[0001] 本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种新能源车辆中电池模组的排布结构。

[0002] 随着城市发展和大众对于公共交通要求的提高，使用动力电池进行供电驱动的新能源车辆已广泛应用于城市交通中。电动公交车乘坐方便、安全，具有良好的起动和加速性能，对乘客流量变化有良好的适应性。其中，降低电动公交车的地板高度是车型设计中的关键技术之一。降低车内地板高度可减少踏步的高度，使乘客上下车及在车内移动更方便、安全和快捷。因此现有的电动低地板车辆也就应运而生，而开发适合低地板车辆的动力系统就十分必要。随着车辆地板的改变，原有的动力系统设置的位置也同样需要进行改变。经过研究和测试后的不断改进，现阶段的电动公交车大多都将动力电池设置在车顶和车尾上，使电池具有适宜的安装和操作空间，还能使车辆整体美观性和实用性极大地提高。但设于车顶的动力电池需进行轻量化处理从而降低电池本身的重量，降低能耗，才能顺利安装在车顶或车尾，提高整车续航里程。

[0003] 授权公告号为CN211364242U的中国实用新型专利公布了一种车辆，该车辆包括车体和固定在车体顶部的电池托架，在电池托架上固定安装电池包，在车体的顶盖骨架上设有用于在安装电池托架时与电池托架导向滑动配合以调整电池托架位置的安装滑道。通过电池托架的滑动装配使电池包安装在车顶上时位置可调，在顶盖骨架上设有将电池包遮盖包覆的车顶罩。而授权公告号为CN206201949U的中国实用新型专利也公布了一种电池安装骨架和电池箱以及电动客车，电池安装骨架包括下封板、下封板上的安装梁以及下封板下的支撑横梁，通过电池安装骨架将电池安装在车顶上，用车顶罩进行密封，实现动力电池的安装和密封。

[0004] 综上所述可以看到，现阶段为了在车顶进行安装和固定电池包，行业的重点改进目标在于优化电池的安装方式和安装位置，同时将电池包轻量化，增加电池包的能量密度。动力电池轻量化可以降低电池本身重量，降低能耗，提高整车续航里程，主要通过以下措施：1）增大单体电芯尺寸，提升空间利用率，增加活性材料的占比，达到相同体积下提升容量的效果。2）电芯化学体系性能提升。（a）可以通过改变高镍正极中镍、钴、锰等三种元素的比例来改变电芯的性能。（b）改变硅碳负极硅基材料的比容量，将其替换为石墨。3）提升电池包的成组效率。电池包的成组对单体电芯和模组进行重排，以安全性为前提最大程度地利用有限空间。主要有以下几种方式：（a）优化排布结构：优化系统内部的布置，让电池包内部零部件排布更加紧凑高效；（b）拓扑优化：通过仿真计算在确保强度及结构可靠性的前提下，拓扑优化和形貌优化，实现减重设计，最终实现电池轻量化；（c）选材：选择低密度材料，如将电池包上盖从传统的钣金上盖转换为复合材料上盖。

[0005] 但能量密度不是衡量电池包标准的唯一指标，单纯提升能量密度会忽视电池安全、寿命等其他重要指标。目前电池包的电池成组效率为70‑85%，已经达到成组效率的边界，无法继续满足市场再进一步降低成本和减重的需求。随着电池包的数量增加，车辆顶部的电池重量进一步增加，其上连接的冗余的结构件和导电排以及绕置的电线也会对应地越来越多，提高了能够量密度却牺牲了安全性能，影响车辆运行时的安全性。

[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

[0021] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

[0022] 需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

[0023] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0025] 以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0026] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例1：新能源车辆包括车体，车体包括处于车顶的车顶骨架1，车顶骨架1为框架式结构，车顶骨架1安装在车顶后支撑并覆盖在车顶上从而能够作为车顶各部件的支撑骨架。如图1至图4所示，在车顶骨架1的下方设有下侧封板2，下侧封板2将车体的内部和车顶骨架1分隔并将车顶封闭。在下侧封板2和车顶骨架1的上方罩设有车顶罩3，车顶罩3为矩形槽状盖板，车顶罩3的槽口朝下且车顶罩3扣合在车顶骨架1上，车顶骨架1和下侧封板2围成位于车顶的封闭腔体。在封闭腔体中安装车辆的空调系统、动力电池以及电路电线及管线等，以满足新能源车辆的装配需求。

[0027] 如图1所示，在封闭腔体中安装有多个电池模组6，各电池模组6间隔排布，其中，如图2所示，单个电池模组6包括相贴合的多个电芯7和位于最外层两电芯7外端的端板10，还包括将电芯7和端板10捆扎的绑带，在电芯7的极柱上设有铝巴8和输出极组件9，用于与导电排线连接。在电池模组6的底部安装有液体换热板11，液体换热板11为矩形平板状结构，液体换热板11在上侧面固定电池模组6后，其板面的四边伸出电池模组6，以在电池模组6外部形成向外延伸的边沿，通过边沿能够将液体换热板11固定在车体骨架上，电池模组6通过结构胶粘接在液体换热板11的上侧面上。如图1和图3所示，电芯7左右排列布置，前后相邻的电池模组6间隔布置，车顶骨架1包括左右延伸的横梁17和前后延伸的纵梁18，纵梁18的前后两端固定在横梁17上，电池模组6通过液体换热板11固定在纵梁18的上侧，横梁17处于前后相邻电池模组6之间的间隔内，电池模组6与横梁17的前侧面或后侧面挡止配合。

[0028] 如图1所示，在液体换热板11的左右两端设有供液体加注的换热板进液口12和换热板出液口。通过换热板进液口12和换热板出液口能够对液体换热板11中加注冷却液或保温液体，从而使电池模组6能够适应不同的环境状态。在液体换热板11前后方向上的板体边沿上还设有均布的固定点，在固定点处开设螺纹孔14，在螺纹孔14中穿设螺栓，通过螺栓将液体换热板11紧固在车顶骨架1上，从而将电池模组6在车顶固定。

[0029] 如图3和图4所示，电池模组6在左右方向上间隔排布有两列，各电池模组6均通过底部的液体换热板11固定在车顶骨架1上，为保证各电池模组6在车辆运行时连接稳定，将各电池模组6的上侧通过固定件进行连接固定。本实施例中，各列电池模组6均设有15个，两列共30个电池模组6安装在车顶。其中，固定件包括固定板15以及固定条16。其中，固定板15为矩形板状结构，其固设在两列电池模组6中四个相邻电池模组6端板10对角的中心位置上，从而将四个电池模组6从其各自相邻的端板10的一角连接固定。固定条16为长条形结构，固定条16根据连接的紧固效果还设有长条形或L形条，固定条16连接在同一列相邻两电池模组6的端板10的顶部。固定板15和固定条16均通过结构胶粘接在电池模组6上。通过固定板15和固定条16的连接和固定，将各电池模组6连接为一个整体，构成整体式的动力电池模块。

[0030] 如图1所示，在各电池模组6连接固定后，各液体换热板11上的换热板出液口在前后方向上位于一条水平直线上，各液体换热板11的换热板进液口12在前后方向上也位于一条水平直线上，因此在各换热板出液口上方设置在前后方向上水平延伸的出液管4，在各换热板进液口12上方设置在前后方向上水平延伸的进液管5，通过进、出液管4即可对各液体换热板11进行液体的加注和回收。本实施例中，各电池模组6的设置位置与空调系统距离较近，直接将液体换热板11上连接的进液管5和出液管4与空调系统进行连接即可完成对液体换热板11的液体供给。

[0031] 本实施例中，电芯7组成的电池模组6安装在车顶罩3和下侧封板2围成的封闭腔体之间，车顶罩3直接作为电池包的上箱体罩设固定，而下侧封板2构成了电池包的下箱体，车顶骨架1构成了固定电芯7模组的箱体横梁17，封闭腔体构成了动力电池的电池密封腔。通过这种连接方式可在车顶不同位置或电池密封腔空余的空隙中设置多个电池模组6，相较于现有技术中的电池包，省去了电池外壳的设置，使动力电池极大地减重从而能够轻量化排布，同时通过液体换热板11能够对电池有效地保温，而固定件的设置将各电池模组6连接固定为一个整体，使车顶设置的动力电池整体连接稳定。

[0032] 现有的车顶罩3主体为纤维强化塑料组成，包括玻璃钢、FRP等材质，通过在其内部增加三元乙丙材质的保温棉而制成。本实施例中，为保证车顶罩3能够作为电池包的上箱体使用，将车顶罩3的主体材质更换为环氧树脂隔热材料，混合改性聚丙烯材质的保温材料制作，使车顶罩3的导热系数降低，使其能够满足作为动力电池的上箱体直接罩设和应用。经过实验显示，相对于原有的电池保温效果，本实施例中的车顶罩3保温效果提升了50%以上，同时其重量减轻，有利于降本减重。在其他实施例中，车顶罩的主体材质可以采用聚双环戊二烯（PDCPD），保温材料为气凝胶，两者混合制作而成。在其他不同的实施例中，车顶罩还可以采用环氧树脂隔热材料混合气凝胶的组合方式或聚双环戊二烯混合聚丙烯材质的组合方式制成。

[0033] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例2：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，动力电池模块中的电池模组6呈两列排
布，各列电池模组6均包括15个电池模组6。在本实施例中，电池模组的数量可进行增减，例如每列电池模组的设置数量根据车顶设置的其他部件而减少，例如共设置6或8或10个。或者，电池模组也可以在前后方向上排布为两列以上，根据车顶电池密封腔的实际空间进行布置。但无论电池模组如何排布，电池模组的数量均需设置两个以上并通过固定件连接为一体。

[0034] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例3：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，固定件通过胶粘的连接方式与电池模组6固连。在本实施例中，固定件焊接在电池模组的端板上电池模组连接紧固。在其他实施例中，在固定件外穿设如螺栓或螺钉的螺纹件将固定件在电池模组的端板上固定。在其他不同的实施例中，固定件还可以是长压条，长压条的中间压紧至少两个电池模组，两端固定在车顶骨架上。

[0035] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例4：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，固定件包括设在两列电池模组6间的固定板15以及同一列相邻两电池模组6间的固定条16。在本实施例中，固定件可以仅为固定板，各列电池模组间以及同列电池模组间均通过固定板进行连接。同理，固定件也可以仅为固定条。或者，为使固定件连接方便，固定件的形状也可以更换为X形或十字形。

[0036] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例5：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，固定件中的固定板15连接有四个电池模
组6，固定条16连接有两个电池模组6。在本实施例中，固定件为与车顶骨架结构类似的框架结构，但其材质可以选用轻量化的绝缘材质或非金属材料如木质或硅脂制成。将框架结构的固定件设置在电池模组的上端，通过上下两个框型骨架将电池模组紧固在电池密封腔中，固定件之间与所有的电池模组相连接。

[0037] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例6：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，电池模组6下方设有液体换热板11，液体换热板11固定在电池模组6的底部并固连在车顶骨架1上，电池模组6通过液体换热板11固连在车顶骨架1上。本实施例中，电池模组直接和车顶骨架固定连接，或者电池模组直接粘接在下侧封板上，此时可在电池模组的侧面设置液体换热板。在其他实施例中，液体换热板也可以替换为从空调系统中引出的液体管路，液体管路绕置在电池模组中，此时液体换热板可替换为平板结构或取消设置。

[0038] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例7：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，液体换热板11上设有换热板进液口12和
换热板出液口，各液体换热板11的换热板进液口12共同连接有进液管5，各液体换热板11的换热板出液口共同连接有出液管4。在本实施例中，各液体换热板可以根据出液口或进液口的距离远近而连接不同的进、出液管路即进、出液管路可以设置多条。或者，各进液口各自设有进液管，各出液口各自设有出液管。

[0039] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例8：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，固定板15连接在两列相邻的四个电池模
组6四角的端板10上。在本实施例中，固定板也可以设为三角形，三角形的固定板连接在三个电池模组的对角上。在其他实施例中，固定板还可以设为长板状结构，一个固定板将两列电池模组的相邻的端板均连接固定。同理，固定条同样也可进行加长，其上连接的电池模组的数量对应地增加。

[0040] 本发明所提供的新能源车辆的具体实施例9：与实施例1的不同之处在于，实施例1中，固定件与模组端板10的顶部固定连接。在本实施例中，固定件与模组端板的中间或底部固定连接。在其他实施例中，固定件连接在电池模组的侧板上。在其他不同的实施例中，固定件连接在液体换热板上。

[0041] 最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。