CN218731475U - 一种eVTOL飞机电池包结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种eVTOL飞机电池包结构，包括电池包，所述电池包设有两个并进行并联，所述电池包分成上下两层安装于连接架上，所述连接架为框架结构；所述电池包包括电源组件，所述电源组件安装于底板上，所述电源组件上罩有上盖，所述上盖底部连接底板，两个所述电池包通过底板固定安装于连接架上下两侧。本结构的两个电池包用连接架连接到一起，输出极连接到eVTOL飞机的分线盒上，两个电池包为并联状态，当一个电池包失效后，另外一个电池包依然可以供电，提高了安全性。

Description

一种eVTOL飞机电池包结构

技术领域

本实用新型涉及航空设备技术领域，具体涉及一种eVTOL飞机电池包结构。

背景技术

eVTOL(ElectricVerticalTakeoffandLanding)电动垂直起降飞行器开发吸引了包括航空航天企业、汽车行业、运输行业、政府、军方以及学术界的广泛关注。eVTOL未来潜在应用涉及城市客运、区域客运、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等多种场景模式。美国垂直飞行协会认为，eVTOL技术是自75年前直升机诞生以来航空业最重要的技术变革之一，可能比涡轮发动机的出现更具有革命性。根据该协会在线发布的“世界电动垂直起降(eVTOL)飞行器目录”显示，目前全球从事eVTOL开发的项目已经多达到了260余项。使用电动力推进系统代替内燃机动力，从而获得了很多优点和独特品质。最突出的优点是节能环保，效率高能耗低，同时实现接近零排放，噪声和振动水平很低，乘坐舒适性好，是名符其实的环境友好飞机。此外，还具有安全可靠(不会发生爆炸和燃料泄漏)、结构简单、操作使用简便、维修性好/费用低、经济性好等特点。在设计上也有很多优势:总体布局灵活，可采用最佳布局和非常规/创新布局；可设计出具有超常性能的飞机，满足特殊用途需求等。

eVTOL飞机依靠电池包进行供电，电池包的安全性和稳定性决定了eVTOL飞机的安全和性能。同时eVTOL飞机对减重要求比较高，需要电池包结构尽量轻。然而现有的许多飞行器电池包为了减轻重量，采用单个电池包结构，失效时，整个飞行器都会失效，造成较大的安全问题，例如专利202020606806.6。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种eVTOL飞机电池包结构，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种eVTOL飞机电池包结构，包括电池包，所述电池包设有两个并进行并联，所述电池包分成上下两层安装于连接架上，所述连接架为框架结构；所述电池包包括电源组件，所述电源组件安装于底板上，所述电源组件上罩有上盖，所述上盖底部连接底板，两个所述电池包通过底板固定安装于连接架上下两侧。

优选地，所述电源组件包括模组，所述模组设有多个，通过电池包汇流排进行并联或串联，形成模组电路，所述模组电路的两端通过高压接触器分别连接输出极，两个所述输出极分为正极和负极，所述模组连接BMS主板，所述BMS主板底部安装于底板上。

优选地，所述电源组件的模组电路中串联有维护开关，两个所述输出极之间安装有通讯连接器，所述通讯连接器与eVTOL飞机的电控系统连接。

优选地，所述模组包括多个电芯，多个所述电芯通过模组汇流排连接成电芯模块，所述电芯模块底部连接底板，所述模组汇流排上安装有模组盖板，所述电芯模块的两侧通过绑带安装有端板，所述端板通过紧固件连接底板，所述电芯模块连接BMS从板，所述BMS从板连接BMS主板，所述BMS从板安装于端板上。

优选地，所述电芯之间设计有防火棉。

优选地，所述上盖为阻燃碳纤维复合材料结构，所述模组盖板为绝缘材质结构，所述电池包汇流排和模组汇流排均为纯铝材质结构。

本实用新型的技术效果和优点：安全性高：两个电池包用连接架连接到一起，输出极连接到eVTOL飞机的分线盒上，两个电池包为并联状态，当一个电池包失效后，另外一个电池包依然可以供电，提高了安全性；

重量轻：电池包结构仅有上盖和地板组成，根据eVTOL飞机的使用工况，优化底板结构，取消了汽车电池包内部的横纵梁、侧边梁等结构，减轻了结构重量；

维护方便：把两个电池包连接到一起，在安装和维修时，仅拆卸整个组件与eVTOL飞机的连接，即可以完成维护，节省从eVTOL飞机上拆卸和安装的时间；

成组效率高：模组除了电芯外，仅有端板、绑带、模组盖板组成，结构件较少，电芯的成组效率高。

附图说明

图1为本实用新型的轴测图；

图2为本实用新型的爆炸图；

图3为本实用新型的电池包的爆炸图；

图4为本实用新型的电源组件的俯视图；

图5为本实用新型的模组的爆炸图。

图中：1.电池包；11.上盖；12.底板；13.电源组件；131.维护开关；132.模组；1321.BMS从板；1322.端板；1323.电芯；1324.模组盖板；1325.模组汇流排；1326.绑带；1327.紧固件；133.BMS主板；134.输出极；135.高压接触器；136.通讯连接器；137.电池包汇流排；2.连接架。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。

实施例

如图1和图2所示，一种eVTOL飞机电池包结构包括两个电池包1和连接架2，两个独立的电池包1并联起来给eVTOL供电，通过连接架2把两个电池包1分层安装作为一个整体，提高eVTOL飞机的安全性。连接架2为采用铝合金型材和铝合金板通过焊接形成的框架结构，连接架2与电池包1的通过螺栓连接到一起，可以进行拆卸，当需要维护下部的电池包1时，可以把连接架2与上部的电池包1拆卸，进行下部电池包1的维护。

如图3所示，电池包1包括上盖11、底板12和电源组件13，上盖11和底板12为结构件，上盖11罩于电源组件13上方起到密封电源组件13的作用，为了电池包1的防火和减重，上盖优选的采用阻燃碳纤维复合材料组成，需要达到阻燃和重量的平衡，优选的采用1mm-1.5mm厚度的碳纤维复合材料板。底板12为主承力部件，需要较高的刚度和强度，同时连接关系复杂，除了与电源组件13连接外，还需要通过螺栓与连接架连接，因此采用铝合金机加件，上部设计有加强筋、连接孔等特征。电源组件13为整个电池包1提供能源的部分，与整机的动力线束连接，提供eVTOL飞机的能源。

如图4所示，电源组件13包括维护开关131、模组132、BMS主板133、输出极134、高压接触器135、通讯连接器136和电池包汇流排137。模组132设有多个，通过电池包汇流排137进行并联或串联，形成模组电路，达到所需求的电压目的，本实例所有模组132为串联关系，提高电池包1的电压，相同功率下，降低动力线束内部的电流，可以选用较小规格的线束，达到减轻动力线束的目的。BMS(BatteryManagementSystem，电池管理系统)主板133连接模组132，从而对电池包1进行控制、监控，使电池包1能够稳定的工作，保护电池包1的安全。模组电路的两端通过高压接触器135分别连接输出极134，为电池包1对外部电压的输出，动力线束连接到输出极134上，两个输出极134分别为正极和负极。高压接触器135的作用为打开/切断电池包1主路直流电流，当电池包1需要工作时，打开电池包1的主路直流电流，当电池包1遇到紧急状态需要断电时，切断电池包1主路直流电流。通讯连接器136安装于两个输出极134之间，与eVTOL飞机的电控系统连接，把电池包1内部的信号传递到电控系统，实现电控系统对电池包1的操作指令，使电池包1对整个eVTOL飞机按照需求进行供电。维护开关131串联于模组电路中，在电池包1使用时，取下维护开关131，电池包1给eVTOL飞机供电。当需要维修时，为了防止电池包1内部的高压电伤害维修人员，把维护开关131插入到电池包1上，达到电池包1内部断电的目的，保护维护人员的安全。

电池包汇流排137把模组132的电通路连接到一起，行程一个完整的系统，电池包汇流排137为较好的导电材料组成，一般采用纯铝或纯铜组成，为了达到较好的轻量化效果，本实例采用的为纯铝材质，降低电池包汇流排137的重量。

如图5所示，模组132包括BMS从板1321、端板1322、电芯1323、模组盖板1324、模组汇流排1325、绑带1326和紧固件1327。电芯1323为模组132的基础供电单元，设有多个，电芯1323顶部与模组汇流排1325连接，电芯1323的极耳与模组汇流排1325连接，通过把每个电芯1323的极耳串联到一起形成电的通路，组成电芯模块对整个模组132进行供电，电芯模块底部用胶粘剂与底板12连接，底板12对电芯模块进行支撑，承受电芯模块承受的上下方向的力。相邻电芯1323之间设计有防火棉，当单个电芯1323热失控时，短时间内不会影响到临近的电芯1323。其中模组汇流排1325功能与电池包汇流排137功能类似，把模组132内的每个电芯1323进行汇流，材质选用纯铝材质，降低重量。模组盖板1324安装到模组汇流排1325之上，对模组汇流排1325进行保护，防止模组汇流排1325有导电异物进入，导致电芯1323短路。模组盖板1324采用绝缘材质构成，优选的材料塑料材质。BMS从板1321连接BMS主板133和电芯模块，负责采集模组132内部各个电芯1323的电压、温度等信息，确保每个电芯1323的参数均在安全的范围内，确保模组132的安全。端板1322通过绑带1326安装于电芯模块两侧，为电芯模块两侧的挡板，当电芯1323在长时间使用后，会有膨胀，把两个端板1322布置在电芯1323的两端，抵住电芯1323，降低电芯1323的膨胀量，承受电芯1323的膨胀力。绑带1326把两个端板1322紧紧的捆在一起，承受轴向力的能力较强，电芯1323膨胀推动两端的模组132向左右方向膨胀，除了采用绑带1326把端板1322限制住之外，在端板1322底部通过紧固件1327与电池包1的底板12连接，紧固件1327为螺栓，通过螺纹与底板12连接，保证模组132的连接可靠。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种eVTOL飞机电池包结构，包括电池包，其特征在于：所述电池包设有两个并进行并联，所述电池包分成上下两层安装于连接架上，所述连接架为框架结构；所述电池包包括电源组件，所述电源组件安装于底板上，所述电源组件上罩有上盖，所述上盖底部连接底板，两个所述电池包通过底板固定安装于连接架上下两侧。

2.根据权利要求1所述的一种eVTOL飞机电池包结构，其特征在于：所述电源组件包括模组，所述模组设有多个，通过电池包汇流排进行并联或串联，形成模组电路，所述模组电路的两端通过高压接触器分别连接输出极，两个所述输出极分为正极和负极，所述模组连接BMS主板，所述BMS主板底部安装于底板上。

3.根据权利要求2所述的一种eVTOL飞机电池包结构，其特征在于：所述电源组件的模组电路中串联有维护开关，两个所述输出极之间安装有通讯连接器，所述通讯连接器与eVTOL飞机的电控系统连接。

4.根据权利要求3所述的一种eVTOL飞机电池包结构，其特征在于：所述模组包括多个电芯，多个所述电芯通过模组汇流排连接成电芯模块，所述电芯模块底部连接底板，所述模组汇流排上安装有模组盖板，所述电芯模块的两侧通过绑带安装有端板，所述端板通过紧固件连接底板，所述电芯模块连接BMS从板，所述BMS从板连接BMS主板，所述BMS从板安装于端板上。

5.根据权利要求4所述的一种eVTOL飞机电池包结构，其特征在于：所述电芯之间设计有防火棉。

6.根据权利要求5所述的一种eVTOL飞机电池包结构，其特征在于：所述上盖为阻燃碳纤维复合材料结构，所述模组盖板为绝缘材质结构，所述电池包汇流排和模组汇流排均为纯铝材质结构。

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