淺析汽車平臺安全性能開發(fā)策略

方取玉，沈光勇

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241000）

引言

“平臺化”車型開發(fā)已成為全球各大車企在產(chǎn)品開發(fā)中最流行、最高效的開發(fā)策略，它的提出和實施引領了近十幾年汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展?！捌脚_化”的優(yōu)勢主要體現(xiàn)：通過大幅度削減生產(chǎn)規(guī)模，設計研發(fā)、生產(chǎn)制造等成本，提升產(chǎn)品競爭力；車企內(nèi)部稽核所有品牌產(chǎn)品都可以通過“平臺化”戰(zhàn)略共享先進的技術(shù)，提高整體產(chǎn)品的科技實力；“平臺化”戰(zhàn)略可幫助車企在最短的時間內(nèi)高效地拓展車型種類，快速應對市場不斷變化的需求[1]。而作為中國品牌奇瑞汽車，先后也推出了T1X、M1X、A3X和M3X等四大平臺，展示了其在全新車型正向開發(fā)領域的技術(shù)積累、研發(fā)體系建設。奇瑞汽車四大平臺在構(gòu)架尺寸、柔性帶寬兩大核心競爭優(yōu)勢下，實現(xiàn)了車型整車安全性、舒適性、經(jīng)濟性的卓越性能，真正地做到和合資車型有對標的“資本”。

1 研究背景

根據(jù)公司的平臺規(guī)劃，要求基于某平臺打造5款產(chǎn)品，包括短軸距版、長軸距版、七座版、新能源車型和多功能商旅車型（如圖 1）。支持不同軸距車型開發(fā)，軸距范圍可在2560-2800mm之間，覆蓋A級-B級SUV產(chǎn)品。其離地間隙可在145-190mm之間調(diào)節(jié)。對于平臺打造的每款車型安全性能要求全覆蓋，必須滿足中國、歐洲市場法規(guī)和NCAP[2]五星級等相關(guān)目標市場要求。

圖1 某平臺規(guī)劃圖

2 研究策略

2.1 開發(fā)范圍

根據(jù)公司某平臺開發(fā)要求，其安全性能開發(fā)范圍主要涉及三大架構(gòu)，即車身平臺架構(gòu)、布置架構(gòu)和安全部件架構(gòu)。

車身平臺架構(gòu)，一般分為前艙總成、前地板總成、后地板總成和前后端模塊總成等四大模塊總成。其開發(fā)目標要求，不僅要滿足安全性能等目標要求外，還需要增加零部件模塊化，降低費用，縮短開發(fā)周期。

布置架構(gòu)，主要分為艙室和機械布置（前艙與下部車身各系統(tǒng)的布置和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)）、人機布置（乘員 H點到腳踝跟點、方向盤中心點等）和空間尺寸布置（平臺車型尺寸空間）等。

安全部件架構(gòu)，主要涉及主動安全相關(guān)的底盤架構(gòu)（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)支持ACC、LKA、PAS等輔助系統(tǒng)功能擴展，和制動系統(tǒng)支持AEB、ACC、PAS等輔助系統(tǒng)功能擴展等）和電器網(wǎng)絡架構(gòu)（CAN通訊網(wǎng)絡支持AVM、LDW、BSD、LKA、AEB、ACC、PAS等輔助系統(tǒng)），和被動安全相關(guān)的座椅骨架系統(tǒng)、安全帶系統(tǒng)及氣囊發(fā)生器系統(tǒng)等。

2.2 工作流程

為確保生產(chǎn)出的產(chǎn)品可以切實滿足消費者對功能和品質(zhì)需求的產(chǎn)品，公司采用“V字型”正向開發(fā)流程，使得企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)平臺化、規(guī)?；\作，通過車型平臺沿用，實現(xiàn)持久的高品質(zhì)、低成本開發(fā)優(yōu)勢，也可使消費者獲得高性價比的產(chǎn)品。

承接公司“V字型”正向開發(fā)流程，制定某平臺安全性能開發(fā)流程（如圖2），主要分為三個階段，即平臺概念設計、平臺工程開發(fā)和平臺工程驗證。

圖2 某平臺安全性能開發(fā)流程圖

2.3 目標要求

根據(jù)公司某平臺開發(fā)指令，安全性能目標分解指標共約69個，包含：車體結(jié)構(gòu)加速度要求（最大加速度峰值、G1、G2和速度歸零時刻等）、前圍板侵入量要求（前縱梁根部區(qū)域、踏板安裝區(qū)域、動總最后端硬點區(qū)域、轉(zhuǎn)向管柱末端區(qū)域等）、前艙結(jié)構(gòu)和空間布置要求（如圖 3）、地板總成結(jié)構(gòu)布置和設計要求、電器系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、動總系統(tǒng)、行人保護空間布置要求和人機布置要求等。

圖3 前艙布置要求圖

2.4 工作思路

根據(jù)安全性能分解的目標要求，運用CATIA、CAE和試驗等開發(fā)工具，對平臺開發(fā)范圍內(nèi)所涉及的三大架構(gòu)進行布置、設計、分析和驗證等工作，直至其滿足目標開發(fā)要求。

車身平臺架構(gòu)，主要分為前艙總成、前地板總成、后地板總成和前后端模塊總成。對于平臺安全性能開發(fā)，最關(guān)鍵部位為前艙總成平臺化設計（受限篇幅內(nèi)容，本節(jié)只談前艙總成平臺化工作思路）。

圖4 前艙總成平臺化

前艙總成平臺化開發(fā)的最大難點是要兼容不同動總配置、整備質(zhì)量、整車尺寸等對安全性能的影響。理論上，車身平臺化設計必須依據(jù)高標準要求進行開發(fā)設計，同時做好低標準要求的設計保護[3]。如何在設計過程中，既要考慮平臺車型的低成本、短周期，最大限度的共用性，又需要進行模塊化設計搭建車身平臺架構(gòu)。即在模具、夾具等工藝不變的情況下，通過材料等級和料厚的調(diào)整， 局部刪除或增加部件來滿足平臺各車型的安全性能目標要求（如圖4）。

2.5 驗證工作

某平臺安全性能開發(fā)驗證工作，運用 CATIA、CAE和試驗等開發(fā)工具，依據(jù)平臺安全性能開發(fā)目標要求，進行各維度（零部件級、系統(tǒng)級和整車級）相關(guān)分析、對標、優(yōu)化和試驗驗證等工作，直至滿足開發(fā)目標要求。其中，整車級試驗驗證采用主導車型（即基本型）半軟模車（下部車身采用軟模），其他車型均運用CAE和臺架試驗手段進行驗證。

圖5 某平臺安全性能開發(fā)驗證圖

3 結(jié)論

平臺安全性能開發(fā)，需要在全面掌握安全性能開發(fā)設計的要點基礎上，將平臺化的特殊要點匯入設計思路中予以指導設計。結(jié)合各平臺開發(fā)指令，主要涉及：目標市場、生命周期、平臺車型、動總信息、重量信息及安全性能要求等，進行相關(guān)目標分解、開發(fā)策略及開發(fā)驗證等工作，要以最大限度的共用（如：工藝）來設計開發(fā)，不僅可以大幅度的縮短開發(fā)周期，也大大地降低了開發(fā)成本，提升產(chǎn)品競爭力。

參考文獻

[1] 抄佩佩,沈斌.簡述跨國車企“平臺化”車型開發(fā).[J]汽車維修與保養(yǎng),2013 年,第七期∶68-70 頁.

[2] C-NCAP 2018版評價規(guī)則.天津∶中國汽車技術(shù)研究中心C-NCAP管理中心.

[3] 鞠曉峰.車身平臺化開發(fā)策略研究.設計·計算·研究, 2012年,第2期.