日產汽車公司的通用模塊化平臺策略

【日】 山本浩義

關鍵詞：整車開發(fā);平臺;整車計劃

0 前言

日產汽車公司于2013年推出了首款基于通用模塊化平臺（CMF）（圖1）“4+1大型模塊”路線而開發(fā)的車型—T31型奇駿（X-Trail）。從2009年起，日產汽車公司就已開始進行CMF平臺項目的研發(fā)，并逐步將這種方法推廣到B級車的開發(fā)進程中。目前，日產汽車公司正向第2代C級車的CMF平臺及純電動汽車（EV）的專用平臺方向發(fā)展。

日產汽車公司的平臺化戰(zhàn)略從2003年開始正式實施。20世紀80年代中期，日產汽車公司曾提出過建立車型平臺、區(qū)分固定部分/變動部分、基礎車型和改型車等構想，還開展了針對集成設計的概念及體系結構等方面的技術研討，但都沒有形成體系化的平臺。目前，日產汽車公司主要以CMF平臺為中心，并將其作為1項支撐公司商品/商務的技術戰(zhàn)略，不斷地完善和更新。

當今國際市場變化瞬息萬變、競爭日趨激烈，尤其是汽車行業(yè)。在無法預測未來產品發(fā)展的情況下，如何制定“商品基礎=平臺”的戰(zhàn)略就顯得非常關鍵。本文將通過具體的實例對日產汽車公司的CMF平臺戰(zhàn)略及未來所面臨的挑戰(zhàn)進行介紹。

1 日產汽車公司CMF平臺的特點

1.1 平臺的范圍

日產汽車公司的平臺包含了除整車造型部分以外的4個硬件架構（發(fā)動機艙、前側下車體、中后部下車體、座艙），再加上1個電子平臺的電子電氣架構，一共五大要素（即“4+1大型模塊”）構成。研發(fā)人員通過對這五個部分進行優(yōu)化組合，構建了日產汽車公司的平臺戰(zhàn)略（圖2）。

CMF平臺涉及的范圍包括了車體框架、儀表盤、腳底板、底盤零部件、燃油系統(tǒng)、電瓶等動力源，進排氣系統(tǒng)、駕駛位置（含座椅框架、空調單元及轉向系統(tǒng)、儀表盤非造型部位等）及電子電氣架構（圖3）。日產汽車公司早在2009年開始進行CMF平臺企劃時，就制定了包含電子電氣架構的商品戰(zhàn)略，并明確了以最少的投資和成本來使商品使用價值最大化的商務戰(zhàn)略。這樣就可以把公司相關技術與商品一起投放到市場，為公司的發(fā)展作出貢獻。

1.2 五大要素的構成

該平臺由以下幾個部分組成：（1）具有CMF平臺通用接口規(guī)則的大型模塊，如以B級車為主的CMF-B平臺，以C級車為主的CMF-CD平臺;（2）決定這些接口規(guī)則或布置規(guī)則的零部件，如碰撞、生產和裝備空間或擺動空間，以及熱、水、電磁場等的周邊環(huán)境等。

在這4個硬件大型模塊中，CMF-B平臺和CMFCD平臺兩者之間基本上不會超越各自的級別界限，但由于具備了通用的接口規(guī)則，日產汽車公司可以在零部件層面突破CMF平臺的限制，追求更高的通用化或者系列化水平。

無論是CMF-B平臺還是CMF-CD 平臺，雷諾-日產聯(lián)盟進行了超過200萬臺生產規(guī)模的預測，但在某些生產地區(qū)仍然出現(xiàn)了產量不足的情況。因此，為了實現(xiàn)全球各地區(qū)的商業(yè)盈利，日產汽車公司需要突破中大型模塊和零部件之間的接口及布置要求的限制，實現(xiàn)CMF平臺范疇內零部件的通用化，達到更高的通用化。此外，各地區(qū)現(xiàn)有的零部件庫存實現(xiàn)最大化也非常重要。

1.3 平臺戰(zhàn)略和商務的關系

成立平臺戰(zhàn)略的最重要的因素之一就是要確立符合商品/商務戰(zhàn)略平臺的覆蓋范圍。具體而言，就是基于CMF-B平臺及CMF-CD 平臺，公司根據整車的尺寸、搭載的動力總成、目標市場、車型、用途及銷售價格等不同因素，確定整車整備質量等參數(shù)的范圍，再結合公司中長期的商品/商務戰(zhàn)略作出決策。

就車輛技術性能而言，雖然車體構造、底盤等下車身屬于CMF平臺的一部分，汽車制造廠商能夠直接制造出每個車型的專用模塊確實更為理想，但是這樣將會大幅增加制造成本，公司的整體商務戰(zhàn)略也無法實現(xiàn)。因此，1個平臺能夠覆蓋多少產量及變型產品，對公司的商務戰(zhàn)略來說非常重要。換而言之，公司策劃的商品處在哪個平臺、覆蓋多大范圍，那么其所在平臺（分布范圍及在哪里構建它的最佳位置）采用的戰(zhàn)略就變得尤為重要。CMF平臺是由“4+1大型模塊”組合構成的平臺，該平臺不僅能通過每個子平臺的靈活多樣性來提升產品的競爭力，還能使其享受到按比例分配投資的優(yōu)勢及整車/零部件的規(guī)?；?。

關于平臺的覆蓋范圍，本文將以技術要求較為復雜且投資影響較大的前縱梁為例進行具體說明。

前縱梁的內側有動力總成，外側是前縱梁自身的端面結構，還有輪胎、懸架等結構（圖4）。從技術潛力來分析，如果平臺整體的覆蓋范圍將前縱梁的跨度布置得太大，由此將為動力總成分配更多空間，意味著該公司更加注重燃油耗和動力性能（圖5）。反之，如果前縱梁的跨度布置得比較小，由此將為車身、輪胎、懸架分配更多的空間，也就意味著公司將會更加重視如大輪胎等部件的造型、操作穩(wěn)定性和可控性（包括長軸距帶來的舒適性等方面）。

本文以平臺整體的覆蓋范圍為例，來說明具體的技術要點。研究人員首先假定了1個整體的覆蓋范圍，然后再確定輪胎尺寸和寬度等配置。以前懸架連桿為例，根據其所在平臺的負荷水平及整體覆蓋范圍，研究人員將懸架連桿內側支點的前后跨度作為固定部件來設計，將懸架連桿內支點到外支點之間的跨度作為可變化部件的設計參數(shù)（圖6），再通過車輪偏移量和車胎寬度的組合來實現(xiàn)寬廣的覆蓋范圍。這樣的設計方案就能較好地兼顧了車輛尺寸、造型樣式、舒適性等商品需求，既滿足了商務要求又滿足了技術戰(zhàn)略，具有較高的投資效率。

日產汽車公司在引入CMF平臺概念前，其平臺戰(zhàn)略主要應用于B平臺，是面向全球推廣的可將整車前后方向的機械空間實現(xiàn)最小化的平臺。通過該平臺設計的車輛由于增大了空間，提高了整車舒適性。該平臺策略不僅應用在了B級車上，還擴展應用在了“騏達（TIIDA）”、“軒逸（SYLPHY）”等C平臺車型上，并在中國市場上取得了顯著的效果。這些在中國市場上銷售的車型采用了加長軸距的專門設計，滿足了中國用戶較為重視后排座位空間的這一商品屬性。不少原始設備制造商（OEM）也會根據不同的市場對車型作出相應的調整。因此，汽車制造廠商將商品/商務戰(zhàn)略和平臺戰(zhàn)略達成一致尤為重要。

2 第2代CMF-CD 平臺和EV 專用平臺

2.1 第2代CMF-CD 平臺戰(zhàn)略

與第1代CMF-CD平臺相比，第2代CMF-CD平臺戰(zhàn)略升級的關鍵在于提升了應對新法規(guī)、電動化和整體性能潛力的能力。尤其是用于運動型多功能車（SUV）系列的高驅動力模塊。該模塊增大了輪胎直徑及覆蓋范圍，同時增加了后備箱的空間。而用于轎車系列的低驅動力大型模塊中，則包含了胯點位置和降低發(fā)動機艙蓋高度的設計方案。通過上述技術升級，日產汽車公司確保了SUV、跨界車等新1代車型具有較高的技術競爭力，并與“尖兵（SENTRA）”、“軒逸”等轎車系列的性能和造型的發(fā)展趨勢保持了一致。

2.2 EV 平臺戰(zhàn)略

目前，日產聆風（LEAF）使用的是上述B 平臺的架構和C平臺的零部件，研究人員通過調整整車質量和電動化而對其進行了開發(fā)。該架構對所搭載的電池容量有較大限制，只能搭載小型內燃機動力系統(tǒng)，其動力卻無法投入有效利用。因此，日產汽車公司按照新的規(guī)定重新設計了緊湊型發(fā)動機艙、前側下車體大型模塊和全面覆蓋各種電池容量的中部底板大型模塊，這樣就極大地提升了電動車的技術吸引力和業(yè)界競爭力。

目前，純電動車還沒有實現(xiàn)CMF-B平臺和CMFCD平臺的高產量目標，因此日產汽車公司可以與產量規(guī)模比較大的內燃機平臺共用大型模塊和零部件。具體做法是，座艙系統(tǒng)使用與內燃機汽車采用同一級別的大型模塊，而后部底盤可以使用更高一級的、負荷能力更大的內燃機汽車的大型模塊。

此外，日產汽車公司通過采用緊湊型的發(fā)動機艙大型模塊，可在控制整車長度和寬度的基礎上，開發(fā)出可以充分搭載電池的長軸距車型，使整車尺寸能夠覆蓋從B級車到D級車的廣闊范圍。因為電動車的動力總成系統(tǒng)比內燃機更加緊湊，因此研究人員可將前縱梁的跨度設計得更小，這樣便可以在確保車身端面承擔較大的電池質量基礎上，為輪胎和懸架分配更多的設計空間。研究人員通過調節(jié)該款車型左右方向的空間分配，并縮短前端凸出長度，擴大了平臺的覆蓋范圍，并將原先內燃機平臺覆蓋不到的車型尺寸也納入了其中。

2.3 開發(fā)階段的環(huán)境變化

在初期開發(fā)階段，第2代CMF-CD 平臺主要采用了2項較大的戰(zhàn)略升級。其中1項升級終止了原來的柴油機搭載計劃，增加了電動車動力總成的搭載計劃。另1項升級是根據美國和中國的碰撞安全標準中增加的小偏置測試變化，在車體構造和懸架大梁等方面進行了結構調整。

關于電動車平臺，在日產汽車公司的初期戰(zhàn)略立項不久，特斯拉公司就推出了獨創(chuàng)的車型系列，與之配套的快速充電樁等基礎設施建設也得以迅速發(fā)展。近年來，中國也有許多新興的電動車OEM 廠商相繼成立。OEM 廠商在開發(fā)新車型時，選用了搭載新型電氣化設備的設計方案。這些汽車制造廠商都是日產汽車公司的強力競爭者。此外，除了新興的OEM 廠商，以大眾公司的模塊化電氣化工具套件（MEB）平臺為代表，其他各大汽車廠商也都相繼進入該領域。整個汽車行業(yè)的競爭環(huán)境和市場變化將變得異常激烈，加之各公司需要提升企業(yè)戰(zhàn)略的應變性，因此戰(zhàn)略的快速更新就顯得尤為重要。日產汽車公司通過對大型模塊進行靈活組合，來組成不同平臺的CMF“4+1大型模塊”路線，其戰(zhàn)略確立/開發(fā)的方法有著較好效果。未來，日產汽車汽車公司還將不斷地進行戰(zhàn)略升級，繼續(xù)實現(xiàn)各個大型模塊的通用化，并將平臺的機動靈活性再提升1個級別。

3 未來的平臺/戰(zhàn)略面臨的挑戰(zhàn)

現(xiàn)代商務競爭將在互聯(lián)、自動駕駛、服務與共享、電動化等領域展開，而對于未來汽車的平臺戰(zhàn)略的競爭領域，以下2方面將成為重要的挑戰(zhàn)。

（1）從傳統(tǒng)的內燃機向電動化轉型發(fā)展過程中，電池搭載問題仍是當前平臺面臨的主要難題。研究人員需要考慮到如下2類問題。在確保安全性的基礎上，如何在造型設計方面實現(xiàn)更高效的充電性能、更低的成本及更具吸引力的舒適性等屬性，同時還需要考慮與電池本體之間進行相互協(xié)調的問題。

（2）連接接口、結構與設計、其他電氣特征類啟動器等電子電氣架構是否具備可升級換代性。其中包含僅通過軟件變更便可應對的部分，以及將來硬件升級而需要預先應對的產品研發(fā)策略。具體而言，研究人員需要考慮未來更加集成化的汽車電子控制單元（ECU），并實現(xiàn)對逆變器、監(jiān)控攝像頭、傳感器和傳感線束、通電線束等設備的布置。

在解決了上述難點的基礎上，進一步思考如何實現(xiàn)更加舒適的移動空間將是未來平臺戰(zhàn)略所面臨的重要挑戰(zhàn)。