集成到飞机的结构部件中的能量子系统的制作方法

本公开的多个方面提供了用于机载电池组存储器以及集成到飞机的结构部件中的机载能量子系统的方法和设备。

背景技术：

通常将用于飞机或其他交通工具的电池组和能量系统的其他元件包装为飞机或其他交通工具的有效载荷的一部分。这种常规包装通常包括至少部分地封装在防爆和/或防火结构中的电池组。因此，电池组的重量以及包含电池组的结构增加了飞机或其他交通工具的有效载荷重量，这导致需要更多的操作功率以补偿由于能量系统的重量而消耗的额外功率。

技术实现要素：

本公开提供了用于集成到诸如飞机的交通工具的结构部件中的机载电池组存储器以及机载能量子系统的方法和设备。

在一个实施方式中，提供了一种用于交通工具的结构构件。该结构构件包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件，其中每个鳍状翼梁构件包括主体，从凸缘延伸的多个腹板构件，形成在主体上的电路板以及形成在主体上的汇流条，其中在相邻的腹板构件之间形成隔室，每个隔室的尺寸可容纳电池组。

在另一个实施方式中，提供了飞机翼梁。飞机翼梁包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件。每个鳍状翼梁构件包括主体、从凸缘延伸的多个腹板构件、形成在主体上的电路板以及形成在主体上的汇流条，其中在相邻的腹板构件之间形成隔室，每个隔室的尺寸可容纳多个电池组。

在另一个实施方式中，提供了一种用于交通工具的机载能量子系统。机载能量子系统包括具有多个电池组的结构构件。该结构构件包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件。每个鳍状翼梁构件包括主体、从凸缘延伸的多个腹板构件、形成在主体上的电路板以及形成在主体上的汇流条，其中多个电池组中的一个电池组被压缩在隔室中，该隔室形成在相邻的腹板构件之间。

附图说明

为了可以详细地理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考多个方面来进行本发明的以上简要概述的本公开的更具体的说明，其中一些在附图中示出。

图1是机翼的示意性截面图，该机翼具有在结构上支撑机翼的翼梁的一个实施例。

图2a是不具有电池组的翼梁的截面图。

图2b是图2a的翼梁的截面分解图。

图3是如本文所公开的机载能量子系统的一个实施例的示意图。

图4是多个鳍状翼梁构件中的一个的等距视图。

具体实施方式

本公开提供了用于集成到交通工具或飞行器(例如飞机)的结构部件中的机载电池组存储器以及机载能量子系统的方法和设备。本文所述的机载能量系统可用于飞机的翼梁或其他结构构件中。如本文所述的翼梁或其他结构构件可以用在任何尺寸的飞机上，例如小型遥控交通工具、无人驾驶飞机或其他类似的飞机，直至是并包括更大的飞机，例如窄体和宽体客机。如本文所述的机载能量子系统可以在使用期间用于为飞机的发动机、马达或任何其他电气系统提供动力。

图1是机翼100的示意性截面图，该机翼具有结构构件的一个实施例，显示为翼梁105，其在结构上支撑机翼100。翼梁105沿机翼100的一部分长度(在x方向上)延伸并耦连到飞机的支撑构件(未显示)，例如飞机的机身框架。图1中所示的机翼100也可以是具有作为主要或主结构构件的翼梁105的尾翼或垂直稳定器。

在该实施例中，翼梁105包括机载能量子系统110。机载能量子系统110包括安装在设置在多个鳍状翼梁构件125之间的隔室120中的多个电池组115。隔室120和鳍状翼梁构件125被更清楚地显示在图2a和图2b中。

多个鳍状翼梁构件125中的每一个集成在一起以形成用于机翼100的主要或主结构构件(例如，翼梁105)。多个鳍状翼梁构件125是可拆卸的，以便于从隔室120安装或移除各个电池组115。每个鳍状翼梁构件125可以由聚合物材料制成，例如通过3d打印或挤压工艺形成的热塑性材料。在其他实施例中，鳍状翼梁构件125可以由诸如铝的轻质金属材料或诸如聚合物/碳纤维复合物的复合材料制成。

在示例中，每个电池组115是锂离子电池组。在一个示例中，机载能量子系统110中使用的电池组115是“袋式电池”，并且可以被串联连接。在一个特定示例中，电池组115包括六个电池(cell)，其被串联连接以产生24伏特，并且每个六电池组沿着翼梁105的长度(在x方向上)被并联连接。

电池组115可以足够小，使得单个电池的损坏不会点燃或损坏翼梁105或机翼100，也不会影响其他电池组115的运行。例如，如果一个电池组袋被刺破或以其他方式被损坏，则袋内爆炸性气体的积聚不足以引起爆炸或起火。在一个示例中，每个电池组115可以是大约2英寸乘大约2英寸。

翼梁105还可包括一个或多个功率管理装置130。功率管理装置130可被配置为控制充电、短路保护、健康监测以及其他功率管理和/或电池组维护实用程序。用于电池组115的电路设置在鳍状翼梁构件125中或鳍状翼梁构件125的一部分上。机载能量子系统110的电路的示例在图2a、图2b和图3中示出。

多个鳍状翼梁构件125适于接合每个电池组115并且抵靠每个电池组115提供轻微的压力或压缩。由鳍状翼梁构件125施加到电池组115的压缩防止了电池组115的劣化。抵靠鳍状翼梁构件125的电池组115的压缩还将电池组115集成到翼梁105的结构构件中。例如，每个经压缩的电池组被用于由于抵靠鳍状翼梁构件125的压缩导致的在其中的任何结构强度。压缩有效地包装或装载翼梁105，使得翼梁105的结构强度相对于鳍状翼梁构件125和电池组115之间的未压缩或“松驰”连接被增强。

图2a是不具有电池组115的翼梁105的截面图，而图2b是图2a的翼梁105的截面分解图。翼梁105包括如图1所示的多个鳍状翼梁构件125。在所示的实施例中，翼梁105包括两个鳍状翼梁构件125，其扣合在一起以形成如图2a所示的翼梁105。在图2b中，以能够安装或移除电池组115的方式将两个鳍状翼梁构件125分开。

在图2a和图2b的实施例中，鳍状翼梁构件125基本相同，并且可以彼此互换。每个鳍状翼梁构件125包括主体200和凸缘205。主体200的一部分包括从凸缘205延伸的多个腹板构件207。主体200可以被认为是耦连到凸缘205的腹板。如图2a所示，当鳍状翼梁构件125被耦连在一起时，主体200和凸缘205形成“i”形梁状支撑构件。

每个鳍状翼梁构件125包括多个柔性部分210，该多个柔性部分210在图2b中的箭头方向上弯曲和回弹。柔性部分210压缩并耦连到形成在凸缘205的内表面220(图2b中所示)上的保持构件215。为了互锁鳍状翼梁构件125，一个鳍状翼梁构件125沿着其长度方向(如图2b所示的x轴)旋转180度并且被紧固在一起。

在图2a和图2b中示意性地示出了图1所示的机载能量子系统110的电路。例如，导体225耦连到或形成在每个鳍状翼梁构件125的主体200中。另外，汇流条230耦连到或集成到每个鳍状翼梁构件125的主体200。在鳍状翼梁构件125由金属材料制成或包括导电材料(例如碳纤维)的实施例中，可以在每个鳍状翼梁构件125的主体200和导体225之间设置电介质层(未示出)，以使导体225与鳍状翼梁构件125电绝缘。

另外，在一些实施例中，鳍状翼梁构件125包括嵌入其中或之上的发电装置235。发电装置235可以经由功率管理装置130连接到机载能量子系统110。每个发电装置235被用于从翼梁105的结构弯曲中发电，例如当机翼100的翼梁105在飞行期间弯曲时。每个发电装置235可以是压电装置。

每个鳍状翼梁构件125包括形成在凸缘205中的开口240。开口240可用于减轻翼梁105的重量。开口240还用于将机翼100附接到翼梁105。狭槽245同样形成在每个鳍状翼梁构件125的主体200中。当连接或断开鳍状翼梁构件125时，狭槽245用于提供柔性部分210的横向运动。在柔性部分210之间可以设置间隔物250。

图3是如本文公开的机载能量子系统110的一个实施例的示意图。机载能量子系统110包括显示为第一组电路板300a-300f、第二组电路板305a-305f和第三组电路板310a-310f的多个电路板。第一组电路板300a-300f、第二组电路板305a-305f和第三组电路板310a-310f是形成在图2a和图2b所示的鳍状翼梁构件125中或之上的导体225。汇流条230也在图3中示出，并且可以如图2a和图2b所示地形成在鳍状翼梁构件125中或鳍状翼梁构件125中上。

第一组电路板300a-300f、第二组电路板305a-305f和第三组电路板310a-310f中的每一个都包括形成在鳍状翼梁构件125中或鳍状翼梁构件125上的金属导体，如图2a和图2b所示的导体225。第一组电路板300a-300f、第二组电路板305a-305f和第三组电路板310a-310f以及汇流条230可以是铝、铜或一些其他导电材料。

电路板300a-300f，305a-305f和310a-310f中的每一个可以是其他独立的电子装置，例如微控制器、传感器或任何其他种类的电子装置。

第一组电路板300a-300f、第二组电路板305a-305f和第三组电路板310a-310f中的各个电路板中的每个被串联连接，并且集合组(collectivesets)被并联连接到汇流条230。虽然仅示出了三组电路板，但是可以沿着翼梁105的长度设置另外的电路板组(如图1所示)。汇流条230可以承载电力以及数据。

图4是鳍状翼梁构件125中的一个的等轴视图。在凸缘205上示出了多个第一开口240。示出了与柔性部分210相邻的狭槽245和间隔物250。多个第二开口400也显示在狭槽245之间。第二开口400类似于第一开口240。当组装到翼梁105中时，一个鳍状翼梁构件125的第一开口240与另一鳍状翼梁构件125的第二开口400基本对齐。第一开口240和第二开口400的一部分用于紧固件，该紧固件用于将机翼100附接到翼梁105。

在一些实施例中，本文公开了一种设备，该设备包括具有机载能量子系统110的用于交通工具(例如飞机)的结构构件。在其他实施例中，公开了一种用于机载能量子系统110的方法。该方法包括将电池组附接到鳍状翼梁构件125，将鳍状翼梁构件125和电池组附接在一起以形成翼梁105，并且将翼梁105附接到飞机，其中附接件在翼梁105中的电池组和飞机的电气系统之间形成电连接。

示例实施例

以下是示例实施例。值得注意的是，以下示例中的参考标记仅是示例。此外，即使在以下示例或权利要求中指示单个权利要求从属关系，但包括多项权利要求引用关系的所有权利要求引用关系均包括在本公开的范围内。

实施例1：一种用于交通工具的结构构件，该结构构件包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件(125)，其中每个鳍状翼梁构件包括主体(200)；从凸缘(205)延伸的多个腹板构件(207)；设置在主体上的电路板(300a-300f，305a-305f和310a-310f)；以及汇流条(230)，其设置在所述主体上并与所述电路板电连通，其中在相邻的腹板构件之间形成隔室(120)，每个隔室的尺寸被设计成容纳电池组(115)。

实施例2：根据实施例1所述的结构构件，其中所述结构构件是飞机翼梁(105)。

实施例3：根据实施例1所述的结构构件，其中所述多个腹板构件中的每一个包括弯曲和回弹的柔性部分(210)。

实施例4：根据实施例3所述的结构构件，其中所述柔性部分与邻近所述凸缘形成的保持构件(215)接合。

实施例5：根据实施例1所述的结构构件，还包括形成在耦连到所述汇流条的所述鳍状翼梁构件上的多个导体(225)。

实施例6：根据实施例1所述的结构构件，其中所述多个鳍状翼梁构件包括第一鳍状翼梁构件和第二鳍状翼梁构件，并且所述第一鳍状翼梁构件和所述第二鳍状翼梁构件中的每个基本相同。

实施例7：根据实施例6所述的结构构件，其中在互锁位置中，第一鳍状翼梁构件沿着第一鳍状翼梁构件的长度方向相对于第二鳍状翼梁构件旋转180度。

实施例8：根据实施例6所述的结构构件，其中多个第一开口(240)形成在所述第一鳍状翼梁构件的凸缘中，并且多个第二开口(400)形成于所述第二鳍状翼梁构件的凸缘中，所述开口的至少一部分适于容纳耦连到机翼的紧固件。

实施例9：根据实施例8所述的结构构件，其中所述多个第一开口中的每个在所述互锁位置中与所述多个第二开口中的每个基本对齐。

实施例10：一种飞机翼梁(105)，其包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件125，其中每个鳍状翼梁构件包括主体(200)；从凸缘(205)延伸的多个腹板构件(207)；固定到所述主体的电路板(300a-300f，305a-305f和310a-310f)；以及形成在所述主体上的汇流条(230)，其中在相邻的腹板构件之间形成隔室(120)，每个隔室的尺寸设置成容纳多个电池组(115)。

实施例11：根据实施例10所述的飞机翼梁，其中所述多个腹板构件中的每一个包括柔性部分(210)，所述柔性部分弯曲和回弹并且配置成附接到所述凸缘的保持构件(215)。

实施例12：根据实施例11所述的飞机翼梁，其中所述柔性部分包括两个柔性部分，并且在两个柔性部分之间设置有狭槽(245)。

实施例13：根据实施例10所述的飞机翼梁，还包括形成在耦连到所述汇流条的所述鳍状翼梁构件上的多个导体(225)。

实施例14：根据实施例10所述的飞机翼梁，其中所述多个鳍状翼梁构件包括彼此基本相同的第一鳍状翼梁构件和第二鳍状翼梁构件。

实施例15：根据实施例14所述的飞机翼梁，其中在所述互锁位置中，第一鳍状翼梁构件相对于第二鳍状翼梁构件沿着第一鳍状翼梁构件的长度方向旋转180度。

实施例16：一种用于交通工具的机载能量子系统(110)，所述机载能量子系统包括结构构件(105)，所述结构构件包括多个电池组(115)，其中所述结构构件包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件(125)，其中每个所述鳍状翼梁构件包括主体(200)；从凸缘(205)延伸的多个腹板构件(207)；形成在主体上的电路板(300a-300f，305a-305f和310a-310f)；以及设置在主体上的汇流条(230)，其中在相邻的腹板构件之间形成的隔室(120)中压缩多个电池组中的一个电池组。

实施例17：根据实施例16所述的机载能量子系统，其中多个电池组中的多个组沿着所述结构构件串联连接。

实施例18：根据实施例17所述的机载能量子系统，其中所述多个电池组中的所述多个组并联连接到所述汇流条。

实施例19：根据实施例16所述的机载能源子系统，还包括：功率管理装置(130)，其耦连到与所述多个电池组和所述汇流条耦连的所述结构构件。

实施例20：根据实施例16所述的机载能量子系统，还包括耦连到所述结构构件的多个发电装置(235)。

提供前面的说明以使本领域任何技术人员均能够实践本文描述的各种实施例。本文讨论的实施例和示例不限于权利要求中阐述的范围、适用性或实施例。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他实施例。例如，可以在不脱离本公开的范围的情况下对所讨论的元件的功能和布置进行改变。各种示例可以适当地省略、替代或添加各种过程或部件。而且，关于一些示例描述的特征可以在一些其他示例中组合。另外，本公开的范围旨在覆盖这样的设备或方法，该设备或方法使用除本文阐述的本公开的各个方面之外或连同本文阐述的本公开的各个方面的其他结构、功能或结构和功能来实践。应该理解的是，本文公开的本公开的任何方面均可以由权利要求的一个或多个要素来实施。

此外，本公开包括根据以下条款所述的实施例：

条款1.一种用于交通工具的结构构件，所述结构构件包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件(125)，其中每个鳍状翼梁构件包括主体(200)；从凸缘(205)延伸的多个腹板构件(207)；设置在主体上的电路板(300a-300f，305a-305f和310a-310f)；以及设置在主体上并与电路板电连通的汇流条(230)，其中在相邻的腹板构件之间形成隔室(120)，每个隔室的尺寸设置成容纳电池组(115)。

条款2：根据条款1所述的结构构件，其中所述结构构件是飞机翼梁(105)。

条款3：根据条款1所述的结构构件，其中所述多个腹板构件中的每一个都包括弯曲和回弹的柔性部分(210)。

条款4：根据条款3所述的结构构件，其中所述柔性部分与邻近所述凸缘形成的保持构件(215)接合。

条款5：根据条款1所述的结构构件，该结构构件还包括：多个导体(225)，所述多个导体(225)形成在耦连到所述汇流条的鳍状翼梁构件上。

条款6：根据条款1所述的结构构件，其中所述多个鳍状翼梁构件包括第一鳍状翼梁构件和第二鳍状翼梁构件，并且所述第一鳍状翼梁构件和所述第二鳍状翼梁构件中的每个基本相同。

条款7：根据条款6所述的结构构件，其中在互锁位置中，第一鳍状翼梁构件相对于第二鳍状翼梁构件沿第一鳍状翼梁构件的长度方向旋转180度。

条款8：根据条款6所述的结构构件，其中多个第一开口(240)形成在第一鳍状翼梁构件的凸缘中，并且多个第二开口(400)形成于第二鳍状翼梁构件的凸缘中，所述开口的至少一部分适于容纳耦连到机翼的紧固件。

条款9：根据条款8所述的结构构件，其中在互锁位置中，多个第一开口中的每个基本上与多个第二开口中的每个对齐。

条款10：一种飞机翼梁(105)，其包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件125，其中每个鳍状翼梁构件包括主体(200)；从凸缘(205)延伸的多个腹板构件(207)；附连到所述主体的电路板(300a-300f，305a-305f和310a-310f)；以及形成在所述主体上的汇流条(230)，其中在相邻的腹板构件之间形成隔室(120)，每个隔室的尺寸设置成容纳多个电池组(115)。

条款11：根据条款10所述的飞机翼梁，其中所述多个腹板构件中的每一个包括柔性部分(210)，所述柔性部分(210)弯曲并且回弹并且配置为附接到所述凸缘的保持构件(215)。

条款12：根据条款11所述的飞机翼梁，其中所述柔性部分包括两个柔性部分，并且在所述两个柔性部分之间设置有狭槽(245)。

条款13：根据条款10所述的飞机翼梁，还包括形成在耦连到所述汇流条的所述鳍状翼梁构件上的多个导体(225)。

条款14：根据条款10所述的飞机翼梁，其中所述多个鳍状翼梁构件包括彼此基本相同的第一鳍状翼梁构件和第二鳍状翼梁构件。

条款15：根据条款14所述的飞机翼梁，其中在互锁位置中，所述第一鳍状翼梁构件相对于所述第二鳍状翼梁构件沿所述第一鳍状翼梁构件的长度方向旋转180度。

条款16：一种用于交通工具的机载能量子系统(110)，所述机载能量子系统包括结构构件(105)，该结构构件包括多个电池组(115)，其中所述结构构件包括彼此互锁的多个鳍状翼梁构件(125)，其中每个所述鳍状翼梁构件包括主体(200)；从凸缘(205)延伸的多个腹板构件(207)；形成在主体上的电路板(300a-300f，305a-305f和310a-310f)；以及设置在主体上的汇流条(230)，其中在相邻的腹板构件之间形成的隔室(120)中压缩多个电池组中的一个电池组。

条款17：根据条款16所述的机载能源子系统，其中多个电池组中的多组沿着结构构件串联连接。

条款18：根据条款17所述的机载能源子系统，其中多个电池组中的多组并联连接到所述汇流条。

条款19：根据条款16所述的机载能源子系统，还包括功率管理装置(130)，该功率管理装置耦连到与多个电池组和汇流条耦连的结构构件。

条款20：根据条款16所述的机载能源子系统，还包括耦连到所述结构构件的多个发电装置(235)。

所附权利要求书并不旨在限于本文所示的实施例，而是与和权利要求书的语言一致的全部范围相一致。在权利要求中，除非特别声明，否则以单数形式提及的元件并不旨在表示“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。除非另有明确说明，否则术语“一些”是指一个或多个。根据35u.s.c.§112(f)的规定，不得解释任何权利要求的要素，除非使用短语“用于……的装置”明确叙述该要素，或者在方法权利要求的情况下，使用短语“用于……的步骤”叙述该要素。本领域普通技术人员已知或以后将知道的，贯穿本公开内容所描述的各个方面的元素的所有结构和功能等价物均通过引用明确地并入本文，并且意在由权利要求书涵盖。此外，无论在权利要求书中是否明确记载了这种公开，本文所公开的任何内容都不旨在献给公众。