純電動平臺三電布置策略

徐 晗，李 健，馬碧波

（嵐圖汽車科技有限公司，湖北 武漢 430000）

汽車的電動化是時代發展的必然趨勢。全球各大主機廠已相繼推出多款油改電電動車，但車輛內部空間的縮減及里程焦慮使得消費者望而卻步。純電動車平臺就在這樣的背景下應運而生[1]。純電動車平臺是一個圍繞“三電”為中心設計的專屬平臺，其中新能源汽車系統中的“三電”是指電機、電池、電機控制器。油改電平臺能使其電動車與燃油車保留了一定的留用率，但犧牲了很多純電動車的特性及潛力。圍繞“三電”系統布置開發的純電動專屬平臺，在空間、安全、續航等方面更具優勢，也是各大車企的必然選擇。

1 純電動平臺布置特點

純電動平臺下的車型在同級別車型中有最大的駕乘空間。純電動平臺車型前后懸尺寸更小，在整車長度相當前提下可以有更長的軸距；更短的 L113（前輪心到踵點X向距離），同等軸距可以有更大的乘員艙空間利用率（L99-2/L103）。

純電動平臺能夠選用更大的輪胎，更新穎時尚的外部造型，更好的抓地性。由于電機的尺寸比傳統發動機尺寸小，Y向占用空間小，縱梁Y向間距可以設計得更小，從而使純電動平臺車型在相同輪距下能夠裝備更大的輪胎。

純電動平臺具有更高效的拓展。油改電車型為了更大限度地利用中通道及二排座椅下的空間，電池包多采用異形電池包，當平臺內車型軸距拓展時通用化率低，拓展性差。油改電車型的下車體空間較為零散，模組布置率不高，導致電池包電量低；純電動平臺多采用大平板電池包具有較好的拓展性和空間利用率[2]。

2 三電布置策略

2.1 電驅動系統布置策略

現主機廠采用的電驅動系統形式主要分為同軸電驅動系統和異軸電驅動系統。同軸電驅動系統的電機輸出軸與減速器輸出軸重合，相對于異軸電驅動系統的尺寸更為緊湊，更利于布置與碰撞安全。但由于同軸電驅動系統成本更高且扭矩參數不能設計過大，僅少數純電動平臺采用同軸電驅動系統[3]。異軸電驅動系統是指電機輸出軸與減速器輸出軸不同軸的電驅動系統，異軸電驅動系統占用的空間更大，不利于布置及碰撞安全，但由于異軸電驅動系統成本優勢及扭矩優勢，更多的電動車平臺選用異軸電驅動系統。純電動汽車若需求更高的功率還可選用異軸雙電機電驅動系統。由于同軸電驅動系統布置形式單一，本文重點研究異軸電驅動系統的布置。

異軸電驅動系統的布置可選擇傾斜布置或水平布置。

1.電驅動系統傾斜布置

電驅動系統傾斜布置通常指前電驅動系統。傾斜布置使得電驅動系統在X向的尺寸投影值更小，碰撞吸能空間更大，安全性更優。與之相匹配的前端散熱模塊可采用傾斜布置，能夠更好地降低機罩高度利于行人保護；利于減小格柵開孔及風阻，更利于造型發揮，具體如圖1所示。傾斜布置會使得懸置的設計體積重量更大，且懸置一般需要固定到車身上。相關競品可參考Model 3，奧迪e-tron等。

圖1 電驅動系統傾斜布置示意

2.電驅動系統水平布置

電驅動系統水平布置可選擇水平正置布置或水平對置布置。水平正置是指以車輛行駛方向為正向，電機位于輸出軸前方；水平對置是指以車輛行駛方向為正向，電機位于輸出軸后方。

前電驅動系統布置：選用正置布置方案的平臺可定義更小的L113，釋放更多的空間給乘員艙；同時釋放更多的下車體空間給電池包布置，平臺能搭載的電池包電量更大[4]。前電機選用對置布置方案的平臺需定義更大的L113，同時轉向機需要前置，可定義更短的前懸尺寸及造型需求的“長脖子”風格。具體如圖2所示。

圖2 前電驅動系統水平布置示意

市面上新能源汽車的前電機布置情況如表1所示。

表1 新能源汽車前電驅動系統布置情況

后電驅動系統布置：后電機選用反置布置方案，X向可釋放更多空間給電池包布置，具體如圖3所示。前后電機分別采用正置與反置，能最大程度地釋放電池包的布置空間，使得電量及續航進一步提升。若平臺規劃前后電驅動系統采用同一電驅動系統，前后電機分別采用正置與反置會使得減速器發生變更，帶來額外的開發費用。

圖3 后電驅動系統布置與電池包布置空間關系

2.2 電池包及高壓架構布置策略

純電動平臺的電池包多采用大平板布置[5]。大平板式電池包布置更利于平臺內車型的拓展，針對不同軸距的車型電池包均能通用，通用化率高。電池包的高壓架構設計到電池包的接口及整車管線束的長度，是布置研究重點。由于純電動平臺集成化的程度越來越高，車載充電機（On Board Charger, OBC）、直流轉換器（Direct Current/Direct Current, DCDC）、電源分配單元（Power Distribution Unit, PDU）多采用集成式的三合一方案多采用集成式的三合一方案。

以前驅構型為例進行方案說明。方案 a快慢沖口布置在車輛前部，三合一集成布置在前艙可使得從前貫穿到后的管線路最少。方案 b快慢沖口布置在車輛后方，三合一集成布置在前部，慢充高壓線從前往后貫穿車輛造成成本增加；若選擇將慢充口布置在車輛前端，快充口布置在車輛后端也可使從前貫穿到后的管線路最少。方案 c快慢沖口布置在車輛后方，OBC單獨布置在車輛后方，OBC冷卻進出水管從前往后貫穿車輛造成成本增加；若平臺需要兼顧后驅或四驅，后電機冷卻進出水管必須從前往后貫穿車輛，可定義OBC與后電機冷卻回路串聯，亦不會造成管線路布置冗余。方案d快慢沖口布置在車輛后方，OBC與DCDC集成布置在車輛后方，低壓用電器的線束需要從前往后貫穿車輛造成成本增加；管路同方案c，若平臺需要兼顧后驅和四驅方案則不會造成管路成本增加。方案 d多用于純電車型及混動車型兼容的平臺，由于混動車型的混合動力模塊體積較大，前艙無多余空間布置蓄電池及小三電，將OBC及DCDC布置于后艙區域，具體如圖4所示。

圖4 高壓架構布置方案

純電動平臺高壓架構的選擇需要兼顧充電使用方便性、成本以及前后艙布置綜合考慮。習慣采用倒車入庫方式停車的駕駛員偏向充電口后置，習慣采用車頭入庫方式停車的駕駛員偏向充電、后前置。若前艙布置緊湊，小三電無法完全布置在前艙便選擇非集成方式。

2.3 電機控制器布置策略

電機控制器的布置多采用集成電驅動系統的方案[6]。電機控制器直接固定在電機上可節省支架及裝配工序。異軸單電機電驅動系統電機控制器多集成于電機正上方，異軸雙電機電驅動系統電機控制器多集成于電機正前方，同軸電機的電機控制器多集成于電機正前方或正后方。

3 總結

本文通過對純電動平臺核心“三電”布置研究，對不同“三電”布置進行了優劣分析及選用策略推薦，為純電動平臺初期布置策略的設定提供參考，從布置空間分析入手將純電動車的最大特點及優勢發揮出來。