一种电动汽车前地板结构及包括该前地板结构的电动汽车的制作方法

1.本发明属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车前地板结构及包括该前地板结构的电动汽车。


背景技术：

2.前地板结构作为电动汽车车身乘员舱构成的重要零件之一，起到承载座椅、乘员的重要作用，对乘员舱的密封、nvh起关键作用，是整车侧碰的关键传力路径之一，对乘员舱的保护至关重要。
3.传统的前地板结构如图1、图2所示，前地板结构由多个钢制、铝制冲压件、铝型材焊接、铆接组成，零件之间的连接处需有结构的重叠，各个结构之间需通过焊接或者铆接的方式连接在一起，连接缝需要用特殊的胶进行密封，导致重量增加，工艺复杂，密封性及环保性不佳。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种电动汽车前地板结构及电动汽车，在解决上述问题的同时，此前地板结构还可作为电动汽车电池包壳体的一部分，与动力电池集成，增大了电池包的结构空间，增加了电芯的布置空间。
5.为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本实施例提供了一种电动汽车前地板结构，包括高压压铸一体成型的地板本体、中通道、座椅横梁、地板纵梁、门槛梁、前挡板下横梁和中地板横梁，所述的中通道沿着车体的长度方向设置在地板本体的中间位置，门槛梁沿着车体的长度方向设置在地板本体的两侧，前挡板下横梁沿着车体的宽度方向设置于地板本体的前端，中地板横梁沿着车体的宽度方向设置于地板本体的后端，座椅横梁沿着车体的宽度方向设置于地板本体的中间位置。
7.作为进一步的技术方案，在前挡板下横梁上还设有前接头，实现与车体前纵梁的连接。
8.作为进一步的技术方案，在地板纵梁的后端设有后接头，实现与车体后纵梁的连接。
9.作为进一步的技术方案，所述的地板本体、中通道为不等厚结构。
10.作为进一步的技术方案，在地板本体、中通道需要加强的位置设有台阶面或者增加厚度实现加强。
11.作为进一步的技术方案，所述的座椅横梁及门槛梁需要加强的位置设置加强筋或者增加厚度实现加强。
12.作为进一步的技术方案，所述的地板本体、中通道、座椅横梁、地板纵梁、门槛梁、前挡板下横梁和中地板横梁的材质为合金铝。
13.作为进一步的技术方案，在所述的前挡板下横梁、中地板横梁、门槛梁上设有电池
包下壳体的安装点。
14.第二方面，本发明提供了一种电动汽车，包括前面所述的电动汽车前地板结构。
15.作为进一步的技术方案，电动汽车前地板结构作为电池包的上壳体与电池包的下壳体相连。
16.上述本发明的实施例的有益效果如下：
17.1.本发明通过高压压铸一体成型地板本体、中通道、座椅横梁、地板纵梁、门槛梁、前挡板下横梁和中地板横梁，取消了这些部件上的所有焊缝和铆接件，整体重量相对于现有的电动汽车前地板结构减轻，且成型工艺不复杂，密封性及环保性都可以达到。
18.2.本发明将前挡板下横梁和中地板横梁与电动汽车前地板结构一体成型，使前地板形成一个封闭的框架结构，梁之间没有焊接和铆接的连接，而是形成一个整体，提升了刚度，提升了碰撞过程中力的传导，且这个框架结构也为其提供电池包下壳体的安装提供了设计连接点的空间以及上下壳体密封的结构空间。
19.3.根据前地板一体结构件的结构形式，本发明采用高压压铸工艺来实现，高压铸造的技术特点为可成型比较复杂的结构和薄壁的结构，最小厚度可达到1mm到1.5mm，本技术方案所述的前地板总成一体结构由于其集成了板结构和梁结构，梁结构需要纵横交错，板结构需要比较薄的厚度，因此非常适合高压铸造的工艺方法来实现。
20.4.本发明的前部接头、门槛梁、后部接头将前纵梁与后纵梁有效的连接在一起，形成一个从前到后的整体贯穿梁结构，对车身骨架整体的刚度、正碰、后碰都起到很好的提升作用。
附图说明
21.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
22.图1是传统前地板总成结构图；
23.图2是传统前地板总成爆炸图；
24.图3是本发明所述的前地板一体结构总成图；
25.图4是本发明所述前地板一体结构作为电池包上壳体示意图；
26.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
27.100、传统前地板总成；200、铝合金压铸一体成型前地板总成；
28.101、传统地板本体；102、传统中通道本体；103、传统座椅横梁本体；104、传统地板纵梁；105、传统门槛梁；
29.201、接头结构；202、中通道；203、座椅横梁；204、地板本体；205、门槛梁；206、接头结构；207、电池包下壳体安装点结构，208前挡板下横梁，209中地板横梁。
具体实施方式
30.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
32.名词解释：本发明中的“高压压铸”是指前地板总成一体结构200的铸造压力在30mpa以上。
33.现有技术中的汽车车身前地板结构如图1、图2所示，汽车车身前地板结构100为地板本体101、中通道本体102、座椅横梁103、地板纵梁104、门槛梁105等零件通过焊接连接在一起形成一个前地板总成100，地板本体101、中通道本体102为板结构，可以是钢制冲压件或者是铝合金冲压件，座椅横梁、地板纵梁、门槛梁为梁结构，可以是钢制冲压件或者是铝合金型材，但是这种结构的各个零件之间的连接处需有结构的重叠，各个结构之间需通过焊接或者铆接的方式连接在一起，连接缝需要用特殊的胶进行密封，导致重量增加，工艺复杂，密封性及环保性不佳。
34.为了解决上述问题，本实施例提出了一种新的前地板总成一体结构200，本实施例中的前地板总成一体结构200将地板本体、中通道本体、座椅横梁、地板纵梁、门槛梁设计为一个整体结构的同时，还将前挡板下横梁、中地板横梁与前地板总成一体成型，即将地板本体、中通道本体、座椅横梁、地板纵梁、门槛梁、前挡板下横梁、中地板横梁均设计为一个整体结构，具体的，采用铝合金材料通过高压压铸工艺实现，将地板本体、中通道本体、座椅横梁、地板纵梁、门槛梁、前挡板下横梁、中地板横梁一体成型，取消了这些部件上的所有焊缝和铆接件，整体重量相对于现有的电动汽车前地板结构减轻，且成型工艺不复杂，密封性及环保性都可以达到。
35.具体的，如图3、图4所示，上述的前地板总成一体结构200包括高压压铸成型的地板本体204、中通道202、座椅横梁203、门槛梁205、前挡板下横梁208和中底板横梁209；其中，中通道202沿着汽车车体的长度方向设置在地板本体204的中间位置，两个门槛梁205沿着汽车车体的长度方向设置在地板本体204的左右两侧，前挡板下横梁208沿着汽车车体的宽度方向设置于地板本体204的前端(该前端所指的方向与一般意义上汽车前后方向一致)，中地板横梁209沿着汽车车体的宽度方向设置于地板本体204的后端(该后端所指的方向与一般意义上汽车前后方向一致)，两个座椅横梁203沿着车体的宽度方向设置于地板本体204的中间位置，且两个座椅横梁203相互平行设置。
36.上述的压铸工艺所用的材料为一种合金铝，即本实施例提出的前地板总成一体结构200采用合金铝材质制作，合金元素可以是镁、铜、硅、锰中的一种或者几种的组合，合金含量可以在3％到15％之间，如果多种元素合金，总含量一般不超过15％。
37.上述的本发明根据前地板一体结构件的结构形式，采用高压铸造工艺来实现，高压铸造的技术特点为可成型比较复杂的结构和薄壁的结构，最小厚度可达到1mm到1.5mm，本技术方案所述的前地板总成一体结构由于其集成了板结构和梁结构，梁结构需要纵横交错，板结构需要比较薄的厚度，因此非常适合高压铸造的工艺方法来实现。
38.进一步需要说明的是，上述的前挡板下横梁208是现有电动汽车上的一个部件，现有电动汽车上的前挡板下横梁208多为钢结构，一般其设置在前挡板上，前挡板与前地板焊接在一起，而本实施例中将前挡板下横梁208与前地板一体高压压铸成型。
39.进一步需要说明的是，上述的中地板横梁209一般设置在中地板上，本实施例中将
中地板横梁209与前地板结构一体高压压铸成型。
40.本实施例中，将前挡板横梁、中地板横梁与前地板结构一体压铸成型，可以使前地板形成一个封闭框架梁的结构，前地板的整体刚度会更好。前挡板横梁208与门槛梁205、前纵梁后部201形成一个完整的一体结构，更有利于正面碰撞力的传导，防止在碰撞过程中结构实效。中地板横梁209与门槛梁205、中通道202形成一个完整的一体结构，更有利于侧面碰撞力的传导，防止在碰撞过程中结构实效。同时这个一体的框架梁结构也为电池包下壳体的安装提供了空间和密封面。
41.进一步需要说明的是，上述的地板本体204、中通道202、座椅横梁203、门槛梁205的形状根据不同的车型结构，进行具体设计。
42.本实施例中的前地板一体结构的中部包含中通道202、座椅横梁203、地板本体204、门槛梁205，这些结构组合成一体是驾驶舱的重要组成部分，除了作为传统汽车前地板的功能外，这种一体成型的结构对车身整体的弯曲、扭转刚度起到良好的作用，对侧面碰撞力的传递起到很好的分解作用(如图侧碰传力路径)。
43.进一步的，上述的中通道202及地板本体204作为地板总成的蒙皮结构，厚度可以在1——3mm之间，根据局部刚度、模态的需求，可以不等料厚的设计，在需要加强的地方设计台阶面或者增加厚度来加强，这是压铸工艺一体成型技术的优势。
44.进一步的，上述的座椅横梁203及门槛梁205作为关键的承载结构，为了提升座椅安装点的刚度，提升侧碰的性能，其结构厚度可以在2——5mm之间，在需要加强的地方设计加强筋或者增加厚度来实现加强。
45.进一步的，在本实施例中，在上述门槛梁205的后端还设置接头结构206；在前挡板下横梁208上还设置接头结构201；接头结构201、接头结构206与上述的前地板总成一体成型，接头结构201、门槛梁205、接头结构206将汽车的前纵梁与后纵梁有效的连接在一起，形成一个从前到后的整体贯穿梁结构，对车身骨架整体的刚度、正碰、后碰都起到很好的提升作用。
46.具体的，本发明的前地板总成一体结构的前部包含与前纵梁连接的接头结构201，接头结构201与上面的地板本体204、中通道202、座椅横梁203、地板纵梁204、门槛梁205、前挡板下横梁208和中底板横梁209等一体高压压铸成型；接头结构201将纵梁根部、门槛、前挡板下横梁组合成一个整体，这种压铸成型的一体结构可以根据碰撞受力的情况自由设计其结构强度，结构厚度可以在2——5mm之间，局部可以设计加强筋，加强筋可以是细条状分布也可以是蜂窝状分布。在发生正面碰撞的时候，产生的力可以有效的通过这个接头将力分别传递到前挡板横梁、门槛(如图正碰传力路径)，提高了在正面碰撞过程中纵梁的完整性，减少前围的侵入量，降低对人体的伤害。同时此接头结构可以与前纵梁有效的连接，可以通过螺栓进行装配连接，也可以通过铆钉进行铆接。
47.进一步的，本实施例中的前地板一体结构的后部包含与后纵梁连接的接头结构206，此接头结构206将门槛后部及前地板后横梁集成为一个整体结构，提升了与后纵梁连接点的刚度和强度，与后纵梁可以通过螺栓连接或者是铆钉铆接。
48.进一步的，需要说明的是，上述的接头结构201的具体形状根据现有车型的前纵梁后部的接头形状进行设计，接头结构206的具体形状根据现有车型的后纵梁前部的接头形状进行设计。
49.进一步的，在电动汽车车身中，上述的前地板一体结构还可以作为电池包上壳体，当前地板一体结构还作为电池包上壳体时，在地板总成一体件周圈的几个梁结构(包括两个门槛梁205、前挡板下横梁208和中底板横梁209)上设计电池包下壳体的安装点，此结构与下壳体装配在一起，形成一个电池包总成。具体的，当前地板一体结构200在电动汽车中作为电池包的上壳体使用时，在前地板一体结构200的下部周圈可以设计电池包下壳体的安装点结构207，电池包下壳体可以通过安装点结构207与前地板一体结构200组成一个完整的电池包壳体。通过这种结构方案，可以提升电池包内部的布置空间，如取消了传统电动汽车电池包与前地板之间的预留间隙，如可以将座椅横梁203及中通道202的外凸结构都作为电池包内部的布置空间，提升电芯的容量，提升续航里程。
50.进一步的，本实施例还提供了一种电动汽车，所述的电动汽车的前地板结构采用前面所述的前地板一体结构，由于该车辆中的前地板采用上述的前地板一体结构，因此该车辆同样具备如上所述的全部优势。在一些实施例中，本发明提供的电动汽车可以是现有的新能源汽车，也可以是混合动力汽车。
51.进一步的，上述电动汽车的前地板结构还作为该车辆的电池包的上壳体使用，在前地板一体结构的下部周圈可以设计电池包下壳体的安装点结构，电池包下壳体可以通过安装点结构与前地板一体结构组成一个完整的电池包壳体。通过这种结构方案，可以提升电池包内部的布置空间，如取消了传统电动汽车电池包与前地板之间的预留间隙，如可以将座椅横梁及中通道的外凸结构都作为电池包内部的布置空间，提升电芯的容量，提升续航里程。
52.最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。