一种具有换电功能的新能源车辆的制作方法

本发明属于新能源车辆的，具体涉及新能源车辆中电池的布置，特别涉及一种具有换电功能的新能源车辆。

背景技术：

1、随着新能源客车不断发展，轻量化、低成本、高体积利用率是整车发展的趋势。现有的新能源客车中电池一般采用标准电池包，标准电池包通常包括标准箱，标准箱具有ip67或者ip68的防护等级，组装时将标准电池包通过支架、螺栓固定在整车上，采用充电桩进行充电。

2、现有技术的弊端主要在于：电池包通常为底置、后置的形式，容易因碰撞、涉水、浸水等因素导致电池包损坏，而且现有车辆中电池包和车体为固定连接的方式，用充电桩进行充电，受充电桩数量、充电桩功率影响，充电时间一般需要2-4个小时，白天电价高，但缺电时必须白天充电车辆才能运营，运营成本高，为了缩短充电排队时间，一般采用加大充电电流的方式，但高倍率充电会加速电池衰减。

3、为此，申请公布号为cn113815472a的中国发明专利申请设计了一种换电电池组件及换电电动汽车，换电电动汽车包括车体，换电电池组件安装在车体顶部，换电电池组件包括移动电池组，移动电池组包括电池模块及电池托架，电池模块固定在电池托架上，车体顶部固定安装有转接架，电池托架与转接架可拆相连，从而能够将移动电池组由车体上拆下来实现换电。为了实现快速更换，移动电池组上安装有第一连接头，电池模块与第一连接头相连，第一连接头向下延伸布置。转接架上设有与车体内的用电部件相连的第二连接头，第二连接头向上延伸，当移动电池组向下放置在转接架上时，第一连接头、第二连接头相互插合，实现电气连通以进行供电，需要充电时将移动电池组取下。

4、现有技术的换电电池组件及换电电动汽车实现了电池顶置和快速换电，电池顶置解决了电池包底置、后置所引起的各种问题；快速换电能够节约充电等待时间，换下来的电池可以在夜晚利用波谷电进行充电，节约运营成本。

5、但是目前的电池系统(即上述的电池模块)通常采用图1所示的方式，包括电池固定支架3，电池固定支架3上固定安装有多个电池包4，电池包4包括电池包下箱体5、电池包上箱盖7，电池包下箱体5、电池包上箱盖7合围形成封闭腔室，封闭腔室中容纳有电芯6。电池固定支架3通过直接或间接地安装在大顶骨架2上，大顶骨架2上还固定安装有防护盖1，防护盖1罩设在电池包4的外部。

6、目前的这种方式仍存在一些弊端：电池包4中，电芯6距离电池包下箱体5内壁需要预留10cm以上空间，距离电池包下箱体5固定点需要预留30cm以上空间，电池包4与电池包4之间需要预留40cm的整车工艺安装空间。电池包4具备防护等级，需要设计上下箱体，与整车固定时，还需要整车进行支架设计、舱体密封设计，物料种类多，成本高，重量大。而且标准电池包之间需要预留安装空间，电芯到整车的体积利用率只有20％-25％左右，体积利用率低会导致整车相关附属零部件数量和重量增加。由于目前的电池顶置方式体积利用率较低，为满足续航要求，只能在车顶布置多处电池系统。若每个电池系统均采用快换方式，会增加整车成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有换电功能的新能源车辆，以解决现有技术中因电池系统体积利用率低而导致整车成本较高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明所提供的具有换电功能的新能源车辆的技术方案是：一种具有换电功能的新能源车辆，包括车体，车体顶部设有电池系统；电池系统包括支撑体，支撑体上固定放置有电芯，支撑体上固设有电池罩，电池罩与支撑体合围形成电池密封腔，所述电芯直接位于电池密封腔中；所述支撑体沿上下方向可拆装配在车体顶部，支撑体或电池罩上设有外露的第一供电接头，第一供电接头向下延伸布置，第一供电接头与电芯相连；车体顶部还设有与车内用电部件相连的第二供电接头，第二供电接头向上延伸布置且用于在电池系统下放时与第一供电接头插合。

3、有益效果：本发明取消了标准电池包，采用ctv(cell to vehicle，电芯到整车)快换方案，电芯和电芯之间不需要预留整车安装空间，与现有技术相比，将电池包下箱体与电池固定支架集成为支撑体，将电池包上箱盖与防护盖集成为电池罩，且使支撑体与电池罩合围形成电池密封腔，满足防护等级的需要，避免雨水等进入后导致高压短路。采用ctv的集成模式能够提高体积利用率，减小零部件数量和种类，同时整车重量、成本、装配工时大幅降低。本发明的新能源车辆中通过第一供电接头、第二供电接头实现了快速换电，节约充电等待时间，换下来的电池进行集中管理。由于提高了体积利用率，电芯可以集中在一个电池系统中，减小了快换结构的数量，降低了成本。

4、优选地，所述第一供电接头位于支撑体的上方。第一供电接头位于支撑体的上方，电池系统放置在车体上或者取下放置在充电设备上时，避免第一供电接头受力出现损坏。

5、优选地，所述支撑体上设有上下贯通的避让槽，第一供电接头与避让槽上下正对布置以避让第一供电接头、第二供电接头的插合。第一供电接头与避让槽上下正对，使得第一供电接头与支撑体全部或部分上下重合，减小电池系统占据的空间尺寸。

6、优选地，所述第一供电接头固设于电池罩的一侧。

7、优选地，所述车体顶部设有凹槽，所述电池系统的底部嵌入所述凹槽中。电池系统的底部嵌入凹槽中，能够降低整车的高度，减小车顶重量，进一步实现轻量化。

8、优选地，所述车体包括车顶骨架，车顶骨架上设有与凹槽上下正对的缺口，所述车顶骨架上设有位于凹槽底部的支撑部，所述电池系统支撑放置在支撑部上，车顶骨架上覆盖有蒙皮，所述蒙皮于缺口处向下凹陷而形成所述凹槽。蒙皮保证了车顶的密封性，车顶骨架开设的缺口能够减小车顶骨架的重量，实现轻量化设计。

9、优选地，所述电池系统还包括外露的第一通讯接头和/或第一流体接头，第一流体接头与电池系统内置的液冷结构相连，所述车体上设有与第一通讯接头对应插合的第二通讯接头和/或与第一流体接头对应插合的第二流体接头。第一通讯接头和第二通讯接头插合时能够采集电池系统中如温度等信号，第一流体接头和第二流体接头插合时能够对电池系统进行液冷，防止出现过热、过冷的情况。

10、优选地，所述第一通讯接头和/或第一流体接头与所述第一供电接头集成在一起。集成布置能够减小占据的空间，方便进行定位插合。

11、优选地，所述车体和支撑体中的其中一个上设有上下延伸的至少两个定位孔，另一个上设有与各定位孔一一对应插合的定位柱。定位柱和定位孔能够对电池系统进行定位，对电池系统进行左右、前后方向的限位。

12、优选地，所述电池罩、支撑体的相交位置处设有密封结构。密封结构进一步提高电池系统的防护等级，防止雨水、灰尘等进入电池系统中而影响电池的正常工作。

技术特征：

1.一种具有换电功能的新能源车辆，包括车体(11)，车体(11)顶部设有电池系统(13)；其特征在于：电池系统(13)包括支撑体(8)，支撑体(8)上固定放置有电芯(6)，支撑体(8)上固设有电池罩(9)，电池罩(9)与支撑体(8)合围形成电池密封腔(20)，所述电芯(6)直接位于电池密封腔(20)中；所述支撑体(8)沿上下方向可拆装配在车体(11)顶部，支撑体(8)或电池罩(9)上设有外露的第一供电接头，第一供电接头向下延伸布置，第一供电接头与电芯(6)相连；车体(11)顶部还设有与车内用电部件相连的第二供电接头，第二供电接头向上延伸布置且用于在电池系统(13)下放时与第一供电接头插合。

2.根据权利要求1所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述第一供电接头位于支撑体(8)的上方。

3.根据权利要求2所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述支撑体(8)上设有上下贯通的避让槽，第一供电接头与避让槽上下正对布置以避让第一供电接头、第二供电接头的插合。

4.根据权利要求3所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述第一供电接头固设于电池罩(9)的一侧。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述车体(11)顶部设有凹槽(12)，所述电池系统(13)的底部嵌入所述凹槽(12)中。

6.根据权利要求5所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述车体(11)包括车顶骨架，车顶骨架上设有与凹槽(12)上下正对的缺口，所述车顶骨架上设有位于凹槽(12)底部的支撑部，所述电池系统(13)支撑放置在支撑部上，车顶骨架上覆盖有蒙皮，所述蒙皮于缺口处向下凹陷而形成所述凹槽(12)。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述电池系统(13)还包括外露的第一通讯接头和/或第一流体接头，第一流体接头与电池系统(13)内置的液冷结构相连，所述车体(11)上设有与第一通讯接头对应插合的第二通讯接头和/或与第一流体接头对应插合的第二流体接头。

8.根据权利要求7所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述第一通讯接头和/或第一流体接头与所述第一供电接头集成在一起。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述车体(11)和支撑体(8)中的其中一个上设有上下延伸的至少两个定位孔(19)，另一个上设有与各定位孔(19)一一对应插合的定位柱(18)。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有换电功能的新能源车辆，其特征在于：所述电池罩(9)、支撑体(8)的相交位置处设有密封结构(10)。

技术总结
本发明属于新能源车辆的技术领域，具体涉及一种具有换电功能的新能源车辆。新能源车辆包括车体，车体顶部设有电池系统；电池系统包括支撑体，支撑体上固定放置有电芯，支撑体上固设有电池罩，电池罩与支撑体合围形成电池密封腔，所述电芯直接位于电池密封腔中；所述支撑体沿上下方向可拆装配在车体顶部，支撑体或电池罩上设有外露的第一供电接头，第一供电接头向下延伸布置，第一供电接头与电芯相连；车体顶部还设有与车内用电部件相连的第二供电接头，第二供电接头向上延伸布置且用于在电池系统下放时与第一供电接头插合。

技术研发人员：荆俊雅,王坤,刘亚洲,成磊,韩锦阳,李龙
受保护的技术使用者：宇通客车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15