增程式純電動車地板的設計

劉艷偉　劉寧　呂征　苑振興

摘 要:隨著汽車應用及能源的發展,混合電動汽車受到足夠的關注。本文將增程式純動力電動汽車的地板設計成獨特的方形地板,便于增程式純電動車室內總體布置和電池的放置。

關鍵詞:地板增程式純電動車電池

中圖分類號:U469.72 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0040-02

1 引言

目前,世界上各種汽車的保有量已超過10億輛,每年新生產的各種汽車約3000萬輛,按平均每輛汽車年消耗10～15桶石油及石油制品計算,汽車的石油消耗量每年達到60～70億桶,占世界石油產量的一半以上,石油資源的開采每年達到幾十億噸。2050年預計全球汽車保有量達到30億輛,那時按100億人算,每一千人300輛汽車,如果保持目前石油消耗總量不變,同時二氧化碳降低50%以滿足溫控兩度的目標,單車的石油消耗必須降低四倍,二氧化碳排放要降低6倍,也就是說現有的內燃機動力汽車漸進式的技術改進沒法滿足這一目標,需要汽車行業進行革命性的變革來應對環境、能源系統的挑戰[1]。

在汽車行業中,電動汽車是目前對環境污染最小的,電動汽車運行中沒有排放污染,以核能、太陽能、水力、風能等能源發電對大氣污染也會很小,并且電動汽車具有低噪聲、低熱輻射、易操縱等優點,人們對電動汽車寄予很大的期望。但是由于電動汽車的核心技術—電池技術的制約,電池組價格昂貴、壽命有限等問題導致電動汽車的造價很高,充電站的建設投資巨大并且電動汽車的續航能力差,無法得到大范圍的推廣。電動汽車目前無法滿足人們的期望,所以人們的注意力轉向混合動力電動汽車。

混合動力車型是指裝有兩種動力源,采用復合方式驅動的汽車。車載動力源有很多種:燃料電池、太陽能電池、蓄電池、內燃機機組等。目前,按照兩種不同的能量的搭配比例不同,混合動力車輛分為四類:一、微混合也稱“起-停混合”,這種混合動力系統,電機僅作為內燃機的啟動機；二、輕混合也稱輔助驅動混合,與微混合相比,這種混合增大了電池的功率比例,減少內燃機的功率比例；三、插電式混合,插電式混合動力系統通過接入家用電源為系統中配備的充電電池充電,充電后可僅憑充電電池作為電動汽車行駛；四、全混合動力系統,是指可以使用汽油引擎或電動機單獨驅動車輛也可以同時使用兩種動力的汽車。并且在充電電池的剩余電量用完后,通過發動機旋轉發電機,利用由此產生的店里為蓄電池充電。混合動力汽車一般有內燃機和蓄電池共同驅動,這種混合動力汽車實現了內燃機與電力電源的有效互補。在電池電量充足的前提下完全可以采用純電動模式,節約能源、減低污染；將減速、剎車時的能力消耗轉化為電能,混合動力汽車能量利用率比傳統汽車高30%左右,節油率達到20%～40%,污染排放減少將近一半[2][3]。

2 地板的組成與作用

車身地板是車身的重要部分之一,車身的骨架直接或間接的焊在車身地板上,車身地板的強度和剛度不僅影響它自身還會影響到整車的使用壽命及行車安全,車身地板設計的好壞直接影響到整車的安全性能,并且由于地板的工作環境比較惡劣所以地板結構防振、隔音、防腐等性能要求很高。地板一般有三部分組成,前地板總成、中地板總成和后地板總成。

2.1 前地板總成

前地板總成支撐著駕駛室及駕駛員,同時承受汽車運動中產生的載荷、振動、沖擊和扭矩等。在碰撞時,車身前部結構要吸收80%的能量,主要分配給縱梁、地板中的門檻和位于其間的左右前地板加強件,門檻用來將側向力傳遞給地板各梁構件,中通道前延伸件將接受側向力,防振地板發生皺折。圖1為前地板總成圖。

2.2 中地板總成

中地板總成連接前地板與后地板,主要起到前地板地板與后地板的過渡作用,對車身的模態、側碰性能有一定的影響,在設計過程中應消除或減弱中地板振動問題；中地板的前端結構對側面碰撞有一定的輔助作用。此外,中地板的另一個主要功能就是安裝相關的零件,如:后排座椅、兒童座椅、后排安全帶、郵箱、線束等。圖2為中地板總成分解圖。

2.3 后地板總成

后地板總成支撐著行李箱部分,大部分車型會在此處布置備胎槽放置備胎。后地板總成對汽車后碰有著重要的作用,在后碰中首先通過后保險扛緩沖進行有效能量吸收,然后將剩余能量均勻分解并傳遞到車身后地板總成中,防止變形侵入損壞郵箱,對油箱起到了重要的保護作用。圖3為后地板總成分解圖

3 增程式純電動車地板設計

增程式純電動汽車是電動機和內燃機兩種動力的混合,因此增程式混合電動汽車地板也需要承載電池的作用,但是它的電池數量與純電動汽車電池數量相比較少了很多。如果采用純電動汽車那種懸掛式,放置在整個地板的下面,為了保證地盤的一定高度迫使整個地板提高,對整個車身結果設計及室內布置帶來了很大的麻煩。

增程式純電動車的電池數量并不多,所以在本文中將傳統內燃機后地板圓形備胎槽位置改制成方形來放置電池,前中地板基本和普通內燃機地板設計理念相差不多,這樣就只是簡單的線路布置不需要去將整個地板提高,而且電池的工作環境得到了改善,圖4是本文設計增程式純電動車的地板總成圖。

參考文獻

[1] 趙云.電動汽車結構布置及設計[J].汽車電器,2006,6:4-11.

[2] 陳全世,楊宏亮,田光宇.混合動力電動汽車結構分析[J].汽車技術,2001,9:6-11.

[3] 馬旭.混合動力汽車結構、原理及發展前景研究分析[J].中國科技縱橫,2010,22:6-8.

[4] 徐曉瑜,郭永進.電動低速汽車車身結構剛度約束拓撲優化設計[J].機械設計與研究,2010,26(2):110-113.

[5] 彭紅濤,李錚,朱禹,等.關于我國新能源汽車的發展現狀和一些思考[J].汽車科技,2009,9:1-4.