一種新能源商用車車架布置結構

張博　王曼曼　文振　趙帥宇　王勇

摘 要：為應對新能源商用車平臺化設計趨勢，采用變截面魚腹高強鋼縱梁結構，進行CATIA三維設計及整車布置，CAE有限元模態及強度分析?？蓾M足BEV、HEV、PHEV、FCEV等新能源技術路線整車平臺化布置需求，輕量化效果明顯，裝配便捷。關鍵詞：新能源汽車;車架設計;輕量化中圖分類號：U469.7 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）11-24-03

Abstract：?In order to meet the development trend of new energy truck platform design， the variable section fish belly high strength steel longitudinal beam structure is adopted，?CATIA three-dimensional design and vehicle layout， CAE finite element modal and strength analysis.?To meet?BEV， HEV， PHEV， FCEV and other new energy technology line vehicle platform layout needs，?The light weight effect is obvious， the assembly is convenient.Keywords： New Energy Vehicle; Frame design;?Lightweight;?KeywordsCLC NO.：?U469.7 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）11-24-03

前言

新能源商用車輕卡物流車主要運用于城市內物流、快遞、商場超市運輸，和常規燃油車布置結構及受力復雜度有較大差異，車輛動態的扭轉、彎曲、震動等復雜情況交織。最終車架作為整車受力及布置載體，其性能決定了整車的布置結構、動力性能、經濟性能及平臺化設計程度。該車架布置結構滿足了新能源商用車輕卡物流車的動力模塊、儲能模塊、車身系統等主要零部件的布置方式及布置位置?？蓾M足車輛平臺化、輕量化設計、零部件“通用化、系列化、模塊化”設計。整車裝配的方便性，車輛軸荷分配、碰撞安全性、整車操縱穩定性和制動性能等較合理。

1 車架結構形式

本新能源商用車車架布置結構設計方案便于整車平臺化設計，輕量化，布置合理，便于整車及零部件“三化”設計，裝配方便。參照商用車輕卡整車參數需求設計，車輛參數如表1：

車架總長為軸距1.72倍，車架縱梁、橫梁等優選截面C型結構，車架主體采用輕量化高強鋼變截面魚腹縱梁，可使車身系統重心降低，可滿足新能源商用車多種技術路線整車布置。車架孔位標準系列化，為與車架連接電動化部件安裝支架標準化設計提供支持。各電氣化部件均安裝在系列化支架上，裝配方便，且電動化部件及電動化部件安裝支架依次排布在車架主體上。因車架合理的模塊化結構，各部件布置合理，對整車軸荷影響小，縱梁結構如圖1所示：

車架縱梁材質采用700L高強鋼，變截面魚腹縱梁結構，縱梁前懸段進行降重心結構設計，可是車身重心降低，縱梁中部采用模塊化標準孔位設計，可滿足不同大小動力電池模塊、燃油箱、動力總成等的系列化布置。第一、五、六橫梁采用510L熱軋鋼，直通C型槽梁結構，與縱梁通過C型連接板連接，第二、七橫梁采用輕量化無連接板形式C型梁，第三、四橫梁采用上下片梁結構，上片為510L模具沖壓件結構，下片采用分體式折彎設計，力學結構合理，可滿足車架內側驅動電機、EMT自動變速箱、PS混動動力總成及車架外側動力電池模塊、油箱模塊等空間布置及力學結構需求，第二、三橫梁間空間可布置高壓控制模塊、PDU模塊、混動發動機等總成，經驗證搭載不同新能源技術路線模塊整車強度、剛度、模態等性能良好。車架附件以球墨鑄鐵件為主，主要包括前牽引銷、后脫鉤、板簧吊耳、副托架等，結構設計通用化強。車架結構如圖2所示，車架參數如表2所示。

2 相關總成布置

本車架及整車布置全程在CATIA V5 R22軟甲中搭載，車架布置結構包括車架主體、動力模塊、新能源儲能系統、電動化部件安裝支架、高壓配電及電控系統，其中，所述車架主體可滿足BEV、HEV、PHEV、FCEV等新能源技術路線整車產品布置需求、所述動力模塊、新能源儲能系統、高壓配電及電控系統均安裝在所述電動化部件安裝支架上、所述電動化部件安裝支架依次排布在所述車架主體上。

所述動力模塊包括BEV技術路線的驅動電機、減速變速機構，HEV技術路線的發動機、電機、減速變速機構，PHEV技術路線的發動機、發電機、驅動電機、減速變速機構，FCEV技術路線的氫燃料發動機、驅動電機、減速變速機構，所述動力模塊安裝于所述車架主體的兩縱梁之間。

所述新能源儲能系統依據不同技術路線產品需求，包括動力電池系統、儲氫系統，包括左側模塊、右側模塊，所述左側模塊、右側模塊分別安裝于所述車架主體的兩縱梁的外側，且左側模塊、右側模塊對稱設置。

所述新能源儲能系統左側模塊、右側模塊以及所述動力模塊的重心之間連線呈等腰三角形對稱布置。

所述高壓配電及電控系統安裝在所述電動化部件安裝支架遠離車架的一側上，有助于整車防護等級、NVH及EMC設計。各技術路線車架布置結構如圖3、圖4、圖5所示：

3 模型計算結果

橫縱梁選型在汽車行業及相關車輛實際運行數據基礎上進行優化，主要通過三維建模軟CATIA和有限元分析軟件ANSYS軟件對車架進行建模分析，通過穩態圖對0-100Hz 內的模態進行識別，共有10階模態，具體的模態頻率和振型如表3。

從上表中CAE仿真測試結果可以看出，該車架總成前三介模態頻率分別為：一階扭轉模態頻率為7.056Hz，Y向彎曲模態頻率為24.440Hz，Z向一階彎曲模態頻率為26.425Hz，在城市路況下，各項安全系數在1.3以上，設計數據合理。

4?結論

車架總成是新能源商用車輕卡的關鍵力學部件，是整車的骨架，在新能源商用車整車輕量化的行業趨勢下，整車平

臺化設計、使用性能、結構需求及輕量化，是我們關注的重點，也是技術突破點，車架設計過程中考慮整車平臺化設計對車架整體設計要求較高。該車架設計輕量化設計合理，結合新能源商用車不同技術路線整車方案設計，較高素質的完成了車架設計指標。

參考文獻

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