[发明专利]用于电池的冷却方法和冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于电池的冷却方法和冷却系统，具体地，涉及一种用于电动飞行器的电池的冷却方法，所述电池具有至少一个电池单元和电池冷却装置，电池冷却装置具有至少一个潜热蓄热器，所述冷却方法具有以下方法步骤：A、将第一热量从电池单元传递给潜热蓄热器，由此，在潜热蓄热器的相变材料中发生相变；B、从飞行器中取出电池；C、建立电池冷却装置与单独的第二冷却装置的冷却回路的有效连接；D、用冷却剂流动通过冷却回路；E、将第二热量从潜热蓄热器传递给冷却剂，由此，在潜热蓄热器的相变材料中发生相变；F、将电池冷却装置与冷却回路分离。重要的是，方法步骤E和/或方法步骤F至少部分地与电池的充电过程同时进行。

技术领域

本发明涉及一种用于电动飞行器的电池的冷却方法。本发明还涉及一种用于电动飞行器的至少一个电池单元的冷却系统。

背景技术

电动或部分电动(混合)驱动的飞行器的供电通常经由电池进行。为此，通常使用定期更换的二次电池，即能再充电的蓄电池。

例如由DE 10 2012 202 698 A1已知一种电动飞行器，所述飞行器包括至少一个电池单元和多个电驱动单元。所述电池单元用于存储和输出运行飞行器的电驱动单元所需的电能。

在飞行运行中，电池单元在放电过程中放电。同样，放电过程在飞行运行之前可能就已经开始，例如当飞行器的机载电子设备或辅助装置需要电能时。

对于已放电的电池，在飞行器可以重新开始其进一步运行之前，必须在充电过程中给放电的电池单元重新充电。与放电过程相反，充电过程通常在飞行器的静止状态下进行。这里，将电池单元与电压源连接，由此，重新建立电池单元的充电状态。术语“电池单元”因此也延伸到可再充电的蓄电池。在下面，术语“电池”、“电池单元”和“蓄电池”可互换地使用。

电池单元的放电过程以及充电过程都通过电池单元中的化学反应进行。所述反应在电池单元中引起发热。原则上，所述发热取决于电池单元的放电速率以及充电速率，就是说，取决于电池单元释放或吸收的电功率量。

在放电过程和充电过程期间出现的热可以通过电池冷却装置导出。

由现有技术已知带有空气冷却的电池冷却装置。为此，将多个锂离子圆形电池单元相互间有大间距地设置。这里，在锂离子圆形电池单元之间形成中间空间，空气流可以在所述中间空间中流动和/或循环。所述空气流确保经由电池单元的表面实现对流地散热。这里不利的是，电池单元之间的大间距带来相应必需的大结构空间。对于空气冷却的电池单元，另一个缺点是，围绕电池单元设置的防火材料越多，冷却的效率越低。如果省去防火材料，则电池的安全性水平降低。

此外，具有冷却板的电池冷却装置是已知的，所述冷却板供液体的冷却介质流动通过。这种冷却板可以与要冷却的电池单元处于热接触并且连接在冷却回路上。通过相应地设计冷却回路的冷却功率的大小，可以在较短的时间内导出较高的热量。此外，在冷却功率高时，用于电池单元和电池冷却装置之间的热接触所需的表面尺寸可以设计得较小。冷却板可以设置在一个或多个电池单元的侧面、上方或下方。这种电池冷却装置的缺点是，很多所使用的冷却介质是可燃的并且是对环境有害的，并且冷却装置具有必须在飞行器中携带的高重量。

潜热蓄热器构成另一种由现有技术已知的、从电池单元中导出热量的可能性，如在文献US2015037647A1中描述的那样。与传统的材料不同，这种材料具有恒定的相变温度。这意味着，在潜热蓄热器的物态变化期间，在确定的温度范围内，可以向潜热蓄热器供应热量或从潜热蓄热器导出热量，而其温度不变。通过吸收热量，潜热蓄热器的相变材料(英文：phase change material，PCM)更多地发生相变，例如从固态到液态/粘稠态。