 제1 배터리 셀(103)의 전극들(109)에 연결된다. 특히, 제2 배터리 셀(103')의 전극 탭들(141')의 단자 단부들(147')은 PCM(112)의 보호 회로에 대해 제2 배터리 셀의 전극들(109')의 전도성 결합을 제공하기 위해 제1 배터리 셀(103)의 단부들(147)에 대해 편평하게 놓여서 그것에 납땜되거나 용접된다.
유의할 점은, 배터리 팩(500)의 PCM 배열의 이점은 PCB(115)의 상부면(124)이 임의의 전극 연결들에 의해 차단되지 않고, 그 위에서의 PCM 구성요소들(118)의 배치를 위해 그 전체가 이용 가능하다는 것이다. 따라서, 배터리 팩(500)은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 배터리 팩(200)보다 더 큰 PCM 블록 부피를 갖는다. 이것은 예를 들어, PCM 블록이 주 면들(124, 125)로부터 바깥쪽으로 돌출되는 높이를 감소시키는 것에 의해, 배터리 팩(500)의 전체 길이의 추가 감소를 달성하기 위해 PCM 구성요소 배치의 설계에서 활용될 수 있다.
도 6은 공유 PCM(112)을 갖는 이중 셀 배터리 팩(600)의 추가 예시적인 실시예를 도시한다. 배터리 팩(600)은 일반적으로 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 예시적인 실시예와 구성 및 배열에서 유사하며, 주 차이점은 도 6의 예시적인 실시예에서, 각각의 배터리 셀들(103, 103')의 전극들(109, 109')이 PCB(115)의 에지 면에 연결된다는 것이다. 특히, 각각의 배터리 셀들(103, 103')은 상이한 각각의 측면 에지 면들(135, 136)에 연결되고, PCB(115)는, PCB(115)의 반대 주 면들(124, 125)이 PCM(112)이 그 사이에 끼워지는 각각의 배터리 셀들(103, 103')을 향하는 "직립" 배향을 갖는다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 배터리 셀(103)의 전극들(109)은 측면 에지 면들(135) 중 제1 측면 에지 면에 연결되고, 제2 배터리 셀(103')의 전극들(109')은 반대 측면 에지 면(136)에 연결된다. 도 7d를 간단히 참조하면(본 명세서에서 나중에 설명될 바와 같이, 제조의 중간 단계 동안의 PCM(112)을 도시함), 각각의 전극(109)은 이전의 실시예들에서 설명된 것과 유사한 폭의 전극 탭(141)의 형태의 길쭉한 연결부, 및 확장된 단자 단부(647)를 포함하는 것을 알 수 있다. 다시 유의할 점은, 도 7d에서 알 수 있는 바와 같이, PCB(115)의 주변 연장 에지 면은 한 쌍의 반대 측면 에지 면들(135, 136)(이들 중 하나만이 도 7d에서 볼 수 있음) 및 그것에 가로로, 한 쌍의 반대 단부 에지 면들(706)(이들 중 하나만이 도 7d에서 볼 수 있음)로 구성된다는 것이다.
각각의 전극(109)의 단부(647)는 납땜 또는 용접에 의해 각각의 다소 더 넓은 에지 장착 접촉 패드(607)에 연결된다. 이 예시적인 실시예에서, 접촉 패드들(607)은 각각의 측면 에지 면들(135, 136) 상의 금속 표면들(이 실시예에서는, 금 도금된 표면들)에 의해 제공되고, 그것에 대한 전극들(109)의 연결은 각각의 접촉 패드들(607)에 대한 단자 단부들(647)의 납땜 결합 부착에 의해 달성된다. 다른 실시예들에서, 전극들(109)은 노출된 금 패드들(607)에 용접될 수 있다. 접촉 패드들(607)은 PCB(115)의 집적 회로에 전도성으로 결합된다. 이 예시적인 실시예에서, 단자 단부들(647) 및 접촉 패드들(607)의 증가된 폭은, 단자 단부들(647)과 접촉 패드들(607) 사이의 접촉 표면이 적어도 도 1을 참조하여 설명된 배터리 팩(100)과 같은 기존의 배터리 팩들의 종래의 구조화된 전극들(109)과 PCB(115) 사이의 대응하는 접촉 표면만큼 크도록 선택된다.
이제 도 6으로 돌아가서, 전극 탭들(141, 141')이 접힌다는 것을 알 수 있다. 따라서 각각의 전극 탭(141, 141')은 대응하는 배터리 셀(103)로부터 세로로 돌출되어, PCB(115)의 대응하는 측면 에지 면(135, 136)을 지나 연장되고, 그 이후에 그 자신은 대응하는 에지 장착 접촉 패드(607)에 대한 그의 납땜된 연결을 향해 약 180° 만큼 다시 접힌다.
전극 연결들의 에지 장착으로 인해, 배터리 팩(600)의 주 면들(124, 125) 모두는 전극들(109) 중 임의의 것에 의한 침투가 실질적으로 없고, PCM 구성요소들(118)의 배치를 위해 실질적으로 완전히 이용 가능하다. 이전에 논의된 바와 같이, 편평한 주 면들(124, 125) 상의 추가적인 자유 영역은 더욱 밀집된 PCM(112)을 허용하는 한편, 엇갈린 배터리 셀들(103, 103')을 위한 공유 PCB(115)를 사용하는 것으로부터 발생하는 이전에 논의된 공간 절약 이점들을 달성하기 위해 최적화될 수 있다. 그 대신에 또는 추가적으로, PCM 구성요소들에 이용 가능한 추가적인 부피가 이용되어 개선된 PCM 기능 및/또는 신뢰성을 제공할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 각각 설명된 이중 셀 배터리 팩들의 제조의 중간 단계의 각각의 도면들이다. 설명된 실시예들 각각에서, 각각의 전극들(109, 109')은 전극들(109, 109')이 구부러지지 않거나 최종 직전의 상태에 있는 동안 PCB(115)에 고정적으로 부착되고, 그 후 PCB(115)는 전극들(109, 109')을 도 2, 도 5 및 도 6에 각각 도시된 그들의 최종 위치들로 구부리거나 접는 과정에서 그 최종 배향으로 회전된다. 이들 상이한 실시예들은 이제 별도로 간단히 설명될 것이다.
도 7a는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명되고 예시된 배터리 팩(200)의 제조의 중간 단계를 도시한다. 제1 단계에서, PCM 구성요소들(118)은 예컨대 반대 주 면들 상의 각각의 접촉 패드들(207, 207')(도 2)에 대한 접근을 남기기 위해 PCB(115)의 주 면들(124, 125) 모두에 연결된다. 그 후, 각각의 전극 탭들(141, 141')이 직선의 구부러지지 않는 상태에 있는 동안, 각각의 단자 단부들(147, 147')은 각각의 주 면들(124, 125) 상의 접촉 패드들(207, 207')에 납땜된다. 전극 탭들(141, 141')은 배터리 셀들(103, 103')로부터 세로로 돌출되기 때문에, PCB(115)는 부착 동안 "수평" 위치로 배향되고, PCB(115)의 폭 치수는 배터리 셀들(103, 103')과 세로로 정렬된다. 이러한 연결 후에, 배터리 팩(200)은 도 7a에 도시된 상태에 있다.
그 후, PCB(115)는 도 2에 도시된 위치에서 90°로 회전되고(도 7a에서 볼 수 있는 배향에서 반시계방향으로 회전됨), 여기서 PCB(115)의 폭 치수는 정렬된 배터리들 셀들(103, 103')의 길이 방향에 실질적으로 수직이다. PCM(112)의 이러한 회전은 도 2에 도시된 바와 같이, 그 안에 각각의 구부림들(bends) 또는 굽힘들(kinks)을 생성하기 위해 약 90°로 각각의 전극 탭들(141, 141')을 접음으로써 이 실시예에서 달성된다. 마지막으로, PCM 절연(131)은 PCM(112)이 위치되는 배터리 셀들(103, 103') 사이의 세로 갭을 커버하는 조립체의 반대 측면들 상에 부착된다.
설명된 제조 방법의 이점은 PCB(115) 및 전극 단부들(147, 147')에 대한 접근이 도 2의 최종 위치에서보다 도 7a에 도시된 위치에서 더 쉽다는 것이라는 점이 이해될 것이다. 이것은 부분적으로 PCB(115) 및 부착된 전극 단부들(147, 147')이 그들의 최종 위치들로 회전될 때, 배터리 셀들(103, 103')의 인접한 단부들 사이의 세로 간격이 감소한다는 사실로 인한 것이다. 따라서 예시된 제조 방법은 제조 품질을 촉진하고, 전극들(109, 109')이 PCB(115)에 그들의 최종 형상들 및 위치들로 부착되는 경우보다 덜 비싼 툴링(tooling)을 요구한다.
도 7b는 도 5를 참조하여 설명되고 예시된 배터리 팩(500)의 제조에서의 중간 단계를 도시한다는 점에서 도 7a와 유사하다. 도 7a를 참조한 위의 설명은 도 7b와 일치하는 배터리 팩(500)을 제조하기 위한 단계들과 유사하게 적용된다. 그러나, 주 차이점은 전극들(109, 109')의 각각의 단부들(147, 147')은 본 설명에서 하부면(125)으로 나타난, PCB(115)의 주 면들 중 하나의 면에 공통으로 연결된다는 점이다.
따라서, 그 폭이 전극 탭들(114, 114')의 길이 방향들과 정렬되는, 도 7b에 도시된 배향에서의 PCB(115)와 함께, 제1 배터리(103)의 전극 탭들(114)의 단부들(147)은 PCB(115)의 하부면(125) 상의 각각의 접촉 패드들(207)에 납땜된다. 그 후, 제2 배터리(103')의 전극 탭들(114')의 단부들(147')은 제1 배터리(103)의 단부들(147)에 납땜된다. 제조 방법의 나머지는 이전과 같이 진행되고, PCM(112)은 각각의 전극 탭들(114, 114')을 약 90°로 구부리거나 접는 과정에서, 도 5에 도시된 최종 위치로 약 90°로 반시계방향으로 회전된다.
마지막으로, 도 7c 및 도 7d는 도 6을 참조하여 이전에 설명된 것과 같은 배터리 팩(600)의 제조에서의 중간 단계를 예시한다. 다시 말하지만, 제조 프로세스는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 이전에 설명된 것과 유사하다.
그러나, 배터리 팩(600)의 제조에서, 전극 탭들(141, 141')의 각각의 단부들(647)은 에지 장착 접촉 패드들(607)에 납땜되는 반면, 전극 탭들(141, 141')은 직선이고 도 7c에서 점선들(707)로 나타난 방향들로 연장된다. 이 위치에서, PCB(115)는 그것의 폭 치수가 배터리 셀들(103, 103')의 길이 방향을 가로지르도록 배터리 셀들(103, 103')에 대해 배향되는 것이 이해될 것이다.
그 후, PCM(112)은 도 6에 도시된 그것의 최종 위치로 180°로 회전된다. 전극 단부(647, 647')가 그것이 그로부터 돌출되어 나온 배터리 셀(103)을 다시 향하도록 전극 탭들(141, 141')의 단부들을 다시 맞 접음으로써 달성된다. 전극 탭들(141, 141')에서 이러한 180° 접음을 달성하기 위해, 전극 탭들에는 이 예에서 2개의 분리되고 가깝게 이격된 90° 접음들 또는 각도들이 주어진다. 따라서 전극 탭들(141, 141')을 구부리는 것은 배터리 셀들(103, 103')을 함께 더 가깝게 끌어내고, PCM 블록들(118)을 도 6에 도시된 그들의 최종 위치들로 회전시킨다는 것이 이해될 것이다.
도 7d는 전극 탭들(141)의 접음이 시작되기 전에, 그들의 대응하는 에지 장착 접촉 패드들(607)에 용접되는 제1 배터리 셀(103)의 전극들(109)의 단부들(647)의 개략적인 3차원 도면을 도시한다.
개요
상술된 예시적인 실시예들로부터, 본 개시내용의 일 양태는 배터리 팩을 제공하는 것을 알 수 있을 것이고, 배터리 팩은:
한 쌍의 물리적으로 분리된 전기화학 배터리들 - 각각의 배터리는 그로부터 돌출된 각각의 전극 쌍을 가짐 -; 및
한 쌍의 배터리들 모두에 전기적으로 결합되고 배터리들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 구성된 보호 회로 모듈(PCM)
을 포함하고, PCM은:
보호 회로 보드(PCB) - PCM에 대한 한 쌍의 배터리들의 전기 결합은 PCB에 대한 한 쌍의 배터리들 모두의 각각의 전극들의 연결을 통한 것임 -; 및
PCB 상에 장착된 전자 PCM 구성요소들
을 포함한다.
일부 실시예들에서, 배터리들은 배터리들의 인접한 단부들 사이의 세로 간격과 세로로 정렬되는 길쭉한 모듈형 유닛들이고, PCM은 배터리들 사이의 세로 간격 내에 위치된다. 일부 이러한 실시예들에서의 PCB는 한 쌍의 평행한 주 면들, 및 주 면들 사이에서 가로로 연장되는 주변 에지 면을 가지며, PCB의 두께 치수는 평행한 주 면들 사이의 가로 간격에 의해 정의된다. PCB는 PCB의 두께 치수가 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되도록 배향될 수 있고, PCB의 주 면들 각각은 그 사이에 PCM이 위치되는 배터리들 각각을 향한다. 일부 실시예들에서, PCM 구성요소들은 PCB의 주 면들 모두에 장착된다.
일부 실시예들에서, 한 쌍의 배터리들 중 제1 배터리의 전극들은 PCB의 주 면들 중 제1 주 면에 연결되고, 한 쌍의 배터리들 중 제2 배터리의 전극들은 PCB의 주 면들 중 반대의 제2 주 면에 연결된다. 하나의 이러한 실시예에서, 한 쌍의 배터리들 각각에 대해, 배터리의 전극들은 배터리로부터 가장 멀고 반대를 향하는 PCB의 주 면에 연결된다. 각각의 전극 쌍들은 PCB의 반대 측면 에지들을 지나 각각의 배터리들로부터 연장될 수 있고, PCB의 측면 에지들은 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 가로로 연장된다.
다른 실시예들에서, PCB에 대한 전극들의 연결은 PCB의 한 쌍의 주 면들 중 제1 주 면이 전극 연결들을 갖지 않고, 그에 의해 PCB의 제1 주 면의 실질적으로 전체가 PCM 구성요소들의 배치를 위해 이용 가능하게 하는 것이다. 전극 쌍들 모두는 예를 들어 한 쌍의 주 면들 중, 제1 주 면에 반대되는 제2 주 면에 연결될 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 전극 쌍들은 제1 전극 쌍의 각각의 단부들이 제2 주 면에 대해 편평하게 놓이고, 제2 전극 쌍의 각각의 단부들이 제1 전극 쌍의 대응하는 단부들에 대해 편평하게 놓이는 적층된 구성으로 PCB에 연결된다.
추가 실시예들에서, 전극 쌍들 중 적어도 하나는 PCB의 에지 면에 연결된다. 일부 실시예들에서, 전극 쌍들 모두는 PCB의 에지 면에 연결된다. PCB의 에지 면은 PCB의 반대 측면들 상에서 PCB를 따라 세로로 연장되는 한 쌍의 측면 에지 면들을 포함하고, 측면 에지 면들은 정렬된 배터리들의 길이 방향에 대해 가로로 연장된다. 일부 실시예들에서, 하나의 배터리의 전극들은 측면 에지 면들 중 하나에 연결되고, 다른 배터리의 전극들은 다른 측면 에지 면에 연결되도록, 각각의 전극 쌍들은 반대 측면 에지 면들에 연결된다.
일부 그러한 실시예들을 이루는 PCB는 각각의 전극에 연결하기 위해 에지 면 상에 각각의 전극 접촉 패드를 포함하고, 각각의 전극 접촉 패드는 배터리와 전극 접촉 패드 사이에 연장되는 대응하는 전극 탭의 연결 부분보다 더 큰 폭을 갖는다. 에지 면 상의 전극 접촉 패드들 각각은 에지 면 상에 적층되고 PCB에 집적된 보호 회로에 연결되는 금속 표면을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가 양태는 한 쌍의 물리적으로 분리된 전기화학 배터리들 각각에 대해, 배터리들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 구성된 보호 회로 모듈(PCM)의 보호 회로 보드(PCB)에 배터리의 각각의 전극 쌍을 연결하여, 배터리들 모두가 공통으로 단일 PCB에 연결되게 하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 일부 실시예들에서, PCB는 한 쌍의 평행한 주 면들, 및 주 면들 사이에서 가로로 연장되는 주변 에지 면을 가지며, PCB의 두께 치수는 평행한 주 면들 사이의 가로 간격에 의해 정의된다. 이러한 경우들에서 방법은,
한 쌍의 배터리들 사이의 세로 간격 내에 위치되도록 PCM을 위치시키는 단계 - 한 쌍의 배터리들은 세로로 정렬된 길쭉한 모듈형 유닛들임 -; 및
PCB의 두께 치수가 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되어, PCB의 주 면들 각각이 그 사이에 PCM이 위치되는 배터리들 중 각각의 배터리를 향하도록 PCB를 배향하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서 PCB에 전극들을 연결하는 단계는, 한 쌍의 배터리들 중 제1 배터리의 전극들을 PCB의 주 면들 중 제1 주 면에 연결하는 단계; 및 한 쌍의 배터리들 중 제2 배터리의 전극들을 PCB의 주 면들 중 제2 주 면에 연결하는 단계를 포함한다.
다른 실시예들에서, 전극들을 PCB에 연결하는 단계는, 한 쌍의 배터리 중 제1 배터리의 전극들을 PCB의 제1 주 면에 연결하는 단계; 및 한 쌍의 배터리들 중 제2 배터리의 전극들을 PCB의 제1 주 면에 연결하는 단계를 포함한다.
이전 설명으로부터 다수의 예시적인 실시예들 및 예시적인 실시예들의 조합들이 개시된다는 것을 알 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 아래에 제시되는 예시적인 실시예들의 열거된 리스트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
예 1: 배터리 팩으로서,
한 쌍의 물리적으로 분리된 전기화학 배터리들 - 각각의 배터리는 그로부터 돌출된 각각의 전극 쌍을 가짐 -; 및
한 쌍의 배터리들 모두에 전기적으로 결합되고 배터리들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 구성된 보호 회로 모듈(PCM)
을 포함하고, PCM은:
보호 회로 보드(PCB) - PCM에 대한 한 쌍의 배터리들의 전기 결합은 PCB에 대한 한 쌍의 배터리들 모두의 각각의 전극들의 연결을 통한 것임 -; 및
PCB 상에 장착된 전자 PCM 구성요소들
을 포함하는, 배터리 팩.
예 2: 제1예에 있어서, 한 쌍의 배터리들은 배터리들의 인접한 단부들 사이의 세로 간격을 가지는 세로로 정렬된 길쭉한 모듈형 유닛들이고, PCM은 배터리들 사이의 상기 세로 간격 내에 위치되는, 배터리 팩.
예 3: 제2예에 있어서,
PCB는 한 쌍의 평행한 주 면들, 및 주 면들 사이에서 가로로 연장되는 주변 에지 면을 갖고, PCB의 두께 치수는 평행한 주 면들 사이의 가로 간격에 의해 정의되고;
PCB는 PCB의 두께 치수가 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되도록 배향되고, PCB의 주 면들 각각은 그 사이에 PCM이 위치되는 배터리들 중의 각각의 배터리를 향하는, 배터리 팩.
예 4: 제3예에 있어서, PCM은 PCB의 모든 주 면들 상에 장착된 PCM 구성요소들을 포함하는, 배터리 팩.
예 5: 제3예 또는 제4예에 있어서, 한 쌍의 배터리들 중 제1 배터리의 전극들은 PCB의 주 면들 중 제1 주 면에 연결되고, 한 쌍의 배터리들 중 제2 배터리의 전극들은 PCB의 주 면들 중 반대되는 제2 주 면에 연결되는, 배터리 팩.
예 6: 제5예에 있어서, 한 쌍의 배터리들 각각에 대해, 배터리의 전극들은 그 배터리로부터 가장 멀고 그 반대를 향하는 PCB의 주 면에 연결되는, 배터리 팩.
예 7: 제6예에 있어서, 각각의 전극 쌍들은 각각의 배터리들로부터 PCB의 반대 측면 에지들을 지나 연장되고, PCB의 측면 에지들은 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 가로로 연장되는, 배터리 팩.
예 8: 제3예 또는 제4예에 있어서, PCB에 대한 전극들의 연결은 PCB의 한 쌍의 주 면들 중 제1 주 면이 전극 연결들을 갖지 않고, 그에 의해 PCB의 제1 주 면의 실질적으로 전체가 PCM 구성요소들의 배치를 위해 이용 가능하게 하는 것인, 배터리 팩.
예 9: 제8예에 있어서, 전극 쌍들 모두는 한 쌍의 주 면들 중, 제1 주 면에 반대되는 제2 주 면에 연결되는, 배터리 팩.
예 10: 제9예에 있어서, 전극 쌍들은, 제1 전극 쌍의 각각의 단부들이 제2 주 면에 대해 편평하게 놓이고, 제2 전극 쌍의 각각의 단부들이 제1 전극 쌍의 대응하는 단부들에 대해 편평하게 놓이는 적층된 구성으로 PCB에 연결되는, 배터리 팩.
예 11: 제8예에 있어서, 전극 쌍들 중 적어도 하나는 PCB의 에지 면에 연결되는, 배터리 팩.
예 12: 제8예에 있어서, 전극 쌍들 모두는 PCB의 에지 면에 연결되는, 배터리 팩.
예 13: 제12예에 있어서,
PCB의 에지 면은 PCB의 반대 측면들에서 PCB를 따라 세로로 연장되는 한 쌍의 측면 에지 면들을 포함하고, 측면 에지 면들은 정렬된 배터리들의 길이 방향에 대해 가로로 연장되고;
각각의 전극 쌍들은, 하나의 배터리의 전극들이 측면 에지 면들 중 하나에 연결되고 다른 배터리의 전극들이 다른 측면 에지 면에 연결되도록, 반대 측면 에지 면들에 연결되는, 배터리 팩.
예 14: 제12예 또는 제13예에 있어서, PCB는 각각의 전극으로의 연결을 위해 에지 면 상의 각각의 전극 접촉 패드를 포함하고, 각각의 전극 접촉 패드는 배터리와 전극 접촉 패드 사이에서 연장되는 대응하는 전극 탭의 연결 부분보다 더 큰 폭을 갖는, 배터리 팩.
예 15: 제14예에 있어서, 에지 면 상의 전극 접촉 패드들 각각은 에지 면 상에 적층되고 PCB 내에 집적된 보호 회로에 연결되는 금속 표면을 포함하는, 배터리 팩.
예 16: 제14예 또는 제15예에 있어서, 각각의 전극은 대응하는 배터리로부터 돌출되는 전극 탭, 및 납땜된 또는 용접된 연결에 의해 대응하는 전극 접촉 패드에 연결되는 확장 단부를 포함하는, 배터리 팩.
예 17: 방법으로서,
한 쌍의 물리적으로 분리된 전기화학 배터리들 각각에 대해, 배터리들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 구성되는 보호 회로 모듈(PCM)의 보호 회로 보드(PCB)에 배터리의 각각의 전극 쌍을 연결하여, 배터리들 모두가 공통으로 단일 PCB에 연결되게 하는 단계
를 포함하는 방법.
예 18: 제17예에 있어서,
PCB는 한 쌍의 평행한 주 면들, 및 주 면들 사이에서 가로로 연장되는 주변 에지 면을 갖고, PCB의 두께 치수는 평행한 주 면들 사이의 가로 간격에 의해 정의되고;
방법은:
PCM을 한 쌍의 배터리들 사이의 세로 간격 내에 위치되도록 위치시키는 단계 - 한 쌍의 배터리들은 세로로 정렬된 길쭉한 모듈형 유닛들임 -; 및
PCB를, PCB의 두께 치수가 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되어, PCB의 주 면들 각각이 그 사이에 PCM이 위치되는 배터리들 중 각각의 배터리를 향하도록 배향하는 단계
를 더 포함하는 방법.
예 19: 제18예에 있어서, 전극들을 PCB에 연결하는 단계는,
한 쌍의 배터리들 중 제1 배터리의 전극들을 PCB의 주 면들 중 제1 주 면에 연결하는 단계; 및
한 쌍의 배터리들 중 제2 배터리의 전극들을 PCB의 주 면들 중 제2 주 면에 연결하는 단계
를 포함하는, 방법.
예 20: 제18예에 있어서, 전극들을 PCB에 연결하는 단계는,
한 쌍의 배터리 중 제1 배터리의 전극들을 PCB의 하나의 제1 주 면에 연결하는 단계; 및
한 쌍의 배터리들 중 제2 배터리의 전극들을 PCB의 제1 주 면에 연결하는 단계
를 포함하는, 방법.
예 21: 제18예에 있어서, 예 1 내지 예 17 중 임의의 하나에 따른 배터리 팩을 형성하는 동작들을 더 포함하는, 방법.
언어
본 명세서 전체에 걸쳐, 복수의 인스턴스들은 단일 인스턴스로서 설명된 구성요소들, 동작들, 또는 구조물들을 구현할 수 있다. 하나 이상의 방법의 개별 동작들이 분리된 동작들로 예시되고 설명되지만, 개별 동작 중 하나 이상은 동시에 수행될 수 있고, 어느 것도 동작들이 예시된 순서로 수행될 것을 요구하지 않는다. 예시적인 구성들에서 분리된 구성요소들로서 제시된 구조물들 및 기능은 결합된 구조물 또는 구성요소로서 구현될 수 있다. 유사하게, 단일 구성요소로서 제시된 구조물들 및 기능은 분리된 구성요소들로서 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변형들, 수정들, 추가들, 및 개선들은 본 명세서의 청구 대상의 범위 내에 있다.
개시된 대상의 개요가 특정 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 개시내용의 실시예들의 더 넓은 범위를 벗어나지 않고 이러한 실시예들에 대한 다양한 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 청구 대상의 이러한 실시예들은, 사실상, 둘 이상의 것이 개시되는 경우에 본 출원의 범위를 임의의 단일 개시내용 또는 발명의 개념으로 자발적으로 제한하려는 의도 없이 단지 편의를 위해, 개별적으로 또는 집합적으로 본 명세서에서 용어 "발명"에 의해 언급될 수 있다.
본 명세서에 예시된 실시예들은 본 기술분야의 통상의 기술자들이 개시된 교시들을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고 구조적 및 논리적 치환들 및 변경들이 이루어질 수 있도록, 다른 실시예들이 사용되고 그로부터 도출될 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 제한적인 의미로 수용되어서는 안 되며, 다양한 실시예들의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만, 그러한 청구항들에 부여되는 균등물들의 전체 범위와 함께 정의된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 포괄적 또는 배타적 의미로 해석될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 단일 인스턴스로서 설명되는 리소스들, 동작들, 또는 구조물들에 대해 복수의 인스턴스들이 제공될 수 있다. 추가적으로, 다양한 리소스들, 동작들, 모듈들, 엔진들, 및 데이터 저장소들 사이의 경계들은 다소 임의적이고, 특정한 동작들은 특정 예시적인 구성들의 맥락에서 예시되어 있다. 기능의 다른 할당들이 구상되고 본 개시내용의 다양한 실시예들의 범위 내에 있을 수 있다. 일반적으로, 예시적인 구성들에서 분리된 리소스들로서 제시된 구조물들 및 기능은 결합된 구조물 또는 리소스로서 구현될 수 있다. 유사하게, 단일 리소스로서 제시된 구조물들 및 기능은 분리된 리소스들로서 구현될 수 있다. 이들 및 다른 변형들, 수정들, 추가들, 및 개선들은 첨부된 청구항들에 의해 표현되는 바와 같이 본 개시내용의 실시예들의 범위 내에 있다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (13)

  1. 배터리 팩으로서,
    한 쌍의 물리적으로 분리된 전기화학 배터리들 - 각각의 배터리는 그로부터 돌출된 각각의 전극 쌍을 가짐 -; 및
    상기 한 쌍의 배터리들 모두에 전기적으로 결합되고 상기 배터리들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 구성된 보호 회로 모듈(protection circuit module, PCM)을 포함하고, 상기 PCM은:
    한 쌍의 평행한 주 면들 및 상기 주 면들 사이에서 가로로(transversely) 연장되는 주변 에지 면을 갖는 보호 회로 보드(protective circuit board, PCB) - 상기 PCM에 대한 상기 한 쌍의 배터리들의 전기 결합은 상기 PCB에 대한 상기 한 쌍의 배터리들 모두의 각각의 전극들의 연결을 통한 것이고, 상기 배터리들 중 적어도 하나의 배터리의 각각의 전극들은 상기 PCB의 상기 에지 면에 연결됨 -; 및
    상기 PCB 상에 장착된 전자 PCM 구성요소들
    을 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PCB에 대한 상기 전극들의 연결은 상기 PCB의 상기 한 쌍의 주 면들 중 제1 주 면이 전극 연결들을 갖지 않고, 그에 의해 상기 PCB의 상기 제1 주 면의 실질적으로 전체가 PCM 구성요소들의 배치를 위해 이용 가능하게 하는 것인, 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서, 상기 PCB에 대한 상기 전극들의 연결은 상기 PCB의 상기 한 쌍의 주 면들 모두가 전극 연결들을 갖지 않고, 그에 의해 상기 PCB의 상기 주 면들 각각의 실질적으로 전체가 PCM 구성요소들의 배치를 위해 이용 가능하게 하는 것인, 배터리 팩.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전극 쌍들 모두는 상기 PCB의 상기 에지 면에 연결되는, 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 PCB의 상기 에지 면은 상기 PCB의 반대 측면들에서 상기 PCB를 따라 세로로(longitudinally) 연장되는 한 쌍의 측면 에지 면들을 포함하고;
    상기 각각의 전극 쌍들은, 하나의 배터리의 상기 전극들이 상기 측면 에지 면들 중 하나에 연결되고 다른 배터리의 상기 전극들이 다른 측면 에지 면에 연결되도록, 반대 측면 에지 면들에 연결되는, 배터리 팩.
  6. 제4항에 있어서, 상기 PCB는 각각의 전극으로의 연결을 위해 상기 에지 면 상의 각각의 전극 접촉 패드를 포함하고, 각각의 전극 접촉 패드는 상기 배터리와 상기 전극 접촉 패드 사이에서 연장되는 대응하는 전극 탭의 연결 부분보다 더 큰 폭을 갖는, 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에지 면 상의 상기 전극 접촉 패드들 각각은 상기 에지 면 상에 적층되고 상기 PCB 내에 집적된 보호 회로에 연결되는 금속 표면을 포함하는, 배터리 팩.
  8. 제6항에 있어서, 각각의 전극은 대응하는 배터리로부터 돌출되는 전극 탭 및 납땜된 또는 용접된 연결에 의해 대응하는 전극 접촉 패드에 연결되는 확장 단부를 포함하는, 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 배터리들은 상기 배터리 팩의 길이 방향으로 세로로 정렬된 길쭉한 모듈형 유닛들이고, 상기 배터리들의 인접한 단부들 사이에 세로 간격(longitudinal spacing)이 정의되고, 상기 PCM은 상기 배터리들 사이의 상기 세로 간격 내에 위치되는, 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 PCB의 두께 치수는 상기 평행한 주 면들 사이의 가로 간격에 의해 정의되고;
    상기 PCB는 상기 PCB의 두께 치수가 상기 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되도록 배향되고, 상기 PCB의 상기 주 면들 각각이 그 사이에 상기 PCM이 위치되는 상기 배터리들 중 각각의 배터리를 향하는, 배터리 팩.
  11. 방법으로서,
    한 쌍의 물리적으로 분리된 전기화학 배터리들 각각에 대해, 상기 배터리들의 하나 이상의 기능을 제어하도록 구성되는 보호 회로 모듈(PCM)의 보호 회로 보드(PCB)에 상기 배터리의 각각의 전극 쌍을 연결하여, 상기 배터리들 모두가 공통으로 단일 PCB에 연결되게 하는 단계를 포함하고,
    상기 배터리들 중 적어도 하나의 배터리의 각각의 전극들은 상기 PCB의 에지 면에 연결되고, 상기 에지 면은 상기 PCB의 한 쌍의 평행한 주 면들 사이에서 가로로 연장되고 상기 PCB의 두께 치수를 정의하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 각각의 전극 쌍을 상기 PCB에 연결하는 단계는 상기 전극 쌍들 모두를 상기 PCB의 상기 에지 면에 연결하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 한 쌍의 배터리들 사이의 세로 간격 내에 위치되도록 상기 PCM을 위치시키는 단계 - 상기 한 쌍의 배터리들은 세로로 정렬되는 길쭉한 모듈형 유닛들임 -;
    상기 PCB의 상기 두께 치수가 상기 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되어, 상기 PCB의 상기 주 면들 각각이 그 사이에 상기 PCM이 위치되는 상기 배터리들 중 각각의 배터리를 향하도록 상기 PCB를 배향하는 단계;
    상기 각각의 전극 쌍을 상기 PCB의 상기 에지 면에 연결하는 단계; 및
    그 후 상기 정렬된 배터리 쌍들에 대해 상기 PCB를 강제로 회전시켜, 상기 각각의 전극들의 변형을 야기하여, 상기 PCB의 상기 두께 치수가 상기 정렬된 배터리들의 길이 방향으로 연장되도록 상기 PCB를 배향시키는 단계 - 상기 PCB의 상기 주 면들 각각이 그 사이에 상기 PCM이 위치되는 상기 배터리들 중 각각의 배터리를 향함 -
    를 앞선 동작들로 포함하는, 방법.
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