CN111391642B - 电动或混合动力型运动型汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动或混合动力型运动型汽车(1)，其包括含有车架(F)的至少一个结构元件(SBR)的电池组(BT2)，并且其中所述结构元件只能与电池组一起从车架(F)移除。

Description

电动或混合动力型运动型汽车

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2018年12月27日提交的意大利专利申请第102018000021235号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种电动或混合动力型运动型汽车，特别是涉及用于安装汽车电池组的系统。

背景技术

最常用的电池是圆柱形电池、方形电池和软包电池。它们必须组合在一起、彼此电连接并以稳定的方式与汽车关联。

电池通常锚固在汽车的底板上。在一些情况下，电池容纳在底板自身中；在其他情况下，电池设置在传统的热机组件通常占据的地方。

需要提供非常高的性能的运动型汽车需要具有满足预定的机械要求的车架下部构造。

因此，很难保证既满足刚度要求又对安装在汽车下方的电池进行适当的保护。

文献DE102015213860记载了电动汽车中的一组电池，其包括插在主电池隔室中的驱动电池，该主电池隔室与设置在集成于汽车底盘中的中通道中的电池隔室是分开的。

文献FR2972169记载了一种用于汽车的模块化框架，其包括形成底盘平台的中央模块，该底盘平台至少包括彼此连接的前横梁构件和后横梁构件。

文献US2012161429记载了一种汽车，其中座椅被机械地连接至容纳在安装于汽车下方的电池组壳体内的电池组的横梁构件。

文献US2011297469记载了一种放置在汽车的底盘前部下方的电池。该电池的模块沿纵向方向布置。

如果未被下面的具体实施方式部分明确地排除，则本部分中包含的信息应被视为具体实施方式部分自身的整体部分。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动或混合动力型运动型汽车，其具有特别坚固和结实的，同时该框架具有容纳能力。

本发明所基于的构思是提供一种包括车架的至少一个结构元件的电池组，所述结构元件能与电池组一起移除。

优选地，所述结构元件以夹心状的方式被封装在支撑一个或多个电池模块的框架与帮助限定汽车的底盘的平台之间。

优选地，电池组包含车架的一对侧构件，其被设计为限定车架的被集成在汽车的底板中的部分。

根据本发明的优选方面，底板包括车架的包括前梁和中央梁的固定部分，并且包括能与电池组一起移除的底盘，所述侧构件容纳在底盘中，所述侧构件以倾斜的方式设置在中央梁的后方并因此被定义为后部的倾斜侧构件。在工作条件下，它们与车架的余下部分配合，形成其整体部分。后部的倾斜侧构件在中央梁的中央部分会聚并在后部岔开，从而使底板的后部成为彼此互补的一组结构三角形。

本发明涉及一种电动或混合动力型运动型汽车，其包括含有车架的至少一个结构元件的电池组，并且其中所述结构元件仅能够与电池组一起从车架移除，其中所述电池组含有车架的一对侧构件，其被设计为限定车架的集成在汽车的底板中的部分；该运动型汽车的特征在于，车架部分容纳在底板中并且包括前梁和中央梁，前梁在引导座椅和控制踏板之间从汽车的一侧延伸至另一侧，中央梁从汽车的一侧延伸至另一侧并紧靠座椅的后方或下方设置，并且其中在前梁与中央梁之间设置有一对前部的倾斜侧构件，其朝向中央梁的中央区域会聚并岔开直到与前梁相交，并且其中包含在电池组中的一对倾斜的侧构件设置在中央梁的后方并因此被定义为“后部的倾斜侧构件”，因此该电池组被定义为“后电池组”。

此外，所述结构元件以夹心状的方式被封装在支撑一个或多个电池模块的支撑框架与帮助限定汽车的底盘的平台之间。

车架的一部分包括彼此互补的三角形的结构组，并且其中所述一对侧构件相对于汽车的纵向展开轴线以倾斜的方式设置，以限定所述三角形的结构组。

后部的倾斜侧构件在中央梁的中央区域汇合并且朝向汽车后方岔开。

车架包括侧向围绕底板的吊架，并且其中前梁和中央梁在它们相对的两端部处与吊架相交。

底板包括限定了底板的与后电池组制成一体的可移除的部分的底盘。

在底板中，容纳有直棱柱形状的前电池组，该前电池组具有与结构组的每个三角形互补的基部。

前电池组包括多个圆柱形电池，它们设置为自身的旋转轴线垂直于底板的平面，以占据至少一个三角形结构内部的整个可用空间。

附图说明

通过仔细阅读下面参照仅示出非限制性实施例的附图对本发明的实施方式(以及相关变型)进行的描述，将更好地理解本发明的另外的目的和优点，在附图中：

图1示出了运动型机动车的侧视图，其中车身部分是透明的，突出了电池组锚固在其中和/或其上的底板；

图2和图3示出了图1的底板的侧视图，其中图2示出了电池组的罩，而图3示出了用于电池组的支撑框架，其由不同的层组成并容纳在汽车驾驶室的座椅后方；

图4参考汽车后轮示出了图3的支撑框架的细节，图4a和图4b示出了支撑框架的构造细节；

图5和图6分别示出了图3的底板的侧视图和俯视图；

图6a示出了图6的细节，其中容纳有圆柱形的化学电池，以最大程度地填充汽车底板中的可用空间；

图7示出了根据图3的底板的立体分解图的分解图；

图8示出了设置有图2所示的电池组的罩的底板的立体图；

图9a至图9c示出了根据前述附图的底板的制造细节，图9d示出了根据前述附图的底板的一部分的分解图；

图10具体针对相关车架示出了在相关底板的插入或抽出期间前述附图中的汽车的侧视图；

图11示出了在图10的状态下从汽车的顶部观察的立体图；而

图12示出了与图11相同的立体图，其中底板与汽车的车架关联；

图13和图14分别示出了与前述附图相同的汽车的移除了底板和底板与车架关联的两个仰视图。

在附图中，相同的数字和相同的参考字母表示相同的元件或部件。

出于本发明的目的，词语“第二”部件并不意味着存在“第一”部件。实际上，这些词语仅用作标记以使其更加清楚，并且不应以限制性的方式进行解释。

如下所述，附图包括的不同的优选实施方式中包含的元件和特征可以彼此组合，而不会因此而超出本专利申请的保护范围。

具体实施方式

图1通过侧视图和透明部分示出了电动或混合动力型汽车1。根据汽车的纵向展开轴线Z，汽车的前部1F设置在纸面的右侧，与后部1R相对。

因此，可以识别前轴的前轮WF和后轴的后轮WR。汽车的底板FL基本上在前轴与后轴之间延伸。

底板包括可移除的底盘2和固定部分，该固定部分是车架的整体部分。在下文中，为了不产生混淆，底盘2表示底板的可移除部分，并且“车架的底板”表示不能从底板移除的底板的固定部分。

底盘2包括前部21和后部22。

前部21在顶部支撑容纳汽车乘员的座椅S。

汽车1的底盘2容纳有电池(在此未被示出)。

图2和图3详细示出了从车体的余下部分移除的汽车的底盘2。

底盘的后部22支撑后电池组BT2，其高度显著大于集成在底盘2的前部21中的电池组BT1的高度或厚度H。原因是，底盘的前部在驾驶室C下方，在驾驶室C中要获得汽车乘员的必要空间并且容纳相关的座椅S。

尽管附图没有示出任何热机，但是热机可以容纳在汽车的前部中或后电池组BT2后方，从而限定后电池组插在热机与汽车座椅之间的构造。

另一方面，底盘的后部22可以向上突出。这导致形成了支撑相同数量的多层电池(未被示出)的不同的结构支撑台架LB1、LB2和LB3。

底盘的下部由所谓的平台L构成，平台L由金属或高抗性复合材料制成的板构成。平台暴露在外并面向汽车所在的地面。

优选地，汽车的平台L不是平坦的。前部L1是基本上平坦的。后部L2是基本上平坦的，但在两个部分L1和L2之间的交界部区域1F2中存在拐角，该拐角也用附图标记1F2表示并横穿纵向展开轴线Z延伸。

出于说明的目的，更小或更大的拐角显然是无关紧要的。

所述交界部面向地面并且可以或多或少地成圆形。因此，平台从交界部1F2朝向汽车的后部1R逐渐远离地面。这改善了汽车的气动载荷。

在平台的前部L1和后部L2之间形成的角度优选在1至5度的范围内，并优选等于3度。

不同的结构层LB2、LB3等均与平台L的后部L2平行。因此，平台L的后部L2限定了支撑一些电池的第一结构层。

根据本发明的优选方面，当汽车正常运行时，结构立柱CL是竖直的。这意味着在结构立柱CL与平台L的后部L2之间形成非垂直的角度。

事实证明这在使用中非常有利，因为立柱能够已经被设计为在竖直位置操作，因此即使它们与非水平的平台(例如，平台L的后部L2)关联它们也能保持如此。

在底盘2的组装过程中，将平台L放置在互补的夹具上，该夹具支撑平台L，使其在空间中被定向成与其在和车架操作性地关联时相同的操作状态。有利地，立柱必须以竖直取向V安装，这在其组装期间并且总体上在电池的支撑框架TS的组装期间具有无可争议的优势。

图4详细示出了限定后电池组BT2的支撑框架TS。

它包括具有几乎圆柱形的形状的底盘固定元件C1。它们是旋转实体，具有与旋转轴线垂直的上基部以及与旋转轴线形成几乎垂直的角度的下基部。换言之，底盘固定元件C1的下基部弥补了平台L的后部L2的非水平的布置。

如果所述部分相对于平台L的第一部分L1形成3度的角度，则下基部以至少3度的偏差垂直于其旋转轴线，这意味着其形成对应于图4b中所示的角α和β的93度的角度和87度的角度。

立柱CL被装配在固定元件C1上。

不同的层LB2、LB3等优选由金属材料的板FL2、FL3、FL4构成，在这些板上进行适当的加工操作或者通过铸造形成适当的支座CX，立柱CL的相对的两个端部CL1和CL2插在支座CX中。所述支座被设计成使得层LB2、LB3等平行于平台L的后部L2，从而优化力的分布并更好地进行热交换。

因此，获得了不同的支撑层LB2、LB3，它们具有操作性地处于竖直位置的立柱CL，而不同的台架FL2、FL3是横向元件，它们总是平行于平台的后部L2。

换言之，每个立柱具有凸形的第一端部CL1和与第一端部相对的凹形的第二端部CL2。

参照图4b，立柱的凸形端部例如通过螺纹连接而被插入到另一个立柱的凹形端部中，或者参照图4a，插入到底盘固定元件C1中。

当立柱的凸形端部被插入到另一个立柱的凹形端部中时，它以夹心状的构造夹紧板PL2、PL3等，从而限定包括两个立柱和一个板的一个整体。

板具有的支座CX具有相对两个水平表面，即，相对于板的平面分别形成+3度和-3度的角度的表面。

换言之，互补的角α和β的绝对值的差为平台的后部相对于水平面的斜度的两倍。

立柱具有椭圆形形状，优选为圆柱形形状。因此，由于支座CX，端部CL1和CL2对支座具有理想的周边附着度，从而避免了铰接节点的形成。

由于这种技术方案，在竖直立柱和支座CX之间限定了较大的接触表面，因此除了优化了电池的不同层、立柱CL和平台的后部L2之间的热交换之外，还提供了特别坚固的支撑框架TS。

根据本发明的优选变型，立柱CL由挤出的管状的、优选为圆柱形的棒材形成，在其相对的两个端部处插入凸形插塞和凹形插塞，它们基本上与立柱CL的前述相对的两个端部CL1和CL3重合。

图5示出了与前轴WF和后轴WR相关的根据本发明的电动或混合动力型汽车的底盘2。图6显示了图5中所示的组件的顶部IV的视图。

为了更容易理解各部分，以透明的方式表示层LB2、LB3等。替代地，当电池由具有相关壳体的自主模块组成时，层LB2、LB3等可以是外围框架而不是板，从而总体减轻支撑框架TS。

这些图示出了分别与平台L的前部L1和后部L2的上表面关联的保护框架BF1和BF2，即，分别为前保护框架和后保护框架。

这些框架在外周围绕底盘2。它们优选由具有矩形横截面的盒形元件形成，其被适当地成形为沿着平台L的前部和后部的周边。

后部L2容纳两个倾斜侧构件SBR，它们从汽车的后部朝向中央部分CTRN会聚，根据下面的描述，中央部分CTRN是车架的不同结构元件会聚的中央节点。

词语“倾斜”在考虑到汽车的纵向展开轴线Z的情况下是清楚的。

本文描述的所有侧构件优选具有优选通过具有正方形或矩形的横截面并由高抗性材料制成的管状元件形成的纵向形状。

与下面描述的在中央节点CTRN会聚的其他结构元件不同，倾斜侧构件SBR与底盘2一起被制成一体。

换言之，根据图7的分解图，底盘2基本上包括在上表面上设置有保护框架BF1和BF2的平台L(L1，L2)、倾斜侧构件SBR和电池支撑框架TS。为了完整，底盘2还包括下文所述的适当的罩。

因此，当根据图10将底盘2从下方与车架F的余下部分关联时，后部的倾斜的侧构件通过适当的凸缘选择性地连接至车架的余下部分。特别地，存在后凸缘FLR和前凸缘FLF。

优选地，前部的和后部的不同的倾斜的侧构件均优选由具有矩形横截面的盒形元件形成。

后凸缘用于被固定在车架的通常被称为“后塔顶”的特别坚固的部分附近，即，固定有后悬架(未被示出)的后塔顶TRR。

塔顶通常是竖直延伸的结实的金属部件，这就是它们被称为塔顶的原因。

另一方面，前凸缘用于被固定到上述中央节点。

框架BF1和BF2优选也会聚于上述中央节点，因此增加了结构的刚度。

图6和图7还示出了与平台L的前部L1关联的内部框架BF11。在将底盘施加于汽车时，这些框架用于围绕前部的倾斜侧构件SBF，其与车架F一起制成一体，与后部的倾斜侧构件SBR不同。

图6以平面图示出了平台与相关框架。图6a示出了图6的表示圆柱形电池BTC的部分。这些电池布置成使得相关对称轴线垂直于平台，即垂直于汽车底板所在的平面。

提供了支撑元件(尽管未被示出)，其例如由塑料材料制成、占据由诸如侧构件和梁之类的结构元件的相交部所限定的整个体积，并通过彼此相交而帮助限定插入汽车底板中的其中一个三角形结构。

单个电池的圆柱形形状特别有利于占据所有可用空间。

这种完全的互补性可以从图8明显看出。

文献EP3264497A1示出了用于通过两个半壳包装在一起的多个圆柱形电池的支撑和电连接系统，两个半壳分别覆盖多个圆柱形电池的上端部和下端部。

这些半壳优选被成形为完全地装配在框架BF1中，以填充整个可用空间，特别是如图6a所示。

容纳在底板中的电池是圆柱形的并不意味着后电池组BT2也由圆柱形电池组成。实际上，根据图7，后电池组占据的体积更规则，因此，电池模块可以具有平行六面体的形状，此外，所有类型的电池单元(即，圆柱形、方形或软包电池单元)都可以采用。这在需要具有不同容量和不同充电率(C-rate)的两个电池组时特别有利，其中充电率由每个电池单元的可传递功率与存储容量之间的比率限定。

为此，图11示出了车架F与从下方分解的底盘以及前部的倾斜侧构件SBF。

图8根据与图7相同的角度示出了完整的底盘2。

后电池组BT2被适当材料制成的罩覆盖，该罩在内部封装整个电池组BT2，并抵靠后保护框架BF2。

前电池组基本上由被封装在相应的罩CV11、CV12和CV13内的三个部分组成，即中央部分和两个侧部分。

在这种情况下，前电池组的三个罩也抵靠围绕平台的前部外周的前保护框架BF1。因此，限定了两个倾斜的纵向凹槽CO，它们从汽车的前部朝向前述的中央节点CTRN会聚。

在前电池组BT1和后电池组之间限定了另外的纵向凹槽。

这些凹槽与车架的元件互补，在这些元件中有在图11中可见的前部的倾斜侧构件SBF。

图9a示出了底盘2的一部分，突出表示了平台L的后部L2和前部L1。

为了更好地理解附图，没有示出后部框架BF2。该图示出了中央节点至少部分地由中央连接元件CMB组成，其直接连接至后部的倾斜侧构件SBR、平台L的后部L2和前部L1；前保护框架BF1和后保护框架BF2也朝向所述元件会聚。

图9b示出了底盘2的中央区域的分解图。

该图示出了中央连接元件CMB如何作为凸缘将底盘2连接至机动车的车架F的余下部分(例如通过螺栓和螺钉)。从顶部观察，它的形状基本上像π，其中后部的倾斜侧构件SBR和后保护框架BF2朝上部会聚，而前保护框架BF1连接至π的支腿。

图9c示出了底盘2的分解部分的细节。还为后部保持提供了类似于中央元件CMB的两个连接元件RN，但是它们设置在后部的倾斜侧构件的后端部的区域中。在这种情况下，后部的连接元件RN用于与后保护框架BF2、后部的倾斜侧构件和平台L2的后部组装在一起。

就像中央连接元件CMB一样，它们限定了用于通过螺栓将底盘固定到车架的余下部分上的凸缘。

显然，底盘2的边缘用于通过适当的螺钉连接至车架的余下部分，但是同样清楚的是，由于后部的倾斜侧构件SBR作为车架的一部分必须与车架相互作用，因此其在底盘2与车架的余下部分关联时需要大尺寸的螺钉和螺栓，这在图14的汽车的仰视图中可以看出。

图9d示出了底盘2的分解组件，其中没有示出支撑框架TS，以便更好地理解在限定保护框架的元件与安装元件CMB和RN之间以及在后者与后部的倾斜侧构件之间形成的多个接头。

参照图10至图12，特别参照车架的底板描述根据本发明的车架F。如上面已经提到的那样，底板由无法被移除的车架的固定部分组成。它包括吊架CR，其侧向围绕驾驶室C的底板FL并且包括前梁TVF和中央梁TVC，前梁TVF在驾驶员座椅和汽车控制踏板之间从汽车的一侧延伸至另一侧，中央梁TVC从汽车的一侧延伸至另一侧并紧靠座椅S后方或下方设置。

所述前梁和中央梁在它们相对两个端部处与吊架CR相交。

中央梁可特别有利地出色地通过碰撞测试、特别是圆柱碰撞测试。

在由吊架CR以及梁TVF和TFC界定的区域中，存在一对前部的倾斜侧构件SBF，它们朝着中央梁TFC的中央区域会聚。

因此，在底板中形成的车架部分包括一组结构三角形。

如上所述，表示底板FL的可移除部分的底盘2包括一对后部的倾斜侧构件SBR，它们完全集成在底盘中并因此可以与其一起移除。

一旦与车架F的余下部分关联，所述后部的倾斜侧构件SBR就使集成在汽车的底板FL中的框架部分成为一组平面的三角形结构。众所周知，三角形结构是自然界中最坚固、最稳定的结构。因此，底板尽可能地坚固和稳定。

根据附图，中央梁TVC优选表示前部的倾斜侧构件关于后部的倾斜侧构件的对称轴线。

因此，集成在底板中的整个框架部分包括在底板的固定且不可移除的部分和后部的可移除部分(即，底盘2)中的基本上平面的三角形结构组。

后部的倾斜侧构件是车架的一部分，因为它们与车架配合吸收由于悬架以及外部物体的可能冲击而传递至车架的应力。

因此，当通过计算机确定车架的尺寸时，后部的倾斜侧构件被认为是车架的整体部分，而不是由车架支撑的简单的附加元件。

图13示出了电动汽车1的仰视图。与图1相比，显然它是运动型汽车，因为它在相应的纵向和横向展开方面较低。

在这种情况下，驾驶室特别地伸长。因此，底板可以向前延伸，其包括另外的前梁TVF2。

所述另外的前梁TVF2的中线通过另外的倾斜侧构件SBF2与前梁TVF互连，该另外的倾斜侧构件SBF2从所述中线起始从而大约在前部的倾斜侧构件SBF的连接点处连接至前梁TVF。

所述另外的前梁TVF2在相对的两个端部处连接至支撑前悬架的前塔顶TRF。

对于车架相对于驾驶室C处于后面的部分，吊架CR在中央梁TVC的区域中与设置在汽车两侧的中间塔顶TRM闭合。

这些塔顶不仅有助于加固驾驶室，而且还支持另外的结构元件。

特别地，中间塔顶的上部与上部中央梁TVC2互连，上部中央梁TVC2平行于中央梁TVC并且明显地设置在底板FL的平面上方。

在中间塔顶TRM与固定有汽车的后悬架的后塔顶TRR之间形成有桁架结构，所述桁架结构始终是三角形的结构组，在下文中被称为构架CST。

所述桁架结构在平面图中具有四边形的形状，并且其在空间中具有可能的直棱柱形状，以简化将底盘2连接至车架的余下部分的操作。

因此，存在敞开的下基部和上基部，其中设置了将中间塔顶彼此连接的两个对角线。

因此，底板FL以及总体上整个车架是高度坚固和安全的。

可以对上述非限制性例子进行改变，而不会因此而超出本发明的保护范围，包括对于本领域技术人员而言等同于权利要求的内容的所有实施方式。

当阅读以上描述时，技术人员可以在不引入进一步的制造细节的情况下实施本发明的主题。

Claims (8)

1.一种电动或混合动力型运动型汽车(1)，其包括含有车架(F)的至少一个结构元件(SBR)的电池组(BT2)，并且其中所述结构元件仅能够与所述电池组一起从所述车架(F)移除，其中所述电池组(BT2)含有所述车架(F)的一对侧构件，所述一对侧构件被设计为限定所述车架的被集成在所述汽车的底板(FL)中的车架部分，

其特征在于，所述车架部分容纳在所述底板(FL)中并且包括前梁(TVF)和中央梁(TVC)，所述前梁在引导座椅(S)和控制踏板之间从所述汽车的一侧延伸至另一侧，所述中央梁从所述汽车的一侧延伸至另一侧并紧靠所述座椅(S)的后方或下方设置，并且其中在所述前梁(TVF)与所述中央梁(TVC)之间设置有一对前部的倾斜侧构件(SBF)，它们朝向所述中央梁(TVC)的中央区域(CTRN)会聚并岔开直到与所述前梁(TVF)相交，并且其中包含在所述电池组(BT2)中的倾斜的所述一对侧构件设置在所述中央梁的后方并因此被定义为后部的倾斜侧构件，因此所述电池组(BT2)被定义为后电池组。

2.根据权利要求1所述的汽车，其中，所述结构元件(SBR)以夹心状的方式被封装在支撑一个或多个电池模块的支撑框架(TS)与帮助限定所述汽车的底盘(2)的平台(L2)之间。

3.根据权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述车架(F)的一部分包括相互互补的三角形的结构组(TVC、TVF、SBF、CR)，并且其中所述一对侧构件相对于所述汽车的纵向展开轴线(Z)以倾斜的方式设置以限定三角形的所述结构组。

4.根据权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述后部的倾斜侧构件在所述中央梁(TVC)的所述中央区域(CTRN)中汇合，并朝向所述汽车的后方岔开。

5.根据权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述车架(F)包括侧向围绕所述底板(FL)的吊架(CR)，并且其中所述前梁和所述中央梁在它们的相对的两端部处与所述吊架(CR)相交。

6.根据权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述底板(FL)包括底盘(2)，所述底盘(2)限定了所述底板(FL)的与所述后电池组(BT2)制成一体的可移除的部分。

7.根据权利要求3所述的汽车，其特征在于，在所述底板中容纳有直棱柱形状的前电池组(BT1)，其具有与所述结构组的每个三角形互补的基部。

8.根据权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述前电池组(BT1)包括多个圆柱形电池，它们被布置为自身的旋转轴线垂直于所述底板的平面，从而占据至少一个三角形结构内部的整个可用空间。