一种可Z向拓展的汽车下平台及汽车的制作方法

一种可z向拓展的汽车下平台及汽车
技术领域
1.本发明涉及汽车制造工艺技术领域，尤其是一种可z向拓展的汽车下平台及汽车。


背景技术：

2.一般认为纯电动汽车重量降低10％，续航里程便可增加约6％。电池包系统重量占整20％以上，成本占整车高达30％-60％，新能源汽车较传统汽车更需要轻量化。在动力电池系统中，车架和电池壳体均是主要结构件，因此在保证电池系统功能安全和车辆整体安全的前提下，电池壳的轻量化已经成为电池系统主要改进目标之一。
3.现有技术中通常通过pack壳体封装电池包，并将电池包等集成化，然后将整体置于中央地板下侧，即乘座舱下侧为电池包，但是该类设计存在以下弊端：
4.1、现有电池包的pack壳体和中央地板完全独立，其整重占整车重量较多，且座舱下侧的空间利用率不高；
5.2、为了集成控电原件，现有中区车架在外壳表面通常突兀，通常在车辆进行拓展时，为了适应其他车型，需要对整体的车架二次进行开发，从而可迁移性不强导致开发成本高且时效慢。
6.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种模块化的汽车下平台及汽车，以解决现有架构的地板结构和电池包车型空间利用率不高且轻量化程度不够，且车架一体化设计所存在的整体的底盘迁移性和通用性比较差，导致拓展时开发风险大、成本高等技术问题。
8.随着汽车电动化、智能化以及无人驾驶技术的发展，为了提高平台件通用化率，缩短汽车的设计及验证周期，本技术所提供了一款可z向拓展的汽车下平台，及一种上下车体可以完全解耦的汽车，可通过汽车下平台的结构设计、实现不同车型之间的高度拓展。
9.针对上述，本发明首先提供一种汽车下平台，通过对汽车下平台进行设计，使得在不同的车型在z方向的高度发生变化时，无需重新设计开发，采用统一的通用零件进行拓展，具备很强的迁移性；同时还提供一种汽车，包括上述的汽车下平台。
10.第一方面，本技术首先提供一种可z向拓展的中区车架，中区车架包括：纵向支架，平行设置相对汽车车身y向的两侧；横向支架，横向支架两端邻接在纵向支架之间形成框体结构，用于通过连接件在x向连接固定；电池上盖板，和框体结构的上侧，用于封闭框体结构的上侧形成放置电芯的电池容腔；其中，电池上盖板的上表面平整，且将电池上盖板和座舱地板集成化一体，整体的中区车架被设置为矩形体，中区车架相对于车架结构的前车架、后车架分别独立设置。
11.在本技术中可选的方案中，纵向支架为l形的型材挤压件，内部为空心结构且两侧的纵向支架截面保持一致。
12.在本技术可选地方案中，横向支架朝前的一面上设置有若干连接块和电性连接区
域，连接块分别设置在面上的两侧，电性连接区域贯通横向支架，以和电池容腔内部的电池包电连接。
13.在本技术可选的方案中，在连接块和横向支架的本体上设置有沿x方向排布有若干连接孔，通过连接孔的贯通方向使得中区车架和前车架/后车架至少在z方向进行螺栓连接。
14.在本技术可选的方案中，横向支架及连接块朝向前车架/后车架的面均为平面。
15.在本技术可选的方案中，中区车架还包括若干根悬置中区横梁，根悬置中区横梁邻接在纵向支架之间，用于对电池包进行支撑托底。
16.在本技术第二方面，还提供一种汽车，汽车包括上车身和汽车下平台，汽车下平台包括：如上述的中区车架；前车架和后车架；其中，中区车架相对前车架和后车架的连接点位可更替，以改变中区车架的离地高度。
17.在本技术可选的方案中，上车身和汽车下平台分体式设计且在预设的安装点位采用螺栓连接，根据整车设计需求更换上车身的白车身结构以获得不同的车型结构。
18.在本技术可选的方案中，前车架和后车架对称设计且均设置有安装纵梁；汽车下平台还包括悬架结构和轮胎总成，悬架结构包括：上控制臂、下控制臂、弹簧带减震器总成、转向节；其中，下控制臂及弹簧带减震器总成、转向节设置在安装纵梁之间。
19.在本技术可选的方案中,转向节的上下端分别连接上控制臂和下控制臂，通过调整轮胎总成中轮胎的规格和/或改变转向节的结构，调节前车架和后车架距离接地点的高度。
20.在本技术可选的方案中，前车架、中区车架、后车架的上表面均平整化设计。
21.有益效果：
22.本发明实施例提供一种z方向可扩展的汽车下平台，汽车下平台包括独立设计中区车架、前车架和后车架，方便单独更改中区车架、前车架和后车架的任一者的结构和连接关系，从而实现车架其本体的可拓展性；
23.同时中区车架采用纵向支架和横向支架围合成表面平整化的框体结构，给z向预留更大的设计空间，无需对上车身有结构要求，实现z向可拓展。
24.另者前车架、后车架相对中区车架对称设计，使得整体的车架结构具备高通用率，在车型发生变化时减少设计要素、降低开发的成本、风险及增加开发和制造效率。
25.在此基础上，且将座舱地板和电池上盖板集成化一体封闭框体结构上侧，减少整车重量且增加舱内空间，同时预留更多的电池安置空间。
26.通过上述对汽车下平台的结构设计，还可将平台架构车型z向(垂向)扩展方案形成固定策略或策略组合，针对每种策略结合布置间隙及性能边界给出带宽，形成企业内部规范或标准，提高平台架构预研阶段工作效率。
27.本发明实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以说明。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图为本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为在一个总的发明构思下，本发明实施例示例性的展示出了具备高通用率的汽车下平台的连接拓扑示意图；
30.图2为本发明实施例中所提供的汽车下平台的结构示意图；
31.图3为本发明实施例中所提供的中区车架的结构示意图；
32.图4为本发明实施例中所提供的中区车架的爆炸示意图；
33.图5和图6分别演示了中区车架101在不同连接点下的汽车下平台状态；
34.图7是本发明实施例所提供的可z向拓展的汽车的结构示意图；
35.图8是本发明实施例所提供的汽车中上车身的结构示意图；
36.图9为本发明实施例所提供的汽车下平台的轮边模块的部分结构示意图。
37.以上附图中，各标号所代表的部件列表如下：
38.1000、汽车下平台；
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2000、上车身；
39.100、车架结构；
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200、地板结构；
40.201、座舱地板；
41.101、中区车架；
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102、前车架；
42.103、后车架；
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1011、纵向支架；
43.1012、横向支架；
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1013、连接块；
44.1014、悬置中区横梁；
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300、悬架结构；
45.301、上控制臂；
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302、下控制臂；
46.302、弹簧带减震器总成；
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304、转向节；
47.400、轮胎总成。
具体实施方式
48.为了使本发明的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
52.本发明实施例提出一种关于汽车下平台的结构设计，通过该结构设计可实现汽车下平台在z方向(纵向)的扩展方案，且可以形成统一的固定策略或策略组合，旨在解决现有技术中所存在的汽车下平台进行扩展时，需要对多个零件进行，开发效率不高通用性不强等问题。
53.可以理解，以上所提到的“x方向、y方向”均参照整车坐标系予以解释，即以车头方向所在的直线为x方向，前车轮的轴向方向为y方向，和地面垂直的方向为z方向，下同。
54.【总发明构思】
55.由此，基于现有技术中所存在的技术问题，本方案特提出一种具备高通用率的汽车下平台1000，即题述的一种可z向拓展的汽车下平台1000，旨在解决以上所提到的的技术问题。
56.请参阅图1～图4，图1为在一个总的发明构思下，本发明实施例示例性的展示出了具备高通用率的汽车下平台1000的连接拓扑示意图，图2为本发明实施例中所提供的汽车下平台1000的结构示意图；图3为本发明实施例中所提供的中区车架101的结构示意图；图4为本发明实施例中所提供的中区车架101的爆炸示意图。
57.该汽车下平台1000至少包括以下总成：
58.车架结构100，用于承载整体车身，支承车身，承受汽车载荷的基础构件；
59.地板结构200，位于车身乘客舱的内部，是车身整体刚度的重要组成部分，同时承担着其他部件的安装需求；
60.其中，车架结构100包括中区车架101及相对中区车架对称的前车架102、后车架103；
61.中区车架101包括：
62.纵向支架1011，该纵向支架1011沿x方向设置，且平行设置相对汽车车身y向的两侧；
63.横向支架1012，横向支架1012两端邻接在纵向支架1011之间形成框体结构，用于通过连接件在x向连接固定；
64.地板结构200包括座舱地板201，用于支撑乘员座舱；
65.其中在本发明实施例所提供的一个总发明构思中，座舱地板201和电池上盖板集成化一体，用于封闭框体结构的上侧形成放置电芯的电池容腔同时承载座舱。
66.可以理解，相对于现有技术中电池包壳体和地板独立设置，本发明实施例将电池上盖与座舱地板201进一步集成化，从原来电池包结构、地板结构200的分体式进化成整车的一体式结构，此时动力电池包既是能量载体，也是结构件。简化了车身结构和生产工艺，实现轻量化设计。且在空间方面，车身地板与电池上盖集成，体积操纵率和垂直空间均得到提升。
67.进一步地，在该汽车下平台1000中，中区车架101相对于车架结构100的前车架102、后车架103分别独立设置。
68.可以理解，现有技术中的车架通常为一体承载集成式，本技术首次通过中区车架
101、前车架102、后车架103分别独立设计，从而实现底盘在z向的拓展性。
69.其中，中区车架101分别和前车架102及后车架103通过连接件进行连接，且根据上述其完全对称设计，可对中区车架101、前车架102及后车架103的其中一者进行改进以及更替，增加整体车架的灵活性和高通用率，减少工艺开发难度和工艺制造成本。
70.更进一步地，汽车下平台1000均采用非承载式，所有的零部件均连接在汽车下平台上而非车身上，仅需安装座椅即可独立驾驶，使得汽车下平台1000和车身完全分离，从而具备高通用率和可拓展性。
71.可以理解，即汽车下平台1000承载多个子系统，从而将汽车下平台1000完全和上车身分离，上车身无需承载系统的零部件，实现汽车下平台1000的可迁移性。
72.在本技术另一个重点的方向中，将前车架102、中区车架101、后车架103的上表面均平整化设计，即座舱地板201上部完全平整化(并不指代前车架102、中区车架101、后车架103的上表面一定在同一水平面上)，且同时用于前车架102和后车架103所采用的纵梁、横梁的上表面也完全平整化。
73.可以理解，平整化设计第一方面可以增大舱内的空间利用率，使得舱内在设计时有更好地灵活性，同时汽车下平台1000的平整化设计可以无需对上车身有结构要求，从而适应各种车型的上车身，实现整体结构的拓展。
74.请继续参阅图3～图4，以下对中区车架101具体的阐述：
75.本技术提供一种独立设置的中区车架101，该中区车架101采用纵向支架1011临接横向支架1012形成框体结构，整体的中区车架101为矩形且上表面采用平整化设计；
76.其中，纵向支架1011为l形的型材挤压件，横向支架1012同样为型材挤压件，纵向支架1011内部为空心结构且相对两侧的纵向支架截面保持一致，整体的中区车架101被设置为矩形体结构。
77.可以理解，纵向支架1011采用l形可方便安装，同时采用型材挤压件可保持生产连续化且生产效率高，纵向支架1011截面保持一致可以实现根据需要调整生产工艺参数，即可生产任意的长度，无需对纵向支架1011和横向支架1012重新开模，从而方便纵向支架1011和横向支架1012高效地进行拓展。
78.横向支架1012朝前的一面上设置有若干连接块1013及电性连接区域a，连接块1013分别设置在面上的两侧，电性连接区域a设置在面上的中央区域且贯通横向支架1012，以作为电池容腔内部的电池包和外部电连接的接线端子。
79.如图5～图6，图5和图6分别演示了中区车架101在不同连接点下的底盘状态，其中，连接块1013可以更换位置以适应不同的底盘高度，即通过加工不同的连接块1013位置，可以更换中区车架101的离地高度，中区车架101上部为乘座舱，从而适应高姿态坐姿和低姿态坐姿，实现在z向的拓展。
80.继续参考图5，当前盖板、后盖板封装前发动机舱体和后尾箱舱体后，(图未标注)，中区车架101在最高姿态时，座舱地板201和其他盖板的上表面在同一平面上，实现汽车下平台1000的完全平整化。
81.在连接块1013和横向支架1012的本体上设置有若干个沿x方向排布的连接孔(未标注)，通过连接孔的贯通方向使得中区车架101和前车架102/后车架103至少在z方向进行螺栓连接。
82.其中，连接孔设置在xy平面，横向支架1012和连接块1013均横向连接前后车架，增加连接的稳定性。
83.进一步，横向支架1012及连接块朝向前车架102/后车架103的面均为平面。预留平面用于提供焊面，方便稳固连接。
84.中区车架101还包括若干根悬置中区横梁1014，根悬置中区横梁1014邻接在纵向支架1011之间，用于对电池包进行支撑托底。
85.可以理解，悬置中区横梁1014用于支撑电池包，同时给整体的中区车架101增加结构强度，可以避免在侧面冲撞的时候中区车架101发生变形挤压内部的电池包，增加中区车架101的稳定性和可靠性。
86.在本技术另一中可实施例的示例中，连接块1013和横向支架1012可拆卸式连接从而可更换连接位置；以使中区车架相对前车架和后车架的连接点位可更替，以改变中区车架的离地高度。
87.可以理解，连接块1013和横向支架1012可以不一体加工，连接块1013采用螺接或者局部焊接的形式实现位置的更换，随着连接块1013在z向的坐标变化，使得中区车架101相对前车架102、后车架103的高度可变。
88.综上，本发明实施例提供了一种独立设计且具备高通用性的中区车架101，通过中区车架101相对于车架结构的前车架102、后车架103分别独立设置，在进行拓展时，可以单独中区车架101、前车架102和后车架103的任一者的结构和连接关系，如中区车架101可以更改尺寸和相对地面的离地间隙，且中区车架101采用纵向支架1011和横向支架1012围合成表面平整化的框体结构，给舱内预留更大的设计空间，无需对上车身有结构要求从而方便拓展，实现z向可拓展。另者前车架102、后车架103相对中区车架101对称设计，使得整体的汽车下平台1000具备极高的通用率，在车型发生变化时减少开发的成本、风险及增加开发和制造效率。
89.【汽车】
90.请参阅图7，图7是本发明实施例所提供的可z向拓展的汽车的结构示意图，图8是本发明实施例所提供的汽车中上车身2000的结构示意图，本发明实施例第二方面还提供一种可z向拓展的汽车，该汽车包括：
91.上车身2000；
92.上述的汽车下平台1000；
93.其中，上车身2000和汽车下平台1000分体式设计且在预设的安装点位采用螺栓连接，根据整车设计需求更换上车身2000的白车身结构以获得不同的车型结构。
94.可以理解，即上车身2000和汽车下平台1000采用分体设计并可自由组合，根据所需开发车型或者级别的不同，如suv、轿车，a级至b级，改变汽车下平台1000的高度和上车身2000的类型，缩短汽车的设计及验证周期，并且随着平台车型的销售规模变大成本优势会逐渐凸显。
95.在一个具体的方案中，上车身2000无地板结构，可拓展为sedan、suv、mpv、box、pickup，在以上所提供的车型中自由切换。
96.可以理解，该汽车下平台1000和上车身采用分体式车身，即上车身2000和汽车下平台1000采用分体设计并可自由组合，由于新能源车的底盘设计跟传统燃油车有很大区
别。上车身的设计自由度更大，其汽车下平台1000可越来越趋于平面化，通过上车身与它分离，所以车身的设计自由度变大，实现整体车型的模块化扩展。
97.请参阅图9，图9为本发明实施例所提供的汽车下平台1000的轮边模块的部分结构示意图，汽车下平台1000还包括悬架结构300和轮胎总成400，前车架102和后车架103对称设计且均设置有安装纵梁；
98.悬架结构300还包括：
99.上控制臂301、下控制臂302、弹簧带减震器总成303、转向节304；其中，下控制臂302及弹簧带减震器总成303、转向节304设置在安装纵梁之间。
100.在y方向上，上控制臂301和下控制臂302均连接在转向节304的上下两端，下控制臂302连接在安装纵梁上，且转向节304的上下两端分别连接上控制臂和下控制臂，由于转向节304倾斜一定角度设置，通过调整轮胎的规格和/或改变转向节的结构，可以调节悬架间隔接地点的高度z1。
101.具体地，其中转向节304一侧通过轮毂轴承间接轮毂，另一侧分别和弹簧带减震器总成303、上下摆臂等连接，用于传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，转向节304用于承受着多变的冲击载荷。
102.为了实现本总发明构思，转向节304的毛坯在连接处可留有一定的加工余量，通过加工量的不同，可以改变转向节304的结构，从而改变轮心，即改变前车架102和后车架103的离地高度。
103.同时轮胎总成400中的轮胎可以在允许不发生干涉的范围内更换规格，同样可改变前车架102和后车架103的离地高度。
104.可以理解的是，上述转向节304的结构改变指代通过机加工，在转向节304的毛坯的基础上改变厚度或者高度，而非重新开模设计。
105.在本发明实施例中，为了满足实现z轴可调，本方案通过结构设计，使得相对高度等能够适应性更改，无需重新设计开发，实现车辆汽车下平台的架构化。
106.以上策略可覆盖z方向的车型扩展，具备以下的效果：降低开发成本、周期及性能风险；针对不同拓展带宽给出单一策略或组合策略，覆盖面大，且规范化拓展方案便于企业内部实施或制定相关标准，可操作性强。
107.因此，通过上述的设计，在整车的在z方向变化时，零件不需要重新开模，调整零件与周边连接件连接块不变，工装调整和修改零件数量均很少，以方便管理并节约成本。
108.本领域技术人员应当理解，如果将本发明实施例所提供的汽车下平台1000、将其涉及到的全部或部分子模块通过稠合、简单变化、互相变换等方式进行组合、替换，如各组件摆放移动位置；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的设备/装置/系统，用这样的设备/装置/系统代替本发明相应组件同样落在本发明的保护范围内。
109.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
110.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包
括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
111.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。