CN208264351U - 一种基于电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块，包括相互组合形成中空门槛的门槛内、外板，所述门槛内板贴靠并固定于车横梁；还包括设置于门槛内的横向承载件和门槛加强板；所述门槛横向承载件为板状，其一面贴合固定于门槛内板，另一面上设置若干至少部分水平的肋板；所述肋板沿门槛横向承载件长度方向延伸，临近肋板之间插接门槛加强板；所述门槛加强板内部具有与门槛长度方向同向延伸的中空结构，其中设置有若干隔板，所述隔板竖直地排布于门槛加强板本体长度方向。本实用新型有益效果是结构模块化简单，防护性能保持稳定，可拓展性强，适用于纯电动车，同样适用于其他能源模块置于乘员舱底部，且需要车身门槛结构保护的车型。

Description

一种基于电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块

技术领域

本实用新型属于汽车被动安全领域，涉及在侧面碰撞中较为恶劣的侧面柱碰工况下，针对纯电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块。

背景技术

随着世界能源危机及环保问题的日益突出，世界各国大力投入新能源汽车的研发。特别是发展电动汽车已成为全球的共识。和传统的内燃机汽车相比，纯电动车有着先天的不足。因车子里要放大量的电池组，其车身结构和传动汽车不同，除了与传统汽车相同的安全问题，电动汽车还存在一些特殊安全问题，主要体现在以下三个方面：

第一，大质量的车载储能电池及其相关系统对车辆整体结构安全性及乘员、第三方的潜在机械危害；

第二，高能量的车载能源系统的潜在危险如挤压爆炸、短路起火、电解液泄漏等；

第三，高电压系统带来的潜在触电伤害。

在正常条件下动力电池ESS性能稳定，失效的可能性小，但是在受外物撞击时，有可能发生起火、爆炸、释放有毒有害气体、电弧等情况。在这样的情况下动力电池系统自身的电气相关安全性能防护措施显得尤为必要且重要。电动汽车的先天不足，除了动力电池框架的抗撞性的进一步提升外，更需要强调车身防撞性，对车身材料的要求更高，特别是动力电池布置的位置，需要考虑特别的防撞装置。为了避免电动汽车这些潜在伤害和危险的发生，电动汽车的设计开发及生产技术人员不断努力从主动安全、被动安全等方面入手进行电动汽车的研发与试制。其中被动安全方面采取的主要措施是：高压电系统自动降压与切断系统、动力电池的保护装置、结构安全的匹配计算等。

目前来看，提高电动汽车安全性的方法除了对电池组加强保护之外，短期内很难有实质性的技术出现，因为，即使是在碰撞发生瞬间将电路系统都自动切断，电池组本身也会在外力挤压的情况下发生起火燃烧，甚至爆炸的现象。而在这方面，国外的经验是使用碳纤维等高强度复合材料对电池组加以包裹保护，但是此种做法成本太高，难以在量产民用车型上大规模推广使用。当前较为广泛量产的民用电动车型，主要有Tesla Model_S，Rissan Leaf，DENZA，ERX5等，其动力电池ESS布置于乘员舱底部，这种状况下，车身门槛总成成为电动车侧面碰撞的首要防撞结构，也是最重要的电动车侧面碰撞防护结构。在车辆侧面碰撞过程中，特别是侧面柱碰中，车身门槛总成的抗撞性能，尤其是撞击位置的抗撞性能，直接决定动力电池包受撞程度，即门槛总成抗撞性与动力电池系统的安全性密切相关。而门槛总成的抗撞性能，主要取决于撞击位置的门槛内部加强板模块决定。另外现实中，车辆侧面柱碰比如甩尾撞电线杆，撞击位置的随机不确定性，基于消费者安全考虑，势必需要保证门槛加强模块从前至后整个长度方向上的抗撞性能，这样才能保证电动车碰撞安全性能的稳定性。再者，基于成本及效率，全球汽车企业新车型的研发均以架构模块化设计研发，在架构平台开发涉及的众多新车型中，涵盖了许多传统车型以及纯电动车型。而电动车型，基本是采取区别对待方法，一款电动车，一个门槛加强模块设计概念，一一对应，未能基于架构共用件角度考虑的门槛加强模块。导致产品开发费用的额外消耗。门槛加强模块设计未具有架构平台共用特性。第三，当前各汽车生产企业，特别是国内各主机厂，其对电动车的研发大都是基于传统车型平台为基础展开。而传统车型的门槛总成结构比较简单，门槛内/外板形成门槛主体，再加上内部形形色色的加强板形成各种款式的门槛总成。通常传统车门槛内部加强板均为局部支架式防护，基于成本、重量考虑，未能体现整个门槛总成从前至后全方位的侧面防护考虑，或者实现了全方位防护，但存在设计局限性，仅适合具体的某款车应用，无法适用于架构平台设计共用化。目前乘用车上主要有以下门槛加强结构：

1)公开号为CN201736772U的一种车辆门槛加强模块公开，门槛内部结构为局部加强，不能从前之后的全方位防护。

2)公开号为CN206317898U的车辆门槛加强装置以及车辆门槛，门槛为局部加强方式，存在片片之间间隔，柱碰性能不稳定。

3)公开号为CN106542002A的一种车辆门槛加强件，门槛内部加强区域相对较大，凸台之间存在空位，柱碰性能不稳定，且结构复杂，无法多车型共用。

4)CN206317897U门槛加强组件，门槛内部结构属于局部结构，无法保证全方位无差异化的侧面柱碰防护。

以上叙述，均体现了目前电动车车型研发过程中首先要考虑并解决的困难之处，特别是架构模块设计涉及的难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，解决门槛差异化设计困难问题的同时，确保车辆侧面碰撞性能达到安全标准。

为达到上述发明目的，提供一种基于电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块，包括相互组合形成中空门槛的门槛内、外板，所述门槛内板贴靠并固定于车横梁，还包括设置于门槛内的横向承载件和门槛加强板；所述门槛横向承载件为板状，其一面贴合固定于门槛内板，另一面上设置若干至少部分水平的肋板；所述肋板沿门槛横向承载件长度方向延伸，临近肋板之间插接门槛加强板；所述门槛加强板内部具有与门槛长度方向同向延伸的中空结构，中空结构中设置有若干隔板，所述隔板竖直地排布于门槛加强板本体长度方向。

优选的，所述隔板平行于所述门槛横向承载件。

优选的，同一门槛加强板内的两相邻隔板与所述门槛加强板组合形成截面为方腔型的结构。

优选的，所述门槛加强板上下表面均呈水平布置；所述肋板均呈水平布置。

优选的，所述临近肋板之间的间距相等。

优选的，所述门槛内板与横向支撑件之间采用铆接连接固定。

铆接时，所述门槛内板与横向支撑件可以一起铆接至门槛加强板4以增强连接强度。

优选的，所述门槛加强板与门槛外板之间采用螺栓连接固定。

门槛横向承载件为碰撞载荷传递主体，同时提高门槛内板轴向抗弯性能，防止门槛内翻，最终保证载荷传递有效性。

门槛横向承载件的横向翻边，即肋板，可作为门槛加强板沿竖直方向支撑作用，同时也有利于门槛加强板沿的定位安装，进一步提升抗弯性能。

门槛加强板的横向方腔型结构，有利于加强板横向逐级压溃变形，同时也有利于整体变形模式的控制，避免横向压溃变形时产生竖直方向的弯曲变形。通过该设计模块，可以满足不同轴距，不同整备质量电动车的侧面防护需求。

肋板间距相等的组合实现模块化替换的插槽结构。

门槛内板与横向支撑件之间铆接的形式能在插接后形成永久连接，避免变形过程中产生脱出，另一方面也避免其他连接形式中会产生的变形。

门槛加强板与门槛外板之间采用螺栓连接固定，提供了连接稳固性，同时能够随意调整门槛加强板与门槛外板之间的间隙，使得门槛能够适配多重模块化的门槛加强板，比如门槛加强板离门槛外板越远就能提供较高的硬度，防止轻易变形。螺栓连接不仅为竖直方向上对门槛加强板固定作用，提高结构耐久性能以及门槛总成整体刚度。同时也防止侧面柱碰过程中门槛加强板在竖直方向上的滑移，保证碰撞安全性能的稳定性。

本实用新型的有益效果是结构模块化简单，防护性能保持稳定，可拓展性强。不仅适用于纯电动车，同样也适用于其他能源模块置于乘员舱底部，且车身门槛结构需要保护的车型。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图。；

图2为本实用新型的截面示意图；

图3为本实用新型的横向承载件结构示意图；

图4为本实用新型的门槛加强板结构示意图。

其中：

1-门槛内板 2-门槛外板 3-横向承载件

4-门槛加强板 5-肋板 6-隔板

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

根据图1至图3所示的一种基于电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块，包括相互组合形成中空门槛的门槛内板1、门槛外板2，所述门槛内板1贴靠并固定于车横梁，还包括设置于门槛内的横向承载件3和门槛加强板4；所述门槛横向承载件3为板状，其一面贴合固定于门槛内板1，另一面上设置若干至少部分水平的肋板5；所述肋板5沿门槛横向承载件3长度方向延伸，临近肋板5之间插接门槛加强板4；所述门槛加强板4内部具有与门槛长度方向同向延伸的中空结构，中空结构中设置有若干隔板6，所述隔板6竖直地排布于门槛加强板4本体长度方向。所述隔板6平行于所述门槛横向承载件3。同一门槛加强板4内的两相邻隔板6与所述门槛加强板4组合形成截面为方腔型的结构。所述门槛加强板4上下表面均呈水平布置；所述肋板5均呈水平布置。所述临近肋板5之间的间距相等。所述门槛内板1与横向支撑件3之间采用铆接连接固定，铆接时可以一起铆接至门槛加强板4以增强连接强度，固定点设计为三处，即前后两端，以及中部。所述门槛加强板4与门槛外板2之间采用螺栓连接固定，分为前后两端以及中部，共三处连接。

经CAE仿真模拟，在侧面柱碰过程中，从前至后，整个车辆纵向，通过应用该发明设计结构，均能很好的保护动力电池系统，不存在弱点区域，满足纵向全方位的电池保护要求。

CAE结果表明：

1、在钢制门槛内板1厚度较薄情况下，明显提高了门槛抵抗内倒的翻转变形能力，整个碰撞过程中，门槛仅发生整体轻微轴向翻转现象，未发生门槛内板1高度方向上自我局部翻转现象；

2、门槛加强板1在碰撞过程中产生弯曲变形，未发现明显的竖直方向滑移而导致变形不佳现象；

3、门槛总成整体受刚性柱碰撞发生弯曲变形，但车辆顶盖纵梁几乎不变形，充分说明采用该门槛结构设计，门槛总成弯曲侵入量不大。

4、通过架构平台不同整备质量车型的柱碰分析，采用不同加强模块组合的门槛总成，能够满足跑车、轿车、SUV电动车型的动力电池侵入防护要求。实现架构平台开发，门槛加强模块设计共用需求。

1-门槛内板2-门槛外板3-横向承载件

4-门槛加强板5-肋板6-隔板

横向承载件3通常为挤压铝型材，其中板状结构为碰撞载荷传递主体，同时提高门槛内板1轴向(X)向抗弯性能，防止门槛内翻，最终保证载荷传递有效性。横向承载件3的横向翻边，即肋板5，可作为门槛加强板4竖直方向支撑作用，同时也有门槛加强板4的定位安装，进一步提升抗弯性能。

在架构研发中，门槛加强板4可作为标准件，根据架构平台涉及车型的整备质量带宽需求，选择1～3件组成，形成不同组合的门槛加强模块，结合门槛内外板1、2组合成不同的门槛总成应用于不同的车型。如同一架构平台下，跑车系列因整备质量较轻，可采用一个标准件，轿车系列整备质量稍高，可以采用两个标准件，SUV/MPV系列通常质量较大，可以采用三个标准件。基于轻量化需要，门槛加强板4采用铝合金材质，挤压成型工艺生产，根据车辆门槛长度需求裁剪适当长度即可，在架构平台设计研发中仅需优化零件厚度即可。一个门槛加强板或两个门槛加强板4，其在竖直方向上的安装位置选择，根据车型座椅横梁等支撑门槛高度来定。门槛加强板4水平位置的门槛内板1内侧有横梁结构直接支撑，这样可以更好的将碰撞载荷传递至非被撞侧。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种基于电动汽车架构开发的差异化门槛加强模块，包括相互组合形成中空门槛的门槛内、外板，所述门槛内板贴靠并固定于车横梁，其特征在于，还包括设置于门槛内的横向承载件和门槛加强板；所述门槛横向承载件为板状，其一面贴合固定于门槛内板，另一面上设置若干至少部分水平的肋板；所述肋板沿门槛横向承载件长度方向延伸，临近肋板之间插接门槛加强板；所述门槛加强板内部具有与门槛长度方向同向延伸的中空结构，中空结构中设置有若干隔板，所述隔板竖直地排布于门槛加强板本体长度方向。

2.根据权利要求1所述的差异化门槛加强模块，其特征在于，所述隔板平行于所述门槛横向承载件。

3.根据权利要求1所述的差异化门槛加强模块，其特征在于，同一门槛加强板内的两相邻隔板与所述门槛加强板组合形成截面为方腔型的结构。

4.根据权利要求1所述的差异化门槛加强模块，其特征在于，所述门槛加强板上下表面均呈水平布置；所述肋板均呈水平布置。

5.根据权利要求1所述的差异化门槛加强模块，其特征在于，所述临近肋板之间的间距相等。

6.根据权利要求1所述的差异化门槛加强模块，其特征在于，所述门槛内板与横向支撑件之间采用铆接连接固定。

7.根据权利要求1所述的差异化门槛加强模块，其特征在于，所述门槛加强板与门槛外板之间采用螺栓连接固定。