专利名称：具有结构性集成部件的电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动车辆，更具体地涉及具有集成到车辆的承载结构中的一个或多个推进系统部件和/或与能量存储相关的部件的电动车辆。
背景技术：
传统的燃料型车辆和纯电力驱动车辆(EV)同样都包括结构性构件，这些结构性构件在组装后支承车辆的载荷、各种车辆部件、以及任何动态载荷。通常，这些部件安装于承载结构构件，而承载结构性构件构造为支承车辆部件的重量。存在减小EV的重量的需要。降低车重改进了车辆效率，这等同于节能。
发明内容
发明人已经发现，减小EV的重量的一种方法是将EV部件本身用作被称为受力构件的车辆内的结构性构件。通过这种方式，EV部件本身起承载的结构性构件的作用，由此减小否则单独形成车辆结构的结构性构件的量和/或质量，并且最终减小车重。根据一个方面，电动车辆包括承载结构和多个电动车辆部件，每个电动车辆部件均操作性地相互联接，一起构造并布置成提供原动力。所述多个电动车辆部件至少包括电动马达和电池组。每个电动车辆部件均包括相应的电动车辆部件壳体。电动车辆部件壳体中的至少一个与承载结构相集成，使得所述电动车辆部件壳体是承载结构内的受力构件。根据另一方面，提供了一种电动车辆。该电动车辆包括承载结构和多个电动车辆部件，承载结构包括第一承载结构性构件，而每个电动车辆部件均操作性地相互联接，一起构造并布置成提供原动力。所述多个电动车辆部件至少包括电动马达和电池组，每个电动车辆部件包括相应的电动车辆部件壳体。电动车辆部件壳体中的至少一个与第一承载结构性构件相集成，并且形成第二承载结构性构件，使得所述电动车辆部件壳体是承载结构内的受力构件。根据另一方面，提供了一种电动车辆。该电动车辆包括承载结构和具有壳体的至少一个电动车辆动力传动系部件。壳体与承载结构相集成，使得壳体是承载结构内的受力构件。根据又一方面，提供了一种电动车辆。该电动车辆包括承载结构和具有壳体的电池组。壳体与承载结构相集成，使得壳体是承载结构内的受力构件。根据另一方面，提供了一种电动车辆。该电动车辆包括承载结构和具有壳体的电池组。电池组壳体与承载结构相集成，使得电池组壳体是承载结构内的受力构件，并且使得电池组壳体形成车辆的平底板。根据又一方面，提供了一种制造电动车辆的方法。该方法包括提供承载结构，以及将电动车辆部件壳体集成到承载结构内，使得电动车辆部件壳体形成承载结构内的受力构件。本发明的各种实施方式提供了某些优点。并非本发明的所有实施方式均共有相同的优点，而共有相同优点的实施方式可能不在所有情况下都共有这些优点。下文参照附图详细描述本发明的其他特征和优点以及结合了本发明的方面的各种实施方式的结构。
本发明的上述及其它目的和优点将从附图中得到更为全面的理解，其中相同的参考符号指代相同的特征，图中图1是根据一个实施方式的电动车辆的一部分的示意性立体图；图2是根据一个实施方式的电动车辆的一部分的示意性后视图；图3是根据另一实施方式的电动车辆的一部分的示意性侧视截面图；图4是根据另一实施方式的电动车辆的一部分的示意性立体图。
具体实施例方式发明人认识到，将EV的一个或多个部件集成到车辆的承载结构中可能会获得某些优点。例如，其可能有助于减小车辆的总重。减小车辆的总重可能是理想的，因为这可以提高车辆的效率。将一个或多个部件集成到车辆承载结构中也可能是理想的，因为这可以减小与制造EV相关的材料的量，从而可以降低制造成本。将EV部件中的一个或多个集成到承载结构中还可能有助于简化制造工艺。此外，将EV部件中的一个或多个集成到承载结构中可以增加承载结构的结构刚度和/或刚性。通常设置在EV内的部件中的许多包括单独的壳体，这种壳体可以构造为提供物理保护和/或电磁干扰(EMI)隔绝。例如，EV的一个部件可能包括密封该部件使其免受污染和/或使部件更坚固以承受汽车环境的壳体。因为这些部件可能已经需要坚固的壳体， 所以将诸如部件壳体的这些部件集成到车辆的承载结构中可能加强产品设计，从而提供坚固的车辆结构。本文描述的实施方式可以用于任何类型的EV。例如，可以设想该车辆唯一地由电力驱动。也可以设想该车辆是混合动力电动车辆，也可以例如是插电式混合动力电动车辆。 车辆也可以由电池、燃料电池和/或汽油的组合提供动力。在常规电动车辆中，每个EV部件一般都具有一个基本目的。例如，马达通常用来提供原动力。当这些部件中的一个与车辆的承载结构相集成时，该部件此时则用于第二目的，即作为承载结构的一部分并用作承载结构内的受力(stressed)构件。在此方面，EV部件壳体本身可以是车辆的承载结构的结构性构件，或者与车辆的承载结构的另一结构性构件相集成。在任一种情况下，部件壳体都成为车辆的承载结构内的受力构件。在其他实施方式中，EV部件可以不包括壳体，而部件本身则成为车辆的承载结构内的受力构件。现在参见图，图1是示例性EV 10的一部分的示意图。车辆10具有承载结构12 (图 1中仅示出了其一部分)以及操作性地相互联接以提供原动力的多个EV部件。例如，车辆 10可以包括电动马达20、由参考数字60 (见图幻表示的功率逆变器、和电池组40 (同样见图3)。其他部件包括发电机、充电器和DC/DC转换器，并且因此同样可以表示为图2中的参考数字60。在又一些实施方式中，EV部件可以是图4中示出的功率和/或电信号传输导体 80。电动马达20构造为将电能转换为机械运动，功率逆变器构造为向马达20供电，而电池组40构造为提供存储的能量以驱动机动车。EV也可以包括变速驱动桥(transaxle) 30，该变速驱动桥30可以构造为变速箱与主减速器的组合。如在下文更详细地讨论的，与这些部件中的每一个均安装于车辆的承载结构的传统EV不同，根据本发明的一个方面，这些部件中的一个或多个与承载结构12相集成以形成承载结构内的受力构件。具体地，这些EV部件中的一个或多个可以包括壳体，而壳体可以与承载结构的第一结构性构件相集成，使得壳体形成承载结构的第二结构性构件。应当认识到，存在多种方式以将EV的一个或多个部件集成至承载结构中而成为受力构件。例如，在一个实施方式中，部件壳体与承载结构的结构性构件一体地形成。可以设想部件可以与车辆结构12的结构性构件铸造、冲压、机加工、模制成型或共同模制成型， 或者以其他方式与车辆结构一体地形成，使得部件壳体和结构性构件形成为整体件。部件壳体可以使用任何一种或多种适当的方式连结至结构性构件，例如焊接、粘接和诸如铆接或螺栓连接的机械紧固方式，或其组合，但本发明在这方面不受限制。因此，在一个实施方式中，部件壳体可以通过将壳体焊接至结构性构件而与车辆结构12相集成。在此方面，部件壳体和结构性构件可以一开始单独地制造，但可以焊接在一起以形成整体件。在一个实施方式中，部件壳体可以通过将部件壳体用一个或多个螺栓螺栓连接至结构性构件而与结构性构件相集成。如图1和图3中图示的，在一个实施方式中，电池组40具有壳体44，该壳体44形成车辆平底板42，因此成为车辆的承载结构的结构性部件。车辆平底板42是形成车辆的底板的车辆一部分，而且可以例如是大块冲压金属。在图1和图3中示出的实施方式中，电池组40与车辆平底板42集成。换言之，部件壳体本质上成为平底板42。应当理解，在另一实施方式中，电池组壳体44 (或另一部件壳体)可以与平底板集成(或与另一结构性构件集成)，而不是也形成(即代替)平底板42。电池组壳体44可以构造为保护电池单元46。例如，壳体44可以由基本非渗透性材料制成以防止有害的污染物与电池单元46接触。壳体44还可以由基本刚性的材料制成以保护电池单元46。如上文所述，可以设想电池组壳体44与车辆承载结构的一部分如平底板42 —体地形成。也可以设想电池组壳体44焊接至、螺栓连接至承载结构的一部分，或以其他方式与之集成为一体。在一个实施方式中，EV动力传动系部件中的至少一个与车辆的承载结构集成为一体。应当认识到，EV动力传动系部件是构造为产生动力并向车辆传递动力的部件。动力传动系部件可以构造为将存储的能量转化为动能以使车辆运动。EV动力传动系部件包括但不局限于电动马达20、功率逆变器、充电器、以及DC/DC转换器。动力传动系部件可以包括壳体，该壳体可以与承载结构的结构性构件相集成，使得动力传动系部件壳体是受力构件。例如，如图2中示出的，在一个实施方式中，功率逆变器和/或DC/DC转换器和/ 或充电器的壳体62与承载结构中的一个或多个结构性构件相集成。在此具体实施方式
中， 壳体62与位于汽车后部并且沿后桥在左右车轮之间延伸的横向构件70相集成。在一个实施方式中，横向构件70包括第一结构性构件70a和第二结构性构件70b，这样，横向构件70 在壳体62处基本不连续，并且每个结构性构件70a、70b均可以例如通过连结与壳体62集成。也可以设想通过使壳体62与横向构件70 —体地形成而使横向构件70与壳体62相集成。
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此外，也可以设想使用借助于壳体62加强的连续横向构件70。连续横向构件70 可以延伸穿过壳体62，并且横向构件70可以例如通过焊接或螺栓连接或其他连结技术与壳体62集成，使得壳体62对横向构件70进行了加强。S卩，壳体62以及在此示例中为横向构件70的结构性构件可以通过设计并形成为单个结构而集成。如图1中示出的，马达20包括马达壳体22，该马达壳体22与承载结构相集成而成为承载结构内的受力构件。在一个实施方式中，马达壳体22与邻近车桥的结构性构件相集成。应当理解，车辆可以是前轮驱动车辆、后轮驱动车辆或四轮驱动车辆或全轮驱动车辆， 但本发明在这方面不受限制。在一个实施方式中，马达与邻近车辆后桥的结构性构件相集成。在另一实施方式中，马达与邻近车辆前桥的结构性构件相集成。对于马达设置在中部区域的车辆，在一个实施方式中，马达可以与位于车辆中段的结构性构件相集成。如同样在图1中示出的，变速驱动桥30包括变速驱动桥壳体32，该变速驱动桥壳体32可以与承载结构的结构性构件相集成，由此成为承载结构内的受力构件。在一个实施方式中，变速驱动桥壳体32还与邻近后桥的承载结构的后部相集成。应当理解，在另一实施方式中，各种部件壳体可以在其他位置以其他构造与承载结构相集成。尽管上文描述的部件中的一些与后结构性构件相集成，但是也可以设想，一个或多个部件壳体可以与诸如但不局限于平底板42的位于车辆中部的结构性构件相集成。 还可以设想，一个或多个部件壳体可以与前结构性构件相集成，并且可以例如与邻近前桥的承载结构的结构性构件相集成。如图4中示出的，功率和/或电信号传递导体80可以集成到承载结构中。在示出的实施方式中，导体集成到结构性构件82中。在此实施方式中，结构性构件可以由传导性材料形成，这样它不仅能够支承对其所设计的车辆载荷，而且还能传输功率和/或电信号。 在一个实施方式中，结构性元件82的一端借助于适当的连接器连接至第一线缆84，而另一端则通过合适的连接器连接至第二线缆84，从而允许功率和/或信号从一个线缆82传输至另一线缆84。尽管未示出，但线缆、连接器和结构性构件可以适当地电绝缘。车辆的承载结构必须由能够支承所有车辆部件的重量、乘客和乘客物品的重量以及传动和冲击载荷的材料制成。在一个实施方式中，一个或多个结构性构件由碳层压板制成。还可以设想，一个或多个结构性部件由下列材料中的至少一种制成铝、镁、纤维加强塑料(FRP)、热塑料、钢、蜂巢结构(例如铝蜂窝板)、预浸渍纤维加强塑料、超塑成形铝和铸
ο通常，EV部件壳体由能够保护和/或隔绝内部部件的材料制成。然而，当EV部件壳体中的至少一个是承载结构的结构性构件或者与另一结构性构件相集成时(在任一情况下都形成车辆的承载结构内的受力构件)，EV部件必须也由能够支承载荷的材料制成。 因此，在一个实施方式中，EV部件壳体由与其所集成的结构性构件相同的材料制成。在一个实施方式中，EV部件壳体由碳层压板制成。还可以设想，EV部件壳体由下列材料中的至少一种制成铝、镁、纤维加强塑料(FRP)、热塑料、钢、蜂巢结构(例如铝蜂窝板)、预浸渍纤维加强塑料、超塑成形铝和铸铝。应当理解，本发明的各种实施方式可以形成有一个或多个上文描述的特征。本发明的上述方面和特征可以以任何适当的组合来使用，因为本发明在这方面不受限制。还应当理解，附示了可以结合到本发明的各种实施方式中的各种部件和特征。为了简化，附图中的一些可以图示多于一个可选的特征或部件。然而，本发明不局限于图中公开的具体实施方式
。应当认识到，本发明涵盖可能仅仅包括任一附图中所示的部件的一部分的实施方式，和/或也可以涵盖组合了多个不同的图中所示的部件的实施方式。
应当理解，本发明的各种实施方式的上述描述仅意于对其是示例性的，而本发明的其他实施方式、修改和等效物在权利要求限定的本发明范围内。
权利要求
1.一种电动车辆，包括承载结构；和多个电动车辆部件，所述多个电动车辆部件中的每一个均操作性地相互联接，并且一起构造并布置成提供原动力，所述多个电动车辆部件至少包括电动马达和电池组，所述电动车辆部件中的每一个均包括相应的电动车辆部件壳体；其中，所述电动车辆部件壳体中的至少一个与所述承载结构相集成，使得所述电动车辆部件壳体是所述承载结构内的受力构件。
2.如权利要求1所述的电动车辆，其中，所述承载结构包括多个结构性构件，并且所述电动车辆部件壳体的至少一部分与所述结构性构件中的一个一体地形成。
3.如权利要求1所述的电动车辆，其中，所述承载结构包括多个结构性构件，并且所述电动车辆部件壳体的至少一部分与所述结构性构件中的一个一体地连结。
4.如权利要求1所述的电动车辆，其中，所述电动车辆部件壳体使用包括焊接、粘接和机械紧固在内的多种连结方式中的至少一种连结至第一结构性构件。
5.如权利要求1所述的电动车辆，其中，所述多个电动车辆部件还包括功率逆变器、发电机、导体、充电器和DC/DC转换器中的至少一个。
6.一种电动车辆，包括包括第一承载结构性构件的承载结构；和多个电动车辆部件，所述多个电动车辆部件中的每一个均操作性地相互联接，并且一起构造并布置成提供原动力，所述多个电动车辆部件至少包括电动马达和电池组，所述电动车辆部件中的每一个均包括相应的电动车辆部件壳体；其中，所述电动车辆部件壳体中的至少一个与所述第一承载结构性构件相集成，并且形成第二承载结构性构件，使得所述电动车辆部件壳体是所述承载结构内的受力构件。
7.如权利要求6所述的电动车辆，其中，所述电动车辆部件壳体的至少一部分与所述第一结构性构件一体地形成。
8.如权利要求6所述的电动车辆，其中，所述电动车辆部件壳体使用包括焊接、粘接和机械紧固在内的多种连结方式中的至少一种连结至所述第一结构性构件。
9.如权利要求6所述的电动车辆，其中，所述电池组壳体形成车辆的平底板。
10.如权利要求6所述的电动车辆，其中，所述多个电动车辆部件还包括功率逆变器、 发电机、导体、充电器和DC/DC转换器中的至少一个。
11.一种电动车辆，包括承载结构；和具有壳体的至少一个电动车辆动力传动系部件，所述壳体与所述承载结构相集成，使得所述壳体是所述承载结构内的受力构件。
12.如权利要求11所述的电动车辆，其中，所述至少一个电动车辆动力传动系部件包括电动马达、功率逆变器、发电机、导体、充电器和DC/DC转换器中的至少一个。
13.如权利要求11所述的电动车辆，其中，所述电动车辆部件壳体的至少一部分与所述承载结构一体地形成。
14.如权利要求11所述的电动车辆，其中，所述承载结构包括多个承载结构性构件。
15.如权利要求14所述的电动车辆，其中，所述电动车辆部件壳体使用包括焊接、粘接和机械紧固在内的多种连结方式中的至少一种连结至结构性构件。
16.一种电动车辆，包括承载结构；和具有壳体的电池组，所述壳体与所述承载结构相集成，使得所述壳体是所述承载结构内的受力构件。
17.如权利要求16所述的电动车辆，其中，所述电池组壳体的至少一部分与所述承载结构一体地形成。
18.如权利要求16所述的电动车辆，其中，所述承载结构包括多个承载结构性构件。
19.如权利要求18所述的电动车辆，其中，所述电池组壳体使用包括焊接、粘接和机械紧固在内的多种连结方式中的至少一种连结至结构性构件。
20.如权利要求16所述的电动车辆，其中，所述电池组壳体形成所述车辆的平底板。
21.一种制造电动车辆的方法，包括提供承载结构的结构性构件；和将电动车辆部件壳体与所述结构性构件相集成，使得所述电动车辆部件壳体形成所述承载结构内的受力构件。
22.如权利要求中21所述的方法，其中，所述电动车辆部件壳体是电池组壳体、电动马达壳体、功率逆变器壳体、发电机壳体、导体、充电器壳体和DC/DC转换器壳体中的至少一个。
23.如权利要求中22所述的方法，其中，集成动作包括使所述电动车辆部件壳体的至少一部分与所述承载结构的结构性构件一体地形成。
24.如权利要求23所述的方法，其中，集成动作包括使用包括焊接、粘接和机械紧固在内的多种连结方式中的至少一种连结至结构性构件。
全文摘要
一种电动车辆(EV)，该电动车辆包括被称为受力构件的用作车辆内的结构性构件的EV部件。EV部件本身起承载的结构性构件的作用，由此减小否则单独形成车辆结构的结构性构件的量和/或质量，最终减小车重。
文档编号B60K1/00GK102387928SQ201180001736
公开日2012年3月21日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月5日
发明者凯文·罗伯特·青格, 布罗克·威廉·滕豪滕 申请人:科达汽车公司