WO2013122405A1 - 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리의 제조 방법 - Google Patents

전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리의 제조 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention provides battery cell interconnection and voltage sensing assemblies and methods of making the assemblies.
  • the inventors of the present application have recognized here the need for an improved battery cell interconnection and voltage sensing assembly and method of fabricating the assembly.
  • the present invention provides embodiments of battery cell interconnect and voltage sensing assemblies.
  • the invention also provides an embodiment for a method of manufacturing a battery cell interconnect and voltage sensing assembly.
  • the assembly further includes first and second sides.
  • the frame member further includes a generally rectangular ring-shaped peripheral wall having first, second, third and fourth wall portions.
  • the first and second wall portions are substantially parallel to one another and spaced apart from one another.
  • the third and fourth wall portions are substantially parallel to each other and spaced apart from each other.
  • the frame member further comprises a central plate portion connected between the first and second wall portions.
  • the center plate portion establishes a first space between the center plate portion and the third wall portion.
  • the center plate portion also establishes a second space between the center plate portion and the fourth wall portion.
  • the frame member comprises a first support member disposed between the third wall portion and the central plate portion such that the first and second gaps are formed adjacent to opposite edges of the first support member. (first support member) is further included.
  • the assembly further includes a first electrical interconnect member connected to the first support member on the first side of the frame member.
  • the first electrical interconnect member is configured to be electrically connected to a first electrical terminal of a first battery cell extending through a first gap.
  • the first electrical interconnect member includes a first voltage sensing tab extending through a first aperture in a central plate portion.
  • the assembly further includes a circuit board disposed adjacent to the second side of the frame member on at least one connection tab extending from the central plate portion.
  • the circuit board includes first and second sides.
  • the first side of the circuit board is disposed adjacent to the center plate portion, and the second side of the circuit board is disposed opposite the first side of the circuit board.
  • the assembly further includes an electrical connector disposed on the circuit board and extending through a second aperture of the central plate portion.
  • the circuit board includes a first electrical trace connected between a first voltage sensing tab and an electrical connector.
  • the assembly further includes an encapsulation portion bonded to and covering the second side of the circuit board.
  • a method of manufacturing a battery cell interconnection and voltage sensing assembly in accordance with one embodiment of the present invention is provided.
  • the method includes providing a frame member comprising a first side and a second side.
  • the frame member further includes a generally rectangular ring shaped peripheral wall comprising first, second, third and fourth wall portions.
  • the first and second wall portions are substantially parallel to one another and spaced apart from one another.
  • the third and fourth wall portions are substantially parallel to each other and spaced apart from each other.
  • the frame member includes a central plate portion that is connected between the first and second wall portions.
  • the central plate portion establishes a first space between the central plate portion and the third wall portion.
  • the center plate portion further establishes a second space between the center plate portion and the fourth wall portion.
  • the frame member further includes a first support member disposed between the third wall portion and the central plate portion such that the first and second gaps are formed adjacent the opposing edges of the first support member.
  • the method further includes forming a circuit board adjacent to the second side of the frame member on at least one connection tab extending from the central plate portion.
  • the circuit board includes first and second sides. The first side of the circuit board is disposed adjacent to the center plate portion, and the second side of the circuit board is disposed opposite the first side of the circuit board.
  • the electrical connector is disposed on a circuit board extending through the second opening of the central plate portion.
  • the circuit board includes a first electrical trace.
  • the first electrical interconnect member includes a first voltage sensing tab extending through the central plate portion first opening.
  • the method further includes soldering a first voltage sensing tab to the first electrical trace on the circuit board.
  • the first electrical trace extends between the first voltage sensing tab and the electrical connector.
  • the method further includes adding an encapsulation portion bonded to and covering the second side of the circuit board to the second side of the circuit board.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle battery module including a battery cell interconnection and voltage sensing assembly according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the vehicle battery module of Figure 1;
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional schematic diagram of the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a first side of a frame member mounted to the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a second side of a frame member mounted to the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a frame member mounted to the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a frame member including electrical interconnect members mounted to and coupled to the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 10 is another schematic diagram of a frame member including electrical interconnect members mounted to and coupled to the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a frame member including a circuit board and electrical interconnect members mounted to and coupled to the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1;
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the circuit board of FIG. 11 connected to electrical interconnect members;
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the circuit board of FIG. 11 connected to electrical interconnect members;
  • FIG. 14 is a schematic view of the side of the circuit board of FIG. 11;
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1 including a circuit board encapsulated with a frame member, electrical interconnect members, and an encapsulation layer, in accordance with one embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is another schematic diagram of the battery cell interconnect and voltage sensing assembly of FIG. 1 including a circuit board encapsulated with a frame member, electrical interconnect members, and an encapsulation layer, in accordance with one embodiment of the present invention
  • 17 is a block diagram of a system for battery cell interconnection and voltage sensing assembly fabrication
  • FIG. 18 and 19 are flowcharts of a method of manufacturing the battery cell interconnection and voltage sensing assembly of FIG. 15 in accordance with another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of the vehicle battery module of FIG. 1.
  • a vehicle battery module 10 according to an embodiment is provided.
  • the vehicle battery module 10 includes battery cells 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58 ), A housing 70, and a battery cell interconnect and voltage sensing assembly 90.
  • the battery cells 20-58 are each configured to generate an operating voltage.
  • the battery cells 20-58 are pouch-type lithium-ion battery cells that include a generally rectangular body portion and a pair of electrode terminals.
  • the battery cells 20-58 are connected in series using electrical interconnect members 120-140 with each other.
  • the electrode terminals of the battery cells 20-58 are connected to the corresponding electrical interconnect members by ultrasonically welding the electrode terminals to the corresponding electrical interconnect members using an ultrasonic welder. It should be noted that
  • the battery cell 20 has a rectangular body portion 150 including an electrode terminal 151 and an electrode terminal 152 extending from the body portion 150. ) Is included. Electrode terminal 151 is connected to electrical interconnect member 120, and electrode terminal 152 is connected to electrical interconnect member 130.
  • the battery cell 22 includes a square body portion 153 including an electrode terminal 154 extending from the body portion 153 and an electrode terminal 155. Electrode terminal 154 is connected to electrical interconnect member 120, and electrode terminal 155 is connected to electrical interconnect member 130.
  • the battery cell 24 includes a body portion 156 having a square shape including an electrode terminal 157 extending from the body portion 156 and an electrode terminal 158. Electrode terminal 157 is connected to electrical interconnect member 120, and electrode terminal 158 is connected to electrical interconnect member 132.
  • the battery cell 26 includes a body portion 159 having a square shape including an electrode terminal 160 and an electrode terminal 161 extending from the body portion 159. Electrode terminal 160 is connected to electrical interconnect member 120, and electrode terminal 161 is connected to electrical interconnect member 132.
  • the battery cell 28 includes a body portion 162 having a square shape including an electrode terminal 163 extending from the body portion 162 and an electrode terminal 164. Electrode terminal 163 is connected to electrical interconnect member 122, and electrode terminal 164 is connected to electrical interconnect member 132.
  • the battery cell 30 includes a body portion 165 having a square shape including an electrode terminal 166 extending from the body portion 165 and an electrode terminal 167. Electrode terminal 166 is connected to electrical interconnect member 122, and electrode terminal 167 is connected to electrical interconnect member 132.
  • the battery cell 32 includes a body portion 168 having a square shape including an electrode terminal 169 extending from the body portion 168 and an electrode terminal 170. Electrode terminal 169 is connected to electrical interconnect member 122, and electrode terminal 170 is connected to electrical interconnect member 134.
  • the battery cell 34 includes a body portion 171 having a square shape including an electrode terminal 172 extending from the body portion 171 and an electrode terminal 173. Electrode terminal 172 is connected to electrical interconnect member 122, and electrode terminal 173 is connected to electrical interconnect member 134.
  • the battery cell 36 includes a body portion 174 having a square shape including an electrode terminal 175 extending from the body portion 174 and an electrode terminal 176. Electrode terminal 175 is connected to electrical interconnect member 124, and electrode terminal 176 is connected to electrical interconnect member 134.
  • the battery cell 38 includes a square body portion 177 including an electrode terminal 178 extending from the body portion 177 and an electrode terminal 179. Electrode terminal 178 is connected to electrical interconnect member 124, and electrode terminal 179 is connected to electrical interconnect member 134.
  • the battery cell 40 includes a body portion 180 having a square shape including an electrode terminal 181 extending from the body portion 180 and an electrode terminal 182. Electrode terminal 181 is connected to electrical interconnect member 124, and electrode terminal 182 is connected to electrical interconnect member 136.
  • the battery cell 42 includes a square body portion 183 including an electrode terminal 184 extending from the body portion 183 and an electrode terminal 185. Electrode terminal 184 is connected to electrical interconnect member 124, and electrode terminal 185 is connected to electrical interconnect member 136.
  • the battery cell 44 includes a square body portion 186 including an electrode terminal 187 extending from the body portion 186 and an electrode terminal 188. Electrode terminal 187 is connected to electrical interconnect member 126, and electrode terminal 188 is connected to electrical interconnect member 136.
  • the battery cell 46 includes a body portion 189 having a square shape including an electrode terminal 190 extending from the body portion 189 and an electrode terminal 191. Electrode terminal 190 is connected to electrical interconnect member 126, and electrode terminal 191 is connected to electrical interconnect member 136.
  • the battery cell 48 includes a body portion 192 having a rectangular shape including an electrode terminal 193 and an electrode terminal 194 extending from the body portion 192. Electrode terminal 193 is connected to electrical interconnect member 126, and electrode terminal 194 is connected to electrical interconnect member 138.
  • the battery cell 50 includes a body portion 195 having a square shape including an electrode terminal 196 extending from the body portion 195 and an electrode terminal 197. Electrode terminal 196 is connected to electrical interconnect member 126, and electrode terminal 197 is connected to electrical interconnect member 138.
  • the battery cell 52 includes a square body portion 198 including an electrode terminal 199 extending from the body portion 198 and an electrode terminal 200. Electrode terminal 199 is connected to electrical interconnect member 128, and electrode terminal 200 is connected to electrical interconnect member 138.
  • the battery cell 54 includes a body portion 201 having a square shape including an electrode terminal 202 extending from the body portion 201 and an electrode terminal 203. Electrode terminal 202 is connected to electrical interconnect member 128, and electrode terminal 203 is connected to electrical interconnect member 138.
  • the battery cell 56 includes a square body portion 204 including an electrode terminal 205 extending from the body portion 204 and an electrode terminal 206. Electrode terminal 205 is connected to electrical interconnect member 128, and electrode terminal 206 is connected to electrical interconnect member 140.
  • the battery cell 58 includes a rectangular body portion 207 including an electrode terminal 208 extending from the body portion 207 and an electrode terminal 209. Electrode terminal 208 is connected to electrical interconnect member 128, and electrode terminal 209 is connected to electrical interconnect member 140.
  • the housing 70 is configured such that battery cells 20-58 are fixed therein, and battery cell interconnection and voltage sensing assemblies 90 are fixed thereon.
  • battery cell interconnect and voltage sensing assembly 90 is configured to electrically connect battery cells 20-58 to each other.
  • the assembly 90 also includes an electrical connector 146 electrically connected to the electrical interconnect members.
  • a computer or microprocessor (not shown) may be operatively coupled to the electrical connector 146 to measure operating voltages of the battery cells 20-58 and store values corresponding to the operating voltages in the memory device.
  • Assembly 90 includes frame member 100, electrical interconnect members 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, circuit board 144, electrical connector 146 ), And an electrical encapsulation site 148.
  • the frame member 100 is configured to support the electrical interconnect members 120-140, the circuit board 144, the electrical connector 146, and the encapsulation portion 148. 6 to 8, the frame member 9100 includes a first side 216 and a second side 218.
  • the frame member 100 includes a perimeter wall 220, a center plate portion 240, and support members 260, 262, 264, 277, 268, 280, 282, 286, 288, and 290 having a generally rectangular ring shape. , Cross-members 300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, and mounting tabs 330, 332, 340, 342.
  • the frame member 100 is made of plastic.
  • the generally rectangular ring shaped peripheral wall 220 includes first, second, third and fourth wall portions 352, 354, 356, 358.
  • the first and second wall portions 352, 354 are substantially parallel to each other and spaced from each other.
  • the third and fourth wall portions 356, 358 are substantially parallel to one another and spaced apart from each other.
  • the central plate portion 240 is connected between the first and second wall portions 352, 354.
  • the central plate portion 240 establishes a first space 242 between the central plate portion 240 and the third wall portion 356.
  • the center plate portion 240 also establishes a second space 244 between the center plate portion 240 and the fourth wall portion 358.
  • the central plate portion 240 includes connecting tabs 366 and 368 extending outward from the second side 218.
  • the connecting tabs 366, 368 are configured to be received in corresponding openings of the circuit board 144, and the predetermined tabs from the second side 218 are arranged so that the encapsulation portion 148 completely surrounds the circuit board 144.
  • the circuit board 144 is spaced apart by a distance.
  • the central plate portion 240 includes openings 370, 372, 374, 376, 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390, which extend to receive corresponding voltage sensing tabs from the electrical interconnect members. 392, 394, 396).
  • the support members 260, 262, 264, 266, 268 and cross members 300, 302, 304, 306 are located between the third wall portion 356 and the central plate portion 240.
  • Gaps 410 and 412 are formed adjacent to opposite edges of the support member 260;
  • the gaps 414 and 416 are formed adjacent to opposite edges of the support member 262.
  • Gaps 414 and 416 are formed adjacent to opposite edges of the support member 262;
  • the gaps 418 and 420 are formed adjacent to opposite edges of the support member 264.
  • the gaps 422, 424 are formed adjacent to opposite edges of the support member 266;
  • the gaps 426 and 428 are formed adjacent to opposite edges of the support member 268.
  • Support members 280, 282, 286, 288, 290 and cross members 308, 310, 312 are formed between the fourth wall portion 358 and the central plate portion 240.
  • the gaps 430, 432 are formed adjacent to opposite edges of the support member 280;
  • the gaps 432 and 434 are formed adjacent to opposite edges of the support member 282.
  • Gaps 436 and 438 are formed adjacent to opposite edges of the support member 284;
  • the gaps 440 and 442 are formed adjacent to opposite edges of the support member 286.
  • Gaps 444 and 446 are formed adjacent to opposing edges of support member 288;
  • the gaps 446 and 448 are formed adjacent to opposite edges of the support member 290.
  • the support member 260 includes attachment members 460, 461 extending to connect the electrical interconnect member 120 to the support member 260;
  • the support member 262 includes attachment members 462 and 463 extending to connect the electrical interconnect member 122 to the support member 262.
  • the support member 264 includes attachment members 464, 465 extending to connect the electrical interconnect member 124 to the support member 264;
  • the support member 266 includes attachment members 466 and 467 extending to connect the electrical interconnect member 126 to the support member 266.
  • the support member 268 includes attachment members 468, 469 extending to connect the electrical interconnect member 128 to the support member 268.
  • the support member 280 includes attachment members 480, 481 extending to connect the electrical interconnect member 130 to the support member 280;
  • the support member 282 includes attachment members 482, 483 extending to connect the electrical interconnect member 132 to the support member 282.
  • the support member 284 includes attachment members 484, 485 extending to connect the electrical interconnect member 134 to the support member 284;
  • the support member 286 includes attachment members 486, 487 extending to connect the electrical interconnect member 136 to the support member 286.
  • the support member 288 includes attachment members 488 and 489 extending to connect the electrical interconnect member 138 to the support member 288;
  • the support member 290 includes attachment members 490 and 492 extending to connect the electrical interconnect member 140 to the support member 290.
  • the mounting tabs 330, 332 extend from the first wall portion 352 and are configured to be detachably engaged with the housing 70.
  • the mounting tabs 340, 342 extend from the second wall portion 354 and are configured to be detachably engaged with the housing 70.
  • the electrical interconnect members 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 for electrically connecting the battery cells 20-58 in series with each other.
  • 134, 136, 138, 140 are provided. Since the structure of the electrical interconnect members 120, 122, 124, 126, 128, 132, 134, 136, 138 has the same structure, only the structure of the electrical interconnect member 120 will be described in detail below. will be.
  • Electrical interconnect member 120 includes square plate 550, side walls 552, 554, and voltage sensing tab 556.
  • the square plate 550 includes edges 557 and 558 located substantially parallel to each other; And edges 559 and 560 located substantially parallel to each other.
  • the side walls 552, 554 extend from the edges 557, 558 outwardly with respect to the square plate 550 in the first direction, respectively.
  • Tab 556 extends outward from edge 559.
  • the electrical interconnect member 120 includes a rectangular plate 550 with openings 580, 582 extending therethrough.
  • the support member 260 includes attachment tabs 460, 461 configured to extend through respective openings 580, 582 of the rectangular plate 550.
  • the attachment tabs 460, 461 are then heat-staked to firmly secure the electrical interconnect member 120 on the support member 260.
  • the other electrical interconnect members are connected to the respective support members on the frame member 100 using the same method as described for the electrical interconnect member 120.
  • electrical interconnect members 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140 have voltage sensing tabs 556, 622, 624, 626, 628, 630, 632 , 634, 636, 638, and 640, respectively.
  • the electrical interconnect members 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140 are made of copper or nickel-plated copper material.
  • other electrically conductive materials may be used as the material of the electrical interconnect members 120-140.
  • Each of the electrical interconnect members 120-140 is configured to be connected between electrode terminals of the first battery cell and another battery cell for the path of electrical flow from the first battery cell to another battery cell. It is. It should be noted that the number of electrical interconnect members may vary depending on the desired number of battery cells.
  • the newsletter board 144 is configured to electrically connect the electrical interconnect members 120-140 to the electrical connector 146.
  • a computer (not shown) may be electrically connected to the electrical connector 146 to measure the operating voltage levels of the battery cells and store values indicative of the operating voltage levels in the memory device.
  • the circuit board 144 is a printed circuit board.
  • the circuit board 144 includes a first side 700 and a second side 702.
  • the first side 700 of the circuit board 144 is disposed adjacent to the central plate portion 240 of the second side 218 of the frame member.
  • the circuit board 144 includes openings 772, 774, 776, 778, 780, 782, 784, 786, 788, 790, 792 extending therethrough.
  • the circuit board 144 further includes electrical traces 872, 874, 876, 878, 880, 882, 884, 886, 888, 890, 892 disposed on the second side 702.
  • electrical connector 146 includes housing 900 and electrode terminals 972, 974, 976, 978, 980, 982, 984, 986, 988, 990 disposed within the housing 900. , 992).
  • the electrical connector 146 is disposed in the center plate portion 240 of the frame member 100, and a portion of the housing 900 extends through the opening 370 of the center plate portion 240.
  • electrical interconnect member 120 includes tab 556 extending through opening 372 of frame member 100 and opening 772 of circuit board 144. ) Is included. Tab 556 is soldered to electrical trace 872 extending to electrode terminal 972. Thus, a computer (not shown) may monitor the electrode terminal 972 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 120 and the battery cells connected to the member 120.
  • the electrical interconnect member 122 includes a tab 622 extending through the opening 374 of the frame member 100 and the opening 774 of the circuit board 144. Tab 622 is soldered to electrical trace 874 extending to electrode terminal 974.
  • a computer (not shown) may monitor the electrode terminal 974 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 122 and the battery cells connected to the member 122.
  • the electrical interconnect member 124 includes a tab 624 extending through the opening 376 of the frame member 100 and the opening 776 of the circuit board 144. Tab 624 is soldered to electrical trace 876 extending to electrode terminal 976.
  • a computer (not shown) can monitor the electrode terminal 976 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 124 and the battery cells connected to the member 124.
  • the electrical interconnect member 126 includes a tab 626 extending through the opening 378 of the frame member 100 and the opening 778 of the circuit board 144. Tab 626 is soldered to electrical trace 878 extending to electrode terminal 978.
  • a computer (not shown) can monitor the electrode terminal 978 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 126 and the battery cells connected to the member 126.
  • the electrical interconnect member 128 includes a tab 628 extending through the opening 380 of the frame member 100 and the opening 780 of the circuit board 144. Tab 628 is soldered to electrical trace 880 extending to electrode terminal 980.
  • a computer (not shown) can monitor the electrode terminal 980 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 128 and the battery cells connected to the member 128.
  • the electrical interconnect member 130 includes a tab 630 extending through the opening 382 of the frame member 100 and the opening 782 of the circuit board 144. Tab 630 is soldered to electrical trace 882 extending to electrode terminal 982.
  • a computer may monitor the electrode terminal 982 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 130 and the battery cells connected to the member 130.
  • the electrical interconnect member 132 includes a tab 632 extending through the opening 384 of the frame member 100 and the opening 784 of the circuit board 144. Tab 632 is soldered to electrical trace 884 extending to electrode terminal 984.
  • a computer may monitor the electrode terminal 984 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 132 and the battery cells connected to the member 132.
  • the electrical interconnect member 134 includes a tab 634 extending through the opening 386 of the frame member 100 and the opening 786 of the circuit board 144. Tab 634 is soldered to electrical trace 886 extending to electrode terminal 986.
  • a computer may monitor the electrode terminal 986 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 134 and the battery cells connected to the member 134.
  • the electrical interconnect member 136 includes a tab 636 extending through the opening 388 of the frame member 100 and the opening 788 of the circuit board 144. Tab 636 is soldered to electrical trace 888 extending to electrode terminal 986.
  • a computer (not shown) can monitor the electrode terminal 988 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 136 and the battery cells connected to the member 136.
  • the electrical interconnect member 138 includes a tab 638 extending through the opening 390 of the frame member 100 and the opening 790 of the circuit board 144. Tab 638 is soldered to electrical trace 890 extending to electrode terminal 990.
  • a computer (not shown) may monitor the electrode terminal 990 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 138 and the battery cells connected to the member 138.
  • the electrical interconnect member 140 includes a tab 640 extending through the opening 392 of the frame member 100 and the opening 792 of the circuit board 144. Tab 640 is soldered to electrical trace 892 extending to electrode terminal 992.
  • a computer (not shown) can monitor the electrode terminal 992 to determine the operating voltage associated with the electrical interconnect member 140 and the battery cells connected to the member 140.
  • an encapsulation portion 148 is provided.
  • Encapsulation portion 148 includes a first portion 1030, a second portion 1032, and a third portion 1034.
  • the first portion 1030 is bonded to and covers and covers the second side 702 of the circuit board 144.
  • the second portion 1032 is disposed in the gap 1036 between the second side 218 of the frame member 100 and the circuit board 144, is bonded to the first side 700, and surrounds and covers it. Cover.
  • the gap 1036 is formed by connecting tabs 366 and 368 which secure the circuit board 144 in a state spaced apart from the second side 218 of the frame member 218.
  • encapsulation portion 148 is made of thermoplastic polyamide material.
  • other encapsulation materials having desired material properties can be used to make up the encapsulation site 148.
  • encapsulation site 148 may be comprised of polymers selected from the group: thermoplastic elastomers (TPE), vulcanized thermoplastics (TPV), and room temperature Room temperature vulcanizing elastomers (RTV).
  • System 1200 includes a heating staking device 1220, a soldering machine 1230, and an injection molding machine 1240.
  • heat-stacking device 120 is electrically mounted on frame member 100. It is configured to heat stake attachment tabs 460-489 to connect interconnecting members 120-140.
  • the soldering apparatus 1230 is configured to solder electrical traces of the circuit board 144 to electrode terminals of the electrical connector 146.
  • the injection molding machine 1240 is configured to form an encapsulation portion 148 to surround the circuit board 144 on the frame member 100.
  • a method for manufacturing a battery cell interconnect and voltage sensing assembly 90 will be described. For simplicity purposes, the method will be described using only one of the electrical interconnect members and one electrical trace on the circuit board 144. However, it will be appreciated that other electrical interconnect members and other electrical traces may also be used in the manufacturing method.
  • the user provides a frame member 100 that includes a first side 216 and a second side 218.
  • the frame member 100 further includes a generally rectangular ring shaped peripheral wall 220 having first, second, third and fourth wall portions 352, 354, 356, 358.
  • the first and second wall portions 352, 354 are substantially parallel to each other and spaced from each other.
  • the third and fourth wall portions 356, 358 are substantially parallel to one another and spaced apart from each other.
  • the frame member 100 further includes a central plate portion 240 connected between the first and second wall portions 352 and 354.
  • the central plate portion 240 establishes a first space 242 between the central plate portion 240 and the third wall portion 356.
  • the central plate portion 240 further establishes a second space 244 between the central plate portion 240 and the fourth wall portion 358.
  • the frame member 100 is disposed between the third wall portion 356 and the central plate portion 240 such that the first and second gaps are formed adjacent the opposing edges of the first support member 260.
  • a first support member 260 is further included.
  • the frame member 100 is disposed between the fourth wall portion 358 and the central plate portion 240 such that the third and fourth gaps are formed adjacent the opposing edges of the second support member 280.
  • a second support member 280 is included.
  • Circuit board 144 includes first and second sides 700, 702.
  • the first side 700 of the circuit board 144 is disposed adjacent to the central plate portion 240, and the second side 702 of the circuit board 144 is the first side 700 of the circuit board 144.
  • the electrical connector 146 is disposed on the circuit board 144 and extends through the first opening 370 of the central plate portion 240.
  • the circuit board 144 includes first and second electrical traces 872 and 882 on the circuit board 144.
  • a heat staking device 1220 connects the first electrical interconnect member 120 to the first support member 260 on the first side 216 of the frame member 100. do.
  • the first electrical interconnect member 120 includes a first voltage sensing tab 556 extending through the second opening 772 in the central plate portion 240.
  • the heat-stacking device 1120 connects the second electrical interconnect member 130 to the second support member 280 on the first side 216 of the frame member 100.
  • the second electrical interconnect member 130 includes a second voltage sensing tab 630 extending through the third opening 782 in the central plate portion 240.
  • the soldering device 1230 welds the first voltage sensing tab 556 of the first electrical interconnect member 120 to the first electrical trace 872 on the circuit board.
  • the first electrical trace 872 extends between the first voltage sensing tab 556 and the electrical connector 146.
  • the soldering device 1230 welds the second voltage sensing tab 630 of the second electrical interconnect member 130 to the second electrical trace 882 on the circuit board 144.
  • the second electrical trace 882 extends between the second voltage sensing tab 630 and the electrical connector 146.
  • the injection molding machine 1240 is encapsulated at the second side 702 of the circuit board 144 and the second side of the circuit board 144 that is bonded to and covers the frame member 100. 148 is applied, bonded to and covering the first side of the circuit board 144.
  • the battery cell interconnect and voltage sensing assembly 90 and the method of manufacturing the assembly, provide substantially advantages over other assemblies.
  • the battery cell interconnect and voltage sensing assembly 90 and method use encapsulation sites 148 bonded to at least one side of the circuit board to prevent liquid and other contaminants from contacting the circuit board. .
  • Encapsulation portion 148 penetrates the opening in central plate portion 240 to provide a firm mechanical bond to frame 100. Encapsulation portion 148 also provides mechanical shock and vibration protection for assembly 90 due to its elastic properties. In addition, the encapsulation portion 148 provides electrical insulation for the assembly 90 due to the dielectric properties.
  • the present invention provides a battery cell interconnect and voltage sensing assembly and a method of making the assembly, wherein a computer or microprocessor can be coupled with an electrical connector to facilitate measuring the operating voltage of the battery cells.
  • the memory device can easily store values corresponding to the operating voltages.
  • the computer can monitor the electrical terminals to determine the operating voltages associated with the electrical interconnect members and the battery cells connected thereto.
  • battery cell interconnect and voltage sensing assembly, and assembly fabrication method provide substantially advantages over other assemblies.
  • battery cell interconnect and voltage sensing assemblies and methods utilize encapsulation sites bonded to the sides of at least one circuit board to prevent liquid and other contaminants from contacting the circuit board.
  • the encapsulation site passes through the opening in the central plate area to provide a firm mechanical bond.
  • the encapsulation site can also protect the assembly from mechanical shock and vibration due to its elastic properties.
  • the encapsulation site also provides electrical insulation to the assembly due to its insulating properties.

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Abstract

본 발명은, 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리의 제조 방법을 제공한다. 상기 어셈블리는 사각 링 형상의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 주변 벽 부위들을 가진 프레임 부재를 포함하고 있다. 상기 프레임 부재는 중앙 플레이트 부위를 포함하고 있다. 상기 어셈블리는 전지셀의 전기 단자와 전기적으로 연결되어 있는 전기적 상호연결 부재를 더 포함하고 있다. 상기 전기적 상호연결 부재는 상기 중앙 플레이트 부위 내의 개구를 통해 연장되어 있는 탭을 포함하고 있다. 상기 어셈블리는, 회로 보드, 및 상기 회로 보드의 사이드와 접합되어 있고 그것을 덮어 씌우는 캡슐화 부위를 더 포함하고 있다.

Description

전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리의 제조 방법
본 발명은 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리의 제조 방법을 제공한다.
본 출원의 발명자들은 종래보다 향상된 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리 제조 방법에 대한 필요성을 여기에 인식하였다.
본 발명은 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 실시예를 제공한다.
본 발명은 또한, 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 제조 방법을 위한 실시예를 제공한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리를 제공한다. 상기 어셈블리는 제 1 및 제 2 사이드(side)를 더 포함하고 있다. 상기 프레임 부재는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벽 부위들(wall portions)을 가진 전반적으로 사각 링 형상(rectangular ring-shaped)의 주변 벽(peripheral wall)을 더 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다. 상기 제 3 및 제 4 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다.
상기 프레임 부재는 제 1 및 제 2 벽 부위들 사이에 연결되어 있는 중앙 플레이트 부위(central plate portion)를 더 포함하고 있다. 상기 중앙 플레이트 부위는 중앙 플레이트 부위와 제 3 벽 부위 사이에 제 1 공간(first space)을 설정한다. 상기 중앙 플레이트 부위는 또한 중앙 플레이트 부위와 제 4 벽 부위 사이에 제 2 공간을 설정한다.
상기 프레임 부재는, 제 1 및 제 2 갭들(gaps)이 제 1 지지부재의 대향 엣지들(opposite edges)에 인접하여 형성되도록, 제 3 벽 부위와 중앙 플레이트 부위 사이에 배치되어 있는 제 1 지지부재(first support member)를 더 포함하고 있다. 상기 어셈블리는 상기 프레임 부재의 제 1 사이드 상에서 제 1 지지부재에 연결되어 있는 제 1 전기적 상호연결 부재(first electrical interconnect member)를 더 포함하고 있다.
상기 제 1 전기적 상호연결 부재는 제 1 갭(first gap)을 통해 연장되어 있는 제 1 전지셀의 제 1 전기 단자에 전기적으로 연결되도록 구성되어 있다. 상기 제 1 전기적 상호연결 부재는, 중앙 플레이트 부위(central plate portion) 내의 제 1 개구(first aperture)를 통해 연장되어 있는 제 1 전압 센싱 탭(first voltage sensing tab)을 포함하고 있다. 상기 어셈블리는, 상기 중앙 플레이트 부위로부터 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 탭 상에서 상기 프레임 부재의 제 2 사이드에 인접하여 배치되어 있는 회로 보드(circuit board)를 더 포함하고 있다.
상기 회로 보드는 제 1 및 제 2 사이드들을 포함하고 있다. 상기 회로 보드의 상기 제 1 사이드는 상기 중앙 플레이트 부위에 인접하여 배치되어 있으며, 회로 보드의 상기 제 2 사이드는 회로 보드의 제 1 사이드에 대향하여 배치되어 있다. 상기 어셈블리는, 상기 회로 보드 상에 배치되어 있고 상기 중앙 플레이트 부위의 제 2 개구(second aperture)를 통해 연장되어 있는 전기 커넥터(electrical connector)를 더 포함하고 있다. 상기 회로 보드는 제 1 전압 센싱 탭(first voltage sensing tab)과 전기 커넥터 사이에 연결된 제 1 전기 트레이스(first electrical trace)를 포함하고 있다. 상기 어셈블리는, 상기 회로 보드의 제 2 사이드와 접합되어 있고 그것을 덮어 씌우는 캡슐화 부위(encapsulation portion)를 더 포함하고 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 제조 방법을 제공한다.
상기 방법은 제 1 사이드 및 제 2 사이드를 포함하는 프레임 부재를 제공하는 과정을 포함하고 있다. 상기 프레임 부재는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벽 부위들을 포함하는 전반적으로 사각 링 형상의 주변 벽을 더 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다. 상기 제 3 및 제 4 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다. 상기 프레임 부재는 제 1 및 제 2 벽 부위들 사이에 연결되어 있는 중앙 플레이트 부위를 포함하고 있다. 상기 중앙 플레이트 부위는 중앙 플레이트 부위와 제 3 벽 부위 사이에 제 1 공간을 설정한다. 상기 중앙 플레이트 부위는 중앙 플레이트 부위와 제 4 벽 부위 사이에 제 2 공간을 더 설정한다. 상기 프레임 부재는, 제 1 및 제 2 갭들이 제 1 지지부재의 대향 엣지들에 인접하여 형성되도록, 제 3 벽 부위와 중앙 플레이트 부위 사이에 배치되어 있는 제 1 지지부재를 더 포함하고 있다.
상기 방법은 상기 중앙 플레이트 부위로부터 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 탭 상에서 프레임 부재의 제 2 사이드에 인접한 회로 보드를 형성하는 과정을 더 포함하고 있다. 상기 회로 보드는 제 1 및 제 2 사이드들을 포함하고 있다. 상기 회로 보드의 제 1 사이드는 중앙 플레이트 부위에 인접하여 배치되어 있고, 회로 보드의 제 2 사이드는 회로 보드의 제 1 사이드에 대향하여 배치되어 있다. 전기 커넥터는 상기 중앙 플레이트 부위의 제 2 개구를 통해 연장되어 있는 회로 보드 상에 배치되어 있다. 상기 회로 보드는 제 1 전기 트레이스를 포함하고 있다. 상기 제 1 전기적 상호연결 부재는 중앙 플레이트 부위 제 1 개구를 통해 연장되어 있는 제 1 전압 센싱 탭을 포함하고 있다. 상기 방법은 상기 회로 보드 상에서 제 1 전압 센싱 탭을 제 1 전기 트레이스에 솔더링 하는 과정을 더 포함하고 있다. 상기 제 1 전기 트레이스는 제 1 전압 센싱 탭과 상기 전기 커넥터 사이로 연장되어 있다. 상기 방법은 상기 회로 보드의 제 2 사이드에 접합되어 있고 이를 덮어 씌우는 캡슐화 부위를 회로 보드의 제 2 사이드에 부가하는 과정을 더 포함하고 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리를 포함하고 있는 차량용 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 차량용 전지모듈의 단면 모식도이다;
도 3은 도 2의 확대 모식도이다;
도 4는 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 단면 모식도이다;
도 5는 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 단면 확대 모식도이다;
도 6은 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리에 장착된 프레임 부재의 제 1 사이드의 모식도이다;
도 7은 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리에 장착된 프레임 부재의 제 2 사이드의 모식도이다;
도 8은 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리에 장착된 프레임 부재의 모식도이다;
도 9는 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리에 장착되고 그것에 연결된 전기적 상호연결 부재들을 포함하는 프레임 부재의 모식도이다;
도 10은 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리에 장착되고 그것에 연결된 전기적 상호연결 부재들을 포함하는 프레임 부재의 또 다른 모식도이다;
도 11은 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리에 장착되고 그것에 연결된 회로 보드 및 전기적 상호연결 부재들을 포함하는 프레임 부재의 모식도이다;
도 12는 전기적 상호연결 부재들에 연결된 도 11의 회로 보드의 모식도이다;
도 13은 전기적 상호연결 부재들에 연결된 도 11의 회로 보드의 모식도이다;
도 14는 도 11의 회로 보드의 사이드의 모식도이다;
도 15는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 프레임 부재, 전기적 상호연결 부재들 및 캡슐화 층으로 캡슐화된 회로 보드를 포함하는 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 모식도이다;
도 16은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 프레임 부재, 전기적 상호연결 부재들 및 캡슐화 층으로 캡슐화된 회로 보드를 포함하는 도 1의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리의 또 다른 모식도이다;
도 17은 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리 제조를 위한 시스템의 블록 다이어그램이다;
도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 15의 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리 제조 방법의 플로우챠트이다;
도 20은 도 1의 차량용 전지모듈의 단면 모식도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 하나의 실시예에 따른 차량용 전지모듈(10)이 제공된다. 차량용 전지모듈(10)은 전지셀들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58), 하우징(70), 및 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리(90)를 포함하고 있다.
전지셀들(20-58)은 작동 전압을 생성하도록 각각 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 전지셀들(20-58)은 전반적으로 사각 형상의 본체부 및 한 쌍의 전극 단자들을 포함하는 파우치형 리튬-이온 전지셀들이다. 하나의 실시예에서, 전지셀들(20-58)은 상호 간에 전기적 상호연결 부재들(120-140)을 사용하여 직렬로 연결되어 있다. 하나의 실시예에서, 전지셀들(20-58)의 전극 단자들은, 초음파 용접기를 사용하여, 대응하는 전기적 상호연결 부재들에 전극 단자들을 초음파 용접함으로써, 대응하는 전기적 상호연결 부재들에 연결되는 것을 주목하여야 한다.
도 1, 도 2, 도 9 및 도 20을 참조하면, 전지셀(20)은 본체부(150)로부터 연장된 전극 단자(151)와 전극 단자(152)를 포함하는 사각 형상의 본체부(150)를 포함하고 있다. 전극 단자(151)는 전기적 상호연결 부재(120)에 연결되어 있고, 전극 단자(152)는 전기적 상호연결 부재(130)에 연결되어 있다.
전지셀(22)은 본체부(153)로부터 연장된 전극 단자(154)와 전극 단자(155)를 포함하는 사각 형상의 본체부(153)를 포함하고 있다. 전극 단자(154)는 전기적 상호연결 부재(120)에 연결되어 있고, 전극 단자(155)는 전기적 상호연결 부재(130)에 연결되어 있다.
전지셀(24)은 본체부(156)로부터 연장된 전극 단자(157)와 전극 단자(158)를 포함하는 사각 형상의 본체부(156)를 포함하고 있다. 전극 단자(157)는 전기적 상호연결 부재(120)에 연결되어 있고, 전극 단자(158)는 전기적 상호연결 부재(132)에 연결되어 있다.
전지셀(26)은 본체부(159)로부터 연장된 전극 단자(160)와 전극 단자(161)를 포함하는 사각 형상의 본체부(159)를 포함하고 있다. 전극 단자(160)는 전기적 상호연결 부재(120)에 연결되어 있고, 전극 단자(161)는 전기적 상호연결 부재(132)에 연결되어 있다.
전지셀(28)은 본체부(162)로부터 연장된 전극 단자(163)와 전극 단자(164)를 포함하는 사각 형상의 본체부(162)를 포함하고 있다. 전극 단자(163)는 전기적 상호연결 부재(122)에 연결되어 있고, 전극 단자(164)는 전기적 상호연결 부재(132)에 연결되어 있다.
전지셀(30)은 본체부(165)로부터 연장된 전극 단자(166)와 전극 단자(167)를 포함하는 사각 형상의 본체부(165)를 포함하고 있다. 전극 단자(166)는 전기적 상호연결 부재(122)에 연결되어 있고, 전극 단자(167)는 전기적 상호연결 부재(132)에 연결되어 있다.
전지셀(32)은 본체부(168)로부터 연장된 전극 단자(169)와 전극 단자(170)를 포함하는 사각 형상의 본체부(168)를 포함하고 있다. 전극 단자(169)는 전기적 상호연결 부재(122)에 연결되어 있고, 전극 단자(170)는 전기적 상호연결 부재(134)에 연결되어 있다.
전지셀(34)은 본체부(171)로부터 연장된 전극 단자(172)와 전극 단자(173)를 포함하는 사각 형상의 본체부(171)를 포함하고 있다. 전극 단자(172)는 전기적 상호연결 부재(122)에 연결되어 있고, 전극 단자(173)는 전기적 상호연결 부재(134)에 연결되어 있다.
전지셀(36)은 본체부(174)로부터 연장된 전극 단자(175)와 전극 단자(176)를 포함하는 사각 형상의 본체부(174)를 포함하고 있다. 전극 단자(175)는 전기적 상호연결 부재(124)에 연결되어 있고, 전극 단자(176)는 전기적 상호연결 부재(134)에 연결되어 있다.
전지셀(38)은 본체부(177)로부터 연장된 전극 단자(178)와 전극 단자(179)를 포함하는 사각 형상의 본체부(177)를 포함하고 있다. 전극 단자(178)는 전기적 상호연결 부재(124)에 연결되어 있고, 전극 단자(179)는 전기적 상호연결 부재(134)에 연결되어 있다.
전지셀(40)은 본체부(180)로부터 연장된 전극 단자(181)와 전극 단자(182)를 포함하는 사각 형상의 본체부(180)를 포함하고 있다. 전극 단자(181)는 전기적 상호연결 부재(124)에 연결되어 있고, 전극 단자(182)는 전기적 상호연결 부재(136)에 연결되어 있다.
전지셀(42)은 본체부(183)로부터 연장된 전극 단자(184)와 전극 단자(185)를 포함하는 사각 형상의 본체부(183)를 포함하고 있다. 전극 단자(184)는 전기적 상호연결 부재(124)에 연결되어 있고, 전극 단자(185)는 전기적 상호연결 부재(136)에 연결되어 있다.
전지셀(44)은 본체부(186)로부터 연장된 전극 단자(187)와 전극 단자(188)를 포함하는 사각 형상의 본체부(186)를 포함하고 있다. 전극 단자(187)는 전기적 상호연결 부재(126)에 연결되어 있고, 전극 단자(188)는 전기적 상호연결 부재(136)에 연결되어 있다.
전지셀(46)은 본체부(189)로부터 연장된 전극 단자(190)와 전극 단자(191)를 포함하는 사각 형상의 본체부(189)를 포함하고 있다. 전극 단자(190)는 전기적 상호연결 부재(126)에 연결되어 있고, 전극 단자(191)는 전기적 상호연결 부재(136)에 연결되어 있다.
전지셀(48)은 본체부(192)로부터 연장된 전극 단자(193)와 전극 단자(194)를 포함하는 사각 형상의 본체부(192)를 포함하고 있다. 전극 단자(193)는 전기적 상호연결 부재(126)에 연결되어 있고, 전극 단자(194)는 전기적 상호연결 부재(138)에 연결되어 있다.
전지셀(50)은 본체부(195)로부터 연장된 전극 단자(196)와 전극 단자(197)를 포함하는 사각 형상의 본체부(195)를 포함하고 있다. 전극 단자(196)는 전기적 상호연결 부재(126)에 연결되어 있고, 전극 단자(197)는 전기적 상호연결 부재(138)에 연결되어 있다.
전지셀(52)은 본체부(198)로부터 연장된 전극 단자(199)와 전극 단자(200)를 포함하는 사각 형상의 본체부(198)를 포함하고 있다. 전극 단자(199)는 전기적 상호연결 부재(128)에 연결되어 있고, 전극 단자(200)는 전기적 상호연결 부재(138)에 연결되어 있다.
전지셀(54)은 본체부(201)로부터 연장된 전극 단자(202)와 전극 단자(203)를 포함하는 사각 형상의 본체부(201)를 포함하고 있다. 전극 단자(202)는 전기적 상호연결 부재(128)에 연결되어 있고, 전극 단자(203)는 전기적 상호연결 부재(138)에 연결되어 있다.
전지셀(56)은 본체부(204)로부터 연장된 전극 단자(205)와 전극 단자(206)를 포함하는 사각 형상의 본체부(204)를 포함하고 있다. 전극 단자(205)는 전기적 상호연결 부재(128)에 연결되어 있고, 전극 단자(206)는 전기적 상호연결 부재(140)에 연결되어 있다.
전지셀(58)은 본체부(207)로부터 연장된 전극 단자(208)와 전극 단자(209)를 포함하는 사각 형상의 본체부(207)를 포함하고 있다. 전극 단자(208)는 전기적 상호연결 부재(128)에 연결되어 있고, 전극 단자(209)는 전기적 상호연결 부재(140)에 연결되어 있다.
도 1을 참조하면, 하우징(70)은, 내부에 전지셀들(20-58)이 고정되고, 상부에 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리(90)가 고정되도록 구성되어 있다.
도 4, 도 5 및 도 15를 참조하면, 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리(90)는 전지셀들(20-58)을 서로 전기적으로 연결하도록 구성되어 있다. 또한, 어셈블리(90)는 전기적 상호연결 부재들에 전기적으로 연결된 전기 커넥터(146)를 포함하고 있다. 컴퓨터 또는 마이크로프로세서(도시하지 않음)가 전기 커넥터(146)에 작동적으로 결합되어, 전지셀들(20-58)의 작동 전압을 측정하여 메모리 장치에 작동 전압에 대응되는 값들을 저장할 수 있다.
어셈블리(90)는 프레임 부재(100), 전기적 상호연결 부재들(120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140), 회로 보드(144), 전기 커넥터(146), 및 전기적 캡슐화 부위(148)를 포함하고 있다.
프레임 부재(100)는, 전기적 상호연결 부재들(120-140), 회로 보드(144), 전기 커넥터(146) 및 캡슐화 부위(148)를 지지하도록 구성되어 있다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 프레임 부재9100)은 제 1 사이드(216) 및 제 2 사이드(218)를 포함하고 있다. 프레임 부재(100)는, 전반적으로 사각 링 형상의 주변 벽(220), 중앙 플레이트 부위(240), 지지부재들(260, 262, 264, 277, 268, 280, 282, 286, 288, 290), 크로스 부재들(cross-members: 300, 302, 304, 306, 308, 310, 312), 마운팅 탭들(mounting tabs: 330, 332, 340, 342)을 더 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 프레임 부재(100)는 플라스틱으로 이루어져 있다.
전반적으로 사각 링 형상의 주변 벽(220)은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벽 부위들(352, 354, 356, 358)을 포함하고 있다. 제 1 및 제 2 벽 부위들(352, 354)은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다. 제 3 및 제 4 벽 부위들(356, 358)은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다.
도 4, 도 5, 도 11 및 도 15를 참조하면, 중앙 플레이트 부위(240)는 제 1 및 제 2 벽 부위들(352, 354) 사이에 연결되어 있다. 중앙 플레이트 부위(240)는 중앙 플레이트 부위(240)와 제 3 벽 부위(356) 사이에 제 1 공간(242)을 설정한다. 중앙 플레이트 부위(240)는 또한 중앙 플레이트 부위(240)와 제 4 벽 부위(358) 사이에 제 2 공간(244)을 더 설정한다.
중앙 플레이트 부위(240)는 제 2 사이드(218)로부터 바깥쪽으로 연장된 연결 탭들(366, 368)을 포함하고 있다. 연결 탭들(366, 368)은, 회로 보드(144)의 대응 개구들에 수용되도록 구성되어 있고, 캡슐화 부위(148)가 회로 보드(144)를 완전히 감싸도록, 제 2 사이드(218)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 회로 보드(144)를 고정하도록 구성되어 있다. 중앙 플레이트 부위(240)는, 전기적 상호연결 부재들로부터 대응 전압 센싱 탭들을 수용하기 위해 연장되어 있는 개구들(370, 372, 374, 376, 378, 380, 382, 384, 386, 388, 390, 392, 394, 396)을 더 포함하고 있다.
지지부재들(260, 262, 264, 266, 268) 및 크로스 부재들(300, 302, 304, 306)은 제 3 벽 부위(356)과 중앙 플레이트 부위(240) 사이에 위치해 있다. 갭들(410, 412)은 지지부재(260)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있고; 갭들(414, 416)은 지지부재(262)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있다. 갭들(414, 416)은 지지부재(262)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있고; 갭들(418, 420)은 지지부재(264)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있다. 갭들(422, 424)은 지지부재(266)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있고; 갭들(426, 428)은 지지부재(268)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있다.
지지부재들(280, 282, 286, 288, 290) 및 크로스 부재들(308, 310, 312)은 제 4 벽 부위(358)와 중앙 플레이트 부위(240) 사이에 형성되어 있다. 갭들(430, 432)은 지지부재(280)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있고; 갭들(432, 434)은 지지부재(282)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있다. 갭들(436, 438)은 지지부재(284)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있고; 갭들(440, 442)은 지지부재(286)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있다. 갭들(444, 446)은 지지부재(288)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있고; 갭들(446, 448)은 지지부재(290)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되어 있다.
도 6 및 도 15를 참조하면, 지지부재(260)는, 전기적 상호연결 부재(120)를 지지부재(260)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(460, 461)을 포함하고 있고; 지지부재(262)는 전기적 상호연결 부재(122)를 지지부재(262)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(462, 463)을 포함하고 있다.
지지부재(264)는, 전기적 상호연결 부재(124)를 지지부재(264)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(464, 465)을 포함하고 있고; 지지부재(266)는 전기적 상호연결 부재(126)를 지지부재(266)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(466, 467)을 포함하고 있다.
지지부재(268)는 전기적 상호연결 부재(128)를 지지부재(268)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(468, 469)을 포함하고 있다.
지지부재(280)는 전기적 상호연결 부재(130)를 지지부재(280)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(480, 481)을 포함하고 있고; 지지부재(282)는 전기적 상호연결 부재(132)를 지지부재(282)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(482, 483)을 포함하고 있다.
지지부재(284)는 전기적 상호연결 부재(134)를 지지부재(284)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(484, 485)을 포함하고 있고; 지지부재(286)는 전기적 상호연결 부재(136)를 지지부재(286)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(486, 487)을 포함하고 있다.
지지부재(288)는 전기적 상호연결 부재(138)를 지지부재(288)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(488, 489)을 포함하고 있고; 지지부재(290)는 전기적 상호연결 부재(140)를 지지부재(290)에 연결하기 위해 연장되어 있는 부착 부재들(490, 492)을 포함하고 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 마운팅 탭들(330, 332)은 제 1 벽 부위(352)로부터 연장되어 있고, 하우징(70)과 분리 가능하도록 맞물리게 구성되어 있다. 또한, 마운팅 탭들(340, 342)은 제 2 벽 부위(354)로부터 연장되어 있고, 하우징(70)과 분리 가능하도록 맞물리게 구성되어 있다.
도 9, 도 12 및 도 13을 참조하면, 전지셀들(20-58)을 서로 직렬 상태로 전기적으로 연결하기 위해 전기적 상호연결 부재들(120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140)가 제공되어 있다. 전기적 상호연결 부재들(120, 122, 124, 126, 128, 132, 134, 136, 138)의 구조는 동일한 구조를 가지므로, 오직 전기적 상호연결 부재(120)의 구조만을 이하에서 상세하게 설명할 것이다.
전기적 상호연결 부재(120)은 사각 플레이트(550), 사이드 벽들(552, 554) 및 전압 센싱 탭(556)을 포함하고 있다. 사각 플레이트(550)는 실질적으로 서로 평행하게 위치한 엣지들(557, 558); 및 실질적으로 서로 평행하게 위치한 엣지들(559, 560)을 포함하고 있다. 사이드 벽들(552, 554)은, 엣지들(557, 558)로부터, 제 1 방향으로 사각 플레이트(550)에 대해 바깥쪽으로 각각 연장되어 있다. 탭(556)은 엣지(559)로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다.
도 6 및 도 13을 참조하면, 전기적 상호연결 부재(120)는 그것을 통해 연장되어 있는 개구들(580, 582)를 가진 사각 플레이트(550)를 포함하고 있다. 지지부재(260)는, 사각 플레이트(550)의 각각의 개구들(580, 582)을 통해 연장되도록 구성된 부착 탭들(460, 461)을 포함하고 있다. 그런 다음, 부착 탭들(460, 461)은 지지부재(260) 상에서 전기적 상호연결 부재(120)을 견고히 고정하기 위해 히트-스태킹(heat-staked) 되어 있다. 기타 전기적 상호연결 부재들은, 전기적 상호연결 부재(120)에 대해 설명된 것과 동일한 방법을 사용하여, 프레임 부재(100) 상에서 각각의 지지부재들에 연결되어 있다.
보는 바와 같이, 전기적 상호연결 부재들(120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140)은 전압 센싱 탭들(556, 622, 624, 626, 628, 630, 632, 634, 636, 638, 640)을 각각 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 전기적 상호연결 부재들(120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140)은 구리 또는 니켈-도금 구리 소재로 이루어져 있다. 그러나, 또 다른 실시예에서, 기타 전기 전도성 물질들이 전기적 상호연결 부재들(120-140)의 소재로서 사용될 수 있다. 각각의 전기적 상호연결 부재들(120-140)은, 제 1 전지셀로부터 또 다른 전지셀로의 전기적 흐름의 경로를 위해, 제 1 전지셀 및 또 다른 전지셀의 전극 단자들 사이에 연결되도록 구성되어 있다. 전기적 상호연결 부재들의 수는 전지셀의 소망하는 수에 따라 변경될 수 있음을 주목하여야 한다.
도 7 및 도 13 내지 도 15를 참조하면, 회보 보드(144)는 전기적 상호연결 부재들(120-140)을 전기 커넥터(146)에 전기적으로 연결되도록 구성되어 있다. 컴퓨터(도시하지 않음)가 전기 커넥터(146)에 전기적으로 연결되어, 전지셀들의 작동 전압 레벨들을 측정하여 메모리 장치에 작동 전압 레벨들을 나타내는 값들을 저장할 수 있다.
하나의 실시예에서, 회로 보드(144)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)이다. 회로 보드(144)는 제 1 사이드(700) 및 제 2 사이드(702)를 포함하고 있다. 회로 보드(144)의 제 1 사이드(700)는 프레임 부재의 제 2 사이드(218)의 중앙 플레이트 부위(240)에 인접하여 배치되어 있다. 회로 보드(144)는 그것을 통해 연장되어 있는 개구들(772, 774, 776, 778, 780, 782, 784, 786, 788, 790, 792)를 포함하고 있다. 회로 보드(144)는 제 2 사이드(702) 상에 배치된 전기 트레이스들(872, 874, 876, 878, 880, 882, 884, 886, 888, 890, 892)을 더 포함하고 있다.
도 6 및 도 13 내지 도 15를 참조하면, 전기 커넥터(146)는 하우징(900) 및 하우징 내에 배치된 전극 단자들(972, 974, 976, 978, 980, 982, 984, 986, 988, 990, 992)을 포함하고 있다. 전기 커넥터(146)는 프레임 부재(100)의 중앙 플레이트 부위(240)에 배치되어 있고, 하우징(900)의 일부는 중앙 플레이트 부위(240)의 개구(370)를 통해 연장되어 있다.
도 6, 도 13 및 도 14를 참조하면, 전기적 상호연결 부재(120)는, 프레임 부재(100)의 개구(372) 및 회로 보드(144)의 개구(772)를 통해 연장되어 있는 탭(556)을 포함하고 있다. 탭(556)은, 전극 단자(972)로 연장되어 있는 전기 트레이스(872)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(972)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(120) 및 부재(120)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(122)는 프레임 부재(100)의 개구(374) 및 회로 보드(144)의 개구(774)를 통해 연장되어 있는 탭(622)을 포함하고 있다. 탭(622)은 전극 단자(974)로 연장되어 있는 전기 트레이스(874)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(974)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(122) 및 부재(122)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(124)는 프레임 부재(100)의 개구(376) 및 회로 보드(144)의 개구(776)를 통해 연장되어 있는 탭(624)을 포함하고 있다. 탭(624)은 전극 단자(976)로 연장되어 있는 전기 트레이스(876)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(976)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(124) 및 부재(124)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(126)는 프레임 부재(100)의 개구(378) 및 회로 보드(144)의 개구(778)를 통해 연장되어 있는 탭(626)을 포함하고 있다. 탭(626)은 전극 단자(978)로 연장되어 있는 전기 트레이스(878)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(978)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(126) 및 부재(126)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(128)는 프레임 부재(100)의 개구(380) 및 회로 보드(144)의 개구(780)를 통해 연장되어 있는 탭(628)을 포함하고 있다. 탭(628)은 전극 단자(980)로 연장된 전기 트레이스(880)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(980)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(128) 및 부재(128)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(130)는 프레임 부재(100)의 개구(382) 및 회로 보드(144)의 개구(782)를 통해 연장되어 있는 탭(630)을 포함하고 있다. 탭(630)은, 전극 단자(982)로 연장된 전기 트레이스(882)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(982)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(130) 및 부재(130)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(132)는 프레임 부재(100)의 개구(384) 및 회로 보드(144)의 개구(784)를 통해 연장되어 있는 탭(632)을 포함하고 있다. 탭(632)은 전극 단자(984)로 연장된 전기 트레이스(884)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(984)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(132) 및 부재(132)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(134)는 프레임 부재(100)의 개구(386) 및 회로 보드(144)의 개구(786)를 통해 연장되어 있는 탭(634)을 포함하고 있다. 탭(634)은 전극 단자(986)로 연장된 전기 트레이스(886)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(986)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(134) 및 부재(134)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(136)는 프레임 부재(100)의 개구(388) 및 회로 보드(144)의 개구(788)를 통해 연장되어 있는 탭(636)을 포함하고 있다. 탭(636)은 전극 단자(986)로 연장된 전기 트레이스(888)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(988)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(136) 및 부재(136)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(138)는 프레임 부재(100)의 개구(390) 및 회로 보드(144)의 개구(790)를 통해 연장되어 있는 탭(638)을 포함하고 있다. 탭(638)은 전극 단자(990)로 연장된 전기 트레이스(890)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(990)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(138) 및 부재(138)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
전기적 상호연결 부재(140)는 프레임 부재(100)의 개구(392) 및 회로 보드(144)의 개구(792)를 통해 연장되어 있는 탭(640)을 포함하고 있다. 탭(640)은 전극 단자(992)로 연장된 전기 트레이스(892)에 솔더링 된다. 따라서, 컴퓨터(도시하지 않음)가 전극 단자(992)를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재(140) 및 부재(140)에 연결된 전지셀들에 관련된 작동 전압을 정할 수 있다.
도 4, 도 5, 도 15 및 도 16을 참조하면, 액체 및 기타 쓰레기가 회로 보드(144)의 제 1 및 제 2 사이드들(700, 702) 및 회로 보드 상의 회로 부품들에 접촉하는 것을 방지하도록, 캡슐화 부위(148)가 회로 보드(144)를 감싸기 위해 제공된다. 캡슐화 부위(148)는 제 1 부위(1030), 제 2 부위(1032) 및 제 3 부위(1034)를 포함하고 있다.
제 1 부위(1030)는 회로 보드(144)의 제 2 사이드(702)에 접합되어 있고 이를 감싸며 덮어 씌운다. 제 2 부위(1032)는, 프레임 부재(100)의 제 2 사이드(218)과 회로 보드(144) 사이의 갭(1036)에 배치되어 있고, 제 1 사이드(700)에 접합되어 있고 이를 감싸며 덮어 씌운다. 갭(1036)은, 프레임 부재(218)의 제 2 사이드(218)로부터 이격된 상태로 회로 보드(144)를 고정하는 연결 탭들(366, 368)에 의해 형성되어 있다.
제 3 부위(1034)는, 중앙 플레이트 부위(240) 상에서 프레임 부재(100)의 제 1 사이드(216, 도 6 참조)와 접합되어 있고, 중앙 플레이트 부위(240)의 일부를 감싸며 덮어 씌우며, 전기 커넥터(146)의 외주를 감싼다. 하나의 실시예에서, 캡슐화 부위(148)는 열가소성 폴리아마이드 소재로 이루어져 있다. 또 다른 실시예에서, 소망하는 물질 특성을 가진 기타 캡슐화 물질이 캡슐화 부위(148)를 구성하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 실시예에서, 캡슐화 부위(148)는 하기 군으로부터 선택된 고분자들로 이루어진 수 있다: 열가소성 탄성체들(thermoplastic elastomers: TPE), 가황 열가소성 플라스틱들(vulcanized thermoplastics: TPV), 및 상온 가황 탄성체들(room temperature vulcanizing elastomers: RTV).
도 6, 도 9 및 도 17을 참조하여, 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리(90)의 제조를 위한 시스템(1200)을 설명한다. 시스템(1200)은 히팅-스테킹 디바이스(heating staking device: 1220), 솔더링 장치(soldering machine: 1230), 및 사출 성형기(injection molding machine: 1240)를 포함하고 있다.
상호연결 부재들(120-140)이 프레임 부재(100)의 한 쌍의 부착 탭들(460-489)의 대응 쌍들에 인접 배치된 후, 히트-스태킹 디바이스(120)는 프레임 부재(100) 상에서 전기적 상호연결 부재들(120-140)을 연결하기 위해 부착 탭들(460-489)을 열 적층(heat stake) 하도록 구성되어 있다.
도 13, 도 14 및 도 17을 참조하면, 솔더링 장치(1230)는 회로 보드(144)의 전기 트레이스들을 전기 커넥터(146)의 전극 단자들에 솔더링 하도록 구성되어 있다.
도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 사출 성형기(1240)는 프레임 부재(100) 상에서 회로 보드(144)를 감싸기 위해 캡슐화 부위(148)를 형성하도록 구성되어 있다.
도 6, 도 9, 도 13, 도 17, 도 18 및 도 19를 참조하여, 또 다른 실시예에 따른 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리(90)의 제조를 위한 방법을 설명할 것이다. 간소화를 목적으로, 전기적 상호연결 부재들 중의 단지 하나와 회로 보드(144) 상의 하나의 전기 트레이스를 사용하여 방법을 설명할 것이다. 그러나, 기타 전기적 상호연결 부재들과 기타 전기 트레이스들이 제조 방법에 또한 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
과정(1260)에서, 사용자는 제 1 사이드(216) 및 제 2 사이드(218)를 포함하는 프레임 부재(100)를 제공한다. 프레임 부재(100)는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벽 부위들(352, 354, 356, 358)을 가진 전반적으로 사각 링 형상의 주변 벽(220)을 더 포함하고 있다.
제 1 및 제 2 벽 부위들(352, 354)은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다. 제 3 및 제 4 벽 부위들(356, 358)은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있다.
프레임 부재(100)는, 제 1 및 제 2 벽 부위들(352, 354) 사이에 연결되어 있는 중앙 플레이트 부위(240)를 더 포함하고 있다. 중앙 플레이트 부위(240)는 중앙 플레이트 부위(240)와 제 3 벽 부위(356) 사이에 제 1 공간(242)을 설정한다. 중앙 플레이트 부위(240)는 중앙 플레이트 부위(240)와 제 4 벽 부위(358) 사이에 제 2 공간(244)을 더 설정한다.
프레임 부재(100)는, 제 1 및 제 2 갭들이 제 1 지지부재(260)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되도록, 제 3 벽 부위(356)와 중앙 플레이트 부위(240) 사이에 배치되어 있는 제 1 지지부재(260)를 더 포함하고 있다. 프레임 부재(100)는, 제 3 및 제 4 갭들이 제 2 지지부재(280)의 대향 엣지들에 인접하여 형성되도록, 제 4 벽 부위(358)와 중앙 플레이트 부위(240) 사이에 배치되어 있는 제 2 지지부재(280)를 포함하고 있다.
과정(1262)에서, 사용자는 중앙 플레이트 부위(240)로부터 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 탭(366) 상에서 프레임 부재(100)의 제 2 사이드(218)에 인접하여 회로 보드(144)를 배치한다. 회로 보드(144)는 제 1 및 제 2 사이드들(700, 702)을 포함하고 있다. 회로 보드(144)의 제 1 사이드(700)는 중앙 플레이트 부위(240)에 인접하여 배치되어 있으며, 회로 보드(144)의 제 2 사이드(702)는 회로 보드(144)의 제 1 사이드(700)에 대향하여 배치되어 있다. 전기 커넥터(146)는, 회로 보드(144) 상에 배치되어 있고 중앙 플레이트 부위(240)의 제 1 개구(370)를 통해 연장되어 있다. 회로 보드(144)는, 회로 보드(144) 상에 제 1 및 제 2 전기 트레이스들(872, 882)을 포함하고 있다.
과정(1264)에서, 히트-스태킹 디바이스(heat staking device, 1220)는 제 1 전기적 상호연결 부재(120)를 프레임 부재(100)의 제 1 사이드(216) 상의 제 1 지지부재(260)에 연결한다. 제 1 전기적 상호연결 부재(120)는 중앙 플레이트 부위(240) 내에서 제 2 개구(772)를 통해 연장된 제 1 전압 센싱 탭(556)을 포함하고 있다.
과정(1266)에서, 히트-스태킹 디바이스(1120)는 제 2 전기적 상호연결 부재(130)를 프레임 부재(100)의 제 1 사이드(216) 상에서 제 2 지지부재(280)에 연결한다. 제 2 전기적 상호연결 부재(130)는 중앙 플레이트 부위(240) 내에서 제 3 개구(782)를 통해 연장되어 있는 제 2 전압 센싱 탭(630)을 포함하고 있다.
과정(1268)에서, 솔더링 장치(1230)는 제 1 전기적 상호연결 부재(120)의 제 1 전압 센싱 탭(556)을 회로 보드 상의 제 1 전기 트레이스(872)에 용접한다. 제 1 전기 트레이스(872)는 제 1 전압 센싱 탭(556)과 전기 커넥터(146) 사이로 연장되어 있다.
과정(1270)에서, 솔더링 장치(1230)는 제 2 전기적 상호연결 부재(130)의 제 2 전압 센싱 탭(630)을 회로 보드(144) 상의 제 2 전기 트레이스(882)에 용접한다. 제 2 전기 트레이스(882)는 제 2 전압 센싱 탭(630)과 전기 커넥터(146) 사이로 연장되어 있다.
과정(1272)에서, 사출 성형기(1240)는 회로 보드(144)의 제 2 사이드(702) 및 프레임 부재(100)의 일부에 접합되고 이를 덮는 회로 보드(144)의 제 2 사이드에 캡슐화 부위(148)를 인가하고, 회로 보드(144)의 제 1 사이드에 접합되고 이를 덮는다.
전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈브리(90), 및 어셈블리를 제조하는 방법은 다른 어셈블리들 보다 실질적으로 이점을 제공한다. 특히, 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리(90) 및 방법은, 회로 보드의 적어도 하나의 사이드에 접합된 캡슐화 부위(148)를 사용하여, 액체 및 다른 오염물질이 회로 보드에 접촉되는 것을 방지한다.
캡슐화 부위(148)는 중앙 플레이트 부위(240) 내의 개구를 관통함으로써 프레임(100)에 견고한 기계적 결속을 제공한다. 캡슐화 부위(148)는 또한, 그것의 탄성 특성으로 인해, 어셈블리(90)에 대한 기계적 충격(mechanical shock) 및 진동 보호를 제공한다. 또한, 캡슐화 부위(148)는, 유전 특성으로 인해, 어셈블리(90)에 대한 전기적 절연성을 제공한다.
본 발명을 한정된 수의 실시예들과의 관계에서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명이 그러한 개시된 실시예들로 한정되지 않음을 이해하여야 수 있다.
오히려, 본 발명은, 여기에 기재하지 않았지만 본 발명의 범주에 부합하는 임의의 개수의 변환들, 대체물들, 치환들 또는 등가의 배열들을 합체하는 것으로 변경될 수 있다.
추가로, 본 발명의 여러 실시예들이 설명되었지만, 상기 설명된 내용은 단지 일부 실시예들 만을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않는다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와, 어셈블리의 제조 방법을 제공하는 바, 컴퓨터 또는 마이크로프로세서는 전기 커넥터와 결합되어 전지셀들의 작동 전압을 측정하는 것이 용이할 수 있고, 기억 장치에 작동 전압에 대응되는 값들을 용이하게 저장할 수 있다.
따라서, 컴퓨터는 전기 단자를 모니터링 하여, 전기적 상호연결 부재 및 이에 연결된 전지셀들과 관련한 작동 전압을 정할 수 있다.
상기 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈브리, 및 어셈블리 제조 방법은, 다른 어셈블리들 보다 실질적으로 이점을 제공한다. 특히, 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리와 방법은, 액체 및 기타 오염물이 회로 보드에 접촉하는 것을 방지하여 위하여, 적어도 하나의 회로 보드의 사이드에 접합되어 있는 캡슐화 부위를 활용한다.
상기 캡슐화 부위는 중앙 플레이트 부위 내에서 개구를 통과하여 견고한 기계적 결속을 제공한다. 상기 캡슐화 부위는 또한, 그것의 탄성 특성으로 인해, 어셈블리를 기계적 충격(mechanical shock) 및 진동으로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 캡슐화 부위는, 절연 특성으로 인해, 어셈블리에 전기적 절연을 제공한다.

Claims (14)

  1. 제 1 사이드(first side) 및 제 2 사이드(second side)를 포함하는 프레임 부재(frame member)로서,
    상기 프레임 부재는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벽 부위들(wall portions)을 가진 전반적으로 사각 링 형상(rectangular ring-shaped)의 주변 벽(peripheral wall)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있으며, 상기 제 3 및 제 4 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있고,
    상기 프레임 부재는, 제 1 및 제 2 벽 부위들 사이에 연결되어 있는 중앙 플레이트 부위(central plate portion)를 포함하고 있으며, 상기 중앙 플레이트 부위는 중앙 플레이트 부위와 제 3 벽 부위 사이에 제 1 공간(first space)을 설정하고, 상기 중앙 플레이트 부위는 또한 중앙 플레이트 부위와 제 4 벽 부위 사이에 제 2 공간을 설정하며,
    상기 프레임 부재는, 제 1 및 제 2 갭들(gaps)이 제 1 지지부재의 대향 엣지들(opposite edges)에 인접하여 형성되도록, 제 3 벽 부위와 중앙 플레이트 부위 사이에 배치되어 있는 제 1 지지부재(first support member)를 포함하고 있는 프레임 부재;
    상기 프레임 부재의 제 1 사이드 상에서 제 1 지지부재에 연결되어 있는 제 1 전기적 상호연결 부재(first electrical interconnect member)로서, 상기 제 1 전기적 상호연결 부재는 제 1 갭(first gap)을 통해 연장되어 있는 제 1 전지셀의 제 1 전기 단자에 전기적으로 연결되도록 구성되어 있고, 중앙 플레이트 부위(central plate portion) 내의 제 1 개구(first aperture)를 통해 연장되어 있는 제 1 전압 센싱 탭(first voltage sensing tab)을 포함하는 제 1 지지부재;
    상기 중앙 플레이트 부위로부터 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 탭 상에서 프레임 부재의 제 2 사이드에 인접하여 배치되어 있는 회로 보드(circuit board)로서, 상기 회로 보드는 제 1 및 제 2 사이드들을 포함하고 있고, 회로 보드의 상기 제 1 사이드는 상기 중앙 플레이트 부위에 인접하여 배치되어 있으며, 회로 보드의 상기 제 2 사이드는 회로 보드의 제 1 사이드에 대향하여 배치되어 있는 회로 보드;
    상기 회로 보드 상에 배치되어 있고 상기 중앙 플레이트 부위의 제 2 개구(second aperture)를 통해 연장되어 있는 전기 커넥터(electrical connector)로서, 상기 회로 보드가 제 1 전압 센싱 탭(first voltage sensing tab)과 전기 커넥터 사이에 연결된 제 1 전기 트레이스(first electrical trace)를 포함하고 있는 전기 커넥터; 및
    상기 회로 보드의 제 2 사이드와 접합되어 있고 그것을 덮어 씌우는 캡슐화 부위(encapsulation portion);
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐화 부위는 중앙 플레이트 부위에 인접하여 배치되어 있는 회로 보드의 제 1 사이드에 또한 접합되어 있고 이를 덮어 씌우는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 부재는, 제 3 및 제 4 갭들이 제 2 지지부재의 배향 엣지들에 인접하여 형성되도록, 제 4 벽 부위와 중앙 플레이트 부위 사이에 배치되어 있는 제 2 지지부재를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 프레임 부재의 제 1 사이드 상에서 제 2 지지부재에 연결되어 있는 제 2 전기적 상호연결 부재를 더 포함하고 있으며, 상기 제 2 전기적 상호연결 부재는 제 3 갭을 통해 연장되어 있는 제 1 전지셀의 제 2 전기 단자에 전기적으로 연결되어 있도록 구성되어 있고, 상기 제 2 전기적 상호연결 부재는, 제 1 전기적 상호연결 부재 및 제 2 전기적 상호연결 부재가 제 1 전지셀을 제 2 전지셀에 전기적으로 연결할 수 있게, 제 4 갭을 통해 연장되어 있는 제 2 전지셀의 제 3 전기 단자에 전기적으로 연결되도록 또한 구성되어 있으며, 상기 제 2 전기적 상호연결 부재는 중앙 플레이트 부위 내에서 제 3 개구를 통해 연장되어 있는 제 2 전압 센싱 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 회로 보드는 제 2 전압 센싱 탭과 전기 커넥터 사이에 연결되어 있는 제 2 전기 트레이스를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 지지부재는 제 1 전기적 상호연결 부재 내의 개구를 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 부착 탭(attachment tab)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 지지부재는 제 2 전기적 상호연결 부재 내의 개구를 통해 연장되어 있는 적어도 하나의 부착 탭을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐화 부위는 열가소성 폴리아마이드(thermoplastic polyamide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리.
  9. 전지셀 상호연결 및 전압 센싱 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    제 1 사이드 및 제 2 사이드를 포함하고 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 벽 부위들을 포함하는 전반적으로 사각 링 형상의 주변 벽을 포함하는 프레임 부재를 제공하는 과정으로서, 상기 제 1 및 제 2 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 벽 부위들은 실질적으로 서로 평행하고 서로 이격되어 있으며, 상기 프레임 부재는 제 1 및 제 2 벽 부위들 사이에 연결되어 있는 중앙 플레이트 부위를 포함하며, 상기 중앙 플레이트 부위는 중앙 플레이트 부위와 제 3 벽 부위 사이에 제 1 공간을 설정하고, 상기 중앙 플레이트 부위는 중앙 플레이트 부위와 제 4 벽 부위 사이에 제 2 공간을 또한 설정하며, 상기 프레임 부재는, 제 1 및 제 2 갭들이 제 1 지지부재의 대향 엣지들에 인접하여 형성되도록, 제 3 벽 부위와 중앙 플레이트 부위 사이에 배치되어 있는 제 1 지지부재를 또한 포함하는 과정;
    상기 중앙 플레이트 부위로부터 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 탭 상에서 프레임 부재의 제 2 사이드에 인접한 회로 보드를 형성하는 과정으로서, 상기 회로 보드는 제 1 및 제 2 사이드들을 포함하고 있으며, 회로 보드의 상기 제 1 사이드는 중앙 플레이트 부위에 인접하여 배치되어 있고, 회로 보드의 제 2 사이드는 회로 보드의 제 1 사이드에 대향하여 배치되어 있으며, 상기 중앙 플레이트 부위의 제 2 개구를 통해 연장되어 있는 회로 보드 상에 전기 커넥터가 배치되어 있고, 상기 회로 보드는 제 1 전기 트레이스를 포함하고 있는 과정;
    상기 프레임 부재의 제 1 사이드 상에서 제 1 전기적 상호연결 부재를 제 1 지지부재에 연결하는 과정으로서, 상기 제 1 전기적 상호연결 부재는 중앙 플레이트 부위 제 1 개구를 통해 연장되어 있는 제 1 전압 센싱 탭을 포함하는 과정;
    상기 회로 보드 상에서 제 1 전압 센싱 탭을 제 1 전기 트레이스에 솔더링 하는 과정으로서, 상기 제 1 전기 트레이스는 제 1 전압 센싱 탭과 상기 전기 커넥터 사이로 연장되어 있는 과정; 및
    상기 회로 보드의 제 2 사이드에 접합되어 있고 이를 덮어 씌우는 캡슐화 부위를 회로 보드의 제 2 사이드에 부가하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 캡슐화 부위는 중앙 플레이트 부위에 인접된 회로 보드의 제 1 사이드를 또한 덮어 씌우는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 프레임 부재는, 제 3 갭과 제 4 갭이 제 2 지지부재의 대향 엣지들에 인접하여 형성되도록, 제 4 벽 부위와 중앙 플레이트 부위 사이에 배치되어 있는 제 2 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 프레임 부재의 제 1 사이드 상에서 제 2 전기적 상호연결 부재를 제 2 지지부재에 연결하는 과정을 더 포함하고, 상기 제 2 전기적 상호연결 부재는 중앙 플레이트 부위 내의 제 3 개구를 통해 연장되어 있는 제 2 전압 센싱 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 회로 보드 상에서 제 2 전압 센싱 탭을 제 2 전기 트레이스에 솔더링하는 과정을 더 포함하고, 상기 제 2 전기 트레이스는 제 2 전압 센싱 탭과 전기 커넥터 사이로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 캡슐화 부위는 열가소성 폴리아마이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조 방법.
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