韓博硯

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新能源汽車底盤設(shè)計(jì)趨勢(shì)分析

韓博硯

（無(wú)錫汽車工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 無(wú)錫 214153）

21世紀(jì)是科技革命的新世紀(jì)，也是新能源發(fā)展的井噴期。隨著我國(guó)自主創(chuàng)新理念的展開(kāi)，我國(guó)在新能源應(yīng)用方面實(shí)力越來(lái)越強(qiáng)大。為了響應(yīng)節(jié)能減排，低碳出行的理念，人們將新能源逐步應(yīng)用在交通出行中，由于新能源汽車在使用的原理方面與傳統(tǒng)汽車還是存在區(qū)別，所以需要對(duì)汽車底盤進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。文章簡(jiǎn)單的介紹了新能源汽，對(duì)新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的方向進(jìn)行了分析，提出了底盤設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思路，僅供相關(guān)人士參考。

新能源汽車；汽車底盤；底盤設(shè)計(jì)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，我國(guó)各方面都得到了全面發(fā)展，各國(guó)對(duì)于環(huán)保出行也越發(fā)重視，在交通方面，我國(guó)逐步的將原來(lái)的燃油汽車發(fā)展成新能源汽車，新能源汽車設(shè)計(jì)中所使用的是環(huán)保材料，這樣一來(lái)能夠大大減少車輛使用過(guò)程中排放的污染物。目前，關(guān)于新能源汽車的研究在我國(guó)一直受到廣泛關(guān)注，并被提出為新興產(chǎn)業(yè)。雖然現(xiàn)代能源汽車已被大力推廣使用，但新能源汽車底盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍將采用普通汽車的底盤設(shè)計(jì)方法，這將對(duì)新能源汽車的使用產(chǎn)生影響。因此，在新能源汽車的設(shè)計(jì)中，有必要改善汽車底盤的設(shè)計(jì)。

1 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的重要性

1.1 新能源汽車的概念

新能源汽車在使用電能方面不同于傳統(tǒng)汽車。傳統(tǒng)汽車主要使用柴油和汽油，而新能源汽車則使用太陽(yáng)能，天然氣和液化石油等可再生環(huán)保能源，集成車輛動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)技術(shù)。中國(guó)的新能源汽車主要是電動(dòng)汽車。根據(jù)不同類型的電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車可以分為純電動(dòng)汽車，燃料電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、氫動(dòng)力汽車以及蓄電池電動(dòng)汽車等等。

1.2 汽車底盤的重要性

汽車所有的零部件中，除了輪胎以外最接近地面的就是底盤了，如果路面非常差，可能會(huì)刮傷機(jī)箱，如果地面積水過(guò)多，機(jī)箱長(zhǎng)時(shí)間放置在潮濕的環(huán)境中可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。而且腐蝕性化學(xué)品粘附在底盤上，會(huì)對(duì)機(jī)箱造成生銹和生銹，直接影響汽車的正常運(yùn)行，并間接威脅汽車其他部件的運(yùn)行。汽車的整體性能下降，也會(huì)使得使用壽命縮短，嚴(yán)重影響行駛安全。這就是汽車底盤的設(shè)計(jì)非常重要的原因，它與汽車能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)密不可分，并在一定程度上也影響了設(shè)計(jì)和內(nèi)部空間。

1.3 新能源汽車的底盤總統(tǒng)設(shè)計(jì)

動(dòng)力，制動(dòng)，經(jīng)濟(jì)性和安全耐久性是現(xiàn)代汽車技術(shù)必須具備的四大性能，這也是汽車底盤設(shè)計(jì)必須滿足的車輛性能指標(biāo)。新能源汽車的發(fā)展與成熟離不開(kāi)電氣電子水平的提高，電氣技術(shù)的提升使新能源的來(lái)源更加廣泛，提供的動(dòng)力更加穩(wěn)定，電子技術(shù)的成熟促使底盤系統(tǒng)從單一系統(tǒng)或部件發(fā)展到融合網(wǎng)絡(luò)，車輛底部的集成控制是為了實(shí)現(xiàn)智能，聯(lián)網(wǎng)和模塊化的系統(tǒng)，主要是由前后懸架，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制動(dòng)器和車輪等非線性輪胎系統(tǒng)集成。

新能源底盤的設(shè)計(jì)主要包括對(duì)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)，轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)，以及功能，尺寸和工藝參數(shù)進(jìn)行合理定義，根據(jù)定義進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算各種參數(shù)，建立底盤的三維模型，設(shè)計(jì)圖紙，裝配圖紙和圖紙，還包括對(duì)樣品進(jìn)行性能測(cè)試。新能源底盤傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋組成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由懸架組成，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，主要設(shè)計(jì)有制動(dòng)器和ABS。而且，在設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)功率匹配時(shí)，必須考慮到實(shí)際的運(yùn)行條件中功率的匹配和經(jīng)濟(jì)性，并提高電動(dòng)機(jī)的效率，盡可能的做到更小，更低的功耗率。除此之外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了減輕新能源汽車的電池組和電動(dòng)機(jī)的影響，有必要充分考慮適合于阻尼比，減震器和變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)性能。

2 新能源汽車底盤的設(shè)計(jì)新思路

2.1 新能源汽車底盤的設(shè)計(jì)思路

首先，跟傳統(tǒng)的燃油汽車相比，新能源汽車底盤的設(shè)計(jì)平臺(tái)的框架保持不變，底盤平臺(tái)、副車架等均沒(méi)有變化，傳動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)和懸架的子系統(tǒng)沒(méi)有明顯的變化，工作原理也基本相同。

其次，由于新能源汽車使用清潔能源，所以需要配備新的汽車新的電力系統(tǒng)，傳統(tǒng)的引擎也需要發(fā)送更換。為此，必須在結(jié)構(gòu)空間上調(diào)整制動(dòng)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)的布局，以適應(yīng)新能源系統(tǒng)。隨著新動(dòng)力系統(tǒng)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的真空增壓泵無(wú)法獲得其自身運(yùn)行所需的真空源，此時(shí)就需要提提供電動(dòng)真空泵來(lái)解決真空源的問(wèn)題。為了設(shè)計(jì)新的發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)時(shí)開(kāi)發(fā)新的轉(zhuǎn)向動(dòng)力，并使用CAE來(lái)改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)懸架系統(tǒng)。

最后，整個(gè)布局的改變使得底盤的懸架系統(tǒng)也隨之改變。在設(shè)計(jì)新能源汽車底盤時(shí)，新布局系統(tǒng)的引入改變了前后部分的布局，為了更好的提高車輛性能，就需要對(duì)整個(gè)底盤系統(tǒng)進(jìn)行改良。設(shè)計(jì)師需要重新進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算負(fù)載匹配并設(shè)計(jì)新的懸架系統(tǒng)。根據(jù)車內(nèi)新增部件的質(zhì)量和重心位置，計(jì)算前后軸載荷分布，并根據(jù)實(shí)際軸載參數(shù)測(cè)試懸架系統(tǒng)。并且還需要根據(jù)Admas進(jìn)行四輪位置參數(shù)分析，并根據(jù)四輪位置數(shù)據(jù)優(yōu)化懸架。

2.2 新能源滑板式汽車底盤的設(shè)計(jì)

新能源汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是汽車底盤設(shè)計(jì)的不斷完善，需要較高的開(kāi)發(fā)成本和較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期，存在零件缺乏和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題。創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)在于底盤的設(shè)計(jì)。從整體角度來(lái)看，汽車可以設(shè)計(jì)出一款功能強(qiáng)大的汽車底盤。我國(guó)新能源汽車底盤的原型是一個(gè)“滑板底盤”，取代了普通汽車的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用是鋁制滑動(dòng)底盤，厚度為28厘米。

滑板底盤設(shè)計(jì)有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，滑板底盤設(shè)計(jì)增加了設(shè)計(jì)自由度。如果它與扁平底盤分開(kāi)，則車身設(shè)計(jì)的自由度非常高，而且也會(huì)降低汽車的整體布局的難度，使汽車的可用性得到改善，汽車的維護(hù)也將變得容易。行駛過(guò)程車輛的中心較低，從而穩(wěn)定性而得到改善。

下圖即為從 2002 年的 Autono-my 到 2003年的 Hy- wire再到2005年的Sequel汽車底盤的演變方案，以Sequel為例，它的線控制動(dòng)系統(tǒng)（Brake.by-wire）取代了依靠機(jī)械控制的傳統(tǒng)制動(dòng)器，不僅很大程度上節(jié)省了空間，而且還能在重新制動(dòng)和傳統(tǒng)制動(dòng)器之間的實(shí)現(xiàn)混合制動(dòng)，使得制動(dòng)距離更短，對(duì)應(yīng)的線控轉(zhuǎn)向使用兩個(gè)電機(jī)來(lái)控制前輪轉(zhuǎn)向，一個(gè)電機(jī)用于后輪。

圖1 汽車底盤的演變方案200

2.3 創(chuàng)新新能源汽車設(shè)計(jì)方向

我國(guó)一直強(qiáng)調(diào)要從“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸袊?guó)智造”，在這個(gè)階段，盡管新能源汽車有了很大的發(fā)展，但汽車底盤的設(shè)計(jì)仍然趨于改革，整體創(chuàng)新的效率不高。對(duì)于很多公司來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新的成本更加昂貴，耗費(fèi)的時(shí)間也長(zhǎng)，技術(shù)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，回收時(shí)間長(zhǎng)，所以很多公司不打算專心研發(fā)技術(shù)，而是直接進(jìn)口和生產(chǎn)和配送這種類型的快速而有效的短期模式能在短時(shí)強(qiáng)獲得利潤(rùn)，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一種全新的設(shè)計(jì)理念。它徹底拋棄了原有的基礎(chǔ)以及設(shè)計(jì)思維模式，改變了底盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、底盤框架的整體框架以及四個(gè)子系統(tǒng)。意味著從最初的設(shè)計(jì)概念到最終的底盤系統(tǒng)都將與之前的有所不同，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的使用將比傳統(tǒng)的汽車設(shè)計(jì)更完整。但是創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向的優(yōu)勢(shì)在于車身設(shè)計(jì)的自由度增加，解決了車身設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)的問(wèn)題，通過(guò)減少零件的數(shù)量，達(dá)到高度集成設(shè)計(jì)，降低了新能源汽車整體的布置難度，而且還減少制造和加工技術(shù)，簡(jiǎn)化維護(hù)等，有利于提高底盤前后的重量比，提高汽車的安全性與可操作性，汽車內(nèi)部的利用空間也大大增加。

所以要想優(yōu)化我國(guó)的新能源汽車底盤的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高新能源汽車整體發(fā)展水平，政府與企業(yè)需要增加技術(shù)投入，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，改革舊制度，排除舊觀念，拒絕做“伸手黨”，促進(jìn)新能源汽車設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)于新能源汽車的研究越來(lái)越完善，越來(lái)越多的人了解和接受使用新能源汽車。汽車底盤作為汽車的重要組成部分之一，對(duì)汽車的整體性能有著直接的影響，并與改善和提高汽車的安全性能緊密相關(guān)。未來(lái)，隨著新能源汽車制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，電動(dòng)汽車底盤系統(tǒng)將更加智能化，人性化，安全性和可靠性將進(jìn)一步提高。

[1] 王宏起,汪英華,武建龍,等.新能源汽車創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)演進(jìn)機(jī)理——基于比亞迪新能源汽車的案例研究[J].中國(guó)軟科學(xué),2016(04): 81-94.

[2] 萬(wàn)東.淺談新能源汽車底盤設(shè)計(jì)方向[J].科技與創(chuàng)新,2016（05）:38, 41.

[3] 新能源汽車底盤縱臂的輕量化設(shè)計(jì)[J].胡偉,喻川,張建武,馮奇.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究.2010(03).

Trend analysis of new energy vehicle chassis design

Han Boyan

( Wuxi Automotive Engineering Vocational and technical school, Jiangsu Wuxi 214153 )

twenty-first Century is the new century of science and technology revolution, and also the blowout period of new energy development. With the development of China's independent innovation concept, China's strength in the application of new energy is becoming stronger and stronger. In order to respond to the concept of energy-saving emission reduction, low-carbon travel, people will gradually apply new energy to traffic travel, because the principle of new energy vehicles in use is still different from traditional cars, so the chassis of the car needs to be redesigned. This paper briefly introduces the new energy automobile, analyzes the direction of the new energy automobile chassis design, and puts forward the innovative ideas of the chassis design, for reference only.

New energy vehicle; automobile chassis; chassis design

U463.1

A

1671-7988(2018)21-01-03

U463.1

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1671-7988(2018)21-01-03

韓博硯，男，出生年月：1982年11月，籍貫：江蘇無(wú)錫，學(xué)歷：碩士，民族：漢族，職稱：講師，研究方向：新能源汽車智能網(wǎng)聯(lián)汽車。單位：無(wú)錫汽車工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.001