用于将电池作为载荷承载结构集成到运载工具中的电池装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于将电池作为载荷承载结构集成到运载工具中的电池装置，特别是集成到航空器或航天器中，所述电池装置包括两个盖板和多个电池，所述两个盖板具有电池保持件，所述多个电池在两侧通过电池保持件被保持在盖板之间，其中电池沿着盖板被布置成电池行，其中电池行中的每一个电池都相对于盖板以倾斜角排列以吸收和传递载荷，其中电池行中的倾斜角具有正值和负值。

Battery Device for Integrating Batteries as Load Bearing Structures into Vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于将电池作为载荷承载结构集成到运载工具中的电池装置
本专利技术涉及一种用于将电池作为载荷承载结构集成到运载工具中的电池装置，特别是集成到航空器或航天器的电池装置。
技术介绍
尽管本专利技术可以用于许多应用中，但本专利技术及其所涉及的问题将针对客机进行更详细的说明。然而，所描述的方法和装置同样可以以用于不同的运载工具和运输工业的所有领域，例如，用于公路运载工具、用于轨道运载工具、用于航空器或船舶。已经发现锂离子蓄电池可以作为许多不同工程领域中的可再充电能量存储装置。具体地，所述锂离子蓄电池在电动机动性的情况下用作电动车和混合动力车的能量存储装置。为此，许多制造商将“电池组”形式的大量电池或电池单元安装到运载工具结构(例如，机动车车身)中；例如，参见文献US8,833,499B2和DE102015214185B4。在这种电池组或电池集合中，很可能有数千个单独的电池单元(例如，具有约20毫米的圆柱直径和约100毫米的长度的圆形锂离子电池单元)互连。然而，从结构的角度来说，在这种情况下所追求的通用集成概念并不总是适于满足航空器的技术要求和边界条件。其他强化措施(例如，辅助增强结构)将会直接增加重量，并因此最终增加燃料消耗。在典型的应用中，不可避免地提供电池的有源温度控制以使这些电池能够尽可能被有效地操作。由于操作和环境温度的剧烈波动，这在航空领域尤为重要。为了对电池组中的电池进行适当的温度控制，例如可以使用诸如冷却板等的装置，在所述冷却板中，液体和/或气体穿过流体通道；例如，参见文献US8,383,260B2和US2017/0047624A1。这种冷却装置进一步增加了重量。
技术实现思路
鉴于这种背景情况，本专利技术的基本目的是找到用于将大量电池单元有效且轻量地集成到运载工具中的解决方案。根据本专利技术，该目的通过具有专利权利要求1的特征的电池装置和具有专利权利要求14的特征的航空器或航天器来实现。因此，提供了一种用于将电池作为载荷承载结构集成到运载工具中的电池装置。电池装置包括两个盖板和多个电池，该盖板具有电池保持件，所述多个电池在两侧由电池保持件被保持在盖板之间，其中电池沿着盖板被布置成电池行，其中，电池行中的电池每一个都相对于盖板以一倾斜角排列以便吸收和传递载荷，其中电池行的倾斜角具有正值和负值。还提供了一种具有根据本专利技术的电池装置的航空器和航天器。本专利技术所基于的一个构思在于将电池装置(例如，电池模块或电池组)被设计成为载荷承载结构元件，所述载荷承载结构元件不仅承受其自身的固有载荷，而且同样吸收和/或传递被适当地引入给结构部件的外部载荷，即有助于运载工具的整体结构的形成或增强。因此，因为载荷可以通过电池装置，因此电池装置可以在一定程度上代替现有的结构。为此目的，根据本专利技术的电池装置是夹层式构造，其中多个电池或电池单元被保持在两个盖板之间。在这种情况下，张力、压缩力和/或剪切力可以直接通过电池或电池单元。这样，可以消除额外的结构加强部件，这继而优化了部件的数量并且最终优化了重量。从另一个角度来看，借助于这些措施可以改善运载工具的电池装置的与重量相关的能量或动力密度。为了吸收来自不同方向的剪切力，该电池装置内的电池相对于盖板以正倾斜角和负倾斜角两者排列。原则上，根据本专利技术的意义上的倾斜角包括具有量值在0°和90°之间的角度。例如，倾斜角为0°的电池平行于盖板排列，而倾斜角为90°的电池垂直于盖板。在本专利技术中，负倾斜角是指相对于固定的空间方向(例如，沿着电池行的方向)，电池在与具有相同量值的正倾斜角的电池相反的方向上倾斜，其中，在这种情况下，倾斜角的量值为大于0°且小于90°。这意味着在本专利技术中电池的至少一部分以倾斜角α＝±X排列，其中0°＜|X|＜90°。然而，这并不排除电池的至少另一部分具有例如90°的倾斜角的可能性。例如，第一电池行中的电池以45°的倾斜角排列。例如平行的第二电池行则可以具有倾斜角为-45°的电池，即，第二电池行中的电池在与第一电池行中的电池相反的方向上倾斜。在另一个示例中，电池在第一电池行中以45°的倾斜角排列，在第二电池行中以90°的倾斜角排列，以及在第三电池行中以-45°的倾斜角排列。然而，从根本上说，本专利技术同样包括以下所述的实施例，其中电池的倾斜角还在电池行内变化，例如具有不同的正值和/或负值，以实现在整个电池或电池装置的最佳载荷分布。因此，在本专利技术中，电池可以沿着载荷路径布置，例如，使得尤其可以以覆盖所有载荷方向。换句话说，本专利技术的电池或电池单元可以被布置和排列成以使得电池装置的结构被加强或增强，并且主载荷可以被电池装置以最佳方式吸收。如本领域技术人员将立即清楚的，根据本专利技术的夹层构造可以进一步彼此组合，例如，通过将所述夹层构造一层叠在另一层上以产生具有多个或多重夹层的复杂结构。根据本专利技术意义上的电池是一般的可再充电电存储元件。该电池可以以是次级电池单元，即(次级元件意义上的单个存储元件)、蓄电池单元、存储单元、电池单元(batterycell)等。然而，原则上，根据本专利技术的电池同样包括互连的次级电池单元和/或互连的存储元件，即由次级电池单元构成的电池。特别地，根据本专利技术意义上的电池包括蓄电池，例如锂离子蓄电池。电池保持件可以被设计成尤其容纳圆柱形电池或电池单元。然而，原则上，同样提供具有其他几何形状的电池或电池单元变形，例如，棱柱形电池单元，其中电池保持件可以相应地被设计成容纳这些电池单元类型或电池类型。有利的实施例和改进将从进一步的从属权利要求和参照附图的描述中得出。根据一项研发，连续的电池行中倾斜角可以交替地具有正值和负值。例如，可以提供多个电池行，所述电池行可以以彼此大致平行地布置，其中每行中的所有电池或电池单元可以分别以正倾斜角和负倾斜角交替的地排列。因此，所得到的电池装置不仅相对于压缩载荷是稳定的，而且相对于不同方向上的剪切载荷同样是稳定的。然而，从根本上说，本专利技术同样包括以下所述的实施例，在所述实施例中，电池或电池行以交替并且变化的方式具有正值和负值，即电池可以具有不同的正倾斜角和/或负倾斜角，尤其是在电池行内。根据一项研发，倾斜角的量值可以具有大于0°且小于90°的值。例如，电池装置的所有电池可以以具有固定量值的倾斜角(例如30°、45°、60°或70°等)排列。然而，原则上，电池装置的电池同样针对倾斜角可以具有不同的正值和/或负值。进一步设想的是，例如，电池在单个电池行中也可以具有不同的倾斜角。根据应用，本领域技术人员将选择电池或电池行的有利排列，以优化电池装置在载荷的作用下的性能。根据一项研发，每个电池行中的电池都可以具有相同的倾斜角。例如，电池行中的所有电池都可以具有±30°、±45°、±60°、±70°或±80°的倾斜角。根据一项研发，倾斜角的量值可以是45°。例如，可以提供交替的电池行，其中一行中的所有电池可以具有45°或-45°的倾斜角。根据一项研发，电池的一部分可以布置在中间电池行中。中间电池行可以位于电池行之间。在中间电池行中，电池可以相对于盖板以90°的倾斜角排列。例如，可以选择三个电池行的重复布置，其中所有电池在第一电池行中具有45°的倾斜角，在第二电池行中具有90°的倾斜角，以及在第三电池行中具有-45°的倾斜角。根据一项改进，电池装置还可以以具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池装置(10)，用于将电池(1)作为载荷承载结构集成到运载工具中，特别是集成到航空器或航天器(100)中，所述电池装置(10)具有：两个盖板(2)，所述两个盖板(2)具有电池保持件(3)；以及多个电池(1)，所述多个电池(1)在两侧通过所述电池保持件(3)被保持在所述盖板(2)之间，其中所述电池(1)沿着所述盖板(2)被布置成电池行(8)，其中所述电池行(8)中的每一个电池(1)都相对于所述盖板(2)以倾斜角(α)排列，以吸收和传递载荷，其中所述电池行(8)中的倾斜角(α)具有正值和负值。

【技术特征摘要】
2018.03.22 DE 102018204420.11.一种电池装置(10)，用于将电池(1)作为载荷承载结构集成到运载工具中，特别是集成到航空器或航天器(100)中，所述电池装置(10)具有：两个盖板(2)，所述两个盖板(2)具有电池保持件(3)；以及多个电池(1)，所述多个电池(1)在两侧通过所述电池保持件(3)被保持在所述盖板(2)之间，其中所述电池(1)沿着所述盖板(2)被布置成电池行(8)，其中所述电池行(8)中的每一个电池(1)都相对于所述盖板(2)以倾斜角(α)排列，以吸收和传递载荷，其中所述电池行(8)中的倾斜角(α)具有正值和负值。2.根据权利要求1所述的电池装置(10)，其中，连续的所述电池行(8)中的所述倾斜角(α)交替地具有正值和负值。3.根据权利要求1或2所述的电池装置(10)，其中，所述倾斜角(α)的量值具有大于0°且小于90°的值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池装置(10)，其中，每一个电池行(8)中的电池(1)都具有相同的倾斜角(α)。5.根据权利要求4所述的电池装置(10)，其中，所述倾斜角(α)的量值是45°。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池装置(10)，其中，所述电池(1)的一部分被布置在中间电池行(8′)中，所述中间电池行(8′)位于所述电池行(8)之间，并且在所述中间电池行中，所述电池(1)相对于所述盖板(2)以90°的倾斜角(α)排列。7.根据权利要求1至6中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯汀·齐默尔曼，弗洛里安·道恩，
申请(专利权)人：空中客车防御与空间有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE