14 m純電動機場擺渡車模塊化設計方案

吳接聰

(廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司, 福建 廈門 361023)

機場擺渡車準入門檻和研發(fā)成本高，市場長期由國外廠家占領。近幾年國內廠家憑借純電動車型逐漸占領市場[1]。但當前開發(fā)的純電動車型及相關研究不多，對市場需求基本是采取定制化開發(fā)，涉及到動力性和經濟性等匹配設計，整車開發(fā)周期長。本文以模塊化為思路，設計一款14 m純電動機場擺渡車，并對其動力性和經濟性進行仿真分析。

1 機場擺渡車的使用特點和現狀

機場擺渡車屬于特種車，其功能特點類似于客車，不僅要滿足客車相關標準，還有自身的準入標準要求[2]。其特點如下：①需要有較大的車內空間及承載量；②重點關注行車的穩(wěn)定性和可靠性；③盡量選擇雙邊對開車門，且車門數不少于4個；④車廂有明顯的駕駛區(qū)和乘客區(qū)，并采取有效的隔離措施，防止乘客接近駕駛區(qū)；⑤運行速度低，動力匹配需適當，經濟性需符合企業(yè)的設計要求[3]。

因機場擺渡車為小批量產品，目前國內廠家基本是采用定制化開發(fā)，導致品種多、設計周期長、生產成本高。

分析市場上各類定制化擺渡車的配置及性能。借鑒現有普通客車采用模塊化設計的理念，將擺渡車按照模塊化思路進行整車平臺化、功能系統(tǒng)模塊化及零部件通用化劃分，這樣同類模塊可在同系列產品中重復使用和互換，一系列相關模塊可組合成最終的產品[4-5]，并進行總體方案設計，可有效地縮短擺渡車設計周期、降低開發(fā)及制造成本，滿足市場小批量多品種的需求，從而提升產品競爭力[6]。

2 某款14 m純電動機場擺渡車設計

2.1 整車布置方案模塊化

根據機場擺渡車的應用特點將其整車模塊劃分為車身模塊+底盤模塊[7]。其中車身模塊包含前圍模塊、左(右)側圍模塊、頂蓋模塊、后圍模塊、空調模塊、電池模塊等；底盤模塊有駕駛區(qū)模塊、前橋區(qū)模塊、乘客區(qū)模塊、后橋區(qū)模塊、底架模塊。整車模塊化布置方案如圖1所示。

2.2 車身模塊

1) 車身前、后圍模塊。因前、后圍開發(fā)成本高，所以固化設計前、后圍模塊，打造同一系列可通用產品，從而節(jié)約后期成本。

2) 左(右)側圍+頂蓋模塊。左(右)側圍模塊在前、后圍模塊結合處的設計狀態(tài)保持不變，在車門數量、位置上可按配置需求變化調整。頂蓋模塊保證通風窗邊界、電池、空調的安裝。可通過調整左(右)側圍和頂蓋模塊，匹配不同車型的需求。

3) 電池模塊+空調模塊。采用固化模塊設計，電池與空調影響到整備質量及空間布置等方面，固化后僅需通過調整電池、空調模塊前后位置即可滿足不同車型需求。

(a) 俯視圖

(b) 正視圖

2.3 底盤模塊

1) 駕駛區(qū)模塊。在滿足駕駛員操作空間要求前提下，在駕駛區(qū)其他空間布置轉向、冷卻、制動系統(tǒng)、低壓控制、驅動等零部件模塊，此空間可不受其他零部件的影響。該方案解決了底盤和低壓電氣等零部件模塊布置空間問題，如圖2所示。

2) 前橋區(qū)模塊。在前橋后方設立透明玻璃分隔墻，隔離駕駛區(qū)和乘客區(qū)。前橋采用高地板車橋狀態(tài)以增加前橋區(qū)空間。在前橋區(qū)布置高壓控制模塊，保證該模塊為獨立的空間，便于操控檢修，如圖2所示。

3) 乘客區(qū)+后橋區(qū)模塊。在乘客區(qū)的前橋后座椅下分別布置電動打氣泵和蓄電池模塊。后橋區(qū)采用低地板結構車橋并設為固化模塊。該狀態(tài)可實現乘客區(qū)從前橋后部到車尾部均為低地板，增加乘客區(qū)利用空間。

(a) 俯視圖

4) 底架模塊。將底架總成劃分為前段、前橋段、中段和后橋段四個模塊設計，通過調整軸距，僅需對底架中段及車身左、右側圍、頂蓋模塊進行匹配設計，可滿足不同車型的需求。通過模塊化設計可縮短產品的設計周期，進而提高生產效率。

3 動力性經濟性仿真分析及實車結果

動力性、經濟性通過Cruise軟件搭建仿真模型并計算[8-9]，如圖3所示。機場擺渡車動力性及經濟性主要關注續(xù)駛里程、能量消耗率和最高車速等。其中最高車速要求不低于50 km/h，續(xù)駛里程初定目標大于100 km。

圖3 機場擺渡車仿真模型架構圖

仿真和實車試驗都是采用30 km/h和40 km/h的等速工況(車輛試驗質量按照最大裝載質量的65%進行加載，加載質量在乘客區(qū)均勻布置沙袋[10])。仿真數據與實測數據對比見表1。相關參數的仿真值和試驗值基本吻合，其中仿真最高車速為66.14 km/h，試驗最高車速為67.28 km/h，符合擺渡車要求。

表1 仿真數據與實測數據結果

4 結束語

以模塊化設計思路打造某款純電動機場擺渡車，可實現快速設計、工藝便利性、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本等目標。通過實車驗證此設計方案的可行性及模擬仿真的準確性。為純電動機場擺渡車的開發(fā)提供一種有效的思路。