基于新能源汽車底盤的三維創(chuàng)新設計分析

王景超

摘 要： 本文主要針對新能源汽車底盤的三維創(chuàng)新設計進行研究與分析，首先指出新能源汽車底盤的改進設計方面以及創(chuàng)新設計方向，明確創(chuàng)新設計要點。然后就材料、零部件等方面對新能源汽車底盤三維創(chuàng)新設計進行詳細分析。

關鍵詞： 新能源汽車；底盤；三維；創(chuàng)新設計

面對資源短缺以及倡導綠色化發(fā)展的背景，汽車作為生活中必不可少的工具使得新能源汽車成為一種必然發(fā)展趨勢。新能源汽車擺脫了傳統(tǒng)以柴油、汽油作為動力能源的局限，采用以壓縮氣罐以及太陽能為代表的新型可再生清潔能源作為動力能源。自十九大以及十三五規(guī)劃以來，進一步加強綠色化建設，新能源汽車作為節(jié)能產(chǎn)品代表而備受關注。目前常見的新能源汽車主要包括純電動汽車和混合動力汽車兩種。

一、新能源汽車底盤三維創(chuàng)新設計方向

（一）改制方向

新能源汽車在發(fā)展中一部分是在原有汽車設計平臺基礎上進行改制設計，也是目前新能源汽車開發(fā)設計最常用手段。最大限度的利用原有底盤設計成熟技術來對新能源汽車底盤進行改制和設計，極大的降低成本，在具體的新能源汽車底盤改制中可以參考圖1的方案進行。新能源汽車底盤構架設計中沿用了傳統(tǒng)汽車底盤設計，只是在傳統(tǒng)汽車底盤的基礎上增加了電動真空泵以及相關管路零部件。面對新能源汽車和傳統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)不同的問題，在進行改進設計中需要研究新型動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

（二）創(chuàng)新方向

新能源汽車底盤創(chuàng)新設計的方向是摒棄原有汽車設計平臺的框架結(jié)構，以整體式的優(yōu)化設計作為主要研究方向。這種從零開始的汽車底盤創(chuàng)新設計采用了全新的汽車設計平臺，它沒有固定的設計思路和方向。具體而言，在創(chuàng)新設計中，重新設計了汽車的動力系統(tǒng)及其各個功能系統(tǒng)，其目的是更加有效地提高車輛的性能。對于新能源汽車底盤的創(chuàng)新設計而言，其主框架結(jié)構、各個子系統(tǒng)的設計、應用模式都進行了創(chuàng)新。

（三）新能源汽車底盤三維創(chuàng)新設計要點

創(chuàng)新設計是完全基于新能源汽車進行的，沒有基礎案例可以參考，和改進設計相比這種創(chuàng)新設計會更加完善，設計的底盤更符合新能源汽車的根本需求，但是卻需要更多的人力資源和物力資源投入，技術要求也更高，難度更大。而且新能源汽車作為新興起產(chǎn)業(yè)，在很多技術和發(fā)展不夠成熟，缺乏相關零部件基礎。當前新能源汽車底盤三維創(chuàng)新設計的代表就是滑板式新能源汽車底盤，這一設計理念推翻了傳統(tǒng)汽車底盤設計模式，才用鋁制模板作為底盤材料，在底盤中設計了車載儲能系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和變速系統(tǒng)等。在這一新能源汽車底盤的設計中還采用了線傳操控技術，采用數(shù)字化的方式進行設計與制造。

在當前新能源電動汽車的底盤三維創(chuàng)新設計要點主要集中在以下幾個方面：（1）注重底盤材料的選擇；（2）創(chuàng)新儲能系統(tǒng)、推進以及制動系統(tǒng)的設計；（3）注重輕量化創(chuàng)新設計；（4）改進制造加工方式；（5）綜合利用信息化技術與計算機仿真模擬技術。

二、新能源汽車底盤材料創(chuàng)新應用

（一）新能源汽車底盤設計中TRIP鋼材料的應用

TRIP鋼已經(jīng)在汽車生產(chǎn)中應用，但目前主要應用于大型載貨汽車的制造中，在中小型汽車制造中應用較少。目前在產(chǎn)的汽車底盤中，僅僅只有比較高端的切諾基等車使用高強度鋼。其中TRIP鋼材料具有高塑性而且強度高的特點，因此可以考慮將其作為汽車底盤的基礎材料。在新能源汽車底盤設計中引入TRIP鋼材料，能夠在一定程度上實現(xiàn)輕量化，從而降低汽車的油耗，對于汽車尾氣排放也有一定效果。在對TRIP鋼材料的可靠性檢測中還發(fā)現(xiàn)，其具有很好的耐腐蝕性。

（二）新能源汽車底盤設計中三聚磷酸鋁的應用

對于汽車底盤中需要設計大量的汽車零部件，零部件的質(zhì)量直接影響汽車的運行情況，因此對于底盤設計中涂層等材料的選擇十分重要。首先是汽車整體用漆，尤其是底盤涂料，必須慎重選擇。本文在設計中建議采用三聚磷酸鋁作為底盤用漆，經(jīng)實驗驗證具有良好的抗腐蝕性，而且具有極強穩(wěn)定性，能夠保持材料不受腐蝕以及其穩(wěn)定性。

三、新能源汽車底盤具體三維創(chuàng)新設計分析

（一）新能源汽車底盤三維結(jié)構設計

電動汽車為代表的新能源汽車和傳統(tǒng)燃油汽車相比，在底盤結(jié)構方面具有較大的差異，所以需要進行改進或創(chuàng)新設計。比如在電動汽車中需要改掉汽車底盤中的變速箱以及離合器，接入電機模塊，并鏈接相應的傳動軸到主減速器中，本文設計的新能源汽車底盤三維結(jié)構如圖2所示。該方案中利用將原來的發(fā)動機和變速器用電動機進行替代，這樣減輕了汽車底盤的重量，而且進一步提高了傳動效率，促進了動力均勻化分配，將底盤的整體空間進行了合理優(yōu)化，但是這一設計方案也存在穩(wěn)定性較差等一些問題，和材料有關，需要進行改進。

（二）電池組布置設計分析

在新能源汽車內(nèi)燃機更換為電動機的操作中，并沒有實現(xiàn)一等一的替換，空間占比不同。而且對于電池組以及傳統(tǒng)汽車上的郵箱相比，電池能量密度明顯低于汽油，50L汽油能夠提供給汽車大約600km的路程公里，而目前最好的特斯拉新能源汽車0.9t的電池組僅僅能提供500km的路程。傳統(tǒng)汽車50L汽油需要用現(xiàn)在0.9t的電池來代替，這樣的對于新能源汽車的電池組空間配置提出了要求，需要平鋪在底盤上方，會直接導致車內(nèi)空間高度減少，要想保證駕駛者和乘客頭部空間足夠需要對座椅位置角度進行調(diào)節(jié)，這樣就會影響駕駛感受，而且才在安全隱患問題。在這樣的基礎上采用圖3所示的電池組結(jié)構方式，將電池在整個新能源底盤中分散擺放，在電池的擺放中還應該考慮到發(fā)動機以及傳動軸等基本要素，為其預留空間。而且在電池組的設計和選擇中對于高度也有要求，盡可能保證其和其他零部件處于同一平面。這樣減少了底盤占據(jù)的縱向高度，對于車內(nèi)空間也不會產(chǎn)生影響，本設計就充分考慮了這些因素。本文在進行電池組設計過程中還采用了電池并聯(lián)的方式來為汽車供電，能夠保證某一塊電池出現(xiàn)故障的時候正常供電。但是當出現(xiàn)這種問題的時候，會加重工作電池的負擔，增加電池維護成本。

（三）新能源汽車底盤輕量化設計

在新能源汽車中，電池的重量基本占據(jù)了整車重要的30%以上，正是由于這個原因也造成了極大的能源損失。因此在新能源汽車底盤設計中還必須考慮到這一因素，加強新能源汽車底盤輕量化建設，從而能夠有效提高新能源汽車的能源利用率，對于新能源汽車駕駛性能提高也有所幫助。要想實現(xiàn)新能源汽車底盤輕量化主要可以從以下幾個方面著手：首先是對底盤結(jié)構進行優(yōu)化，在此基礎上優(yōu)化底盤材料，最后對于制造工藝等進行優(yōu)化，采用液壓成型以及熱成型等技術來降低底盤中零件的重要。

結(jié)論

我國雖然開始加強新能源汽車的建設，但是其建設仍然還處于初級發(fā)展階段，還處于積極探索時期，提出了很多措施以及方案，但就實施問題還有待于進一步的改進與完善，尤其是汽車底盤的設計與優(yōu)化中。我國目前大部分的新能源汽車實在傳統(tǒng)發(fā)動機底盤上改進得來的，建議進行改進優(yōu)化設計，進行創(chuàng)新，設計符合新能源汽車發(fā)展的新型底盤。

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