一种FSEC大学生电动方程式赛车电池箱动力总成的制作方法

本实用新型涉及一种FSEC大学生电动方程式赛车电池箱动力总成。

背景技术：

中国大学生电动方程式赛车(FSEC,Formula Student Electric China)赛车的电池箱作为整个赛车的动力来源，其设计影响到整车的空间布置以及作用于电机的能量和功率输出，直接影响的赛车的行驶性能和安全性，是赛车上最为重要的结构之一。因此提供稳定输出电压的电池箱动力总成尤为重要，但是现有的电池存在输出电压不稳定、并且控制不够精准、占用空间大的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种输出电压稳定、控制精准并且节省空间的FSEC大学生电动方程式赛车电池箱动力总成。

本实用新型所述的一种FSEC大学生电动方程式赛车电池箱动力总成，其特征在于：包括电池箱、电池模块以及电池管理系统，所述电池箱内腔设置成阶梯型，所述电池箱的侧壁分别设有高压输出插头、低压输出插头、CAN接口以及用于插入正负极维护插头的插孔，且所述高压输出插头的输入端、所述低压输出插头的输入端分别与电池管理系统的电池控制器相应输出引脚电连；所述电池箱的外壁分布若干用于安装在车架上的吊耳；所述电池模块包括多套由多块动力锂电池串联而成的电池组，其中两套电池组通过电池箱外侧的正负极维护插头连接；所述电池管理系统包括用于采集电池模块的输出电压信息的电压采集器、用于采集电池温度的温度采集器、用于控制电源输出电压的电池控制器以及报警器，所述电压采集器的测试端、所述温度采集器的温度探头分别设置在电池组处，所述电池控制器的输出端分别与所述高压输出插头、低压输出插头、CAN接口以及用于插入正负极维护插头的插孔相连；所述电压采集器的信号输出端、温度采集器的信号输出端以及所述报警器的信号输出端分别通过CAN总线与所述电池控制器的第一信号输入端信号连接，所述电池控制器的第二信号输入端通过主控制电路、预充电电路与所述电池组的输出端电连，所述主控制电路上配有用于控制主控制电路通断的主负继电器，所述预充电电路上配有用于控制预充电电路通断的预充电继电器，并且所述主负继电器与所述预充电继电器的通断状态相反，保证所述主控制电路与预充电电路交错通断。

所述电池模块包括两套电池组，且每套电池组均由3块动力锂电池串联而成。

所述的动力锂电池为18650动力锂电池，单体的标称电压为3.6V，额定容量为2200mAh，放电倍率为10C；所述电池组采用的串并方式为84s(串)14p(并)，标称电压为302V，标称容量30.8Ah，总能量为9.3KWh，电池模块的总重量为58kg；电池模块共分成两个电池组，分别放置于电池箱的前后两侧，由电池箱外侧的维护插头连接。

所述电池模块的总电压的测量范围为0-500V，绝缘检测分为三级，分别为：0：无故障(>500Ω/V)，1：一般故障(100～500Ω/V)，2：严重故障(<100Ω/V)，且主控制电路的CAN接口路数为两路，一路为内网，另一路为仪表和充电机。

电池箱左侧分别为用于输出高压的高压输出插头、用于输出低压的低压输出插头以及用于与整车控制器进行CAN通信的CAN接口，其中所述低压输出插头输出电压为12V；电池箱右侧的4个接口分别为两个正负极维护插头的插孔。

所述电池箱外壁焊接16个吊耳，且所述电池箱的吊耳通过螺栓固定在车架上。

传统的电池存在诸多不足之处。铅酸电池，比较稳定，但是能量密度太低，重量太大，不适用于比赛。钠硫电池，最早也是为了电车而发明的，但是目前研究方向都是往固定长周期的应用上发展，比如空间站，而且市场购买难度较大。实际上，钠硫电池属于融盐电池的一种，在德国赛的规则中被禁止了。而动力锂电池在功率和能量密度上都占有绝对优势，我们采用的18650稳定耐用，散热性比较好。

本实用新型的有益效果是：电池组采用18650动力锂电池，串并方式采用84S(串)14P(并)，共分成两组固定于箱体的前后两部分，其标称电压为302V，标称容量30.8Ah，总能量为9.3KWh。在箱体的前半部分固定有熔断器和继电器的高压保护装置。另外在前部的电池管理系统(BMS,Battery Management System)负责监测电池充放电时的温度和电压，保证两个电池组的正常工作。电池箱外部共焊接12个吊耳，通过螺栓连接固定到车架上，分别用于承受纵向(前后方向)20g、垂直方向(上下方向)10g的加速度。箱体侧部装有两个高压接插件和一个通讯接插件，高压接插件分别连接电池组的正负极，将电压输出，通讯接插件则可连接到BMS，使得整车控制器可以与BMS进行通信。输出电压稳定、控制精准并且节省空间。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是本实用新型的电池模块分布图(两个电池组与电池箱体装配的位置关系，两电池组为别位于电池箱的前后两端)。

图3是本实用新型的84串12并的电池组的排列方式。

图4是本实用新型的电池箱的俯视图。

图5是本实用新型的电池箱的左视图。

图6是本实用新型的电池箱的主视图。

图7是本实用新型的吊耳的主视图。

图8是本实用新型的侧视图。

图9是本实用新型的吊耳的俯视图。

图10是本实用新型的电池箱的电池箱内部的主控制电路以及预充电电路图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型

参照附图：

实施例1本实用新型所述的一种FSEC大学生电动方程式赛车电池箱动力总成，包括电池箱1、电池模块2以及电池管理系统3，所述电池箱1内腔设置成阶梯型，所述电池箱1的侧壁分别设有高压输出插头11、低压输出插头12、CAN接口13以及用于插入正负极维护插头的插孔14，且所述高压输出插头11的输入端、所述低压输出插头12的输入端分别与电池管理系统3的电池控制器相应输出引脚电连；所述电池箱1的外壁分布若干用于安装在车架上的吊耳15；所述电池模块2包括多套由多块动力锂电池串联而成的电池组21，其中两套电池组21通过电池箱1外侧的正负极维护插头12连接；所述电池管理系统3包括用于采集电池模块的输出电压信息的电压采集器31、用于采集电池温度的温度采集器32、用于控制电源输出电压的电池控制器33以及报警器34，所述电压采集器31的测试端、所述温度采集器32的温度探头分别设置在电池组21处，所述电池控制器33的输出端分别与所述高压输出插头11、低压输出插头12、CAN接口13以及用于插入正负极维护插头的插孔14相连；所述电压采集器的信号输出端、温度采集器的信号输出端以及所述报警器的信号输出端分别通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与所述电池控制器的第一信号输入端信号连接，所述电池控制器33的第二信号输入端通过主控制电路、预充电电路与所述电池组21的输出端电连，所述主控制电路上配有用于控制主控制电路通断的主负继电器，所述预充电电路上配有用于控制预充电电路通断的预充电继电器，并且所述主负继电器与所述预充电继电器的通断状态相反，保证所述主控制电路与预充电电路交错通断。

所述电池模块2包括两套电池组21，且每套电池组21均由3块动力锂电池串联而成。

所述的动力锂电池为18650动力锂电池，单体的标称电压为3.6V，额定容量为2200mAh，放电倍率为10C；所述电池组采用的串并方式为84s(串)14p(并)，标称电压为302V，标称容量30.8Ah，总能量为9.3KWh，电池模块的总重量为58kg；电池模块共分成两个电池组，分别放置于电池箱的前后两侧，由电池箱外侧的维护插头连接。

所述电池管理系统(BMS)的总电压的测量范围为0-500V，绝缘检测分为三级，分别为：0：无故障(>500Ω/V)，1：一般故障(100～500Ω/V)，2：严重故障(<100Ω/V)，且主控制电路的CAN接口路数为两路，一路为内网，另一路为仪表和充电机。

如图10所示，为电池箱内部的电气系统原理图，其工作原理为，BMS上电之后进行自检，自检通过后闭合主负继电器与预充电继电器，当中间回路预充电至电压达到当前电池电压的90％以上时，主正继电器闭合，预充电继电器断开，电池对箱体外的控制器进行高压供给。所述电池管理系统的电压采集器、温度采集器以及报警器对电池组进行监控，当出现一级警报时即刻切断主正继电器断开回路，保证整车电气的安全。

电池箱左侧分别为用于输出高压的高压输出插头、用于输出低压的低压输出插头以及用于与整车控制器进行CAN通信的CAN接口，高压输出插头使用2AWG导线对外进行高压输出，所述低压输出插头输出电压为12V；电池箱右侧的4个接口分别为两个正负极维护插头的插孔，使用维护插头对电池进行分组保证了对电池箱操作的安全性，电池箱体的三维图如图1-2所示。箱体设计成阶梯状可有效增大电池箱总成后部的不止空间。

外形如图7-9的吊耳，并通过分析优化达到轻量化目的。电池箱体共有12个耳片，吊耳焊接到电池箱体上，通过螺栓等紧固件可将电池箱体稳定固定在车架上，分别用于承受纵向(前后方向)20g、垂直方向(上下方向)10g的加速度。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。