純電動汽車三點懸置系統典型問題整改過程

李?？?，陳松鶴，王梁，謝思發

純電動汽車三點懸置系統典型問題整改過程

李?？愃生Q，王梁，謝思發

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

以某款純電動汽車三點懸置系統為例，文章嘗試從改變系統布置、CAE分析、道路試驗一系列過程整改三點懸置系統典型質量問題。當后懸置在某些特殊工況下受力較大時，會引起后懸置零件斷裂或者緊固件松脫等質量問題。

純電動汽車；懸置系統；三點懸置系統

引言

純電動汽車與傳統燃油車動力總成懸置系統設計有很大的差異，主要是動力源不同導致。電動汽車采用電機驅動，電機無怠速；減速器也沒有傳統車變速器設置的多個檔位[1]。特別是電機與發動機的動力特性有很大不同，電機在剛開始轉動瞬間也能輸出很大的轉矩，且響應速度很快，能夠在極短時間里使輸出轉矩發生很大變化，所以電動汽車在起步時有明顯的“推背”感覺[2]。電動汽車在急加速和緊急制動工況下其懸置系統受力變化很快，突然的沖擊會引起懸置零部件斷裂等質量問題。

電動汽車懸置系統不同工況下分析受力發現，一般后懸置處最大力都遠遠超過左右懸置處的最大受力。所以電動汽車懸置系統的設計難點在后懸置安裝點和類型的選擇上。

本文嘗試首先用典型12工況初步分析零部件強度，尋找懸置應力集中的部位。再針對后懸置應力集中的部位做原因排查和方案優化。然后針對優化方案用軟件分析在通用28工況下的零部件強度。強度分析合格后做完臺架試驗，再搭載整車路試，直到整車路試結果合格，懸置系統達到設計目標。

1 懸置系統布置

本文采用的基礎電動車為電機前置前驅，電機總成橫向布置，其電機在駕駛員左手方向，減速器在右手方向。其懸置系統采用TRA軸理論布置，為左、右、后三點鐘擺式懸置系統，后懸置為拉桿式后懸置，見圖1[3]。這種三點懸置系統布置型式在傳統燃油車上非常普遍，當主機廠把傳統燃油車的動力總成更換成電機總成，這種“油改電”的項目會見到這種懸置系統設計，可以降低項目開發費用和縮短項目開發周期。左懸置包含左懸置軟墊總成及左懸置支架，電機通過左懸置支架和左懸置軟墊總成與前艙左縱梁連接。減速器通過右懸置支架和右懸置軟墊總成與前艙右縱梁連接；通過后懸置支架和后懸置軟墊總成與車身底板連接，其后懸置軟墊總成小端襯套在前，大端襯套在后。

圖1 懸置系統布置簡圖

2 CAE分析

收集懸置參數及動總參數，見表1、表2、表3、表4，用NASTRAN分析軟件建立分析模型，將收集到的主要參數輸入分析模型，主要分析懸置系統其金屬支架的強度，為進一步優化設計提供參考[4]。

表1 軟墊中心點位置坐標

表2 懸置襯套剛度

表3 動總參數

2.1 強度分析結果及評價

用軟件分析懸置系統各零部件金屬支架在12個典型工況下的強度，左懸置車身側和托臂以及動總側滿足要求，右懸置車身側以及動總側滿足要求。后懸置動總側為鑄鋁結構的后懸置支架，幾個工況下最大應力超過材料的極限，不能滿足強度要求見表5以及應力云圖見圖2、圖3、圖4、圖5。

表4 電機總成轉動慣量

表5 結果及評價

圖2 前進擋+轉彎工況應力云圖

圖3 倒擋工況應力云圖

圖4 前進擋誤用工況應力云圖

圖5 倒擋誤用工況應力云圖

2.2 原因分析

首先，從后懸置安裝布置看，后懸置動總側支架在減速器上的安裝點選擇不當，最下面的安裝點偏離拉桿后懸置小端Z向距離達到112mm，力臂較長。

其次，懸置系統在12個典型工況下的受力分析顯示，后懸置處X向最大受力高達8572.1N。

圖6 后懸置動總側支架安裝點位置示意圖

考慮到電動車起步瞬間電機就能輸出很大的轉矩，且響應速度很快，后懸置及支架需要優化設計。

2.3 布置調整

因為左懸置和右懸置金屬支架強度分析均合格，所以左懸置和右懸置的安裝點不做調整，主要調整后懸置的安裝點和型式。

將拉桿式后懸置調整為承載后懸置，見圖7，左懸置和右懸置均為承載懸置，這樣懸置系統成為典型三點懸置系統，見圖8。

圖7 承載式后懸置連接示意圖

圖8 典型三點懸置系統布置簡圖

2.4 優化方案分析結果

收集后懸置更改后的懸置參數，更新主要分析參數輸入分析模型，見表6和表7；另外初步分析的12個典型工況是不夠的，改用通用28工況分析懸置系統零部件的強度，并且提高評判標準，為進一步優化設計提供參考。

表6 后懸置更改后軟墊中心點位置坐標

表7 后懸置更改后襯套剛度

用更改參數后的分析模型針對承載式后懸置車身側和動總側支架做強度分析，結果見表8。

表8 后懸置支架強度分析結果

結果顯示，優化后的后懸置車身側和動總側支架強度分析合格。

3 效果驗證

本文涉及電動車采用左右后典型“三點”懸置系統，其中后懸置為承載式后懸置，進行整車路試，所有的懸置零部件及緊固件沒有斷裂發生，也沒有緊固件松脫發生，方案可靠有效。

4 總結

因為電機總成重量一般60Kg左右，純電動汽車懸置系統常見的布置形式還是以三點居多，一般左右后懸置采用橡膠襯套式懸置。如果電驅動懸置系統基于TRA軸理論布置的話，后懸置處受力較大，容易發生零件斷裂，或者螺栓松脫等質量問題。

本文涉及電動車調整為典型“三點”懸置系統后，并選擇合適的后懸置安裝點位置，可以明顯降低后懸置受力，避免懸置零件斷裂的質量問題。本文討論的純電動汽車懸置系統整改過程和方法可以被其他電驅動懸置系統借鑒。

[1] 徐中明,李曉,劉和平.純電動汽車動力總成懸置系統的優化[J].汽車工程,2012 (9):806-810.

[2] Shital, P.,Ghosh, C., Talwar, H., Gosain, A. et al., "A Study of Engine Mount Optimisation of Three-Cylinder Engine through Multi-Body Dynamic Simulation and Its Verification by Vehicle Measurement," SAE Technical Paper 2015-26-0126, 2015, doi:10.4271/2015-26- 0126.

[3] 朱鑫,劉曉昂,陳勇,等.純電動汽車動力總成懸置系統設計方法[J]. 噪聲與振動控制, 2019, 39(2):85-89.

[4] 何偉麗,范雷云,汪超,等.基于 HyperMesh 懸置支架強度分析[J]. 農業裝備與車輛工程,2015,53(3):15-17.

A solving process of typical issues of three points mount system of electric vehicle

Li Baokui, Chen Songhe, Wang Liang, Xie Sifa

( Chery Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241009 )

By an example of three points mount system of an electric vehicle, this paper attempts to solve typical issues of three points mount system by a process of changing system layout, computer aided engineering of analysis, and road test validation. when more loading forces on rear mount at some special cases, this can lead to part fracture or fastener loose of quality issues.

Electric vehicle; Mount system; Three points mount system

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.003

U469.72

A

1671-7988(2021)07-07-04

U469.72

A

1671-7988(2021)07-07-04

李保奎，主管工程師，就職于奇瑞汽車股份有限公司汽車工程研發總院，畢業于重慶理工大學本科學士學位，主要從事懸置系統開發工作。