包括多个电池和排出系统的用于运载工具的组件的制作方法

1.本发明涉及一种用于运载工具、特别是飞行器的组件，其中，所述组件包括多个电池和布置成从将流体排离运载工具的排出系统。本发明还涉及装配有这种组件的运载工具。


背景技术：

2.飞行器通常包括电池，特别是锂离子电池，以向飞行器上的设备供电。
3.图7示出了根据现有技术的装置。该装置具有两个电池块102a－b，每个电池块包括至少一个电池，并且每个电池块102a－b包含在由壁界定的封壳104a－b中，在所述电池块102a－b中的一个电池发生故障的情况下，该壁限定电池块102a－b。
4.如果电池损坏，气体可在封壳104a－b内传播。为了排出这些气体，飞行器具有排出系统110以将气体排出到飞行器外部。
5.排出系统110用于两个电池块102a－b，并包括布置在飞行器蒙皮108中的出口孔口106、t形配件114、以及对于每个电池块102a－b的排出管道112a－b，该排出管道流体连接在相关联的封壳104a－b与t形配件114的入口之一之间。
6.排出系统110还包括流体连接在t形配件114的出口与出口孔口106之间的输出管道118。
7.t形配件114装配有止回阀116，在本例中止回阀为球件的形式，该球件根据每个排出管道112a－b中的压力在t形配件的两个入口之间运动，以交替地关闭所述入口，从而使得气体能够从一个排出管道112a－b流到出口孔口106。
8.因此，在电池块102a出现问题的情况下，加压气体流动穿过排出管道112a，并将球件推抵另一排出管道112b，以关闭所述管道并防止流体流向电池块102b。气体随后穿过出口管道118至出口孔口106。
9.如果电池损坏，电池会产生过压，该过压穿过管道112a－b和118以及t形配件114传播。为了承受该过压，管道112a－b和118必须相对坚固。为了确保这样的强度，管道由金属制成，这使得排出系统110相对沉重，并且对飞行器燃料消耗有负面影响。
10.此外，在使用球件的情况下，需要防止球件因冻结而卡住的装置，这甚至使得排出系统110更重。


技术实现要素：

11.本发明的一个目的是提出一种用于运载工具，特别是飞行器的组件，其中，所述组件包括多个电池和布置成将流体排离运载工具的排出系统，并且其中，该排出系统比现有技术中的轻。
12.为此目的，提出了一种用于运载工具的组件，所述组件包括：
13.－至少两个电池块，每个电池块包括至少一个电池；
14.－对于每个电池块有壳体，所述电池块被封围在该壳体中，并且该壳体具有连接
面；
15.－出口孔口，其布置成穿过运载工具的外蒙皮；
16.－流体连接到出口孔口的主管道；
17.－对于每个壳体有排出管道，其流体连接在所述壳体的连接面与主管道之间；以及
18.－第一类阻尼单元，其处于每个连接面与相关联的排出管道之间的结合处；以及第二类阻尼单元，其处于主管道与出口孔口之间的结合处，其中，每个阻尼单元设计成限制从所述壳体向所述出口孔口传播的过压的幅度；
19.其中，该组件包括与每个壳体相关联的由壁界定的封壳，其中，所述壳体和与所述壳体相关联的第一类阻尼单元位于所述封壳中，并且其中，每个排出管道穿过相关封壳的壁流体连接到相关联的连接面，其中，每个所述第一类阻尼单元具有弱化区、底盘、闸板、致动器，弱化区形成在壳体的连接面中，底盘密封地紧固在排出管道与壳体连接面之间并包括窗口，该窗口穿过所述底盘并面向弱化区，闸板安装在底盘上并且可在关闭位置与打开位置之间交替运动，该闸板在关闭位置关闭窗口，在打开位置不关闭窗口，致动器布置成使闸板从打开位置运动到关闭位置，反之亦然，其中，每个封壳装配有压力传感器和温度传感器，它们用以测量所述封壳内的压力和温度；并且该组件具有控制单元，其布置成接收由压力传感器和温度传感器发送的测量值并控制每个致动器。
20.这样的组件使得尤其在电池损坏的情况下能够减弱过压。
21.有利地，每个封壳具有温度传感器以测量所述封壳内的温度，该组件具有：包含加压惰性气体的储罐；溢流管道网络，其一端通过起始电磁阀流体连接到储罐，一端对于每个封壳通过终点电磁阀流体连接到所述封壳，一端通过终点电磁阀流体连接到主管道；以及次级控制单元，其布置成接收由温度传感器发送的测量值并命令每个电磁阀关闭或打开。
22.本发明还提出了一种飞行器，其包括外蒙皮以及至少一个根据前述变型之一的组件。
附图说明
23.在下文给出的对一示例实施例的描述中，更清楚地阐释了本发明的上述及其它特征，所述描述参照附图给出，附图中：
24.图1是根据本发明的飞行器的侧视图；
25.图2是根据本发明第一实施例的组件的示意图；
26.图3是根据本发明第二实施例的组件的示意图；
27.图4是根据本发明第一实施例的阻尼单元的剖视图；
28.图5是根据本发明第二实施例的阻尼单元的剖视图；
29.图6是根据本发明第三实施例的阻尼单元的剖视图；
30.图7是根据现有技术的组件的示意图。
具体实施方式
31.图1示出了飞行器100，其包括具有外蒙皮158的机身102，根据本发明的组件150紧固在该机身102内，如图2示意性所示的本发明第一实施例，以及图3示意性所示的本发明第
二实施例。尽管本发明更具体地描述了飞行器，但它可以应用于任何在运行中携带电池块的运载工具。
32.在本发明第一实施例中，组件150包括多个电池块152a－c，每个电池块152a至152c封围在壳体202中，该壳体202限定电池块152b－c并具有连接面203。在图2和图3所示的本发明实施例中，有三个电池块152a－c，但可以使用至少两个电池块152a－c来实现本发明。
33.每个电池块152a－c具有至少一个电池、尤其是锂离子电池。这些电池旨在经由在电池与电气设备之间运行的电导体(未示出)为飞行器100的电气设备供电。
34.组件150还具有排出系统160，其具有：布置成穿过飞行器100的外蒙皮158的出口孔口156；流体连接到出口孔口156的主管道161；对于每个壳体202，有排出管道162a－c，其流体连接在相关联的壳体202的连接面203与主管道161之间，并经由主管道161至出口孔口156。
35.因此，在电池块152a－c出现问题的情况下，加压气体通过对应的排出管道162a－c流至主管道161和出口孔口156。
36.取决于电池块152a－c的问题，可能导致过压。然后，该过压可通过排出管道162a－c和主管道161传播。
37.为了防止这种过压传播，排出系统160包括：第一类阻尼单元170a－c，其处于每个连接面203与相关联的排出管道162a－c之间的结合处；以及第二类阻尼装置170d，其处于主管道161与出口孔口156之间的结合处。
38.每个阻尼单元170a－d用以限制从壳体202向排出系统160中的出口孔口156传播的过压的幅度，并且不再需要重型刚性管道，从而允许使用较轻的管道。
39.根据本发明的排出系统160不再需要带有止回阀系统的t形配件，从而能够实现更简单的所需维护更少的装置。也可以安装两个以上的电池块152a－c。
40.与壳体202相关联的每个第一类阻尼单元170a－c使得从所述壳体202出来穿过连接面203朝向出口孔口156的任何过压能够被减弱，并且如果从另一壳体202产生过压，则执行止回阀的功能。
41.如果电池损坏并产生过压，则对应的第一类阻尼单元170a减弱穿过对应的排出管道162a和主管道161传播的过压，如果到达主管道161的过压仍相对大，则在出口孔口156处的第二类阻尼单元170d在所述过压被排放到外部之前减弱该过压。
42.在本发明的第二实施例中，每个壳体202位于由壁205界定的封壳154a－c中，该壁205限定封围在所述壳体202中的电池块152a－c和与所述壳体202相关联的第一类阻尼单元170a－c。
43.每个排出管道162a－c穿过相关联的封壳154a－c的壁205流体连接到对应壳体202的连接面203。
44.图4至图6示出了阻尼单元370、470、570的不同实施例。图4至图6中的每一个示出了在壳体302、402、502的连接面303、403、503与相关联的排出管道312、412、512之间的结合处的第一类阻尼单元370、470、570。自然地，每个第一类阻尼单元370、470、570可以采用所提出的不同形式中的一种或其他种。
45.在每个实施例中，壳体302、402、502被紧固至飞行器100的结构。在壳体302、402、
502处于封壳354、454、554中的情况下，封壳354、454、554的壁372、472、572也使用第一紧固装置103紧固至飞行器100的结构。
46.然后，无论所述壳体302、402、502是否位于封壳354、454、554中，都可以使用紧固装置101将壳体302、402、502紧固至封壳354、454、554的壁372、472、572或直接紧固至飞行器100的结构。
47.在图4所示的实施例中，第一类阻尼单元370包括破裂盘304，其形成壳体302的连接面303，电池块352封围在壳体302中。破裂盘304是设计成当施加在所述盘上的压力达到预先确定的阈值时就破裂的壁，并且其机械强度值低于壳体302的其他面的机械强度，以确保破裂盘304在所述其他面之前破裂。
48.第一类阻尼单元370还具有波纹管306，该波纹管具有绕破裂盘304密封地紧固至壳体302的第一端和密封地紧固至排出管道312的入口的第二端。因此，如果在电池块352中产生过压，则过压会破坏破裂盘304，这会减小其振幅，并且波纹管306会在过压的作用下膨胀，这也会减小所述振幅。
49.在第二实施例中，为了例如在波纹管306断裂的情况下限制过压，封壳354的壁372封围电池块352、电池块的壳体302、排出管312的入口和波纹管306。
50.在图4所示的本发明实施例中，波纹管306的每一端具有裙部308以固定该波纹管，此例中使用绕裙部308的螺母310将该裙部分别紧固至壳体302或排出管道312。为了完成密封，将环形垫圈312夹在裙部308与壳体302之间，并且将环形垫圈314夹在裙部308与排出管道312之间。
51.在图5所示的实施例中，第一类阻尼单元470包括弱化区405，其由壳体402的连接面403形成，电池块452封围在壳体402中。弱化区405例如是孔口、或预切割区、或厚度小于壳体402的其他面部的区。通常，弱化区405的机械强度值低于壳体402的其他面部的机械强度。
52.第一类阻尼单元470还具有紧固在壳体402的连接面403与排出管道412的入口之间的破裂盘404。为此，阻尼单元470具有底盘413，破裂盘404保持成抵靠底盘414。底盘413紧固至飞行器100的结构或封壳454的壁472所在之地。
53.第一类阻尼单元470还具有：第一波纹管406a，其第一端绕弱化区405密封地紧固至壳体402，而第二端密封地紧固至破裂盘404的第一面部；第二波纹管406b，其第一端密封地紧固至破裂盘404的第二面部，而第二端密封地紧固至排出管道412的入口。破裂盘404的两个面部彼此相反。
54.因此，如果在电池块452中产生过压，则该过压会破坏破裂盘404，这会减小其振幅，并且波纹管406a－b会在过压的作用下膨胀，这也会减小所述振幅。
55.在第二实施例中，为了例如在波纹管406a－b断裂的情况下限制过压，封壳454的壁472封围电池块452、其壳体402、排出管412的入口、破裂盘404和波纹管406a－b。
56.在图5所示的本发明实施例中，每个波纹管406的每一端具有裙部以紧固该波纹管，此例中使用绕裙部的螺母将该裙部紧固至破裂盘404和壳体402或排出管道312。为了完成密封，将环形垫圈夹在每个裙部与对应的配对件之间。
57.在图6所示的实施例中，第一类阻尼单元570包括弱化区505，其由壳体502的连接面503形成，电池块552封围在壳体502中。弱化区505例如是孔口、或预切割区、或厚度小于
壳体502的其他面部的区。通常，弱化区505的机械强度值低于壳体502的其他面部的机械强度。
58.第一类阻尼单元570还具有底盘514，其密封地紧固在排出管道512与壳体502的连接面503之间。在图6所示的本发明实施例中，底盘514紧固并装配在排出管道512的入口内。
59.在这种情况下，由紧固在底盘514与壳体502之间的两个环形垫圈520密封该紧固。
60.底盘514具有横穿底盘的窗口516和安装在底盘514上的闸板518，闸板518可在关闭位置与打开位置之间交替运动，闸板518在关闭位置关闭窗口516，在打开位置不关闭窗口516。窗口516面对弱化区505。
61.为了防止闸板518过早打开，阻尼单元570还具有复位装置507，诸如将闸板516限制在关闭位置的弹簧。由复位装置507施加的力应足以将闸板518保持在关闭位置，但当施加在闸板518上的压力超过阈值时，不应阻止闸板517打开。
62.在图6所示的本发明实施例中，闸板518安装成可旋转运动，并朝向排出管道512打开，而复位装置507例如是扭转弹簧。
63.因此，如果在电池块552中产生过压，则该过压将闸板518推向打开位置以打开窗口516，这减小了过压的幅度。
64.在第二实施例中，为了例如在环形垫圈520断裂的情况下限制过压，封壳554的壁572封围电池块552、其壳体502、排出管512的入口、底盘514和闸板518。
65.在闸板518中有孔522以平衡其两侧的压力，该孔例如直径为1毫米至2毫米的数量级。
66.参考图4至图6描述的不同实施例与第一类阻尼单元相关联。对于第二类阻尼单元，使用排出管道312、412、512的出口代替壳体302、402、502，并且使用出口孔口156代替排出管道314、412、512。然后，在排出管道312、412、512的出口处设置破裂盘或闸板，并且波纹管(如果存在)设置在排出管道312、412、512的入口与出口孔口156之间。
67.图4至图6所示的实施例是被动阻尼单元，但也可以使用主动阻尼单元。
68.在图6所示的实施例中，由致动器509代替复位装置507，致动器例如是马达或千斤顶，布置成使闸板518从打开位置运动到关闭位置，反之亦然。
69.组件150还包括控制单元178，其例如包括由通信总线连接的以下部件：中央处理器(cpu)；随机存取存储器(ram)；只读存储器(rom)；诸如硬盘的储存单元或诸如安全数字(sd)卡读取器的储存介质读取器；至少一个通信接口，其使得控制单元178主要能够与每个致动器509通信。
70.处理器能够执行从rom、从外部存储器(未示出)、从储存介质(诸如sd卡)或从通信网络加载到ram中的指令。当设备通电时，处理器能够从ram读取指令并执行所述指令。这些指令形成计算机程序，该计算机程序使处理器cpu实施以下描述的部分或所有的算法和步骤。
71.以下描述的一些或所有算法及步骤可以通过使用诸如数字信号处理器(dsp)或微控制器之类的可编程机器执行成组指令来以软件形式实施，或者可以使用例如现场可编程门阵列(fpga)或特定应用集成电路(asic)之类的专用部件或机器以硬件形式实施。
72.每个封壳154a－c装配有传感器系统176，该传感器系统具有压力传感器和温度传感器，用以测量所述封壳154a－c内的压力和温度，并且控制单元178布置成接收由压力传
感器和温度传感器发送的测量值。
73.控制单元178使用该信息来确定封壳154a－c之一是否存在问题。因此，若封壳154a－c中的温度和/或压力超过预先确定的阈值，则封壳154a－c中存在问题；若所述封壳154a－c中的温度或压力都未超过预先确定的阈值，则封壳154a－c中没有问题。
74.根据一个具体实施例，每个封壳154a－c都装配有这种第一类阻尼单元。在正常运行中，即当没有检测到问题时，控制单元178命令与每个封壳154a－c相关联的致动器509将相关联的闸板518定位在打开位置；而当在封壳154a－c中检测到问题时，控制单元178命令对应于未检测到问题的封壳154a－c的每个致动器509将对应闸板518定位在关闭位置。因此，如果在封壳154a－c中检测到问题，则关闭与另一封壳154a－b相对应的闸板518，以防止传播到健康封壳154a－c，并减小过压的幅度。
75.根据另一具体实施例，每个封壳154a－c装配有这种第一类阻尼单元。在正常运行中，控制单元178命令每个封壳154a－c的致动器509将相关联的闸板518定位在关闭位置；而当在封壳154a－c中检测到问题时，控制单元175命令对应于所述封壳154a－d的致动器508将对应闸板518定位在打开位置。因此，如果在封壳154a－c中检测到问题，则打开对应于所述封壳154a－c的闸板518以降低过压的幅度。
76.根据一个具体实施例，组件150具有：储罐180，其包含加压惰性气体；溢流管道182的网络，溢流管道182网络的一端通过起始电磁阀179流体连接至储罐180，一端对于每个封壳154a－c流体连接至所述封壳154a－c，一端流体连接至主管道161。
77.对于每个封壳154a－c和主管道161，组件150还具有终点电磁阀181，其安装在分别流体连接至所述封壳154a－c或所述主管道161的端部。
78.因此，当起始电磁阀179打开时，惰性气体穿过溢流管道182的网络扩散，并且当惰性气体穿过主管道161扩散时，根据哪个终点电磁阀181打开，惰性气体分别扩散到封壳154a－c或主管道161中和排出管道162a－c中。
79.可以用上述任一主动实施例或被动实施例来实施该实施例。
80.组件150还具有次级控制单元，其可以是与以上描述相同的，也可以是与之通信的另一个同类型的。在图3所示的本发明实施例中，次级控制单元被认为是控制单元178。
81.如在主动实施例中，每个封壳154a－c包括传感器系统176，其具有温度传感器以测量所述封壳154a－c内的温度，次级控制单元178布置成接收每个温度传感器所发送的测量值，并命令起始电磁阀179交替打开或关闭，以及命令每个终点电磁阀181打开或关闭。如前所述，次级控制单元178确定封壳154a－c之一是否存在问题。因此，如果温度超过预先确定的阈值，则封壳154a－c中存在问题；如果温度没有超过预先确定的阈值，则没有问题。
82.在正常运行中，次级控制单元178命令起始电磁阀179关闭，从而防止惰性气体流入封壳154a－c和主管道161中。
83.如果在封壳154a－c中检测到问题，则次级控制单元178命令起始电磁阀179打开，这使得惰性气体能够流过溢流管道182的网络，并且次级控制单元175命令对应于每个问题封壳154的终点电磁阀181打开，而其他封壳154a－c和主管道161的终点电磁阀181关闭。
84.惰性气体的这种注入有助于减少过热并防止在检测到问题的封壳154a－c中形成任何起火。
85.此外，每个终点电磁阀181较佳地是止回阀，以防止惰性气体或过压气体从封壳
154a－c扩散至储罐180。

技术特征：
1.用于运载工具(100)的组件(150)，所述组件(150)包括：－至少两个电池块(152a－c)，每个所述电池块包括至少一个电池；－对于每个电池块(152a－c)而言的壳体(202、302、402、502)，所述电池块(152a－c)被封围在所述壳体中，并且所述壳体具有连接面(203、303、403、503)；－出口孔口(156)，所述出口孔口布置成穿过所述运载工具(100)的外蒙皮(158)；－流体连接至所述出口孔口(156)的主管道；－对于每个壳体(202、302、402、502)而言的排出管道(162a－c、312、412、512)，所述排出管道流体连接在所述壳体(202、302、402、502)的连接面(203、303、403、503)与所述主管道(161)之间；以及－第一类阻尼单元(170a－c、370、470、570)，所述第一类阻尼单元处于每个连接面(203、303、403、503)与相关联的排出管道(162a－c、312、412、512)之间的结合处；以及第二类阻尼单元(170d)，所述第二类阻尼单元处于所述主管道(161)与所述出口孔口(156)之间的结合处，其中，每个阻尼单元(170a－d、370、470、570)设计成限制从所述壳体(202、302、402、502)向所述出口孔口(156)传播的过压的幅度；其中，所述组件(150)包括与每个所述壳体(202、302、402、502)相关联的由壁(205、372、472、572)界定的封壳(154a－c、354、454、554)，所述壳体(202、302、402、502)和与所述壳体(202、302、402、502)相关联的所述第一类阻尼单元(170a－c、370、470、570)安置于所述封壳中，并且其中，每个排出管道(162a－c、312、412、512)穿过对应封壳(154a－c)的所述壁(205)流体连接到相关联的连接面(203、303、403、503)，其中，每个所述第一类阻尼单元(570)具有弱化区(505)、底盘(514)、闸板(518)、致动器(509)，所述弱化区形成在所述壳体(502)的所述连接面(503)中，所述底盘密封地紧固在所述排出管道(512)与所述壳体(502)的连接面(503)之间并包括窗口(516)，所述窗口穿过所述底盘并面向所述弱化区(505)，所述闸板安装在所述底盘(514)上并且能在关闭位置与打开位置之间交替运动，在所述关闭位置，所述闸板(518)关闭所述窗口(516)，在所述打开位置，所述闸板(518)不关闭所述窗口(516)，所述致动器(509)布置成使所述闸板(518)从所述打开位置运动到所述关闭位置，反之亦然，其中，每个封壳(154a－c)装配有压力传感器和温度传感器，它们用以测量所述封壳(154a－c)内的压力和温度，并且其中，所述组件(150)具有控制单元(178)，所述控制单元布置成接收由所述压力传感器和所述温度传感器发送的测量值并控制每个致动器(509)。2.根据权利要求1所述的组件(150)，其特征在于，每个封壳(154a－c)具有温度传感器以测量所述封壳(154a－c)内的温度，其中，所述组件(150)具有：包含加压惰性气体的储罐(180)；溢流管道(182)的网络，其一端通过起始电磁阀(179)流体连接至所述储罐(180)，对于每个封壳(154a－c)而言，一端通过终点电磁阀(181)流体连接至所述封壳(154a－c)，一端通过终点电磁阀(181)流体连接至所述主管道(161)；以及次级控制单元(178)，所述次级控制单元布置成接收由每个温度传感器发送的测量值并命令每个电磁阀(179、181)关闭或打开。3.飞行器(100)，所述飞行器包括外蒙皮(158)和至少一个根据权利要求1所述的组件。

技术总结
用于运载工具的组件(150)，该组件包括：至少两个电池块(152a－c)，每个电池块具有壳体(202)，所述电池块(152a－c)封围在壳体(202)中，并且壳体具有连接面(203)；处于运载工具的外蒙皮(158)中的出口孔口(156)；连接到出口孔口(156)的主管道(161)；对于每个壳体(202)而言连接在连接面(203)与主管道(161)之间的排出管道(162a－c)；阻尼单元(170a－c)，其处于每个连接面(203)与排出管道(161a－c)之间的结合处；阻尼单元(170d)，其处于主管道(161)与出口孔口(156)之间的结合处，其中，每个阻尼单元(170a－d)限制从所述壳体(202)向出口孔口(156)传播的过压的幅度。这样的组件使得尤其在电池损坏的情况下能够减弱过压。在电池损坏的情况下能够减弱过压。在电池损坏的情况下能够减弱过压。


技术研发人员：G
受保护的技术使用者：空中客车西班牙运营有限责任公司
技术研发日：2022.11.25
技术公布日：2023/5/26