一種200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電驅(qū)動直升機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電驅(qū)動直升機的動力電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著直升機技術(shù)的發(fā)展，對直升機的環(huán)保性能要求越來越高，電驅(qū)動直升機成為新的發(fā)展潮流。電驅(qū)動直升機拋棄了傳統(tǒng)的航空發(fā)動機，動力源來自于動力電池，動力電池成為電驅(qū)動直升機的核心，是其標志性部件之一。
[0003]相關(guān)技術(shù)中，因為電池容量、提供的功率、直流電壓、直流電流等均達不到直升飛機的需求，而且在循環(huán)中的能量密度較少且不穩(wěn)定，因此在電驅(qū)動無人直升機領(lǐng)域中一直沒有進展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提高直升機的環(huán)保性能，本發(fā)明提供了一種動力電池，為直升機提供電力源，實現(xiàn)電力驅(qū)動直升機飛行。
[0005]本發(fā)明200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組，包括至少160支單體電池，將所述單體電池以3:3:2分別分配到三個電池箱I箱、II箱和III箱中，I箱、II箱以及III箱內(nèi)所述的單體電池連接方式相同，分別為將該箱中單體電池平分為兩組，并將其并聯(lián)，其中，每一組的單體電池連接方式為串聯(lián)，所述單體電池采用疊片式方式進行排列，正極材料包括LiCo02、PVDF和導電碳，負極包括人造石墨、CMC和SBR，電解液包括有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和添加劑，隔膜為PE單層隔膜。
[0006]優(yōu)選的是，所述有機溶劑為EC、EMC、DMC、PC中的一種，電解質(zhì)鋰鹽為LiPF6，添加劑為VC。
[0007]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述I箱、II箱和III箱以及電源管理系統(tǒng)分別采用鋁合金板進行外包裝。
[0008]本發(fā)明關(guān)鍵點是:
[0009]通過對單體電池的設計以及電池組的串并聯(lián)方式，解決了 200kg級電驅(qū)動無人直升機的電源問題，該發(fā)明提供的動力電池能夠?qū)崿F(xiàn)40KW的大功率能量輸送，提供的直流電壓高達270V，電流148A，能夠取代航空發(fā)動機，為直升機提供動力。動力電池的體積遠小于航空發(fā)動機，可以增加直升機的有效商載體積，同時可以降低直升機的噪聲，消除直升機的燃氣排放。
【附圖說明】
[0010]圖1是按照本發(fā)明200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組的一優(yōu)選實施例的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是圖1所示實施例的動力電池組充電電壓一時間曲線圖。
[0012]圖3是圖1所示實施例的動力電池組放電電壓一時間曲線圖。
[0013]圖4是圖1所示實施例的電池組高倍率放電(6C) 120A的溫度一時間曲線圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所涉及的200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組做進一步詳細說明。
[0015]一種200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組，如圖1所示，包括160支單體電池，將所述單體電池進行串并聯(lián)為3個電池箱I箱、II箱和III箱，I箱與II箱串并聯(lián)方式相同，先將30個所述單體電池串聯(lián)成串聯(lián)組a，之后將所述兩個串聯(lián)組a并聯(lián)，III箱中先將20個所述單體電池串聯(lián)成串聯(lián)組b，之后將所述兩個串聯(lián)組b并聯(lián)，電池I箱尺寸為(長)415mmX (寬)200mmX (高)180mm，電池II箱、III箱的尺寸為(長)320mmX (寬)190mmX (寬)180mm。三箱動力電池可以提供40kw的功率，直流電壓可達270V，直流電流148A。其中，為了滿足電動直升機在正常運行狀態(tài)下，電池組必須達到6C大電流放電的使用要求，在鋰離子電池的正極材料選擇上，選用高倍率LiCo02為正極材料。為了減少電池并聯(lián)數(shù)量，盡量采用較大容量的單體電池，即以電池容量10Ah、倍率性能>15C為單體電池為基準。因此，所述單體電池采用疊片式方式進行排列，正極材料包括LiCo02、PVDF和導電碳，負極包括人造石墨、CMC和SBR，電解液包括有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和添加劑，隔膜為PE單層隔膜。單體電池容量10Ah，為疊片式電池。電池厚度9.8mm，寬度64mm,高度(長度)155mm。
[0016]單體電池在6C(60A)倍率放電時，其電池中部的最高溫度<53°C ;在9C(90A)倍率放電時，其電池中部的最高溫度為59°C。電池體內(nèi)最高溫度低于電池安全溫度(70°C)。
[0017]在6C放電時，電池容量保持率為IC放電時的99.99% ;在9C放電時，電池容量保持率為IC放電時的99.92%。表現(xiàn)出電池不僅在高倍率下放電是的容量下降很小，而且電池在高倍率放電時的中值電壓及電池能量密度的下降值也很小，電池能量密度高達177Wh/
kg ο
[0018]電池在6C倍率放電條件下的循環(huán)過程中，在循環(huán)次數(shù)505次時，容量保持率達93.3%;中值電壓仍然保持99.2%;能量密度保持92.5%。高倍率電池循環(huán)性能非常穩(wěn)定，而且在循環(huán)中的能量密度較大且穩(wěn)定。
[0019]其中，所述有機溶劑為EC、EMC、DMC、PC中的一種，電解質(zhì)鋰鹽為LiPF6，添加劑為VCo
[0020]所述I箱、II箱和III箱以及電源管理系統(tǒng)分別采用鋁合金板進行外包裝。
[0021]如圖2所示，為模塊0.5C(1A)充電電壓——時間曲線，隨時間增長，電壓緩慢上升，橫軸為時間，單位:0.5分每格；縱軸為電壓，單位伏。如圖3所示，為動力電池組放電電壓一時間曲線為6C(120A)高倍率放電電壓一時間曲線。橫軸為時間，單位:0.5分每格；縱軸為電壓，單位伏。從曲線看出在前I分鐘放電電壓降較大，隨后變緩，在最后0.5分鐘電壓降增快。所以在放電后期，應預防電池發(fā)生過放現(xiàn)象非常重要，以免損壞電池。如圖4所示為6C高倍率放電曲線圖。橫軸為時間，單位:0.5分每格；縱軸為溫度，單位。C。從圖看出電池箱溫度隨時間增長升高，在放電后期，電池溫升梯度有增高趨勢，電池最高溫度低于60。。。
[0022]需要說明的是，本發(fā)明200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組包括上述實施例中的任何一項及其任意組合，但上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組，其特征在于:包括至少160支單體電池，將所述單體電池以3:3:2分別分配到三個電池箱I箱、II箱和III箱中，I箱、II箱以及III箱內(nèi)所述的單體電池連接方式相同，分別為將該箱中單體電池平分為兩組，并將其并聯(lián)，其中，每一組的單體電池連接方式為串聯(lián)，所述單體電池采用疊片式方式進行排列，正極材料包括LiCo02、PVDF和導電碳，負極包括人造石墨、CMC和SBR，電解液包括有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和添加劑，隔膜為PE單層隔膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組，其特征在于:所述有機溶劑為EC、EMC、DMC、PC中的一種，電解質(zhì)鋰鹽為LiPF6,添加劑為VC。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組，其特征在于:所述I箱、II箱和III箱以及電源管理系統(tǒng)分別采用鋁合金板進行外包裝。
【專利摘要】一種200kg級電驅(qū)動無人直升機動力電池組，包括至少160支單體電池，將所述單體電池進行串并聯(lián)為3個電池箱Ⅰ箱、Ⅱ箱和Ⅲ箱，單體電池采用疊片式方式進行排列，并通過在正極材料中添加LiCoO2等方式，使電池組提供的動力電池能夠?qū)崿F(xiàn)40KW的大功率能量輸送，提供的直流電壓高達270V，電流148A，能夠取代航空發(fā)動機，為直升機提供動力，同時，動力電池的體積遠小于航空發(fā)動機，可以增加直升機的有效商載體積。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M10/0585, H01M10/04
【公開號】CN104900920
【申請?zhí)枴緾N201510204998
【發(fā)明人】金小強, 黃建萍, 李新民, 陳衛(wèi)星, 王江華, 孫偉, 劉正江, 陳煥, 鄧建軍, 陳垚峰
【申請人】中國直升機設計研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年4月27日