一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机的制作方法

本实用新型涉及电动飞机技术领域，特别涉及一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机。

背景技术：

随着经济的发展，越来越多的电子装备应用在不同的场景，并且随着传统能源的枯竭，尤其是纯电动飞机应用更广泛，纯电动飞机采用动力电池系统及电机系统代替内燃机动力，它工作时不会产生的废气，不排放尾气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，可以说几乎是“零污染”，纯电动飞机噪声和振动水平非常低，乘坐舒适性好，是现有技术中最适合的电动飞机。

此外，电动飞机的安全性也比较高，不会发生爆炸和燃料泄漏的危险；纯电动飞机具有结构简单、操作使用简便、维修性号、使用成本低、经济性好的特点，在设计上纯电动飞机也有很多优势：总体布局灵活，可采用最佳布局和创新布局；可设计出具有超常性能的飞机，满足特殊用途需要。

但是，由于电池能量密度较低，纯电动飞机的动力电池系统较重，占飞机最大起飞重量的30％以上，纯电动飞机采用动力电池系统作为动力，动力电池系统由外部的电池模组结构和内部电池模组组成，为保护内部电池模组的安全性，电池模组结构重量较重，占整个动力电池系统重量的20％，较重的动力电池系统降低了纯电动飞机的飞行距离和有效载重。

当飞行距离较短，限制了纯电动飞机的应用，特别是长距离的运输，“航程焦虑”已成为限制纯电动飞机运营重要痛点；较低的有效载重降低了纯电动飞机的经济性。如何增加纯电动飞机的航程和提高其有效载重成为当务之急。

因此，增加纯电动飞机的航程和提高其有效载重是本领域技术人所亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，能够将电池模组集成在机身壁板上，节省了电池模组的下壳结构，降低了飞机结构重量，节约了生产成本，提高了飞机的承载量和经济性。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种集成电池模组的机身壁板结构，包括：电池模组和机身壁板；所述机身壁板包括外梁、内梁和蒙皮，所述外梁和内梁均设置在所述蒙皮上，所述外梁包括第一外梁和第二外梁，所述第一外梁和所述第二外梁平行设置，多个所述内梁设置所述第一外梁和所述第二外梁之间；所述外梁和所述内梁通过螺栓与所述电池模组连接，使所述机身壁板作为所述电池模组的部分壳体。

进一步地，所述外梁和所述内梁通过胶黏剂固定在所述蒙皮上。

进一步地，所述外梁侧面与所述内梁上表面为互相垂直。

进一步地，所述外梁、所述内梁和所述蒙皮均为碳纤维复合材料。

进一步地，所述外梁和所述内梁具有空腔，所述空腔内填充泡沫材料。

进一步地，所述外梁和所述内梁均设有与所述螺栓配套使用的螺母，所述螺母沿着所述外梁和所述内梁均匀分布。

进一步地，所述螺母并列排成第一螺母组和第二螺母组，所述第一螺母组设置在所述外梁顶面，所述第二螺母组设置在所述内梁的侧面。

进一步地，所述机身壁板结构还包括上盖板，所述上盖板与所述外梁通过所述胶黏剂固定连接，所述上盖板、所述外梁和所述蒙皮形成腔体结构，所述电池模组设置在所述腔体结构内。

本实用新型还保护了一种电动飞机，包括框架和任意一项所述的集成电池包的机身壁板结构，所述框架包括第一框架和第二框架，所述机身壁板设置在所述第一框架和所述第二框架之间，所述框架和所述的集成电池模组的机身壁板结构形成机身框架，所述机身框架设置在所述飞机的中机身底部。

由于上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1)实用新型的一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，将机身壁板作为电池模组的部分壳体，能够节省电池模组结构的制造成本，降低了飞机的整体重量，有效增加电动飞机的航程或增加电动飞机的有效有益；

2)实用新型的一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，在机身框架的外梁和内梁中增加泡沫，为电池模组安装在机身框架上提供适合的安装强度和刚度；

3)实用新型的一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，在机身框架外梁和内梁通过胶黏剂与蒙皮连接，能够阻止外部空气和水分渗入电池模组内部的电器；

4)实用新型的一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，在机身框架上增加密封件，能够隔绝外部空气和水分的作用，保护电池模组内部的电器；

5)实用新型的一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，机身壁板结构与框架形成机身框架，便于拆卸和飞机电池系统的维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型实施例1提供的集成电池模组的机身壁板结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的机身壁板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的机身壁板的局部结构示意图；

图4是本实用新型实施例2提供的电动飞机的结构示意图。

图中，1-电池模组，2-机身壁板，21-外梁，211-第一外梁，212-第二外梁，22-内梁，23-蒙皮，24-螺母，3-螺栓，4-胶黏剂，5-上盖板，6-密封件，7-框架，71-第一框架，72-第二框架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例一

结合图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供一种集成电池模组的机身壁板结构，包括电池模组1和机身壁板2；

所述机身壁板2包括外梁21、内梁22和蒙皮23，所述外梁21和内梁22均设置在所述蒙皮23上，所述外梁21包括第一外梁211和第二外梁212，所述第一外梁211和所述第二外梁212平行设置，多个所述内梁22设置所述第一外梁211和所述第二外梁212之间；

所述外梁21和所述内梁22通过螺栓3与所述电池模组1连接，使所述机身壁板2作为所述电池模组1的部分壳体。

具体地，所述外梁21和所述内梁22通过胶黏剂4固定在所述蒙皮23上。

进一步地，所述外梁21侧面与所述内梁22上表面为互相垂直，对应匹配所述电池模组的两个垂直面，便于安装。

进一步地，所述胶黏剂4为中温环氧胶黏剂，保证连接强度同时也起到密封作用，能够阻止外部空气和水分渗入电池模组内部，保证结构安全性和电池模组内部的电器。

具体地，所述第一外梁211和所述第二外梁212均包括凹槽，所述第一外梁21的凹槽与所述第二外梁212的凹槽相对设置或者相背设置，所述凹槽用于提高所述外梁的刚度。

具体地，所述外梁21、所述内梁22和所述蒙皮23均为碳纤维复合材料。

具体地，所述外梁21、所述内梁22和所述蒙皮23均通过真空袋压工艺成型。

进一步地，所述蒙皮23为面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，通过真空袋压工艺成型，所述碳纤维平纹织物预浸料的铺层角度0°、±45°和90°对应角度的比例为30％、50％和20％。

进一步地，所述外梁21和所述内梁22均通过真空袋压成型，所述外梁21和所述内梁22均由碳纤维复合材料，所述碳纤维复合材料为面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，所述碳纤维平纹织物预浸料的铺层角度为0°、±45°和90°，对应角度的比例分别为40％、40％和20％。

进一步地，所述外梁21和所述内梁22具有空腔，所述空腔内填充泡沫材料。

进一步地，所述泡沫材料为闭孔pmi或pei泡沫材料。

优选地，所述泡沫材料为pei泡沫材料，密度为1.28g/cm3，用于提高机身框架的安装强度和刚度。

具体地，所述外梁21和所述内梁22均设有与所述螺栓3配套使用的螺母24，所述螺母24沿着所述外梁21和所述内梁22均匀分布，所述螺母24与所述螺栓3通过湿装方式进行连接。

进一步地，所述螺母24并列排成第一螺母组和第二螺母组，所述第一螺母组设置在所述外梁21顶面，所述第二螺母组设置在所述内梁22的侧面。

进一步地，所述螺母24为盲孔铆螺母，所述盲孔铆螺母仅穿透一层碳纤维复合材料板，防止穿透电池模组结构，避免破坏电池模组的密封性。

进一步地，所述盲孔铆螺母为不锈钢材质，能够避免与碳纤维复合材料之间产生电化学腐蚀，降低结构安全性。

进一步地，所述盲孔铆螺母的直径为m6，保证电池模组内部水汽不会和内、外梁本体内部的泡沫接触，防止泡沫吸潮，降低泡沫的性能。

具体地，所述机身壁板结构还包括上盖板5，所述上盖板5与所述外梁21通过所述胶黏剂4固定连接，所述上盖板5、所述外梁21和所述蒙皮23形成腔体结构，所述电池模组1设置在所述腔体结构内。

进一步地，所述机身壁板结构包括密封件6，所述密封件6设置在所述电池模组1和所述上盖体5之间，所述密封件6为耐高温阻燃泡棉材质的密封条，所述密封条压缩量为40％-60％，保证密封的效果，所述密封条的厚度为5mm，能够起到隔绝外部空气和水分的作用，保护电池模组内部的电器。

本实施例还提供了一种电动飞机，包括框架7和任意一项所述的集成电池模组的机身壁板结构，所述框架7包括第一框架71和第二框架72，所述机身壁板2设置在所述第一框架71和所述第二框架72之间，所述框架7和所述的集成电池模组的机身壁板结构形成机身框架，所述机身框架设置在所述飞机的中机身底部，同时所述机身框架位于所述飞机的机翼下方。

具体地，所述第一框架71和所述第二框架72由面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料，通过真空袋压工艺成型，截面为“c”字形结构，其中，缘条的铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例为50％、40％和10％，腹板铺层角度为0°、±45°和90°，对应的比例为30％、50％和20％。

具体地，所述机身框架的制备方法如下：

s101.按照所述外梁21的结构形状加工出所述外梁21的泡沫，将面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述外梁21的泡沫上，形成所述外梁21的碳纤维铺层，放入烘箱固化，形成所述外梁21；

s102.按照所述内梁22的结构形状加工出所述内梁22的泡沫，将面密度200g/cm2的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述内梁22的泡沫上，形成所述内梁22的碳纤维铺层，放入烘箱固化，形成所述内梁22；

s103.将200g/cm2面密度的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在上盖板的模具上，放入烘箱固化，形成所述上盖板5；

s104.把200g/cm2面密度的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述蒙皮23的模具上，放入烘箱固化，形成所述蒙皮23；

s105.把200g/cm2面密度的碳纤维平纹织物预浸料按铺层方向铺贴在所述第一框架71和所述第二框架72的模具上，放入烘箱固化，形成所述第一框架71和所述第二框架72；

s106.在所述电池模组装配工装上，安装所述第一框架71、所述第二框架72、所述外梁21和所述内梁22的两端均涂覆所述胶黏剂4，将所述外梁21胶接在所述第一框架71和所述第二框架72之间，所述内梁22胶接在所述第一框架71和所述第二框架72之间；

s107.将所述第一框架71、所述第二框架72、所述外梁21和所述内梁22的下表面涂覆所述胶黏剂4，与所述蒙皮23胶接，形成所述电池模组1的下部托盘；

s108.在所述下部托盘上固定所述密封件6，将所述上盖板5通过螺栓和螺母固定在所述下部托盘和所述密封件6上，形成所述机身框架。

具体地，所述步骤s108中将所述电池模组1的电池芯安装到所述外梁21和所述内梁22上，使所述电池模组1固定在所述机身框架中，使所述机身壁板2作为所述电池模组1的部分壳体，能够节省电池模组结构的重量，有效增加电动飞机的航程或增加电动飞机的有效有益。

本实施例一提供一种集成电池模组的机身壁板结构及电动飞机，将把电池模组集成在机身框架中的电动飞机，机身壁板作为电池模组的部分壳体，与传统的电动飞机相比，能够节省整个电池模组的重量，能够节约所述电池模组重量占整机起飞重量的约6％。能够提高航程6％，推动电动飞机更广的应用，或者能够提高有效载荷30％，提高收益30％。

上述说明已经充分揭露了本实用新型的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。