純電動汽車開發初期整車尺寸參數設定

宋瀚 徐晗 史婷婷 鄒星 汪沛偉

（東風汽車集團股份有限公司技術中心）

“平臺化”概念目前已經廣泛應用在車企設計及生產汽車的過程中，汽車生產平臺化能有效降低車型開發成本、提高開發效率、縮短研發周期、降低研發生產成本，并且還能夠幫助汽車廠商實現旗下各品牌之間的技術共享，滿足全球化市場的不同需求。目前，基于純電動汽車零排放與零污染的優勢，各大車企陸續推出電動化汽車平臺。文章通過對純電動汽車新能源系統主要布置特點的分析，確認了一款全新電動車在開發初期整車尺寸的構成。

1 新能源系統主要零部件構成

純電動汽車的基本構成，如圖1所示。電動汽車系統可以分為電力驅動子系統、主能源子系統及輔助控制子系統三部分[1]。其中，電力驅動子系統由電控單元、控制器、電動機、機械傳動裝置及驅動車輪組成；主能源子系統由主能源、能量管理系統及充電系統構成；輔助控制子系統具有助力轉向、溫度控制及輔助動力供給功能。

圖1 純電動汽車系統示意圖

純電動汽車利用蓄電池作為儲能動力源，通過電池向電動機提供電能，驅動電動機運轉，從而推動汽車運行。新能源車型平臺是圍繞電池而造，圍繞電池組進行布局[2]，如圖2所示，電池組和電動機等核心組件均設定固定的位置和模式。電池整體嵌入車底，車軸模塊和傳動系統模塊相隔較遠。

圖2 新能源車型平臺示意圖

2 純電動汽車的整車參數布置

2.1 動力電池系統的前期布置

動力電池作為電動汽車的核心部件，決定著電動汽車的續駛里程和輸出動力。動力電池的布置既要滿足空間的要求，同時也要滿足能量密度、通用化及輕量化等需求。

整車動力電池系統[3]的布置要求如下：把動力電池布置在地板下方，相對于其他的電池布置方案，這種方式使得前后軸荷分配更合理，在碰撞時能提高車身對電池的保護，同時便于拆卸及更換；但布置在地板下的動力電池一般處于整車最低點，需注意其對整車離地間隙的影響。

2.2 純電動汽車尺寸鏈

整車尺寸的確認首先應符合《GB 1589—2004道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》的規定和設計任務書的要求。汽車長、寬、高的尺寸越小，對減少汽車整備質量和成本等方面越有利。在滿足性能要求的前提下，應盡量減小車身的外形尺寸，使之具有良好的空氣動力性，以滿足整車燃油經濟性和行駛穩定性的要求。另外，確定汽車外廓尺寸時還應注意保持整車造型的比例協調。

2.2.1 長度方向尺寸鏈

乘用車的車長主要與所裝備的底盤、整車造型、汽車營運要求及通用化和系列化要求有關，也是在參考競爭產品和現有產品的基礎上確定的。純電動汽車車長（L）的具體設定[4]，如圖3所示。

圖3 純電動車平臺長度方向尺寸示意圖

1）前懸（L1）對汽車的機動性（接近角）和上下車的方便性（對前開門車而言）都有重要影響。L1由5個參數確定：防撞梁前端至前保險杠最前端的距離（A）、冷卻模塊到防撞梁的距離（B）、冷卻模塊厚度（C）、電驅動模塊與冷卻模塊的距離（D）、輪心到驅動模塊最前端的距離（E）。A的主要影響因素為造型，不同造型風格的汽車對應不同的A值；B的主要影響因素為防撞梁的形式；C的主要影響因素為平臺中冷卻模塊的選型；D的主要影響因素為電驅動模塊的合裝安全距離以及動態保安防災要求；E的主要影響因素為驅動模塊的布置及傳動軸的布置要求。

2）純電動汽車軸距（L2）的確定主要由電池包的長度和人機尺寸空間2個參數相互取并集確認。其中，電池包的長度影響因素為電池包內模組的構成數量及形式；人機尺寸空間的主要影響因素為不同區隔汽車對應的人機舒適性。

3）后懸（L3）直接影響到汽車離去角的大小，離去角越大的汽車通過性越好。首先應滿足《GB 7258—2004純電動汽車關鍵零部件的布置研究》中4.3的規定“機動車的后懸應小于等于3.5 m”。純電動汽車后懸架參數主要根據不同區隔汽車的競品值及經驗值設定，其影響因子為儲物空間和第3排人機空間。

2.2.2 高度方向尺寸鏈

純電動汽車車高的具體設定，如圖4所示。純電動汽車的高度主要由6個參數確定：電池到地面的距離（L4）、電池厚度（L5）、地板厚度（L6）、內部地板到頭部的距離（L7+L8）、頂棚到天窗的距離（L9）。L4根據整車定義的最小離地間隙確認；L5的主要影響因素為電池包中模組的結構和布置形式；L6的主要影響因素為鈑金的厚度以及鈑金到電池的安全間隙；L7及L8的主要影響因素為后排座椅人機舒適性參數；L9的主要影響因素為天窗的選型。通常情況下，電動車的車高定義會考慮到犧牲部分離地間隙及人機舒適性來達到理想的高度。

圖4 純電動車平臺高度方向尺寸示意圖

2.2.3 寬度方向尺寸鏈

純電動汽車車寬的具體設定，如圖5所示，其主要由電池包的Y向寬度（L10）、電池包與車身的Y向間隙值（L11）及邊縱梁的單邊寬度（L12）3個參數確定。

圖5 純電動車平臺寬度方向尺寸示意圖

3 結論

文章重點通過對純電動汽車相關零件尺寸及其布置形式的分析，明確了其整車尺寸參數的設定及構成，使得純電動汽車及其平臺布置前期的整車尺寸有了明確的范圍，為車型的延伸規劃提供了設計依據。尺寸分解過程中，對純電動車設計尺寸的定義主要是定性的建議，后續可以針對這些尺寸進行更深入的研究，給出定量的推薦值。

雖然電動汽車的研制熱潮在全世界范圍內興起，但是對于純電動汽車平臺的研究鮮有涉及，文章涉及的純電動汽車平臺的尺寸研究對后續車型拓展能夠起到指導作用。