CN115485184A - 电动汽车的车底结构 - Google Patents

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CN115485184A CN202080100346.2A CN202080100346A CN115485184A CN 115485184 A CN115485184 A CN 115485184A CN 202080100346 A CN202080100346 A CN 202080100346A CN 115485184 A CN115485184 A CN 115485184A
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永田大树
冈本裕司
秋月信也
今盐屋竜也
前田龙希
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Abstract

本发明提供一种电动汽车的车底结构。该电动汽车的车底结构具有：在车厢地板下方的前轮(FW)及后轮(RW)之间配置的蓄电池组(1)、以及从下方覆盖蓄电池模块(1)的底面整体的下车底面板(3)。下车底面板(3)具有：在下车底面板(3)的宽度方向中央且前后方向中央配置且由降噪材料形成的中央面板(3C)、以及在中央面板(3C)的周围配置且由高强度部件形成的周围面板(3F、3R、3S)。

Description

电动汽车的车底结构
技术领域
本发明涉及电动汽车的车底结构(a floor structure of an electricvehicle)。
背景技术
如下专利文献1已经公开一种纯电动汽车(BEV)的车底结构。上述车底结构具有：在车厢地板下方的前轮及车轮之间配置的蓄电池模块、以及从下方覆盖蓄电池模块的所有底面的GFRP制下车底面板。也已经公开，利用底盘能够避免路肩(road edge stone)或路面的隆起(bump)直接撞击蓄电池组。另外，也已经公开，底盘能够防止将蓄电池组固定在车体的螺栓脱落。此外，已经公开底盘也能够对车辆地板下方的空气流进行整流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2009-83598号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在电动汽车中，如专利文献1所公开的那样，需要保护蓄电池组，也要求提高隔音性能(noise insulation)。电动汽车在马达驱动行驶时产生的噪声比由内燃机驱动行驶的机动车产生的噪声小。因此，在电动汽车中，当行驶时在轮胎的接地面(tread surface)与路面之间产生的路面噪声作为气体传播声从地板下方传播到车厢时，乘客比内燃机机动车(ICE vehicle)的情况更容易识别为噪声。轮胎卷起的沙砾等撞击地板下方而产生的噪声也比内燃机机动车的情况更容易让乘客识别为噪声。因此，电动汽车要求具有比内燃机机动车更好的隔音性能。
因此，本发明的目的在于提供一种电动汽车的车底结构，能够提高地板下方的隔音性能，并且可靠地保护在地板下方配置的蓄电池组。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的特征的电动汽车的车底结构具有：在车厢地板下方的前轮及车轮之间配置的蓄电池组、以及从下方覆盖蓄电池组的底面整体的下车底面板。下车底面板具有：在电动汽车的宽度方向中央且前后方向中央配置并由降噪材料形成的中央面板、以及在中央面板的周围配置且由高强度材料形成的周围面板。
发明的效果
根据上述特征，能够通过中央面板的降噪(noise absorption)以及周围面板的去噪(noise shielding)来提高隔音性能(noise insulation)，并且由下车底面板可靠地保护蓄电池组。
附图说明
图1是从下方观察实施方式的车底结构的立体图。
图2是从上方观察上述车底结构的下车底面板的立体图。
图3是上述车底结构的侧剖视图。
图4是上述车底结构的剖视放大图。
具体实施方式
下面，参照图1～图4，针对实施方式的电动汽车的车底结构进行说明。
本实施方式的电动汽车(electric vehicle)是未搭载有内燃机、而是消耗在蓄电池组1中存储的电力、由在其前部及后部分别搭载的两个马达(未图示)来驱动四轮(前轮FW及后轮RW)的纯电动汽车(BEV)。在该车辆(vehicle)减速时，马达进行再生发电，利用产生的电力对蓄电池组1进行充电。蓄电池组1也可以利用从车辆的外部供给的电力进行充电。
BEV的续航距离由在蓄电池组1中存储的电力(及再生发电产生的电力)决定。因此，要求搭载充电容量更大的蓄电池组1。充电容量越大，蓄电池组1的体积越大。因此，BEV的蓄电池组1以占据车厢(passenger compartment)的地板下方整体的方式搭载于车辆。更具体而言，蓄电池组1搭载在前轮FW及后轮RW(前轮罩及后轮罩)之间且一对侧梁2之间。
在俯视下，蓄电池组1占据有前轮FW(前轮罩)的后端与后轮RW(后轮罩)的前端之间、且一对侧梁2之间的范围。因为蓄电池组1单位体积的重量较重，所以上述蓄电池组1的搭载位置使车辆的重心位置降低，使车辆的运动性能提高。
蓄电池组1具有铝合金制壳体1c，在壳体1c的内部搭载有多个内置多个蓄电池单元的蓄电池模块1m。在壳体1c的内部也内置有与蓄电池模块1m的充放电相关的周边设备。另外，在壳体1c的内部也安装有确保壳体1c的强度及刚性、并且支承蓄电池模块1m的梁部件(beam member)1s。壳体1c的底部由多个底部面板(bottom panels)1p封闭。
底部面板1p由挤压铝材形成，与车辆的前后方向(longitudinal direction)(图3的左右方向)垂直的剖面形状没有变化。底部面板1p具有与蓄电池组1的前后长度(longitudinal length)相同的长度。底部面板1p与车辆的宽度方向(lateral direction)(图4的左右方向)平行地排列，安装在壳体1c。
各底部面板1p具有由顶板(top plate)1t及底板(bottom plate)1b形成的双层底结构(double bottom structure)。即，在蓄电池组1的底部设有双层底结构。在双层底结构的内部设有冷却液循环管(coolant circulation pipe)1f。如上所述，因为底部面板1p为挤压铝材，所以冷却液循环管1f与顶板1t一体地形成。另外，该冷却液循环管1f的宽度随着接近顶板1t而增宽。因此，在冷却液循环管1f内部流动的冷却液能够有效吸收在顶板1t上排列的蓄电池模块1m的热量。
另外，冷却液循环管1f的上述形状赋予冷却液循环管1f自身强度及刚性，并且也赋予底部面板1p强度及刚性。此外，在冷却液循环管1f与底板1b之间形成有间隙(clearance)。因此，即使底部面板1p从下方受到路肩或路面的隆起等的冲击而使底板1b变形，只要底板1b与冷却液循环管1f不接触，就能够保护冷却液循环管1f。另外，假设底板1b与冷却液循环管1f接触，也因为利用冷却液循环管1f的上述形状而能够提高冷却液循环管1f自身的强度及刚性，所以能够避免冷却液循环管1f破损。此外，底部面板1p的双层底结构也用作为防止噪声从地板下方向车厢透过的去噪结构。
此外，在双层底结构的内部也一体地设有连接顶板1t与底板1b的纵壁(verticalwalls)1w。在本实施方式中，在一个底部面板1p设有三个冷却液循环管1f，并且设有三个纵壁1w。该纵壁1w也赋予底部面板1p强度及刚性，防止因来自下方的冲击而使底板1b与冷却液循环管1f接触。在冷却液循环管1f的前后端部安装有用于与其它的冷却液循环管1f的端部连接的树脂制或金属制的连接管(未图示)，以由所有的冷却液循环管1f形成冷却液的循环通路。即，在蓄电池组1的底部的前端及后端配置有多个连接管。
多个底部面板1p的冷却液循环管1f每隔恒定间隔，在宽度方向上进行排列(参照图4)。针对冷却液循环管1f及纵壁1w与后面叙述的下车底面板3之间的位置关系，稍后将详细地进行说明。本实施方式的蓄电池组1从下方安装在车体，并未从下方进行支承。因此，提高从下方支承较重的多个蓄电池模块1m的蓄电池组1的地板部(底部面板1p)的强度及刚性是非常重要的。另外，如上所述，也为了保护蓄电池模块1m免受来自下方的冲击，提高蓄电池组1的地板部(底部面板1p)的强度及刚性是非常重要的。
此外，在本实施方式中，作为主要的隔音部件，设有从下方覆盖蓄电池组1的底面整体的下车底面板3。下车底面板3由树脂夹安装在蓄电池组1的底面(底部面板1p的底板1b)。下车底面板3既用作为蓄电池组1的保护部件，也用作为对车辆地板下方的空气流进行整流的空气动力学部件。下车底面板3由在宽度方向及前后方向双方的中央配置的毛毡制中央面板(center panel)3C、以及在中央面板3C的周围配置的纤维增强树脂(FRP)制周围面板(surrounding panel)(3F、3R、3S)形成。
在本实施方式中，周围面板(3F、3R、3S)的FRP纤维为玻璃纤维，其基体树脂为聚丙烯(PP)。周围面板(3F、3R、3S)此外由在中央面板3C的前方配置的前部面板(front panel)3F、在中央面板3C的后方配置的后部面板(rear panel)3R、以及在中央面板3C的两侧分别配置的侧部面板(side panels)3S形成。前部面板3F、后部面板3R及侧部面板3S通过注塑成型来形成。需要说明的是，由防水毛毡形成的中央面板3C通过(根据需要同时进行加热)对毛毡进行冲压而成型。
在内部具有大量微小空间的毛毡制中央面板3C主要用作为降噪部件。另外，即使由车轮扬起的沙砾等撞击中央面板3C，毛毡制中央面板3C作为缓冲垫，降低噪声的产生。另一方面，前部面板3F、后部面板3R及侧部面板3S(FRP制周围面板)主要用作为去噪部件。虽然侧部面板3S为一块板，但前部面板3F及后部面板3R各自具有由内侧面板(inner panel)3i及外侧面板(outer panel)3o形成的双层面板结构(参照图4)。内侧面板3i及外侧面板3o各自在注塑成型后，利用粘接剂成为一体。
为了赋予前部面板3F及后部面板3R强度及刚性，在内侧面板3i的大部分(至少一部分)的范围内形成有多个加强筋3b。加强筋3b向外侧面板3o的相反侧膨出，并在前后方向上延伸。因此，内侧面板3i由多个加强筋3b形成为波形状。需要说明的是，为了提高强度及刚性，也在邻接的加强筋3b之间，在宽度方向上形成有短的加强筋。另外，由加强筋3b在内侧面板3i与外侧面板3o之间(以及内侧面板3i与底部面板1p之间)形成有空间。已知在二块面板之间设有空间的双层面板(双层壁)结构的去噪性能优于以整面将两块面板面接的结构的去噪性能。
另一方面，外侧面板3o的底面原则上平坦地形成，对车辆地板下方的气流进行整流。但是，在外侧面板3o的上述树脂夹安装位置形成有锪窝。在内侧面板3i的树脂夹安装位置也形成有锪窝孔。相互粘接的内侧面板3i及外侧面板3o(即前部面板3F及后部面板3R)经由外侧面板3o的锪窝，使端缘与中央面板3C及侧部面板3S的端缘重叠，而安装在底部面板1p的底板1b。
因为前部面板3F及后部面板3R具有双层面板结构，所以阻挡气体传播声从车外向车厢的去噪性能良好。另外，前部面板3F及后部面板3R配置在车轮(前轮FW及后轮RW)的附近。由车轮扬起的沙砾或雨水猛烈撞击下车底面板3并产生噪声，但沙砾撞击的主要为前部面板3F及后部面板3R。此时，因为前部面板3F及后部面板3R具有去噪效果较高的双层面板结构，所以上述噪声不容易传播到车厢。
如上所述，下车底面板3用作为隔音部件，并且也用作为蓄电池组1的保护部件。在路肩或路面的隆起等与车辆的底部碰撞时，与蓄电池组1的底部面板1p相比，先与下车底面板3碰撞，下车底面板3保护蓄电池组1(底部面板1p)。如上所述，虽然底部面板1p自身也具有对碰撞的保护结构，但利用下车底面板3能够更可靠地进行保护。
对车辆底部的冲击在车轮通过路面的隆起(越过路肩)之后，伴随着悬架行程而产生。或者，对车辆底部的冲击在车轮落入路面的凹部(从路肩降下)之后，也伴随着悬架行程而产生。上述的与路面的隆起等的干涉既可以在车辆前进的情况下发生，也可以在后退的情况下发生。因此，冲击在前轮FW的正后方的范围和后轮RW的正前方的范围内输入，在本实施方式中，双层面板结构的前部面板3F及后部面板3R配置在该位置。因此，根据本实施方式，能够更可靠地保护蓄电池组1(特别是在其底部设置的冷却液循环管1f)。
另外，如上所述，在蓄电池组1的底部的前端及后端配置有连接冷却液循环管1f的多个连接管。因为前部面板3F及后部面板3R从下方也覆盖上述连接管，所以也能够保护上述连接管。因为连接管在底部面板1p的双层底结构之外进行设置，所以前部面板3F及后部面板3R对连接管的保护很重要。
另外，前轮FW及后轮RW在车辆的一侧同时落入侧沟的情况等下，侧部面板3S可能与路面接触。因此，通过在前轮FW及后轮RW之间的中央且与车辆的侧面接近的范围设置侧部面板3S，能够保护蓄电池组1(底部面板1p)。侧部面板3S的底面原则上也平坦地形成，对车辆地板下方的气流进行整流。另外，在侧部面板3S的树脂夹安装位置也形成有锪窝，侧部面板3S经由锪窝而安装在底部面板1p的底板1b。因为侧部面板3S与路面的隆起等接触的可能性比前部面板3F及后部面板3R低，所以为GFRP制一块面板。但是，为了提高其强度及刚性，在其内表面(上表面)形成有肋体以连接锪窝(参照图2)。
前轮FW及后轮RW之间的中央且车宽方向的中央与路面的隆起等接触的可能性较低。因此，该部分着重于隔音性能，从而配置有作为降噪部件的防水毛毡制中央面板3C。中央面板3C底面原则上也平坦地形成，对车辆地板下方的气流进行整流。另外，在中央面板3C的树脂夹安装位置也形成有锪窝，中央面板3C经由其周缘与锪窝而安装在底部面板1p的底板1b。周缘的树脂夹由前部面板3F、后部面板3R及侧部面板3S覆盖。在中央面板3C、前部面板3F、后部面板3R及侧部面板3S形成有排水用贯通孔。
如上所述，在路面的隆起等与车辆的底部碰撞时，可能经由下车底面板3向蓄电池组1(底部面板1p)输入冲击。在本实施方式中，在上述情况下，为了降低对蓄电池组1(底部面板1p)的冲击，也设定有前部面板3F(后部面板3R)与底部面板1p的位置关系。
向前部面板3F(或后部面板3R)的外侧面板3o输入的负荷向内侧面板3i输入，之后，经由加强筋3b的上表面而向底部面板1p输入。因此，在本实施方式中，如图4所示，在前后方向上延伸的加强筋3b在俯视(或者仰视)中，与在前后方向上延伸的冷却液循环管1f不重复。根据该结构，即使底部面板1p的底板1b由于来自加强筋3b的负荷输入而向上方变形，也能够避免底板1b与冷却液循环管1f接触。其结果是，能够避免冷却液循环管1f破损、即蓄电池组1的冷却系统破损。
如上所述，为了防止底板1b向上方变形，在底部面板1p的双层面板结构的内部也设有纵壁1w。而且，在本实施方式中，如图4所示，加强筋3b以在前后方向上延伸的其立设侧壁(raised side wall(s))3w的延长面与纵壁1w不交叉的方式进行配置。从加强筋3b向底板1b的负荷输入特别沿着加强筋3b的立设侧壁3w输入。因此，为了使该负荷不向纵壁1w直接输入，以上述延长面与纵壁1w不交叉的方式配置加强筋3b。
当延长面与纵壁1w交叉时，负荷直接输入纵壁1w，纵壁1w可能被压弯。在该情况下，不能有效地防止底板1b变形。另外，在负荷直接输入纵壁1w而纵壁1w没有被压弯的情况下，则作用有将底板1b整体抬起的力，会影响在蓄电池组1内部有序排列的蓄电池模块1m。因此，通过以上述延长面与纵壁1w不交叉的方式配置加强筋3b，能够避免蓄电池组1损坏。
在上述实施方式中，覆盖蓄电池组1的底面整体的下车底面板3具有：在中央配置且由降噪材料(毛毡)形成的中央面板3C、以及在中央面板3C的周围配置且由高强度材料(纤维增强树脂)形成的周围面板(3F、3R、3S)。由降噪材料形成的中央面板3C吸收从车外地板下方向车厢的噪声，降低车内噪声。可能与路面的隆起等发生干涉的、在中央面板3C的周围配置且由高强度材料形成的周围面板(3F、3R、3S)用作为去噪材料，防止噪声从车外地板下方向车厢透过，降低车内噪声。只要是具有高强度的部件，都可以用作为防止噪声透过的去噪材料。另外，即使周围面板(3F、3R、3S)与路面的隆起等发生干涉，也因为是高强度材料，所以不容易损坏，能够保护蓄电池组1。当然，下车底面板3整体能够对车辆地板下方的气流进行整流。
需要说明的是，在本实施方式中，形成中央面板3C的降噪部件为毛毡。当是毛毡时，即使由车轮扬起的沙砾等撞击中央面板3C，毛毡制的中央面板3C作为缓冲垫，能够降低噪声的产生。但是，虽然形成中央面板3C的降噪部件优选毛毡，但不限于毛毡。作为降噪部件，优选由在内部具有大量的微小空间的多孔质材料形成，中央面板3C也可以为使用了发泡树脂的注塑成型部件。另外，在本实施方式中，形成周围面板(3F、3R、3S)的高强度部件为GFRP。虽然形成周围面板(3F、3R、3S)的高强度部件优选GFRP(玻璃纤维增强树脂)或CFRP(碳纤维增强树脂)等FRP，但不限于FRP。也用作为去噪材料的高强度部件考虑到成型性和轻量化，则优选树脂复合部件。例如，周围面板(3F、3R、3S)也可以为嵌入有金属网的树脂注塑成型部件。周围面板(3F、3R、3S)只要由高强度部件形成，也可以由相互不同的原材料形成。
在此，周围面板(3F、3R、3S)具有：前部面板3F、后部面板3R、以及一对侧部面板3S，前部面板3F及后部面板3R各自具有双层面板结构。因为前部面板3F及后部面板3R具有双层面板结构，所以其去噪性能良好。因为由车轮扬起的沙砾等容易撞击在其附近配置的前部面板3F及后部面板3R，所以前部面板3F及后部面板3R的良好的去噪性能对于降低上述噪声是有效的。另外，车轮附近容易与路面的隆起等发生干涉。因此，由于前部面板3F及后部面板3R的双层面板结构(内侧面板3i及外侧面板3o)使其强度及刚性提高，所以能够更有效地防止前部面板3F及后部面板3R损坏。作为结果，能够可靠地保持蓄电池组1。
此外，内侧面板3i的至少一部分由加强筋3b形成为波形状，并且外侧面板3o的底面平坦地形成。因此，前部面板3F及后部面板3R利用形成有加强筋3b的内侧面板3i，进一步提高了其强度及刚性。另外，通过形成加强筋3b，在外侧面板3o与蓄电池组1(底部面板1p)的底面之间形成有空间，所以该空间使隔音性能进一步提高。另外，因为外侧面板3o的底面是平坦的，所以能够有效地对车辆地板下方的气流进行整流。另外，因为加强筋3b在俯视下以与蓄电池组1的冷却液循环管1f不重复的方式进行配置，所以，能够避免因与路面的隆起等的干涉而使加强筋3b向蓄电池组1的底面的负荷作用于冷却液循环管1f。其结果是，能够避免冷却液循环管1f破损、即蓄电池组1的冷却系统破损。
此外，冷却液循环管1f在蓄电池组1的底部设置的双层底结构(顶板1t及底板1b)的内部进行配置。该双层底结构更进一步地降低从车外地板下方向车厢的噪声。在双层底结构的内部也设有纵壁1w，加强筋3b的立设侧壁3w的延长面与纵壁1w不交叉。因与路面的隆起等的干涉而从加强筋3b向蓄电池组1的底面(底部面板1p的底板1b)的上述负荷沿着加强筋3b的立设侧壁3w输入。因为立设侧壁3w的延长面与纵壁1w不交叉，所以能够避免该负荷直接输入纵壁1w，并且能够防止纵壁1w压弯。因此，能够更进一步地避免蓄电池组1(特别是冷却液循环管1f)损坏。
需要说明的是，本发明不限于上述实施方式。例如，上述实施方式的电动汽车为纯电动汽车(BEV)，但也可以是混合动力汽车(HEV：包括PHEV)。在将于车辆前部搭载的内燃机的排气管配设在地板下方的HEV的情况下，可以认为上述的蓄电池组1及下车底面板3的设计不成立。但是，只要是诸如将作为增程器的小型内燃机搭载在车辆后部的HEV，上述的蓄电池组1及下车底面板3的设计可成立。
附图标记说明
1蓄电池组；1p(双层底结构的)底部面板；1t(底部面板1p的)顶板；1b(底部面板1p的)底板；1f冷却液循环管；1w纵壁；3下车底面板；3C中央面板；3S侧部面板(周围面板的一部分)；3F前部面板(周围面板的一部分)；3R后部面板(周围面板的一部分)；3i(双层面板结构的)内侧面板；3o(双层面板结构的)外侧面板；3b加强筋；3w立设侧壁；FW前轮；RW后轮。

Claims (4)

1.一种车底结构，为电动汽车的车底结构，该车底结构的特征在于，具有：
蓄电池组，其配置在车厢地板下方的前轮及后轮之间；
下车底面板，其从下方覆盖所述蓄电池组的底面整体；
所述下车底面板具有：在所述下车底面板的宽度方向及前后方向双方的中央配置且由降噪材料形成的中央面板、以及在所述中央面板的周围配置且由高强度材料形成的周围面板。
2.如权利要求1所述的车底结构，其特征在于，
所述周围面板具有：在所述中央面板的前方配置的前部面板、在所述中央面板的后方配置的后部面板、以及在所述中央面板的两侧分别配置的侧部面板，
所述前部面板及所述后部面板各自具有由内侧面板及外侧面板形成的双层面板结构。
3.如权利要求2所述的车底结构，其特征在于，
所述内侧面板的至少一部分由在前后方向上延伸且向所述外侧面板的相反侧膨出的加强筋形成为波形状，并且所述外侧面板的底面平坦地形成，
所述蓄电池组在其底部具有于前后方向上延伸的冷却液循环管，
所述加强筋在俯视下以与所述冷却液循环管不重复的方式配置。
4.如权利要求3所述的车底结构，其特征在于，
所述冷却液循环管在所述蓄电池组的底部设置的双层底结构的内部进行配置，
在所述双层底结构的内部设有在前后方向上延伸的纵壁，
所述加强筋以其立设侧壁的延长面与所述纵壁不交叉的方式配置。
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