包括用于可再充电电池的缓解系统的飞机的制作方法_2

文档序号:9291866阅读:来源:国知局
的发电机。电力系统160也包括由辅助动力装置(APU)驱动的至少一个发电机。由发电机产生的电能被置于配电总线(electrical distribut1n bus)上。电力系统160也可具有用于接收接地电力的设备(provis1ns) ο
[0042]电力系统160进一步包括至少一个可再充电电池。电池可为飞机110的一个或多个子系统提供备用电力。
[0043]现参考示出了飞机200的电力系统的实例的图2。电力系统包括每个发动机两个起动器发电机210和两个APU起动器发电机220。电力系统进一步包括配电总线230和远程动力分配单元240。主电池存储在机身前部,并且APU电池存储在机身尾部。
[0044]主电池用于在飞机200停飞(cold)时起动飞机200。例如,主电池为飞机的航空电子设备提供电力。当飞机拖航时,主电池可被用来支持接地操作,诸如给制动器加油且提供电力。
[0045]APU电池被用于起动APU。APU起动器发电机220从APU电池(或从接地电源)汲取电力以起动APU,APU然后用于起动起动器发电机210,起动器发电机210由此起动发动机。
[0046]电池在飞行和着陆期间提供备用电力。如果需要,则它们提供备用电力以运行飞机的某些子系统。
[0047]电池在飞机200的操作循环期间经历恶劣的操作条件。考虑飞机200在海平面和40,000英尺之间运行。在相对短时间的单程飞行期间,电池在温度和压力方面将经历大的波动。它们也将经历极度的湿度。
[0048]参考示出了可再充电电池单元310的实例的图3。电池单元310包括正电极320和负电极330、用于电极320和电极330的壳体340以及密封在壳体340内的电解质(未示出)。
[0049]电池单元310不限于任何具体的化学物质。实例包括但不限于锂离子、金属镉和镍金属氢。锂离子电池提供优于金属镉电池和镍金属氢电池的某些优点(例如,更低的重量、更高的能量密度、没有存储劣化)。可再充电电池可易受热失控影响。例如,电池单元310可以是氧化锂钴电池单元310。
[0050]电池单元310在其壳体340侧面具有通风孔(未示出)和覆盖通风孔的断裂板(rupture plate) 350o断裂板350可是作为焊接至壳体340的电阻的不锈钢隔膜。断裂板350被设计为以预定的电池内压(其可由热失控引起)打开并且露出通风孔。一旦露出通风孔,来自壳体340内部的材料则可通过通风孔排出。
[0051]电池单元310不限于任何具体几何构型。例如,电池单元310可是棱柱形或圆柱形的。图3示出了作为棱柱形的电池单元310。
[0052]参考示出了用于飞机可再充电电池的缓解系统410的图4。缓解系统被配置为缓解由于热失控引起的电池故障的后果。为了示出的目的,将结合以阵列(例如,4X2阵列)设置的棱柱形电池单元来描述缓解系统410。
[0053]第一缓解特征包括在电池单元之间的多个介电隔离件420,用于在电池单元的相对表面之间形成热阻挡。介电隔离件420由纤维复合材料制成。纤维复合材料可包括酚醛树脂基脂中的纤维。例如,纤维复合材料可包括玻璃纤维酚醛。介电隔离件420可具有格子形式,并且电池单元可填充由格子形成的空间。在美国序列号14/188663、案号13-0341-US-NP中更详细地描述了介电隔离件420。
[0054]第二缓解特征是电池底座430。底座430包括下固定板。电池单元由下固定板支撑。下固定板包括多个液流通道,所述多个液流通道被定位从电池单元收集凝结物并且将所收集的凝结物移开电池单元。
[0055]液流通道可包括在下固定板基板中的排水孔。每个排水孔可位于至少两个电池单元的多个部分之下。液流通道可进一步包括在基板中的凹槽。凹槽可在排水孔之间延伸。下固定板可进一步包括在基板上的单元分隔器的格子。电池单元位于单元分隔器之间。凹槽沿着单元分隔器在排水孔之间延伸。
[0056]底座430也可包括具有通风切口(vent cutout)的框架。电池单元被定向在下固定板上,使得它们的断裂板与通风切口相配合。
[0057]在美国序列号14/188667、案号13-0342-US-NP中更详细地描述了底座430。
[0058]第三缓解特征是电池监测单元(BMU) 440。BMU被配置为接收来自电池单元的信号(例如,温度信号、电压信号或电流信号),并且处理信号以确定电池的状态。BMU 440可被配置为将电池可移除地连接至主/模块接口,并且将来自电池的电力传送至主/模块接口。BMU 440可进一步被配置为中断电池电力至主/模块接口的传送。BMU可进一步被配置为在降低热量的电压范围内运行电池,并且进一步被配置为防止过充电损害。在于2013年9月4日提交的美国序列号14/018047中更详细地描述了 BMU 440。
[0059]第四缓解特征是金属外壳450。电池在金属外壳450内部。金属外壳450可具有以下特征的任意一个:
[0060](I)由延展性材料制成一个或多个容纳壁。
[0061](2)被配置为在外壳内部的压力对应于电池故障事件时打开的常闭排气阀。
[0062](3)具有至少一个开口的至少一个壁,所述至少一个开口被配置用于在允许由电池故障事件引起的压力在外壳450内增大时的压力均衡。至少一个开口可进一步被配置为在电池故障事件期间限制气流进入外壳450的质量速率(mass rate)。
[0063]在美国序列号14/188685、案号13-0320-US-NP中更详细地描述了外壳450。
[0064]第五缓解特征是包括通风管道的通风系统460。通风管道从排气阀延伸至在飞机复合蒙皮中的开口。管道道除了在蒙皮处的端部之外由金属制成。端部用作电绝缘体。管道的端部可包括由非导电材料制成的管子。管子可具有至少两英寸的长度。如果端部包括具有延伸到复合蒙皮中的开口的部分的法兰配件(flange fitting),则热隔离件可位于法兰配件和复合蒙皮之间。在2014年2月24日提交的美国序列号14/188603、案号13-0335-US-NP中更详细地描述了通风系统460。
[0065]缓解系统410可包括用于缓解电池故障后果的这些五个特征420至460中的至少一个。缓解系统410的一些实施方式仅包括这些特征420至460中的单独一个。缓解系统410的一些实施方式可包括这些特征420至460中的某些特征的组合。缓解系统410的其他实施方式包括所有这些特征420至460。
[0066]例如,前三个缓解特征420至440可构建到飞机的可再充电电池里。电池包括具有通风切口的电池底座430和具有液流通道的下固定板。介电隔离件420的格子置于底座430的下固定板上,并且电池单元置于介电隔离件420之间的空间中。电池单元的通风孔与底座430中的通风切口相配合。加入电池监测单元440,并且包围底座430。
[0067]在一些实施方式中,具有这些特征420至440的电池可放置在容器中。在其他实施方式中,该电池可放置在利用通风系统460的外壳450中。
[0068]现参照示出了在飞机操作循环期间缓解飞机中的可再充电电池故障后果的方法的图5。在这个操作循环期间,飞机在起飞和巡航之间爬升约25,000英尺至4
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