滑板底盤概述以及發(fā)展趨勢

朱成明

摘 要：介紹了滑板底盤的基本概念，技術(shù)上的主要特點(diǎn)，以及商業(yè)化方面的主要挑戰(zhàn)。繼而針對性闡述了相應(yīng)的商業(yè)化可能的解決方案，并結(jié)合最新車企的動向，展望了該技術(shù)即將大規(guī)模地商業(yè)化落地的前景以及良好發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：滑板底盤 技術(shù)特點(diǎn) 商業(yè)化挑戰(zhàn) 解決方案 發(fā)展趨勢

1 前言

在全球 “碳達(dá)峰”和“碳中和”的低碳戰(zhàn)略實(shí)施的時代背景下，汽車行業(yè)的新能源化正在加速。2022年全球新能源汽車銷量突破了1000萬輛，滲透率達(dá)到14%，相較2021年的9%以及2020年的不到5%， 市場呈現(xiàn)爆發(fā)性增長[1]。近年來，作為新能源技術(shù)的一個新概念，滑板底盤逐漸被在國內(nèi)國外的新勢力極力推崇，其對于新能源汽車的推廣具有推波助瀾的作用。2021年，美國的Rivian公司憑借滑板底盤的概念以及硬派皮卡產(chǎn)品，市值一度達(dá)到超過福特、通用等老牌汽車集團(tuán)。中國的初創(chuàng)公司悠跑科技首發(fā)了UP超級底盤，與2023年中國汽車百人會上發(fā)布了冬試視頻，并宣布首個與整車廠合作的超級VAN將2023年底啟動交付[2]。但是目前為止，我國學(xué)術(shù)界還缺乏針對滑板底盤技術(shù)的系統(tǒng)介紹研究，工業(yè)界也仍然對于該技術(shù)何時能夠真正大規(guī)模商業(yè)化落地存在爭論。本人根據(jù)實(shí)際項目中的一些研究，結(jié)合業(yè)內(nèi)的深度調(diào)研，希望以一個比較全面的介紹和分析，展現(xiàn)關(guān)于滑板底盤技術(shù)以及商業(yè)化落地的全景。

2 滑板底盤概述

滑板底盤概念已經(jīng)面世超過十年了，先驅(qū)是通用汽車。2002年的北美國際車展，通用推出了一款氫燃料電池AUTOnomy概念車，該車將汽車的操控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和其他車載系統(tǒng)使用線控技術(shù)，汽車的動力和操作系統(tǒng)全部壓縮在底盤內(nèi)。這款底盤因為外形酷似滑板[3]（如圖1所示） ，因此業(yè)內(nèi)將該技術(shù)形象化地稱為滑板底盤。滑板底盤的發(fā)揚(yáng)光大則是由Canoo以及Rivian等一眾美國初創(chuàng)公司所引領(lǐng)，他們憑借滑板底盤的造車新理念，分別于2020年以及2021年成功登陸美國證交所，這也讓滑板底盤的概念在汽車行業(yè)內(nèi)為更多人所熟知和研究。

滑板底盤在純電動車領(lǐng)域運(yùn)用最為廣泛，它是將汽車上的轉(zhuǎn)向、制動、三電、懸架等系統(tǒng)通過模塊化的方式，集成在底盤結(jié)構(gòu)里（如圖2）。基于滑板底盤的系統(tǒng)定義以及包含的主要系統(tǒng)零件，其主要技術(shù)包括以下幾個方面。

2.1 非承載式結(jié)構(gòu)

雖然滑板底盤的概念可以應(yīng)用于承載式以及非承載式車身設(shè)計（如圖3所示），但是滑板底盤的幾個典型應(yīng)用如Rivian，Canoo等都是采用的非承載式結(jié)構(gòu)。非承載式結(jié)構(gòu)的下車體就是獨(dú)立的車架，車架與車身之間通過剛性或者彈性單元連接，底盤其他主要系統(tǒng)如電池，懸架等都是安裝在車架上。采用非承載式結(jié)構(gòu)的車型優(yōu)點(diǎn)主要是1）車架分擔(dān)車身各種載荷，2）便于底盤系統(tǒng)總裝工藝，易于集成化，3）車架具有高強(qiáng)度和剛度，整車抗顛簸性能好；其主要缺點(diǎn)是 1）車架增加了整車重量，不利于純電車型續(xù)航等性能，2）由于有了車架，整車高度相對較高，3）車架設(shè)計可能造成整車成本增加。

2.2 電池包技術(shù)

除了電芯化學(xué)體系的長足進(jìn)步，高壓電池包技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。在滑板底盤領(lǐng)域，電池包的主要結(jié)構(gòu)有模組集成至電池包（MTP），電芯集成至電池包（CTP）和電芯集成至底盤（CTC）[4]（如圖4所示）。MTP是由電芯組成模組再組成電池包，CTP與MTP的主要區(qū)別就是取消模組結(jié)構(gòu)，由電芯直接組成電池包，CTC電池集成方案是直接將電芯集成在底盤車架框架內(nèi)部，將車架上下平面作為電池包殼體。MTP，CTP以及CTC各有空間利用率，重量，制造工藝以及可維修性等優(yōu)劣勢。滑板底盤可以根據(jù)各自物理架構(gòu)的需求，靈活選用不同的電池包結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)平臺以及相應(yīng)車型的屬性目標(biāo)。

2.3 線控技術(shù)

線控可以說是滑板底盤的核心技術(shù)，因為有了線控技術(shù)，可以讓滑板底盤車型實(shí)現(xiàn)不同級別的智能駕駛，因此很多時候業(yè)內(nèi)也將滑板底盤近乎等同于線控底盤。傳統(tǒng)的汽車操縱方式是：當(dāng)駕駛員踩制動、踩油門、換檔、打方向盤時，都是通過機(jī)械機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，而線控則是通過人機(jī)接口將駕駛動作轉(zhuǎn)化為電信號，由電信號來通知傳感機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來操控功能裝置（原理如圖5所示）。電動車上的線控技術(shù)根據(jù)功能主要包括線控制動、線控轉(zhuǎn)向以及線控懸架。線控制動的剎車踏板僅僅只連接一個剎車踏板位置傳感器，踏板與制動系統(tǒng)之間沒有任何剛性連接或液壓連接。線控轉(zhuǎn)向，取消了方向盤和轉(zhuǎn)向機(jī)之間的機(jī)械連接部件，徹底擺脫了機(jī)械固件的限制，完全由電能來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。線控懸架是根據(jù)路況實(shí)際情況自動調(diào)節(jié)懸架的高度、剛度、阻尼實(shí)現(xiàn)行車姿態(tài)精細(xì)化控制，其結(jié)構(gòu)上主要由線控彈簧、線控減震器、線控防傾桿組成。

以上分析的這些主要技術(shù)并不是因為滑板底盤才出現(xiàn)的，但是卻賦予了滑板底盤鮮活的生命力，使得滑板底盤具有以下幾類獨(dú)特的亮點(diǎn)。

2.4 上下解耦

滑板底盤將三電、轉(zhuǎn)向、制動、懸架等系統(tǒng)集成到一個獨(dú)立底盤內(nèi)，結(jié)合線控技術(shù)使底盤與上車體控制端不再有任何機(jī)械傳動硬連接，進(jìn)而可以自由調(diào)節(jié)其大小與空間結(jié)構(gòu)，帶來一個底盤可多元化應(yīng)用（如圖6所示）和可重復(fù)利用的優(yōu)勢。理論上，具有一定帶寬的滑板底盤平臺可以同時開發(fā)出轎車，SUV，MPV，皮卡以及VAN車等面向不同客戶群體的產(chǎn)品。主機(jī)廠車型開發(fā)正逐漸走向智能化，場景化，個性化，而這些基本都是通過不同上車體內(nèi)的軟硬件，智艙，智駕等體現(xiàn)，這樣就能夠?qū)⑸宪圀w開發(fā)與滑板底盤平臺開發(fā)實(shí)現(xiàn)解耦。

2.5 縮短開發(fā)周期

集成在滑板底盤內(nèi)的系統(tǒng)如三電，線控等開發(fā)周期都相對較長，因為這里面包含軟硬件的開發(fā)和測試。比如一個新的電池包的開發(fā)短則18個月，長則48個月，取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及電芯的成熟度。新的線控系統(tǒng)的開發(fā)如線控轉(zhuǎn)向，從需求設(shè)定，軟硬件設(shè)計測試，再到整車應(yīng)用量產(chǎn)也在24個月到36個月之間。因此在車型開發(fā)之前，通過滑板底盤平臺打造一個模塊化的底盤系統(tǒng)，則大大節(jié)約了一個新車型開發(fā)的周期（如圖7所示） ，傳統(tǒng)開發(fā)方式中一個新平臺加新車型的周期在36到48個月之間，采用并行開發(fā)滑板底盤以及車型的方式，主機(jī)廠的快速迭代推出新車型的策略將能夠得到很好的實(shí)施。

2.6 空間優(yōu)化

滑板底盤結(jié)構(gòu)上將主要行駛功能的系統(tǒng)集成在底盤空間內(nèi)，上車體空間得到優(yōu)化，車內(nèi)空間更多地交還給用戶乘坐或者載貨空間（如圖8所示）。滑板底盤較傳統(tǒng)汽車更能夠?qū)崿F(xiàn)較大，較低且平整的地板，極大地提高上車體空間利用率。同時由于線控技術(shù)取消了很多機(jī)械零件，比如線控轉(zhuǎn)向取消了轉(zhuǎn)向柱，同時方向盤的靈活布局也能夠配合L113尺寸的優(yōu)化，這樣的設(shè)計在保證碰撞安全的前提下，駕駛座位可以最大化前置，這將可能進(jìn)一步提高后排空間以及整車乘坐空間利用率。

3 滑板底盤技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀

滑板底盤技術(shù)既集合了諸多子系統(tǒng)的優(yōu)勢又獨(dú)特性地開創(chuàng)了上下解耦等亮點(diǎn)，因此該技術(shù)一度在全球掀起了一股風(fēng)潮。然而近幾年來，該領(lǐng)域海外上市企業(yè)如Canoo、Rivian等都經(jīng)歷了市值一落千丈的局面，工業(yè)界對于滑板底盤技術(shù)是否能大規(guī)模商業(yè)化落地開始有了很大的爭論，以下將就該技術(shù)商業(yè)化落地的主要挑戰(zhàn)來詳細(xì)分析。

3.1 技術(shù)成熟度

在線控技術(shù)里面，整體技術(shù)成熟度還有待完善。特別是線控轉(zhuǎn)向方面，各國的標(biāo)準(zhǔn)還在完善過程中，其中最核心的難點(diǎn)是安全性和可靠性，因為方向盤和轉(zhuǎn)向器不是通過機(jī)械式連接，一旦出現(xiàn)故障如何確保車輛的可控和安全需要著重考慮。安全冗余設(shè)計一方面還不夠成熟，另一方面過于冗余設(shè)計可能會使得整個系統(tǒng)的成本增加太高。

此外線控技術(shù)以及滑板底盤的主要前瞻是在于智能駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用，雖然智能駕駛有著諸如提升道路交通安全，環(huán)境駕駛疲勞等多方面優(yōu)勢，然后當(dāng)下，高級別智能駕駛技術(shù)成熟度低，仍然面臨著道德，法律等多方面的挑戰(zhàn)而未能得到大范圍推廣。因此，這也影響到了滑板底盤的商業(yè)化落地前景。

3.2 帶寬局限性

理論上，同樣的滑板底盤可以應(yīng)用到不同的車型中，比如轎車、SUV、MPV甚至VAN車等。實(shí)際情況下，每個車型的主要競爭屬性還是有很大差異，這將對滑板底盤核心系統(tǒng)的帶寬選型提出挑戰(zhàn)。比如，VAN車的一個重要屬性是載重，而載重在轎車以及SUV中并不是核心屬性，但是如果需要通用滑板底盤，制動以及轉(zhuǎn)向等諸多子系統(tǒng)選型將會受到VAN車的載重需求限制，反而造成對于轎車和SUV車型的過多冗余設(shè)計，這可能使得同一個滑板底盤上開發(fā)出來的單個車型的經(jīng)濟(jì)性競爭力不夠突出。

3.3 乘用車落地困局

理想狀態(tài)下，滑板底盤應(yīng)當(dāng)在乘用車領(lǐng)域具有很大的潛力，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)平臺化并可以快速迭代開發(fā)不同車型。目前除了典型的初創(chuàng)企業(yè)，滑板底盤在國內(nèi)外主流車企以及新勢力中還未有大范圍推廣，其主要原因可能是兩個方面。1）滑板底盤由于包含三電等重要系統(tǒng)，基本上匯聚了整車BoM成本的60%到70%，車企從供應(yīng)鏈的安全角度講，很難將決定行駛功能以及安全的整個底盤交給合作方。2）當(dāng)前主流車企由于已經(jīng)有了油改電或者純電平臺，在目前的投資還未收回，未來產(chǎn)品差異化戰(zhàn)略還未明確的情況下，很難做出決策進(jìn)行新平臺的開發(fā)。

3.4 商用車落地困局

商用車整體的新能源滲透率落后于乘用車，主要還是由于商用車的使用場景較乘用車更為多元，載重、空間、續(xù)航、路權(quán)等需求復(fù)雜，目前柴油車占據(jù)明顯優(yōu)勢。如何能在滑板底盤上搞創(chuàng)新，在技術(shù)參數(shù)以及全生命周期使用成本上趕超柴油車，將是滑板底盤在商用車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破的重要衡量指標(biāo)。比如，目前的電池技術(shù)還未滿足干線物流用車的續(xù)航以及載重雙重需求，續(xù)航要求電池電量增加，而電量增加又會使電池自重增加從而導(dǎo)致載重受到限制，這就約束了一些特定場景的干線物流車采用新能源以及滑板底盤技術(shù)。

4 滑板底盤的發(fā)展趨勢

技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，滑板底盤所包含的核心模塊如電池，線控等在全球范圍內(nèi)的研發(fā)不斷突破，線控助力的自動駕駛技術(shù)可以衍生出移動的智能空間，這也完全契合滑板底盤的獨(dú)特優(yōu)勢，因為滑板底盤支持“百變車身”，這就給汽車打造不同差異化的智能空間提供無限想象。結(jié)合項目中的一些研究，本人對滑板底盤商業(yè)化落地的一些挑戰(zhàn)，提出一些解決方案暢想。

4.1 技術(shù)上實(shí)施分步走戰(zhàn)略

滑板底盤可以采取模塊化設(shè)計，底盤子系統(tǒng)的技術(shù)演進(jìn)實(shí)施采取分步走。目前線控制動和線控懸架處于成長期，在乘用車領(lǐng)域已得到一定規(guī)模應(yīng)用。線控轉(zhuǎn)向才剛剛興起，建議轉(zhuǎn)向子系統(tǒng)的設(shè)計可初期采用電子助力轉(zhuǎn)向等過渡方案，后期升級為線控方式，在平臺上實(shí)現(xiàn)升級。目前Rivian公司的已有量產(chǎn)方案即是采取該方式，已經(jīng)將SUV以及皮卡推向市場，并正在積極研發(fā)部署下一代全線控轉(zhuǎn)向。同時，目前的線控過渡方案已經(jīng)能夠支持低級別智能駕駛，因此，滑板底盤的推廣可以和智能駕駛的推廣同步借力實(shí)施，關(guān)鍵技術(shù)實(shí)施采取分步走戰(zhàn)略。

4.2 帶寬合理化設(shè)計

面對不同車型的屬性需求，滑板底盤可以采取適當(dāng)減小帶寬，涵蓋重點(diǎn)車型，盡量不要嘗試一個滑板底盤打天下。乘用車領(lǐng)域目前大范圍使用承載式車身結(jié)構(gòu)，而皮卡，VAN車以及輕卡等大部分采用非承載式結(jié)構(gòu)，因此滑板平臺的架構(gòu)選型就需要重點(diǎn)考慮到底采取哪一種結(jié)構(gòu)來應(yīng)對車型的重要屬性需求。Rivian公司定義的帶寬基本上涵蓋了硬派越野SUV，皮卡以及VAN車，這就是一個典型的案例。近期戴姆勒集團(tuán)發(fā)布的VAN.EA，采取的也是滑板底盤的模塊化設(shè)計，主要定位為VAN車領(lǐng)域，小型VAN車瞄準(zhǔn)高端客運(yùn)場景而中大型VAN車瞄準(zhǔn)貨運(yùn)場景。因此，帶寬設(shè)計只要合理，不貪大求全，滑板底盤結(jié)合模塊化設(shè)計，也能夠瞄準(zhǔn)特定市場，打開局面。

4.3 乘用車領(lǐng)域落地逐步開展

雖然主流乘用車企幾乎都已經(jīng)布局油改電或者純電平臺，但是仍然有車企開始轉(zhuǎn)向滑板底盤領(lǐng)域發(fā)力，形式上基本以自研開展。大眾汽車在全球范圍內(nèi)推廣了其純電動ID系列，然而在全球重要市場北美，其產(chǎn)品競爭力無法適應(yīng)市場。近期，大眾汽車宣布收購美國硬派越野品牌Scout，基于全新滑板底盤平臺打造SUV以及皮卡產(chǎn)品，以求在北美市場與Rivian等進(jìn)展對手展開角逐。中國的北汽集團(tuán)雖已有量產(chǎn)純電平臺，但是由于多方面原因，其平臺上的車型產(chǎn)品競爭力不足而遲遲未能在國內(nèi)市場打開局面，北汽與2022年宣布募資20億用于滑板底盤領(lǐng)域的研發(fā)，繼續(xù)加碼平臺化，打造產(chǎn)品差異化。Scout以及北汽的產(chǎn)品預(yù)計都將與2026年左右推出，預(yù)計乘用車領(lǐng)域，滑板底盤的應(yīng)用將在該時間段有所突破。

4.4 商用車領(lǐng)域精準(zhǔn)定位

由于電池技術(shù)的現(xiàn)狀，滑板底盤應(yīng)用在輕卡以及重卡等干線物流場景中，短期來看存在瓶頸。滑板底盤可以精準(zhǔn)定位，比如在“宜商宜家”的VAN車等領(lǐng)域。Rivian基于其已有底盤，目標(biāo)向亞馬遜在2025年前交付10萬量VAN車。戴姆勒全面打造VAN.EA以升級目前全部VAN系列產(chǎn)品。吉利旗下的遠(yuǎn)程汽車也宣布基于滑板底盤打造超級VAN，帶寬涵蓋大中小VAN車，面向全球市場，預(yù)計在2024年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2023年的上海車展上，東風(fēng)汽車展示了主打VAN車的滑板底盤平臺系列，目標(biāo)將底盤標(biāo)準(zhǔn)化后，著力打造適合典型場景的不同車型，預(yù)計平臺將在2026年左右推出。

4.5 展望

汽車的競爭逐漸加劇，尤其是新能源車帶來的“攪局”后，未來汽車的主要競爭焦點(diǎn)已經(jīng)不再是傳統(tǒng)三大件以及電動化，而是變成了智能化、場景化、體驗化等，車企間的差異化競爭也逐步轉(zhuǎn)移到這些方面，這反而給滑板底盤的普及發(fā)展帶來了巨大歷史機(jī)遇。車企間，包括新勢力，完全可以通過借力已經(jīng)開發(fā)的滑板底盤來降低造車成本，并縮短車型的開發(fā)周期。在底盤投入降低的同時，發(fā)力打造差異化的智能空間，在用戶越來越關(guān)注的娛樂體驗上投資和研發(fā)，切入精準(zhǔn)定位的賽道，找到競爭優(yōu)勢。當(dāng)某一種帶寬的滑板底盤的普及率升高，其在供應(yīng)鏈端的規(guī)模效應(yīng)也會逐漸放大，推動該滑板平臺的成本持續(xù)優(yōu)化，使得滑板底盤的擁有者以及使用者都能夠享受到收益。根據(jù)行業(yè)分析以及車企發(fā)展動向，可以說，2026年全球市場將迎來滑板底盤應(yīng)用的集中爆發(fā)。

5 結(jié)論

滑板底盤技術(shù)憑借自身的獨(dú)特優(yōu)勢，提供了一個嶄新的造車新思路，雖然短期內(nèi)還面臨商業(yè)化落地的若干挑戰(zhàn)，但是在汽車業(yè)全力邁向智能化，場景化的大變局中，滑板底盤的商業(yè)價值將會逐步體現(xiàn)，并隨著2026年諸多車企的量產(chǎn)，該技術(shù)即將得到大規(guī)模推廣。因此，不管是新勢力還是傳統(tǒng)車企，都應(yīng)當(dāng)盡早在這個領(lǐng)域投入研發(fā)或者采取合作協(xié)同的方式，以求在智能化以及場景化競爭的格局中占得先機(jī)。

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