馬建新 林小鳳

（1.長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 130013；2.中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心 130013)

新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)探討

馬建新1林小鳳2

（1.長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 130013；2.中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心 130013)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)民的生活水平提高，汽車的需求量加大，然而汽車在行駛的過(guò)程中不可避免的會(huì)排放污染物，為了符合當(dāng)今所提倡的生態(tài)環(huán)保，在前期汽車的設(shè)計(jì)就需要盡量做到節(jié)能環(huán)保。新能源汽車的誕生意味著環(huán)保節(jié)能的意識(shí)被運(yùn)用在了汽車的能源問(wèn)題方面，但其汽車底盤的設(shè)計(jì)并非完美，仍然存在問(wèn)題，本論文就新能源汽車底盤該如何設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

新能源汽車；底盤設(shè)計(jì)；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的不同點(diǎn)，主要在于應(yīng)用了可再生的清潔能源，從而降低了汽車的污染物排放量。這是一項(xiàng)十分有前景的新興事業(yè)，也備受國(guó)家的重視。但新能源汽車要投入日常的使用，還應(yīng)該對(duì)各方面進(jìn)行一些完善，尤其是在底盤設(shè)計(jì)這一方面。

1 新能源汽車的概述

新能源汽車和傳統(tǒng)汽車最不同的地方是在燃料的使用上，并不是傳統(tǒng)的汽油或者柴油，而是壓縮氣罐、液化石油氣或者太陽(yáng)能等清潔燃料。這使得新能源汽車既節(jié)能又環(huán)保，也使新能源汽車廣受推崇。電動(dòng)汽車按照所使用的燃料種類劃分可以被分為三種，第一種是只使用電力來(lái)發(fā)動(dòng)的汽車，稱為純電動(dòng)汽車，第二種是同時(shí)使用了電機(jī)和電池來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車的混合動(dòng)力車，第三種是以氫提供動(dòng)力的燃料電池車。

2 新能源汽車的底盤創(chuàng)新設(shè)計(jì)

底盤設(shè)計(jì)在新能源汽車的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)中是十分關(guān)鍵的部分。但是因?yàn)樾履茉雌嚨纳a(chǎn)和傳統(tǒng)汽車有許多不同點(diǎn)，所以在汽車底盤的設(shè)計(jì)中，汽車后期性能和實(shí)用性方面都要被考慮在內(nèi)。然而在新能源汽車的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中會(huì)面臨許多的困難，例如開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、零部件生產(chǎn)困難以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)欠缺等等。但由于傳動(dòng)、變速機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)車型完全不同，可進(jìn)行整體設(shè)計(jì)上重新規(guī)劃，最大限度地發(fā)揮出底盤的性能[1]。

“滑板式底盤”是對(duì)新能源汽車底盤的最初的設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)汽車的底盤不同的是，新能源汽車的底盤更多的側(cè)重于設(shè)計(jì)鋁制的滑板式底盤。應(yīng)用這種底盤設(shè)計(jì)之后，雖然底盤系統(tǒng)較傳統(tǒng)的汽車有所創(chuàng)新，但是在核心系統(tǒng)上并沒(méi)有什么不同，變速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等上都是通過(guò)電氣連接，再延伸到汽車的車身。如果將電控操縱技術(shù)應(yīng)用到汽車設(shè)計(jì)中，就要求汽車的底盤做出相應(yīng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。那么轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)就不能采用傳統(tǒng)的機(jī)械形式，而是采用電子控制來(lái)調(diào)控。這樣一來(lái)，汽車底盤的可用空間就大大增加了。

3 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的趨勢(shì)

第一，應(yīng)用汽車底盤設(shè)計(jì)平臺(tái)。也就是說(shuō)，在設(shè)計(jì)底盤的過(guò)程中，要求底盤構(gòu)架和它所包含的子系統(tǒng)都不能改變。

第二，將傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)淘汰掉，采用創(chuàng)新后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)。汽車底盤原有的構(gòu)架要求被保留下來(lái)，但可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。例如，在底盤設(shè)計(jì)中，在不改變?cè)凶酉到y(tǒng)的前提下，淘汰傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，還應(yīng)該將真空助力泵引入，解決制動(dòng)助力的問(wèn)題。傳統(tǒng)的減速器接口也需要根據(jù)新的動(dòng)力系統(tǒng)做出相應(yīng)的調(diào)整。在對(duì)子系統(tǒng)的各個(gè)零部件設(shè)計(jì)完成后，需要將CAE的分析方法應(yīng)用到懸架系統(tǒng)中，從而降低系統(tǒng)使用過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度。

第三，在底盤設(shè)計(jì)中，子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用的是新的模式，因此汽車后艙的布局會(huì)有所改變。這一改變要求對(duì)整個(gè)車體的質(zhì)量和載荷進(jìn)行重新的精密計(jì)算，提高運(yùn)行懸架系統(tǒng)時(shí)的安全指數(shù)。如果達(dá)不到這一要求，這一設(shè)計(jì)就需要重新規(guī)劃，懸架系統(tǒng)也要做出相應(yīng)的調(diào)整。分析電動(dòng)汽車前后軸荷的分布情況可以知道，懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理，是否需要重新計(jì)算調(diào)整。

3.1 新能源汽車底盤結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)汽車的底盤結(jié)構(gòu)不能被應(yīng)用于電動(dòng)汽車，因此電動(dòng)汽車的底盤需要被重新設(shè)計(jì)。在電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)中變速器和離合器可以被取消，然后在前后軸各布置一臺(tái)電機(jī)。動(dòng)力由電機(jī)提供，通過(guò)傳動(dòng)軸傳遞到主減速器。采用以上設(shè)計(jì)方案不僅能夠提高動(dòng)力傳遞效率，還能夠減輕汽車質(zhì)量，并且前后電機(jī)的設(shè)置使得動(dòng)力分配更加均勻，空間利用更加充分。不足的是，電機(jī)的控制相較于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)更加復(fù)雜。

3.2 電池組的布置

油箱的能量密度是大大高于電池組的。50 L汽油大致可以讓汽車跑500 km，特斯拉汽車的電池，同樣續(xù)航500 km電池重量卻高達(dá)0.9 t。所以電池組盡可能布置在底盤上。但采取平鋪的方式就會(huì)使得車內(nèi)的空間變小。要解決這一問(wèn)題的方法之一，就是改變座椅的角度位置等參數(shù)，但這樣用戶的駕駛體驗(yàn)會(huì)被影響甚至大打折扣，所以座椅的擺放需要合理設(shè)計(jì)。

另外，安全性也是不可忽視的。除了要與乘坐者隔絕之外，電池組的擺放還應(yīng)該盡量分散，使得車內(nèi)的活動(dòng)空間變大，優(yōu)化駕駛員的駕駛感受。另外，分散放置的電池組相互之間的接觸面積小（電池之間可以采用緩沖材料隔開(kāi)），可以一定程度上避免多次的碰撞或摩擦所造成的危險(xiǎn)。另外，在其中一塊電池或幾塊電池故障時(shí)，并不會(huì)影響到其他電池的使用，汽車仍可以繼續(xù)行駛。但這種方法會(huì)上增加電池的維修成本，因?yàn)橐狗稚⒌碾姵亟y(tǒng)一輸出相較整塊的電池組來(lái)說(shuō)是比較麻煩的[2]。

3.3 底盤輕量化

新能源汽車電池的重量就達(dá)到了全車的30%，剩下70%的質(zhì)量為車身及配件，所以底盤的輕量化可以提高新能源汽車的能源效率和性能。底盤輕量化的主要手段是完善結(jié)構(gòu)，使用先進(jìn)材料和先進(jìn)的工藝技術(shù)。通過(guò)改變形狀、尺寸或者采用空心結(jié)構(gòu)來(lái)減輕零件質(zhì)量。多應(yīng)用如鋁合金和鎂合金來(lái)取代鋼質(zhì)材料減少質(zhì)量，通過(guò)熱成形等新型方法實(shí)現(xiàn)零件的輕量化。

3.4 底盤改裝布置設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

電動(dòng)汽車底盤的設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)底盤的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃，由于這是一個(gè)全新的領(lǐng)域，為了盡可能提高底盤的可靠性，應(yīng)該著重考慮三點(diǎn)。其一電池組應(yīng)該盡可能安放在底盤質(zhì)心，這樣可以提高車輛行駛的穩(wěn)定性，同時(shí)靠近主減速器，減少傳遞動(dòng)力過(guò)程中的能量損耗。其二，電池架應(yīng)設(shè)計(jì)得便于電池組的安裝、拆卸和檢查。其三，有選擇性地沿用傳統(tǒng)底盤的一些可靠結(jié)構(gòu)，減少新平臺(tái)的研發(fā)成本，提高車輛行駛、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為未來(lái)汽車工業(yè)的發(fā)展方向，新能源汽車的研制與設(shè)計(jì)是未來(lái)汽車工業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)革新的重點(diǎn)，底盤的設(shè)計(jì)對(duì)于汽車整體的實(shí)用性和性能最為關(guān)鍵。因此新能源汽車的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從基礎(chǔ)的底盤開(kāi)始，不斷創(chuàng)新，提升新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的可靠性、安全性和功能性，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

[1]向洪軍.新能源汽車底盤設(shè)計(jì)趨勢(shì)[J].科技與創(chuàng)新,2016(03).

[2]彭曉然.新能源汽車底盤設(shè)計(jì)方向分析[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2016(07).

U469.7文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

馬建新（1985—），女，工程師，研究方向?yàn)槠嚨妆P技術(shù)。

林小鳳（1987—），男，助理工程師，研究方向?yàn)槠噦鲃?dòng)設(shè)計(jì)。