電動汽車底盤平臺的開發(fā)需求和實(shí)施策略

谷玉川 胡偉 陳晶艷

摘 要：針對汽車平臺開發(fā)模式中的模塊進(jìn)行概念定義，并闡述模塊屬性、特性和開發(fā)特點(diǎn);深入研究電動汽車開發(fā)對底盤平臺開發(fā)的差異點(diǎn)、影響和新需求，并結(jié)合大眾、特斯拉和日產(chǎn)3家典型企業(yè)的電動汽車底盤平臺特性展開解析。最后，提出了電動汽車模塊化底盤平臺開發(fā)方向性建議以及具體措施。

關(guān)鍵詞：電動汽車;平臺化;模塊;底盤平臺;底盤開發(fā)

Abstract： In this paper， the concept of module was defined， and the attribute， characteristic and development of module was described. An in-depth study of difference， influence and requirement of chassis development from electric vehicle was made. Then case study about EV chassis platform of three typical automakers， i.e. Volkswagen， Tesla and Nissan was made. Finally， this paper proposed some suggestions and concrete measures for the implementation strategy of EV chassis platform with modularity.

Keywords： EV; Platform; Module; Chassis Platform; Chassis development

1 前言

面對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，環(huán)保壓力和智能化網(wǎng)聯(lián)化的需要，全球主要車企將電動汽車發(fā)展作為未來競爭成敗的關(guān)鍵，電動汽車產(chǎn)業(yè)在近年取得飛速的發(fā)展。車企通過銷量大幅提升產(chǎn)生的規(guī)模效益帶來一定成本節(jié)約，但成本競爭力仍是制約電動汽車發(fā)展的最重要因素。通過實(shí)施電動汽車平臺化開發(fā)提升企業(yè)的成本、周期和產(chǎn)品的競爭力，仍具有重要的意義[1]。

平臺化開發(fā)模式呈現(xiàn)不同的開發(fā)特點(diǎn)，早期主要強(qiáng)調(diào)同級別車型的零部件共用，后來又發(fā)展出跨級別車型之間零部件共用，目前在模塊化理念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)在于通用的、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)協(xié)同下的零部件的共用[2]。底盤零部件的共用一直是平臺開發(fā)的核心，電動汽車底盤平臺開發(fā)亟需重點(diǎn)關(guān)注和深入研究。

本文嘗試系統(tǒng)闡述模塊化平臺化開發(fā)的相關(guān)概念及開發(fā)本質(zhì)，梳理純電汽車底盤開發(fā)的新需求，并對當(dāng)前主流電動汽車平臺中底盤特性進(jìn)行對比解析，為電動汽車底盤平臺開發(fā)提出方向性建議和實(shí)施策略。

2 模塊化開發(fā)的新特點(diǎn)

基于模塊理念進(jìn)行技術(shù)協(xié)同是平臺開發(fā)的最新發(fā)展形勢。奧迪率先提出以模塊為基礎(chǔ)的MLB，并通過大眾MQB深化并推廣模塊化開發(fā)的理念[3]。在汽車制造業(yè)中，模塊是具有某種特定結(jié)構(gòu)和功能的通用部件的組合[4]。進(jìn)一步說，模塊是用于組成車輛上的各大系統(tǒng)的，基于功能性進(jìn)行劃分的，具備標(biāo)準(zhǔn)接口的通用獨(dú)立的部件組合。

經(jīng)過多年的實(shí)踐，我們這么定義模塊：由基礎(chǔ)部分、可變部分和專屬部分構(gòu)成，具備幾何、性能及接口屬性，典型特征為具有通用性，互換性和相對獨(dú)立性。通過對模塊屬性創(chuàng)造性的進(jìn)行幾何和性能雙維度的解耦與重構(gòu)，形成標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和規(guī)范化的規(guī)則，從而設(shè)計出具有帶寬的差異化產(chǎn)品。

由圖1所知，通過識別轉(zhuǎn)向模塊幾何和性能屬性，轉(zhuǎn)向模塊的基礎(chǔ)部分可以重復(fù)使用和互換，提升整個產(chǎn)品生命周期中的通用化水平來降低成本;通過可變和專屬部分的組合方案，快速提供多種產(chǎn)品選擇，滿足客戶的差異化的需求。在統(tǒng)一接口情況下，我們可以對轉(zhuǎn)向模塊內(nèi)如兼容自動駕駛等高級功能進(jìn)行獨(dú)立的技術(shù)預(yù)開發(fā)，緊跟新技術(shù)發(fā)展，持續(xù)提供有競爭力的產(chǎn)品滿足客戶多樣化的需求。

3 電動汽車底盤開發(fā)的新需求

電動汽車相比傳統(tǒng)汽車主要差異在動力源、能源形式的變更，同時更好的用戶體驗期望需要更強(qiáng)的科技感，更高的電氣化和智能化的設(shè)計。面對這些變化點(diǎn)和新需求，電動汽車底盤設(shè)計需要有前瞻性的思考，系統(tǒng)全面地分析關(guān)鍵特性和影響要素，有序推行底盤平臺的開發(fā)。

3.1 應(yīng)對動力源變化的開發(fā)需求

電動汽車由傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)變?yōu)樾履茉措姍C(jī)，底盤開發(fā)需要重點(diǎn)關(guān)注動力總成噪音減小對NVH的影響，更好加速性能帶來的加速和制動的影響，無熱源下的間隙和隔熱影響，對底盤的新要求如表1所示：

3.2 應(yīng)對能源形式變化的開發(fā)需求

電動汽車能量形式由燃油變?yōu)殡姵兀瑫r電池電量直接決定續(xù)航里程，底盤開發(fā)需要重點(diǎn)圍繞怎么給電池提供更大的安裝空間，降低能耗，電池包引起整車載荷和質(zhì)心變化等開展底盤專屬性開發(fā)要求如表2所示：

3.3 應(yīng)對更好的用戶體驗的開發(fā)需求

電動汽車的核心就在于更好的用戶體驗。對電動汽車體驗預(yù)期的變化需要底盤必須提供更強(qiáng)的科技感，更高的電氣化和智能化技術(shù)，底盤必須提供對更多智能駕駛，智能控制的支持[5]。底盤開發(fā)新要求如表3所示：

4 典型汽車企業(yè)電動車底盤開發(fā)解析

4.1 大眾汽車集團(tuán)

大眾2015年提出全新純電平臺MEB[6]，發(fā)布全新純電品牌ID及7款概念車，Audi，Seat，skoda基于MEB發(fā)布各自概念車。基于ID概念車的首款量產(chǎn)EV車ID.3于2019.03亮相，2019.11正式上市，并計劃2020年交付30萬臺，2025年交付1百萬臺，2023年中國市場提供10款車型。

如圖2所示，MEB采用模塊化底盤平臺開發(fā)，整體平整電池包置于車底，驅(qū)動形式為后驅(qū)或四驅(qū)。底盤總體架構(gòu)針對純電底盤開發(fā)需求進(jìn)行專屬設(shè)計，前常規(guī)麥弗遜懸架，擺臂反置，后五連桿懸架;轉(zhuǎn)向器前置;前副車架框型六點(diǎn)安裝，剛性連接，后副車架四點(diǎn)柔性連接;支撐式懸置，前后均是二級隔振，支持大眾ID.Pilot自動駕駛模式。如圖2所示。

奧迪2019年3月發(fā)布首款基于MEB的概念車型Q4 e-tron，計劃2020量產(chǎn)上市。通過與保時捷合作，分別推出高端電動平臺PPE，高性能電動平臺J1。奧迪計劃2025年之前投放超過30款電動車型，銷量占比超過40%。

大眾集團(tuán)將傳統(tǒng)車型模塊化開發(fā)經(jīng)驗迅速應(yīng)用到純電平臺的開發(fā)，用MEB，PPE，J1純電平臺分別去搶占MQB，MLB和MSB平臺的傳統(tǒng)車型的市場，反映了大眾對未來電動車的總體規(guī)劃，其模塊化開發(fā)理念值得我們思考和研究。

4.2 特斯拉汽車

特斯拉是純電汽車企業(yè)的代表，最先量產(chǎn)當(dāng)時全球最快加速，最長續(xù)航的電動汽車，純電車型的總銷量突破一百萬臺。特斯拉首次應(yīng)用平整電池包以及后驅(qū)或四驅(qū)的整車架構(gòu)，推出四款車型Model S， Model X， Model 3， Model Y。

特斯拉車型底盤采用統(tǒng)一的架構(gòu)，前雙叉臂懸架，后多連桿懸架，轉(zhuǎn)向器前置。目前特斯拉產(chǎn)品線較少，更多基于現(xiàn)有單一車型底盤共用的基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化工作，更多強(qiáng)調(diào)規(guī)模效益。此外，特斯拉在為電池提供更大X向空間，底盤NVH方面還可以進(jìn)一步提升優(yōu)化。

4.3 日產(chǎn)汽車

日系車型中豐田提出TNGA更側(cè)重對現(xiàn)有車型競爭力提升同時提高零部件的共用水平，E-TNGA目前還只是概念，本田汽車陸續(xù)推出基于油改電的純電車型，日產(chǎn)汽車的通用模塊化平臺CMF基于模塊化開發(fā)，暫未發(fā)布純電平臺，日產(chǎn)leaf為其首款純電車型，累計銷量超過40萬臺。

Leaf車型為全新開發(fā)的純電車型，采用異形電池包和前驅(qū)系統(tǒng)，底盤架構(gòu)采用前麥弗遜懸架，后扭力梁懸架，轉(zhuǎn)向器后置。國內(nèi)純電車型如幾何A，AION S等均采用此設(shè)計理念，目前來看此類技術(shù)方案在滿足純電車型新需求與零部件最大通用化實(shí)現(xiàn)平衡，也能節(jié)約時間和費(fèi)用，降低零部件采購成本，也可以是純電底盤平臺開發(fā)的選擇。

大眾因為多品牌運(yùn)營及多年模塊化開發(fā)的積累可以快速推出覆蓋所有市場需求的純電模塊化平臺;特斯拉定位為高端豪華以及最佳的用戶體驗，追求單一底盤平臺的規(guī)模效益;日產(chǎn)結(jié)合傳統(tǒng)汽車資源和純電車型需求選擇單一產(chǎn)品最大通用化。必須強(qiáng)調(diào)的是，大眾、特斯拉、日產(chǎn)的純電車型底盤平臺開發(fā)都是結(jié)合企業(yè)自身的發(fā)展階段和目標(biāo)進(jìn)行的選擇。

5 電動汽車底盤平臺開發(fā)實(shí)施策略建議

5.1 模塊化開發(fā)的方法及需求條件

電動汽車底盤有著更多差異化和多樣化的需求，同時需要提高通用性來降低成本。利用模塊通用性，互換性和相對獨(dú)立性的特性，模塊化的開發(fā)理念與電動汽車底盤開發(fā)新需求想匹配，值得我們研究、思考并實(shí)踐模塊化底盤平臺的開發(fā)。

通過模塊化的開發(fā)，企業(yè)可以找到通用化和差異化平衡，快速應(yīng)對市場多變的需求和成本的壓力。但是模塊化的開發(fā)需要企業(yè)中長期規(guī)劃，品牌，研發(fā)，生產(chǎn)，采購，銷售等一系列專業(yè)和業(yè)務(wù)部門的支持。企業(yè)只有從組織架構(gòu)，工作機(jī)制，業(yè)務(wù)流程，業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)等方面進(jìn)行全局變革，才能在品牌打造，產(chǎn)品規(guī)劃，平臺開發(fā)、生產(chǎn)，采購和銷售等研產(chǎn)銷統(tǒng)一思想，并在統(tǒng)一架構(gòu)下最大化地共享標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案，零部件、生產(chǎn)線，提升品質(zhì)和減少成本和周期，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。只有這樣，模塊化開發(fā)才是真正落地并能發(fā)揮最大的作用。

5.2 電動汽車底盤平臺開發(fā)建議

近些年，電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)上升國家戰(zhàn)略的高度，中國電動汽車市場也取得了快速發(fā)展。造車新勢力憑借互聯(lián)網(wǎng)思維主打用戶體驗，迅速吸引一部分市場需求;傳統(tǒng)車企憑借自身技術(shù)積累主打安全性、續(xù)航能力和駕駛操控性能去占領(lǐng)市場。面對合資品牌的競爭壓力，寄希望于通過電動汽車彎道超車的中國車企，更應(yīng)該系統(tǒng)全面的有思考有行動的實(shí)踐電動汽車底盤平臺的開發(fā)。基于此，我們有提出如下開發(fā)建議：

5.2.1 電動汽車底盤平臺開發(fā)主要原則

電動汽車底盤平臺開發(fā)主要原則是一切為了客戶。為了客戶，底盤平臺必須圍繞電池開發(fā)，主要體現(xiàn)在提供更大的電池安裝空間，降低底盤能耗，為電池提供保護(hù)，以提供最大的續(xù)航能力;為了客戶，底盤平臺必須提供更好的用戶體驗，主要體現(xiàn)在提供更好的駕乘體驗，更多的智能駕駛配置以及更高級的智能控制配置。

5.2.2 電動汽車底盤平臺具體策略

針對不同續(xù)航的電動汽車，我們對底盤不同模塊給出具體的開發(fā)策略建議，針對低續(xù)航車輛，我們優(yōu)先考慮滿足電動汽車需求，盡可能借用現(xiàn)有常規(guī)能源方案，如麥弗遜前懸，扭梁后懸，CEPS，前驅(qū)形式;針對中高續(xù)航，通過轉(zhuǎn)向器前置以及更緊湊的五連桿，實(shí)現(xiàn)盡量短的前后懸以提供最大化的電池空間來提升續(xù)航，通過后驅(qū)或四驅(qū)以縮短加速時間;針對高續(xù)航，需達(dá)到最好的性能，最好的科技感，更好的用戶體驗，如雙叉臂前懸，五連桿后懸，REPS，后輪轉(zhuǎn)向，電動助力制動，線控?fù)Q擋，空氣彈簧等。

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