[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

尽管本发明可以用于许多应用中，但本发明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US 8,833,499 B2和DE 10 2015 214 185 B4。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US 8,383,260 B2和US 2017/0047624 A1。这种冷却装置进一步增加了重量。

发明内容

鉴于这种背景情况，本发明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。

根据本发明，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发明的电池装置的航空器和航天器。

本发明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，根据本发明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。