KR20190022484A - 파워 및 냉각 하부구조체가 있는 후면판 어셈블리 - Google Patents

파워 및 냉각 하부구조체가 있는 후면판 어셈블리 Download PDF

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Abstract

파워 하부구조체 및 냉각 하부구조체가 있는 후면판 어셈블리가 제공된다. 배터리 모듈은 후면판 어셈블리와 결속될 수 있다. 결속되면, 파워 하부구조체 내의 파워 커넥터는 배터리 모듈에 있는 대응하는 파워 커넥터와 결속된다. 동작 중에 배터리 모듈을 냉각시키도록, 냉각 하부구조체를 통해 이동하는 냉각 유체는 배터리 모듈을 향해 지향된다. 후면판 어셈블리는 배기 하부구조체를 더 포함할 수 있다. 배터리 모듈에 의해 송풍된 가스는 배기 하부구조체를 통해 이동하고 후면판 어셈블리로부터 멀어지도록 지향된다.

Description

파워 및 냉각 하부구조체가 있는 후면판 어셈블리
본 발명은 복수 개의 배터리 모듈과 결속되기 위한 후면판 어셈블리, 특히 통합된 후면판 어셈블리가 있는 배터리 랙에 관한 것이다.
재충전가능 배터리의 하나의 타입은, 다양한 혼합 산화물 또는 감람석에 의해 활성화된 양극, 특이 탄소(special carbon)에 의해 활성화되는 음극, 및 유기 전해질 내에 전부 침지된 분리막을 포함하는 다층 구조체를 가지는 리튬-이온 배터리이다. 통상적으로 배터리는 엔클로저 내에 하우징되어 배터리 모듈을 형성한다. 정상 동작 상태에서, 전기 에너지는 충전 시에 화학 에너지로 변환되고 저장되며, 방전 시에는 저장된 화학 에너지가 전기 에너지로 변환된다. 좀 더 자세하게 설명하면, 충전 시에 양극에 있는 리튬이 이온화되고 음극을 향해 층별로 이동한다; 방전 시에는 이온이 양극으로 이동하고 자신의 원래의 화합물로 복귀한다. 여러 리튬-이온 배터리 모듈이 랙 어셈블리에 탑재되어 배터리 팩을 형성할 수 있다.
배터리 모듈을 위한 현재의 랙에는 다양한 문제들이 존재한다. 배터리 모듈은 통상적으로, 개폐기(또는 팩 제어기)에서 종단되는 모듈들의 스트링을 형성하는 파워 케이블 어셈블리가 연결되는 양의 및 음의 커넥터를 그들의 전면 페이스에 포함한다. 통상적으로 냉각제 유입 및 유출 연결부도 배터리 모듈의 전면 페이스에 제공된다. 외부 가요성 호스가 이러한 냉각제 피팅을 랙 시스템의 전면에 탑재된 외부 강성 파이프에 연결한다. 이러한 연결부는 흔히 설치 및 유지하기가 어렵고 노동력이 많이 들며, 압착 문제 때문에 제조 품질이 열악하며, 설치자/유지보수자가 잘못 연결하기가 쉽기 때문에 단락 회로가 생길 수 있다. 더욱이, 케이블이 흔히 랙의 전면 페이스에 노출되기 때문에 다른 장비 또는 활동으로부터의 충격 / 기계적 손상에 노출된다. 모듈의 전면 페이스에 케이블이 노출되기 때문에, 배터리 팩은 냉각제가 배터리 실의 인접 영역에 있는 바닥으로 새어 나오는 냉각제 누설이 생겨서 위험한 상태가 될 위험에도 처해 있다.
현재의 배터리 팩에서는, 배터리 모듈을 설치/유지보수하는 것도 상대적으로 수반된 공정이다. 모듈을 배터리 팩에 설치 또는 제거하기 위하여, 모듈이 랙에 자유롭게 설치/제거될 때까지 앞서 언급된 개개의 인터페이스 전부를 연결/해제시키는 것이 일반적으로 필요하다.
심지어, 배터리 모듈의 다양한 물리적 배치구성을 수용하려면 여러 케이블 길이가 흔히 요구된다. 그러면 파워 회로가 복잡하고 과도하게 길어질 수 있다. 흔히 파워 회로는 서로 연결된 케이블 재킷과 겹쳐질 것이고, 이것은 잠재적으로 핫 스폿이 될 것이다. 케이블 연결의 결과 형성되는 전체 루프 면적은 크기가 커져서 잠재적으로 전자기 간섭(EMI) 문제가 야기될 수 있다.
전술된 리튬-이온 배터리는 해양 산업 분야에서 인기가 있다. 배터리는 통상적으로 하루 24 시간, 그리고 거의 일 년 내내 동작된다. 배터리에 요구되는 에너지 수요가 이렇게 높기 때문에, 그들의 성능을 규칙적으로 모니터링하고 그들의 수명에 걸쳐서 배터리가 안전성 요건을 적절하게 만족시키는 것을 보장하는 것이 중요하다.
성능이 열악해진 배터리 모듈은 산업계에서 "열폭주(thermal runaway)"라고 알려진 현상에 노출되기가 더 쉽다. 예를 들어, 과전압, 과전류 또는 과-온도의 어떤 극단 상황에서, "자기-가열(self-heating)"이라고 알려진 상태가 리튬-이온 배터리 내에 발생할 수 있는데, 이것은 배터리가 열폭주 상태에 진입하게 할 수 있다. 자기-가열은 배터리 셀의 내부 전기-화학 구조 때문에 그 내부의 온도가 올라가는 상태이다. 배터리 셀 내의 내부 온도가 화학 반응이 발생되고 가연성 가스가 방출되는 높이까지 증가할 때에 열폭주가 발생된다. 배터리 셀을 수용하는 엔클로저 내에 충분한 산소가 존재한다면, 가연성 가스는 발화되고 많은 양의 에너지를 방출할 것이다. 단일 배터리 모듈 내에서의 열폭주의 효과는 매우 극적이고 큰 피해를 줄 수 있다. 열폭주가 발생되면, 적은 양의 산소가 생성되고, 내부 온도는 800℃보다 높게 올라간다. 이러한 상황들이 조합되면 내부 화재, 과도한 가스 발생, 및 후속하여, 리튬 이온 셀을 둘러싸는 엔클로저가 파괴될 수 있다. 열폭주를 막는 것은 극히 중요하고, 따라서 배터리 모듈 온도를 수락가능한 범위 내로 유지하기 위해서 사용되는 냉각 시스템은 가능한 효율적이어야 한다.
특히 해양 산업 분야에서 사용되는 선행 기술의 배터리 랙이 직면한 다양한 문제점들을 고려하면, 종래 기술이 처한 문제점들 중 적어도 일부에 대한 솔루션을 제공하는 것이 바람직하다.
다음 설명은 본 발명의 개관을 일상적인 용어들로 제공하기 위한 것이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
통합 어셈블리를 포함하는 후면판을 가지는 배터리 랙 구조체가 기술된다. 후면판이 있는 랙은 임의의 추가적 외부 커넥터, 케이블, 배관, 호스, 또는 환기 덕트가 필요 없이 배터리 모듈을 동작시키기 위해 필요한 기능성을 제공할 수 있다. 이러한 랙은 모듈을 모듈 베이 또는 배터리 베이 내로 단지 슬라이딩하고 체결구 또는 일부 다른 로킹 메커니즘과 체결함으로써 필요한 인터페이스 연결을 제공할 수 있다.
배터리 모듈을 랙 구조체 내의 작동 위치로 슬라이딩하고 잠금으로써 블라인드 맞춤 연결(blind mate connection)이 자동적으로 형성될 수 있다. 배터리 모듈의 후면에 있는 파워 핀이 후면판 어셈블리 내에 고정된 파워 소켓과 결속될 경우(또는, 반대의 경우에는 후면판 어셈블리 내의 파워 핀이 배터리 모듈의 후면에 있는 소켓과 결속할 경우)에 파워 연결이 형성될 수 있다.
파워 소켓은 버스바와 각각 연결되어, 모든 배터리 모듈이 랙 내에 설치될 경우, 전체 직렬 스트링이 형성되게 할 수 있으며, 스트링의 양자 모두의 단부(양 및 음의 단부)가 파워 개폐기 디바이스 또는 팩 제어기에서 종단된다. 상호연결 버스바는 어느 정도의 오정렬을 허용하도록 가요성이어서, 커넥터를 장착하기 위해 필요한 최소의 힘으로 정확한 맞춤이 가능해지게 할 수 있다.
모듈의 작동 위치에서, 배터리 모듈의 후면에 있는 광 포트가 후면판 어셈블리 내에 고정된 광 포트에 충분히 가까워지면 광 연결이 형성될 수 있다. 광 매질은 저렴한 저-대역폭 광 파이프 재료인 것이 바람직하다. 광 인터페이스 공기 갭은 오정렬을 충분히 견딜 수 있어서, 정확한 정렬을 보장하기 위해서 고-정밀도 컴포넌트 또는 특수 정렬 / 교정 프로시저가 일반적으로 요구되지 않게 한다.
배터리 모듈에는 하나 이상의 정상 배터리 동작 상태 하에 시일(seal)을 제공하는 하나 이상의 수/암 배기 포트가 장착될 수 있다. 연관된 압력 상승과 함께 셀 온도가 올라가는 상태가 발생하면, 하나 이상의 배터리 셀은 유독성 가스를 통기할 수 있다. 이러한 상태에서, 배기 시일은 높은 가스 온도에 인하여 용해에 의해 개방될 것이고(또는 압력에 의하여 개방됨) 따라서 가스를 외부로 방출하고 배터리 모듈로 지향시킨다. 후면판 어셈블리에는 수(male) 모듈 포트를 수용하는 매칭되는 암/수 배기 포트가 장착될 수 있다. 가스 배기 이벤트의 경우, 가스는 후면판 어셈블리 내로 안전하게 지향될 수 있고, 더 나아가 안전한 처리 위치로 지향되어 가스가 배터리 시스템의 바로 근처로 탈출하지 않게 할 수 있다.
공냉식(air-cooled) 랙의 경우, 랙 후면판에는 통합 공기 전달 시스템이 장착되어 냉각시키는 공기가 각각의 배터리 모듈 상의 피닝된(finned) 히트 싱크 구조체 위로/걸쳐 전방 지향되게 할 수 있다. 그러면 가열된 공기가 랙 어셈블리의 전면 페이스에서 배기될 수 있다. 이러한 구성은, 예를 들어 방안의 차가운 공기가 주로 바닥 높이에 있는 경우에 바람직할 수 있다. 공기 전달 시스템은 바닥 높이 근처의 랙의 하단에 위치설정될 수 있고, 후면판 어셈블리를 통해 공기를 밀고 당길 수 있다. 또는, 공기 전달 시스템이 랙의 상단에 위치되는 경우, 찬 공기가 랙 어셈블리의 상단으로부터 후면판 아래로 보내질 수 있고, 그 뒤에 바닥 높이에 있는 랙 어셈블리의 하단 밖으로 방출될 수 있다. 이러한 동일한 구성에서, 공기는 그 대신에 후면판 어셈블리를 통해 위로 끌어올려지고(공기 전달 시스템이 랙의 상단에 위치됨) 상단에서 방출될 수 있다. 바람직한 구성은 일반적으로, 랙의 하단에 위치되고 공기를 후면판 어셈블리 내로 도입(또는 견인)하도록 배치되는 공기 전달 시스템이 있는 구성이다. 공기 전달 시스템은, 단일 히트 싱크를 가진 모듈 및 듀얼 히트 싱크(배터리 모듈의 상단에 하나 그리고 배터리 모듈의 하단에 하나)를 가지는 모듈을 포함하는 상이한 배터리 모듈 배치구성을 수용하도록 구성될 수 있다.
각각의 배터리 모듈에는, 후면판 어셈블리 내에서 대응하는 냉각제 전달 연결부에 연결되도록 배치되는 유입 및 유출구를 가진 통합 냉각판이 장착될 수 있다. 그러므로, 냉각제가 배터리 모듈을 통해 지향되어 배터리 모듈을 냉각할 수 있다.
수직으로 배향된 랙의 경우, 개폐기 또는 팩 제어기는 최상단 또는 최하단 베이 내에 위치되어, 파워 회로의 간단한 루프 배치구성이 생기게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 팩 제어기가 상단 좌측 베이 내에 위치되면, 파워 연결부는 랙의 좌측 아래로 진행하고, 랙의 하단을 돌아서, 랙의 우측 위로 진행할 수 있다. 배전 버스바의 길이 및 복잡도를 최소화하기 위하여, 각각의 배터리 모듈은 일측에서 모듈의 후면에, 또한 수직으로(상하로) 배치되는 자신의 파워 포트를 가지고 설계되어, 모듈이 예를 들어 폭이 2-베이이고 높이가 6-베이인 랙 내에 로딩되면, 배터리의 각각의 열 내의 파워 포트가 수직으로 정렬되게 할 수 있다. 더욱이, 결과적으로 모든 파워 포트가 랙의 양측보다 랙의 중앙선에 인접하고 더 가까워진다.
위에서 언급된 바와 같이, 상이한 수직 배향을 가지는 배터리 모듈을 랙 내의 각각의 열에 대하여 설치함으로써, 총 전기 경로 길이가 작아질 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈에는 랙의 좌측 열 내의 우측-후방에 있는 그들의 파워 포트가 설치될 수 있지만, 배터리 모듈의 수직 배향을 반전시킴으로써 배터리 모듈에는 랙의 우측 열 내의 좌측-후방에 있는 그들의 파워 포트가 설치될 수도 있다. 그 안에 배터리를 설치하면 상호연결 버스바 길이가 최소화될 수 있어서, 비용이 감소되고 파워 회로 저항을 최소화하며, EMI를 감소시키기 위한 밀폐된 루프 면적을 최소화한다. 또한, 버스바의 크기/길이는 하나만이 요구될 수 있어서 공급 체인 생산을 단순화하고 비용을 더욱 감소시킨다. 배터리 모듈은 전술된 두 개의 수직 배향 중 하나에서 설치될 수 있도록 적절하게 설계될 수 있고, 바람직하게는 그들의 수평 중앙선 중심으로 대칭이다.
후면판 어셈블리는 세 개의 분리된 수직 하부구조체, 또는 평면을 포함할 수 있다. 첫 번째인 '파워면(power plane)'은 배터리 모듈의 후면에 가장 가까울 수 있고, 배전 및 통신 미디어를 포함할 수 있다. 설치를 쉽게 하고 비용을 절감하는 것에 추가하여, 이러한 배치구성은 모든 전류 보유 및 배전 소자들이 금속성 구조체 내에 케이싱되어, 전자기 실드를 제공한다는 추가적인 장점을 가질 수 있다. 다른 바람직한 이점에는 다음과 같은 것들이 있다:
- 배터리 삽입을 통한 배터리 모듈과 후면판의 자동 연결;
- 근처에 있거나 인접한 다른 장비에 대한 방사선 방출의 잠재적인 영향의 완화;
- 근처에 있거나 인접한 다른 장비로부터의 배터리 시스템의 방사선 면역(immunity)의 개선;
- 파워 도체 실드(랙이 지면 또는 선박의 선체 접지와 결합되는 경우)에 대한 필요성의 제거; 및
- 도체가 완전히 밀봉되고 정상 동작 중에는 액세스될 수 없기 때문에 도체 상에 절연 재킷을 씌울 필요성이 없어짐.
인접한 파워면은 '냉각면(cooling plane)'일 수 있다. 공냉식 배터리 랙의 경우, 랙에는 각각의 배터리 열의 베이스로 공기를 수평 분산시키는 중앙 플레넘(plenum)으로 이루어진 통합 공기 전달 시스템이 장착될 수 있다. 플레넘은 이제 랙의 후면에서 후면판의 냉각면에 연결되고, 공기를 각각의 배터리 열 뒤에서 수직으로 지향시킬 수 있다. 각각의 배터리의 후방에서, 공기가 각각의 모듈의 피닝된 히트 싱크를 거쳐 전방 지향될 수 있다.
수냉식 랙의 경우, 후면판과 통합된 랙 플레넘 및 덕트는 각각의 모듈로의 액체 전달을 허용하기 위한 추가적인 장비로 구성될 수 있다. 각각의 모듈 상의 액체 입력 및 출력부와 연결되기 위하여, 후면판에는 맞춤 커넥터가 장착될 수 있다. 커넥터는 후면판 어셈블리 내에 느슨하게 캡쳐되고 가요성 호스를 통해 강성 유체 매니폴드에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로 유체 연결은 다소의 기계적 오정렬을 허용할 수 있고, 배터리 모듈을 베이 내에 탑재할 때 최소의 삽입 힘으로 정확한 핏(fit)과 시일이 형성될 수 있다.
유입 및 유출구인 강성 유체 매니폴드는 냉각면 내의 각각의 배터리 열 뒤에서 수직으로 배향될 수 있고, 과도한 압력 강하를 방지하도록 크기가 결정될 수 있다. 수직 매니폴드는 강성 배관(plumbing) 라인으로 구성될 수 있고, 후면판 어셈블리에 부착될 수 있으며, 또는 바람직하게는 압출 공정을 통해 형성된 통합 채널이어서 전체가 후면판 어셈블리 내에 설비될 수 있다. 수직 매니폴드는 또한 후면판의 상단 또는 하단에서 전체 랙에 서비스를 제공하는 더 큰 매니폴드 내로 연결될 수 있다. 또한, 여러 개의 랙이 상호연결되어, 유입/유출 포트 연결부의 단일 세트가 다수의 랙에 서비스를 제공할 수 있게 할 수 있다.
냉각 시스템은 랙 외부의 공기 송풍기 및/또는 냉각제 냉각기에 연결될 수 있다. 이러한 시스템(공냉식 또는 수냉식) 모두는 활성화되고 및/또는 개개의 배터리 모듈로부터 수집된 정보에 기초하여 변조되기 위하여 팩 제어기로부터 제어되고 명령을 받아들일 수 있다. 예를 들면, 배터리 모듈의 온도 데이터를 수집하기 위해서 위치된 온도 센서는 이러한 정보를 통신 시스템을 통해 팩 제어기로 제공할 수 있다. 제어는 선상 네비게이션 장비와 통합되어 더욱 정교해짐으로써 선박 또는 페리의 지리적 위치를 고려할 수 있다. 예를 들어, 지리적 위치(예를 들어 북극해 대 남미 해변 지역)가 전체 열관리 / 냉각 셋팅에 기여할 수 있다. 또한, 어떤 타입의 선박, 즉 페리의 경우, 더 효율적이고 최적인 배터리 모듈 냉각이 가능해지도록 동작 정보로서 루트 정보가 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩은 통상적으로 선박이 정박되어 있거나 정박되어 충전되는 경우 더 공격적으로 작동된다. 이러한 경우에 배터리가 높은 부하를 전달하도록 요청받기 전에 배터리를 사전 냉각하기 위하여 냉각 시스템이 사용되어, 배터리 온도 오버슈트를 피할 수 있다. 일반적으로, 온도를 가능한 한 일정하고 고르게 유지하면 배터리 셀 수명에 좋은 영향을 준다.
냉각면에 인접하여 후면판 어셈블리의 제 3 면인 '배기면(exhaust plane)'이 존재할 수 있다. 배기면은 배기 가스를 랙으로부터 멀리 지향시키기 위한 채널을 제공한다. 모듈 배기 포트는 후면판 배기 콜렉터 포트에 연결되고, 이것은 배기 가스를 파워 및 냉각면을 거쳐 배기 채널을 통해 배기면 내로 라우팅한다.
후면판 어셈블리의 제 3 면 내에 위치된 후면판 배기 시스템은 배기 채널로 가는 추가 길이를 제공할 수 있다. 그러면 두 가지 시스템 장점이 제공될 수 있다. 우선, 후면판 배기 채널은, 모듈로부터 방출되는 임의의 잠재적인 불꽃이 완전히 급냉되고(quenched) 배기면에 진입하지 않도록 보장하기 위하여, 불꽃막이(flame arrestor)와 선택적으로 피팅되기에 충분한 길이를 가질 수 있다. 둘째로, 배기 채널이 냉각면을 통과하기 때문에, 이들은 냉각 시스템과 통합될 수 있고 따라서 배터리 모듈과 유사한 방식으로 냉각될 수 있다. 공냉식 시스템의 경우, 배기 채널은 효율적인 열추출이 가능해지게 하는 핀(fin)이 장착되는 것이 바람직하다. 수냉식 시스템의 경우, 배기 채널은 유입/유출 냉각 매니폴드 내로 형성되어 효율적 열추출이 가능하게 할 수 있다. 또한, 냉각이 배기면에 인접하게 일어나기 때문에, 공기 냉각의 경우 냉각부와 배기면 사이의 분리 벽에는 배기면으로부터 냉각면으로의 열전달을 허용하기 위한 히트 싱크 핀이 구성되는 것이 바람직하다.
배기면의 상단에는 추가 덕트가 존재할 수 있어서 배기 가스가 랙 어셈블리 밖으로 더욱 인출되고 안전한 외부 위치로 라우팅됨으로써 배기 가스가 배터리 랙 근처에 누적되는 것을 방지할 수 있다. 배기면은 음압을 제공하는 추출 펌프를 통해 능동적으로 소개될 수 있고, 및/또는 자연적으로 상향 통기할 수도 있다. 추출 펌프 / 팬 시스템의 경우, 시스템은 팩 제어기를 통해 제어되고 및 온도 센서로부터 수집된 정보에 기초하여 활성화 및/또는 변조될 수 있다(전술된 바와 같이). 또한, 팩 제어기는 냉각 시스템이 계속 동작하도록 보장하는 역할을 할 수 있고 잠재적인 모듈 송풍 이벤트 중에 냉각 시스템 용량에 맞게 파워를 상승시켜서 전술된 바와 같이 배기 채널이 냉각되게 할 수 있다. 또한, 팩 제어기는 적절한 안전 알람과 통신할 수 있고, 랙을 하우징하는 방 안의 적절한 시각적 표시자를 활성화할 수 있으며, 필요한 경우 배터리를 후면판 어셈블리로부터 분리할 수도 있다.
본 발명의 제 1 양태에서, 복수 개의 배터리 모듈과 결속하기 위한 후면판 어셈블리가 제공된다. 상기 후면판 어셈블리는 배터리 모듈-수용측을 규정하고, 상기 배터리 모듈-수용측에 인접하고 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 전기 커넥터와 결속되도록 배치되는 전기 커넥터를 포함하는 파워 하부구조체를 포함하는 분리된 하부구조체를 포함한다. 후면판 어셈블리는, 상기 파워 하부구조체에 인접하고, 상기 배터리 모듈-수용측과 유체 소통 상태이며, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상을 냉각하게끔, 상기 냉각 하부구조체를 통해 이동하는 냉각 유체가 상기 배터리 모듈-수용측을 향해 지향되도록 배치되는 냉각 하부구조체를 더 포함한다.
본 명세서에서 사용될 때 "인접한"이라는 용어는, 단일 분할 베리어, 또는 인터페이스가 어떤 하부구조체를 다른 하부구조체로부터 분리한다는 점에서 직접적으로 인접하다는 것을 의미할 수 있다. 또는 "인접한'이라는 용어는, 여러 개의 베리어 또는 인터페이스가 두 개의 인접한 하부구조체를 분리할 수 있지만 본 발명에서 설명된 바와 같은 어떠한 하부구조체도 두 개의 다른 인접한 하부구조체들을 분리하지 않는다는 점에서 간접적으로 인접하다는 것을 의미할 수도 있다.
본 발명에 따른 후면판 어셈블리는 배터리 랙의 전면에 케이블을 제공할 필요가 없기 때문에 배터리 모듈의 유지 보수가 쉬워진다. 배터리 모듈-수용측은 배터리 모듈이 후면판 어셈블리와 결속되는 후면판 어셈블리의 면이다.
후면판 어셈블리는, 전면측; 및 복수 개의 배터리 베이를 포함하는 배터리 랙을 더 포함할 수 있다. 후면판 어셈블리는 배터리 랙의 후면측을 규정할 수 있고, 각각의 배터리 베이는 배터리 랙의 전면측을 통해 배터리 모듈 중 하나를 수용하도록 구성될 수 있다. 배터리 랙은 배터리 모듈이 후면판 어셈블리와 결속하도록 유도하는 것을 도울 수 있다. 배터리 랙 및 후면판 어셈블리는, 후면판 어셈블리가 배터리 랙의 후면 벽을 형성하는 단일 통합 구조체를 형성할 수 있다. 또는, 배터리 랙 및 후면판 어셈블리는 함께 커플링되는 별개의 컴포넌트일 수 있고, 추후 서로로부터 디커플링될 수 있다.
후면판 어셈블리는, 상기 냉각 하부구조체에 인접하고, 상기 배터리 모듈-수용측과 유체 소통 상태이며, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상에 의해 송풍되는 배기 가스가 상기 후면판 어셈블리로부터 멀어지게 지향되도록 배치되는 배기 하부구조체를 더 포함할 수 있다. 그러므로, 배기 가스가 후면판 어셈블리로부터 멀어지게 안전하게 소개될 수 있다.
파워 하부구조체의 전기 커넥터는, 상기 전기 커넥터가 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 전기 커넥터와 결속되도록 위치설정될 수 있다. 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈의 전기 커넥터 중 적어도 일부는 수직 정렬로 위치설정될 수 있다. 전기 커넥터가 수직 정렬되면, 위에서 논의된 바와 같이 후면판의 상호연결된 전기 커넥터의 전기 루프 면적이 감소될 수 있다.
파워 하부구조체는, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 통신 포트와 결속되도록 위치설정되는 통신 포트를 더 포함할 수 있다. 통신 포트는 광 포트일 수 있고, 이러한 결속은 파워 하부구조체의 광 포트가 후면판 어셈블리와 결속된 하나 이상의 배터리 모듈의 광 포트와 광학적으로 소통하는 거리 안에 있는 것을 포함할 수 있다. 파워 하부구조체의 통신 포트는 수직 정렬로 위치설정될 수 있다.
배터리 베이는 배터리 모듈이 맞춤 위치에 있을 때까지 배터리 모듈을 배터리 랙의 전면측을 통해 배터리 베이 내로 슬라이딩함으로써 배터리 모듈을 수용하도록 구성될 수 있다. 맞춤 위치에서 배터리 모듈의 전기 커넥터는 파워 하부구조체의 대응하는 전기 커넥터와 결속될 수 있다. 결과적으로 배터리 모듈을 후면판 어셈블리로 연결하는 추가적 케이블에 대한 필요성이 사라질 수 있다. 또한, 배터리 모듈을 배터리 회로로부터 결속해제시키는 것이 더 직관적이 되며, 배터리 모듈은 단순하게 삽입/자신의 베이로부터 인출된다.
전기 커넥터 및/또는 통신 포트의 결속은 블라인드 맞춤 결속일 수 있다.
파워 하부구조체는 복수 개의 버스바를 더 포함할 수 있고, 각각의 버스바는 상기 후면판 어셈블리와 결속된 두 개의 배터리 모듈을 상호연결하도록 배치된다. 바람직하게는, 파워 하부구조체 및 냉각 하부구조체는 냉각 하부구조체 내에서 이동하는 냉각 유체가 파워 하부구조체를 통해 후면판 어셈블리의 배터리 모듈-수용측으로 지향되게 하도록 구성될 수 있다. 다르게 말하면, 냉각 하부구조체는 파워 하부구조체 및 후면판 어셈블리의 배터리 모듈-수용측 양자 모두와 유체 소통 상태일 수 있다. 그러면, 냉각 유체가 냉각 하부구조체로부터 후면판 어셈블리의 배터리 모듈-수용측으로 이동할 때 파워 하부구조체의 파워/통신 커넥터 및 버스바가 냉각될 수 있다.
후면판 어셈블리는, 상기 배터리 모듈-수용측으로부터 상기 배기 하부구조체로 연장되고 상기 냉각 하부구조체를 통과하는 적어도 하나의 배기 채널을 더 포함할 수 있다. 배기 가스의 추가 냉각은 냉각 하부구조체를 통과하는 배기 채널에 의해서 제공될 수 있다. 추가적으로, 배기 가스가 냉각제 유체와 원치 않게 혼합되는 것을 회피할 수 있다.
각각의 배기 채널은 냉각 하부구조체를 통과하는 채널부를 규정할 수 있다. 채널부 중 적어도 하나는 배기 채널로부터의 열 소산을 돕기 위한 히트 싱크를 포함할 수 있다.
각각의 하부구조체는 다른 하부구조체 또는 하부구조체들로부터 실질적으로 물리적으로 분리될 수 있다.
냉각 하부구조체 및 상기 배기 하부구조체는, 상기 배기 하부구조체로부터 상기 냉각 하부구조체 내로 열을 인출하기 위한 히트 싱크를 포함하는 베리어에 의해 분리될 수 있다.
하부구조체 각각은 실질적으로 공통 베리어에 의하여 자신의 인접한 하부구조체 또는 하부구조체들로부터 분리될 수 있다.
배터리 모듈-수용측에서 후면판 어셈블리가 다수의 배터리 베이를 규정할 수 있다. 파워 하부구조체 및 냉각 하부구조체는, 냉각 하부구조체를 통과하는 냉각 유체가 인접한 배터리 베이들을 분리하는 채널로 지향되도록 더욱 배치될 수 있다. 배터리 베이는 전술된 배터리 랙과 동일한 베이일 수 있고, 후면판 어셈블리는 랙이 후면판 어셈블리와 결속되는 경우 각각의 배터리 베이의 후면 벽을 규정한다.
하부구조체는 단일 통합 구조체를 형성할 수 있다. 그러므로, 후면판 어셈블리의 제조가 더 간단해질 수 있다.
배터리 모듈-수용측에서, 후면판 어셈블리는 2-차원의 어레이로 배치된 다수의 배터리 베이를 규정할 수 있다. 배터리 베이는 전술된 배터리 랙과 동일한 베이일 수 있고, 후면판 어셈블리는 랙이 후면판 어셈블리와 결속되는 경우 각각의 배터리 베이의 후면 벽을 규정한다. 배터리 베이의 각각의 열은 좌측 절반 및 우측 절반을 가질 수 있다. 배터리 베이의 한 열에 대하여, 파워 하부구조체의 전기 커넥터가 열의 좌측 절반 및 열의 우측 절반 중 하나에 위치설정될 수 있다. 그러면 배터리 모듈의 단일 열(후면판 어셈블리와 결속되면)이 종래 기술과 비교할 때 더 작은 전기 루프 면적을 가지게 될 수 있고, EMI가 감소된다. 본 명세서에서 사용될 때 "어레이"는, 특정 개수의 배터리 베이가 가로로 배열되고 특정 개수의 배터리 베이가 세로로 배열되는, 배터리 베이의 사각 배치구성을 의미할 수 있다.
어레이는 우수 개수의 배터리 베이가 가로로 배열된 것일 수 있고, 배터리 베이의 인접한 열들의 하나 이상의 쌍을 포함할 수 있다. 각각의 쌍은, 배터리 모듈-수용측을 바라볼 때, 좌측 열 및 우측 열을 규정할 수 있다. 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 배터리 베이의 좌측 열에 대하여 좌측 열의 우측 절반에 위치설정될 수 있고, 배터리 베이의 우측 열에 대하여 우측 열의 좌측 절반에 위치설정될 수 있다. 따라서, 여러 열의 배터리 모듈에 대해서도, 종래 기술과 비교할 때 더 작은 전기 루프 면적이 생성될 수 있어서 EMI가 감소된다.
어레이는 가로로 기수 개의 배터리 베이일 수 있고 세로로는 세 개 이상의 배터리 베이일 수 있다. 어레이는: 배터리 베이의 인접한 열들의 하나 이상의 쌍; 및 배터리 베이의 기수 열을 포함할 수 있다. 어레이가 다섯 개 이상의 열을 포함하면, 인접한 열들의 각각의 쌍은 인접한 열들의 인접한 다른 쌍일 수 있다. 열들의 각각의 쌍은, 배터리 모듈-수용측을 바라볼 때, 좌측 열 및 우측 열을 규정할 수 있다. 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 배터리 베이의 각각의 좌측 열에 대하여 좌측 열의 우측 절반에 위치설정될 수 있고, 배터리 베이의 각각의 우측 열에 대하여 우측 열의 좌측 절반에 위치설정될 수 있다. 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 배터리 베이의 기수 열에 대하여, 기수 열에 인접한 열에 대한 것과 같은 기수 열의 동일한 절반에 위치설정될 수 있다.
배터리 베이의 각각의 열은 좌측 에지 및 우측 에지를 가질 수 있고, 좌측 에지 및 우측 에지는 거리 d 만큼 분리된다. 파워 하부구조체의 전기 커넥터가 열의 좌측 절반에 위치설정되는 열에 대하여, 전기 커넥터는 좌측 에지로부터 d의 30%, 20% 또는 10% 이하 안에 위치설정된다. 파워 하부구조체의 전기 커넥터가 열의 우측 절반에 위치설정되는 열에 대하여, 전기 커넥터는 우측 에지로부터 d의 30%, 20% 또는 10% 이하 안에 각각 위치설정된다.
본 발명의 제 2 양태에서, 복수 개의 전기적으로 상호연결된 배터리 모듈을 작동시키는 방법이 제공된다. 각각의 배터리 모듈은, 배터리 모듈-수용측을 규정하고 분리된 하부구조체를 포함하는 후면판 어셈블리와 결속된다. 하부구조체는, 배터리 모듈-수용측에 인접하고 배터리 모듈의 대응하는 전기 커넥터와 결속된 전기 커넥터를 포함하는 파워 하부구조체를 포함한다. 하부구조체는 파워 하부구조체에 인접하고 냉각 하부구조체로부터 배터리 모듈-수용측으로 유체 흐름 경로를 제공하는 냉각 하부구조체를 더 포함한다. 이러한 방법은 전기 커넥터를 사용하여 배터리 모듈 중 하나 이상에 파워를 인출하고 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 냉각 유체가 냉각 하부구조체로부터 배터리 모듈-수용측으로 흐르도록 지향시키는 단계를 더 포함한다.
후면판 어셈블리는, 상기 냉각 하부구조체에 인접하고, 상기 배터리 모듈-수용측으로부터 상기 배기 하부구조체로의 유체 흐름 경로를 제공하는 배기 하부구조체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3양태에서, 복수 개의 배터리 모듈과 결속하기 위한 후면판 어셈블리가 제공된다. 후면판 어셈블리는 배터리 모듈-수용측을 규정하고, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 전기 커넥터와 결속되도록 배치되는 전기 커넥터를 포함한다. 배터리 모듈-수용측에서, 후면판 어셈블리는 2-차원의 어레이로 배치된 다수의 배터리 베이를 더 규정할 수 있다. 배터리 베이의 각각의 열은 좌측 절반 및 우측 절반을 가진다. 배터리 베이의 한 열에 대하여, 후면판 어셈블리의 전기 커넥터가 열의 좌측 절반 및 열의 우측 절반 중 하나에 위치설정된다.
어레이는 우수 개수의 배터리 베이가 가로로 배열된 것일 수 있고, 배터리 베이의 인접한 열들의 하나 이상의 쌍을 포함할 수 있다. 각각의 쌍은, 배터리 모듈-수용측을 바라볼 때, 좌측 열 및 우측 열을 규정할 수 있다. 후면판 어셈블리의 전기 커넥터는 배터리 베이의 좌측 열에 대하여 좌측 열의 우측 절반에 위치설정될 수 있고, 배터리 베이의 우측 열에 대하여 우측 열의 좌측 절반에 위치설정될 수 있다. 따라서, 여러 열의 배터리 모듈에 대해서도, 종래 기술과 비교할 때 더 작은 전기 루프 면적이 생성될 수 있어서 EMI가 감소된다.
어레이는 가로로 기수 개의 배터리 베이일 수 있고 세로로는 세 개 이상의 배터리 베이일 수 있다. 어레이는: 배터리 베이의 인접한 열들의 하나 이상의 쌍; 및 배터리 베이의 기수 열을 포함할 수 있다. 어레이가 다섯 개 이상의 열을 포함하면, 인접한 열들의 각각의 쌍은 인접한 열들의 인접한 다른 쌍일 수 있다. 열들의 각각의 쌍은, 배터리 모듈-수용측을 바라볼 때, 좌측 열 및 우측 열을 규정할 수 있다. 후면판 어셈블리의 전기 커넥터는 배터리 베이의 좌측 열에 대하여 좌측 열의 우측 절반에 위치설정될 수 있고, 배터리 베이의 우측 열에 대하여 우측 열의 좌측 절반에 위치설정될 수 있다. 후면판 어셈블리의 전기 커넥터는 배터리 베이의 기수 열에 대하여, 기수 열에 인접한 열에 대한 것과 같은 기수 열의 동일한 절반에 위치설정될 수 있다.
배터리 베이의 각각의 열은 좌측 에지 및 우측 에지를 가질 수 있고, 좌측 에지 및 우측 에지는 거리 d 만큼 분리된다. 후면판 어셈블리의 전기 커넥터가 열의 좌측 절반에 위치설정되는 열에 대하여, 전기 커넥터는 좌측 에지로부터 d의 30%, 20% 또는 10% 이하 안에 위치설정된다. 후면판 어셈블리의 전기 커넥터가 열의 우측 절반에 위치설정되는 열에 대하여, 전기 커넥터는 우측 에지로부터 d의 30%, 20% 또는 10% 이하 안에 각각 위치설정된다.
본 발명의 제 1 및 제 2 양태와 연계하여 설명된 임의의 피쳐는 본 발명의 제 3 양태와 용이하게 결합될 수 있다. 예를 들면, 제 3 양태의 후면판 어셈블리는 본 발명의 제 1 및 제 2 양태와 연관하여 설명된 파워 하부구조체, 냉각 하부구조체 및 배기 하부구조체와 같은 여러 하부구조체를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예가 이제 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 랙 어셈블리의 사시도이다;
도 2 는 배터리 모듈이 가득 로딩된, 도 1 의 랙 어셈블리의 사시도이다;
도 3a 는 본 발명에 따른 랙 어셈블리와 함께 사용될 수 있는 공냉식 배터리 모듈의 전면 페이스의 사시도이다;
도 3b 는 도 3a 의 배터리 모듈의 후면 페이스의 사시도이다;
도 4a 는 본 발명에 따른 랙 어셈블리와 함께 사용될 수 있는 수냉식 배터리 모듈의 전면 페이스의 사시도이다;
도 4b 는 도 4a 의 배터리 모듈의 후면 페이스의 사시도이다;
도 5a 는 도 2 의 랙 어셈블리의 측단면도이다;
도 5b 는 도 2 의 랙 어셈블리의 사시단면도이다;
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 랙 어셈블리의 측단면도이다;
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 베이의 4X4 어레이를 포함하는 랙 어셈블리의 개략도이다; 그리고
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 배터리 베이의 5X4 어레이를 포함하는 랙 어셈블리의 개략도이다.
본 발명은 개선된 후면판 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다양한 실시예가 후술되지만 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않으며, 이러한 실시예들의 변경예들도 첨부된 청구항에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다.
"상단", "하단", "상향", "하향", "수직으로" 및 "측면으로"와 같은 방향을 가리키는 용어는 본 명세서에서 오직 상대적으로 참조하기 위해서만 사용되었으며, 임의의 물품이 사용 중에 어떻게 위치설정되어야 하는지 또는 어셈블리 내에 또는 주위에 대해 어떻게 탑재되어야 하는지에 대한 임의의 한정을 제안하려는 의도가 아니다.
또한, "커플링하다(couple)"라는 용어 및 "커플링된", "커플링함", 및 "커플링"과 같은 변형들은 본 발명에서, 달리 표시되지 않는 한 간접 및 직접적인 연결을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 제 1 물품이 제 2 물품에 커플링된다면, 이러한 커플링은 직접 연결을 통하거나 다른 물품을 거친 간접 연결을 통할 수 있다.
더 나아가, 본 명세서에서 사용될 때 단수 형태인 "하나", "하나의" 및 "그것"은 문맥상 복수가 아님이 명백하게 드러나지 않는 한 복수형들도 역시 포함하는 것으로 의도된다.
도 1 로 돌아가면, 본 발명의 일 실시예에 따른 랙 어셈블리(100)가 도시된다. 랙 어셈블리(100)는 베이스(14)와 상단(16)을 결합시키는 측벽(10 및 12)을 포함한다. 분할 벽(18)은 베이스(14)로부터 상단(16)으로 연장되고, 랙 어셈블리(100)를 좌측 열 및 우측 열로 나눈다. 각각의 열은 배터리 모듈을 수용하기 위한 다수의 배터리 베이(20)를 포함한다. 각각의 배터리 베이(20)는 단일 배터리 모듈을 수용 또는 수납하도록 구성되지만, 다른 실시예들에서 배터리 베이는 두 개 이상의 배터리 모듈을 수용하도록 구성될 수 있다. 측벽(10, 12) 및 분할 벽(18)은 배터리 모듈을 랙 어셈블리(100) 내로 삽입하는 동안 배터리 모듈의 적합한 정렬을 보조하기 위한 유도 부재(22)를 각각 포함한다. 베이스(14)는 배터리 베이(20) 밑에 공기흐름 챔버(24)(도 1 에는 미도시)를 수용한다. 베이스(14)의 전면에는 더욱 상세히 후술되는 바와 같이 공기가 통과하게 하기 위한 송풍된 덕트(26)가 제공된다.
랙 어셈블리(100)는 랙 어셈블리(100)의 후면 벽을 규정하는 후면판 어셈블리(28)를 더 포함한다. 랙 어셈블리의 후면 벽은 후면판 어셈블리(28)의 배터리 모듈-수용측에 있는 것으로 볼 수 있다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이(도 1 에는 도시되지 않지만), 후면판 어셈블리(28)는 여러 하부-구조체를 포함한다. 도 1 에는 파워 하부구조체(30)만이 보인다. 파워 하부구조체(30)는 각각의 배터리 베이(20)의 후면 벽을 형성하고, 배터리 모듈 상의 대응하는 파워 포트 및 광 포트와 결속되거나 맞춤되도록 배치되는 여러 파워 커넥터(32) 및 광 커넥터(33)를 포함한다. 그러므로 각각의 배터리 베이(20)에는 배터리 베이 내에 삽입된 배터리 모듈과 결속되기 위한 파워 커넥터(32) 및 광 커넥터(33)의 세트가 제공된다.
전력이 하나의 파워 커넥터(32)로부터 다른 커넥터로 흐를 수 있도록 두 개의 인접한 파워 커넥터(32)를 상호연결하기 위해서 버스바(24)가 제공된다. 좌측 하부에 있는 파워 커넥터(32)는 선박의 DC 버스에 연결하기 위해 사용된다. 파워 커넥터(32) 및 광 커넥터(33)는 분할 벽(18)에 가까이 위치되며, 이러한 실시예에서는 분할 벽(18)으로부터 d의 20% 이하 안에 위치되는데, d는 배터리 베이(20)의 폭이다. 파워 하부구조체가 파워 및 광 커넥터 양자 모두를 포함하지만, 간결성을 위하여 이것은 본 명세서에서 "파워 및 통신 하부구조체"가 아니라 "파워 하부구조체"로 지칭된다는 점에 주의한다.
파워 하부구조체(30)는 각각의 배터리 베이에 제공된 배기 포트(34)를 포함한다. 각각의 배기 포트(34)는 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 각각의 배터리 베이(20)로부터 후면판 어셈블리(28)의 배기 하부구조체(58)로 연장되는 유체 경로를 제공한다. 파워 하부구조체(30)는 각각의 배터리 베이(20)에 제공된 냉각 애퍼쳐(36)의 세트를 더 포함한다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 냉각 애퍼쳐(36)는 파워 하부구조체(30)로부터 냉각 하부구조체(56)까지 유체 경로를 제공하는 것을 보조한다.
도 1 은 빈 구성인 랙 어셈블리(100)를 도시한다. 즉, 도 1 에서 랙 어셈블리(100)는 아무 배터리 모듈도 설치되지 않은 상태로 도시된다. 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b 에 도시되는 바와 같은 배터리 모듈(38 및 50)이 랙 어셈블리(100)와 함께 사용될 수 있다. 도 3a 및 도 3b 로 가면, 랙 어셈블리(100) 내에 설치될 수 있는 배터리 모듈(38)의 일 실시예가 도시된다. 도 3a 는 배터리 모듈(38)의 정면도를 도시하고 도 3b 는 배터리 모듈(38)의 배면도를 도시한다. 배터리 모듈(38)은 엔클로저(40) 내에 적층된 배치구성으로 배치된 여러 셀을 수용한다(하지만 도시되지는 않음). 배터리 모듈(38)의 후면 페이스에는 광 통신 포트(42), 파워 포트(44) 및 배기 시일(46)이 도시된다. 광 통신 포트(42)는 파워 포트(44)와 같이 수직 정렬로 위치설정된다. 배터리 모듈(38)의 하부에는 배터리 모듈(38)로부터의 열 소산을 보조하기 위한 피닝된 배치구성물을 포함하는 히트 싱크(48)가 제공된다. 배터리 모듈(38)은 액체 수단을 통해 배터리 모듈(38)을 냉각시키기 위한 임의의 포트를 포함하지 않기 때문에 공냉식 배터리 모듈이다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 배터리 모듈의 유사한 실시예를 도시한다. 도 4a 및 도 4b 는 설계상 배터리 모듈(38)과 유사한 배터리 모듈(50)을 도시한다. 그러므로 유사한 피쳐는 유사한 참조 번호로 표시된다. 그러나, 배터리 모듈(38)과 달리 배터리 모듈(50)은 수냉식이고, 이를 위해서 배터리 모듈(50)의 후면 페이스에 냉각제 유입구 및 유출구(52)가 제공된다. 사용 시에, 배터리 모듈(배터리 모듈(38 및 50)과 같음)은 배터리 모듈을 랙 어셈블리의 비어 있는 배터리 베이 내로 슬라이딩함으로써 랙 어셈블리 내에 설치된다. 도 1 의 실시예에서, 랙 어셈블리(100)는 복수 개의 배터리 모듈(38)(즉 공냉식 배터리 모듈)을 수용하도록 설계된다. 배터리 모듈(38)을 비어 있는 배터리 베이(20) 내로 삽입하면, 측벽(10, 12) 및 분할 벽(18)에 제공된 유도 부재(22)가 삽입 도중에 배터리 모듈(38)을 적합하게 정렬하는 것을 보조한다.
파워 하부구조체(30)의 파워 커넥터(32), 광 커넥터(33) 및 배기 포트(34)의 위치설정 때문에, 배터리 베이(20) 내에 배터리 모듈(38)을 삽입하면 배터리 모듈(38)의 광 포트(42), 파워 포트(44) 및 배기 시일(46)이 파워 하부구조체(30)의 대응하는 커넥터와 결속되게 된다. 즉, 광 포트(42)는 광 커넥터(33)와 결속되고, 파워 포트(44)는 파워 커넥터(32)와 결속되며, 배기 시일(exhaust seal; 46)은 배기 포트(34)와 결속된다. 광 포트(42)와 광 커넥터(33)의 결속, 파워 포트(44)와 파워 커넥터(32)의 결속, 및 배기 시일(46)과 배기 포트(34)의 결속은 당업계에 공지된 바와 같은 블라인드 맞춤 결속을 포함한다. 광 포트(42)와 대응하는 광 커넥터(33)의 결속이란, 광 포트(42)가 광 커넥터(33)의 광학적으로 소통하는 근거리 내에 들어간다는 것을 의미한다. 전술된 블라인드 맞춤이 있으면, 사용자가 각각의 배터리 모듈(38)을 후면판(28)에 수동으로 연결할 필요성이 없어진다. 각각의 배터리 모듈(38)과 후면판(28)의 광학적 및 전기적 결속은, 배터리 모듈(38)의 후면 페이스 및 파워 하부구조체(30) 양자 모두에서의, 광/파워 포트(42/44)와 광/파워 커넥터(33/32)의 적절한 정렬, 및 배기 시일(46) 및 배기 포트(34)의 적절한 정렬에 의해 보장된다.
비록 도시되지 않지만, 도 4a 및 도 4b 에 도시되는 배터리 모듈(50)은, 배터리 모듈(50)의 후면 페이스에서 블라인드 맞춤 방식으로 대응하는 유체 포트(52)와 결속되도록 구성되는 유체 포트가 있는 후면판을 가지는 랙 어셈블리 내에 설치될 수 있다.
배터리 모듈(38)을 랙 어셈블리(100) 내에 설치할 때, 랙 어셈블리(100)의 좌측에 있는 배터리 베이(도 1 에서 볼 수 있는 바와 같음)의 경우, 배터리 모듈(38)은 베이스(14)를 바라보는 히트 싱크(48)와 함께 삽입된다. 랙 어셈블리(100)의 우측에 있는 배터리 베이의 경우, 배터리 모듈(38)의 후면 페이스에 있는 연결부가 파워 하부구조체(30)에 있는 대응하는 연결부와 결속되도록, 배터리 모듈(38)은 좌측 베이 내의 배터리 모듈(38)에 대해 뒤집혀서 삽입되어야 한다. 다르게 말하면, 랙 어셈블리(100)의 우측에 있는 배터리 베이의 경우, 배터리 모듈(38)은 베이스(14)로부터 멀어지게 바라보는 히트 싱크(48)와 함께 삽입된다.
완전히 채워진 랙 어셈블리(100)가 도 2 에 도시된다. 각각의 배터리 베이(20)는 그 안에 삽입된 배터리 모듈(38)을 포함하고, 각각의 배터리 모듈은 후면판(28)의 파워 하부구조체(30)와 블라인드-맞춤식으로 결속된다. 더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 공간 또는 공기-냉각 채널(62)이 두 개의 상하 인접한 배터리 모듈 사이에 존재하여 공기가 통과하게 한다. 좌측 열에 있는 배터리 모듈의 경우, 이러한 공간은 배터리 모듈 쌍에 있는 최상측 배터리 모듈의 히트 싱크(48)도 수용하는 반면에, 우측 열에 있는 배터리 모듈의 경우, 이러한 공간은 배터리 모듈 쌍에 있는 최하측 배터리 모듈의 히트 싱크(48)도 수용한다.
이제 도 5 로 돌아가면, 완전히 채워진 랙 어셈블리(100)의 단면도가 도시된다. 베이스(14)의 공기흐름 챔버(24)는 공기를 공기흐름 챔버(54)로 유도하기 위한 팬 어셈블리(54)를 포함한다. 후면판(28)이 더 상세하게 도시되고, 특히 후면판(28)의 세 개의 수직 하부구조체인 파워 하부구조체(30), 냉각 하부구조체(56) 및 배기 하부구조체(58) 각각이 더 상세하게 도시된다.
이미 설명된 바와 같이, 파워 하부구조체(30)는 배터리 모듈(38)의 대응하는 파워 포트(44) 및 광 포트(42)에 연결되는 파워 커넥터(32) 및 광 커넥터(33)를 포함한다. 수직으로 인접한 배터리 모듈(38)이 일렬로 연결되도록 수직으로 인접한 파워 커넥터(32)를 상호연결하는 버스바(24)를 볼 수 있다. 파워 하부구조체(30) 내의 전기 컴포넌트에 대해 EMI 실드를 제공하기 위하여, 파워 하부구조체(30)는 금속으로 케이싱되는 것이 바람직하다.
냉각 하부구조체(56)는 파워 하부구조체(28)에 인접하여 뒤에 존재한다. 냉각 하부구조체(56)는 공기흐름 챔버(24)로부터 각각의 배터리 베이(20)로 연장되는 유체 소통 경로를 제공한다. 이를 위하여, 랙 어셈블리(100)는, 팬 어셈블리(54)에 의하거나 덕트(26)를 통해서 공기흐름 챔버(24) 내로 유입된 공기가 냉각 하부구조체(56)에 의해 규정되는 볼륨 내로 상향 흐르게 하는 하나 이상의 애퍼쳐(미도시)를 포함한다. 도 5b 를 간단히 참조하면, 냉각 하부구조체(56)로부터의 공기흐름이 파워 하부구조체(28) 내의 냉각 애퍼쳐(36)(미도시)를 통해 배터리 베이(20)에 도달하게 하기 위하여 냉각 하부구조체(56) 내에 제공된 냉각 애퍼쳐(60)를 예시하기 위하여 냉각 하부구조체(56)가 상이한 각도로 도시된다. 냉각 하부구조체(56) 내로 유입된 공기가 냉각 애퍼쳐(60)를 통하여, 후속하여 파워 하부구조체(30) 내의 냉각 애퍼쳐(36)(도 5a 및 도 5b 에 미도시)를 통하여 그리고 공기-냉각 채널(62)을 따라서 이송되도록, 냉각 하부구조체(56)의 상단은 랙 어셈블리(100)의 외부로부터 밀봉된다.
배기 하부구조체(58)는 냉각 하부구조체(56)에 인접하여 뒤에 위치설정된다. 따라서, 배기 하부구조체(58)는 배터리 베이(20)로부터 가장 먼 하부구조체이다. 냉각 하부구조체(56) 및 배기 하부구조체(58)는 공통 인터페이스 또는 베리어(68)를 공유한다. 배기 하부구조체(58)는, 배터리 모듈(38) 중 하나 이상으로부터의 배기 가스가 랙 어셈블리(100)로부터 멀어지도록 지향될 수 있는 볼륨을 제공한다. 도 6 으로 돌아가면, 도 5a 및 도 5b 에 도시된 랙 어셈블리의 확대된 단면이 도시된다. 배터리 모듈(38)은 각각의 배터리 모듈(38) 내의 셀(64)의 적층된 배치를 예시하기 위해서 단면으로 도시된다. 배기 채널(66)은 파워 하부구조체(30) 내의 각각의 배기 포트(34)로부터 배기 하부구조체(58)로 연장되고, 냉각 하부구조체(56)를 통과한다. 랙 어셈블리(100)의 상단에서, 각각의 배터리 모듈(38)로부터 랙 어셈블리(100)의 외부로 유체 흐름 경로가 형성되도록 배기 하부구조체(58)는 밀봉되지 않는다.
사용 시에, 배수 배터리 모듈(38)은 랙 어셈블리(100)가 부분적으로 또는 전체적으로 채워질 때까지 랙 어셈블리(100) 내에 탑재된다. 전술된 바와 같이, 배터리 모듈(38)을 랙 어셈블리(100) 내에 탑재하기 위하여, 배터리 모듈(38)은 비어 있는 배터리 베이(20) 내로 후면 페이스가 먼저 삽입된다. 배터리 모듈(38)은 맞춤 위치에 도달할 때까지 배터리 베이(20) 내로 완전히 삽입되는데, 맞춤 위치에서 광 포트(42) 및 파워 포트(44)(배터리 모듈(38)의 포트들)는 블라인드 맞춤식으로 광 커넥터(33) 및 파워 커넥터(32)(파워 하부구조체(30)의 커넥터들)와 결속되고, 배기 시일(46)(배터리 모듈(38)의 배기 시일)은 블라인드 맞춤식으로 배기 포트(34)(파워 하부구조체(30)의 배기 포트)와 결속된다. 유도 부재(22)는 파워 하부구조체(30)에 있는 대응하는 커넥터/포트에 대한 배터리 모듈(38)의 커넥터/포트의 적합한 정렬을 보조한다.
배터리 팩을 작동시켜 사용하면, 그리고 당업계에 공지된 바와 같이, 전기 에너지가 파워 하부구조체(30)의 파워 커넥터(32)를 사용함으로써 배터리 모듈(38)각각으로부터 도출되고, 선박의 다양한 기능을 작동시키기 위해 사용된다. 배터리 모듈을 효율적으로 사용하도록 보장하고 잠재적인 열폭주를 방지하기 위해서는 배터리 모듈의 냉각이 배터리 모듈의 동작 중에 매우 중요하다. 이러한 목적을 위해서, 본 발명의 실시예에서는 외부 공기를 공기흐름 챔버(24) 내로 인입하기 위해서 팬 어셈블리(54)가 사용된다. 공기는 냉각 하부구조체(56) 내로 보내지고, 그러면 공기는 냉각 하부구조체(56) 내에 형성된 냉각 애퍼쳐(60)를 통해서, 그 후에는 파워 하부구조체(30) 내에 형성된 냉각 애퍼쳐(36)를 통해서 지향된다. 냉각 애퍼쳐(36)는 수직으로 인접한 배터리 모듈(30)을 분리하는(그리고 히트 싱크(48)를 수용하는) 공냉 채널(62)과 유체 소통 상태에 있다. 히트 싱크(48)는 동작하는 배터리 모듈(38)에 의해서 발산되는 열 에너지를 공냉 채널(62)을 통해 흐르는 공기로 전달하는 것을 보조한다. 그러면 공기가 도 5a 에서 볼 수 있는 바와 같이 랙 어셈블리(100)의 전면을 통해 방출된다. 도 5a 에서 화살표는 공기흐름의 방향을 표시한다.
열폭주의 경우, 도 6 에서 볼 수 있는 바와 같이 배기 가스가 배터리 모듈(38)에 축적될 것이다. 배기 가스가 계속 방출되면 배기 시일(46) 상의 시일이 개방되게 하여, 배터리 모듈(38)로부터 배기 하부구조체(58)로 가는 유체 소통 경로를 형성할 것이다. 배기 가스는 배기 포트(34)와 결속된 배기 시일(46)을 통해서, 배기 채널(66)을 따라 배기 하부구조체(58) 내로 흘러갈 것이다. 그러면, 배기 가스는 배기 하부구조체(58) 밖으로 나와 상향으로, 바람직하게는 랙 어셈블리(100)를 수용하는 방으로부터 분리된 위치로 지향된다. 배기 가스의 냉각은 배기 채널(66)이 냉각 하부구조체(56)를 통해 직접 통과하게 함으로써 증강된다. 냉각 하부구조체(56)를 통과하는 각각의 배기 채널(66)의 각각의 부분에 히트 싱크(미도시)를 제공하면 배기 가스의 냉각을 더욱 지원할 것이다. 배기 가스가 배기 하부구조체(58)를 따라 상향으로 지향되기 때문에, 배기 가스는 인터페이스(68)를 통한 열 에너지의 전도에 의해 더 냉각된다. 더 나아가, 하나 이상의 히트 싱크가 냉각 하부구조체(56)를 배기 하부구조체(58)로부터 분리하는 인터페이스(68)에 제공되어, 냉각을 더 지원할 수도 있다. 배기 채널(66)이 냉각 하부구조체(56)로부터 물리적으로 분리되기 때문에, 배기 가스가 냉각 하부구조체(56)를 통과하는 공기와 혼합되지 않는다. 일부 실시예들에서, 배기 채널(66)은 불꽃막이(미도시)와 맞춤되어 열폭주를 겪는 배터리 모듈(38)로부터 발산되는 불꽃들이 배기 하부구조체(58)에 도달하지 못하게 할 수 있다.
본 발명이 특정한 실시예와 연계하여 설명된 바 있지만, 본 발명이 이러한 실시예로 한정되지 않는다는 것, 및 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서 이러한 실시예의 변경예, 수정에, 및 변형예가 당업자에 의해 실시될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 논의된 임의의 양태 또는 실시예의 임의의 부분은 본 명세서에서 논의된 임의의 다른 양태 또는 실시예의 임의의 부분과 함께 구현되거나 결합될 수 있다는 것이 고찰된다.
예를 들어, 도 1 의 랙 어셈블리가 가로로 두 개의 베이 및 세로로 두 개의 베이가 있는 배터리 베이의 어레이를 포함하지만, 배터리 베이의 임의의 어레이가 본 발명에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 랙 어셈블리는 단일 열의 배터리 베이를 포함할 수 있고, 또는 가로로 세 개 이상의 베이인 어레이를 포함할 수도 있다.
도 7 은 가로로 네 개의 배터리 베이(C1 내지 C4) 및 세로로 네 개의 베이인 배터리 베이의 어레이의 개략도이다. 이러한 예시적인 실시예들에서, 파워 커넥터는 열의 우측 절반(C1 및 C3), 및 열의 좌측 절반(C2 및 C4)에 위치된다. 따라서, 파워 커넥터가 버스바(6)와 상호연결되면, 결과적으로 얻어지는 전기 루프 면적은 동일하지만 파워 커넥터가 각각의 베이에서 중앙에 배치되는 어레이와 비교할 때 최소화된다.
도 8 은 가로로 다섯 개의 배터리 베이(C1 내지 C5) 및 세로로 네 개의 베이인 배터리 베이의 어레이의 개략도이다. 이러한 예시적인 실시예들에서, 파워 커넥터는 열의 우측 절반(C1 및 C3), 및 열의 좌측 절반(C2, C4 및 C5)에 위치된다. 따라서, 파워 커넥터가 버스바(6)와 상호연결되면, 결과적으로 얻어지는 전기 루프 면적은 동일하지만 파워 커넥터가 각각의 베이에서 중앙에 배치되는 어레이와 비교할 때 최소화된다.
더욱이, 본 발명의 랙 어셈블리가 해양 산업 분야에서 사용되는 것과 연계되어 설명된 바 있지만, 랙 어셈블리는 다른 산업 분야에서도 동일하게 사용되어, 임의의 에너지 저장 디바이스가 랙 내에 탑재되고 후면판 어셈블리와 결속되게 할 수 있다. 또한, 상세한 설명으로부터 후면판 어셈블리는 랙과 별개로 동작할 수 있다는 것이 분명히 이해될 것이다. 예를 들어, 어떤 경우 후면판 어셈블리는 벽 내에 통합될 수 있고, 배터리 모듈은 랙이 필요 없이 후면판 어셈블리와 결속될 수도 있다. 예를 들면, 후면판 어셈블리의 파워 연결부는 파워 하부구조체 내로 함입되어, 파워 하부구조체가 자신과 결속된 임의의 배터리 모듈에 어느 정도의 지지를 제공하게 할 수도 있다.
따라서, 본 발명은 오직 후속하는 청구범위에 의해서만 한정될 것이다.

Claims (23)

  1. 복수 개의 배터리 모듈과 결속되기 위한 후면판 어셈블리(backplane assembly)로서,
    상기 후면판 어셈블리는 배터리 모듈-수용측을 규정하고 상기 배터리 모듈-수용측에 반대인 측면에 분리된 하부구조체를 포함하며, 상기 분리된 하부구조체는,
    상기 배터리 모듈-수용측에 인접하고, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 전기 커넥터와 결속하도록 배치되는 전기 커넥터를 포함하는 파워 하부구조체(power substructure); 및
    상기 파워 하부구조체에 인접하고, 상기 배터리 모듈-수용측과 유체 소통 상태이며, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상을 냉각하게끔, 상기 냉각 하부구조체를 통해 이동하는 냉각 유체가 상기 배터리 모듈-수용측을 향해 지향되도록 배치되는 냉각 하부구조체를 포함하고,
    상기 냉각 하부구조체는, 상기 냉각 하부구조체에 도입된 냉각 유체가 상기 배터리 모듈-수용측에 도달하기 전에 상기 냉각 하부구조체를 통해 이동하도록 더 구성되는, 후면판 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는,
    전면측; 및 복수 개의 배터리 베이를 포함하는 배터리 랙을 더 포함하고,
    상기 후면판 어셈블리는 상기 배터리 랙의 후면측을 규정하며,
    각각의 배터리 베이는 상기 배터리 랙의 전면측을 통해 배터리 모듈 중 하나를 수용하도록 구성되는, 후면판 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는,
    상기 냉각 하부구조체에 인접하고, 상기 배터리 모듈-수용측과 유체 소통 상태이며, 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상에 의해 송풍되는 배기 가스가 상기 후면판 어셈블리로부터 멀어지게 지향되도록 배치되는 배기 하부구조체(exhaust substructure)를 더 포함하는, 후면판 어셈블리.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터는, 상기 전기 커넥터가 상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 전기 커넥터와 결속되도록 위치설정되는, 후면판 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈의 전기 커넥터 중 적어도 일부는 수직 정렬로 위치설정되는, 후면판 어셈블리.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 하부구조체는,
    상기 후면판 어셈블리와 결속된 배터리 모듈 중 하나 이상의 대응하는 통신 포트와 결속되도록 위치설정되는 통신 포트를 더 포함하는, 후면판 어셈블리.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 베이는, 배터리 모듈이 맞춤 위치(mating position)에 있게 될 때까지 상기 배터리 랙의 전면측을 통해 상기 배터리 모듈을 배터리 베이 내로 슬라이딩함으로써 배터리 모듈을 수용하도록 구성되고,
    상기 맞춤 위치에서, 상기 배터리 모듈의 전기 커넥터는 상기 파워 하부구조체의 대응하는 전기 커넥터와 결속되는, 후면판 어셈블리.
  8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 커넥터 및/또는 상기 통신 포트의 결속은 블라인드 맞춤(blind mate) 결속인, 후면판 어셈블리.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 하부구조체는 복수 개의 버스바(busbar)를 더 포함하고,
    각각의 버스바는 상기 후면판 어셈블리와 결속된 두 개의 배터리 모듈을 상호연결하도록 배치되는, 후면판 어셈블리.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는, 상기 배터리 모듈-수용측으로부터 상기 배기 하부구조체로 연장되고 상기 냉각 하부구조체를 통과하는 적어도 하나의 배기 채널을 더 포함하는, 후면판 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    각각의 배기 채널은 상기 냉각 하부구조체를 통과하는 채널부를 규정하고,
    상기 채널부 중 적어도 하나는 상기 배기 채널로부터의 열 소산(heat dissipation)을 보조하기 위한 히트 싱크를 포함하는, 후면판 어셈블리.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 하부구조체는 다른 하부구조체 또는 하부구조체들로부터 실질적으로 물리적으로 분리되는, 후면판 어셈블리.
  13. 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 하부구조체 및 상기 배기 하부구조체는, 상기 배기 하부구조체로부터 상기 냉각 하부구조체 내로 열을 인출하기 위한 히트 싱크를 포함하는 베리어에 의해 분리되는, 후면판 어셈블리.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부구조체 각각은 실질적으로 공통 베리어에 의해 인접한 하부구조체 또는 하부구조체들로부터 분리되는, 후면판 어셈블리.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는 상기 배터리 모듈-수용측에 다수의 배터리 베이를 규정하고,
    상기 파워 하부구조체 및 상기 냉각 하부구조체는, 상기 냉각 하부구조체를 통해 이동하는 냉각 유체가 인접한 배터리 베이들을 분리하는 채널로 지향되도록 더 구성되는, 후면판 어셈블리.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부구조체는 단일 통합 구조체를 형성하는, 후면판 어셈블리.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는 상기 배터리 모듈-수용측에 2-차원의 어레이로 배치된 다수의 배터리 베이를 규정하고,
    배터리 베이의 각각의 열은 좌측 절반 및 우측 절반을 가지며,
    배터리 베이의 열에 대하여, 상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 상기 열의 좌측 절반 및 상기 열의 우측 절반 중 하나에 위치설정되는, 후면판 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 어레이는 폭에 있어서 우수 개수의 배터리 베이이고, 배터리 베이의 인접한 열의 하나 이상의 쌍을 포함하며,
    각각의 쌍은, 상기 배터리 모듈-수용측을 바라볼 때 좌측 열 및 우측 열을 규정하고,
    상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 배터리 베이의 상기 좌측 열에 대하여 상기 좌측 열의 우측 절반에 위치설정되고, 배터리 베이의 상기 우측 열에 대하여 상기 우측 열의 좌측 절반에 위치설정되는, 후면판 어셈블리.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 어레이는 폭에 있어서 기수 개수의 배터리 베이이고 폭에 있어서 세 개 이상의 배터리 베이이며,
    상기 어레이는,
    배터리 베이의 인접한 열의 하나 이상의 쌍; 및
    배터리 베이의 기수 열(odd column)을 포함하고,
    상기 어레이가 다섯 개 이상의 열을 포함하면 인접한 열의 각각의 쌍은 인접한 열의 인접한 다른 쌍이며,
    각각의 쌍은, 상기 배터리 모듈-수용측을 바라볼 때 좌측 열 및 우측 열을 규정하고,
    상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 배터리 베이의 상기 좌측 열에 대하여 상기 좌측 열의 우측 절반에 위치설정되고, 배터리 베이의 상기 우측 열에 대하여 상기 우측 열의 좌측 절반에 위치설정되며,
    상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터는 배터리 베이의 상기 기수 열에 대하여, 상기 기수 열에 인접한 열에 대한 절반과 같은, 상기 기수 열의 동일한 절반에 위치설정되는, 후면판 어셈블리.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배터리 베이의 각각의 열은 좌측 에지 및 우측 에지를 가지고, 상기 좌측 에지 및 상기 우측 에지는 거리 d 만큼 분리되며,
    상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터가 열의 좌측 절반에 위치설정되는 상기 열에 대하여, 상기 전기 커넥터는 상기 좌측 에지로부터 d의 30%, 20% 또는 10%보다 멀지 않게 위치설정되고,
    상기 파워 하부구조체의 전기 커넥터가 열의 우측 절반에 위치설정되는 상기 열에 대하여, 상기 전기 커넥터는 상기 우측 에지로부터 d의 30%, 20% 또는 10%보다 멀지 않게 각각 위치설정되는, 후면판 어셈블리.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는, 상기 후면판 어셈블리와 결속되고 상기 후면판 어셈블리에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 배터리 모듈을 더 포함하는, 후면판 어셈블리.
  22. 복수 개의 전기적으로 상호연결된 배터리 모듈의 작동 방법에 있어서,
    각각의 배터리 모듈은, 배터리 모듈-수용측을 규정하고 상기 배터리 모듈-수용측에 반대인 측면에 분리된 하부구조체를 포함하는 후면판 어셈블리와 결속되고, 상기 분리된 하부구조체는,
    상기 배터리 모듈-수용측에 인접하고 상기 배터리 모듈의 대응하는 전기 커넥터와 결속된 전기 커넥터를 포함하는 파워 하부구조체; 및
    상기 파워 하부구조체에 인접하고, 냉각 하부구조체로부터 상기 배터리 모듈-수용측으로의 유체 흐름 경로를 제공하는 상기 냉각 하부구조체를 포함하는, 배터리 모듈의 작동 방법으로서,
    상기 전기 커넥터를 사용하여 상기 배터리 모듈 중 하나 이상에 전력을 인입 또는 인출하는 단계; 및
    냉각 유체가 상기 배터리 모듈-수용측에 도달하기 전에 상기 냉각 하부구조체를 통해 이동하도록, 상기 냉각 하부구조체로부터 상기 배터리 모듈-수용측으로 흐르도록 상기 냉각 유체를 지향시키는 단계를 포함하는, 배터리 모듈 작동 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 후면판 어셈블리는, 상기 냉각 하부구조체에 인접하고, 상기 배터리 모듈-수용측으로부터 배기 하부구조체로의 유체 흐름 경로를 제공하는 상기 배기 하부구조체를 더 포함하는, 배터리 모듈 작동 방법.
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