電動汽車及其白車身的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車及其白車身。該白車身包括主承力部件和次承力部件，主承力部件包括地板前段、地板后段、保險杠支撐架、左側(cè)圍和右側(cè)圍，次承力部件包括前圍、后圍、頂蓋橫梁、前保險杠總成和后保險杠總成，其中地板前段和地板后段為復合材料與高強度泡沫芯整體成型的夾層結(jié)構(gòu)，其余部件皆采用實體碳纖維復合材料(CFRP)結(jié)構(gòu)。本實用新型的白車身所有部件幾乎均由碳纖維復合材料制成，在保證車身的強度與剛度的同時，有利于減少車身重量并減少汽車能耗，許多部件能夠一體成型，生產(chǎn)效率提高，碳纖維用量擴大帶來的攤薄效應，使得CFRP單位價格相對降低。本實用新型的白車身尤其適用于攜帶較重電池包的電動汽車。
【專利說明】電動汽車及其白車身
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及汽車車身，具體涉及適用于電動汽車的碳纖維復合材料(CFRP)白車身。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源緊缺和環(huán)保需求的雙重推動作用下，電動汽車已經(jīng)成為未來汽車的發(fā)展方向。我國電動汽車正處在從科研階段向產(chǎn)業(yè)化邁進的發(fā)展階段，為了平衡電池包數(shù)百公斤的重量，電動汽車對車身輕量化提出了更高的要求。保證汽車強度和安全性能的前提下，車身重量降低1%，電能消耗就能降低0.7%。因此車身輕量化已成為電動汽車發(fā)展的趨勢，但我國在車身輕量化方面目前尚無大的突破。
[0003]目前，在對車身進行輕量化的努力中，主要是在汽車的引擎蓋、排擋桿、后視鏡殼、內(nèi)飾門板等個別小型非承力飾件方面采用碳纖維材料，而對車身的大型承力結(jié)構(gòu)件方面并沒有顯著的進展。
[0004]而且，針對小型的非承力飾件，現(xiàn)有的成型技術(shù)仍停留在傳統(tǒng)的手工操作，限制了車身部件自動化流水線成型技術(shù)的開發(fā)運用，致使CFRP車身部件成本居高不下。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種質(zhì)量輕、強度高的白車身，該白車身尤其利于電動車減質(zhì)量，從而減少能耗。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種汽車白車身，該白車身包括:主承力部件，主承力部件包括地板前段、地板后段、保險杠支撐架、左側(cè)圍和右側(cè)圍，保險杠支撐架與地板前段的前端連接，地板后段與地板前段的后端連接，右側(cè)圍和左側(cè)圍安裝在地板前段的兩側(cè)，從而形成白車身的主承力框架；
[0007]次承力部件，次承力部件包括前圍、后圍、頂蓋橫梁、前保險杠總成和后保險杠總成，前圍、后圍和頂蓋橫梁分別安裝在左側(cè)圍和右側(cè)圍之間的前端、后端和頂端，前保險杠總成與左側(cè)圍和右側(cè)圍的前端及保險杠支撐架固定連接，后保險杠總成與左側(cè)圍和右側(cè)圍的后端及地板后段固定連接；
[0008]其中，地板前段和地板后段均為包含碳纖維復合材料和泡沫芯的夾層結(jié)構(gòu)；以及
[0009]保險杠支撐架、左側(cè)圍、右側(cè)圍、前圍、后圍、頂蓋橫梁、前保險杠總成和后保險杠總成均由碳纖維復合材料制成。
[0010]在一優(yōu)選實施例中，地板前段和地板后段均由上、下兩層碳纖維復合材料和泡沫芯構(gòu)成，泡沫芯夾在上、下兩層碳纖維復合材料之間。
[0011]在一優(yōu)選實施例中，上、下兩層碳纖維復合材料和泡沫芯為一體成型。在一優(yōu)選實施例中，保險杠支撐架包括縱向支撐支架、橫向支撐支架和加強支撐支架，縱向支撐支架、橫向支撐支架和加強支撐支架之間通過粘合劑和螺栓連接。
[0012]在一優(yōu)選實施例中，汽車的車輪懸架系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和座椅系統(tǒng)與白車身直接連接，車輪懸架系統(tǒng)包括前輪懸架系統(tǒng)和后輪懸架系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)設(shè)在電池盒箱體內(nèi)，前輪懸架系統(tǒng)直接連接于地板前段的前端，后輪懸架系統(tǒng)直接連接于地板前段與地板后段并位于地板前段與地板后段之間，電池盒箱體直接固定連接于地板前段，座椅系統(tǒng)固定連接于電池盒箱體的上方。
[0013]在一優(yōu)選實施例中，不同部件之間通過螺栓緊固進行機械連接。
[0014]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種電動汽車，電動汽車采用前述的白車身。
[0015]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的白車身所有部件均采用碳纖維復合材料(CFRP)制成，在保證車身的強度與剛度的同時，有利于減少車身重量并減少汽車能耗。這種白車身尤其適用于攜帶較重電池包的電動汽車。白車身復合材料的使用，使得一些部件例如地板前段和地板后段能夠一體成型，有利于汽車車身自動化流水線技術(shù)的普及。碳纖維白車身確保汽車的設(shè)計強度和安全性能，電動汽車的所有系統(tǒng)部件都可直接在本使用新型的白車身上進行安裝而不需要使用額外的金屬部件進行加強。相比于現(xiàn)有技術(shù)中只有少數(shù)小型部件采用碳纖維復合材料，本實用新型的白車身全部采用CFRP，由于用量擴大帶來的攤薄效應，CFRP單位價格相對降低，增加了電動汽車白車身全部采用碳纖維復合材料的可行性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的碳纖維復合材料汽車白車身的爆炸圖；
[0017]圖2為本實用新型的白車身的地板前段夾層結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的白車身的完成裝配的主承力組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型的整體完成裝配的白車身的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0020]圖5為本實用新型的白車身與汽車的底盤、座椅系統(tǒng)進行組裝的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本實用新型的目的、特點和優(yōu)點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限制，而只是為了說明本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)精神。
[0022]本實用新型設(shè)計了一種組成部件全部采用輕質(zhì)高強的碳纖維復合材料(CFRP)的電動汽車白車身。
[0023]圖1為本實用新型的汽車白車身的爆炸圖。如圖1所示,本實用新型的白車身包括:保險杠支撐架組件101、地板前段102、地板后段103、右側(cè)圍104、左側(cè)圍105、前圍106、后圍107、頂蓋橫梁108、前保險杠總成109和后保險杠總成110。其中，地板前段102和地板后段103采用復合材料與高強度泡沫芯整體成型的夾層結(jié)構(gòu)，其余部件皆采用碳纖維復合材料(CFRP)實體結(jié)構(gòu)。密度僅為鋼材的1/4的碳纖維復合材料(CFRP)的使用有利于有效減輕車身重量。
[0024]為了確保車身整體的剛度，地板前和地板后段采用相似的夾層結(jié)構(gòu)制成。地板前段的夾層結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示，該夾層結(jié)構(gòu)包括內(nèi)蒙皮201、外蒙皮202和高強度泡沫芯203，高強度泡沫芯203夾在上下兩層碳纖維復合材料蒙皮之間。夾層結(jié)構(gòu)的制造方式采取整體成型，從而確保內(nèi)、外蒙皮與泡沫芯的膠接強度。夾芯泡沫代替實體碳纖維層有利于減輕重量、降低成本。
[0025]圖3為本實用新型的白車身的完成裝配的主承力組件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，裝配成白車身主承力框架的主承力組件或部件包括:保險杠支撐架組件101、地板前段102、地板后段103、右側(cè)圍104和左側(cè)圍105。其中，保險杠支撐架組件101由兩個縱向支撐支架112、兩個橫向支撐支架111和一個加強支撐支架113裝配而成,裝配方式為用結(jié)構(gòu)膠粘接后再用螺栓機械連接。保險杠支撐架組件101完成裝配后，與地板前段102的前端連接，地板后段103與地板前段102的后端連接，右側(cè)圍104、左側(cè)圍105裝在地板前段102的兩側(cè)，這些組件或部件之間的裝配方式皆為螺栓緊固的機械連接。
[0026]圖4為本實用新型的整體完成裝配的白車身的結(jié)構(gòu)示意圖。白車身的次承力部件包括前圍繞106、后圍107、頂蓋橫梁108、前保險杠總成109和后保險杠總成110。其中，前圍106、后圍107和頂蓋橫梁108分別安裝在左、右側(cè)圍之間的前端、后端和頂端，起到連接左、右兩個側(cè)圍的作用，在頂蓋橫梁108和前圍106之間可安裝前風擋玻璃，頂蓋橫梁108和后圍107之間可安裝后風擋玻璃，前保險杠總成109固定安裝在兩個側(cè)圍和保險杠支撐架組件上，后保險杠總成110固定安裝在兩個側(cè)圍和地板后段上。前述裝配方式為螺栓緊固機械連接。
[0027]圖5為本實用新型的白車身與汽車的底盤、座椅系統(tǒng)進行組裝的示意圖。如圖5所示，電動汽車的車輪懸架系統(tǒng)501直接安裝在碳纖維復合材料白車身主承力框架的底部，其中前輪懸架系統(tǒng)安裝在地板前段的前端，后輪懸架系統(tǒng)安裝在地板前段與地板后段之間。內(nèi)部包含電氣系統(tǒng)的電池盒箱體503直接固定在地板上，座椅系統(tǒng)502設(shè)在在電池盒箱體3上面。
[0028]本使用新型優(yōu)點
[0029]如前所述，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0030]1.本實用新型的白車身所有部件均采用碳纖維復合材料(CFRP)制成，在保證車身的強度與剛度的同時，有利于減少車身重量并減少汽車能耗。這種白車身尤其適用于攜帶較重電池包的電動汽車，例如，本實用新型的白車身相比于傳統(tǒng)的鋼板、招鎂合金白車身重量能夠減輕40% —50% ；
[0031]2.白車身復合材料的使用，使得一些部件例如地板前段和地板后段能夠一體成型，有利于汽車汽車車身自動化流水線技術(shù)的普及；
[0032]3.碳纖維白車身確保汽車的設(shè)計強度和安全性能，電動汽車的所有系統(tǒng)部件都可直接在本使用新型的白車身上進行安裝，即在車身上直接開制安裝孔，用螺栓等緊固件進行安裝而不需要使用額外的金屬部件進行加強；
[0033]4.相比于現(xiàn)有技術(shù)中只有少數(shù)小型部件采用碳纖維復合材料，本實用新型的白車身全部采用CFRP，由于用量擴大帶來的攤薄效應，CFRP單位價格相對降低，增加了電動汽車白車身全部采用碳纖維復合材料的可行性。
[0034]以上已詳細描述了本實用新型的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本實用新型的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車白車身，其特征在于，所述白車身包括: 主承力部件，所述主承力部件包括地板前段、地板后段、保險杠支撐架、左側(cè)圍和右側(cè)圍，所述保險杠支撐架與所述地板前段的前端連接，所述地板后段與所述地板前段的后端連接，所述右側(cè)圍和所述左側(cè)圍安裝在所述地板前段的兩側(cè)，從而形成所述白車身的主承力框架； 次承力部件，所述次承力部件包括前圍、后圍、頂蓋橫梁、前保險杠總成和后保險杠總成，所述前圍、后圍和頂蓋橫梁分別安裝在所述左側(cè)圍和所述右側(cè)圍之間的前端、后端和頂端，所述前保險杠總成與所述左側(cè)圍和所述右側(cè)圍的前端及所述保險杠支撐架固定連接，所述后保險杠總成與所述左側(cè)圍和所述右側(cè)圍的后端及地板后段固定連接；其中， 所述地板前段和所述地板后段均為包含碳纖維復合材料和泡沫芯的夾層結(jié)構(gòu)；以及 所述保險杠支撐架、左側(cè)圍、右側(cè)圍、IU圍、后圍、頂蓋橫梁、如保險杠總成和后保險杠總成均由碳纖維復合材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白車身，其特征在于，所述地板前段和所述地板后段均由上、下兩層碳纖維復合材料和泡沫芯構(gòu)成，所述泡沫芯夾在所述上、下兩層碳纖維復合材料之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的白車身，其特征在于，所述上、下兩層碳纖維復合材料和泡沫芯為一體成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白車身，其特征在于，所述保險杠支撐架包括縱向支撐支架、橫向支撐支架和加強支撐支架，所述縱向支撐支架、所述橫向支撐支架和所述加強支撐支架之間通過粘合劑和螺栓連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白車身，其特征在于，汽車的車輪懸架系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和座椅系統(tǒng)與所述白車身直接連接，所述車輪懸架系統(tǒng)包括前輪懸架系統(tǒng)和后輪懸架系統(tǒng)，所述電氣系統(tǒng)設(shè)在電池盒箱體內(nèi)，所述前輪懸架系統(tǒng)直接連接于所述地板前段的前端，所述后輪懸架系統(tǒng)直接連接于所述地板前段與所述地板后段并位于所述地板前段與所述地板后段之間，所述電池盒箱體直接固定連接于所述地板前段，所述座椅系統(tǒng)固定連接于所述電池盒箱體的上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白車身，其特征在于，不同部件之間通過螺栓緊固進行機械連接。
7.—種電動汽車，所述電動汽車采用如權(quán)利要求1-6中任一項所述的白車身。
【文檔編號】B62D29/04GK203958341SQ201420407574
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】魏秀賓, 范欣愉 申請人:中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所