新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)探索

文/夏艷麗

0 引言

全面推廣新能源汽車是當(dāng)前汽車行業(yè)綠色發(fā)展的必然趨勢(shì)，但制約新能源電動(dòng)汽車發(fā)展的主要因素是電池重量占比較大。為優(yōu)化新能源汽車性能，推動(dòng)新能源電動(dòng)汽車發(fā)展，相關(guān)研發(fā)部門不僅要完善電池性能，還要加強(qiáng)新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)，提高能源汽車行駛的安全性與穩(wěn)定性。

1 新能源汽車概述

當(dāng)前，我國(guó)主要有以下4種新能源汽車。

（1）純電動(dòng)汽車。純電動(dòng)汽車是傳統(tǒng)意義上最符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的新能源汽車。電能是其行駛的動(dòng)力，當(dāng)電量快被消耗完畢時(shí)需要盡快連接充電樁充電。純電動(dòng)汽車是我國(guó)近些年重點(diǎn)研發(fā)與推廣的新能源汽車種類，為增加其銷售量，政府還頒布了大量?jī)?yōu)惠措施，如代表新能源的綠色牌照、不設(shè)置購(gòu)置稅以及不限行等。

（2）混合動(dòng)力汽車?；旌蟿?dòng)力汽車是以內(nèi)燃機(jī)為核心在普通燃油汽車基礎(chǔ)上創(chuàng)新改造而成的新能源汽車，與純電動(dòng)汽車有著較大差別，依舊由汽油提供行駛動(dòng)力。混合動(dòng)力汽車行駛原理是燃油推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中為汽車電池提供能量，而電動(dòng)機(jī)則在啟停等速度較慢的情況下發(fā)揮作用?？偠灾谑褂没旌蟿?dòng)力汽車過程中，通常都是電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同作用，電動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)啟停以及低速，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)勻速或者高速，繼而有效減少汽油消耗量。

（3）插電式混合動(dòng)力汽車。插電式混合動(dòng)力汽車盡管也屬于混合動(dòng)力汽車的范疇，但其能連接電源對(duì)汽車充電。使用插電式混合動(dòng)力汽車時(shí)，不管是發(fā)動(dòng)機(jī)還是電動(dòng)機(jī)都能為其提供必要行駛動(dòng)力，使燃油消耗量得到顯著降低，從而滿足節(jié)能減排的最終目標(biāo)。

（4）增程式電動(dòng)汽車。增程式電動(dòng)汽車是對(duì)純電動(dòng)車升級(jí)改造而研發(fā)出的新式新能源汽車。其通過在汽車內(nèi)部增設(shè)小型發(fā)動(dòng)機(jī)組輔助汽車行駛，如果行駛過程中電量不足，就可以利用該發(fā)動(dòng)機(jī)組對(duì)電池進(jìn)行充電。增程式電動(dòng)汽車最明顯的特征就是小型發(fā)電機(jī)組并不能作為能源直接支撐汽車行駛，只能單純給電池供電。這種設(shè)計(jì)有效降低了電池重量，且成本也比普通純電動(dòng)汽車低。

2 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的重要性

不管是燃油汽車還是新能源汽車，底盤都是最關(guān)鍵的組成部分。底盤是否具備強(qiáng)穩(wěn)定性對(duì)汽車安全行駛具有深遠(yuǎn)意義。縱觀新能源汽車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不難發(fā)現(xiàn)，電池多數(shù)情況下都會(huì)置于在底盤上，為此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)底盤時(shí)必須考慮電池安全問題。舉例來說：汽車長(zhǎng)時(shí)間停放在陰冷潮濕環(huán)境中，很容易會(huì)致使底盤部件生銹；行駛環(huán)境惡劣時(shí)，底盤可能會(huì)與尖銳物體發(fā)生意外碰撞，造成嚴(yán)重刮傷或電池遭受外界壓迫導(dǎo)致自燃。基于此，為了最大限度地保障汽車行駛安全，應(yīng)通過科學(xué)手段持續(xù)加強(qiáng)改進(jìn)新能源汽車底盤設(shè)計(jì)。

3 新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)

3.1 沿用傳統(tǒng)汽車的底盤設(shè)計(jì)平臺(tái)

眾所周知，傳統(tǒng)燃油車發(fā)展至今已有100多年，而新能源汽車則處于剛剛起步階段，其底盤設(shè)計(jì)也只是在燃油汽車基礎(chǔ)上對(duì)制動(dòng)、懸架以及傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了小幅度修改，無法充分體現(xiàn)新能源汽車的創(chuàng)新，且模塊集成化相對(duì)較低。隨著新能源汽車研發(fā)力度的加強(qiáng)，為推動(dòng)新能源汽車技術(shù)進(jìn)步，開發(fā)專有平臺(tái)不可或缺。

3.2 取消傳統(tǒng)燃油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)

近些年，新能源汽車不斷發(fā)展，其動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)由以往的“發(fā)動(dòng)機(jī)+差速箱+變速箱”結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椤半姵?電機(jī)”的新型動(dòng)力總成。為此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)新能源汽車底盤時(shí)，有必要在傳統(tǒng)燃油車的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，比如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)等，繼而最大限度地達(dá)到子系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。除此之外，鑒于新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)與燃油車差距較大，必須根據(jù)整體情況對(duì)控制器等部件作出適當(dāng)改變，檢驗(yàn)無誤后再調(diào)整支架與懸置系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)噪聲方面的有效控制，提升新能源汽車使用的安全性與平穩(wěn)性。

3.3 做好底盤的調(diào)教

現(xiàn)階段，新能源汽車想要長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展就必須研究出更適合自身的結(jié)構(gòu)布局。然而，整體結(jié)構(gòu)布局發(fā)生變化，其軸負(fù)荷和質(zhì)心位置也會(huì)隨之改變，故而設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)汽車底盤時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況作出實(shí)時(shí)調(diào)整與修改至關(guān)重要。例如，通過合理優(yōu)化懸架系統(tǒng)與重新計(jì)算汽車負(fù)載，盡可能增強(qiáng)汽車行駛穩(wěn)定性，為用戶人身安全提供強(qiáng)有力保障。

4 新能源汽車底盤的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

4.1 滑板式底盤

新能源汽車底盤設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵守舒適性、實(shí)用性以及科學(xué)性原則。在設(shè)計(jì)底盤過程時(shí)，應(yīng)充了解新能源汽車的特征，優(yōu)化、完善底盤設(shè)計(jì)，體現(xiàn)底盤的重要作用。鋁制滑板式底盤最受汽車研究者青睞，其具有以下四方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）高自由度。將鋁制滑板式底盤科學(xué)應(yīng)用于新能源汽車中，可以保障底盤與平面式車身互不干擾，便于設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出更多富有創(chuàng)造性的汽車造型。

（2）高操作性。以滑板式底盤為基礎(chǔ)的新能源汽車通常會(huì)在底盤上設(shè)置關(guān)鍵零部件和系統(tǒng)，確保車輛重心始終保持在正常閾值，促使汽車操作性獲得大幅提升，為駕駛員提供更加舒適的駕駛體驗(yàn)。

（3）高安全性。保障底盤前后重量相當(dāng)是底盤設(shè)計(jì)的重中之重。在汽車遭受劇烈沖擊時(shí)，底盤應(yīng)能盡可能化消部分沖擊力，避免后排乘坐位置發(fā)生形變，給駕駛員與乘客充分的安全保障。

（4）維護(hù)簡(jiǎn)單。維護(hù)簡(jiǎn)單也是滑板式底盤的主要優(yōu)點(diǎn)。由于當(dāng)前新能源汽車普遍使用較為先進(jìn)的整體設(shè)計(jì)理念，其底盤零件相較于傳統(tǒng)燃油車來說比較少，因此制造底盤與拆卸底盤的難度也隨之降低。雖然滑板式底盤優(yōu)點(diǎn)較多，但當(dāng)前新能源汽車仍存在使用弊端。

4.2 底盤輕量化設(shè)計(jì)

新能源汽車?yán)m(xù)航能力一直都是汽車領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注方向，然而電池能量密度和汽油相比卻是天壤之別，雖然相關(guān)汽車研究人員消耗了很多時(shí)間在電池能量密度上，但始終都沒有取得太大進(jìn)展，所以在無法提升電池能量密度的基礎(chǔ)上，只能將研究方向轉(zhuǎn)變到降低車身重量方面。具體來說，可以通過先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和原材料選用來進(jìn)行底盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整。特別是在底盤制造過程中，可以將車架整體調(diào)整為空心結(jié)構(gòu)，同時(shí)改變底盤尺寸與規(guī)模，從而大幅削減底盤重量。

4.3 電池組的布置

電池是新能源汽車的核心部件，汽車種類不同其結(jié)構(gòu)也各不相同，純電動(dòng)汽車是用電來驅(qū)動(dòng)的，所以其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，大部分都是將電池放在底盤下面，并不會(huì)影響到內(nèi)部空間。插電混合動(dòng)力汽車集發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)于一體，其電池組排列方式略有不同。比如，比亞迪唐的電池放在了車架下面，寶馬530電池放在了第二排座椅下面，而WEYP8則電池放在了后備箱下面。由于油電混合動(dòng)力汽車電池容量比較低，所以大部分汽車制造商都把電池組放在了后備箱下方，但這并不影響其空間利用率?？傮w而言，電池組布局與車內(nèi)空間息息相關(guān)，所以電池組擺放要考慮到安全、座椅角度、內(nèi)部空間等因素，力求給駕駛者提供更好的體驗(yàn)，并避免發(fā)生電池事故。

4.4 汽車底盤設(shè)計(jì)材料的應(yīng)用

伴隨新能源汽車研究和開發(fā)力度逐漸增強(qiáng)，新材料使用也日益增多，TPIP鋼和三聚磷酸鋁在車身結(jié)構(gòu)上的表現(xiàn)尤為突出。TPIP鋼由于具有高強(qiáng)度/塑性、耐腐蝕、減少溫室氣體排放等優(yōu)點(diǎn)，在新能源汽車貨車底盤上得到了廣泛應(yīng)用。三聚磷酸鋁是防銹涂料中的佼佼者，其有效解決了鉛、鉻等防銹材料毒性問題，而三聚磷酸鋁在新能源車輛底盤系統(tǒng)中可以有效地防止生物菌、雨水等物質(zhì)的侵蝕，繼而最大限度地保證了車輛安全。

5 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)優(yōu)化方向

5.1 優(yōu)化汽車底盤系統(tǒng)

一是要對(duì)底盤材質(zhì)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化；二是要將研究重心轉(zhuǎn)向汽車底盤一體化方面，既要降低新能源汽車整車重量，又要保證行駛平穩(wěn)性和高性能。因此，各車企可以共享底盤設(shè)計(jì)平臺(tái)，最大限度地縮短底盤開發(fā)周期，從而營(yíng)造良好的行業(yè)環(huán)境。

5.2 重視新型技術(shù)的應(yīng)用

雖然新能源汽車行業(yè)得到了政府大力支持，但新能源汽車發(fā)展仍有很大提升空間。因此，有關(guān)企業(yè)和技術(shù)人員必須重視前沿技術(shù)的應(yīng)用，在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，針對(duì)目前存在不足可以適當(dāng)引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，降低開發(fā)費(fèi)用，促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

6 結(jié)語

總而言之，隨著人們對(duì)汽車需求逐漸提升和環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷增強(qiáng)，新能源汽車發(fā)展也越來越受到社會(huì)重視。因此，想要進(jìn)一步改善新能源汽車綜合性能，推動(dòng)其全面發(fā)展，就需要加強(qiáng)其技術(shù)創(chuàng)新。新能源汽車制造商應(yīng)該從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)出發(fā)，主動(dòng)適應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，不斷更新車身設(shè)計(jì)理念，拓展設(shè)計(jì)領(lǐng)域，以智能化、輕量化為核心，確保新能源汽車行駛安全性和穩(wěn)定性，進(jìn)而更好地滿足人們?nèi)粘３鲂行枨蟆?/p>