电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电池系统，尤其是用于飞行器的电池系统，该电池系统具有封闭气密的壳体(10)和由多个电池单元(21)形成的电池组(20)，多个电池单元(21)通过接触板(22)电连接和机械连接在一起。其中，壳体(10)可连接至用于在壳体(10)内产生负压的真空泵(33)并且壳体(10)内存在负压，且其中壳体(10)的至少一个壳体侧壁(11)具有足够的柔性，使得壳体侧壁(11)通过壳体(10)内存在的负压紧绷到电池组(20)上。本发明专利技术还涉及一种具有这种电池系统的交通工具，尤其是一种具有这种电池系统的至少部分电动化的飞行器。

Battery system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池系统
本专利技术涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的电池系统。这种类型的电池系统例如由来自本申请人的DE102014114019A1已知。
技术介绍
已知的电池系统提供了一种可固化的填充材料，以实现其中包含有电池组的壳体的支撑。所述填充材料包含在电池组和壳体之间设置的压力袋中。压力袋以正压进行加压，以便电池组紧紧地支撑在壳体内。然后填充材料硬化并稳定所述支撑。进一步发展的背景表明尤其是航空工业对电池系统提出了具体要求。为了使用在飞行器上，电池系统将在重量和稳定性方面进行优化，从而还能理想地提升效率。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于对先前已知的以重量轻、稳定性高以及效率高为特征的电池系统提出进一步发展。本专利技术的另一目的在于指明一种具有这种电池系统的交通工具，特别是具有这种电池系统的飞行器。关于电池系统，本专利技术通过权利要求1的主题解决了该目的。关于交通工具，本专利技术通过权利要求11的主题解决了该目的。因此，本专利技术是基于指明一种具有封闭气密的壳体和电池组的且特别用于飞行器的电池系统的概念，其中，电池组由通过接触板电连接和机械连接在一起的多个电池单元形成。壳体可连接或连接用于在壳体内产生负压的真空泵。壳体内存在负压，通过壳体的至少一个壳体侧壁具有足够的柔性，使得壳体侧壁通过壳体内存在的负压紧绷在电池组上。有利的是，本专利技术用于通过负压，特别是永久作用在壳体内的负压获得壳体和电池系统的电池组之间的紧绷。因此，壳体可以被构造成具有相对最小的壁厚，并且仍然足够牢固。同时，电池系统的重量由于壳体的最小化壁厚而减轻。壳体与电池组的紧绷进一步确保了从电池组到壳体良好的热传递。这改善了电池单元的冷却，从而提高了电池系统的效率和寿命。对于在航空领域，特别是在飞行器上使用该电池系统通常是有利的，因为该电池系统在尽可能低的质量和/或尽可能低的体积下具有尽可能高的能量。因此，特别是没有能量存储功能的电池系统部件的质量应该大大降低。储能部件的质量比，即电池系统的所有电池单元的总质量与整个电池系统的质量的比率应该尽可能大。根据本专利技术的结构设计实现了电池单元的总质量与整个电池系统(尤其包括壳体)的质量之间的特别好的比率。特别是达到了至少0.85的比率，特别是介于0.85与0.95之间，特别是介于0.9与0.95之间。换句话说，电池系统内的电池单元的总质量占电池系统的总质量的至少85％，特别是介于85％与95％之间，特别是介于90％与95％之间。这同样适用于电池系统的所有电池单元的总体积与电池系统的总体积之间的比率。本专利技术的负压紧绷以及由此带来的减小壳体壁厚的可行性实现了电池系统总体积的减小。因此，可实现电池系统的所有电池单元的总体积与电池系统的总体积之间的体积比至少为0.75，特别是介于0.75与0.95之间，特别是介于0.8与0.9之间。换句话说，电池系统内的所有电池单元组合至少占电池系统总体积的75％，特别是介于75％与95％之间，特别是介于80％与90％之间。可选地，通过设置在壳体内的用于控制真空泵的压力传感器，可以有利地控制壳体内的负压。尤其在壳体内的负压下降到预定阈值以下时，真空泵可以被周期性地启动。由此可以实现安全监测。特别地，压力传感器可以连接到控制单元，该控制单元用于当压力传感器的测量值在预定安全范围之外时发送控制信号。基于时间的压力损失监测还可以在安全监测的背景下进行。当在预定时间范围内壳体内的负压没有达到设定值或者真空泵的必要启动之间的时间间隔变短时，控制单元可以启动不同的措施，例如发送警告信号和/或关闭电池系统。优选地，电池组包括用于电池监测系统的电路板，该电路板沿着电池单元横向布置并且电连接至接触板。安全监测可以是电池监测系统的一部分。特别地，控制单元可以连接至电池监测系统。控制单元特别构成上级单元，由此电池监测系统可以形成控制单元的一部分。在这种情况下，优选地，控制单元用于当电池监测系统检测到电池单元的安全关键故障时，接收控制信号。具体地，当电池监测系统检测到电池单元的安全关键故障时，可以将其设置成向控制单元发送控制信号。优选地，控制单元集成到主/从总线系统中。多个电池系统可以连接在一起并且可以通过主/从总线系统单独控制。具体地，电池系统设置成形成主/从总线系统的一部分。因此，多个电池系统可以作为从设备集成到总线系统中。上级总线控制器形成主设备，其能够单独控制各个从设备，即电池系统。在每一情况下，电子从属组件优选地作为子单元被嵌入电池监测系统或各自地被嵌入电池系统的电池管理系统(BMS)中。电子从属组件可以特别地被布置在电池监测系统的电路板上。在一个优选实施例中，电池组被电绝缘和导热绝缘的绝缘壳体包围，其中，壳体侧壁直接靠在绝缘壳体上。有利地，壳体包括用于真空泵的连接件，该连接件通向壳体内部。由于绝缘壳体的柔性，其形成了壳体侧壁的平坦接触表面。从而确保了壳体侧壁与绝缘壳体的无间隙配合以及绝缘壳体与电池组的无间隙配合。这确保了良好的紧绷和良好的热传导接触，从而尤其改善了从电池组到外部的热传递。为了实现低重量和良好的热传递，优选地，至少壳体侧壁，特别是整个壳体由铝板形成。在优选实施例中，壳体侧壁，特别是整个壳体的壁厚至多为2mm，特别是至多为1.5mm，特别是至多为1.2mm，特别是至多1mm。具体而言，壳体可以由具有上述壁厚的铝板形成。通过负压支撑获得的从电池组到壳体的良好热传递使电池系统能够被有效地被动冷却。特别地，为此，可以在壳体侧壁的外表面上设置至少一个冷却元件，特别是被动冷却元件。因此，可选的主动冷却系统可以是重量减轻的设计，或者可能是完全不必要的。在不损害电池组的操作性能的情况下，降低了电池系统的重量，并提高了能量效率。优选地，真空泵设置成可电连接或连接电池组。特别地，电能可以由电池单元提供给真空泵。因此，至少在最初启动后，这产生了能够在没有外部电源的情况下运行的自给自足的系统。为了在壳体内产生负压，特别地可以在电池系统最初启动时为真空泵提供一次外部启动。优选地，真空泵仅通过电池组后续供电。因此，不需要外部电源。本专利技术还涉及一种具有如上所述的电池系统的交通工具，尤其是一种具有如上所述的电池系统的至少部分电动化的飞行器。附图说明以下将参考附图，在示例性实施例的基础上更详细地描述本专利技术。所示出的是：图1是根据本专利技术的电池系统的透视局部剖视图；图2是根据图1的电池系统的透视图；图3是根据图1的电池系统的具有绝缘壳体的电池组的透视图；图4是根据图1的电池系统的电池组的透视图；以及图5是根据图1的电池系统的电路板的透视图。附图标记列表10壳体11壳体侧壁11a突出长度11b安装孔12壳体端壁20电池组21电池单元22接触板23电路板23a夹子触点24绝缘壳体25连接模块25a接入开口部30真空泵连接件31电连接件32减压阀32a通孔33真空泵40冷却元件具体实施方式本文所描述的电池系统包括由多个电池单元21形成的电池组，优选地为单个电池组20。优选地，电池单元21在低填充密度下以交错的方式彼此齐平排列。特别是锂离子圆形电池，优选地18650/2170型的锂离子圆形电池被用作电池单元21。电池组20的电压可以是48伏或60伏。电输出量介于2.1千瓦时与3.3千瓦时。电池系统的表面积优选为200×200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池系统，特别是用于飞行器的电池系统，所述电池系统具有封闭气密的壳体(10)和由多个电池单元(21)形成的电池组(20)，所述多个电池单元(21)通过接触板(22)电连接和机械连接在一起；其中，所述壳体(10)可连接至用于在所述壳体(10)内产生负压的真空泵(33)，并且所述壳体(10)内存在所述负压；其中，所述壳体(10)的至少一个壳体侧壁(11)具有足够的柔性，使得所述壳体侧壁(11)通过所述壳体(10)中存在的所述负压紧绷到所述电池组(20)上，其特征在于，所述壳体(10)内设置有压力传感器，所述压力传感器用于控制所述真空泵(33)，所述真空泵(33)连接至控制单元，所述控制单元用于当所述压力传感器的测量值在预定安全范围之外时发送控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.21 DE 102017106068.51.一种电池系统，特别是用于飞行器的电池系统，所述电池系统具有封闭气密的壳体(10)和由多个电池单元(21)形成的电池组(20)，所述多个电池单元(21)通过接触板(22)电连接和机械连接在一起；其中，所述壳体(10)可连接至用于在所述壳体(10)内产生负压的真空泵(33)，并且所述壳体(10)内存在所述负压；其中，所述壳体(10)的至少一个壳体侧壁(11)具有足够的柔性，使得所述壳体侧壁(11)通过所述壳体(10)中存在的所述负压紧绷到所述电池组(20)上，其特征在于，所述壳体(10)内设置有压力传感器，所述压力传感器用于控制所述真空泵(33)，所述真空泵(33)连接至控制单元，所述控制单元用于当所述压力传感器的测量值在预定安全范围之外时发送控制信号。2.根据前述任意一项权利要求所述的电池系统，其特征在于，所述电池组(20)包括用于电池监测系统的电路板(23)，所述电路板(23)沿着所述电池单元(21)横向布置并且与所述接触板(22)电连接。3.根据前述任意一项权利要求所述的电池系统，其特征在于，所述电池组(20)由电绝缘和导热绝缘的绝缘壳体(24)包围，其中，所述壳体侧壁(11)直接靠在所述绝缘壳体(24)上。4.根据权利要求3所述的电池系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·奥柏里斯特，奥利弗·奥柏里斯特，马丁·格拉茨，
申请(专利权)人：奥柏里斯特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT