KR20240013199A - 스위치 및 배터리 시스템 - Google Patents

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KR20240013199A
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conductive plate
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KR1020237044613A
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베스 모씽호프
제프 버게스
사드 소하일
앤쏘니 캐리
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스페어 파워 시스템즈, 인크.
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Abstract

배터리 모듈용 스위치 조립체는 베이스 유닛, 제1 플러그, 및 제2 플러그를 포함한다. 베이스 유닛은 제1 및 제2 양극 접점 및 제1 및 제2 음극 접점이 위치한 소켓을 정의한다. 제1 플러그는 소켓에 삽입되도록 구성되며, 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제1 커넥터, 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제2 커넥터를 포함한다. 제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함한다.

Description

스위치 및 배터리 시스템
관련 출원
본 출원은 2021년 5월 24일에 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 63/192,164의 우선권을 주장하며, "스위치 및 배터리 시스템"이라는 발명의 명칭으로 출원되었으며, 그 전체가 여기에 참조로 통합되어 있다.
고전력 시스템에 사용되는 배터리는 특정 전압 등급에 맞게 제조되어야 하는 경우가 많다. 이러한 배터리는 서로 다른 전압 간에 쉽게 스위칭될 수 없는 경우가 많은데, 이는 배터리의 상이한 전압 레벨을 변경하기 위한 기존 회로가 복잡하고 스위칭 시 전기 아크가 발생할 위험이 있기 때문이다. 이로 인해 배터리 수명이 단축된다. 또한, 실수로 배터리의 전압 레벨을 스위칭하면 배터리에 연결된 모든 시스템이 손상될 수 있다. 따라서, 서로 다른 전압에서 작동할 수 있는 여러 유형의 배터리 구동 장비 운영자는 각각의 애플리케이션에 맞는 여러 유형의 배터리를 재고로 보유하는 것이 일반적이다.
또한, 고전력 시스템에 사용되는 배터리는 일반적으로 리튬 이온 배터리로서, 화재 위험이 있는 경우가 많다. 이러한 위험은 군용 차량, 선박 등과 같은 미션 크리티컬 시스템에 배터리를 사용할 때 더욱 커진다. 리튬 이온 배터리 화재의 가장 흔한 원인은 심하게 과방전된 배터리를 충전하는 것이다. 배터리가 과도하게 방전되면 MOSFET과 같은 반도체 장치의 게이트가 기준 전압이 너무 높아져, 이전에 과도하게 방전된 배터리가 충전된 후에도, 기준 전압이 높게 유지될 수 있다. 이로 인해 반도체 장치가 계속 켜져 있고 현재 충전된 배터리로 전류가 계속 흐르게 되어, 배터리가 과충전되어 불안정해질 수 있다.
배경 설명은 본 발명과 관련된 정보를 제공하기 위한 것으로, 반드시 선행 기술일 필요는 없다.
본 발명은, 연결된 시스템의 우발적 손상을 방지하고 과도하게 방전된 배터리의 충전과 관련된 위험을 감소시키는 서로 다른 전압 레벨 간의 안전한 스위칭을 가능하게 하는 배터리 모듈용 스위치 조립체, 배터리 모듈 구성 방법, 및/또는 배터리 모듈을 제공함으로써 상술한 문제 및 다른 문제들을 해결한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 모듈용 스위치 조립체는 베이스 유닛, 제1 플러그, 및 제2 플러그를 포함한다. 베이스 유닛은 제1 및 제2 양극 접점 및 제1 및 제2 음극 접점이 위치하는 소켓을 정의한다. 제1 플러그는 소켓에 삽입되도록 구성되며, 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하기 위해 작동 가능한 제1 커넥터와 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하기 위해 작동 가능한 제2 커넥터를 포함한다. 제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 적어도 2 개의 모드 중 하나에서 작동하도록 배터리 모듈을 구성하는 방법이다. 이 방법은 제1 및 제2 양극 접점과 제1 및 제2 음극 접점이 위치하는 소켓을 정의하는 베이스 유닛을 제공하는 단계; 및 제1 또는 제2 플러그를 소켓에 삽입하는 단계를 포함하고; 여기서 제1 플러그는 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제1 커넥터 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제2 커넥터를 포함하고, 제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라 구성된 배터리 모듈은 배터리 셀의 제1 컬렉션, 배터리 셀의 제2 컬렉션, 음극 단자, 베이스 유닛, 제1 플러그, 및 제2 플러그를 포함한다. 배터리 셀의 제1 컬렉션은 양극 버스 및 이에 연결된 음극 버스를 포함한다. 배터리 셀의 제2 컬렉션은 양극 버스 및 이와 연결된 음극 버스를 포함한다. 음극 단자는 배터리 셀의 컬렉션의 음극 버스 중 하나에 연결되도록 구성된다. 베이스 유닛은 배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션의 양극 버스에 연결되도록 구성된 제1 및 제2 양극 접점, 및 배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션의 음극 버스에 연결되도록 구성된 제1 및 제2 음극 접점이 위치하는 소켓을 정의한다.
제1 플러그는 소켓에 삽입되도록 구성되며, 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하기 위해 작동 가능한 제1 커넥터, 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하기 위해 작동 가능한 제2 커넥터를 포함한다. 제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함한다.
이 요약은 아래의 상세 설명에서 더 자세히 설명되는 일부 개념을 간소화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구 범위의 주요 특징 또는 필수 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구 범위의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 다른 양상 및 장점은 실시예에 대한 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 배터리 모듈의 사시도이다;
도 2는 하우징이 제거된 상태에서 도 1의 배터리 모듈의 사시도이다;
도 3은 도 1의 배터리 모듈에서 선택된 구성 요소를 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 스위치 조립체의 사시도이다;
도 5는 도 4의 스위치 조립체의 베이스 유닛의 분해도이다;
도 6은 도 5의 베이스 유닛의 평면도이다;
도 7은 도 5의 베이스 유닛의 측면 단면도이다;
도 8은 함께 회로를 형성하는 도 1의 배터리 모듈의 선택된 구성 요소의 상승된 전면 분해도이다;
도 9는 도 8에서 선택된 구성 요소의 하부 후면 분해도이다;
도 10은 도 4의 스위치 조립체의 제1 플러그의 분해도이다;
도 11은 도 10의 제1 플러그의 하부 단면도이다;
도 12는 도 10의 제1 플러그의 상승된 단면도이다;
도 13은 도 4의 스위치 조립체의 제2 플러그의 분해도이다;
도 14는 도 13의 제2 플러그의 상승된 단면도이다;
도 15는 제2 플러그의 제1 커넥터를 나타내는 도 13의 제2 플러그의 상승된 단면도이다;
도 16은 본 발명의 실시예에 따라 2 개의 모드 중 하나에서 작동하도록 배터리 모듈을 구성하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도면은 본 발명을 본 명세서에 개시되고 설명된 특정 실시예에 한정하지 않는다. 도면은 반드시 실척대로 그려질 필요는 없으며, 대신 본 발명의 원리를 명확하게 설명하는 데 중점을 둔다.
이하의 본 발명의 상세한 설명은 본 발명을 실시할 수 있는 구체적인 실시예를 예시하는 첨부된 도면을 참조한다. 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 본 발명의 양태를 충분히 상세하게 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 실시예가 활용될 수 있으며 변경이 이루어질 수 있다. 따라서 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여져서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정의되며, 해당 청구범위가 권리화되는 균등물의 전체 범위도 함께 정의된다.
본 명세서에서 "일 실시예", "실시예" 또는 "실시예들"에 대한 참조는 언급되는 특징이 기술의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 "일 실시예", "실시예" 또는 "실시예들"에 대한 개별적인 참조는 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 달리 명시되지 않는 한 및/또는 당업자가 본 명세서로부터 쉽게 알 수 있는 경우를 제외하고는 상호 배타적인 것도 아니다. 예를 들어, 하나의 실시예에서 설명된 특징, 구조, 행위 등은 다른 실시예에도 포함될 수 있지만, 반드시 포함되는 것은 아니다. 따라서, 본 기술은 본 명세서에 설명된 실시예들의 다양한 조합 및/또는 통합을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 구성된 배터리 모듈(10)이 도시되어 있다. 배터리 모듈(10)은 외부 시스템에 연결하여 전력을 공급하기 위해 작동 가능하다. 예를 들어, 배터리 모듈(10)은 약 1100 A까지의 전류 또는 180 A의 방전 전류와 함께 24 V의 공칭 전압을 제공할 수 있다. 다른 모드에서, 배터리 모듈(10)은 48 V의 공칭 전압과 최대 550 A의 전류를 제공할 수 있다. 배터리 모듈(10)은 하우징(12)에 둘러싸일 수 있으며, 배터리 관리 시스템(18) 및 반도체 스위치 어레이(도 2에 도시된), 음극 단자(22), 및 양극 단자 스위치 조립체(24)에 의해 감시 및 제어될 수 있는 배터리 셀(14, 16)의 제1 및 제2 컬렉션을 광범위하게 포함할 수 있다.
하우징(12)은 먼지, 물 또는 기타 오염 물질이 하우징(12)으로 유입되는 것을 방지하기 위해 함께 밀봉된 개방형 상단 용기(26) 및 뚜껑(28)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징(12)은 밀폐될 수 있다. 용기(26)는 배터리 모듈(10)을 운반하기 위한 한 쌍의 핸들(30, 32) 및 고장 시 열 및 가스 팽창을 제어하기 위한 압력 릴리프 벤트(34)를 포함할 수 있다. 뚜껑(28)은 배터리 관리 시스템(18), 음극 단자(22) 또는 스위치 조립체(24)에 대한 접근을 허용하기 위한 복수의 밀봉 가능한 접근 개구부(36, 38, 40)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리 셀(14, 16)의 제1 및 제2 컬렉션 각각은 복수의 개별 배터리 셀(42)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(42)은 리튬 이온 배터리 셀, 예를 들어 1.5A의 전류에서 3.6V의 공칭 방전 전압을 갖는 니켈-망간-코발트(NMC) 배터리 셀일 수 있다. 동일한 열에 있는 배터리 셀(42)은 서로 병렬로 연결되고, 다른 열에 직렬로 연결되어 약 25.2 V의 전압, 또는 24 V의 공칭 전압을 달성할 수 있다.예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 열(44)의 배터리 셀(42)은 서로 병렬로 연결되고, 한 쌍의 열(44)은 한 쌍의 열(46)의 배터리 셀(42)에 직렬로 연결된다. 따라서, 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 한 쌍의 열(44, 46, 48, 50, 52, 54, 56)은 컬렉터 플레이트(58)를 통해 직렬로 연결된다. 마찬가지로, 제2 컬렉션(16)의 배터리 셀(42)의 열(60, 62, 64, 66, 68, 70, 72) 쌍들은 컬렉터 플레이트(74)를 통해 직렬로 연결될 수 있다. 배터리 셀(14, 16)의 컬렉션은 절연 재료(76)를 통해 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 각각의 컬렉션(14, 16)은 최대 550 A의 최대 또는 크랭킹 전류 및 최대 90 A의 공칭 방전 전류를 달성하도록 구성될 수 있다. 배터리 셀(14, 16)의 컬렉션은 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 음극 단자(22) 및 스위치 조립체(24)에 연결되도록 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 배터리 관리 시스템(18)은 반도체 스위치(20)의 어레이를 통해 배터리 셀(14, 16)의 컬렉션의 충전 및 방전을 제어하도록 구성된다. 반도체 스위치(20)는 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션(또는 음극 접합부)의 가장 음극 단자 및 음극 단자(22)에 연결된 로우 사이드 스위치일 수 있다. 배터리 관리 시스템(18)은 반도체 스위치(20)를 개방 또는 폐쇄하여 전류가 음극 단자(22)와 배터리 셀(14, 16)의 컬렉션들 사이에서 공통 소스로 흐르도록 지시하도록 구성된다. 배터리 관리 시스템(18)은 스위치들(20)과 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 가장 음극 단자 사이에 흐르는 전류를 감지하기 위한 센서(78)를 포함할 수 있다. 센서(78)는 검출된 전류가 통과하는 전도성 재료로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 배터리 관리 시스템(18)은 전류의 크기 및 방향을 결정하도록 구성될 수 있다. 배터리 관리 시스템(18)은 또한 반도체 스위치(20)에 대한 레퍼런스를 제공하기 위한 방전 게이트 드라이브(80), 충전 게이트 드라이브(82), 및 접촉기 소스 연결(84)을 포함할 수 있다.
반도체 스위치(20)는 방전 스위치(86) 및 충전 스위치(88)를 포함할 수 있다. 방전 스위치(86)는 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 가장 음극 단자 및 접촉기 소스(84)에 연결될 수 있고, 방전 게이트 드라이브(80)에 의해 구동될 수 있다. 배터리 관리 시스템(18)은 센서(78)를 통해 방전 전류를 감지하고, 방전 게이트 드라이브(80)를 통해, 방전 스위치(86)를 활성화 또는 폐쇄하여 배터리 셀(14)의 컬렉션으로부터 접촉기 소스(84)로 전류가 흐를 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 충전 스위치(88)는 음극 단자(22) 및 접촉기 소스(84)에 연결되고, 충전 게이트 드라이브(82)에 의해 구동될 수 있다. 배터리 관리 시스템(18)은 센서(78)를 통해 충전 전류를 감지하고, 충전 게이트 드라이브(82)를 통해 충전 스위치(88)를 활성화 또는 폐쇄하여 전류가 음극 단자(22)로부터 접촉기 소스(84)로 흐르도록 유도하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 방전 스위치(86)는, 방전 게이트 드라이브(80)에 의해 게이트가 구동되고, 드레인이 배터리 셀(14)의 컬렉션에 연결되고, 소스가 접촉기 소스(84)에 연결된 MOSFET일 수 있다. 충전 스위치(88)는 또한, 충전 게이트 드라이브(82)에 의해 게이트가 구동되고, 드레인이 음극 단자(22)에 연결되고, 소스가 접촉기 소스(84)에 연결된 MOSFET일 수 있다. 반도체 스위치(20)를 공통 소스(84)에 연결함으로써, 충전 스위치(88)가 과방전된 배터리 셀(42)로 인해 의도치 않게 계속 켜져 있거나 활성화되지 않게 되어, 배터리 셀(42)의 과충전 및 화재 손상을 방지할 수 있다. 일부 실시예에서, 과도 전압 억제기(90)는 스위치들(20)에 병렬로 연결될 수 있다. 과도 전압 억제기(90)는 제너 다이오드를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 관리 시스템(18)은 밀봉 가능한 액세스 개구부(36)를 통해 연장되는 통신 포트(92)를 더 포함할 수 있고, 음극 단자(22)는 밀봉 가능한 액세스 개구부(38)를 통해 연장되는 원통형 포스트(94)를 더 포함할 수 있다. 통신 포트(92)는 통신 케이블의 부착을 허용하도록 나사산이 형성될 수 있다(도시되지 않음). 배터리 관리 시스템(18)은 통신 포트(92)를 통해 배터리 셀(42)에 관한 특정 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 음극 단자(22)의 포스트(94)는 외부 케이블에 대한 밀폐 연결을 가능하게 하는 개스킷(도시되지 않음)을 수용하기 위한 환형 슬롯(96)을 포함할 수 있다(도 3에 개략적으로 도시됨).
도 4를 참조하면, 스위치 조립체(24)는 베이스 유닛(98), 제1 플러그(100), 및 교환 가능한 제2 플러그(102)를 포함한다(도 13 내지 도 15에 도시됨). 베이스 유닛(98)은 플러그(100, 102) 중 하나를 수용하기 위한 소켓(104)을 정의하고, 복수의 접점(106, 108, 110, 112)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 유닛(98)은 외벽(114) 및 외벽(114) 내부에 위치하도록 작동 가능한 내벽(116)을 포함할 수 있다. 외벽(114) 및 내벽(116)은 절연 재료로 구성되거나 만들어질 수 있다. 외벽(114)은 리드(126, 128, 130, 132)가 각각의 접점(106, 108, 110, 112)으로부터 연장되는 하나 이상의 액세스 홀(118, 120, 122, 124)을 포함할 수 있다. 내벽(116)은 외벽(114)의 액세스 홀(118, 120, 122, 124)에 대응하고 정렬된 복수의 슬롯(134, 136, 138, 140)을 포함할 수 있다. 내벽(116)은 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 플러그(100, 102)의 일부를 수용하기 위한 슬롯(146, 148)을 정의하는 반경 방향으로 내측으로 연장되는 돌출부(142, 144)를 더 포함할 수 있다. 내벽(116)의 슬롯(148) 중 하나는 외벽(114)으로부터 연장되는 정렬 키(149)를 수신하도록 더 구성될 수 있다.
접점들(106, 108, 110, 112)은 복수의 패스너들(150, 152, 154, 156)을 통해 외벽(114)에 고정될 수 있다. 패스너들(150, 152, 154, 156)은 외벽(114)의 바닥에 있는 홀들(158, 160, 162, 164)을 통해 연장될 수 있다. 패스너(150, 152, 154, 156)는 홀(158, 160, 162, 164) 내부 및 외부로 미끄러지도록 작동 가능할 수 있다. 복수의 그로밋(grommet)(166, 168, 170, 172)은 패스너(150, 152, 154, 156)가 미끄러질 때 이를 안내하기 위해 홀들(158, 160, 162, 164)에 배치될 수 있다. 복수의 바이어스 부재들(174, 176, 178, 180)은 접점들(106, 108, 110, 112) 및 더 나아가 패스너들(150, 152, 154, 156)을 위쪽 위치로 바이어스할 수 있다. 바이어스 부재들(174, 176, 178, 180)은 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 접점들(106, 108, 110, 112)을 플러그들(100, 102)의 커넥터들과 밀접하게 접촉하도록 유지한다. 접점들(106, 108, 110, 112)은 소켓(104)의 중심 주위에 90도 증분으로 배치될 수 있다.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 리드(126, 128, 130, 132)는 외벽(114)으로부터 연장될 수 있고, 버스 바(186, 188, 190, 192)를 리드(126, 128, 130, 132)에 고정하는 패스너(184)를 수용하기 위한 패스너 홀(182)을 포함할 수 있다. 버스 바(186, 188, 190, 192)는 배터리 셀 컬렉션(14, 16)의 컬렉터 플레이트(58, 74)에 연결되는 커넥터 플레이트(194, 196, 198, 200)에 전기적 연결을 제공할 수 있다. 특히 도 8 및 도 9를 참조하면, 리드(126)는 버스 바(186)에 연결되고, 이는 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 가장 양극 컬렉터 플레이트(58)에 연결된 커넥터 플레이트(194)에 연결된다. 리드(128)는 버스 바(188)에 연결되며, 이는 배터리 셀(16)의 제2 컬렉션의 가장 음극 콜렉터 플레이트(74)에 연결된 커넥터 플레이트(196)에 연결된다. 리드(130)는 버스 바(190)에 연결되며, 이는 배터리 셀(16)의 제2 컬렉션의 가장 양극 콜렉터 플레이트(74)에 연결된 커넥터 플레이트(198)에 연결된다. 리드(132)는 버스 바(192)에 연결되며, 이는 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 가장 음극 콜렉터 플레이트(58)에 연결된 커넥터 플레이트(200)에 연결된다. 즉, 접점(106)은 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 양극 단자에 연결되고, 접점(112)은 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션의 음극 단자에 연결된다. 또한, 접점(110)은 배터리 셀(16)의 제2 컬렉션의 양극 단자에 연결되고, 접점(108)은 배터리 셀(16)의 제2 컬렉션의 음극 단자에 연결된다.
도 10을 참조하면, 제1 플러그(100)는 소켓(104)에 삽입되도록 구성되며, 플러그(100)가 소켓(104)에 삽입될 때 양극 접점(106, 110)을 연결하도록 작동 가능한 제1 커넥터(202) 및 음극 접점(108, 112)을 연결하도록 작동 가능한 제2 커넥터(204)를 포함한다. 그 결과, 배터리 셀(14)의 제1 컬렉션은 배터리 셀(16)의 제2 컬렉션과 병렬로 연결된다.
제2 커넥터(204)는 접점(108)으로부터 접점(112)으로 연장되는 전도성 플레이트를 포함할 수 있고(도 11에 도시된 바와 같이), 전도성 플레이트에 형성된 한 쌍의 리세스(206)를 포함할 수 있다. 리세스들(206)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 슬롯, 홀, 통로 등일 수 있다. 또한, 제2 커넥터(204)는 칼라(214)를 제1 플러그(100)에 회전 가능하게 고정하기 위해 플레이트(212)에 고정되는 패스너(210)를 수용하기 위한 패스너 홀(208)을 포함할 수 있다. 칼라(214)는 플러그(100, 102) 중 어느 하나를 베이스 유닛(98)에 고정하기 위해 베이스 유닛(98)의 외벽(114)의 나사산 내면(218)과 결합하도록 작동 가능한 나사산 외부 표면(216)을 포함할 수 있다. 칼라(214)는 칼라(214)를 그립하여 칼라(214)를 회전시키고 벽(114)에 또는 벽(114)으로부터 칼라(214)를 고정 또는 고정 해제하기 위한 공구(도시되지 않음)로부터 일치하는 타인(tine)을 수용하기 위한 칼라(214)의 상단 표면에 대해 환형으로 이격된 공구 홀(215)을 포함할 수 있다.
패스너(210)는 커넥터(202, 204) 사이의 전기적 절연을 유지하기 위한 절연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패스너(210)는 나일론으로 제조되거나 나일론 슬리브를 포함할 수 있다. 패스너(210)는 너트(226) 및/또는 가이드 부재(228)와 맞물릴 수 있다. 가이드 부재들(228)은 플러그(100)가 베이스 유닛(98)에 고정될 때 커넥터들(202, 204)을 각각의 접점들(106, 108, 110, 112)로 안내하기 위해 베이스 유닛(98)의 내벽(116)의 슬롯(146, 148)에 삽입될 수 있도록 작동 가능하다. 너트(226)는 또한 나일론 등과 같은 전도성 재료로 만들어질 수 있다.
제2 커넥터(204)는 또한 제2 커넥터(204)를 제1 커넥터(202)와 정렬하는 정렬 부재(222)를 수용하기 위한 정렬 부재 홀(220) 및 제2 커넥터(204)와 제1 커넥터(202)를 전기적으로 절연하는 절연 층(224)을 포함할 수 있다. 절연 층(224)은 또한 제2 커넥터(204)의 리세스(206), 패스너 홀(208) 및 정렬 부재 홀(220)과 정렬되는 대응하는 리세스(230), 패스너 홀(232) 및 정렬 부재 홀(234)을 포함할 수 있다.
제1 커넥터(202)는 절연 층(224)의 패스너 홀(232) 및 정렬 부재 홀(234)과 정렬되는 대응하는 패스너 홀(236) 및 정렬 부재 홀(238)을 갖는 전도성 플레이트(205)를 포함할 수 있다. 제1 커넥터(202)는, 제1 플러그(100)가 소켓(104)에 삽입될 때, 제2 커넥터(204) 및 절연 층(224)의 리세스(206, 230)를 통해 각각 연장되고, 접점(106, 110)(도 12에 도시됨)에 맞닿는 한 쌍의 바닥 돌출부(240, 242)를 추가로 포함할 수 있다. 제1 커넥터(202)는 배터리 모듈(10)의 양극 단자로서 역할을 하는 전도성 플레이트(205)로부터 상향으로 연장되는 단자(244)를 더 포함할 수 있다. 단자(244)는 제1 플러그(100)와 고유하게 연관된 표시(246)를 포함할 수 있다. 단자(244)는 또한 개스킷(250)(도 11 및 도 12에 도시됨)을 수용하기 위한 환형 슬롯(248)을 포함할 수 있으며, 이는 외부 케이블이 단자(244)에 대해 기밀하게 밀폐될 수 있도록 한다.
도 13을 참조하면, 제2 플러그(102)는 배터리 셀(14, 16)의 컬렉션이 직렬 구성이 되도록 제1 양극 접점(106) 및 제2 음극 접점(108)만을 연결하도록 작동 가능한 커넥터(252)를 포함한다. 제2 플러그(102)의 커넥터(252)는 패스너(258)를 수용하기 위한 패스너 홀(256) 및 정렬 부재(262)를 수용하기 위한 정렬 부재 홀(260)을 내부에 형성하는 전도성 플레이트(254)를 포함할 수 있다. 패스너(210)와 유사하게, 패스너(258)는 제2 플러그(102)를 함께 고정하고, 플레이트(266)를 통해 회전 가능한 칼라(264)를 제2 플러그(102)에 고정하도록 구성된다. 패스너(258)는 베이스 유닛(98) 및/또는 너트(270)의 슬롯(146, 148)에 삽입하기 위한 가이드 부재(268)와 맞물릴 수 있다. 커넥터(252)는 한 쌍의 바닥 돌출부(272, 274)를 더 포함할 수 있는데, 이 돌출부들은 아래쪽으로 연장되어 맞닿아 접점(106)을 접점(108)과 연결한다(도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이). 커넥터(252)는 배터리 모듈(10)의 양극 단자로서 역할을 하는 전도성 플레이트(254)로부터 상방으로 연장되는 단자(276)를 더 포함할 수 있다. 단자(276)는 제2 플러그(102)와 고유하게 연관된 표시(278)를 포함할 수 있다. 단자(276)는 또한 개스킷(282)을 수용하기 위한 환형 슬롯(280)을 포함할 수 있다(도 14 및 도 15에 도시됨).
또한, 제2 플러그(102)는 커넥터(252)의 돌출부(272, 274)를 수용하기 위한 한 쌍의 리세스(286), 정렬 부재(262)를 수용하기 위한 정렬 부재 홀(288), 및 패스너(258)를 수용하기 위한 패스너 홀(290)을 갖는 절연 층(284)을 포함할 수 있다. 절연 층(284)은 제2 플러그(102)가 소켓(104)에 단단히 안착되도록 접점(110, 112)에 접할 수 있다.
도면에 도시된 실시예는 스위치 조립체(24)가 배터리 모듈(10)의 양극 단자로서 역할을 하는 것을 도시하고 있지만, 스위치 조립체(24)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 음극 단자로 사용되거나 또는 단지 연결부로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 스위치 조립체(24)가 음극 단자로서 역할을 하고 단자(22)가 모듈(10)의 양극 단자로서 역할을 하도록 역방향 구성을 가질 수 있다. 플러그(100, 102)의 커넥터들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 베이스 유닛(98)의 상이한 접점들을 연결하도록 구성될 수 있다.
도 16의 순서도는 배터리 모듈(10)의 실시예와 같은 배터리 모듈을 두 모드 중 하나에서 동작하도록 구성하는 예시적인 방법(500)의 단계를 도시한다. 일부 대안적인 구현들에서, 다양한 블록들에서 언급된 기능들은 도 16에 도시된 순서와 무관하게 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 16에 연속적으로 도시된 두 개의 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수도 있고, 또는 관련된 기능에 따라 블록들이 때때로 역순으로 실행될 수도 있다. 또한 일부 단계는 선택 사항일 수 있다.
제1 모드는 배터리 모듈이 제1 전압에서 작동하는 구성을 포함할 수 있고, 제2 모드는 배터리 모듈이 제2 전압에서 작동하는 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 전압은 제1 전압보다 높을 수 있다. 또한, 제1 모드의 공칭 전류 정격은 제2 모드의 공칭 전류 정격보다 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 모듈(10)의 공칭 전압은 제1 모드에서 24V이고, 제2 모드에서 48V일 수 있다. 크랭크 전류는 제1 모드에서 최대 1100A 및 공칭 전류는 약 180A일 수 있다. 크랭크 전류는 제2 모드에서 최대 550A이고 공칭 전류는 약 90A일 수 있다. 그러나, 각각의 모드의 특정 전기적 특성은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 크게 달라질 수 있다. 예를 들어, 제2 모드가 제1 모드 전압의 2배의 전압을 갖는 대신에, 제2 모드 전압은 제1 모드 전압보다 1.5배만 높을 수 있다. 대안적으로, 제2 모드 전압은 제1 모드 전압의 3배에 불과할 수도 있다.
단계(501)를 참조하여, 베이스 유닛이 제공될 수 있다. 베이스 유닛은 제1 및 제2 양극 접점 및 제1 및 제2 음극 접점이 위치하는 소켓을 정의할 수 있다. 베이스 유닛은 외벽 및 외벽 내부에 위치하도록 작동 가능한 내벽을 포함할 수 있다. 외벽 및 내벽은 절연 재료로 만들어질 수 있다. 외벽은 리드가 각각의 접점으로부터 연장되는 하나 이상의 액세스 홀을 포함할 수 있다. 내벽은 외벽의 액세스 홀에 대응하고 정렬된 복수의 슬롯을 포함할 수 있다. 내벽은 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 플러그의 일부를 수용하기 위한 슬롯을 정의하는 방사상으로 안쪽으로 연장되는 돌출부를 더 포함할 수 있다. 내벽의 슬롯 중 하나는 외벽으로부터 연장되는 키 돌출부를 수용하도록 더 구성될 수 있다.
접점은, 외벽의 바닥에 있는 구멍을 통해 연장되고 그 안에서 미끄러질 수 있는 복수의 패스너를 통해 외벽에 고정될 수 있다. 복수의 그로밋은 외벽의 바닥에 있는 홀에 배치될 수 있고, 패스너가 각각의 홀에서 미끄러질 때 패스너를 안내할 수 있다. 복수의 바이어스 부재는 접점을 바이어스하고, 더 나아가 패스너를 위쪽 위치로 바이어스할 수 있다. 접점은 소켓의 중앙을 중심으로 90도 간격으로 배치될 수 있다.
접점에 연결된 리드는 외벽 밖으로 연장될 수 있으며, 버스 바를 리드에 고정하는 패스너를 수용하기 위한 패스너 홀을 포함할 수 있다. 버스 바는 커넥터 플레이트에 전기적 연결을 제공할 수 있으며, 커넥터 플레이트는 배터리 모듈의 배터리 셀의 컬렉션의 컬렉터 플레이트에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 접점 중 하나는 배터리 모듈의 배터리 셀의 제1 컬렉션의 양극 단자에 연결되고, 다른 접점은 배터리 셀의 제1 컬렉션의 음극 단자에 연결된다. 또한, 접점 중 하나는 배터리 모듈의 배터리 셀의 제2 컬렉션의 양극 단자에 연결되고, 접점 중 하나는 배터리 셀의 제2 컬렉션의 음극 단자에 연결된다.
단계(502)를 참조하여, 제1 플러그 또는 제2 플러그가 소켓에 삽입된다. 제1 플러그는 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하기 위해 작동 가능한 제1 커넥터 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하기 위해 작동 가능한 제2 커넥터를 포함할 수 있다. 제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함할 수 있다.
제1 플러그의 제2 커넥터는 음극 접점 사이로부터 연장되는 전도성 플레이트를 포함할 수 있으며, 한 쌍의 리세스를 포함할 수 있다. 또한, 제2 커넥터는 칼라를 제1 플러그에 회전 가능하게 고정하기 위해 플레이트에 고정되는 패스너를 수용하기 위한 패스너 홀을 포함할 수 있다. 칼라는 플러그 중 어느 하나를 베이스 유닛에 고정하기 위해 베이스 유닛의 외벽의 나사산 내부 표면과 결합하도록 작동 가능한 나사산 외부 표면을 포함할 수 있다. 칼라는 칼라를 외벽에 고정하거나 고정 해제하기 위한 도구의 돌출부를 수용하기 위해 칼라의 상단 표면에 대해 환형으로 이격된 도구 홀을 포함할 수 있다.
패스너는 커넥터 사이의 전기적 절연을 유지하기 위한 절연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패스너는 나일론으로 만들어지거나 나일론 슬리브를 포함할 수 있다. 패스너는 너트 및/또는 가이드 부재와 맞물릴 수 있다. 가이드 부재는 제1 플러그가 베이스 유닛에 고정될 때 커넥터를 각각의 접점으로 안내하기 위해 베이스 유닛의 내벽의 슬롯에 삽입될 수 있도록 작동할 수 있다.
제1 플러그의 제2 커넥터는 또한 제2 커넥터를 제1 커넥터 및 절연 층과 정렬하는 정렬 부재를 수용하기 위한 정렬 부재 홀을 포함할 수 있다. 절연 층은 제2 커넥터와 제1 커넥터를 전기적으로 절연할 수 있으며, 제2 커넥터의 리세스, 패스너 홀, 및 정렬 부재 홀과 정렬되는 대응하는 리세스, 패스너 홀, 및 정렬 부재 홀을 포함할 수 있다.
제1 커넥터는 절연 층의 패스너 홀 및 정렬 부재 홀과 정렬되는 대응하는 패스너 홀 및 정렬 부재 홀을 갖는 전도성 플레이트를 포함할 수 있다. 제1 커넥터는, 제2 커넥터 및 절연 층의 리세스를 통해 연장되고 양극 접점에 접하는 한 쌍의 바닥 돌출부를 더 포함할 수 있다. 제1 커넥터는 배터리 모듈의 양극 단자로서 역할을 하는 전도성 플레이트로부터 위쪽으로 연장되는 단자를 더 포함할 수 있다. 단자는 제1 플러그와 고유하게 연관된 표시를 포함할 수 있다. 단자는 또한 개스킷을 수용하기 위한 환형 슬롯을 포함할 수 있다.
제2 플러그는 패스너를 수용하기 위한 패스너 홀 및 정렬 부재를 수용하기 위한 정렬 부재 홀을 내부에 형성하는 전도성 플레이트를 포함할 수 있다. 제1 플러그의 패스너와 유사하게, 제2 플러그의 패스너는 제2 플러그를 함께 고정하고 플레이트를 통해 회전 가능한 칼라를 제2 플러그에 고정하도록 구성된다. 패스너는 베이스 유닛의 슬롯 및/또는 너트에 삽입하기 위한 가이드 부재와 맞물릴 수 있다. 커넥터는 한 쌍의 바닥 돌출부를 더 포함할 수 있으며, 이 돌출부는 배터리 셀의 제1 컬렉션의 양극 접점과 배터리 셀의 제2 컬렉션의 음극 접점을 연결하여 배터리 셀의 컬렉션을 직렬로 배치하기 위해 아래쪽으로 연장되어 접하게 된다. 커넥터는 배터리 모듈의 양극 단자로서 역할을 하는 전도성 플레이트로부터 위쪽으로 연장되는 단자를 더 포함할 수 있다. 단자는 제2 플러그와 고유하게 연관된 표시를 포함할 수 있다. 단자는 개스킷을 수용하기 위한 환형 슬롯을 포함할 수도 있다.
제2 플러그는 커넥터의 돌출부를 수용하기 위한 한 쌍의 리세스, 정렬 부재를 수용하기 위한 정렬 부재 홀, 및 제2 플러그의 패스너를 수용하기 위한 패스너 홀을 갖는 절연 층을 더 포함할 수 있다.
방법(500)은 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 것들을 포함하여, 추가적인, 축소된 또는 대안적인 단계들 및/또는 장치(들)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(500)은 칼라를 베이스 유닛에 고정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(500)은 또한 칼라를 고정 해제하여 플러그 중 하나를 제거하고 플러그 중 하나를 다른 플러그로 교체하는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 고려 사항
본 명세서에서 "일 실시예", "실시예" 또는 "실시예들"에 대한 참조는 언급되는 특징이 기술의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 "일 실시예", "실시예" 또는 "실시예들"에 대한 개별적인 참조는 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 달리 명시되지 않는 한 및/또는 당업자가 본 명세서로부터 쉽게 알 수 있는 경우를 제외하고는 상호 배타적인 것도 아니다. 예를 들어, 하나의 실시예에서 설명된 특징, 구조, 행위 등은 다른 실시예에도 포함될 수 있지만, 반드시 포함되는 것은 아니다. 따라서, 본 기술은 본 명세서에 설명된 실시예들의 다양한 조합 및/또는 통합을 포함할 수 있다.
본 출원은 수많은 다양한 실시예에 대한 상세한 설명을 제시하고 있지만, 설명의 법적 범위는 본 특허 출원의 말미에 기재된 청구범위 및 균등범위에 의해 정의된다는 점을 이해해야 한다. 상세한 설명은 예시적인 것으로만 해석되어야 하며, 가능한 모든 실시예를 설명하는 것은 비실용적이기 때문에 가능한 모든 실시예를 설명하지 않는다. 현재 기술 또는 본 특허 출원일 이후에 개발된 기술을 사용하여 수많은 대안적인 실시예가 구현될 수 있으며, 이는 여전히 청구 범위 내에 속한다.
본 명세서 전체에서, 복수의 인스턴스는 단일 인스턴스로 설명된 컴포넌트, 동작 또는 구조를 구현할 수 있다. 하나 이상의 방법의 개별 동작은 별도의 동작으로서 예시되고 설명되지만, 하나 이상의 개별 동작은 동시에 수행될 수 있으며, 반드시 예시된 순서대로 동작이 수행될 필요는 없다. 예시적인 구성에서 별도의 컴포넌트로 표시된 구조 및 기능은 결합된 구조 또는 컴포넌트로 구현될 수 있다. 마찬가지로, 단일 컴포넌트로 표시된 구조 및 기능은 별도의 컴포넌트로 구현될 수 있다. 이러한 그리고 다른 변형, 수정, 추가 및 개선 사항은 본 명세서의 주제 범위 내에 포함된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하다", "포함하는", "포함하다", "포함하는", "갖다", “가지고 있는” 또는 그 외의 변형된 용어는 비-배타적 포함을 포함하기 위한 것이다. 예를 들어, 요소 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 해당 요소로만 한정되는 것이 아니라 명시적으로 나열되지 않거나 해당 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 내재된 다른 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었지만, 후속 정규 출원의 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 균등물들이 본 명세서에 기재된 대로 채용 및 대체될 수 있음에 유의해야 한다.

Claims (31)

  1. 배터리 모듈용 스위치 조립체로서,
    상기 스위치 조립체는:
    제1 및 제2 양극 접점과 제1 및 제2 음극 접점이 위치한 소켓을 정의하는 베이스 유닛;
    소켓에 삽입되도록 구성되고, 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때, 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제1 커넥터 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제2 커넥터를 포함하는 제1 플러그; 및
    제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함하는 제2 플러그를 포함하는, 스위치 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    베이스 유닛은, 베이스 유닛을 통해 연장되고 각각의 양극 및 음극 접점을 배터리 모듈의 각각의 양극 및 음극 버스바와 연결하도록 구성된 복수의 리드를 포함하는, 스위치 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    복수의 리드는 소켓의 중심을 중심으로 90도 단위로 이격되어 있는, 스위치 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    베이스 유닛은 제1 양극 접점, 제2 양극 접점, 제1 음극 접점 및 제2 음극 접점을 상향 바이어스하도록 구성된 복수의 바이어스 부재를 더 포함하는, 스위치 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 플러그의 제1 및 제2 커넥터 중 하나가, 상단 및 하단 표면 및 상단 표면과 하단 표면 사이에 연장되는 한 쌍의 리세스가 내부에 형성된 바닥 전도성 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플러그는 바닥 전도성 플레이트의 상단 표면과 접촉하는 절연 층을 포함하며, 바닥 전도성 플레이트의 리세스와 정렬되는 한 쌍의 슬롯을 포함하는, 스위치 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 플러그의 제1 및 제2 커넥터 중 다른 하나는
    상단 및 하단 표면을 갖는 상단 전도성 플레이트 ― 하단 표면은 절연 층과 접촉함 ― ;
    상단 전도성 플레이트의 하단 표면으로부터, 그리고 절연 층의 한 쌍의 슬롯 및 바닥 전도성 플레이트의 한 쌍의 리세스를 통해 아래쪽으로 연장되는 한 쌍의 바닥 돌출부; 및
    상단 전도성 플레이트의 상단 표면에서 연장되는 단자를 포함하는, 스위치 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 플러그의 단자는 제1 플러그와 고유하게 연관된 표시를 포함하는, 스위치 조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    소켓 내의 상단 전도성 플레이트를 고정하는 칼라를 더 포함하는, 스위치 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    제2 플러그는, 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점 및 제2 음극 접점과 정렬되는 한 쌍의 리세스를 갖는 절연 플레이트를 포함하며,
    제2 플러그의 커넥터는
    절연 층에 인접한 하단 표면, 및 하단 표면과 반대되는 상단 표면을 포함하는 전도성 플레이트,
    하단 표면에서 아래쪽으로 그리고 절연 층의 한 쌍의 공동을 통해 연장되는 바닥 돌출부, 및
    상단 표면에서 연장되는 상단 돌출부를 포함하는, 스위치 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    제2 플러그의 상단 돌출부는 제2 플러그와 고유하게 연관된 표시를 포함하는, 스위치 조립체.
  11. 2 개의 모드 중 하나로 작동하도록 배터리 모듈을 구성하는 방법으로서,
    이 방법은:
    제1 및 제2 양극 접점 및 제1 및 제2 음극 접점이 위치하는 소켓을 정의하는 베이스 유닛을 제공하는 단계; 및
    제1 플러그 또는 제2 플러그를 소켓에 삽입하는 단계 ― 상기 제1 플러그는 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제1 커넥터 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제2 커넥터를 포함하고, 제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함함 ― 를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 베이스 유닛에 고정 가능한 칼라를 포함하며, 상기 칼라를 베이스 유닛에 고정하여 제1 플러그 또는 제2 플러그를 베이스 유닛에 고정하는 것을 더 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 하나의 플러그를 제거하고 다른 플러그를 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 플러그는 배터리 모듈에 대한 제1 전압 출력을 가능하게 하고, 상기 제2 플러그는 제1 전압 출력의 2배인 배터리 모듈에 대한 제2 전압 출력을 가능하게 하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 플러그는 배터리 모듈에 대한 제1 암페어 출력을 가능하게 하고, 상기 제2 플러그는 제1 암페어 출력의 절반인 배터리 모듈에 대한 제2 암페어 출력을 가능하게 하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 플러그 및 제2 플러그 각각은 베이스 유닛의 가이드 슬롯 내에 수용되도록 구성된 가이드 부재를 포함하고, 상기 제1 또는 제2 플러그를 삽입하는 단계는 상기 가이드 부재를 각각의 가이드 슬롯에 삽입하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 플러그의 제1 및 제2 커넥터 중 하나가, 상단 및 하단 표면 및 상기 상단 표면과 하단 표면 사이에서 연장되는 한 쌍의 리세스가 내부에 형성된 바닥 전도성 플레이트를 포함하고, 상기 제1 플러그는 상기 바닥 전도성 플레이트의 상단 표면과 접촉하는 절연층을 포함하며, 바닥 전도성 플레이트의 리세스와 정렬되는 한 쌍의 슬롯을 포함하며, 상기 삽입 단계는 제1 및 제2 음극 접점에 대해 바닥 전도성 플레이트의 하단 표면을 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    제1 플러그의 제1 및 제2 커넥터 중 다른 하나는
    상단 및 하단 표면을 갖는 상단 전도성 플레이트 ― 상기 하단 표면은 절연 층과 접촉함 ― ;
    상단 전도성 플레이트의 하단 표면으로부터, 그리고 절연 층의 한 쌍의 슬롯 및 바닥 전도성 플레이트의 한 쌍의 리세스를 통해 아래쪽으로 연장되는 한 쌍의 바닥 돌출부; 및
    상단 전도성 플레이트의 상단 표면에서 연장되는 단자를 포함하고,
    상기 삽입 단계는 제1 및 제2 양극 접점에 대해 한 쌍의 바닥 돌출부를 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 배터리 모듈로서:
    양극 버스 및 이와 연결된 음극 버스를 포함하는 배터리 셀의 제1 컬렉션;
    양극 버스 및 이와 연결된 음극 버스를 포함하는 배터리 셀의 제2 컬렉션;
    배터리 셀의 컬렉션의 음극 버스 중 하나에 연결되도록 구성된 음극 단자;
    배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션의 양극 버스에 연결되도록 구성된 제1 및 제2 양극 접점, 및 배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션의 음극 버스에 연결되도록 구성된 제1 및 제2 음극 접점이 위치하는 소켓을 정의하는 베이스 유닛;
    소켓에 삽입되도록 구성되고, 제1 플러그가 소켓에 삽입될 때, 제1 양극 접점을 제2 양극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제1 커넥터 및 제1 음극 접점을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 제2 커넥터를 포함하는 제1 플러그; 및
    제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점만을 제2 음극 접점에 연결하도록 작동 가능한 커넥터를 포함하는 제2 플러그를 포함하는, 배터리 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    베이스 유닛은 베이스 유닛을 통해 연장되는 복수의 리드를 포함하며, 각각의 양극 및 음극 접점을 배터리 컬렉션의 각각의 양극 및 음극 버스와 연결하는 양극 및 음극 버스 바를 더 포함하는, 배터리 모듈.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 제1 및 제2 콜렉션의 양극 및 음극 버스는 상기 배터리 셀의 단자와 접촉하는 복수의 콜렉터 플레이트를 포함하는, 배터리 모듈.
  21. 제18항에 있어서,
    제1 플러그의 제1 및 제2 커넥터 중 하나가, 상단 및 하단 표면 및 상단 표면과 하단 표면 사이에 연장되는 한 쌍의 리세스가 내부에 형성된 바닥 전도성 플레이트를 포함하고, 제1 플러그는 바닥 전도성 플레이트의 상단 표면과 접촉하는 절연 층을 포함하며, 바닥 전도성 플레이트의 리세스와 정렬되는 한 쌍의 슬롯을 포함하는, 배터리 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    제1 플러그의 제1 및 제2 커넥터 중 다른 하나는
    상단 및 하단 표면을 갖는 상단 전도성 플레이트 ― 상기 하단 표면은 절연 층과 접촉함 ― ;
    상단 전도성 플레이트의 하단 표면으로부터, 그리고 절연 층의 한 쌍의 슬롯 및 바닥 전도성 플레이트의 한 쌍의 리세스를 통해 아래쪽으로 연장되는 한 쌍의 바닥 돌출부; 및
    상단 전도성 플레이트의 상단 표면에서 연장되고 제1 플러그와 고유하게 연관된 표시를 포함하는 단자를 포함하는, 배터리 모듈.
  23. 제18항에 있어서,
    제2 플러그는 제2 플러그가 소켓에 삽입될 때 제1 양극 접점 및 제2 음극 접점과 정렬되는 한 쌍의 리세스를 갖는 절연 플레이트를 포함하고,
    제2 플러그의 커넥터는
    절연 층에 인접한 하단 표면, 및 하단 표면과 반대되는 상단 표면을 포함하는 전도성 플레이트,
    하단 표면에서 아래쪽으로 그리고 절연 층의 한 쌍의 공동을 통해 연장되는 바닥 돌출부, 및
    상단 표면에서 연장되고 제2 플러그와 고유하게 연관된 표시를 포함하는 상단 돌출부를 포함하는, 배터리 모듈.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 베이스 유닛은 가이드 슬롯을 포함하고, 상기 제1 및 제2 플러그는 상기 가이드 슬롯에 수용되도록 구성된 가이딩 부재를 포함하는, 배터리 모듈.
  25. 제18항에 있어서,
    배터리 셀의 제2 컬렉션의 음극 버스에 연결된 배터리 컬렉션 음극 접합부;
    음극 단자에서 공통 소스로 전류가 흐르도록 구성된 충전 스위치; 및
    배터리 컬렉션 음극 접합부에서 공통 소스 방향으로 전류가 흐르도록 구성된 방전 스위치를 더 포함하는, 배터리 모듈.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 각각 트랜지스터를 포함하고, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치와 통신하는 배터리 관리 시스템을 더 포함하며,
    상기 배터리 관리 시스템은
    배터리 셀의 제1 또는 제2 컬렉션이 충전 중인지 방전 중인지 결정하고,
    배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션이 충전 중일 때 충전 스위치가 전류를 전도하도록 지시하고,
    배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션이 방전될 때 방전 스위치가 전류를 전도하도록 지시하는, 배터리 모듈.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 베이스 유닛은 접점을 상향 바이어스하도록 구성된 복수의 바이어스 부재를 더 포함하는, 배터리 모듈.
  28. 제18항에 있어서,
    배터리 셀의 제1 및 제2 컬렉션을 둘러싸는 배터리 모듈 하우징을 더 포함하는, 배터리 모듈.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 하우징은 개방형 상단 용기, 및 2개 이상의 액세스 홀을 갖는 부착 가능한 뚜껑을 포함하며, 음극 단자의 일부 및 제1 또는 제2 플러그 중 하나가 액세스 홀을 통해 연장되는, 배터리 모듈.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 뚜껑은 용기에 밀폐되어 있는, 배터리 모듈.
  31. 제29항에 있어서,
    배터리 모듈 하우징에 설치된 압력 릴리프 벤트를 더 포함하는, 배터리 모듈.
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