电池壳体、电池装置和用于制造电池壳体的方法制造方法及图纸

一种用于将电池(2)在结构上集成在运输工具、特别是航空飞行器或航天飞行器中的电池壳体(1)包括：用于容纳电池(2)的内壳体(3)以及外壳体(4)，外壳体(4)围绕内壳体(3)使得在内壳体(3)和外壳体(4)之间形成腔体(5)，其中多个销(6)形成在腔体(5)中并且将内壳体(3)连接至外壳体(4)。电池装置(10)包括至少一个这种类型的电池壳体(1)和设置在该至少一个电池壳体(1)的内壳体(3)中的至少一个电池(2)。

Battery case, battery device and method for manufacturing battery case

A battery case (1) for structurally integrating a battery (2) into a transport vehicle, especially an aerospace vehicle or spacecraft, includes an inner case (3) and a shell (4) for holding a battery (2), which surrounds the inner case (3) so that a cavity (5) is formed between the inner case (3) and the outer case (4), in which multiple pins (6) are formed and the inner case (3) is connected to the inner case (5). Shell (4). The battery device (10) includes at least one battery case (1) of this type and at least one battery (2) disposed in the inner case (3) of the at least one battery case (1).

【技术实现步骤摘要】
电池壳体、电池装置和用于制造电池壳体的方法
本专利技术涉及一种用于将电池在结构上集成在运输工具、特别是航空飞行器或航天飞行器中的电池壳体、具有这种类型的电池壳体的电池装置以及用于制造这样的电池壳体的方法。尽管可用于不同的应用，但是将针对客运飞行器更详细地说明本专利技术及本专利技术所基于的问题。然而，所描述的方法和装置也可以用于不同的运输工具和运输工业的所有领域，例如用于公路运输工具、用于轨道运输工具、用于飞行器或用于船舶。
技术介绍
锂离子电池可以作为本领域最多样化的领域中的可再充电的蓄能器而存在。特别地，它们在电机动性中用作电动汽车和混合动力运输工具的蓄能器。为此目的，许多制造商在运输工具主体的地板区域中实施成称为电池组的形式的多个电池，例如参见文献DE102011005403A1和EP2008354A2。在这种情况下，可能完全需要将数千个单独的电池单元彼此连接，例如柱体直径约为20毫米且长度约为100毫米的锂离子圆形电池单元。然而，在这种情况下追求的一般集成概念并不总是适合于满足飞行器在结构方面的技术要求和约束条件。文献DE102005024408A1描述了一种用于在纤维增强的塑料部件的制造过程中增强泡沫材料的方法，该方法也被称为“穿刺泡沫芯(tied-foam-core)”技术。在该方法中，泡沫材料具有用针引入泡沫材料中的纤维束。在这种情况下，首先用针从一侧在泡沫材料中刺穿通孔，以便之后能够用针拾取位于另一侧的纤维束并将其拉入泡沫材料中。随后将其中有纤维束的通孔用基质材料(例如，合成树脂)渗透，并固化，结果使得泡沫材料被刚性的销刺穿并增强。对于夹层结构，可以在已经施加了覆盖层时进行该渗透步骤，其中覆盖层和增强的芯材料可以一起固化。
技术实现思路
在这种背景下，本专利技术基于找到用于将大量电池以成本效益高且同时牢固的方式集成在运输工具中的方案。根据本专利技术，这个目的通过具有专利权利要求1的特征的电池壳体、具有专利权利要求9的特征的电池装置和具有专利权利要求17的特征的方法来实现。根据本专利技术，提供一种用于将电池在结构上集成在运输工具、特别是航空飞行器或航天飞行器中的电池壳体。该电池壳体包括用于容纳电池的内壳体以及外壳体，外壳体围绕内壳体使得在内壳体和外壳体之间形成腔体，其中，多个销形成在腔体中并且将内壳体连接至外壳体。此外，提供包括至少一个根据本专利技术的电池壳体的电池装置。该电池装置还包括设置在至少一个电池壳体的内壳体中的至少一个电池。此外，提供一种包括根据本专利技术的电池装置的航空飞行器或航天飞行器。还提供一种用于制造用于将电池在结构上集成在运输工具、特别是航空飞行器或航天飞行器中的至少一个电池壳体的方法。该方法包括：由泡沫材料形成壳体半外壳，特别是形成两个壳体半外壳，其中每个壳体半外壳在至少一个内侧上都形成至少一个容纳凹部；用相应的覆盖层覆盖内侧和与该内侧相对的外侧；通过销和/或纤维束至少在至少一个容纳凹部的区域中将外侧的覆盖层连接至内侧的覆盖层；在设置有覆盖层的内侧上将壳体半外壳接合在一起以形成壳体外壳，其中，壳体半外壳的容纳凹部在所有情况下都成对地形成用于容纳电池的内壳体，并且壳体外壳的外侧在所有情况下都形成围绕内壳体的外壳体；用基质材料渗透壳体外壳；以及固化壳体外壳以形成至少一个电池壳体。本专利技术所基于的概念在所有情况下都在于将电池封装在专用壳体中，其中，内壳体被腔体围着，腔体可用于不同目的并且也被在结构上将内壳体锚固在外壳体中的结构增强的销刺穿。这里，对于本领域技术人员而言，可以根据具体应用的要求在不同的实施方式中有利地对销进行设计、设置和定向。例如，腔体可以用于调节封闭的电池的运行温度，例如通过引导穿过腔体的气流或总体而言的流体流。与用于调节温度的流体不同，在损坏的情况下也可以引入合适的灭火剂或阻燃流体。此外，这种类型的腔体还可以用作出口通道，以便导出在损坏的情况下可能出现的气体或液体。内壳体可以有利地设计成使得电池的热膨胀成为可能，以便满足任何运行条件。在这种情况下，销可以通过柔性的方式将内壳体连接至外壳体，使得内壳体可在一定程度上在外壳体内移动。电池的这种封装特别是在航空航天领域中具有优势，其中由于高功率要求，根据运输工具必须安装一万或更多个单独的电池或单独的电池单元，例如以给电驱动器供应能量。在这方面，可能需要加热或冷却电池，以便尽可能有效地设定工作点。此外，在运输工具的使用期间(例如，在起飞、着陆、滑行和/或飞行模式等期间)，最佳工作点可能大大改变，其中运输工具的一般运行温度很可能在-55℃和75℃以上之间波动，但至少电池目前应该大致在室温下最佳地运行。除此之外，在运行期间，每个电池产生几瓦的数量级的热能，该热能同样应该被导出。因此，根据使用情况，对于每个单独的电池，可能需要单独地连接和控制或调节，并且在需要时能够更换。本专利技术现在精确地允许这一点，特别是在损坏的情况下这一点得到保证，由于物理分离，例如相邻的电池不受可能在高压和高温下出现的气体的影响。例如，可以对应有利地选择腔体的尺寸或电池壳体的外部尺寸，以允许穿过腔体的流体的期望的体积流量。在本专利技术的上下文内的电池是通用的、可再充电的蓄电器元件。它可以是二次电池(即，在二次元件意义上的单个蓄电器元件)、电池单元、可再充电电池等。然而，根据本专利技术的电池原则上还包括互连的二次电池和/或互连的蓄电器元件(即，由二次电池单元组成的电池)。在本专利技术的上下文内的电池特别是包括锂离子电池。本专利技术主要涉及电池的结构安装或保持。电池的具体电路和连接可以通过本领域技术人员所熟知的任何方式实现。本专利技术所基于的另一个概念涉及使用特别适用于纤维复合材料部件的成本高效的大规模制造的方法步骤，其中纤维复合材料部件尤其在航空旅行领域又具有特别的优点。这里，在制造过程中，电池壳体通过泡沫材料在内部限定，该泡沫材料尤其在制造过程中用作成形工具。通过作为支撑材料的泡沫材料，可以在自动化方法中通过有利的“穿刺泡沫芯”技术引入销和/或纤维束(其随后通过树脂渗透而固化以形成销)，以增强壳体并连接内壳体和外壳体。该技术在时间和成本方面特别有效，因此特别适用于相同模件的大规模制造。然后，各个电池壳体可以容易地以不同的设置和取向连接，以形成电池壳体的排、板和/或组，其中可以组合数千个单独的电池。这样的设置也可有利地在用树脂体系渗透之前或在固化之前进行，以实现整体的一体结构。另外，在制造过程中使用的壳体半外壳可用于不同的目的。例如，可以限定腔体，以便引导冷却和/或加热流体等穿过壳体。内壳体和外壳体之间的腔体可以构造成用于紧急情况或故障的安全屏障。有利的改进和发展从另外的从属权利要求和参照附图的描述中浮现出来。根据一种改进，可以设置分离层。分离层可以形成在腔体中。分离层可以将内壳体连接至外壳体，使得腔体被分离层分成两个分开的区域。分离层可用于不同的目的和应用。例如，分离层可以将腔体分成以不透流体的方式分开的两个区域。两个分开的区域可用于在不同方向上引导流体穿过，例如，冷却流体、加热流体、灭火流体等。在一个例子中，一个区域可以用作可能在损坏的情况下从电池泄漏出来的有毒物质的出口通道。相比之下，另一个区域可用于引导冷却液体穿过。例如，分离层可以设计为电池壳体的加强层。因此，在这种有利的实施方式中，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将电池(2)在结构上集成在运输工具中的电池壳体(1)，所述运输工具特别是航空飞行器或航天飞行器(100)，所述电池壳体(1)包括：用于容纳电池(2)的内壳体(3)；以及外壳体(4)，其围绕所述内壳体(3)使得在所述内壳体(3)和所述外壳体(4)之间形成腔体(5)，其中多个销(6)形成在所述腔体(5)中并且将所述内壳体(3)连接至所述外壳体(4)。

【技术特征摘要】
2017.10.13 DE 102017218310.11.一种用于将电池(2)在结构上集成在运输工具中的电池壳体(1)，所述运输工具特别是航空飞行器或航天飞行器(100)，所述电池壳体(1)包括：用于容纳电池(2)的内壳体(3)；以及外壳体(4)，其围绕所述内壳体(3)使得在所述内壳体(3)和所述外壳体(4)之间形成腔体(5)，其中多个销(6)形成在所述腔体(5)中并且将所述内壳体(3)连接至所述外壳体(4)。2.根据权利要求1所述的电池壳体(1)，其还包括：分离层(7)，其形成在所述腔体(5)中，并且将所述内壳体(3)连接至所述外壳体(4)，使得所述腔体(5)被所述分离层(7)分成两个分开的区域。3.根据权利要求2所述的电池壳体(1)，其中，所述分离层(7)将所述腔体(5)分成以不透流体的方式分开的两个区域。4.根据权利要求2或3所述的电池壳体(1)，其中，所述分离层被设计成所述电池壳体(1)的加强层。5.根据前述任一项权利要求所述的电池壳体(1)，其中，所述腔体(5)至少部分地填充有泡沫材料。6.根据前述任一项权利要求所述的电池壳体(1)，其中，所述内壳体(3)和所述外壳体(4)由塑料形成，特别是由纤维增强的塑料形成，并且所述销(6)由树脂渗透的纤维束形成。7.根据前述任一项权利要求所述的电池壳体(1)，其中，所述内壳体(3)被设计成用于以精确配合的方式容纳电池(2)。8.根据前述任一项权利要求所述的电池壳体(1)，其中，所述内壳体(3)具有用于容纳柱状电池(2)的柱状设计。9.一种电池装置(10)，其包括至少一个根据前述任一项权利要求所述的电池壳体(1)，并且包括设置在所述至少一个电池壳体(1)的内壳体(3)中的至少一个电池(2)。10.根据权利要求9所述的电池装置(10)，其中，所述至少一个电池(2)紧固在所述内壳体(3)中。11.根据权利要求9或10所述的电池装置(10)，其中，所述至少一个电池(2)以一体粘合的方式连接至所述内壳体(3)，或者以能机械释放的方式紧固在所述内壳体(3)上。12.根据权利要求9至11中任一项所述的电池装置(10)，其中，所述内壳体(3)与所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈尔·克里斯蒂安·恩德斯，马库斯·J·韦伯，
申请(专利权)人：空中客车防卫和太空有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE