[發(fā)明專(zhuān)利]電池冷卻裝置、電池模塊以及飛行器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210163349.1
• 申請(qǐng)日: 2022-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115020857A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·齊格勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沃科波特有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/613
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/613;H01M10/62;H01M10/6569;H01M50/24
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 桑傳標(biāo)

本發(fā)明涉及一種電池冷卻裝置、電池模塊以及飛行器，所述電池冷卻裝置用于冷卻電動(dòng)飛行器的至少一個(gè)電池單元(1)且具有潛熱蓄熱器(3)。重要的是，圍繞所述電池單元布置有多層系統(tǒng)，所述多層系統(tǒng)包括至少兩層由防火材料組成的層和一層由潛熱蓄熱器(3)的相變材料組成的層，所述多層系統(tǒng)的朝向電池單元(1)的內(nèi)層(2)和所述多層系統(tǒng)的朝向周?chē)h(huán)境的外層(4)由所述防火材料構(gòu)成，并且設(shè)置在內(nèi)層(2)和外層(4)之間的中間層由潛熱蓄熱器(3)的相變材料構(gòu)成，以及，所述防火材料構(gòu)造成至少形成兩層，所述防火材料的第一層(2.1、4.1)構(gòu)造成機(jī)械穩(wěn)定的層，并且所述防火材料的第二層(2.2、4.2)包括水合材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于冷卻電動(dòng)飛行器的至少一個(gè)電池單元的電池冷卻裝置。本發(fā)明還涉及一種電池模塊以及一種垂直起降的飛行器。

背景技術(shù)

電或部分電(混合)驅(qū)動(dòng)的飛行器通常由電池供電。這些電池需要受控的熱管理，以確保電池單元在工作期間不會(huì)達(dá)到臨界溫度。否則，在電池單元過(guò)度過(guò)熱時(shí)或發(fā)生機(jī)械損傷時(shí)，電池單元內(nèi)部的隔膜可能發(fā)生破壞，從而會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部短路和由此引起的放熱反應(yīng)，即電池單元的所謂熱失控(也就是“Thermal Runaway”)。

對(duì)此，由現(xiàn)有技術(shù)已知的是，使用所謂的相變材料(也稱(chēng)為“phase changematerials”(PCM))，也稱(chēng)為潛熱蓄熱器，來(lái)冷卻電池單元。例如，在文獻(xiàn)US 2015/0037647A1中描述了這種解決方案。與傳統(tǒng)的材料不同，這種相變材料具有恒定的相變溫度。這意味著，在所述潛熱蓄熱器的物態(tài)變化期間可以向所述潛熱蓄熱器供應(yīng)熱量或從所述潛熱蓄熱器導(dǎo)出熱量，而其溫度不發(fā)生改變。通過(guò)吸收熱量，所述潛熱蓄熱器的相變材料發(fā)生相變，例如從固態(tài)到液態(tài)/粘性。

現(xiàn)有技術(shù)的這種在先已知的解決方案的不利之處在于，相變材料通常設(shè)計(jì)成用于這樣的溫度范圍，所述溫度范圍適于在工作期間冷卻電池單元，或者僅設(shè)計(jì)成用于在明顯更高的溫度范圍(通常為幾百攝氏度)內(nèi)保護(hù)電池，用于在熱失控的情況下提供防護(hù)。此外，相變材料缺乏機(jī)械穩(wěn)定性，無(wú)法在熱失控的情況下保護(hù)相鄰的電池單元免受金屬碎裂或火焰的影響，也無(wú)法防止電池單元發(fā)生爆裂。

從安全的角度來(lái)看，現(xiàn)有技術(shù)的這種解決方案也是不利的，因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的相變材料在電池單元由于高溫而發(fā)生熱失控的情況下開(kāi)始熔化，然后發(fā)生蒸發(fā)或者也發(fā)生燃燒。由于蒸汽壓力，熔化的PCM材料的燃燒液滴會(huì)被分散在電池殼體內(nèi)部，這是應(yīng)該避免的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的因此在于，消除現(xiàn)有技術(shù)中電池冷卻裝置的缺點(diǎn)并且特別是提高安全性和防火保護(hù)。

所述目的通過(guò)本發(fā)明提供的電池冷卻裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利的設(shè)計(jì)方案在附加方案中給出。另外，所述目的還通過(guò)本發(fā)明提供的電池模塊以及飛行器來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的附加方案中給出所述飛行器的有利的實(shí)施形式。為了避免重復(fù)，這些方案明確地包含在說(shuō)明書(shū)中。

如本身已知那樣，根據(jù)本發(fā)明的電池冷卻裝置，用于冷卻電動(dòng)飛行器的至少一個(gè)電池單元，所述電池冷卻裝置包括潛熱蓄熱器。所述潛熱蓄熱器設(shè)計(jì)成用于吸收電池在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量并通過(guò)等溫的狀態(tài)變化來(lái)冷卻電池。

重要的是，圍繞所述電池單元布置多層系統(tǒng)，所述多層系統(tǒng)包括至少兩層由防火材料組成的層和一層由潛熱蓄熱器的相變材料組成的層。這里，多層系統(tǒng)的朝向電池單元的內(nèi)層和多層系統(tǒng)的朝向周?chē)h(huán)境的外層由防火材料構(gòu)成。設(shè)置在內(nèi)層和外層之間的中間層由潛熱蓄熱器的相變材料構(gòu)成。所述防火材料層構(gòu)造成至少形成兩層，這里，防火材料的第一層構(gòu)造成機(jī)械穩(wěn)定的層，并且防火材料的第二層包括水合材料。

由此，多層系統(tǒng)的最小層序列由以下至少五個(gè)層構(gòu)成：防火材料的內(nèi)層與電池單元相鄰接，接著是潛熱蓄熱器的相變材料層。所述多層系統(tǒng)在外部由至少一層另外的防火材料封閉。內(nèi)層和外層防火材料也構(gòu)造成雙層的：由防火材料組成的內(nèi)層的第一層構(gòu)造成機(jī)械穩(wěn)定的層，由防火材料組成的內(nèi)層的第二層構(gòu)造成具有水合材料。同樣由防火材料組成的外層的第一層構(gòu)造成機(jī)械穩(wěn)定的層并且由防火材料組成的外層的第二層也構(gòu)造成具有水合材料。