一種fsae電動(dòng)賽車電池箱的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種FSAE電動(dòng)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(gè)單體電池組成的電壓為312V以上的電芯，該多個(gè)單體電池中每2個(gè)單體電池并聯(lián)成一個(gè)小電池模塊，每個(gè)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(fēng)機(jī)Ⅰ，所述的箱體B安裝有抽風(fēng)機(jī)Ⅱ，所述的箱體C上安裝有抽風(fēng)機(jī)Ⅲ。本實(shí)用新型既能滿足FSAE電動(dòng)賽車電機(jī)額定電壓的需要，又能滿足賽車行駛所需的電量。
【專利說(shuō)明】一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電池箱，特別是一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱。

【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)FSAE (即Formula SAE)電動(dòng)賽車大賽是基于中國(guó)大學(xué)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(dòng)新能源車在此賽事中快速成長(zhǎng)，加速國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。中國(guó)在純電動(dòng)汽車方面制定了電動(dòng)汽車“十二五”科技發(fā)展計(jì)劃，已將動(dòng)力電池的安全性、一致性、耐久性等特性作為重點(diǎn)突破口。作為電動(dòng)汽車特別是純電動(dòng)汽車動(dòng)力源的動(dòng)力電池，其相應(yīng)特性必須滿足電動(dòng)汽車行駛、安全性能要求；電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)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(dòng)力電池的安全性、一致性和耐久性。動(dòng)力電池是新能源汽車的核心，是新能源汽車技術(shù)的最大瓶頸。
[0003]確保電池系統(tǒng)具有較高安全性、動(dòng)力性、可靠性以及較長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命；合理設(shè)計(jì)、布置電池箱體，提高維護(hù)便捷性；要求BMS系統(tǒng)對(duì)電池具有保護(hù)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(diǎn)都是為了提升2013年電動(dòng)賽車競(jìng)爭(zhēng)力所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。而這三點(diǎn)都涉及到對(duì)電池箱的設(shè)計(jì)。
[0004]目前公開的FSAE電動(dòng)賽車電池箱存在以下方面的不足:電池箱內(nèi)電池?cái)?shù)目多，導(dǎo)致整車重量重；電池箱不能滿足電機(jī)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(shí)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(duì)電池進(jìn)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(dòng)態(tài)項(xiàng)目分別為:八字繞環(huán)、直線加速、耐久賽以及制動(dòng)測(cè)試、動(dòng)態(tài)測(cè)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(xiàng)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(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能滿足FSAE電動(dòng)賽車電機(jī)額定電壓的需要，能滿足賽車行駛所需的電量的FSAE電動(dòng)賽車電池箱。
[0006]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種FSAE電動(dòng)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(yù)充電電阻、預(yù)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(gè)單體電池組成的電壓為312V以上的電芯，該多個(gè)單體電池中每2個(gè)單體電池并聯(lián)成一個(gè)小電池模塊，每個(gè)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(fēng)機(jī)I，所述的箱體B上安裝有抽風(fēng)機(jī)II，所述的箱體C上安裝有抽風(fēng)機(jī)III。
[0007]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的單體電池為型號(hào)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(gè)單體電池組成，所述的箱體C中的小電池模塊為由52個(gè)單體電池組成。
[0009]所述的箱體A、箱體B和箱體C底端均設(shè)有用于將箱體A、箱體B和箱體C安裝在FSAE電動(dòng)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(shè)有透氣孔，所述的抽風(fēng)機(jī)I和抽風(fēng)機(jī)II分別安裝在箱體A和箱體B的側(cè)面，所述的抽風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)III的另一端開設(shè)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(yù)充電電阻和預(yù)充電繼電器均安裝的箱體A的側(cè)端，所述的主繼電器III和主繼電器IV均安裝在箱體B的側(cè)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(dá)到對(duì)電池進(jìn)行能量管理的目的，電池模塊必須裝在電池箱內(nèi)，該箱應(yīng)具備一定條件:①電池箱必須是密封的。除必需的通風(fēng)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(dòng)問(wèn)題，不許在某處泄漏，避免冷卻氣流的流動(dòng)性差造成電池模塊工作溫度的不一致，從而導(dǎo)致性能的一致性進(jìn)一步的惡化。②電池箱形狀應(yīng)達(dá)到與電池模塊布置形狀相適應(yīng)，本實(shí)用新型為純電動(dòng)方程式賽車獨(dú)立模塊式電池裝置，制作箱體的材料為日本進(jìn)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(cè)獨(dú)立開來(lái)，而散熱系統(tǒng)散熱方式為并行強(qiáng)制風(fēng)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(hù)、拆裝。當(dāng)冷卻系統(tǒng)工作時(shí)，冷卻風(fēng)扇提供的冷卻氣流能均勻地流過(guò)每個(gè)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(guò)程中溫度均勻、性能一致，防止個(gè)別電池模塊早期損壞。③電池箱應(yīng)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(jìn)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(duì)放電回路的要求:如果安全回路斷開，則驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須通過(guò)斷開所有的AIR來(lái)斷開驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓要在5s內(nèi)(時(shí)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(hù)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(jī)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(shù)方案，本實(shí)用新型之一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱具有以下有益效果:
[0014]1.FSAE電動(dòng)賽車電機(jī)額定電壓為312V，本實(shí)用新型通過(guò)將每2個(gè)單體電池并聯(lián)成一個(gè)小電池模塊(此處并聯(lián)是為了降低當(dāng)某一電池單體損壞而導(dǎo)致整個(gè)電池模塊不工作的風(fēng)險(xiǎn))，再將每個(gè)小電池模塊串聯(lián)起來(lái)組成電壓為312V以上的電芯(即整個(gè)電池組)，此處串聯(lián)是為了達(dá)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(gè)電池堆的電壓不能超過(guò)DC (Direct current，直流電)120V，因此本實(shí)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(shí)用新型的散熱方式選擇的是以空氣為介質(zhì)的并行散熱方式，故在箱體上安裝有抽風(fēng)機(jī)，用強(qiáng)制的氣流加以將箱體內(nèi)的氣體驅(qū)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(dòng)賽車電機(jī)電壓、所需電池容量，本實(shí)用新型初步選擇了質(zhì)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(dòng)方程式賽車的動(dòng)力電池；即使用196個(gè)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(gè)63155225P單體電池組成的整個(gè)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(guò)計(jì)算分析，電池箱的總能量大于電池所需的總能量；所以本實(shí)用新型既能滿足FSAE電動(dòng)賽車電機(jī)額定電壓的需要，又能滿足賽車行駛所需的電量。
[0019]下面，結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型之一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1:為本實(shí)用新型之一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2:從另一角度看本實(shí)用新型之一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3:為本實(shí)用新型中箱體A的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4:為本實(shí)用新型中箱體B的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5:為本實(shí)用新型中箱體C的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6:從另一角度看本實(shí)用新型中箱體C的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]在上述附圖中，各標(biāo)號(hào)說(shuō)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(fēng)機(jī)I，4-抽風(fēng)機(jī)II，5-抽風(fēng)機(jī)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(fù)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(yù)充電電阻，14-預(yù)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(shí)施方式】
[0028]—種FSAE電動(dòng)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(gè)型號(hào)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(gè)鋰電池電芯中每2個(gè)鋰電池電芯并聯(lián)成一個(gè)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(gè)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(gè)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(yù)充電電阻10、預(yù)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(yù)充電電阻10、預(yù)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(cè)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(cè)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(cè)壁上。
[0030]考慮到電動(dòng)賽車在大功率放電下長(zhǎng)期工作電池升溫比較快，考慮到散熱和防水問(wèn)題，在所述的箱體All和箱體B12的底面均設(shè)有透氣孔，所述的箱體All的側(cè)面安裝有抽風(fēng)機(jī)I 3，所述的箱體B12的側(cè)面安裝有抽風(fēng)機(jī)II 4，S卩，抽風(fēng)機(jī)I 3和抽風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)I 3和抽風(fēng)機(jī)II 4。所述的箱體C13底面的一端上安裝有抽風(fēng)機(jī)1115，同時(shí)還采用25mm的方鋼將抽風(fēng)機(jī)III5固定于箱體C13的底部，防止箱體C13固定在車架上時(shí)候損抽風(fēng)機(jī)III 5。該箱體C13的底面未安裝有抽風(fēng)機(jī)III 5的另一端開設(shè)有透氣孔。所述的箱體All、箱體B12和箱體C13底端均設(shè)有用于將箱體All、箱體B12和箱體C13安裝在FSAE電動(dòng)賽車上的安裝有吊耳2，并用螺栓固定。
[0031]作為本實(shí)施例的一種變換:所述的電芯還可以由其他多個(gè)單體電池通過(guò)并聯(lián)和串聯(lián)組成。
[0032]使用時(shí)將箱體All、箱體B12和箱體C13分別布置在FSAE電動(dòng)賽車駕駛艙的兩側(cè)及駕駛員后部是相對(duì)較合理的位置(參見圖1圖2)。
【權(quán)利要求】
1.一種FSAE電動(dòng)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(yù)充電電阻(10)、預(yù)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(gè)單體電池組成的電壓為312V以上的電芯，該多個(gè)單體電池中每2個(gè)單體電池并聯(lián)成一個(gè)小電池模塊，每個(gè)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(fēng)機(jī)I (3)，所述的箱體B (12)上安裝有抽風(fēng)機(jī)II (4)，所述的箱體C (13)上安裝有抽風(fēng)機(jī)111(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FSAE電動(dòng)賽車電池箱，其特征在于:所述的單體電池為型號(hào)為63155225P電壓為3.2V的鋰電池電芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種FSAE電動(dòng)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(gè)單體電池組成，所述的箱體C (13)中的小電池模塊為由52個(gè)單體電池組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的一種FSAE電動(dòng)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(shè)有用于將箱體A (11)、箱體B (12)和箱體C (13)安裝在FSAE電動(dòng)賽車上的安裝有吊耳(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種FSAE電動(dòng)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(shè)有透氣孔，所述的抽風(fēng)機(jī)I (3)和抽風(fēng)機(jī)II (4)分別安裝在箱體A (11)和箱體B (12)的側(cè)面，所述的抽風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)III(5)的另一端開設(shè)有透氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種FSAE電動(dòng)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(yù)充電電阻(10)和預(yù)充電繼電器(14)均安裝的箱體A (11)的側(cè)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(cè)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(hào)】H01M10/625GK204155981SQ201420536564
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院