新能源汽車底盤設計方向管窺

劉晉宇 李澤楠

摘要：新能源汽車具有清潔、噪聲污染小、制動能量可回收、無尾氣及一氧化碳排放、節能、舒適性好等優點。經過近三十年的設計研究，我國新能源汽車底盤設計應用發展迅速，現階段我國在新能源汽車穩定性、舒適性、安全性也有了較大的提升。未來隨著新能源汽車制造技術進一步發展，電動車底盤系統將更加智能化、人性化、安全可靠性將更進一步增強。

關鍵詞：新能源汽車；設計方向；管窺

現代新能源汽車底盤的設計方向，需要以體制變革與思路創新為基礎，全面強化新能源汽車的使用性能，對成本支出進行合理控制，有利于實現新能源汽車的量產化，全面提高我國汽車行業的經濟效益與社會效益，在推動我國現代新能源汽車的可持續發展方面，發揮了一定的現實意義。

1汽車底盤設計概述

傳統汽車底盤主要包含行駛、制動、轉向、傳動四大系統，起到支承車身、安裝動力總成、傳遞動力、保證車輛運動和正常行駛，并構成整車造型和提供乘坐舒適性的作用。新能源汽車較傳統能源汽車，因動力能源和動力系統結構的不同，底盤構件的布置、材料、可靠性有更新的要求。

1.1分析汽車底盤的使用要求

在汽車安全行駛過程中，汽車底盤是接近地面較近的系統結構。由于汽車在行駛過程中，經常容易受到不同地面因素的影響，如河水的沖擊與碎石的撞擊，造成了汽車底盤的惡劣性。由于汽車底盤長期處于較為潮濕的環境中，著附了過多侵蝕性強的化學物質。同時，汽車底盤在行駛過程中容易受到利器、水的影響，形成銹蝕現象，從而對其他汽車構件產生負面影響，降低了汽車的使用年限。因此，要結合現實因素，實現對汽車底盤的創新變革，提高汽車的運作性能。

1.2新能源汽車底盤的設計理念

結合現代化的汽車設計理念，要實現汽車底盤系統與高度集成體系的高效統一，使其適用于多元化的車載能源；以汽車外觀造型與內部空間的舒適度為基礎，展開汽車底盤設計工作。在設計新能源汽車的過程中，結合系統性、整體性且智能化較高的新型設計理念，保證其舒適度與合理性，尤其要注重新能源汽車底盤的設計。需要注意，新能源汽車底盤的布置設計，在實行新能源汽車整體布置方案中發揮著決定性作用，在汽車動力系統方面占據重要作用。此外，優質的底盤設計能夠保證新能源汽車空間的舒適性與外觀的美感，在汽車整體設計內容中占據關鍵位置。

2新能源汽車底盤設計

2.1底盤總體設計

不論是概念車還是量產車，自主車型或者國際典型車型，新能源汽車底盤系統的設計方向發展主要包括兩個方面。第一在傳統車型平臺進行客戶需求性局部改造；第二是創新新車設計平臺，全部推翻原有設計思維，大膽嘗試全新系列車型的設計。

新能源汽車底盤設計主要是滿足整車性能各項指標。汽車的安全性、經濟性、動力性、操穩性、制動性、平順性、耐久性是新能源汽車的基本性能。底盤工程影響著制動性、平順性、操穩性。底盤的懸架系統應具備良好的牢固性，懸架系統設計關系到車架車身受力狀況，車載符合的大小，車的使用壽命等。

新能源底盤設計主要是對行駛、傳動、轉向、制動系統零部件的結構、功能、尺寸、工藝參數進行合理定義；按照定義內容開展結構設計，計算出各個參數，建立底盤三維模型；零部件樣件性能試驗；設計圖、裝配圖的定型和出圖。新能源底盤傳動系統是由電動機和驅動橋構成，行駛系統由懸架設計構成，轉向系統為轉向器、轉向傳動機構構成，制動系統主要是制動器、ABS等設計。在設計過程應充分考慮不同行駛工況下的傳動比要求，從而保證新車的足夠動力；另外在電動機功率匹配設計時，應充分考慮工況和效率匹配，動力與經濟性的匹配，保證電動機高效運轉，較小功耗比。電動機功率設計時，一般綜合加速性能，最高行駛速度，復雜行駛工況等影響因素，使電動機具備有效的過載裕度和合理的經濟性能。設計過程還應充分考慮阻尼比，設計性能匹配的減震器和變速機構，降低新能源汽車電池組及電動機的沖擊力。新能源汽車傳動系參數匹配設計通常是主減速器和變速機構設計。電動機輸出特性一定時，傳動系最大傳動比影響因素為最大爬坡度，新能源洗車的最小速比主要影響因素是行駛的最高車速。

新能源汽車主要是指采用蓄電池作為動力源，電池的制造與材料工藝直接影響整車的動力性，是新能源汽車設計未來發展的關鍵性技術。我國擁有全球最為龐大的電池生產供應基地和鋰資源原產地，具有領先的鋰離子、磷酸鈦鋰電池具備高能量和充放電速度快等性能，解決了電池熱穩定性等關鍵技術，為電動汽車提供高效、穩定的動力源。電池組的功率比、能量比、能量密度、功率密度、內阻值、充電電壓、循環充放電次數、電池測試、使用壽命、邊際成本等性能指標尤為關鍵，設計時應充分考慮。另外，鉛蓄電池電壓與電動機電壓等級應統一，考慮電動助力系統、娛樂通信系統、照明系統、空調系統、電動轉向系統需要一定的功率損耗，電池組總電壓應大于電動機額定電壓。還用充分考慮電池容量，滿足車輛續駛里程的要求。

2.2 底盤設計改造方向

目前國內很多新能源汽車設計理念多停留在現有車型平臺基礎上的局部改造。即在原有平臺基礎上，開發設計符合目標客戶和特殊顧客群體性需求的總布置方案。這種思路的缺點是客戶需求性設計影響著底盤系統的整體性能。其優點在于原有設計平臺上，按照底盤系統原有工作原理，調整或者更換底盤的制動、轉向、懸架、傳動等各子系統的設計，成熟型車的零部件最大限度內加以利用，降低了生產成本。

總布置方案的改造影響底盤系統的懸架子系統比較突出。一旦實施新的總布置方案，汽車的前后艙布置內容會發生較大變化，這樣要重新計算整車質量和載荷的匹配性，從而研判原懸架系統的安全性，一旦安全性無法保證，需要重新設計懸架結構。首先計算出新總布置的整車質量和質心位置，利用平面坐標系在確定X軸向和整車質量計算軸荷分布的新舊值，再校驗原有懸架系統。如果不匹配，則重新設計懸架系統；然后利用ADAMS軟件仿真計算、分析懸架設計是否影響四輪定位參數，根據仿真結果進一步調整懸架設計參數[3]。

2.3 創新新車設計方向

創新設計是全新的設計理念，徹底放棄原有平臺，原有設計思維模式，重塑理念，針對底盤系統，底盤整體框架結構、四大子系統全部重新設計。新能源汽車底盤創新設計方向從概念設計-可行性分析-定型的一個演進過程。創新設計方向的優點在于增加了車身設計的自由度，解決了車身造型設計思路問題；降低了總布置方案的難度，由于全新設計，底盤系統與內部空間利用度、電池組安裝位置等具有較高的匹配性。底盤整體化優化設計，采用較少零部件，設計集成度更高，減少了制造和加工工藝，便于維護保養。有利于改善底盤前后配重比例，提升了汽車的安全性。

新能源汽車兩種底盤設計方向各有特點，創新設計前期投資巨大，開發周期相對很長，但是未來新能源汽車發展總體趨勢，有利于提高整車性能，控制企業成本。

3結語

近些年，新能源汽車底盤電子控制技術飛速發展。懸架結構、制動防抱死系統（ABS）空氣氣囊、防滑轉電子控制系統（ASR）、防傾斜系統等廣泛應用，很大程度上提升了制動系統的穩定性和防碰撞安全性。ASR對于行車起步、穩定加速、滑溜路面操控性具有很好的改善。一鍵啟動、發動機啟停、自動變速器等技術的應用使得汽車的舒適性、操縱性、穩定性進一步提升。電子控制懸架的設計對于結構性能的改善更是前進一大步，系統可以預先根據行駛路面狀況，行駛車速等對電子控制懸架剛度、阻尼特性、車身底盤高度進行實時調節。另外，電腦行駛記錄儀、方向盤自動調整系統、自動巡航系統、車載娛樂通信系統、車內裝飾布局等設計及應用更是全面提升了新能源汽車的書舒適性、安全性、穩定性、操縱性。新能源汽車具有清潔、噪聲污染小、制動能量可回收、無尾氣及一氧化碳排放、節能、舒適性好等優點。現階段我國在新能源汽車穩定性、舒適性、安全性的性能方面投入巨大人力、財力、物力。

參考文獻

[1]朱赤.新能源汽車底盤設計方向[J].上海汽車，2009，（7）：8-11.

[2]武金輝.面對電動化趨勢汽車底盤技術創新與設想[J].東方教育，2015，（2）：379-379.

[3]胡偉，喻川，張建武等.新能源汽車底盤縱臂的輕量化設計[J].機械設計與研究，2010，26（3）：115-117.

（作者單位：華晨汽車工程研究院）