基于某燃油車型改純電車型的整車架構(gòu)方法

馬遠(yuǎn)征 肖云 王彥平

1.湖南湖大艾盛汽車技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司 湖南省長(zhǎng)沙市 410221 2.上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545000

1 前言

2 總體架構(gòu)

燃油車型改純電車型，其架構(gòu)的搭建基于原燃油車型。

純電車型的整車參數(shù)保持與原燃油車一致( 或者前后懸長(zhǎng)更改, 純電車型更改前后保險(xiǎn)杠, 增加純電元素)、底盤硬點(diǎn)保持與原燃油車一致。

駕駛員人機(jī)硬點(diǎn)同樣保持與原燃油車一致。

下圖所舉例的車型屬于小型兩廂轎車，新開(kāi)發(fā)的新能源車型基于原燃油車型的總成及更改范圍如下圖，綠色代表完全借用，黃色代表部分更改，紅色代表新開(kāi)發(fā)的零件（圖1）。

圖1

以及取消的原燃油車型零部件總成和新增加的新能源零部件總成。如圖2。

圖2

2.道路綠化覆蓋率低，道路綠化帶窄小，部分已形成的道路沒(méi)有植樹(shù)綠化。行道樹(shù)樹(shù)種單一，沒(méi)有形成立體空間的和諧，與點(diǎn)的結(jié)合還不夠，城市的防護(hù)林體系沒(méi)有形成，預(yù)防災(zāi)害能力不高。

上車體架構(gòu)主要集中在人體硬點(diǎn)以及駕駛員操控件布置，對(duì)于油改電車型來(lái)說(shuō)，基于其短周期，低成本，改動(dòng)量盡量小的大前提，不會(huì)對(duì)駕駛員人機(jī)硬點(diǎn)進(jìn)行變動(dòng)或者只做很小的變動(dòng)（10mm 以內(nèi)）。其中ABC 三踏板，方向盤，換擋機(jī)構(gòu)與手剎機(jī)構(gòu)基本不做調(diào)整，維持原車的人機(jī)舒適性能，節(jié)省驗(yàn)證周期，提升零部件的平臺(tái)化。為給動(dòng)力電池盡可能的提供布置空間，后排人一般會(huì)做適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整其AHP 點(diǎn)（腳跟點(diǎn)）。其主要原因?yàn)?，由于車型定義為小型車，為保證后排的乘坐舒適性，在燃油車設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)盡量的將后排人體的腳跟點(diǎn)降低，以增加腿部空間。上車體架構(gòu)人體布置調(diào)整如下圖，綠色代表原油車人體，紅色代表純電車人體。

圖3

下車體架構(gòu)的主要重心集中在如何為動(dòng)力電池盡可能的爭(zhēng)取空間，實(shí)現(xiàn)空間最大化，空間利用率最大化。燃油車型的白車身車體結(jié)構(gòu)與純電車型的白車身車體結(jié)構(gòu)在布置上有著較大的區(qū)別，主要體現(xiàn)在車架縱梁的間距以及橫梁的位置上。純電車型會(huì)將車架縱梁盡量外移，增加車架縱梁之間的寬度間距，橫梁之間的間距也同樣最大化處理。其最終的目的都是為了給動(dòng)力電池提供空間。

2.2.1 傳統(tǒng)燃油車型：車架縱梁間距適中，如下圖，車架縱梁與門檻縱梁梁之間還有一定的寬度距離，整車的碰撞安全以及性能都有比較大的優(yōu)化空間。

圖4

2.2.1.1 其對(duì)應(yīng)的前地板縱梁橫截面如下圖:

前地板縱梁分布在前地板中間位置,地板縱梁與門檻縱梁之間留有一點(diǎn)寬度距離。車架性能較優(yōu)。

圖5

2.2.2 純電車型：為提供最大化的電池空間，車架縱梁盡量外移，如圖6，甚至?xí)弟嚰芸v梁與門檻縱梁合二為一，為滿足碰撞安全及整車性能，不得以要從其他方面進(jìn)行提升，如采用性能更優(yōu)的材料或增加各種加強(qiáng)零件。整車成本會(huì)有一定的增加。

圖6

2.2.2.1 其對(duì)應(yīng)的前地板縱梁橫截面存在兩種情況, 如圖7：

圖7

為給動(dòng)力電池避讓布置空間，取消前地板中間縱梁，增加門檻縱梁截面尺寸，或使前地板中間縱梁與門檻縱梁合二為一；同時(shí)上抬前地板高度，增加下部動(dòng)力電池布置空間。但車架性能較燃油車有所降低，需在其他方面進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)處理來(lái)滿足性能要求。

前艙架構(gòu)的重點(diǎn)在于將純電車型電器件替換掉燃油車型動(dòng)力系統(tǒng)，而重中之重就是如何固定這些電器件，并且基于前車架不大改的前提下。通常會(huì)為純電電器件單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)渡支架。過(guò)渡支架的設(shè)計(jì)基于電器件的布置，電器件的布置同樣有大的原則，各電器件之間的管路，線路要布置合理，同時(shí)由過(guò)渡支架提供相應(yīng)的管線固定點(diǎn)。如圖8 所示的過(guò)渡支架安裝在左、右前縱大梁上，而電器件則裝配在過(guò)渡支架上。

圖8

2.4.1 異型電池：受整車尺寸影響,上車體為保證足夠舒適的乘坐空間，下車體為保證良好的通過(guò)性能，那么設(shè)計(jì)能夠留給動(dòng)力電池的布置空間就會(huì)很緊張。為保證足夠的續(xù)航能力，不得不將下車體有限的空間充分的利用起來(lái)，比如前后排座椅下方，前地板中央通道等位置的空間。這也就對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生了異型動(dòng)力電池。異型電池完全參照現(xiàn)有空間邊界進(jìn)行設(shè)計(jì)，比較常見(jiàn)的形式有“工”字型異型電池，“土”字型異型電池等，如左下圖所示。燃油車型改純電車型的新能源車型多為異形電池布置。

圖9

2.4.2 規(guī)則型電池：對(duì)于整車尺寸較大的車型，比如SUV 車型，車高尺寸較大，地板下方有比較充足的空間來(lái)進(jìn)行動(dòng)力電池的布置設(shè)計(jì)，同時(shí)能夠保證有足夠的通過(guò)性能。此時(shí)的動(dòng)力電池一般會(huì)設(shè)計(jì)成規(guī)則形狀的純平電池，或者利用燃油車油箱空間，在純平電池后端進(jìn)行電池模組疊加，提升動(dòng)力電池的續(xù)航能力，如右下圖所示。新開(kāi)發(fā)的純電新能源車型一般優(yōu)先考慮規(guī)則型電池，其空間規(guī)則，電池內(nèi)部布置簡(jiǎn)便，工藝要求低，續(xù)航能力強(qiáng)，開(kāi)發(fā)成本也低。

3 架構(gòu)搭建思路總結(jié)

3.1 總體原則1：燃油車型改純電車型總體原則就是周期短，所以更改范圍要盡可能的??；

3.2 總體原則2：改型項(xiàng)目基于盡量少改，小改原則，降低成本，提升平臺(tái)化共用率；

3.3 架構(gòu)的搭建需整車同步考慮分析，不能按區(qū)域按總成按零件單獨(dú)考慮，這樣會(huì)顧此失彼；

3.4 架構(gòu)的搭建需要物理空間及性能同步考慮，同時(shí)滿足物理空間及性能要求；

3.5 架構(gòu)的搭建需要從前到后（整車X 方向），從左到右（整車Y 方向），從下到上（整車Z 方向）綜合分析；

3.6 架構(gòu)的搭建屬于項(xiàng)目的前期分析，各零部件間的相對(duì)間隙預(yù)留要充分考慮。

4 架構(gòu)過(guò)程注意事項(xiàng)

4.1 下車體架構(gòu)搭建過(guò)程中，需要將制動(dòng)管路，駐車?yán)鞯裙苈?、線束的布置進(jìn)行同步考慮，并預(yù)留足夠的空間；

4.2 上車體架構(gòu)搭建過(guò)程中，后排人體的舒適性有所犧牲，需要組織進(jìn)行相應(yīng)的人機(jī)工程評(píng)審，以確保避讓給動(dòng)力電池的空間可以被合理的利用；

4.3 前艙零部件種類繁多，管線布置錯(cuò)綜復(fù)雜，其對(duì)應(yīng)的總裝工序也相對(duì)復(fù)雜。架構(gòu)搭建過(guò)程中需同步安裝工藝。

5 總結(jié)

5.1 整車架構(gòu)的搭建不僅僅是簡(jiǎn)單的物理空間上的集成, 在滿足物理集成的同時(shí), 要滿足各個(gè)區(qū)域的性能以及制造裝配工藝等要求。架構(gòu)搭建過(guò)程中需要與各個(gè)關(guān)聯(lián)區(qū)域及時(shí)的對(duì)接與溝通，以確保架構(gòu)的合理性，可行性。

5.2 整車架構(gòu)搭建的難點(diǎn)在于在在舒適的上車體以及滿足通過(guò)性能的下車體之間求得動(dòng)力電池布置空間。且空間越大越好，結(jié)合整車來(lái)看，本身就是一個(gè)矛盾的過(guò)程，求得平衡則整車架構(gòu)搭建完成。