韓 慶

(商丘技師學(xué)院，河南 商丘 476000)

0 引言

汽車從起初的舶來品到后來的奢侈品，直至最后走入千家萬戶成為代步工具，應(yīng)用范圍越來越廣泛?？v觀我國(guó)目前的發(fā)展?fàn)顩r，總體經(jīng)濟(jì)實(shí)力在不斷地提升，但是環(huán)境卻愈發(fā)的惡化。尤其是在大中型城市里，環(huán)境污染比較嚴(yán)重，研究證實(shí)汽車尾氣已成為造成污染的罪魁禍?zhǔn)字?。新能源汽車是不同于傳統(tǒng)燃油汽車的一種環(huán)保型汽車，它的動(dòng)力主要是靠電力或者氫能源所提供，因?qū)Νh(huán)境污染相對(duì)較小而作為我國(guó)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)加以發(fā)展。值得注意的是，新能源汽車大多依靠電池提供動(dòng)力，而電池重量在整車占比較大，要想提升整車性能除了在電池研發(fā)上進(jìn)行創(chuàng)新外，還需要針對(duì)底盤設(shè)計(jì)不斷進(jìn)行優(yōu)化。為了新能源汽車能被更好地推廣和應(yīng)用，對(duì)新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行深度探究，使新能源汽車能夠被更廣泛的使用，為環(huán)保事業(yè)做出一定的貢獻(xiàn)。

1 新能源汽車概述

新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車最大的不同便是在能源的驅(qū)動(dòng)上，前者主要以可再生的環(huán)保能源為主，而后者則是依托柴油或汽油燃燒提供動(dòng)力?，F(xiàn)階段，我國(guó)新能源汽車依照能源劃分為以下四種：1)純電動(dòng)汽車(BEV)。是真正意義上的新能源汽車，在動(dòng)力的提供上，依靠電能驅(qū)動(dòng)汽車行駛。最大的特點(diǎn)就是不需要燃燒汽油等不可再生能源，當(dāng)電量不足時(shí)及時(shí)充電即可。純電動(dòng)汽車是我國(guó)大力推廣的新能源汽車類型，給予了純電動(dòng)汽車大量的優(yōu)惠政策，如上綠牌、不限行、免購(gòu)置稅等。2)混合動(dòng)力汽車(HEV)。是基于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車技術(shù)升級(jí)而來的新能源汽車類型，其不能像純電動(dòng)汽車?yán)猛饨与娫催M(jìn)行充電，因此對(duì)于混合動(dòng)力汽車來說，提供動(dòng)力的方式仍然是依靠燃油，行駛動(dòng)力依靠的是發(fā)動(dòng)機(jī)。但是在這種混合動(dòng)力汽車中，以燃油讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)又可以直接給汽車中的電池充電，而汽車內(nèi)置的電動(dòng)機(jī)主要是用于啟停等低速時(shí)使用。簡(jiǎn)單來說，混合動(dòng)力汽車在低速或者啟停階段，使用的是電能驅(qū)動(dòng)，而在勻速或者高速行駛中，汽車就可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者互相協(xié)作，一起為汽車提供動(dòng)力，降低車輛對(duì)燃油的消耗情況。3)插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)。也是屬于混合動(dòng)力汽車的一種，但是這種類型的新能源汽車能夠外接電源充電。而在汽車行駛過程中，既可以使用發(fā)動(dòng)機(jī)也可以使用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，插電式混合動(dòng)力汽車與混合動(dòng)力汽車都是為了最大程度上減少對(duì)燃油的消耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。4)增程式電動(dòng)汽車(REEV)。增程式電動(dòng)汽車是在純電動(dòng)汽車基礎(chǔ)上，裝備一個(gè)小型的輔助發(fā)電機(jī)組以備電池電量不足時(shí)為電池充電，其最大的特點(diǎn)就是汽車內(nèi)置的發(fā)動(dòng)機(jī)只能用于給電池充電[1]，不能驅(qū)動(dòng)汽車行駛，達(dá)到減輕電池重量、降低成本目的。新能源汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)于整個(gè)汽車行業(yè)而言具有劃時(shí)代的意義，且隨著科技水平的升級(jí)，新能源汽車的更新迭代也開始呈現(xiàn)加速的趨勢(shì)，未來新能源汽車將會(huì)更加多元化，環(huán)保及性能也將大幅增強(qiáng)。

2 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)的重要性

底盤作為汽車的重要部位，其穩(wěn)定性關(guān)乎新能源汽車的安全運(yùn)行。從新能源汽車的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來看，電池大多放置在底盤上，故在底盤設(shè)計(jì)上需重點(diǎn)考慮電池放置安全問題。例如，車輛長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致底盤零部件滋生銹蝕，影響強(qiáng)度及剛度，進(jìn)而降低汽車使用壽命，又或者遭遇尖銳物體碰撞使底盤容易刮傷，更有甚者電池因?yàn)橥饬Χ鴦×胰紵?，?dǎo)致新能源汽車自燃事件，特斯拉、小鵬、比亞迪等品牌的新能源汽車都曾出現(xiàn)爆炸自燃事故。因此，從安全角度上看，有必要不斷改進(jìn)新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)，從而提升汽車的使用質(zhì)量。眾所周知，現(xiàn)階段電池技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)難以產(chǎn)生新的突破，所以新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)應(yīng)在保證性能的前提下盡可能朝輕量化方向發(fā)展，并結(jié)合整車結(jié)構(gòu)及其他相關(guān)因素進(jìn)行合理配置，從而持續(xù)優(yōu)化新能源汽車的整體性能。

3 新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)

3.1 沿用傳統(tǒng)汽車的底盤設(shè)計(jì)平臺(tái)

新能源汽車相較于燃油汽車而言研究起步較晚，底盤設(shè)計(jì)框架也大多建立在原有的基礎(chǔ)上，僅在懸架、制動(dòng)、傳動(dòng)等系統(tǒng)上作出改動(dòng)，對(duì)于部分車企來說便于轉(zhuǎn)型批量生產(chǎn)，但實(shí)質(zhì)上并未有過多創(chuàng)新，模塊集成化較低。隨著新能源汽車研發(fā)進(jìn)度的加速，專有平臺(tái)的開發(fā)成為大勢(shì)所趨，其在集成度與性能上明顯更勝一籌，相應(yīng)的還需要一定的時(shí)間去積累。

3.2 取消傳統(tǒng)燃油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)

由于新能源汽車的動(dòng)力系統(tǒng)由傳統(tǒng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)+變速箱+差速器”的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椤半姵?電機(jī)”的新型動(dòng)力總成，因而新能源汽車圍繞底盤設(shè)計(jì)需要根據(jù)傳統(tǒng)燃油汽車的基礎(chǔ)上予以適當(dāng)調(diào)整，如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)等，從而滿足相關(guān)子系統(tǒng)的動(dòng)力需求。另外，由于新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)整體變化幅度相對(duì)較大，在涉及到管路、控制器等相關(guān)零部件的調(diào)整務(wù)必要做到科學(xué)有效。并且在整車子系統(tǒng)零部件的設(shè)計(jì)初步完成后，結(jié)合底盤的整體情況進(jìn)行校核，通過適當(dāng)調(diào)整支架及懸置系統(tǒng)的強(qiáng)度以控制噪聲[2]。

3.3 做好底盤的調(diào)教

由于新能源汽車整體布局發(fā)生一定程度的改變，如此一來車輛的軸負(fù)荷與質(zhì)心位置也產(chǎn)生相應(yīng)變化，為此底盤設(shè)計(jì)還需結(jié)合具體情況進(jìn)行分析與調(diào)整。通過對(duì)懸架系統(tǒng)的改進(jìn)及超負(fù)荷的重新計(jì)算，使整車安全性能得到極大提升，否則就需要重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)。

4 新能源汽車底盤的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

4.1 滑板式底盤

汽車底盤的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循實(shí)用性、普適性及動(dòng)態(tài)性原則，因此在底盤的設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)貼合新能源汽車的使用特性進(jìn)行創(chuàng)新，從而凸顯底盤的優(yōu)質(zhì)性能。其中鋁制滑板式底盤表現(xiàn)較為亮眼，主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：1)自由度更大。依托該設(shè)計(jì)模式，平面式的車身與底盤彼此相互獨(dú)立，為車企在設(shè)計(jì)車輛造型時(shí)提供更多的自由發(fā)揮空間。2)操控性更強(qiáng)。該設(shè)計(jì)模式中底盤安裝了核心零部件及系統(tǒng)，車輛重心也因此得以降低[3]，整車的操控性得到了極大地增強(qiáng)。3)安全性更高。底盤在設(shè)計(jì)初期確保前后配重相持恒，滿足國(guó)家關(guān)于汽車安全碰撞的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即便汽車在遭受猛烈撞擊時(shí)，底盤亦可以充分抵抗沖擊力以防止乘客艙產(chǎn)生嚴(yán)重形變，進(jìn)而保護(hù)車內(nèi)駕駛員及乘客的人身安全。4)維護(hù)更簡(jiǎn)單。由于新能源汽車沿用整體化的核心設(shè)計(jì)理念，同時(shí)也使得汽車底盤的零部件相對(duì)較少，進(jìn)一步降低生產(chǎn)制造及拆卸維修的難度。盡管鋁制滑板式底盤的優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出，但存在一定局限性，且比較依賴線傳操控技術(shù)。

4.2 底盤輕量化設(shè)計(jì)

對(duì)于新能源汽車而言，續(xù)航里程一直是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)注重點(diǎn)，而電池的能量密度與汽油進(jìn)行對(duì)比相差甚遠(yuǎn)，科技人員花費(fèi)了大量的時(shí)間對(duì)電池的能量密度進(jìn)行研究，但并未產(chǎn)生革命性的改變，因此在電池的能量密度無法保持突破性增長(zhǎng)的前提下，對(duì)底盤進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)也不失為提升新能源汽車?yán)m(xù)航里程的有效方法。具體可以從前沿的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)材料的選擇上入手，從而優(yōu)化和調(diào)整底盤的結(jié)構(gòu)形式。在底盤制造的過程中可以通過改變尺寸形狀及規(guī)格、調(diào)整為空心結(jié)構(gòu)以減輕底盤的實(shí)際重量，在材料的選擇上傾向于選擇重量輕、強(qiáng)度高、成本低的合金材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金等，使底盤的韌性與總質(zhì)量更貼合輕量化設(shè)計(jì)的具體要求。

4.3 電池組的布置

電池在作為新能源汽車的核心，其布置形式根據(jù)車型種類而不盡相同，純電動(dòng)車由于完全依靠電力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因而電池布置形式相對(duì)較為簡(jiǎn)單，以放置在底盤下方居多，完全不會(huì)影響到汽車空間的設(shè)計(jì)。插電混動(dòng)式汽車兼具發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，在電池組的布置形式上存在些許差別。例如，比亞迪唐將電池組放置在底盤下方，寶馬530則是把電池組安放在第二排座椅下方，WEY P8布置在后備箱下方。油電混合動(dòng)力汽車由于電池容量相對(duì)較小，故汽車廠商大多將電池組布置在后備箱下方，但并不妨礙空間的使用。總的來說電池組的布置方式與車內(nèi)空間有著密切聯(lián)系，因此電池組在擺放布置方面需要綜合考慮安全性能、座椅角度、車內(nèi)空間等要素，旨在為駕駛員營(yíng)造良好體驗(yàn)及規(guī)避電池風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 汽車底盤設(shè)計(jì)材料的應(yīng)用

隨著對(duì)新能源汽車研究的不斷加強(qiáng)和深入，越來越多的新型材料被廣泛應(yīng)用于底盤設(shè)計(jì)，其中TRIP鋼與三聚磷酸鋁兩類材料表現(xiàn)亮眼。TRIP鋼又名相變誘導(dǎo)塑性鋼，其因?yàn)楦邚?qiáng)度/塑性、耐腐蝕、減少溫室氣體排放等特點(diǎn)應(yīng)用于新能源重型卡車底盤的生產(chǎn)制造中，實(shí)踐也證明了TRIP鋼材料與新能源汽車的設(shè)計(jì)理念高度契合[4]。三聚磷酸鋁作為防銹顏料的杰出代表，完美解決了鉛、鉻等防銹材料存在毒性的問題，三聚磷酸鋁應(yīng)用于新能源汽車的底盤系統(tǒng)中可有效防止生物菌、雨水及其他物質(zhì)的磨損腐蝕，為汽車平穩(wěn)行駛保駕護(hù)航。

5 新能源汽車底盤設(shè)計(jì)優(yōu)化方向

5.1 優(yōu)化汽車底盤系統(tǒng)

一方面除了在底盤材料的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化之外，還應(yīng)當(dāng)朝汽車底盤一體化的方向進(jìn)行發(fā)展，在減輕新能源汽車重量的同時(shí)還能保障平穩(wěn)性及高性能，車企之間共享汽車底盤設(shè)計(jì)平臺(tái)，最大化縮短底盤開發(fā)實(shí)踐，從而營(yíng)造良好的行業(yè)環(huán)境；另一方面考慮到未來純?nèi)加推囃顺鍪袌?chǎng)時(shí)間表的公布，汽車底盤的各子系統(tǒng)也將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)控制系統(tǒng)，因此在新能源汽車底盤設(shè)計(jì)時(shí)除了優(yōu)化底盤系統(tǒng)外，還要適當(dāng)增加真空泵以提供新的真空能源。

5.2 重視新型技術(shù)的應(yīng)用

新能源汽車產(chǎn)業(yè)在國(guó)家的大力扶持下飛速發(fā)展，但不容忽視的是新能源汽車底盤設(shè)計(jì)還存在一定的上升空間，因此相關(guān)車企及工作人員要注重前沿技術(shù)的應(yīng)用，如刀片電池技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)及一體化大功率燃料電池系統(tǒng)技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù)無不預(yù)示著新能源汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在汽車底盤的設(shè)計(jì)上與時(shí)俱進(jìn)，針對(duì)客戶反饋問題及現(xiàn)有不足進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)以減少研發(fā)成本，推動(dòng)新能源汽車行業(yè)良性發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著當(dāng)前人們對(duì)汽車需求量不斷提高，環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)一直備受各界關(guān)注。為了能夠進(jìn)一步提高新能源汽車的整體性能，促進(jìn)新能源汽車發(fā)展，必須做好新能源汽車的技術(shù)創(chuàng)新。本文以新能源汽車的底盤設(shè)計(jì)為切入點(diǎn)，分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)新能源汽車底盤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來底盤設(shè)計(jì)趨勢(shì)，不難看出當(dāng)前我國(guó)新能源汽車在底盤設(shè)計(jì)上還有較大的提升空間。新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，積極迎合汽車行業(yè)發(fā)展需求，不斷更新底盤設(shè)計(jì)理念及拓展設(shè)計(jì)方向，以智能化與輕量化為主旨，確保新能源汽車行駛的安全性和穩(wěn)定性，更好地滿足人們?nèi)粘３鲂械男枨蟆?/p>