谷玉川 胡偉 陳晶艷

摘 要：針對(duì)汽車平臺(tái)開(kāi)發(fā)模式中的模塊進(jìn)行概念定義，并闡述模塊屬性、特性和開(kāi)發(fā)特點(diǎn);深入研究電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)對(duì)底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的差異點(diǎn)、影響和新需求，并結(jié)合大眾、特斯拉和日產(chǎn)3家典型企業(yè)的電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)特性展開(kāi)解析。最后，提出了電動(dòng)汽車模塊化底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)方向性建議以及具體措施。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;平臺(tái)化;模塊;底盤(pán)平臺(tái);底盤(pán)開(kāi)發(fā)

Abstract： In this paper， the concept of module was defined， and the attribute， characteristic and development of module was described. An in-depth study of difference， influence and requirement of chassis development from electric vehicle was made. Then case study about EV chassis platform of three typical automakers， i.e. Volkswagen， Tesla and Nissan was made. Finally， this paper proposed some suggestions and concrete measures for the implementation strategy of EV chassis platform with modularity.

Keywords： EV; Platform; Module; Chassis Platform; Chassis development

1 前言

面對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，環(huán)保壓力和智能化網(wǎng)聯(lián)化的需要，全球主要車企將電動(dòng)汽車發(fā)展作為未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)成敗的關(guān)鍵，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在近年取得飛速的發(fā)展。車企通過(guò)銷量大幅提升產(chǎn)生的規(guī)模效益帶來(lái)一定成本節(jié)約，但成本競(jìng)爭(zhēng)力仍是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的最重要因素。通過(guò)實(shí)施電動(dòng)汽車平臺(tái)化開(kāi)發(fā)提升企業(yè)的成本、周期和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，仍具有重要的意義[1]。

平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式呈現(xiàn)不同的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，早期主要強(qiáng)調(diào)同級(jí)別車型的零部件共用，后來(lái)又發(fā)展出跨級(jí)別車型之間零部件共用，目前在模塊化理念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)在于通用的、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)協(xié)同下的零部件的共用[2]。底盤(pán)零部件的共用一直是平臺(tái)開(kāi)發(fā)的核心，電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)亟需重點(diǎn)關(guān)注和深入研究。

本文嘗試系統(tǒng)闡述模塊化平臺(tái)化開(kāi)發(fā)的相關(guān)概念及開(kāi)發(fā)本質(zhì)，梳理純電汽車底盤(pán)開(kāi)發(fā)的新需求，并對(duì)當(dāng)前主流電動(dòng)汽車平臺(tái)中底盤(pán)特性進(jìn)行對(duì)比解析，為電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)提出方向性建議和實(shí)施策略。

2 模塊化開(kāi)發(fā)的新特點(diǎn)

基于模塊理念進(jìn)行技術(shù)協(xié)同是平臺(tái)開(kāi)發(fā)的最新發(fā)展形勢(shì)。奧迪率先提出以模塊為基礎(chǔ)的MLB，并通過(guò)大眾MQB深化并推廣模塊化開(kāi)發(fā)的理念[3]。在汽車制造業(yè)中，模塊是具有某種特定結(jié)構(gòu)和功能的通用部件的組合[4]。進(jìn)一步說(shuō)，模塊是用于組成車輛上的各大系統(tǒng)的，基于功能性進(jìn)行劃分的，具備標(biāo)準(zhǔn)接口的通用獨(dú)立的部件組合。

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，我們這么定義模塊：由基礎(chǔ)部分、可變部分和專屬部分構(gòu)成，具備幾何、性能及接口屬性，典型特征為具有通用性，互換性和相對(duì)獨(dú)立性。通過(guò)對(duì)模塊屬性創(chuàng)造性的進(jìn)行幾何和性能雙維度的解耦與重構(gòu)，形成標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和規(guī)范化的規(guī)則，從而設(shè)計(jì)出具有帶寬的差異化產(chǎn)品。

由圖1所知，通過(guò)識(shí)別轉(zhuǎn)向模塊幾何和性能屬性，轉(zhuǎn)向模塊的基礎(chǔ)部分可以重復(fù)使用和互換，提升整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的通用化水平來(lái)降低成本;通過(guò)可變和專屬部分的組合方案，快速提供多種產(chǎn)品選擇，滿足客戶的差異化的需求。在統(tǒng)一接口情況下，我們可以對(duì)轉(zhuǎn)向模塊內(nèi)如兼容自動(dòng)駕駛等高級(jí)功能進(jìn)行獨(dú)立的技術(shù)預(yù)開(kāi)發(fā)，緊跟新技術(shù)發(fā)展，持續(xù)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品滿足客戶多樣化的需求。

3 電動(dòng)汽車底盤(pán)開(kāi)發(fā)的新需求

電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)汽車主要差異在動(dòng)力源、能源形式的變更，同時(shí)更好的用戶體驗(yàn)期望需要更強(qiáng)的科技感，更高的電氣化和智能化的設(shè)計(jì)。面對(duì)這些變化點(diǎn)和新需求，電動(dòng)汽車底盤(pán)設(shè)計(jì)需要有前瞻性的思考，系統(tǒng)全面地分析關(guān)鍵特性和影響要素，有序推行底盤(pán)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。

3.1 應(yīng)對(duì)動(dòng)力源變化的開(kāi)發(fā)需求

電動(dòng)汽車由傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)變?yōu)樾履茉措姍C(jī)，底盤(pán)開(kāi)發(fā)需要重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)力總成噪音減小對(duì)NVH的影響，更好加速性能帶來(lái)的加速和制動(dòng)的影響，無(wú)熱源下的間隙和隔熱影響，對(duì)底盤(pán)的新要求如表1所示：

3.2 應(yīng)對(duì)能源形式變化的開(kāi)發(fā)需求

電動(dòng)汽車能量形式由燃油變?yōu)殡姵?，同時(shí)電池電量直接決定續(xù)航里程，底盤(pán)開(kāi)發(fā)需要重點(diǎn)圍繞怎么給電池提供更大的安裝空間，降低能耗，電池包引起整車載荷和質(zhì)心變化等開(kāi)展底盤(pán)專屬性開(kāi)發(fā)要求如表2所示：

3.3 應(yīng)對(duì)更好的用戶體驗(yàn)的開(kāi)發(fā)需求

電動(dòng)汽車的核心就在于更好的用戶體驗(yàn)。對(duì)電動(dòng)汽車體驗(yàn)預(yù)期的變化需要底盤(pán)必須提供更強(qiáng)的科技感，更高的電氣化和智能化技術(shù)，底盤(pán)必須提供對(duì)更多智能駕駛，智能控制的支持[5]。底盤(pán)開(kāi)發(fā)新要求如表3所示：

4 典型汽車企業(yè)電動(dòng)車底盤(pán)開(kāi)發(fā)解析

4.1 大眾汽車集團(tuán)

大眾2015年提出全新純電平臺(tái)MEB[6]，發(fā)布全新純電品牌ID及7款概念車，Audi，Seat，skoda基于MEB發(fā)布各自概念車?；贗D概念車的首款量產(chǎn)EV車ID.3于2019.03亮相，2019.11正式上市，并計(jì)劃2020年交付30萬(wàn)臺(tái)，2025年交付1百萬(wàn)臺(tái)，2023年中國(guó)市場(chǎng)提供10款車型。

如圖2所示，MEB采用模塊化底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，整體平整電池包置于車底，驅(qū)動(dòng)形式為后驅(qū)或四驅(qū)。底盤(pán)總體架構(gòu)針對(duì)純電底盤(pán)開(kāi)發(fā)需求進(jìn)行專屬設(shè)計(jì)，前常規(guī)麥弗遜懸架，擺臂反置，后五連桿懸架;轉(zhuǎn)向器前置;前副車架框型六點(diǎn)安裝，剛性連接，后副車架四點(diǎn)柔性連接;支撐式懸置，前后均是二級(jí)隔振，支持大眾ID.Pilot自動(dòng)駕駛模式。如圖2所示。

奧迪2019年3月發(fā)布首款基于MEB的概念車型Q4 e-tron，計(jì)劃2020量產(chǎn)上市。通過(guò)與保時(shí)捷合作，分別推出高端電動(dòng)平臺(tái)PPE，高性能電動(dòng)平臺(tái)J1。奧迪計(jì)劃2025年之前投放超過(guò)30款電動(dòng)車型，銷量占比超過(guò)40%。

大眾集團(tuán)將傳統(tǒng)車型模塊化開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)迅速應(yīng)用到純電平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，用MEB，PPE，J1純電平臺(tái)分別去搶占MQB，MLB和MSB平臺(tái)的傳統(tǒng)車型的市場(chǎng)，反映了大眾對(duì)未來(lái)電動(dòng)車的總體規(guī)劃，其模塊化開(kāi)發(fā)理念值得我們思考和研究。

4.2 特斯拉汽車

特斯拉是純電汽車企業(yè)的代表，最先量產(chǎn)當(dāng)時(shí)全球最快加速，最長(zhǎng)續(xù)航的電動(dòng)汽車，純電車型的總銷量突破一百萬(wàn)臺(tái)。特斯拉首次應(yīng)用平整電池包以及后驅(qū)或四驅(qū)的整車架構(gòu)，推出四款車型Model S， Model X， Model 3， Model Y。

特斯拉車型底盤(pán)采用統(tǒng)一的架構(gòu)，前雙叉臂懸架，后多連桿懸架，轉(zhuǎn)向器前置。目前特斯拉產(chǎn)品線較少，更多基于現(xiàn)有單一車型底盤(pán)共用的基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化工作，更多強(qiáng)調(diào)規(guī)模效益。此外，特斯拉在為電池提供更大X向空間，底盤(pán)NVH方面還可以進(jìn)一步提升優(yōu)化。

4.3 日產(chǎn)汽車

日系車型中豐田提出TNGA更側(cè)重對(duì)現(xiàn)有車型競(jìng)爭(zhēng)力提升同時(shí)提高零部件的共用水平，E-TNGA目前還只是概念，本田汽車陸續(xù)推出基于油改電的純電車型，日產(chǎn)汽車的通用模塊化平臺(tái)CMF基于模塊化開(kāi)發(fā)，暫未發(fā)布純電平臺(tái)，日產(chǎn)leaf為其首款純電車型，累計(jì)銷量超過(guò)40萬(wàn)臺(tái)。

Leaf車型為全新開(kāi)發(fā)的純電車型，采用異形電池包和前驅(qū)系統(tǒng)，底盤(pán)架構(gòu)采用前麥弗遜懸架，后扭力梁懸架，轉(zhuǎn)向器后置。國(guó)內(nèi)純電車型如幾何A，AION S等均采用此設(shè)計(jì)理念，目前來(lái)看此類技術(shù)方案在滿足純電車型新需求與零部件最大通用化實(shí)現(xiàn)平衡，也能節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，降低零部件采購(gòu)成本，也可以是純電底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的選擇。

大眾因?yàn)槎嗥放七\(yùn)營(yíng)及多年模塊化開(kāi)發(fā)的積累可以快速推出覆蓋所有市場(chǎng)需求的純電模塊化平臺(tái);特斯拉定位為高端豪華以及最佳的用戶體驗(yàn)，追求單一底盤(pán)平臺(tái)的規(guī)模效益;日產(chǎn)結(jié)合傳統(tǒng)汽車資源和純電車型需求選擇單一產(chǎn)品最大通用化。必須強(qiáng)調(diào)的是，大眾、特斯拉、日產(chǎn)的純電車型底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)都是結(jié)合企業(yè)自身的發(fā)展階段和目標(biāo)進(jìn)行的選擇。

5 電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)實(shí)施策略建議

5.1 模塊化開(kāi)發(fā)的方法及需求條件

電動(dòng)汽車底盤(pán)有著更多差異化和多樣化的需求，同時(shí)需要提高通用性來(lái)降低成本。利用模塊通用性，互換性和相對(duì)獨(dú)立性的特性，模塊化的開(kāi)發(fā)理念與電動(dòng)汽車底盤(pán)開(kāi)發(fā)新需求想匹配，值得我們研究、思考并實(shí)踐模塊化底盤(pán)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。

通過(guò)模塊化的開(kāi)發(fā)，企業(yè)可以找到通用化和差異化平衡，快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)多變的需求和成本的壓力。但是模塊化的開(kāi)發(fā)需要企業(yè)中長(zhǎng)期規(guī)劃，品牌，研發(fā)，生產(chǎn)，采購(gòu)，銷售等一系列專業(yè)和業(yè)務(wù)部門(mén)的支持。企業(yè)只有從組織架構(gòu)，工作機(jī)制，業(yè)務(wù)流程，業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)等方面進(jìn)行全局變革，才能在品牌打造，產(chǎn)品規(guī)劃，平臺(tái)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)，采購(gòu)和銷售等研產(chǎn)銷統(tǒng)一思想，并在統(tǒng)一架構(gòu)下最大化地共享標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案，零部件、生產(chǎn)線，提升品質(zhì)和減少成本和周期，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。只有這樣，模塊化開(kāi)發(fā)才是真正落地并能發(fā)揮最大的作用。

5.2 電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)建議

近些年，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)上升國(guó)家戰(zhàn)略的高度，中國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)也取得了快速發(fā)展。造車新勢(shì)力憑借互聯(lián)網(wǎng)思維主打用戶體驗(yàn)，迅速吸引一部分市場(chǎng)需求;傳統(tǒng)車企憑借自身技術(shù)積累主打安全性、續(xù)航能力和駕駛操控性能去占領(lǐng)市場(chǎng)。面對(duì)合資品牌的競(jìng)爭(zhēng)壓力，寄希望于通過(guò)電動(dòng)汽車彎道超車的中國(guó)車企，更應(yīng)該系統(tǒng)全面的有思考有行動(dòng)的實(shí)踐電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)?；诖耍覀冇刑岢鋈缦麻_(kāi)發(fā)建議：

5.2.1 電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要原則

電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要原則是一切為了客戶。為了客戶，底盤(pán)平臺(tái)必須圍繞電池開(kāi)發(fā)，主要體現(xiàn)在提供更大的電池安裝空間，降低底盤(pán)能耗，為電池提供保護(hù)，以提供最大的續(xù)航能力;為了客戶，底盤(pán)平臺(tái)必須提供更好的用戶體驗(yàn)，主要體現(xiàn)在提供更好的駕乘體驗(yàn)，更多的智能駕駛配置以及更高級(jí)的智能控制配置。

5.2.2 電動(dòng)汽車底盤(pán)平臺(tái)具體策略

針對(duì)不同續(xù)航的電動(dòng)汽車，我們對(duì)底盤(pán)不同模塊給出具體的開(kāi)發(fā)策略建議，針對(duì)低續(xù)航車輛，我們優(yōu)先考慮滿足電動(dòng)汽車需求，盡可能借用現(xiàn)有常規(guī)能源方案，如麥弗遜前懸，扭梁后懸，CEPS，前驅(qū)形式;針對(duì)中高續(xù)航，通過(guò)轉(zhuǎn)向器前置以及更緊湊的五連桿，實(shí)現(xiàn)盡量短的前后懸以提供最大化的電池空間來(lái)提升續(xù)航，通過(guò)后驅(qū)或四驅(qū)以縮短加速時(shí)間;針對(duì)高續(xù)航，需達(dá)到最好的性能，最好的科技感，更好的用戶體驗(yàn)，如雙叉臂前懸，五連桿后懸，REPS，后輪轉(zhuǎn)向，電動(dòng)助力制動(dòng)，線控?fù)Q擋，空氣彈簧等。

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