展望新能源汽车底盘设计方向

于刚

摘要：新能源汽车具有清洁、噪声污染小、制动能量可回收、无尾气及一氧化碳排放、节能、舒适性好等优点。经过近三十年的设计研究，我国新能源汽车底盘设计应用发展迅速，现阶段我国在新能源汽车稳定性、舒适性、安全性也有了较大的提升。未来随着新能源汽车制造技术进一步发展，电动车底盘系统将更加智能化、人性化、安全可靠性将更进一步增强。

关键词：新能源汽车；设计流程；底盘系统设计；发展方向

1汽车底盘设计概述

汽车底盘与汽车的整体性能存在紧密联系，为提高汽车的整体性能，有效控制制造成本，避免能源耗费现象的出现。要充分结合其功能特征，分析其设计的现实意义，实现新能源汽车的可持续发展。

1.1分析汽车底盘对汽车的重要作用

在汽车安全行驶过程中，汽车底盘是接近地面较近的系统结构。由于汽车在行驶过程中，经常容易受到不同地面因素的影响，如河水的冲击与碎石的撞击，造成了汽车底盘的恶劣性。由于汽车底盘长期处于较为潮湿的环境中，着附了过多侵蚀性强的化学物质。同时，汽车底盘在行驶过程中容易受到利器、水的影响，形成锈蚀现象，从而对其他汽车构件产生负面影响，降低了汽车的使用年限。因此，要结合现实因素，实现对汽车底盘的创新变革，提高汽车的运作性能。

1.2新能源汽车底盘设计的必要性

结合现代化的汽车设计理念，要实现汽车底盘系统与高度集成体系的高效统一，使其适用于多元化的车载能源；以汽车外观造型与内部空间的舒适度为基础，展开汽车底盘设计工作。相对于汽车行业而言，新能源汽车的应用能够提高其经济效益与社会效益，促进汽车行业的可持续发展。在设计新能源汽车的过程中，结合系统性、整体性且智能化较高的新型设计理念，保证其舒适度与合理性，尤其要注重新能源汽车底盘的设计。

2新能源汽车底盘设计

2.1底盘总体设计

不论是概念车还是量产车，自主车型或者国际典型车型，新能源汽车底盘系统的设计方向发展主要包括两个方面。第一在传统车型平台进行客户需求性局部改造；第二是创新新车设计平台，全部推翻原有设计思维，大胆尝试全新系列车型的设计。

新能源汽車底盘设计主要是满足整车性能各项指标。汽车的安全性、经济性、动力性、操稳性、制动性、平顺性、耐久性是新能源汽车的基本性能。底盘工程影响着制动性、平顺性、操稳性。底盘的悬架系统应具备良好的牢固性，悬架系统设计关系到车架车身受力状况，车载符合的大小，车的使用寿命等。

新能源底盘设计主要是对行驶、传动、转向、制动系统零部件的结构、功能、尺寸、工艺参数进行合理定义；按照定义内容开展结构设计，计算出各个参数，建立底盘三维模型；零部件样件性能试验；设计图、装配图的定型和出图。新能源底盘传动系统是有电动机和驱动桥构成，行驶系统由悬架设计构成，转向系统为转向器、转向传动机构构成，制动系统主要是制动器、ABS等设计。在设计过程应充分考虑不同行驶工况下的传动比要求，从而保证新车的足够动力；另外在电动机功率匹配设计时，应充分考虑工况和效率匹配，动力与经济性的匹配，保证电动机高效运转，较小功耗比。电动机功率设计时，一般综合加速性能，最高行驶速度，复杂行驶工况等影响因素，使电动机具备有效的过载裕度和合理的经济性能。设计过程还应充分考虑阻尼比，设计性能匹配的减震器和变速机构，降低新能源汽车电池组及电动机的冲击力。

新能源汽车主要是指采用蓄电池作为动力源，电池的制造与材料工艺直接影响整车的动力性，是新能源汽车设计未来发展的关键性技术。我国拥有全球最为庞大的电池生产供应基地和锂资源原产地，具有领先的锂离子、磷酸钛锂电池具备高能量和充放电速度快等性能，解决了电池热稳定性等关键技术，为电动汽车提供高效、稳定的动力源。电池组的功率比、能量比、能量密度、功率密度、内阻值、充电电压、循环充放电次数、电池测试、使用寿命、边际成本等性能指标尤为关键，设计时应充分考虑。

2.2 底盘设计改造方向

目前国内很多新能源汽车设计理念多停留在现有车型平台基础上的局部改造。即在原有平台基础上，开发设计符合目标客户和特殊顾客群体性需求的总布置方案。这种思路的缺点是客户需求性设计影响着底盘系统的整体性能。其优点在于原有设计平台上，按照底盘系统原有工作原理，调整或者更换底盘的制动、转向、悬架、传动等各子系统的设计，成熟型车的零部件最大限度内加以利用，降低了生产成本。

总布置方案的改造影响底盘系统的悬架子系统比较突出。一旦实施新的总布置方案，汽车的前后舱布置内容会发生较大变化，这样要重新计算整车质量和载荷的匹配性，从而研判原悬架系统的安全性，一旦安全性无法保证，需要重新设计悬架结构。首先计算出新总布置的整车质量和质心位置，利用平面坐标系在确定X轴向和整车质量计算轴荷分布的新旧值，再校验原有悬架系统。如果不匹配，则重新设计悬架系统；然后利用ADAMS软件仿真计算、分析悬架设计是否影响四轮定位参数，根据仿真结果进一步调整悬架设计参数[3]。

3新能源汽车底盘的创新设计

3.1 设计方向

新能源汽车底盘创新设计的方向是摒弃原有汽车设计平台的框架结构，以整体式的优化设计作为主要研究方向。这种从零开始的汽车底盘创新设计采用了全新的汽车设计平台，它没有固定的设计思路和方向。具体而言，在创新设计中，重新设计了汽车的动力系统及其各个功能系统，其目的是更加有效地提高车辆的性能。对于新能源汽车底盘的创新设计而言，其主框架结构、各个子系统的设计、应用模式都进行了创新。

3.2 设计特点和应用

创新设计，即没有原有的案例可以采纳。对于从最初的设计概念到最后汽车底盘系统的应用而言，采用创新设计会比沿用传统车身设计更加完善。虽然创新设计的难度大、成本高、周期长，且缺乏可沿用的汽车设计平台和相关零部件，但设计出的新能源汽车底盘会有脱胎换骨的变化。比如，滑板式新能源汽车底盘设计理念的提出，彻底推翻了传统汽车底盘的设计模式。滑板式汽车底盘设计的核心内容为厚度为28 cm的铝制滑板。其结构框架内包含了汽车所有系统的连接设计，比如车载储能系统、推进系统、转向系统、制动系统和变速系统等。此外，在此设计中还引用了线传操控技术，进而使底盘设计的子系统，比如转向系统、制动系统等不再使用传统的机械加工方式设计、制造。而是采用数字化电子设计系统设计、制造。因此，在此设计中，可省去对转向柱、踏板等的设计。

滑板式新能源汽车底盘设计的应用优势有以下3点：①提高了汽车车身设计的自由度。在具备平面式底盘和车身独立的情况下，为车身的造型设计提供了非常高的自由度。②降低了汽车底盘设计的总布置难度，增大了车身内部的可利用空间。由于新能源汽车底盘设计采用了扁平的整体框架，且安置在底盘上的燃料电池动力系统的集成度较高，使转向系统、制动系统占用的空间大大减小。③大大简化了车辆维护的流程，且车辆重心非常低，提高了车辆的操控性。

4结语

汽车底盘系统的设计，在保证汽车安全行驶方面发挥着重要作用，合理的汽车底盘设计与新能源汽车的整体性、安全性及视觉美观存在紧密的联系。因此，要切实提高对新能源汽车底盘设计的重视程度，实现我国汽车行业的长足发展。

参考文献

[1] 郝志磊，张学良. 浅谈新能源汽车底盘设计方向[J].城市建设理论研究：电子版，2016（15）.

[2] 王永，杜刘杰.新能源汽车底盘设计的发展方向[J].工程技术：文摘版，2016（8）：00309-00309.

[3] 宋栋. 新能源汽车底盘设计趋势分析[J].工程技术：全文版，2016（11）：00312-00312.

（作者单位：北京新能源汽车股份有限公司黄骅分公司）