專利名稱：具有結構化電池組的車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有牽引電動機的車輛，更具體地涉及這種車輛的底盤。
背景技術：
如今一些車輛至少部分地由一個或多個電動機驅(qū)動。這些車輛包括向所述一個或多個電動機提供動力的一個或多個電池組。為了增加車輛的行程，會使電池組很大且很重， 這又不利于車輛的行程。針對于市場增長的接受程度，這些車輛的行程是尤為重要。這將是有利于增加這些車輛的行程。

發(fā)明內(nèi)容
第一方面，本發(fā)明涉及一種用于車輛的車輛底盤與電池組的組合件，該車輛至少部分地由電動機驅(qū)動。該電池組作為結構化構件與底盤結合抵抗一個或多個扭力、橫向向內(nèi)指向的作用力和向下指向的彎力。在一個實施方式中，該底盤包括橫向上間隔開的第一和第二軌道，電池組呈大致矩形并且具有橫側(cè)面，該橫側(cè)面被定位接近于軌道的內(nèi)側(cè)從而增強軌道抵抗橫向向內(nèi)指向的作用力，例如側(cè)向沖擊。更具體地，該車輛的底盤可以包括沿縱向延伸的第一和第二軌道，它們在橫向上被相互間隔開并且各自具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)。該車輛的底盤還包括由殼體支撐的具有多個電池單元的電池組。該電池組呈大致矩形并且被安裝在軌道上，并具有支撐軌道的第一和第二內(nèi)側(cè)的第一和第二橫側(cè)，從而抵抗橫向向內(nèi)指向的作用力。在另一個實施方式中，該底盤包括橫向上間隔開的第一和第二軌道，并且電池組被安裝在第一和第二軌道的底部的多個下部點的位置，這些點在縱向上被間隔開，且包括最接近前部橫向構件(或橫梁)的第一點和最接近后部橫向構件的第二點。更具體地，該車輛的底盤具有沿縱向延伸的第一和第二軌道，它們在橫向上被間隔開并且各自具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)。該車輛的底盤包括一個前部橫向構件、一個后部橫向構件和由殼體支撐的多個電池組成的電池組。第一和第二軌道具有底部，并且電池組在多個下部點處被安裝在第一和第二軌道中的每一個的底部，所述多個下部點在縱向上被間隔開， 且包括最接近前部橫向構件的第一點和最接近后部橫向構件的第二點。


現(xiàn)在，將以結合附圖的實施方式來描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的具有電動機、底盤和電池組形成結構化構件的車輛的側(cè)視圖；圖2是圖1中的車輛下方的車輛透視圖，其示出了電池組的安裝方式；圖3是不同于圖2中電池組安裝在車輛底盤的安裝方式的電池組的前部局部端視圖3a是圖3的局部放大視4
圖4是車輛底盤的透視圖，其示出了圖3中的電池組安裝方式；圖5是不同于圖2中電池組安裝在車輛底盤的安裝方式的電池組的后部局部端視圖；圖6a是用于測試圖2中所示車輛的試驗模型的透視圖，其示出了車輛的計劃路徑的決定；圖6b、6c和6d是圖6a中的所示的試驗模型的透視圖，其示出了車輛沒有電池組、 電池組安裝在軌道的底部和電池組既安裝在軌道底部又安裝在底板上的角偏移；圖7a、7b和7c是圖6a中的所示的試驗模型的局部端視圖，其示出了車輛沒有電池組、電池組安裝在軌道的底部和電池組既安裝在軌道底部又安裝在底板上的角偏移；圖8是不同于圖3中電池組安裝在車輛底盤的安裝方式的電池組的前部局部端視圖；和圖9是不同于圖2中電池組安裝在車輛底盤的安裝方式的電池組的前部局部端視圖。
具體實施例方式參照圖1，其示出了至少部分地由牽引電動機12驅(qū)動的車輛10。該車輛可以由電動機12單獨驅(qū)動，或部分地由電動機12部分地由內(nèi)燃機(未示出)驅(qū)動。備選地，提供內(nèi)燃機(雖然未示出)用于生成電力而驅(qū)動電動機12。除了其它部件，車輛10還包括車輛底盤11(圖2)、牽引電動機12和電池組14。如所示的車輛10不包括汽油機，但是在其它的實施方式中其也可包括汽油機。該牽引電動機12可以是居中定位的牽引電動機，如圖1所示，或者備選地，其也可以是多個牽引電動機中的一個(例如，輪轂電動機)。參照圖2，除了其它部件，該車輛底盤11包括第一軌道16、第二軌道18和底板32。 第一和第二軌道16和18沿縱向延伸并且在橫向上被間隔開。如圖3所示，第一和第二軌道16和18中的每一個具有一個頂部20 (其直接安裝在底板32上)、底部22、外側(cè)M和內(nèi)側(cè)26。參照圖2，前部和后部橫向件觀和四沿橫向延伸并且能防止底盤11橫向變形，它們都位于乘客艙的區(qū)域(即，車輛上容納駕駛員和乘客的部分)。在該實施方式中示出了前橫向構件觀連接于第一和第二軌道16和18。在該實施方式中，后橫向構件四由在30和 31處所示的后軸構成，并且它們支撐整個結構。該電池組14以增強底盤11的強度的方式連接于底盤11。底盤11的強度由一個或多個參數(shù)決定，舉例來說，例如扭轉(zhuǎn)剛度，或例如彎曲剛度，或例如橫向抵抗在乘客艙的區(qū)域中的側(cè)向沖擊。在圖2所示的實施方式中，電池組14增加了上述三個參數(shù)。參照圖3， 電池組14由多個電池34、控制系統(tǒng)36和殼體38構成。該殼體可以38包括結構件40、下部殼體構件42和上部殼體構件44。由于與電池34 —起具有相對大的重量，該結構化構件 40用于增強電池組14的剛度。該結構化構件40可以包括，例如，2”X3”矩形管，其沿下部殼體42的下表面延伸，除此之外，還包括多個1”的正方形管和其它更小的管，其沿著上部殼體42和下部殼體44之一或兩者的表面延伸。該結構化構件40可以由任何合適的材料制造，例如碳鋼。該下部和上部殼體構件42和44自身可以是結構化構件并且從而可以與結構化構件配合以支撐電池34。該下部和上部殼體構件42和44可以是任何合適的結構。例如，它們可以由內(nèi)外環(huán)氧層和中間的輕木層組成的三明治形狀的鑲嵌板構成。該結構化構件40 可以以任何合適的方式被連接到上部和下部殼體構件40，例如通過機械緊固。另外，上部和下部殼體構件42和44以任何合適的方式相互連接，例如通過機械緊固。該結構化構件40 和殼體構件42和44至少一部分被選擇來支撐電池34的重量，根據(jù)其中包含的電池34的數(shù)目其可能會相對重。因此，殼體38可以相對堅固。該電池組14，或更具體地電池組殼體38，可以是任何合適的形狀。例如，該電池組的殼體38具有矩形的截面，其具有基本上沿著電池組的整個長度、優(yōu)選還在前部和后部橫向構件觀和四之間基本沿著第一和第二軌道16和18的整個長度，接近于第一和第二軌道16和18內(nèi)側(cè)沈的橫向側(cè)面41和43。由于殼體38的強度，殼體38增強了第一和第二軌道16和18的抵抗車輛10的側(cè)向沖擊和其它會使側(cè)邊的軌道在向內(nèi)的方向上彎曲的沖擊的能力。該電池組14，或更具體地電池組殼體38，可以以任何合適的方式連接到車輛底盤 11上。例如，如圖2所示，該電池組殼體38的底部可以是多個焊接(或其它方式連接)的橫向撐條46。該橫向撐條46延伸到軌道16和18的底部22。螺釘或其它機械緊固件50 穿過撐條46進入到軌道16和19的底部22。在圖3所示的備選的實施方式中，殼體38自身包括橫向延伸件52，其經(jīng)過第一和第二軌道16和18的下方。結構化構件40(例如，2”X3”鋼梁)沿著橫向延伸件52延伸。 機械緊固件50穿過結構化構件40，穿過間隔件M，最后進入軌道16和18?？梢蕴峁┤魏魏线m的數(shù)目緊固件50以將電池殼體38連接到軌道16和18。例如， 在圖2所示的實施方式中，沿著軌道16和18上的每個設置縱向間隔的八個點，在這些點上八個緊固件50用于將電池組殼體38連接至軌道16和18，該八個點包括接近于前部橫向構件觀的第一點58和接近于后部橫向構件四的第二點60，和其它位于第一和第二點58和 60之間的合適的位置上的其它六個點62。在本實施方式中示出的八個點被設置成四個組， 彼此其間距相等。在圖4所示的實施方式中，電池組殼體38被六個縱向間隔開的點連接至第一和第二軌道16和18的底部，這些點包括第一接近于前部橫向構件洲的第一點58，接近于后部橫向構件四的第二點和四個位于第一和第二點之間的其它點62。在圖4所示的實施方式中，該六個點彼此間距相等，然而，它們可以具有任何適合的距離。圖3示出了接近于電池組14的前端的電池組14連接于軌道16和18的安裝方式。圖5示出了接近于電池組14的后端的電池組14的安裝方式。如圖5所示，電池組14 更高，從而如果該車輛具有內(nèi)燃機的話，就可以利用車輛10中油箱通常會坐落處的空間。在該實施方式中，車輛10 —般被設計為具有內(nèi)燃機，每個軌道16和18由一個OEM 軌道元件66和一個軌道延伸件70構成。當車輛10具有內(nèi)燃機時，按原來的計劃，該OEM 軌道元件是車輛10的底盤的基本軌道。在68所示的該OEM軌道元件66的底部，其高度不適合安裝電池組14。為了使電池組殼體38能安裝在軌道元件66上，每個OEM軌道元件66 具有軌道延伸件70，其有效地降低了 OEM軌道元件66的底部68，從而能獲得一個適合的用于連接電池組殼體38的橫向延伸件52的位置。此外，為了在每個軌道16和18的底部安裝電池組殼體38，也有可能在電池組殼體 38的后端的一個或多個(在該種情況下為兩個)點72 (圖4)安裝電池組殼體38。如該實
6施方式所示，該兩個點位于底板32上。任選地，該電池組殼體38的前端可以在一個或多個點(圖4未示出)連接到車輛的底盤11。如圖3-5所示，也可以任選地將電池組14的頂部連接至車輛底盤11。如圖4所示，電池組殼體38的頂部可以在五個縱向間隔開的點連接至底板32和軌道16和18的頂部，該五個點包括接近于前橫向構件觀的第一點74、接近于后橫向構件四的第二點76和位于第一點74和第二點76之間的三個其它點78。該電池組14的頂部可以以任何適合的方式安裝至底盤11。參照圖3，第一支架80 安裝于電池組殼體38的頂部的每一側(cè)并且延伸穿過底板32上的孔81。第二支架82通過緊固件84 (在圖3中僅僅示出了在每個第二支架82上的一個)固定安裝在第一支架80上。 在點74、76和78處，孔88設置在第二支架82中(圖3a中最佳地示出)，并且大致與底板 32和軌道16、18的上凸緣上的孔90對準?？?8和90—起形成了一對大致對準的孔，其接收穿過其中的緊固件92。至少一個孔88或90比緊固件92的本體大，從而使第二支架82 在該位置上有余隙，同時仍然能使緊固件92從中穿過。當電池組14安裝在軌道16和18 的底部時，孔88和90充分對準以使得緊固件92可以被從中穿過并且被緊固從而將電池組 14的上部固定安裝至底板32和軌道16和18的上凸緣。由于孔88和90中的一個或兩個被擴大，因此孔88和90的相對位置(即，電池組14和底盤11 (更具體的是底板32)的相對位置)的縱向和橫向上會有一些公差，同時仍然允許電池組14的頂部安裝于底盤11上， 而沒有在其中一個或另一個中引起應力。在該實施方式中示出的孔88是被擴大的孔。以 93示出的盤形墊圈位于緊固件92的端部和孔88之間。與僅在下方點連接電池組14相比，將電池組14同時安裝于下方點(即，點58、60 和6 和位于上方點的豎直方向的下方點(即點74、76和78)，由電池組14提供的扭轉(zhuǎn)阻抗的增加量被進一步增大。參照圖8，其示出了一個備選地將電池組殼體38的頂部安裝至底板32的安裝方式，在電池組14和底盤11 (更具體的是底板3 之間的相對位置的縱向、橫向和豎直方向上允許有公差，同時仍然允許電池組14的頂部安裝至底盤11，而沒有在其中一個或另一個中引起應力并且不需要墊片。在該實施方式中，在點74、76和78處，電池組殼體38的頂部具有一個固定安裝于其上的支架94，其具有一個定位孔96。該定位孔96的尺寸被設計為可以剛好容納一個定位銷98。一個緊固件100(在該實施方式中是一個螺桿)從定位銷98 中穿過，通過底板32上被擴大的孔102并且延伸進入螺母104上的螺紋孔。當電池組14 被安裝至軌道16和18的底部時，緊固件100與被擴大的孔102充分對準以使得該緊固件 100能穿過該孔并且能充分旋入螺母104，從而使定位銷98和螺母104成為一體并且夾緊底板32 (采用一對盤形墊圈106)，由此相對于底板32固定定位銷98的位置。由于孔102 被擴大，在電池組14和底盤11 (更具體的是底板32)的相對位置的縱向和橫向方向上會有公差，同時仍然允許電池組14的頂部安裝至底盤11，而沒有在其中一個或另一個中引起應力。該定位銷98不被安裝在相對于定位孔96的垂直方向上的位置，并且結果，在電池組14 和底盤11 (更具體的是底板3 之間的相對位置上有一定的垂直公差。為了確定安裝和不安裝電池組14時的車輛10的相對扭轉(zhuǎn)剛度，要采用如圖6a所示的有限的元件進行測試。從圖6a中可以看出，力F被施加于駕駛員側(cè)的前輪的減震器的安裝點，同時其它三個輪的等效點也被固定。圖6b所示出的沒有電池組14的測試結果，圖6c示出了具有電池組14并且將其安裝于車輛底盤11的測試結果。在車輛10沒有安裝電池組14的測試中，(圖6a)車輛10的最大位移是29. 675mm。在車輛10具有電池組14，且其在12個點處安裝在軌道16和18的底部22上和在個2點處安裝在(在電池組14的后端)底板上，最大位移如圖6b所示是13. 888mm。因此，由增加電池組14所改進的扭轉(zhuǎn)剛度接近于118%。扭轉(zhuǎn)剛度的增加可以用于很多方式。由于具有電池組14，在車輛可接受的剛度范圍內(nèi)，該車輛10可以被設計為具有更輕的軌道16和18 (和可能具有其它更輕的底盤元件)。這些更輕的元件至少部分彌補了車輛10負擔電池組14所產(chǎn)生的額外重量。圖 6d示出了當電池組14的下部在12個點處被安裝至軌道16和18的底部22上和在電池組 14的后端在兩個點上被安裝至底部32上時的車輛10，并且其中電池組14的頂部被安裝至沿著底板32的10個點上，如圖4所示?？梢钥闯?，最大的角位移是13. 690。這對應角位移的另外的3%的減小量。因此，利用如圖4所示的安裝方式，則相對于不具有電池組14的車輛在扭轉(zhuǎn)剛度上會增大121%。圖7a示出了車輛10的截面圖，其描述了不具有電池組14的車身在經(jīng)歷圖6a中的測試模型時發(fā)生的扭曲。圖7b示出了具有電池組14的下部在12個點處安裝于軌道16 和18和在兩個點處安裝于底板32的車輛10。圖7c示出了當電池組14的下部安裝于上述的14點處時以及當電池組14的頂部安裝于底部32的其它10點處時發(fā)生的車身扭曲。 圖7a、7b和7c示出的車輛10的車身扭曲被夸大并且能更好地表示在車輛10上提供電池組14的效果?？梢钥闯?，不具有電池組14時，車輛10會產(chǎn)生更大的扭曲。參照圖9，其示出了具有經(jīng)改進的殼體38的電池組14，用于具有替換整體式車身設計的框架車身設計的車輛。如圖8所示的車輛具有車身110，其包括由緊固件113安裝至底盤114的底板112。該底盤包括軌道116和118。隔振安裝件119位于軌道116和118和車身110之間。軌道116和118在圖9中被示出為溝槽，然而，其可以呈任何合適的形狀， 例如封閉的盒子截面形狀。該電池組殼體38具有更低的類似于圖3和8中所示的橫向延伸件112，其由緊固件124(例如，螺釘)安裝至軌道116和118的底部122。該電池組殼體 38的頂部具有上部橫向延伸件126，其延伸并且安裝于軌道116和118的頂部120。該上部延伸件1 還可以通過其它緊固件(未示出)被安裝至軌道16和18的頂部。該電池組14可以以在任何合適的數(shù)目的點處安裝，并可以被安裝接近于前部橫向構件(未示出)和接近于后部橫向構件(未示出)，并且可以具有如此形狀，其沿著位于在所述前部和后部橫向構件之間的長度延伸至軌道116和118的內(nèi)部邊緣130。因此該電池組14提供給具有框架車身設計的車輛與整體式車身設計的車輛類似的扭轉(zhuǎn)剛度、側(cè)向沖擊阻抗和彎曲阻抗的優(yōu)點。盡管以上描述構成了本發(fā)明的多個實施方式，但可以理解的是在不脫離所附的權利要求的公正含義的情況下允許本發(fā)明有進一步的修改和變形。
權利要求
1.一種用于至少部分地由電動機驅(qū)動的車輛的車輛底盤和電池組的組合件，該組合件包括車輛底盤，其包括第一軌道和第二軌道，其中第一軌道和第二軌道沿縱向延伸并且在橫向上彼此間隔開，其中軌道中的每一個都具有一個內(nèi)側(cè)和一個外側(cè)；以及電池組，其包括由殼體支撐的多個電池，其中該電池組呈大致矩形并且被安裝至所述軌道，其中該電池組具有抵抗橫向向內(nèi)指向的作用力支撐第一軌道和第二軌道的內(nèi)側(cè)的第一橫側(cè)和第二橫側(cè)。
2.如權利要求1所述的組合件，其特征在于，所述組合件還包括前部橫向構件和后部橫向構件，在前部橫向構件和后部橫向構件之間沿著第一軌道和第二軌道的大致整個長度上，電池組的第一側(cè)和第二側(cè)抵抗橫向向內(nèi)指向的作用力支撐第一軌道和第二軌道的內(nèi)側(cè)。
3.如權利要求1所述的組合件，其特征在于，第一軌道和第二軌道中的每一個都具有底部，并且電池組在縱向上間隔開的多個下方點處被安裝至第一軌道和第二軌道中的每一個的底部。
4.如權利要求3所述的組合件，其特征在于，所述組合件還包括前部橫向構件和后部橫向構件，并且其中所述多個下方點包括接近于前部橫向構件的第一下方點和接近于后部橫向構件的第二下方點。
5.如權利要求2所述的組合件，其特征在于，前部橫向構件和后部橫向構件位于車輛的乘客艙的區(qū)域中。
6.如權利要求5所述的組合件，其特征在于，后部橫向構件由一個或多個用于車輛的后軸構成并且支撐用于所述后軸的結構。
7.如權利要求3所述的組合件，其特征在于，車輛底盤還包括底板，并且所述電池組具有頂部，該頂部在縱向間隔開的多個上方點處被安裝至底板。
8.如權利要求3所述的組合件，其特征在于，第一軌道和第二軌道中的每一個都具有頂部，并且電池組在縱向間隔開的多個上方點處被安裝至每個軌道的頂部。
9.如權利要求7所述的組合件，其特征在于，底板在每個上方點處具有一個穿過其中的孔，并且在縱向和橫向可調(diào)以允許在固定地安裝所述對準銷之前所述對準銷與所述電池組上的相關對準孔對準的位置處，該對準銷可固定地安裝至所述底板。
10.如權利要求7所述的組合件，其特征在于，底板在每個上方點處具有一個穿過其中的孔，所述孔與電池組上的相關孔至少大致地對準，并且所述組合件還包括具有本體的緊固件，該本體的尺寸被設計為可以縱向和橫向可調(diào)節(jié)地定位在至少一個孔中，并且可固定就位以固定地安裝電池組至底板。
11.一種用于至少部分地由電動機驅(qū)動的車輛的車輛底盤和電池組的組合件，該組合件包括車輛底盤，其包括第一軌道和第二軌道，其中第一軌道和第二軌道沿縱向延伸并且在橫向上彼此間隔開，其中軌道中的每一個都具有一個內(nèi)側(cè)和一個外側(cè)，并且其中車輛的底盤還包括前部橫向構件和后部橫向構件；以及電池組，其包括多個由殼體支撐的電池單元，其中第一軌道和第二軌道中的每一個都具有底部，并且電池組在縱向上間隔開的多個下方點處被安裝至第一軌道和第二軌道中的每一個的底部，所述下方點包括接近于前部橫向構件的第一下部點和接近于后部橫向構件的第二下部點。
12.如權利要求11所述的組合件，其特征在于，第一軌道和第二軌道中的每一個都具有頂部，并且電池組在縱向間隔開的多個上方點處被安裝至每個軌道的頂部。
13.如權利要求12所述的組合件，其特征在于，底板在每個上方點處具有一個穿過其中的孔，并且在縱向和橫向可調(diào)以允許在固定地安裝所述對準銷之前所述對準銷與所述電池組上的相關對準孔對準的位置處，該對準銷可固定地安裝至所述底板。
14.如權利要求12所述的組合件，其特征在于，底板在每個上方點處具有一個穿過其中的孔，所述孔與電池組上的相關孔至少大致地對準，并且所述組合件還包括具有本體的緊固件，該本體的尺寸被設計為可以縱向和橫向可調(diào)節(jié)地定位在至少一個孔中，并且可固定就位以固定地安裝電池組至底板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有結構化電池組的車輛。在一個方面，本發(fā)明涉及一種用于至少部分地由電動機驅(qū)動的車輛的車輛底盤，其中該車輛底盤結合作為底盤的一個結構化構件的電池組。
文檔編號B60K1/04GK102555751SQ20111036207
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權日2010年10月14日
發(fā)明者B·N·曼達利亞, F·T·埃爾德, G·考爾達斯, J·E·羅伯遜, J-Y·圣格賴斯, R·G·斯托爾克, Z·阿爾馬希 申請人:瑪格納電動汽車系統(tǒng)有限責任合伙公司