展望新能源汽車底盤設(shè)計(jì)方向

王強(qiáng)

摘要：新能源汽車具有清潔、噪聲污染小、制動(dòng)能量可回收、無尾氣及一氧化碳排放、節(jié)能、舒適性好等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過近三十年的設(shè)計(jì)研究，我國(guó)新能源汽車底盤設(shè)計(jì)應(yīng)用發(fā)展迅速，現(xiàn)階段我國(guó)在新能源汽車穩(wěn)定性、舒適性、安全性也有了較大的提升。未來隨著新能源汽車制造技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，電動(dòng)車底盤系統(tǒng)將更加智能化、人性化、安全可靠性將更進(jìn)一步增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；設(shè)計(jì)流程；底盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)；發(fā)展方向

現(xiàn)代新能源汽車底盤的設(shè)計(jì)方向，需要以體制變革與思路創(chuàng)新為基礎(chǔ)，全面強(qiáng)化新能源汽車的使用性能，對(duì)成本支出進(jìn)行合理控制，有利于實(shí)現(xiàn)新能源汽車的量產(chǎn)化，全面提高我國(guó)汽車行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，在推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代新能源汽車的可持續(xù)發(fā)展方面，發(fā)揮了一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1汽車底盤設(shè)計(jì)概述

汽車底盤與汽車的整體性能存在緊密聯(lián)系，為提高汽車的整體性能，有效控制制造成本，避免能源耗費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)。要充分結(jié)合其功能特征，分析其設(shè)計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義，實(shí)現(xiàn)新能源汽車的可持續(xù)發(fā)展。

1.1分析汽車底盤對(duì)汽車的重要作用

在汽車安全行駛過程中，汽車底盤是接近地面較近的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于汽車在行駛過程中，經(jīng)常容易受到不同地面因素的影響，如河水的沖擊與碎石的撞擊，造成了汽車底盤的惡劣性。由于汽車底盤長(zhǎng)期處于較為潮濕的環(huán)境中，著附了過多侵蝕性強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)。同時(shí)，汽車底盤在行駛過程中容易受到利器、水的影響，形成銹蝕現(xiàn)象，從而對(duì)其他汽車構(gòu)件產(chǎn)生負(fù)面影響，降低了汽車的使用年限。因此，要結(jié)合現(xiàn)實(shí)因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車底盤的創(chuàng)新變革，提高汽車的運(yùn)作性能。

1.2新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的必要性

結(jié)合現(xiàn)代化的汽車設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)理念，要實(shí)現(xiàn)汽車底盤系統(tǒng)與高度集成體系的高效統(tǒng)一，使其適用于多元化的車載能源；以汽車外觀造型與內(nèi)部空間的舒適度為基礎(chǔ)，展開汽車底盤設(shè)計(jì)工作。

相對(duì)于汽車行業(yè)而言，新能源汽車的應(yīng)用能夠提高其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，促進(jìn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在設(shè)計(jì)新能源汽車的過程中，結(jié)合系統(tǒng)性、整體性且智能化較高的新型設(shè)計(jì)理念，保證其舒適度與合理性，尤其要注重新能源汽車底盤的設(shè)計(jì)。一般來說，新能源汽車底盤的設(shè)計(jì)工作，在實(shí)行新能源汽車布置方案中發(fā)揮著決定性作用，在汽車動(dòng)力系統(tǒng)方面占據(jù)重要作用。此外，優(yōu)質(zhì)的底盤設(shè)計(jì)能夠保證新能源汽車空間的舒適性與外觀的美感，在汽車整體設(shè)計(jì)內(nèi)容中占據(jù)關(guān)鍵位置。

2新能源汽車底盤設(shè)計(jì)

2.1底盤總體設(shè)計(jì)

不論是概念車還是量產(chǎn)車，自主車型或者國(guó)際典型車型，新能源汽車底盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向發(fā)展主要包括兩個(gè)方面。第一在傳統(tǒng)車型平臺(tái)進(jìn)行客戶需求性局部改造；第二是創(chuàng)新新車設(shè)計(jì)平臺(tái)，全部推翻原有設(shè)計(jì)思維，大膽嘗試全新系列車型的設(shè)計(jì)。

新能源底盤設(shè)計(jì)主要是對(duì)行駛、傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)系統(tǒng)零部件的結(jié)構(gòu)、功能、尺寸、工藝參數(shù)進(jìn)行合理定義；按照定義內(nèi)容開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算出各個(gè)參數(shù)，建立底盤三維模型；零部件樣件性能試驗(yàn)；設(shè)計(jì)圖、裝配圖的定型和出圖。新能源底盤傳動(dòng)系統(tǒng)是有電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)成，行駛系統(tǒng)由懸架設(shè)計(jì)構(gòu)成，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，制動(dòng)系統(tǒng)主要是制動(dòng)器、ABS等設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程應(yīng)充分考慮不同行駛工況下的傳動(dòng)比要求，從而保證新車的足夠動(dòng)力；另外在電動(dòng)機(jī)功率匹配設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮工況和效率匹配，動(dòng)力與經(jīng)濟(jì)性的匹配，保證電動(dòng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，較小功耗比。

新能源汽車主要是指采用蓄電池作為動(dòng)力源，電池的制造與材料工藝直接影響整車的動(dòng)力性，是新能源汽車設(shè)計(jì)未來發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)。我國(guó)擁有全球最為龐大的電池生產(chǎn)供應(yīng)基地和鋰資源原產(chǎn)地，具有領(lǐng)先的鋰離子、磷酸鈦鋰電池具備高能量和充放電速度快等性能，解決了電池?zé)岱€(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)，為電動(dòng)汽車提供高效、穩(wěn)定的動(dòng)力源。電池組的功率比、能量比、能量密度、功率密度、內(nèi)阻值、充電電壓、循環(huán)充放電次數(shù)、電池測(cè)試、使用壽命、邊際成本等性能指標(biāo)尤為關(guān)鍵，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮。另外，鉛蓄電池電壓與電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)應(yīng)統(tǒng)一，考慮電動(dòng)助力系統(tǒng)、娛樂通信系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要一定的功率損耗，電池組總電壓應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電壓。還用充分考慮電池容量，滿足車輛續(xù)駛里程的要求。

2.2 創(chuàng)新新車設(shè)計(jì)方向

創(chuàng)新設(shè)計(jì)是全新的設(shè)計(jì)理念，徹底放棄原有平臺(tái)，原有設(shè)計(jì)思維模式，重塑理念，針對(duì)底盤系統(tǒng)，底盤整體框架結(jié)構(gòu)、四大子系統(tǒng)全部重新設(shè)計(jì)。新能源汽車底盤創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向從概念設(shè)計(jì)-可行性分析-定型的一個(gè)演進(jìn)過程。創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向的優(yōu)點(diǎn)在于增加了車身設(shè)計(jì)的自由度，解決了車身造型設(shè)計(jì)思路問題；降低了總布置方案的難度，由于全新設(shè)計(jì)，底盤系統(tǒng)與內(nèi)部空間利用度、電池組安裝位置等具有較高的匹配性。底盤整體化優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用較少零部件，設(shè)計(jì)集成度更高，減少了制造和加工工藝，便于維護(hù)保養(yǎng)。有利于改善底盤前后配重比例，提升了汽車的安全性。

3新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的完善

3.1 完善新能源汽車底盤設(shè)計(jì)需要注意的問題

要對(duì)新能源汽車底盤設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，就要從兩個(gè)方面思考問題：

其一，汽車底盤設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用，即在底盤設(shè)計(jì)中，包括底盤設(shè)計(jì)的構(gòu)架，以及其子系統(tǒng)都需要保持不變。

其二，要將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)取消，采用新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)。汽車底盤子系統(tǒng)的需要基于原有的構(gòu)架，根據(jù)需要做出科學(xué)性的調(diào)整。比如，底盤設(shè)計(jì)中，子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案要保留下來，具有不良影響的發(fā)動(dòng)機(jī)要嚴(yán)格取締。因此，在汽車底盤的設(shè)計(jì)上，要在對(duì)構(gòu)架進(jìn)行調(diào)整的同時(shí)，還要安裝真空動(dòng)力泵，以使真空源得以改善。新的動(dòng)力系統(tǒng)的減速器接口也要改變。設(shè)計(jì)完子系統(tǒng)的零部件之后，就要對(duì)懸置系統(tǒng)采用CAE分析的方法，以使得系統(tǒng)運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生太過強(qiáng)烈的噪音。

3.2 新能源汽車保持承載式車身

新能源汽車保持承載式車身，在于很多汽車都會(huì)采用這種設(shè)計(jì)。由于副車架并不能夠承擔(dān)車身質(zhì)量的相關(guān)功能，因此，在動(dòng)力總成部件的設(shè)計(jì)上，需要將懸置點(diǎn)確定下來。車身的懸置設(shè)計(jì)中，要對(duì)車身進(jìn)行量化分析，可以采用CAE分析方法，可以在一定程度上避免由于懸置設(shè)計(jì)空間不規(guī)范而導(dǎo)致的總體布設(shè)困難。

3.3 新能源汽車運(yùn)用非承載式車身

汽車車身采用非承載式設(shè)計(jì)，由于底盤可形成比較大的框架而使得底盤的承載力增強(qiáng)，其中可以布設(shè)全部的動(dòng)力系統(tǒng)。所以，在新能源汽車設(shè)計(jì)的初期，就要規(guī)劃好進(jìn)行部件，不僅可以提高總體布置的簡(jiǎn)易程度，而且隨著車身重心的降低而使得車身的整體質(zhì)量有所減輕。

4 結(jié)語

近些年，新能源汽車底盤電子控制技術(shù)飛速發(fā)展。懸架結(jié)構(gòu)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）空氣氣囊、防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)（ASR）、防傾斜系統(tǒng)等廣泛應(yīng)用，很大程度上提升了制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和防碰撞安全性。ASR對(duì)于行車起步、穩(wěn)定加速、滑溜路面操控性具有很好的改善。一鍵啟動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、自動(dòng)變速器等技術(shù)的應(yīng)用使得汽車的舒適性、操縱性、穩(wěn)定性進(jìn)一步提升。電子控制懸架的設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)性能的改善更是前進(jìn)一大步，系統(tǒng)可以預(yù)先根據(jù)行駛路面狀況，行駛車速等對(duì)電子控制懸架剛度、阻尼特性、車身底盤高度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

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（作者單位：保定市汽車球銷工程技術(shù)研究中心；

保定市格瑞機(jī)械有限公司）