ES2910800T3 - Ensamble de plano posterior con subestructuras de alimentación y refrigeración - Google Patents

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Abstract

Un ensamble de plano posterior (28) para acoplarse con una pluralidad de módulos de batería (38), el ensamble de plano posterior que define un lado receptor del módulo de batería y comprende subestructuras separadas que incluyen: una subestructura de alimentación (30) adyacente al lado receptor del módulo de batería y que comprende conectores eléctricos (32) dispuestos para acoplarse con los conectores eléctricos correspondientes de uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior; una subestructura de refrigeración (56) adyacente a la subestructura alimentación, en comunicación de fluidos con el lado receptor del módulo de batería y dispuesta de manera que un fluido refrigerante que se mueve a través de la subestructura de refrigeración se dirige hacia el lado receptor del módulo de batería para enfriar uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior, en donde la subestructura de refrigeración se dispone además de manera que un fluido refrigerante introducido en la subestructura de refrigeración se mueve a través de la subestructura de refrigeración antes de alcanzar el lado receptor del módulo de batería; y una subestructura de escape (58) adyacente a la subestructura de refrigeración, en comunicación de fluidos con el lado receptor del módulo de batería y dispuesta de manera que los gases de escape ventilados por uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior se alejan del ensamble de plano posterior.

Description

DESCRIPCIÓN
Ensamble de plano posterior con subestructuras de alimentación y refrigeración
Campo de la descripción
La presente descripción se refiere a un ensamble de plano posterior para acoplar con una pluralidad de módulos de batería y, más particularmente, a un bastidor de batería con un ensamble de plano posterior integrado.
Antecedentes de la descripción
Un tipo de batería recargable es una batería de iones de litio que tiene una estructura de múltiples capas que comprende un electrodo positivo activado por varios óxidos u olivinos mixtos, un electrodo negativo activado por carbón especial y un separador, todo ello sumergido en un electrolito orgánico. La batería típicamente se aloja en un recinto para formar un módulo de batería. Durante condiciones normales de funcionamiento, la energía eléctrica se convierte y se almacena como energía química durante la carga, y la energía química almacenada se convierte en energía eléctrica durante la descarga. Más particularmente, durante la carga, el litio del electrodo positivo se ioniza y se mueve de una capa a otra hasta el electrodo negativo; durante la descarga, los iones se mueven al electrodo positivo y regresan a su compuesto original. Pueden montarse varios módulos de batería de iones de litio en un ensamble de bastidor para formar un paquete de baterías.
Hay varios problemas con los bastidores actuales para módulos de batería. Los módulos de batería típicamente incluyen conectores positivos y negativos en su cara frontal, a los que se conectan ensambles de cables de alimentación para formar una cadena de módulos que terminan en un interruptor eléctrico (o controlador de paquetes). Las conexiones de entrada y salida de refrigerante típicamente también se proporcionan en la cara frontal del módulo de batería. Las mangueras flexibles externas conectan estos accesorios de refrigerante a las tuberías rígidas externas montadas en las superficies frontales del sistema de bastidor. Dichas conexiones suelen ser difíciles y laboriosas de instalar y reparar, están sujetas a una mala calidad de fabricación debido a problemas de rizado y, además, es fácil que el instalador/reparador falle en el cableado, lo que puede provocar un cortocircuito. Además, como los cables suelen exponerse en la cara frontal del bastidor, están sujetos a impactos/daños mecánicos de otros equipos o actividades. Con el cableado expuesto en la cara frontal de los módulos, los paquetes de baterías también corren el riesgo de sufrir fugas de refrigerante, donde el refrigerante puede derramarse en el piso en el área inmediata de la sala de baterías, lo que genera condiciones inseguras.
Con los paquetes de baterías actuales, la instalación/reparación de un módulo de batería también es un proceso relativamente complicado. Para instalar o retirar un módulo del paquete de baterías, generalmente se requiere la conexión/desmontaje de todas las interfaces individuales mencionadas anteriormente hasta que el módulo pueda instalarse/retirarse del bastidor.
Aún más, a menudo se requieren múltiples longitudes de cable para adaptarse a las diversas disposiciones físicas de los módulos de batería. Esto puede resultar en circuitos de alimentación complejos y excesivamente largos. A menudo, el circuito de alimentación se cruzará con las cubiertas de los cables en contacto entre sí, lo que generará posibles puntos calientes. El área total del lazo formado como resultado del cableado puede ser grande, lo que causa potencialmente problemas de interferencia electromagnética (EMI).
Las baterías de iones de litio mencionadas anteriormente son populares en la industria marítima. Las baterías típicamente funcionan las 24 horas del día y la mayoría de los días del año. Debido a estas altas demandas de energía que se imponen a las baterías, es importante monitorear regularmente su rendimiento y asegurarse de que durante su vida útil cumplan adecuadamente con los requisitos de seguridad.
Los módulos de batería que sufren de bajo rendimiento son más propensos a experimentar lo que se conoce en la industria como "fuga térmica". Por ejemplo, en ciertas circunstancias extremas de sobrevoltaje, sobrecorriente o sobretemperatura, una condición conocida como "autocalentamiento" puede ocurrir dentro de una batería de iones de litio, lo que puede provocar que la batería entre en fuga térmica. El autocalentamiento es una condición en donde la estructura electroquímica interna de una celda de batería hace que aumente su temperatura. La fuga térmica ocurre cuando la temperatura interna en la celda de la batería aumenta a un nivel en donde se produce una reacción química y se liberan gases inflamables. Si hay suficiente oxígeno dentro del recinto que aloja la celda de la batería, los gases inflamables se encenderán y liberarán una cantidad significativa de energía. Los efectos de la fuga térmica en un solo módulo de batería pueden ser bastante dramáticos y dañinos. Cuando ocurre una fuga térmica, se generan pequeñas cantidades de oxígeno y la temperatura interna se eleva a más de 800 °C. La combinación de estos eventos puede provocar un incendio interno, una emisión excesiva de gases y, subsecuentemente, una ruptura del recinto que rodea las celdas de iones de litio. La prevención de una fuga térmica es de suma importancia y, por lo tanto, los sistemas de refrigeración utilizados para mantener las temperaturas de los módulos de batería dentro de intervalos aceptables deben ser lo más eficientes posible.
El documento US 2015/010795 A1 describe una estructura de control de temperatura del paquete de baterías convencional para vehículos eléctricos
En vista de los diversos problemas a los que se enfrentan los bastidores de baterías de la técnica anterior, especialmente los utilizados en la industria marítima, es conveniente proporcionar una solución a al menos algunos de los desafíos a los que se enfrenta la técnica anterior.
Resumen de la descripción
La siguiente descripción pretende proporcionar un resumen de la descripción en términos generales, y no debe verse como una limitación del alcance de la descripción.
Se describe una estructura de bastidor de batería con un plano posterior que comprende un ensamble integrado. El bastidor con plano posterior puede proporcionar la funcionalidad necesaria para hacer funcionar los módulos de batería sin necesidad de conectores, cables, tuberías, mangueras o conductos de ventilación externos adicionales. El bastidor puede proporcionar las conexiones de interfaz necesarias simplemente al deslizar el módulo en un compartimiento de módulo o compartimiento de batería y sujetándolo con sujetadores o algún otro mecanismo de bloqueo.
Las conexiones de acoplamiento ciego pueden formarse automáticamente al deslizar y bloquear un módulo de batería en una posición operativa en la estructura de bastidor. Las conexiones de alimentación pueden formarse cuando las clavijas de alimentación en la parte trasera del módulo de batería se acoplan con los enchufes de alimentación asegurados dentro del ensamble de plano posterior (o, en el caso inverso, las clavijas de alimentación en el ensamble de plano posterior se conectan con los enchufes en la parte trasera del módulo de batería).
Cada uno de los enchufes de alimentación puede conectarse a barras colectoras de manera que, cuando todos los módulos de batería se instalen dentro del bastidor, se forme una cadena en serie completa, con ambos extremos de la cadena (positivo y negativo) terminando en un dispositivo interruptor eléctrico o controlador de paquetes. Las barras colectoras de interconexión pueden ser flexibles para permitir una ligera desalineación, lo que permite un ajuste correcto con la mínima fuerza necesaria para asentar los conectores.
En la posición operativa de un módulo, las conexiones ópticas pueden formarse cuando los puertos ópticos en la parte trasera del módulo de batería se acercan lo suficiente a los puertos ópticos asegurados dentro del ensamble de plano posterior. El medio óptico es preferentemente un material de tubo de luz de bajo ancho de banda económico. El entrehierro de la interfaz óptica es capaz de tolerar suficientemente la desalineación, de manera que, generalmente, no se requieren componentes de alta precisión ni procedimientos especiales de alineación/calibración para garantizar una alineación correcta.
El módulo de batería puede equiparse con uno o más puertos de escape macho/hembra que proporcionan un sello en condiciones normales de funcionamiento de la batería. Si surgiera una condición de alta temperatura de la celda con un aumento de presión asociado, una o más celdas de la batería pueden ventilar gases tóxicos. Bajo esta condición, los sellos de escape se abrirán al derretirse (o se abrirán por presión) debido a la alta temperatura del gas y, por lo tanto, liberarán y dirigirán los gases hacia el exterior del módulo de batería. El ensamble de plano posterior puede equiparse con puertos de escape hembra/macho coincidentes que acepten los puertos del módulo macho. En el caso de un evento de escape de gas, los gases pueden dirigirse de forma segura al ensamble de plano posterior y pueden dirigirse a un lugar de manipulación seguro de manera que no escapen gases a las inmediaciones del sistema de batería.
En el caso de un bastidor enfriado por aire, el plano posterior del bastidor puede equiparse con un sistema de suministro de aire integrado, de manera que el aire de refrigeración se dirija hacia adelante y sobre/a través de una estructura disipadora de calor con aletas en cada módulo de batería. Luego, el aire calentado puede escapar por la cara frontal del ensamble de bastidor. Tal configuración puede ser preferente si, por ejemplo, el aire frío en la habitación está predominantemente al nivel del suelo. El sistema de suministro de aire puede colocarse en la parte inferior del bastidor, cerca del nivel del suelo, y puede empujar o jalar aire a través del ensamble de laca posterior. Alternativamente, con el sistema de suministro de aire ubicado en la parte superior del bastidor, el aire frío puede empujarse hacia abajo por el plano posterior desde la parte superior del ensamble de bastidor hasta la parte inferior, y luego puede expulsarse por la parte inferior del ensamble de bastidor al nivel del piso. En esta misma configuración, el aire puede, en cambio, jalarse hacia arriba a través del ensamble de plano posterior (con el sistema de suministro de aire ubicado en la parte superior del bastidor) y expulsarse por la parte superior. La configuración preferida es generalmente la que tiene un sistema de suministro de aire ubicado en la parte inferior del bastidor y dispuesto para extraer (o empujar) aire hacia el ensamble de plano posterior. El sistema de suministro de aire puede configurarse para acomodar diferentes disposiciones de módulos de batería, incluidos módulos con disipadores de calor simples y módulos con disipadores de calor dobles (uno en la parte superior del módulo de batería y otro en la parte inferior del módulo de batería).
Cada módulo de batería puede equiparse con una placa de refrigeración integrada con una entrada y una salida dispuesta para conectarse a las conexiones de suministro de refrigerante correspondientes dentro del ensamble de plano posterior. Por lo tanto, puede dirigirse refrigerante a través del módulo de batería para, de esta manera, enfriar el módulo de batería.
En el caso de un bastidor orientado verticalmente, el interruptor eléctrico o controlador de paquetes se ubica preferentemente dentro de un compartimiento superior o inferior, lo que permite una disposición de lazo simple del circuito de alimentación. Por ejemplo, con el controlador de paquetes ubicado en el compartimiento superior izquierdo, las conexiones de alimentación pueden continuar hacia abajo por el lado izquierdo del bastidor, dar la vuelta en la parte inferior del bastidor y luego continuar hacia arriba por el lado derecho del bastidor. Para minimizar la longitud y la complejidad de las barras colectoras de distribución de alimentación, cada módulo de batería puede diseñarse con sus puertos de alimentación dispuestos en la parte trasera del módulo, a un lado, y también verticalmente (uno encima del otro) de manera que, cuando los módulos se cargan en un bastidor que tiene, por ejemplo, 2 compartimientos de ancho y 6 compartimientos de alto, los puertos de alimentación dentro de cada columna de baterías se alinean verticalmente. Además, como resultado, todos los puertos de alimentación están adyacentes y más cerca de la línea central del bastidor que de cualquiera de los lados del bastidor.
Como se mencionó anteriormente, al instalar los módulos de batería con diferentes orientaciones verticales para cada columna dentro del bastidor, puede lograrse una longitud de trayectoria eléctrica total más pequeña. Por ejemplo, los módulos de batería pueden instalarse con sus puertos de alimentación en la parte trasera de la derecha dentro de la columna de la izquierda del bastidor, pero al invertir la orientación vertical de los módulos de batería, pueden instalarse con sus puertos de alimentación en la parte trasera de la izquierda dentro de la columna derecha del bastidor. La instalación de las baterías en esto puede permitir que se minimicen las longitudes de las barras colectoras de interconexión, de esta manera, se reduce el costo, minimiza la resistencia del circuito de alimentación y minimiza el área del lazo cerrado para reducir la EMI. Adicionalmente, es posible que solo se requiera un tamaño/longitud de barra colectora, lo que simplifica la producción de la cadena de suministro y reduce aún más los costos. Los módulos de batería pueden diseñarse apropiadamente para permitir la instalación en cualquiera de las dos orientaciones verticales descritas anteriormente, y son preferentemente simétricos con respecto a su línea media horizontal.
El ensamble de plano posterior puede comprender tres subestructuras verticales separadas, o planos. Un primer "plano de alimentación" puede estar más cerca de la parte trasera de los módulos de batería y puede contener la distribución de alimentación y los medios de comunicación. Además de la facilidad de instalación y la reducción de costos, esta disposición puede tener el beneficio adicional de que todos los elementos de distribución de alimentación y transporte de corriente se encierran dentro de una estructura metálica, de esta manera, proporciona protección electromagnética. Otros beneficios convenientes pueden incluir:
• conexión automática del módulo de batería al plano posterior a través de la inserción de la batería;
• mitigación de los efectos potenciales de las emisiones radiadas en otros equipos cercanos o adyacentes;
• mejora de la inmunidad radiada del sistema de batería frente a los efectos potenciales de otros equipos cercanos o adyacentes;
• eliminación de la necesidad de protección de conductores de alimentación (cuando el bastidor se conecta a tierra o a la tierra del casco de un barco); y
• eliminación de la necesidad de cubiertas aislantes en los conductores, ya que los conductores están completamente encerrados y no puede accederse a ellos durante el funcionamiento normal.
Adyacente al plano de alimentación puede estar el 'plano de refrigeración'. En el caso de un bastidor de batería enfriado por aire, el bastidor puede equiparse con un sistema de suministro de aire integrado que consiste de una cámara impelente central que distribuye el aire horizontalmente a la base de cada columna de batería. La cámara impelente a su vez puede conectarse al plano de refrigeración del plano posterior en la parte trasera del bastidor, dirigiendo el aire verticalmente detrás de cada columna de batería. En la parte trasera de cada batería, el aire puede dirigirse hacia adelante a través del disipador de calor con aletas de cada módulo.
En el caso de un bastidor enfriado por líquido, la cámara impelente y los conductos del bastidor integrados dentro del plano posterior pueden configurarse con equipo adicional para permitir el suministro de líquido a cada módulo. Para permitir la conexión con la entrada y salida de líquido en cada módulo, el plano posterior puede equiparse con conectores de acoplamiento. Los conectores pueden capturarse sin apretar en el ensamble de plano posterior y conectarse a través de una manguera flexible a colectores de fluido rígidos. De esta forma, la conexión de fluido puede permitir una ligera desalineación mecánica, y puede formarse un ajuste y sellado correctos con una fuerza de inserción mínima al montar el módulo de batería en un compartimiento.
Los colectores de fluido rígidos, una entrada y una salida, pueden orientarse verticalmente detrás de cada columna de batería dentro del plano de refrigeración, y pueden dimensionarse para evitar una caída de presión excesiva. Los colectores verticales pueden configurarse a partir de tuberías duras y pueden fijarse al ensamble de plano posterior, o preferentemente pueden ser canales integrados que se forman a través de un proceso de extrusión y, por lo tanto, integrados completamente en el ensamble de plano posterior. Los colectores verticales pueden conectarse además en la parte superior o inferior del plano posterior en colectores más grandes que sirvan a un bastidor completo. Adicionalmente, pueden interconectarse varios bastidores, de manera que un único conjunto de conexiones de puerto de entrada/salida pueda dar servicio a varios bastidores.
El sistema de refrigeración puede conectarse a un soplador de aire y/o enfriador de refrigerante externo al bastidor. Cualquiera de estos sistemas (aire o líquido) puede controlarse o aceptar comandos del controlador de paquetes para activarse y/o modularse en función de la información recopilada de los módulos de batería individuales. Por ejemplo, los sensores de temperatura ubicados para recopilar datos de temperatura en los módulos de batería pueden proporcionar dicha información al controlador de paquetes a través de un sistema de comunicaciones. El control puede perfeccionarse aún más a través de la integración con el equipo de navegación a bordo para tener en cuenta la ubicación geográfica de la embarcación o ferry. Por ejemplo, la ubicación geográfica (por ejemplo, el Mar del Norte frente a las regiones costeras de América del Sur) puede contribuir a la configuración general de gestión térmica/refrigeración. Adicionalmente, para ciertos tipos de embarcaciones, es decir, transbordadores, la información de la ruta puede usarse como inteligencia operativa para permitir una refrigeración del módulo de batería más eficiente y óptima. Por ejemplo, el paquete de baterías típicamente se ejercita de manera más agresiva cuando una embarcación está atracando o cargando mientras está en el muelle. En este caso, el sistema de refrigeración puede usarse para preenfriar las baterías antes de que deban suministrar una carga pesada, de manera que se evite el exceso de temperatura de la batería. Generalmente, mantener la temperatura lo más estable posible contribuye positivamente a la vida útil de las celdas de la batería.
Adyacente al plano de refrigeración puede haber un tercer plano del ensamble de plano posterior, el "plano de escape". El plano de escape proporciona un canal para dirigir los gases de escape lejos del bastidor. Los puertos de escape del módulo se conectan a los puertos del colector de escape del plano posterior que, a su vez, dirigen los gases de escape a través de los planos de alimentación y refrigeración y hacia el plano de escape, a través de los canales de escape.
El sistema de escape de plano posterior, al ubicarse dentro del tercer plano del ensamble de plano posterior, puede proporcionar una longitud adicional a los canales de escape. Esto puede proporcionar dos beneficios del sistema. En primer lugar, los canales de escape del plano posterior pueden tener la longitud suficiente para permitirles equiparse opcionalmente con parallamas para garantizar que cualquier llama potencial que emane de un módulo se apague por completo y no entre en el plano de escape. En segundo lugar, debido a que los canales de escape viajan a través del plano de refrigeración, pueden integrarse con el sistema de refrigeración y, por lo tanto, enfriarse de manera similar al módulo de batería. Para un sistema enfriado por aire, los canales de escape están preferentemente equipados con aletas para permitir una extracción de calor eficiente. En el caso de un sistema enfriado por líquido, los canales de escape pueden formarse en los colectores de refrigeración de entrada/salida para permitir una extracción de calor eficiente. Adicionalmente, debido a que la refrigeración es adyacente al plano de escape, en el caso de enfriamiento por aire, la pared de separación entre los planos de refrigeración y escape se configura preferentemente con aletas disipadoras de calor para permitir la transferencia de calor desde el plano de escape al plano de refrigeración.
En la parte superior del plano de escape puede haber conductos adicionales de manera que los gases de escape puedan conducirse fuera del ensamble de bastidor hacia una ubicación externa segura, lo que evita que los gases de escape se acumulen en los alrededores del bastidor de la batería. el plano de escape puede evacuarse activamente a través de una bomba de extracción que proporciona presión negativa y/o puede permitirse que ventile naturalmente hacia arriba. En el caso de un sistema de bomba de extracción/ventilador, el sistema puede controlarse a través del controlador de paquetes y activarse y/o modularse en base a la información recopilada de los sensores de temperatura (como se describió anteriormente). Adicionalmente, el controlador de paquetes puede actuar para garantizar que el sistema de refrigeración permanezca en funcionamiento y puede aumentar la alimentación de la capacidad del sistema de refrigeración durante un posible evento de ventilación del módulo para proporcionar refrigeración del canal de escape como se describió anteriormente. El controlador de paquetes también puede comunicarse con las alarmas de seguridad apropiadas, puede activar los indicadores visuales apropiados dentro de la carcasa del bastidor y puede desconectar las baterías del ensamble de plano posterior si es necesario.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un ensamble de plano posterior para acoplarse con una pluralidad de módulos de batería como se define en la reivindicación 1 a continuación.
Como se usa en la presente, el término "adyacente" puede significar directamente adyacente, en el sentido de que una sola barrera divisoria, o interfaz, separa una subestructura de otra subestructura. Alternativamente, "adyacente" puede significar indirectamente adyacente, en el sentido de que múltiples barreras o interfaces pueden separar dos subestructuras adyacentes, pero ninguna subestructura como se describió en esta descripción separa otras dos subestructuras adyacentes.
El ensamble de plano posterior de acuerdo con la descripción proporciona una mayor facilidad de mantenimiento de los módulos de batería, ya que no hay necesidad de proporcionar cableado en la parte frontal del bastidor de batería. El lado receptor del módulo de batería es un lado del ensamble de plano posterior en el que los módulos de batería se acoplan con el ensamble de plano posterior.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de funcionamiento una pluralidad de módulos de batería eléctricamente interconectados como se define en la reivindicación 15 a continuación.
Cualquier característica descrita en relación con el primer y segundo aspecto de la descripción puede combinarse fácilmente con el tercer aspecto de la descripción. Por ejemplo, el ensamble de plano posterior del tercer aspecto puede comprender una serie de subestructuras, como la subestructura de alimentación, la subestructura de refrigeración y la subestructura de escape, descritas en relación con el primer y segundo aspecto de la descripción. Breve Descripción de los Dibujos
A continuación, se describirán diversas modalidades de la descripción junto con los dibujos, de los cuales:
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un ensamble de bastidor de acuerdo con una modalidad de la descripción;
La Figura 2 es una vista en perspectiva del ensamble de bastidor de la Figura 1, completamente cargado con módulos de batería;
La Figura 3A es una vista en perspectiva de la cara frontal de un módulo de batería enfriado por aire que puede usarse con un ensamble de bastidor de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 3B es una vista en perspectiva de la cara trasera del módulo de batería de la Figura 3A;
La Figura 4A es una vista en perspectiva de una cara frontal de un módulo de batería enfriado por líquido que puede usarse con un ensamble de bastidor de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 4B es una vista en perspectiva de la cara trasera del módulo de batería de la Figura 4B;
La Figura 5A es una vista lateral en sección transversal del ensamble de bastidor de la Figura 2;
La Figura 5B es una vista en perspectiva de la sección transversal del ensamble de bastidor de la Figura 2; La Figura 6 es una vista lateral en sección transversal de un ensamble de bastidor de acuerdo con una modalidad de la descripción;
La Figura 7 es una representación esquemática de un ensamble de bastidor que comprende una matriz de cuatro por cuatro de compartimientos de batería, de acuerdo con una modalidad de la descripción; y La Figura 8 es una representación esquemática de un ensamble de bastidor que comprende una matriz de cinco por cuatro de compartimientos de batería, de acuerdo con una modalidad de la descripción.
Descripción detallada de las modalidades específicas
La presente descripción busca proporcionar un ensamble de plano posterior mejorado. Si bien a continuación se describen varias modalidades de la descripción, la descripción no se limita a estas modalidades, y las variaciones de estas modalidades bien pueden caer dentro del alcance de la descripción, que está limitada únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Los términos de dirección tales como “superior”, “inferior”, “hacia arriba”, “hacia abajo”, “verticalmente” y “lateralmente” se usan en esta descripción para el propósito de proporcionar referencia relativa solamente, y no pretenden sugerir ninguna limitación acerca de cómo se posiciona cualquier artículo durante el uso, o cómo se monta en un ensamble o con relación a un entorno.
Adicionalmente, el término "acoplar" y variantes del mismo tales como "acoplado", "acopla" y "acoplamiento" como se usa en esta descripción pretenden incluir conexiones indirectas y directas a menos que se indique de otra forma. Por ejemplo, si un primer artículo se acopla a un segundo artículo, ese acoplamiento puede ser a través de una conexión directa o a través de una conexión indirecta a través de otro artículo.
Además, las formas singulares "un", "una", y "el/la" como se usan en esta descripción pretenden incluir las formas plurales también, a menos que el contexto claramente lo indique de cualquier otra manera.
Volviendo a la Figura 1, se muestra un ensamble de bastidor 100 de acuerdo con una modalidad de la presente descripción. El ensamble de bastidor 100 comprende paredes laterales 10 y 12 que unen una base 14 y una parte superior 16. Una pared divisoria 18 se extiende desde la base 14 hasta la parte superior 16 y separa el ensamble de bastidor 100 en una columna de la izquierda y una columna de la derecha. Cada columna comprende múltiples compartimientos de batería 20 para recibir módulos de batería. Cada compartimiento de batería 20 se configura para recibir o aceptar un solo módulo de batería, aunque en otras modalidades un compartimiento de batería puede configurarse para recibir más de un módulo de batería. Las paredes laterales 10, 12 y la pared divisoria 18 comprenden, cada una, miembros de guía 22 para ayudar a la alineación adecuada de los módulos de batería durante la inserción de los módulos de batería en el ensamble de bastidor 100. La base 14 aloja una cámara de flujo de aire 24 (que no se ve en la Figura 1) debajo de los compartimientos de batería 20. El parte frontal de la base 14 se proporciona de un conducto de ventilación 26 para permitir el paso del aire, como se describirá con más detalle a continuación.
El ensamble de bastidor 100 comprende además un ensamble de plano posterior 28 que define una pared trasera del ensamble de bastidor 100. Se dice que la pared trasera del ensamble de bastidor está en el lado receptor del módulo de batería del ensamble de plano posterior 28. Como se describirá con más detalle a continuación (aunque no se ve en la Figura 1), el ensamble de plano posterior 28 comprende una serie de subestructuras. En la Figura 1 solo es visible la subestructura de alimentación 30. La subestructura de alimentación 30 forma una pared trasera de cada compartimiento de batería 20 y comprende una serie de conectores de alimentación 32 y conectores ópticos 33 dispuestos para acoplarse con puertos de alimentación y puertos ópticos correspondientes en un módulo de batería. Por lo tanto, cada compartimiento de batería 20 se proporciona con un conjunto de conectores de alimentación 32 y conectores ópticos 33 para acoplarse con un módulo de batería insertado dentro del compartimiento de batería.
Se proporcionan barras colectoras 24 para interconectar dos conectores de alimentación 32 adyacentes de manera que la energía eléctrica pueda fluir de un conector de alimentación 32 a otro. El conector de alimentación 32 en la parte inferior izquierda se usa para conectarse al bus de CC del barco. Los conectores de alimentación 32 y los conectores ópticos 33 se colocan cerca de la pared divisoria 18 y, en la presente modalidad, se colocan a no más del 20 % de d de la pared divisoria 18, donde d es el ancho de un compartimiento de batería 20. Obsérvese que, aunque la subestructura de alimentación comprende tanto conectores ópticos como de alimentación, para simplificar se denomina en la presente descripción como "subestructura de alimentación" en lugar de "subestructura de alimentación y comunicaciones".
La subestructura de alimentación 30 incluye un puerto de escape 34 que se proporciona en cada compartimiento de batería. Cada puerto de escape 34 proporciona una vía de fluido que se extiende desde cada compartimiento de batería 20 hasta la subestructura de escape 58 del ensamble de plano posterior 28, como se describirá con más detalle a continuación. La subestructura de alimentación 30 incluye además un conjunto de aberturas de refrigeración 36 que se proporciona en cada compartimiento de batería 20. Como se describirá con más detalle a continuación, las aberturas de refrigeración 36 ayudan a proporcionar una trayectoria de fluido desde la subestructura de alimentación 30 a la subestructura de refrigeración 56.
La Figura 1 muestra el ensamble de bastidor 100 en una configuración vacía. Es decir, en la Figura 1 se muestra el ensamble de bastidor 100 sin ningún módulo de batería instalado. Los módulos de batería 38 y 50, como los que se muestran en las Figuras 3A, 3B, 4A y 4B, pueden usarse con el ensamble de bastidor 100. Volviendo a las Figuras 3A y 3B, se muestra una modalidad de un módulo de batería 38 que puede instalarse en el ensamble de bastidor 100. La Figura 3A muestra una vista frontal del módulo de batería 38 y la Figura 3B muestra una vista trasera del módulo de batería 38. El módulo de batería 38 aloja (aunque no se muestra) varias celdas dispuestas en una disposición apilada dentro de un recinto 40. En la cara trasera del módulo de batería 38 se muestran los puertos de comunicación óptica 42, los puertos de alimentación 44 y el sello de escape 46. Los puertos de comunicación óptica 42 se colocan en una alineación vertical, al igual que los puertos de alimentación 44. En la parte inferior del módulo de batería 38 se proporciona un disipador de calor 48 que comprende una disposición con aletas para ayudar a disipar el calor lejos del módulo de batería 38. El módulo de batería 38 es un módulo de batería enfriado por aire ya que no incluye ningún puerto para enfriar el módulo de batería 38 a través de medios líquidos.
Las Figuras 4A y 4B muestran una modalidad similar de un módulo de batería que puede usarse de acuerdo con la presente descripción. Las Figuras 4A y 4B representan el módulo de batería 50 de diseño similar al módulo de batería 38. Por lo tanto, las características similares se indican con números de referencia similares. Sin embargo, a diferencia del módulo de batería 38, el módulo de batería 50 se enfría por líquido y, para este fin, se proporciona con una entrada y salida de refrigerante 52 en la cara trasera del módulo de batería 50. Durante el uso, los módulos de batería (como los módulos de batería 38 y 50) se instalan en un ensamble de bastidor al deslizar un módulo de batería en un compartimiento de batería vacío del ensamble de bastidor. En la modalidad de la Figura 1, el ensamble de bastidor 100 se diseña para recibir una pluralidad de módulos de batería 38 (es decir, módulos de batería enfriados por aire). Al insertar el módulo de batería 38 en un compartimiento de batería vacío 20, los miembros de guía 22 que se proporcionan en las paredes laterales 10, 12 y la pared divisoria 18 ayudan a alinear correctamente el módulo de batería 38 durante la inserción.
Debido al posicionamiento de los conectores de alimentación 32, los conectores ópticos 33 y los puertos de escape 34 de la subestructura de alimentación 30, la inserción del módulo de batería 38 dentro de un compartimiento de batería 20 da como resultado que los puertos ópticos 42, los puertos de alimentación 44 y el sello de escape 46 del módulo de batería 38 se acoplen con los correspondientes conectores de la subestructura de alimentación 30. Es decir, los puertos ópticos 42 se acoplan con los conectores ópticos 33, los puertos de alimentación 44 se acoplan con los conectores de alimentación 32 y el sello de escape 46 se acopla con el puerto de escape 34. El acoplamiento de los puertos ópticos 42 con los conectores ópticos 33, el acoplamiento de los puertos de alimentación 44 con los conectores de alimentación 32 y el acoplamiento del sello de escape 46 con el puerto de escape 34 comprende un acoplamiento ciego como se conoce en la técnica. El acoplamiento de los puertos ópticos 42 con los correspondientes conectores ópticos 33 significa que los puertos ópticos 42 se acercan ópticamente a los conectores ópticos 33. Con el acoplamiento ciego descrito anteriormente, no es necesario que un usuario conecte manualmente cada módulo de batería 38 al plano posterior 28. El acoplamiento óptico y eléctrico de cada módulo de batería 38 con el plano posterior 28 se asegura por la alineación adecuada de los puertos ópticos/de alimentación 42/44 con los conectores ópticos/de alimentación 33/32, y la alineación adecuada del sello de escape 46 y el puerto de escape 34, tanto en la cara trasera del módulo de batería 38 como en la subestructura de alimentación 30.
Aunque no se muestra en los dibujos acompañantes, el módulo de batería 50 que se muestra en las Figuras 4A y 4B puede instalarse en un ensamble de bastidor que tiene un plano posterior con puertos de fluido configurados para acoplarse, de manera ciega, con los puertos de fluido correspondientes 52 en la cara trasera del módulo de batería 50.
Al instalar los módulos de batería 38 en el ensamble de bastidor 100, para los compartimientos de batería en el lado izquierdo del ensamble de bastidor 100 (como se ve en la Figura 1), el módulo de batería 38 se inserta con el disipador de calor 48 orientado hacia la base 14. Para los compartimientos de batería en el lado derecho del ensamble de bastidor 100, los módulos de batería 38 deben insertarse al revés con relación a los módulos de batería 38 en los compartimentos de la izquierda, para que las conexiones en la cara trasera del módulo de batería 38 se acoplen con las correspondientes conexiones en la subestructura de alimentación 30. En otras palabras, para los compartimientos de batería en el lado derecho del ensamble de bastidor 100, el módulo de batería 38 se inserta con el disipador de calor 48 orientado hacia el lado contrario de la base 14.
En la Figura 2 se muestra un ensamble de bastidor 100 completamente lleno. Cada compartimiento de batería 20 contiene un módulo de batería 38 insertado en él, cada módulo de batería se acopla ciegamente con la subestructura de alimentación 30 del plano posterior 28. Como se describirá con más detalle a continuación, existe un espacio o canal de enfriamiento por aire 62 entre dos módulos de batería adyacentes verticalmente para permitir el paso del aire. Para los módulos de batería de la columna de la izquierda, este espacio también aloja el disipador de calor 48 del módulo de batería superior en un par de módulos de batería mientras que, para los módulos de batería de la columna de la derecha, este espacio también aloja el disipador de calor 48 del módulo de batería inferior en un par de módulos de batería.
Volviendo ahora a la Figura 5, se muestra una vista en sección transversal del ensamble de bastidor 100 completamente lleno. La cámara de flujo de aire 24 de la base 14 comprende un ensamble de ventilador 54 para extraer aire en la cámara de flujo de aire 54. El plano posterior 28 se muestra con más detalle y, en particular, cada una de las tres subestructuras verticales del plano posterior 28 se muestra con más detalle: la subestructura de alimentación 30, una subestructura de refrigeración 56 y una subestructura de escape 58.
Como ya se ha descrito, la subestructura de alimentación 30 comprende conectores de alimentación 32 y conectores ópticos 33 conectados a los correspondientes puertos de alimentación 44 y puertos ópticos 42 de los módulos de batería 38. Pueden verse barras colectoras 24 que interconectan conectores de alimentación 32 adyacentes verticalmente de manera que los módulos de batería 38 adyacentes verticalmente se conectan en serie. La subestructura de alimentación 30 preferentemente se encierra de forma completa en metal para proporcionar protección EMI a los componentes eléctricos que se comprenden en la subestructura de alimentación 30.
Adyacente y detrás de la subestructura de alimentación 28 está la subestructura de refrigeración 56. La subestructura de refrigeración 56 proporciona una trayectoria de comunicación de fluidos que se extiende desde la cámara de flujo de aire 24 hasta cada compartimiento de batería 20. Para lograr esto, el ensamble de bastidor 100 incluye una o más aberturas (que no se ven) que permiten que el aire extraído hacia la cámara de flujo de aire 24 por el ensamble de ventilador 54 y a través del conducto 26 fluya hacia arriba en un volumen definido por la subestructura de refrigeración 56. Volviendo brevemente a la Figura 5B, la subestructura de refrigeración 56 se muestra desde un ángulo diferente para ilustrar las aberturas de refrigeración 60 que se proporcionan en la subestructura de refrigeración 56 para permitir que el flujo de aire desde la subestructura de refrigeración 56 alcance los compartimientos de batería 20 a través de las aberturas de refrigeración 36 (no vistas) en la subestructura de alimentación 28. La parte superior de la subestructura de refrigeración 56 se sella desde el exterior del ensamble de bastidor 100 de manera que el aire extraído hacia la subestructura de refrigeración 56 se fuerza a través de las aberturas de refrigeración 60, subsecuentemente a través de las aberturas de refrigeración 36 (que no se ven en las Figuras 5A y 5B) en la subestructura de alimentación 30 y a lo largo de los canales de enfriamiento por aire 62.
La subestructura de escape 58 se coloca adyacente y detrás de la subestructura de refrigeración 56. Por lo tanto, la subestructura de escape 58 es la subestructura más alejada de los compartimientos de batería 20. La subestructura de refrigeración 56 y la subestructura de escape 58 comparten una interfaz común o barrera 68. La subestructura de escape 58 proporciona un volumen en el que los gases de escape de uno o más de los módulos de batería 38 pueden alejarse del ensamble de bastidor 100. Volviendo a la Figura 6, se muestra una sección transversal ampliada del ensamble de bastidor visto en las Figuras 5A y 5B. Los módulos de batería 38 se muestran en sección transversal para ilustrar la disposición apilada de celdas 64 dentro de cada módulo de batería 38. Los canales de escape 66 se extienden desde cada puerto de escape 34 en la subestructura de alimentación 30 hasta un volumen de escape definido por la subestructura de escape 58, pasando a través de la subestructura de refrigeración 56. En la parte superior del ensamble de bastidor 100, la subestructura de escape 58 no se sella de manera que se forme una trayectoria de flujo de fluido desde cada módulo de batería 38 hacia el exterior del ensamble de bastidor 100.
Durante el uso, múltiples módulos de batería 38 se montan en el ensamble de bastidor 100 hasta que se llena el ensamble de bastidor 100, ya sea parcial o totalmente. Como se describió anteriormente, para montar un módulo de batería 38 en el ensamble de bastidor 100, el módulo de batería 38 se inserta con la cara trasera primero en un compartimiento de batería vacío 20. El módulo de batería 38 se inserta completamente en el compartimiento de batería 20 hasta alcanzar una posición de acoplamiento, en donde en la posición de acoplamiento los puertos ópticos 42 y los puertos de alimentación 44 (del módulo de batería 38) se acoplan ciegamente con los conectores ópticos 33 y los conectores de alimentación 32 (de la subestructura de alimentación 30), y el sello de escape 46 (del módulo de batería 38) se acopla ciegamente con el puerto de escape 34 (de la subestructura de alimentación 30). Los miembros de guía 22 ayudan con la alineación adecuada de los conectores/puertos del módulo de batería 38 con relación a los conectores/puertos correspondientes en la subestructura de alimentación 30.
Durante el uso operativo del paquete de baterías, y como se conoce en la técnica, la energía eléctrica se extrae de cada uno de los módulos de batería 38, mediante el uso de conectores de alimentación 32 de la subestructura de alimentación 30, y se utiliza para operar las diversas funciones de la embarcación. La refrigeración de los módulos de batería es de gran importancia durante el funcionamiento de los módulos de batería, para garantizar un uso eficiente de los módulos de batería, así como también, para evitar una posible fuga térmica. Con este fin, en la presente modalidad, el ensamble de ventilador 54 se usa para extraer aire exterior hacia la cámara de flujo de aire 24. El aire se empuja hacia la subestructura de refrigeración 56 donde luego se dirige a través de las aberturas de refrigeración 60 formadas dentro de la subestructura de refrigeración 56 y, subsecuentemente, a través de las aberturas de refrigeración 36 formadas dentro de la subestructura de alimentación 30. Las aberturas de refrigeración 36 están en comunicación de fluidos con los canales de enfriamiento por aire 62 que separan los módulos de batería 30 adyacentes verticalmente (así como también acomodan los disipadores de calor 48). Los disipadores de calor 48 ayudan a transferir la energía térmica que emana por los módulos de batería operativos 38 al aire que fluye a través de los canales de enfriamiento por aire 62. Luego, el aire se expulsa a través de la parte frontal del ensamble de bastidor 100, como se ve en la Figura 5A. Las flechas en la Figura 5A indican la dirección del flujo de aire.
En el caso de una fuga térmica, los gases de escape se acumularán en el módulo de batería 38, como se ve en la Figura 6. La liberación continua de gases de escape hará que se abra el sello del sello de escape 46, de esta manera, se forma una trayectoria de comunicación de fluidos desde el módulo de batería 38 hasta la subestructura de escape 58. Los gases de escape fluirán a través del sello de escape 46 acoplado con el puerto de escape 34, a lo largo del canal de escape 66 y hacia la subestructura de escape 58. Luego, los gases de escape se dirigen hacia arriba, fuera de la subestructura de escape 58, preferentemente a una ubicación separada de la carcasa del ensamble de bastidor 100. La refrigeración de los gases de escape se aumenta haciendo que los canales de escape 66 pasen directamente a través de la subestructura de refrigeración 56. La provisión de un disipador de calor (no mostrado) en cada porción de cada canal de escape 66 que pasa a través de la subestructura de refrigeración 56 ayudará aún más con la refrigeración de los gases de escape. A medida que los gases de escape se dirigen hacia arriba a lo largo de la subestructura de escape 58, los gases de escape se enfrían aún más mediante la conducción de la energía térmica a través de la interfaz 68. Aún más, pueden proporcionarse uno o más disipadores de calor en la interfaz 68 que separa la subestructura de refrigeración 56 de la subestructura de escape 58, para ayudar aún más con la refrigeración. Debido a la separación física de los canales de escape 66 de la subestructura de refrigeración 56, no hay mezcla de los gases de escape con el aire que se mueve a través de la subestructura de refrigeración 56. En algunas modalidades, los canales de escape 66 pueden equiparse con parallamas (no mostrados) para evitar que las llamas que emanan de un módulo de batería 38 que experimenta un escape térmico alcancen la subestructura de escape 58.
Si bien la descripción se ha descrito en relación con modalidades específicas, debe entenderse que la descripción no se limita a estas modalidades, y que los expertos pueden realizar alteraciones, modificaciones y variaciones de estas modalidades sin apartarse del alcance de la descripción. Se contempla además que cualquier parte de cualquier aspecto o modalidad descrita en esta descripción puede implementarse o combinarse con cualquier parte de cualquier otro aspecto o modalidad descrita en esta descripción.
Por ejemplo, mientras que el ensamble de bastidor de la Figura 1 comprende una matriz de compartimientos de batería de dos compartimientos de ancho y doce compartimientos de alto, debe entenderse que puede usarse cualquier matriz de compartimientos de batería con la presente descripción. Por ejemplo, el ensamble de bastidor puede comprender una sola columna de compartimientos de batería, o puede comprender una matriz que tiene más de dos compartimientos de ancho
La Figura 7 es una representación esquemática de una matriz de compartimientos de batería que tiene cuatro compartimientos de ancho (numerados C1 a C4) y cuatro compartimientos de alto. En este ejemplo de modalidad, los conectores de alimentación están ubicados en las mitades derechas de las columnas C1 y C3, y en las mitades izquierdas de las columnas C2 y C4. Así, cuando los conectores de alimentación se interconectan con las barras colectoras 6, el área de lazo eléctrico resultante se minimiza en relación con la misma matriz, pero con los conectores de alimentación centralizados en cada compartimiento.
La Figura 8 es una representación esquemática de una matriz de compartimentos de batería que tiene cinco compartimentos de ancho (numerados C1 a C5) y cuatro compartimentos de alto. En esta modalidad ilustrativa, los conectores de alimentación se ubican en las mitades derechas de las columnas C1 y C3, y en las mitades izquierdas de las columnas C2, C4 y C5. Así, cuando los conectores de alimentación se interconectan con las barras colectoras 6, el área de lazo eléctrico resultante se minimiza en relación con la misma matriz, pero con los conectores de alimentación centralizados en cada compartimiento.
Además, aunque el ensamble de bastidor de la presente descripción se ha descrito en relación con su uso en la industria marítima, el ensamble de bastidor también podría usarse en otras industrias, para permitir que cualquier dispositivo de almacenamiento de energía se monte en el bastidor y se acople con el ensamble de plano posterior. También resultará evidente a partir de lo anterior que el ensamble de plano posterior puede funcionar por separado del bastidor. Por ejemplo, en ciertos casos, el ensamble de plano posterior podría incorporarse a una pared, y los módulos de batería podrían acoplarse con el ensamble de plano posterior sin necesidad de un bastidor. Por ejemplo, las conexiones de alimentación del ensamble de plano posterior pueden empotrarse dentro de la subestructura de alimentación de manera que la subestructura de alimentación proporcione un grado de soporte a cualquier módulo de batería acoplado con ella.
En consecuencia, la descripción debe limitarse en su alcance solo por las reivindicaciones que siguen.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un ensamble de plano posterior (28) para acoplarse con una pluralidad de módulos de batería (38), el ensamble de plano posterior que define un lado receptor del módulo de batería y comprende subestructuras separadas que incluyen:
    una subestructura de alimentación (30) adyacente al lado receptor del módulo de batería y que comprende conectores eléctricos (32) dispuestos para acoplarse con los conectores eléctricos correspondientes de uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior;
    una subestructura de refrigeración (56) adyacente a la subestructura alimentación, en comunicación de fluidos con el lado receptor del módulo de batería y dispuesta de manera que un fluido refrigerante que se mueve a través de la subestructura de refrigeración se dirige hacia el lado receptor del módulo de batería para enfriar uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior, en donde la subestructura de refrigeración se dispone además de manera que un fluido refrigerante introducido en la subestructura de refrigeración se mueve a través de la subestructura de refrigeración antes de alcanzar el lado receptor del módulo de batería; y
    una subestructura de escape (58) adyacente a la subestructura de refrigeración, en comunicación de fluidos con el lado receptor del módulo de batería y dispuesta de manera que los gases de escape ventilados por uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior se alejan del ensamble de plano posterior.
  2. 2. El ensamble de plano posterior de la reivindicación 1, que comprende además un bastidor de batería (100) que comprende: un lado frontal; y una pluralidad de compartimentos de batería (20), el ensamble de plano posterior que define un lado trasero del bastidor de batería, y cada compartimiento de batería configurado para recibir uno de los módulos de batería a través del lado frontal del bastidor de batería, y opcionalmente en donde los compartimentos de batería se configuran para recibir módulos de batería (38) al deslizar un módulo de batería en un compartimiento de batería a través del lado frontal del bastidor de batería hasta que el módulo de batería esté en una posición de acoplamiento, en donde en la posición de acoplamiento los conectores eléctricos (44) del módulo de batería se acoplan con los correspondientes conectores eléctricos (32) de la subestructura de alimentación.
  3. 3. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde los conectores eléctricos (32) de la subestructura de alimentación se colocan de manera que los conectores eléctricos se acoplan, por ejemplo, mediante acoplamiento ciego, con los conectores eléctricos correspondientes de uno o más de los módulos de batería (38) acoplados con el ensamble de plano posterior,
    y opcionalmente en donde:
    al menos algunos de los conectores eléctricos (44) de un módulo de batería acoplado con el ensamble de plano posterior se colocan en una alineación vertical.
  4. 4. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde la subestructura de alimentación (30) comprende además puertos de comunicación (42) colocados de manera que los puertos de comunicación se acoplan, por ejemplo, mediante acoplamiento ciego, con los correspondientes puertos de comunicación (42) de uno o más de los módulos de batería (38) acoplados con el ensamble de plano posterior.
  5. 5. El ensamble de plano posterior de cualquiera de las reivindicaciones 2-4, en donde los compartimentos de batería (20) se configuran para recibir módulos de batería (38) al deslizar un módulo de batería en un compartimiento de batería a través del lado frontal del bastidor de batería hasta que el módulo de batería esté en una posición de acoplamiento, en donde en la posición de acoplamiento los conectores eléctricos (44) del módulo de batería se acoplan con los conectores eléctricos correspondientes (32) de la subestructura de alimentación.
  6. 6. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde la subestructura de potencia (30) comprende además una pluralidad de barras colectoras (24), cada barra colectora dispuesta para interconectar dos módulos de batería (38) acoplados con el ensamble de plano posterior.
  7. 7. El ensamble de plano posterior de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende además al menos un canal de escape (66) que se extiende desde el lado receptor del módulo de batería hasta la subestructura de escape (58) y pasa a través de la subestructura de refrigeración (56), y opcionalmente en donde: cada canal de escape define una porción de canal que pasa a través de la subestructura de refrigeración, y en donde al menos una de las porciones de canal comprende un disipador de calor para ayudar a disipar el calor fuera del canal de escape.
  8. 8. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde uno o ambos de:
    cada subestructura se separa sustancialmente de manera física de la otra subestructura o subestructuras; y
    cada una de las subestructuras se separa de su subestructura o subestructuras adyacentes por una barrera sustancialmente común.
  9. 9. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde la subestructura de refrigeración (56) y la subestructura de escape (58) se separan por una barrera que comprende un disipador de calor para extraer calor de la subestructura de escape hacia la subestructura de refrigeración.
  10. 10. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde en el lado receptor del módulo de batería, el ensamble de plano posterior define una serie de compartimientos de batería (20), y en donde la subestructura de alimentación (30) y la subestructura de refrigeración (56) se disponen además de manera que el fluido refrigerante que se mueve a través de la subestructura de refrigeración se dirige a los canales que separan los compartimientos de batería adyacentes.
  11. 11. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde las subestructuras forman una única estructura integrada.
  12. 12. El ensamble de plano posterior de cualquier reivindicación anterior, en donde en el lado receptor del módulo de batería, el ensamble de plano posterior define una serie de compartimientos de batería (20) dispuestos en una matriz bidimensional, cada columna de compartimientos de batería que tiene una mitad izquierda y una mitad derecha, y en donde, para una columna de compartimientos de baterías, los conectores eléctricos (32) de la subestructura de alimentación se colocan en una de la mitad izquierda de la columna y la mitad derecha de la columna, y opcionalmente en donde:
    la matriz tiene un número par de compartimientos de batería de ancho y comprende uno o más pares de columnas adyacentes de compartimientos de batería, cada par define, cuando se ve frente al lado receptor del módulo de batería, una columna izquierda y una columna derecha, y en donde los conectores eléctricos de la subestructura de alimentación se colocan para la columna izquierda de compartimentos de batería en la mitad derecha de la columna izquierda, y para la columna derecha de compartimentos de batería en la mitad izquierda de la columna derecha; o
    la matriz tiene un número impar de compartimientos de batería de ancho y más de dos compartimientos de batería de ancho, en donde la matriz comprende: uno o más pares de columnas adyacentes de compartimientos de batería; y una columna impar de compartimientos de batería, en donde si la matriz comprende cinco o más columnas, entonces cada par de columnas adyacentes es adyacente a otro par de columnas adyacentes, en donde cada par define, cuando se ve frente al lado receptor del módulo de batería, una columna izquierda y una columna derecha, en donde los conectores eléctricos de la subestructura de alimentación se posicionan para la columna izquierda de compartimientos de batería en la mitad derecha de la columna izquierda, y para la columna derecha de compartimientos de batería en la mitad izquierda de la columna derecha, y en donde los conectores eléctricos de la subestructura de alimentación se colocan para la columna impar de compartimentos de batería en la misma mitad de la columna impar que los de la columna adyacente a la columna impar.
  13. 13. El ensamble de plano posterior de la reivindicación 12, en donde cada columna de compartimientos de batería (20) tiene un borde izquierdo y un borde derecho, el borde izquierdo y el borde derecho separados por una distancia d, y en donde, para una columna para la cual los conectores eléctricos (32) de la subestructura de alimentación se colocan en la mitad izquierda de la columna, los conectores eléctricos no se colocan más allá del borde izquierdo que el 30 %, 20 % o 10 % de d, y, para una columna para la cual los conectores eléctricos de la subestructura de alimentación se colocan en la mitad derecha de la columna, los conectores eléctricos no se colocan más allá del borde derecho del 30 %, 20 % o 10 % de d, respectivamente.
  14. 14. Ensamble de plano posterior de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además uno o más módulos de batería (38) acoplados con el ensamble de plano posterior y conectados eléctricamente al ensamble de plano posterior.
  15. 15. Un método para operar una pluralidad de módulos de batería interconectados eléctricamente (38), cada módulo de batería acoplado a un ensamble de plano posterior que define un lado receptor del módulo de batería y que comprende subestructuras separadas que incluyen:
    una subestructura de alimentación (30) adyacente al lado receptor del módulo de batería y que comprende conectores eléctricos (32) acoplados con los conectores eléctricos correspondientes de los módulos de batería;
    una subestructura de refrigeración (56) adyacente a la subestructura de alimentación y que proporciona una trayectoria de flujo de fluido desde la subestructura de refrigeración hasta el lado receptor del módulo de batería; y
    una subestructura de escape (58) adyacente a la subestructura de refrigeración, en comunicación de fluidos con el lado receptor del módulo de batería y dispuesta de manera que los gases de escape ventilados por uno o más de los módulos de batería acoplados con el ensamble de plano posterior se alejan del ensamble de plano posterior,
    el método que comprende:
    usar los conectores eléctricos (44) para extraer energía de, o proporcionar energía a, uno o más de los módulos de batería; y
    dirigir un fluido refrigerante para que fluya desde la subestructura de refrigeración hacia el lado receptor del módulo de batería de manera que el fluido refrigerante se mueva a través de la subestructura de refrigeración antes de alcanzar el lado receptor del módulo de batería
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