一种纯电动汽车轻量化车体及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种纯电动汽车轻量化车体，包括车身骨架和电池包框架，所述车身骨架上设有外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构，所述车身骨架和电池包框架均为铝合金型材空间框架结构，所述外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构均采用碳纤维复合材料。既能够满足电动汽车轻量化和产业化需求，同时改善高速电动车的安全性能的铝合金框架分布式碳纤维一体化结构车体集成设计；减轻了电动汽车整体质量，改善了电动汽车结构安全性能。

Light weight car body of pure electric vehicle and design method thereof

The invention discloses a pure electric vehicle lightweight body, including body frame and battery pack frame is provided with the body frame on the outer cover, fender, floor, front and rear bumper structure and energy absorbing structure, the body frame and the frame of the battery pack are aluminum alloy profile of space frame structure, the the outer cover, fender, floor, front and rear bumper structure and energy absorbing structure are made of carbon fiber composite material. Not only can meet the electric car lightweight and industrial demand, Aluminum Alloy carbon fiber body structure integration framework of distributed integrated design and improve the safety performance of high speed electric vehicles; electric vehicles to reduce the overall quality, improve the safety performance of electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动汽车轻量化车体及其设计方法
本专利技术涉及纯电动汽车
，尤其是涉及一种纯电动汽车轻量化车体及其设计方法。
技术介绍
轻量化是电动汽车提高续航里程的内在需求，轻量化纯电动汽车集成开发技术研究和应用是关键的核心技术和竞争力，车身的轻量化技术和应用,更是整车轻量化的重中之重。在整车结构轻量化设计方面，多是在传统汽车底盘的基础上开发电动车平台，钢质电池包采用悬挂式结构形式与车身底板连接，电池包的结构设计，对车身的减重设计贡献度较低。在铝合金材料研究轻量化方面，如中国专利公开号CN202641863U的轻量化四轮电动车车身骨架结构，其车身骨架结构为高强度的铝合金骨架结构，铝合金骨架包括两主梁，两主梁平行设置，主梁的截面形状为空心矩形环，两主梁之间设有支撑底架，主梁一端部设有前支撑架，主梁的另一端部设有后保险杠，两主梁之间还设有后支撑架。目前铝合金轻量化车身结构主要存在如下缺陷：1、国内自主开发的低速电动车多采用全铝车身，但是因其性能要求不高，其他开发的铝制车身并不能满足高速电动车的性能要求，尤其是安全性能；2、碳纤维增强复合材料由于受到技术、工艺、成本的限制，在电动汽车上还不能大规模产业化应用；3、电池包结构以及电池包固定结构设计不合理，对车身减重以及车身结构强度贡献较低。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种纯电动汽车轻量化车体及其设计方法，以达到减轻电动汽车整体质量，改善电动汽车结构安全性能的目的。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：该纯电动汽车轻量化车体，包括车身骨架和电池包框架，所述车身骨架上设有外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构，所述车身骨架和电池包框架均为铝合金型材空间框架结构，所述外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构均采用碳纤维复合材料。所述电池包框架位于车身地板下方，电池包框架包括电池包壳体和设在电池包壳体下方的电池包固定框板，电池包固定框板的边缘通过紧固件固定在车身骨架底部。所述车身骨架上设有减振塔座和副车架，所述减振塔座和副车架均采用加压压铸铝合金材料。所述车身骨架上设有后排座椅骨架和仪表盘横梁，所述后排座椅骨架和仪表盘横梁均采用镁合金材料。所述外覆盖件包括顶盖总成、侧围外板、前舱盖、车门外板以及行李箱盖，所述顶盖总成、侧围外板、前舱盖、翼子板、车门外板以及行李箱盖均采用长碳纤维复合材料。所述前后保险杠结构和吸能结构以及车身地板均采用连续碳纤维复合材料。所述车架骨架包括A柱和前风挡上横梁以及中空的接头，所述A柱穿过接头，前风挡上横梁一端插入设在接头内侧的接筒。所述车身骨架包括门槛梁，所述车身地板两侧边固定在门槛梁上部，电池包固定框板的两侧边固定在门槛梁的底部，电池包壳体位于两门槛梁之间。所述减振塔座包括竖直支撑部，所述竖直支撑部为中空腔体结构，中空腔体结构中设有蜂窝状加强结构。该纯电动汽车轻量化车体的设计方法，包括以下设计步骤：1)构建一体化车体-整车参数化建模-初始结构设计及结构优化-计算载荷分布及优化-载荷解耦-接头、截面力学性能分析-结果评估；2)结果评估通过依据采用的材料类型再进行结构设计以及优化设计-CAD建模-CAE优化计算；3)依据计算结果，判定是否满足轻量化整车要求；4)如满足整车轻量化要求-再进行验证、测试、评价，完成轻量化车体结构设计。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1、中空铝合金的车身骨架结构设计合理，提升了轻量化车体空间框架结构优化以达到整车性能要求，改善车体整体刚度；2、碳纤维复合材料吸能应用，以破坏力学为基础对碰撞能量不可逆转换系统进行全新车身设计，建立碳纤维复合材料碰撞能量不可逆转换系统的仿真模型，实现碳纤维复合材料碰撞能量不可逆转换系统与一体化车身集成；3、采用低成本化生产工艺的碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料为长碳纤热塑性维复合材料，成本低；4、采用铝型材与车体一体化集成设计，而不采用分离式设计的铝合金电池框架，并考虑电池的重量、布置位置和前后轴荷分布，集成在车身底板下部，配合车身的框架提高车身的扭转与弯曲刚度，有利于车身的轻量化设计；5、通过性能试验，结合结构拓扑优化，自顶而下设计满足车身性能的型材及其截面，通过复杂截面铝型材的应用，减少整车框架零件数与焊缝数量，增强车身弯扭刚度，提高零件功能集成度；6、通过焊接工艺研究并结合仿真分析，设计出符合铝合金材料和结构的焊接工艺，采用激光填丝、激光复合焊接技术实现铝合金车身框架连接，可达到焊接接头强度由母材强度的60％提高到80％，保证车身框架的安全性、可靠性，并实现连续稳定生产。附图说明下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：图1为本专利技术轻量化车体结构示意图一。图2为本专利技术轻量化车体结构示意图二。图3为本专利技术轻量化车体结构示意图三。图4为本专利技术轻量化车体结构示意图四。图5为本专利技术电池包框架结构示意图。图6为本专利技术接头结构示意图。图7为本专利技术设计方法逻辑框图。图中：1.车身骨架、2.A柱、3.减振塔座、4.前保横梁、5.前纵梁、6.门槛梁、7.接头、8.门槛加强板、9.B柱、10.车身地板、11.后排座椅骨架、12.电池包下壳体、13.电池包固定框板、14.电池包上壳体。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。如图1至图6所示，该纯电动汽车轻量化车体，包括车身骨架1和电池包框架，车身骨架1上设有外覆盖件、翼子板、车身地板10、前后保险杠结构以及吸能结构，车身骨架和电池包框架均为铝合金型材空间框架结构，外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构均采用碳纤维复合材料。电池包框架位于车身地板10下方，电池包框架包括电池包壳体和设在电池包壳体下方的电池包固定框板13，电池包固定框板13的边缘通过紧固件固定在车身骨架底部。电池包壳体包括电池包上壳体14和电池包下壳体12，电池包上壳体14的边缘设有翻边，电池包下壳体12的边缘也设有翻边，电池包上壳体和电池包下壳体通过翻边配合，电池包下壳体通过电池包固定框板13集成在车身骨架上。车身骨架1包括门槛梁6，车身地板10两侧边固定在门槛梁6上部，电池包固定框板的两侧边固定在门槛梁的底部，电池包壳体位于两门槛梁之间。铝合金电池包与车身骨架的一体化设计，提升轻量化车体空间框架结构优化以达整车性能要求。采用多材料复合轻量化原则设计，以铝合金空间框架为受力主体，关键受力部位采用非热处理铸铝件接头和分布式碳纤维的一体化车体。车身骨架采用6系铝合金型材为整车骨架，为受力承载主体；外覆盖件包括顶盖总成、侧围外板、前舱盖、车门外板以及行李箱盖，顶盖总成、侧围外板、前舱盖、翼子板、车门外板以及行李箱盖均采用长碳纤维复合材料。前后保险杠结构和吸能结构以及车身地板均采用连续碳纤维复合材料。车身骨架上设有减振塔座3和副车架，减振塔座和副车架均采用高压压铸铝合金材料。减振塔座3包括竖直支撑部，竖直支撑部为中空腔体结构，中空腔体结构中设有蜂窝状加强结构。车身骨架上设有后排座椅骨架11和仪表盘横梁，后排座椅骨架和仪表盘横梁均采用镁合金材料。车架骨架包括A柱2和前风挡上横梁以及中空的接头7，A柱穿过接头，前风挡上横梁一端插入设在接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯电动汽车轻量化车体，包括车身骨架和电池包框架，所述车身骨架上设有外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构，其特征在于：所述车身骨架和电池包框架均为铝合金型材空间框架结构，所述外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构均采用碳纤维复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种纯电动汽车轻量化车体，包括车身骨架和电池包框架，所述车身骨架上设有外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构，其特征在于：所述车身骨架和电池包框架均为铝合金型材空间框架结构，所述外覆盖件、翼子板、车身地板、前后保险杠结构以及吸能结构均采用碳纤维复合材料。2.如权利要求1所述纯电动汽车轻量化车体，其特征在于：所述电池包框架位于车身地板下方，电池包框架包括电池包壳体和设在电池包壳体下方的电池包固定框板，电池包固定框板的边缘通过紧固件固定在车身骨架底部。3.如权利要求1所述纯电动汽车轻量化车体，其特征在于：所述车身骨架上设有减振塔座和副车架，所述减振塔座和副车架均采用加压压铸铝合金材料。4.如权利要求1所述纯电动汽车轻量化车体，其特征在于：所述车身骨架上设有后排座椅骨架和仪表盘横梁，所述后排座椅骨架和仪表盘横梁均采用镁合金材料。5.如权利要求1所述纯电动汽车轻量化车体，其特征在于：所述外覆盖件包括顶盖总成、侧围外板、前舱盖、车门外板以及行李箱盖，所述顶盖总成、侧围外板、前舱盖、翼子板、车门外板以及行李箱盖均采用长碳纤维复合材料。6.如权利要求1所述纯电动汽车轻量化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠四，王金桥，王经常，承忠平，李璞，毕帅，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34