增程式純電動(dòng)車地板的設(shè)計(jì)

劉艷偉　劉寧　呂征　苑振興

摘 要:隨著汽車應(yīng)用及能源的發(fā)展,混合電動(dòng)汽車受到足夠的關(guān)注。本文將增程式純動(dòng)力電動(dòng)汽車的地板設(shè)計(jì)成獨(dú)特的方形地板,便于增程式純電動(dòng)車室內(nèi)總體布置和電池的放置。

關(guān)鍵詞:地板增程式純電動(dòng)車電池

中圖分類號(hào):U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(c)-0040-02

1 引言

目前,世界上各種汽車的保有量已超過(guò)10億輛,每年新生產(chǎn)的各種汽車約3000萬(wàn)輛,按平均每輛汽車年消耗10～15桶石油及石油制品計(jì)算,汽車的石油消耗量每年達(dá)到60～70億桶,占世界石油產(chǎn)量的一半以上,石油資源的開(kāi)采每年達(dá)到幾十億噸。2050年預(yù)計(jì)全球汽車保有量達(dá)到30億輛,那時(shí)按100億人算,每一千人300輛汽車,如果保持目前石油消耗總量不變,同時(shí)二氧化碳降低50%以滿足溫控兩度的目標(biāo),單車的石油消耗必須降低四倍,二氧化碳排放要降低6倍,也就是說(shuō)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車漸進(jìn)式的技術(shù)改進(jìn)沒(méi)法滿足這一目標(biāo),需要汽車行業(yè)進(jìn)行革命性的變革來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境、能源系統(tǒng)的挑戰(zhàn)[1]。

在汽車行業(yè)中,電動(dòng)汽車是目前對(duì)環(huán)境污染最小的,電動(dòng)汽車運(yùn)行中沒(méi)有排放污染,以核能、太陽(yáng)能、水力、風(fēng)能等能源發(fā)電對(duì)大氣污染也會(huì)很小,并且電動(dòng)汽車具有低噪聲、低熱輻射、易操縱等優(yōu)點(diǎn),人們對(duì)電動(dòng)汽車寄予很大的期望。但是由于電動(dòng)汽車的核心技術(shù)—電池技術(shù)的制約,電池組價(jià)格昂貴、壽命有限等問(wèn)題導(dǎo)致電動(dòng)汽車的造價(jià)很高,充電站的建設(shè)投資巨大并且電動(dòng)汽車的續(xù)航能力差,無(wú)法得到大范圍的推廣。電動(dòng)汽車目前無(wú)法滿足人們的期望,所以人們的注意力轉(zhuǎn)向混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。

混合動(dòng)力車型是指裝有兩種動(dòng)力源,采用復(fù)合方式驅(qū)動(dòng)的汽車。車載動(dòng)力源有很多種:燃料電池、太陽(yáng)能電池、蓄電池、內(nèi)燃機(jī)機(jī)組等。目前,按照兩種不同的能量的搭配比例不同,混合動(dòng)力車輛分為四類:一、微混合也稱“起-?；旌稀?這種混合動(dòng)力系統(tǒng),電機(jī)僅作為內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)機(jī)；二、輕混合也稱輔助驅(qū)動(dòng)混合,與微混合相比,這種混合增大了電池的功率比例,減少內(nèi)燃機(jī)的功率比例；三、插電式混合,插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)接入家用電源為系統(tǒng)中配備的充電電池充電,充電后可僅憑充電電池作為電動(dòng)汽車行駛；四、全混合動(dòng)力系統(tǒng),是指可以使用汽油引擎或電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛也可以同時(shí)使用兩種動(dòng)力的汽車。并且在充電電池的剩余電量用完后,通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī),利用由此產(chǎn)生的店里為蓄電池充電?；旌蟿?dòng)力汽車一般有內(nèi)燃機(jī)和蓄電池共同驅(qū)動(dòng),這種混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)與電力電源的有效互補(bǔ)。在電池電量充足的前提下完全可以采用純電動(dòng)模式,節(jié)約能源、減低污染；將減速、剎車時(shí)的能力消耗轉(zhuǎn)化為電能,混合動(dòng)力汽車能量利用率比傳統(tǒng)汽車高30%左右,節(jié)油率達(dá)到20%～40%,污染排放減少將近一半[2][3]。

2 地板的組成與作用

車身地板是車身的重要部分之一,車身的骨架直接或間接的焊在車身地板上,車身地板的強(qiáng)度和剛度不僅影響它自身還會(huì)影響到整車的使用壽命及行車安全,車身地板設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整車的安全性能,并且由于地板的工作環(huán)境比較惡劣所以地板結(jié)構(gòu)防振、隔音、防腐等性能要求很高。地板一般有三部分組成,前地板總成、中地板總成和后地板總成。

2.1 前地板總成

前地板總成支撐著駕駛室及駕駛員,同時(shí)承受汽車運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的載荷、振動(dòng)、沖擊和扭矩等。在碰撞時(shí),車身前部結(jié)構(gòu)要吸收80%的能量,主要分配給縱梁、地板中的門(mén)檻和位于其間的左右前地板加強(qiáng)件,門(mén)檻用來(lái)將側(cè)向力傳遞給地板各梁構(gòu)件,中通道前延伸件將接受側(cè)向力,防振地板發(fā)生皺折。圖1為前地板總成圖。

2.2 中地板總成

中地板總成連接前地板與后地板,主要起到前地板地板與后地板的過(guò)渡作用,對(duì)車身的模態(tài)、側(cè)碰性能有一定的影響,在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)消除或減弱中地板振動(dòng)問(wèn)題；中地板的前端結(jié)構(gòu)對(duì)側(cè)面碰撞有一定的輔助作用。此外,中地板的另一個(gè)主要功能就是安裝相關(guān)的零件,如:后排座椅、兒童座椅、后排安全帶、郵箱、線束等。圖2為中地板總成分解圖。

2.3 后地板總成

后地板總成支撐著行李箱部分,大部分車型會(huì)在此處布置備胎槽放置備胎。后地板總成對(duì)汽車后碰有著重要的作用,在后碰中首先通過(guò)后保險(xiǎn)扛緩沖進(jìn)行有效能量吸收,然后將剩余能量均勻分解并傳遞到車身后地板總成中,防止變形侵入損壞郵箱,對(duì)油箱起到了重要的保護(hù)作用。圖3為后地板總成分解圖

3 增程式純電動(dòng)車地板設(shè)計(jì)

增程式純電動(dòng)汽車是電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩種動(dòng)力的混合,因此增程式混合電動(dòng)汽車地板也需要承載電池的作用,但是它的電池?cái)?shù)量與純電動(dòng)汽車電池?cái)?shù)量相比較少了很多。如果采用純電動(dòng)汽車那種懸掛式,放置在整個(gè)地板的下面,為了保證地盤(pán)的一定高度迫使整個(gè)地板提高,對(duì)整個(gè)車身結(jié)果設(shè)計(jì)及室內(nèi)布置帶來(lái)了很大的麻煩。

增程式純電動(dòng)車的電池?cái)?shù)量并不多,所以在本文中將傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)后地板圓形備胎槽位置改制成方形來(lái)放置電池,前中地板基本和普通內(nèi)燃機(jī)地板設(shè)計(jì)理念相差不多,這樣就只是簡(jiǎn)單的線路布置不需要去將整個(gè)地板提高,而且電池的工作環(huán)境得到了改善,圖4是本文設(shè)計(jì)增程式純電動(dòng)車的地板總成圖。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙云.電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)布置及設(shè)計(jì)[J].汽車電器,2006,6:4-11.

[2] 陳全世,楊宏亮,田光宇.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)分析[J].汽車技術(shù),2001,9:6-11.

[3] 馬旭.混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)、原理及發(fā)展前景研究分析[J].中國(guó)科技縱橫,2010,22:6-8.

[4] 徐曉瑜,郭永進(jìn).電動(dòng)低速汽車車身結(jié)構(gòu)剛度約束拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2010,26(2):110-113.

[5] 彭紅濤,李錚,朱禹,等.關(guān)于我國(guó)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和一些思考[J].汽車科技,2009,9:1-4.