CN101670854B - 三元结构轻量化电动汽车主体结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：包括三个独立的结构单元，第一结构单元构成电动汽车底盘架(1)，第二结构单元构成电动汽车笼型箱体(2)，第三结构单元构成电动汽车外观覆盖件(3)；由所述底盘架(1)和所述笼型箱体(2)固定连接成组合式承载车架，在所述组合式承载车架上固定连接覆盖件(3)，覆盖件(3)对内构成对组合车架的包裹结构、对外构成汽车外部造型的主体结构。本发明具有实现轻量化、安全性高以及低成本小批量生产或单件生产的有益效果，由于三元结构的车型生产无需开钢模，无需建冲压生产线和焊接生产线，各个结构元素均可以采用低成本的工艺和装备组织生产，容易实现小批量生产甚至单件生产。

Description

三元结构轻量化电动汽车主体结构

技术领域

本发明涉及一种电动汽车车身主体结构，特别是涉及一种三元结构轻量化电动汽车主体结构。属于新能源汽车领域。 

背景技术

近年来，电动汽车得到国内外的高度重视，发展呼声很高，国家也相继出台一系列鼓励政策。但是，市场上可供选择的电动汽车商品(尤其是纯电动汽车)却寥寥无几，对电动汽车市场千呼万唤，但还是姗姗来迟，究其原因，除了动力电池技术还未能完全满足电动汽车的使用要求之外，在电动汽车的结构和制造模式上的创新不足，是一个重要原因。 

当前，纯电动汽车的产业化分为改装和全新开发两种模式。改装车的好处是继承了燃油汽车成熟的底盘和车身，容易拿到生产许可，产业化速度快，开发投入较小，但是经改装出的电动汽车具有重量过重、动力性能降低、车型知识产权关系复杂等问题。通过全新开发电动汽车可以避免以上问题，但是按照传统燃油汽车的生产模式开发新车型的投入巨大，在电动汽车市场尚处于发展培育的初期，企业很难下定决心按这种模式开发全新的电动汽车。 

因此，必须探讨一条既能发挥电驱动优势、又可以降低产业化门槛的电动汽车新结构和新生产模式。即新的电动汽车结构必须具备两个基本特征：1)轻量化；2)适合小批量单件生产。 

发明内容

本发明的目的，是为了提出一种既可以满足电动汽车车身轻量化要求，又适用于小规模小批量单件生产方式的三元结构轻量化电动汽车主体结构，可以为电动汽车、尤其是纯电动汽车提供安全、新颖的车型。 

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到： 

三元结构轻量化电动汽车主体结构，其结构特点是：包括三个独立的结构单元，第一结构单元构成电动汽车底盘架，第二结构单元构成电动汽车笼型箱体，第三结构单元构成电动汽车外观覆盖件；由所述底盘架和所述笼型箱体固定连接成组合式承载车架，在所述组合式承载车架上固定连接覆盖件，覆盖件对内构成对组合车架的包裹结构、对外构成汽车外部造型的主体结构。 

所述覆盖件可以固定安装在组合式承载车架的前端、后端或前端和后端。 

本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到： 

本发明的一种实施方案是：底盘架可以由两条纵向主梁、左右副梁、前框架和后框架组成。 

本发明的一种实施方案是：在底盘架上可以焊接有支座、支块和辅助结 构，通过所述支座、支块和辅助结构安装笼子、底盘零件以及电动动力平台。 

本发明的一种实施方案是：笼型箱体可以是一个整体呈“笼形”的结构框架，该结构框架由A柱、B柱、C柱、地板梁组、前支撑梁组、后支撑梁组和车顶梁组组成。 

本发明的一种实施方案是：地板梁组合可以固定在底盘架主梁和左右副梁上，前支撑梁组合、后支撑梁组合分别固定在底盘架的前框架和后框架上。固定方法以复合材料缠绕和粘接为主，并辅助机械连接。 

本发明的一种实施方案是：覆盖件可以是由若干件几何结构件拼接而成，并固定安装在底盘架和笼型箱体上，所述几何结构件包括车头覆盖件组合、车尾覆盖件组合、车顶覆盖件组合。 

本发明的一种实施方案是：部分覆盖件可以由整体的体积块构成，或者由分割成多个体积块并相互连接的组合体构成；所述体积块是一个表面带壳、内部用发泡轻质材料填充的实心体，覆盖件固定在底盘架和/或笼型箱体上。 

本发明的一种实施方案是：部分覆盖件可以由整体的曲面块构成，或者由分割成多个曲面块并相互连接的组合体构成；所述曲面块是一个带厚度和加强筋的结构件，覆盖件固定在底盘架和/或笼型箱体上。 

本发明的一种实施方案是：笼型箱体的各条梁可以为由碳纤维或玄武岩纤维复合材料制成的空心结构，在梁的内部空间预埋金属零件、或用发泡等轻质材料填充。 

本发明的一种实施方案是：体积块的外壳可以由碳纤维或玄武岩纤维复合材料成型、塑料成型、帆布或皮革包裹成型。 

本发明的有益效果是： 

1.实现轻量化：“三元结构”的三个元素都采用了轻量化的结构和材料，其中底盘架通过采用轻量合金结构实现轻量化，笼子通过采用纤维复合材料结构实现轻量化，覆盖件采用纤维复合材料外壳、内填轻量化发泡材料结构实现轻量化。 

2.安全可靠性高：以下三方面保证及提高本发明的安全可靠性：1)三元结构的各个结构部分均按安全第一的原则进行拓扑和尺寸设计；2)三元结构装配后互相加强、互相保护，进一步加强安全性；3)由于覆盖件主要是由内部填充了发泡材料的体积块组成，汽车外表面不再是钢铁，而类似于在汽车外表包裹了一层“棉袄”，当汽车发生碰撞时对内起到有效缓冲作用，吸收能量，同时，对行人也具有出色的保护作用。 

3.本发明具有低成本小批量生产或单件生产的效果：由于三元结构的车型生产无需开钢模，无需建冲压生产线和焊接生产线，各个结构元素均可以采用低成本的工艺和装备组织生产，容易实现小批量生产甚至单件生产。 

附图说明

图1是本发明具体实施例1的整体结构示意图。 

图2是本发明具体实施例1的底盘架结构示意图。 

图3是本发明具体实施例1的底盘架使用状态示意图。 

图4是本发明具体实施例1的笼型箱体结构示意图。 

图5a是本发明具体实施例1的车头覆盖体的结构示意图。 

图5b是本发明具体实施例1的车尾覆盖体的结构示意图。 

图5c是本发明具体实施例1的车顶覆盖体的结构示意图。 

图6是本发明具体实施例2的车头覆盖体的结构示意图。 

图7是本发明具体实施例2的车尾覆盖体的结构示意图。 

图8是本发明具体实施例1装配后(使用状态)示意图。 

具体实施方式

具体实施例1： 

图1、图2、图3、图4和图5a、图5b、图5c构成本发明的一个具体实施例。 

参见图1，本实施例包括三个独立的结构单元，第一结构单元构成底盘架1，第二结构单元构成笼型箱体2，第三结构单元构成覆盖件3；由所述底盘架1和所述笼型箱体2固定连接成组合式承载车架，在所述组合式承载车架的基础上安装固定覆盖件3，该覆盖件3固定安装在组合式承载车架的前端、后端或前端和后端，覆盖件3对构成对组合车架的包裹结构、对外构成汽车主体结构的外部造型结构。 

参照图2，本实施例的底盘架1可以由两条纵向主梁1-1、左右副梁1-2、前框架1-3和后框架1-4组成。 

参照图3，在底盘架1上可以焊接有支座、支块和辅助结构，通过所述支座、支块和辅助结构安装笼子、底盘零件以及电动动力平台。电动动力平台包括电池4和电机5，在支座和支架上安装有转向系统6、前悬架7、后悬架8和车轮9。 

参照图4，笼型箱体2可以是一个整体呈“笼形”的结构框架，该结构框架由A柱2-1、B柱2-2、C柱2-3、地板梁组2-4、前支撑梁组2-5、后支撑梁组2-6和车顶梁组2-7组成。 

地板梁组合2-4可以固定在底盘架主梁1-1和左右副梁1-2上，前支撑梁组2-5、后支撑梁组2-6分别固定在底盘架1的前框架1-3和后框架1-4上。固定方法以复合材料缠绕和粘接为主，并辅助机械连接。 

参照图5a、图5b和图5c，覆盖件3由三件几何结构件拼接而成，并固定安装在底盘架1和笼型箱体2上，所述几何结构件包括一体成型式车头覆盖件组合3-1、一体成型式车尾覆盖件组合3-2以及一体成型式车顶覆盖件组合3-3。 

本实施例中： 

笼型箱体2的各条梁可以为由碳纤维或玄武岩纤维复合材料制成的空心结构，在梁的内部空间预埋金属零件、或用发泡等轻质材料填充。 

体积块3-4的外壳可以由碳纤维或玄武岩纤维复合材料成型、塑料成型、帆布或皮革包裹成型。 

图8构成一款三元结构轻量化电动汽车的外观图。 

参照图8，所构成的三元结构轻量化汽车是以三元结构构成车型主体，以此为基础，在底盘架上安装动力平台以及底盘零部件(例如行驶系)，在笼子上安装挡风玻璃和车门等车身零部件，在前后覆盖件上安装各种车灯，便构成一辆完整的轻量化纯电动汽车。 

具体实施例2： 

参照图6和图7，该实施例与上一个实施例的主要区别在于：部分或全部覆盖件是由一些曲面结构件组成，结构件固定安装在组合车架上，覆盖件之间也有连接关系。 

其他具体实施例： 

本发明其他具体实施例的特点是： 

可以采用部分覆盖件3由整体的体积块构成，或者由分割成多个体积块3-4并相互连接的组合体构成(根据覆盖件的体积特点而分割)；所述体积块是一个表面带壳、内部用发泡轻质材料填充的实心体，覆盖件3固定在底盘架1和/或笼型箱体2上。 

也可以是部分覆盖件3由整体的曲面块构成，或者由分割成多个曲面块3-5并相互连接的组合体构成(根据曲面块特点而分割)；所述曲面块是一个带厚度和加强筋的结构件，覆盖件3固定在底盘架1和/或笼型箱体2上。 

其余同具体实施例1。 

本发明提供了灵活的车身造型手段：由三元结构这一独特设计、以及单件小批量的生产模式带来了无以伦比的车型造型的灵活性。有三种开展灵活设计的方式：1)小改款：三元结构形状尺寸均不变，仅仅改变覆盖体积块的外壳材料和颜色，就可以获得不同质感和色彩的新车型；2)中改款：保持底盘架和笼子两元结构不变，仅修改覆盖件造型，可以获得不同外形风格的新车型；3)大改款：保持底盘架结构不变，改变笼子的顶部、侧面造型，同时修改覆盖件造型，可以获得外形迥异的新车型。可见，即使是大改款也没有改变底盘架、动力平台以及行驶系。整个改款成本不大，由此用户甚至可以对使用了若干年的电动汽车重新进行外形修改，避免淘汰整个车辆。 

Claims (7)

1.三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：

1）包括三个独立的结构单元，第一结构单元构成电动汽车底盘架（1），第二结构单元构成电动汽车笼型箱体（2），第三结构单元构成电动汽车外观覆盖件（3）；由所述电动汽车底盘架（1）和所述笼型箱体（2）固定连接成组合式承载车架，在所述组合式承载车架上固定连接电动汽车外观覆盖件（3），电动汽车外观覆盖件（3）对内构成对组合车架的包裹结构、对外构成汽车外部造型的主体结构；

2）电动汽车底盘架（1）由两条纵向主梁（1-1）、左右副梁（1-2）、前框架（1-3）和后框架（1-4）组成；电动汽车笼型箱体（2）是一个整体呈“笼形”的结构框架，该结构框架由A柱（2-1）、B柱（2-2）、C柱（2-3）、地板梁组（2-4）、前支撑梁组（2-5）、后支撑梁组（2-6）和车顶梁组（2-7）组成；

3）地板梁组（2-4）固定在两条纵向主梁（1-1）和左右副梁（1-2）上，前支撑梁组（2-5）、后支撑梁组（2-6）分别固定在底盘架（1）的前框架（1-3）和后框架（1-4）上；地板梁组（2-4）与两条纵向主梁（1-1）和左右副梁（1-2）的固定连接方式，及前支撑梁组（2-5）、后支撑梁组（2-6）与电动汽车底盘架（1）的前框架（1-3）和后框架（1-4）的固定连接方式，为以复合材料缠绕和粘接为主，并辅助机械连接。

2.根据权利要求1所述的三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：在电动汽车底盘架（1）上焊接有支座、支块和辅助结构，通过所述支座、支块和辅助结构安装电动汽车笼型箱体（2）、底盘零件以及电动动力平台。

3.根据权利要求1所述的三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：电动汽车外观覆盖件（3）是由若干件几何结构件拼接而成，并固定安装在电动汽车底盘架（1）和电动汽车笼型箱体（2）上，所述几何结构件包括车头覆盖件组合（3-1）、车尾覆盖件组合（3-2）、车顶覆盖件组合（3-3）。

4.根据权利要求3所述的三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：部分电动汽车外观覆盖件（3）由整体的体积块构成，或者由分割成多个体积块（3-4）并相互连接的组合体构成；所述体积块是一个表面带壳、内部用发泡轻质材料填充的实心体，该部分电动汽车外观覆盖件（3）固定在电动汽车底盘架（1）和/或电动汽车笼型箱体（2）上。

5.根据权利要求3所述的三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：部分电动汽车外观覆盖件（3）由整体的曲面块构成，或者由分割成多个曲面块（3-5）并相互连接的组合体构成；所述曲面块是一个带厚度和加强筋的结构件，该部分电动汽车外观覆盖件（3）固定在电动汽车底盘架（1）和/或电动汽车笼型箱体（2）上。

6.根据权利要求1所述的三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：电动汽车笼型箱体（2）的各条梁为由碳纤维或玄武岩纤维复合材料制成的空心结构，在梁的内部空间预埋金属零件、并用发泡轻质材料填充。

7.根据权利要求4所述的三元结构轻量化电动汽车主体结构，其特征是：体积块（3-4）的外壳由碳纤维或玄武岩纤维复合材料成型、塑料成型、帆布或皮革包裹成型。

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