文/周劍喬（安徽安凱汽車股份有限公司）

為使純電動(dòng)公交車車內(nèi)空間寬敞、部件布局更加人性化，許多廠家采用了低入口設(shè)計(jì)。低入口設(shè)計(jì)提高了整車的檔次，使用上方便乘客上下車，減少上下客時(shí)間，與大城市的BRT站臺(tái)完美融合，但原來(lái)放在中段的動(dòng)力電池必須重新布置。為保證車內(nèi)空間，客車尾段大座椅靠背需盡量靠后設(shè)計(jì)，大座椅靠背下方空間有限，需布置高壓設(shè)備、冷卻系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等，無(wú)多余空間布置全部的動(dòng)力電池，所以低入口公交車動(dòng)力電池布置在車頂成為主流。動(dòng)力電池頂置能夠使車內(nèi)空間最大化，部件布置更加合理。

一、頂置動(dòng)力電池安裝固定方式

1.獨(dú)立式固定

以6 箱電池為例，每箱動(dòng)力電池獨(dú)立安裝固定，頂蓋骨架上預(yù)留每箱動(dòng)力電池對(duì)應(yīng)的安裝孔位，每箱預(yù)留6 個(gè)安裝孔。安裝時(shí)，逐一通過(guò)相應(yīng)規(guī)格的螺栓進(jìn)行安裝固定。頂蓋骨架上同時(shí)預(yù)留動(dòng)力電池罩蓋安裝固定預(yù)埋，動(dòng)力電池安裝完成后，安裝電池罩蓋用以對(duì)動(dòng)力電池的防護(hù)。圖1 為動(dòng)力電池獨(dú)立式安裝頂蓋骨架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及安裝螺栓放大示意圖。

2.整體式固定

動(dòng)力電池頂置整體式安裝固定，設(shè)計(jì)一個(gè)整體式的動(dòng)力電池托架，托架包含6 箱動(dòng)力電池的安裝孔和動(dòng)力電池罩蓋安裝固定孔，同時(shí)頂蓋骨架上預(yù)留8 個(gè)動(dòng)力電池托架的安裝孔位。安裝時(shí)，將6 箱的動(dòng)力電池逐一安裝在整體式的動(dòng)力電池托架上，然后將動(dòng)力電池托架通過(guò)8 個(gè)相應(yīng)規(guī)格的螺栓進(jìn)行安裝固定，最后將電池罩蓋安裝在托架預(yù)留的空孔位上，用以對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行防護(hù)。圖2 為動(dòng)力電池整體式安裝頂蓋骨架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖及頂蓋整體安裝截面圖。

圖1 獨(dú)立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

圖2 整體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

頂置動(dòng)力電池的兩種安裝固定方式各有優(yōu)勢(shì)。獨(dú)立式固定較整體式固定少了一個(gè)整體式的動(dòng)力電池托架，在重量上有優(yōu)勢(shì)，直接安裝在頂蓋骨架上，安裝螺栓的數(shù)量也相對(duì)較多。整體式固定由于多了一個(gè)整體式的動(dòng)力電池托架，6 箱動(dòng)力電池安裝在動(dòng)力電池托架上，頂蓋骨架上只需要預(yù)埋8 個(gè)孔位用來(lái)安裝電池托架；而獨(dú)立式固定每箱動(dòng)力電池需要在頂蓋骨架上預(yù)埋6 個(gè)孔位，共需預(yù)埋36 個(gè)孔位，在安裝時(shí)每個(gè)與頂蓋骨架接觸的螺栓均需要進(jìn)行復(fù)雜的防水處理。因此整體式固定在安裝后期處理上比獨(dú)立式固定簡(jiǎn)單，頂部漏水隱患也相對(duì)較少。

二、頂蓋骨架強(qiáng)度分析

6 箱標(biāo)準(zhǔn)箱動(dòng)力電池重約1300kg，安裝在頂蓋上，在頂蓋骨架設(shè)計(jì)時(shí)，強(qiáng)度必須保證。整車骨架、底架設(shè)計(jì)完成后需建模對(duì)車身骨架進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和模態(tài)分析，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的合理性。對(duì)設(shè)計(jì)后的骨架進(jìn)行有限元分析，選取了彎曲工況、緊急制動(dòng)工況、急轉(zhuǎn)彎工況，結(jié)果顯示，車身骨架前八階頻率變化不大，都分布在6～32Hz。由于車身骨架的固有頻率應(yīng)該避開(kāi)路面不平引起的振動(dòng)，已知客車在城市道路行駛過(guò)程中路面激振頻率一般在1～3Hz，城市客車在行駛過(guò)程中電機(jī)的傳動(dòng)軸怠速激振頻率一般大于30Hz，所以該結(jié)構(gòu)的模態(tài)均滿足行駛要求。

三、頂部?jī)蓚?cè)裝飾罩

動(dòng)力電池、空調(diào)以及天窗都安裝在公交車頂部，導(dǎo)致頂部部件高低不平、雜亂無(wú)章，影響整車美觀。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)時(shí)在公交車頂部四周增加相應(yīng)裝飾，對(duì)頂蓋骨架上安裝的部件進(jìn)行遮擋，使外觀更和諧、大氣。遮擋主要針對(duì)頂置動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)，因?yàn)閯?dòng)力電池箱體比空調(diào)等其他部件高，加上安裝了電池罩蓋，高度差更加明顯。裝飾罩有可拆卸和不可拆卸兩種。

1.可拆卸裝飾罩

兩側(cè)裝飾罩與整車車長(zhǎng)相當(dāng)，尺寸稍大，以保證外表面的平整度。采用鋁合金拉伸的鋁板通過(guò)支架和螺栓固定在車身頂部，兩側(cè)裝飾板下部與車頂預(yù)留20mm縫隙以便于車頂?shù)挠晁懦?；在頂蓋骨架兩側(cè)預(yù)留孔位，在裝配時(shí)，頂部部件安裝完畢后，通過(guò)螺栓裝配兩側(cè)裝飾罩，如圖3 左側(cè)部分為可拆卸裝飾罩的截面圖，材料為鋁合金，整體裝配式，可拆卸。與此對(duì)應(yīng)的前、后頂裝飾罩為了與兩側(cè)裝飾罩相融合，四周均是曲面造型，采用玻璃鋼整體成型，在車輛前、后頂相配合處鉚接鐵皮，通過(guò)焊接鉚接的鐵皮，將前后頂裝飾罩固定在車身上，而后隨整車一起油漆。

圖3 頂部?jī)蓚?cè)裝飾罩截面圖

2.不可拆卸裝飾罩

設(shè)計(jì)采用厚度為0.8mm 的蒙皮，保證外表面的平整度，根據(jù)設(shè)計(jì)弧線沖壓而成。頂蓋骨架的兩側(cè)通過(guò)焊接間隔800mm 的鐵板和前后貫通規(guī)格為20mm×20mm 的方形矩形管，將沖壓成型的蒙皮焊接在頂蓋骨架的兩側(cè)，兩側(cè)蒙皮下部與車頂預(yù)留20mm縫隙以便于車頂?shù)挠晁懦觯附油瓿珊箅S整車進(jìn)行電泳處理。如圖3 右側(cè)部分為不可拆卸裝飾板的截面圖，材料為0.8mm 的蒙皮件，整體沖壓件，焊接在頂蓋骨架上。與此對(duì)應(yīng)的前、后頂裝飾罩與兩側(cè)的蒙皮材料相同，整體沖壓成型，在前后與側(cè)邊相連接處焊接而成，四周均是曲面造型，隨整車進(jìn)行電泳處理。

兩種裝飾結(jié)構(gòu)的外觀效果完全相同，整體裝飾效果見(jiàn)圖4，主要區(qū)別在于可拆卸裝飾罩材料是鋁板，優(yōu)勢(shì)是安裝后無(wú)需作防水處理、可以拆卸，劣勢(shì)是成本較高；不可拆卸裝飾罩材料是鐵板蒙皮，優(yōu)勢(shì)是成本較低，劣勢(shì)是不可拆卸及電泳處理后需對(duì)焊接處作防水處理。

圖4 頂部裝飾整體效果圖

四、結(jié)語(yǔ)

本文提出的動(dòng)力電池頂置純電動(dòng)公交的頂蓋骨架結(jié)構(gòu)、動(dòng)力電池安裝方式、頂部?jī)蓚?cè)裝飾設(shè)計(jì)，為純電動(dòng)公交動(dòng)力電池布置提供了一種設(shè)計(jì)思路。隨著動(dòng)力電池頂置布置方式的廣泛應(yīng)用，需要對(duì)其布置方式進(jìn)行更多的探索。