JP2023512859A - エレクトロニクス・アセンブリ - Google Patents

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Abstract

複数のエネルギー貯蔵ユニットのセル端子間にまたがるエレクトロニクス基板。エレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とセルユニット端子との間の電流の一次経路として構成された少なくとも１つの端子結合領域と、少なくとも第１の導電層および第２の非導電層を含む少なくとも１つの回路領域と、１つまたは複数のエレクトロニクス基板上に配置され、回路領域内の導電層に接続されている２つ以上のエレクトロニクス部品とを含む。端子結合領域および／または回路領域の少なくとも一部は、所定の幾何学的配列からの少なくともいくらかの変位を可能にするように特定された機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性を有する。

Description

本発明は、広く言えば、エネルギー貯蔵システムに関連するエレクトロニクス・アセンブリに関するものであり、特に、エネルギー貯蔵ユニット間の機械的または熱的応力緩和を促進する装置およびその装置を組み込んだアセンブリに関するものである。
完全電気自動車、ハイブリッド電気自動車、およびグリッド接続またはオフグリッド用途での定置型エネルギー貯蔵などの用途用のエネルギー貯蔵システムには、複数のエネルギー貯蔵セルユニットの配置が含まれることがよくある。
複数のエネルギー貯蔵セルユニットを含むエネルギー貯蔵システムでは、複数のセルユニットは通常、バスバー、金属タブ、または金属ストリップなどの導電性コネクタを使用して相互に接続される。これらの導電性コネクタは通常、銅またはアルミニウムで構成される。また、複数のセルユニットを備えたエネルギー貯蔵システムは、セルユニットの電圧を測定し、特定のセルユニットとの間で電流を流してセルユニットの平衡化など、電池制御の目的で各々のセルユニット端子に個別の制御コネクタを有していることがよくある。これらの制御コネクタは、多くの場合、導電性コアと非導電性電気絶縁体を有し得るフレキシブルワイヤーで構成される。同時に、この通常のアプローチには、導電性コネクタを介した電池セル間の高い導電性という利点があり、セルユニットの各々のセット間にフレキシブルワイヤーに並行して個別の導電性コネクタを設けることにより、低抵抗かつ高い耐振動性を備えながら電池セルへの良好な電気接続を実現できる。しかしながら、このバスバーとストリップには、例えば、フレキシブルワイヤーに接続するエレクトロニクスの測定と平衡化のために、追加のエレクトロニクス基板が必要であり、ワイヤーの数が多いため、コスト、アセンブリの複雑さ、および破損のリスクを高める、アセンブリの欠点がある。
あまり一般的ではないアプローチは、エレクトロニクス基板を使用してエネルギー貯蔵システムを相互接続することである。これらのエレクトロニクス基板は、多くの場合、導電層と非導電層の両方を組み合わせ、構造が堅固であり、セルユニット間の電気接続と、各々のセルユニットの測定および制御のための電気接続の両方を提供できる。単一の物理的部品であるエレクトロニクス基板は、複数のセルユニット間の電気的接続、測定、および平衡化を提供できるため、複雑さが軽減され、組み立てが迅速かつ簡単になる。さらに、単一のエレクトロニクス基板は、例えば測定または平衡化に必要なエレクトロニクス部品を統合することができる。しかしながら、このあまり一般的ではないアプローチには、複数の接続点に接続する単一の基板が、少なくとも複数のセルユニットの接続点が単一の平面に完全に位置合わせされていない場合、基板に機械的応力を引き起こし、電気的接続を低下させる可能性が潜在的にあるという欠点がある。さらに、セルユニットは通常重いため、意図された用途で一般的であるように、ユニットが振動にさらされると、それらのユニットの動きが機械的応力をエレクトロニクス基板に伝達し、基板または基板上の部品の故障につながる可能性がある。
単一のエレクトロニクス基板のもう１つの欠点は、顕著な加熱と冷却の間に、電池と基板で異なる熱膨張が発生する可能性があり、これにより、基板内に機械的応力が発生する可能性もある。さらに、高電流能力を提供するために、これらの基板は、２つ以上の導電層を電気的に接続するためのエレクトロニクスビアを備えた、１つまたは複数の非導電層を含む他の層によって分離された導電性材料の２つ以上の層を有し得る。しかしながら、例えば非導電層による導電層間の距離により、ビアの近くとビアのないセクションの両方で導電層間の熱伝導率が制限され、これは次いで、熱放散を制限する可能性があり、したがって、そのような基板とそれらに取り付けられたエレクトロニクス部品の、電流能力などの性能が制限される可能性がある。
したがって、本発明の目的は、先行技術の前述の不利な点を軽減または改善すること、あるいは少なくとも公衆に有用な選択を提供することである。他の目的は、当業者には明らかであろう。
いくつかの広い実施形態によれば、本発明は、３つ以上のエネルギー貯蔵ユニットの端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板であって、導電性端子は、所定の幾何学的配列に配置され、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される、１つまたは複数のエレクトロニクス基板を含み、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とユニット端子との間の電流の一次経路として構成された少なくとも１つの端子結合領域と、少なくとも第１の導電層および第２の非導電層を含む少なくとも１つの回路領域とを含み、端子結合領域の少なくとも一部および／または回路領域の少なくとも一部は、所定の幾何学的配列からの少なくともいくらかの変位を可能にするように機械的曲げ特性、および／または組み合わされた厚さ特性によって特徴付けられる、エレクトロニクス・アセンブリに関するものである。
いくつかの広い実施形態によれば、本発明は、３つ以上のエネルギー貯蔵ユニットの端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板であって、セルユニットは、所定の幾何学的配列に配置され、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される、１つまたは複数のエレクトロニクス基板を含み、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、
エレクトロニクス基板とセルユニット端子との間の電流の一次経路として構成された少なくとも１つの端子結合領域と、
少なくとも第１の導電層および第２の非導電層を含む少なくとも１つの回路領域と、
１つまたは複数のエレクトロニクス基板上に配置され、回路領域内の導電層に接続されている２つ以上のエレクトロニクス部品とを含み、
端子結合領域の少なくとも一部および／または回路領域の少なくとも一部は、所定の幾何学的配列からの少なくともいくらかの変位を可能にするように、機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性によって特徴付けられる、エレクトロニクス・アセンブリに関するものである。
いくつかの実施形態では、回路領域は、少なくとも２つの端子結合領域間の一次電流経路を含み、エレクトロニクス部品の少なくとも１つは、一次電流経路内に配置され、任意の１つまたは複数の貯蔵ユニットを直列接続から選択的にバイパスして可逆的に切断するように構成されたスイッチ部品である。
いくつかの実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つは、２つの直列に接続されたエネルギー貯蔵ユニット間の１つまたは複数の接合部に電気的に結合されている。
いくつかの実施形態では、複数のエネルギー貯蔵ユニットのうちの少なくとも１つは、少なくとも２０アンペア時の充電容量を含む。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス部品のうちの少なくとも１つは、個別の部品が取り付けられたエレクトロニクス回路基板または統合されたエレクトロニクス回路要素を含む。
いくつかの実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または回路領域のうちの少なくとも１つは、弾性的に変形可能な材料の層をさらに含む。
いくつかの実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または回路領域のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの非導電層によって分離された少なくとも２つの導電層と、少なくとも２つの導電層の間に延在する１つまたは複数のビアとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、回路領域のうちの少なくとも１つは、端子結合領域のうちの少なくとも１つと実質的に連続する層をさらに含む。
いくつかの実施形態では、回路領域のうちの少なくとも１つは、１つまたは複数の支持層をさらに含み、それによって、１つまたは複数の支持層に近接する回路領域内の機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性を変更する。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の支持層は、エレクトロニクス基板の回路領域および／または端子結合領域のうちの少なくとも１つと実質的に連続している。
いくつかの実施形態では、複数のエネルギー貯蔵ユニットのうちの少なくとも１つは、少なくとも２０アンペア時の充電容量を含む。
いくつかの実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または回路領域のうちの少なくとも１つは、弾性的に変形可能な材料の層をさらに含む。
いくつかの実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または回路領域のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの非導電層によって分離された少なくとも２つの導電層と、少なくとも２つの導電層間に延在する１つまたは複数のビアとをさらに含む。
いくつかの実施形態では、回路領域のうちの少なくとも１つは、端子結合領域のうちの少なくとも１つと実質的に連続する層をさらに含む。
いくつかの実施形態では、回路領域のうちの少なくとも１つは、１つまたは複数の支持層をさらに含み、それにより、１つまたは複数の支持層に近接する回路領域内の機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性を変更する。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の支持層は、エレクトロニクス基板の回路領域および／または端子結合領域のうちの少なくとも１つと実質的に連続している。
いくつかの実施形態では、回路領域のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つのエネルギー貯蔵ユニットの端子結合領域間の一次電流経路と、１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットを選択的にバイパスし、可逆的に切断するように動作可能な一次電流経路内に配置された１つまたは複数のスイッチ部品とを含む。
いくつかの実施形態では、端子は、２つのエネルギー貯蔵ユニット間の接合部に電気的に結合された端子を含む。
いくつかの実施形態では、回路領域は、直列接続された貯蔵ユニット間の接合部に接続された１つまたは複数のスイッチ部品を含み、スイッチ部品は、任意の１つまたは複数の貯蔵ユニットを直列接続から選択的にバイパスおよび可逆的に切断するように構成される。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、締結具、融着、または溶接によって１つの貯蔵ユニットの端子への堅固な結合のために配置される。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、端子に近接するアセンブリの温度を測定するように構成された温度センサをさらに含む。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、端子の電圧を測定するように構成された電圧センサをさらに含む。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、複数の導電性セグメントをさらに含み、少なくとも１つのセグメントは、温度センサおよび／または電圧センサに結合するように構成され、一次電流経路は、１つまたは複数の他のセグメントを含む。
いくつかの実施形態では、支持層は、端子結合領域の複数の導電性セグメントのうちの少なくともいくつかの間に配置された１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の層は、端子結合領域に少なくとも部分的に隣接するように配置された１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む。
いくつかの実施形態では、端子領域は、複数の非導電性領域によってセグメント化された導電性パッドを含み、非導電性領域の少なくともいくつかは、１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む。
いくつかの実施形態では、一次電流経路は、端子結合領域のうちの少なくとも１つを回路領域および／または他の端子結合領域のうちの少なくとも１つに結合するように配置された１つまたは複数の溶断可能な回路をさらに含む。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の溶断可能な回路は、約１０００アンペアを超える破壊に対して名目上構成された幾何学的制約を有する印刷された導電性トラックを含む。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス基板は、ポリイミドまたはカプトンを含む。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリは、複数のエネルギー貯蔵ユニットをさらに含み、それぞれが、ユニットに出入りする電流の一次経路として構成された導電性端子を有する。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリは、エレクトロニクス・アセンブリおよび／または１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットとの関連で締結状態にないときにボルトを所定の位置に維持する１つまたは複数の拘束締結具装置をさらに含む。
いくつかの実施形態では、
ａ）エレクトロニクス・アセンブリは、室温で１２ＧＰａ未満の曲げ弾性率を有し、
ｂ）エレクトロニクス・アセンブリは、室温で約６ＧＰａの曲げ弾性率を有し、
ｃ）１つまたは複数の非導電層内の材料は、室温で１０ＧＰａ未満の曲げ弾性率を有し、
ｄ）１つまたは複数の非導電層内の材料は、室温で約３ＧＰａの曲げ弾性率を有し、
ｅ）エレクトロニクス・アセンブリは、室温で３００ＭＰａ未満の曲げ強度を有し、
ｆ）エレクトロニクス・アセンブリは、室温で約１５０ＭＰａの曲げ強度を有し、
ｇ）１つまたは複数の非導電層の材料は、室温で３００ＭＰａ未満の曲げ強度を有し、
１つまたは複数の非導電層の材料は、室温で１５０ＭＰａ未満の曲げ強度を有するものとして、曲げ特性が特定される。
いくつかの実施形態では、組み合わされた厚さ特性は、
ｈ）約１ｍｍの厚さを有する１つまたは複数の支持層、
ｉ）０．４ｍｍを超える１つまたは複数の支持層、
ｊ）最大０．４ｍｍの組み合わされた厚さを有する１つまたは複数の薄い非導電層および１つまたは複数の導電層、
ｋ）最大０．２ｍｍの組み合わされた厚さを有する１つまたは複数の薄い非導電層および１つまたは複数の導電層、
ｌ）約０．１ｍｍの組み合わされた厚さを有する１つまたは複数の薄い非導電層および１つまたは複数の導電層、
ｍ）最大０．０８ｍｍの厚さを有する第１の非導電層、および／または、
ｎ）最大０．０２ｍｍの厚さを有する第１の非導電層
によって特定される。
いくつかの実施形態では、本発明は、上記のステートメントのいずれか１つまたは複数を他のステートメントのいずれか１つまたは複数と組み合わせたものに関するものである。本発明の他の態様は、例としてのみ、添付の図面を参照して与えられる以下の説明から明らかになり得る。
上記および以下に引用されているすべての出願、特許、および刊行物の開示全体は、もしあれば、参照により本明細書に組み込まれる。本発明はまた、本出願の明細書において個別にまたは集合的に言及または示される部品、要素、および構成、ならびに前記部品、要素または特徴の任意の２つ以上の任意またはすべての組み合わせに広く存すると言うことができ、本発明が関連する当技術分野で既知の均等物を有する特定の整数が本明細書で言及される場合、そのような既知の均等物は、個別に記載されているかのように本明細書に組み込まれると見なされる。
本発明が関係する当技術分野の当業者にとって、本発明の構造における多くの変更および大きく異なる実施形態および用途は、添付の特許請求の範囲で画定されるような本発明の範囲から逸脱することなく、それ自体を示唆する。本明細書の開示および説明は、純粋に例示的なものであり、いかなる意味においても限定することを意図するものではない。
本明細書および特許請求の範囲で言及される「および／または」という用語は、「および」または「または」、あるいはその両方を意味する。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「から少なくとも部分的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ ｉｎ ｐａｒｔ ｏｆ）」ことを意味する。その用語を含む本明細書および特許請求の範囲内のステートメントを解釈する場合、各々のステートメントでその用語が前に付いている構成はすべて存在する必要があるが、他の構成もまた存在する可能性がある。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ」などの関連用語も同様に解釈される。
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特に明記しない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された構成、整数、ステップ、操作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の構成、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの群の存在または追加を排除しないことが理解されるであろう。要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」と言及される場合は、他の要素に直接接続または結合され得るか、または介在する要素が存在する場合があることが理解されるであろう。
以下の図面を参照することにより、本発明をよりよく理解することができる。図面の要素は、必ずしも互いに対して縮尺通りであるわけではなく、代わりに、本発明の原理を明確に示すことに重点が置かれている。さらに、同様の符号は、いくつかの図全体を通して対応する部分を示す。
８つの電池モジュールに取り付けられたエレクトロニクス・アセンブリの例を示す。 ２４個の電池モジュールに取り付けられた例示的なエレクトロニクス・アセンブリを示す。 ２４個の電池モジュールに取り付けられた例示的なエレクトロニクス・アセンブリを示す。 図１のエレクトロニクス・アセンブリをさらに詳細に示す。 スイッチング部品が３つの電池モジュールに取り付けられ、それらの電池モジュールのうちのいずれか１つまたは複数を選択的にバイパスするように配置された、エレクトロニクス・アセンブリの一例を示す。 図１および図３の例示的なエレクトロニクス・アセンブリの断面を示す。 異なる層を備えたエレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態の詳細な断面図を示す。 導電層および非導電層、ならびにヒートシンク要素を有するエレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態を示す。 エレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態を示す。 （Ａ）は、図８のアセンブリの上面等角図を示し、（Ｂ）は、アセンブリの底面図を示す。 別の例示的なエレクトロニクス・アセンブリの底面図を示す。 エレクトロニクス・アセンブリの別の例示的な一実施形態を示す。 例示的なエレクトロニクス・アセンブリ、特に端子結合領域の拡大図を示す。 説明したエレクトロニクス・アセンブリのいずれかに実装するためのエレクトロニクス回路の一例を示す。 所定の幾何学的配列からの変位および／または組み合わされた厚さ特性を可能にする機械的曲げ特性を有する、記載されたエレクトロニクス・アセンブリのいずれかに実装するための例示的なエレクトロニクス回路を示す。 単一のエレクトロニクス基板が複数のセルユニット端子間にまたがるように適合されているエレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態の上面図を示す。 エレクトロニクス・アセンブリのいずれかに実装するためのエレクトロニクス回路の一例を示す。 エレクトロニクス・アセンブリの底部の例示的な一実施形態の底部等角図を示す。 セルユニットへの取り付け点に切り欠きがあるエレクトロニクス・アセンブリの別の例示的な一実施形態の底面図を示す。 ６層のエレクトロニクス基板積層体であるエレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態を示しており、基板はエレクトロニクス部品も支持している。
例示的な方法、装置、アセンブリ、およびシステムが本明細書に記載されている。本明細書では、「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という用語は、「例、実例、または例示としての役割を果たす」ことを意味するために使用されることを理解すべきである。本明細書で「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」または「例示的（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ）」として記載される任意の実施形態または構成は、必ずしも他の実施形態または構成よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。より一般的には、本明細書に記載の実施形態は、限定することを意味するものではない。開示されたシステムおよび方法の特定の態様は、多種多様な異なる構成で配置および組み合わせることができ、それらのすべてが本明細書で考えられることが容易に理解されるであろう。
本発明は、１つまたは複数のエレクトロニクス基板と、複数のエネルギー貯蔵セルユニットの端子間にまたがるエレクトロニクス基板を含むアセンブリとを含む。前述の欠点に対処するために、基板自体で生成される、基板に取り付けられた部品で生成される、および／またはセルユニットから基板に伝達される、機械的応力、熱応力、または熱エネルギーが、基板または基板によって支持されている部品に破壊的な影響を与えないか、少なくともそのような応力または加熱が軽減されるように、エレクトロニクス基板は、可撓性、変形性、または弾力性の測定を促進する１つまたは複数の構成を統合する。
本明細書では、「電池セルユニット」または「セルユニット」という用語は、一般的に、電荷を蓄えることができ、並列に接続された個々の電池セルまたはセルのブロック、または多数の個々の電池セルまたは並列セルのブロック、または直列に接続されたセルのミックスを指すことができる部品を指すことを意図している。エネルギー貯蔵ユニットはまた、並列および／または直列に接続され、ヒューズ、抵抗器、受動制御ダイオード、コンデンサまたはインダクタなどの回路部品が個々のセルと直列および／または並列に接続されたものをさらに含む、セルのブロックを指す場合もある。「エネルギー貯蔵ユニット」、「貯蔵ユニット」、「電池セルユニット」、または「セルユニット」という用語はまた、燃料電池およびスーパーキャパシタなどの非電池エネルギー貯蔵要素を指すこともできる。
いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵ユニットは、少なくとも１０Ａｈ、２０Ａｈ、４０Ａｈ、６０Ａｈ、１００Ａｈ、２００Ａｈ、または４００Ａｈアンペア時の充電容量を可能にする１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットを含むように設計することができる。いくつかの実施形態では、複数のエネルギー貯蔵ユニットは、第１のエネルギー貯蔵ユニットが、第２のエネルギー貯蔵ユニットの充電容量よりも実質的に大きい充電容量を有する、第１および第２のエネルギー貯蔵ユニットを含むことができる。
好ましい実施形態では、３つ以上のエネルギー貯蔵ユニットの端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板が存在する。産業用アプリケーションでは、貯蔵ユニットの端子は、セルユニットのサイズのばらつきまたはセルユニットの位置合わせの不一致のため、または電気負荷または冷却源への近接などの他の理由により、アプリケーションの梱包の制約に最も適した所定の配列で配置される。導電性端子の所定の幾何学的配列は、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される。
端子は、通常、それらの用途または目的の要件によって決定される、所定の幾何学的配置を有するであろう。例えば、ユニット間の電流の結合を最適化するために、ユニットの端子は、単一平面内のエレクトロニクス・アセンブリがすべての端子に接触できるように配置されることがよくある。しかしながら、端子は、少なくとも１つの端子が１つまたは複数の他の端子と比較して空間的にオフセットされている配置になっている場合がある。例えば、エネルギー貯蔵モジュール、ラック、エンクロージャ、または他の近くの部品のうちの１つまたは複数の他の部品が端子の平面と衝突して、その後、端子の位置ずれに影響を及ぼす可能性があるため、物理的な制約がある場合がある。
１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、貯蔵ユニットの端子に取り付けられるように意図された、多数の端子結合領域を有する。端子結合領域は、エレクトロニクス基板とユニット端子の間の電流の一次経路として構成され、必要に応じてエネルギー貯蔵ユニットを充電または放電するために使用される。
さらに、エレクトロニクス基板は、個別部品、センサ、または有用に接続することができる他の電気装置などの部品をサポートするために通常使用される少なくとも１つの回路領域を有する。回路領域は、回路経路を形成するために、いくつかの領域に少なくとも第１の導電層および第２の非導電層、およびその回路経路のための基板を有する。
エレクトロニクス基板の好ましい実装は、プリント回路基板である。回路基板は通常、層の積層体で構成されている。積層体内の任意の層は、導電層または非導電層とすることができる。いくつかの実施形態では、導電層は、アルミニウムまたは銅を含むことができる。いくつかの実施形態では、非導電層材料には、ポリイミド、カプトンテープ、ポリエチレンテレフタレート、またはポリエチレンナフタレートが含まれる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の支持層は、ガラス強化エポキシ積層体、例えば、ＦＲ４、またはアルミニウムから構成することができる。
導電層は通常、銅やメッキ銅などの金属である。非導電層によって分離された２つ以上の導電層が使用される場合、ビアを使用してそれらの層を電気的および熱的に接続することができる。熱は、多くの場合、スイッチ、ダイオード、ヒューズ、またはその他の部品など、エレクトロニクス・アセンブリに取り付けられたエレクトロニクス部品から生成され、その熱は、装置の導電層およびビアによって効率的に伝達され得る。
機械的応力、熱応力または熱エネルギーに対処するために、端子結合領域および／または回路領域は、所定の幾何学的配列からの少なくともいくらかの変位を可能にするように、または正確に位置合わせされていない端子への接続を可能にするように機械的曲げ特性によって、および／または組み合わされた厚さ特性によって特徴付けられる。
機械的曲げ特性は、回路領域または端子領域の領域によって促進され、それにより、その領域は、変形の領域および／または比較的薄い領域を形成するように比較的可撓性がある。これには、次の１つ以上の利点がある。
・接続点、例えば、複数のセル端子が完全に位置合わせされていない場合、エレクトロニクス基板は基板に過度の応力をかけることなく曲がることができる。
・顕著な加熱と冷却の間に、電池と基板が異なる熱膨張を経験する場合、エレクトロニクス基板は基板に過度の応力をかけることなく曲がることができる。
・型にはまらずに、薄い基板、例えば、薄い非導電層の両側に２つの導電層がある薄い基板は、ビアとビアのない領域の両方で２つの導電層間に高い熱伝導率を有し得るので、基板およびそれらの上に取り付けられたエレクトロニクス部品の電流能力などの高い性能が可能になる。
曲げ特性
いくつかの例示的な実施形態では、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、以下：最大５ｃｍの曲げ半径で１０度以上の曲げ、最大５ｃｍの曲げ半径で１５度以上の曲げ、最大５ｃｍの曲げ半径で３０度以上の曲げ、または最大５ｃｍの曲げ半径で４５度以上の曲げに従って、導電層がそのような曲げを通しておよびその後に電流が流れることを可能にするように動作可能となるようにする、端子結合領域または回路領域の一部の曲げの測定によって特徴付けられる。
いくつかの例示的な実施形態では、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、以下（摂氏約２０度で）：１２ＧＰａ未満の曲げ弾性率、約６ＧＰａの曲げ弾性率、３００ＭＰａ未満の曲げ強度、または約１５０ＭＰａの曲げ強度に従って、端子結合領域の一部または回路領域の一部の曲げを測定することによって特徴付けられる。
いくつかの例示的な実施形態では、１つまたは複数の非導電層は、（摂氏約２０度で）１０ＧＰａ未満の曲げ弾性率、約３ＧＰａの曲げ弾性率、３００ＭＰａ未満の曲げ強度、または約１５０ＭＰａの曲げ強度によって特徴付けられる。
厚さ特性
いくつかの実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または回路領域のうちの少なくとも１つは、組み合わされた厚さ特性によって特徴付けられる。他の実施形態では、端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または回路領域のうちの少なくとも１つは、少なくとも特定の層に特徴的な厚さによって特徴付けられる。厚さ特性は、熱エネルギー伝達挙動を最適化または改善するように選択される。
１つまたは複数の非導電層によって分離された２つ以上の導電層を有するいくつかの実施形態では、導電層の間に比較的薄い非導電層を有することは、導電層が熱エネルギーをより効率的に分配することを可能にし得る。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、少なくとも第１の非導電層および少なくとも第１の導電層を含み、エレクトロニクス基板は、０．４ｍｍ未満、０．２ｍｍ未満、または約０．１ｍｍの組み合わされた厚さによって特徴付けられる。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、少なくとも第１の非導電層および少なくとも第１の導電層を含み、エレクトロニクス基板は、約０．０５～０．４、０．１～０．４、０．１５～０．４、０．２～０．４、０．２５～０．４、０．３～０．４、０．３５～０．４、０．０５～０．３５、０．０５～０．３、０．０５～０．２５、０．０５～０．２、０．０５～０．１５、または０．０５～０．１ｍｍの組み合わされた厚さによって特徴付けられる。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、少なくとも第１の非導電層および少なくとも第１の導電層を含み、エレクトロニクス基板は、約０．０５～０．２、０．１～０．２、０．１５～０．２、０．０５～０．１５、または０．０５～０．１ｍｍの組み合わされた厚さによって特徴付けられる。
いくつかの実施形態では、１つの導電層の屈曲の最適値は、約０．０８ｍｍである。他の値は可能であるが、出発値が実装されている場合、性能が低下する可能性がある。いくつかの実施形態では、２つの導電層の屈曲の最適値は、約０．１ｍｍである。他の値は可能であるが、出発値が実装されている場合、性能が低下する可能性がある。
いくつかの実施形態では、２つの導電層を含む基板の厚さ値の範囲は、約０．０５ｍｍ～約０．１ｍｍの間であり、導電層間の間隔を大きくすると、層間の熱伝達が低下し、それが次に放熱の効率を低下させる可能性があることに留意されたい。すなわち、非導電層が薄くなることにつれて、放熱性能が向上する可能性がある。
いくつかの実施形態では、２つを超える導電層またはより厚い導電層を含む基板の厚さ値の範囲は、約０．０５ｍｍ～約０．２ｍｍの間である。
いくつかの実施形態では、非導電層は、非導電層材料の実装について、約０．０１または０．０２５ｍｍの実際的な最小厚さを有する。いくつかの実施形態では、第１の非導電層は、最大０．０８ｍｍ、または最大０．０２ｍｍの厚さによって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、非導電性材料の非導電層の最適な厚さは、０．０１２５ｍｍまたは０．０２５ｍｍのいずれかである。いくつかの実施形態では、層の厚さの最適範囲は、少なくとも約０．００５ｍｍおよび０．０２５ｍｍである。いくつかの実施形態では、非導電層は、約０．００５ｍｍ～０．０２５ｍｍ、０．０１ｍｍ～０．０２５ｍｍ、０．０１５ｍｍ～０．０２５ｍｍ、０．０２０ｍｍ～０．０２５ｍｍ、０．００５ｍｍ～０．０２０ｍｍ、０．００５ｍｍ～０．０１５ｍｍ、または０．００５ｍｍ～０．０１０ｍｍの間である。
比較すると、ＦＲ４ ＰＣＢ材料の実用的な厚さは約１ｍｍである。薄いＦＲ４基板は０．２ｍｍの厚さで製造できることに注意されたい。いくつかの実施形態では、非導電層は、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１ｍｍのＦＲ４または同様の材料層を含む。さらに、いくつかの実施形態では、非導電層は、約０．２～１．０、０．３～１．０、０．４～１．０、０．５～１．０、０．６～１．０、０．７～１．０、０．８～１．０、または０．９～１．０のＦＲ４または同様の材料層を含む。さらに、いくつかの実施形態では、非導電層は、約０．２～０．９、０．２～０．８、０．２～０．７、０．２～０．６、０．２～０．５、０．２～０．４、または０．２～０．３ｍｍのＦＲ４または同様の材料層を含む。
いくつかの実施形態では、非導電層および導電層に加えて、他の層の間に散在する追加の接着層もあり得る。いくつかの実施形態では、他の層の間に散在する追加のプリプレグ層または他の補強層もあり得る。
支持層
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス基板のいくつかの領域は、１つまたは複数の別個のセグメントによって支持され、それらは、セグメントが取り付けられる点と位置合わせされ、その点に近接するセグメントの領域において、さらなる剛性を促進する。このようなセグメントは、本明細書では支持層と呼ばれる。事実上、支持層は、１つまたは複数の支持層に近接する回路領域内の機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性を変更する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の支持層は、約１ｍｍまたは０．４ｍｍを超える厚さによって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、エレクトロニクス基板は、いくつかの層が複数の端子結合領域の間にまたがるように配置され、他の層が、剛性の向上が望まれる支持基板の領域に配置される積層体である。
支持層によって提供される追加の剛性は、エレクトロニクス・アセンブリが任意選択の個別のエレクトロニクス部品またはエレクトロニクス要素に接続され、それらが接続されたエレクトロニクス・アセンブリの機械的応力に比較的敏感である領域、したがって追加の機械的剛性が破損またはその他の問題から保護し得る領域において有益である。
いくつかの実施形態では、支持層は導電性であり、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流すように構成される。
いくつかの実施形態では、支持層は、１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む。支持層の最適な位置は、それらが、少なくとも部分的に、境界を取り囲み、および／または端子結合領域を通過するように配置される場所である。特定の配置は、相互接続されたセルとセルの塊が作り出す負荷経路の配置と、熱膨張の局所領域との組み合わせによって決定される。
端子結合領域
上記の端子結合領域は、エレクトロニクス基板をセルユニットの端子に結合するように構成されている。端子結合領域は、締結具、融着、または溶接などの従来の結合方法によって取り付けることができる。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、１つまたは複数のセンサに接続するように構成される。例えば、電圧センサまたは温度センサである。導体内で発生する抵抗損失のため、一次電流経路に対しての接続ではなく、電圧センサまたは検出対を別の測定接続に接続することが有利である。同様に、温度がセルユニットでのアセンブリの温度を最もよく表すように、端子に近接するアセンブリの温度を測定するように温度センサを配置することが有利である。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、複数の導電性セグメントに分割される。セグメントは、いくつかのセグメントが一次電流伝導経路の一部として構成され、他のセグメントが温度センサおよび／または電圧センサに接続するように構成されるように配置される。端子結合領域のセグメントを他のセグメントから分離することにより、電圧センサの位置が、一次電流経路およびその経路で作り出された電圧オフセットからの分離を改善した。以下で論じられる例示的な実施形態は、セグメント化された端子結合領域および実装を示す。
ギャップ構成
いくつかの実施形態では、支持層は、切り欠き領域または凹部領域のいずれかの側のエレクトロニクス基板領域の相対変位を促進するように、エレクトロニクス基板の１つまたは複数の切り欠き領域または凹部領域によって画定される。いくつかの様々な実施形態では、端子結合領域は、ある形態の切り欠きを組み込んでいる。そのような切り欠きは、いくつかの実施形態では、端子結合領域の前述のセグメントを形成することができる。
いくつかの実施形態では、支持層は、少なくとも部分的に端子結合領域に隣接するように配置されたスリット、***部、開口部、および／または凹部のうちの１つまたは複数によって画定される。
いくつかの実施形態では、端子領域は、非導電性の最外層を有する複数の領域によってセグメント化され、領域のうちの少なくともいくつかが１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む最外層として導電性パッドを有する。
その他の構成
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス基板の導電層によって形成される一次電流経路は、端子結合領域のうちの少なくとも１つを回路領域および／または他の端子結合領域のうちの少なくとも１つに結合するように配置された１つまたは複数の溶断可能な回路を有する。溶断可能なリンクは、セルユニットから大電流が放電されるのを防ぐことを意図しており、これは、例えば、万が一部品の障害が発生した場合、または電気部品または電流経路に損傷を与える事故が発生した場合に発生する可能性がある。溶断可能なリンクは、通常の使用中は無傷のままであり、動作レベルをはるかに超える電流レベルにさらされると機能しなくなることを意図している。
いくつかの実施形態では、溶断可能なリンクの位置で、リンクを含む導電層は、導電層の両側に配置された非導電層によって覆われている。非導電層は、溶断可能なリンクの性能に悪影響を与える可能性のある汚染物質から保護する。非導電層は、その部位から不利な場所に大幅に逸脱するアクティブ化されたヒューズ部品のあるレベルの保護を提供する。
他の実施形態では、溶断可能なリンクの位置において、リンクを含む導電層は、片側のみが非導電層によって覆われている。他の実施形態では、溶断可能なリンクは、両側とも覆われていない。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、約５０アンペア以上、約１００アンペア以上、約２００アンペア以上、約５００アンペア以上、約１０００アンペア以上、約２０００アンペア以上、および／または約５０００アンペア以上で機能しなくなるように設計された幾何学的に制約された回路経路を有する導電層を画定することができる。
いくつかの実施形態では、エネルギー貯蔵ユニットは、少なくとも３アンペア、１０アンペア、３０アンペア、５０アンペア、１００アンペア、４００アンペア、または異なる電流レベルの１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットへの最大充電または放電電流を達成するように設計することができる。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリは、直列配置からの任意の１つまたは複数の電池セルユニットの接続またはバイパスを可能にするために選択的に動作するエレクトロニクススイッチング部品をサポートする。動作はさらに、選択的切断および再接続を伴うことができ、電池セルを直列配置から切断することは、その後、電池セルを選択的に直列配置に再接続できるように、可逆的な方法で実行される。直列配置からのセルの選択的バイパスは、異なる接続状態を実現し、例えば、直列配置の出力電圧の変化を可能にする。エレクトロニクススイッチング部品の動作は、直列配置の１つまたは複数の電池セルユニットの充電および／または放電中に可能である。
３つの電池セルユニットがある場合、接続状態は、第１の電池セルユニットと第２の電池セルユニットが電気的に直列に接続され、第３の電池セルユニットが切断されている第１の状態と、第１の電池セルユニットと第３の電池セルユニットが電気的に直列に接続され、第２の電池セルユニットが切断されている第２の状態と、第２の電池セルユニットと第３の電池セルユニットが電気的に直列に接続され、第１の電池セルユニットが切断されている第３の状態とを含むことができる。
４つの電池セルユニットがある場合、状態は、上記の３つの状態、ならびに第１の電池セルユニット、第２の電池セルユニット、および第４の電池セルユニットが電気的に直列に接続され、第３の電池セルユニットが切断されている第４の状態と、第１の電池セルユニット、第２の電池セルユニット、第３の電池セルユニット、および第４の電池セルユニットが電気的に直列に接続されている第５の状態とを含むことができる。
直列に接続されたセルユニットの数を制御することにより、エレクトロニクス・アセンブリは、１つまたは複数のエレクトロニクス・アセンブリの出力で結果として生じる電圧を制御できる可能性がある。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリは、直列配置からの多数の電池セルユニットのいずれかを接続またはバイパスすることに加えて、個々の電池セルユニットまたは電池セルユニットのグループがさらに反転され得るように動作するエレクトロニクス部品をサポートする。１つの制御状態では、そのようなエレクトロニクス・アセンブリは、第２の出力端子に対して比較的に正の電位を有する第１の出力端子を有し得る。第２の制御状態では、そのようなエレクトロニクス・アセンブリは、第２の出力端子に対して比較的に負の電圧電位を有する第１の出力端子を有し得る。
いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリ上のエレクトロニクス部品は、複数の電池セルユニットが直列接続され、一方、１つまたは複数の電池セルユニットがこれらの１つまたは複数の電池セルユニットを放電するまたはこれらの１つまたは複数の電池セルユニットの充電を減らす目的で抵抗素子に接続されるように動作することができる。別の一実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリ上のエレクトロニクス部品は、複数の電池セルユニットが直列接続され、一方、１つまたは複数の電池セルユニットが、第１のセルユニットから１つまたは複数の他のセルユニットにエネルギーを伝達する、または１つまたは複数の他のセルユニットから第１のセルユニットにエネルギーを伝達する目的でエネルギー伝達要素に接続されるように動作することができる。エネルギー伝達要素は、例えば、１つまたは複数のコンデンサ、インダクタ、変圧器、ＤＣ／ＤＣコンバータ、および／または電池を含むことができる。
図１は、エレクトロニクス・アセンブリの一例を示す。この例では、エレクトロニクス・アセンブリは、８つの電池モジュール２０２ａ～２０２ｈに取り付けるように設計された１つのエレクトロニクス基板２００を有する。示されている例の各々の電池モジュールには、直列に接続された２つの電池セルユニットがある。しかしながら、セルユニットの他の多くの組み合わせが可能である。これは、第１のモジュール２０２ａ内の第１のセルユニットの正端子、およびモジュール２０２ａ内の第２の直列接続されたセルユニットの負端子が端子２１０ａで共に接続され、１つの接点２０６ａでエレクトロニクス・アセンブリに接続することを意味する。第１のセルの負の端子は、別個の接点２０４ａでエレクトロニクス・アセンブリに接続する。第２のセルの正端子もまた、別個の接点２０８ａでエレクトロニクス・アセンブリに接続する。
図２Ａおよび図２Ｂは、２４個の電池モジュール３０２ａ～３０２ｘに取り付けられた例示的なエレクトロニクス・アセンブリを示す。この例では、エレクトロニクス・アセンブリは、１２個の個別のエレクトロニクス基板３０４ａ～３０４ｌを有する。各々の基板は、２つの電池モジュールに取り付けるように構成されている。所望の電圧、電流、または容量の要件に従って、任意の数のモジュールまたは基板または各々のモジュール内の電池セルを実装できることを理解すべきである。各々の電池モジュールは、直列に接続された２つの電池セルユニットからなる。エレクトロニクス基板は、隣接する基板に接続され、１つまたは複数のセルユニットを流れる電流を伝導する電気コネクタ３０６ａ～３０６ｋを介するものを含む。エレクトロニクス基板はまた、制御コネクタ３０８ａ～３０８ｋおよび３１０ａ～３１０ｋを介して互いに接続され、符号化された通信信号、またはパルス、正弦波、または他の時間とともに変化する符号化されていない信号などの物理的制御信号の共有を可能にする。
さらに、エレクトロニクス・アセンブリは、個別の部品が取り付けられたエレクトロニクス回路基板であるエレクトロニクス部品３２０ａａ～３２０ｘｂを含む。エレクトロニクス・アセンブリはまた、一次電流経路内に配置され、任意の１つまたは複数の電池セルユニットを電池セルユニットの直列接続から選択的にバイパスおよび可逆的に切断するように構成されたスイッチ部品であるエレクトロニクス部品３１５ａ～３１５ｘｂを含む。
図３は、図１のエレクトロニクス・アセンブリをさらに詳細に示す。この例示的な実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリは、８つの電池モジュールへの接続および取り付けを意図した繰り返し構造から構成される単一の１つのエレクトロニクス基板である。各々の電池モジュールは、直列に接続された２つの電池セルユニットからなる。エレクトロニクス・アセンブリの最大の部品は、上で概説した厚さおよび／または曲げ特性に従って実装されたプリント回路基板であり得る。外側に沿った大きな***した正方形は、部品が取り付けられた二次エレクトロニクス回路基板などのエレクトロニクス回路要素、またはＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどの他の統合エレクトロニクス回路要素である。
モジュールごとに３つの小さな***した正方形の２つのセットは、任意選択のエレクトロニクス部品である。これらのエレクトロニクス部品は、互いに直列に接続されている電池の変更を可能にする接続状態を達成するために使用できるトランジスタ、ＩＧＢＴ、またはＭＯＳＦＥＴなどのスイッチ部品とすることができる。例えば、この実施形態のエレクトロニクス・アセンブリを接続する１６個の電池セルユニットのうち、特定の時点で、エレクトロニクス・アセンブリ上のエレクトロニクス部品は、１０個の特定のセルユニットを電気的に直列に接続することができ、残りの６つのセルユニットを１０個のセルユニットと直列に電気的に接続され得ないように動作され得る。別の時点で、エレクトロニクス・アセンブリ上のエレクトロニクス部品は、前の１０個のセルユニットと前の６個のセルユニットのうちのいくつかの混合とすることができる９個のセルユニットを電気的に直列に接続することができ、残りの７個のセルユニットを９個のセルユニットと電気的に直列に接続され得ないように動作され得る。実際、エレクトロニクス・アセンブリ上のエレクトロニクス部品は、選択された数およびセットの電池セルユニットを直列に接続することを可能にし、一方、エレクトロニクス・アセンブリに接続された他の電池セルユニットは、直列接続された電池セルユニットと直列に電気的に接続され得ない、異なる動作状態を実現できるように構成され得る。
図４は、３つの電池モジュール（１０４ａ～ｆ）に取り付けられ、それらの電池モジュールのうちの任意の１つまたは複数の選択的バイパスのために配置されたスイッチング部品（１２２～１４４）を備えたエレクトロニクス・アセンブリ１００を含む電池システムの一例を示す。各々の電池モジュールは、直列に接続された２つの電池セルユニットからなる。エレクトロニクス・アセンブリは、所定の幾何学的配列および／または組み合わされた厚さ特性を有し、スイッチング部品は、セルバイパススイッチングエレクトロニクス部品として構成される。さらに、端子は、２つのエネルギー貯蔵ユニット間の接合部に電気的に結合される。
電池システム１００は、複数の電池セルユニット１０４に結合するための回路モジュール１０２を含む。例示的な目的のために、電池システム１００は、６つの電池セルユニット１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｅ、１０４ｆを含む。しかしながら、任意の適切な数の電池セルユニット１０４を電池システム１００内で使用することができる。電池システム１００は、外部負荷に電気エネルギーを提供するため、または外部電源（図示せず）から電気エネルギーを受け取るための電池パック端子１０１および１０３を含む。
回路モジュール１０２は、電池セルユニット１０４と結合するための６セットの端子１０６～１１６を含み、各々の端子セットは、正の端子１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ、１１２ａ、１１４ａ、１１６ａ、および対応する負の端子１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂ、１１２ｂ、１１４ｂ、１１６ｂを有する。各々の端子セット１０６～１１６は、電池セルユニット１０４（本明細書では、関連する電池セルユニット１０４と呼ばれる）に結合するように構成される。しかしながら、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数の端子および電池セルユニットが、電池システム１００または本明細書に記載の電池システムのいずれかで使用できることを理解するであろう。
電池システム１００において、回路モジュール１０２の部品は、１セットの端子の正の端子１０６ａ、１１０ａ、１１４ａが、隣接する１セットの端子の負の端子１０８ｂ、１１８ｂ、１１６ｂに導体１１８ａ～１１８ｃによって直接結合されるように配置される。
第１のセットの端子１０６の負の端子１０６ｂは、スイッチングアセンブリ１２０ａに結合されている。
スイッチングアセンブリ１２０ａは、閉じたときに電池セルユニット１０４ａを回路モジュール１０２に接続するための第１のスイッチ１２２と、閉じたときに電池セルユニット１０４ａをバイパスするための第２のスイッチ１２４とを含む。
より具体的には、電池セルユニット１０４ａは、第１のスイッチ１２２が閉じ、第２のスイッチ１２４が開いているときにアクティブであるか、回路モジュール１０２に接続され、電池セルユニット１０４ａは、第１のスイッチ１２２が開いており、第２のスイッチ１２４が閉じているときに非アクティブであるか、回路モジュール１０２からバイパスされる。
同様に、第２のセットの端子１０８の正の端子１０８ａは、第２のスイッチングアセンブリ１２０ｂに結合されている。スイッチングアセンブリ１２０ｂは、閉じたときに電池セルユニット１０４ｂを回路モジュール１０２に接続するための第１のスイッチ１２６と、閉じたときに電池セルユニット１０４ｂをバイパスするための第２のスイッチ１２８とを含む。より具体的には、電池セルユニット１０４ｂは、第１のスイッチ１２６が閉じ、第２のスイッチ１２８が開いているときに回路モジュール１０２に接続され、電池セルユニット１０４ｂは、第１のスイッチ１２６が開いており、第２のスイッチ１２８が閉じているときに回路モジュール１０２からバイパスされる。
したがって、電池セルユニット１０４ａを流れる電流は、スイッチ１２２、１２４を介して制御される。スイッチ１２２が閉じ、スイッチ１２４が開いている場合、パック端子１０１、１０３の間を流れる電流は、スイッチ１２２と電池セルユニット１０４ａを通って流れる。スイッチ１２２が開いていて、スイッチ１２４が閉じている場合、パック端子１０１、１０３の間を流れる電流は、スイッチ１２４を通過するが、電池セルユニット１０４ａを通過しない。他の電池セルユニット１０４ｂ～１０４ｆは、それらの関連するスイッチアセンブリを介して同様の方法で制御される。
２セットの端子１０６、１０８、および関連するスイッチングアセンブリ１２０ａ、１２０ｂをそれぞれ含む回路レイアウトは、電池システム１００の単一の回路ユニットブロック１３１ａを形成する。電池システム１００は、ユニットブロック１３１ａと同様に配置された、さらに２つの回路ユニットブロック１３１ｂ、１３１ｃを含む。３つの回路ユニット１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃは、共に結合されて、全体のシステム１００を形成する。しかしながら、システム１００は、手元にある特定の用途のエネルギー貯蔵要件を満たすために、任意の適切な数のユニットブロック３１１を含むことができることが理解される。
説明したように、電池セルユニット１０４ａの正端子１０６ａは、電池セルユニット１０４ｂの負端子１０８ｂに直接接続されている。このように回路を配置することにより、スイッチ１２２、１２４、１２６、１２８を、電池セルユニット１０４とスイッチ１２２、１２４、１２６、１２８間の電流経路長の長さを延長する必要なしに、電池セルユニット１０４ａ、１０４ｂの１つの面に物理的に近接して配置することができる。これは、有利なことに、製造コストの削減をもたらし、必要なスペースを削減し、追加の抵抗、したがって、電流経路長の増加によって引き起こされるエネルギー損失を回避する。
しかしながら、電池システム１００において、電池セルユニット１０４ａの正端子１０６ａを電池セルユニット１０４ｂおよび１０４ｃを介して１０４ｄの負端子１１２ｂに接続するために、電流は２つのスイッチ１２６、１３０を通過する。この実施形態では、６つの電池セルユニット１０４ａ～１０４ｆすべてが電流を流す場合、電流はまた、スイッチ１２２、１２６、１３０、１３４、１３８、および１４２を通過しなければならない。これは、各々がオン抵抗と関連するエネルギー損失を有する、セルユニットごとに１つのスイッチを通過する電流に対応する。
図４に示されるバイパススイッチの配置は例示的なものであり、任意の１つまたは複数のセルユニットをバイパスするように構成され動作可能なセルおよびユニットバイパススイッチの他の配置が可能である。さらなる回路例は、米国特許出願公開第２０１９０３６３３１１号明細書、米国特許出願公開第２０２００１４４８３０号明細書、および米国特許第１０５７３９３５号明細書に示され、この回路は、参照により本明細書に援用される。
図５は、図１および図３の例示的なエレクトロニクス・アセンブリの断面を示す。図示の実施形態は、上から下に（１）薄い導電層（フレックス回路の一部）、（２）薄い非導電層（フレックス回路の一部）、（３）薄い導電層（フレックス回路の一部）、（４）支持層（補強材）で特徴づけられる４つ以上の層を有する。この例示的な実施形態では、第１～第３の層は、エレクトロニクス基板、特に基板の端子結合領域を形成する。第４の層は、端子がエレクトロニクス基板に接触する領域に隣接するように配置された支持層である。（１）薄い導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流す機能を有する。（２）薄い非導電層は、特定の場所で（１）薄い導電層と（３）薄い導電層を電気的に絶縁する機能を有する。（３）薄い導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流す機能を有する。（４）厚い支持層は、導電性または非導電性であるか、または導電性領域と非導電性領域の組み合わせを有し、いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリに対する機械的剛性を改善することを意図している。（４）支持層が導電性である場合、その層はさらに、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流す機能を有し得る。
図６は、異なる層を備えたエレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態の詳細な断面図を示す。エレクトロニクス・アセンブリは、部品ならびに６つの層を有し、上から下に（１）薄い非導電層（「ＰＩ－ポリイミド層」）、（２）薄い導電層、（３）薄い非導電層（「ＰＩ層」）、（３）薄い導電層、（４）薄い非導電層（「ＰＩ層」）、および（５）厚い支持層（「補強材」）の順序で特徴付けられる。（１）薄い非導電層は、（２）薄い導電層と外界との間に電気的絶縁を提供する機能を有する。（２）薄い導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流すように構成される。（３）薄い非導電層は、（２）薄い導電層と（４）薄い導電層の領域を電気的に絶縁するように構成される。（４）薄い導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流すように構成される。（５）薄い非導電層は、（４）薄い導電層と周囲の環境を電気的に絶縁するように構成される。（６）支持層は、導電性または非導電性であるか、または導電性領域と非導電性領域の混合を有することができ、エレクトロニクス・アセンブリに機械的剛性を提供するように構成される。この実施形態はさらに、２つ以上の導電層の間に導電性垂直接続を形成するエレクトロニクスビアを有する。ビアは、２つ以上の導電層の間で所望の熱伝導率を達成するように数および／またはサイズおよび／または密度が大きくてもよく、１つの導電層に接続された任意の部品によって生成された熱エネルギーを分散させて効果的に放散させることができる。
図７は、導電層および非導電層、ならびにヒートシンク要素を有する、エレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態を示す。ヒートシンク要素は、エレクトロニクス・アセンブリと、最終アプリケーション内に統合され得る周囲空気、他のガスおよび／または液体冷却システムなどの他の媒体との間の熱交換を提供するように構成される。この実施形態では、ヒートシンク要素はアルミニウムからなり、可動部品を有さない。他の実施形態では、ヒートシンク要素はアクティブとすることができ、ファンまたは他の可動部品を含むことができる。いくつかの実施形態では、ヒートシンク要素は、高熱伝達に適した材料などの他の材料で作ることができる。
いくつかの実施形態では、ヒートシンク要素は、ヒートパイプまたは他の熱伝達装置を含むか、またはそれらに接続することができる。
この実施形態では、支持層はスリットを有し、ヒートシンク要素は、エレクトロニクス部品の反対側のスリットでエレクトロニクス・アセンブリに接続されている。あるいはまた、ヒートシンク要素は、エレクトロニクス部品と同じ側に、または他の潜在的な熱発生源の同じ側または反対側に配置することができる。
図８は、エレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態を示し、図９（Ａ）は、アセンブリの上面等角図を示し、図９（Ｂ）は、アセンブリの底面図を示す。
図８の例示的な実施形態は、エネルギー貯蔵ユニットの複数の端子間にまたがるように適合されたエレクトロニクス基板を含むエレクトロニクス・アセンブリである。端子は、所定の幾何学的配列で配置され、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される。エレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とユニット端子との間の電流の一次経路として構成された端子結合領域と、少なくとも第１の導電層と第２の非導電層とを含む回路領域とを含む。端子結合領域の少なくとも一部および／または回路領域の少なくとも一部は、所定の幾何学的配列からの少なくともいくらかの変位を可能にするような機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性によって特徴付けられる。エレクトロニクス基板は、ユニット端子によって画定された幾何学的領域にまたがるように配置された多数の別個の基板であるか、別個の基板は、基板の別個のセクションによって画定することができるか、または基板間のギャップによって画定されて、それらのギャップ間の基板領域を画定する。さらに、１つまたは複数の支持層が、支持層の位置に近接する領域において基板の機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性を増大させるように、エレクトロニクス基板に提供される。
いくつかの実施形態では、基板内のギャップは、１つまたは複数の支持層にまたがっている。このようにして、端子結合領域のある程度の機械的変位は許容されるが、支持層が提供される基板の領域は、基板のその位置での個別の部品の適用をサポートするために剛性を高めた。
エレクトロニクス・アセンブリは、エレクトロニクス・アセンブリに接続するための１つの正端子と１つの負端子をそれぞれが有する３つの電池セルユニットに取り付けるように適合された二重層エレクトロニクス・アセンブリである。エレクトロニクス・アセンブリは、エレクトロニクス部品を支持するように適合された１つの導電層と、部品に機械的剛性を提供し、導電層の異なるセクション間の間隔を維持する支持層とを含む。アセンブリの層は、上記の曲げの測定および／または組み合わされた厚さによって特徴付けられる。エレクトロニクス・アセンブリの導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内および端子との間で電流を流すように構成される。剛性のある非導電性支持層が導電層の下に配置される。導電層は、スロットまたは切り欠きによって形成することができるギャップを有する。これらのギャップの一部またはすべての下に、支持層が配置される。いくつかの実施形態では、支持層は、導電層の異なる領域にまたがって分離するように構成される。いくつかの実施形態では、導電層は、１つまたは複数のエレクトロニクス部品がまたがる１つまたは複数のギャップを有する。
図１０は、この例の端子結合領域を含む導電性外部領域４００ａ～４００ｆを有する別の例示的なエレクトロニクス・アセンブリの底面図を示す。エレクトロニクス・アセンブリは、それぞれが２つの直列電池セルユニットを有し、１つのセルユニットの１つの正端子が別のセルユニットの負端子に接続され、それぞれ１つの接続点４０２ｂ、４０２ｅを基板に対して共有する、２つの電池モジュールに取り付けるように適合される。
例示的な実施形態は、エネルギー貯蔵ユニットの複数の端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板を含み、端子は、所定の幾何学的配列で配置され、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される。エレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とユニット端子との間の電流の一次経路として構成された端子結合領域と、少なくとも第１の導電層と第２の非導電層とを含む回路領域とを含む。さらに、端子結合領域のうちの少なくとも１つは、導電性セグメント、測定パッドとして構成されたセグメント、および一次電流経路として構成されたセグメントを含む。
端子結合領域４００ａ～４００ｆの各々は、測定用に構成されたセグメント４０４ａ～４０４ｆを有し、これは、端子結合領域の他のセグメント４０２ａ～４０２ｆから電気的に絶縁されている。この例では、エレクトロニクス基板の導電層のレイアウトによって絶縁が提供されている。しかしながら、他の例示的な実施形態は、例えば、端子結合領域の位置においてエレクトロニクス基板に物理的ギャップを設けることによって、端子結合領域をセグメント化する他の方法を使用する。
別個の測定セグメント４０４ａ～４０４ｆは、それぞれ、測定パッドを画定する。電池セルユニットに接続されていない場合、測定パッドは端子結合領域の他のセグメントから分離される。図示の例では、各々の端子領域の大きな導電領域４０２ａ～４０２ｆは、エレクトロニクス・アセンブリと、接続された電池セルユニットとの間に主電流が流れることを可能にするように構成され、一方、各々の端子の近くの小さな導電領域４０４ａ～４０４ｆは、電圧および／または温度測定に使用することができる。
主電流フローが流れる接点領域４０２ａ～４０２ｆを測定用の接点領域４０４ａ～４０４ｆから分離することにより、セルユニット電圧および／またはセルユニット温度などのより正確な測定を行うことを可能とすることができる。いくつかの実施形態では、主電流フロー４０２ａ～４０２ｆが流れる領域で少なくとも１つと、主電流フロー４０４ａ～４０４ｆから分離された領域でもう１つを含む、２つ以上のセルユニット電圧測定を実施することが可能である。このような２つの測定値の比較は、電池セルユニットに負荷がかかっている間を含み、接触抵抗の測定値を提供することができる。
端子結合領域はまた、締結装置の貫通を可能にするように構成された開口部４０８ａ～４０８ｆを含み、端子結合領域およびエレクトロニクス基板をセル端子に機械的に固定する。
いくつかの実施形態では、端子結合領域は、端子取り付け点の近くに導電性材料の露出領域を有し、これは、２つ以上の導電層の間に導電性垂直接続を形成するビアをさらに含む。いくつかの実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリ内のビアの数は、最大１、５、１０、１０００、または１００００、または異なる数とすることができる。いくつかの実施形態では、いくつかの領域は、最大１／ｃｍ２、１０／ｃｍ２、１００／ｃｍ２、１０００／ｃｍ２の密度のビア、または異なる空間密度のビアを有し得る。
この実施形態はまた、他のエレクトロニクス基板、１つまたは複数の電源、電気負荷、ｈブリッジ回路などのインバータ回路、またはその他の回路または外部装置への接続を可能にするように構成されたコネクタ４１０ａ～４１０ｂを示す。
図１１は、エレクトロニクス・アセンブリの別の例示的な一実施形態を示す。アセンブリは、多くのセル端子の幾何学的位置にまたがるように適合された単一のエレクトロニクス基板５００を有し、ここでは、それぞれが２つの直列電池セルユニットを有する８つの電池モジュールとして示され、１つのセルユニットの１つの正端子は、別のセルユニットの負端子に接続され、基板への１つの接続点を共有する。
エレクトロニクス・アセンブリは、セルモジュールに固定されていない場合でも、基板を所定の位置に取り付けるために使用される締結具を維持するように適合された締結具保持装置５１０を有する。これには、エレクトロニクス・アセンブリのモジュールへの分解と再組み立てを促進することを含む、いくつかの利点がある。締結具は、締結具アセンブリの任意の部分に関連するような、露出した導電性材料との外部接触のリスクを実質的に含む、したがって制限するという追加の機能を提供する。この実施形態では、保持装置５１０は、ボルトの周りのプラスチックケージであり、基板上のスリットにクリップで留められる。他の実施形態では、他のキャプティブな締結具装置を同様の目的で使用することができる。
図示のアセンブリは、以下の図１２～図１４を参照してさらに説明されるように、端子結合領域をセグメント化するように配置された任意選択の凹部をさらに含む。
図１１の例示的な実施形態は、エネルギー貯蔵ユニットの複数の端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板を含むエレクトロニクス・アセンブリであり、端子は、所定の幾何学的配列で配置され、エネルギー貯蔵ユニットへ出入りする電流の一次経路として構成される。エレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とユニット端子との間の電流の一次経路として構成された端子結合領域と、少なくとも第１の導電層と第２の非導電層とを含む回路領域とを含む。さらに、締結具保持ケージは、１つまたは複数の締結具を端子結合領域と整列させて維持するように適合されている。
図１２は、例示的なエレクトロニクス・アセンブリ、特に端子結合領域の拡大図を示す。端子結合領域は、締結具を貫通させてアセンブリを少なくとも１つの電池セルユニットの端子に接続することを可能にする開口部を有する。この実施形態では、ボルト、ナット、および／または使用される任意のワッシャなどの締結具は、導電性であり、エレクトロニクス・アセンブリと１つまたは複数の電池セルユニットとの間で電流を流すことができる。しかしながら、様々な実施形態では、締結具は非導電性とすることができ、主電流は、基板とセルユニットとの間の導電性領域の接触、またはこれらの間の他の導電性材料などの他の手段によって運ばれる。
上記の実施形態のように、エレクトロニクス・アセンブリは、隣接する電池セルユニット端子、ナット、ボルト、および／またはワッシャとの低抵抗接触を作り出すために、開口部に近接して露出した金属の領域を有する。
端子結合領域は、エレクトロニクス・アセンブリの層のすべてへの物理的スリットの配置によってセグメント化された導電性パッドを含む。しかしながら、様々な実施形態では、スリットは、エレクトロニクス・アセンブリのすべてではなく一部の層に適用してもよい。第１の種類のスリットは、穴に接続し、斜め外側に伸びる。これらのスリットは、十分に位置合わせされ得るか、または十分に位置合わせされ得ない１つまたは複数の電池セルユニットのうちの１つまたは複数の端子に接続するときに、追加の機械的可撓性を提供することができる。また、これらのスリットは、電池セルユニットに接続されていない場合に互いに電気的に絶縁された露出した金属の２つ以上の領域を作り出すことができる。１つまたは複数のそのような領域を使用して、エレクトロニクス・アセンブリと接続された電池セルユニットとの間の主電流フローを可能にすることができる。電圧および／または温度測定用の測定パッドのために、１つまたは複数の他のそのような領域を使用することができる。主電流フローが流れる接触領域を測定用の接触領域から分離することで、セルユニットの電圧および温度などのより正確な測定が可能になり得る。
いくつかの実施形態では、切り欠きは、第１の導電層に狭められた導電性トレースを作り出すように配置されたスリットによって画定される。狭められたトレースは、この狭まった、または相対的に狭められた寸法によって意図的に弱められ、それによって上記の溶断可能な回路を画定する。ヒューズは、理想的には、電池セルユニットを備えた１つまたは複数の接続点と、１つまたは複数の電池セルユニット、任意選択のエレクトロニクス部品、電源、および／または電気負荷を備えた１つ以上の他の接続点との間に配置される。これらの意図的に弱いトレースは、特に大電流時に、材料の１つまたは複数の層が溶融するか、またはさもなければトレース接続の電気伝導率が大幅にまたは完全に低下するように反応するように設計され得る。これにより、この実施形態のエレクトロニクス・アセンブリは、さもなければヒューズ部品によって提供される機能を統合することができ、関連する部品のコストを回避することができる。非導電層などのいくつかの層の材料は、溶融した導電性材料がエレクトロニクス基板から放出されるのを防ぐことができるように、高融点を有するように選択され得る。
いくつかの実施形態では、切り欠きは、１つまたは複数のセルユニットへの接続点でのエレクトロニクス・アセンブリとエレクトロニクス・アセンブリの他の領域との間の熱伝導率を低下させるように配置される。例えば、これは、電池セルユニットの接続点と、動作中に加熱の特定のレベルを示し得るエレクトロニクス・アセンブリに接続するエレクトロニクス部品との間の熱伝導率を低下させることができる。結果として、これは、接続された電池セルユニットに渡される熱エネルギーを減少させる可能性があり、これにより、そのような電池セルユニットの寿命が延びる可能性がある。これはまた、電池セルユニット接続点またはその近くに配置された１つまたは複数の温度センサに渡される熱エネルギーを減少させる可能性があり、これにより、次に温度センサが電池セルユニットの内部の温度により類似し得る温度を測定することができる可能性がある。
図１２の例示的な実施形態は、エネルギー貯蔵ユニットの複数の端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板を含むエレクトロニクス・アセンブリであり、端子は、所定の幾何学的配列で配置され、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される。エレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とユニット端子との間の電流の一次経路として構成された端子結合領域と、少なくとも第１の導電層と第２の非導電層とを含む回路領域とを含む。端子結合領域のうちの少なくとも１つは、導電性セグメント、測定パッドとして構成されたセグメント、および一次電流経路として構成されたセグメントを含み、導電性セグメントは、深さまたは少なくとも第１の導電層を有する１つまたは複数の切り欠きによって画定される。
いくつかの実施形態では、切り欠きは、機械的曲げ特性の上記の尺度を画定するように構成される。いくつかの実施形態では、エレクトロニクス基板は発熱部品を含み、切り欠きは、発熱部品と端子結合領域との間の熱エネルギー伝達を制限するように、発熱部品と端子結合領域との間に配置される。
図１３は、回路基板上に配置するための例示的なエレクトロニクス回路アセンブリを示す。アセンブリは、接続されたセルの配置に最適化されるように、所定の幾何学的配列および／または組み合わされた厚さ特性を有する。この回路はまた、セルＣ１～Ｃ３の一次電流経路内に配置されたスイッチング部品Ｓ１～Ｓ６の形態のエレクトロニクス部品を有する。この回路はまた、溶断可能な回路Ｆ１～Ｆ３をさらに含む。各々の溶断可能な回路は、１つまたは複数のスイッチング部品の故障または誤動作の場合に短絡から保護する。例えば、スイッチ部品Ｓ１が短絡に失敗し、スイッチ部品Ｓ２が閉じる場合、セルユニットＣ１によって見られる短絡は、溶断可能な回路Ｆ１によって防止されるであろう。この例では、溶断可能な回路がセルユニットＣ１のバイパス経路に接続されている。
図１４は、所定の幾何学的配列および／または組み合わされた厚さ特性を有する、記載されたエレクトロニクス・アセンブリのいずれかに実装するための例示的なエレクトロニクス回路を示す。アセンブリには、２つのエネルギー貯蔵ユニット間の接合部に電気的に結合された端子がある。溶断可能な回路Ｆ１は、セルユニットＣ１とＣ２との間の接合部の間に結合された端子に接続されている。この例では、２つのセルユニットのいずれか１つのスイッチング部品の閉回路障害が発生した場合に短絡から保護するために必要な溶断可能な回路は１つだけである。例えば、スイッチ部品Ｓ１が短絡に失敗し、スイッチ部品Ｓ２が閉じる場合、セルユニットＣ１によって見られる短絡は、溶断可能な回路Ｆ１によって防止されるであろう。別のシナリオでは、スイッチ部品Ｓ３が短絡に失敗し、スイッチ部品Ｓ４が閉じる場合、セルユニットＣ２によって見られる短絡は、溶断可能な回路Ｆ１によって防止される。このエレクトロニクス・アセンブリは、セルユニットごとに１つまたは複数の溶断可能な回路を有するエレクトロニクス・アセンブリよりも必要な溶断可能な回路が少ないという利点がある可能性があり、これは部品のコストを削減できる可能性がある。この回路はさらに、すべてのセルユニットが接続されているときに電流フローに溶断可能な回路が含まれないという利点を有することができ、効率が向上する可能性がある。この回路はさらに、すべてのセルユニットがバイパスされるときに電流フローに溶断可能な回路が含まれないという利点を有することができ、バイパス経路内の抵抗の増加を回避できる。
直列にしっかりと接続された１つ、２つ、またはそれ以上のセル、および１つまたは複数のセルユニットを選択的にバイパスして可逆的に切断するためのスイッチング部品を有し得るいくつかの実施形態では、各々のセルユニットに対して少なくとも１つの溶断可能な回路が存在する。いくつかの実施形態では、各々のセルユニットのための溶断可能な回路は、電池セルユニットのバイパス経路に配置され、これは、電池セルユニットが直列に接続されたときにエレクトロニクス・アセンブリの損失を低減するという利点を有し得る。他の実施形態では、この溶断可能なセル回路は、電池セルユニットと直接直列に配置され、これは、電池セルユニットがバイパスされるときのエレクトロニクス・アセンブリの損失を低減するという利点を有し得る。
図１５は、単一のエレクトロニクス基板が複数のセルユニット端子間にまたがるように適合されているエレクトロニクス・アセンブリの例示的な一実施形態の上面図を示す。特に、５つの電池セルユニットには、それぞれエレクトロニクス・アセンブリへの１つの正と１つの負の接続点がある。この実施形態では、エレクトロニクス・アセンブリは、電池セルユニットの１つまたは複数の端子への溶接接続を作り出すことを意図した領域（円形を有するように図示されるが、正方形または任意の他の形状とすることができる）を備えた導電性端子結合領域を有する。これは、例えば、容量性放電抵抗溶接、レーザ溶接、または超音波溶接によって達成することができ、接続の一部として別個のタブ導体をさらに使用することができる。
この例示的な実施形態では、端子結合領域は、接続点の近くのスリットによって画定される。この実施形態では、これらのスリットは、エレクトロニクス・アセンブリのすべての層を通過する接続の３つの面上の直線である。しかしながら、様々な実施形態は、スリットを曲線として実施することができるか、または任意の数の面、例えば２つの面に沿って完全にまたは部分的とすることができる。これらのスリットは、セルユニットの移動および／または位置ずれによってアセンブリに与えられた機械的応力を、スリットの縁部間に位置する基板の領域に集中させるように機能する。基板のその領域は、ヒンジとして機能するか、さもなければ電池セルユニットに接続するときに追加の機械的可撓性を提供する。
図１５の例示的な実施形態は、エネルギー貯蔵ユニットの複数の端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板を含むエレクトロニクス・アセンブリであり、端子は、所定の幾何学的配列で配置され、エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成される。エレクトロニクス基板は、エレクトロニクス基板とユニット端子との間の電流の一次経路として構成された端子結合領域と、少なくとも第１の導電層と第２の非導電層とを含む回路領域とを含む。さらに、端子結合領域のうちの少なくとも１つは、基板の端子結合領域および回路領域の取り付け領域を画定するように、１つまたは複数のエレクトロニクス基板に１つまたは複数の切り欠きを配置することによって画定され、ここで、取り付け領域は、基板の機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性を画定する。
図１６は、所定の幾何学的配列および／または組み合わされた厚さ特性を有する、いずれかのエレクトロニクス・アセンブリに実装するためのエレクトロニクス回路の一例を示し、回路は、それぞれが直接または回路を介してエレクトロニクス・アセンブリに接続する１つの正端子と１つの負端子とを有する４つの電池セルユニットに取り付けられたスイッチ部品の形態のエレクトロニクス部品を含む。スイッチ部品は、１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットを選択的にバイパスし、可逆的に切断するように動作可能である。例えば、スイッチ部品Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、およびＳ７が閉じ、他のすべてのスイッチが開いている場合、スイッチ部品Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、およびＳ７は一次電流経路内に配置され、セルユニットＣ１～Ｃ４は互いに、そして図示の回路出力端子と電気的に直列に接続される。続いて、スイッチ部品Ｓ１が開かれ、スイッチ部品Ｓ２が閉じられると、スイッチ部品Ｓ２は一次電流経路内に配置され、セルユニットＣ１は、他のセルユニットおよび出力との直列配置から選択的にバイパスされ、可逆的に切断される。同様に、セルユニットＣ２～Ｃ４の各々は、対応するスイッチを開閉することにより、選択的にバイパスされ、可逆的に切断され得る。複数のセルユニットを一度に配置から選択的に切断できる。
図１７は、１つまたは複数のセルユニットがエレクトロニクス・アセンブリに接続する領域内の１つまたは複数の層内に１つまたは複数の切り欠きを有するエレクトロニクス・アセンブリの底部の例示的な一実施形態の底部等角図を示す。これらの切り欠きは、比較的剛性の高い層を含む層に適用できる。比較的剛性の高い層に切り欠きがある場合、これにより、エレクトロニクス・アセンブリは、電池セルユニットへの接続点の近くで追加の機械的可撓性を有することができる可能性がある。これにより、エレクトロニクス・アセンブリは、エレクトロニクス・アセンブリまたは任意選択のエレクトロニクス部品またはエレクトロニクス要素に過度の応力を発生させることなく、移動するか、または１つの平面内で十分に位置合わせされない可能性がある接続点を備えた１つまたは複数の電池セルユニットに接続することができる可能性がある。
追加の機械的可撓性により、エレクトロニクス・アセンブリを、接続するセルユニットの接点の形状により良く成形できるようになり、電気接触抵抗が減少し、動作効率が向上する可能性がある。それはまた、セルユニット接続点の平面と比較して***し得る電池モジュールの***部または他の高さのある部分に対応することを含む、電池モジュールの形状および輪郭に合わせたエレクトロニクス・アセンブリの成形を可能にし得る。エレクトロニクス基板の機械的可撓性をさらに利用して、例えば、方形波または正弦波などの波形を概ね形成することによって、２つの固定点間のエレクトロニクス基板の表面積を増加させることができ、これを使用して、追加のエレクトロニクス部品の統合を可能にする、および／または熱放散を増加させる。さらに、追加の機械的可撓性はまた、例えば、接続されたセルユニットとエレクトロニクス・アセンブリとの間の振動を減衰させる可能性がある。
この実施形態は、４つ以上の層を有することができ、これは、上から下へ次の順序：（１）可撓性導電層、（２）可撓性非導電層、（３）可撓性導電層、（４）高剛性層で特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、（３）可撓性導電層と（４）高剛性層との間に追加の可撓性非導電層があり得る。いくつかの実施形態では、（１）可撓性導電層の上に追加の可撓性非導電層があり得る。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の可撓性導電層は、アルミニウムまたは銅を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の可撓性非導電層は、ポリイミド、カプトンテープ、ポリエチレンテレフタレート、またはポリエチレンナフタレートを含むことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の高剛性層は、ガラス強化エポキシラミネートまたはアルミニウムを含むことができる。
図１８は、セルユニットへの取り付け点に切り欠きがあるエレクトロニクス・アセンブリの別の例示的な一実施形態の底面図を示す。エレクトロニクス・アセンブリには、セルユニットの接続点以外の１つまたは複数の領域にも切り欠きがある。これらの領域は、少なくとも２つの電池モジュールが互いに隣接する平面と整列する場合がある。これらの切り欠きは、比較的剛性のある層を含む層に適用することができ、切り欠きの領域内の残りのすべての層が比較的可撓性のある層とすることができるようなものとすることができる。比較的剛性の高い層に１つまたは複数の切り欠きがあり、これらの切り欠きが２つの電池モジュールが隣接する平面と整列している場合、これにより、エレクトロニクス・アセンブリに追加の機械的可撓性を持たせて、１つまたは複数の方向にいくらかの位置ずれを有し得る２つの電池モジュールに応力なしで接続できるようになる。
いくつかの実施形態では、可撓性のある層は、カプトンまたはポリイミドテープで実装され、アセンブリにまたがる。可撓性のある層は、支持領域を画定するために、エレクトロニクス基板の比較的剛性の高い層でラミネートされている。可撓性は、１つまたは複数の場所に存在するすべての層の組み合わせが上記の機械的曲げ特性によって画定されるようなものとすることができる。
図１９は、６層のエレクトロニクス基板ラミネートであるエレクトロニクス・アセンブリの例示的な実施形態を示しており、基板はまたエレクトロニクス部品を支持している。層は上から下に次の順序：（１）可撓性があり薄い非導電層（「ＰＩ－ポリイミド層」）（２）可撓性があり薄い導電性、（３）可撓性があり薄い非導電性（「ＰＩ層」）、（４）支持層、（５）可撓性があり薄い導電層、および（６）薄い非導電層（「ソルダーマスク」）で特徴付けられる。
（１）薄い非導電層は、（２）薄い導電層と外界との間に電気的絶縁を提供する機能を有し得る。（２）薄い導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流す機能を有し得る。（３）薄い非導電層は、特に（４）支持層がない領域において、（２）薄い導電層と外界との間に電気的絶縁を提供する機能を有し得る。（４）支持層は、導電性または非導電性であるか、または導電性領域と非導電性領域との混合を有することができ、エレクトロニクス・アセンブリに機械的剛性を提供する機能を有し得る。支持層が導電性である場合、それは、電流を流す、または（２）薄い導電層、（５）導電層、および／または外界の領域からまたはそれらの間の熱伝達を改善する機能を有し得る。（５）導電層は、エレクトロニクス・アセンブリ内に電流を流す機能を有し得る。（６）非導電層は、（５）導電層と環境との間に電気的絶縁を提供する機能を有し得る。
様々な実施形態において、２つ以上の支持層があり得る。他の実施形態では、３つ、４つ、またはそれ以上の導電層があってもよく、これは、薄くても薄くなくてもおよび／または可撓性があってもなくてもよい。いくつかの実施形態では、接着剤などの接着性材料、樹脂、および／またはガラス繊維布などの補強材料の層があってもよく、これらは、異なる層間の接着性を増加させ得る。
前述のことから、例示の目的で特定の実施形態が本明細書に記載されてきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができることが理解されるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそこに記載されている要素による場合を除いて限定されない。また、本発明の特定の態様が特定の請求項形式で以下に提示されているが、本発明者によって任意の利用可能な請求項形式で本発明の様々な態様が考えられる。

Claims (23)

  1. ３つ以上のエネルギー貯蔵ユニットのセル端子間にまたがるように適合された１つまたは複数のエレクトロニクス基板を備えるエレクトロニクス・アセンブリであって、
    前記セル端子は、所定の幾何学的配列に配置され、前記エネルギー貯蔵ユニットに出入りする電流の一次経路として構成され、
    前記１つまたは複数のエレクトロニクス基板は、
    前記エレクトロニクス基板とセルユニット端子との間の電流の一次経路として構成された少なくとも１つの端子結合領域と、
    少なくとも第１の導電層および第２の非導電層を含む少なくとも１つの回路領域と、
    前記１つまたは複数のエレクトロニクス基板上に配置され、前記回路領域内の前記導電層に接続されている２つ以上のエレクトロニクス部品と
    を備え、
    前記端子結合領域の少なくとも一部および／または前記回路領域の少なくとも一部は、所定の幾何学的配列からの少なくともいくらかの変位を可能にするように、機械的曲げ特性および／または組み合わされた厚さ特性によって特徴付けられる、エレクトロニクス・アセンブリ。
  2. 前記回路領域は、少なくとも２つの端子結合領域間の一次電流経路を含み、
    前記エレクトロニクス部品の少なくとも１つは、前記一次電流経路内に配置され、任意の１つまたは複数の貯蔵ユニットを直列接続から選択的にバイパスして可逆的に切断するように構成されたスイッチ部品である、請求項１に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  3. 前記端子結合領域のうちの少なくとも１つは、２つの直列に接続されたエネルギー貯蔵ユニット間の１つまたは複数の接合部に電気的に結合されている、請求項１または２に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  4. 複数のエネルギー貯蔵ユニットのうちの少なくとも１つは、少なくとも２０アンペア時の充電容量を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  5. 前記エレクトロニクス部品のうちの少なくとも１つは、個別の部品が取り付けられたエレクトロニクス回路基板または統合されたエレクトロニクス回路要素を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  6. 前記端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または前記回路領域のうちの少なくとも１つは、弾性的に変形可能な材料の層をさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  7. 前記端子結合領域のうちの少なくとも１つおよび／または前記回路領域のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの非導電層によって分離された少なくとも２つの導電層と、前記少なくとも２つの導電層間に延在する１つまたは複数のビアとをさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  8. 前記回路領域のうちの少なくとも１つは、前記端子結合領域のうちの少なくとも１つと実質的に連続する層をさらに備える、請求項１～７のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  9. 前記回路領域のうちの少なくとも１つは、１つまたは複数の支持層をさらに備え、それにより、前記１つまたは複数の支持層に近接する前記回路領域内の前記機械的曲げ特性および／または前記組み合わされた厚さ特性を変更する、請求項１～８のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  10. 前記１つまたは複数の支持層は、前記エレクトロニクス基板の前記回路領域および／または前記端子結合領域のうちの少なくとも１つと実質的に連続している、請求項９に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  11. 前記端子結合領域は、締結具、融着、または溶接によって１つの貯蔵ユニットの前記端子に結合するように構成される、請求項１～１０のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  12. 前記端子結合領域は、前記端子に近接する前記アセンブリの温度を測定するように構成された温度センサをさらに備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  13. 前記端子結合領域は、前記端子の電圧を測定するように構成された電圧センサをさらに備える、請求項１～１２のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  14. 前記端子結合領域は、複数の導電性セグメントをさらに含み、少なくとも１つのセグメントは、温度センサおよび／または電圧センサに結合するように構成され、前記一次電流経路は、１つまたは複数の他のセグメントを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  15. 前記支持層は、前記端子結合領域の前記複数の導電性セグメントのうちの少なくともいくつかの間に配置された１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  16. １つまたは複数の層は、前記端子結合領域に少なくとも部分的に隣接するように配置された１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  17. 前記端子領域は、複数の非導電性領域によってセグメント化された導電性パッドを含み、前記非導電性領域の少なくともいくつかは、１つまたは複数のスリット、***部、開口部、および／または凹部を含む、請求項１～１６のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  18. 前記一次電流経路は、前記端子結合領域のうちの少なくとも１つを前記回路領域および／または他の端子結合領域のうちの少なくとも１つに結合するように配置された１つまたは複数の溶断可能な回路をさらに含む、請求項２～１７のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  19. 前記１つまたは複数の溶断可能な回路は、約１０００アンペアを超えると破壊するように名目上構成された幾何学的制約を有する印刷された導電性トラックを含む、請求項１８に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  20. 前記エレクトロニクス基板は、ポリイミド、カプトン、ポリエチレンテレフタレート、またはポリエチレンナフタレートを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  21. 前記エレクトロニクス・アセンブリは、前記エレクトロニクス・アセンブリおよび／または１つまたは複数のエネルギー貯蔵ユニットとの関連で締結状態にないときにボルトを所定の位置に維持する１つまたは複数の拘束締結具構造をさらに含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  22. ａ）前記エレクトロニクス・アセンブリは、室温で１２ＧＰａ未満の曲げ弾性率を有し、
    ｂ）前記エレクトロニクス・アセンブリは、室温で約６ＧＰａの曲げ弾性率を有し、
    ｃ）前記１つまたは複数の非導電層内の材料は、室温で１０ＧＰａ未満の曲げ弾性率を有し、
    ｄ）前記１つまたは複数の非導電層内の材料は、室温で約３ＧＰａの曲げ弾性率を有し、
    ｅ）前記エレクトロニクス・アセンブリは、室温で３００ＭＰａ未満の曲げ強度を有し、
    ｆ）前記エレクトロニクス・アセンブリは、室温で約１５０ＭＰａの曲げ強度を有し、
    ｇ）前記１つまたは複数の非導電層の材料は、室温で３００ＭＰａ未満の曲げ強度を有し、
    前記１つまたは複数の非導電層の材料は、室温で１５０ＭＰａ未満の曲げ強度を有するものとして、
    前記曲げ特性が特定される、請求項１～２１のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
  23. 前記組み合わされた厚さ特性は、
    ｈ）約１ｍｍの厚さを有する１つまたは複数の支持層、
    ｉ）０．４ｍｍを超える１つまたは複数の支持層、
    ｊ）最大０．４ｍｍの組み合わされた厚さを有する１つまたは複数の薄い非導電層および１つまたは複数の導電層、
    ｋ）最大０．２ｍｍの組み合わされた厚さを有する１つまたは複数の薄い非導電層および１つまたは複数の導電層、
    ｌ）約０．１ｍｍの組み合わされた厚さを有する１つまたは複数の薄い非導電層および１つまたは複数の導電層、
    ｍ）最大０．０８ｍｍの厚さを有する第１の非導電層、および／または、
    ｎ）最大０．０２ｍｍの厚さを有する第１の非導電層
    によって特定される、請求項１～２２のいずれか一項に記載のエレクトロニクス・アセンブリ。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022001930A1 (de) * 2022-06-02 2023-12-07 p&e power&energy GmbH Batterie mit Elektronikmodulen

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6307751B1 (en) * 1998-06-01 2001-10-23 Wearlogic, Inc. Flexible circuit assembly
DE19939174A1 (de) * 1999-08-20 2001-04-05 Wet Automotive Systems Ag Heizelement
US6483037B1 (en) * 2001-11-13 2002-11-19 Motorola, Inc. Multilayer flexible FR4 circuit
TWI384739B (zh) * 2008-01-03 2013-02-01 Delta Electronics Inc 組合式電路及電子元件
CN102308433B (zh) * 2009-03-31 2014-04-16 三洋电机株式会社 电池模块、电池***以及电动车辆
JP2010257775A (ja) * 2009-04-24 2010-11-11 Sanyo Electric Co Ltd バッテリモジュール、バッテリシステムおよび電動車両
JP5496604B2 (ja) * 2009-10-30 2014-05-21 三洋電機株式会社 電源装置及びこれを備える車両
KR101956921B1 (ko) * 2012-06-19 2019-03-11 삼성에스디아이 주식회사 보호회로모듈 및 이를 구비하는 배터리 팩
US9275938B1 (en) * 2012-08-31 2016-03-01 Cree Fayetteville, Inc. Low profile high temperature double sided flip chip power packaging
JP6257889B2 (ja) * 2012-10-23 2018-01-10 日本メクトロン株式会社 バスバー付きフレキシブルプリント配線板およびその製造方法、並びにバッテリシステム
EP2947974B1 (en) * 2013-01-15 2019-09-25 NSK Ltd. A controlling apparatus for an electric power steering apparatus
US20140212695A1 (en) * 2013-01-30 2014-07-31 Tesla Motors, Inc. Flexible printed circuit as high voltage interconnect in battery modules
CN105073411A (zh) * 2013-03-13 2015-11-18 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 柔性电子纤维加强复合材料
US9831482B2 (en) * 2013-09-06 2017-11-28 Johnson Controls Technology Company Battery module lid system and method
WO2016029203A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Pathion Inc. Using distributed battery management system circuit boards as dc busses in an energy storage system
US10211443B2 (en) * 2014-09-10 2019-02-19 Cellink Corporation Battery interconnects
US9147875B1 (en) * 2014-09-10 2015-09-29 Cellink Corporation Interconnect for battery packs
EP3147258A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-29 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Connection panel for electronic components
CN108136985B (zh) * 2015-09-30 2021-07-27 锐莱能源有限公司 电池组***
CN106887562B (zh) * 2015-12-15 2020-12-04 小米科技有限责任公司 电芯的保护主板、电子终端和电子终端用电芯的组装方法
KR102530258B1 (ko) * 2017-07-13 2023-05-08 셀링크 코포레이션 인터커넥트 회로 방법 및 장치
US20190081310A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-14 Sf Motors, Inc. Ribbonbond interconnects for electric vehicle battery blocks
KR102666368B1 (ko) * 2018-09-11 2024-05-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

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