一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱制造技术

本发明专利技术公开了一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱，包括箱体、电池包、电器组件和散热风扇；电池包设置在箱体内部；电器组件设置在电池包上方；散热风扇与电器组件电连接；本发明专利技术将电池包设置在箱体内部，将电器组件设置在电池包上方，利用SMC外壳上的通风孔将进风口和第一出风口和第二出风口连通并形成散热风道，在相应的进出风口处设置散热风扇，用于对电池模组内的电芯进行专门散热；相邻两块电芯的左右方向留有8mm间隙并与散热风道连通，每个电芯外包裹有一层石墨翅片，石墨翅片可热阻断相邻电芯，用于换热，进而提高对电芯的散热效果；且由于石墨翅片可隔绝热量，当电芯因为热失控局部起火时，避免破坏其它电芯，起到很好的热阻断作用。起到很好的热阻断作用。起到很好的热阻断作用。

【技术实现步骤摘要】
一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱


[0001]本专利技术涉及大学生方程式赛车领域，具体为一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱。

技术介绍

[0002]中国大学生电动方程式汽车大赛面向国内外高校，要求大学生在一年的时间里，自主设计并制造一台电动方程式赛车，并参加高校之间的竞技比赛。由于比赛注重赛车的及车手的安全性，因此对电池箱的基本要求如下：箱体坚固、高压绝缘以及具备有效的散热方式。由于电池箱内、外的空间有限，应合理设计电池箱电芯模组成组方式，并且合理安排各高压附件的位置，从而提高空间利用率。
[0003]对于普通乘用车来说，电池箱倾向于高续航的设计目标，并根据车型设计电池箱体形状。而对于大学生电动方程式赛车来说，为了同时满足大功率放电以及高能量密度的需求，参与该赛事的国内外车队通常选用钴酸锂软包电芯作为动力源，根据该种电芯的形状和极耳位置设计出符合赛车需求的电池箱。
[0004]传统的电池箱的设计：采用金属材料制作成为电池箱体和顶盖，箱体形状一般为长方体或者在长方体结构上进行局部优化。箱体内部放置若干模组，每个模组含有一定数目的电芯，这些电芯通过串或并联后，引出两根高压线作为主正、负极，再经由继电器连接至主插头，从而能够在电池管理系统(BMS)的控制下，为外部用电部件供电。由于比赛工况条件较为恶劣，因此需要采取一定的散热措施，通常采用小型风机进行强制风冷散热，从而防止电芯因温度过高而影响赛车性能，避免造成电池箱起火等危险。
[0005]专利CN110112338A公开了一种电动赛车用电池箱，包括设有箱盖的箱体，箱体内前后依次设有由主隔板分隔开的电器区和电池区，电器区和电池区的上方区域相连通，电池区内前后依次设有若干个电池组，相邻电池组之间由辅隔板相隔开；所述电器区在箱体的两侧壁上设有进风口，电器区在进风口处设有散热风扇，电池区在箱体的后端面上设有出风口，散热风扇由从控模块控制通断，所述主隔板和辅隔板的上部设有同一轴线上的通风孔。该技术存在的问题如下：电器区和电池区为前后分布的方式，因此散热风扇的风道路径是先对电器区进行散热，再对电池区进行散热，无法专门对电池区进行散热，导致对电池区的散热效果不佳，且电池箱如果发生热失控不能及时进行热阻断。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有传统的大学生电动方程式赛车电池箱不能对电芯等产热部件进行专门的散热，且电池箱如果发生热失控不能及时进行热阻断的问题。
[0007]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0008]一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱，包括箱体、电池包、电器组件和散热风扇；所述电池包设置在所述箱体内部；所述电器组件设置在所述电池包上方；所
述散热风扇与所述电器组件电连接；
[0009]所述箱体一侧开设有进风口，所述箱体另一侧开设有第一出风口和第二出风口；所述进风口、第一出风口和第二出风口处均设置有散热风扇；
[0010]所述电池包包括若干个电池模组，且每个所述电池模组均包括SMC外壳、电芯和石墨翅片；每个所述SMC外壳均上开设有通风孔，所述通风孔将所述进风口与所述第一出风口和第二出风口连通并形成散热风道；所述电芯设置在所述SMC外壳内，所述电芯的连接方式为先并联后串联，且呈两列排布，相邻的两块所述电芯的前后方向留有2mm空隙，相邻的两块所述电芯的左右方向留有8mm间隙，所述间隙与所述散热风道连通；每个所述电芯外包裹有一层石墨翅片。
[0011]本专利技术将电池包设置在箱体内部，将电器组件设置在电池包上方，电器组件和电池包呈上下分布的方式，利用电池模组的SMC外壳上的通风孔，将开设在箱体一侧的进风口和另一侧的第一出风口和第二出风口连通并形成散热风道，并在相应的进出风口处设置有散热风扇，可用于对电池模组内的电芯进行专门的散热；并且相邻的两块所述电芯的左右方向留有8mm 间隙并与散热风道连通，每个电芯外包裹有一层石墨翅片，石墨翅片可热阻断相邻电芯，同时在其它两个方向具备良好导热性，可将内部热量传递至侧面间隙处，用于换热，进而提高对电芯的散热效果；且由于石墨翅片自身的片层状结构可很好地适应电芯表面，当电芯因为热失控局部起火时，可隔绝热量，避免破坏其它电芯，起到很好的热阻断作用。
[0012]优选地，所述电池包包括六个电池模组，六个所述电池模组包括284 块电芯，其中四个所述电池模组设置有56块电芯、一个所述电池模组设置有28块电芯、另一个所述电池模组设置有32块电芯。
[0013]优选地，每个所述电池模组还包括底座和顶部支架，所述底座顶部四周与所述SMC外壳底部固定连接；所述顶部支架固定在所述SMC外壳外壁上；所述SMC外壳的材料为不饱和聚酯团状模塑料；所述底座和顶部支架的材料均为尼龙材料；采用尼龙材料进行3D打印的底座和顶部支架，从而实现电芯底部的固定以及顶部电芯极耳的隔离，底座、顶部支架和SMC 外壳形成一个整体，起固定保护作用。
[0014]优选地，所述石墨翅片为槽型薄片结构，所述石墨翅片内壁与所述电芯外壁紧密贴合，且所述石墨翅片的厚度为2mm；由于石墨翅片具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，可将电池包热量从内部传导至散热风道处，且石墨翅片具有耐酸耐腐蚀性，可以有效应对电解液泄露。
[0015]优选地，还包括小二层板，所述小二层板设置在所述散热风道上方，且所述小二层板与所述SMC外壳外壁固定连接。
[0016]优选地，所述电器组件包括BMS主控制模块、BMS从控制模块、继电器模块、DCDC转换器、熔断器和预充电阻；所述BMS主控制模块和 BMS从控制模块分别设置在所述电池包上方；所述继电器模块集成在所述小二层板上方；所述DCDC转换器、熔断器和预充电阻设置在所述小二层板下方；所述继电器模块、DCDC转换器、熔断器和预充电阻由所述BMS 主控制模块控制。
[0017]优选地，所述散热风扇与所述BMS从控制模块电连接，所述散热风扇由所述BMS主控制模块控制通断。
[0018]优选地，所述散热风扇设置有六个，其中四个所述散热风扇排列在所述进风口处；另外两个所述散热风扇分别设置在所述第一出风口处和第二出风口处。
[0019]优选地，每个所述散热风扇上均设置有防水除尘过滤网。
[0020]优选地，还包括NTC电阻，所述NTC电阻设置在所述电池模组内部，所述NTC电阻与所述BMS从控制模块电连接；所述NTC电阻监控所述电池模组内部电池状态及温度，并将信号输送至BMS从控制模块，BMS从控制模块输出信号控制散热风扇进行散热；当电池模组内某一点温度高于 45℃时，将控制该散热风扇进行低功率散热，当电池模组内温差大于10℃时，将控制散热风扇进行高功率散热。
[0021]本专利技术的优点在于：
[0022]1、本专利技术将电池包设置在箱体内部，将电器组件设置在电池包上方，电器组件和电池包呈上下分布的方式，利用电池模组的SMC外壳上的通风孔，将开设在箱体一侧的进风口和另一侧的第一出风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱，其特征在于：包括箱体、电池包、电器组件和散热风扇；所述电池包设置在所述箱体内部；所述电器组件设置在所述电池包上方；所述散热风扇与所述电器组件电连接；所述箱体一侧开设有进风口，所述箱体另一侧开设有第一出风口和第二出风口；所述进风口、第一出风口和第二出风口处均设置有散热风扇；所述电池包包括若干个电池模组，且每个所述电池模组均包括SMC外壳、电芯和石墨翅片；每个所述SMC外壳均上开设有通风孔，所述通风孔将所述进风口与所述第一出风口和第二出风口连通并形成散热风道；所述电芯设置在所述SMC外壳内，所述电芯的连接方式为先并联后串联，且呈两列排布，相邻的两块所述电芯的前后方向留有2mm空隙，相邻的两块所述电芯的左右方向留有8mm间隙，所述间隙与所述散热风道连通；每个所述电芯外包裹有一层石墨翅片。2.根据权利要求1所述的一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱，其特征在于：所述电池包包括六个电池模组，六个所述电池模组包括284块电芯，其中四个所述电池模组设置有56块电芯、一个所述电池模组设置有28块电芯、另一个所述电池模组设置有32块电芯。3.根据权利要求2所述的一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱，其特征在于：每个所述电池模组还包括底座和顶部支架，所述底座顶部四周与所述SMC外壳底部固定连接；所述顶部支架固定在所述SMC外壳外壁上；所述SMC外壳的材料为不饱和聚酯团状模塑料；所述底座和顶部支架的材料均为尼龙材料。4.根据权利要求3所述的一种大学生电动方程式赛车的碳纤维复合材料电池箱，其特征在于：所述石墨翅片为槽型薄片结构，所述石墨翅片内壁与所述电芯外壁紧密贴合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书华，黄涛，蒯兴宇，董啸波，尹飞洋，吴勃夫，汪永嘉，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：