CN103269941A - 用于电动车辆的底盘 - Google Patents

Abstract

一种用于电动车辆的底盘，它被配置为电动车辆下车身，包括多分割的电池安装部和底盘部。所述多分割的电池安装部使得能够实现电池的多分割的和选择性的安装，并形成所述底盘的一部分。所述底盘部连接到所述电池安装部，并形成所述底盘的另一部分。

Description

用于电动车辆的底盘

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的底盘（underbody），它被配置为电动车辆的下车身（lower body），更具体地涉及如下一种用于电动车辆的底盘，它不仅提供较轻的底盘，而且安全地维持其结构刚性，使得能够在其上选择性地安装多个分立的电池，以改善电池充电之间的行程，并且使得能够根据所述车辆将要处于的行驶状况适当地安装电池。

背景技术

出于对环境未来的考虑，近来人们十分关注环境友好的电动车辆，并且很多汽车制造商等已相继进行了对电动车辆的研究和开发。

电池的设计和研发专注于如下电动车辆：包括诸如内部电池的零件；当所述电池需要充电时从外部源接收电力；以及将所述电池中存储的电能转化为机械力以驱动所述车辆。

然而，发展到目前为止的电动车辆，就电池效率而言，一直难以靠单次（满）充电行驶超过约200km的距离。

作为一种克服该伴随单次充电的有限行程的方法，已经进行了减轻电动车辆的车身或底盘的重量以增加其行程的研究。

例如，本领域中已存在通过如下方式来减轻底盘的努力：将底盘材料更换成塑料或铝，或使钢底盘的某些部分具有高强度，来减小材料的厚度并获得较轻的重量。

然而，当在本领域中使用塑料材料或铝时，在从制造到回收的整个产品寿命中排放的CO₂量会显著增加。尤其，在车身中使用塑料的情况下，与钢相比，可能难以回收、难以维持强度且成本高。

而且，在本领域的使钢材料底盘的某些部分具有高强度以减小材料厚度发明中，存在底盘抗弯强度和抗扭强度总体减小的限制。

最终，底盘抗弯强度和抗扭强度的减小根本上会导致电动车辆驾乘品质和操纵的恶化。

另一个增加电动车辆的行程的技术是，使得安装（安置）在电动车辆中的电池能够在服务站或其他设施处简单地更换。

然而，尽管未在分立的图中示出，本领域的大多数电动车辆具有电池必须整个更换的结构，这需要使用汽车起重机来提升所述车辆并更换电池，或者需要允许从所述车辆下方地面中的凹陷来更换电池的设施。

当前，更换电动车辆的电池需要复杂的设备，且不能由车辆驾驶员容易地执行。

而且，即使仅仅期望电动车辆在充电后行驶的距离为100km或更短，也要安装所有的电池并完全充电以供使用，这涉及不得不安装和运载比实际需要更多的电池。

在电动车辆用于通勤的情况下，甚至在仅仅需要用于短途行驶的蓄电量的情况下，由于在常规电动车辆中电池（组）必须始终被运载，所以为了克服由所述车辆的重量增加带来的更大负载而消耗了更多电力，这造成了降低行驶效率的限制。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种用于电动车辆的底盘，它构成电动车辆的下车身，同时具有抗弯强度和抗扭强度以及在抵抗前、后和侧向冲击方面的良好性能。

本发明的另一个方面提供了一种用于电动车辆的底盘，它具有减轻的结构，使得能够选择性地安装和更换多个分立的电池，并且通过使得能够根据所述车辆的行驶状况来减少所负载的电池重量来提供降低车辆维护成本的经济效益。

问题解决方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于电动车辆的底盘，包括：多分割的电池安装部（multi-divided battery mounting portion），它使得能够实现电池的多分割的和选择性的安装，并形成所述底盘的一部分；以及底盘部（underbody portion），它连接到所述电池安装部，并形成所述底盘的另一部分。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于电动车辆的底盘，包括：地板部（floor portion）；增强底盘部（reinforcing underbodyportion），它连接到所述地板部，以增强所述底盘的强度，且包括至少局部扩展部（expanding portion）。

所述底盘部可以是包括至少局部延伸部（extending portion）的增强底盘部。

所述地板部可以是多分割的电池安装部。

所述多分割的电池安装部可包括：上地板构件（upper floor member）和下地板构件（lower floor member），它们限定了电池滑动安装空间；以及多个地板横向构件（floor cross members），它们以预定间隔接合在所述上地板构件与所述下地板构件之间，并限定了至少一个电池安装空间，以维持强度。

接合在所述上地板构件与所述下地板构件之间的所述地板横向构件可被成形为在其横截面中具有至少四条边，以保持强度。

所述底盘还可包括引导部（guide portion），以引导所述上地板构件和所述下地板构件中的至少一个上或者所述地板横向构件中的至少一个上的电池滑动安装件。

所述上地板构件和所述下地板构件可被形成为分割的体部（dividedbody portions）或整体的体部（integrated body portions）。

所述底盘还可包括接合在所述分割的体部之间的连接构件。

所述电池安装空间可被形成为容纳3到5个电池的安装。

所述多分割的电池安装部的电池安装空间内可安装多个电池，且这些电池中的至少一个可以是固定的，以提供所述地板构件之间的强度增强。

所述底盘还可包括安装在所述多分割的电池安装部上的至少一个可更换的电池和一个多用途的固定电池，所述多分割的电池安装部是所述底盘部的后地板部或增强底盘部。

所述增强底盘部可包括前侧构件和后侧构件，所述前侧构件和所述后侧构件接合到并延伸自被提供为作为地板部而提供的多分割的电池安装部的两侧，所述前侧构件和所述后侧构件可包括在其至少一部分上形成的用于增强强度的延伸部。

所述侧构件可接合到在作为地板部被提供的所述多分割的电池安装部上提供的任一侧地板横向构件，并包括用于增强抗弯强度的弯曲部和用于安装辅助部件的水平部，并且所述延伸部可以被提供在地板横向构件的接合部分处。

所述底盘还可包括一个或多个横向构件，它们连接到所述前侧构件和所述后侧构件，以增强各自的抗扭强度，其中前横向构件可被提供为电机安装构件。

所述前侧构件可包括：支柱构件（pillar member），它接合至所述前侧构件，并具有接合至所述支柱构件的侧上构件；以及短横向侧构件（dash cross side member），它进一步连接在所述支柱构件与所述前侧构件之间。

所述底盘还可包括接合在所述侧上构件与所述前侧构件之间的减震器构件（shock absorber member）和侧连接构件（side connectingmember）。

所述底盘中包括的构件可被形成为具有中空内部以减轻重量的成型钢（shaped steel）构件，且可被选择性地液压成形。

应注意，以上描述未覆盖本发明的全部特征。参照下面的详细实施方案，将更详细地理解本发明的各种特征、优点以及由此产生的效果。

发明的有益效果

根据本发明的构成电动车辆的下车身的底盘具有抗弯强度或抗扭强度，并具有抵抗前、后及侧向冲击的良好性能。

另外，本发明的电动车辆的底盘被提供为减轻的结构（lightenedstructure），以允许选择性地安装和更换多个分立的电池，并允许根据车辆的行驶状况来减少电池的负载重量，从而最终减少车辆维护费用。

根据本发明，安装多个分立电池是可行的，并且这些电池被分成可更换电池和固定电池，所述固定电池被提供在具有强度增强构件的地板构件之间，以进一步提高强度。

而且，电动车辆的底盘可被设计成使安装结构配合用于配置电动车辆的辅助部件，以提高总体可装配性。

附图说明

从下面结合附图的详细说明中，将更清楚的理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，其中：

图1是根据本发明的一个用于电动车辆的底盘的示意性立体图；

图2是图1中的用于电动车辆的底盘的底部立体图；

图3是图1中的用于电动车辆的底盘的示意性立体图，它示出了多个分立电池的选择性安装；

图4是图3的用于电动车辆的底盘的正面结构视图；

图5（a）至图5（c）是示出了根据本发明的底盘的电池滑动安装结构的局部视图；

图6是根据本发明的另一个用于电动车辆的底盘的示意性立体图；

图7是示出了图6中的底盘的电池安装结构的局部视图；

图8是根据本发明的另一个用于电动车辆的底盘的示意性立体图；且

图9是示出了根据本发明的一个用于电动车辆的底盘的拓扑优化状况的仿真的概念图。

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方案。

首先，图1至图4示出了根据本发明的用于电动车辆的底盘1。

例如，如图1、图2和图4所示，根据本发明的一个实施方案的用于电动车辆的底盘1允许选择性地安装多个分立的电池B（在图3中，多个分立地可安装的电池被集体表示为B1、B2、B3……）,并且可包括被提供为该底盘的一部分的多分割的电池安装部10，以及链接到电池安装部10并被作为该底盘的另一部分提供的底盘部30'，以减轻该底盘的重量。

这里，尽管在本实施方案和图中示意性地表示了电池B，但它还可被提供为包括使得能够实现充电的电连接部件的单元电池组（unitbattery pack）。

而且，在根据本发明的用于电动车辆的底盘的另一个实施方案中，可提供地板部10'和连接到该地板部10'的增强底盘部30，且增强底盘部30包含至少用于提高该底盘的强度的局部延伸部50，从而允许增强其强度。

据此，本发明的用于电动车辆的底盘1使得能够实现重量的总体减小，并允许根据不同容量选择性地安装多个单元电池（B1、B2、B3……）（如图3所示），这不同于被安装为整体组的常规电池。因此，如上所述，可行的是安装电池以使得它们的重量对应于该车辆的预计行驶距离。

这样，避免了安装超过需要的电池，并且配备本发明的底盘的电动车辆提供了如下经济优势：防止由重负载导致的电力消耗增加而产生不必要的行驶成本。

此外，本发明的电动车辆1配置了（坚固的）增强底盘部30，它能够增强抗弯强度和抗扭强度以及抵抗前、后和侧向冲击的强度，如下面将详细描述的。

因此，本发明的用于电动车辆的底盘既能够实现降低成本的经济状况，又能够实现借助该车辆本身改善驾驶员保护的安全状况。

然而，在本实施方案的描述中，图1至图4中的底盘部30'被描述为包括至少局部延伸部50的增强底盘部30，并且地板部10'被描述为多分割的电池安装部10。

接下来，如图1至图4所示，本发明的多分割的电池安装部10可被提供为包括上地板构件12和下地板构件14，以及以预定间隔接合在上地板构件12与下地板构件14之间的多个地板横向构件16，从而为电池B限定多分割的滑动安装空间S。

这里，如图1、图6和图8所示，上地板构件12和下地板构件14可以以板状分割的（plate-shaped divided）地板构件12a和14a）的形式被提供，它们并排放置以更轻，或者以用于强度增强的整体的地板构件12b和14b的形式被提供。

可考虑电动车辆的尺寸等，根据设计情况来确定，应使用这样整体的还是分割的地板构件来为该车辆减轻重量或增强强度。

而且，该上地板构件与该下地板构件之间的地板横向构件16是以预定样式（即，等距的，如图1和图4所示）接合的，以增强强度保持能力和减少重量。

这些地板横向构件实际上限定了多分割的电池安装空间S，并使得这些电池能够简单地通过在例如车门打开后的滑动来安装或更换。

具体而言，多个电池（即，Bl、B2、B3……）可被安装在多分割的电池安装空间S中，并且如图3所示，电池安装空间S可被形成为容纳约3到5个电池的安装。

该3到5的安装空间S可通过调整在上地板构件与下地板构件之间所接合的地板横向构件16之间的距离来形成。

例如，如果被多分割和安装的电池（即，Bl、B2、B3……）的数目过大（例如大于5），则有限的总体电池安装空间会被过于细分，使得安装在单元空间中的单元电池的充电容量过小，从而不适合于这些单元电池可能的行程；反之，如果单元电池的数目小于3（例如2），则多分割和选择性地安装电池会没有优势。

因此，在本发明的电动车辆的安装空间中安装约3到5个单元电池（即，Bl、B2、B3……）可以是合适的。

然而，考虑到底盘的平衡，多分割的电池的最合适的数目可以是约3或5的奇数。

而且，没有必要让所有多分割地安装的电池都是可更换的。即，当如图3所示的三个电池B1、B2和B3被安装在电动车辆中时，中间的电池B2不被更换和安装，之后该电池组被拴锁并固定在上地板构件与下地板构件之间。因此，该电池或具有外壳的电池包可作为这些地板构件之间的增强构件来提供强度。

此外，尽管未在分立的图中示出，在根据本发明的电动车辆底盘中不仅可以选择性地安装多分割的电池，而且可在底盘部30和30'的后侧提供用作电动车辆主电池（即，不可更换的电池组）的固定电池（未示出）的壳或罩，在该情况下，根据本发明的多分割的且选择性地安装的电池B1、B2和B3可全部以可更换的电池的形式被使用。

具体而言，电动车辆的基础电容量由固定的主电池设定，如上所述，考虑行程以多分割形式安装的其余可更换的电池是以复数使用的。

当然，对于较短的行驶距离，仅仅使用可更换的电池是可行的。

简而言之，本发明的用于电动车辆的底盘允许在电动车辆内实现更多样化的电池操作。

因此，并不总是需要固定的不可更换的主电池（未示出）。例如，随着电池技术的发展，也许仅靠本发明的多分割的电池就能满足电动车辆的期望行程。

本发明的这种固定电池可被提供在车辆的常规燃料箱通常所在的位置（即，对本发明的底盘1，在后侧构件34以及在连接后侧构件34的横向构件36的底部）。

接下来，参照图8，上连接构件和下连接构件12c进一步以交叉构型（cross configuration）或晶格构型（lattice configuration）（未示出）接合在至少地板构件分割的体部12a与14a之间。该上连接构件和该下连接构件可以是板。

地板横向构件16可以被提供为横截面中具有四条边的成型钢构件，其中具有中空空间，从而在接合后，仍然可以保持底盘的轻质和强度。

例如，如图4所示，接合在上地板构件12与下地板构件14之间的地板横向构件16在其横截面中具有四条或更多条（例如六条）边，以保持强度。

这些在其横截面中具有四条或六条边的横向构件能够维持抗扭强度或抗弯强度。

如图5a至图5c所示，在本发明的用于电动车辆的底盘1中可提供引导部18，以引导上地板构件12和下地板构件14中的至少一个上或者地板横向构件16中的至少一个上的电池B的滑动安装件。

引导部18可以以接合到构件的方杆（square bars）的形式被提供。然而，电池（组罩壳）需要用于插入引导件的槽（没有用参考数字标识），以配合该引导部。

据此，对于根据本发明的多分割选择性电池安装，引导部18可方便和统一地保护安装电池的空间，并且该引导部可有规则地为电池组进行电连接。

接下来，参照图7，当该上地板构件和该下地板构件被整体地提供时，引导部18可以以曲折交错形式（zigzag intersecting form）被布置，以允许额外的多分割电池安装。

因此，本发明的一种用于电动车辆的底盘具有分布式的容量，并且使得能够按照行程安装合适数目的电池，这将使车辆重量有利且允许只耗费优化行驶距离成本。

接下来，对于根据本发明的提高了抗扭强度或抗弯强度以及抗撞击强度的电动车辆底盘的辅助底盘30，如图1至图4所示，提供了前侧构件32和后侧构件34，它们接合并延伸在作为地板部10'被提供的多分割电池安装部10上的两个侧横向构件16上，并且在其至少一部分上形成有扩展部50以提高强度。

具体而言，这些侧构件被提供为中空的成型钢构件以减少重量，并且可被提供为用于增强抗弯的弯曲部和用于安装车辆辅助部件的平行部。

如图1中的虚线所示，这些侧构件可以是通过液压成形来整体形成的，或者可以是通过借助步进工艺（stepping process）的焊接（沿虚线）来提供的。

然而，这些侧构件的用于扩展面积的延伸部50被提供在地板横向构件16的接合部侧，地板横向构件16接合到该上地板构件和该下地板构件的两侧。

即，由于这些侧构件的延伸部50允许这些地板横向构件的至少接触面积尤其是接合面积的扩展，提高了接合强度，这使得该底盘的强度总体增强。

而且，延伸部50扩展了构件的单元面积，从而使其具有良好的抗撞击性能。

具体而言，由于这些侧构件包括弯曲部，特别是图1中由参考数字35表示的伞状弯曲部，所以能够进一步提高抗扭强度和抗弯强度。

接下来，参照图1至图4，前横向构件36和后横向构件38，它们是具有中空内部以提高抗扭强度的成型钢构件，分别被连接并接合到本发明的用于电动车辆的底盘的前侧构件32和后侧构件34。

这里，前横向构件36可被提供为能够将电动车辆的电机紧固和安装到底部的电机安装构件。而且，当该电机被安装后，该横向构件可起到抗撞击性能。

进一步，该电机控制器可被安装在横向构件36上。另外，这些侧构件的弯曲部为安装在该底盘的底部的轮子提供了安置空间。

此外，在本发明的电动车辆底盘1的前侧构件32处，接合了支柱构件40，在其任一侧接合了水平的侧上构件42，并且短横向侧构件44可被连接并接合在该支柱构件与前侧构件32之间。

同时，减震器构件46和侧连接构件48接合在侧上构件42与前侧构件32之间（它们是弯曲的，且便于该减震器构件的装配）。

据此，在本发明的用于电动车辆的底盘1中，前部（其上安装有电机，并且安装有与根据该电机的驱动部分相关的许多零件）具有相互交叉和接合的相关辅助部件，以使该前部体的强度增强，并且使这些辅助部件的安装变得容易，以提高可装配性。

如上所述，在本发明的用于电动车辆的底盘1中，构造每个电池多分割安装部10（地板部10'）和增强底盘部30（底盘部30'）的每个构件都被提供为中空的成型钢构件以减少该底盘的总体重量，它们可以根据需求通过液压成形或步进来制造和装配，并且可以通过用于汽车装配的基础接合技术来接合和装配。

另外，由于本发明的底盘的许多构件被设计为便于辅助部件（诸如电机和减震器）的装配，所以提高了零件可装配性。

如图9所示，本发明的电动车辆1可通过拓扑优化来提供，并且图9的A到H中的每一个例如表示点或方向，用于分析弯曲和扭转的变化以及前、后和侧方向的抗撞击强度。

根据本发明的用于电动车辆的底盘1可以通过拓扑优化，允许得到抗弯强度和抗扭强度以及抵抗各方向的撞击的强度，并且可实行使得能够实现电池的多分割和选择性安装的拓扑优化状况。

尽管已结合示例性实施方案示出和描述了本发明，但本领域的技术人员应明了，在不脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下可做出修改和变更。

工业适用性

如上所述，本发明的用于电动车辆的底盘增强了抗弯强度、抗扭强度以及抵抗来自各方向的撞击的强度（通过优化设计），并且使得能够选择性地分立地安装多个电池，从而可提供非常经济的电动车辆。

Claims (19)

1.一种用于电动车辆的底盘，包括：

多分割的电池安装部，它使得能够实现电池的多分割的和选择性的安装，并形成所述底盘的一部分；以及

底盘部，它连接到所述电池安装部，并形成所述底盘的另一部分。

2.一种用于电动车辆的底盘，包括：

地板部；以及

增强底盘部，它连接到所述地板部以增强所述底盘的强度，并包括至少局部扩展部。

3.根据权利要求1所述的底盘，其中所述底盘部是包括至少局部扩展部的增强底盘部。

4.根据权利要求2所述的底盘，其中所述地板部是多分割的电池安装部。

5.根据权利要求1或4所述的底盘，其中所述多分割的电池安装部包括：

上地板构件和下地板构件，它们限定了电池滑动安装空间；以及

多个地板横向构件，它们以预定间隔接合在所述上地板构件与所述下地板构件之间，并限定了至少一个电池安装空间，以维持强度。

6.根据权利要求5所述的底盘，其中接合在所述上地板构件与所述下地板构件之间的所述地板横向构件被形成为在其横截面中具有至少四条边，以维持强度。

7.根据权利要求5所述的底盘，还包括引导部，以引导所述上地板构件和所述下地板构件中的至少一个上或者所述地板横向构件中的至少一个上的电池滑动安装件。

8.根据权利要求5所述的底盘，其中所述上地板构件和所述下地板构件被形成为分割的体部或整体的体部。

9.根据权利要求8所述的底盘，还包括接合在所述分割的体部之间的连接构件。

10.根据权利要求5所述的底盘，其中所述电池安装空间被形成为容纳3到5个电池的安装。

11.根据权利要求5所述的底盘，其中多个电池被安装在所述多分割的电池安装部的所述电池安装空间中，并且所述电池中的至少一个是固定的，以提供所述地板构件之间的强度增强。

12.根据权利要求1或2所述的底盘，还包括安装在多分割的电池安装部上的至少一个可更换的电池和一个多用途的固定电池，所述多分割的电池安装部是所述底盘部的后地板部或增强底盘部。

13.根据权利要求2或3所述的底盘，其中所述增强底盘部包括前侧构件和后侧构件，所述前侧构件和所述后侧构件接合到并延伸自作为地板部而提供的多分割的电池安装部的两侧，所述前侧构件和所述后侧构件包括形成在其至少一部分上的用于增强强度的延伸部。

14.根据权利要求13所述的底盘，其中

所述侧构件接合到在作为地板部被提供的所述多分割的电池安装部上提供的任一侧地板横向构件，并包括用于增强抗弯强度的弯曲部和用于安装辅助部件的水平部，并且

所述延伸部被提供在所述地板横向构件的接合部。

15.根据权利要求13所述的底盘，还包括一个或多个横向构件，所述一个或多个横向构件连接到所述前侧构件和所述后侧构件，以增强它们各自的抗扭强度，其中所述前横向构件被提供为电机安装构件。

16.根据权利要求15所述的底盘，其中所述前侧构件包括：

支柱构件，它接合至所述前侧构件，并具有接合至所述支柱构件的侧上构件；以及

短横向侧构件，它进一步连接在所述支柱构件与所述前侧构件之间。

17.根据权利要求16所述的底盘，还包括减震器构件和侧连接构件，它们接合在所述侧上构件与所述前侧构件之间。

18.根据权利要求5所述的底盘，其中所述底盘包括的构件被形成为具有中空内部以减轻重量的成型钢构件，且被选择性地液压成形。

19.根据权利要求17所述的底盘，其中所述底盘包括的构件被形成为具有中空内部以减轻重量的成型钢构件，且被选择性地液压成形。

Images