本實(shí)用新型涉及一種FSEC大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車電池箱動(dòng)力總成。

背景技術(shù)：

中國(guó)大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車(FSEC,Formula Student Electric China)賽車的電池箱作為整個(gè)賽車的動(dòng)力來(lái)源，其設(shè)計(jì)影響到整車的空間布置以及作用于電機(jī)的能量和功率輸出，直接影響的賽車的行駛性能和安全性，是賽車上最為重要的結(jié)構(gòu)之一。因此提供穩(wěn)定輸出電壓的電池箱動(dòng)力總成尤為重要，但是現(xiàn)有的電池存在輸出電壓不穩(wěn)定、并且控制不夠精準(zhǔn)、占用空間大的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種輸出電壓穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)并且節(jié)省空間的FSEC大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車電池箱動(dòng)力總成。

本實(shí)用新型所述的一種FSEC大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車電池箱動(dòng)力總成，其特征在于：包括電池箱、電池模塊以及電池管理系統(tǒng)，所述電池箱內(nèi)腔設(shè)置成階梯型，所述電池箱的側(cè)壁分別設(shè)有高壓輸出插頭、低壓輸出插頭、CAN接口以及用于插入正負(fù)極維護(hù)插頭的插孔，且所述高壓輸出插頭的輸入端、所述低壓輸出插頭的輸入端分別與電池管理系統(tǒng)的電池控制器相應(yīng)輸出引腳電連；所述電池箱的外壁分布若干用于安裝在車架上的吊耳；所述電池模塊包括多套由多塊動(dòng)力鋰電池串聯(lián)而成的電池組，其中兩套電池組通過(guò)電池箱外側(cè)的正負(fù)極維護(hù)插頭連接；所述電池管理系統(tǒng)包括用于采集電池模塊的輸出電壓信息的電壓采集器、用于采集電池溫度的溫度采集器、用于控制電源輸出電壓的電池控制器以及報(bào)警器，所述電壓采集器的測(cè)試端、所述溫度采集器的溫度探頭分別設(shè)置在電池組處，所述電池控制器的輸出端分別與所述高壓輸出插頭、低壓輸出插頭、CAN接口以及用于插入正負(fù)極維護(hù)插頭的插孔相連；所述電壓采集器的信號(hào)輸出端、溫度采集器的信號(hào)輸出端以及所述報(bào)警器的信號(hào)輸出端分別通過(guò)CAN總線與所述電池控制器的第一信號(hào)輸入端信號(hào)連接，所述電池控制器的第二信號(hào)輸入端通過(guò)主控制電路、預(yù)充電電路與所述電池組的輸出端電連，所述主控制電路上配有用于控制主控制電路通斷的主負(fù)繼電器，所述預(yù)充電電路上配有用于控制預(yù)充電電路通斷的預(yù)充電繼電器，并且所述主負(fù)繼電器與所述預(yù)充電繼電器的通斷狀態(tài)相反，保證所述主控制電路與預(yù)充電電路交錯(cuò)通斷。

所述電池模塊包括兩套電池組，且每套電池組均由3塊動(dòng)力鋰電池串聯(lián)而成。

所述的動(dòng)力鋰電池為18650動(dòng)力鋰電池，單體的標(biāo)稱電壓為3.6V，額定容量為2200mAh，放電倍率為10C；所述電池組采用的串并方式為84s(串)14p(并)，標(biāo)稱電壓為302V，標(biāo)稱容量30.8Ah，總能量為9.3KWh，電池模塊的總重量為58kg；電池模塊共分成兩個(gè)電池組，分別放置于電池箱的前后兩側(cè)，由電池箱外側(cè)的維護(hù)插頭連接。

所述電池模塊的總電壓的測(cè)量范圍為0-500V，絕緣檢測(cè)分為三級(jí)，分別為：0：無(wú)故障(>500Ω/V)，1：一般故障(100～500Ω/V)，2：嚴(yán)重故障(<100Ω/V)，且主控制電路的CAN接口路數(shù)為兩路，一路為內(nèi)網(wǎng)，另一路為儀表和充電機(jī)。

電池箱左側(cè)分別為用于輸出高壓的高壓輸出插頭、用于輸出低壓的低壓輸出插頭以及用于與整車控制器進(jìn)行CAN通信的CAN接口，其中所述低壓輸出插頭輸出電壓為12V；電池箱右側(cè)的4個(gè)接口分別為兩個(gè)正負(fù)極維護(hù)插頭的插孔。

所述電池箱外壁焊接16個(gè)吊耳，且所述電池箱的吊耳通過(guò)螺栓固定在車架上。

傳統(tǒng)的電池存在諸多不足之處。鉛酸電池，比較穩(wěn)定，但是能量密度太低，重量太大，不適用于比賽。鈉硫電池，最早也是為了電車而發(fā)明的，但是目前研究方向都是往固定長(zhǎng)周期的應(yīng)用上發(fā)展，比如空間站，而且市場(chǎng)購(gòu)買難度較大。實(shí)際上，鈉硫電池屬于融鹽電池的一種，在德國(guó)賽的規(guī)則中被禁止了。而動(dòng)力鋰電池在功率和能量密度上都占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，我們采用的18650穩(wěn)定耐用，散熱性比較好。

本實(shí)用新型的有益效果是：電池組采用18650動(dòng)力鋰電池，串并方式采用84S(串)14P(并)，共分成兩組固定于箱體的前后兩部分，其標(biāo)稱電壓為302V，標(biāo)稱容量30.8Ah，總能量為9.3KWh。在箱體的前半部分固定有熔斷器和繼電器的高壓保護(hù)裝置。另外在前部的電池管理系統(tǒng)(BMS,Battery Management System)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池充放電時(shí)的溫度和電壓，保證兩個(gè)電池組的正常工作。電池箱外部共焊接12個(gè)吊耳，通過(guò)螺栓連接固定到車架上，分別用于承受縱向(前后方向)20g、垂直方向(上下方向)10g的加速度。箱體側(cè)部裝有兩個(gè)高壓接插件和一個(gè)通訊接插件，高壓接插件分別連接電池組的正負(fù)極，將電壓輸出，通訊接插件則可連接到BMS，使得整車控制器可以與BMS進(jìn)行通信。輸出電壓穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)并且節(jié)省空間。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型的電池模塊分布圖(兩個(gè)電池組與電池箱體裝配的位置關(guān)系，兩電池組為別位于電池箱的前后兩端)。

圖3是本實(shí)用新型的84串12并的電池組的排列方式。

圖4是本實(shí)用新型的電池箱的俯視圖。

圖5是本實(shí)用新型的電池箱的左視圖。

圖6是本實(shí)用新型的電池箱的主視圖。

圖7是本實(shí)用新型的吊耳的主視圖。

圖8是本實(shí)用新型的側(cè)視圖。

圖9是本實(shí)用新型的吊耳的俯視圖。

圖10是本實(shí)用新型的電池箱的電池箱內(nèi)部的主控制電路以及預(yù)充電電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型

參照附圖：

實(shí)施例1本實(shí)用新型所述的一種FSEC大學(xué)生電動(dòng)方程式賽車電池箱動(dòng)力總成，包括電池箱1、電池模塊2以及電池管理系統(tǒng)3，所述電池箱1內(nèi)腔設(shè)置成階梯型，所述電池箱1的側(cè)壁分別設(shè)有高壓輸出插頭11、低壓輸出插頭12、CAN接口13以及用于插入正負(fù)極維護(hù)插頭的插孔14，且所述高壓輸出插頭11的輸入端、所述低壓輸出插頭12的輸入端分別與電池管理系統(tǒng)3的電池控制器相應(yīng)輸出引腳電連；所述電池箱1的外壁分布若干用于安裝在車架上的吊耳15；所述電池模塊2包括多套由多塊動(dòng)力鋰電池串聯(lián)而成的電池組21，其中兩套電池組21通過(guò)電池箱1外側(cè)的正負(fù)極維護(hù)插頭12連接；所述電池管理系統(tǒng)3包括用于采集電池模塊的輸出電壓信息的電壓采集器31、用于采集電池溫度的溫度采集器32、用于控制電源輸出電壓的電池控制器33以及報(bào)警器34，所述電壓采集器31的測(cè)試端、所述溫度采集器32的溫度探頭分別設(shè)置在電池組21處，所述電池控制器33的輸出端分別與所述高壓輸出插頭11、低壓輸出插頭12、CAN接口13以及用于插入正負(fù)極維護(hù)插頭的插孔14相連；所述電壓采集器的信號(hào)輸出端、溫度采集器的信號(hào)輸出端以及所述報(bào)警器的信號(hào)輸出端分別通過(guò)CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線與所述電池控制器的第一信號(hào)輸入端信號(hào)連接，所述電池控制器33的第二信號(hào)輸入端通過(guò)主控制電路、預(yù)充電電路與所述電池組21的輸出端電連，所述主控制電路上配有用于控制主控制電路通斷的主負(fù)繼電器，所述預(yù)充電電路上配有用于控制預(yù)充電電路通斷的預(yù)充電繼電器，并且所述主負(fù)繼電器與所述預(yù)充電繼電器的通斷狀態(tài)相反，保證所述主控制電路與預(yù)充電電路交錯(cuò)通斷。

所述電池模塊2包括兩套電池組21，且每套電池組21均由3塊動(dòng)力鋰電池串聯(lián)而成。

所述的動(dòng)力鋰電池為18650動(dòng)力鋰電池，單體的標(biāo)稱電壓為3.6V，額定容量為2200mAh，放電倍率為10C；所述電池組采用的串并方式為84s(串)14p(并)，標(biāo)稱電壓為302V，標(biāo)稱容量30.8Ah，總能量為9.3KWh，電池模塊的總重量為58kg；電池模塊共分成兩個(gè)電池組，分別放置于電池箱的前后兩側(cè)，由電池箱外側(cè)的維護(hù)插頭連接。

所述電池管理系統(tǒng)(BMS)的總電壓的測(cè)量范圍為0-500V，絕緣檢測(cè)分為三級(jí)，分別為：0：無(wú)故障(>500Ω/V)，1：一般故障(100～500Ω/V)，2：嚴(yán)重故障(<100Ω/V)，且主控制電路的CAN接口路數(shù)為兩路，一路為內(nèi)網(wǎng)，另一路為儀表和充電機(jī)。

如圖10所示，為電池箱內(nèi)部的電氣系統(tǒng)原理圖，其工作原理為，BMS上電之后進(jìn)行自檢，自檢通過(guò)后閉合主負(fù)繼電器與預(yù)充電繼電器，當(dāng)中間回路預(yù)充電至電壓達(dá)到當(dāng)前電池電壓的90％以上時(shí)，主正繼電器閉合，預(yù)充電繼電器斷開(kāi)，電池對(duì)箱體外的控制器進(jìn)行高壓供給。所述電池管理系統(tǒng)的電壓采集器、溫度采集器以及報(bào)警器對(duì)電池組進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)一級(jí)警報(bào)時(shí)即刻切斷主正繼電器斷開(kāi)回路，保證整車電氣的安全。

電池箱左側(cè)分別為用于輸出高壓的高壓輸出插頭、用于輸出低壓的低壓輸出插頭以及用于與整車控制器進(jìn)行CAN通信的CAN接口，高壓輸出插頭使用2AWG導(dǎo)線對(duì)外進(jìn)行高壓輸出，所述低壓輸出插頭輸出電壓為12V；電池箱右側(cè)的4個(gè)接口分別為兩個(gè)正負(fù)極維護(hù)插頭的插孔，使用維護(hù)插頭對(duì)電池進(jìn)行分組保證了對(duì)電池箱操作的安全性，電池箱體的三維圖如圖1-2所示。箱體設(shè)計(jì)成階梯狀可有效增大電池箱總成后部的不止空間。

外形如圖7-9的吊耳，并通過(guò)分析優(yōu)化達(dá)到輕量化目的。電池箱體共有12個(gè)耳片，吊耳焊接到電池箱體上，通過(guò)螺栓等緊固件可將電池箱體穩(wěn)定固定在車架上，分別用于承受縱向(前后方向)20g、垂直方向(上下方向)10g的加速度。

本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。