新能源客車車身結構及其設計概論核心研究

宋德業

摘 要：本文分析的重點是新能源客車的車身結構與設計內容，而客車的主要分類為公路、公交客車。新能源客車作為新產物，既是新科技的代表也是環保產業發展的表現。因此研究新能源客車的結構與設計，有利于促進客車產業的持續發展。并且由于新能源客車擁有一個顯著特征：在保持車體強度的基礎下，利用較強材質和車體結構的優化可以降低客車的能源消耗，增加客車的使用時間。以此特點展開，研究車身結構和設計可以為客車行業提供新經驗。

關鍵詞：新能源客車;結構;設計

經濟發展是雙刃劍，一方面可以強大國力，提高國民生活水平與質量，一方面也帶來了環境污染的問題。面對尾氣排放、工業排放帶來的空氣污染問題，國家提出了綠色發展理念，鼓勵人們綠色出行。各大城市促進公交系統發展，減少私家車的比例。同時科技領域也在為綠色環保做貢獻，研發新能源技術，推動新能源客車發展，進一步降低大氣污染比例。因此新能源汽車以其環保功能和新能源技術優勢得到了廣泛的關注，同時也逐漸受到客車行業的重視。

1 新能源客車的車身結構

新能源客車是一種新概念汽車，主要采用非常用燃料作為動力，并且搭載了非常先進的驅動技術，擁有與常規客車完全不同的結構與設施。

在進行新能源客車車身結構設計的時候需要堅持一體化原則，讓內部結構形成較為封閉的空間，可以減少施工量，增加抗壓強度。客車行業主要將其分為六個部分：前圍、后圍、左側、右側、頂蓋和地板骨架，這六個部分最終形成了統一的車身結構。客車行業一般都會選擇鋼材打造車身結構，將其塑造成一個巨大的長方形。然而新能源客車為了減輕重量，增加續航能力，會選擇輕巧便利的鋁合金打造車身[1]。

2 新能源客車車身結構的設計

2.1 前圍、后圍骨架

前圍、后圍骨架設計一直都是整體車身設計的重難點，因為前圍和后圍是車身造型的整體、直觀表現，因為大部分客車的形象都是矩形，非常像一個盒子，所以側面、頂部和底部的呈現力不夠，只能通過前后圍體現設計感和美感。這兩部分主要包括了玻璃、蒙皮、燈具、檢修蓋和保險杠等等，具有非常豐富的可設計性。所以很多廠家設計都會采用曲面造型，這種由三維軟件打造出來的線條感也是當前客車行業的平均水平和主要風格體現。而設計的難度就在于，這種造型其實決定了想要體現的曲面必須采用異形件組裝。除了異形件的難度之外，這兩個部分所需要的支架和結構往往又需要非常精良的制造水平和高超的焊接工藝。

這兩部分的主要設計流程為，首先是造型理論設計、骨架實體設計，其次是設計制造圖、生產相關零件，最后是組裝和焊接成實體物。新能源客車除了保留傳統客車前后圍的優點，還增加了輕薄等特點[2]。

2.2 側圍骨架

左、右側圍主要包括骨架、蒙皮、車窗、艙門等等，這個部分的設計重點在蒙皮和骨架。上述所說的兩種客車類型的設計大體一致，都需要結構對齊，如窗戶和艙門的立柱都要保持一致，術語解釋就是封閉環。但是也有不同的地方，那就是由于公交客車乘客多、承載量大，需要單獨設計應急門，讓兩側的乘客在發生危險的時候可以快速逃生。而公路客車由于載物量大、路程長，需要設計較多的儲物艙，方便行李放置和貨品載運。

但是這兩類客車設計側圍骨架時都需要遵循以下幾點，第一點就是保持力流的傳遞性，無論是宏觀還是微觀領域都具有連續性，并且應該使用承載力較強的高強鋼管。第二點就是應該由蒙皮、玻璃結構決定內、外面差，并且這種設計應該在總策劃時就決定好。第三點就是確定結構位置時，應該將立柱位置放在首位，窗戶可以次要考慮。第四點是無論怎么改變車型都應該保證側窗的位置不改變，只改動中間的窗戶。第五點是無論車型如何改變，是加大還是變小都應該保持車內空間的穩定性[3]。

蒙皮也稱大板，是由抗腐蝕性非常強的材料打造的，如冷軋電鍍鋅板。蒙皮的選擇主要分為兩種，一種是整體設計，一種是分塊設計。這種選擇是根據車身長短和艙門位置決定的。如果車長超過9米，就不需要設計太多艙門，只需要將整體蒙皮切割出對應的輪廓如艙門洞口就可以。這樣做可以保持車身的線條和平度，但是比較浪費材料。小于9米的客車可以采用分蒙皮，優點是施工簡單，節省材料。但是由于分蒙皮需要大量焊接，外皮的痕跡非常多，只有在修正后才能得到標準的線條和平度。

2.3 頂蓋骨架

頂蓋骨架的設計相對簡單，但是新能源客車需要在保持傳統客車需求（如強度、抗壓以及抗變形要求）的基礎上，再加入減重要求，讓客車更加輕巧靈便。以大型客車為例，不同結構可以相差200斤以上。由于頂蓋骨架的主要作用是承載空調及一些車內布置，所以承壓稍小，只要能滿足抗壓變形需求就可以進行簡化。對此主要考慮的五個因素是，第一個因素是橫梁的位置，第二個是空調和風口，第三個是蒙皮的結構，第四個是內飾的布置和分布。但是另外要注意的是新能源客車需要考慮電池箱體的位置和重量，如果電池箱體布置在頂上就需要增加頂蓋的抗壓力。

對于頂蓋蒙皮的設計，需要考慮材質和形狀，一般都會采用和側圍同樣的材料，并且將其分為三塊，中間平，兩側帶有適當的弧度[4]，安全出口、空調回風出風口帶有防水止口。

2.4 地板骨架

在設計地板骨架的時候，公路客車和公交客車是不同的。由于公交客車的主要作用是載客，并且乘客站立的時間比較多，所以需要平地板。但是公路客車載貨的作用比較強，因此需要采用通道式。然而現在整個客車行業比較喜歡用整體式地板骨架，因為這種骨架可以和車體融合，更像是伴生的附著物。這種骨架看似很難，其實只是需要在設計的時候重視空間的層次感就可以了。并且需要注意以下五個方面，第一個方面就是嚴格遵循總布置，第二個方面就是尊重力學結構，讓力有連續性。第三個方面是注意安裝與固定對地板骨架的重要性，第四個方面是要讓踏步設計符合指標，第五個方面是扶手、投幣設計都要和地板骨架融合。

2.5 整體結構設計

以上六個部分的設計其實只是初步設計，還不能直接生產和使用，還需要利用CAE結構進行分析，分析車身的強度、壓力以及模態等等，需要檢測設計是否具有合理性。并且要對檢測結果謹慎分析，要遵循：沒問題未必完全沒有問題，有問題則一定有問題。所以要求設計方對出現問題的地方進行詳細的解析，適當增加強度和剛度，讓最終效果符合最初預測和設計。

3 結束語

新能源客車代表的不僅僅是新能源技術，還代表著在綠色環保大方向下客車行業未來的發展方向。因此在發展新能源客車時既要遵循相關政策方針，又要分析新能源客車和傳統客車的異同之處，促進客車行業穩定發展。本文通過對新能源客車的車身結構與設計進行分析可知，其實新新能源客車和傳統客車的結構與設計方法有很多相似之處，但是新能源客車在強度、重量上更有優勢，更具有發展潛力。

參考文獻：

[1]張瓊，李曉光，魯飛，等.純電動客車鋁合金車身骨架多目標輕量化設計[J].黃河科技學院學報，2020，22（2）：33-39.

[2]林標華.純電動城市客車后碰撞結構安全性研究[J].客車技術與研究，2019，41（4）：12-15.

[3]呂猛，熊國利，楊舒音.新能源客車企業準入及產品準入許可制度解析[J].環境技術，2020，38（5）：27-30.

[4]朱正禮，周紅麗.新能源客車高壓附件集成控制器開發[J].機械與電子，2020，38（7）：50-54+62.