CN117841638A - 结构总成和具有结构总成的车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供“结构总成和具有结构总成的车辆”。一种用于电动车辆的结构总成包括电池结构、一对安装结构、下紧固件和上紧固件。所述电池结构被配置为容纳电力存储单元。每个安装结构被固定到所述电池结构的相应侧。每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的下部部分和车辆车身的相应下边梁的底部部分。每个上紧固件延伸穿过所述相应下边梁的上部部分和所述相应安装结构的顶部部分。所述上紧固件在上附接点处固定所述电池包和所述车辆车身并且所述下紧固件在下附接点处固定所述电池包和所述车辆车身。所述下附接点在竖向上偏离所述上附接点。

Description

结构总成和具有结构总成的车辆

技术领域

本公开涉及一种结构总成和具有结构总成的车辆。

背景技术

本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

降低汽车燃料消耗和排放的需求在文献中已有大量记载。因此，已经开发出电动车辆以显著减少对内燃发动机的依赖。通常，电动车辆不同于常规的机动车辆，因为它们由一个或多个具有例如锂离子电池或任何其他合适的电力存储单元的可再充电电池包驱动。电池包通常为一个或多个马达供电以驱动一组车轮。对于能够长距离行驶的电动车辆(例如，能够行驶超过500英里的电动车辆)，电池包的尺寸和重量通常较大。根据相对于电动车辆其余部分的安装位置，电池包可能容易受到各种车辆载荷的影响。

将可再充电电池包集成到现有车辆的结构中并且在多种工况下提供高效的载荷路径可能是具有挑战性的，这主要是由于电池包的重量增加以及它们在车辆中更大的占地面积。

本公开解决了与电动车辆中可再充电电池包的集成相关的这些和其他问题。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述并且不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

在一种形式中，本公开提供了一种用于电动车辆的结构总成，所述结构总成包括车辆车身、电池结构、一对安装结构、下紧固件和上紧固件。所述车辆车身包括相对的下边梁。所述电池结构设置在所述相对的下边梁之间并且被配置为容纳电力存储单元。所述对安装结构中的每个安装结构被固定到所述电池结构的相应侧。每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的下部部分和所述车辆车身的相应下边梁的底部部分以将电池包固定到所述车辆车身。每个上紧固件延伸穿过所述相应下边梁的上部部分和所述相应安装结构的顶部部分以将所述电池包固定到所述车辆车身。所述上紧固件在上附接点处固定所述电池包和所述车辆车身并且所述下紧固件在下附接点处固定所述电池包和所述车辆车身。所述下附接点在竖向上偏离所述上附接点。

在以上段落的结构总成的变型中，所述结构总成可以单独或组合实现：上紧固件位于下紧固件的内侧；相应下边梁和相应安装结构以并排配置布置；相应下边梁的宽度大于相应安装结构的宽度；相应下边梁和相应安装结构包括内部加强构件；相应下边梁的高度大于相应安装结构的高度；相应下边梁包括第一主体部分和第一凸缘部分，第一凸缘部分从第一主体部分向内延伸并且接合电池结构；相应安装结构包括第二主体部分和第二凸缘部分，第二凸缘部分从第二主体部分向外延伸并且接合相应下边梁；第一主体部分和第二主体部分彼此间隔开；第一主体部分和第二主体部分包括内部加强构件；相应下边梁支撑在相应安装结构的第二凸缘部分上；每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的第二凸缘部分和车辆车身的相应下边梁的底部部分；并且每个上紧固件延伸穿过相应下边梁的第一凸缘部分和相应安装结构的顶部部分。

在另一种形式中，本公开提供了一种用于电动车辆的结构总成，所述结构总成包括车辆车身、电池结构、一对安装结构、下紧固件和上紧固件。所述车辆车身包括相对的下边梁。每个下边梁包括第一主体部分和第一凸缘部分。第一凸缘部分从第一主体部分向内延伸。所述电池结构设置在所述相对的下边梁之间并且被配置为容纳电力存储单元。所述对安装结构中的每个安装结构被固定到电池结构的相应侧并且包括第二主体部分和第二凸缘部分。第二凸缘部分从第二主体部分向外延伸。每个下紧固件延伸穿过第二凸缘部分和车辆车身的相应下边梁的底部部分以将电池包固定到车辆车身。每个上紧固件延伸穿过相应下边梁的第一凸缘部分和相应安装结构的顶部部分，以将电池包固定到车辆车身。上紧固件位于下紧固件的内侧。

在又一种形式中，本公开提供了一种用于电动车辆的结构总成，所述结构总成包括电池结构、一对安装结构、下紧固件和上紧固件。电池结构设置在相对的下边梁之间并且被配置为容纳电力存储单元。所述对安装结构中的每个安装结构被固定到所述电池结构的相应侧。每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的下部部分并且被配置为延伸穿过相应下边梁以将电池包固定到车辆车身。每个上紧固件被配置为延伸穿过相应下边梁并且延伸穿过相应安装结构的顶部部分以将电池包固定到车辆车身。上紧固件位于下紧固件的内侧。下紧固件沿着电动车辆的纵向方向对准。

根据本文中提供的描述，另外的适用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅意图用于说明目的，而不意在限制本公开的范围。

附图说明

为了可很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：

图1是根据本公开的原理的包括车辆车身和电池结构的车辆的横截面透视图；

图2是固定到图1的车辆车身的电池结构的仰视图；

图3是固定到图1的电池结构的车辆车身的一部分的横截面视图；

图4A和图4B是组装到图1的车辆的车辆车身的电池结构的横截面视图；以及

图5是固定到图1的电池结构的车辆车身的一部分的横截面视图。

本文描述的附图仅用于说明目的，而不意在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开、应用或用途。应理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相似或对应的零件和特征。

参考图1，提供诸如电动车辆的车辆10。在所提供的示例中，电动车辆是电池电动车辆(BEV)。在其他示例中，电动车辆可以是混合动力电动车辆(HEV)、插电式电动车辆(PHEV)或燃料电池车辆。车辆10包括车辆车身12和电池结构14。车辆车身12包括前端(未示出)、多个支柱(例如，A柱(未示出)、B柱36b、C柱36c(示出了其中的一个)、铰链柱(未示出))、车顶纵梁38和下边梁40。在一个示例中，前端包括在相对于车辆10的纵向方向的横向方向上延伸的保险杠结构(未示出)。

A柱、B柱36b、铰链柱、下边梁40和车顶纵梁38配合以限定车辆车身14中的前车门开口(未示出)。B柱36b、C柱36c、下边梁40和车顶纵梁38配合以限定车辆车身12中的后车门开口42。车门(未示出)可旋转地联接到车辆车身12(例如，铰链柱或B柱36b)以在关闭位置和打开位置(未示出)之间旋转，在所述关闭位置，车门设置在前车门开口或后车门开口42内，在所述打开位置，车门从前车门开口或后车门开口42移除。车辆车身12还包括在电池结构14上方延伸的横向构件35。

每个下边梁40是细长的并且沿着车辆10的纵向方向延伸。下边梁40的前端容纳在相应铰链柱内或以其他方式固定到相应铰链柱(即，下边梁40的前端可以设置在相应铰链柱的空腔内)。

参考图3、图4A和图4B，下边梁40被固定(例如，焊接或紧固)到车辆车身12的横向构件35，并且包括主体部分44和凸缘部分46。主体部分44包括外侧竖直壁48、内侧竖直壁50以及将外侧竖直壁48和内侧竖直壁50彼此连接的内部加强构件52。在所示的示例中，内部加强构件52包括在水平方向上延伸并且将外侧竖直壁48和内侧竖直壁50彼此连接的腹板。在一些配置中，除了水平方向之外或代替水平方向，内部加强构件52还可以在倾斜方向上延伸。在其他示例中，代替内部加强构件52或除了内部加强构件之外，还可以提供泡沫材料以在车辆侧面碰撞事件期间进一步吸收能量。

凸缘部分46从主体部分44的上部部段56朝向电池结构14向内延伸，并且设置在电池结构14和横向构件35之间。换句话说，凸缘部分46从主体部分44的内侧竖直壁50向内延伸，并且在电池结构14的盖58上方并且与所述盖重叠。凸缘部分46是平坦的并且限定沿着水平方向延伸的平面X1(图3)。

电池结构14可以设置在车辆10的各个位置并且可以经由多个紧固件60a、60b、60c、60d(图5中示出了60d)固定到车辆车身12。在所提供的示例中，紧固件60a、60b、60c、60d是螺纹紧固件(例如，螺栓或机器螺钉)，但是也可以使用其他类型的紧固件。以此方式，电池结构14由车辆车身12在多个平面中的附接点处支撑(如下面更详细讨论的)，并且远离车辆10的乘客舱和货物隔室(未示出)，因此不占用原本可用于乘客或货物的空间。电池结构14为一个或多个马达供电来驱动一组驱动轮。例如，电池结构14可以为后马达(未示出)供电以经由后车桥(未示出)驱动一组后轮中的后轮(未示出)，和/或可以为前马达(未示出)供电以经由前车桥(未示出)驱动一组前轮中的前轮(未示出)。

参考图2至图4B，电池结构14包括一个或多个电池阵列66、电池托盘或壳体68、以及安装结构或框架70a、70b、70c。电池壳体68是外壳，所述外壳为设置在其中的电池阵列66和诸如冷却管线、支撑支架和布线的其他电池部件(未示出)提供结构性围绕和密封的隔室。电池阵列66设置在电池壳体68内并且可以是可再充电的并且可以包括锂离子电池或任何其他合适的电力存储单元。在一些形式中，电池阵列66在电池壳体68内彼此上下堆叠。

电池壳体68包括盖58、侧壁76和密封件(未示出)。例如，盖58经由机械紧固件(诸如螺栓或螺钉(未示出))可移除地联接到侧壁76。以此方式，盖58可以被移除以维护设置在电池壳体68内的电池阵列。

底壁74支撑设置在电池壳体68内的电池阵列66并且固定到侧壁76的下部部分。例如，底壁74经由焊接、粘合剂或任何其他合适的附接方式固定到侧壁76和/或安装结构70a、70b、70c的下部部分。侧壁76例如经由冲压制造，并且在竖直方向上延伸。侧壁76限定电池壳体68的外边界并且经由例如焊接或粘合剂彼此固定。密封件围绕电池壳体68的侧壁76的周边设置并且与侧壁76和盖58接合。以此方式，阻止了流体、碎屑和其他材料进入电池壳体68。

例如，每个安装结构70a、70b、70c由金属材料(诸如铝)制成，并且固定到电池壳体68的周边。例如，如图2中所示，安装结构70a固定到电池壳体68的侧面，安装结构70b固定到电池壳体68的前端，并且安装结构70c固定到电池壳体68的后端。每个安装结构70a、70b、70c还被配置为将电池壳体68安装到车辆车身12。安装结构70a基本上在电池壳体68的侧面的整个长度上延伸，安装结构70b基本上在电池壳体68的前端的整个长度上延伸，并且安装结构70c基本上在电池壳体68的后端的整个长度上延伸。

参考图3、图4A和图4B，每个安装结构70a包括主体部分80和凸缘部分82。在所示的示例中，主体部分80接合相应下边梁40的主体部分44。在一些形式中，主体部分80与相应下边梁40的主体部分44间隔开。在一些形式中，主体部分80的宽度基本上等于或大于相应下边梁40的主体部分44的宽度。在所示的示例中，主体部分80的宽度小于相应下边梁40的主体部分44的宽度。主体部分80的高度还小于相应下边梁40的主体部分44的高度。主体部分80包括外侧竖直壁84、内侧竖直壁86以及将外侧竖直壁84和内侧竖直壁86彼此连接的一个或多个内部加强构件88。

在所示的示例中，内部加强构件88包括在水平方向上延伸并且将外侧竖直壁84和内侧竖直壁86彼此连接的腹板。在一些配置中，除了水平方向之外或代替水平方向，内部加强构件88还可以在倾斜方向上延伸。在其他示例中，代替内部加强构件88或除了内部加强构件之外，还可以提供泡沫材料以在车辆侧面碰撞事件期间进一步吸收能量。

凸缘部分82从主体部分80的下部部段90朝向相应下边梁40向外延伸，并且经由紧固件60a由相应下边梁40的主体部分44支撑。换句话说，凸缘部分82从主体部分80的外侧竖直壁84向外延伸并且接合相应下边梁40的主体部分44的最下部区域。以此方式，相应下边梁40和相应安装结构以并排配置布置。凸缘部分82是平坦的并且限定沿着水平方向延伸的平面X2(图3)。平面X2位于平面X1的下方。换句话说，平面X2可以平行于平面X1并且偏离平面X1。

如图5中所示，安装结构70b包括主体部分92和平坦凸缘部分93。在所示的示例中，主体部分92是固定到车辆仪表板94的下部部分的单个实心结构。车辆仪表板94将车辆10的乘员舱(未示出)与前端(即，车辆10的在传统的前置发动机内燃发动机车辆中被称为发动机舱并且经常被用作电池电动车辆中的“前备厢”的区域)分离。在一些形式中，主体部分92可以具有空腔，所述空腔包括例如设置在其中的内部加强构件(未示出，例如，类似于图3和图4A的内部加强构件52)。凸缘部分93从主体部分92的下部部段朝向前端向外延伸，并且经由紧固件60c由车辆仪表板94支撑。换句话说，凸缘部分93从主体部分92的前向壁98向外延伸并且接合车辆仪表板94的最低区域。

应理解，安装结构70c经由多个紧固件99固定到车辆车身12的后部。在所提供的示例中，紧固件99是螺纹紧固件(例如，螺栓或机器螺钉)，但是也可以使用其他类型的紧固件。以此方式，电池结构14沿着其整个周边固定到车辆车身12。安装结构70c可以与上述安装结构70a、70b类似或相同，因此将不再详细描述。

参考图2和图3，紧固件60a沿着电动车辆10的纵向方向对准(图2)。每个紧固件60a延伸穿过相应安装结构70a的凸缘部分82和相应下边梁40的底部部分，从而形成沿着X2平面将电池结构14固定到车辆车身12的附接点。在所提供的示例中，相应下边梁40的底部部分被攻丝以螺纹接合每个紧固件60a，但是也可以使用其他配置，诸如单独的螺母(未示出)。紧固件60b沿着电动车辆10的纵向方向对准。紧固件60b相对于紧固件60a位于内侧。每个紧固件60b延伸穿过相应下边梁40的凸缘部分46和相应安装结构70a的顶部部分，从而形成沿着平面X1将电池结构14固定到车辆车身12的附接点。在所提供的示例中，相应下边梁40的顶部部分被攻丝以螺纹接合每个紧固件60b，但是也可以使用其他配置，诸如单独的螺母(未示出)。由紧固件60b形成的附接点在竖向上偏离由紧固件60a形成的附接点。

参考图2和图5，紧固件60c沿着安装结构70b的纵向方向对准(即，安装结构70b的纵向方向垂直于电动车辆10的纵向方向延伸)。每个紧固件60c延伸穿过相应安装结构70b的凸缘部分93和仪表板94的底部部分，从而将电池结构14固定到车辆车身12。在所提供的示例中，仪表板94的底部部分被攻丝以螺纹接合每个紧固件60c，但是也可以使用其他配置，诸如单独的螺母(未示出)。紧固件60d沿着安装结构70b的纵向方向对准。紧固件60d相对于紧固件60c位于内侧。每个紧固件60d延伸穿过仪表板94和相应安装结构70b的顶部部分，从而在位于紧固件60c将电池结构14固定到车辆车身12的位置的内侧和上方的位置将电池结构14固定到车辆车身12。在所提供的示例中，相应安装结构70b的顶部部分被攻丝以螺纹接合每个紧固件60d，但是也可以使用其他配置，诸如单独的螺母(未示出)。

参考图4A、图4B和图5，将详细描述用于将电池结构14固定到车辆车身12的方法。首先，电池结构14从下方插入到车辆车身12中。接下来，紧固件60a如上面所描述插入穿过相应安装结构70a和相应下边梁40以将电池结构14固定到车辆车身12，紧固件60c如上面所描述插入穿过相应安装结构70b和仪表板94以将电池结构14固定到车辆车身12，并且紧固件99插入穿过相应安装结构70c和车辆车身12以将电池结构14固定到车辆车身12。接下来，紧固件60b如上面所描述插入穿过相应下边梁40和相应安装结构70a以进一步将电池结构14固定到车辆车身12，并且紧固件60d如上面所描述插入穿过仪表板94和相应安装结构70b以进一步将电池结构14固定到车辆车身12。

本公开的结构总成包括车辆车身12和电池结构14。将电池结构14如本文所公开附接到车辆车身12提供了改善的刚度，以及在车辆碰撞事件期间更高效的载荷路径。将安装结构70a、70b、70c与车辆车身12的下边梁40以并排配置布置还提供封装改善，这导致车辆车身12与地面之间的离地间隙减小。

除非本文另有明确指示，否则指示机械/热性质、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的所有数值在描述本公开的范围时应当理解为由词语“约”或“大约”修饰。出于各种原因期望进行这种修饰，所述原因包括：工业实践；材料、制造和组装公差；以及测试能力。

如本文所使用，短语A、B和C中的至少一者应被解释为使用非排他性逻辑“或”表示逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一者、B中的至少一者以及C中的至少一者”。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此，不脱离本公开的实质的变型意图在本公开的范围内。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明，提供了一种用于电动车辆的结构总成，其具有：车辆车身，其包括相对的下边梁，所述相对的下边梁的每个下边梁包括第一主体部分和第一凸缘部分，第一凸缘部分从第一主体部分向内延伸；电池结构，其设置在相对的下边梁之间并且被配置为容纳电力存储单元；一对安装结构，所述对安装结构中的每个安装结构固定到电池结构的相应侧并且包括第二主体部分和第二凸缘部分，第二凸缘部分从第二主体部分向外延伸；多个下紧固件，每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的第二凸缘部分和车辆车身的相应下边梁的底部部分以将电池包固定到车辆车身；以及多个上紧固件，每个上紧固件延伸穿过相应下边梁的第一凸缘部分和相应安装结构的顶部部分以将电池包固定到车辆车身，其中上紧固件位于下紧固件的内侧。

根据实施例，第一主体部分和第二主体部分彼此间隔开。

根据实施例，第一主体部分和第二主体部分包括内部加强构件。

根据实施例，相应下边梁支撑在相应安装结构的第二凸缘部分上。

根据实施例，相应下边梁和相应安装结构以并排配置布置。

根据本发明，提供了一种用于电动车辆的结构总成，其具有：电池结构，所述电池结构被配置为设置在车辆车身的相对的下边梁之间并且被配置为容纳电力存储单元；一对安装结构，所述对安装结构中的每个安装结构固定到电池结构的相应侧；多个下紧固件，每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的下部部分并且被配置为延伸穿过车辆车身的相应下边梁以将电池包固定到车辆车身；以及多个上紧固件，每个上紧固件被配置为延伸穿过相应下边梁并且延伸穿过相应安装结构的顶部部分以将电池包固定到车辆车身，其中下紧固件沿着电动车辆的纵向方向对准，并且其中上紧固件位于下紧固件的内侧。

根据实施例，相应安装结构包括内部加强构件。

根据实施例，相应安装结构包括主体部分和凸缘部分，凸缘部分从主体部分向外延伸并且接合相应下边梁。

根据实施例，下部部分是凸缘部分，并且其中每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的凸缘部分并且被配置为延伸穿过车辆车身的相应下边梁以将电池包固定到车辆车身。

Claims (14)

1.一种用于电动车辆的结构总成，所述结构总成包括：

车辆车身，其包括相对的下边梁；

电池结构，其设置在所述相对的下边梁之间并且被配置为容纳电力存储单元；

一对安装结构，所述对安装结构中的每个安装结构固定到所述电池结构的相应侧；

多个下紧固件，每个下紧固件延伸穿过相应安装结构的下部部分和所述车辆车身的相应下边梁的底部部分以将电池包固定到所述车辆车身；以及

多个上紧固件，每个上紧固件延伸穿过所述相应下边梁的上部部分和所述相应安装结构的顶部部分以将所述电池包固定到所述车辆车身，

其中所述上紧固件在上附接点处固定所述电池包和所述车辆车身并且所述下紧固件在下附接点处固定所述电池包和所述车辆车身，所述下附接点在竖向上偏离所述上附接点。

2.如权利要求1所述的结构总成，其中所述上紧固件位于所述下紧固件的内侧。

3.如权利要求1所述的结构总成，其中所述相应下边梁和所述相应安装结构以并排配置布置。

4.如权利要求1所述的结构总成，其中所述相应下边梁的宽度大于所述相应安装结构的宽度。

5.如权利要求1所述的结构总成，其中所述相应下边梁和所述相应安装结构包括内部加强构件。

6.如权利要求1所述的结构总成，其中所述相应下边梁的高度大于所述相应安装结构的高度。

7.如权利要求1所述的结构总成，其中：

所述相应下边梁包括第一主体部分和第一凸缘部分，所述第一凸缘部分从所述第一主体部分向内延伸并且接合所述电池结构；并且

所述相应安装结构包括第二主体部分和第二凸缘部分，所述第二凸缘部分从所述第二主体部分向外延伸并且接合所述相应下边梁。

8.如权利要求7所述的结构总成，其中所述第一主体部分和所述第二主体部分彼此间隔开。

9.如权利要求7所述的结构总成，其中所述第一主体部分和所述第二主体部分包括内部加强构件。

10.如权利要求7所述的结构总成，其中所述相应下边梁支撑在所述相应安装结构的所述第二凸缘部分上。

11.如权利要求7所述的结构总成，其中：

每个下紧固件延伸穿过所述相应安装结构的第二凸缘部分和所述车辆车身的所述相应下边梁的所述底部部分；并且

每个上紧固件延伸穿过所述相应下边梁的所述第一凸缘部分和所述相应安装结构的所述顶部部分。

12.如权利要求1所述的结构总成，其中所述下紧固件沿着所述电池结构的纵向方向对准。

13.如权利要求1所述的结构总成，其还包括垂直于所述对安装结构延伸的另一安装结构，所述另一安装结构通过多个仪表板紧固件固定到所述电池结构的端部。

14.如权利要求13所述的结构总成，其中所述仪表板紧固件沿着所述另一安装结构的长度彼此对准。