CN104868198B - 一种锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统及其制造方法，包括电池包外壳，电池模组，支架，BMS以及电器件，其中，所述电池包外壳包括上壳和下壳，上壳和下壳可闭合连接；所述电池模组由锂电池串并联组装构成，其通过支架固定在电池包下壳；所述BMS安装在支架上；所述电器件安装在电池包外壳相应设计位置。制造方法包括如下步骤：(1)加工电池包外壳、内部支架；(2)用连接线缆、连接铜排将锂电池串并联组装成模组；(3)将模组放电电池包下壳，并安装支架将其固定；(4)将相关电器件安装到电池外壳设计处；(5)将BMS安装到支架上；(6)闭合电池包上壳。本发明的替换方案可以减少铅酸电池的使用，降低对环境污染的风险；由于使用锂电池替换铅酸电池，同时增加了低温充电加热系统，提高电池系统低温放电容量及低温充电性能。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池系统，具体涉及一种锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统及其制造方法。
背景技术
自2006年起，我国取代日本成为仅次于美国的世界第二大新车消费市场。2030年将超过美国，位列第一。我国消费者对汽车有着巨大需求，在未来相当长一段时间时，我国汽车市场将继续保持世界上最快速发展的态势。我国在2030年将需要进口近10亿吨石油来提供汽车燃油，我国能源问题已经成为国民经济发展的战略问题，从国家安全角度看，石油资源已经和国家安全紧密联系起来，能源资源的稳定供应始终是一个国家特别是依赖进口的国家关注的重点，并成为中国能源安全战略的核心内容。石油危机和日益严重的环境污染使汽车技术正经历着燃料多元化、动力电气化等方向发展，世界上许多国家都开始投入大量资金开发电动汽车，目前有很多品牌电动汽车已进行量产。
目前电动汽车一般分为三类：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车。铅酸电池做为动力源应用在电动汽车已有很长的历史，铅酸电池已可靠性好、原材料易得、价格便宜等优点，使铅酸电动汽车在电动汽车市场所占比例一直很高。但由于铅酸电池比能量低、一次充电行驶里程较短、使用寿命短、低温性能差、使用回收困难、环境污染等缺点，其在电动汽车上的使用还是有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池系统替换铅酸电池系统布置方案，以解决铅酸电池比能量低、一次充电行驶里程较短、使用寿命短、低温性能差、使用回收困难、环境污染等缺点。具体技术方案如下：
一种锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统，包括电池包外壳，电池模组，支架，BMS以及电器件，其中，
所述电池包外壳包括上壳和下壳，上壳和下壳可闭合连接；
所述电池模组由锂电池串并联组装构成，其通过支架固定在电池包下壳；
所述BMS安装在支架上；
所述电器件安装在电池包外壳相应设计位置。
进一步地，还包括连接线缆、连接铜排，所述锂电池用连接线缆、连接铜排进行串并联。
进一步地，所述电器件包括继电器，预充电电阻，保险丝，和/或高低压插件。
上述锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统的制造方法，包括如下步骤：
(1)加工电池包外壳、内部支架；
(2)用连接线缆、连接铜排将锂电池串并联组装成模组；
(3)将模组放电电池包下壳，并安装支架将其固定；
(4)将相关电器件安装到电池外壳设计处；
(5)将BMS安装到支架上；
(6)闭合电池包上壳。
进一步地，步骤(5)和(6)之间还包括步骤：用外部相关线束将电池包连接并用12V电源对电池进行低压系统供电，对其系统进行调试；系统调试后再进行步骤(6)。
进一步地，步骤(1)中采用一定厚度的钢板通过冲压、折弯、焊接等工艺完成电池包外壳、内部支架的加工。
进一步地，步骤(6)后还包括步骤：对电池包外壳进行密封处理。
进一步地，所述冲压件具有电池包相互通讯低压线束插件、总正高压插件、左电池包PTC插件、整车低压线束通讯插件、电池包串联高压插件的安装孔，利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，用氩弧焊对其进行焊接，焊接要保证左电池包外壳下壳体密封，之后焊接具有电池包整车安装孔的支架、主回路保险安装柱、总正极继电器安装柱、慢充继电器安装柱、保险丝安装柱、预充继电器安装柱、预充电电阻安装柱、电池模组支架，最后焊接左电池包外壳下壳体与左电池包外壳上盖连接的凸焊螺母。
进一步地，用连接线缆、连接铜排将配好组的锂离子电池串并联结组装成符合电池模组结构的电池模组，同时安装温度及电压采集线，之后将PTC加热板分别安装到电池模组上、PTC加热板安装到电池模组上。
进一步地，用低压线束将电池包相互通讯低压线束插件和电池包相互通讯低压线束插件连接；用高压线束，将电池包串联高压插件和电池包串联高压插件连接；将低压测试线束安装到整车低压线束通讯插件上，用12V电源通过低压测试线束中的低压电线路给电池包进行低压供电，用低压测试线束中的CAN线对电池系统进行调试。
优选的，本发明样件的制造方法，包括如下步骤：
步骤一，用一定厚度的钢板通过冲压、折弯、焊接等工艺完成电池包外壳、内部支架的加工。
步骤二，用连接线缆、连接铜排将锂电池串并联组装成模组。
步骤三，将模组放电电池包下壳，并安装支架将其固定。
步骤四，将相关电器件(包括继电器、预充电电阻、保险丝、高低压插件等)安装到电池外壳设计处。
步骤五，将BMS安装到支架上。
步骤六，用外部相关线束将电池包连接并用12V电源对电池进行低压系统供电，对其系统进行调试。
步骤七，系统调试后，闭合电池包上盖，同时进行密封处理。
1、本发明的替换方案可以减少铅酸电池的使用，降低对环境污染的风险；
2、本发明的替换方案可以减少电动汽车的整车质量，整车轻量化得到的体现，增电池系统容量，提高一次充电行驶里程；
3、本发明的替换方案由于使用锂电池，可以大大增加电池系统寿命，增加了电动汽车电池系统的使用寿命；
4、本发明的替换方案由于使用锂电池替换铅酸电池，减少了电池系统的回收困难；
5、本发明的替换方案由于使用锂电池替换铅酸电池，同时增加了低温充电加热系统，提高电池系统低温放电容量及低温充电性能。
附图说明
图1为电池包装配后结构示意图；
图2为图1左电池包外壳示意图；
图3为图2左电池包外壳下壳体示意图；
图4为图2左电池包外壳上盖示意图；
图5为图2左电池包内部电池模组固定支架示意图；
图6为图1右电池包外壳示意图；
图7为图6右电池包外壳下壳体示意图；
图8为图6右电池包外壳上盖示意图；
图9为图6右电池包内部电池模组固定支架示意图；
图10为铅酸电池系统电池布置示意图；
图11为锂电池系统电池包布置示意图；
图12为锂电池系统电器原理图。
附图标记说明：
1.2.3.4电池包整车安装孔；5.主回路保险；6.总正极继电器；7.慢充继电器；8.保险丝(与PTC保险丝共用)；9.预充继电器(与PTC继电器共用)；
10.预充电电阻；11.12.电池模组；13.14.PTC加热板；
15.电池包相互通讯低压线束插件；16.总正高压插件；17.左电池包PTC插件；
18.慢充插件；19.电池包串联高压插件；20.整车低压线束通讯插件；21.总负高压插件；
22.电池包相互通讯低压线束插件；23.慢充及PTC插件24.电池包串联高压插件；
25.总负极继电器；26.BMS；27.电池模组；28.29.PTC加热板；30.31.32.33.电池包整车安装孔。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
下面结合图1-12所示的实例对本发明进行具体说明。
步骤一：加工左电池包外壳下壳体(图3)、左电池包外壳上盖(图4)、左电池包内部电池模组固定支架(图5)2个、右电池包外壳下壳体(图7)、右电池包外壳上盖(图8)、电池包内部电池模组固定支架(图9)。①对左电池包外壳下壳体(图3)进行图纸展开，选择一定厚度的钢板，按展开的图纸对所选钢板进行冲压(手工样件可以使用线切割进行加工)，冲压件具有电池包相互通讯低压线束插件15、总正高压插件16、左电池包PTC插件17、整车低压线束通讯插件18、电池包串联高压插件19的安装孔。利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，折弯后的钢板已初具左电池包外壳下壳体(图3)的雏形，用氩弧焊对其进行焊接，焊接要保证左电池包外壳下壳体(图3)密封，之后焊接具有电池包整车安装孔1.2.3.4的支架、主回路保险5安装柱、总正极继电器6安装柱、慢充继电器7安装柱、保险丝8安装柱、预充继电器9安装柱、预充电电阻10安装柱、电池模组11.12支架，最后焊接左电池包外壳下壳体(图3)与左电池包外壳上盖(图4)连接的凸焊螺母。②对左电池包外壳上盖(图4)进行图纸展开，选择一定厚度的钢板，按展开的图纸对所选钢板进行冲压(手工样件可以使用线切割进行加工)。利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，折弯后的钢板已初具左电池包外壳上盖(图4)的雏形，用氩弧焊对其进行焊接，焊接要保证左电池包外壳上盖(图4)密封。③对左电池包内部电池模组固定支架(图5)进行图纸展开，选择一定厚度的钢板，按展开的图纸对所选钢板进行冲压(手工样件可以使用线切割进行加工)。利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，折弯后的钢板已初具左电池包内部电池模组固定支架(图5)的雏形，用氩弧焊焊接采集线束安装柱。④对右电池包外壳下壳体(图7)进行图纸展开，选择一定厚度的钢板，按展开的图纸对所选钢板进行冲压(手工样件可以使用线切割进行加工)冲压件具有整车低压线束通讯插件20、总负高压插件21、电池包相互通讯低压线束插件22、慢充及PTC插件23、电池包串联高压插件24的安装孔。利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，折弯后的钢板已初具右电池包外壳下壳体(图7)的雏形，用氩弧焊对其进行焊接，焊接要保证右电池包外壳下壳体(图7)密封，之后焊接具有电池包整车安装孔30.31.32.33的支架、总负极继电器25安装柱、电池模组27支架，最后焊接右电池包外壳下壳体(图7)与右电池包外壳上盖(图8)连接的凸焊螺母。⑤对右电池包外壳上盖(图8)进行图纸展开，选择一定厚度的钢板，按展开的图纸对所选钢板进行冲压(手工样件可以使用线切割进行加工)。利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，折弯后的钢板已初具右电池包外壳上盖(图8)的雏形，用氩弧焊对其进行焊接，焊接要保证右电池包外壳上盖(图8)密封。⑥对右电池包内部电池模组固定支架(图9)进行图纸展开，选择一定厚度的钢板，按展开的图纸对所选钢板进行冲压(手工样件可以使用线切割进行加工)。利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，折弯后的钢板已初具右电池包内部电池模组固定支架(图9)的雏形，用氩弧焊焊接BMS26安装柱及采集线束安装柱。⑦将左电池包外壳下壳体(图3)与左电池包外壳上盖(图4)装配，已保证左电池包外壳(图2)能顺利装配，顺利装配后，进行拆卸；将右电池包外壳下壳体(图7)与右电池包外壳上盖(图8)装配，已保证右电池包外壳(图6)能顺利装配，顺利装配后，进行拆卸。⑧对加工的左电池包外壳下壳体(图3)、左电池包外壳上盖(图4)、左电池包内部电池模组固定支架(图5)2个、右电池包外壳下壳体(图7)、右电池包外壳上盖(图8)、电池包内部电池模组固定支架(图9)进行模具检测，以保证装包后能顺利装车。
步骤二：利用电池厂成熟电池模组结构(软包锂离子电池、塑料框架、具有铝或铝合金散热板)，用连接线缆、连接铜排将配好组的锂离子电池串并联结组装成符合电池模组11.12.27结构的电池模组，同时安装温度及电压采集线，之后将PTC加热板13.14分别安装到电池模组11.12上、PTC加热板28.29安装到电池模组27上。
步骤三：将步骤二组装的电池模组11.12(已装有PTC加热板13.14)放入步骤一①制作的左电池包外壳下壳体(图3)内，用步骤一③制作的左电池包内部电池模组固定支架(图5)将其固定在左电池包外壳下壳体(图3)内。步骤二组装的电池模组27(已装有PTC加热板28.29)放入步骤一④制作的右电池包外壳下壳体(图7)内，用步骤一⑥制作的右电池包内部电池模组固定支架(图9)将其固定在右电池包外壳下壳体(图7)内。
步骤四：将主回路保险5、总正极继电器6、慢充继电器7、保险丝8(与PTC保险丝共用)；预充继电器9(与PTC继电器共用)、预充电电阻10、电池包相互通讯低压线束插件15、总正高压插件16、左电池包PTC插件17、慢充插件18、电池包串联高压插件19、整车低压线束通讯插件20、总负高压插件21、电池包相互通讯低压线束插件22、慢充及PTC插件23、电池包串联高压插件24、总负极继电器分别装入电池包装配后结构示意图(图1)所示位置。最后根据锂电池系统电器原理图(图12)，使用连接线缆、连接铜排对整车电器和电池模组进行连接。
步骤五：将BMS26安装到右电池包内部电池模组固定支架(图9)上，相关采集线束固定在左电池包内部电池模组固定支架(图5)、右电池包内部电池模组固定支架(图9)上，最终将相关线束连接到BMS26上。
步骤六：用低压线束，将电池包相互通讯低压线束插件15和电池包相互通讯低压线束插件22连接；用高压线束，将电池包串联高压插件19和电池包串联高压插件24连接；将低压测试线束安装到整车低压线束通讯插件20上，用12V电源通过低压测试线束中的低压电线路给电池包进行低压供电，用低压测试线束中的CAN线对电池系统进行调试。
步骤七：系统调试后，在左电池包外壳下壳体(图3)和右电池包外壳下壳体(图7)密封处安装密封条，最后将左电池包外壳下壳体(图3)与左电池包外壳上盖(图4)装配，将右电池包外壳下壳体(图7)与右电池包外壳上盖(图8)装配，装配过程中要确保电池包密封。
按照如上步骤就可以完成本发明的样件制作，最后就可以将铅酸电池系统电池布置(图10)更换成锂电池系统电池包布置(图11)。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统的制造方法，其特征在于，所述电池系统包括电池包外壳，电池模组，支架，BMS以及电器件，其中，
所述电池包外壳包括上壳和下壳，上壳和下壳可闭合连接；
所述电池模组由锂电池串并联组装构成，其通过支架固定在电池包下壳；
所述BMS安装在支架上；
所述电器件安装在电池包外壳相应设计位置；
还包括连接线缆、连接铜排，所述锂电池用连接线缆、连接铜排进行串并联；所述电器件包括继电器，预充电电阻，保险丝，和高低压插件；
所述电池系统的制造方法包括如下步骤：
(1)加工电池包外壳、内部支架；
(2)用连接线缆、连接铜排将配好组的锂电池串并联结组装成符合电池模组结构的电池模组，同时安装温度及电压采集线，之后将PTC加热板安装到电池模组上；
(3)将模组放入电池包下壳，并安装支架将其固定；
(4)将相关电器件安装到电池包外壳设计处；
(5)将BMS安装到支架上；
(6)闭合电池包上壳；
步骤(5)和(6)之间还包括步骤：用外部相关线束将电池包连接并用12V电源对电池进行低压系统供电，对其系统进行调试；系统调试后再进行步骤(6)；
步骤(1)中采用一定厚度的钢板通过冲压、折弯、焊接工艺完成电池包外壳、内部支架的加工；所述冲压件具有电池包相互通讯低压线束插件、总正高压插件、电池包PTC插件、整车低压线束通讯插件、电池包串联高压插件的安装孔，利用折弯机对冲压后的钢板进行折弯，用氩弧焊对其进行焊接，焊接要保证电池包外壳下壳体密封，之后焊接具有电池包整车安装孔的支架、主回路保险安装柱、总正极继电器安装柱、慢充继电器安装柱、保险丝安装柱、预充继电器安装柱、预充电电阻安装柱、电池模组支架，最后焊接电池包外壳下壳与电池包外壳上壳连接的凸焊螺母，用低压线束将电池包相互通讯低压线束插件和电池包相互通讯低压线束插件连接；用高压线束，将电池包串联高压插件和电池包串联高压插件连接；将低压测试线束安装到整车低压线束通讯插件上，用12V电源通过低压测试线束中的低压电线路给电池包进行低压供电，用低压测试线束中的CAN线对电池系统进行调试。
2.如权利要求1所述锂电池系统替换铅酸电动汽车电池系统的制造方法，其特征在于，步骤(6)后还包括步骤：对电池包外壳进行密封处理。
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