一种fsae电动赛车电池箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种FSAE电动赛车电池箱，包括箱体、电子部件和电芯，所述的电子部件和电芯均安装在箱体中，所述的箱体由箱体A、箱体B和箱体C组成，所述的电芯为由多个单体电池组成的电压为312V以上的电芯，该多个单体电池中每2个单体电池并联成一个小电池模块，每个小电池模块之间串联组成电压为312V以上的电芯，所述的小电池模块分别安装在箱体A、箱体B和箱体C中，所述的箱体A、箱体B和箱体C中的小电池模块串联后的电压分别为120V以下，所述的箱体A安装有抽风机Ⅰ，所述的箱体B安装有抽风机Ⅱ，所述的箱体C上安装有抽风机Ⅲ。本实用新型既能满足FSAE电动赛车电机额定电压的需要，又能满足赛车行驶所需的电量。
【专利说明】一种FSAE电动赛车电池箱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电池箱，特别是一种FSAE电动赛车电池箱。
【背景技术】
[0002]中国FSAE (即Formula SAE)电动赛车大赛是基于中国大学生方程式汽车大赛2010年、2011年和2013年的成功举办而提出的同类型赛事，旨在宣传节能环保理念，推动新能源车在此赛事中快速成长，加速国内纯电动汽车向产业化进程。中国在纯电动汽车方面制定了电动汽车“十二五”科技发展计划，已将动力电池的安全性、一致性、耐久性等特性作为重点突破口。作为电动汽车特别是纯电动汽车动力源的动力电池，其相应特性必须满足电动汽车行驶、安全性能要求；电池热管理系统的设计对电池温度、电压均衡，电池系统性能有重要影响，继而影响动力电池的安全性、一致性和耐久性。动力电池是新能源汽车的核心，是新能源汽车技术的最大瓶颈。
[0003]确保电池系统具有较高安全性、动力性、可靠性以及较长的循环使用寿命；合理设计、布置电池箱体，提高维护便捷性；要求BMS系统对电池具有保护功能，良好的数据采集、显示功能以及故障告警功能。上述三点都是为了提升2013年电动赛车竞争力所要实现的目标。而这三点都涉及到对电池箱的设计。
[0004]目前公开的FSAE电动赛车电池箱存在以下方面的不足:电池箱内电池数目多，导致整车重量重；电池箱不能满足电机额定电压的需要；电池箱不能满足赛车行驶所需的电量；电池箱内不能及时排除电池排出的气体(该气体为不安全因素)；电池箱不能满足对电池进行能量管理的目的；电池箱的布置位置不合理，影响整车的轴荷分配。根据方程式汽车大赛规则可知，赛车需参与的动态项目分别为:八字绕环、直线加速、耐久赛以及制动测试、动态测试，总的行驶里程大约为25km。但为保证赛车能顺利完成所有的比赛项目以及考虑电池寿命、整车重量，电池箱不能提供赛车不低于60km续驶里程的能量。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题是:针对现有技术的不足，提供一种能满足FSAE电动赛车电机额定电压的需要，能满足赛车行驶所需的电量的FSAE电动赛车电池箱。
[0006]解决上述技术问题的技术方案是:一种FSAE电动赛车电池箱，包括箱体、电子部件和电芯，所述的电子部件和电芯均安装在箱体中，所述的电子部件包括主控模块、采集模块、航空插头、主继电器、预充电电阻、预充电继电器、霍尔电流传感器和熔断器，所述的箱体由箱体A、箱体B和箱体C组成，所述的电芯为由多个单体电池组成的电压为312V以上的电芯，该多个单体电池中每2个单体电池并联成一个小电池模块，每个小电池模块之间串联组成电压为312V以上的电芯，所述的小电池模块分别安装在箱体A、箱体B和箱体C中，所述的箱体A、箱体B和箱体C中的小电池模块串联后的电压分别为120V以下，所述的箱体A上安装有抽风机I，所述的箱体B上安装有抽风机II，所述的箱体C上安装有抽风机III。
[0007]本实用新型的进一步技术方案是:所述的单体电池为型号为63155225P电压为3.2V的锂电池电芯。
[0008]所述的箱体A和箱体B中的小电池模块均为由72个单体电池组成，所述的箱体C中的小电池模块为由52个单体电池组成。
[0009]所述的箱体A、箱体B和箱体C底端均设有用于将箱体A、箱体B和箱体C安装在FSAE电动赛车上的安装有吊耳。
[0010]所述的箱体A和箱体B的底面均设有透气孔，所述的抽风机I和抽风机II分别安装在箱体A和箱体B的侧面，所述的抽风机III安装在箱体C底面的一端，该箱体C的底面未安装有抽风机III的另一端开设有透气孔。
[0011]所述的箱体A为主控箱，所述的主继电器包括主继电器1、主继电器I1、主继电器II1、主继电器IV、主继电器V和主继电器VI，所述的主继电器1、主继电器I1、预充电电阻和预充电继电器均安装的箱体A的侧端，所述的主继电器III和主继电器IV均安装在箱体B的侧端，所述的主继电器V和主继电器VI均安装在箱体C顶端。
[0012]为达到对电池进行能量管理的目的，电池模块必须装在电池箱内，该箱应具备一定条件:①电池箱必须是密封的。除必需的通风孔外均不能与大气相通。密封箱内的要求主要考虑电池冷却气流的流动问题，不许在某处泄漏，避免冷却气流的流动性差造成电池模块工作温度的不一致，从而导致性能的一致性进一步的恶化。②电池箱形状应达到与电池模块布置形状相适应，本实用新型为纯电动方程式赛车独立模块式电池装置，制作箱体的材料为日本进口的工业PC耐力板，电池包、BMS主控模块6、采集模块与高压侧独立开来，而散热系统散热方式为并行强制风冷的散热方式。这样更有利于整车重量的减轻，而且便于电池装置的维护、拆装。当冷却系统工作时，冷却风扇提供的冷却气流能均匀地流过每个电池模块周围，箱内不能形成气流的“死区”和涡流的存在，保证电池模块工作过程中温度均匀、性能一致，防止个别电池模块早期损坏。③电池箱应做到内部与电池的绝缘，外部与车身的绝缘，即使用的是绝缘材料进行绝缘，防止电池与车身绝缘电阻低下而影响系统工作，发生不安全事故。④电池模块安装条件下尽量减少电池模块自行放电的条件，2014年大赛规则对放电回路的要求:如果安全回路断开，则驱动系统必须通过断开所有的AIR来断开驱动系统，并且驱动系统电压要在5s内(时间安全回路断开后算起)降到40V DC或25V ACRMS以下。主要是为了保护车手和舱外人员的安全。电池的额定电压为312V，高压从312V降到40V，等于下降87.2%。所选用的放电电阻是100W，2500 Ω的电阻，电机控制内部电容为750 μ F0根据等效换路定律得出所选择的电阻能够满足规则要求，在四秒之内电压从312V下降到40V以下。
[0013]由于采用上述技术方案，本实用新型之一种FSAE电动赛车电池箱具有以下有益效果:
[0014]1.FSAE电动赛车电机额定电压为312V，本实用新型通过将每2个单体电池并联成一个小电池模块(此处并联是为了降低当某一电池单体损坏而导致整个电池模块不工作的风险)，再将每个小电池模块串联起来组成电压为312V以上的电芯(即整个电池组)，此处串联是为了达到赛车所需的电量和较大的放电倍率。为满足比赛规则要求，每个电池堆的电压不能超过DC (Direct current，直流电)120V，因此本实用新型把电池分别装在箱体A、箱体B和箱体C中。而各种电池排出的气体在电池箱内是一种不安全的因素，不能集存，必须排除，本实用新型的散热方式选择的是以空气为介质的并行散热方式，故在箱体上安装有抽风机，用强制的气流加以将箱体内的气体驱赶排除到箱体外，以提高了散热系统的散热效率。
[0015]2.根据FSAE电动赛车电机电压、所需电池容量，本实用新型初步选择了质量轻、体积小、放电电流大、额定电压为3.2V的F12体系电池中的63155225P作为纯电动方程式赛车的动力电池；即使用196个63155225P单体电池组装成为98串小电池模块，其中箱体A和箱体B各安装36串小电池模块，箱体C安装26串小电池模块。
[0016]该196个63155225P单体电池组成的整个电池组的总电压为:V=3.2 (额定电压)*98=313.6v ；
[0017]而赛车行驶所需电量为19.94Ah，电池容量为:C=Q (额定容量)*n=12*2=24Ah电池组的总电量大于赛车行驶所需的电量；
[0018]赛车行驶60km所需的电池总能量为6.22kwh，电池组总能量为:ff=V*C=313.6*24=7.52kwh，经过计算分析，电池箱的总能量大于电池所需的总能量；所以本实用新型既能满足FSAE电动赛车电机额定电压的需要，又能满足赛车行驶所需的电量。
[0019]下面，结合说明书附图和具体实施例对本实用新型之一种FSAE电动赛车电池箱的技术特征作进一步的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1:为本实用新型之一种FSAE电动赛车电池箱的结构示意图。
[0021]图2:从另一角度看本实用新型之一种FSAE电动赛车电池箱的结构示意图。
[0022]图3:为本实用新型中箱体A的结构示意图。
[0023]图4:为本实用新型中箱体B的结构示意图。
[0024]图5:为本实用新型中箱体C的结构示意图。
[0025]图6:从另一角度看本实用新型中箱体C的结构示意图。
[0026]在上述附图中，各标号说明如下:
[0027]1-箱体，11-箱体A，12-箱体B，13-箱体C，2-吊耳，3_抽风机I，4-抽风机II，5-抽风机III，6-主控模块，71-采集模块I，72-采集模块II，73-采集模块III，74-采集模块IV，75-采集模块V，76-采集模块VI，77-采集模块VII，78-采集模块VID，79-采集模块IX，81-航空插头(正极)，82-航空插头(负极)，91-主继电器I，92-主继电器II，93-主继电器III，94-主继电器IV，95-主继电器V，96-主继电器VI，10-预充电电阻，14-预充电继电器，15-霍尔电流传感器，161-熔断器I，162-熔断器II，163-熔断器III，17-透气孔，18-电芯。
【具体实施方式】
[0028]—种FSAE电动赛车电池箱，包括箱体1、电子部件和电芯，所述的电子部件和电芯均安装在箱体中，所述的电芯为由196个型号为63155225P电压为3.2V的锂电池电芯组成的电压为313.6V的电芯，即将该196个锂电池电芯中每2个锂电池电芯并联成一个小电池模块，共得到98组小电池模块，将该98组小电池模块之间串联组成电压为313.6V的电芯，所述的箱体I由箱体All、箱体B12和箱体C13组成，将整套的电子部件和电芯的零部件分开安装在箱体All、箱体B12和箱体C13中，将98组小电池模块分别安装在箱体All、箱体B12和箱体C13中，即在箱体All和箱体B12中各安装36组小电池模块(箱体All和箱体B12中的小电池模块均为由72个锂电池电芯组成)，在箱体C13中安装26组小电池模块(箱体C13中的小电池模块为由52个锂电池电芯组成)。
[0029]所述的电子部件包括主控模块6、采集模块、航空插头、主继电器、预充电电阻10、预充电继电器14、霍尔电流传感器15和熔断器，所述的采集模块包括采集模块I 71、采集模块II 72、采集模块III 73、采集模块IV 74、采集模块V 75、采集模块VI 76、采集模块VE 77、采集模块VID 78和采集模块IX 79，所述的主继电器包括主继电器I 91、主继电器II 92、主继电器III 93、主继电器IV 94、主继电器V 95和主继电器VI 96，所述的熔断器包括熔断器I 161、熔断器II 162和熔断器III163，所述的箱体All为主控箱，所述的主控模块6、采集模块I 71、采集模块II 72和采集模块III 73均安装在箱体Al I的顶端(即安装在电芯的上方)，所述的主继电器I 91、主继电器II 92、预充电电阻10、预充电继电器14、霍尔电流传感器15和熔断器I 161均安装的箱体All的侧端(即安装在电芯的前端)，所述的采集模块IV 74、采集模块V 75和采集模块VI 76均安装在箱体B12的顶端，所述的主继电器III 93、主继电器IV 94和熔断器II 162均安装在箱体B12的侧端，所述的采集模块VE 77、采集模块VID 78、采集模块IX 79、主继电器V 95、主继电器VI 96和熔断器III 163均安装在箱体C13顶端，所述的航空插头分别安装在箱体All、箱体B12和箱体C13的侧壁上。
[0030]考虑到电动赛车在大功率放电下长期工作电池升温比较快，考虑到散热和防水问题，在所述的箱体All和箱体B12的底面均设有透气孔，所述的箱体All的侧面安装有抽风机I 3，所述的箱体B12的侧面安装有抽风机II 4，S卩，抽风机I 3和抽风机II 4分别安装在箱体All和箱体B12的前端，为了防水还可以用罩子遮挡抽风机I 3和抽风机II 4。所述的箱体C13底面的一端上安装有抽风机1115，同时还采用25mm的方钢将抽风机III5固定于箱体C13的底部，防止箱体C13固定在车架上时候损抽风机III 5。该箱体C13的底面未安装有抽风机III 5的另一端开设有透气孔。所述的箱体All、箱体B12和箱体C13底端均设有用于将箱体All、箱体B12和箱体C13安装在FSAE电动赛车上的安装有吊耳2，并用螺栓固定。
[0031]作为本实施例的一种变换:所述的电芯还可以由其他多个单体电池通过并联和串联组成。
[0032]使用时将箱体All、箱体B12和箱体C13分别布置在FSAE电动赛车驾驶舱的两侧及驾驶员后部是相对较合理的位置(参见图1图2)。
【权利要求】
1.一种FSAE电动赛车电池箱，包括箱体(I)、电子部件和电芯，所述的电子部件和电芯均安装在箱体中，所述的电子部件包括主控模块(6)、采集模块、航空插头、主继电器、预充电电阻(10)、预充电继电器(14)、霍尔电流传感器(15)和熔断器，其特征在于:所述的箱体(I)由箱体A(11)、箱体B (12)和箱体C (13)组成，所述的电芯为由多个单体电池组成的电压为312V以上的电芯，该多个单体电池中每2个单体电池并联成一个小电池模块，每个小电池模块之间串联组成电压为312V以上的电芯，所述的小电池模块分别安装在箱体A(II)、箱体B(12)和箱体C (13)中，所述的箱体A (11)、箱体B (12)和箱体C (13)中的小电池模块串联后的电压分别为120V以下，所述的箱体A (11)上安装有抽风机I (3)，所述的箱体B (12)上安装有抽风机II (4)，所述的箱体C (13)上安装有抽风机111(5)。
2.根据权利要求1所述的一种FSAE电动赛车电池箱，其特征在于:所述的单体电池为型号为63155225P电压为3.2V的锂电池电芯。
3.根据权利要求2所述的一种FSAE电动赛车电池箱，其特征在于:所述的箱体A(Il)和箱体B (12)中的小电池模块均为由72个单体电池组成，所述的箱体C (13)中的小电池模块为由52个单体电池组成。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种FSAE电动赛车电池箱，其特征在于:所述的箱体A (11)、箱体B (12)和箱体C (13)底端均设有用于将箱体A (11)、箱体B (12)和箱体C (13)安装在FSAE电动赛车上的安装有吊耳(2)。
5.根据权利要求4所述的一种FSAE电动赛车电池箱，其特征在于:所述的箱体A(Il)和箱体B (12)的底面均设有透气孔，所述的抽风机I (3)和抽风机II (4)分别安装在箱体A (11)和箱体B (12)的侧面，所述的抽风机111(5)安装在箱体C (13)底面的一端，该箱体C (13)的底面未安装有抽风机III(5)的另一端开设有透气孔。
6.根据权利要求5所述的一种FSAE电动赛车电池箱，其特征在于:所述的箱体A(Il)为主控箱，所述的主继电器包括主继电器I (91)、主继电器II (92)、主继电器111(93)、主继电器IV(94)、主继电器乂(95)和主继电器/1(96)，所述的主继电器I (91)、主继电器II(92)、预充电电阻(10)和预充电继电器(14)均安装的箱体A (11)的侧端，所述的主继电器III (93)和主继电器IV (94)均安装在箱体B (12)的侧端，所述的主继电器V (95)和主继电器VI (96)均安装在箱体C (13)顶端。
【文档编号】H01M10/625GK204155981SQ201420536564
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】范健文, 毛汉颍, 范嘉, 孟繁忠, 李晓萍, 蒙志攀, 武晓斌, 蒋潮, 梁存 申请人:广西科技大学鹿山学院