CN111129376A - 一种用于电动车辆的新型驱动电池箱 - Google Patents

一种用于电动车辆的新型驱动电池箱 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，其主要特征在于：包括绝缘箱体1，绝缘箱盖2，电池,3，监控***4，驱动***控制模块5,高压接插件6，维护接头7，散热风扇9等。所述绝缘箱体外部设置有对称分布的散热风扇、高低压接插件和连接BMS的通讯接插件；所述绝缘箱体内部设置有电池组、监控***和驱动***控制模块；本发明的电池箱具有轻量化、形状结构简单、空间利用率高、内部零件布置紧凑、占用空间小、散热和防水密封性能良好等功能，能在各种环境条件下对内部电池进行保护，为车辆提供强大的动力。

Description

一种用于电动车辆的新型驱动电池箱
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，特别涉及一种用于大学生方程式赛车的电池箱。
背景技术
中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业学生在校学生组队参加的方程式赛车设计与制造比赛。要求各车队参照赛事规则和赛车制造标准，在一年内设计和制造出一辆在加速、制动、操控性能等方面具有优异表现的小型单人座赛车。
其中动力电池箱是方程式赛车体系中的关键组成部件。因此要求电池箱在不影响方程式赛车动力性能的同时，也能够起到保证高压电池组得到安全的保护的作用。本新型主要是针对当前国内多数车队制造的电池箱存在诸多缺点而提出的，当前大学生方程式赛车用电池主要不足如下：
1.箱体笨重，箱体形状结构复杂。
当前的大学生方程式赛车因为布置空间不足，多数车队把电池箱设计成多箱式，这样不利于电池箱的轻量化设计，同时增加了外部高低压线束的数量，从而增加了电池箱的制造成本，降低了安全性能；箱体形状结构复杂，容易导致制造过程复杂，安装、拆卸难度大大提高等诸多问题。
2.空间利用率低，内部零件布置不紧凑，占用空间大。
大学生方程式汽车大赛要求赛车结构紧凑，对电池箱的占用空间要求高，从而如何合理充分利用电池箱内部空间是一大技术难点。当前多数车队设计制造的电池箱内部的空间利用率低，箱体内部零件摆放不够紧凑合理，造成箱体内部布线杂乱，大量空间冗余，进而造成整个电池箱占用空间大。
3.散热性能差，密封防水性能差。
电池组电压高，电流大，产热快，热量聚集严重，容易导致稳定性差，寿命缩短等问题。当前多数车队设计制造的电池箱在通风散热问题方面未得到解决，电池箱内部不能得到有效的散热，同时不能做到第一时间排出电池产生的具有安全隐患的气体；当前多数车队设计制造的电池箱采用风冷式箱体设计存在防水密封性能差的问题。
发明内容
针对当前大学生方程式赛车用电池箱存在的以上不足，本发明的目的是：提供一种轻量化、形状结构简单、空间利用率高、内部零件布置紧凑、占用空间小、有良好的散热和防水密封性能的大学生方程式赛车用电池箱，以克服现有大部分电池箱的不足，主要发明内容区别于当前大学生设计制造的电池箱如下：
本发明采用一体式设计，相比于多箱式电池箱，一体式电池箱的高低压线束数量大大减少，箱体内部熔断器、电池绝缘继电器、高低压接插件、电压表等的数量减半，从而电池箱整体重量大大减小；一体式电池箱还可以优化外部形状结构，使其与车架提供的安装空间相配合，便于生产加工，同时方便安装、拆卸和维护。
本发明充分利用方程式赛车座椅后端与电机前端这部分空间，结合车架、车身及电池箱周围可能与电池箱产生干涉的部件，设计、加工出特有的箱体外形。整电池箱大体分为三大模块：电池组、监控***和驱动***控制模块；其中，监控***置于电池组上方，驱动***控制模块置于电池组前方；监控***的从控模块与所监测的电池组在空间位置上一一对应，从电池组引出的监测线对应分成五束依次与五个从控模块连接，布置线路整洁明了，互不干涉；连接电池组与驱动***控制模块的高压电缆沿箱体前端两个斜侧板走线，缩短电池箱整体长度；用于电池组间电气连接的维护接头交错布置在监控***周围，降低电池箱整体高度，以保证赛车行驶过程过程中的操稳性；上述布线方式大大提高了电池箱内部空间的利用率，是电池箱整体占用空间大大减小。
本发明采用风冷型散热方式，绝缘箱体内部设置散热通风风道，箱体侧板一端设置有两个进风口，另一端设置有两个出风口；所述进、出风口处设置有防尘滤网；所述进、出风口出各安装一个散热风扇，其中进风口处设置的风扇为吸风风扇，出风口处设置的风扇为引风风扇；优选地，所述散热风扇采用大风量、散热面积广的散热风扇，对所有电芯进行散热，所述散热风扇外覆盖防水百叶窗，以达到防水效果。
附图说明
图1为电池箱三维示意图
图2为绝缘箱体三维示意图
图3为电池箱内部三维示意图
图4为电池组内部俯视图
图5为电池组三视图及三维示意图
图6为监控***三视图及三维示意图
图7为驱动***控制模块示意图
图8为电路原理图
附图标记说明如下：
绝缘箱体-1，绝缘箱盖-2，电池组,3，监控***-4，驱动***控制模块-5，高压接插件-6，维护接头-7，霍尔电流传感器-8，散热风扇-9，高压线缆-10，高压接插件安装通孔-11，低压接插件安装通孔-12，进风口-13，出风口-14，隔板-15，通风口-16，低压接插件-17。
其中，电芯-3-1，电芯支架盒体-3-2，电芯支架上盖-3-3，铜排-3-4，安装螺栓-3-5。
从控模块-4-1，主控模块-4-2，固定环氧板-4-3，吊耳-4-4。
电池绝缘继电器-5-1，预充电继电器-5-2，预充电阻-5-3，熔断器-5-4，固定环氧板-5-5。
具体实施方式
下面，结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。文中所述“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”均以附图中的电池箱各部件以及电池箱的放置状态为参照。
结合说明书附图1至8，本发明的实施方式为：本发明所述一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，包括绝缘箱体1以及与绝缘箱体1上端开口相适配的绝缘箱盖2，绝缘箱体1与绝缘箱盖2通过安装螺栓固定连接在一起；所述绝缘箱体设计成外部形状结构简单、与车架提供的空间结构相配合；所述绝缘箱体采用2mm厚的Q235冷轧钢板折弯、焊接而成，并在电池箱内壁贴上Formex绝缘布来实现防火绝缘；所述绝缘箱体左侧壁设置有两个圆形进风口13、右侧壁设置有两个圆形出风口14，并在进、出风口处安装散热风扇9，对内部电池组3进行散热；在所述四个散热风扇外部分别覆盖自制防水百叶窗，防止淋雨测试或者雨水天气情况下外部水滴透过进出风口进入箱体内部，来达到良好的防水效果；所述绝缘箱体前端两斜壁分别设置有用于安装高压接插件的通孔11，并安装高压接插件；所述绝缘箱体后壁设置有两个用于安装低压接插件和连接BMS的通讯接插件的通孔，并安装对应的低压接插件和连接BMS的通讯接插件；所述绝缘箱体内部设置有隔板15将箱体内部分成七个部分，其中，有两块隔板设置有通风口，形成横向散热风道；所述七个部分中有六个用于放置对应的六个电池组3，另一个用于放置驱动***控制模块5；所述六个电池组和驱动***模块5均通过安装螺栓固定在绝缘箱体1底部；所述六个电池组之间用维护接头7串联在一起；监控***4放置于电池组上方，并通过安装螺栓与绝缘箱体两侧壁和后壁连接固定。
所述电池组2包括108个电芯3-1、电芯支架盒体3-2、电芯支架上盖3-3、铜排3-4、安装螺栓3-5。电芯支架由防火ABS板材料制成，电芯支架盒体与电芯支架上盖互相连接；所述电芯支架盒体的四个侧板均设置有用于散热的通风口，电芯支架上盖设置有用于通过电压和温度检测线的通孔以及用于通过电芯极耳的电极孔；电芯间通过用安装螺栓连接正、负极极耳的方式串联成一排电芯排，单体间用防火海绵隔开来避震并留有3mm的缝隙来对其进行通风散热，其中，一排串联9个电芯，一个电池组放置两排所述电芯排；所述第一排电芯排的首个电芯的正极极耳、最后一个电芯的负极极耳分别穿过电芯支架上盖的电极孔，所述第二排电芯排的首个电芯的负极极耳、最后一个电芯的正极极耳分别穿过电芯支架上盖的电极孔；所述穿出电极孔的第一排电芯的负极极耳、第二排电芯的正极极耳通过安装螺栓与长铜排串联并固定于电芯支架上盖3-3；所述传出电极孔的第一排电芯的正极极耳、第二排电芯的负极极耳分别通过安装螺栓与短铜排连接，并各自固定于电芯支架上盖。
所述监控***4包括五个从控模块4-1、一个主控模块4-2、用于固定BMS的环氧板4-3、若干个吊耳4-4、采集均衡线、温度线、电源线、CAN通讯线等；所述五个从控模块和主控模块通过安装螺栓固定于所述固定环氧板；所述固定环氧板4-4板边安装有若干个吊耳，并通过安装螺栓将吊耳与绝缘箱体连接固定；从所述从控模块接口引出的采集均衡线、温度线与对应检测的电芯的极耳相连接，采集电芯的电压值以及温度值；所述CAN通讯线将所述五个从控模块和主控模块串联在一起；从所述主控模块接口引出的CAN通讯线、电源线与固定在绝缘箱体后壁的两个低压接插件相连接。
所述驱动***控制模块5包括两个电池绝缘继电器5-1、预充电继电器5-2、预充电阻5-3、熔断器5-4、固定环氧板5-5、线束。所述电池绝缘继电器、预充电继电器、预充电继电器、熔断器按照设计好的摆放方法分别通过安装螺栓固定于所述环氧板，所述环氧板通过安装螺栓固定于绝缘箱体底部；所述摆放方法为将两个电池绝缘继电器放置于环氧板两端，将预充电继电器、预充电阻放置于环氧板中间，目的是将电池绝缘继电器靠近电池组两极与正负极接插件，以便缩短高压电缆长度，为其他线束的布置增加了大量空间，充分利用剩余空间，器件紧凑放置，但又不影响各零件的走线及功能的实现；所述总负电池绝缘继电器的正极与电池组的负极通过高压电缆10连接在一起、负极与固定在绝缘箱体上的负极高压接插件6通过高压电缆连接在一起；所述总正电池绝缘继电器的负极与熔断器的正极通过安装螺栓连接在一起、正极与固定在绝缘箱体1上的正极高压接插件连接在一起，所述熔断器的正极与电池组的负极通过高压线缆连接在一起；所述预充电继电器、预充电阻串联后与所述总正电池绝缘继电器并联；所述两个电池绝缘继电器、预充电继电器的电源线以及控制线分别与监控***4的主控模块相连接。

Claims (7)

1.一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，其特征在于：所述电池箱包括绝缘箱体、绝缘箱盖、电池组、监控***、驱动***控制模块、霍尔电流传感器和散热风扇，其中所述绝缘箱盖与绝缘箱体上端开口相适配，所述电池组、监控***、驱动***控制模块、散热风扇和霍尔电流传感器安装在所述绝缘箱内。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，其特征在于：所述散热风扇为多个，所述绝缘箱体侧壁外部设置有多个用于对电池箱内部进行散热的进、出风口；所述绝缘箱体前壁安装有用于连接电池正负两极的高压接插件以及用于安装高压接插件的通孔；所述绝缘箱体前壁内部安装有用于检测电流值的所述霍尔电流传感器；所述绝缘箱体后壁安装有低压接插件、连接BMS的通讯接插件以及用于安装接插件的通孔。
3.根据权利要求2所述的绝缘箱体，其特征在于：所述绝缘箱体内部布置有六个所述电池组，所述电池组之间通过隔板分隔开，所述电池组通过底部上螺栓方式与绝缘箱体固定，所述电池组包括电芯支架、若干个电芯、铜排、高压线缆和安装螺丝；所述电芯支架由ABS板材料制成，包括电芯支架盒体和与电芯支架盒体开口相适配的电芯支架上盖，所述电池支架盒体的四个侧板均设置有通风口，所述电芯支架上盖设置有若干个用于通过线束和电芯极耳的通孔。
4.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于：所述电芯通过所述安装螺栓连接极耳方式串联成组并固定在所述电芯支架内，所述安装螺丝依次伸出电芯极耳、所述铜排，并螺接与所述电芯支架上盖。
5.根据权利要求1所述的一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，其特征在于：所述监控***包括BMS电池管理***、温度传感器、霍尔电流传感器、线束、用于固定BMS电池管理***的环氧板和安装螺栓；所述BMS电池管理***包括五个用于检测所述软包电池电压、电流和温度的从控模块和一个主控模块，所述主控模块包括高压模块、GPRS模块。
6.根据权利要求5所述的监控***，其特征在于：所述BMS电池管理***通过所述安装螺栓固定于所述环氧板，所述环氧板通过所述安装螺栓固定于绝缘箱体；所述温度传感器、霍尔电流传感器与所述BMS电池管理***通过所述线束电气连接；所述温度传感器的温度探头与电芯的负极极耳直接连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于电动车辆的新型驱动电池箱，其特征在于：所述驱动***控制模块置于所述绝缘箱体前端底部，并通过安装螺栓与所述绝缘箱体固定；所述驱动***控制模块包括高压器件、高压电缆、用于固定高压器件的环氧板和安装螺栓；所述高压器件包括两个电池绝缘继电器、预充电继电器、预充电阻和熔断器，并通过所述安装螺栓固定于所述环氧板；所述高压电缆两端连接有用于安装固定的铜鼻子。
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