汽車底盤平臺化開發(fā)策略分析

盧海隔 陳晶艷 胡偉 黃緯

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

隨著汽車市場競爭的加劇，人們對汽車的價格和性能提出了更高的要求，傳統(tǒng)汽車設(shè)計基于單一車型單獨開發(fā)，依靠車型大規(guī)模產(chǎn)量的開發(fā)方式，無法滿足當(dāng)今汽車市場快速發(fā)展的需求，因此，國外各主流車企首先提出了平臺化和模塊化的理念[1-2]。底盤是汽車的筋骨，底盤結(jié)構(gòu)決定了汽車操控性、舒適性等性能特性，底盤平臺化直接影響到企業(yè)和產(chǎn)品的競爭力，文章對汽車底盤的平臺化開發(fā)策略進行了深入研究，從國內(nèi)外2 個角度、3 個方面進行了解析，指出國內(nèi)底盤平臺未來的開發(fā)方向，具有十分現(xiàn)實的意義。

1 概述

1.1 平臺開發(fā)概念

20 世紀80 年代，大眾公司提出“汽車平臺”的概念。汽車平臺是在汽車開發(fā)過程中，利用結(jié)構(gòu)類似的底盤模塊和車身模塊，開發(fā)具有不同尺寸、造型和性能的車型。

1.2 平臺開發(fā)意義

隨著現(xiàn)階段汽車產(chǎn)業(yè)智能化、輕量化趨勢的發(fā)展，模塊化產(chǎn)品的設(shè)計尤為重要。在平臺開發(fā)初期，考慮同平臺待開發(fā)車型的規(guī)劃，平臺開發(fā)的意義在于提高客戶感知不明顯的零件通用最大化，削減企業(yè)成本，滿足用戶需求。

通過模塊化戰(zhàn)略，即同平臺跨車型、跨級別的研發(fā)和規(guī)模化制造共用研發(fā)工藝和設(shè)備，可以實現(xiàn)：1）大規(guī)模地降低模塊的研發(fā)成本和采購成本，縮短研發(fā)周期。2）降低單車制造時間及單車研發(fā)深度，減少研發(fā)風(fēng)險，并使生產(chǎn)過程標(biāo)準化從而提高制造質(zhì)量，降低制造成本；3）降低整車質(zhì)量及油耗，提升整車輕量化水平[3]。以提高整車的可靠性和質(zhì)量。

總之，平臺化開發(fā)策略可以最大化地減少零部件開發(fā)種類，優(yōu)化模塊間的組合，提高零部件的通用化率，從而降低開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期，為企業(yè)帶來持續(xù)性的效益。

2 底盤平臺化開發(fā)現(xiàn)狀

國外對底盤模塊化的研究始于20 世紀80 年代，國內(nèi)的主機廠現(xiàn)階段也進行了大量的研究，對于發(fā)展中的中國汽車工業(yè)，應(yīng)抓住這個技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革的時機，提升底盤平臺化和模塊化水平，增強產(chǎn)品競爭力。

2.1 大眾MQB 平臺

大眾集團是平臺化開發(fā)的領(lǐng)跑者，不同品牌車型平臺共享，跨車型平臺共用。目前已推出多個新平臺，如圖1 所示。涵蓋了A00 級到E 級，包括NSF，MQB，MLB，MSB 等平臺[4]。

圖1 大眾四大底盤平臺示意圖

大眾MQB 模塊庫引入模塊族和子模塊，子模塊通過零部件屬性差異及系列化等進行區(qū)分。通過平臺庫、模塊庫及子模塊開發(fā)進行平臺開發(fā)；通過車型庫開發(fā)、車型級別、車型風(fēng)格輸入等完成具體車型差異選型。

大眾MQB 平臺構(gòu)成，如圖2 所示。MQB 平臺在統(tǒng)一的架構(gòu)下最大化地共享標(biāo)準的技術(shù)方案、部件、生產(chǎn)線，提升品質(zhì)、減少成本和周期，增強競爭力。

圖2 大眾MQB 平臺架構(gòu)示意圖

從大眾的經(jīng)驗來看，平臺開發(fā)起步早于車型開發(fā)，平臺開發(fā)初次驗證后，平臺第1 款車型進入產(chǎn)品設(shè)計階段。平臺開發(fā)完成后，新車型開發(fā)周期明顯縮短（如MQB 前3 年主要是平臺開發(fā)及驗證，后續(xù)車型開發(fā)周期逐步縮短）。平臺開發(fā)周期持續(xù)到同平臺所有規(guī)劃車型開發(fā)結(jié)束，并跟隨車型開發(fā)持續(xù)優(yōu)化。

2.2 豐田TNGA 架構(gòu)

TNGA 是豐田最新一代的模塊化整車平臺。該平臺通過創(chuàng)新動力總成、打造全新底盤、提高車身剛性、追求更好的安全性以及打磨設(shè)計等方式，實現(xiàn)了提高車輛性能和提升產(chǎn)品實力的目的[5]。

2012 年發(fā)布TNGA 平臺戰(zhàn)略，涵蓋豐田和Lexus品牌，2015 年推出首款車型豐田Prius，已發(fā)布4 款車型，平均每年發(fā)布3 款車型；產(chǎn)品分為B 級、C 級、D級，均涵蓋 Sedan，SUV，MPV 車型，分步實施，且產(chǎn)品主要為 A/B 級，SUV，Sedan 車型。

正月初七，也稱“人日”。 傳說女媧初創(chuàng)世，在造出了雞狗羊豬牛馬等動物后，于第七天造出了人，所以這一天是人的生日。 南朝梁宗懔在《荊楚歲時記》中記載了兩漢魏晉時代江南民眾的習(xí)俗：“七日為人日，以七種菜為羮，剪彩為人，或鏤金箔為人，以貼屏風(fēng)，亦戴之頭鬢。 又造華勝以相遺。 登高賦詩。”[19]4 唐代之后，每至人日，皇帝賜群臣彩縷人勝，又登高宴請群臣。 陸龜蒙《人日代客子》說：“人日兼春日，長懷復(fù)短懷。 遙知雙彩勝，并在一金釵?！?/p>

圖3 示出豐田TNGA 架構(gòu)。不同車型的內(nèi)外飾按照不同地域客戶的喜好，追求個性化的差異（圖3 黃色部分）；底盤總成的核心技術(shù)通過TNGA 平臺有效互通，實現(xiàn)最大化的共用（圖3 粉色部分）?；赥NGA 架構(gòu)，豐田通過新開發(fā)懸架、轉(zhuǎn)向和制動來改善底盤基礎(chǔ)性能和可感知性能，從而帶來更舒適的駕乘感受和更優(yōu)的操縱性。

圖3 豐田TNGA 架構(gòu)原理示意圖

豐田計劃在2020 年在全球范圍內(nèi)將70%的車型轉(zhuǎn)變成TNGA 架構(gòu)的全新產(chǎn)品。2017 年，豐田在中國市場投放首款基于TNGA 架構(gòu)的車型產(chǎn)品。TNGA 平臺擁有3 種底盤系統(tǒng)，分別適用于小型車、緊湊型車以及中型車，未來會覆蓋豐田全球市場旗下60%銷量的車型。TNGA 平臺將會追求更極端的零部件共享，據(jù)悉，在多達四五千種的零部件中，最終會有80%的零部件實現(xiàn)共享。

2.3 吉利CMA 平臺

CMA 平臺是（Compact Modular Architecture platform）由沃爾沃主導(dǎo)，吉利參與共同開發(fā)的全新模塊化平臺。相比沃爾沃SPA 平臺產(chǎn)品，它的車型定位更低，即產(chǎn)品相對更“親民”。

針對不同市場區(qū)間的產(chǎn)品，未來吉利汽車將形成四大模塊化平臺，即 AMA，BMA，CMA，DMA，新能源車和高端車成為重點規(guī)劃平臺[6]。表1 示出吉利汽車平臺及定位。根據(jù)資料顯示，該平臺支持懸架結(jié)構(gòu)的多樣化，后懸架可以根據(jù)車型定位、需求不同，自由選擇扭梁結(jié)構(gòu)和多連桿結(jié)構(gòu)。

表1 吉利汽車平臺及定位表

2.4 廣汽GPMA 平臺

根據(jù)廣汽集團平臺化戰(zhàn)略，底盤已經(jīng)搭建了跨B/C級底盤子架構(gòu)和跨A0/A 級底盤子架構(gòu)，架構(gòu)內(nèi)基于產(chǎn)品的定位、性能、整車參數(shù)可以在一定的范圍內(nèi)互換及拓展。

底盤模塊劃分為多個子模塊，并在模塊內(nèi)規(guī)范接口定義、載荷、軸距及輪距等基本參數(shù)的拓展范圍；建立融合硬點設(shè)計、DMU 分析及調(diào)校優(yōu)化相結(jié)合的開發(fā)流程，最終形成通用性強、性能好、質(zhì)量成本最優(yōu)的多種懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和四驅(qū)/兩驅(qū)傳動系統(tǒng)等子模塊。

廣汽GPMA 底盤架構(gòu)，如圖4 所示。B/C 級底盤子架構(gòu)和A0/A 級底盤子架構(gòu)可以覆蓋A 級到C 級別車型開發(fā)，能夠提供靈活拓展的方案，可以根據(jù)不同車型的軸距、輪距設(shè)計做適應(yīng)性調(diào)整。

圖4 廣汽GPMA 底盤架構(gòu)示意圖

3 汽車底盤平臺開發(fā)策略

3.1 通用化

模塊化平臺應(yīng)把變化作為設(shè)計的前提，盡可能地減少零部件種類，提高車型底盤通用化水平。

底盤通用化水平的提升依賴于整車參數(shù)的設(shè)定。大眾在MQB 平臺開發(fā)初期即考慮了整車和發(fā)動機艙布置的最優(yōu)化，平臺化約束可變部分和不可變部分，重新對零部件開發(fā)設(shè)計進行了標(biāo)準化，從而將零部件通用化水平提高到新的水平，MQB 模塊化平臺定義，如圖5 所示。

圖5 MQB 模塊化平臺定義示意圖

基于國內(nèi)外主流車企通用化策略，底盤前懸模塊應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)載荷、輪距、姿態(tài)、輪胎的拓展。同時，提升滾阻、拖滯優(yōu)化空間，兼容主動懸架技術(shù)和輕量化材質(zhì)。

乘員艙關(guān)聯(lián)模塊需要適應(yīng)Sedan、SUV、MPV 等車型胯點（H 點）、車身框架（BOF）的差異，以及底盤電控智能人性化技術(shù)（線控制動、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）。

機艙關(guān)聯(lián)模塊需要兼容不同的動力總成配置，鋁合金副車架、真空助力器、空心穩(wěn)定桿。

后軸模塊需要實現(xiàn)載荷、輪距、姿態(tài)、輪胎的配置、2WD/4WD 的拓展，同時，提升滾阻、拖滯的優(yōu)化空間，兼容主動懸架技術(shù)、輕量化材質(zhì)和智能四驅(qū)技術(shù)。

通過以上通用化策略的實施，底盤各零部件能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度通用，共用工藝化設(shè)備，大幅縮短研發(fā)周期，提高推陳出新的速度，最大程度地降低開發(fā)和采購成本。

3.2 智能化

根據(jù)整車開發(fā)要求、車型定位，綜合選擇適配模塊。在平臺車型開發(fā)初期，考慮未來技術(shù)發(fā)展趨勢，對開發(fā)周期內(nèi)可落地的技術(shù)，提前規(guī)劃布置預(yù)留，以應(yīng)對未來落地的需求。

MQB 平臺在降低開發(fā)成本的同時，規(guī)劃平臺內(nèi)可變助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、多次碰撞自動制動系統(tǒng)等多樣化模塊，根據(jù)車型項目需求，選擇性搭載應(yīng)用，在實現(xiàn)平臺化的同時體現(xiàn)差異性，滿足了客戶的差異性需求。

3.3 輕量化

通過平臺化設(shè)計，如穩(wěn)定桿布置、線束優(yōu)化等手段，設(shè)計底盤零部件的最優(yōu)化載荷帶寬，從而使得平臺化車型達到最優(yōu)化設(shè)計，降低整車質(zhì)量，實現(xiàn)輕量化水平提升。MQB 平臺輕量化設(shè)計，如圖6 所示。

圖6 MQB 平臺輕量化設(shè)計示意圖

MQB 平臺較以往車型的整車質(zhì)量平均降低了40 kg左右。該平臺的底盤結(jié)構(gòu)采用85%的高強度鋼材料，并廣泛應(yīng)用熱成型工藝，質(zhì)量比原來降低18 kg。通過模塊化載荷帶寬設(shè)計和性能、耐久等驗證，將輕量化水平提升到新的高度。

4 結(jié)論

文章結(jié)合國內(nèi)外平臺化的開發(fā)現(xiàn)狀和未來模塊化發(fā)展需求，提出了一套適用于汽車底盤模塊化的開發(fā)策略。

今后汽車平臺化開發(fā)時，需要改變以往單車型開發(fā)的模式，基于汽車市場企劃、整車基本參數(shù)以及底盤領(lǐng)域中長期戰(zhàn)略規(guī)劃開展，在通用化、智能化和輕量化3 個方面開展產(chǎn)品開發(fā)和制造，從而降低開發(fā)成本，同時縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，最終實現(xiàn)產(chǎn)品競爭力的提升。