DE102018217144A1 - Drone with a cooled battery - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Drohne (10) umfassend mindestens ein Batteriemodul (100) und mindestens zwei Motoren mit verbundenen Rotoren (16) vorgeschlagen. Das Batteriemodul (100) umfasst einen Kühlkanal (104), der zur Kühlung des Batteriemoduls (100) mit Luft durchströmt werden kann. Die Drohne (10) weist ferner mindestens einen Luftkanal (22) auf, wobei ein erstes Ende des Luftkanals (22) in den Kühlkanal (104) des mindestens einen Batteriemoduls (100) mündet und ein zweites Ende des Luftkanals (22) in eine Luftöffnung (24) mündet, welche in Strömungsrichtung gesehen derart unterhalb eines Rotors (16) angeordnet ist, dass ein vom Rotor (16) verursachter Luftstrom (50) an der Luftöffnung (24) vorbeigeführt wird, wobei durch den an der Luftöffnung (24) vorbeigeführten Luftstrom (50) ein Sog (54) erzeugt wird und Luft aus dem Luftkanal (22) angesaugt wird.Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Batteriemodul (100), welches zur Verwendung mit der Drohne (10) eingerichtet ist sowie ein Verfahren zum Kühlen eines Batteriemoduls (100).A drone (10) comprising at least one battery module (100) and at least two motors with connected rotors (16) is proposed. The battery module (100) comprises a cooling channel (104) through which air can flow to cool the battery module (100). The drone (10) also has at least one air duct (22), a first end of the air duct (22) opening into the cooling duct (104) of the at least one battery module (100) and a second end of the air duct (22) opening into an air opening (24) which, viewed in the direction of flow, is arranged below a rotor (16) in such a way that an air flow (50) caused by the rotor (16) is guided past the air opening (24), the one leading past the air opening (24) Air flow (50) creates a suction (54) and air is drawn in from the air duct (22). Further aspects of the invention relate to a battery module (100) which is set up for use with the drone (10) and a method for cooling a Battery module (100).

Description

Die Erfindung betrifft eine Drohne umfassend mindestens ein Batteriemodul und mindestens zwei Motoren mit verbundenen Rotoren, wobei das Batteriemodul einen Kühlkanal umfasst, der zur Kühlung der Batterie mit Luft durchströmt werden kann. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Batteriemodul zur Verwendung mit einer solchen Drohne sowie ein Verfahren zur Kühlung eines Batteriemoduls.The invention relates to a drone comprising at least one battery module and at least two motors with connected rotors, the battery module comprising a cooling channel through which air can flow to cool the battery. Further aspects of the invention relate to a battery module for use with such a drone and to a method for cooling a battery module.

Im Stand der Technik sind Drohnen in Form von Multicoptern bekannt, welche autonom oder ferngesteuert von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt fliegen können.In the prior art, drones in the form of multicopters are known which can fly autonomously or remotely from a starting point to a destination.

Aus DE 10 2016 210 627 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufbewahren und Transportieren von Bauteilen bekannt, welche einen Multicopter mit einem Teilemagazin umfasst. Des Weiteren wird eine Entnahmestation beschrieben, mit der Bauteile aus der Aufbewahrungs- und Transportvorrichtung entnommen werden können.Out DE 10 2016 210 627 A1 a device for storing and transporting components is known, which comprises a multicopter with a parts magazine. Furthermore, a removal station is described, with which components can be removed from the storage and transport device.

Gekühlte Batteriemodule sind im Stand der Technik im Zusammenhang mit Batterien für Kraftfahrzeuge bekannt. Aus DE 10 2016 2014 640 A1 ist eine Batterie bekannt, bei der eine Vielzahl von Batteriezellen in einem Gehäuse eines Batteriemoduls angeordnet ist und in Zwischenräumen zwischen den Batteriezellen und dem Gehäuse eine Vergussmasse aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist. In der Vergussmasse ist wenigsten ein Hohlraum ausgebildet, welcher frei von dem die Vergussmasse bildenden Material ist.Cooled battery modules are known in the prior art in connection with batteries for motor vehicles. Out DE 10 2016 2014 640 A1 A battery is known in which a plurality of battery cells are arranged in a housing of a battery module and a potting compound made of electrically insulating material is arranged in the spaces between the battery cells and the housing. At least one cavity is formed in the potting compound, which is free of the material forming the potting compound.

DE 10 2013 002 877 A1 offenbart eine Batterie mit einem Zellstapel. Die Batterie umfasst mindestens einen Zellstapel mit mehreren flachen Zellen sowie mehreren Tragelementen, wobei Zellen und Tragelemente abwechselnd angeordnet sind. In den Zellstapel werden Kühlungsplatten eingebracht, die jeweils einen Lüftungskanal umfassen. Durch den Lüftungskanal kann ein Kühlmedium, wie beispielsweise Luft oder Öl, geleitet werden. DE 10 2013 002 877 A1 discloses a battery with a cell stack. The battery comprises at least one cell stack with several flat cells and several supporting elements, cells and supporting elements being arranged alternately. Cooling plates, each comprising a ventilation duct, are introduced into the cell stack. A cooling medium, such as air or oil, can be passed through the ventilation duct.

EP 3 272 652 A1 offenbart ein unbemanntes Fluggerät mit mehreren Armen und daran angeordneten Rotoren. Die Arme sind mit einem Hauptkörper verbunden. Am Hauptkörper ist eine Batterie angeordnet, welche zumindest teilweise von außen zugänglich ist. Da die Batterie nicht durch eine zusätzliche Abdeckung abgedeckt ist, kann diese während eines Flugs direkt Wärme an die Umgebung abgeben. Während eines Fluges kann kühle Luft durch Öffnungen in die Batterie gelangen und durch einen Ventilationsschlitz strömen. Durch eine Öffnung im Hauptkörper des Fluggeräts kann die Luft wieder austreten. EP 3 272 652 A1 discloses an unmanned aerial vehicle with multiple arms and rotors mounted thereon. The arms are connected to a main body. A battery is arranged on the main body and is at least partially accessible from the outside. Since the battery is not covered by an additional cover, it can give off heat directly to the surroundings during a flight. During a flight, cool air can enter the battery through openings and flow through a ventilation slot. The air can escape through an opening in the main body of the aircraft.

Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist, dass eine Kühlung nicht in allen Flugsituationen gewährleistet ist, sondern nur dann, wenn durch eine Bewegung der Drohne Fahrtwind vorliegt. Um dieses Problem zu umgehen, werden im Kraftfahrzeugbereich aktive Mittel vorgesehen, beispielsweise in Form von Ventilatoren oder (Luft-) Pumpen, welche ein Kühlmedium wie beispielsweise Luft umwälzen. Dies ist jedoch bei einer Flugdrohne aufgrund des damit verbundenen zusätzlichen Gewichts und des zusätzlichen Energiebedarfs für die Kühlung nachteilig.A disadvantage of the known state of the art is that cooling is not guaranteed in all flight situations, but only when there is a headwind due to a movement of the drone. To avoid this problem, active means are provided in the motor vehicle sector, for example in the form of fans or (air) pumps, which circulate a cooling medium such as air. However, this is disadvantageous in the case of a flight drone due to the additional weight and the additional energy required for cooling.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Drohne umfassend mindestens ein Batteriemodul und mindestens zwei Motoren mit verbundenen Rotoren vorgeschlagen. Das mindestens eine Batteriemodul der Drohne umfasst einen Kühlkanal, der zur Kühlung des Batteriemoduls mit Luft durchströmt werden kann. Ferner ist vorgesehen, dass die Drohne mindestens einen Luftkanal aufweist, wobei ein erstes Ende des Luftkanals in den Kühlkanal des mindestens einen Batteriemoduls mündet und ein zweites Ende des Luftkanals in eine Luftöffnung mündet, welche in Strömungsrichtung gesehen derart unterhalb eines Rotors angeordnet ist, dass ein vom Rotor verursachter Luftstrom an der Luftöffnung vorbeigeführt wird, wobei durch den an der Luftöffnung vorbeigeführten Luftstrom ein Sog erzeugt wird und Luft aus dem Luftkanal angesaugt wird.A drone comprising at least one battery module and at least two motors with connected rotors is proposed. The at least one battery module of the drone includes a cooling channel through which air can flow to cool the battery module. Furthermore, it is provided that the drone has at least one air duct, a first end of the air duct opening into the cooling duct of the at least one battery module and a second end of the air duct opening into an air opening, which, viewed in the direction of flow, is arranged below a rotor such that a air flow caused by the rotor is guided past the air opening, a suction being generated by the air flow passing the air opening and air being sucked in from the air duct.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Drohne bevorzugt derart ausgestaltet, dass diese Flugmanöver ferngesteuert oder autonom durchführen kann. Dazu kann die Drohne verschiedene Sensoren für die Navigation sowie eine Steuerungseinrichtung umfassen. Diese Sensoren können beispielsweise als Empfänger für ein Satellitennavigationssystem oder ein anderes, für die Bestimmung der Position in Innenräumen geeignetes System umfassen. Beispielsweise können für eine Navigation im Innenraum Pseudo-Satelliten vorgesehen werden, deren Signale von einem entsprechenden Empfänger ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Signalstärken von Funksendern wie WLAN-Basisstationen ausgewertet werden, um die Position zu ermitteln, wenn kein Satellitensignal zur Verfügung steht. Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ eine Kamera vorgesehen sein, um die Position anhand bekannter Objekte oder Marker zu bestimmen.In one embodiment, the drone is preferably configured in such a way that it can carry out flight maneuvers remotely or autonomously. For this purpose, the drone can include various sensors for navigation and a control device. These sensors can include, for example, as receivers for a satellite navigation system or another system suitable for determining the position in indoor spaces. For example, pseudo satellites can be provided for navigation in the interior, the signals of which are evaluated by a corresponding receiver. Alternatively or additionally, the signal strengths of radio transmitters such as WLAN base stations can be evaluated in order to determine the position if no satellite signal is available. Furthermore, a camera can additionally or alternatively be provided in order to determine the position on the basis of known objects or markers.

Bei einer Fernsteuerung umfasst die Drohne einen Empfänger, um Fernsteuersignale zu empfangen, wobei die empfangen Signale in die entsprechenden Flugmanöver umgesetzt werden. Bei Einrichtung für das autonome Ausführen von Flugmanövern umfasst die Drohne bevorzugt eine Empfangseinheit, über die ein Flugziel von einer Zentraleinheit vorgebbar ist. Das Flugmanöver selbst wird nach der Vorgabe des Ziels ohne weitere Fernsteuersignale ausgeführt.In the case of a remote control, the drone comprises a receiver to receive remote control signals, the received signals being converted into the corresponding flight maneuvers. In the case of a device for autonomously performing flight maneuvers, the drone preferably comprises a receiving unit, via which a central destination can be used to specify a flight destination. The flight maneuver itself is carried out after the Specification of the destination carried out without further remote control signals.

Der Empfänger für die Fernsteuersignale bzw. die Empfangseinheit für den Empfang eines Flugziels können auch als Kommunikationseinheit ausgestaltet sein, die sich mit einem Funknetzwerk, beispielsweise WLAN, Bluetooth oder einem Mobilfunknetz verbindet. Alternativ oder Zusätzlich kann ein Empfänger für übliche Funkfernbedienungen bzw. Funkfernsteuerungen vorgesehen sein.The receiver for the remote control signals or the receiving unit for receiving a flight destination can also be designed as a communication unit that connects to a radio network, for example WLAN, Bluetooth or a mobile radio network. Alternatively or additionally, a receiver can be provided for conventional radio remote controls or radio remote controls.

Bevorzugt umfasst die Drohne Sensoren zur Erfassung von Hindernissen in der Umgebung. Derartige Sensoren können beispielsweise Radarsensoren, Ultraschallsensoren und/oder Lidarsensoren umfassen. Bevorzugt werden 3D-Ultraschallsensoren eingesetzt, die Hindernisse in allen Raumrichtungen erkennen können. Des Weiteren ist die Vorrichtung bevorzugt eingerichtet, bei einem Flugmanöver erkannten Hindernissen auszuweichen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Vorrichtung das Flugmanöver autonom ausführt. Aber auch im Fernsteuerbetrieb können entsprechende Maßnahmen zur Vermeidung einer Kollision mit einem erkannten Hindernis getroffen werden.The drone preferably includes sensors for detecting obstacles in the area. Such sensors can include, for example, radar sensors, ultrasonic sensors and / or lidar sensors. 3D ultrasonic sensors that can detect obstacles in all spatial directions are preferably used. Furthermore, the device is preferably set up to avoid obstacles recognized during a flight maneuver. This is particularly useful if the device performs the flight maneuver autonomously. But also in remote control operation appropriate measures can be taken to avoid a collision with a recognized obstacle.

Die Drohne umfasst Rotoren, über die sowohl der Auftrieb als auch der Vortrieb erzeugt wird. Bevorzugt werden zwei bis 16 Rotoren eingesetzt, wobei die Anzahl der Rotoren von der Größe und der geforderten Nutzlast abhängig ist. Besonders bevorzugt werden vier bis acht Rotoren eingesetzt.The drone includes rotors that generate both lift and propulsion. Two to 16 rotors are preferably used, the number of rotors depending on the size and the required payload. Four to eight rotors are particularly preferably used.

Bevorzugt wird jeder der Rotoren über einen eigenen, diesem Rotor zugeordneten Motor angetrieben. Die Motoren und weitere Einrichtungen der Drohne, wie beispielsweise eine Steuerungseinrichtung, werden durch das mindestens eine Batteriemodul mit Strom versorgt.Each of the rotors is preferably driven by its own motor assigned to this rotor. The motors and other devices of the drone, such as a control device, are powered by the at least one battery module.

Das Batteriemodul umfasst bevorzugt ein Gehäuse, welches aus einem Metall bzw. einer Metalllegierung besteht. Bevorzugt wird Aluminium verwendet, da dieses eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und gleichzeitig einen guten Schutz gegen mechanische Einwirkung bietet.The battery module preferably comprises a housing which consists of a metal or a metal alloy. Aluminum is preferably used because it has good thermal conductivity and at the same time offers good protection against mechanical influences.

Bevorzugt umfasst das Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen. Beispielsweise kann das Batteriemodul im Bereich von zwei bis 50 Batteriezellen aufweisen, besonders bevorzugt weist das Batteriemodul im Bereich von 4 bis 6 Batteriezellen auf.The battery module preferably comprises a plurality of battery cells. For example, the battery module can have in the range of two to 50 battery cells, particularly preferably the battery module has in the range of 4 to 6 battery cells.

Bevorzugt umfasst das Batteriemodul eine Vielzahl von Röhren, welche in mindestens einen Sammelkanal münden, wobei die Vielzahl von Röhren und/oder der mindestens eine Sammelkanal den Kühlkanal bilden. Sowohl die Röhren als auch der Sammelkanal sind bevorzugt aus einem Metall gefertigt, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer, um eine gute Wärmeleitfähigkeit sicherzustellen. Alternativ sind nur die Röhren aus einem Metall gefertigt und bilden einen Hauptteil des Kühlkanals und der mindestens eine Sammelkanal ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt.The battery module preferably comprises a plurality of tubes which open into at least one collecting duct, the plurality of tubes and / or the at least one collecting duct forming the cooling duct. Both the tubes and the collecting duct are preferably made from a metal, in particular from aluminum or copper, in order to ensure good thermal conductivity. Alternatively, only the tubes are made of a metal and form a main part of the cooling channel and the at least one collecting channel is made of plastic, for example.

Bevorzugt ist ein erster Sammelkanal mit einer Lufteinlassöffnung verbunden, welche aus dem Gehäuse herausgeführt ist oder auf der Oberfläche, insbesondere einer Seitenfläche, des Gehäuses des Batteriemoduls angeordnet ist. Ein zweiter Sammelkanal ist bevorzugt mit einer Luftauslassöffnung verbunden, welche gleichfalls aus dem Gehäuse herausgeführt ist oder auf der Oberfläche des Gehäuses des Batteriemoduls angeordnet ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Sammelkanal sind die Röhren angeordnet, wobei die Röhren jeweils den ersten Sammelkanal mit dem zweiten Sammelkanal verbinden. Bevorzugt umfasst ein Batteriemodul im Bereich von 3 bis 10 Röhren. Beispielsweise werden 5 Röhren verwendet. Die Röhren und die Sammelkanäle können beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Kleben miteinander verbunden sein.A first collecting duct is preferably connected to an air inlet opening which is led out of the housing or is arranged on the surface, in particular a side surface, of the housing of the battery module. A second collecting duct is preferably connected to an air outlet opening which is likewise led out of the housing or is arranged on the surface of the housing of the battery module. The tubes are arranged between the first and the second collecting channel, the tubes each connecting the first collecting channel to the second collecting channel. A battery module preferably comprises in the range from 3 to 10 tubes. For example, 5 tubes are used. The tubes and the collecting channels can be connected to one another, for example, by soldering, welding or gluing.

Bevorzugt ist im Bereich der Lufteinlassöffnung ein Luftfilter angeordnet. Dadurch kann das Eindringen von Schmutz in das Kanalsystem verhindert werden.An air filter is preferably arranged in the area of the air inlet opening. This can prevent dirt from entering the sewer system.

Bevorzugt sind Hohlräume, welche nach dem Einbringen der Vielzahl von Batteriezellen und dem Kühlkanal verbleiben, innerhalb des Gehäuses des Batteriemoduls mit einer wärmeleitenden Vergussmasse ausgefüllt. Bevorzugt ist die Vergussmasse elektrisch isolierend.Cavities, which remain after the introduction of the plurality of battery cells and the cooling channel, are preferably filled with a thermally conductive casting compound within the housing of the battery module. The potting compound is preferably electrically insulating.

Als Vergussmasse kann beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Silikon eingesetzt werden. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit können der Vergussmasse beispielsweise Keramikpartikel oder Metallpartikel zugegeben werden.For example, an epoxy resin or a silicone can be used as the potting compound. To increase the thermal conductivity, for example ceramic particles or metal particles can be added to the casting compound.

Das mindestens eine Batteriemodul ist am Grundkörper der Drohne bevorzugt derart angeordnet, dass die Luftauslassöffnung des Batteriemoduls mit dem Luftkanal der Drohne verbunden ist. Um den Übergang zwischen Luftauslassöffnung und dem Luftkanal abzudichten, können beispielsweise Elastomerdichtungen und/oder Kupplungen verwendet werden.The at least one battery module is preferably arranged on the base body of the drone in such a way that the air outlet opening of the battery module is connected to the air duct of the drone. In order to seal the transition between the air outlet opening and the air duct, elastomer seals and / or couplings can be used, for example.

Eine elektrische Verbindung zwischen dem Grundkörper der Drohne und dem mindestens einen Batteriemodul erfolgt beispielsweise über elektrische Steckverbinder oder über Federkontakte.An electrical connection between the base body of the drone and the at least one battery module takes place, for example, via electrical connectors or via spring contacts.

Bevorzugt sind das mindestens eine Batteriemodul und der Grundkörper der Drohne derart miteinander verbunden, dass ein werkzeugloser Wechsel des mindestens einen Batteriemoduls möglich ist. Hierzu können insbesondere Rastverbinder eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ können Führungsschienen vorgesehen werden, über die das Batteriemodul am Grundkörper aufgenommen werden kann. Eine mechanische Klemmung oder ein Verschluss können dann das Batteriemodul fixieren.The at least one battery module and the base body of the drone are preferably connected to one another in such a way that a tool-free one It is possible to change the at least one battery module. In particular snap-in connectors can be used for this. Additionally or alternatively, guide rails can be provided, via which the battery module can be received on the base body. A mechanical clamp or a lock can then fix the battery module.

Da die Motoren der Rotoren eine vergleichsweise hohe elektrische Leistung erfordern, erwärmt sich das Batteriemodul. Hierdurch kommt es zu einer beschleunigten Alterung von im Batteriemodul enthaltenen Batteriezellen. Des Weiteren kann eine zu starke Erwärmung zu einer Beschädigung der Batteriezellen führen. Entsprechend kann eine Kühlung durch einen Luftstrom diese Effekte vermindern.Because the motors of the rotors require a comparatively high electrical output, the battery module heats up. This leads to an accelerated aging of battery cells contained in the battery module. In addition, excessive heating can damage the battery cells. Accordingly, cooling by an air stream can reduce these effects.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen Luftstrom durch den Kühlkanal des mindestens einen Batteriemoduls zu erzeugen, indem durch einen der Rotoren der Drohne bewegte Luft in Form einer Luftströmung an der Luftöffnung vorbeigeführt wird. Die Luftströmung der bewegten Luft führt dazu, dass der Luftdruck an der Außenseite der Luftöffnung gegenüber der unbewegten Luft in dem Luftkanal verringert wird. Es entsteht ein Sog, über den von der Luftströmung Luft aus dem Luftkanal mitgerissen wird und somit Luft aus dem Luftkanal angesaugt wird. Dieser Effekt ist dem Fachmann beispielsweise im Zusammenhang mit Strahlpumpen bzw. Venturi-Düsen bekannt und beruht auf dem Gesetz von Bernoulli.According to the invention, it is provided to generate an air flow through the cooling channel of the at least one battery module by moving air moved past the air opening in the form of an air flow through one of the rotors of the drone. The air flow of the moving air results in the air pressure on the outside of the air opening being reduced compared to the still air in the air duct. A suction is created, through which the air flow entrains air from the air duct and thus air is sucked in from the air duct. This effect is known to the person skilled in the art, for example in connection with jet pumps or Venturi nozzles, and is based on Bernoulli's law.

Die Drohne weist bevorzugt einen Grundkörper auf, welcher das mindestens eine Batteriemodul aufnimmt. Des Weiteren weist die Drohne bevorzugt für jeden Rotor einen mit dem Grundkörper verbundenen Arm auf, der den jeweiligen Rotor trägt, wobei mindestens ein Arm eine Luftöffnung und einen Luftkanal aufweist. Die Luftöffnung ist in Richtung der durch den entsprechenden Rotor verursachten Luftströmung gesehen stromab der Rotoren angeordnet.The drone preferably has a base body which receives the at least one battery module. Furthermore, the drone preferably has an arm connected to the base body for each rotor, which carries the respective rotor, at least one arm having an air opening and an air duct. The air opening is arranged downstream of the rotors, as seen in the direction of the air flow caused by the corresponding rotor.

Um die Kühlwirkung weiter zu verbessern, kann auch an mehr als einem Arm eine Luftöffnung und ein Luftkanal vorgesehen sein. Bevorzugt weist jeder der Arme jeweils eine Luftöffnung und einen Luftkanal auf.In order to further improve the cooling effect, an air opening and an air duct can also be provided on more than one arm. Each of the arms preferably has an air opening and an air channel.

Die Luftöffnung kann beispielsweise in Form eines Spalts ausgestaltet sein. Bevorzugt ist die Luftöffnung ringförmig oder in Form eines Ausschnitts eines Rings ausgestaltet, wobei die Luftöffnung derart ausgeführt und angeordnet ist, dass ein Rotor der Drohne oberhalb des Zentrums des Rings bzw. der Ringform angeordnet ist.The air opening can be designed, for example, in the form of a gap. The air opening is preferably in the form of a ring or in the form of a section of a ring, the air opening being designed and arranged such that a rotor of the drone is arranged above the center of the ring or the ring shape.

Ein Luftkanal der Drohne kann beispielsweise als ein in einem Drohnengehäuse der Drohne angeordneter Kanal oder Schlauch ausgestaltet sein, der die Luftauslassöffnung des mindestens einen Batteriemoduls mit einer Luftöffnung verbindet. Je nach Ausgestaltung des Drohnengehäuses kann der Luftkanal durch Hohlräume des Drohnengehäuses selbst oder durch darin zusätzlich angeordnete Kanäle oder Schläuche gebildet werden.An air duct of the drone can be configured, for example, as a duct or hose arranged in a drone housing of the drone, which connects the air outlet opening of the at least one battery module to an air opening. Depending on the configuration of the drone housing, the air duct can be formed by cavities in the drone housing itself or by channels or hoses additionally arranged therein.

Bevorzugt weist die Drohne mindestens einen Lufteinlass auf, welcher fluidisch mit dem Kühlkanal des mindestens einen Batteriemoduls in Verbindung steht. Ist das mindestens eine Batteriemodul derart an der Drohne aufgenommen, dass eine Lufteinlassöffnung des Batteriemoduls nach außen frei zugänglich ist, so kann diese Lufteinlassöffnung als Lufteinlass dienen. In anderen Fällen ist vorgesehen, mindestens einen Lufteinlass am Boden des Grundkörpers an einer Seite des Grundkörpers und/oder an der Oberseite des Grundkörpers anzuordnen und über einen Kanal oder einen Schlauch mit der Lufteinlassöffnung des mindestens einen Batteriemoduls zu verbinden. Bevorzugt ist im Bereich des Lufteinlasses ein Luftfilter angeordnet.The drone preferably has at least one air inlet, which is fluidly connected to the cooling channel of the at least one battery module. If the at least one battery module is received on the drone in such a way that an air inlet opening of the battery module is freely accessible to the outside, this air inlet opening can serve as an air inlet. In other cases, provision is made to arrange at least one air inlet on the bottom of the base body on one side of the base body and / or on the top of the base body and to connect it to the air inlet opening of the at least one battery module via a channel or a hose. An air filter is preferably arranged in the area of the air inlet.

Bevorzugt sind mehrere Batteriemodule in der Drohne aufgenommen. Beispielsweise umfasst die Drohne zwei Batteriemodule.Several battery modules are preferably accommodated in the drone. For example, the drone includes two battery modules.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, ein Batteriemodul zur Verwendung mit der hierin beschriebenen Drohne bereitzustellen. Da das Batteriemodul zur Verwendung mit der Drohne ausgebildet und eingerichtet ist, gelten im Zusammenhang mit der Drohne beschriebene Merkmale auch für das Batteriemodul und umgekehrt gelten im Zusammenhang mit dem Batteriemodul beschriebene Merkmale auch für die Drohne.Another aspect of the invention is to provide a battery module for use with the drone described herein. Since the battery module is designed and set up for use with the drone, features described in connection with the drone also apply to the battery module and, conversely, features described in connection with the battery module also apply to the drone.

Das Batteriemodul zur Verwendung mit einer der hierin beschriebenen Drohnen umfasst ein Gehäuse, eine Vielzahl von Batteriezellen und einen Kühlkanal, wobei das Gehäuse eine mit dem Kühlkanal verbundene Lufteinlassöffnung und eine mit dem Kühlkanal verbundene Luftauslassöffnung umfasst und wobei die Luftauslassöffnung zur Verbindung mit einem Luftkanal der Drohne eingerichtet ist.The battery module for use with one of the drones described herein includes a housing, a plurality of battery cells and a cooling duct, the housing comprising an air inlet opening connected to the cooling duct and an air outlet opening connected to the cooling duct, and wherein the air outlet opening for connection to an air duct of the drone is set up.

Zur Verbindung der Luftauslassöffnung mit dem Luftkanal der Drohne ist die Luftauslassöffnung derart am Batteriemodul angeordnet, dass diese bei Aufnahme des Batteriemoduls in der Drohne gegenüber von einem Ende des Luftkanals liegt. Für eine Abdichtung des Übergangs zwischen Luftauslassöffnung und dem Luftkanal können beispielsweise Elastomerdichtungen und Kupplungen verwendet werden.To connect the air outlet opening to the air duct of the drone, the air outlet opening is arranged on the battery module in such a way that when the battery module is received in the drone, it lies opposite one end of the air duct. For example, elastomer seals and couplings can be used to seal the transition between the air outlet opening and the air duct.

Bevorzugt umfasst das Batteriemodul eine Vielzahl von Röhren, welche in mindestens einen Sammelkanal münden, wobei die Vielzahl von Röhren und/oder der mindestens eine Sammelkanal den Kühlkanal bilden. Sowohl die Röhren als auch der Sammelkanal sind bevorzugt aus einem Metall gefertigt, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer, um eine gute Wärmeleitfähigkeit sicherzustellen. Alternativ sind nur die Röhren aus einem Metall gefertigt und bilden einen Hauptteil des Kühlkanals und der mindestens eine Sammelkanal ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt.The battery module preferably comprises a plurality of tubes which open into at least one collecting duct, the plurality of tubes and / or the at least one collecting duct forming the cooling duct. Both the tubes and the Collection channels are preferably made of a metal, in particular aluminum or copper, in order to ensure good thermal conductivity. Alternatively, only the tubes are made of a metal and form a main part of the cooling channel and the at least one collecting channel is made of plastic, for example.

Bevorzugt ist ein erster Sammelkanal mit einer Lufteinlassöffnung verbunden, welche aus dem Gehäuse herausgeführt ist oder auf der Oberfläche, insbesondere eine Seitenfläche, des Gehäuses des Batteriemoduls angeordnet ist. Ein zweiter Sammelkanal ist bevorzugt mit einer Luftauslassöffnung verbunden, welche gleichfalls aus dem Gehäuse herausgeführt ist oder auf der Oberfläche des Gehäuses des Batteriemoduls angeordnet ist. Zwischen dem ersten und dem zweiten Sammelkanal sind die Röhren angeordnet, wobei die Röhren jeweils den ersten Sammelkanal mit dem zweiten Sammelkanal verbinden. Bevorzugt umfasst ein Batteriemodul im Bereich von 3 bis 10 Röhren. Beispielsweise werden 5 Röhren verwendet.A first collecting duct is preferably connected to an air inlet opening which is led out of the housing or is arranged on the surface, in particular a side surface, of the housing of the battery module. A second collecting duct is preferably connected to an air outlet opening which is likewise led out of the housing or is arranged on the surface of the housing of the battery module. The tubes are arranged between the first and the second collecting channel, the tubes each connecting the first collecting channel to the second collecting channel. A battery module preferably comprises in the range from 3 to 10 tubes. For example, 5 tubes are used.

Bevorzugt besteht das Gehäuse des Batteriemoduls aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Das Metall ist bevorzugt Aluminium, da dieses eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und gleichzeitig einen guten Schutz gegen mechanische Einwirkung bietet. Das Gehäuse wird dabei bevorzugt durch zwei Metall-Halbschalen gebildet. Alternativ dazu wird das Gehäuse durch eine Gehäuseschale und einen Deckel gebildet.The housing of the battery module preferably consists of a metal or a metal alloy. The metal is preferably aluminum, since it has good thermal conductivity and at the same time offers good protection against mechanical influences. The housing is preferably formed by two metal half-shells. Alternatively, the housing is formed by a housing shell and a cover.

Bevorzugt umfasst das Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen. Beispielsweise kann das Batteriemodul im Bereich von zwei bis 50 Batteriezellen aufweisen, besonders bevorzugt weist das Batteriemodul im Bereich von 4 bis 6 Batteriezellen auf.The battery module preferably comprises a plurality of battery cells. For example, the battery module can have in the range of two to 50 battery cells, particularly preferably the battery module has in the range of 4 to 6 battery cells.

Die Batteriezellen sind bevorzugt als Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen ausgestaltet, es können aber auch andere Zelltypen eingesetzt werden wie beispielsweise Nickel-Metallhydrid (NiMH) Zellen. Da das Batteriemodul ein stabiles Gehäuse aufweist, können auch Zelltypen verwendet werden, welche flexible Gehäuse aufweisen, wie beispielsweise sogenannte Pouch-Zellen.The battery cells are preferably designed as lithium-ion battery cells or lithium polymer battery cells, but other cell types can also be used, such as nickel metal hydride (NiMH) cells. Since the battery module has a stable housing, cell types can also be used which have flexible housings, such as so-called pouch cells.

Bevorzugt sind Hohlräume innerhalb des Gehäuses des Batteriemoduls mit einer wärmeleitenden Vergussmasse ausgefüllt. Als Vergussmasse kann beispielsweise ein Epoxidharz oder ein Silikon eingesetzt werden. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit können der Vergussmasse beispielsweise Metallpartikel zugegeben werden.Cavities within the housing of the battery module are preferably filled with a thermally conductive casting compound. For example, an epoxy resin or a silicone can be used as the potting compound. To increase the thermal conductivity, metal potting, for example, can be added to the potting compound.

Zur Bildung eines Batteriemoduls werden bevorzugt zwei Halbschalen aus Metall, insbesondere aus Aluminium, bereitgestellt. Alternativ kann das Gehäuse auch aus einer Schale und einem Deckel gebildet werden. In einer der Halbschalen bzw in der Schale wird nun eine Lage von Batteriezellen angeordnet. Auf diese erste Lage von Batteriezellen wird der Luftkanal platziert, welcher beispielsweise aus zwei Sammelkanälen und mehreren Röhren gebildet ist. Auf den Luftkanal wird anschließend eine zweite Lage von Batteriezellen angeordnet. Die Röhren sind mit Bezug zu den Batteriezellen bevorzugt derart angeordnet, dass jede der Zellen bevorzugt mindestens eine der Röhren berührt bzw. jeweils eine Röhre in der Nähe einer der Zellen ist. Bevorzugt liegen jeweils mindestens zwei Röhren in der Nähe einer Batteriezelle.To form a battery module, two half shells made of metal, in particular aluminum, are preferably provided. Alternatively, the housing can also be formed from a shell and a cover. A layer of battery cells is now arranged in one of the half shells or in the shell. The air duct, which is formed, for example, from two collecting ducts and a plurality of tubes, is placed on this first layer of battery cells. A second layer of battery cells is then arranged on the air duct. The tubes are preferably arranged with respect to the battery cells in such a way that each of the cells preferably touches at least one of the tubes or a tube is in the vicinity of one of the cells. At least two tubes are preferably located in the vicinity of a battery cell.

Durch Aufsetzen der zweiten Halbschale bzw. des Deckels wird das Gehäuse verschlossen, wobei noch verbleibende Hohlräume mit der Vergussmasse aufgefüllt werden. Das Verschließen des Gehäuses kann beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen der beiden Gehäusehalbschalen bzw. der Gehäuseschale mit dem Deckel erfolgen.The housing is closed by fitting the second half-shell or the cover, with any remaining cavities being filled with the sealing compound. The housing can be closed, for example, by gluing or welding the two housing half-shells or the housing shell to the cover.

In den Batteriezellen entstehende Wärme kann zum einen über das Gehäuse abgeführt werden, welches bevorzugt aus Aluminium und damit aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Zum anderen kann Wärme auf die im Kühlkanal strömende Luft übertragen und mit der Luft abgeführt werden.On the one hand, heat generated in the battery cells can be dissipated via the housing, which is preferably made of aluminum and thus of a metal with good thermal conductivity. On the other hand, heat can be transferred to the air flowing in the cooling duct and dissipated with the air.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, ein Verfahren zum Kühlen eines Batteriemoduls einer Drohne bereitzustellen, wobei die Drohne mindestens zwei Rotoren umfasst und wobei das Batteriemodul einen Kühlkanal umfasst, welcher über mindestens einen Luftkanal der Drohne in mindestens eine Luftöffnung mündet, wobei mit mindestens einem Rotor der Drohne ein Luftstrom erzeugt wird und der erzeugte Luftstrom an der mindestens einen Luftöffnung derart vorbeigeführt wird, dass über den an der Luftöffnung vorbeigeführten Luftstrom ein Sog erzeugt wird und Luft aus dem Luftkanal angesaugt wird und somit eine Luftströmung durch den Luftkanal und den damit verbunden Kühlkanal des Batteriemoduls erzeugt wird.Another aspect of the invention is to provide a method for cooling a battery module of a drone, the drone comprising at least two rotors and the battery module comprising a cooling channel which opens into at least one air opening via at least one air channel of the drone, with at least one rotor an air flow is generated for the drone and the air flow generated is guided past the at least one air opening in such a way that a suction is generated via the air flow passing the air opening and air is sucked in from the air duct and thus an air flow through the air duct and the cooling duct connected to it of the battery module is generated.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Drohne wird eine Kühlung mindestens eines Batteriemoduls durch eine Luftströmung verbessert, welche durch einen Kühlkanal im Batteriemodul geleitet wird. Vorteilhafterweise sind für das Erzeugen einer Luftströmung durch den Kühlkanal keine zusätzlichen aktiven Komponenten erforderlich. Die Luftströmung wird unabhängig vom Vorliegen äußerer Umstände immer dann erzeugt, wenn die Rotoren der Drohne in Betrieb sind und aufgrund des hohen Strombedarfs der Motoren der Drohne eine starke Erwärmung des Batteriemoduls eintritt. Die Luftströmung in dem Kühlkanal wird durch Ausnutzen einer Sogwirkung erzeugt, welche ein von den Rotoren der Drohne ohnehin erzeugter Luftstrom durch Vorbeiführen an der Luftöffnung verursacht.In the drone according to the invention, cooling of at least one battery module is improved by an air flow which is passed through a cooling channel in the battery module. Advantageously, no additional active components are required to generate an air flow through the cooling channel. The air flow is generated regardless of the presence of external circumstances whenever the drone's rotors are in operation and due to the high power requirements of the drone's motors, the battery module heats up considerably entry. The air flow in the cooling duct is generated by using a suction effect, which causes an air flow generated anyway by the rotors of the drone by passing the air opening.

Das Anordnen von zusätzlichen aktiven Komponenten wie Pumpen oder Ventilatoren zum Umwälzen eines Kühlmediums ist nicht erforderlich, wodurch Gewicht und Energie eingespart wird.The arrangement of additional active components such as pumps or fans for circulating a cooling medium is not necessary, which saves weight and energy.

Im Gegensatz zu einer Kühlung an der freien Luft oder durch einen Fahrtwind ist die durch die Sogwirkung der Rotoren angetriebene Luftströmung in dem Kühlkanal gut berechenbar, so dass eine ausreichende Kühlung des Batteriemoduls sichergestellt ist.In contrast to cooling in the open air or by an airstream, the air flow in the cooling channel, which is driven by the suction effect of the rotors, can be calculated well, so that sufficient cooling of the battery module is ensured.

Das zur Verwendung mit der Drohne eingerichtete Batteriemodul weist vorteilhafterweise eine Luftauslassöffnung auf, welche durch entsprechende Anordnung und einer Dichtung oder Kupplung schnell und einfach mit dem Luftkanal der Drohne verbunden werden kann. Eine Lufteinlassöffnung kann vorteilhafterweise an einer Position am Gehäuse des Batteriemoduls angeordnet sein, welche bei Einbau in die Drohne von außen frei zugänglich ist, so dass ein Ansaugen von Luft in den Kühlkanal durch die von den Rotoren verursachte Sogwirkung problemlos möglich ist.The battery module set up for use with the drone advantageously has an air outlet opening which can be quickly and easily connected to the air duct of the drone by means of an appropriate arrangement and a seal or coupling. An air inlet opening can advantageously be arranged at a position on the housing of the battery module that is freely accessible from the outside when installed in the drone, so that suction of air into the cooling channel is possible without any problems due to the suction effect caused by the rotors.

Des Weiteren wird das Gehäuse des Batteriemoduls bevorzugt aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit wie z.B. Aluminium gefertigt, so dass zusätzlich eine Kühlwirkung durch direkte Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft erfolgen kann. Hierzu ist es bevorzugt das Batteriemodul derart an der Drohne anzuordnen, dass zumindest Teile des Gehäuses des Batteriemoduls nicht von einem Drohnengehäuse überdeckt werden.Furthermore, the housing of the battery module is preferably made of a metal with good thermal conductivity, such as Made of aluminum, so that a cooling effect can also be achieved by directly emitting heat to the ambient air. For this purpose, it is preferred to arrange the battery module on the drone such that at least parts of the housing of the battery module are not covered by a drone housing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine perspektivische Darstellung einer Drohne mit einem Batteriemodul,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer Drohne mit einem Batteriemodul,
  • 3 ein Batteriemodul in einer Ansicht von oben und
  • 4 eine Schnittansicht eines Batteriemoduls von der Seite.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it
  • 1 a perspective view of a drone with a battery module,
  • 2nd 1 shows a schematic sectional view of a drone with a battery module,
  • 3rd a battery module in a view from above and
  • 4th a sectional view of a battery module from the side.

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the exemplary embodiments of the invention, the same or similar components and elements are denoted by the same reference numerals, and a repeated description of these components or elements is dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Drohne 10 mit einem Batteriemodul 100. Die in 1 dargestellte Drohne 10 weist einen Grundkörper 12 auf, an dem vier Arme 14 befestigt sind. Jeder der vier Arme 14 trägt jeweils einen Rotor 16. Das Batteriemodul 100, welches eine Lufteinlassöffnung 102 aufweist, ist von der Seite in den Grundkörper 12 der Drohne 10 eingeschoben und somit im Grundkörper 12 der Drohne 10 aufgenommen. 1 shows a perspective view of a drone 10th with a battery module 100 . In the 1 illustrated drone 10th has a basic body 12th on the four arms 14 are attached. Each of the four arms 14 carries one rotor each 16 . The battery module 100 which has an air inlet opening 102 has, is from the side in the base body 12th the drone 10th inserted and thus in the base body 12th the drone 10th added.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Drohne 10, wobei in dem in 2 dargestellten Ausschnitt ein Teil des Grundkörpers 12 und ein Arm 14 sowie der mit dem Arm 14 verbundene Rotor 16 dargestellt sind. Der Grundkörper 12 umfasst ein Drohnengehäuse 18 und einen Grundrahmen 20. Am Grundrahmen 20 sind die Motoren mit den Rotoren 16 befestigt. 2nd shows a schematic sectional view of the drone 10th , in which in 2nd detail shown part of the body 12th and an arm 14 and the one with the arm 14 connected rotor 16 are shown. The basic body 12th includes a drone housing 18th and a basic framework 20th . On the base frame 20th are the motors with the rotors 16 attached.

In dem Grundkörper 12 befindet sich das Batteriemodul 100, welches einen Kühlkanal 104 aufweist. Ein erstes Ende des Kühlkanals 104 ist mit einer Lufteinlassöffnung 102 verbunden. Ein zweites Ende des Kühlkanals 104 ist mit einer Luftauslassöffnung 116 verbunden. Die Luftauslassöffnung 116 geht in einen Luftkanal 22 über, welcher in der Drohne 10 innerhalb des Drohnengehäuses 18 angeordnet ist. Der Luftkanal 22 erstreckt sich ausgehend von der Luftauslassöffnung 116 durch den Arm 14 bis zu einer Luftöffnung 24, welche unterhalb des Rotors 16 angeordnet ist.In the main body 12th is the battery module 100 which has a cooling channel 104 having. A first end of the cooling channel 104 is with an air inlet opening 102 connected. A second end of the cooling channel 104 is with an air outlet opening 116 connected. The air outlet 116 goes into an air duct 22 about which one in the drone 10th inside the drone housing 18th is arranged. The air duct 22 extends from the air outlet opening 116 through the arm 14 up to an air opening 24th which are below the rotor 16 is arranged.

Wie in 2 skizziert, wird im Betrieb der Drohne 10 durch die Rotoren 16 ein Luftstrom 50 verursacht, welcher nach unten gerichtet ist. Die Luftöffnung 24 befindet sich stromabwärts, also unterhalb des Rotors 16, so dass der Luftstrom 50 an der Luftöffnung 24 vorbeigeführt wird. Durch die bewegte Luft wird ein Sog 54 verursacht, welcher Luft aus dem Luftkanal 22 durch die Luftöffnung 24 hindurch ansaugt. Dies wiederum verursacht eine Strömung 52 durch den Kühlkanal 104 und den Luftkanal 22. Wärme des Batteriemoduls 100 kann auf die durch den Kühlkanal 104 strömende Luft übertragen und damit abgeführt werden.As in 2nd outlined is in the operation of the drone 10th through the rotors 16 an air flow 50 caused which is directed downwards. The air opening 24th is located downstream, i.e. below the rotor 16 so the airflow 50 at the air opening 24th is led past. The moving air creates a suction 54 causes what air from the air duct 22 through the air opening 24th sucked through. This in turn creates a current 52 through the cooling channel 104 and the air duct 22 . Heat of the battery module 100 can on through the cooling channel 104 flowing air is transferred and thus removed.

3 zeigt eine Ansicht eines Batteriemoduls 100 von oben. Das Batteriemodul 100 umfasst ein Gehäuse 114, welches bevorzugt aus einem Metall besteht. Beispielsweise ist das Gehäuse 114 aus Aluminium gefertigt. Hierdurch weist das Gehäuse 114 eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und das Innere des Batteriemoduls 100 ist gut vor mechanischen Einwirkungen von außen geschützt. Das Gehäuse 114 besteht aus zwei Halbschalen, wobei in der Ansicht der 3 die obere Halbschale entfernt wurde, so dass ein Blick in das Innere des Batteriemoduls 100 möglich ist. 3rd shows a view of a battery module 100 from above. The battery module 100 includes a housing 114 , which preferably consists of a metal. For example, the housing 114 made of aluminum. As a result, the housing 114 high thermal conductivity on and the inside of the battery module 100 is well protected from external mechanical influences. The housing 114 consists of two half shells, the view of the 3rd the upper half shell was removed so that a look inside the battery module 100 is possible.

Im Inneren des Batteriemoduls 100 befinden sich mehrere Batteriezellen 112, wobei in der Ansicht der 3 zwei Batteriezellen 112 sichtbar sind. Zur Kühlung der Batteriezellen 112 ist ein Kühlkanal 104 vorgesehen, welcher einen ersten Sammelkanal 108 und einen zweiten Sammelkanal 109 umfasst. Der erste Sammelkanal 108 steht mit der Lufteinlassöffnung 102 in Verbindung und der zweite Sammelkanal 109 steht mit der Luftauslassöffnung 116 in Verbindung. Zwischen dem ersten Sammelkanal 108 und dem zweiten Sammelkanal 109 sind mehrere Röhren 106 angeordnet, wobei in dem Beispiel der 3 fünf Röhren 106 verwendet werden. Die Röhren 106 verbinden jeweils den ersten Sammelkanal 108 mit dem zweiten Sammelkanal 109. Sowohl die Röhren 106 als auch die Sammelkanäle 108, 109, welche gemeinsam den Kühlkanal 104 bilden, sind bevorzugt aus einem Metall wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium gefertigt. Luft kann durch die Lufteintrittsöffnung 102 in den Kühlkanal 104 einströmen und wird über die Luftaustrittsöffnung 116 wieder aus dem Kühlkanal 104 entnommen.Inside the battery module 100 there are several battery cells 112 , being in the view of 3rd two battery cells 112 are visible. For cooling the battery cells 112 is a cooling channel 104 provided which has a first collecting channel 108 and a second collection channel 109 includes. The first collecting channel 108 stands with the air inlet opening 102 in connection and the second collection channel 109 stands with the air outlet opening 116 in connection. Between the first collecting channel 108 and the second collecting channel 109 are several tubes 106 arranged, in the example of 3rd five tubes 106 be used. The tubes 106 connect the first collecting channel 108 with the second collecting channel 109 . Both the tubes 106 as well as the collection channels 108 , 109 , which together the cooling channel 104 form, are preferably made of a metal such as copper or aluminum. Air can pass through the air inlet opening 102 in the cooling channel 104 inflow and will through the air outlet 116 again from the cooling channel 104 taken.

Verbleibende Hohlräume im Inneren des Batteriemoduls 100 sind mit einer Vergussmasse 110 aufgefüllt, so dass ein guter Wärmeübergang zwischen den Batteriezellen 112 auf den Kühlkanal 104 und den Batteriezellen 112 und dem Gehäuse 114 möglich ist.Remaining cavities inside the battery module 100 are with a potting compound 110 filled up so that a good heat transfer between the battery cells 112 on the cooling channel 104 and the battery cells 112 and the housing 114 is possible.

4 zeigt eine Schnittansicht des Batteriemoduls der 3 von der Seite an der mit dem Bezugszeichen A markierten Linie. 4th shows a sectional view of the battery module of FIG 3rd from the side on the line marked with the reference symbol A.

In der Darstellung der 4 ist zu erkennen, dass innerhalb des Gehäuses 114 vier Batteriezellen 112 angeordnet sind, wobei jeweils zwei Batteriezellen 112 nebeneinander angeordnet sind und zwei Batteriezellen 112 übereinander gestapelt sind. Zwischen den beiden Lagen von Batteriezellen 112 verlaufen die Röhren 106 des Kühlkanals 104, wobei jeweils drei Röhren 106 eine der vier Batteriezellen 112 berühren bzw. sich in unmittelbarer Nähe zu einer der Batteriezellen 112 befinden.In the representation of the 4th can be seen that inside the case 114 four battery cells 112 are arranged, each with two battery cells 112 are arranged side by side and two battery cells 112 are stacked on top of each other. Between the two layers of battery cells 112 run the tubes 106 of the cooling channel 104 , with three tubes each 106 one of the four battery cells 112 touch or in close proximity to one of the battery cells 112 are located.

Des Weiteren ist in der 4 gut zu erkennen, dass Hohlräume zwischen den Batteriezellen 112, den Röhren 106 und dem Gehäuse 114 mit der Vergussmasse 110 aufgefüllt sind. Somit kann Wärme von den Batteriezellen 112 gut auf das Gehäuse 114 und die Röhren 106 übertragen werden.Furthermore, in the 4th well recognizable that voids between the battery cells 112 , the tubes 106 and the housing 114 with the potting compound 110 are filled. This allows heat from the battery cells 112 good on the case 114 and the tubes 106 be transmitted.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the scope specified by the claims, which lie within the framework of professional action.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
Drohnedrone
1212th
GrundkörperBasic body
1414
Armpoor
1616
Rotorrotor
1818th
DrohnengehäuseDrone housing
2020th
GrundrahmenBase frame
2222
LuftkanalAir duct
2424th
Luftöffnung Air opening
5050
LuftstromAirflow
5252
Strömungflow
5454
Sog So-called
100100
BatteriemodulBattery module
102102
LufteinlassöffnungAir inlet opening
104104
KühlkanalCooling channel
106106
Röhretube
108108
1. Sammelkanal 1 . Collecting channel
109109
2. Sammelkanal 2nd . Collecting channel
110110
VergussmasseSealing compound
112112
BatteriezelleBattery cell
114114
Gehäusecasing
116116
LuftauslassöffnungAir outlet opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016210627 A1 [0003]DE 102016210627 A1 [0003]
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Claims (15)

Drohne (10) umfassend mindestens ein Batteriemodul (100) und mindestens zwei Motoren mit verbundenen Rotoren (16), wobei das Batteriemodul (100) einen Kühlkanal (104) umfasst, der zur Kühlung des Batteriemoduls (100) mit Luft durchströmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne (10) mindestens einen Luftkanal (22) aufweist, wobei ein erstes Ende des Luftkanals (22) in den Kühlkanal (104) des mindestens einen Batteriemoduls (100) mündet und ein zweites Ende des Luftkanals (22) in eine Luftöffnung (24) mündet, welche in Strömungsrichtung gesehen derart unterhalb eines Rotors (16) angeordnet ist, dass ein vom Rotor (16) verursachter Luftstrom (50) an der Luftöffnung (24) vorbeigeführt wird, wobei durch den an der Luftöffnung (24) vorbeigeführten Luftstrom (50) ein Sog (54) erzeugt wird und Luft aus dem Luftkanal (22) angesaugt wird.Drone (10) comprising at least one battery module (100) and at least two motors with connected rotors (16), the battery module (100) comprising a cooling channel (104) through which air can flow to cool the battery module (100), thereby characterized in that the drone (10) has at least one air duct (22), a first end of the air duct (22) opening into the cooling duct (104) of the at least one battery module (100) and a second end of the air duct (22) in one Air opening (24) opens, which, viewed in the direction of flow, is arranged below a rotor (16) in such a way that an air flow (50) caused by the rotor (16) is guided past the air opening (24), the air opening (24) passing through the passing air stream (50) a suction (54) is generated and air is sucked out of the air duct (22). Drohne (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne (10) einen Grundkörper (12) aufweist, welcher das mindestens eine Batteriemodul (100) aufnimmt, und die Drohne (10) für jeden Rotor (16) einen mit dem Grundkörper (12) verbundenen Arm (14) aufweist, der den jeweiligen Rotor (16) trägt, wobei mindestens ein Arm (14) eine Luftöffnung (24) und einen Luftkanal (22) aufweist.Drone (10) after Claim 1 characterized in that the drone (10) has a base body (12) which receives the at least one battery module (100), and the drone (10) has an arm (14) connected to the base body (12) for each rotor (16) ) which carries the respective rotor (16), at least one arm (14) having an air opening (24) and an air duct (22). Drohne (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Arme (14) jeweils eine Luftöffnung (24) und einen Luftkanal (22) aufweist.Drone (10) after Claim 2 , characterized in that each of the arms (14) each has an air opening (24) and an air duct (22). Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftöffnung (24) ringförmig oder in Form eines Ausschnitts eines Rings ausgestaltet ist, wobei die Luftöffnung (24) derart ausgeführt und angeordnet ist, dass ein Rotor (16) der Drohne (10) oberhalb des Zentrums des Rings bzw. der Ringform angeordnet ist.Drone (10) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the air opening (24) is annular or in the form of a section of a ring, the air opening (24) being designed and arranged such that a rotor (16) of the drone (10) above the center of the ring or the ring shape is arranged. Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne (10) mindestens eine Lufteinlassöffnung (102) aufweist, welche fluidisch mit dem Kühlkanal (104) des Batteriemoduls in Verbindung steht.Drone (10) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the drone (10) has at least one air inlet opening (102) which is fluidly connected to the cooling channel (104) of the battery module. Drohne (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lufteinlassöffnungen (104) am Boden des Grundkörpers (12), an der Seite des Grundkörpers (12) und/oder an der Oberseite des Grundkörpers (12) angeordnet ist.Drone (10) after Claim 5 , characterized in that at least one of the air inlet openings (104) is arranged on the bottom of the base body (12), on the side of the base body (12) and / or on the top of the base body (12). Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (100) ein Gehäuse (114) aus einem Metall aufweist.Drone (10) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the battery module (100) has a housing (114) made of a metal. Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (100) eine Vielzahl von Batteriezellen (112) umfasst.Drone (10) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the battery module (100) comprises a plurality of battery cells (112). Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (100) eine Vielzahl von Röhren (106) umfasst, welche in mindestens einen Sammelkanal (108, 109) münden, wobei die Vielzahl von Röhren und der mindestens eine Sammelkanal (108, 109) den Kühlkanal (104) bilden.Drone (10) according to one of the Claims 1 to 8th characterized in that the battery module (100) comprises a plurality of tubes (106) which open into at least one collecting duct (108, 109), the plurality of tubes and the at least one collecting duct (108, 109) the cooling duct (104 ) form. Drohne (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlräume innerhalb des Gehäuses (114) des Batteriemoduls (100) mit einer wärmeleitenden Vergussmasse (119) ausgefüllt sind.Drone (10) according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that cavities within the housing (114) of the battery module (100) are filled with a thermally conductive casting compound (119). Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (100) derart mit dem Grundkörper (12) der Drohne (10) verbunden ist, dass es werkzeuglos auswechselbar ist.Drone (10) according to one of the Claims 1 to 10th , characterized in that the battery module (100) is connected to the base body (12) of the drone (10) such that it can be replaced without tools. Batteriemodul (100) zur Verwendung mit einer Drohne (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfassend ein Gehäuse (114), eine Vielzahl von Batteriezellen (112) und einen Kühlkanal (104), wobei das Gehäuse (114) eine mit dem Kühlkanal (104) verbundene Lufteinlassöffnung (102) und einen mit dem Kühlkanal (104) verbundene Luftauslassöffnung (116) umfasst und wobei die Luftauslassöffnung (116) zur Verbindung mit einem Luftkanal (22) der Drohne (10) eingerichtet ist.Battery module (100) for use with a drone (10) according to one of the Claims 1 to 11 comprising a housing (114), a plurality of battery cells (112) and a cooling duct (104), the housing (114) having an air inlet opening (102) connected to the cooling duct (104) and an air outlet opening (connected to the cooling duct (104) 116) and wherein the air outlet opening (116) is set up for connection to an air duct (22) of the drone (10). Batteriemodul (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (100) eine Vielzahl von Röhren (106) umfasst, welche in mindestens einen Sammelkanal (108, 109) münden, wobei die Vielzahl von Röhren und der mindestens eine Sammelkanal (108, 109) den Kühlkanal (104) bilden.Battery module (100) after Claim 12 characterized in that the battery module (100) comprises a plurality of tubes (106) which open into at least one collecting duct (108, 109), the plurality of tubes and the at least one collecting duct (108, 109) the cooling duct (104 ) form. Batteriemodul (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (114) aus einem Metall besteht und Hohlräume innerhalb des Gehäuses (114) mit einer wärmeleitenden Vergussmasse (110) ausgefüllt sind.Battery module (100) after Claim 12 or 13 , characterized in that the housing (114) consists of a metal and cavities within the housing (114) are filled with a thermally conductive casting compound (110). Verfahren zum Kühlen eines Batteriemoduls (100) einer Drohne (10), welche mindestens zwei Rotoren (16) umfasst, wobei das Batteriemodul (100) einen Kühlkanal (104) umfasst, welcher über mindestens einen Luftkanal (22) der Drohne (10) in mindestens eine Luftöffnung (24) mündet, wobei mit mindestens einem Rotor (16) der Drohne (10) ein Luftstrom (50) erzeugt wird und der erzeugte Luftstrom (50) an der mindestens einen Luftöffnung (24) derart vorbeigeführt wird, dass über den an der Luftöffnung (24) vorbeigeführten Luftstrom (50) ein Sog (54) erzeugt wird und Luft aus dem Luftkanal (22) angesaugt wird und somit eine Luftströmung (52) durch den Luftkanal (22) und den damit verbunden Kühlkanal (104) des Batteriemoduls (100) erzeugt wird.Method for cooling a battery module (100) of a drone (10), which comprises at least two rotors (16), the battery module (100) comprising a cooling channel (104), which via at least one air channel (22) of the drone (10) in at least one air opening (24) opens, an air flow (50) being generated with at least one rotor (16) of the drone (10) and the generated air flow (50) being guided past the at least one air opening (24) in such a way that the a suction (54) is generated at the air flow (50) leading past the air opening (24) and air is sucked out of the air duct (22) and thus an air flow (52) through the air duct (22) and the cooling channel (104) of the battery module (100) connected to it is generated.
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