新能源汽車底盤設(shè)計方向探析

張昊

北京現(xiàn)代汽車有限公司技術(shù)中心 北京市 101300

1 引言

隨著環(huán)保意識的增強，新能源汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在設(shè)計新能源汽車時應(yīng)用了很多的新興理念和技術(shù)，特別是汽車底盤部分，屬于核心設(shè)計部位，對汽車的整體性能起著關(guān)鍵性的作用。為了使新能源汽車能夠更好的發(fā)展，相關(guān)人員一定要加強研究底盤的設(shè)計方向和技術(shù)，不斷提高技術(shù)水平。

2 新能源汽車的概述和汽車底盤的重要性

2.1 新能源汽車的概述

普通汽車主要是利用汽油或柴油來運行，而新能源汽車和普通汽車相比，使用的動力能源不一樣，是利用液化石油氣、壓縮氣罐或太陽能等可再生清潔能源，更加的環(huán)保。對汽車行業(yè)來說，新能源汽車的興起屬于革命性的創(chuàng)造，使企業(yè)獲得了更大的經(jīng)濟收益，而且促進了社會科技水平的不斷提升。同時，新能源汽車?yán)眯滦偷沫h(huán)保材料，降低了污染物的排放量。我國正在大力研究新能源汽車，但在設(shè)計上還需要進一步改進和創(chuàng)新，使其更加成熟。

2.2 汽車底盤的重要性

在行駛過程中，由于受到不同路況的影響汽車的底盤極易被損壞。在汽車的各個結(jié)構(gòu)中，除輪胎外底盤距離地面最近，當(dāng)遇到惡劣路況時底盤極易被刮傷，底盤如果長時間處于陰暗潮濕環(huán)境中，很多化學(xué)物質(zhì)會黏連到底盤上，容易導(dǎo)致底盤銹腐脫落，不僅會影響整體外觀，還會影響汽車的正常行駛，同時還會對其他構(gòu)件帶來一定的威脅，使汽車的使用性能受到影響，進而帶來安全隱患，還會減少汽車的使用壽命。所以，在設(shè)計汽車時一定要加強對底盤的設(shè)計。

3 新能源汽車底盤的創(chuàng)新設(shè)計

3.1 滑板式底盤

在對新能源汽車進行創(chuàng)新設(shè)計時，要重視底盤設(shè)計，是關(guān)鍵內(nèi)容之一。和普通汽車相比，新能源汽車在設(shè)計上有許多不同，在設(shè)計底盤時要詳細(xì)分析汽車的實用性與使用性能，同時在研究、設(shè)計與完善中要投入很多的人力、物力、財力和時間，特別是新能源汽車的零部件上有許多困難，設(shè)計經(jīng)驗也不足。如果對底盤設(shè)計進行了創(chuàng)新，就能接著進行整體性規(guī)劃，進而充分體現(xiàn)出底盤的優(yōu)質(zhì)性能。在對新能源汽車底盤進行設(shè)計時，滑板式底盤屬于一大創(chuàng)新，核心理念在于鋁制滑板式底盤，具體非常多的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

第一，給車身設(shè)計更大的自由度。平面式底盤與平面式車身之間相互獨立，給車身造型的設(shè)計提供了更大的自由空間。

第二，很強的操控性。底盤上安裝了所有的核心系統(tǒng)，使汽車的重心得到降低，增強了操控性。

第三，較高的安全性能。設(shè)計汽車底盤時，使前后配重保持1：1，符合碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)，一旦出現(xiàn)磕碰，底盤可以汲取巨大的沖擊力，從而防止乘客艙由于激烈碰撞而出現(xiàn)內(nèi)陷。

第四，簡化制造與維護工作。底盤依據(jù)的是全體化設(shè)計理念，集成度很高，只需很少的零部件，而且降低了制造和裝卸工藝的復(fù)雜性。

滑板式底盤的設(shè)計方式雖然有很多優(yōu)勢，但使用范圍比較少，只適用于燃料電池汽車。同時，利用非機械底盤控制的形式，對線傳操控方面的技術(shù)有很大的依賴性。

3.2 電池組的布置

油箱的能量密度遠(yuǎn)大于電池組的。50L汽油能讓汽車跑大約500km，特斯拉汽車的電池續(xù)航也可達到500km，而電池重量有0.9t。因此，要盡量在底盤上布置電池組，但以平鋪方式會減小車內(nèi)的空間。為了解決這個問題，可以改變座椅的角度位置等參數(shù)，但會降低用戶的駕駛體驗感，因此要合理設(shè)計座椅的擺放。另外，還要特別注意安全性能。要和乘坐者之間隔絕，而且要盡量分散擺放電池組，這樣可以使車內(nèi)的活動空間變大，給駕駛員更好的駕駛體驗。同時，分散放置的電池組之間的接觸面積比較小，能夠避免反復(fù)摩擦或碰撞帶來的危險。此外，當(dāng)其中的一些電池出現(xiàn)故障時，不會對其他電池的使用造成影響，汽車仍然能夠繼續(xù)行駛。

3.3 底盤輕量化

新能源汽車電池的重量占全車總重量的30%，其他的是車身和配件，因此，為了提升新能源汽車的性能與能源效率要使底盤輕量化。在設(shè)計過程中，要積極采用先進的技術(shù)和材料，不斷改進和完善結(jié)構(gòu)。一般情況下，可以改變尺寸、形狀或選擇空心結(jié)構(gòu)來降低零件質(zhì)量。同時，要盡量選擇鋁合金和鎂合金來代替鋼質(zhì)材料，這樣可以降低質(zhì)量，也可以引進熱成形等新型方法降低零件質(zhì)量。

3.4 底盤設(shè)計中材料的應(yīng)用

3.4.1 汽車底盤設(shè)計中對TRIP鋼材料的應(yīng)用

在設(shè)計新能源汽車的過程中，底盤系統(tǒng)也會用到TRIP鋼材料。目前，在小型汽車?yán)颰RIP鋼材料的應(yīng)用比較少，特別是底盤設(shè)計里不會選擇TRIP鋼材料。但TRIP鋼材料具有較高的穩(wěn)定性、可塑性以及強度，并且耐腐蝕性也較強。所以，在底盤設(shè)計中可以合理應(yīng)用TRIP鋼材料。在新能源汽車設(shè)計中TRIP鋼材料的應(yīng)用比較普遍，通過實踐也說明了TRIP鋼材料和新能源汽車非常契合，還能大大提升環(huán)保性能。

3.4.2 汽車底盤設(shè)計中對三聚磷酸鋁的應(yīng)用

在設(shè)計新能源汽車的過程中，一定要特別關(guān)注底盤的設(shè)計，汽車底盤涵蓋了汽車的核心部件與信息通，它對整個汽車的性能起著非常重要的作用，因此在設(shè)計底盤時要確保各零件具有較高的質(zhì)量。使用汽車的過程中，底盤系統(tǒng)會受到生物菌侵蝕、雨水侵蝕或者其他物質(zhì)腐蝕，在這些外力的影響下底盤系統(tǒng)的內(nèi)部零件容易被磨損或腐蝕，從而對汽車的整體性能帶來極大的影響，這樣汽車在運行過程中就容易不穩(wěn)定。為了防止底盤系統(tǒng)被磨損，可應(yīng)用三聚磷酸鋁材料。三聚磷酸鋁材料的抗腐蝕性很強，可以對底盤系統(tǒng)起到良好的保護作用，從而防止底盤系統(tǒng)受到腐蝕，提升汽車的整體穩(wěn)定性。

4 新能源汽車底盤設(shè)計方向的建議

4.1 優(yōu)化汽車底盤系統(tǒng)

在設(shè)計新能源汽車底盤時要不斷優(yōu)化系統(tǒng)，具體要考慮以下幾個問題。應(yīng)用汽車底盤設(shè)計平臺，即在設(shè)計底盤時，包括底盤設(shè)計的構(gòu)架和各子系統(tǒng)都要保持不變。同時，需要取消傳統(tǒng)發(fā)動機，利用新型的傳動系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車底盤子系統(tǒng)要在原有構(gòu)架的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際需求進行科學(xué)調(diào)整。例如，在設(shè)計底盤時，要保留下子系統(tǒng)的設(shè)計方案，并取締具有不良影響的發(fā)動機。所以，在設(shè)計汽車底盤時，除了要調(diào)整構(gòu)架，還需要安裝真空動力泵，這樣可以改善真空源。另外，還需要改變新動力系統(tǒng)的減速器接口。當(dāng)將子系統(tǒng)的零部件全部設(shè)計好后，需要對懸置系統(tǒng)應(yīng)用CAE分析的方法，這樣可以有效降低汽車系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的噪音，提高用戶的舒適性。

4.2 增加技術(shù)投入，增強自主創(chuàng)新能力

目前，我國在新能源汽車領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的成績，但在汽車底盤設(shè)計方面還是偏向于改制，整體的創(chuàng)新效率比較低。對大部分企業(yè)來說，技術(shù)的研發(fā)周期比較長，并且前期需要很大的投入，而回收周期又長，所以很多企業(yè)都不愿把精力放到技術(shù)研發(fā)上，只是采取模仿或直接進口的形式來生產(chǎn)，并利用這種短期模式增加企業(yè)的市場占有率，由于企業(yè)缺乏創(chuàng)新意識，在設(shè)計底盤過程中很難擺脫傳統(tǒng)構(gòu)架，只是在舊式汽車設(shè)計的維度內(nèi)進行改進，這樣會嚴(yán)重制約新能源汽車底盤設(shè)計的快速成長。同時，也會讓新能源汽車底盤的設(shè)計工作進入核心技術(shù)受制于人，并且自主性比較差的劣勢局面中。所以，為了優(yōu)化新能源汽車底盤的設(shè)計方案，促進新能源汽車領(lǐng)域長遠(yuǎn)的發(fā)展，一定要增加相關(guān)的技術(shù)投入，并增強企業(yè)和人員的自主創(chuàng)新能力，從舊理念、舊思維以及舊制度中跳躍出來，以新的設(shè)計思想來設(shè)計汽車的底盤，從而推動新能源汽車設(shè)計良好發(fā)展。

5 結(jié)語

隨著人們對環(huán)境保護的日益重視，各行業(yè)都開始提倡并在生產(chǎn)中加入環(huán)保理念，汽車行業(yè)也是如此。為了降低對環(huán)境的污染，各國都在積極研制和設(shè)計新能源汽車。在設(shè)計過程中汽車底盤是核心部位，關(guān)系到企業(yè)的整體性能和實用性。然而，在底盤的設(shè)計中還存在一些問題限制其發(fā)展，相關(guān)人員一定要認(rèn)識到底盤設(shè)計的重要性，并加強創(chuàng)新，不斷提高汽車底盤的安全性和可靠性。