新能源汽車底盤布局優(yōu)化設計探討

侯建

摘要： 經(jīng)濟高速發(fā)展背景下，我國汽車保有量逐年呈遞增態(tài)勢，底盤作為汽車載荷核心構成，汽車多個零件均需依附于底盤進行銜接、固定，底盤整體布局合理性，與新能源汽車自身行車過程中舒適性、操作性及安全性密切相關。結合實際發(fā)展狀況，如何高效通過底盤布局優(yōu)化設計，促使新能源汽車自身性能、使用等更具可靠性及安全性，是現(xiàn)下急需考量問題。本文就新能源汽車底盤布局優(yōu)化設計展開分析。

Abstract： Under the background of rapid economic development， China's automobile ownership is increasing year by year. As the core composition of automobile load， the chassis needs to be attached to the chassis for connection and fixation. The rationality of the overall layout of the chassis is closely related to the comfort， operability and safety of new energy vehicles during driving. Combined with the actual development situation， how to efficiently optimize the chassis layout to make the performance and use of new energy vehicles more reliable and safe is an urgent problem to be considered. This paper analyzes the optimization design of chassis layout of new energy vehicles.

關鍵詞： 新能源汽車;底盤布局;優(yōu)化設計

Key words： new energy vehicles;chassis layout;optimal design

中圖分類號：U463.23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0010-02

0? 引言

底盤作為汽車核心構成之一，其內(nèi)部涵蓋多個子系統(tǒng)，整體布局直接關乎汽車自身操控性，現(xiàn)下新能源汽車底盤布局設計優(yōu)化，多以原有燃油汽車為核心基礎開展優(yōu)化。但因新能源汽車自身驅動系統(tǒng)與其存在較大差異性，所以具體布局規(guī)劃應結合實際狀況，底盤布設過程中主要包含動力電池、汽車輔助設備等，相較于原有燃油汽車其布設更具靈活性，對整個車輛產(chǎn)生影響更為凸顯。為保證車輛使用更具可靠性，需充分結合實際狀況，合理布設底盤，確保其布局更具科學性，為新能源汽車良好發(fā)展奠定基礎。

1? 新能源汽車底盤布局特征分析

從初期第一輛汽車誕生至今天，汽車底盤技術發(fā)展歷經(jīng)較長時間，從整個底盤模塊進行分析，其內(nèi)部轉向、懸掛等系統(tǒng)技術在不斷實踐應用中，獲取較為成熟的經(jīng)驗。針對新能源汽車而言，其內(nèi)部動力系統(tǒng)的變更，促使底盤系統(tǒng)也需進行動態(tài)化調整，以此與動力系統(tǒng)完美匹配，保證整個汽車系統(tǒng)處于合理范圍內(nèi)。如動力系統(tǒng)減速器銜接口，應綜合考量現(xiàn)下實際狀況對其輸入信息進行不斷優(yōu)化，亦或進行再次優(yōu)化設計;動力轉向系統(tǒng)需配置全新的轉向動力源，各零部件、管路需開展精準性調整優(yōu)化，從現(xiàn)下新能源汽車實際發(fā)展狀況，其自身底盤布局特征涵蓋以下幾方面內(nèi)容：

①新能源汽車底盤布局，可最大限度借鑒原有汽車底盤結構，與其自身工作基本原理應保持統(tǒng)一性。

②新能源汽車底盤屬于機電一體化工程，其不僅包含電子控制系統(tǒng)、電動化輔助系統(tǒng)，而且涉及驅動電機系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)等。為保證其自身底盤布局設計更具合理性，需充分將其與電氣、機械等多個專業(yè)聯(lián)合實施，以此保證其具有協(xié)同性及可靠性。針對整體實際布局設計而言，需與動力電池、驅動電機等相吻合，并綜合性考量傳動、轉向系統(tǒng)等。

③新能源汽車底盤設計，也可選取統(tǒng)一性設計模式，最大限度可減少各類零部件，充分發(fā)揮其自身能源多元化，依托整體化布設可進一步節(jié)省內(nèi)部空間，保證整車外部形態(tài)優(yōu)良性。

2? 國外新能源汽車底盤布局技術分析

特斯拉作為世界級知名電動車及能源企業(yè)，其最為特殊的便是充分將TI理念融入整個車輛開發(fā)及制造過程中，在新能源汽車領域積累多個專利及技術，隨著現(xiàn)下新能源汽車良好發(fā)展，其在世界產(chǎn)生的影響較大。從TeslaModelS底盤整體結構分析，在底盤中部布設相應的保護設施，核心目的在于保證電池安全性，分別在其前后布設高強度鋼材，以此對電池進行強有力的保護。同時，為實現(xiàn)底盤輕量化，底盤材料主要選取鋁合金。底盤自身存留一定空間的崩潰區(qū)，以此從本質層面將沖吸振功能最大限度發(fā)揮，且進一步增強整個車輛自身防碰撞性能[1]。

新能源自身電池質量可靠性因素，促使其實際質量遠超過常規(guī)燃油汽車，減輕整個車輛質量是現(xiàn)下新能源汽車領域研究的重點內(nèi)容。所以輕量化技術普遍用于底盤設計中，其可進一步減輕整個車輛實際重量，確保汽車續(xù)航水平。寶馬i3電動汽車其具有專用底盤，該底盤主要以碳纖維材料為主，自身具有良好的拉伸強度、彈性模量等，相較于常規(guī)燃油汽車，凸顯無法比擬的優(yōu)越性，新材料制造費用與整車比值為1：3，但整個車輛實際質量減少1/3，綜合性考量續(xù)航水平。

3? 新能源汽車底盤布局設計分析

為從本質層面保證汽車行駛可靠性及安全性，設計汽車底盤十分關鍵，需設計人員給予高度重視。正式布局設計過程中，需充分考量路面實際狀況，對多方面因素進行綜合性考量，如此可從本質層面確保底盤自身可靠性及穩(wěn)定性。針對新能源汽車而言，不同類型的底盤布設最終呈現(xiàn)成效存在較大差異性，需積極掌握不同類型整個底盤布局，結合現(xiàn)下新能源汽車未來發(fā)展方向，選取最為合理的底盤布局，以此保證行車穩(wěn)定性及可靠性。

①機械傳動底盤布局。

新能源汽車機械傳動型底盤布局見圖1，其內(nèi)部涵蓋多個零部件，不僅包含驅動橋、傳動軸，而且涉及變速器、離合器等。針對機械傳動型底盤整體布局而言，離合器作為關鍵的銜接部件，其主要用于接通、中斷電動機至車輪多方面動力;與之相匹配的變速器則為不同速比的齒輪機構，充分結合其實際需求合理性選取相應的檔位，即處于低速狀況下獲取較大的轉矩，處于高速狀況下獲取較小的轉矩。以機械傳動底盤為核心基礎，對底盤開展整體性布局規(guī)劃，可從本質層面確保新能源汽車起動轉矩、低速后備功率等參數(shù)指標，其自身對驅動電機并無嚴格要求，可應用自身功率較小的電機。需強調的是，此種汽車底盤布局規(guī)劃，整體內(nèi)部能量傳遞效率低下，一定程度損失電機驅動性能，在新能源車型上并不適用[2]。

②無變速器型底盤布局設計。

針對無變速器型底盤而言，其底盤整體規(guī)劃局部見圖2，此種類型中缺少相應的零部件，主要不包含離合器和變速器，其核心選取具有對應速比的減速器，汽車操控過程中變速功能實現(xiàn)主要依附電機達成。此種底盤布局中，機械傳動裝置占據(jù)空間體積較小，整個質量較輕，對驅動電機工作提出新的要求，只有具有充足的啟動轉矩、后備功率，方可確保汽車行進過程中遇見加速、爬坡等狀況下，具備強有力的驅動做以支撐。

③無差速器型底盤布局。

新能源汽車無差速器型底盤布局，主要以2臺驅動電機為核心基礎，因單一性電機可靈活性對轉速進行調整，汽車發(fā)生轉向工況下，電機充分應用電子控制系統(tǒng)，實現(xiàn)2個車輪差速功效，以此完成轉向任務目標。

④輪轂電機型底盤布局。

新能源汽車輪轂電機型底盤整體布局較為簡單，電機布設處于驅動輪內(nèi)部，可從本質層面減少電機與驅動輪間動力傳遞距離，可進一步控制能量傳遞損失。為從本質保證整個車輛運行可靠性及穩(wěn)定性，需結合實際狀況增設相應的行星齒輪減速器，且應保證其減速比較大，促使電機實際轉動與初期理想車輪轉速保持一致。此種類型底盤布局還具有多一種結構，將低速外轉子電機與之相吻合的轉子，將其布設于車輪邊緣部位，無需依附減速齒輪，此種整體規(guī)劃布局促使驅動輪、電機間并未布設相應的機械傳動裝置，相對應并未具有能量實際損耗，保證汽車整個傳遞效率的基礎上，進一步提升其內(nèi)部應用空間。需注意的是，此種汽車底盤布局設計，對電機自身性能提出較高的要求，需具備充足的起動轉矩、后備功率，如此方可為汽車可靠運行提供保證[3]。

4? 新能源汽車底盤設計發(fā)展趨勢

新能源汽車實際設計過程中，開發(fā)研究人員不僅會綜合性考量周期，而且需系統(tǒng)性考量經(jīng)濟成本，若完全篩除原有汽車底盤設計理念，進一步延長整個底盤布局設計周期，難以獲取良好的經(jīng)濟性，所以其具備的可行性較低。需進一步掌握未來新能源底盤設計結構，以此結合時代發(fā)展狀況，保證其整體布局結構更具合理性及可靠性，主要包含以下幾方面：第一，底盤結構。因原有汽車底盤整體結構無法用于電動汽車中，需對其進行重新布設，整個汽車起動主要交由電機提供動力，依托傳動軸為核心介質，最終將動力傳輸至減速器內(nèi)部。通過上述設計布局規(guī)劃，可提高動力傳輸效率基礎上，減輕整車實際重量。此外，前后電機布設可進一步保證動力分配均勻性，可利用空間較大。需注重的是相較于原有燃油汽車，電機整體合理化控制難度較大，整個過程復雜性加劇。第二，電池組布設。新能源汽車自身油箱密度超過電池組，通常50L汽油可行駛500千米，針對特斯拉電動汽車，其內(nèi)部電池實際續(xù)航也同樣為500千米，但整個電池自重較大，高達0.9t。所以需結合實際狀況，最大限度將電池組布設于底盤上，選用平鋪布設形式會一定程度縮小車內(nèi)實際應用空間。為新一步解決上述困境，需對車內(nèi)座椅角度等參數(shù)進行調整優(yōu)化，如此會影響用戶行車舒適性，所以合理布設整個座椅擺放十分關鍵[4]。

5? 結束語

新能源汽車作為我國未來汽車發(fā)展主趨，是否占據(jù)新能源汽車市場，帶動現(xiàn)下經(jīng)濟良好發(fā)展，需新能源汽車開發(fā)需考量重點問題。底盤作為汽車關鍵零部件之一，其底盤布局設計規(guī)劃合理性十分關鍵，始終圍繞新能源汽車實際狀況，對其進行整體優(yōu)化調整，凸顯汽車領域核心競爭力，促進汽車工業(yè)良好發(fā)展。

參考文獻：

[1]蔚亞，康帆.基于碳纖維增強環(huán)氧樹脂的新能源汽車底盤后縱臂成型[J].粘接，2020（7）：31-34.

[2]殷玉成.新能源汽車底盤起步異響檢查與維修[J].科技經(jīng)濟導刊，2019，27（3）：99.

[3]蔚亞.基于有限元分析的新能源汽車底盤結構靜強度分析[J].內(nèi)燃機與配件，2019（24）：44-45.

[4]吳舒寧.新能源汽車底盤設計的發(fā)展趨勢研究[J].汽車實用技術，2019（6）：14-15.