CN114889705A - 一种ctb下车身中段结构和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CTB下车身中段结构和汽车，CTB下车身中段结构包括下车身中段本体，下车身中段本体为一体铸造成型结构，下车身中段本体包括两根门槛边梁和位于两根门槛边梁之间的动力电池容纳槽，动力电池容纳槽的槽口处设置有机加工而成的密封面，密封面环绕动力电池容纳槽的槽口设置；汽车包括上述的CTB下车身中段结构。本发明有利于下车身的平台化，能够减少下车身的零件数量，能够缩短开发周期和降低开发成本，有利于产品的快速迭代，有利于下车身的轻量化，能够提高总装效率，能够保证下车身中段和下车身具有足够的刚度和强度，有利于整车驾乘舒适性的提升，提升了动力电池仓的密封性能，提升了动力电池仓的容纳量，提升了集成度。

Description

一种CTB下车身中段结构和汽车

技术领域

本发明涉及汽车，具体涉及一种CTB下车身中段结构和汽车。

背景技术

汽车下车身中段是整个汽车乘员舱的主要载体，传统的电动汽车下车身中段由前地板焊接总成、门槛内板、门槛外板总成等共计50多个钣金冲压件焊接、60多个标件组焊总装而成。如图1-图3所示，一种现有的电动汽车下车身中段包括前地板本体1-1、前地板中控箱支架1-2、前地板前横梁焊接总成1-3、左侧门槛内板1-4、前排座椅后横梁总成1-5、后地板前横梁焊接总成1-6、前排座椅前横梁总成1-7、右侧门槛内板1-8、电池包本体2-1，电池包盖板2-2、电池安装支架2-3和电池后边梁2-4。

对于传统电动汽车而言，通常将前地板焊接总成与前机舱总成、后地板焊接总成焊接而形成为下车身总成，下车身总成与上车身通过电阻点焊（或很少一点CO²保护焊及螺栓连接）焊接而成。为了开发一个下车身中段总成，需要经验丰富的车身专业设计者对下车身结构布局、分块进行精准的把握。同时，需要整车性能CAE、碰撞安全、NVH以及四大工艺（冲压、焊接、涂装、总装）专业的充分分析及验证，开发的零件数量多、周期长，已经出现不能满足目前电动汽车升级换代、快速迭代的需要的问题。

其次，传统的电动汽车电池结构安装方式是先将电芯装配到模组中，再将模组装配于电池包（也称为pack）内。然后，在电池包四周设计有安装支架，通过螺栓将电池包与下车身沿着车辆高度方向连接。发明人认为没有必要将一个盒子装入另一个盒子中，最好直接将电芯装进整车中。这种传统结构存在的问题是：模组壳体与电池包的结构重叠；电池包上盖板与前地板的结构重叠；前地板结构横梁与电池包箱体的前横梁存在结构功能类似和重叠；电池包边框结构与下车身前地板的左右门槛内板、门槛外板结构重叠。这些结构都一直被设计并应用于电动汽车，不利于电动汽车整车轻量化和开发过程的快速迭代。

同时，目前(模组装配到电池包这种方式，也称为成为MTP）传统电池包由70个左右的零件部，90多个标准件组成。存在制造精度、密封性（通常要求达到IP67级）、开发周期长、甚至安全性等问题，不利于开发进度和质量的管控、不利于提高电池包集成效率，不利于整车提升整车乘员空间的提升。

同时，电动车的能耗与风阻强相关，迎风面积的大小直接影响风阻，传统的钣金下车身中段和电池包的结构功能存在重叠，存在集成度不高的问题，在高度方向的空间利用不够充分，特别是对于热衷于追求低矮跑车风格造型的电动汽车来说，对汽车高度方向的空间要求更加高了，另一方面，随着电动车的智能程度的发展，整车的线束、控制器越来越多，这样致使传统线束走门槛内侧的空间受限制，控制器对整车布置有了更高的要求。

随着电动汽车续航里程的增加，整车的重量在不断的上升，在满足碰撞安全方面存在着严重的挑战，尤其是对未来电池安全的考虑，对侧碰的要求更高了。比如，到2024年新的法规要求，五星级的侧柱碰在碰撞击能量增加75%，速度由50km/h提升到60km/h。对于传统的钣金结构，在要加强侧碰结构强度，在达成这样的性能时，需要不断增加前地板门槛、内外板的结构强度，以及加强座椅横梁对侧碰强度的支撑，这会导致下车身中段会越来越重。

另一方面，对于下车身中段结构，传统钣金结构在侧柱碰和NTF性能方面，由于钣金结构的特性，受钣金材料厚度（一般小于2.5mm）和轻量化要求的限制，要达成开发目标，需要反复进行CAE分析优化，才能达成目标，甚至还是存在性能不足的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种CTB下车身中段结构和汽车，以减轻或消除至少一个上述的技术问题。

本发明所述的一种CTB下车身中段结构，包括下车身中段本体，所述下车身中段本体为一体铸造成型结构，所述下车身中段本体包括两根门槛边梁和位于两根所述门槛边梁之间的动力电池容纳槽，所述动力电池容纳槽的槽口处设置有机加工而成的密封面，所述密封面环绕所述动力电池容纳槽的槽口设置。

可选的，还包括固定连接在所述下车身中段本体上的盖板单元，所述盖板单元封闭所述动力电池容纳槽的槽口，所述盖板单元和所述动力电池容纳槽围成用于容纳动力电池的动力电池仓，所述盖板单元与所述密封面之间形成密封。

可选的，所述盖板单元与所述密封面之间设置有第一密封件，所述第一密封件用于密封所述盖板单元与所述密封面之间的间隙。

可选的，所述密封面朝上设置，所述盖板单元向下支撑在所述密封面上。

可选的，所述动力电池容纳槽的槽口朝上设置，所述动力电池容纳槽中设置有向上支撑所述盖板单元的支撑构件。

可选的，所述盖板单元包括封闭所述动力电池容纳槽的槽口的盖板以及固定连接在所述盖板上的座椅横梁，所述支撑构件向上支撑所述座椅横梁。

可选的，所述支撑构件上设置有向上支撑所述盖板的第一支撑面和向上支撑所述座椅横梁的第二支撑面。

可选的，所述第一支撑面和所述盖板之间设置有第二密封件，所述第二密封件用于密封所述支撑构件和所述盖板之间的间隙。

可选的，所述支撑构件的下端部与所述动力电池容纳槽的底壁相连，所述支撑构件的上端部穿过所述盖板与所述座椅横梁相连。

可选的，所述支撑构件上设置有用安装汽车座椅的螺纹孔。

可选的，所述下车身中段本体还包括前横梁和后横梁，所述前横梁连接在两根门槛边梁的前端部之间，所述后横梁连接在两根门槛边梁的后端部之间。

可选的，所述下车身中段本体的前部设置有用于与下车身前段连接的前紧固件连接部，所述下车身中段本体的后部设置有用于与下车身后段连接的后紧固件连接部。

可选的，所述下车身中段本体为一体铸造成型的铝合金压铸件。

可选的，两根所述门槛边梁上均设置有长度沿前后方向延伸的管线布置通道。

本发明还提出了一种汽车，包括上述任一项所述的CTB下车身中段结构。

本发明有利于下车身的平台化，能够减少下车身的零件数量，能够缩短开发周期和降低开发成本，有利于产品的快速迭代，有利于下车身的轻量化，能够提高总装效率，能够保证CTB下车身中段结构和下车身具有足够的刚度和强度，有利于整车驾乘舒适性的提升，提升了动力电池仓的密封性能，提升了动力电池仓的容纳量，提升了下车身中段的集成度。

附图说明

图1为背景技术中所述的现有的电动汽车下车身中段的结构示意图；

图2为背景技术中所述的现有的电动汽车下车身中段中的前地板总成的结构示意图；

图3为背景技术中所述的现有的电动汽车下车身中段中的电池包总成的结构示意图；

图4为具体实施方式中所述的下车身中段本体的结构示意图；

图5为具体实施方式中所述的下车身中段本体的俯视图；

图6为具体实施方式中所述的CTB下车身中段结构的爆炸图；

图7为具体实施方式中所述的CTB下车身中段结构的结构示意图；

图8为具体实施方式中所述的盖板单元的结构示意图；

图9为具体实施方式中所述的座椅横梁和中间纵梁的结构示意图；

图10为具体实施方式中所述的盖板的结构示意图；

图11为图7中的A-A断面图；

图12为图11中B部分的放大视图；

图13为图11中C部分的放大视图。

图中部分序号为：1—下车身中段本体；2—盖板；3—支撑构件；4—密封圈；5—动力电池电芯；6—动力电池冷却板；7—座椅横梁；8—中间纵梁；9—紧固件；10—密封垫；

101—左门槛边梁；102—右门槛边梁；103—前横梁；104—后横梁；105—底壁；106—支撑部；107—后紧固件连接部；108—后连接孔；109—前紧固件连接部；110—前连接孔；111—紧固件安装部；112—密封面；113—管线布置通道；

201—过孔；301—外凸缘；302—螺纹孔；701—座椅安装孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图4和图5所示的一种CTB（Cell to board）下车身中段结构，包括下车身中段本体1，下车身中段本体1为一体铸造成型结构，下车身中段本体1包括两根门槛边梁和位于两根门槛边梁之间的动力电池容纳槽，动力电池容纳槽能够容纳多组动力电池电芯5，动力电池容纳槽的槽口处设置有机加工而成的密封面112，密封面112环绕动力电池容纳槽的槽口设置。采用上述方案，一体铸造成型结构有利于CTB下车身中段结构的平台化，能够减少CTB下车身中段结构零件的数量，能够缩短开发周期和成本，有利于产品的快速迭代，能够提高总装效率，能够保证CTB下车身中段结构和下车身具有足够的刚度和强度，有利于整车驾乘舒适性的提升。由于下车身中段本体1采用一体铸造成型结构，密封面112可以采用机加工的方式加工而成，有利于形成高精度的密封面112，例如可以在下车身中段本体1上铣加工出精度较高的密封面112，密封面112可以通过数控机床加工而成，采用高精度的密封面112，能够提升动力电池仓的气密性。下车身中段本体1为动力电池冷却板6、动力电池电芯5、铜排、线束和冷却水管提供支撑，并为盖板单元提供支撑。

在一些实施例中，如图6和图7所示，CTB下车身中段结构还包括固定连接在下车身中段本体1上的盖板单元，盖板单元封闭动力电池容纳槽的槽口，盖板单元和动力电池容纳槽围成用于容纳动力电池的动力电池仓，盖板单元与密封面112之间形成密封。在上述方案中，盖板单元可以兼做汽车地板总成使用。

在一些实施例中，如图11和图12所示，为了保证动力电池仓的气密性，盖板单元与密封面112之间设置有第一密封件，第一密封件用于密封盖板单元与密封面112之间的间隙。第一密封件可以选用但不限于密封圈4或密封胶。进一步，为了方便安装密封圈4，在密封面112上通过机加工的方式形成有与密封圈4配合的密封圈安装槽。

在一些实施例中，如图11和图12所示，密封面112朝上设置，盖板单元向下支撑在密封面112上。具体的，动力电池容纳槽的槽口朝上设置，下车身中段本体1上设置有面向上的环形支撑面，环形支撑面环绕动力电池容纳槽的槽口设置，密封面112设置在环形支撑面上。利用密封面112支撑盖板单元能够加强对盖板单元的支撑，也有利于提升盖板单元和密封面112之间的气密性。

在一些实施例中，动力电池容纳槽的槽口朝上设置，动力电池容纳槽中设置有向上支撑盖板单元的支撑构件3。通过设置支撑构件3能够加强对盖板单元的支撑，能够提升动力电池仓的稳固程度，还有利于保证动力电池仓的气密性。

在一些实施例中，如图8至图10所示，盖板单元包括封闭动力电池容纳槽的槽口的盖板2以及固定连接在盖板2上的座椅横梁7，支撑构件3向上支撑座椅横梁7。采用该方案，能够提升座椅横梁7的强度和刚度。盖板2一方面用来封闭动力电池仓，盖板2还作为乘员舱地板使用，提升了集成度，减少了对车高的限制，方便了乘员舱空间布置，有利于提升车辆离地间隙，提升了座椅布置的灵活性。

在一些实施例中，如图11和图13所示，支撑构件3上设置有向上支撑盖板2的第一支撑面和向上支撑座椅横梁7的第二支撑面。通过设置支撑构件3加强对盖板2和座椅横梁7的支撑，能够降低对盖板2和座椅横梁7的要求，有利于实现盖板单元的轻量化。盖板单元可以采用常规的钣金焊接总成结构的方式来实现，这样可以减少一副铝合金压铸件结构开发。

在一些实施例中，如图11和图13所示，第一支撑面和盖板2之间设置有第二密封件，第二密封件用于密封支撑构件3和盖板2之间的间隙。第二密封件可以选用但不限于密封垫10或密封胶，设置柔性的第二密封件，能够保证动力电池仓的气密性，有利于电池系统的密封性能和安全性能实现，还能够对盖板2起到缓冲作用，提升NVH性能。

在一些实施例中，如图11和图13所示，为了加强对座椅横梁7的支撑作用，支撑构件3的下端部与动力电池容纳槽的底壁105相连，支撑构件3的上端部穿过盖板2与座椅横梁7相连。

在一些实施例中，如图11和图13所示，支撑构件3上设置有用安装汽车座椅的螺纹孔302。利用支撑构件3作为汽车座椅的安装点，能够加强对汽车座椅的支撑，能够降低对盖板2和座椅横梁7的要求，有利于实现盖板单元的轻量化，同时也能够利用支撑构件3和汽车座椅的连接结构实现支撑构件3和座椅横梁7的连接，例如利用座椅安装螺栓将支撑构件3、座椅横梁7和汽车座椅固定连接在一起。

在一些实施例中，如图4、图5、图6、图10、图11和图13，动力电池容纳槽的底壁105上设置有向上凸出的支撑部106，支撑构件3为杆状件，在支撑构件3的下端部设置有与支撑部106螺纹连接的螺杆段，在支撑构件3的上部设置有外凸缘301，外凸缘301的上表面即为第一支撑面，支撑构件3的上端面即为第二支撑面，螺纹孔302为自支撑构件3的上端面向下延伸的沉孔，在盖板2上设置有供支撑构件3的上端部穿过的过孔201，座椅横梁7上设置有与螺纹孔302对应的座椅安装孔701。采用上述方案，在装配时，可以先将支撑构件3固定安装在支撑部106上，再将密封垫10套装在支撑构件3上，然后安装盖板单元，再安装汽车座椅，具有装配效率高的优点。具体实施时，座椅横梁7为焊接在盖板2上的U型横梁。在具体实施时，对应每根座椅横梁7可以设置多个支撑构件3，例如四个支撑构件3；盖板2上可以焊接多根座椅横梁7。支撑构件3可以设置成专用的连接螺栓，其材质可以采用但不限于铝合金或钢，其作用在于确保汽车座椅的安装点的结构刚度和强度，提升下车身的整体结构刚度，提升车身NVH性能，满足相应法规和各种碰撞安全星级的实现。

在一些实施例中，如图4、图5、图11和图12在密封面112处设置有多个紧固件安装部111，盖板单元通过与紧固件安装部111连接的紧固件9固定连接在下车身中段本体1上，紧固件9可以选用螺栓，对应的，多个紧固件安装部111均可以设置成螺栓连接柱。在盖板单元通过紧固件9与下车身中段本体1紧固连接，多个支撑构件3对盖板2形成支撑，以及盖板单元与密封面112之间设置有密封圈4或密封胶的情况下，配合上述的机加工的方式加工而成的密封面112，能够确保动力电池仓具有IP67及以上的气密性。

在一些实施例中，如图6至图9所示，盖板单元还包括固定连接在盖上的中间纵梁8，中间纵梁8能够为整车部分控制单元提供支撑，例如为安全控制器提供支撑，中间纵梁8还能够提升盖板单元的刚度和强度。

在一些实施例中，如图4和图5所示，下车身中段本体1还包括前横梁103和后横梁104，前横梁103连接在两根门槛边梁的前端部之间，后横梁104连接在两根门槛边梁的后端部之间，两根门槛边梁分别为左门槛边梁101和右门槛边梁102。左门槛边梁101、右门槛边梁102、前横梁103和后横梁104连成框架结构，能够提升下车身中段本体1的刚度和强度，还能够加强对动力电池仓的保护。具体实施时，下车身中段本体1还包括底壁105，底壁105、左门槛边梁101、右门槛边梁102、前横梁103和后横梁104围成动力电池容纳槽。

在一些实施例中，如图4和图5所示，下车身中段本体1的前部设置有用于与下车身前段连接的前紧固件连接部109，前紧固件连接部109上设置有前连接孔110，下车身中段本体1的后部设置有用于与下车身后段连接的后紧固件连接部107，后紧固件连接部107上设置有后连接孔108。通过设置前紧固件连接部109和后紧固件连接部107，能够实现对底盘安装硬点的快速调整，有利于实现下车身的平台化。具体的，两根门槛边梁的前端部处设置有前紧固件连接部109，两根门槛边梁的后端部处设置有后紧固件连接部107，通过设置前紧固件连接部109和后紧固件连接部107，使得两根门槛边梁能够更好的与下车身前段、下车身后段实现对接，碰撞力能够在门槛边梁和下车身前段之间以及门槛边梁和下车身后段之间得到较好的传递。

在一些实施例中，前连接孔110和后连接孔108均为机加工孔，一方面，使得前连接孔110和后连接孔108具有较高的精度，另一方面，为了适应平台车型的不同车型轮距变化，可以很方便的改变前连接孔110在车宽度方向上的孔间距和/或改变后连接孔108在车宽度方向上的孔间距来适应轮距的变化。作为一种优选，前连接孔110和后连接孔108均由数控机床加工而成。

作为一种优选的实施例，下车身中段本体1为一体铸造成型的铝合金压铸件。采用铝合金压铸件，有利于下车身中段本体1的轻量化，相对于现有技术中的钣金方案能够减重12%以上，同时，采用铝合金压铸件能够进一步保证下车身中段本体1具有足够的刚度和强度；铝合金压铸件的厚度在2.5mm-6.0mm之间，能够保证下车身中段本体1的侧柱碰和NTF性能。进一步，下车身中段本体1采用高真空压铸成型工艺制成。在其他实施例中，下车身中段本体1还可以采用其他轻质的合金材料，例如镁合金。

在一些实施例中，如图4、图5和图11所示，两根门槛边梁上均设置有长度沿前后方向延伸的管线布置通道113。由于下车身中段本体1为铝合金压铸件，为在门槛边梁上设置管线布置通道113提供了便利，在门槛边梁上设置管线布置通道113能够降低对汽车管线的布置的限制。

在一些实施例中，在动力电池容纳槽的底壁105上设置有冷却板粘接部位，在动力电池容纳槽的前后端分别设计有冷却液进出管道安装结构和高压电线安装结构。在实际装配时，将动力电池冷却板6直接安装在下车身中段本体1的电池容纳槽内，接下来将动力电池电芯5直接安装于动力电池冷却板6上，其它的冷却水管布置电池容纳槽内。

本发明还提出了一种汽车，包括上述任一项的CTB下车身中段结构。

传统的下车身中段设计方案主要以钣金冲焊件为主，本发明提出的CTB下车身中段结构采用高真空压铸件为主，将前地板、门槛边梁及电池包集成在一个CTB下车身中段结构中。CTB下车身中段结构通过结构集成具有较好的减重效果，能够实现设计制造过程全价值链成本的优化。CTB下车身中段结构相对传统的钣金方案减重12%以上，在进行同平台车型的开发时，进行局部调整即可实现适应不同的车型的平台化开发，缩短开发周期和开发成本，有利于整车产品开发的快速迭代。

由于集成使CTB下车身中段结构的零件数量减少，提升了CTB下车身中段结构的轻量化的效果，在同平台的汽车上可以采用多车型开发，容易地适应车辆长度、宽度的变化，由于铝合金压铸件本身的特点和工艺属性，有利于CTB下车身中段结构和整个车身扭转刚度的提升，从而提升整车的行驶操控性能和驾乘舒适性。

通过盖板单元来集成电池包上盖和前地板总成，方便乘员舱空间布置，有利于提升车辆离地间隙，提升了座椅布置的灵活性；

通过下车身中段本体1来集成下车身和电池包框架，配合一个兼做地板和电池包上盖的盖板2，与传统的钢车身结构相比，能够提升电池容量78%以上。

下车身中段本体1采用高真空压铸件，盖板2为钣金冲焊件结构，有利于确保设备与工艺、工艺制造成本的优势平衡。

下车身中段本体1由于采用的高真空压铸件，能够大幅提升整车的扭转刚度80%以上，同时有利于提升整车的侧碰安全性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

Claims (15)

1.一种CTB下车身中段结构，其特征在于，包括下车身中段本体，所述下车身中段本体为一体铸造成型结构，所述下车身中段本体包括两根门槛边梁和位于两根所述门槛边梁之间的动力电池容纳槽，所述动力电池容纳槽的槽口处设置有机加工而成的密封面，所述密封面环绕所述动力电池容纳槽的槽口设置。

2.根据权利要求1所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，还包括固定连接在所述下车身中段本体上的盖板单元，所述盖板单元封闭所述动力电池容纳槽的槽口，所述盖板单元和所述动力电池容纳槽围成用于容纳动力电池的动力电池仓，所述盖板单元与所述密封面之间形成密封。

3.根据权利要求2所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述盖板单元与所述密封面之间设置有第一密封件，所述第一密封件用于密封所述盖板单元与所述密封面之间的间隙。

4.根据权利要求2所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述密封面朝上设置，所述盖板单元向下支撑在所述密封面上。

5.根据权利要求2所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述动力电池容纳槽的槽口朝上设置，所述动力电池容纳槽中设置有向上支撑所述盖板单元的支撑构件。

6.根据权利要求5所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述盖板单元包括封闭所述动力电池容纳槽的槽口的盖板以及固定连接在所述盖板上的座椅横梁，所述支撑构件向上支撑所述座椅横梁。

7.根据权利要求6所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述支撑构件上设置有向上支撑所述盖板的第一支撑面和向上支撑所述座椅横梁的第二支撑面。

8.根据权利要求6所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述第一支撑面和所述盖板之间设置有第二密封件，所述第二密封件用于密封所述支撑构件和所述盖板之间的间隙。

9.根据权利要求6所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述支撑构件的下端部与所述动力电池容纳槽的底壁相连，所述支撑构件的上端部穿过所述盖板与所述座椅横梁相连。

10.根据权利要求5所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述支撑构件上设置有用安装汽车座椅的螺纹孔。

11.根据权利要求1所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述下车身中段本体还包括前横梁和后横梁，所述前横梁连接在两根门槛边梁的前端部之间，所述后横梁连接在两根门槛边梁的后端部之间。

12.根据权利要求1所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述下车身中段本体的前部设置有用于与下车身前段连接的前紧固件连接部，所述下车身中段本体的后部设置有用于与下车身后段连接的后紧固件连接部。

13.根据权利要求1所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，所述下车身中段本体为一体铸造成型的铝合金压铸件。

14.根据权利要求1所述的CTB下车身中段结构，其特征在于，两根所述门槛边梁上均设置有长度沿前后方向延伸的管线布置通道。

15.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的CTB下车身中段结构。

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