[发明专利]一种平流层飞艇电源设备及箱体制造方法

说明书

本发明公开了一种平流层飞艇电源设备及箱体制造方法，包含碳纤维复合机箱、热控组件、及机箱内的电池组；碳纤维复合机箱包含顶盖和一体化制备的箱体；热控组件包含BMS管理单元和设置在单体电池表面的加热带，BMS管理单元设有控制器，控制器通过信号控制所述加热带的运行。本发明通过对碳纤维机箱的一体化设计，使其具有强度高、保温性能好、质量轻等特点，非常适用于临近空间下低温高振动的情况；保温层、BMS管理单元和加热带共同作用，形成对飞艇电源设备的高效热控，在临近空间能源需求紧张的条件下，最大程度地提高能量利用效率。

技术领域

本发明涉及航空航天电能源技术领域，具体涉及一种平流层飞艇电源设备及电池机箱箱体制造方法。

背景技术

随着空天技术的不断创新发展，国内外针对航空、航天结合处的飞行器开展了大量的研究工作，而在这类飞行器中，平流层飞艇以其低成本、低能耗、稳定驻空等优点成为研究者关注的重点。而实现平流层飞艇的长航时驻空需要稳定的能源支撑系统，为平流层飞艇的载荷、动力系统、控制系统等提供足够的能源。平流层飞艇对能源系统提出了三个技术要求，一是能量、功率大，工作时间长；二是体积小，功率密度高，功率质量比大；三是能够在临近空间特殊环境下稳定工作。一般长航时的飞艇能源系统由太阳能电池阵、锂离子蓄电池组、能源管理及分配系统组成。其中锂离子蓄电池组在日间接受太阳能电池的充电，夜间独自承担整个系统的不间断供电，因此在整个能源系统中处于核心地位。由于飞艇在夜间工作时间长，并承担蓄电池组自我热控(环境温度均在-40℃)，通常锂离子蓄电池组均由大容量电池通过串并联组成，重量较大，因此当前研究工作中均以提高锂离子蓄电池组的重量比能量以及高效的热控自我闭环为研究目标。

如申请号为201720930329.7的中国实用新型专利申请公开了一种平流层飞艇航电用碳纤维复合机箱，提出了碳纤维复合材料机箱强度高、自重轻、保温性能好的优点，但其机箱是由多块复合碳纤维板通过多块连接板拼接组成，整体结构刚度较差，难以承受外界环境的大量级的振动及冲击，同时拼接板之间的缝隙难以去除，导致在极低温环境下能量迅速耗散，从而降低系统的保温效率，也影响电池工作性能。

发明内容

本发明的目的是提高锂离子电池系统的保温效率及整体结构刚度，以应对临近空间的振动和超低温环境。

为了达到上述目的，本发明提供了一种平流层飞艇电源设备及电池机箱箱体制造方法，所述电池机箱箱体呈半包围结构，具有一内置容腔，其制造方法包含：

S1，根据尺寸要求，设计并制造可拆卸的工装模具；

S2，将碳纤维通过层压，堆垛在所述工装模具表面，形成碳纤维层；层压温度为100-200℃；

S3，在所述碳纤维层的上表面铺设保温材料，形成保温层；

S4，真空条件下对所述碳纤维层注入熔融状态的复合树脂材料，冷却后一体成型，取出所述工装模具，得到碳纤维复合机箱箱体。

较佳地，所述保温材料为PMI泡沫板和二氧化硅气凝胶的至少一种。

对应地，本发明提供了一种平流层飞艇电源设备，包含碳纤维复合机箱、热控组件、及机箱内的电池组；所述电池组由若干单体电池串和/或并联形成；所述碳纤维复合机箱包含顶盖和使用上述方法制备的箱体；所述热控组件包含BMS管理单元和设置在单体电池表面的加热带，所述BMS管理单元设有控制器，控制器通过信号控制所述加热带的运行。

较佳地，所述的BMS管理单元包含若干温度采集单元，所述温度采集单元均设在所述单体电池的外表面，且与控制器通过信号连接。

较佳地，所述的单体电池为铝壳电池，其比能量大于300Wh/kg。

较佳地，所述热控组件控制所述碳纤维复合机箱内温度为10-20℃。