淺析純電動新能源汽車整車正向開發總布置設計

陳賀峰 劉攀 羅文靜 孫永飛

摘 要：汽車整車正向開發中總布置設計占據著極其重要的地位，對汽車駕駛艙，車身的結構和其他結構等方面的尺寸和布置有著重要的影響?；诖?，文章在汽車整車正向開發總布置設計的角度出發，從汽車整車總布置、競品分析、整車性能等幾個方面來分析汽車整車正向開發總布置設計工作。

關鍵詞：純電動新能源汽車;淺析;汽車整車正向開發;總布置設計

中圖分類號：U469.72 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）09-03-03

Analysis of the General Layout Design of the Forward Developmentof Pure Electric New Energy Vehicles

Chen Hefeng， Liu Pan， Luo Wenjing， Sun Yongfei

（ Kaliver （Shandong） Automotive Technology Co.， Ltd.， Shandong Rizhao 276800 ）

Abstract：Vehicle positive development layout design occupies a very important position， the cockpit， on car body structure and the size and arrangement of the other structure has an important influence.Based on this， this article in the vehicle positive development of layout design perspective， from automobile vehicle layout， competing goods analysis， performance and so on several aspects to analyze the vehicle forward development layout design work.

Keywords： New energy pure electric vehicle; Analyses; Vehicle positive development; The layout design

CLC NO.： U469.72 ?Document Code： A ?Article ID：1671-7988（2020）09-03-03

前言

純電動新能源汽車是目前我國新能源汽車發展的主要方向，在各級政府的領導下，各大汽車制造廠商大力開發和重視下，新能源汽車正在正在不斷的快速發展著。這使得新能源電動汽車的整車正向開發得到十分的重視，各汽車廠商在逐步替代了新能源早期時候的逆向開發。目前純電動的新能源汽車是在以往燃油車型的整車空間、尺寸和硬點來約束布置并進行相關的設計;然而，純電動新能源汽車正向開發總布置設計是以整車空間、尺寸、硬點等作為設計的總導向，與之前汽車制造廠商的以現有燃油車型為主來改裝成電動新能源車是有本質上區別的。本文從汽車整車正向開發總布置設計的角度出發，從汽車整車總布置、競品分析、整車性能等幾個方面來分析汽車整車正向開發總布置設計工作。

1 整車正向開發總布置設計工作

1.1?競品分析

整車正向開發總布置設計工作應該以競品分析為起始點，競品分析主要是指針對競爭產品進行相關有效的分析，從而做出預研項目方案可行性分析以及評估技術方案可行性分析，對整車的目標做初步的確定，對整車總體技術方案進行構思，并且初步完成對車型平臺的構建工作，同時發放造型二維控制邊界^[2]。

1.2?標桿車分析

標桿車分析是指對競品車型進行主觀的靜態分析，并對競品車型進行整車拆解逆向，對競品車型進行總結并完成構建競品車型數據庫，對構建完成的競品車型數據庫進行總布置分析以及硬點、法規、人機工程等分析。

1.3建立競品車型數據庫

純電動汽車整車總布置設計依靠競品分析以及產品定位，對于不同續航里程的電池包平臺化特征，優先優化設計電池包邊界，進行電動新能源汽車電動化底盤平臺的優化設計;其次，整車以電動化底盤平臺為核心，對動力集成、蓄電池和電控系統、整車電氣架構、車載網絡以及智能配置等關鍵元件進行平臺化設計;最后，實現產品車型技術的一次性規劃同平臺多車型的開發延伸。

2 整車正向開發總布置概念設計

2.1 確定整車技術方案

整車正向開發總布置概念設計的整車技術方案是指整車可視化零件清單設計。依照競品分析這一步驟中的車型平臺規劃設計和整車總體框架設計，對整車硬點、地面、軸荷、車姿態和重量、人機工程以及空間配置等方案進行詳細的分析確認。

2.2 總布置概念設計

總布置概念設計是指對車輛關鍵元件的選型與布置方案。分別按照前艙、底盤和乘客艙這幾個概念布置展開，核心工作為底盤構架的確認、電池包及動力總成布置方案的確認。圖1為電動新能源汽車整體結構。主要由電機控制器、電池系統總成、驅動電機以及減速箱總成等。

確定電力驅動動力總集成配置位置是前艙概念設計的第一步。第二、要考慮碰撞對機艙空間配置位置的要求、行人保護及低速碰撞的總布置設計核心、裝配維修性、靜態與動態包絡間隙、前艙內部零部件的美觀性布置要求。

電池包固定方案與幾何邊界的確定是電動汽車底盤概念布置的核心點。其要確保提供底盤件、內外飾、電器以及只能互聯的合理布置裝載。還要確保電池包的布置裝載滿足整車性能的要求。所以，對電池包的參數與成組形式等進行充分計算，滿足整車布置空間的同時來初步確認方案。乘客艙概念布置是滿足人體坐姿、上下車方便度以及舒適性能設計等，確認布置方案^[3]。

總布置概念設計過程中應該基于人機工程推薦、法規符合性要求和整車目標的情況下，制定整車目標完成造型CAS三維控制線圖和2D整車總布置設計圖。其中包含人機工程布置、車姿態、地面線以及運動分析等。

2.3?整車正向開發總布置方案設計

總布置方案設計過程中需要完成主要零部件的布置和邊界發放方案，并且完成油泥造型的工程檢查。整車總布置方案設計基于一直不斷輸入的整車元件數據和布置要求，充分整合總布置標準、法律法規要求以及配置工藝技術分析等來對整車的所有元件進行具體分析布置。通過布置方案的可行性評估，來反饋與整車系統零部件的設計優化方案。最后，完成整車總布置設計圖與系統性數字樣車校核等總布置方案設計凍結。

基于總布置概念設計過程中的主要元件布置方案，按照前艙布置方案、底盤布置方案以及乘客艙布置方案（包括人機工程和空間布置等）三部分開展全車元件布置方案設計;最后對整車靜態和動態間隙、法律法規、人機工程分析、空間布置和噪音控制以及裝配維修性等數字化電子樣車校核。

2.4 數字化電子樣機檢查

數字化電子樣機檢查過程是指對數字樣機的虛擬裝配并對數字化電子樣車進行檢查工作。這些檢查包括：整車硬點、人機工程、法律法規標準、靜態和動態包絡間隙、尺寸技術規范、裝配線管、裝配性能、可維修性和整車造型等。在設計凍結期前發現和解決制造、裝配、維修等一系列設計問題。

總布置設計驗證階段分為：一、前期騾子車樣車制造跟蹤，確保電機動力總成裝載的可行性;二、模擬樣車制造跟蹤，驗證設計檔案的合理性;三、工程樣車制造跟蹤，確保數字化電子樣車校核的準確性;四、統籌優化總布置設計方案，并對樣車制造過程中的問題進行整改。

3 整車人機工程設計

3.1 人機工程設計主要內容和要求

純電動新能源汽車的開發和設計是根據以人為本的原則展開的。因此，人機工程設計主要內容是以駕駛員舒適方便駕駛、駕駛效率高、不易產生疲勞感與壓抑感為主的。人員體質不一樣，導致駕駛員身材都不一樣，但是每一種電動汽車的車型尺寸都是固定的，要保證駕駛艙操縱件的布置對每位身材不同的駕駛員在駕駛中的舒適性和手腳伸展性，就一定要充分分析利用人機工程^[4]。

3.2 百分位和人體模板的應用

百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統計對象總人數的百分比，百分位在國際上是通用的。人體模板是一種人體物理仿真模擬，常用于人機工程設計中。在此設計中，設計人員根據設計對象的結構特點和參數來選擇對應的百分位人體模板。一般來說，只要確定了手臂活動能夠觸碰的范圍和油門剎車的位置，那人體模板的選取就是身材矮小的。

3.3 純電動新能源汽車整車性能的評價指標

純電動新能源汽車整車性能的評價指標目前來說很多。這當中，純電動新能源汽車的動力性能、能源消耗量和續航里程是消費者最為關注的。根據國家制定的有關電動汽車標準，電動新能源汽車動力性能包括：汽車最高車速、汽車30分鐘最高車速、爬坡能力、坡道起步與加速性能。電動新能源汽車的經濟性指標為電動汽車在某一工況下或特定循環工況下行駛，記錄行駛這一段距離所消耗的電池電量。

4 總結

總而言之，純電動新能源汽車整車總布置設計根據競品分析、整車概念設計、裝配方案設計等階段，依據法規、人

機工程、后期維修性和美觀性等要求，構建整車正向開發總布置設計工作。

參考文獻

[1] 尚偉，金賢鎮，陳鴻運.正向開發過程中總布置設計經驗淺析[J].汽車實用技術， 2017（16）：60-63.

[2] 王現武.我國純電動新能源汽車整車正向開發總布置設計[J].內燃機與配件，2018（17）：35-36.

[3] 胡裕菲.電動汽車車身結構正向概念設計及NVH仿真分析[D].湖南大學，2018.

[4] 徐晗，宋瀚，史婷婷，et al.基于整車性能開發的發動機機艙集成布置分析[J].汽車工程師，262（02）：49-51.