王景超

摘 要： 本文主要針對(duì)新能源汽車(chē)底盤(pán)的三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行研究與分析，首先指出新能源汽車(chē)底盤(pán)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方面以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向，明確創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)。然后就材料、零部件等方面對(duì)新能源汽車(chē)底盤(pán)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞： 新能源汽車(chē)；底盤(pán)；三維；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

面對(duì)資源短缺以及倡導(dǎo)綠色化發(fā)展的背景，汽車(chē)作為生活中必不可少的工具使得新能源汽車(chē)成為一種必然發(fā)展趨勢(shì)。新能源汽車(chē)擺脫了傳統(tǒng)以柴油、汽油作為動(dòng)力能源的局限，采用以壓縮氣罐以及太陽(yáng)能為代表的新型可再生清潔能源作為動(dòng)力能源。自十九大以及十三五規(guī)劃以來(lái)，進(jìn)一步加強(qiáng)綠色化建設(shè)，新能源汽車(chē)作為節(jié)能產(chǎn)品代表而備受關(guān)注。目前常見(jiàn)的新能源汽車(chē)主要包括純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)兩種。

一、新能源汽車(chē)底盤(pán)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向

（一）改制方向

新能源汽車(chē)在發(fā)展中一部分是在原有汽車(chē)設(shè)計(jì)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行改制設(shè)計(jì)，也是目前新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)最常用手段。最大限度的利用原有底盤(pán)設(shè)計(jì)成熟技術(shù)來(lái)對(duì)新能源汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改制和設(shè)計(jì)，極大的降低成本，在具體的新能源汽車(chē)底盤(pán)改制中可以參考圖1的方案進(jìn)行。新能源汽車(chē)底盤(pán)構(gòu)架設(shè)計(jì)中沿用了傳統(tǒng)汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)，只是在傳統(tǒng)汽車(chē)底盤(pán)的基礎(chǔ)上增加了電動(dòng)真空泵以及相關(guān)管路零部件。面對(duì)新能源汽車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)不同的問(wèn)題，在進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)中需要研究新型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

（二）創(chuàng)新方向

新能源汽車(chē)底盤(pán)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方向是摒棄原有汽車(chē)設(shè)計(jì)平臺(tái)的框架結(jié)構(gòu)，以整體式的優(yōu)化設(shè)計(jì)作為主要研究方向。這種從零開(kāi)始的汽車(chē)底盤(pán)創(chuàng)新設(shè)計(jì)采用了全新的汽車(chē)設(shè)計(jì)平臺(tái)，它沒(méi)有固定的設(shè)計(jì)思路和方向。具體而言，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，重新設(shè)計(jì)了汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)及其各個(gè)功能系統(tǒng)，其目的是更加有效地提高車(chē)輛的性能。對(duì)于新能源汽車(chē)底盤(pán)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)而言，其主框架結(jié)構(gòu)、各個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用模式都進(jìn)行了創(chuàng)新。

（三）新能源汽車(chē)底盤(pán)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)是完全基于新能源汽車(chē)進(jìn)行的，沒(méi)有基礎(chǔ)案例可以參考，和改進(jìn)設(shè)計(jì)相比這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)會(huì)更加完善，設(shè)計(jì)的底盤(pán)更符合新能源汽車(chē)的根本需求，但是卻需要更多的人力資源和物力資源投入，技術(shù)要求也更高，難度更大。而且新能源汽車(chē)作為新興起產(chǎn)業(yè)，在很多技術(shù)和發(fā)展不夠成熟，缺乏相關(guān)零部件基礎(chǔ)。當(dāng)前新能源汽車(chē)底盤(pán)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)的代表就是滑板式新能源汽車(chē)底盤(pán)，這一設(shè)計(jì)理念推翻了傳統(tǒng)汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)模式，才用鋁制模板作為底盤(pán)材料，在底盤(pán)中設(shè)計(jì)了車(chē)載儲(chǔ)能系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和變速系統(tǒng)等。在這一新能源汽車(chē)底盤(pán)的設(shè)計(jì)中還采用了線(xiàn)傳操控技術(shù)，采用數(shù)字化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。

在當(dāng)前新能源電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）注重底盤(pán)材料的選擇；（2）創(chuàng)新儲(chǔ)能系統(tǒng)、推進(jìn)以及制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（3）注重輕量化創(chuàng)新設(shè)計(jì)；（4）改進(jìn)制造加工方式；（5）綜合利用信息化技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)。

二、新能源汽車(chē)底盤(pán)材料創(chuàng)新應(yīng)用

（一）新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中TRIP鋼材料的應(yīng)用

TRIP鋼已經(jīng)在汽車(chē)生產(chǎn)中應(yīng)用，但目前主要應(yīng)用于大型載貨汽車(chē)的制造中，在中小型汽車(chē)制造中應(yīng)用較少。目前在產(chǎn)的汽車(chē)底盤(pán)中，僅僅只有比較高端的切諾基等車(chē)使用高強(qiáng)度鋼。其中TRIP鋼材料具有高塑性而且強(qiáng)度高的特點(diǎn)，因此可以考慮將其作為汽車(chē)底盤(pán)的基礎(chǔ)材料。在新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中引入TRIP鋼材料，能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)輕量化，從而降低汽車(chē)的油耗，對(duì)于汽車(chē)尾氣排放也有一定效果。在對(duì)TRIP鋼材料的可靠性檢測(cè)中還發(fā)現(xiàn)，其具有很好的耐腐蝕性。

（二）新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中三聚磷酸鋁的應(yīng)用

對(duì)于汽車(chē)底盤(pán)中需要設(shè)計(jì)大量的汽車(chē)零部件，零部件的質(zhì)量直接影響汽車(chē)的運(yùn)行情況，因此對(duì)于底盤(pán)設(shè)計(jì)中涂層等材料的選擇十分重要。首先是汽車(chē)整體用漆，尤其是底盤(pán)涂料，必須慎重選擇。本文在設(shè)計(jì)中建議采用三聚磷酸鋁作為底盤(pán)用漆，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具有良好的抗腐蝕性，而且具有極強(qiáng)穩(wěn)定性，能夠保持材料不受腐蝕以及其穩(wěn)定性。

三、新能源汽車(chē)底盤(pán)具體三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)分析

（一）新能源汽車(chē)底盤(pán)三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車(chē)為代表的新能源汽車(chē)和傳統(tǒng)燃油汽車(chē)相比，在底盤(pán)結(jié)構(gòu)方面具有較大的差異，所以需要進(jìn)行改進(jìn)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)。比如在電動(dòng)汽車(chē)中需要改掉汽車(chē)底盤(pán)中的變速箱以及離合器，接入電機(jī)模塊，并鏈接相應(yīng)的傳動(dòng)軸到主減速器中，本文設(shè)計(jì)的新能源汽車(chē)底盤(pán)三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。該方案中利用將原來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行替代，這樣減輕了汽車(chē)底盤(pán)的重量，而且進(jìn)一步提高了傳動(dòng)效率，促進(jìn)了動(dòng)力均勻化分配，將底盤(pán)的整體空間進(jìn)行了合理優(yōu)化，但是這一設(shè)計(jì)方案也存在穩(wěn)定性較差等一些問(wèn)題，和材料有關(guān)，需要進(jìn)行改進(jìn)。

（二）電池組布置設(shè)計(jì)分析

在新能源汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)更換為電動(dòng)機(jī)的操作中，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)一等一的替換，空間占比不同。而且對(duì)于電池組以及傳統(tǒng)汽車(chē)上的郵箱相比，電池能量密度明顯低于汽油，50L汽油能夠提供給汽車(chē)大約600km的路程公里，而目前最好的特斯拉新能源汽車(chē)0.9t的電池組僅僅能提供500km的路程。傳統(tǒng)汽車(chē)50L汽油需要用現(xiàn)在0.9t的電池來(lái)代替，這樣的對(duì)于新能源汽車(chē)的電池組空間配置提出了要求，需要平鋪在底盤(pán)上方，會(huì)直接導(dǎo)致車(chē)內(nèi)空間高度減少，要想保證駕駛者和乘客頭部空間足夠需要對(duì)座椅位置角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就會(huì)影響駕駛感受，而且才在安全隱患問(wèn)題。在這樣的基礎(chǔ)上采用圖3所示的電池組結(jié)構(gòu)方式，將電池在整個(gè)新能源底盤(pán)中分散擺放，在電池的擺放中還應(yīng)該考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)以及傳動(dòng)軸等基本要素，為其預(yù)留空間。而且在電池組的設(shè)計(jì)和選擇中對(duì)于高度也有要求，盡可能保證其和其他零部件處于同一平面。這樣減少了底盤(pán)占據(jù)的縱向高度，對(duì)于車(chē)內(nèi)空間也不會(huì)產(chǎn)生影響，本設(shè)計(jì)就充分考慮了這些因素。本文在進(jìn)行電池組設(shè)計(jì)過(guò)程中還采用了電池并聯(lián)的方式來(lái)為汽車(chē)供電，能夠保證某一塊電池出現(xiàn)故障的時(shí)候正常供電。但是當(dāng)出現(xiàn)這種問(wèn)題的時(shí)候，會(huì)加重工作電池的負(fù)擔(dān)，增加電池維護(hù)成本。

（三）新能源汽車(chē)底盤(pán)輕量化設(shè)計(jì)

在新能源汽車(chē)中，電池的重量基本占據(jù)了整車(chē)重要的30%以上，正是由于這個(gè)原因也造成了極大的能源損失。因此在新能源汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中還必須考慮到這一因素，加強(qiáng)新能源汽車(chē)底盤(pán)輕量化建設(shè)，從而能夠有效提高新能源汽車(chē)的能源利用率，對(duì)于新能源汽車(chē)駕駛性能提高也有所幫助。要想實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)底盤(pán)輕量化主要可以從以下幾個(gè)方面著手：首先是對(duì)底盤(pán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化底盤(pán)材料，最后對(duì)于制造工藝等進(jìn)行優(yōu)化，采用液壓成型以及熱成型等技術(shù)來(lái)降低底盤(pán)中零件的重要。

結(jié)論

我國(guó)雖然開(kāi)始加強(qiáng)新能源汽車(chē)的建設(shè)，但是其建設(shè)仍然還處于初級(jí)發(fā)展階段，還處于積極探索時(shí)期，提出了很多措施以及方案，但就實(shí)施問(wèn)題還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)與完善，尤其是汽車(chē)底盤(pán)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化中。我國(guó)目前大部分的新能源汽車(chē)實(shí)在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)底盤(pán)上改進(jìn)得來(lái)的，建議進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)符合新能源汽車(chē)發(fā)展的新型底盤(pán)。

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