CN117813207A - 结合有电池框架的白车身（biw） - Google Patents

Abstract

一种电动车辆的白车身(BIW)，该白车身包括结合式电池框架，该结合式电池框架具有结合式覆盖件和下托盘，结合式覆盖件和下托盘可以连结在一起以保持用于为EV供电的电池组。结合式电池框架在BIW的两个相对的门槛面板之间延伸并连接至BIW的两个相对的门槛面板中的每个门槛面板，并且为安装诸如乘客座椅的舱室部件/组件提供车辆底板。结合式电池框架还可以用于封围电池隔室，以保护电池免受水入侵和碰撞事件的影响。本公开的结合式电池框架及BIW提供了一种高效的EV架构，该EV架构消除了冗余的结构和部件，改善了载荷路径，并增加了用于电池的空间。

Description

结合有电池框架的白车身(BIW)

相关申请的交叉引用

本PCT国际专利申请要求于2021年8月4日提交的美国临时专利申请No.63/229,282,的权益，该申请的全部内容通过参引并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及电池框架。更具体地，本公开涉及用于电气化车辆的电池框架，该电池框架与电气化车辆的白车身结合。

背景技术

电气化车辆、例如比方说电池电动车辆(EV)和插电式混合动力车辆(PHEV)依靠电池来储存电能。这种电气化车辆内的电池的包装需要许多设计考虑因素，包括重量分布、温度调节、以及可维修性。

对于电动车辆，并且特别是对于具有构造成无需从车辆上移除整个常规电池组即可维修的电池的电动车辆，存在着庞大且不断增长的市场，由于常规电池组的尺寸和重量，从车辆上移除该常规电池组可能需要特殊的设备和/或培训。

机动车辆通常包括车身结构，该车身结构通过连结一个或更多个件形成，例如通过焊接进行连结。白车身(BIW)是车辆制造中的一个阶段，在该阶段中车身结构的各个件已经连结在一起，早于喷漆并且早于诸如马达或发动机、底盘子组件的部件和/或装饰件已经附接至车身结构。

发明内容

本公开提供了一种机动车辆的车身结构。车身结构包括结合式覆盖件，该结合式覆盖件包括上面板，上面板被上周缘壁环绕以限定用于保持电池组的电池隔室。上面板限定了车辆的底板。车身结构还包括下托盘，该下托盘选择性地附接至结合式覆盖件以封围电池隔室。下托盘包括下面板，该下面板与结合式覆盖件的上面板平行延伸。

本公开还提供了一种用于车辆的电池框架。电池框架包括结合式覆盖件，该结合式覆盖件包括上面板，上面板被上周缘壁环绕以限定用于保持电池组的电池隔室。电池框架还包括下托盘，该下托盘选择性地附接至结合式覆盖件以封围电池隔室。下托盘包括下面板，该下面板与结合式覆盖件的上面板平行延伸。结合式覆盖件的上面板构造成连接至车辆的两个相对的门槛面板中的每个门槛面板并横跨在两个相对的门槛面板之间，并且在两个相对的门槛面板之间提供载荷路径。

附图说明

本发明设计的其他细节、特征和优点源于以下参照附图对实施方式示例的描述，在附图中，公开了一种电池框架。

图1是根据本公开的一个方面的具有结合式电池框架的白车身(BIW)的部分分解立体图。

图2示出了从下方观察到的根据本公开的一个方面的具有结合式覆盖件的BIW的视图。

图3示出了根据本公开的一个方面的具有结合式电池框架的BIW的分解侧视图。

图4是根据本公开的一个方面的具有结合式电池框架的BIW的分解立体图。

图5A是根据本公开的一个方面的BIW的横截面图，其中，结合式电池框架处于组装之前。

图5B是根据本公开的一个方面的BIW的横截面图，其中，结合式电池框架处于组装构型。

具体实施方式

附图中重复出现的特征用相同的附图标记进行标记，其中，公开了具有结合式电池框架的白车身(BIW)的示例实施方式。

机动车辆比如乘用车和卡车通常包括车身结构，该车身结构通过连结一个或更多个部件形成，例如通过焊接进行连结。车身的各个件可以由金属形成，该金属可以通过例如压制、铸造、机械加工、修整等形成为特定形状。白车身(BIW)是车辆制造中的一个阶段，在该阶段中车身结构的各个件已经连结在一起，早于喷漆并且早于诸如马达或发动机、底盘子组件的部件和/或装饰件已经附接至车身结构。

当前的电动车辆(EV)架构是从传统的内燃式发动机(ICE)车辆架构演变而来的。因此，它们还没有被完全地最优化。这些EV架构在BIW和电池托盘中有许多冗余的结构和部件，以设法达到碰撞载荷和密封的要求。载荷路径也可以针对EV特定构型不进行优化。因此，当前的EV架构具有较少的电池空间、过量的部件、以及不必要的质量。

本公开的目的是提供一种结合式电池框架结构及BIW。本公开的又一目的是消除电动车辆的冗余结构，并增加电池单元的密度。根据本公开的一个方面，BIW可以为电池单元提供保护。

本公开提供了一种结合式电池框架结构及BIW，其中，电池框架结构部件直接结合至BIW，以提供改进的前向/侧向/后向碰撞保护性能。本公开的结合式电池框架结构和BIW可以通过将电池框架结构结合至BIW来消除冗余结构，并且改进载荷传递。

本公开的结合式电池框架结构及BIW提供了一种高效的EV架构，该高效的EV架构消除了冗余结构和部件、改善了载荷路径、并增加了用于电池的更多空间。BIW单独承受来自于乘客和电池安全要求两者的碰撞载荷。结合有电池框架的BIW包括结合式覆盖件，该结合式覆盖件充当用于对诸如乘客座椅的舱室部件/组件进行附接的平台，并将车辆的门槛从一侧连接至另一侧，因此在碰撞事件中提供载荷路径。结合式覆盖件还可以用于封围电池隔室，以保护电池免受水入侵和碰撞事件的影响。与常规EV架构相比，本公开的结合式电池框架结构和BIW可以为电池提供15％或更多的附加空间。

与常规EV架构相比并在处理硬度及耐久性载荷情况下，本公开的结合式电池框架结构和BIW可以更简化。它可以为电池单元/模块、电子装置、电气线束、冷却系统等提供附件，从而促进安装和维修的简易化。根据本公开的一个方面，电池托盘可以与BIW螺栓连接并密封。本公开的结合式电池框架结构及BIW也可以容纳结构化电池。

图1是根据本公开的一个方面的具有结合式电池框架20的白车身(BIW)10的部分分解立体图。BIW 10包括车身结构的部件12，比如支柱组件、门槛面板组件等。结合式电池框架20包括结合式覆盖件22和下托盘24，结合式覆盖件22和下托盘24可以连结在一起以保持用于为EV供电的电池组。

图2示出了从下方观察到的具有结合式覆盖件22的BIW 10的视图。如图2中所示，结合式覆盖件22包括上面板30，该上面板30被上周缘壁32环绕以限定电池隔室14。上面板30可以封围BIW 10的底部并限定车辆的底板。上周缘壁32可以垂直于上面板30延伸。在一些实施方式中，并且如图5A至图5B中所示，上周缘壁32可以基本上垂直于上面板30并且向外倾斜。结合式覆盖件22还包括上周缘凸缘34，该上周缘凸缘34从上周缘壁32以与上面板30平行并间隔开的方式向外延伸。上周缘凸缘34限定了多个第一安装孔36，所述多个第一安装孔36可以沿着整个上周缘凸缘34彼此间隔开。结合式覆盖件22具有在后边缘40与前边缘42之间延伸的大致矩形形状，该后边缘40与前边缘42平行并间隔开。结合式覆盖件22也在彼此平行延伸的两个侧边缘44之间延伸。结合式覆盖件还包括两个前拐角边缘46，这两个前拐角边缘46在前边缘42与侧边缘44中的相应的一个侧边缘之间延伸，因此提供空间以适应包装要求，比如防止与车辆的前悬架部件发生干扰。换言之，前边缘42可以比后边缘40短，并且长度上的差异可以通过两个前拐角边缘46缩小，这两个前拐角边缘46各自从侧边缘44中的相应的一个侧边缘44向内渐缩。

如图2中所示，结合式覆盖件22还包括三个加强轨道50，这三个加强轨道50一体地形成在上面板30中，并且这三个加强轨道50在两个侧边缘44之间且垂直于两个侧边缘44而彼此平行地延伸。端部支承件52将加强轨道50中的每个加强轨道50连结至两个侧边缘44处的上周缘壁32，以用于在两个侧边缘44之间分配载荷。应当理解的是，这仅仅是示例构型，而且加强轨道50的数目和定位可以不同并可以基于特定车辆应用的特定要求。上面板30还包括一个或更多个弯曲线54，所述一个或更多个弯曲线54可以提供附加的结构刚度。弯曲线54还可以提供间隙以容纳电池隔室14内的电池单元或其他部件。

图3示出了具有结合式电池框架20的BIW 10的分解侧视图。具体地，图3示出了结合式覆盖件22和下托盘24的细节。如图3中所示，结合式覆盖件22包括多个柱60，所述多个柱60从上面板30向上延伸以用于安装内部部件(未示出)，比如座椅、装饰部件、加热/通风/空气调节(HVAC)部件等。结合式覆盖件22还包括柱支承件62，柱支承件62与柱60中的相应的一个柱60相反定位并且向下延伸至下托盘24，以对施加至柱60的载荷进行分配。应当理解的是，柱60仅仅是结构支承件的示例，并且结构支承件可以采取其他形式，比方说例如凸耳、螺母、杆等。

图3还示出了下托盘24的一些细节，包括下周缘壁72和管状构件75。下托盘24可以使用一个或更多个紧固件比如螺钉、螺母、螺栓、销、凸片、闩锁等选择性地附接至结合式覆盖件24，以便于封围电池隔室14。

图4是具有结合式电池框架20的BIW 10的分解立体图。图4示出了下托盘24的附加细节，包括与结合式覆盖件22的上面板30平行延伸的下面板70。下托盘24还包括围绕下面板70延伸并从下面板70向上延伸的下周缘壁72。从下周缘壁72以与下面板70平行并间隔开的方式向外延伸有下周缘凸缘74。下周缘凸缘74限定有多个第二安装孔76，所述多个第二安装孔76可以沿着整个下周缘凸缘76彼此间隔开。管状构件75沿着下托盘24的至少一个边缘延伸。在一些实施方式中，并且如图4中所示，管状构件75沿着下托盘24的前边缘延伸，位于下周缘壁72的外侧部。然而，下托盘24可以包括沿着一个或更多个其他边缘和/或围绕整个下周缘壁72的管状构件75。

图5A是BIW横截面图，其中，结合式电池框架20是处于拆卸构型，可以例如在BIW中安装电池组16时使用该结合式电池框架20。图5B是BIW的横截面图，其中，结合式电池框架处于组装构型。

图5A至图5B示出了管状构件75，该管状构件75包括顶部孔77，该顶部孔77与下周缘凸缘74的第二安装孔76中的一个第二安装孔76对准以接纳穿过其中的螺栓90。管状构件75还包括下部孔78，下部孔78可以比顶部孔77大并且构造成提供入口以供螺栓90和使螺栓90转动的工具进行安装。管状构件75包括从管状构件75的下表面向外延伸的突出部79。突出部79可以沿着管状构件的长度延伸，并且可以构造成以焊接或其他方式与下面板70的下表面附接，以用于将管状构件75与下面板70和下周缘壁72固定，下面板70和下周缘壁72可以由诸如金属的单件材料一体地形成。

BIW 10的部件12包括沿着车辆的下侧部延伸的门槛面板80、82、84、86。类似的门槛面板80、82、84、86可以沿着车辆的每个侧部的下边缘延伸。门槛面板80、82、84、86包括门槛底板80、下壁82、内壁84和门槛上部86。门槛底板80在水平面中延伸以限定门槛面板80、82、84、86的下端部。下壁82从门槛底板80大致向上并向内延伸。内壁84从下壁82以上竖向向上地延伸，并且门槛上部86从内壁84向上并向外延伸得更远。

结合式覆盖件22附接至门槛面板80、82、84、86，其中，结合式覆盖件22的上周缘凸缘34沿着门槛底板80的下表面布置并与门槛底板80的下表面相邻布置，并且其中，结合式覆盖件22的上周缘壁32沿着下壁82的内表面布置。门槛底板80的上表面附接有焊接螺母88，并且焊接螺母88与第一安装孔36中的相应的一个第一安装孔对准以用于接纳诸如螺栓90的紧固件并用于将下托盘24保持至结合式覆盖件22和门槛面板80、82、84、86。应当理解的是，可以使用其他类型的紧固件，比如用与螺栓或螺纹柱接合的螺钉或螺母来代替焊接螺母88。

具有L形横截面的支承轨道92包括水平部分93和竖向部分94。支承轨道92可以由诸如金属的单件材料形成，该单件材料可以被弯曲以形成L形横截面。支承轨道92的水平部分93覆盖在结合式覆盖件22的上面板30，并且向外延伸超过上周缘壁32，并且例如通过焊接与结合式覆盖件22的上面板30连接。支承轨道92的竖向部分94沿着内壁84的内表面延伸并抵接内壁84的内表面延伸，并且例如通过焊接来连接至内壁84的内表面。因此，支承轨道92进一步将结合式覆盖件22联接至门槛面板80、82、84、86，并在结合式覆盖件22与门槛面板80、82、84、86之间提供载荷路径。

下托盘24包括内部托盘96，该内部托盘96在电池隔室14内与下面板70平行并间隔开地延伸。内部托盘96构造成支承电池组16并且包括一个或更多个肋部97，所述一个或更多个肋部97用以提供结构刚度并且/或者在电池组16下方提供空气间隙。

根据本公开的一个方面，结合式电池框架20可以在两个相对的门槛面板80、82、84、86之间沿着两个相对的门槛面板80、82、84、86的全部或基本上全部的长度提供唯一的结构支承。结合式电池框架20可以封围车辆的底板，并且可以提供所需的刚度和强度以承受操作载荷和碰撞载荷。结合式电池框架20可以提供用于对诸如乘客座椅和装饰部件的车辆内部部件进行附接的安装结构。

根据本公开的另一方面，结合式电池框架20可以保持一个或更多个电池组16及辅助设备，比如电池冷却装置、导体、以及用于对电池组16的充电和放电进行操纵的电力电子装置。

出于说明和描述的目的已经提供了实施方式的前述描述。前述描述并非意在是穷举的或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是即使没有具体示出或描述，特定实施方式的各个元件在适用的情况下也是可互换的并且可以在所选定的实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式变化。这样的变型不应被视为偏离本公开，并且所有这样的改型意在被包括在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种车辆的车身结构，所述车身结构包括：

结合式覆盖件，所述结合式覆盖件包括上面板，所述上面板被上周缘壁环绕以限定用于保持电池组的电池隔室，所述上面板限定所述车辆的底板；以及

下托盘，所述下托盘选择性地附接至所述结合式覆盖件以封围所述电池隔室，并且包括与所述结合式覆盖件的所述上面板平行延伸的下面板。

2.根据权利要求1所述的车身结构，还包括沿着所述车辆的两个相对下侧部中的每个下侧部延伸的门槛面板；并且

其中，所述结合式覆盖件在所述车辆的所述门槛面板之间从一侧延伸至另一侧以在碰撞事件中提供载荷路径。

3.根据权利要求1所述的车身结构，其中，所述结合式覆盖件构造成对所述车辆的内部中的座椅进行支承。

4.根据权利要求3所述的车身结构，其中，所述结合式覆盖件还包括多个结构支承件，所述多个结构支承件附接至所述上面板以用于安装所述座椅。

5.根据权利要求4所述的车身结构，其中，所述多个结构支承件包括从所述上面板向上延伸的柱。

6.根据权利要求4所述的车身结构，其中，所述结合式覆盖件还包括多个柱支承件，所述多个柱支承件与所述多个结构支承件中的相应的一个结构支承件相反定位，并向下延伸至所述下托盘以分配施加至所述多个结构支承件的载荷。

7.根据权利要求1所述的车身结构，其中，所述结合式覆盖件还包括上周缘壁和上周缘凸缘，所述上周缘壁环绕所述上面板的至少一部分，所述上周缘凸缘从所述上周缘壁以与所述上面板平行并间隔开的方式向外延伸；

其中，所述下托盘还包括下周缘壁和下周缘凸缘，所述下周缘壁围绕所述下面板的至少一部分延伸并从所述下面板的所述至少一部分向上延伸，所述下周缘凸缘从所述下周缘壁向外延伸；并且

其中，所述下托盘的所述下周缘壁构造成被固定成与所述结合式覆盖件的所述上周缘壁平行并邻接，以封围所述电池隔室。

8.根据权利要求1所述的车身结构，还包括：

门槛面板，所述门槛面板包括在水平面中延伸的门槛底板和从所述门槛底板大致向上且向内延伸的下壁；

其中，所述结合式覆盖件还包括上周缘壁和上周缘凸缘，所述上周缘壁环绕所述上面板的至少一部分，所述上周缘凸缘从所述上周缘壁以与所述上面板平行并间隔开的方式向外延伸；并且

其中，所述结合式覆盖件附接至所述门槛面板，其中，所述结合式覆盖件的所述上周缘凸缘沿着所述门槛底板的下表面布置并与所述门槛底板的所述下表面相邻，并且其中，所述结合式覆盖件的所述上周缘壁沿着所述下壁的内表面布置。

9.根据权利要求8所述的车身结构，还包括：

所述结合式覆盖件的所述上周缘凸缘限定有第一安装孔；以及

焊接螺母，所述焊接螺母附接至所述门槛底板的上表面，并且与所述第一安装孔对准以接纳紧固件并将所述下托盘保持至所述结合式覆盖件和所述门槛面板。

10.根据权利要求8所述的车身结构，还包括：

所述门槛面板还包括内壁，所述内壁从所述下壁以上竖向向上地延伸；以及

支承轨道，所述支承轨道与所述门槛面板的所述内壁中的每个内壁附接并且与所述结合式覆盖件附接，以将所述门槛面板与所述结合式覆盖件联接并且在所述门槛面板与所述结合式覆盖件之间提供载荷路径。

11.根据权利要求10所述的车身结构，其中，所述支承轨道具有包括水平部分和竖向部分的L形横截面，所述支承导轨道的所述水平部分覆盖所述结合式覆盖件的所述上面板并与所述结合式覆盖件的所述上面板连接，并且所述支承轨道的所述竖向部分沿着所述内壁的内表面延伸并抵接所述内壁的所述内表面并与所述内壁的所述内表面连接。

12.根据权利要求1所述的车身结构，其中，所述下托盘还包括管状构件，所述管状构件沿着所述下托盘的至少一个边缘延伸。

13.根据权利要求12所述的车身结构，其中，所述管状构件包括突出部，所述突出部从所述管状构件的下表面向外延伸并附接至所述下面板的下表面，以将所述管状构件固定至所述下托盘的所述下面板。

14.根据权利要求1所述的车身结构，其中，所述结合式覆盖件还包括上周缘壁和上周缘凸缘，所述上周缘壁环绕所述上面板的至少一部分，所述上周缘凸缘从所述上周缘壁以与所述上面板平行并间隔开的方式向外延伸；

其中，所述结合式覆盖件的所述上周缘凸缘限定有第一安装孔；

其中，所述下托盘还包括下周缘壁和下周缘凸缘，所述下周缘壁环绕所述下面板的至少一部分延伸并从所述下面板的所述至少一部分向上延伸，所述下周缘凸缘从所述下周缘壁以与所述下面板平行并间隔开的方式向外延伸；并且

其中，所述下周缘凸缘限定有第二安装孔，所述第二安装孔与所述上周缘凸缘的所述第一安装孔对准，以通过所述第一安装孔和所述第二安装孔中的每一者来接纳紧固件以将所述下托盘保持至所述结合式覆盖件。

15.一种用于车辆的电池框架，包括：

结合式覆盖件，所述结合式覆盖件包括上面板，所述上面板被上周缘壁环绕以限定用于保持电池组的电池隔室；

下托盘，所述下托盘选择性地附接至所述结合式覆盖件以封围所述电池隔室，并且包括与所述结合式覆盖件的所述上面板平行延伸的下面板；并且

其中，所述结合式覆盖件的所述上面板构造成连接至所述车辆的两个相对的门槛面板中的每个门槛面板并横跨在所述两个相对的门槛面板之间，并且在所述两个相对的门槛面板之间提供载荷路径。