電動汽車擁有全新水平的設(shè)計和約束條件。城市化,模塊化,電氣化和高水平自動化的全球趨勢為系統(tǒng)地研發(fā)創(chuàng)新型車身概念和結(jié)構(gòu)提供了機會。
針對電動車的研究平臺,一些國家已經(jīng)認識到車身結(jié)構(gòu)的全新設(shè)計對整車性能的影響,但并沒有在整車設(shè)計和白車身研發(fā)層面關(guān)注。本文以德國宇航中心的城市模塊車輛為研究對象,展示了全新電動汽車車身綜合設(shè)計方法。
基于電力動力總成及其所需車輛結(jié)構(gòu)的城市車輛概念綜合新方法,主要分為兩個階段,概念方案設(shè)計階段和車身結(jié)構(gòu)開發(fā)階段。概念設(shè)計階段首先定義必要的整車參數(shù),包括性能及尺寸等,接下來基于人機及總布置統(tǒng)一定義動力系統(tǒng)布置形式,這樣一個參數(shù)化的空間模型便創(chuàng)建完成,以此用來代表和評價不同的動力總成布置形式變量。
通過對動力系統(tǒng)布置形式為變量,利用拓撲優(yōu)化,傳力路徑在整車層面被分析得出,創(chuàng)建兩個不同白車身結(jié)構(gòu)形式,之后該結(jié)構(gòu)通過系統(tǒng)性,彎扭剛度及模態(tài)分析及多工況碰撞驗證,擇優(yōu)選出。

圖1 不同模塊白車身變量
白車身模塊化建模平臺包含節(jié)點鑄造單元,線性截面型材和三明治板件,所使用材料為鋁合金。車輛后端模塊包括C柱,連接C柱的鑄鋁節(jié)點。相比于基本模塊,加長模塊地板長度變量可伸展400mm,一個全新的更長的上頂縱梁,一直連接集成到門檻梁的B柱。為針對SAE 5級的無人駕駛水平,該設(shè)計也提供了人員移動工具,貨物移動工具變量,即前,后端結(jié)構(gòu)和車身結(jié)構(gòu)連接,如圖1所示。
在未來,模塊化城市車輛如前后及地板模塊,將進行更深層次的研發(fā)及驗證。