摘要：與傳統(tǒng)燃油車相比，電動輕型商用車的底盤結(jié)構(gòu)存在較大不同，其主要集成了很多系統(tǒng)，包括傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，具有一體化特點。電動輕型商用車的底盤設(shè)計尤為重要，其設(shè)計效果與車輛的總體性能息息相關(guān)。據(jù)此，主要分析電動輕型商用車底盤的設(shè)計要點與設(shè)計現(xiàn)狀，并重點探究電動輕型商用車模塊化底盤的設(shè)計對策，以期為相關(guān)行業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：電動商用車；底盤設(shè)計；模塊化

中圖分類號：U463.1 收稿日期：2024-07-15

DOI：1019999/jcnki1004-0226202408007

1 前言

為促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國出臺了“新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”。“發(fā)展規(guī)劃”中明確指出，新能源汽車產(chǎn)業(yè)研發(fā)應(yīng)將商用車底盤設(shè)計作為重點，這說明電動商用車底盤設(shè)計具有至關(guān)重要的意義?，F(xiàn)階段，市場上的電動輕型商用車以油改電的方式為主，其底盤結(jié)構(gòu)的靈活性較差，尚未實現(xiàn)模塊化設(shè)計，無法適用于不同的車長?；诖耍嚓P(guān)人員應(yīng)積極探究電動輕型商用車模塊化底盤設(shè)計方案，打造出適用于不同車長的模塊化底盤。

2 電動輕型商用車底盤設(shè)計要點

電動輕型商用車的底盤設(shè)計效果直接決定著車輛的性能質(zhì)量。在具體設(shè)計時，應(yīng)以全面發(fā)揮車輛優(yōu)勢為目的，包括實現(xiàn)噪音最小化、效能最大化、零排放等。在電動輕型商用車底盤設(shè)計中，應(yīng)以安全性為原則設(shè)計電池的布局；應(yīng)合理設(shè)置電動驅(qū)動系統(tǒng)，考慮傳統(tǒng)效率，以使車輛具備較強的續(xù)航能力；應(yīng)合理規(guī)劃懸掛系統(tǒng)，考慮操控性能，以使車輛能穩(wěn)定行駛，具備較高的舒適性。

同時，在底盤設(shè)計過程中，一方面應(yīng)關(guān)注輕量化，優(yōu)化底盤結(jié)構(gòu)，即：實現(xiàn)輕量化能有效加強車輛的能效，使其續(xù)航里程提高；輕量化底盤結(jié)構(gòu)能有效加強車輛的操控性能，使其行駛安全性提高；輕量化底盤結(jié)構(gòu)還能進一步提高結(jié)構(gòu)強度，提升整車碰撞性能。另一方面，應(yīng)關(guān)注智能化與互聯(lián)化，即：通過傳感器、控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，加強車輛智能化水平，并通過網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，加強車輛互聯(lián)化水平。

具體而言，電動輕型商用車底盤設(shè)計是一項系統(tǒng)工作，需要對車輛的操控性、舒適性、安全性以及智能化水平、互聯(lián)化水平等予以綜合考慮，以此實現(xiàn)車輛優(yōu)勢的全面發(fā)揮，為電動輕型商用車發(fā)展帶來推動作用[1]。

3 電動輕型商用車底盤設(shè)計現(xiàn)狀

在新能源技術(shù)快速發(fā)展的背景下，為落實綠色減排任務(wù)，輕型商用車需要轉(zhuǎn)變以往燃油形式，實現(xiàn)純電動。傳統(tǒng)燃油輕型商用車的底盤結(jié)構(gòu)相對復雜，在驅(qū)動方式不同、車長不同的燃油輕型商用車底盤設(shè)計中，通常難以共用零件，存在供應(yīng)鏈無法協(xié)同的問題，往往成本較高?，F(xiàn)階段，市場上的電動輕型商用車以油改電的方式為主，雖已實現(xiàn)純電動，但其底盤結(jié)構(gòu)的靈活性較差，尚未實現(xiàn)模塊化設(shè)計，無法適用于不同的車長。同時，現(xiàn)有模塊化底盤僅適用于大部分電動轎車，而對輕型商用車并不適用。例如，我國專利CN206125163U提出的電動汽車底盤結(jié)構(gòu)主要由四部分模塊構(gòu)成即前碰撞模塊、后碰撞模塊、前艙總成模塊和后地板總成模塊[2]。其中，前碰撞模塊與前艙總成模塊的底盤管結(jié)構(gòu)大梁相連接；后碰撞模塊與后地板總成模塊的底盤管結(jié)構(gòu)大梁相連，主要基于連接套管來調(diào)整長度，在輕型商用車上并不適用。

4 電動輕型商用車模塊化底盤設(shè)計方案

本文提出一種電動輕型商用車模塊化底盤設(shè)計方案，此種底盤設(shè)計方案適用于車長不同的電動輕型商用車，能有效降低底盤制造成本。通過該底盤更容易開發(fā)不同車長、不同載重等衍生車型，大大縮短開發(fā)周期和開發(fā)經(jīng)費，使產(chǎn)品迭代節(jié)奏更快，更具競爭優(yōu)勢，同時也為售后維修件統(tǒng)一規(guī)格奠定了基礎(chǔ)。

41 模塊化底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計

模塊化底盤主要包括三個模塊：前端模塊、中部模塊、后部模塊。其中，前端模塊由三部分組成，即前端模塊縱梁、副車架、前碰撞結(jié)構(gòu)；中部模塊由兩部分組成，即主車架縱梁、電池；后部模塊由兩部分組成，即后部模塊縱梁、后碰撞結(jié)構(gòu)。中部模塊中的主車架縱梁前端、后端分別與前端模塊縱梁后端、后部模塊縱梁前端對應(yīng)相連。

主車架縱梁是并排設(shè)置一對縱梁結(jié)構(gòu)，在一對縱梁結(jié)構(gòu)之間，通過設(shè)置橫梁形成方形框架模塊結(jié)構(gòu)。前端模塊縱梁后端與主車架縱梁前端前后對齊設(shè)置。主車架縱梁后端與后部模塊縱梁前端前后對齊設(shè)置。前端模塊縱梁后端與主車架縱梁前端之間、主車架縱梁后端與后部模塊縱梁前端之間均通過搭接焊接方式相連。主車架縱梁的外側(cè)設(shè)有側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)，一對縱梁結(jié)構(gòu)之間設(shè)有一組前后并排的橫梁。側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)包括前后并排獨立設(shè)置的前側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)和后側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)。

這種模塊化底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計具有合理性，通過前端模塊、中部模塊以及后部模塊的模塊化設(shè)計，打造出的底盤結(jié)構(gòu)適用于車長不同的電動輕型商用車，不僅能使車型與底盤的復雜度降低，且零件通用性較高，可有效降低底盤制造成本。本文提出的模塊化底盤設(shè)計方案如圖1、圖2所示。

其中，1為前端模塊，101為前端模塊縱梁，102為副車架，103為前碰撞結(jié)構(gòu)；2為中部模塊，201為主車架縱梁，202為橫梁，203為前側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)，204為后側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)；3為后部模塊，301為后部模塊縱梁，302為后懸架，303為后碰撞結(jié)構(gòu)。

42 模塊化底盤實施方式

模塊化底盤包括依次對接相連的前端模塊1、中部模塊2以及后部模塊3。其中，前端模塊1集成設(shè)有前懸架、轉(zhuǎn)向、制動以及前驅(qū)相關(guān)結(jié)構(gòu)；中部模塊2的長度可結(jié)合電動輕型商用車的車長進行設(shè)置；后部模塊3集成設(shè)有后懸架302以及后驅(qū)相關(guān)結(jié)構(gòu)。主車架縱梁201與橫梁202形成方形框架模塊結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，且具有良好穩(wěn)定性與可靠性。主車架縱梁的長度可結(jié)合電動輕型商用車的車長進行設(shè)置，前端模塊1和后部模塊3保持不變。主車架縱梁外側(cè)設(shè)有獨立的前側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)203與后側(cè)碰撞結(jié)構(gòu)204，適用于長度不同的中部模塊，具有零部件通用化特點。通過模塊化設(shè)計，優(yōu)化前端模塊、中部模塊、后部模塊的排列組合，實現(xiàn)前驅(qū)、后驅(qū)以及四驅(qū)的不同驅(qū)動形式，打造出適用于不同車長的電動輕型商用車底盤，使底盤制造成本有效降低[3]。

5 電動輕型商用車模塊化底盤具體設(shè)計

通過模塊的相互組合，能形成系統(tǒng)的、具有明確功能的通用獨立單元。不同模塊之間雖相對獨立，但也存在一定聯(lián)系，在有機結(jié)合不同模塊的基礎(chǔ)上，構(gòu)成整體的系統(tǒng)。電動輕型商用車模塊化底盤是一個集成系統(tǒng)，通過模塊化設(shè)計，能實現(xiàn)底盤制造標準化，使底盤制造效率提高、成本降低，更為精確的匹配各零部件，減小底盤組裝誤差，有效提高底盤的可靠性。同時，通過模塊化設(shè)計，能讓不同品牌、不同型號的電動輕型商用車共用相同的底盤模塊，使產(chǎn)品迭代速度加快，更具競爭優(yōu)勢。此外，模塊化底盤具有一體化特點，這種設(shè)計是必然趨勢，其市場價值較高，應(yīng)用前景較廣?；诖耍疚慕Y(jié)合所提出的電動輕型商用車模塊化底盤設(shè)計方案展開具體設(shè)計。

51 底盤結(jié)構(gòu)特征

a.在電池包布置形式的選擇上，由于其體積較大，難以找到合適的安裝位置，因此安裝時需要考慮其安全性。比如，分析在正面碰撞、側(cè)面碰撞以及汽車碰撞后出現(xiàn)翻滾等情況下，電池包是否會出現(xiàn)明顯的變形或發(fā)生爆炸；需要考慮重量因素，通過均衡分布重量，保證汽車處于平衡狀態(tài)，使汽車穩(wěn)定性提高。相比之下，一體式電池主要安裝在底盤中央位置，其重量分布均衡，能使重心降低，加強汽車的穩(wěn)定性。同時，一體式電池包擁有平整的上蓋，與滑板結(jié)構(gòu)類似，能起到增強車身空間的效果[4]。

b.在驅(qū)動形式的選擇上，電動輕型商用車的驅(qū)動形式主要包括兩種。一是集中式驅(qū)動形式，指的是在汽車某個位置集中放置電機，基于傳動系統(tǒng)向車輪部位傳遞動力，由于電機輸出功率較高，所以對電機與傳動系統(tǒng)的要求較高，系統(tǒng)總體重量較大；二是分布式驅(qū)動形式，指的是在汽車的各車輪上分散布放置電機，各車輪的驅(qū)動由各電機負責，由于各電機功率較低，所以汽車穩(wěn)定性更強，且各電機能獨立運行，可精準控制各車輪，使系統(tǒng)效率有效增強。相比之下，分布式驅(qū)動形式具有結(jié)構(gòu)更為緊湊的特點，能實現(xiàn)對車身結(jié)構(gòu)的高效利用，有利于模塊底盤設(shè)計，所以推薦采用分布式驅(qū)動形式。

c.在懸架類型的選擇上，汽車懸架主要由三部分構(gòu)成，即彈性單元、減振裝置、導向機構(gòu)，其作用是連接底盤與車輪，主要具備兩項功能：一是承擔汽車重量，二是吸收震動。目前，常用懸架包括兩種類型：一是非獨立懸架，指的是汽車前輪與后輪運用相同的懸架，此種懸架類型雖具有明顯優(yōu)勢，如結(jié)構(gòu)較為簡單、成本較低等，但車輪運動會受到其他車輪的影響，且減震效果較差；二是獨立懸架，指的是汽車各車輪運用不同的懸架，此種懸架類型能起到良好的減震效果，且各車輪運動不受其他車輪的影響。相比之下，獨立式雙叉臂懸架更適合電動輕型商用車的模塊化底盤。

52 中部模塊設(shè)計

為確保中部模塊的電池系統(tǒng)能與底盤緊密配合，需要一體化設(shè)計電池箱結(jié)構(gòu)與底盤結(jié)構(gòu)。常見的電池箱有三類，即壓鑄鋁電池箱、鋼制電池箱、擠壓鋁合金電池箱。其中，第三種類型的應(yīng)用最為廣泛，其優(yōu)勢較大，可優(yōu)先采用該電池箱，并結(jié)合電池模組尺寸、數(shù)量以及電池電量拓展要求、電氣布置形式等方面，對電池箱模塊尺寸進行確定。

為保證電池箱結(jié)構(gòu)剛度，可在內(nèi)部設(shè)置縱梁與橫梁。為滿足電池箱承載需求，將擠壓鋁截面設(shè)計為三角形。電池箱底盤的作用是對電池組進行保護，并為電池系統(tǒng)提供支撐。在具體設(shè)計中，可在電池箱底板結(jié)構(gòu)融入熱管理水道，以使結(jié)構(gòu)更為緊湊，具有更高的集成度。電池箱主要采用四塊雙層板，其中，上下底板均為定制鋁板，兩者之間通過焊接方式相連。電池箱上蓋的作用是對電池元器件、電路板進行保護，并防止污染物質(zhì)進入，確保電池內(nèi)部設(shè)備絕對安全。

在具體設(shè)計中，為提高上蓋的剛度，可通過螺栓連接方式連接上蓋與主框架，總體劃分為六個區(qū)域，且各區(qū)域起筋高度相同。在側(cè)向碰撞的情況下，中部模塊直接參與沖擊，所以中部模塊的側(cè)碰撞模塊的吸能能力應(yīng)較強，可采用框架與泡沫鋁相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其中，外部框架可拆卸、更換，內(nèi)部泡沫鋁密度可變[5]。

53 前端模塊與后部模塊設(shè)計

在前端模塊設(shè)計中，為確保懸架的定位連接，可采用獨立的懸架安裝件，并結(jié)合懸架安裝件結(jié)構(gòu)，出于對前端模塊承載情況的考慮，運用方鋼進行主體結(jié)構(gòu)搭建。前端模塊的前碰撞結(jié)構(gòu)是被動安全保護裝置，主要由兩部分構(gòu)成：一是前防撞梁；二是前傳力結(jié)構(gòu)，其作用是對車輛處于碰撞狀態(tài)下所受的沖擊能量進行吸收，并向后方承載結(jié)構(gòu)傳遞余下的沖擊能量，以降低重要部件受到的損傷，充分保護車上人員安全，減小事故造成的后果。在前端模塊與中部模塊之間，采用過渡連接結(jié)構(gòu)相連，即通過定位銷定位，并運用螺栓固定。過渡連接結(jié)構(gòu)與中部模塊通過縱向螺栓豎向孔配合，基于螺栓實現(xiàn)固定。由于后部模塊與前端模塊布置形式相似，所以結(jié)合前端模塊設(shè)計方式對后部模塊進行設(shè)計[6]。

6 結(jié)語

在本文提出的電動輕型商用車模塊化底盤設(shè)計中，主要將底盤劃分為三個模塊：前端模塊、中部模塊、后部模塊。通過優(yōu)化這三個模塊的排列組合，實現(xiàn)前驅(qū)、后驅(qū)以及四驅(qū)的不同驅(qū)動形式，打造出適用于不同車長的電動輕型商用車底盤，使底盤制造成本有效降低。同時，在中部模塊設(shè)計中，通過融合設(shè)計電池箱結(jié)構(gòu)與底盤車身，使底盤集成度有效增強。

參考文獻：

[1]朱成明滑板底盤概述以及發(fā)展趨勢[J]時代汽車，2024（4）：131-134

[2]章陽，馬志雄，陳家松，等電動汽車底盤車架模塊化結(jié)構(gòu)：中國專利，CN206125163U[P]2017-04-26

[3]萬正宇，李澤彬，趙月，等過驅(qū)動電動汽車底盤穩(wěn)定性協(xié)調(diào)控制[J]汽車工程師，2023（10）：1-5

[4]左志強，史智學商用汽車底盤整體防護涂層噴涂工藝探索[J]汽車實用技術(shù)，2022（24）：134-141

[5]郭耀華，丁金全，王長新，等商用車底盤線控技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進展[J]汽車工程學報，2022（6）：695-714

[6]張光星淺談滑板式底盤在新能源商用車應(yīng)用與發(fā)展[J]內(nèi)燃機與配件，2023（14）：103-106

作者簡介：

朱成明，男，1984年生，高級工程師，研究方向為基于滑板底盤架構(gòu)的新能源商用車開發(fā)與應(yīng)用。