一種fsae電動賽車電池箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種FSAE電動賽車電池箱，包括箱體、電子部件和電芯，所述的電子部件和電芯均安裝在箱體中，所述的箱體由箱體A、箱體B和箱體C組成，所述的電芯為由多個單體電池組成的電壓為312V以上的電芯，該多個單體電池中每2個單體電池并聯(lián)成一個小電池模塊，每個小電池模塊之間串聯(lián)組成電壓為312V以上的電芯，所述的小電池模塊分別安裝在箱體A、箱體B和箱體C中，所述的箱體A、箱體B和箱體C中的小電池模塊串聯(lián)后的電壓分別為120V以下，所述的箱體A安裝有抽風機Ⅰ，所述的箱體B安裝有抽風機Ⅱ，所述的箱體C上安裝有抽風機Ⅲ。本實用新型既能滿足FSAE電動賽車電機額定電壓的需要，又能滿足賽車行駛所需的電量。
【專利說明】一種FSAE電動賽車電池箱

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電池箱，特別是一種FSAE電動賽車電池箱。

【背景技術】
[0002]中國FSAE (即Formula SAE)電動賽車大賽是基于中國大學生方程式汽車大賽2010年、2011年和2013年的成功舉辦而提出的同類型賽事，旨在宣傳節(jié)能環(huán)保理念，推動新能源車在此賽事中快速成長，加速國內(nèi)純電動汽車向產(chǎn)業(yè)化進程。中國在純電動汽車方面制定了電動汽車“十二五”科技發(fā)展計劃，已將動力電池的安全性、一致性、耐久性等特性作為重點突破口。作為電動汽車特別是純電動汽車動力源的動力電池，其相應特性必須滿足電動汽車行駛、安全性能要求；電池熱管理系統(tǒng)的設計對電池溫度、電壓均衡，電池系統(tǒng)性能有重要影響，繼而影響動力電池的安全性、一致性和耐久性。動力電池是新能源汽車的核心，是新能源汽車技術的最大瓶頸。
[0003]確保電池系統(tǒng)具有較高安全性、動力性、可靠性以及較長的循環(huán)使用壽命；合理設計、布置電池箱體，提高維護便捷性；要求BMS系統(tǒng)對電池具有保護功能，良好的數(shù)據(jù)采集、顯示功能以及故障告警功能。上述三點都是為了提升2013年電動賽車競爭力所要實現(xiàn)的目標。而這三點都涉及到對電池箱的設計。
[0004]目前公開的FSAE電動賽車電池箱存在以下方面的不足:電池箱內(nèi)電池數(shù)目多，導致整車重量重；電池箱不能滿足電機額定電壓的需要；電池箱不能滿足賽車行駛所需的電量；電池箱內(nèi)不能及時排除電池排出的氣體(該氣體為不安全因素)；電池箱不能滿足對電池進行能量管理的目的；電池箱的布置位置不合理，影響整車的軸荷分配。根據(jù)方程式汽車大賽規(guī)則可知，賽車需參與的動態(tài)項目分別為:八字繞環(huán)、直線加速、耐久賽以及制動測試、動態(tài)測試，總的行駛里程大約為25km。但為保證賽車能順利完成所有的比賽項目以及考慮電池壽命、整車重量，電池箱不能提供賽車不低于60km續(xù)駛里程的能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術問題是:針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種能滿足FSAE電動賽車電機額定電壓的需要，能滿足賽車行駛所需的電量的FSAE電動賽車電池箱。
[0006]解決上述技術問題的技術方案是:一種FSAE電動賽車電池箱，包括箱體、電子部件和電芯，所述的電子部件和電芯均安裝在箱體中，所述的電子部件包括主控模塊、采集模塊、航空插頭、主繼電器、預充電電阻、預充電繼電器、霍爾電流傳感器和熔斷器，所述的箱體由箱體A、箱體B和箱體C組成，所述的電芯為由多個單體電池組成的電壓為312V以上的電芯，該多個單體電池中每2個單體電池并聯(lián)成一個小電池模塊，每個小電池模塊之間串聯(lián)組成電壓為312V以上的電芯，所述的小電池模塊分別安裝在箱體A、箱體B和箱體C中，所述的箱體A、箱體B和箱體C中的小電池模塊串聯(lián)后的電壓分別為120V以下，所述的箱體A上安裝有抽風機I，所述的箱體B上安裝有抽風機II，所述的箱體C上安裝有抽風機III。
[0007]本實用新型的進一步技術方案是:所述的單體電池為型號為63155225P電壓為3.2V的鋰電池電芯。
[0008]所述的箱體A和箱體B中的小電池模塊均為由72個單體電池組成，所述的箱體C中的小電池模塊為由52個單體電池組成。
[0009]所述的箱體A、箱體B和箱體C底端均設有用于將箱體A、箱體B和箱體C安裝在FSAE電動賽車上的安裝有吊耳。
[0010]所述的箱體A和箱體B的底面均設有透氣孔，所述的抽風機I和抽風機II分別安裝在箱體A和箱體B的側面，所述的抽風機III安裝在箱體C底面的一端，該箱體C的底面未安裝有抽風機III的另一端開設有透氣孔。
[0011]所述的箱體A為主控箱，所述的主繼電器包括主繼電器1、主繼電器I1、主繼電器II1、主繼電器IV、主繼電器V和主繼電器VI，所述的主繼電器1、主繼電器I1、預充電電阻和預充電繼電器均安裝的箱體A的側端，所述的主繼電器III和主繼電器IV均安裝在箱體B的側端，所述的主繼電器V和主繼電器VI均安裝在箱體C頂端。
[0012]為達到對電池進行能量管理的目的，電池模塊必須裝在電池箱內(nèi)，該箱應具備一定條件:①電池箱必須是密封的。除必需的通風孔外均不能與大氣相通。密封箱內(nèi)的要求主要考慮電池冷卻氣流的流動問題，不許在某處泄漏，避免冷卻氣流的流動性差造成電池模塊工作溫度的不一致，從而導致性能的一致性進一步的惡化。②電池箱形狀應達到與電池模塊布置形狀相適應，本實用新型為純電動方程式賽車獨立模塊式電池裝置，制作箱體的材料為日本進口的工業(yè)PC耐力板，電池包、BMS主控模塊6、采集模塊與高壓側獨立開來，而散熱系統(tǒng)散熱方式為并行強制風冷的散熱方式。這樣更有利于整車重量的減輕，而且便于電池裝置的維護、拆裝。當冷卻系統(tǒng)工作時，冷卻風扇提供的冷卻氣流能均勻地流過每個電池模塊周圍，箱內(nèi)不能形成氣流的“死區(qū)”和渦流的存在，保證電池模塊工作過程中溫度均勻、性能一致，防止個別電池模塊早期損壞。③電池箱應做到內(nèi)部與電池的絕緣，外部與車身的絕緣，即使用的是絕緣材料進行絕緣，防止電池與車身絕緣電阻低下而影響系統(tǒng)工作，發(fā)生不安全事故。④電池模塊安裝條件下盡量減少電池模塊自行放電的條件，2014年大賽規(guī)則對放電回路的要求:如果安全回路斷開，則驅動系統(tǒng)必須通過斷開所有的AIR來斷開驅動系統(tǒng)，并且驅動系統(tǒng)電壓要在5s內(nèi)(時間安全回路斷開后算起)降到40V DC或25V ACRMS以下。主要是為了保護車手和艙外人員的安全。電池的額定電壓為312V，高壓從312V降到40V，等于下降87.2%。所選用的放電電阻是100W，2500 Ω的電阻，電機控制內(nèi)部電容為750 μ F0根據(jù)等效換路定律得出所選擇的電阻能夠滿足規(guī)則要求，在四秒之內(nèi)電壓從312V下降到40V以下。
[0013]由于采用上述技術方案，本實用新型之一種FSAE電動賽車電池箱具有以下有益效果:
[0014]1.FSAE電動賽車電機額定電壓為312V，本實用新型通過將每2個單體電池并聯(lián)成一個小電池模塊(此處并聯(lián)是為了降低當某一電池單體損壞而導致整個電池模塊不工作的風險)，再將每個小電池模塊串聯(lián)起來組成電壓為312V以上的電芯(即整個電池組)，此處串聯(lián)是為了達到賽車所需的電量和較大的放電倍率。為滿足比賽規(guī)則要求，每個電池堆的電壓不能超過DC (Direct current，直流電)120V，因此本實用新型把電池分別裝在箱體A、箱體B和箱體C中。而各種電池排出的氣體在電池箱內(nèi)是一種不安全的因素，不能集存，必須排除，本實用新型的散熱方式選擇的是以空氣為介質的并行散熱方式，故在箱體上安裝有抽風機，用強制的氣流加以將箱體內(nèi)的氣體驅趕排除到箱體外，以提高了散熱系統(tǒng)的散熱效率。
[0015]2.根據(jù)FSAE電動賽車電機電壓、所需電池容量，本實用新型初步選擇了質量輕、體積小、放電電流大、額定電壓為3.2V的F12體系電池中的63155225P作為純電動方程式賽車的動力電池；即使用196個63155225P單體電池組裝成為98串小電池模塊，其中箱體A和箱體B各安裝36串小電池模塊，箱體C安裝26串小電池模塊。
[0016]該196個63155225P單體電池組成的整個電池組的總電壓為:V=3.2 (額定電壓)*98=313.6v ；
[0017]而賽車行駛所需電量為19.94Ah，電池容量為:C=Q (額定容量)*n=12*2=24Ah電池組的總電量大于賽車行駛所需的電量；
[0018]賽車行駛60km所需的電池總能量為6.22kwh，電池組總能量為:ff=V*C=313.6*24=7.52kwh，經(jīng)過計算分析，電池箱的總能量大于電池所需的總能量；所以本實用新型既能滿足FSAE電動賽車電機額定電壓的需要，又能滿足賽車行駛所需的電量。
[0019]下面，結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型之一種FSAE電動賽車電池箱的技術特征作進一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:為本實用新型之一種FSAE電動賽車電池箱的結構示意圖。
[0021]圖2:從另一角度看本實用新型之一種FSAE電動賽車電池箱的結構示意圖。
[0022]圖3:為本實用新型中箱體A的結構示意圖。
[0023]圖4:為本實用新型中箱體B的結構示意圖。
[0024]圖5:為本實用新型中箱體C的結構示意圖。
[0025]圖6:從另一角度看本實用新型中箱體C的結構示意圖。
[0026]在上述附圖中，各標號說明如下:
[0027]1-箱體，11-箱體A，12-箱體B，13-箱體C，2-吊耳，3_抽風機I，4-抽風機II，5-抽風機III，6-主控模塊，71-采集模塊I，72-采集模塊II，73-采集模塊III，74-采集模塊IV，75-采集模塊V，76-采集模塊VI，77-采集模塊VII，78-采集模塊VID，79-采集模塊IX，81-航空插頭(正極)，82-航空插頭(負極)，91-主繼電器I，92-主繼電器II，93-主繼電器III，94-主繼電器IV，95-主繼電器V，96-主繼電器VI，10-預充電電阻，14-預充電繼電器，15-霍爾電流傳感器，161-熔斷器I，162-熔斷器II，163-熔斷器III，17-透氣孔，18-電芯。

【具體實施方式】
[0028]—種FSAE電動賽車電池箱，包括箱體1、電子部件和電芯，所述的電子部件和電芯均安裝在箱體中，所述的電芯為由196個型號為63155225P電壓為3.2V的鋰電池電芯組成的電壓為313.6V的電芯，即將該196個鋰電池電芯中每2個鋰電池電芯并聯(lián)成一個小電池模塊，共得到98組小電池模塊，將該98組小電池模塊之間串聯(lián)組成電壓為313.6V的電芯，所述的箱體I由箱體All、箱體B12和箱體C13組成，將整套的電子部件和電芯的零部件分開安裝在箱體All、箱體B12和箱體C13中，將98組小電池模塊分別安裝在箱體All、箱體B12和箱體C13中，即在箱體All和箱體B12中各安裝36組小電池模塊(箱體All和箱體B12中的小電池模塊均為由72個鋰電池電芯組成)，在箱體C13中安裝26組小電池模塊(箱體C13中的小電池模塊為由52個鋰電池電芯組成)。
[0029]所述的電子部件包括主控模塊6、采集模塊、航空插頭、主繼電器、預充電電阻10、預充電繼電器14、霍爾電流傳感器15和熔斷器，所述的采集模塊包括采集模塊I 71、采集模塊II 72、采集模塊III 73、采集模塊IV 74、采集模塊V 75、采集模塊VI 76、采集模塊VE 77、采集模塊VID 78和采集模塊IX 79，所述的主繼電器包括主繼電器I 91、主繼電器II 92、主繼電器III 93、主繼電器IV 94、主繼電器V 95和主繼電器VI 96，所述的熔斷器包括熔斷器I 161、熔斷器II 162和熔斷器III163，所述的箱體All為主控箱，所述的主控模塊6、采集模塊I 71、采集模塊II 72和采集模塊III 73均安裝在箱體Al I的頂端(即安裝在電芯的上方)，所述的主繼電器I 91、主繼電器II 92、預充電電阻10、預充電繼電器14、霍爾電流傳感器15和熔斷器I 161均安裝的箱體All的側端(即安裝在電芯的前端)，所述的采集模塊IV 74、采集模塊V 75和采集模塊VI 76均安裝在箱體B12的頂端，所述的主繼電器III 93、主繼電器IV 94和熔斷器II 162均安裝在箱體B12的側端，所述的采集模塊VE 77、采集模塊VID 78、采集模塊IX 79、主繼電器V 95、主繼電器VI 96和熔斷器III 163均安裝在箱體C13頂端，所述的航空插頭分別安裝在箱體All、箱體B12和箱體C13的側壁上。
[0030]考慮到電動賽車在大功率放電下長期工作電池升溫比較快，考慮到散熱和防水問題，在所述的箱體All和箱體B12的底面均設有透氣孔，所述的箱體All的側面安裝有抽風機I 3，所述的箱體B12的側面安裝有抽風機II 4，S卩，抽風機I 3和抽風機II 4分別安裝在箱體All和箱體B12的前端，為了防水還可以用罩子遮擋抽風機I 3和抽風機II 4。所述的箱體C13底面的一端上安裝有抽風機1115，同時還采用25mm的方鋼將抽風機III5固定于箱體C13的底部，防止箱體C13固定在車架上時候損抽風機III 5。該箱體C13的底面未安裝有抽風機III 5的另一端開設有透氣孔。所述的箱體All、箱體B12和箱體C13底端均設有用于將箱體All、箱體B12和箱體C13安裝在FSAE電動賽車上的安裝有吊耳2，并用螺栓固定。
[0031]作為本實施例的一種變換:所述的電芯還可以由其他多個單體電池通過并聯(lián)和串聯(lián)組成。
[0032]使用時將箱體All、箱體B12和箱體C13分別布置在FSAE電動賽車駕駛艙的兩側及駕駛員后部是相對較合理的位置(參見圖1圖2)。
【權利要求】
1.一種FSAE電動賽車電池箱，包括箱體(I)、電子部件和電芯，所述的電子部件和電芯均安裝在箱體中，所述的電子部件包括主控模塊(6)、采集模塊、航空插頭、主繼電器、預充電電阻(10)、預充電繼電器(14)、霍爾電流傳感器(15)和熔斷器，其特征在于:所述的箱體(I)由箱體A(11)、箱體B (12)和箱體C (13)組成，所述的電芯為由多個單體電池組成的電壓為312V以上的電芯，該多個單體電池中每2個單體電池并聯(lián)成一個小電池模塊，每個小電池模塊之間串聯(lián)組成電壓為312V以上的電芯，所述的小電池模塊分別安裝在箱體A(II)、箱體B(12)和箱體C (13)中，所述的箱體A (11)、箱體B (12)和箱體C (13)中的小電池模塊串聯(lián)后的電壓分別為120V以下，所述的箱體A (11)上安裝有抽風機I (3)，所述的箱體B (12)上安裝有抽風機II (4)，所述的箱體C (13)上安裝有抽風機111(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種FSAE電動賽車電池箱，其特征在于:所述的單體電池為型號為63155225P電壓為3.2V的鋰電池電芯。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種FSAE電動賽車電池箱，其特征在于:所述的箱體A(Il)和箱體B (12)中的小電池模塊均為由72個單體電池組成，所述的箱體C (13)中的小電池模塊為由52個單體電池組成。
4.根據(jù)權利要求1-3任一權利要求所述的一種FSAE電動賽車電池箱，其特征在于:所述的箱體A (11)、箱體B (12)和箱體C (13)底端均設有用于將箱體A (11)、箱體B (12)和箱體C (13)安裝在FSAE電動賽車上的安裝有吊耳(2)。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種FSAE電動賽車電池箱，其特征在于:所述的箱體A(Il)和箱體B (12)的底面均設有透氣孔，所述的抽風機I (3)和抽風機II (4)分別安裝在箱體A (11)和箱體B (12)的側面，所述的抽風機111(5)安裝在箱體C (13)底面的一端，該箱體C (13)的底面未安裝有抽風機III(5)的另一端開設有透氣孔。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種FSAE電動賽車電池箱，其特征在于:所述的箱體A(Il)為主控箱，所述的主繼電器包括主繼電器I (91)、主繼電器II (92)、主繼電器111(93)、主繼電器IV(94)、主繼電器乂(95)和主繼電器/1(96)，所述的主繼電器I (91)、主繼電器II(92)、預充電電阻(10)和預充電繼電器(14)均安裝的箱體A (11)的側端，所述的主繼電器III (93)和主繼電器IV (94)均安裝在箱體B (12)的側端，所述的主繼電器V (95)和主繼電器VI (96)均安裝在箱體C (13)頂端。
【文檔編號】H01M10/625GK204155981SQ201420536564
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】范健文, 毛漢潁, 范嘉, 孟繁忠, 李曉萍, 蒙志攀, 武曉斌, 蔣潮, 梁存 申請人:廣西科技大學鹿山學院