CN112009227A - 电动车辆的电池单元安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能确保电池模块的安装刚度且减少行驶噪音的电动车辆的电池单元安装结构。具备地板面板(2)、左右一对地板框架(3)以及支持电池模块(11)且安装于地板框架(3)的电池单元(10);电池单元(10)具有:电池模块(11);安装于一对地板框架(3)的左右一对侧框架(21);以及由沿车宽方向延伸并连结一对侧框架(21)的前后一对横框架(33)、(31)和支持电池模块11的前端部及后端部的安装支架(51)、(52)组成的前后一对模块支持机构;由第三横框架(33)与第一安装支架(51)组成的模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于侧框架(21)的上下方向的抗弯刚度。
Description
技术领域
本发明涉及具备支持电池模块且安装于一对地板框架的电池单元的电动车辆的电池单元安装结构。
背景技术
以往,已知在车辆稳定行驶时,由车轮与路面产生的振动能量通过悬架构件传递至车身强度构件,使构成车室的地板面板等板构件振动。藉此,产生振动噪音(drummingnoise)、路面噪音(road noise)等行驶噪音。振动噪音为20~50Hz的低频音,路面噪音为100~400Hz的中频音。有时也包括振动噪音在内称为路面噪音。这些振动噪音、路面噪音等行驶噪音通过添加减振材料、增加下部车身刚度等来应对。
专利文献1的汽车的重量单元支持结构在载置作为重物的电池的电池托盘的表面形成有凸纹(bead)。藉此,能无论电池的形状等如何都将电池与电池托盘的接触位置设定在固定位置,容易实现电池与电池托盘成为一体的防共振措施;
专利文献2的电力汽车的电池支持结构通过多个弹性体将电池支持于车身,且将车身产生的振动的方向及频率与电池产生的振动的方向及频率设定为大致相同。藉此,通过使车身与电池的振动的相位为反相位来抑制车身振动。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2004-359176号公报;
专利文献2:日本特开平5-016674号公报。
发明内容
发明要解决的问题:
在具备电池单元的电动车辆中,由于电池单元是高重量物体,因此恐怕会以规定的频率范围与车身振动共振而助长行驶噪音;
因此,以明确电池单元与行驶噪音的相关性为目的进行CAE(Computer AidedEngineering;计算机辅助工程)的模拟分析;
制作未装载电池单元的车辆模型A(评价标准模型)与除电池单元以外与模型A大致同规格的车辆模型B,对模型A、B分别计算出各频率范围内的车身振动。另外,电池单元总重量为300kg,牢固地支持相同形状且以相同姿态排列的十六个电池模块。又,作为车身振动的评价指标,根据每个模型各节点的位移计算与辐射出的声功率对应的等效辐射能(ERP:Equivalent Radiation Energy)。
基于图15说明分析结果;
如图15所示,发现装载了电池单元的由虚线表示的模型B在大约40Hz左右的频率范围内产生低频的行驶噪音,相比于未装载电池单元由实线表示的模型A振动噪音性能恶化;
本发明人的研究结果表明占电池单元重量大半的电池模块的上下动作与车身侧框架的上下振动共振,从而引起低频的车身挠曲动作。总之,电池模块的安装刚度越高则车身侧框架的共振趋势越增大。即,要使确保电池模块的安装刚度与减少行驶噪音两者兼顾并非易事。
本发明的目的在于提供一种能确保电池模块的安装刚度且减少行驶噪音的电动车辆的电池单元安装结构等。
解决问题的手段:
第一发明的电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,在具备地板面板、在该地板面板的下侧与地板面板一起形成前后延伸的闭口截面的左右一对地板框架以及支持电池模块且安装于所述一对地板框架的电池单元的电动车辆的电池单元安装结构中,所述电池单元具有:所述电池模块;安装于所述一对地板框架的左右一对侧框架;以及包括沿车宽方向延伸且连结所述一对侧框架的前后一对横框架,并且支持所述电池模块的前端部及后端部的前后一对模块支持机构;所述模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述侧框架的上下方向的抗弯刚度。
在该电动车辆的电池单元安装结构中,所述电池单元具有:所述电池模块;安装于所述一对地板框架的左右一对侧框架;以及包括沿车宽方向延伸且连结所述一对侧框架的前后一对横框架,并且支持所述电池模块的前端部及后端部的前后一对模块支持机构,因此能通过侧框架将电池模块相对于车身侧的地板框架牢固地连结。所述模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述侧框架的上下方向的抗弯刚度,因此能使用双重防震机构将侧框架的上下运动与电池模块的上下运动分离,能抑制车身与电池单元的上下方向的共振。
第二发明基于第一发明,其特征在于,所述横框架的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述地板框架的上下方向的抗弯刚度;所述模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为所述侧框架的上下方向的抗弯刚度的25%以下;
根据该结构,能兼顾重量减轻与振动特性改善。
第三发明基于第一或第二发明,其特征在于,所述模块支持机构具有能使所述电池模块上下方向位移地安装于所述横框架的安装支架;所述安装支架的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述横框架的上下方向的抗弯刚度;
根据该结构,不降低横框架的刚度就能将模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于侧框架的上下方向的抗弯刚度。
第四发明基于第三发明,其特征在于,所述安装支架具有:沿上下方向延伸并连结所述电池模块的连结壁部;和从所述连结壁部的下端部向所述电池模块相反方向延伸且固定于所述横框架的上壁部的固定壁部;所述固定壁部形成为从所述横框架的上壁部向所述电池模块方向伸出;
根据该结构,能以简单的结构使横框架的车宽方向运动与电池模块的车宽方向运动同步且使横框架的上下运动与电池模块的上下运动分离。
第五发明基于第三或第四发明,其特征在于,所述电池单元具有支持于所述侧框架且形成电池单元的底部的电池托盘;
根据该结构,能使电池模块相对于电池托盘上下方向可位移地安装于横框架。
发明效果:
根据本发明的电动车辆的电池模块安装结构,能通过使用双重防震机构来确保电池模块的安装刚度且减少行驶噪音。
附图说明
图1是实施例1的电动车辆的仰视图;
图2是从后侧下方观察电动车辆的立体图;
图3是电池单元的分解立体图;
图4是省略了盖构件与右侧的电池模块的电池单元的俯视图;
图5是从前侧上方观察省略了盖构件与右侧的电池模块的电池单元的立体图;
图6是图4的主要部分立体剖视图;
图7是图4的VII-VII线剖视图;
图8是图4的VIII-VIII线剖视图;
图9是第一~第三安装支架的立体图;
图10是评价模型及框架刚度的说明图;
图11是模块支持刚度的说明图;
图12是示出框架刚度与模块支持刚度的关系的图表;
图13是模块支持机构的说明图;
图14是关于本实施例模型与评价标准模型的车身振动的分析结果;
图15是关于现有模型与评价标准模型的车身振动的分析结果;
符号说明:
2 地板面板(floor panel);
3 地板框架(floor frame);
10 电池单元;
11 电池模块;
21 侧框架(side frame);
24 电池托盘;
31 第一横框架(cross frame);
32 第二横框架;
33 第三横框架;
51 第一安装支架;
51a 连结壁部;
51b 固定壁部;
52 第二安装支架;
52a 连结壁部;
52b 固定壁部;
53 第三安装支架;
53a 连结壁部;
53b 固定壁部;
V 车辆。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的具体实施方式。以下优选的实施形态的说明本质上仅为例示,本发明并非意图限制其适用物或是其用途。
[实施例1]
以下,基于图1~图14说明本发明的实施例1;
本实施例1的车辆V是将汽油发动机、柴油发动机等内燃机(省略图示)与车辆驱动用的电动机(电动发电机)(省略图示)作为驱动源的混合动力汽车。
如图1、图2所示,车辆V具备前后延伸的左右一对侧梁(side sill)1、地板面板2、前后延伸的左右一对地板框架3以及电池单元10等。以下,图中以箭头F方向为车身前后方向前方,以箭头L方向为车宽方向左方,以箭头U方向为车身上下方向上方进行说明。又,该车辆V为大致左右对称结构。
首先,说明车辆V的整体结构;
侧梁1具备构成车宽方向外侧壁部的截面大致帽状的外板(outer panel)和构成车宽方向内侧壁部的截面大致帽状的内板(inner panel),两板一起形成了前后延伸的大致矩形状的闭口截面。该侧梁1的前端侧部分上连结有上下延伸的铰链柱,后端侧部分上连结有上下延伸的后柱。另外,该车辆V是前门绕在前端部分形成的铰链柱的铰链中心开闭、后门绕在后端部分形成的后柱的铰链中心开闭的所谓的对开门类型的车门结构,中柱省略。
地板面板2以架设于一对侧梁1之间的形式形成为全平面状,未形成有向车室内隆起的通道部;
如图1、图2、图8所示,该地板面板2具备:装载有前排乘客用座椅(省略图示)的前板(front panel)2a;以及通过从该前板2a的后端以后方上升的倾斜状向上方竖起的上弯板(kick-up panel)2c连至后方且装载有后排乘客用座椅(省略图示)的后板(rear panel)2b。
一对地板框架3各自形成为截面大致帽状,该一对地板框架3的间距越往后侧越分离。因此,侧梁1与相邻的地板框架3的间距越往后侧越靠近。地板框架3与前板2a的下表面一起形成前后延伸的截面大致矩形状的闭口截面。后悬架4配设于上弯板2c的后方且后板2b的下方。该悬架4是具备将车轮(省略图示)可旋转地支持于后端部的左右一对拖曳臂4a和车宽方向两端部与一对拖曳臂4a分别连结的左右延伸的扭力梁4b的扭力梁式悬架。
接着,说明电池单元10;
如图1~图3所示,电池单元10布置在地板面板2的下方空间。该电池单元10由多个(例如十六个)电池模块11和容纳这些多个电池模块11的电池箱12构成。向车辆驱动用电动机供给电力的电池模块11形成为使具有标准电压的长方体形状的多个电池单体11a(参照图8)前后层叠状排列的长方体形状的电池集合体。电池单体11a例如是作为充电电池的一种的锂离子电池;
多个电池模块11包括纵向、横向及高度尺寸被设定为同一规格,以长度方向与前后方向平行的姿态分别容纳于电池箱12;
该电池模块11的重量为例如大约14kg,电池单元10的总重量为例如大约300kg。
电池箱12为了容纳电池模块11串联连接的高电压电池,形成为确保抗振性及防水性的结构;
如图3所示,电池箱12具备:左右一对侧框架21;左右延伸且连结一对侧框架21的前端部的前框架(front frame)22;左右延伸且连结一对侧框架21的后端部的后框架(rearframe)23;支持于各框架21~23且形成电池箱12的底部的桶状的电池托盘24;以及与该电池托盘24一起形成可容纳多个电池模块11的密闭空间的合成树脂制的盖构件25等。侧框架21的上下方向的抗弯刚度设定为低于地板框架3的上下方向的抗弯刚度。
各框架21~23中,大致L字状的下板(lower panel)与大致L字状的上板(upperpanel)一起分别构成大致矩形状的闭口截面(参照图7)。各框架21~23所形成的闭口截面连成环状,构成大致口字状的闭口截面构造体;
各框架21~23通过安装部26~29安装至车身;
左右四对安装部26及左右一对安装部27各自从一对侧框架21的下板向车宽方向外侧延伸。这些安装部26、27通过螺栓b各自紧固固定于地板框架3的下壁部。左右一对安装部28各自从前框架22的下板向前侧延伸。这些安装部28通过螺栓b紧固固定于前板2a的前侧部分下表面。安装部29从后框架23的下板中央部向上方延伸,上端部与后板2b一起通过螺栓b紧固固定于形成左右延伸的闭口截面的横梁(省略图示)。
如图3~图5所示,电池托盘24以载置于各框架21~23的上壁部的状态牢固地焊接固定。因此,电池托盘24的上下方向的弯曲动作能视为与各框架21~23的上下方向的弯曲动作大致相同动作。电池托盘24与电池模块11之间夹着冷却用配管(省略图示)配置有板状的橡胶构件(省略图示)。藉此,构成为电池托盘24与电池模块11的间距可相对位移。
电池托盘24由截面大致帽状的第一~第三横框架31~33划分为容纳电池模块11的第一~第三容纳区域(电池容纳区域)S1~S3。第三、第一横框架33、31区划出与前板2a的前部下方(前排乘客)对应的第一容纳区域S1的前后范围,第一、第二横框架31、32区划出与前板2a的后部下方对应的第二容纳区域S2的前后范围,第二横框架32与后框架23区划出与上弯板2c及后板2b的下方对应的第三容纳区域S3的前后范围。四个电池模块1左右排列并以单层状态分别容纳于第一、第二容纳区域S1、S2。
第三容纳区域S3具有双排支持机构40,以左右排列四个电池模块11且在这些电池模块11的上侧左右排列四个电池模块11的双层状态容纳八个电池模块11;
如图4~图6所示,双排支持机构40具备大致π状的前支持部41、大致π状的后支持部42、将前支持部41的左右端部与后支持部42的左右端部分别连结的左右一对大致T字状的侧支持部43以及架设在各支持部41~43上的底板构件44等,并且支持上排的四个电池模块11。前支持部41的左右一对脚部紧固固定于第二横框架32的上壁部,后支持部42的左右一对脚部紧固固定于后框架23的上壁部。一对侧支持部43的脚部紧固固定在电池托盘24上。
第一~第三横框架31~33在电池托盘24的上侧与电池托盘24一起分别形成左右延伸的闭口截面。这些第一~第三横框架31~33构成为与侧框架21上下方向的抗弯刚度大致相同,配置为在前后方向上大致等间距。
如图4~图6所示,第一横框架31形成有从上壁部的左右两端部向车宽方向外侧分别延伸的上壁连结部31a和从前壁部及后壁部的左右两端部向前方及后方分别延伸的前后一对侧壁连结部31b。上壁连结部31a与侧框架21的上壁部连接,一对侧壁连结部31b分别与侧框架21的内侧壁部连接。这些上壁连结部31a与一对侧壁连结部31b以连成一体的形式连续形成。第三横框架33形成有从上壁部的左右两端部向车宽方向外侧分别延伸的上壁连结部33a和从前壁部及后壁部的左右两端部向前方及后方分别延伸的前后一对侧壁连结部33b。上壁连结部33a与侧框架21的上壁部连接,一对侧壁连结部33b分别与侧框架21的内侧壁部连接。这些上壁连结部33a与一对侧壁连结部33b独立地分开形成。
第二横框架32形成有从上壁部的左右两端部向车宽方向外侧分别延伸的上壁连结部32a和从前壁部及后壁部的左右两端部向前方及后方分别延伸的前后一对侧壁连结部32b。上壁连结部32a与侧框架21的上壁部连接,一对侧壁连结部32b分别与侧框架21的内侧壁部连接。这些上壁连结部32a与一对侧壁连结部32b以连成一体的形式连续形成。如图1、图6~图8所示,在电池托盘24的下表面设置有左右延伸的下侧横框架34。下侧横框架34在电池托盘24的下侧与电池托盘24一起分别形成左右延伸的闭口截面。下侧横框架34所形成的闭口截面与第二横框架32所形成的闭口截面隔着电池托盘24上下邻接。
各电池模块11通过钣金制的前后一对安装支架51~53分别安装于第一~第三横框架31~33及后框架23;
安装支架51~53的上下方向的抗弯刚度设定为高于电池托盘24的上下方向的抗弯刚度且低于第一~第三横框架31~33的上下方向的抗弯刚度。
如图9所示,安装支架51~53具备上下延伸并与电池模块11连结的连结壁部51a~53a、和前后延伸并通过紧固构件进行紧固的固定壁部51b~53b,并且形成为截面大致L字状。安装在前侧的安装支架的连结壁部51a、53a各自通过四根螺栓连结左右相邻的两个电池模块11的前壁部,安装在后侧的安装支架的连结壁部52a、53a各自通过四根螺栓连结左右相邻的两个电池模块11的后壁部。又,如图8所示,安装支架的连结壁部51a~53a以使电池模块11的重心的高度位置成为与第一~第三横框架31~33及后框架23的上壁部的高度位置大致相同高度位置的形式连结电池模块11。
第一容纳区域S1上配置有固定于第三横框架33的左右一对第一安装支架51和固定于第一横框架31的左右一对第二安装支架52。如图9中(a)所示,第一安装支架51例如冲压加工1.6mm的钢板而成型,具备连结壁部51a和固定壁部51b。固定壁部51b在左侧端部形成有向前方(屈曲部相反方向)延伸的紧固部51s,在比固定壁部51b的中央部与左侧端部的中间略靠近中央部的部分上形成有向前方延伸的定位部51p,在相对于固定壁部51b的中央部与定位部51p对称部分上形成有向前方延伸的紧固部51t。
固定壁部51b从屈曲部向前方延伸设置,紧固部51s与紧固部51t通过螺栓固定于第三横框架33的上壁部。连结壁部51a以从第三横框架33的上壁部伸出的悬臂状态受到支持。另外,与副驾驶座下方对应的左侧第一安装支架51由车宽方向外侧的紧固部51s定位,由车宽方向内侧的定位部51p紧固固定(参照图4)。
如图9中(b)所示,第二安装支架52例如冲压加工1.6mm的钢板而成型,具备连结壁部52a和固定壁部52b。固定壁部52b在右侧端部形成有向后方延伸的紧固部52s,在左侧端部形成有向后方延伸的紧固部52t,在固定壁部52b的中央部分上形成有向后方延伸的紧固部52u,在紧固部52s与紧固部52u的中央部分上形成有向后方延伸的定位部52p。固定壁部52b从屈曲部向后方延伸设置,紧固部52s、紧固部52t与紧固部52u通过螺栓固定于第一横框架31的上壁部。连结壁部52a以从第一横框架31的上壁部伸出的悬臂状态受到支持。
第二容纳区域S2上配置有固定于第一横框架31的左右一对第三安装支架53和固定于第二横框架32的左右一对第三安装支架53。如图9中(c)所示,固定在第一横框架31上的右侧的第三安装支架53例如冲压加工2.0mm的钢板而成型,具备连结壁部53a与固定壁部53b。固定壁部53b在左侧端部形成有向前方延伸的定位部53p,在固定壁部53b的中央部与左侧端部的中央部分上形成有向前方延伸的紧固部53s,在右侧端部形成有向前方延伸的紧固部53t。
固定壁部53b从屈曲部向前方延伸设置,通过螺栓固定于第一横框架31的上壁部。连结壁部53a以从第一横框架31的上壁部伸出的悬臂状态受到支持。以悬臂状态固定在第一横框架31上的左侧的第三安装支架53以及以悬臂状态固定在第二横框架32上的左右一对第三安装支架53除配置位置以外结构相同。
在第三容纳区域S3的下排与第二容纳区域S2同样地配置有以悬臂状态固定在第二横框架32上的左右一对第三安装支架53和以悬臂状态固定在后框架23上的左右一对第三安装支架53。此外,在第三容纳区域S3的上排与下排同样地配置有以悬臂状态固定在前支持部41上的左右一对第三安装支架53和以悬臂状态固定在后支持部42上的左右一对第三安装支架53;
第一~第三安装支架51~53除板厚、紧固部位置及定位部位置以外设定为大致同样的规格。
在此,针对行驶噪音说明框架刚度与模块支持刚度的关系。本发明人在制作了本车辆V的电池箱12的评价模型后,在变化框架刚度与模块支持刚度的刚度比率的同时对相对于基准噪音水平的行驶噪音进行了CAE分析。
如图10中(a)所示,该分析的评价模型支持一对侧框架21的前端部及后端部各自的下侧四角。如图10中(b)的箭头所示,在测定框架刚度时,从上方向侧框架21的最大振幅位置赋予规定的测定载荷。如上所述,框架刚度定义为表现出与地板框架3大致相同动作的侧框架21的上下方向的抗弯刚度(N/mm)。又,第三容纳区域S3配置有以双层容纳八个电池模块11的高刚度的双排支持机构40,因此与以单层两列容纳八个电池模块11的第一、第二容纳区域S1、S2相比刚度较高。因此,该评价模型中,对车辆V的行驶噪音影响较大的第一、第二容纳区域S1、S2的中间地点(侧框架21与第一横框架31的连结位置)相当于侧框架21的最大振幅位置。
模块支持刚度定义为正面观察下安装支架51的上下方向的抗弯刚度(N/mm)。第一、第二容纳区域S1、S2中,单层的八个电池模块11通过安装支架51~53支持于第一~第三横框架31~33。第一~第三横框架31~33相比于安装支架51~53为高刚度构件,因此模块支持刚度能视为安装支架51的上下方向的抗弯刚度。如图11中(a)所示,连结在安装支架51上的连结壁部51a以从第三横框架33的上壁部伸出的悬臂状态受到支持,因此如图11中(b)的箭头所示能使用连结壁部51a的上下方向的位移量求出安装支架51的上下方向的抗弯刚度、换言之求出模块支持刚度。另外,对于安装支架52、53也是同样。
图12中示出了分析结果。横轴为框架刚度,纵轴为模块支持刚度;
如图12所示,从该分析结果发现在模块支持刚度低于大致1000N/mm的区域内,噪音性能较好的区域(噪音水平比基准噪音水平低的区域)与噪音性能较差的区域(噪音水平比基准噪音水平高的区域)的分界线呈现出一次函数特性,在高于大致4000N/mm的分界线的框架刚度区域内,噪音性能变差。即,虽然框架刚度越高则噪音水平越改善,但在侧框架21的板厚增加则车身重量增加这一点上有问题,因此明确了通过在框架刚度为大致4000N/mm以下且模块支持刚度为大致1000N/mm以下的区域,换言之,在框架刚度为大致4000N/mm以下且模块支持刚度(安装支架51的上下方向的抗弯刚度)相对于框架刚度(侧框架21的上下方向的抗弯刚度)为25%以下的区域内调解各自的刚度,由此不增加车身重量就能优化行驶噪音。
即,模块支持刚度较高的情况如图13的虚线所示,电池模块11的上下运动与侧框架21的上下运动共振而成为振动噪音等行驶噪音的产生原因。相对于此,模块支持刚度相对于框架刚度为25%以下的情况如图13的点划线所示,电池模块11的运动量(振动周期)独立于侧框架21的运动量而较大,构成所谓的双重防振(二次弹簧)机构。藉此,能避免电池模块11的上下运动与第三横框架33的上下运动的共振。使连接至侧框架21的第三横框架33(电池托盘24)的上下运动与电池模块11的上下运动分离,从而使电池模块11的运动具有定向性(允许上下移动且限制左右移动),由此抑制车身与电池单元10的上下方向的共振。另外,本实施形态中,将20~50Hz的低频音作为振动噪音,将100~400Hz的中频音作为路面噪音。
根据以上,各安装支架51~53的固定壁部51b~53b分别在与固定对象的电池模块11相反方向上延伸设置,由从该固定壁部51b~53b向屈曲部相反方向延伸设置的各个紧固部来固定,因此以各个紧固部为支点仅允许各安装支架51~53的上下运动。因此,无需降低横框架31~33的上下方向的抗弯刚度,而是使模块支持刚度相对于框架21的上下方向的抗弯刚度构成为25%以下,该模块支持刚度由横框架的上下方向的抗弯刚度与安装支架的上下方向的抗弯刚度构成。
本实施形态中,针对由第三横框架33与第一安装支架51构成的模块支持刚度、由第一横框架31与第二安装支架52构成的模块支持刚度、由第一横框架31与第三安装支架53构成的模块支持刚度、由第二横框架32与第三安装支架53构成的模块支持刚度,将上下方向的抗弯刚度相对于侧框架21的上下方向的抗弯刚度设定为25%以下。另外,通过将安装支架51~53的模块支持刚度相对于框架刚度设定为25%以下,从而行驶噪音对策得以实现。但是,为了确保作为安装支架51~53的主要功能的电池模块11的支持功能,要确保规定的模块支持刚度(例如相对于框架刚度为10%以上)。
接着,说明上述电池单元安装结构的作用、效果;
在说明作用、效果时进行CAE(Computer Aided Engineering)的模拟分析。制作未装载电池单元的车辆模型A(评价标准模型)与本实施例的车辆模型C,对模型A、C分别计算出各频率范围内的车身振动。另外,车辆模型A与车辆模型C除电池单元以外为大致同一规格。又,作为车身振动的评价指标,根据每个模型各节点的位移来计算与辐射出的声功率对应的等效辐射能(ERP:Equivalent Radiation Energy)。
图14中示出了分析结果。横轴表示频率,纵轴表示车身振动;
如图14所示,确认到由点划线表示的模型C在低频区域内车身振动低于由实线表示的模型A。尤其是,模型C在作为振动噪音原因的大约40Hz左右的频率范围内能抑制车身振动,显著改善了振动噪音性能。
根据实施例1的电池单元安装结构,电池单元10具有:电池模块11;安装于一对地板框架3的左右一对侧框架21;以及前后一对模块支持机构,该前后一对模块支持机构由沿车宽方向延伸并连结一对侧框架21的前后一对横框架33、31和支持电池模块11的前端部及后端部的前后一对安装支架51、52组成,因此能通过侧框架21将电池模块11相对于车身侧的地板框架3牢固地连结。由第三横框架33与第一安装支架51组成的模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于侧框架21的上下方向的抗弯刚度,因此能使用双重防震机构将侧框架21的上下运动与电池模块11的上下运动分离,能抑制车身与电池单元10的上下方向的共振。
横框架33的上下方向的抗弯刚度设定为低于地板框架3的上下方向的抗弯刚度,由横框架33与第一安装支架51组成的模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为侧框架21的上下方向的抗弯刚度的25%以下,因此能兼顾重量减轻与振动特性改善。
模块支持机构具有可使电池模块11上下方向位移的安装于第三横框架33的第一安装支架51,第一安装支架51的上下方向的抗弯刚度设定为低于第三横框架33的上下方向的抗弯刚度,因此不降低第三横框架33的刚度就能将模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于侧框架21的上下方向的抗弯刚度。
第一安装支架51具有沿上下方向延伸并与电池模块11连结的连结壁部51a和从连结壁部51a的下端部向电池模块11相反方向延伸且固定于第三横框架33的上壁部的固定壁部51b,固定壁部51b形成为从第三横框架33的上壁部向电池模块11方向伸出,因此能以简单的结构使第三横框架33的车宽方向运动与电池模块11的车宽方向运动同步且使第三横框架33的上下运动与电池模块11的上下运动分离。
电池单元10具有支持于侧框架21且形成电池单元10的底部的电池托盘24,因此能使电池模块11可相对于电池托盘24上下方向位移地安装于第三横框架33。
接着,说明对所述实施形态进行局部变更的变形例;
1〕在所述实施形态中,说明了设置有第一~第三容纳区域S1~S3和第一~第三横框架31~33的电池箱12的示例,但只要能向电池模块11施加允许上下方向运动、限制左右方向的运动的定向性即可,也可以是具备单一的容纳区域和单一的横框架的电池箱12。
2〕在所述实施形态中,说明了三种第一~第三安装支架51~53的示例,但也可以是单一的安装支架。又,说明了在横框架上设置左右一对安装支架的示例,但也可以是在单一的横框架上设置一个或三个以上的安装支架,还可以是在单一的安装支架上安装一个或三个以上的电池模块11。
3〕在所述实施形态中,说明了由横框架与安装支架51两构件组成的模块支持机构的示例,但也可以是单一构件的模块支持机构。
4〕在所述实施形态中,针对由第三横框架33与第一安装支架51构成的模块支持刚度、由第一横框架31与第二安装支架52构成的模块支持刚度、由第一横框架31与第三安装支架53构成的模块支持刚度、由第二横框架32与第三安装支架53构成的模块支持刚度,说明了将上下方向的抗弯刚度相对于侧框架21的上下方向的抗弯刚度设定为25%以下的示例,但也可以是至少将任一个模块支持刚度相对于侧框架21的上下方向的抗弯刚度设定为25%以下。理想的是,将与特定的容纳部中容纳的电池模块11的前部及后部对应的模块支持刚度相对于侧框架21的上下方向的抗弯刚度设定为25%以下。
5〕在所述实施形态中,说明了使第一~第三横框架31~33为高刚度构件,使模块支持刚度为正面观察下安装支架51~53的上下方向的抗弯刚度的示例,但也可以是将安装支架51~53整合入第一~第三横框架31~33而省略安装支架51~53。例如,将电池模块11的前后端部直接装载在第一~第三横框架31~33上,且以使支持于第一~第三横框架31~33的电池模块11能向上下方向位移的形式在第一~第三横框架31~33上形成薄弱部(狭缝等)。藉此,能使侧框架21的上下运动与电池模块11的上下运动分离。
6〕此外,本领域技术人员只要不偏离本发明的要旨,可利用向所述实施形态附加多种变更的形态、各实施形态组合而成的形态等进行实施,本发明也包含这样的变更形态。
Claims (6)
1.一种电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,
在具备地板面板、在该地板面板的下侧与地板面板一起形成前后延伸的闭口截面的左右一对地板框架以及支持电池模块且安装于所述一对地板框架的电池单元的电动车辆的电池单元安装结构中,
所述电池单元具有:所述电池模块;安装于所述一对地板框架的左右一对侧框架;以及包括沿车宽方向延伸且连结所述一对侧框架的前后一对横框架,并且支持所述电池模块的前端部及后端部的前后一对模块支持机构;
所述模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述侧框架的上下方向的抗弯刚度。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,
所述横框架的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述地板框架的上下方向的抗弯刚度;
所述模块支持机构的上下方向的抗弯刚度设定为所述侧框架的上下方向的抗弯刚度的25%以下。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,
所述模块支持机构具有能使所述电池模块上下方向位移地安装于所述横框架的安装支架;
所述安装支架的上下方向的抗弯刚度设定为低于所述横框架的上下方向的抗弯刚度。
4.根据权利要求3所述的电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,
所述安装支架具有:沿上下方向延伸并连结所述电池模块的连结壁部;和从所述连结壁部的下端部向所述电池模块相反方向延伸且固定于所述横框架的上壁部的固定壁部;
所述固定壁部形成为从所述横框架的上壁部向所述电池模块方向伸出。
5.根据权利要求3所述的电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,
所述电池单元具有支持于所述侧框架且形成电池单元的底部的电池托盘。
6.根据权利要求4所述的电动车辆的电池单元安装结构,其特征在于,
所述电池单元具有支持于所述侧框架且形成电池单元的底部的电池托盘。
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