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KR102255240B1 - 배터리 커넥터 어셈블리 - Google Patents

배터리 커넥터 어셈블리 Download PDF

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KR102255240B1
KR102255240B1 KR1020167000298A KR20167000298A KR102255240B1 KR 102255240 B1 KR102255240 B1 KR 102255240B1 KR 1020167000298 A KR1020167000298 A KR 1020167000298A KR 20167000298 A KR20167000298 A KR 20167000298A KR 102255240 B1 KR102255240 B1 KR 102255240B1
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battery
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cell
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웨이핑 자오
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티이 커넥티비티 코포레이션
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Abstract

배터리 모듈의 배터리 셀들을 연결하기 위한 배터리 커넥터 시스템은, 캐리어 어셈블리(102)를 포함하며, 이 캐리어 어셈블리는 캐리어 하우징(104) 및 이 캐리어 하우징에 의해서 유지되는 복수의 버스 바 어셈블리들을 포함한다. 버스 바 어셈블리들은 인접하는 배터리 셀들의 대응하는 배터리 셀 단자들을 연결하도록 구성된다. 캐리어 어셈블리는 복수의 셀 연결 섹션들(150)을 포함하며, 각 셀 연결 섹션은 대응하는 버스 바 어셈블리를 유지하며, 상기 캐리어 어셈블리는 상기 셀 연결 섹션들과 연관된 커버 부분들(270)을 포함한다. 캐리어 하우징은 셀 연결 섹션들 각각 및 커버 부분들 각각이 일체로 된, 단일체 구성(unitary construction)을 갖는다.

Description

배터리 커넥터 어셈블리{BATTERY CONNECTOR ASSEMBLY}
본 명세서에서의 논의 대상은 전반적으로 배터리 모듈들(battery modules)에 관한 것이다.
배터리 모듈들, 예를 들어서, 전기 차량들 또는 하이브리드 차량들에서 사용되는 배터리 모듈들은 통상적으로 배터리 모듈들을 형성하도록 서로 그룹화된 복수의 셀들을 포함한다. 배터리 모듈들은 서로 연결되어서 배터리 팩들을 형성한다. 셀들 각각은 서로 전기적으로 연결된 포지티브 및 네거티브 셀 단자들을 포함한다. 상이한 타입들의 배터리 모듈들이 상이한 타입들의 셀들을 사용하여서 형성된다. 예를 들어서, 일 타입의 배터리 모듈들은 파우치 타입(pouch type) 배터리 모듈들로서 알려져 있으며, 다른 타입의 배터리 모듈들은 각형(prismatic) 배터리 모듈들로서 알려져 있으며, 제 3 타입의 배터리 모듈들은 원통형(cylindrical) 배터리 모듈들로서 알려져 있다.
각형 배터리 모듈들은 서로 적층된 각형 배터리 셀들을 사용한다. 포지티브 및 네거티브 셀 단자들은 버스 바들(buss bars)을 사용하여서 연결된다. 포지티브 및 네거티브 셀 단자들은 통상적으로 나사산이 형성된 기둥체 또는 볼트를 포함한다. 버스 바는 너트를 사용하여서 이 기둥체에 연결된다. 이러한 연결들은 시간 소모적이며 예를 들어서 과도한 토크 또는 부족한 토크가 걸리거나 서로 교차되어서 나사 결합되는(cross-threading) 다른 문제들을 가질 수 있다. 다른 구성들로서, 예를 들어서, 본 명세서에서 참조로서 인용되는 공동-계류 중인 미국 특허 출원 번호 13/839,931 및 13/839,567은 이러한 나사산이 형성된 기둥체(threaded post) 또는 볼트가 갖는 문제점을 극복하며, 여기서 포지티브 및 네거티브 단자들은 플레이트 형상이며 이러한 단자들을 버스 바들에 용접함으로써 연결된다. 통상적인 용접된 구성에서, 일련의 버스 바들은 플라스틱 캐리어(carrier) 내에 수용된다. 통상적인 캐리어는 플라스틱 캐리어 트레이(tray) 및 커버를 포함하는 다수의 피스들(pieces)을 갖는다. 이러한 통상적인 캐리어들은 감지 배선(sening wire)을 부착하는데 있어서의 정렬 어려움 및 써미스터(thermistor)를 부착하는데 있어서의 어려움을 포함하는 몇몇 문제점들을 갖는다.
이러한 문제점들은 본 명세서에서 기술되는 배터리 모듈의 배터리 셀들을 연결하기 위한 배터리 커넥터 시스템에 의해서 해결될 수 있다.
배터리 커넥터 시스템은 캐리어 어셈블리(carrier assembly)를 포함하며, 이 캐리어 어셈블리는 캐리어 하우징(carrier housing) 및 이 캐리어 하우징에 의해서 유지되는 복수의 버스 바 어셈블리들(bus bar assemblies)을 포함한다. 버스 바 어셈블리들은 인접하는 배터리 셀들의 대응하는 배터리 단자들을 연결하도록 구성된다. 캐리어 어셈블리는 복수의 셀 연결 섹션들(cell connecting sections)을 포함하며, 각 셀 연결 섹션은 대응하는 버스 바 어셈블리를 유지하며, 상기 캐리어 어셈블리는 상기 셀 연결 섹션들과 연관된 커버들을 포함한다. 캐리어 하우징은 셀 연결 섹션들 각각 및 커버들 각각이 일체로 된, 단일체 구성(unitary construction)을 갖는다.
본 발명은 다음과 같은 첨부 도면들을 참조하여서 예시적으로 이제 기술될 것이다:
도 1은 예시적인 실시예에 따라서 형성된 캐리어 어셈블리를 갖는 배터리 커넥터 시스템의 상단 사시도이다.
도 2는 배터리 커넥터 시스템의 배터리 모듈의 상단 사시도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라서 형성된 캐리어 어셈블리의 일부의 상단 사시도이다.
도 4는 자신에게 부착된 감지 배선 어셈블리를 갖는 캐리어 어셈블리의 버스 바 어셈블리의 상단 사시도이다.
도 5는 자신에게 부착된 감지 배선 어셈블리 및 전력 단자 어셈블리를 갖는 버스 바 어셈블리의 상단 사시도이다.
도 6a는 캐리어 하우징 내에 설치된 버스 바 어셈블리를 나타내는 캐리어 어셈블리의 일부의 하단 사시도이다.
도 6b는 캐리어 어셈블리의 일부의 하단 사시도이다.
도 7은 캐리어 어셈블리의 써미스터 어셈블리의 사시도이다.
도 8은 써미스터 어셈블리의 단면도이다.
도 9는 써미스터 어셈블리의 단면도이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 캐리어 어셈블리의 상단 사시도이다.
도 11은 캐리어 어셈블리의 일부의 상단 사시도이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따라서 형성된 배터리 커넥터 시스템(100)의 상단 사시도이다. 배터리 커넥터 시스템(100)은 배터리 모듈(110) 및 캐리어 어셈블리(102)를 포함한다. 이하에서 더 기술될 바와 같이, 캐리어 어셈블리(102)는 하나 이상의 캐리어 하우징들(104)을 포함하며, 이 캐리어 하우징들은 복수의 버스 바 어셈블리들(106)(도 3 및 도 4 참조) 및 대응하는 버스 바 어셈블리들(106)과 연관된 복수의 감지 배선 어셈블리들(108)을 유지한다.
도 2는 배터리 모듈(110)의 배터리 셀들(112)을 예시하기 위해서 제거된 (도 1에 도시된) 캐리어 어셈블리(102)를 갖는 배터리 모듈(110)의 상단 사시도이다. 배터리 모듈(110)은 차량, 예를 들어서, 전기 차량들 또는 하이브리드 전기 차량에서의 배터리 시스템의 부품으로서 사용될 수 있다. 배터리 모듈(110)은 다른 실시예들에서 다른 용도로 사용될 수 있다. 다수의 배터리 모듈들(110)은 서로 모여서 배터리 팩 어셈블리를 형성할 수 있다.
각 배터리 모듈(110)은 복수의 각형 배터리 셀들(112)을 포함한다. 각형 배터리 셀들(112)은 옆으로 나란하게 적층된 구성으로 배열되어서 배터리 모듈(110)을 형성한다. 선택사양적으로, 배터리 모듈(110)은 각형 배터리 셀들(112)을 유지하는 케이스 또는 다른 하우징을 포함할 수 있다. 배터리 커버(미도시)가 각형 배터리 셀들(112) 및 캐리어 어셈블리(102)의 상단들에 걸쳐서 제공될 수 있다. 배터리 커버는 각형 배터리 셀들(112) 각각을 덮을 수 있다.
각 배터리 모듈(110)은 포지티브 배터리 단자(114) 및 네거티브 배터리 단자(116)를 포함한다. 이 단자들(114,116)은 외부 전력 케이블에 연결되게 구성되거나, 이와 달리 예를 들어서 모듈 간 커넥터(module-to-module connector)를 사용하여서 다른 배터리 모듈(110)의 배터리 셀 단자들에 버스(buss)될 수 있다. 각 배터리 셀(112)은 포지티브 배터리 셀 단자(120) 및 네거티브 배터리 셀 단자(122)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 포지티브 셀 단자(120)는 대응하는 버스 바 어셈블리(106)(도 3 및 도 4에 도시됨)에 의해서 인접하는 배터리 셀(112)의 인접하는 네거티브 배터리 셀 단자(122)에 연결된다. 마찬가지로, 네거티브 셀 단자(122)도 대응하는 버스 바 어셈블리(106)에 의해서 인접하는 배터리 셀(112)의 인접하는 포지티브 배터리 셀 단자(120)에 연결된다. 마지막 배터리 셀들(112)의 셀 단자들(120,122)이 배터리 단자들(114,116)을 규정할 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른, 캐리어 어셈블리(102)의 일부의 하단 사시도이다. 예시적인 실시예에서, 캐리어 어셈블리(102)는 배터리 셀 단자들(120,122)의 2 개의 열들에 대해서 설치될 2 개의 캐리어 하우징들(104)(도 3에서는 오직 하나만이 도시됨)을 포함한다. 선택사양적으로, 캐리어 하우징들(104)은 서로 동일할 수 있다. 캐리어 하우징들(104)은 서로 개별적이며 예를 들어서, 배터리 모듈(110)(도 2에 도시됨)의 양 측면들에서, 배터리 셀 단자들(120,122)의 2 개의 열들에 대해서 개별적으로 장착가능할 수 있다. 이와 달리, 캐리어 하우징들(104)은 연결 피스들이 그들 간에 있는, 예를 들어서, 서로 공동-몰딩된(co-molded) 단일체인 단일 피스 구조체(unitary, single piece structure)의 일부일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 예를 들어서, 캐리어 하우징들(104)을 단자들(120,122)에 대해서 적절하게 정렬시키기 위해서, 캐리어 하우징들(104)이 서로 간에 상대적으로 움직이도록 할 수 있는 특징부들이 제공될 수 있다. 예를 들어서, 플렉시블한 힌지들(flexible hinges)이 캐리어 하우징들(104) 간에 제공될 수 있다.
캐리어 하우징(104)은 특정 배터리 셀(112)(도 2에 도시됨)의 셀 단자들(120,122) 간에 연장되는, 배터리 셀 축들에 대해서 수직으로 연장된 길이방향 축(130)을 따라서 연장한다. 캐리어 하우징(104)은 예를 들어서, 플라스틱과 같은 비도전성 재료로 이루어지며, 하나의 단일체 구성을 갖게 제조된다. 예를 들어서, 캐리어 하우징(104)은 플라스틱 재료로 단일 사출될 수 있다(single shot molded).
캐리어 하우징(104)은 상단(132), 하단(134), 서로 반대편의 제 1 및 제 2 측면들(136,138) 및 서로 반대편의 제 1 및 제 2 단부들(140, 142)을 포함한다. 제 1 및 제 2 측면들(136,138)은 길이방향 축(130)에 대해서 대체적으로 평행하게 연장된다. 하단들(134)이 배터리 셀들(112)을 마주보고 이에 장착될 수 있도록, 캐리어 어셈블리(102)은 배터리 모듈(110)에 장착된다. 제 2 측면들(138)이 서로 마주보고 제 1 측면들(136)은 반대되는 방향들로 향할 수 있도록 캐리어 어셈블리(102)는 배터리 모듈(110)에 장착된다. 이로써, 제 1 측면들(136)은 외측면들을 규정하고, 제 2 측면들(138)은 내측면들을 규정한다.
캐리어 하우징(104)은 복수의 셀 연결 섹션들(150)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 셀 연결 섹션들(150)은 리빙 힌지들(living hinges)(152)에 의해서 서로 연결되며, 이로써 셀 연결 섹션들(150)은, 예를 들어서 셀 연결 섹션들(150)이 대응하는 배터리 셀들(112)과 정렬되도록, 서로에 대해서 이동할 수 있다. 선택사양적으로, 리빙 힌지들(152)은 각 인접하는 셀 연결 섹션(150) 간에서 제 1 및 제 2 측면들(136,138) 양자를 따라서 제공될 수 있다. 리빙 힌지들(152)은 플렉시블하다. 리빙 힌지들(152)은 셀 연결 섹션들(150)이 서로에 대해서 당겨지거나 밀어지는 때에 신장 또는 수축될 수 있다. 리빙 힌지들(152)은 셀 연결 섹션들(150)의 서로에 대한 길이방향 및/또는 측방향(lateral) 및/또는 수직 방향의 움직임이 가능하게 할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 각 셀 연결 섹션(150)은 배선 트레이스 캐비티 부분(wire trace cavity portion)(154) 및 버스 바 캐비티 부분(156)을 포함한다. 배선 트레이스 캐비티 부분(154)은 캐리어 하우징(104)의 길이의 적어도 일부를 따라서 길이방향으로 연장한다. 배선 트레이스 캐비티 부분(154)은 하나 이상의 대응하는 감지 배선 어셈블리들(108)을 수용한다. 배선 트레이스 캐비티 부분(154)은 제 2 측면(138)에 제공된다. 버스 바 캐비티 부분(156)은 대응하는 버스 바 어셈블리(106)를 수용한다. 버스 바 캐비티 부분(156)은 제 1 측면(136)에 제공된다. 감지 배선 어셈블리들(108)의 버스 바 어셈블리들(106)로의 전기적 종단처리(electrical termination)를 위해서 감지 배선 어셈블리들(108)이 해당 버스 바 캐비티 부분들(156) 내로 연장될 수 있도록 그리고/또는 감지 배선 어셈블리들(108)의 버스 바 어셈블리들(106)로의 전기적 종단처리를 위해서 버스 바 어셈블리들(106)이 해당 배선 트레이스 캐비티 부분들(154) 내로 연장될 수 있도록, 버스 바 캐비티 부분들(156)은 배선 트레이스 캐비티 부분들(154)에 인접한다.
캐리어 하우징(104)은 하나 이상의 써미스터(thermistor) 어셈블리들(160)을 포함한다. 써미스터 어셈블리들(160)은 대응하는 캐리어 하우징(104)에 연결된다. 써미스터 어셈블리들(160)은 하나 이상의 배선 트레이스 캐비티 부분들(154) 내에 설치될 수 있다.
도 4는 자신에게 부착된 해당 감지 배선 어셈블리(108)를 갖는 버스 바 어셈블리(106)의 상단 사시도이다. 버스 바 어셈블리(106)는 버스 바(170)를 포함하며, 이 버스 바는 인접하는 각형 배터리 셀들(112)(도 2에 도시됨)의 셀 단자들(120,122)(도 2에 도시됨)을 전기적으로 연결하는데 사용된다. 각 버스 바(170)는 그 형상이 대체적으로 직사각형이거나, 상단측(172), 하단측(174), 제 1 셀 단부(176) 및 반대편의 제 2 셀 단부(178)를 갖는 임의의 다른 형상을 가질 수도 있다. 버스 바(170)는 제 1 상호대면부(interface)(180)에서는 포지티브 셀 단자(120)(도 2에 도시됨)로 종단되고 제 2 상호대면부(182)에서는 인접하는 배터리 셀(112)의 대응하는 네거티브 셀 단자(122)(도 2에 도시됨)로 종단되도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 버스 바(170)는 예를 들어서, 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등에 의해서 단자들(120,122)로 용접됨으로써 종단처리되며 이로써 상호대면부들(180,182)이 각기 용접 상호대면부들(180,182)을 규정한다. 버스 바(170)는 다른 실시예들에서는 다른 프로세스들 또는 방법들에서 종단처리될 수 있다.
감지 배선 어셈블리(108)는 각 배터리 셀(112)의 감지사항, 예를 들어서, 전압 감지결과를 중앙 배터리 관리 시스템에 제공한다. 감지 배선 어셈블리(108)는 감지 배선(184)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 감지 배선(184)은 예를 들어서, 감지 배선(184)을 대응하는 버스 바(170)에 용접시킴으로써 대응하는 버스 바(170)에 전기적으로 연결된다. 감지 배선(184)은 다른 실시예에서는 다른 프로세스들 또는 방법들에 의해서, 예를 들어서, 크림핑(crimping), 솔더링(soldering), 압접(insulation displacement), 등에 의해서 종단처리될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 감지 배선(184)은 버스 바 어셈블리(106)의 감지 배선 파지부(grip)(186)에 연결된다. 예를 들어서, 감지 배선 파지부(186)는 감지 배선(184)에 연결된 복수의 금속 탭들(metal tabs)(188)을 포함할 수 있다. 금속 탭들(188)은 감지 배선(184) 주변에 크림핑될 수 있다. 선택사양적으로, 감지 배선(184)은 예를 들어서, 크림핑, 용접, 솔더링, 등에 의해서 감지 배선 파지부(186)에 의해서 버스 바(170)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, 감지 배선(184)은, 예를 들어서 감지 배선(184)을 버스 바(170)의 다른 부분, 예를 들어서, 상단측(172)으로 용접하기 위해서 감지 배선(184) 및 버스 바(170)의 상대적 위치들을 유지시키도록, 간단하게 감지 배선 파지부(186)에 의해서 버스 바(170)에 기계적으로 연결될 수도 있다. 금속 탭들(188)은 버스 바(170)에 대한 감지 배선(184)의 위치를 유지시키도록 감지 배선(184)의 절연부를 핀치(pinch)할 수 있다. 선택사양적으로, 금속 탭들(188)은 예를 들어서, 포밍 공정(forming process) 또는 크림핑 공정(crimping process)에 의해서 감지 배선(184) 주변에서 포밍될 수 있다. 이와 달리, 금속 탭들(188)은 사전-포밍되고(pre-formed) 이어서 감지 배선(184)이 금속 탭들(188) 간으로 압착되어 압축 끼워짐(fit) 또는 마찰 끼워짐으로 인해서 그 내에서 유지될 수 있다. 감지 배선 파지부(186)는 감지 배선(184)을 지지한다. 선택사양적으로, 예를 들어서, 접합부에서의 부식을 막거나 저감시키기 위해서, 감지 배선(184)과 버스 바(170) 간의 접합부들에 밀봉부(seal)가 제공될 수도 있다. 선택사양적으로, 감지 배선(184) 및 버스 바(170)는 동일한 또는 유사한 금속들로 제조될 수 있다. 이와 달리, 감지 배선(184) 및 버스 바(170)는 상이한 금속들로 제조될 수 있다. 선택사양적으로, 버스 바(170)는 바이메탈로 제조될 있다.
도 5는 자신에 부착된 전력 단자 어셈블리(190)를 갖는 버스 바 어셈블리(106)의 상단 사시도이다. 이러한 버스 바 어셈블리(106)는 특정 배터리 셀들(112)(도 2에 도시됨), 예를 들어서, 포지티브 또는 네거티브 배터리 단자들(114,116)(도 2에 도시됨)을 갖는 배터리 셀들(112)에서 사용된다. 감지 배선 어셈블리(108)는 버스 바(170)로 종단된다.
전력 단자 어셈블리(190)는 전력 단자(192)를 포함하며, 이 전력 단자(192)는 제 1 단부(194) 및 제 2 단부(196)를 가지며, 상기 제 1 단부는 버스 바(170)의 상단측(172)에 전기적으로 연결되고(예를 들어서, 용접되고), 제 2 단부(196)는 전력 케이블(198)의 금속 가닥들에 전기적으로 연결된다(예를 들어서, 크림핑된다). 배터리 셀들(112)은 전력을 버스 바(170)를 통해서 전력 케이블(198)에 공급한다.
도 6a는 캐리어 하우징(104)의 셀 연결 섹션(150) 내에 설치된 버스 바 어셈블리(106)를 나타내는 캐리어 어셈블리(102)의 부분의 하단 사시도를 도시한다. 도 6b는 캐리어 어셈블리(102)의 일부의 하단 사시도이다. 셀 연결 섹션(150)은 플라스틱 트레이(tray)를 포함하며, 이 트레이는 버스 바 캐비티 부분(156) 및 배선 트레이스 캐비티 부분(154)를 규정한다.
버스 바 캐비티 부분(156)은 외측 벽(200), 내측 벽(202) 및 서로 반대편의 측벽들(204, 206) 간에서 구획된다(defined). 버스 바 캐비티 부분(156)은 버스 바(170)를 수용하는 형상 또는 크기를 갖는다. 버스 바 어셈블리(106)는 복수의 래치들(latches)(208)에 의해서 버스 바 캐비티 부분(156) 내에서 유지된다. 래치들(208)은 외측 벽(200) 및 내측 벽(202)의 하단 표면으로부터 버스 바 캐비티 부분(156) 내로 연장된다. 래치들(208)은 버스 바(170)가 버스 바 캐비티 부분(156) 내로 삽입되는 때에 근소하게 휘어지며 버스 바(170)를 버스 바 캐비티 부분(156) 내에서 유지시키기 위해서 다시 제자리로 신속하게 이동한다.
배선 트레이스 캐비티 부분(154)은 외측 벽(210) 및 내측 벽(212)에 의해서 구획된다. 외측 벽(210) 및 내측 벽(212)은 하단(134)으로 연장된다. 선택사양적으로, 내측 벽(202) 및 내측 벽(212)은 단일 벽으로 결합될 수 있다. 가이드 플레이트들(214, 216)(도 6a)은 외측 벽(210) 및/또는 내측 벽(212)으로부터 배선 트레이스 캐비티 부분(154)에 걸쳐서 연장된다. 예시된 실시예에서, 가이드 플레이트들(214, 216)은 셀 연결 섹션(150)의 일 단부 근처에서, 외측 벽 및 내측 벽(210, 212)으로부터 서로를 향해서 연장한다. 가이드 플레이트들(214, 216)은 감지 배선들(184)이 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내에서 유지되는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어서, 다수의 감지 배선 어셈블리들(108)로부터의 감지 배선들은 배선 트레이스 캐비티 부분(154)을 관통할 수 있다. 가이드 플레이트들(214, 216)은 서로에 대해서 연장하되 서로 만나지 않아서, 이로써 가이드 플레이트들(214, 216) 간에는 슬롯 또는 개구(218)가 생성된다. 가이드 플레이트들(214, 216)은, 슬롯(218)이 경사지고(slanted) 길이방향 축(130)과는 평행하지 않도록 하는, 형상을 갖는다. 다른 실시예(도 6b)에서, 가이드 플레이트들(214, 216)은 서로 반대편의 벽들(210, 212)로부터 배선 트레이스 캐비티 부분(154)에 걸쳐서 연장하지만, 서로 간에 축이 어긋나게 되어서(axially off-set), 그들 간에 슬롯 또는 개구(218)가 생성된다. 가이드 플레이트들(214, 216)은 배선들이 슬롯(218) 내로 용이하게 삽입되도록 라운드 처리될 수 있다. 가이드 플레이트들(214, 216)은, 슬롯(218)이 경사지고 길이방향 축(130)과는 평행하지 않도록 하는, 형상을 갖는다. 슬롯(218)은 감지 배선들(184)을 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내로 삽입하기 위한 공간을 제공한다. 감지 배선들(184)은 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내에서 길이방향 축(130)에 평행하게 연장되며 이로써 가이드 플레이트들(214, 216) 중 하나 또는 양자에 의해서 차단되며(blocked), 이는 감지 배선들(184)이 배선 트레이스 캐비티 부분(154)으로부터 쉽게 분리되는 것을 방지하는 것을 보장한다.
내측 벽들(202, 212)은 개구들(220)을 가지며 이 개구들은 측벽들(204, 206) 간에서 대체적으로 가운데에 위치한다. 버스 바 어셈블리(106)의 일부분들은 개구들(220)을 통해서, 예를 들어서, 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 예를 들어서, 감지 배선 커넥터(186)는 개구들(220) 및 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내에 적어도 부분적으로 수용될 수 있다. 감지 배선 파지부(186)는 개구들(220) 내에서 유지될 수 있다. 감지 배선 어셈블리(108)의 일부분들은 개구들(220)을 통해서, 예를 들어서, 버스 바 캐비티 부분(156) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 예를 들어서, 감지 배선(184)은 버스 바 캐비티 부분(156) 내로 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.
각 셀 연결 섹션(150)은 인접하는 셀 연결 섹션(150)에 하나 이상의 힌지들(152)에 의해서 연결된다. 예시적인 실시예에서, 힌지(152)는 외측 벽들(200, 210)의 각 단부에 위치한다. 힌지들(152)은 리빙 또는 플렉시블한 힌지들이며, 이러한 힌지들은 각 셀 연결 섹션(150)이 인접하는 셀 연결 섹션(150)에 대해서 이동하게 할 수 있다. 이는 배터리 모듈(110) 내에서 셀 배치들에 있어서 변화를 가능하게 한다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 써미스터 어셈블리(160)의 사시도이다. 써미스터 어셈블리(160)는 홀더(240), 써미스터 막(242) 및 연결 단자(244)를 포함한다. 써미스터 어셈블리(160)는 캐리어 하우징(104)(도 1에 도시됨) 내측에서, 예를 들어서, 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내에 장착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 홀더(240)는 대체적으로 직사각형이며 상단(246), 하단(248), 및 서로 반대편의 2 개의 측면들(250, 252)을 갖는다. 측면들(250, 252)은 홀더(240)의 두께(254)를 규정한다. 홀더 외부(external) 표면(256)은 홀더(240)를 둘러서 둘레방향으로 연장되며, 예를 들어서, 상단(246), 하단(248) 및 측면들(250, 252)을 따라서 연장된다. 써미스터 막(242)의 일부가 홀더(240)의 하단(248)을 따라서 연장하고 이 하단에서 노출되도록 써미스터 막(242)은 홀더(240)의 외부 표면(256)상에 설치된다. 써미스터 막(242)은 홀들(holes)(미도시)을 가지며, 이 홀들은 기둥체들(251) 상에 끼워져서 유지될 수 있으며, 이로써 써미스터 막이 유지될 수 있다. 기둥체들(251)은 버섯 형상을 할 수 있다. 돌출부(258)가 각 측면(250, 252)으로부터 외부로 연장될 수 있다. 이하에서 기술될 바와 같이, 돌출부들(258)은 홀더(240)가 캐리어 하우징(104) 내에서 설치될 때에 홀더(240)의 움직임을 막는 역할을 한다.
도 8 및 도 9는 캐리어 하우징(104) 내에 설치된 써미스터 어셈블리(160)의 단면도들이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 캐리어 하우징(104)은 써미스터 어셈블리 포켓(262) 내로 연장된 선택사양적 상단 기둥체(260)를 포함하며, 이 써미스터 어셈블리 포켓(262)은 배선 트레이스 캐비티 부분(154)의 일부일 수 있다. 스프링(264)이 캐리어 하우징(104)과 홀더(240) 간에 위치한다. 예를 들어서, 스프링(264)은 상단 기둥체(260)를 둘러서 연장되는 코일 스프링일 수 있다. 홀더(240)는 스프링 캐비티(266)를 측면들(250, 252) 간에서 포함한다. 스프링 캐비티(266)는 상단 기둥체(260) 및 스프링(264)을 수용한다.
캐리어 어셈블리(102)가 배터리 모듈(110)상에 설치되는 때에, 써미스터 막(242)은 효율적인 동작을 위해서 베터리 셀과 밀착되거나 접촉되어야 한다. 배터리 모듈(110)의 배터리 셀들(112)(모두 도 2에 도시됨) 간의 공차들(tolerances)은 배터리 셀(112)과 캐리어 하우징(104)의 하단(134) 간에 갭을 발생시킬 수 있다. 이러한 공차들을 고려하고 써미스터 막(242)이 배터리 셀(112)에 밀착되도록 하기 위해서, 홀더(240)의 하단(248)은 스프링에 의해서 캐리어 하우징(104)의 하단(134)으로부터 배터리 셀(112)을 향해서 가변 거리만큼 이동한다. 도 8은 홀더(240)가 써미스터 어셈블리 포켓(thermistor assembly pocket)(262) 내로 상향 가압되고 스프링(264)이 압축된 상태인, 써미스터 어셈블리(160)의 인입된 상태(retracted state)를 도시한다. 써미스터 막(242)은 이 인입 상태에서 캐리어 하우징(104)의 하단(134)과 정렬될 수 있다. 도 9는 홀더(240)가 캐리어 하우징(104)으로부터 부분적으로 외측으로 확장되고 스프링도 확장된, 써미스터 어셈블리(160)의 인출 상태(extended state)를 도시한다. 캐리어 하우징(104)의 하단(134)와 배터리 셀(112) 간에 갭이 존재하면, 써미스터 홀더(240)는 스프링력 하에서 배터리 셀(112)을 향하는 방향(A)으로 축 방향으로 이동한다. 홀더(240)는 돌출부들(258)이 정지 표면들(268)에서 캐리어 하우징(104)에 대항하여 접하는 것에 의해서 규정되는 최대 이동 거리를 가질 수 있다.
도 10은 캐리어 하우징들(104)을 포함하는 캐리어 어셈블리(102)의 상단 사시도를 도시한다. 도 11은 캐리어 하우징들(104) 중 하나의 일부의 상단 사시도이다. 각 셀 연결 섹션(150)은 인접하는 셀 연결 섹션들(150)에 힌지들(152)에 의해서 연결된다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 캐리어 하우징(104)의 각 셀 연결 섹션(150)은 버스 바들(170)(도 4에 도시됨) 및 감지 배선들(184)(도 4에 도시됨)을 위한 커버를 규정한다. 예를 들어서, 버스 바 캐비티 부분(156)은 버스 바 커버 부분(270)을 규정하며, 배선 트레이스 캐비티 부분(154)은 배선 트레이스 커버 부분(272)을 규정한다. 선택사양적으로, 커버 부분들(270,272)은 캐리어 하우징(104)의 일체형 단일 구조체의 일부이다. 이와 달리, 커버 부분들(270,272)은 버스 바들(170) 및 감지 배선들(184)이 캐리어 하우징(104) 내에 수용된 후에 캐리어 하우징(104)에 결합되는 별도의, 개별 피스들(separate, discrete pieces)일 수도 있다.
도 11에서 보다 양호하게 도시된 바와 같이, 버스 바 커버 부분(270)은 측벽들(204, 206) 간에서 외측 벽(200)에서 내측 벽(202)으로 연장되는 상단 벽(274)을 포함한다. 복수의 개구들(276)이 상단 벽(274)을 통해서 연장된다. 개구들(276)은 예를 들어서, 대응하는 셀 단자들(120, 122)(도 2에 도시됨)로 용접되기 위해서, 버스 바 캐비티 부분(156) 내에서 유지되는 버스 바(170)로의 접근을 제공한다.
배선 트레이스 커버 부분(272)은 내측 벽(212)에서 외측 벽(210)으로 연장되는 상단 벽(278)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 상단 벽(278)이 상단 벽(274) 위로 융기되게 내측 벽(212) 및 외측 벽(210)은 버스 바 커버 부분(270)의 상단 벽(274) 위로 연장된다. 배선 트레이스 커버 부분(272)은 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 내의 써미스터 어셈블리(160)(도 8, 도 9 및 도 12에 도시됨)가 접근되게 포밍된다. 배선 트레이스 커버 부분(272)의 상단 벽(278)은 윈도우(282)를 포함한다. 윈도우(282)는 경사지게 윈도우(282)를 가로질러서 연장하는 크로스 바(284)를 포함한다. 윈도우(282) 및 크로스 바(284)는 가이드 플레이트들(214, 216) 및 슬롯(218)(도 6a 및/또는 6b에 도시됨)과 대응되며 이들과 정렬된다.
예시적인 실시예에서, 버스 바 커버 부분(270)은 하나 이상의 플렉시블한 커버 힌지들(286)을 포함하며, 각 셀 연결 섹션(150)의 버스 바 캐비티 부분(156) 및 배선 트레이스 캐비티 부분(154)의 외측 벽들(200, 210)은 공간들(288)을 포함하며, 이 공간들은 셀 연결 섹션(150)의 중간 부분의 일부 휘어짐을 가능하게 한다. 커버 힌지들(286) 및 공간들(288)은 셀 연결 섹션들(150)의 대략적으로 길이방향 중간에 위치할 수 있다. 플렉시블한 커버 힌지들(286) 및 공간들(288)은 외측 벽들(200, 210)의 대체적으로 중앙에 위치하며 각 셀 연결 섹션(150)이 더 플렉시블하게 한다. 플렉시블한 커버 힌지들(286)은, 배터리 셀들(112)에서의 공차들을 수용하기 위해서, 또는 캐리어 어셈블리(102)가 배터리 모듈(110)에 설치될 시에, 캐리어 하우징(104)이 휘어지게 할 수 있다.
캐리어 하우징들(104)은 버스 바들(170), 감지 배선들(184) 및 써미스터 어셈블리들(160)을 유지하는 단일체 구조체들이며, 이 버스 바들(170), 감지 배선들(184) 및 써미스터 어셈블리들(160)은 모두가 캐리어 하우징들(104)에 사전에 로딩되고 배터리 모듈(110)에 유닛(unit)으로서 설치될 수 있다. 단일체(single piece) 캐리어 하우징(104)은 보다 단순하고, 보다 비용 효과적인 배터리 커넥터 시스템을 제공한다. 버스 바들(170)은 버스 바들(170)을 셀 단자들(120,122)로 종단처리하기 위해서 캐리어 하우징(104)에 의해서 배터리 셀들(112)에 대해서 그 자리에서 유지된다. 버스 바들을 셀 단자들(120,122)로 용접하는 것은 캐리어 하우징(104) 내의 개구들을 통해서 달성될 수 있다.
도 12 및 도 13은 캐리어 하우징들(104)(도 13에 도시됨)에 장착된 별도의 커버 부분(300)(도 12에 도시됨)을 갖는 배터리 커넥터 시스템(100)의 상단 사시도들이다. 캐리어 하우징들(104)은 도 1에 도시된 실시예에서와 같이 폐쇄 상태가 아니라 그 상단이 개방되어 있다. 캐리어 하우징들(104)은 개방된 상단을 통해서 버스 바들(170) 및 감지 배선들(184)을 수용할 수 있다. 커버 부분(300)은, 캐리어 하우징(104)이 배터리 모듈(110)상에 위치된 후에, 캐리어 하우징(104)에 결합된다. 예를 들어서, 커버 부분(300)은 탭들, 래치들, 클립들, 패스너들(fasteners), 등에 의해서 고정될 수 있다.
상술한 바들은 예시적이며 비한정적이라고 이해되어야 한다. 예를 들어서, 상술한 실시예들(및/또는 이의 양태들)은 서로 조합되어서 사용될 수 있다. 또한, 수많은 수정사항들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 본 발명의 교시사항들에 맞게 특정 상황들 또는 재료들을 변경하도록 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 기술된 다양한 컴포넌트들의 치수들, 재료 타입들, 배향들, 개수 및 위치들은 특정 실시예들의 파라미터들을 규정하도록 의도되며, 한정적이지 않으며 단지 예시적인 실시예들일 뿐이다. 청구항들의 사상 및 범위 내에서의 수많은 다른 실시예들 및 수정사항들이 상술한 바들을 검토하면 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들을 참조하여서, 이러한 청구항들이 가질 수 있는 전체 균등 범위들과 함께 결정되어야 한다.

Claims (10)

  1. 배터리 모듈(110)의 배터리 셀들(112)을 연결하기 위한 배터리 커넥터 시스템(100)으로서,
    캐리어 어셈블리(carrier assembly)(102)를 포함하며,
    상기 캐리어 어셈블리(102)는 캐리어 하우징(carrier housing)(104) 및 상기 캐리어 하우징에 의해서 유지되는(held) 복수의 버스 바 어셈블리들(106)을 가지며,
    상기 버스 바 어셈블리들은 인접하는 배터리 셀들의 대응하는 배터리 셀 단자들(120,122)을 연결하도록 구성되며,
    상기 캐리어 어셈블리는 각각이 대응하는 버스 바 어셈블리를 유지하는 복수의 셀 연결 섹션들(cell connecting sections)(150), 및 상기 셀 연결 섹션들과 연결되는 커버 부분들을 포함하며,
    상기 캐리어 하우징은 상기 셀 연결 섹션들 각각 및 상기 커버 부분들 각각이 일체화된, 단일체 구성(unitary construction)을 갖고,
    상기 복수의 셀 연결 섹션들(150) 각각은 대응하는 버스 바 어셈블리(106)를 수용하는 버스 바 캐비티 부분(bus bar cavity portion)(156) 및 대응하는 감지 배선 어셈블리(108)를 수용하는 배선 트레이스 캐비티 부분(wire trace cavity portion)(154)를 포함하며,
    상기 커버 부분들 각각은 상기 버스 바 캐비티 부분 및 이에 대응하는 버스 바 어셈블리를 덮는 버스 바 커버 부분(bus bar cover portion)(270) 및 상기 배선 트레이스 캐비티 부분 및 이에 대응하는 감지 배선 어셈블리를 덮는 배선 트레이스 커버 부분(272)을 포함하는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 버스 바 어셈블리들(106) 각각은 버스 바(170) 및 상기 버스 바에 직접적으로 부착된 상기 감지 배선 어셈블리(sensing wire assembly)(108)를 포함하는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 커버 부분들은 상기 커버 부분들을 관통하는 개구들(276)을 가지며,
    상기 개구들(276)은 상기 버스 바들을 상기 배터리 셀들(112)의 대응하는 배터리 셀 단자들(120,122)로 용접하기 위해서 상기 버스 바들을 노출시키는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 셀 연결 섹션들(150) 각각은 상기 셀 연결 섹션들 간의 상대적 움직임을 가능하게 하는 하나 이상의 플렉시블한 힌지들(flexible hinges)(286)에 의해서 인접하는 셀 연결 섹션에 연결되는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 버스 바 캐비티 부분(156) 각각은 외측 벽(200)을 포함하며,
    상기 배선 트레이스 캐비티 부분(154) 각각은 상기 버스 바 캐비티 부분의 상기 외측 벽은 아니면서 상기 캐리어 하우징(104)의 반대 측에 있는 외측 벽(210)을 포함하며,
    플렉시블한 힌지들(152)이 서로 인접하는 셀 연결 섹션들의 버스 바 캐비티 부분들의 서로 인접하는 외측 벽들 간에서 연장되며,
    플렉시블한 힌지들이 서로 인접하는 셀 연결 섹션들의 배선 트레이스 캐비티 부분들의 서로 인접하는 외측 벽들 간에서 연장되는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배선 트레이스 캐비티 부분(154)은,
    슬롯(218)이 가이드 플레이트들(guide plates)(214, 216) 간에 형성되도록, 상기 배선 트레이스 캐비티 부분의 외측 벽(210)과 내측 벽(212) 간에서 서로를 향해서 상기 배선 트레이스 캐비티 부분을 가로질러 연장된 상기 가이드 플레이트들(214, 216)을 포함하며,
    상기 가이드 플레이트들은 상기 슬롯이 상기 캐리어 하우징의 길이방향 축과 평행한 것이 아닌 경사지게 연장되도록 하는 형상을 갖는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐리어 하우징(104) 내에서 유지되며(held) 적어도 하나의 배터리 셀(112)과 열적으로 접촉하는(in thermal contact with) 써미스터 어셈블리(160)를 더 포함하는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 써미스터 어셈블리(160)는 스프링 캐비티(266)를 갖는 홀더(240)를 포함하며, 스프링(264)이 상기 홀더의 상기 스프링 캐비티 내에 설치되며,
    상기 써미스터 어셈블리는 상기 홀더에 부착된 써미스터 막(thermistor film)(242)을 포함하며,
    상기 홀더는 상기 홀더 및 상기 써미스터 막을 상기 배터리 셀을 향해서 이동시키기 위한 스프링력 하에서 축방향으로 이동하는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀 연결 섹션(150) 각각의 커버 부분은 제 1 커버 섹션과 제 2 커버 섹션 간에 유연성을 제공하도록 상기 제 1 커버 섹션과 상기 제 2 커버 섹션 간에 있는 플렉시블한 커버 힌지(286)를 포함하는,
    배터리 커넥터 시스템(100).
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