[发明专利]一种应用于飞行器上的多功能结构电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞行器上的舱体结构与电池设备领域，特别是一种应用于飞行器上的多功能结构电池。

背景技术

电源系统一般包括供电电池、配电器、电缆网等设备，舱体结构包括主承力结构、设备支架等。传统的电源系统设备数量较多、单机体积大，设备占据了仪器舱段的安装空间，使飞行器结构臃肿、布线凌乱、重量较大，制约了飞行器性能的提升。

目前，传统飞行器上使用的舱体结构、电源系统为两个独立的系统。在降低飞行器自身重量的途径方面，通常是从飞行器结构与仪器设备两个方面分别入手，但这种方法已经逐渐暴露出其局限性。就仪器设备来说，其自身的小型化固然可以减轻一些质量，但却不能减少与之相关的设备机箱、电缆等寄生部件，而这些寄生部件可以占到仪器设备总质量的50％左右。因此，如何最大限度地消除设备机箱、电缆、接插件等寄生零部件就成为一个新的技术课题。

《空间飞行器用锂离子蓄电池储能电源的研究进展》针对具有高比能量、低热效应、无记忆效应的锂离子蓄电池，从反应机理、密封设计、寿命性能、充放电管理等方面进行了论述，给出了飞行器上电源分系统的初步研究方案。《基于热电技术的多功能结构方案研究》开展基于热电转换技术的多功能结构的方案研究和力学分析、传热分析、热电转换分析，实现利用飞行器气动热发动并提供电能的目标。《航天器多功能结构的研究现状及其应用前景》是对多功能结构在航天器上的研究现状和应用前景进行了综述，给出多功能结构的设计方法。

上述文献中，飞行器电源系统仍作为独立的电源系统进行设计，主要研究方向为新的安全的高能量密度电池材料和电池体系，而在多功能结构方面，主要是提出理论分析方法和设计方法，给出在不同领域的应用展望，并未给出可应用于飞行器上的多功能结构电池方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种应用于飞行器上的多功能结构电池，有效减少了电池壳体、电池安装支架、电池间连接电缆等寄生零部件，实现供电系统与结构系统的减重，并有效减少安装空间和装配工作量。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种应用于飞行器上的多功能结构电池，包括工字梁、工字梁盖板、控制电池、功率电池、第一电连接器、第二电连接器、第三电连接器和第四电连接器；其中，工字梁固定在外部飞行器舱体结构上，作为外部飞行器的支撑梁结构；控制电池竖直安装在工字梁的一端；功率电池竖直安装在工字梁的另一端；第一电连接器和第二电连接器分别轴向垂直安装在控制电池内侧的外表面上；第三电连接器和第四电连接器分别轴向垂直安装在功率电池内侧的外表面上；工字梁盖板的形状与工字梁水平截面形状一致，工字梁盖板固定安装在工字梁的上表面。

在上述的一种应用于飞行器上的多功能结构电池，所述工字梁水平截面为工字型，工字型水平截面两端的外侧边为圆弧形状；工字梁的一端沿竖直方向设置有深槽，即控制电池安装空间，工字梁的另一端沿竖直方向设置有深槽，即功率电池安装空间；控制电池竖直安装在控制电池安装空间内，功率电池竖直安装在功率电池安装空间内。

在上述的一种应用于飞行器上的多功能结构电池，所述控制电池包括90个锂离子单体电池、电缆和连接条和环氧板；90个锂离子单体电池均匀分成9排锂离子单体电池组，9排锂离子单体电池组等距水平平行放置；每排锂离子单体电池组中的锂离子单体电池通过连接条定位固定连接，每排锂离子单体电池组中的锂离子单体电池均为并联；每3排锂离子单体电池组组成锂离子电池层，每3排锂离子单体电池组的排列方式为“Z”字折叠方式，相邻锂离子电池层之间设置有环氧板；相邻排对应的锂离子单体电池通过电缆固定连接，通过电缆连接的锂离子单体电池为串联；控制电池中锂离子单体电池的串并联连接方式为9串10并。

在上述的一种应用于飞行器上的多功能结构电池，所述控制电池还包括导热硅胶；相邻锂离子单体电池之间通过导热硅胶固定连接；控制电池通过导热硅胶固定安装在控制电池安装空间底端的上表面。