CN109037846A - 一种电动叉车用水冷电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动叉车用水冷电池组,具体涉及一种寿命长、安全性高的电动汽车用分布式电池模块;包括安装在电动汽车上的多个电池包;电池包根据供电设备不同分为一类电池包、二类电池包、三类电池包;一类电池包为输出功率随汽车速度的增加而显著增加的电池包,二类电池包、三类电池包为输出功率随汽车速度的变化不发生明显改变的电池包,一类电池包、二类电池包在汽车启动后始终呈供电状态,三类电池包可由驾驶员控制开闭。本发明能够加强成件托盘货物在叉头上的稳定性,防止因碰撞而导致成件托盘货物倾斜或脱落,并且通过水冷循环的方式为电池降温,防止因温度过高损害电池组本身和附近的电子元件。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,尤其是涉及一种电动叉车用水冷电池组。
背景技术
在短距离搬运货物时,往往需要用到叉车,叉车是工业搬运车辆,是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆。国际标准化组织ISO/TC110称为工业车辆。常用于仓储大型物件的运输,通常使用燃油机或者电池驱动。
电动叉车是使用较多的一种,其搬运方便快捷,操作人员劳动强度低。在现有技术中,电动叉车对成件托盘货物的固定方式简单,且电动叉车内的电池组长期工作时将会放热,损害电池组本身和附近的电子元件。
发明内容
本发明为克服上述情况不足,旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种电动叉车用水冷电池组,包括安装在电动汽车上的多个电池包;电池包根据供电设备不同分为一类电池包、二类电池包、三类电池包;
一类电池包为输出功率随汽车速度的增加而显著增加的电池包,二类电池包、三类电池包为输出功率随汽车速度的变化不发生明显改变的电池包,一类电池包、二类电池包在汽车启动后始终呈供电状态,三类电池包可由驾驶员控制开闭;控制的方式可以是分别将一类电池包、二类电池包、三类电池的电源线通过继电器与各自的供电设备连接,继电器的控制线与汽车行车电脑或单片机连接,驾驶员向行车电脑或单片机发送控制指令即可,单片机可以是AT89C51系列单片机或stm32系列单片机,也可以是其他型号的单片机;
所述的一类电池包包括:用于给汽车驱动电机(1)供电的主动力电池组、用于给强制水冷循环装置供电的冷却系统供电电池组;
所述的二类电池包包括:用于给汽车行车电脑及监测诊断装置供电的主控制单元供电电池组,用于给汽车照明装置供电的照明供电电池组;用于给辅助电机供电的辅助动力电池组,辅助电机包括座椅调节电机、车门门锁电机、车窗升降玻璃电机,以及车内其他电动设备用辅助驱动电机;
所述的三类电池包包括:用于分别给车内多媒体装置、空调装置供电的辅助控制单元供电电池组;
所述的一类电池包、二类电池包、三类电池包相互并联设置且均通过通断开关与汽车侧面设置的充电插头的电源线连接,通断开关可以是继电器式开关或IGBT模块式开关电路;
所述的一类电池包包括两个相对设置的圆形连接板(1-11),连接板(1-11)的中部设置贯通的通孔,两个连接板(1-11)相对的端面上设置多个同心的圆形凹槽(1-12),圆筒形散热片(1-14)的两端分别插入两个圆形连接板(1-11)的凹槽(1-12)内;凹槽的底部设置长条形引导孔,散热片(1-14)的端头处设置凸出的长条形引导片,引导片穿入引导孔内;引导孔与圆形连接板(1-11)的侧壁上沿其径向方向设置的导水孔(1-13)连通;
引导片与引导孔的内侧面之间设置密封圈或涂抹密封胶;两个相邻的散热片(1-14)之间环形阵列布置多个圆柱形电池(1-18);所述圆形连接板(1-11)的端面上与圆柱形电池接触的位置设置沿圆形连接板(1-11)轴线贯通的圆形通孔,圆形通孔内放置圆柱形导电棒(1-15);
多个一类电池包并排堆叠在一起,使多个一类电池包中同轴的多个圆柱形电池通过导电块(1-15)形成串联式连接,并排堆叠的一类电池包的两端分别设置端盖(1-16),端盖(1-16)的内端面上设置多个同心的圆弧形凹槽(1-12)与散热片(1-14)的端面连接,端盖(1-16)的外端面上嵌入多个圆环形集电环(1-17),集电环(1-17)的一端与导电棒(1-15)连接,另一端与电池包输出端的供电导线连接;当一类电池包使用在不同的电动汽车上时,只需要改变一类电池包排列的数量即可以改变一类电池包的输出电压,使用方便,例如使用的电池(1-18)额定输出电压为2.5V,则将20个一类电池包并排堆叠即可得到50V的输出电压,可很好的适应低电压电动汽车的供电需求,而集电环(1-17)可以将多个串联好的的电池(1-18)再进行并联,使输出电压更稳定;
多个并排堆叠的一类电池包安装在集成壳体内,集成壳体包括水平放置的胶囊形第一壳体(1-21),第一壳体(1-21)包括圆筒形的中间壳体,中间壳体的两端与半球形的端部壳体通过螺栓或插销构成可拆卸式连接;
第一壳体(1-21)的中间壳体外侧面上设置的安装支架与车身或车桥的桥壳通过螺栓或插销固定连接;第一壳体(1-21)的内腔中设置与其形状一致的第二壳体(1-22);
第二壳体(1-22)穿过连接板(1-11)的中部设置的通孔,使一类电池包安装在第一壳体(1-21)与第二壳体(1-22)之间的中部空间;
第二壳体(1-22)的内腔中设置双轴输出式驱动电机(1);第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)各自的侧壁内沿其轴向方向设置多个冷却水孔(1-23),第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)的冷却水孔(1-23)分别与导水孔(1-13)的一端连通;
第一壳体(1-21)端部的半球形内侧壁与第二壳体(1-22)端部的半球形外侧壁之间设置循环水管,循环水管将第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)各自的冷却水孔(1-23)连通,循环水管的内腔中部设置水泵(1-24);水泵(1-24)的出口端设置节温器(1-29),节温器的两个出口端分别与循环水管、设置在汽车前部进气格栅后方的散热器的进水口连接,散热器的出水口与三通阀(1-28)的一端连接,三通阀(1-28)的另外两个端口将循环水管和水泵入水口进行连接;当节温器不工作时,节温器与循环水管的出口打开,与散热器连接的出口关闭,冷却液依次通过水泵(1-24)、第一壳体(1-21)、连接板(1-11)、第二壳体(1-22)、水泵(1-24),构成冷却液的内循环;当节温器工作时,节温器的两个出口均打开,冷却液进行内循环的同时,一部分冷却液还依次通过散热器入水口、散热器出水口、三通阀(1-28)、水泵(1-24),构成冷却液的外循环;所述的节温器可以是蜡式节温器,也可以是带有温度传感器的电控式节温器,也可以是其他类型的节温器;
所述的驱动电机(1)的壳体外侧面与第二壳体(1-22)的内侧面紧贴,驱动电机(1)的转子轴(11)为空心轴,转子轴(11)的内腔中部的侧壁上设置沿其径向方向的卡槽,卡槽中插入十字轴(12)的端头,使十字轴(12)与转子轴(11)共同旋转,十字轴(12)的每个轴端内侧套设一个可旋转的圆锥小齿轮(13),圆锥小齿轮(13)的两端分别与一个圆锥大齿轮(14)啮合,两个圆锥大齿轮(14)分别与一个半轴(15)的一端固定连接,半轴(15)的另一端伸出转子轴(11)后与行星轮减速器中的太阳轮(16)连接,行星轮减速器中的行星架(17)与内段输出轴(18)的一端连接,内段输出轴(18)的另一端伸出第二壳体(1-22)后通过万向节与外段输出轴(19)的内端连接,外段输出轴(19)的外端伸出第一壳体(1-21)后与轮毂通过花键连接;第一壳体(1-21)的端部半球形壳体顶端设置竖直的长圆形贯通孔,使外段输出轴(19)上下摆动时不与第一壳体(1-21)发生干涉;
汽车启动时,节温器不工作,冷却液在第一壳体(1-21)和第二壳体(1-22)内进行内循环,对一类电池包和驱动电机同时进行冷却,驱动电机的转子轴(11)通过十字轴、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮将动力分别传递给左右两边的半轴,半轴再将动力传递给行星齿轮机构、内段输出轴、万向节、外段输出轴、轮毂,实现对汽车的驱动;汽车直线行驶时,转子轴(11)内的圆锥小齿轮只有绕十字轴的公转,当汽车转向行驶时,转子轴(11)内的圆锥小齿轮即有公转也有自转,使两个半轴的转速不同,实现了汽车的正常转向;驱动电机(1)内集成了差速器和减速器,使电动汽车的驱动单元体积大大减小,驱动电机(1)放置在第二壳体(1-22)内,冷却效果好,有效的延长了驱动电机(1)的使用寿命;
汽车加速行驶或行驶一段时间后,节温器开始工作,冷却液在第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)和散热器之间循环流动进行外循环,冷却液中多余的热量通过散热器与空气进行热交换,保证冷却液的温度始终处在合理的范围之内;
由于冷却液只针对一类电池包进行强制水冷式循环,因此冷却液用量少,水泵的功率也可以较小,同时第一壳体、第二壳体的体积可以制作的很紧凑,重量轻。
作为本发明进一步的方案:所述的二类电池包由多个电池两两侧面接触并排放置排列形成的长方体形状,二类电池包放置在与其形状相适应的冷却箱体(2-10)中,冷却箱体(2-10)包括上面、下面均设置开口的通风壳体(2-11),通风壳体(2-11)的内部设置蜂窝状支架(2-12),支架(2-12)的菱形空当内插入电池(1-18),支架(2-12)的底部通过卡扣或粘接方式与止挡板(2-13)的上表面连接,止挡板(2-13)的上表面与电池(1-18)接触的位置设置贯通的通风孔;
所述通风壳体(2-11)的下方设置截面为三角形的箱体式第一风道(2-15),第一风道(2-15)的长度方向沿汽车横向方向设置,其三角形截面的底面水平的放置在发动机舱内,三角形截面的一个较长的斜面沿汽车行驶方向前高后低设置,该斜面的上表面设置导风开口,且该斜面与止挡板(2-13)的下表面通过卡扣或粘接连接,三角形截面的一个较短的斜面靠近汽车前方,且该较短的斜面上设置左、右两个进风口,每个进风口分别与一个第二风道(2-16)的出风口连通,第二风道(2-16)的进风口设置在汽车进气格栅后方,散热器的左、右两侧相应位置;
所述第一风道(2-15)的三角形底面的上表面、沿汽车前后方向间隔设置多个弧形的导风片(2-17),导风片(2-17)的长度沿汽车的横向方向设置,导风片(2-17)的数量n可被二类电池包中沿汽车前后方向排列的电池的列数N整除,令N/n=m;
导风片(2-17)的弧形下段与第一风道(2-15)的三角形截面的底面相切,沿汽车前后方向,第1个/第i个导风条的弧形上段正好与其斜上方的第1*m列/i*m列的电池(1-18)的轴线相切;沿汽车前后方向,导风片(2-17)的高度逐渐增大;
最好的方式是电池的列数N与导风片的数量n相等,这样可以使电池各列的冷却效果较为均衡,二类电池包各处的电池温度较为平局;
所述的第一风道(2-15)的较长的斜面上设置的出风口与第三风道(2-18)的一端连接,第三风道(2-18)的侧壁设置圆弧过渡段,使第三风道(2-18)的另一端保持水平状态;
汽车开始行使时,由于二类电池包的功率较低,其发热量也较低,不需要水冷散热,此时冷空气从汽车前部的进气格栅进入发动机舱,并通过第二风道(1-26)进入到第一风道(2-15)中,水平流动的冷空气遇到导风片(2-17)后改变方向并沿着导风片(2-17)的上端切线方向流动,这样经过导风片的导向后,冷空气可以从电池正下方吹过,提高散热效果,沿汽车前后方向、导风片依次增高,可以使水平流动的冷空气可以较为均匀的被多个导风片导向,保证二类电池包各处的电池温度较为均衡,提高电池寿命;冷空气从支架(2-12)的菱形空当中吹出后,经过第三风道(2-18)的圆弧形侧壁导向后又变为水平流动,第三风道(2-18)的出口设置在汽车底盘前部并正对轮毂上设置的制动盘,这样可以充分利用进入进气格栅的冷空气,使其同时对制动盘进行降温。
作为本发明进一步的方案:所述的三类电池包对汽车行车无影响,只用于车内多媒体及空调装置,并对其他车内附属电器供电,因此输出功率较低,所以三类电池包的冷却方式完全可以采取自然冷却方式,以减轻三类电池包的重量;
为了方便放置,且不占用底盘空间和车内空间,三类电池包是由多个电池(1-18)首尾连接形成的长条形状,然后将多个条状的电池组并排放置,可以采用扎带或皮筋等软性连接方式连接;
三类电池包的侧壁与带有透气孔的海绵层接触,所述的三类电池包安装在汽车车门装饰板内侧、或仪表台壳体内、或车内立柱饰板内侧。
作为本发明进一步的方案:具有水冷电池组的电动叉车,包括叉头(21)、吸盘(22)、升降机(23)、升降导轨(24)、车轮(25)、底盘(26)、驾驶室(27)、车门(28)、车窗(29)、电池盒(30)、电池(31)、电极柱(32)、水冷管(33)、水泵(34)、控制器(35)和水箱(36),所述升降机(23)安装在升降导轨(24)上,在升降机(23)上固定有叉头(21),在叉头(21)和升降机(23)上均分布有若干吸盘(22),所述升降导轨(24)固定在底盘(26)上,在底盘(26)的下方为安装在车轴上的车轮(25),所述底盘(26)的上方设置有驾驶室(27),在驾驶室(27)上安装有车门(28),所述上设有车窗(29),在底盘(26)的内部安装有电池盒(30)、水泵(34)、控制器(35)和水箱(36),其中电池盒(30)内安装有若干电池(31),该电池(31)通过电源线和电极柱(32)串联,且在电池盒(30)内部分布有水冷管(33),所述水冷管(33)的两端分别连接水泵(34)和水箱(36),并且水泵(34)通过连接水管与水箱(36)连接,水泵(34)通过信号线与控制器(35)连接。
作为本发明进一步的方案:所述吸盘(22)为钢制真空吸盘,焊接在叉头(21)和升降机(23)上,在吸盘(22)的外表面上包覆有硅胶。
作为本发明进一步的方案:所述升降机(23)通过链条与电动机连接,由电动机驱动链条来控制升降机(23)的升降,从而改变叉头(21)所在位置。
作为本发明进一步的方案:所述电池盒(30)内安装有温度传感器,该温度传感器通过信号线与控制器(35)连接。
作为本发明进一步的方案:所述水冷管(33)为黄铜管,在水冷管(33)与电池(31)之间分布有导热金属片,该金属片连接水冷管(33)与电池(31)。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明能够加强成件托盘货物在叉头上的稳定性,防止因碰撞而导致成件托盘货物倾斜或脱落,并且通过水冷循环的方式为电池降温,防止因温度过高损害电池组本身和附近的电子元件。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一类电池包结构正视图;
图2为图1中A-A剖视图;
图3为图1中B-B剖视图;
图4为图3中C-C剖视图;
图5为驱动电机结构示意图;
图6为连接板和散热片安装示意图;
图7为二类电池包结构正视图;
图8为图7中D-D剖视图;
图9为冷却箱体与第一风道、第二风道、第三风道连接示意图;
图10为电动叉车结构示意图;
图11为电动叉车中水冷电池组的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~11,本发明实施例中,一种电动叉车用水冷电池组,包括安装在电动汽车上的多个电池包;电池包根据供电设备不同分为一类电池包、二类电池包、三类电池包;
一类电池包为输出功率随汽车速度的增加而显著增加的电池包,二类电池包、三类电池包为输出功率随汽车速度的变化不发生明显改变的电池包,一类电池包、二类电池包在汽车启动后始终呈供电状态,三类电池包可由驾驶员控制开闭;控制的方式可以是分别将一类电池包、二类电池包、三类电池的电源线通过继电器与各自的供电设备连接,继电器的控制线与汽车行车电脑或单片机连接,驾驶员向行车电脑或单片机发送控制指令即可,单片机可以是AT89C51系列单片机或stm32系列单片机,也可以是其他型号的单片机;
所述的一类电池包包括:用于给汽车驱动电机(1)供电的主动力电池组、用于给强制水冷循环装置供电的冷却系统供电电池组;
所述的二类电池包包括:用于给汽车行车电脑及监测诊断装置供电的主控制单元供电电池组,用于给汽车照明装置供电的照明供电电池组;用于给辅助电机供电的辅助动力电池组,辅助电机包括座椅调节电机、车门门锁电机、车窗升降玻璃电机,以及车内其他电动设备用辅助驱动电机;
所述的三类电池包包括:用于分别给车内多媒体装置、空调装置供电的辅助控制单元供电电池组;
所述的一类电池包、二类电池包、三类电池包相互并联设置且均通过通断开关与汽车侧面设置的充电插头的电源线连接,通断开关可以是继电器式开关或IGBT模块式开关电路;
所述的一类电池包包括两个相对设置的圆形连接板(1-11),连接板(1-11)的中部设置贯通的通孔,两个连接板(1-11)相对的端面上设置多个同心的圆形凹槽(1-12),圆筒形散热片(1-14)的两端分别插入两个圆形连接板(1-11)的凹槽(1-12)内;凹槽的底部设置长条形引导孔,散热片(1-14)的端头处设置凸出的长条形引导片,引导片穿入引导孔内;引导孔与圆形连接板(1-11)的侧壁上沿其径向方向设置的导水孔(1-13)连通;
引导片与引导孔的内侧面之间设置密封圈或涂抹密封胶;两个相邻的散热片(1-14)之间环形阵列布置多个圆柱形电池(1-18);所述圆形连接板(1-11)的端面上与圆柱形电池接触的位置设置沿圆形连接板(1-11)轴线贯通的圆形通孔,圆形通孔内放置圆柱形导电棒(1-15);
多个一类电池包并排堆叠在一起,使多个一类电池包中同轴的多个圆柱形电池通过导电块(1-15)形成串联式连接,并排堆叠的一类电池包的两端分别设置端盖(1-16),端盖(1-16)的内端面上设置多个同心的圆弧形凹槽(1-12)与散热片(1-14)的端面连接,端盖(1-16)的外端面上嵌入多个圆环形集电环(1-17),集电环(1-17)的一端与导电棒(1-15)连接,另一端与电池包输出端的供电导线连接;当一类电池包使用在不同的电动汽车上时,只需要改变一类电池包排列的数量即可以改变一类电池包的输出电压,使用方便,例如使用的电池(1-18)额定输出电压为2.5V,则将20个一类电池包并排堆叠即可得到50V的输出电压,可很好的适应低电压电动汽车的供电需求,而集电环(1-17)可以将多个串联好的的电池(1-18)再进行并联,使输出电压更稳定。
多个并排堆叠的一类电池包安装在集成壳体内,集成壳体包括水平放置的胶囊形第一壳体(1-21),第一壳体(1-21)包括圆筒形的中间壳体,中间壳体的两端与半球形的端部壳体通过螺栓或插销构成可拆卸式连接;
第一壳体(1-21)的中间壳体外侧面上设置的安装支架与车身或车桥的桥壳通过螺栓或插销固定连接;第一壳体(1-21)的内腔中设置与其形状一致的第二壳体(1-22);
第二壳体(1-22)穿过连接板(1-11)的中部设置的通孔,使一类电池包安装在第一壳体(1-21)与第二壳体(1-22)之间的中部空间;
第二壳体(1-22)的内腔中设置双轴输出式驱动电机(1);第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)各自的侧壁内沿其轴向方向设置多个冷却水孔(1-23),第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)的冷却水孔(1-23)分别与导水孔(1-13)的一端连通;
第一壳体(1-21)端部的半球形内侧壁与第二壳体(1-22)端部的半球形外侧壁之间设置循环水管,循环水管将第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)各自的冷却水孔(1-23)连通,循环水管的内腔中部设置水泵(1-24);水泵(1-24)的出口端设置节温器(1-29),节温器的两个出口端分别与循环水管、设置在汽车前部进气格栅后方的散热器的进水口连接,散热器的出水口与三通阀(1-28)的一端连接,三通阀(1-28)的另外两个端口将循环水管和水泵入水口进行连接;当节温器不工作时,节温器与循环水管的出口打开,与散热器连接的出口关闭,冷却液依次通过水泵(1-24)、第一壳体(1-21)、连接板(1-11)、第二壳体(1-22)、水泵(1-24),构成冷却液的内循环;当节温器工作时,节温器的两个出口均打开,冷却液进行内循环的同时,一部分冷却液还依次通过散热器入水口、散热器出水口、三通阀(1-28)、水泵(1-24),构成冷却液的外循环;所述的节温器可以是蜡式节温器,也可以是带有温度传感器的电控式节温器,也可以是其他类型的节温器。
所述的驱动电机(1)的壳体外侧面与第二壳体(1-22)的内侧面紧贴,驱动电机(1)的转子轴(11)为空心轴,转子轴(11)的内腔中部的侧壁上设置沿其径向方向的卡槽,卡槽中插入十字轴(12)的端头,使十字轴(12)与转子轴(11)共同旋转,十字轴(12)的每个轴端内侧套设一个可旋转的圆锥小齿轮(13),圆锥小齿轮(13)的两端分别与一个圆锥大齿轮(14)啮合,两个圆锥大齿轮(14)分别与一个半轴(15)的一端固定连接,半轴(15)的另一端伸出转子轴(11)后与行星轮减速器中的太阳轮(16)连接,行星轮减速器中的行星架(17)与内段输出轴(18)的一端连接,内段输出轴(18)的另一端伸出第二壳体(1-22)后通过万向节与外段输出轴(19)的内端连接,外段输出轴(19)的外端伸出第一壳体(1-21)后与轮毂通过花键连接;第一壳体(1-21)的端部半球形壳体顶端设置竖直的长圆形贯通孔,使外段输出轴(19)上下摆动时不与第一壳体(1-21)发生干涉。
汽车启动时,节温器不工作,冷却液在第一壳体(1-21)和第二壳体(1-22)内进行内循环,对一类电池包和驱动电机同时进行冷却,驱动电机的转子轴(11)通过十字轴、圆锥小齿轮、圆锥大齿轮将动力分别传递给左右两边的半轴,半轴再将动力传递给行星齿轮机构、内段输出轴、万向节、外段输出轴、轮毂,实现对汽车的驱动;汽车直线行驶时,转子轴(11)内的圆锥小齿轮只有绕十字轴的公转,当汽车转向行驶时,转子轴(11)内的圆锥小齿轮即有公转也有自转,使两个半轴的转速不同,实现了汽车的正常转向;驱动电机(1)内集成了差速器和减速器,使电动汽车的驱动单元体积大大减小,驱动电机(1)放置在第二壳体(1-22)内,冷却效果好,有效的延长了驱动电机(1)的使用寿命;
汽车加速行驶或行驶一段时间后,节温器开始工作,冷却液在第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)和散热器之间循环流动进行外循环,冷却液中多余的热量通过散热器与空气进行热交换,保证冷却液的温度始终处在合理的范围之内;
由于冷却液只针对一类电池包进行强制水冷式循环,因此冷却液用量少,水泵的功率也可以较小,同时第一壳体、第二壳体的体积可以制作的很紧凑,重量轻。
所述的二类电池包由多个电池两两侧面接触并排放置排列形成的长方体形状,二类电池包放置在与其形状相适应的冷却箱体(2-10)中,冷却箱体(2-10)包括上面、下面均设置开口的通风壳体(2-11),通风壳体(2-11)的内部设置蜂窝状支架(2-12),支架(2-12)的菱形空当内插入电池(1-18),支架(2-12)的底部通过卡扣或粘接方式与止挡板(2-13)的上表面连接,止挡板(2-13)的上表面与电池(1-18)接触的位置设置贯通的通风孔;
所述通风壳体(2-11)的下方设置截面为三角形的箱体式第一风道(2-15),第一风道(2-15)的长度方向沿汽车横向方向设置,其三角形截面的底面水平的放置在发动机舱内,三角形截面的一个较长的斜面沿汽车行驶方向前高后低设置,该斜面的上表面设置导风开口,且该斜面与止挡板(2-13)的下表面通过卡扣或粘接连接,三角形截面的一个较短的斜面靠近汽车前方,且该较短的斜面上设置左、右两个进风口,每个进风口分别与一个第二风道(2-16)的出风口连通,第二风道(2-16)的进风口设置在汽车进气格栅后方,散热器的左、右两侧相应位置;
所述第一风道(2-15)的三角形底面的上表面、沿汽车前后方向间隔设置多个弧形的导风片(2-17),导风片(2-17)的长度沿汽车的横向方向设置,导风片(2-17)的数量n可被二类电池包中沿汽车前后方向排列的电池的列数N整除,令N/n=m;
导风片(2-17)的弧形下段与第一风道(2-15)的三角形截面的底面相切,沿汽车前后方向,第1个/第i个导风条的弧形上段正好与其斜上方的第1*m列/i*m列的电池(1-18)的轴线相切;沿汽车前后方向,导风片(2-17)的高度逐渐增大;
最好的方式是电池的列数N与导风片的数量n相等,这样可以使电池各列的冷却效果较为均衡,二类电池包各处的电池温度较为平局。
所述的第一风道(2-15)的较长的斜面上设置的出风口与第三风道(2-18)的一端连接,第三风道(2-18)的侧壁设置圆弧过渡段,使第三风道(2-18)的另一端保持水平状态。
汽车开始行使时,由于二类电池包的功率较低,其发热量也较低,不需要水冷散热,此时冷空气从汽车前部的进气格栅进入发动机舱,并通过第二风道(1-26)进入到第一风道(2-15)中,水平流动的冷空气遇到导风片(2-17)后改变方向并沿着导风片(2-17)的上端切线方向流动,这样经过导风片的导向后,冷空气可以从电池正下方吹过,提高散热效果,沿汽车前后方向、导风片依次增高,可以使水平流动的冷空气可以较为均匀的被多个导风片导向,保证二类电池包各处的电池温度较为均衡,提高电池寿命;冷空气从支架(2-12)的菱形空当中吹出后,经过第三风道(2-18)的圆弧形侧壁导向后又变为水平流动,第三风道(2-18)的出口设置在汽车底盘前部并正对轮毂上设置的制动盘,这样可以充分利用进入进气格栅的冷空气,使其同时对制动盘进行降温。
所述的三类电池包对汽车行车无影响,只用于车内多媒体及空调装置,并对其他车内附属电器供电,因此输出功率较低,所以三类电池包的冷却方式完全可以采取自然冷却方式,以减轻三类电池包的重量。
为了方便放置,且不占用底盘空间和车内空间,三类电池包是由多个电池(1-18)首尾连接形成的长条形状,然后将多个条状的电池组并排放置,可以采用扎带或皮筋等软性连接方式连接;
三类电池包的侧壁与带有透气孔的海绵层接触,所述的三类电池包安装在汽车车门装饰板内侧、或仪表台壳体内、或车内立柱饰板内侧。
而具有水冷电池组的电动叉车,包括叉头(21)、吸盘(22)、升降机(23)、升降导轨(24)、车轮(25)、底盘(26)、驾驶室(27)、车门(28)、车窗(29)、电池盒(30)、电池(31)、电极柱(32)、水冷管(33)、水泵(34)、控制器(35)和水箱(36),所述升降机(23)安装在升降导轨(24)上,在升降机(23)上固定有叉头(21),在叉头(21)和升降机(23)上均分布有若干吸盘(22),所述升降导轨(24)固定在底盘(26)上,在底盘(26)的下方为安装在车轴上的车轮(25),所述底盘(26)的上方设置有驾驶室(27),在驾驶室(27)上安装有车门(28),所述上设有车窗(29),在底盘(26)的内部安装有电池盒(30)、水泵(34)、控制器(35)和水箱(36),其中电池盒(30)内安装有若干电池(31),该电池(31)通过电源线和电极柱(32)串联,且在电池盒(30)内部分布有水冷管(33),所述水冷管(33)的两端分别连接水泵(34)和水箱(36),并且水泵(34)通过连接水管与水箱(36)连接,水泵(34)通过信号线与控制器(35)连接。
所述吸盘(22)为钢制真空吸盘,焊接在叉头(21)和升降机(23)上,在吸盘(22)的外表面上包覆有硅胶。
所述升降机(23)通过链条与电动机连接,由电动机驱动链条来控制升降机(23)的升降,从而改变叉头(21)所在位置。
所述电池盒(30)内安装有温度传感器,该温度传感器通过信号线与控制器(35)连接。
所述水冷管(33)为黄铜管,在水冷管(33)与电池(31)之间分布有导热金属片,该金属片连接水冷管(33)与电池(31)。
本发明的工作原理是:
一类电池包采用强制水冷方式冷却,充分保证环境温度,且由于一类电池包只用于汽车驱动电机的供电,不用于其他设备,所以一类电池包的体积比传统的汽车动力电池组体积大大减小,可以安装在汽车的驱动桥上,并可以与驱动电机同轴并排安装,也可以设计成为轴向带有贯通通孔的中空式胶囊形状,把驱动电机套在一类电池包的内部,极大的节约了空间,同时使驱动电机也可以进行水冷冷却,提高了驱动电机的散热效率;二类电池包的输出功率较为恒定,采用风冷方式即可以有效冷却,三类电池包的输出功率较小,不需要强制冷却,只需采用自然冷却方式即可;电动汽车的电池分为了一类电池包、二类电池包、三类电池包,且不同电池包的冷却方式不同,提高了电池的冷却效率,同时减小了冷却系统的能量消耗;不同电池包分散安装在车桥、发动机舱、车内,使电动汽车的整体尺寸更紧凑。
叉头(21)插入托盘,吸盘(22)开始工作,加强成件托盘货物在叉头(21)上的稳定性,防止因碰撞而导致成件托盘货物倾斜或脱落。当叉车工作一段时间后,电池(31)升温,温度传感器向控制器(35)报警,控制器(35)命令水泵(34)启动,通过水冷循环的方式为电池(31)降温。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种电动叉车用水冷电池组,分布式电池模块包括安装在电动汽车上的多个电池包,其特征在于,电池包根据供电设备不同分为一类电池包、二类电池包、三类电池包;
一类电池包为输出功率随汽车速度的增加而显著增加的电池包,二类电池包、三类电池包为输出功率随汽车速度的变化不发生明显改变的电池包,一类电池包、二类电池包在汽车启动后始终呈供电状态,三类电池包可由驾驶员控制开闭;
所述的一类电池包包括:用于给汽车驱动电机(1)供电的主动力电池组、用于给强制水冷循环装置供电的冷却系统供电电池组;
所述的二类电池包包括:用于给汽车行车电脑及监测诊断装置供电的主控制单元供电电池组,用于给汽车照明装置供电的照明供电电池组;用于驱动辅助电机的辅助动力电池组;
所述的三类电池包包括:用于分别给车内多媒体装置、空调装置供电的辅助控制单元供电电池组;
所述的一类电池包、二类电池包、三类电池包相互并联设置且均通过通断开关与汽车侧面设置的充电插头的电源线连接;
所述的一类电池包包括两个相对设置的圆形连接板(1-11),连接板(1-11)的中部设置贯通的通孔,两个连接板(1-11)相对的端面上设置多个同心的圆形凹槽(1-12),圆筒形散热片(1-14)的两端分别插入两个圆形连接板(1-11)的凹槽(1-12)内;凹槽的底部设置长条形引导孔,散热片(1-14)的端头处设置凸出的长条形引导片,引导片穿入引导孔内;引导孔与圆形连接板(1-11)的侧壁上沿其径向方向设置的导水孔(1-13)连通;
引导片与引导孔的内侧面之间设置密封圈或涂抹密封胶;两个相邻的散热片(1-14)之间环形阵列布置多个圆柱形电池(1-18);所述圆形连接板(1-11)的端面上与圆柱形电池接触的位置设置沿圆形连接板(1-11)轴线贯通的圆形通孔,圆形通孔内放置圆柱形导电棒(1-15);
多个一类电池包并排堆叠在一起,使多个一类电池包中同轴的多个圆柱形电池通过导电块(1-15)形成串联式连接,并排堆叠的一类电池包的两端分别设置端盖(1-16),端盖(1-16)的内端面上设置多个同心的圆弧形凹槽(1-12)与散热片(1-14)的端面连接,端盖(1-16)的外端面上嵌入多个圆环形集电环(1-17),集电环(1-17)的一端与导电棒(1-15)连接,另一端与电池包输出端的供电导线连接;
多个并排堆叠的一类电池包安装在集成壳体内,集成壳体包括水平放置的胶囊形第一壳体(1-21),第一壳体(1-21)包括圆筒形的中间壳体,中间壳体的两端与半球形的端部壳体通过螺栓或插销构成可拆卸式连接;
第一壳体(1-21)的中间壳体外侧面上设置的安装支架与车身通过螺栓或插销固定连接;第一壳体(1-21)的内腔中设置与其形状一致的第二壳体(1-22);
第二壳体(1-22)穿过连接板(1-11)的中部设置的通孔,使一类电池包安装在第一壳体(1-21)与第二壳体(1-22)之间的中部空间;
第二壳体(1-22)的内腔中设置双轴输出式驱动电机(1);第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)各自的侧壁内沿其轴向方向设置多个冷却水孔(1-23),第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)的冷却水孔(1-23)分别与导水孔(1-13)的一端连通;
第一壳体(1-21)端部的半球形内侧壁与第二壳体(1-22)端部的半球形外侧壁之间设置循环水管,循环水管将第一壳体(1-21)、第二壳体(1-22)各自的冷却水孔(1-23)连通,循环水管的内腔中部设置水泵(1-24);水泵(1-24)的出口端设置节温器(1-29),节温器的两个出口端分别与循环水管、设置在汽车前部进气格栅后方的散热器的进水口连接,散热器的出水口与三通阀(1-28)的一端连接,三通阀(1-28)的另外两个端口将循环水管和水泵入水口进行连接;当节温器不工作时,节温器与循环水管的出口打开,与散热器连接的出口关闭,冷却液依次通过水泵(1-24)、第一壳体(1-21)、连接板(1-11)、第二壳体(1-22)、水泵(1-24),构成冷却液的内循环;当节温器工作时,节温器的两个出口均打开,冷却液进行内循环的同时,一部分冷却液还依次通过散热器入水口、散热器出水口、三通阀(1-28)、水泵(1-24),构成冷却液的外循环;
所述的驱动电机(1)的壳体外侧面与第二壳体(1-22)的内侧面紧贴,驱动电机(1)的转子轴(11)为空心轴,转子轴(11)的内腔中部的侧壁上设置沿其径向方向的卡槽,卡槽中插入十字轴(12)的端头,使十字轴(12)与转子轴(11)共同旋转,十字轴(12)的每个轴端内侧套设一个可旋转的圆锥小齿轮(13),圆锥小齿轮(13)的两端分别与一个圆锥大齿轮(14)啮合,两个圆锥大齿轮(14)分别与一个半轴(15)的一端固定连接,半轴(15)的另一端伸出转子轴(11)后与行星轮减速器中的太阳轮(16)连接,行星轮减速器中的行星架(17)与内段输出轴(18)的一端连接,内段输出轴(18)的另一端伸出第二壳体(1-22)后通过万向节与外段输出轴(19)的内端连接,外段输出轴(19)的外端伸出第一壳体(1-21)后与轮毂通过花键连接;第一壳体(1-21)的端部半球形壳体顶端设置竖直的长圆形贯通孔,使外段输出轴(19)上下摆动时不与第一壳体(1-21)发生干涉。
2.根据权利要求1所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,所述的二类电池包由多个电池两两侧面接触并排放置排列形成的长方体形状,二类电池包放置在与其形状相适应的冷却箱体(2-10)中,冷却箱体(2-10)包括上面、下面均设置开口的通风壳体(2-11),通风壳体(2-11)的内部设置蜂窝状支架(2-12),支架(2-12)的菱形空当内插入电池(1-18),支架(2-12)的底部通过卡扣或粘接方式与止挡板(2-13)的上表面连接,止挡板(2-13)的上表面与电池(1-18)接触的位置设置贯通的通风孔;
所述通风壳体(2-11)的下方设置截面为三角形的箱体式第一风道(2-15),第一风道(2-15)的长度方向沿汽车横向方向设置,其三角形截面的底面水平的放置在发动机舱内,三角形截面的一个较长的斜面沿汽车行驶方向前高后低设置,该斜面的上表面设置导风开口,且该斜面与止挡板(2-13)的下表面通过卡扣或粘接连接,三角形截面的一个较短的斜面靠近汽车前方,且该较短的斜面上设置左、右两个进风口,每个进风口分别与一个第二风道(2-16)的出风口连通,第二风道(2-16)的进风口设置在汽车进气格栅后方,散热器的左、右两侧相应位置;
所述第一风道(2-15)的三角形底面的上表面、沿汽车前后方向间隔设置多个弧形的导风片(2-17),导风片(2-17)的长度沿汽车的横向方向设置,导风片(2-17)的数量n可被二类电池包中沿汽车前后方向排列的电池的列数N整除,令N/n=m;
导风片(2-17)的弧形下段与第一风道(2-15)的三角形截面的底面相切,沿汽车前后方向,第1个/第i个导风条的弧形上段正好与其斜上方的第1*m列/i*m列的电池(1-18)的轴线相切;沿汽车前后方向,导风片(2-17)的高度逐渐增大;
所述的第一风道(2-15)的较长的斜面上设置的出风口与第三风道(2-18)的一端连接,第三风道(2-18)的侧壁设置圆弧过渡段,使第三风道(2-18)的另一端保持水平状态。
3.根据权利要求1所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,所述的三类电池包由多个电池(1-18)首尾连接形成的长条形状,三类电池包的侧壁与带有透气孔的海绵层接触,海绵层的外侧设置扎带;所述的三类电池包安装在汽车车门装饰板内侧、或仪表台壳体内、或车内立柱饰板内侧。
4.根据权利要求1所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,具有水冷电池组的电动叉车,包括叉头(21)、吸盘(22)、升降机(23)、升降导轨(24)、车轮(25)、底盘(26)、驾驶室(27)、车门(28)、车窗(29)、电池盒(30)、电池(31)、电极柱(32)、水冷管(33)、水泵(34)、控制器(35)和水箱(36),所述升降机(23)安装在升降导轨(24)上,在升降机(23)上固定有叉头(21),在叉头(21)和升降机(23)上均分布有若干吸盘(22),所述升降导轨(24)固定在底盘(26)上,在底盘(26)的下方为安装在车轴上的车轮(25),所述底盘(26)的上方设置有驾驶室(27),在驾驶室(27)上安装有车门(28),所述上设有车窗(29),在底盘(26)的内部安装有电池盒(30)、水泵(34)、控制器(35)和水箱(36),其中电池盒(30)内安装有若干电池(31),该电池(31)通过电源线和电极柱(32)串联,且在电池盒(30)内部分布有水冷管(33),所述水冷管(33)的两端分别连接水泵(34)和水箱(36),并且水泵(34)通过连接水管与水箱(36)连接,水泵(34)通过信号线与控制器(35)连接。
5.根据权利要求4所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,所述吸盘(22)为钢制真空吸盘,焊接在叉头(21)和升降机(23)上,在吸盘(22)的外表面上包覆有硅胶。
6.根据权利要求4所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,所述升降机(23)通过链条与电动机连接,由电动机驱动链条来控制升降机(23)的升降,从而改变叉头(21)所在位置。
7.根据权利要求4所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,所述电池盒(30)内安装有温度传感器,该温度传感器通过信号线与控制器(35)连接。
8.根据权利要求4所述的电动叉车用水冷电池组,其特征在于,所述水冷管(33)为黄铜管,在水冷管(33)与电池(31)之间分布有导热金属片,该金属片连接水冷管(33)与电池(31)。
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