新能源汽車底盤設計的特點分析

李成瑤

廣東福迪汽車有限公司 廣東省佛山市 528225

新能源汽車作為汽車行業的后起之秀，受到認可和關注的同時也為社會經濟發展帶來了積極的作用，新能源汽車在設計上采用了許多創新理念，尤其是對于底盤的設計，從傳統觀念上來講，底盤的設計對汽車的安全性、舒適性、操控性都有著關鍵性的影響，從現代化發展理念來講，底盤系統要符合高度集成體系，還要適應車載能源的多樣化。本文將簡析新能源汽車底盤設計的特點，以供需要人士作為參考。

1 新能源汽車的概述及汽車底盤的重要性

1.1 新能源汽車的概述

所謂新能源汽車指的是在動力能源的使用上與普通汽車有所不同，其運行不再依靠柴油或是汽油，而是使用更環保的可再生清潔能源，例如太陽能、壓縮氣罐、液化石油氣等。新能源汽車的產生對于汽車行業來講是一次革命性的創造，它不僅能實現經濟效益的最大化，并且還推進了社會的科技發展，新能源汽車在設計上使用新型環保材料，能夠大大減少汽車在運行中排放的污染物，目前，我國已經致力于新能源汽車的研究和創造，但是與傳統汽車相比，新能源汽車在設計上還不夠成熟，尚需要不斷完善[1]。

1.2 汽車底盤的重要性

汽車在行駛中受路況的影響最容易受到損壞的就是底盤，因為底盤是除了輪胎之外最接近地面的結構，當路況極其惡劣時底盤很容易被刮傷，若是底盤長期處在潮濕陰暗的環境里，一些具有腐蝕性的化學物質就會黏連在底盤上，出現銹腐脫落的現象，這對汽車的正常運行造成了直接的負面影響，也會間接的威脅到汽車其它構件的運作，從而使汽車的使用性能下降，使用壽命也會縮短。因此，汽車底盤的設計就顯得十分重要，它和汽車動力系統的構造有著密不可分的聯系，在一定程度上還會對外觀設計和內部空間造成影響，可以說是整個設計工作最重要的內容之一[2]。

2 新能源汽車底盤的傳統設計特點

2.1 發動機的取消影響底盤結構

新能源汽車采用了新的動力系統取代了傳統的發動機，導致新能源汽車的轉向體系、制動體系、傳動體系等都需要在原有結構上做出相對的調整以適應新的動力系統。由于發動機的取消，傳統的動力轉向泵無法繼續使用，所以必須合理設計新的轉向動力源，相應管路等有關零部件就要做適當的改變；由于制動真空助力泵失去了真空源，所以需要另添加電動真空泵為其提供充足的真空源，同樣的道理，與之相關的管路等零部件也要有所改變；由于新動力系統的減速器接口與原車接口不符，所以傳動體系必須根據新型的輸入信息進行更改或是重新設計。各子系統零部件做出調整之后，要依據總布置方案和零部件數模對懸置支架重新進行設計，最后利用CAE分析對懸置體系的噪音和強度做好相應改善[3]。

2.2 總布置的改變影響懸架系統

由于新布置方案的實施，前后艙的安置內容與原車相比有較大的變化，必須重新計算整車質量以及載荷匹配，這樣才能有效判斷原有懸架系統的安全可靠性，若發現安全可靠性不足，就要對懸架系統做相應調整或是重新設計。首先需要統計新增零部件的質心方位和整體質量，結合原車繼續使用的零部件的質心方位和整體質量，在新布置方案的基礎上核算出新能源汽車的對應質心方位和整車質量，再利用X向質心方位和總體質量將前后軸荷的分布情況計算出來，依據計算所得出的軸荷與總體質量對傳統懸架系統的牢靠性進行檢驗，若無法繼續使用，就要更改原有的設計參數或是設計出全新的懸架體系，最后通過Adams分析懸架系統的改變對四輪定位的參數是否有影響，并科學的調整懸架設計。

圖1 新能源汽車底盤構造

2.3 承載式車身

承載式車身是汽車底盤結構的一種，其車身負載通過懸架裝置傳給車輪，具有裝配容易，高速行駛穩定性好等優點，目前大多數汽車采用的都是承載式車身設計，所以許多新能源汽車也沿用了這種構架，動力總成等多種部件都在車身做懸置點的安設，原則上副車架不需要承擔重量，但是這種結構使車身上的懸置設計工作變得復雜，不利于量產化的實現，同時還需要進行大量的CAE分析作業，另外布置空間的不規則狀態，總體布置執行較為困難[4]。

2.4 非承載式車身

非承載式車身是懸掛、發動機和車身都安裝在車架上，車架上有用于固定彈簧的基座以及固定車身螺孔的一種底盤結構。當前仍有許多汽車選用非承載式車身，而新能源汽車在此渠道上實施設計，可節省大量人力和物力成本，主要是因為非承載式車身的底盤結構特征符合系統化、全體化和智能化的設計理念。因為底盤有大梁，在一定程度上能夠組建大結構來承重，所以可以將動力系統等部件安設在底盤結構中，該框架結構的空間十分規整，設計初期就可以合理地規劃出各部件的集成度和具體方位，很大程度減少了布置的難度，還能夠實現車身改制量與重心的降低[5]。

3 新能源汽車底盤的創新設計特點

3.1 滑板式底盤

對于新能源汽車的創新設計，底盤設計是其中的尤為重要的一項內容，由于新能源汽車和傳統的汽車之間存在很多差異，因此，在汽車底盤的設計上就需要對汽車的性能和實用性做出細致考慮，但是在設計研究以及后續完善的過程中，需要大量的投入，并且開發周期也較長，尤其是新能源汽車在零部件方面存在困難，在設計經驗上也不夠成熟。若是汽車底盤設計上能夠存在創新優勢，就可以繼續進行整體性的規劃，使底盤的卓越性能充分地展示出來。作為新能源汽車底盤的創新設計，滑板式底盤推翻了傳統汽車常規性的底盤設計形式，此創新設計的核心是鋁制滑板式底盤，具有一定的指導性和創新性。在新能源汽車中運用滑板式底盤的主要具備以下優勢：（1）對車身設計的自由度比較大。平面式底盤和平面式車身相獨立，所以給車身造型的設計提供了自由空間。（2）操控性卓越。全部核心系統都安設在底盤上，降低了車輛的重心，提升了操控性。（3）安全性能高。制造整副汽車底盤時，保證前后配重為1：1，嚴格契合規定的碰撞安全標準，若發生磕碰問題，鞏固的底盤能夠汲取大量沖擊力，有效避免乘客艙因激烈碰撞而發生內陷。（4）簡化制造和維護工作。得益于底盤所采用的全體化設計理念，具有集成度高、零部件少等優點，制造工藝與裝卸工藝的復雜性也有大幅度的降低。然而，滑板式底盤的設計也不是完美無缺的，目前使用范圍還有局限性，只可用于燃料電池汽車，另外應用非機械底盤控制，依賴線傳操控體體系的發展。

3.2 底盤設計中材料的應用

汽車底盤從設計到材料的選用，再到底盤涂料的質量都需要有嚴格的把控，TRIP鋼材料的強度和可塑性都非常高，將TRIP 鋼材料應用到汽車底盤的設計中，不僅能夠較少燃油消耗，還能夠降低尾氣排量，而且TRIP鋼材料的耐腐蝕性非常強，結合力良好，涂層也十分密實[6]。

新能源汽車作為業內未來發展的大趨勢，對其的研究和創新還需要不斷加強，尤其是對于底盤的設計，更應當受到高度重視，底盤的設計與新能源汽車的總體布置息息相關，與動力系統的結構以及集成度緊密關聯，同時還影響著汽車的內部空間和外形設計，是新能源汽車設計重中之重的的內容，還需要業內人士投入更多的精力，提升新能源汽車對社會效益的影響力，讓新能源汽車占據更高的領地。

圖2 新能源汽車創新底盤