新能源汽車底盤設計趨勢

劉占星 李群

摘要：新能源汽車具有清潔、噪聲污染小、制動能量可回收、無尾氣及一氧化碳排放、節能、舒適性好等優點。經過近三十年的設計研究，我國新能源汽車底盤設計應用發展迅速，現階段我國在新能源汽車穩定性、舒適性、安全性也有了較大的提升。未來隨著新能源汽車制造技術進一步發展，電動車底盤系統將更加智能化、人性化、安全可靠性將更進一步增強。

關鍵詞：新能源；汽車底盤；設計趨勢

1 關于新能源汽車的概述

新能源汽車，是在動力能源的使用上與普通汽車之間存在著差別，在其運行中不再使用汽油和柴油，取而代之的是可再生清潔能源，比如，壓縮氣罐、太陽能或者液化石油氣等。中國的新能源汽車以動汽車，作為節能汽車產品而備受推崇。根據所使用的動力燃料不同，電動汽車可以分為三類，其一為純電動汽車，屬于是完全用電池驅動汽車行駛；其二為電機和電池共同運作下的混合動力車；其三為燃料電池車將，即氫燃料作為主要能源原料。

2 新能源汽車底盤設計要求

底盤設計考慮的關鍵在于滿足整車性能的各項指標。汽車應當具備的基本性能可概括為動力性、經濟性、制動性、操穩性、平順性、安全性和耐久性。一般所說的底盤工程包括前后懸架、轉向系、制動系和車輪的設計配置。與這些系統直接相關的整車性能有制動性、操穩性和平順性。底盤的懸架部件本身要足夠牢固，而其設計是否到位直接影響車架車身的受力大小。

3 新能源汽車底盤設計趨勢方向

3.1 底盤總體設計

不論是概念車還是量產車，自主車型或者國際典型車型，新能源汽車底盤系統的設計方向發展主要包括兩個方面。第一在傳統車型平臺進行客戶需求性局部改造；第二是創新新車設計平臺，全部推翻原由設計思維，大膽嘗試全新系列車型的設計。

新能源汽車底盤設計主要是滿足整車性能各項指標。汽車的安全性、經濟性、動力性、操穩性、制動性、平順性、耐久性是新能源汽車的基本性能。底盤工程影響著制動性、平順性、操穩性。底盤的懸架系統應具備良好的牢固性，懸架系統設計關系到車架車身受力狀況，車載符合的大小，車的使用壽命等。

新能源底盤設計主要是對行駛、傳動、轉向、制動系統零部件的結構、功能、尺寸、工藝參數進行合理定義；按照定義內容開展結構設計，計算出各個參數，建立底盤三維模型 ；零部件樣件性能試驗 ；設計圖、裝配圖的定型和出圖。新能源底盤傳動系統是有電動機和驅動橋構成，行駛系統由懸架設計構成，轉向系統為轉向器、轉向傳動機構構成，制動系統主要是制動器、ABS等設計。在設計過程應充分考慮不同行駛工況下的傳動比要求，從而保證新車的足夠動力；另外在電動機功率匹配設計時，應充分考慮工況和效率匹配，動力與經濟性的匹配，保證電動機高效運轉，較小功耗比。電動機功率設計時，一般綜合加速性能，最高行駛速度，復雜行駛工況等影響因素，使電動機具備有效的過載裕度和合理的經濟性能。設計過程還應充分考慮阻尼比，設計性能匹配的減震器和變速機構，降低新能源汽車電池組及電動機的沖擊力。新能源汽車傳動系參數匹配設計通常是主減速器和變速機構設計。電動機輸出特性一定時，傳動系最大傳動比影響因素為最大爬坡度，新能源洗車的最小速比主要影響因素是行駛的最高車速。

新能源汽車主要是指采用蓄電池作為動力源，電池的制造與材料工藝直接影響整車的動力性，是新能源汽車設計未來發展的關鍵性技術。我國擁有全球最為龐大的電池生產供應基地和鋰資源原產地，具有領先的鋰離子、磷酸鈦鋰電池具備高能量和充放電速度快等性能，解決了電池熱穩定性等關鍵技術，為電動汽車提供高效、穩定的動力源。電池組的功率比、能量比、能量密度、功率密度、內阻值、充電電壓、循環充放電次數、電池測試、使用壽命、邊際成本等性能指標尤為關鍵，設計時應充分考慮。另外，鉛蓄電池電壓與電動機電壓等級應統一，考慮電動助力系統、娛樂通信系統、照明系統、空調系統、電動轉向系統需要一定的功率損耗，電池組總電壓應大于電動機額定電壓。還用充分考慮電池容量，滿足車輛續駛里程的要求。

3.2 底盤設計改造方向

目前國內很多新能源汽車設計理念多停留在現有車型平臺基礎上的局部改造。即在原有平臺基礎上，開發設計符合目標客戶和特殊顧客群體性需求的總布置方案。這種思路的缺點是客戶需求性設計影響著底盤系統的整體性能。其優點在于原有設計平臺上，按照底盤系統原有工作原理，調整或者更換底盤的制動、轉向、懸架、傳動等各子系統的設計，成熟型車的零部件最大限度內加以利用，降低了生產成本。

總布置方案的改造影響底盤系統的懸架子系統比較突出。一旦實施新的總布置方案，汽車的前后艙布置內容會發生較大變化，這樣要重新計算整車質量和載荷的匹配性，從而研判原懸架系統的安全性，一旦安全性無法保證，需要重新設計懸架結構。首先計算出新總布置的整車質量和質心位置，利用平面坐標系在確定X軸向和整車質量計算軸荷分布的新舊值，再校驗原有懸架系統。如果不匹配，則重新設計懸架系統；然后利用ADAMS軟件仿真計算、分析懸架設計是否影響四輪定位參數，根據仿真結果進一步調整懸架設計參數。

3.3 創新新車設計方向

創新設計是全新的設計理念，徹底放棄原有平臺，原有設計思維模式，重塑理念，針對底盤系統，底盤整體框架結構、四大子系統全部重新設計。新能源汽車底盤創新設計方向從概念設計-可行性分析-定型的一個演進過程。創新設計方向的優點在于增加了車身設計的自由度，解決了車身造型設計思路問題；降低了總布置方案的難度，由于全新設計，底盤系統與內部空間利用度、電池組安裝位置等具有較高的匹配性。底盤整體化優化設計，采用較少零部件，設計集成度更高，減少了制造和加工工藝，便于維護保養。有利于改善底盤前后配重比例，提升了汽車的安全性；新能源汽車兩種底盤設計方向各有特點，創新設計前期投資巨大，開發周期相對很長，但是未來新能源汽車發展總體趨勢，有利于提高整車性能，控制企業成本。

4結語

新能源汽車的開發和使用是我國汽車行業的未來發展方向，必定受到各個行業的持續關注。在完成對新能源汽車底盤的設計過程中，運用到大量的環保、系統性理念，降低汽車內部零件布置難度。建立新的汽車動力體系、完成汽車車身設計是目前新能源汽車設計工作的重點項目，完成新能源汽車底盤設計是新能源汽車設計的重點工作，這些都需要汽車行業引起足夠的重視。

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（作者單位：長城汽車股份有限公司技術中心

河北省汽車工程技術研究中心）