汽車滑板底盤技術體系研究

姜濤　劉辰　賈國瑞

摘要：通過系統梳理現有行業中滑板底盤的技術進展，對比頭部企業研發產品的技術特點，明晰各家企業商業模式，研判行業滑板底盤技術趨勢，為企業前瞻技術布局提供參考，支撐未來相關政策和標準的制定。

關鍵詞：滑板底盤；線控底盤；底盤平臺

中圖分類號：U461? 收稿日期：2023-05-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.06.008

1 前言

傳統汽車由發動機、電氣、車身和底盤四大部分構成。其中底盤適用于承載發動機、車身和電子設備等部件并傳遞內燃機的動力，通過本身的各種機構，將發動機的動力傳輸至車輪，驅動車輛行駛。傳統汽車底盤由傳動系、行駛系、轉向系、制動系四部分組成。底盤作為汽車的重要組成部分，其性能的優劣直接影響汽車行駛的運動性、經濟性、平順性、操縱穩定性以及安全可靠性。

近年來，隨著新能源汽車的快速發展，新產品開發周期逐漸縮短，用戶需求日益多元化，因此推動車企關注滑板底盤技術。所謂滑板式底盤，即將電池、電動傳動系統、懸架、剎車等部件整合在底盤上，實現車身和底盤的分離，設計解耦［1］。滑板式底盤具有高集成度、高通用率、高拓展性等優勢，是汽車電動化、智能化趨勢下重要的發展方向，在降低產品開發周期、降低研發成本、豐富智能生態、提升空間利用等方面具有競爭力。基于這類平臺，車企可以大幅降低前期研發和測試成本，同時快速響應市場需求打造不同的車型。尤其是無人駕駛時代，車內的布局不再是以駕駛為中心，而是會注重空間屬性，因此，車企采用滑板式底盤可以為上部車艙的開發提供更多的可能。

滑板底盤已引起汽車行業內外廣泛關注，但尚未有文獻提出滑板底盤的開發，物理結構、信息結構、滑板底盤技術體系也無明確架構。本文提出針對新能源汽車的滑板底盤整車開發、物理結構以及信息結構，并總結現有滑板底盤的技術體系，代表公司產品及其特點，現在面臨的挑戰和問題，研判未來技術發展趨勢。

2 底盤平臺架構演化歷程

底盤平臺架構總體劃分為三個階段：a.平臺架構1.0階段，重點關注的是機械零件共用性。b.平臺架構2.0階段，關注重點不僅包括機械零部件，還包括機械零件的接口標準化，例如大眾的MEB汽車平臺，針對不同軸距輪距的平臺架構而設計。c.平臺架構3.0階段，不僅包括前期零部件的通用性和標準化，還涵蓋電子電氣架構的融合和接口標準化，尤其與電驅動、動力電池和自動駕駛相關，進一步推演底盤系統可以獨立設計和控制。

滑板底盤的特點是將整車的動力、制動、轉向、三電模塊等集成在底盤之上，形成一個獨立功能區，與傳統底盤不同點是滑板底盤通過預留的電氣和車體接口，實現上下車體分離，進而使車身與座艙可以根據需求更換［2］。

3 底盤開發

3.1 底盤開發流程

3.1.1 傳統汽車底盤開發流程

底盤開發分為底盤設計逆向工程和底盤正向開發兩種方式。

逆向工程是針對現有產品設計技術在線過程，即對一項目標產品進行逆向分析研究，從而演繹出該產品的設計要素，以及制作出功能相近的產品。底盤的正向開發流程包括底盤性能對標與定標、底盤概念設計、總成和零部件設計、樣車試制與驗證。

底盤開發流程與整車開發的流程以及時間點相配合。其中共分9個關鍵節點：產品規劃、項目啟動、概念批準、項目批準、工程樣車、產品與生產工藝驗證、測試生產、試生產和批量生產。具體可分為懸架開發和制動系統的開發兩個并行的流程，其中制動系統開發包括硬件開發和軟件開發。在底盤系統開發過程中，前期的架構開發和虛擬仿真分析、對重量載荷分解計算懸架承載，動力學、應力計算、運動軌跡分析等是開發流程中的重要工作。

SOP批量生產階段就是客戶可以拿到車的時間點。整個完整的汽車研發時間點大約4年。但由于互聯網思維被普遍引入整車研發，因此目前“快”成為各大整車廠在研發過程中的核心。

3.1.2 新能源汽車滑板底盤開發現狀及流程

前期新能源汽車的底盤開發設計處于由傳統車改良設計階段。在改制設計過程中，運用大量整體化設計理念，尤其是底盤設計與新能源汽車的整體布局強相關，重點在動力系統的結構上。這種設計極大地影響新能源汽車的內部空間和外形設計。從能源類型角度分析，新能源汽車的底盤系統需要的能源具有多樣性特點，適用于高級集成度的系統模塊開發。圖1所示為新能源汽車底盤設計。

第二階段，為了完全拋棄“油改電”平臺設計的不良影響，純電動平臺把整體優化設計作為核心，重新設計與現代消費者需求相匹配的汽車設計理念。新能源汽車底盤設計的創新，不僅在動力系統方面，還要在轉向、傳動和制動等方面密切配合，相互協作，進而有效提升汽車整體性能。

底盤設計的創新始于線控底盤的出現，進而在資本和創新公司的推動和包裝下，延伸為“滑板底盤”的概念。追根溯源，最早的“滑板式底盤”是美國通用汽車在一輛概念車上的創新發明，其顛覆了傳統底盤模式，技術核心是厚度為28 cm的鋁制滑板底盤，該設計框架包含汽車所有的核心動力系統、轉向、制動和變速等部件，并提供唯一的通向車身的電器連接接口。與此同時，高技術引入線傳操控技術（By wire），促進底盤系統的各個子系統引入創新設計。另外，轉向系統、制動系統改為電子控制，不再由傳統機械方式控制，因此取消轉向柱等零部件，反而增加車身布局空間。滑板底盤的核心理念是上下分體式開發。核心系統與傳統車本質上相似，不同的是變速系統、轉向系統等都通過電氣連接，再延伸到汽車車身。

經過梳理總結，歸納滑板底盤的優勢如下：

a.解放車身設計，自由度極大提高。

b.總體布局難度降低，內部可用空間提升。由于底盤是扁平化的框架，底盤上的動力電池系統集成度提高。線路傳輸系統有利于轉向和制動系統的空間精簡化，因此變相增加總體布置的可用空間，降低布置難度，從而導致車輛可用空間的增加，如圖2所示。

c.車輛制造和維護難度極大降低。

d.優秀的操控性。所有核心的動力系統均布置在底盤，因此，產品的重心相對更低，提高車型的操控性。

e.碰撞安全性高。在制造過程中，底盤保證前后配重平衡，更符合嚴格的碰撞安全標準；若發生碰撞，底盤可吸收大部分沖擊力，進而保護乘客艙免于因碰撞而內陷。

3.2 底盤開發模式

3.2.1 傳統汽車底盤開發模式

傳統汽車的底盤開發模式首先由底盤設計開始，基于實際運行工況出發，對多種可能的因素綜合考慮，包括坡度、碎石、沖擊對底盤的影響，以保證底盤的穩定性。同時，由于汽車底盤有可能長時間在潮濕的環境中運行，因此極其容易收到鹽、水的影響，產生腐蝕現象，影響其他構件的壽命。因此在開發過程中極其重視腐蝕因素的影響。此外，汽車空間的充分考慮系統集成化的特點也是傳統汽車不斷演化的方向之一。

3.2.2 新能源汽車滑板底盤開發模式

與傳統汽車在開發模式相比，新能源汽車需采用更加整體性、系統化、智能化的新型開發理念，保障開發產品的合理性和應用的舒適性，尤其是優化動力匹配。

與傳統底盤不同的，新能源汽車的底盤的開發設計更側重于鋁制滑板。在結構布置中，由于取消傳統發動機而引入真空助力泵，因此需要對新的動力系統做出相應的調整。對各個子系統的零部件完成開發設計之后，還需要通過CAE的方法對碰撞安全、噪音強度等進行模擬的仿真。

此外，由于子系統是新開發的模式，因此汽車后艙布局有所變化，這要求對整車車體的質量和載荷進行重新模擬計算，提高底盤的安全指數。

在子系統的開發流程中，還需考慮到電池組的整體布置、三電系統的整體配合、底盤輕量化、線束的設計等多方位的開發。

4 滑板底盤物理結構

在新能源汽車底盤的結構中，由于傳統汽車底盤無法覆蓋電動車的全部需求，因此電動汽車的底盤需要被重新設計。變速器和離合器可被取消，在前后軸布置電驅動系統。動力傳輸由電驅動提供，通過傳動軸傳遞到主減速器。以上方案同時可以兼顧動力傳遞效率和整車輕量化，并且前后電機可保證動力分配更均勻，空間利用更充分，缺點是電機控制相較于傳統內燃機更復雜。

在電池布置方面，由于電池組布置在底盤，改變座椅角度位置參數的方案會影響用戶的駕駛體驗，因此需要合理設計座椅的擺放位置。此外，電池組擺放應盡量分散以增加車內活動空間，優化駕駛員感受。在安全維度，分散布置電池組可以降低各電池組模塊之間的接觸面積，避免碰撞或摩擦的危險。另外，一塊或多塊電池故障時，不影響其他電池的使用。

在新能源底盤布置上需要重點關注如下三點：a.電池模組安放在底盤質心并靠近主減速器，如此可提高車輛行駛的穩定性，又可減少動力傳輸過程中的能量損耗；b.電池架的設計應便于電池組安裝、拆卸和檢驗，方便車輛后期維修；c.有選擇性地沿用傳統底盤的可靠結構，減少新平臺研發成本，提升車型的行駛、轉向和制動性能。

5 新能源汽車滑板底盤技術體系

滑板底盤的三個技術重點：a.與整車相關的核心控制模塊均集成在底盤；b.滑板底盤可實現上下車體分離；c.可隨意切換不同車身。

為實現上下分體式造車，滑板底盤需采用全集成和全線控制，將動力、制動、轉向、熱管理、三電等功能模塊集成在底盤，并實現全線控制，以便上下車體解耦分離，其功能架構和系統結構簡圖如圖3所示。這是滑板底盤區別其他純電平臺的最大不同點，以特斯拉和大眾MEB的純電平臺為例，其生產與設計均是以車身為核心，無法做到車身和底盤的分離，如圖4所示。

在實現上下分體式造車后，滑板底盤需具備“上下一體共同承載”能力。開發底盤時只需定義好接口，至于車身的設計則交給車企，即實現車身與底盤的獨立開發，獨立迭代，實現“一底盤多用”，縮短車型迭代周期，提高研發效率，降低研發成本。當底盤和上裝組裝后，整車融為一體式承載，實現最優的操控性、安全性和舒適性，如圖3所示。

滑板底盤能釋放座艙空間，成為移動大平層。目前部分車型底盤由于設計構造原因無法做到純平，表現到具體產品上是座艙地面部分凸起，不利于打造移動空間。而滑板底盤由于采用全線控技術，底盤整合熱管理系統，整個底盤之上艙體成為一個空間較大的大平層，可實現多種組合，變換不同場景，為未來的汽車內艙設計留有巨大空間。

6 新能源汽車滑板底盤技術挑戰及未來趨勢

6.1 滑板底盤面臨的挑戰

目前滑板底盤平臺架構開發遇到的挑戰之一是平臺架構的機械結構與電子結構解耦，以及電子電氣線速的模塊化設計［3］。例如，通用集團的奧特能電動車平臺中，電池模組之間的無線通信是亮點之一，另一個典型代表是華為正在攻關的無線電子電氣架構，通過減少線束的方式，減少線纜成本和整車重量，降低整車能耗。但采用無線數據傳輸，需要攻克信號帶寬、數據無線傳輸穩定性和系統安全性等關鍵問題。

6.2 滑板底盤發展趨勢

6.2.1 產品維度

a.同一平臺產品面向使用場景多樣化。

未來針對OEM定制化的滑板底盤產品將陸續研發，對同一公司不同使用場景的產品，開發具有適用性通用的滑板底盤將成為趨勢之一。例如，奧迪子公司Italdesign聯合PIX Moving聯合研發的Ultra-Skateboard智能滑板底盤，以及REE公司專為步入式貨車（駕駛員可在貨箱和駕駛艙之間直行的貨車）和商用車設計的P7滑板底盤平臺，均面向多種使用場景開發的滑板底盤。

b.特定車型和使用場景應用比例提升。

自動駕駛場景的車型產品采用滑板底盤技術的產品將增多，例如，REE開發的基于全新模塊化車輛平臺的全自動駕駛車型Leopard，專注于自主送貨，如圖5所示，PIX Moving移動空間應用無人駕駛小巴Robobus，正處于環境適應性、耐久性、可靠性與安全性等測試。

滑板底盤在特殊用途的商用車應用范圍擴大，尤其在環衛、快遞物流領域。例如，2022年PIX Moving與福龍馬集團聯合開發的環衛智能機器人（圖6），以及豐田日野公司與REE聯合開發的用于專業運輸用途的商用車，其解決方案由REE提供動力總成的定制化出行服務的模塊化平臺。

乘用車方面，搭載滑板底盤或將成為新興互聯網獨角獸及造車新勢力產品的營銷賣點。例如，ARRIVAL與Uber合作推出的網約專用純電動車，續航300 km，通用的滑板底盤設計保證乘客足夠的空間，如圖7所示。另外，針對普通家庭用車，美國造車新勢力Rivian公司基于滑板底盤設計出R1S電動SUV和R1T電動皮卡，如圖8所示，未來考慮搭載135 kW·h的大容量電池以保證長續航。

6.2.2 技術維度

a.在集成方向上，未來在滑板底盤平臺上，根據各家的技術特長，兼顧電池或電驅動模塊，融合更多集成技術。例如，悠跑科技UP超級底盤融合高集成熱管理系統和CTC電池系統；REE公司與AAM合作研發的滑板底盤，將三合一的電驅動系統直接集成至底盤平臺。

b.在架構的創新上，滑板底盤在電子電氣架構的創新與相關領域技術齊頭并進。例如，ARRIVAL公司規劃未來采用意法半導體的高性能安全車規級芯片升級平臺的ECU，而悠跑UP公司的滑板底盤未來通過升級插拔環網EEA實現開發自由。

c.在產品設計上，設計底盤的過程中，底盤架構及其功能子系統不能改變，例如引入真空助力泵解決制動問題。此外，對各子系統設計后，需要運用CAE分析懸架系統，從而降低系統工作過程中的NVH。此外，全新的底盤需要對整車的質量和載荷進行精密計算，分析電動汽車前后軸載荷的分布情況，提升懸架的安全系數。

6.2.3 推進技術的商業模式維度

a.基于滑板底盤的3.0平臺架構，可以支持零部件共用化和機械零件接口標準化基礎上的商業模式，即現代大部分車企的商業模式。

b.基于滑板底盤開發的上車車體，同樣是平臺架構獨立的產品，可支持各種結構的改裝和物理添加配置，即借口標準化，因此滿足消費者的個性化需求。例如，擁有滑板底盤的二手車在不同車主之間流轉時，可以增添或刪減某項車身上體部件，如天窗、沖浪板、安置箱等。

c.面向日新月異的車聯網技術，在軟件定義汽車的時代中，消費者可以根據需求定制軟件服務。例如，在北方的客戶甲需要高效的電池加熱功能，以后轉手賣給在南方的客戶乙可以取消加熱功能而訂閱除濕的配置，并且面向各類消費者的形式數據支持對應的定制化需求，因此提升滑板底盤產品的商業盈利性。

7 結語

本文通過系統梳理底盤構架的演化歷程，對比傳統汽車底盤與新能源汽車滑板底盤在開發流程和開發模式的差異，總結滑板底盤的物理結構，歸納了滑板底盤的技術體系，并介紹了滑板底盤現今面臨的挑戰，研判未來其在產品、技術和商業模式上的發展趨勢，得出結論如下：

a.滑板底盤可以極大降低企業開發新車型的開發周期和成本，尤其是大幅降低前期的研發和測試成本，其相關產品可快速響應市場需求，實現全新及迭代車型的批量化生產。

b.由于純電動汽車缺省內燃機的布置，電池CTC等技術的發展，將助力滑板底盤的應用，推動底盤系統向更高程度的集成化，從而使滑板底盤適配更多的應用場景。

c.滑板底盤技術的應用將推動新型電子電氣架構的發展，信號帶寬、數據無線傳輸穩定性和系統安全性等關鍵問題需引起行業重視。因此，相關法規標準的提前籌劃極為重要，或直接影響滑板底盤技術的演化進度。

參考文獻：

[1]王志超，吉曉健新能源汽車底盤設計方向初探[J]中文科技期刊數據庫（全文版）自然科學，2018（1）：365

[2]吳舒寧新能源汽車底盤設計的發展趨勢研究[J]新能源汽車，2019（6）：14-15

[3]馬建新，林小鳳新能源汽車底盤設計的發展趨勢探討[J]汽車與駕駛維修，2017（9）：89.

作者簡介：

姜濤，男，1965年生，工程師，研究方向為整車集成及能量管理技術。