新能源汽車底盤布局優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

侯建

摘要： 經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展背景下，我國(guó)汽車保有量逐年呈遞增態(tài)勢(shì)，底盤作為汽車載荷核心構(gòu)成，汽車多個(gè)零件均需依附于底盤進(jìn)行銜接、固定，底盤整體布局合理性，與新能源汽車自身行車過(guò)程中舒適性、操作性及安全性密切相關(guān)。結(jié)合實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，如何高效通過(guò)底盤布局優(yōu)化設(shè)計(jì)，促使新能源汽車自身性能、使用等更具可靠性及安全性，是現(xiàn)下急需考量問(wèn)題。本文就新能源汽車底盤布局優(yōu)化設(shè)計(jì)展開分析。

Abstract： Under the background of rapid economic development， China's automobile ownership is increasing year by year. As the core composition of automobile load， the chassis needs to be attached to the chassis for connection and fixation. The rationality of the overall layout of the chassis is closely related to the comfort， operability and safety of new energy vehicles during driving. Combined with the actual development situation， how to efficiently optimize the chassis layout to make the performance and use of new energy vehicles more reliable and safe is an urgent problem to be considered. This paper analyzes the optimization design of chassis layout of new energy vehicles.

關(guān)鍵詞： 新能源汽車;底盤布局;優(yōu)化設(shè)計(jì)

Key words： new energy vehicles;chassis layout;optimal design

中圖分類號(hào)：U463.23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0010-02

0? 引言

底盤作為汽車核心構(gòu)成之一，其內(nèi)部涵蓋多個(gè)子系統(tǒng)，整體布局直接關(guān)乎汽車自身操控性，現(xiàn)下新能源汽車底盤布局設(shè)計(jì)優(yōu)化，多以原有燃油汽車為核心基礎(chǔ)開展優(yōu)化。但因新能源汽車自身驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與其存在較大差異性，所以具體布局規(guī)劃應(yīng)結(jié)合實(shí)際狀況，底盤布設(shè)過(guò)程中主要包含動(dòng)力電池、汽車輔助設(shè)備等，相較于原有燃油汽車其布設(shè)更具靈活性，對(duì)整個(gè)車輛產(chǎn)生影響更為凸顯。為保證車輛使用更具可靠性，需充分結(jié)合實(shí)際狀況，合理布設(shè)底盤，確保其布局更具科學(xué)性，為新能源汽車良好發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1? 新能源汽車底盤布局特征分析

從初期第一輛汽車誕生至今天，汽車底盤技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間，從整個(gè)底盤模塊進(jìn)行分析，其內(nèi)部轉(zhuǎn)向、懸掛等系統(tǒng)技術(shù)在不斷實(shí)踐應(yīng)用中，獲取較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)新能源汽車而言，其內(nèi)部動(dòng)力系統(tǒng)的變更，促使底盤系統(tǒng)也需進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整，以此與動(dòng)力系統(tǒng)完美匹配，保證整個(gè)汽車系統(tǒng)處于合理范圍內(nèi)。如動(dòng)力系統(tǒng)減速器銜接口，應(yīng)綜合考量現(xiàn)下實(shí)際狀況對(duì)其輸入信息進(jìn)行不斷優(yōu)化，亦或進(jìn)行再次優(yōu)化設(shè)計(jì);動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需配置全新的轉(zhuǎn)向動(dòng)力源，各零部件、管路需開展精準(zhǔn)性調(diào)整優(yōu)化，從現(xiàn)下新能源汽車實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，其自身底盤布局特征涵蓋以下幾方面內(nèi)容：

①新能源汽車底盤布局，可最大限度借鑒原有汽車底盤結(jié)構(gòu)，與其自身工作基本原理應(yīng)保持統(tǒng)一性。

②新能源汽車底盤屬于機(jī)電一體化工程，其不僅包含電子控制系統(tǒng)、電動(dòng)化輔助系統(tǒng)，而且涉及驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)等。為保證其自身底盤布局設(shè)計(jì)更具合理性，需充分將其與電氣、機(jī)械等多個(gè)專業(yè)聯(lián)合實(shí)施，以此保證其具有協(xié)同性及可靠性。針對(duì)整體實(shí)際布局設(shè)計(jì)而言，需與動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等相吻合，并綜合性考量傳動(dòng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。

③新能源汽車底盤設(shè)計(jì)，也可選取統(tǒng)一性設(shè)計(jì)模式，最大限度可減少各類零部件，充分發(fā)揮其自身能源多元化，依托整體化布設(shè)可進(jìn)一步節(jié)省內(nèi)部空間，保證整車外部形態(tài)優(yōu)良性。

2? 國(guó)外新能源汽車底盤布局技術(shù)分析

特斯拉作為世界級(jí)知名電動(dòng)車及能源企業(yè)，其最為特殊的便是充分將TI理念融入整個(gè)車輛開發(fā)及制造過(guò)程中，在新能源汽車領(lǐng)域積累多個(gè)專利及技術(shù)，隨著現(xiàn)下新能源汽車良好發(fā)展，其在世界產(chǎn)生的影響較大。從TeslaModelS底盤整體結(jié)構(gòu)分析，在底盤中部布設(shè)相應(yīng)的保護(hù)設(shè)施，核心目的在于保證電池安全性，分別在其前后布設(shè)高強(qiáng)度鋼材，以此對(duì)電池進(jìn)行強(qiáng)有力的保護(hù)。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)底盤輕量化，底盤材料主要選取鋁合金。底盤自身存留一定空間的崩潰區(qū)，以此從本質(zhì)層面將沖吸振功能最大限度發(fā)揮，且進(jìn)一步增強(qiáng)整個(gè)車輛自身防碰撞性能[1]。

新能源自身電池質(zhì)量可靠性因素，促使其實(shí)際質(zhì)量遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)燃油汽車，減輕整個(gè)車輛質(zhì)量是現(xiàn)下新能源汽車領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容。所以輕量化技術(shù)普遍用于底盤設(shè)計(jì)中，其可進(jìn)一步減輕整個(gè)車輛實(shí)際重量，確保汽車?yán)m(xù)航水平。寶馬i3電動(dòng)汽車其具有專用底盤，該底盤主要以碳纖維材料為主，自身具有良好的拉伸強(qiáng)度、彈性模量等，相較于常規(guī)燃油汽車，凸顯無(wú)法比擬的優(yōu)越性，新材料制造費(fèi)用與整車比值為1：3，但整個(gè)車輛實(shí)際質(zhì)量減少1/3，綜合性考量續(xù)航水平。

3? 新能源汽車底盤布局設(shè)計(jì)分析

為從本質(zhì)層面保證汽車行駛可靠性及安全性，設(shè)計(jì)汽車底盤十分關(guān)鍵，需設(shè)計(jì)人員給予高度重視。正式布局設(shè)計(jì)過(guò)程中，需充分考量路面實(shí)際狀況，對(duì)多方面因素進(jìn)行綜合性考量，如此可從本質(zhì)層面確保底盤自身可靠性及穩(wěn)定性。針對(duì)新能源汽車而言，不同類型的底盤布設(shè)最終呈現(xiàn)成效存在較大差異性，需積極掌握不同類型整個(gè)底盤布局，結(jié)合現(xiàn)下新能源汽車未來(lái)發(fā)展方向，選取最為合理的底盤布局，以此保證行車穩(wěn)定性及可靠性。

①機(jī)械傳動(dòng)底盤布局。

新能源汽車機(jī)械傳動(dòng)型底盤布局見(jiàn)圖1，其內(nèi)部涵蓋多個(gè)零部件，不僅包含驅(qū)動(dòng)橋、傳動(dòng)軸，而且涉及變速器、離合器等。針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)型底盤整體布局而言，離合器作為關(guān)鍵的銜接部件，其主要用于接通、中斷電動(dòng)機(jī)至車輪多方面動(dòng)力;與之相匹配的變速器則為不同速比的齒輪機(jī)構(gòu)，充分結(jié)合其實(shí)際需求合理性選取相應(yīng)的檔位，即處于低速狀況下獲取較大的轉(zhuǎn)矩，處于高速狀況下獲取較小的轉(zhuǎn)矩。以機(jī)械傳動(dòng)底盤為核心基礎(chǔ)，對(duì)底盤開展整體性布局規(guī)劃，可從本質(zhì)層面確保新能源汽車起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低速后備功率等參數(shù)指標(biāo)，其自身對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)并無(wú)嚴(yán)格要求，可應(yīng)用自身功率較小的電機(jī)。需強(qiáng)調(diào)的是，此種汽車底盤布局規(guī)劃，整體內(nèi)部能量傳遞效率低下，一定程度損失電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能，在新能源車型上并不適用[2]。

②無(wú)變速器型底盤布局設(shè)計(jì)。

針對(duì)無(wú)變速器型底盤而言，其底盤整體規(guī)劃局部見(jiàn)圖2，此種類型中缺少相應(yīng)的零部件，主要不包含離合器和變速器，其核心選取具有對(duì)應(yīng)速比的減速器，汽車操控過(guò)程中變速功能實(shí)現(xiàn)主要依附電機(jī)達(dá)成。此種底盤布局中，機(jī)械傳動(dòng)裝置占據(jù)空間體積較小，整個(gè)質(zhì)量較輕，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作提出新的要求，只有具有充足的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、后備功率，方可確保汽車行進(jìn)過(guò)程中遇見(jiàn)加速、爬坡等狀況下，具備強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)做以支撐。

③無(wú)差速器型底盤布局。

新能源汽車無(wú)差速器型底盤布局，主要以2臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為核心基礎(chǔ)，因單一性電機(jī)可靈活性對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向工況下，電機(jī)充分應(yīng)用電子控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2個(gè)車輪差速功效，以此完成轉(zhuǎn)向任務(wù)目標(biāo)。

④輪轂電機(jī)型底盤布局。

新能源汽車輪轂電機(jī)型底盤整體布局較為簡(jiǎn)單，電機(jī)布設(shè)處于驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)部，可從本質(zhì)層面減少電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪間動(dòng)力傳遞距離，可進(jìn)一步控制能量傳遞損失。為從本質(zhì)保證整個(gè)車輛運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性，需結(jié)合實(shí)際狀況增設(shè)相應(yīng)的行星齒輪減速器，且應(yīng)保證其減速比較大，促使電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)與初期理想車輪轉(zhuǎn)速保持一致。此種類型底盤布局還具有多一種結(jié)構(gòu)，將低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)與之相吻合的轉(zhuǎn)子，將其布設(shè)于車輪邊緣部位，無(wú)需依附減速齒輪，此種整體規(guī)劃布局促使驅(qū)動(dòng)輪、電機(jī)間并未布設(shè)相應(yīng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置，相對(duì)應(yīng)并未具有能量實(shí)際損耗，保證汽車整個(gè)傳遞效率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升其內(nèi)部應(yīng)用空間。需注意的是，此種汽車底盤布局設(shè)計(jì)，對(duì)電機(jī)自身性能提出較高的要求，需具備充足的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、后備功率，如此方可為汽車可靠運(yùn)行提供保證[3]。

4? 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

新能源汽車實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，開發(fā)研究人員不僅會(huì)綜合性考量周期，而且需系統(tǒng)性考量經(jīng)濟(jì)成本，若完全篩除原有汽車底盤設(shè)計(jì)理念，進(jìn)一步延長(zhǎng)整個(gè)底盤布局設(shè)計(jì)周期，難以獲取良好的經(jīng)濟(jì)性，所以其具備的可行性較低。需進(jìn)一步掌握未來(lái)新能源底盤設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以此結(jié)合時(shí)代發(fā)展?fàn)顩r，保證其整體布局結(jié)構(gòu)更具合理性及可靠性，主要包含以下幾方面：第一，底盤結(jié)構(gòu)。因原有汽車底盤整體結(jié)構(gòu)無(wú)法用于電動(dòng)汽車中，需對(duì)其進(jìn)行重新布設(shè)，整個(gè)汽車起動(dòng)主要交由電機(jī)提供動(dòng)力，依托傳動(dòng)軸為核心介質(zhì)，最終將動(dòng)力傳輸至減速器內(nèi)部。通過(guò)上述設(shè)計(jì)布局規(guī)劃，可提高動(dòng)力傳輸效率基礎(chǔ)上，減輕整車實(shí)際重量。此外，前后電機(jī)布設(shè)可進(jìn)一步保證動(dòng)力分配均勻性，可利用空間較大。需注重的是相較于原有燃油汽車，電機(jī)整體合理化控制難度較大，整個(gè)過(guò)程復(fù)雜性加劇。第二，電池組布設(shè)。新能源汽車自身油箱密度超過(guò)電池組，通常50L汽油可行駛500千米，針對(duì)特斯拉電動(dòng)汽車，其內(nèi)部電池實(shí)際續(xù)航也同樣為500千米，但整個(gè)電池自重較大，高達(dá)0.9t。所以需結(jié)合實(shí)際狀況，最大限度將電池組布設(shè)于底盤上，選用平鋪布設(shè)形式會(huì)一定程度縮小車內(nèi)實(shí)際應(yīng)用空間。為新一步解決上述困境，需對(duì)車內(nèi)座椅角度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，如此會(huì)影響用戶行車舒適性，所以合理布設(shè)整個(gè)座椅擺放十分關(guān)鍵[4]。

5? 結(jié)束語(yǔ)

新能源汽車作為我國(guó)未來(lái)汽車發(fā)展主趨，是否占據(jù)新能源汽車市場(chǎng)，帶動(dòng)現(xiàn)下經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展，需新能源汽車開發(fā)需考量重點(diǎn)問(wèn)題。底盤作為汽車關(guān)鍵零部件之一，其底盤布局設(shè)計(jì)規(guī)劃合理性十分關(guān)鍵，始終圍繞新能源汽車實(shí)際狀況，對(duì)其進(jìn)行整體優(yōu)化調(diào)整，凸顯汽車領(lǐng)域核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)汽車工業(yè)良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔚亞，康帆.基于碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的新能源汽車底盤后縱臂成型[J].粘接，2020（7）：31-34.

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