羅紅平，劉江，何智淵，黃迎

純電騾子車開發(fā)及試制新方法應(yīng)用

羅紅平，劉江，何智淵，黃迎

（廣汽菲亞特克萊斯勒汽車有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

通過對(duì)比燃油汽車與純電動(dòng)汽車整車架構(gòu)，分析燃油車改制純電動(dòng)騾子車的可行性。利用現(xiàn)有車型完成純電動(dòng)騾子車改制，不僅可以節(jié)省開發(fā)成本，還可以加快新產(chǎn)品升級(jí)換代。同時(shí)基于兩種車型的差異性，制定相應(yīng)的車型改制方案。闡述常見的改制內(nèi)容與創(chuàng)新方法應(yīng)用，為后續(xù)同平臺(tái)新車型開發(fā)提供參考。

電動(dòng)汽車；騾子車；動(dòng)力總成；改制

前言

在汽車工業(yè)特別是新能源汽車快速發(fā)展的形勢(shì)下，整車企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，降低開發(fā)成本和加快新品車型投放市場(chǎng)的力度即成為突破口。為適應(yīng)這種形勢(shì)，整車企業(yè)就必須在有限的產(chǎn)品開發(fā)周期中推出更多的新產(chǎn)品。為了達(dá)到這個(gè)目的，通常會(huì)對(duì)同一平臺(tái)的現(xiàn)有的成熟車型的車身和動(dòng)力總成重新設(shè)計(jì)開發(fā)并進(jìn)行改制，以此滿足新車前期開發(fā)要求。這一類工程樣車統(tǒng)稱為騾子車，騾子車是指新產(chǎn)品開發(fā)初期利用現(xiàn)有車型平臺(tái)，產(chǎn)品零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)開發(fā)而成新車型，其不代表未來產(chǎn)品的外觀[1]，主要是用來提前開始進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作，主要包括汽車動(dòng)力總成性能，軟件開發(fā)標(biāo)定，動(dòng)力性，零部件可靠性驗(yàn)證等工作?？梢赃_(dá)到使用較低成本加快多款新車型同步開發(fā)的目的。

1 純電動(dòng)騾子車整車架構(gòu)

燃油汽車指的是依托石油產(chǎn)品，經(jīng)由在內(nèi)燃機(jī)中燃燒釋放出能量以獲取動(dòng)力，并通過變速器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制的車輛。電動(dòng)汽車指的是依托車載電源所提供的動(dòng)力，借助電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，滿足道路交通、安全法規(guī)一系列要求的車輛[2]。燃油車改制純電車整車架構(gòu)設(shè)計(jì)涉及包括底盤，車身，純電動(dòng)力總成，軟件開發(fā)，電子電器，內(nèi)/外飾等領(lǐng)域，其中重點(diǎn)是動(dòng)力總成，控制軟件開發(fā)，白車身及零部件改制。本文以此介紹燃油車改制純電車的試制開發(fā)過程及創(chuàng)新方法應(yīng)用。

1.1 車輛總布置分析

按照區(qū)域布置分解，總布置可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置，下車體布置，乘員艙布置及行李箱布置四類[3]。使用新能源純電動(dòng)力總成替換原車燃油動(dòng)力動(dòng)車，前艙總布置將會(huì)發(fā)生改變，所以改制前需對(duì)新動(dòng)力總成進(jìn)行CAE前艙總布置分析，設(shè)計(jì)的零部件包括純電動(dòng)力總成，半軸，懸置，前/后副車架，制動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，高/低壓線束等匹配或干涉情況，規(guī)范后期管線走向及零部件安裝位置。

圖1 前艙總布置

1.2 動(dòng)力總成系統(tǒng)設(shè)計(jì)

動(dòng)力總成是整車的核心部件，對(duì)整車的經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性有著決定性的作用。新動(dòng)力總成系統(tǒng)設(shè)計(jì)需滿足兩個(gè)原則：

（1）通用性：基于模塊化進(jìn)行動(dòng)力總成的布置；盡可能減少大型模具零件發(fā)生變更；新總成盡可能與基礎(chǔ)車型零件互換，充分共用現(xiàn)生產(chǎn)零件。

（2）拓展性：預(yù)留后續(xù)車型動(dòng)力總成匹配的可行性；整車電器架構(gòu)采用公司內(nèi)成熟體系[4]。

圖2 動(dòng)力總成設(shè)計(jì)思路

表1 動(dòng)力總成系統(tǒng)零件改制分析

采用新的動(dòng)力總成后，前艙總布置將發(fā)生較大改變，與之關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和零件需要做相應(yīng)的更換和改制。受成本的制約，在改制前期需要做零件部的沿用及互換分析，盡可能地沿用原車部件，減少騾子車開發(fā)成本。

1.3 車輛控制器兼容與軟件開發(fā)

在軟件定義汽車的大背景下，電控系統(tǒng)的發(fā)展將改變汽車的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展汽車的功能且其功能和性能也會(huì)越來越強(qiáng)。燃油車改制純電車整車動(dòng)力單元由動(dòng)力電池控制模塊（BPCM），電源轉(zhuǎn)換模塊（IDCM），純電總成，整車控制模塊（VCU），電機(jī)控制模塊（IPU）等組成，采用新的動(dòng)力單元后，原整車控制器不能滿足工作需求，需要替換。新的整車控制器需重新進(jìn)行功能定義，不僅要兼容原VCU所控制電氣部件，包括與車身控制模塊（BCM），車身穩(wěn)定模塊（ESP）等電器單元，還要兼容高壓電氣部件控制。使它們之間的信號(hào)能在Can總線上相互通訊，原車控制器的功能受整車控制器控制（VCU）。比如車輛防盜，CRC校驗(yàn)等。

圖3 電器控制架構(gòu)

整車控制器軟件通常采用MATLAB Simulink可視化和模塊化開發(fā)，先建立控制模型，待軟件調(diào)試成功，之后生成可執(zhí)行代碼刷進(jìn)整車控制器（VCU）中。軟件與純電總成先在動(dòng)力總成臺(tái)架上完成初始性能標(biāo)定和功能性測(cè)試后。將在整車上繼續(xù)調(diào)試驗(yàn)證，經(jīng)過與各電氣模塊通訊調(diào)試，最終完成整車新控制軟件。

圖4 控制策略架構(gòu)

1.4 白車身開發(fā)

受成本的影響，目前國(guó)內(nèi)常見的騾子車車身開發(fā)方案主要有兩類，一類是利用現(xiàn)有車型的白車身改制，通常會(huì)使用兩個(gè)白車身按照加長(zhǎng)或縮短的設(shè)計(jì)方案，在其中一臺(tái)車輛繪制定位基準(zhǔn)線，以此為基準(zhǔn)，在另外一臺(tái)車輛移動(dòng)基準(zhǔn)線，達(dá)到加長(zhǎng)或縮短的目的。然后對(duì)車輛進(jìn)行切割，拼裝，加固，焊接等工藝后，完成一個(gè)全新車型的白車身開發(fā)。該方法的特點(diǎn)是周期短，成本低。適用于改型不大，可借鑒性多的車型。

圖5 同平臺(tái)改制

另一種方案是利用車身軟模開發(fā)，主要是對(duì)車型數(shù)據(jù)小范圍設(shè)計(jì)變更，并沿用上/下車體搭接件，開發(fā)與上車體對(duì)應(yīng)的下車體軟模，再利用柔性工裝完成拼焊工作，完成全新騾子車白車身的開發(fā)。該方法的特點(diǎn)是周期長(zhǎng)，成本高，車身精度較高，受原車型束縛小，但是可以對(duì)下車體設(shè)計(jì)及工藝進(jìn)行驗(yàn)證，后期零部件可以做到同步開發(fā)，一致性好，匹配度高。適用于全新車型的開發(fā)。

2 改制新方法應(yīng)用

2.1 車身強(qiáng)度控制方法應(yīng)用

汽車在工作中經(jīng)常處于高速、頻繁的震動(dòng)狀態(tài)下，所以車身改制對(duì)車身強(qiáng)度提出了更高的要求，既要滿足尺寸要求，又要在最大程度上保留鈑金材料的力學(xué)性能。在需求和成本相互制約下，通常會(huì)使用同平臺(tái)白車身作為改制基礎(chǔ)車型，將兩個(gè)車身整體切割后再進(jìn)行拼接搭焊已達(dá)到軸距加長(zhǎng)或縮短的目的。車身強(qiáng)度控制主要包括對(duì)車身切割處的縱梁，上側(cè)圍邊梁，下側(cè)圍邊梁，車頂橫梁，底板等使用同車鈑金改制件，通過精準(zhǔn)焊接，完成車身強(qiáng)度加強(qiáng)，確保車身整體可以承受實(shí)際道路的耐久強(qiáng)度。同時(shí)對(duì)車身需要精細(xì)填磨，重做油漆，保證整車密封性。

圖6 車身強(qiáng)度控制

2.2 制動(dòng)系統(tǒng)改制方法應(yīng)用

在實(shí)際改制過程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)各種干涉問題比如新純電動(dòng)力總成與原車機(jī)械助力泵殼體干涉，為了增大前艙可移動(dòng)空間，會(huì)選擇更換或改制助力泵，新的方案實(shí)施后通常會(huì)導(dǎo)致助力泵后端推桿與剎車踏板距離存在偏差，所以要測(cè)量原機(jī)械助力泵安裝面到推桿末端的長(zhǎng)度，并對(duì)新助力泵推桿的長(zhǎng)度進(jìn)行加長(zhǎng)或縮短。

制動(dòng)管路是非常重要的，新動(dòng)力總成與ESP總成干涉且更換助力泵后助力泵出油端到ESP進(jìn)油端接口大小發(fā)生變化，由原來的1/4規(guī)格變成5/16規(guī)格。所以不僅需要調(diào)整ESP安裝位置，還需要重新制作助力泵出油端到ESP進(jìn)油端之間的制動(dòng)管，由此進(jìn)一步增大前艙可動(dòng)力總成的移動(dòng)空間。因制動(dòng)管路涉及駕駛安全，根據(jù)制動(dòng)管設(shè)計(jì)要求，泄露測(cè)試的要求是在1Mpa下進(jìn)行的。所以制動(dòng)管采用1/4管與5/16管嵌套并使用激光焊接封口，以達(dá)到制動(dòng)管設(shè)計(jì)要求。

圖7 助力泵改制

圖8 制動(dòng)管改制

2.3 快速成型件方法應(yīng)用

在汽車制造領(lǐng)域，沖壓件是最常見的零件加工方式，沖壓件是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的快速成形加工方法。在騾子車零部件改制過程中，往往就會(huì)出現(xiàn)沖壓件模具滯后的難題，如果不及時(shí)解決，項(xiàng)目必然會(huì)延遲交付，所以有必要嘗試新的制造方案。

在分析沖壓件的數(shù)據(jù)數(shù)模后，可以發(fā)現(xiàn)其存在一定的規(guī)律，通過分析軟件可以將沖壓件展平，測(cè)量出關(guān)鍵位置的尺寸，再通過機(jī)加的方式，也可以快速地加工出對(duì)應(yīng)的零件。

圖9 沖壓件制作

2.4 特殊鈑金件設(shè)計(jì)制作方法應(yīng)用

在改制過程中，很多鈑金件由于形狀特殊且數(shù)量單一，不適用機(jī)械加工設(shè)備完成加工。比如車身加長(zhǎng)后，用于安裝后車門的支撐點(diǎn)要發(fā)生移位，需要制作新鈑金總成件用于安裝后車門。由于車門安裝點(diǎn)在B柱上，所以需要制作與原車B柱形狀相吻合且不干涉的鈑金總成件。這種的鈑金件就非常特殊，形狀及結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，只能采用手工方式制作。這種情況在改制過程中很常見，不僅考驗(yàn)鈑金改制方案設(shè)計(jì)水平，也考驗(yàn)技能人員的鈑金制作水平。

圖10 鈑金件制作

3 總結(jié)

使用傳統(tǒng)燃油汽車改制為純電汽車，可以極大地縮短開發(fā)周期。自主設(shè)計(jì)完成全新車型的騾子車，是對(duì)團(tuán)隊(duì)歷年技術(shù)沉淀和工程經(jīng)驗(yàn)積累的考驗(yàn)，其成功實(shí)施有利于增強(qiáng)自主創(chuàng)新的信心，同時(shí)也向其他企業(yè)提供了一個(gè)成功的示范和騾子車試制的模板。有利于相關(guān)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品盡快地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

[1] 朱永萍,黎志梅,程娟.騾子車低成本化車身件改制實(shí)例分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展, 2014,000(006):43-46.

[2] 白寧山,侯鎖軍,趙向陽(yáng),等.燃油汽車改純電動(dòng)汽車的實(shí)踐研究[J]. 時(shí)代農(nóng)機(jī),2018,000(001):134-135.

[3] 尚偉,金賢鎮(zhèn),陳鴻運(yùn).正向開發(fā)過程中總布置設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[J].汽車工程師,2017, 000(008):13-16.

[4] 劉尚龍,孫鳳梅,楊夏等.淺談動(dòng)力總成騾子車開發(fā)方法[J].汽車科技,2016(5):55-59.

Development of EV mule car and application of new method

Luo Hongping, Liu Jiang, He Zhiyuan, Huang Ying

（Gac Fiat Chrysler Automobile Co. Ltd., Hunan Changsha 410100）

We can analyze the possibility when modeifing the gas-vehicle to EV by comparing the structure difference of this vehicles. It is lower cost source and shorter updated time when using existing gas-vehicle modefied to mule EV. Studing the power-train of gas-vehicle and EV, we also can design the vehicle modified plant, In the next text, we will describe the common modefied content and newly usefull methods, then it is can extended to the same vehicle platform in development period.

Electric vehicle; Mule car; Powertrain; Reform

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.022

U469.7

A

1671-7988(2021)07-66-04

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羅紅平，本科，中級(jí)工程師，就職于廣汽菲亞特克萊斯勒汽車有限公司，研究方向：動(dòng)力機(jī)械。