姜永勝，張士金，趙康波

淺析油電共用的乘用車布置方案

姜永勝，張士金，趙康波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230022）

文章簡(jiǎn)述了油電共用車型開發(fā)時(shí)，如何從前艙區(qū)域的動(dòng)力總成布置、下車體區(qū)域的電池包布置及座艙區(qū)域的人機(jī)布置三個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)油電車型的最大化通用，為后期油電車型開發(fā)提供參考。

油電車型；平臺(tái)；人機(jī)

1 引言

隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)愈發(fā)重視，新能源汽車發(fā)展迅速。其中純電動(dòng)車型作為我國(guó)新能源汽車發(fā)展的主要方向，發(fā)展速度不斷加快。區(qū)別于造車新勢(shì)力從零開始的純電動(dòng)平臺(tái)車型開發(fā)，傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠基本都是從“油改電”起步進(jìn)入新能源汽車的開發(fā)，即在原有燃油車平臺(tái)開發(fā)的車型上通過(guò)前艙及下車體的修改實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)的切換和電動(dòng)包的布置。雖然純電動(dòng)平臺(tái)因無(wú)需考慮燃油車部件布置，在整車結(jié)構(gòu)上更加自由，有利于電池包布置空間的最大化，但在經(jīng)濟(jì)型乘用車方面，油電共用的方案能夠有效實(shí)現(xiàn)底盤及車體開發(fā)費(fèi)用的分?jǐn)偅档统杀?，依然被不少傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠采用。本文基于某油電共用車型的開發(fā)，對(duì)前艙、電池艙及乘員艙的總體布置方案進(jìn)行研討，以實(shí)現(xiàn)油電車型最大化的共用。

2 油電共用布置關(guān)鍵點(diǎn)

如圖1所示，油電共用方案設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的統(tǒng)籌布置：①前艙統(tǒng)籌考慮燃油動(dòng)力總成和電驅(qū)動(dòng)的布置需求；②下車體統(tǒng)籌考慮燃油車排氣和電動(dòng)車電池包的布置需求；③乘員艙統(tǒng)籌考慮油電車型的人機(jī)空間布置。

2.1 前艙布置

前艙布置以動(dòng)力總成的布置為先，動(dòng)力總成布置時(shí)重點(diǎn)考慮周邊空間和驅(qū)動(dòng)軸夾角。一般來(lái)說(shuō)，同級(jí)別車型匹配的燃油動(dòng)力總成尺寸大于純電動(dòng)力總成，在空間和驅(qū)動(dòng)軸夾角方面更為不利，前艙布置難點(diǎn)在于燃油動(dòng)力總成的布置。

Y方向上，動(dòng)力總成位于前艙縱梁之間，動(dòng)力總成與前艙縱梁Y向間距一般要求≥15mm。油電共用時(shí)以Y向尺寸較大的動(dòng)力總成來(lái)定義前艙縱梁內(nèi)側(cè)邊界。前艙縱梁截面寬度直接影響整車的安全性能及車身剛度，需根據(jù)性能要求進(jìn)行定義?？v梁外側(cè)為前輪運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，為避免輪胎運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與縱梁出現(xiàn)干涉，一般要求輪胎包絡(luò)與縱梁間距≥15mm。如此，可初步確定油電共用車型的前輪距。

圖1 油電共用布置示意

① 動(dòng)力總成寬度 ② 動(dòng)力總成與縱梁間隙 ③ 縱梁寬度

X和Z方向上，動(dòng)力總成位置直接影響到驅(qū)動(dòng)軸夾角的大小。為實(shí)現(xiàn)較高的傳動(dòng)效率、降低傳動(dòng)振動(dòng)，一般要求一載狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)軸夾角≤5°。如因周邊限制無(wú)法滿足時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸夾角可適當(dāng)增加，但不能超過(guò)7.5°，同時(shí)需重點(diǎn)確認(rèn)NVH性能和萬(wàn)向節(jié)選型。

圖3 驅(qū)動(dòng)軸夾角示意（前視圖）

2.2 下車體布置

下車體布置以電動(dòng)車電池包的布置為先。當(dāng)前，為應(yīng)對(duì)客戶使用過(guò)程中的“里程焦慮”，電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程不斷提升，電池包電量也成為客戶選購(gòu)車輛時(shí)的重要考慮因素。電池包電量的提升除了通過(guò)技術(shù)革新提升能量密度外，最有效的方法就是增大電池包體積，因此下車體布置時(shí)要盡可能大的預(yù)留電池包空間。

Y方向上，電池包外側(cè)門檻處需預(yù)留一定的側(cè)碰吸能區(qū)，用于側(cè)碰時(shí)吸收撞擊能量，降低電池包殼體受力，必要時(shí)可在門檻內(nèi)增加擠壓鋁合金、高強(qiáng)鋼等結(jié)構(gòu)。

Z方向上，電池包布置需考慮滿載離地間隙要求，一般轎車車型電池包離地間隙≥120mm，SUV車型電池包離地間隙≥150mm。具體車型開發(fā)時(shí)，還需要綜合考慮軸距、車型定位等確定離地間隙目標(biāo)。在離地間隙確定后，電池包的厚度直接受地板位置決定，地板的位置需要結(jié)合電池包厚度需求和乘員艙的布置進(jìn)行定義。

圖4 下車體X斷面示意

燃油車開發(fā)時(shí)，電池包取消，下車體區(qū)域布置排氣系統(tǒng)，需根據(jù)排氣管或消聲器的結(jié)構(gòu)尺寸及離地間隙目標(biāo)定義是否在地板中央?yún)^(qū)域保留中央通道結(jié)構(gòu)。最終油電共用的前地板結(jié)構(gòu)按照電池包和排氣系統(tǒng)的最大邊界進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 座艙布置

油電共用車型在座艙布置方面關(guān)鍵在于Z向的尺寸布置。由于電池包的布置需要抬高下車體地板，導(dǎo)致乘員踵點(diǎn)離地高度增大，車高一定時(shí)會(huì)對(duì)應(yīng)壓縮乘員的坐姿高度和頭部空間。表1中給出了傳統(tǒng)燃油車和油電共用車型坐姿高度和有效頭部空間的推薦范圍。可以看出，相較于傳統(tǒng)燃油車，油電共用車型坐姿高度和有效頭部空間均有所減小。實(shí)際車型開發(fā)時(shí)，應(yīng)結(jié)合目標(biāo)客戶群體的需求識(shí)別定義具體值。

圖5 乘員艙尺寸示意

表1 坐高及頭部空間推薦范圍（mm）

3 總結(jié)

本文針對(duì)油電共用車型開發(fā)過(guò)程中的布置關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行研究，識(shí)別前艙、下車體及座艙布置的主要考慮因素，并給出相應(yīng)的推薦方案。通過(guò)油電同步的方案設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種不同動(dòng)力車型的最大化共用，有效實(shí)現(xiàn)底盤及車體開發(fā)費(fèi)用的分?jǐn)?，降低成本?/p>

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[2] 杜子學(xué).汽車人機(jī)工程學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

Analysis on the Layout Plan of Passenger Cars Shared by Oil and Electricity

Jiang Yongsheng, Zhang Shijin, Zhao Kangbo

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co. Ltd., Anhui Hefei 230022 )

This paper briefly describes how to maximize the generalization in the development of petrol-electric models from three aspects: the powertrain layout of the front compartment, the battery pack layout of the underbody area and the man-machine layout of the cockpit area, so as to provide reference for the development of petrol-electric models in the later stage.

Petrol-electric models;Plateform;Ergonomics

A

1671-7988(2020)24-29-02

U462.2+2

A

1671-7988(2020)24-29-02

姜永勝，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.010

CLC NO.:U462.2+2