一种车架与电池仓一体化集成底盘结构及其换电方法
本发明涉及电动商用车底盘集成，具体是一种车架与电池仓一体化集成底盘结构。
背景技术：
1、在互联网经济时代背景下，伴随着电商物流企业的发展，电动商用车市场发展迅速，呈现出强劲的增长态势，电动商用车应用越来越广泛，成为了城市货运、快递等领域的优选运输工具。主流商用车主机厂，都已经研发出了各自的纯电动载货车，应用车型逐渐增多，使用场景不断扩大。但目前中重型电动载货车多是在传统燃油车的基础上改装而成的电动车型，因动力电池仓体积大，难以找到合理的位置安装动力电池仓，大都将动力电池仓竖立安装在驾驶室后侧车架上，有些车型挂接在前轴后面车架左右两侧位置，或横插在前轴后车架下面。安装在驾驶室后侧的方案会占据后面车厢的空间，升高车辆的质心位置，降低整车操纵稳定性和行车安全性；挂接在前轴后面车架左右两侧位置的方案，因安装空间限制续航里程又会减少，并且会占据制动系统储气罐、蓄电池等其他总成的安装空间，给整车的总布置带来挑战，当电动载货车受到侧面撞击时，动力电池仓容易受到冲击变形产生热失控；横插在车架下方的方案，不能充分利用车架的垂向空间，会导致电池仓的离地间隙减小，降低汽车的通过性。
2、目前，也有一些尝试将动力电池与车架进行融合的方案，如申请号为202210422279.7的中国发明专利公开了一种铝合金车架和动力电池仓集成结构，包括铝合金车架和动力电池仓，动力电池仓的宽度与铝合金车架的左右纵梁之间的内部宽度相一致，通过框架两侧面的左右支架将动力电池仓可拆卸的装配在铝合金车架的左右纵梁之间。该专利技术方案的缺点是动力电池只安装在车架左右纵梁之间，左右纵梁两侧的空间没有得到充分利用，导致动力电池的容量受限，只适用于需要少量电池的轻型电动商用车。申请号为202310624076.0的中国专利公开了一种底部换电滑板底盘模块化架舱组合式结构，包括车架大梁、电池舱、锁止机构、电池舱限位机构以及电器接头连接件；电池舱包括主承重框架模块、电池包搭载框架模块和接头加强件，电池舱通过锁止机构与车架大梁相连，实现快速换电的功能；锁止机构下部与车架大梁内侧紧密贴合，利用车架大梁分担电池舱的重量，锁止机构具有二次锁止的功能，提高了锁止机构的安全性；电池舱限位机构不仅可提供x向的限位，还可以提供电池舱x向和y向的定位导向功能；在电池舱完成锁止后，电器接头连接盒通过滑轨向电池舱移动，与电池接合，完成换电。该专利技术方案没有对电池仓进行重新设计，其缺点是把电池仓安装在车架下方没有充分利用车架纵梁的高度空间，使得电池仓离地间隙较小，影响车辆的通过性，并且集成化程度低，不利于整车轻量化。
3、为了充分利用车架内部与两侧的横向和垂向空间，提高整车轻量化水平，本发明公开了一种高集成度、高结构强度、高通过性的车架与电池仓一体化集成底盘结构。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种车架与电池仓一体化集成底盘结构，以解决上述现有技术存在的问题，对电池仓结构进行全新设计，将动力电池仓与车架高度集成，既提高整车的轻量化设计水平，提高电池仓与车架的结构强度，又能很好的解决现有电动载货车动力电池系统离地间隙小、与车架集成度低的问题，有效提高了电动载货车的通过性。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供了一种车架与电池仓一体化集成底盘结构，包括：车架总成和电池仓总成，所述车架总成包括两根左右纵梁和多根横梁，两根所述左右纵梁对称设置，多根横梁间隔设置在两根所述左右纵梁之间；所述电池仓总成包括底梁、一个中央电池仓、两个侧面电池仓和电芯模组，所述中央电池仓的底板与四个侧立板通过焊接连接成一个箱体，所述中央电池仓的顶板与四个所述侧立板通过螺栓连接，构成一个封闭的中央电池仓结构，所述中央电池仓安装于两根所述左右纵梁之间；所述侧面电池仓的底板与三个立板焊接成上方与一侧开口的箱体结构，所述侧面电池仓的顶板通过螺栓安装在所述箱体结构顶部，构成一个一侧开口的侧面电池仓结构，两个所述侧面电池仓分别安装在两根所述左右纵梁外侧，两个所述侧面电池仓开口一侧分别朝向所述左右纵梁，所述左右纵梁的腹板与所述侧面电池仓构成一个封闭的侧面电池仓结构，所述中央电池仓和所述侧面电池仓内均安装有所述电芯模组，所述底梁安装在所述左右纵梁下侧，所述底梁沿所述左右纵梁的延伸方向等间距布置，所述底梁的两端延伸至两个所述侧面电池仓的外侧，所述中央电池仓和两个所述侧面电池仓分别用螺栓连接在所述底梁的顶面上。
4、优选的，所述侧面电池仓开口一侧设置有连接板，所述连接板安装在所述侧面电池仓的所述立板上，所述连接板上设置有与所述左右纵梁的腹板对应的螺栓孔，并通过螺栓与所述左右纵梁的腹板连接，两个所述侧面电池仓开口一侧均安装有密封胶条，当所述电池仓总成与所述车架总成安装到一起后，两个所述侧面电池仓紧贴在所述左右纵梁外侧。
5、优选的，所述左右纵梁的下翼板和所述底梁之间通过螺栓与防松锁止机构进行连接。
6、优选的，所述电池仓总成与车架总成组装完成后，所述中央电池仓和两个所述侧面电池仓的上表面与所述车架总成的上表面平齐。
7、优选的，所述电池仓总成安装在电动载货车车架的前后悬架之间。
8、一种电动载货车的换电方法，应用于上述车架与电池仓一体化集成底盘结构，包括以下步骤：
9、s1：将换电托举设备移动到待换电的电动载货车的所述中央电池仓和所述侧面电池仓正下方，所述换电托举设备的托举端与所述中央电池仓和所述侧面电池仓的底面相抵接；
10、s2：将两个所述侧面电池仓与所述左右纵梁拆开；
11、s3：将所述底梁与所述左右纵梁拆开；
12、s4：所述换电托举装置下降，将所述中央电池仓和所述侧面电池仓从所述车架总成上卸下；
13、s5：将携带所述底梁的满电所述中央电池仓和所述侧面电池仓放在所述换电托举装置上，并与所述车架总成上的电池仓安装位置对准；
14、s6：将所述底梁与所述左右纵梁安装到一起；
15、s7：将两个所述侧面电池仓与所述左右纵梁安装到一起。
16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
17、本发明提供的车架与电池仓一体化集成底盘结构，通过合理设计电动载货车动力电池仓结构，将车架纵梁作为动力电池仓的一部分，并把动力电池仓安装在电动载货车货箱下方车架左右纵梁之间及两侧，实现了动力电池仓与车架的高度集成与便捷换电。该结构可将电池仓与车架一体化高度集成，把车架左右纵梁腹板作为两个侧面电池仓的一侧立板，减少了两个侧面电池仓的零件数量，实现了电池仓结构轻量化，更好地保护动力电池系统；可以有效地减轻整车的重量，从而提高车辆的动力性和经济性；同时也提高了车架的结构强度、弯扭刚度，改善整车操纵稳定性和安全性；便于实现电池仓整体换电；有效地利用了电动载货车车架内部与左右两侧的横向与高度空间，增加了单位长度车架可安装的电池仓能量密度，提升了电动载货车总体设计的空间利用率。与驾驶室后背设置动力电池仓的方案相比，本发明有效降低了整车的质心位置，改善了轴荷分配，提高了整车的操纵稳定性和行车安全性。与传统电动载货车横插动力电池仓的底部换电方案相比，充分利用了车架两纵梁之间和两侧的横向与高度空间，提高了动力电池仓的离地间隙，可以更好的保护动力电池系统，提高整车的通过性。
18、本发明提供的车架与电池仓一体化集成底盘结构与换电方法，将电池仓与车架一体化高度集成，安装快速且简单，对于推动电动载货车从传统的“油改电”搭载和改装方式向全新的架构转变具有重要的引领和示范作用。并且本发明提供的电池仓和车架集成结构简化了现有电动载货车动力电池仓的结构，有利于提高车辆的轻量化水平，能够解决现有技术方案中电动载货车更换动力电池仓操作繁琐、效率低下的问题，电动载货车的换电时间将显著缩短，从而提高电动载货车的出勤率，助力用车企业降本增效，增加收益。
技术特征：
1.一种车架与电池仓一体化集成底盘结构，其特征在于，包括车架总成和电池仓总成，所述车架总成包括两根左右纵梁和多根横梁，两根所述左右纵梁对称设置，多根横梁间隔设置在两根所述左右纵梁之间；所述电池仓总成包括底梁、一个中央电池仓、两个侧面电池仓和电芯模组，所述中央电池仓的底板与四个侧立板通过焊接连接成一个箱体，所述中央电池仓的顶板与四个所述侧立板通过螺栓连接，构成一个封闭的中央电池仓结构，所述中央电池仓安装于两根所述左右纵梁之间；所述侧面电池仓的底板与三个立板焊接成上方与一侧开口的箱体结构，所述侧面电池仓的顶板通过螺栓安装在所述箱体结构顶部，构成一个一侧开口的侧面电池仓结构，两个所述侧面电池仓分别安装在两根所述左右纵梁外侧，两个所述侧面电池仓开口一侧分别朝向所述左右纵梁，所述左右纵梁的腹板与所述侧面电池仓构成一个封闭的侧面电池仓结构，所述中央电池仓和所述侧面电池仓内均安装有所述电芯模组，所述底梁安装在所述左右纵梁下侧，所述底梁沿所述左右纵梁的延伸方向等间距布置，所述底梁的两端延伸至两个所述侧面电池仓的外侧，所述中央电池仓和两个所述侧面电池仓分别用螺栓连接在所述底梁的顶面上。
2.根据权利要求1所述的车架与电池仓一体化集成底盘结构，其特征在于，所述侧面电池仓开口一侧设置有连接板，所述连接板安装在所述侧面电池仓的所述立板上，所述连接板上设置有与所述左右纵梁的腹板对应的螺栓孔，并通过螺栓与所述左右纵梁的腹板连接，两个所述侧面电池仓开口一侧均安装有密封胶条，当所述电池仓总成与所述车架总成安装到一起后，两个所述侧面电池仓紧贴在所述左右纵梁外侧。
3.根据权利要求1所述的车架与电池仓一体化集成底盘结构，其特征在于，所述左右纵梁的下翼板和所述底梁之间通过螺栓与防松锁止机构进行连接。
4.根据权利要求1所述的车架与电池仓一体化集成底盘结构，其特征在于，所述电池仓总成与车架总成组装完成后，所述中央电池仓和两个所述侧面电池仓的上表面与所述车架总成的上表面平齐。
5.根据权利要求1所述的车架与电池仓一体化集成底盘结构，其特征在于，所述电池仓总成安装在电动载货车车架的前后悬架之间。
6.一种电动载货车的换电方法，采用权利要求1所述车架与电池仓一体化集成底盘结构，其特征在于：
技术总结
本发明公开的一种车架与电池仓一体化集成底盘结构中，两个侧面电池仓对称设置在左右纵梁外侧，中央电池仓设置在左右纵梁之间，四根底梁横向间隔设置在三个电池仓的底部，通过车架纵梁底部的安装孔位和四根底梁的安装孔位将电池仓总成可拆卸地装配在车架的两纵梁之间及其左右两侧；该结构可将电池仓与车架一体化高度集成，把车架左右纵梁腹板作为两个侧面电池仓的一侧立板，减少了两个侧面电池仓的零件数量，实现了电池仓结构轻量化，更好地保护动力电池系统，提高车架的结构强度、弯扭刚度，改善整车操纵稳定性和安全性，便于实现电池仓整体换电。
技术研发人员：王登峰,孟子皓,张小朋,许文超,张子峰,连丰民,董家麟,倪烨楠
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23