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CN116583988A - 车辆结构 - Google Patents

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CN116583988A CN202180082418.XA CN202180082418A CN116583988A CN 116583988 A CN116583988 A CN 116583988A CN 202180082418 A CN202180082418 A CN 202180082418A CN 116583988 A CN116583988 A CN 116583988A
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battery tray
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battery
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CN202180082418.XA
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柏木吉基
新井司
永田章太
宮内裕司
手岛雅智
休·福伦
神山麦克斯
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Teijin Ltd
Original Assignee
Diren Automotive Technology Co ltd
Teijin Ltd
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Abstract

一种车辆结构包括：电池托盘，其布置与车体的中央下部处；以及在车辆宽度方向上延伸的横梁部件，其插入至电池托盘中。电池托盘包括第一底部、在第一底部的外周竖立的周壁、连接至第一底部的第一内壁、连接至第一底部的第二内壁以及连接至第一内壁和第二内壁两者并且从第一底部升起的第二底部，这些部件由一体成型的纤维强化塑料构成。在车辆宽度方向上延伸的凹部由第一内壁、第二内壁和第二底部形成。横梁部件插入到至少一个位置的凹部中。

Description

车辆结构
技术领域
本发明涉及一种布置于车辆的中央下部处的电池托盘，以及一种其中在车辆宽度方向上延伸的横梁部件插入至电池托盘中的车辆结构。
背景技术
在电动车辆中，由于车载电池占据相当大的重量和安装空间，因此已经对车载电池的结构进行了大量研究。
在专利文献1中，容纳电池的外壳由纤维强化塑料构成，并且试图减轻电池托盘的重量。
专利文献2描述了在电池盒下方沿车体的横向延伸的多个横梁部件。
专利文献3描述了一种电池组，其中容纳多个电池并且电池彼此连接并固定至电池托盘。
专利文献4描述了一种电池盒，其中电池托盘的强度和硬度通过金属框状框架增强。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2013-201112
专利文献2：JP-A-2014-012524
专利文献3：JP-A-2018-156825
专利文献4：JP-A-2011-124101
发明内容
技术问题
但是，由于在使用专利文献1所描述的电池托盘的情况下，形状为扁平状，因此没有横梁部件能够插入的空间。关于专利文献1所描述的电池托盘，由于需要在电池托盘的两侧设置大的电池支架，因此电池托盘变大。当设置这种大的电池支架时，需要增加车辆本身的宽度，以安装相同量和数量的电池(降低了车辆的设计自由度)。
在使用专利文献2所描述的电池托盘的情况下，也没有用于将横梁部件插入电池托盘的空间。因此，横梁部件布置在电池托盘的下方，并且横梁部件不是紧固至电池托盘，而是紧固至车身侧。因此，当车辆的侧表面受到碰撞时，横梁部件将冲击力传递给车体，并且电池托盘的结构硬度根本无法利用。
在专利文献3所描述的电池托盘的情况下，在电池之间设置作为强化部件的横梁部件，并且将电池固定至横梁部件。虽然电池不相对于电池托盘移动，但需要单独设置横梁部件，并且电池托盘变重。此外，需要装接作为单独部件的横梁部件的步骤，并且制造过程变得复杂。由于横梁部件放置于平板状的电池托盘上，当车辆的侧表面发生碰撞时，无法利用电池托盘的结构硬度。因此，需要仅通过横梁部件来吸收冲击。
在专利文献4所描述的电池托盘的情况下，需要用金属框状框架来强化电池托盘，并且无法减轻电池盒的重量。当对车辆的侧表面施加冲击时，仅需要由金属框状框架吸收冲击。即，没有利用电池托盘的结构硬度。
鉴于现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种车辆结构，其中，能够一体成型的纤维强化塑料用于电池托盘，并且横梁部件从电池托盘的外部插入以强化电池托盘。
解决问题的方案
作为深入研究的结果，本发明人已经发现上述问题能够通过以下方式解决，并且已经完成了本发明。
1.一种车辆结构，该车辆结构包括：
电池托盘，该电池托盘布置与车体的中央下部处；以及在车辆宽度方向上延伸的横梁部件，该横梁部件插入至所述电池托盘中，
其中
(1)所述电池托盘包括第一底部、在所述第一底部的外周竖立的周壁、连接至所述第一底部的第一内壁、连接至所述第一底部的第二内壁以及连接至所述第一内壁和所述第二内壁两者并且从所述第一底部升起的第二底部，
(2)所述第一底部、所述周壁、所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部由一体成型的纤维强化塑料构成，
(3)在车辆宽度方向上延伸的凹部由所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部所形成，并且所述横梁部件插入到至少一个位置的所述凹部中。
2.根据上述1所述的车辆结构，其中所述横梁部件沿着所述凹部弯曲成突出形状。
3.根据上述2所述的车辆结构，其中所述横梁部件通过按压和弯曲扁平金属板以沿着所述凹部具有突出形状而形成。
4.根据上述1至3中任一项所述的车辆结构，其中所述横梁部件的厚度为0.5mm以上且6.0mm以下。
5.根据上述1至4中任一项所述的车辆结构，其中空间设置于所述横梁部件和所述第二底部之间。
6.根据上述1至5中任一项所述的车辆结构，其中所述横梁部件配合至所述凹部。
7.根据上述1至6中任一项所述的车辆结构，其中所述车辆结构包括多个横梁部件。
8.根据上述1至7中任一项所述的车辆结构，其中所述横梁部件由金属或者连续纤维强化复合材料制成。
9.根据上述1至8中任一项所述的车辆结构，其中所述电池托盘由使用片状模塑料一体成型的纤维强化塑料构成。
10.根据上述9所述的车辆结构，其中所述纤维强化塑料中包含的所述强化纤维的重均纤维长度为1mm以上。
11.根据上述1至10中任一项所述的车辆结构，其中在从所述车辆宽度方向观察车辆结构的截面时，闭合截面结构由所述第一内壁、所述第二内壁部、所述第二底部和所述横梁部件形成。
12.根据上述1至11中任一项所述的车辆结构，其中所述电池托盘在主模式下的固有频率为25Hz以上。
13.根据上述1至12中任一项所述的车辆结构，其中与所述电池托盘一体成型的肋设置在至少一个位置处的所述凹部中。
14.根据上述1至13中任一项所述的车辆结构，其中由所述第一底部和所述第一内壁形成的角度以及由所述第一底部和所述第二内壁形成的角度为90度以上且135度以下。
15.根据上述1至14中任一项所述的车辆结构，其中用于固定电池的肋或者凸台设置于所述第一底部的上表面。
16.根据上述1至15中任一项所述的车辆结构，其中所述第一内壁和所述第二内壁中的至少一个具有遵循电池形状的形状。
17.根据上述1至16中任一项所述的车辆结构，其中所述第一内壁和所述第二内壁至少沿着所述车辆宽度方向延伸。
18.根据上述1至17中任一项所述的车辆结构，其中不连续纤维连续地散布在所述第一底部和所述第一内壁之间的边界区域、所述第一底部和所述第二内壁之间的边界区域以及所述第一底部和所述周壁之间的边界区域中。
19.根据上述1至18中任一项所述的车辆结构，
其中，所述电池托盘包括连接至所述第一内壁和所述第二内壁两者并且从第一底部升起的双头螺栓基座，并且
所述双头螺栓基座与所述第一底部、所述周壁、所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部一体成型地由纤维强化塑料构成。
20.根据上述19所述的车辆结构，其中用于装接电池支架的双头螺栓设置于所述双头螺栓基座。
21.根据上述20所述的车辆结构，其中所述双头螺栓基座包括非贯通的插入孔并且所述双头螺栓插入至所述插入孔中。
22.一种布置在车体的中央下部中的电池托盘，其中
(1)所述电池托盘包括第一底部、在所述第一底部的外周竖立的周壁、连接至所述第一底部的第一内壁、连接至所述第一底部的第二内壁以及连接至所述第一内壁和所述第二内壁两者并且从所述第一底部升起的第二底部，
(2)所述第一底部、所述周壁、所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部由一体成型的纤维强化塑料构成，
(3)在车辆宽度方向上延伸的凹部由所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部形成，并且
(4)与所述电池托盘一体成型的肋设置在至少一个位置的所述凹部中。
23.根据上述22所述的电池托盘，其中所述电池托盘在主模式下的固有频率为25Hz以上。
24.根据上述1至20中任一项所述的车辆结构，进一步包括在所述电池托盘的周壁外侧的能量吸收部件，
其中，所述能量吸收部件的最低部分位于所述电池托盘的最低部分下方的位置。
25.根据上述24所述的车辆结构，
其中，所述能量吸收部件的最低部分在所述电池托盘的第一底部下方，并且所述能量吸收部件的最高部分在所述电池托盘的第一底部上方。
26.根据上述24或25所述的车辆结构，进一步包括保护壁，该保护壁在所述电池托盘下方，
其中，所述保护壁连接至所述能量吸收部件。
发明的有益效果
在本发明的车辆结构中，利用由纤维强化塑料一体成型的电池托盘的形状自由度，能够将横梁部件插入电池托盘中设置的在至少一个位置处的凹部中。因此，能够改进具有凹部的电池托盘的垂直弯曲的弱点。
此外，当冲击施加到车辆的侧表面时，除了车体之外还可以利用电池托盘的结构硬度。
附图说明
图1是示出使用电池托盘的车辆结构的实例的分解立体示意图。
图2是示出电池托盘的实例的示意立体图。
图3是电池托盘的实例的示意截面图(沿图2中的线202-202截取的截面，以及在未设置双头螺栓基座的位置处的截面)。
图4是电池托盘的实例的示意截面图(沿图2中的线203-203截取的截面，在存在双头螺栓基座的位置处的截面)。
图5A是电池托盘的实例的示意截面图。
图5B是图5A中第一底部303与第一内壁206之间的边界区域以及第一底部303与第二内壁207之间的边界区域的放大图。
图5C是图5A中的第一底部303与周壁205之间的边界区域的放大图。
图6是使用电池盖的车辆结构的实例的示意图。
图7A是示出沿图6中的601-601线截取的截面的示意图。
图7B是能够观察横梁部件(观察未设置肋的位置)的图7A的放大示意图。
图7C是能够观察横梁部件和肋的图7A的放大示意图。
图8是从内侧观察的电池盖的实例的示意图。
图9是示出电池托盘容易弯曲的方向的示意图。
图10是示出包括电池托盘下方的保护壁的车辆结构的实例的示意图。
参考标记列表
101：电池盒
102：电池盖
103：电池
104：温度控制系统(冷却机构)
105：电池托盘
106：强化框架
107：由第一内壁和第二内壁形成的内部分隔壁
108：能量吸收部件(能够吸收能量的部件)
201：内部分隔壁的顶部
205：周壁
206：第一内壁
207：第二内壁
208：在车辆宽度方向上延伸的凹部
301：第二底部
302：冷却机构
303：第一底部
304：金属盖
313：由第一内壁、第二内壁和第二底部(或者双头螺栓基座)
包围的空间区域
402：凸缘
407：双头螺栓基座
408：双头螺栓基座的上表面
409：双头螺栓
411：电池支架
412：插入孔
α：由第一底部和第一内壁形成的角度
β：由第一底部和第二内壁形成的角度
h1：第一底部至凸缘的高度
h2：第一底部至双头螺栓基座的上表面的高度
h3：第一底部至第二底部的高度
R501：第一底部与周壁之间的边界区域中的内角部
R502：第一底部与周壁之间的边界区域中的外角部
R520：第一底部与第一内壁之间的边界区域中的内角部
R521：第一底部与第一内壁之间的边界区域中的外角部
R530：第一底部与第二内壁之间的边界区域中的内角部
R531：第一底部与第二内壁之间的边界区域中的外角部
701：横梁部件
702：肋
703：在横梁部件插入至凹部时形成的横梁部件与第二底部之间的
空间，
801：电池盖
802：肋
1001：保护壁
1002：紧固杆
1003：插入孔
1004：插入台
1005：冲击吸收部件
具体实施方式
下文，将将参考附图描述本发明的实施例，但本发明不限于此。
图中所示的车辆结构设置在车体中央的下部，并且包括电池盒101和能量吸收部件108，电池盒101包括电池托盘105和电池盖102。横梁部件701插入至电池托盘105中。电池托盘105和电池盖102中的每一个都由一体成型的纤维强化塑料构成。能量吸收部件108用于吸收冲击能量。电池盒101储存电池103。
此外，用于温度控制的冷却机构104可以设置于电池托盘105。
电池盖102、电池托盘105和能量吸收部件108被紧固在一起。紧固状态如图6所示。如图7B和7C所示，横梁部件701插入至电池托盘105的图2所示的凹部208中。
[电池托盘]
电池托盘105是用于驱动汽车的电池托盘，其上安装用于驱动车辆的电池103。用于驱动车辆的电池103储存在包括电池托盘105和电池盖102的电池盒101中。通过使用包含强化纤维和树脂的强化纤维塑料而形成电池托盘105。
电池托盘105包括第一底部303和竖立在第一底部303的外周的周壁205。电池托盘105还包括连接至第一底部303的第一内壁206、连接至第一底部303的第二内壁、以及连接至第一内壁206和第二内壁207两者并从第一底部升起的第二底部301。
第一底部303、周壁205、第一内壁206、第二内壁207和第二底部301由一体成型的纤维强化塑料构成。
以这种方式，由于内部分隔壁107由第一内壁206和第二内壁207形成，所以即使内部分隔壁从底部形成得很高，也能够容易地制造包括直到末端的强化纤维的壁。
[凸缘]
电池托盘105包括例如图4所示的凸缘402。电池托盘105的凸缘用于将电池盖102和能量吸收部件108紧固在一起。
[第一底部]
第一底部303的下表面是电池托盘105的最低表面。电池可以放置于第一底部303的上表面，或者冷却机构104或通风机构可以设置在电池和第一底部之间的空间中。此外，第一底部不需要具有完全平板状，并且可以具有类似波纹形状的波浪形，或者可以具有曲面。
[周壁]
周壁205竖立于第一底部303的外周，并且优选地与第一底部303的表面连续地形成。
[第一内壁和第二内壁]
第一内壁206连接至第一底部303。形成电池托盘的纤维强化塑料在第一内壁206和第一底部303之间弯曲。第一底部303连续地连接至第一内壁206，并且第一底部303和第一内壁206一体成型而没有接缝。
类似地，第二内壁207连接至第一底部303。形成电池托盘的纤维强化塑料在第二内壁207和第一底部303之间弯曲。第一底部303连续地连接至第二内壁207，并且第一底部303和第二内壁207a一体成型而没有接缝。当使用纤维强化塑料时，能够容易地进行一体成型而没有接缝。
第一内壁206和第二内壁207通过弯曲形成电池托盘的纤维强化塑料而形成。
[内部分隔壁]
第一内壁206和第二内壁207形成图1所示的内部分隔壁107，该内部分隔壁107分隔电池托盘105的内部。可以存在两个以上这样的内部分隔壁107。在图1和图2中，内部分隔壁107沿Y轴方向形成，并且总共四个内部分隔壁107延伸。优选的是，图1和图2中的X轴表示车轴方向(车辆的行驶方向)，并且Y轴表示车辆宽度方向。
[双头螺栓基座]
电池托盘105可以包括双头螺栓基座407，其连接至第一内壁206和第二内壁207两者并且从第一底部303升起。双头螺栓基座407是与第一底部303、周壁205、第一内壁206、第二内壁207和第二底部301一体成型的纤维强化塑料。优选的是双头螺栓基座407连接至第一内壁206和第二内壁207两者，并且从第一底部303升起。第一内壁206和第二内壁207可以通过双头螺栓基座407彼此连接。
换言之，电池托盘105优选地包括凸缘402、第一底部303、在第一底部303的外周竖立的周壁205、连接至第一底部303的第一内壁206、连接至第一底部303的第二内壁207、以及连接至第一内壁206和第二内壁207两者并从第一底部303升起的双头螺栓基座407。
当双头螺栓基座407设置在电池托盘105中时，不需要将双头螺栓基座407设置为独立部件。作为电池盒101的部件的电池托盘105是一体成型的纤维强化塑料，使得一旦完成纤维强化塑料的成型就设置了双头螺栓基座407。
[一体成型]
第一底部303、周壁205、第一内壁206、第二内壁207和第二底部301由一体成型的纤维强化塑料构成。在优选实施例中，用于固定电池的双头螺栓基座407也能够一体成型，并且进一步地，凸缘402、第一底部303、周壁205、第一内壁206、第二内壁207和双头螺栓基座407由一体成型的纤维强化塑料构成。
这里，一体成型是指这些部件在没有接缝的情况下连续成型，并且不是通过将单独的部件彼此连结而成型的。这种一体成型能够通过在一次成型中制造纤维强化塑料来实现，并且优选通过压制成型来实现。纤维强化塑料可以通过将片状模塑料(也称为SMC)一体成型来制造。
由于部件是通过一体成型而形成的，因此独立的部件能够作为一个部件进行处理，并且能够降低部件的单价。此外，减少了组装步骤的数量，并且能够通过减少部件的数量来降低与库存相关的成本。
[第二底部]
第一内壁206和第二内壁207也经由第二底部301彼此连接，并且第二底部301优选地由第一内壁206及第二内壁207升高。换言之，第一内壁206和第二内壁207形成内部分隔壁107，第二底部301是内部分隔壁107顶部处的底部。
图3是沿图2的线202-202截取的截面图，其中第二底部301被绘制在由第一内壁206和第二内壁207形成的内部分隔壁107顶部处的底部。
图3是不需要提供双头螺栓的插入孔412的位置的截面图，并且因此双头螺栓基座407没有被绘制。
第二底部301的相反表面可以被金属盖304覆盖，并且可以提高硬度。
[第二底部的高度]
从第一底部到凸缘的高度h1和从第一底部到第二底部的上表面的高度h3优选为满足h1×0.3＜h3＜h1×2.0的关系。高度h1和h3如图3所示。当第二底部是曲面等时，测量h3最大的长度。
在h1×0.3＜h3的情况下，内部分隔壁的高度增加，并且因此能够稳定地保持电池(103、410)。关于h3的下限值，更优选h1×0.5＜h3，进一步优选h1×0.6＜h3，并且更进一步优选h1×0.7＜h3。
关于h3的上限值，更优选h3＜h1×1.8，进一步优选h3＜h1×1.5，更进一步优选h3＜h1×1.2，并且最优选h3＜h1×1.0。
[横梁部件]
在本发明的车辆结构中，如图7B和图7C所示，横梁部件701插入至电池托盘105中。注意，术语“横梁”是指在车辆宽度方向(图1中的Y轴方向)上的部件。
[横梁部件：布置]
具体地，在车辆宽度方向上延伸的凹部208由第一内壁206、第二内壁部207和第二底部301形成，并且横梁部件701优选地插入至少一个位置处的凹部208中。凹部208形成由第一内壁206、第二内壁206和第二底部301包围的空间区域313。
在将横梁部件701插入至凹部208中之后，在横梁部件701和第二底部301之间优选设置有空间703。设置空间703被设置，使得能够避免由横梁部件701和电池托盘105引起的撞击噪音。
优选存在多个横梁部件701，并且更优选的是，横梁部件701插入至两个以上个位置的在车辆宽度方向上延伸并且由第一内壁206、第二内壁207和第二底部301形成的凹部208中。更优选的是，横梁部件插入所有凹部208中。
横梁部件701优选地在电池托盘105的车辆宽度方向上延伸，并且如图2所示，可以从电池托盘105的在车辆宽度方向上的一端延伸到相反的一端。
[横梁部件：形状]
横梁部件701的形状不特别限定，并且当从车辆宽度方向(图2中的Y轴方向)观察横梁部件701的截面时，截面可以具有T形、L形或其组合。横梁部件701优选地沿着由第一内壁206、第二内壁207和第二底部301形成的凹部208弯曲成突出形状，以在车辆宽度方向上延伸。换言之，当在车辆侧表面方向上观察车辆结构的截面时，优选地，横梁部件弯曲以形成向上突出的形状，并且插入到凹部208中。图7B和7C示出弯曲的横梁部件701。横梁部件701优选为通过按压扁平的金属板而沿着凹部208以突出形状弯曲。这里，“沿着凹部”是指不必完全沿着凹部，而是可以大致沿着凹部。
当从车辆宽度方向观察车辆结构的截面时，优选通过第一内壁206、第二内壁207、第二底部301和横梁部件701形成如图7B和7C所示的闭合的截面结构703。为了避免横梁部件701与第二底部301之间的撞击噪音，优选将横梁部件701的突出形状的高度设定为使得横梁部件701不与第二底部301进行接触的程度。
[横梁部件：配合]
优选地，横梁部件701在车辆宽度方向上延伸并且配合至凹部208中。在这种情况下，横梁部件701优选具有如图7B和7C所示的突出形状。即，优选地，横梁部件701的突出部与在车辆宽度方向上延伸并由第一内壁206、第二内壁207和第二底部301形成的凹部208配合。
[横梁部件：连结]
横梁部件701优选地结合至第一底部303，并且可以利用粘合剂结合至第一底部303。在粘合剂的情况下，与紧固的情况相比，不需要在电池托盘105中形成孔，并且气密性得到提高。
[横梁部件：材料]
横梁部件701优选为金属或连续纤维强化复合材料。当使用连续纤维强化复合材料时，纤维优选沿车辆宽度方向(图2中的Y轴方向)定向。金属可以是合金。
[横梁部件：厚度]
横梁部件701的厚度优选为0.5mm以上且6.0mm以下，更优选为1.0mm以上且5.0mm以下、并且进一步更优选为1.0mm以上且4.0mm以下。
[横梁部件布置的作用]
电池托盘105包括凹部208，并且凹部208形成由第一内壁206、第二内壁207和第二底部301包围的空间区域313。由于设置了凹部208，所以电池托盘105容易在上下方向上弯曲。更具体地，上下方向上的弯曲是在图9中箭头901的方向上的弯曲，并且是电池托盘105的在车辆的前后方向上的端部的弯曲。
横梁部件701插入电池托盘105中的凹部208中，并且第一底部303接合至横梁部件701，从而控制由于振动导致的在上下方向(图9中箭头901的方向)上的弯曲。当横梁部件701在车辆宽度方向上延伸并且配合并接合至凹部208时，能够进一步控制横梁部件701的弯曲。
[电池托盘的凹部的肋]
在本发明的车辆结构中，优选在至少一个位置处的凹部208中设置与电池托盘105一体形成的肋702，如图7C所示。换言之，优选的是，肋702设置在由第一内壁206、第二内壁207和第二底部301形成的沿车辆宽度方向延伸的多个凹部208之中的至少一个位置处的延伸凹部208中。更优选的是，在延伸的凹部208中在延伸方向上间歇地设置多个肋702。图7C描绘了电池托盘105的凹部中存在肋702的部分，而图7B描绘了电池托盘105的凹部中不存在肋702的部分。
电池托盘105的凹部208中的肋702的厚度优选为1mm以上且4mm以下，并且更优选为2.5mm以上且3mm以下。肋702的高度优选为10mm以上且30mm以下。肋702的厚度是图7A至图7C中Y轴方向上的厚度，并且肋702的高度是图7A至图7C中Z轴方向的高度。
通过将肋702设置在电池托盘105的凹部208中，能够控制由于振动导致的在垂直方向(图9中箭头901的方向)上的弯曲。
[主模式下电池托盘的固有频率]
电池托盘105在主模式下的固有频率优选为25Hz以上。通常，由于车体的固有频率为25Hz以下，因此优选将电池托盘105设计为不与车体共振。电池托盘105在主模式下的固有频率更优选为30Hz以上，进一步更优选为35Hz以上，并且更进一步优选为40Hz以上。
更具体地，优选地，与电池托盘105一体成型的肋702设置在至少一个位置处的凹部208中，并且因此电池托盘105在主模式下的固有频率为25Hz以上。电池托盘105包括凹部208，使得主模式下的固有频率能够容易地为25Hz以上。或者，肋702进一步设置在凹部208中，使得电池托盘105在主模式下的固有频率能够更容易地为25Hz以上。
优选地，肋702和横梁部件701彼此不接触，并且在它们之间存在空间。由于肋702和横梁部件701不相互接触，因此能够避免肋702与横梁部件701之间的撞击噪音。
在仅关注振动控制的情况下，即使没有横梁部件701也没有问题。因此，以下发明在从本发明的车辆结构中排除横梁部件701的电池托盘105的情况下进行描述。
[设置有肋的电池托盘]
电池托盘是设置在车体的中央下部的电池托盘105，
(1)电池托盘105包括第一底部303、在第一底部303外周竖立的周壁205、连接至第一底部303的第一内壁206、连接至第一底部303的第二内壁207、以及连接至第一内壁206和第二内壁207两者并且从第一底部303升起的第二底部301；
(2)第一底部303、周壁205、第一内壁206、第二内壁207和第二底部301由一体成型的纤维强化塑料形成；
(3)在车辆宽度方向上延伸的凹部208由第一内壁206、第二内壁部207和第二底部301形成；并且
(4)与电池托盘105一体成型的肋设置在至少一个位置处的凹部208中。
[角度]
第一底部303和第一内壁206形成的角度如图4中的α所示。第一底部303和第二内壁207形成的角度如图4中的β所示。
第一底部303与第一内壁206形成的角度α和第一底部303及第二内壁207所形成的角度β优选为90度以上且135度以下。当角度α和β为90度以上时，在成型过程中容易从成型模具中取出电池托盘。另一方面，当角度α和β为135度以下时，即使在电池103的形状是长方体或立方体时，第一内壁206和第二内壁207的形状也能够容易地与电池103的形状配合。
换言之，当第一底部303与第一内壁206形成的角度α和第一底部303及第二内壁207所形成的角度β为90度以上且135度以下时，电池103的尺寸能够相对于每单位体积的电池托盘105增大。
第一底部303与第一内壁206形成的角度α以及第一底部303及第二内壁207所形成的角度β更优选为90度以上且120度以下，并且还更优选为90度以上且100度以下。
为了测量第一底部303与第一内壁206形成的角度α以及第一底部303及第二内壁207所形成的角度β，可以观察电池托盘105的截面。截面观察的方向优选为与第一内壁206或第二内壁207垂直的方向(例如，图4中的截面观察)。
当第一底部303、第一内壁206、或第二外壁207在截面观察期间具有弯曲形状时，在曲线上画一条切线，以测量与切线的角度，并对最大角度和最小角度进行平均，以计算角度α或角度β。
[双头螺栓和双头螺栓基座]
本发明的电池托盘105优选地在双头螺栓基座407上包括用于装接电池支架的双头螺栓409。第一内壁206和第二内壁207通过双头螺栓基座407彼此连接。换言之，优选地，双头螺栓基座407设置在内部分隔壁208的顶部的位置处。
此外，双头螺栓基底407可以包括非贯通的插入孔412，并且双头螺栓409可以插入至插入孔412中。
双头螺栓409是在两端处形成有螺纹部的螺栓，并且双头螺栓409的一端螺纹连接至双头螺栓基座407的插入孔中。用于固定电池的电池支架411紧固至相反侧。双头螺栓409的形状不特别限定。
图5A所示的双头螺栓基座407的厚度t1和图3所示的第二底部301的厚度t2优选为满足t2＜t1。换言之，优选的是，由第一内壁206和第二内壁207形成的内部分隔壁208的顶部201的厚度有助于形成朝向Y轴方向(车辆宽度方向)的不均匀厚度结构。顶部201优选为双头螺栓基座407和第二底部301的重复结构。第二底部的厚度t2被设计为小于双头螺栓基座的厚度t1(也称为壁厚)，从而能够减小电池托盘105的重量。更优选满足t2×0.8＜t1，并且进一步优选满足t2×0.5＜t1。
凸缘402、第一底部303、周壁205、第一内壁206、第二内壁207、双头螺栓基座407和第二底部301由一体成型的纤维强化塑料形成。
[用于固定电池的通孔]
为了将电池紧固至电池托盘，在根据现有技术的电池托盘的情况下，需要在电池托盘中设置通孔并将电池支架固定至电池托盘。
在本发明的优选实施例中，双头螺栓基座407由与电池托盘105一体成型的纤维强化塑料构成，并且是具有厚度的不均匀厚度结构。即，用于固定电池103的通孔能够不设置在第一内壁206、第二内壁207、第一底部303和双头螺栓基座407中。不设置这样的通孔，从而能够提高电池盒101的密封性，能够稳定电池盒101中的湿度，并且能够延长电池的寿命。此外，优选的是，不在周壁205中设置用于固定电池103的通孔。
[双头螺栓基座的高度]
从第一底部303到凸缘402的高度h1和从第一底部302到双头螺栓基座407的上表面的高度h2优选满足h1×0.3＜h2＜h1×2.0。
由于第一底部303具有厚度，因此高度h1是以第一底部303的垂直中心为基准测量的。当第一底部303具有类似波纹形状的波浪形或具有曲面时，测量h2最大的长度。
高度h1和h2如图4所示。
当满足h1×0.3＜h2时，双头螺栓基座407的位置高于第一底部303，使得用于装接电池支架411的双头螺栓409的位置能够更高。结果，用于固定电池的电池支架411的固定位置升高，使得电池支架411的长度能够减小。由于电池支架411通常由诸如铝的金属构成，因此能够通过减小电池支架411的长度来有助于减重。
关于h2的下限值，更优选h1×0.5＜h2，进一步优选h1×0.6＜h2，并且更进一步优选h1×0.7＜h2。
关于h2的上限值，更优选h2＜h1×1.8，进一步优选h2＜h1×1.5，更进一步优选h2＜h1×1.2，并且最优选h2＜h1×1.0。
当满足h1×0.3＜h2＜h1×2.0时，由第一内壁206、第二内壁207和双头螺栓基座407包围的空间区域313变大，如图4所示。当空间区域313大时，即使设置双头螺栓基座407，也能够容易地插入横梁部件701。
从第一底部303到双头螺栓基座407的上表面的高度h2与从第一底部303到第二底部301的上表面的高度h3之间的关系优选为h2×0.8＜h3＜h1×1.2，更优选为h2×0.9＜h3＜h1×1.1，并且进一步优选h2＝h3。
[用于固定电池的肋和凸台]
用于固定电池103的肋或凸台优选设置于电池托盘105的第一底部303的上表面。第一底部的上表面是电池托盘105的放置电池的表面。下表面是与上表面相反的表面。优选的是，肋或凸台不仅固定电池，而且固定电线和冷却机构104。
这里，术语“固定”是指抑制电池的移动，并不是指完全固定。
肋的高度hr和电池的高度hb之间的关系优选为hb×0.3＜hr，并且更优选为hb×0.5＜hr。更具体地，肋的高度hr优选为20至70mm，更优选为30至60mm，并且进一步更优选为40至50mm。在该范围内，还能够提高电池托盘105的硬度。
此外，优选地，用于固定电池的肋或凸台一体成型为纤维强化塑料。肋或凸台通过由纤维强化塑料一体成型而设置，使得能够容易地强化电池的固定。
[第一内壁和第二内壁的形状]
1.遵循电池形状的形状
第一内壁206和第二内壁207中的至少一个优选为具有遵循电池形状的形状。更优选的是，第一内壁206和第二内壁207具有遵循电池形状的形状。换言之，更优选的是，内部分隔壁208具有遵循电池形状的形状。
遵循电池形状的形状是指第一内壁206或第二内壁207的形状是沿着电池的形状而设计的。例如，当电池103是立方体或长方体时，第一内壁206或第二内壁207是直线形壁。
可以针对一个电池设置第一内壁和第二内壁以遵循电池的形状(遵循电池的周边)。优选的是，因为针对每个电池设置了(由第一内壁和第二内壁所形成的)内部分隔壁，并且由此即使在一个电池中发生诸如燃烧之类的问题，也不会影响其他电池。
在图2中，第一内壁(206)和第二内壁(207)仅在车辆宽度方向(图2中的Y轴方向)上示出，但可以在行驶方向(图2中的X轴方向)上延伸。
2.装接至车体下部
优选地，本发明中的电池托盘105装接至电动车辆的车体的下部，并且包括沿着车辆宽度方向的第一内壁206和第二内壁207。通过这种设计，横梁部件能够容易地安装在车辆宽度方向上。
这里，车辆宽度方向是例如图1中的Y方向，并且是车辆宽度方向。车辆宽度方向也称为车体的左右方向。例如，在图1中，作为第一内壁和第二内壁的内部分隔壁107在车辆宽度方向上延伸。
[纤维强化塑料]
1.强化纤维
纤维强化塑料中包含的强化纤维不特别限定，并且优选为选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维和玄武岩纤维所组成的组中的一个以上强化纤维。强化纤维更优选为玻璃纤维。当玻璃纤维用作强化纤维时，玻璃纤维的平均纤维直径优选为1μm至50μm，并且更优选为5μm至20μm。当平均纤维直径大时，树脂容易浸渍到纤维中，并且当平均纤维直径等于或小于上限时，可成型性和可加工性提高。
2.不连续纤维
强化纤维优选地包含不连续纤维。与仅使用连续纤维的纤维强化塑料相比，当使用不连续纤维时，成形性得到提高，并且易于形成复杂的成型制品。
3.强化纤维的重均纤维长度
强化纤维的重均纤维长度优选为1mm以上，更优选为1mm以上且100mm以下，进一步更优选为1mm至70mm，并且还进一步更优选为1mm至50mm。
近年来，车载电池的尺寸有所增加，并且电池盒的垂直尺寸和水平尺寸为1m×1m、1.5×1.5m等。当重均纤维长度为1mm以上时，即使在制造这样的大电池盒时，也容易确保用于储存大电池的机械性质。当本发明的电池托盘中强化纤维的重均纤维长度为1mm以上时，电池托盘本身能够容易地提供结构硬度。
在通过注射成型制造的纤维强化塑料中，强化纤维的重均纤维长度为约0.1至0.3mm。因此，当强化纤维的重均纤维长度为1mm以上且100mm以下时，优选通过压制成型制造纤维强化塑料。
这是优选的，因为当强化纤维的重均纤维长度为100mm以下时，流动性优异。
在本发明中，可以组合使用具有不同纤维长度的不连续强化纤维。换言之，本发明中使用的不连续强化纤维在重均纤维长度的分布中可以具有单个峰值或多个峰值。
4.纤维体积分数
强化纤维的纤维体积分数Vf不特别限定，并且优选为20％至70％，更优选为25％至60％，并且还更优选为30％至55％。
纤维体积分数(Vf，单位：体积％)是指强化纤维的体积与整个纤维强化塑料的体积的比率，整个纤维强化塑料不仅包括强化纤维和基质树脂，还包括其他添加剂。
5.树脂
在本发明中，树脂的种类不特别限定，并且使用热固性树脂或热塑性树脂。当使用热固性树脂时，热固性树脂优选为不饱和聚酯系树脂、乙烯酯系树脂、环氧系树脂或苯酚系树脂。
作为树脂，可以单独使用一种，或者也可以组合使用两种以上树脂。
6.其他试剂
本发明中使用的纤维强化塑料可以含有添加剂，诸如有机纤维或无机纤维的各种纤维或非纤维填料、无机填料、阻燃剂、抗紫外线剂、稳定剂、脱模剂、颜料、软化剂、塑化剂和表面活性剂，只要不损害本发明的目的。
当使用热固性树脂时，可以包含增稠剂、固化剂、聚合引发剂、聚合抑制剂等。
作为添加剂，可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
7.片状模塑料
本发明的纤维强化塑料优选通过成型使用强化纤维的片状模塑料(也可称为SMC)来获得。片状模塑料由于其高成型性，即使是电池托盘或电池盖之类的复杂形状也能够容易地成型。
即，片状模塑料被模塑以制造纤维强化塑料，并且能够制造具有凹部和突起的电池托盘。片状模塑料具有比连续纤维更高的流动性和成形性，并且能够容易地制造肋和凸台。
作为使用片状模塑料(SMC)的纤维强化塑料，能够使用由ContinentalStructural Plastics(能够缩写为CSP)制造的片状模塑料。
[不连续纤维在边界区域中的散布]
优选的是，不连续纤维连续地散布在第一底部303与第一内壁206之间的边界区域、第一底部303与第二内壁207之间的边界区域以及第一底部303与周壁205之间的边界区域中。
由于第一底部303、周壁205、第一内壁206和第二内壁207由一体成型的纤维强化塑料形成，因此不连续纤维能够容易且连续地散布在边界区域中。
“强化纤维连续地散布在边界区域中”这句话是指强化纤维可以连续地散布在至少一部分边界区域中，而不需要连续散布在整个边界区域中。
当强化纤维在边界区域中沿面内方向连续散布时，与现有技术相比，边界区域的机械性质得到提高。
当与第一内壁206或第二内壁207相对应的分隔壁作为独立部件装接而不一体成型电池盒101的部件时，需要将分隔壁紧固至第一底部303。然而，当内部分隔壁作为独立部件装接而不被一体成型时，与第一底部303的紧固力不可避免地减小，并且紧固力变得不稳定。
[纤维强化塑料的最小厚度]
在本发明中，纤维强化塑料的最小厚度优选为1.0mm以上且小于5mm，更优选为1.5mm以上且小于5mm，还更优选为2mm以上且5mm以下，并且更进一步优选为3mm以上并5mm以下。从电池盒的减重的角度来看，5mm以下的最小厚度是优选的。当纤维强化塑料的最小厚度为1.0mm以上时，电池温度不太可能受到外部空气温度的影响。
在电池托盘的情况下，纤维强化塑料的最小厚度优选为2mm以上且小于5mm，并且更优选为3mm以上且小于5mm。
在电池盖的情况下，纤维强化塑料的最小厚度优选为1mm以上且小于4mm，并且更优选为1mm以上且小于3mm。
[内角部的弯曲半径]
优选在第一底部303与周壁205之间的边界区域中形成弯曲半径为1mm以上且10mm以下的内角部。曲率半径更优选为1mm以上且7mm以下，并且进一步优选为2mm以上且4mm以下。
第一底部303和周壁205之间的边界区域中的内角部如图5C中的R501所示。
还优选在第一底部303与第一内壁206之间的边界区域中形成弯曲半径为1mm以上且10mm以下的内角部。第一底部303与第一内壁206之间的边界区域中的内角部如图5B中的R520所示。曲率半径更优选为1mm以上且7mm以下，并且进一步优选为2mm以上且4mm以下。
还优选在第一底部303与第二内壁207之间的边界区域中形成弯曲半径为1mm以上且10mm以下的内角部。第一底部303与第二内壁207之间的边界区域中的内角部如图5B中的R530所示。曲率半径更优选为1mm以上且7mm以下，并且进一步优选为2mm以上且4mm以下。
[外角部的弯曲半径]
优选在第一底部303与周壁205之间的边界区域中形成弯曲半径为2mm以上且11mm以下的外角部。曲率半径更优选为2mm以上且8mm以下，并且更优选3mm以上且7mm以下。
第一底部303与周壁205之间的边界区域中的外角部如图5C中的R502所示。
还优选在第一底部303与第一内壁206之间的边界区域中形成弯曲半径为2mm以上且11mm以下的外角部。第一底部303与第一内壁206之间的边界区域中的外角部如图5C中的R521所示。曲率半径更优选为2mm以上且8mm以下，并且进一步更优选3mm以上且7mm以下。
还优选在第一底部303与第二内壁207之间的边界区域中形成弯曲半径为2mm以上且11mm以下的外角部。第一底部303与第二内壁207之间的边界区域中的外角部如图5B中的R531所示。曲率半径更优选为2mm以上且8mm以下，并且进一步更优选为3mm以上且7mm以下。
外角部的弯曲半径优选为大于内角部的弯曲半径。
[能量吸收部件]
本发明的车辆结构优选为在电池托盘105的周壁的外侧包括能量吸收部件108，作为能量吸收部件。
随着汽车用电池的安装量的增加，电池盒101的尺寸逐年增加。电池盒101在车辆宽度方向上的长度通常为汽车宽度的70％以上，并且可以是汽车宽度80％以上。因此，当大的电池盒101安装于汽车的下部时，在碰撞时比现有技术中的负荷更大的负荷被输入至电池盒101。因此，优选的是具有用于保护电池本身的能量吸收结构。
作为能量吸收部件的能量吸收部件108优选为为了从车辆宽度方向吸收能量而设置，并且优选为在车体的前后方向上沿着周壁外侧设置。
横梁部件701可以接合至作为能量吸收部件的能量吸收部件108。由此，当冲击施加于车辆的一个侧表面时，除了冲击接收侧的能量吸收部件，冲击接收侧的相反侧的能量吸收部件也能够有助于冲击能量的吸收。
能量吸收部件108的最低部分优选为位于比电池托盘105的最低部分低的位置处。更优选地，当从车辆宽度方向观察时，能量吸收部件108的最低部分位于电池托盘105第一底部303下方，并且能量吸收部件108的最高部分位于电池托盘105的第一底部303上方。
当从车辆宽度方向观察，电池托盘105的第一底部303被能量吸收件108覆盖时，在发生碰撞时，电池托盘105的第一底部303能够被能量吸收部件108保护。
此外，通过调节能量吸收部件108的竖直位置(高度)，当设置稍后描述的保护壁1001时，能够保护电池托盘105免受从下方接收的冲击。
[保护壁]
车辆结构可以包括在电池托盘下方的保护壁。
1.细节如下
提供了一种包括电池托盘和设置在电池托盘下方的保护壁的车辆结构。电池托盘和保护壁中的每一个都由纤维强化塑料制成。保护壁通过紧固杆紧固至电池托盘的至少一个位置处。用于紧固的插入孔一体成型在电池托盘中。
保护壁的实例如图10的1001所标识。紧固杆用图10中的1002标识，并且插入孔用图10中的1003标识。
电池托盘105下方保护壁1001优选连接至能量吸收部件108。保护壁1001能够保护电池托盘105免受从下方接收的冲击。
2.插入孔
优选地，设置从电池托盘向保护壁突出的插入台(图10中的1004)，并且插入孔设置在该插入台的内部。
3.冲击吸收部件
冲击吸收部件(图10中的1005)优选为布置在电池托盘与保护壁之间。此外，冲击吸收部件更优选为具有蜂窝结构。通过设置这样的冲击吸收部件，提高了对来自车辆下部的冲击的抵抗力。
4.用于调节气流的气动板
保护壁优选为通过一体成型而设置有用于调节气流的气动板的纤维强化塑料，并且用于调节气流的气动板可以设置在保护壁下方。通过设置用于调节气流的气动板，减小了空气动力学阻力，并且提高了车辆的行驶稳定性。
5.电磁波屏蔽层
优选在保护壁与电池托盘之间设置电磁波屏蔽层。更具体地，电磁波屏蔽层可以设置于保护壁的上表面。在这种情况下，冲击吸收部件优选地设置在电磁波屏蔽层上方。
6.用于保护壁的材料
6.1保护壁可以是通过成型包含强化纤维和热固性树脂的片状模塑料而获得的纤维强化塑料。
6.2保护壁可以是通过成型包含强化纤维和热塑性树脂的复合材料而获得的纤维强化塑料。
7.保护壁的厚度
保护壁的厚度优选为1mm以上，更优选为3mm以上并且进一步更优选为5mm以上。

Claims (26)

1.一种车辆结构，该车辆结构包括：
电池托盘，该电池托盘布置于车体的中央下部；以及
在车辆宽度方向上延伸的横梁部件，该横梁部件插入至所述电池托盘中，
其中，
(1)所述电池托盘包括第一底部、在所述第一底部的外周竖立的周壁、连接至所述第一底部的第一内壁、连接至所述第一底部的第二内壁以及连接至所述第一内壁和所述第二内壁两者并且从所述第一底部升起的第二底部，
(2)所述第一底部、所述周壁、所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部由一体成型的纤维强化塑料构成，并且
(3)在所述车辆宽度方向上延伸的凹部由所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部形成，并且所述横梁部件插入到至少一个位置的所述凹部中。
2.根据权利要求1所述的车辆结构，其中，所述横梁部件沿着所述凹部弯曲成突出形状。
3.根据权利要求2所述的车辆结构，其中，所述横梁部件通过按压并弯曲扁平金属板以沿着所述凹部具有突出形状而形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构，其中，所述横梁部件的厚度为0.5mm以上且6.0mm以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆结构，其中，在所述横梁部件与所述第二底部之间设置有空间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆结构，其中，所述横梁部件配合至所述凹部中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆结构，其中，所述车辆结构包括多个横梁部件。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆结构，其中，所述横梁部件由金属或者连续纤维强化复合材料制成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的车辆结构，其中，所述电池托盘由使用片状模塑料一体成型的纤维强化塑料构成。
10.根据权利要求9所述的车辆结构，其中，所述纤维强化塑料中包含的所述强化纤维的重均纤维长度为1mm以上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的车辆结构，其中，在从所述车辆宽度方向观察所述车辆结构的截面时，闭合截面结构由所述第一内壁、所述第二内壁部、所述第二底部和所述横梁部件形成。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的车辆结构，其中，所述电池托盘在主模式下的固有频率为25Hz以上。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的车辆结构，其中，在至少一个位置的所述凹部中设置有与所述电池托盘一体成型的肋。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的车辆结构，其中，由所述第一底部和所述第一内壁形成的角度以及由所述第一底部和所述第二内壁形成的角度为90度以上且135度以下。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的车辆结构，其中，在所述第一底部的上表面设置有用于固定电池的肋或者凸台。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的车辆结构，其中，所述第一内壁和所述第二内壁中的至少一者具有遵循电池形状的形状。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的车辆结构，其中，所述第一内壁和所述第二内壁至少沿着所述车辆宽度方向延伸。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的车辆结构，其中，在所述第一底部与所述第一内壁之间的边界区域、在所述第一底部与所述第二内壁之间的边界区域以及在所述第一底部与所述周壁之间的边界区域中连续地散布有不连续纤维。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的车辆结构，
其中，所述电池托盘包括连接至所述第一内壁和所述第二内壁两者并且从第一底部升起的双头螺栓基座，并且
所述双头螺栓基座与所述第一底部、所述周壁、所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部一体成型地由纤维强化塑料构成。
20.根据权利要求19所述的车辆结构，其中，在所述双头螺栓基座上设置有用于装接电池支架的双头螺栓。
21.根据权利要求20所述的车辆结构，其中，所述双头螺栓基座包括非贯通的插入孔，并且所述双头螺栓插入至所述插入孔中。
22.一种布置在车体的中央下部中的电池托盘，其中，
(1)所述电池托盘包括：第一底部、在所述第一底部的外周竖立的周壁、连接至所述第一底部的第一内壁、连接至所述第一底部的第二内壁以及连接至所述第一内壁和所述第二内壁两者并且从所述第一底部升起的第二底部，
(2)所述第一底部、所述周壁、所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部由一体成型的纤维强化塑料构成，
(3)在车辆宽度方向上延伸的凹部由所述第一内壁、所述第二内壁和所述第二底部形成，并且
(4)在至少一个位置的所述凹部中设置有与所述电池托盘一体成型的肋。
23.根据权利要求22所述的电池托盘，其中，所述电池托盘在主模式下的固有频率为25Hz以上。
24.根据权利要求1至20中任一项所述的车辆结构，还包括在所述电池托盘的所述周壁外侧的能量吸收部件，
其中，所述能量吸收部件的最低部分位于所述电池托盘的最低部分下方的位置。
25.根据权利要求24所述的车辆结构，
其中，所述能量吸收部件的最低部分位于所述电池托盘的所述第一底部的下方，并且所述能量吸收部件的最高部分位于所述电池托盘的所述第一底部的上方。
26.根据权利要求24或25所述的车辆结构，还包括保护壁，该保护壁位于所述电池托盘的下方，
其中，所述保护壁连接至所述能量吸收部件。
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