浅析纯电动新能源汽车整车正向开发总布置设计

陈贺峰 刘攀 罗文静 孙永飞

摘 要：汽车整车正向开发中总布置设计占据着极其重要的地位，对汽车驾驶舱，车身的结构和其他结构等方面的尺寸和布置有着重要的影响。基于此，文章在汽车整车正向开发总布置设计的角度出发，从汽车整车总布置、竞品分析、整车性能等几个方面来分析汽车整车正向开发总布置设计工作。

关键词：纯电动新能源汽车;浅析;汽车整车正向开发;总布置设计

中图分类号：U469.72  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）09-03-03

Analysis of the General Layout Design of the Forward Developmentof Pure Electric New Energy Vehicles

Chen Hefeng， Liu Pan， Luo Wenjing， Sun Yongfei

（ Kaliver （Shandong） Automotive Technology Co.， Ltd.， Shandong Rizhao 276800 ）

Abstract：Vehicle positive development layout design occupies a very important position， the cockpit， on car body structure and the size and arrangement of the other structure has an important influence.Based on this， this article in the vehicle positive development of layout design perspective， from automobile vehicle layout， competing goods analysis， performance and so on several aspects to analyze the vehicle forward development layout design work.

Keywords： New energy pure electric vehicle; Analyses; Vehicle positive development; The layout design

CLC NO.： U469.72  Document Code： A  Article ID：1671-7988（2020）09-03-03

前言

純电动新能源汽车是目前我国新能源汽车发展的主要方向，在各级政府的领导下，各大汽车制造厂商大力开发和重视下，新能源汽车正在正在不断的快速发展着。这使得新能源电动汽车的整车正向开发得到十分的重视，各汽车厂商在逐步替代了新能源早期时候的逆向开发。目前纯电动的新能源汽车是在以往燃油车型的整车空间、尺寸和硬点来约束布置并进行相关的设计;然而，纯电动新能源汽车正向开发总布置设计是以整车空间、尺寸、硬点等作为设计的总导向，与之前汽车制造厂商的以现有燃油车型为主来改装成电动新能源车是有本质上区别的。本文从汽车整车正向开发总布置设计的角度出发，从汽车整车总布置、竞品分析、整车性能等几个方面来分析汽车整车正向开发总布置设计工作。

1 整车正向开发总布置设计工作

1.1 竞品分析

整车正向开发总布置设计工作应该以竞品分析为起始点，竞品分析主要是指针对竞争产品进行相关有效的分析，从而做出预研项目方案可行性分析以及评估技术方案可行性分析，对整车的目标做初步的确定，对整车总体技术方案进行构思，并且初步完成对车型平台的构建工作，同时发放造型二维控制边界^[2]。

1.2 标杆车分析

标杆车分析是指对竞品车型进行主观的静态分析，并对竞品车型进行整车拆解逆向，对竞品车型进行总结并完成构建竞品车型数据库，对构建完成的竞品车型数据库进行总布置分析以及硬点、法规、人机工程等分析。

1.3建立竞品车型数据库

纯电动汽车整车总布置设计依靠竞品分析以及产品定位，对于不同续航里程的电池包平台化特征，优先优化设计电池包边界，进行电动新能源汽车电动化底盘平台的优化设计;其次，整车以电动化底盘平台为核心，对动力集成、蓄电池和电控系统、整车电气架构、车载网络以及智能配置等关键元件进行平台化设计;最后，实现产品车型技术的一次性规划同平台多车型的开发延伸。

2 整车正向开发总布置概念设计

2.1 确定整车技术方案

整车正向开发总布置概念设计的整车技术方案是指整车可视化零件清单设计。依照竞品分析这一步骤中的车型平台规划设计和整车总体框架设计，对整车硬点、地面、轴荷、车姿态和重量、人机工程以及空间配置等方案进行详细的分析确认。

2.2 总布置概念设计

总布置概念设计是指对车辆关键元件的选型与布置方案。分别按照前舱、底盘和乘客舱这几个概念布置展开，核心工作为底盘构架的确认、电池包及动力总成布置方案的确认。图1为电动新能源汽车整体结构。主要由电机控制器、电池系统总成、驱动电机以及减速箱总成等。

确定电力驱动动力总集成配置位置是前舱概念设计的第一步。第二、要考虑碰撞对机舱空间配置位置的要求、行人保护及低速碰撞的总布置设计核心、装配维修性、静态与动态包络间隙、前舱内部零部件的美观性布置要求。

电池包固定方案与几何边界的确定是电动汽车底盘概念布置的核心点。其要确保提供底盘件、内外饰、电器以及只能互联的合理布置装载。还要确保电池包的布置装载满足整车性能的要求。所以，对电池包的参数与成组形式等进行充分计算，满足整车布置空间的同时来初步确认方案。乘客舱概念布置是满足人体坐姿、上下车方便度以及舒适性能设计等，确认布置方案^[3]。

总布置概念设计过程中应该基于人机工程推荐、法规符合性要求和整车目标的情况下，制定整车目标完成造型CAS三维控制线图和2D整车总布置设计图。其中包含人机工程布置、车姿态、地面线以及运动分析等。

2.3 整车正向开发总布置方案设计

总布置方案设计过程中需要完成主要零部件的布置和边界发放方案，并且完成油泥造型的工程检查。整车总布置方案设计基于一直不断输入的整车元件数据和布置要求，充分整合总布置标准、法律法规要求以及配置工艺技术分析等来对整车的所有元件进行具体分析布置。通过布置方案的可行性评估，来反馈与整车系统零部件的设计优化方案。最后，完成整车总布置设计图与系统性数字样车校核等总布置方案设计冻结。

基于总布置概念设计过程中的主要元件布置方案，按照前舱布置方案、底盘布置方案以及乘客舱布置方案（包括人机工程和空间布置等）三部分开展全车元件布置方案设计;最后对整车静态和动态间隙、法律法规、人机工程分析、空间布置和噪音控制以及装配维修性等数字化电子样车校核。

2.4 数字化电子样机检查

数字化电子样机检查过程是指对数字样机的虚拟装配并对数字化电子样车进行检查工作。这些检查包括：整车硬点、人机工程、法律法规标准、静态和动态包络间隙、尺寸技术规范、装配线管、装配性能、可维修性和整车造型等。在设计冻结期前发现和解决制造、装配、维修等一系列设计问题。

总布置设计验证阶段分为：一、前期骡子车样车制造跟踪，确保电机动力总成装载的可行性;二、模拟样车制造跟踪，验证设计档案的合理性;三、工程样车制造跟踪，确保数字化电子样车校核的准确性;四、统筹优化总布置设计方案，并对样车制造过程中的问题进行整改。

3 整车人机工程设计

3.1 人机工程设计主要内容和要求

纯电动新能源汽车的开发和设计是根据以人为本的原则展开的。因此，人机工程设计主要内容是以驾驶员舒适方便驾驶、驾驶效率高、不易产生疲劳感与压抑感为主的。人员体质不一样，导致驾驶员身材都不一样，但是每一种电动汽车的车型尺寸都是固定的，要保证驾驶舱操纵件的布置对每位身材不同的驾驶员在驾驶中的舒适性和手脚伸展性，就一定要充分分析利用人机工程^[4]。

3.2 百分位和人体模板的应用

百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比，百分位在国际上是通用的。人体模板是一种人体物理仿真模拟，常用于人机工程设计中。在此设计中，设计人员根据设计对象的结构特点和参数来选择对应的百分位人体模板。一般来说，只要确定了手臂活动能够触碰的范围和油门刹车的位置，那人体模板的选取就是身材矮小的。

3.3 纯电动新能源汽车整车性能的评价指标

纯电动新能源汽车整车性能的评价指标目前来说很多。这当中，纯电动新能源汽车的动力性能、能源消耗量和续航里程是消费者最为关注的。根据国家制定的有关电动汽车标准，电动新能源汽车动力性能包括：汽车最高车速、汽车30分钟最高车速、爬坡能力、坡道起步与加速性能。电动新能源汽车的经济性指标为电动汽车在某一工况下或特定循环工况下行驶，记录行驶这一段距离所消耗的电池电量。

4 总结

总而言之，纯电动新能源汽车整车总布置设计根据竞品分析、整车概念设计、装配方案设计等阶段，依据法規、人

机工程、后期维修性和美观性等要求，构建整车正向开发总布置设计工作。

参考文献

[1] 尚伟，金贤镇，陈鸿运.正向开发过程中总布置设计经验浅析[J].汽车实用技术， 2017（16）：60-63.

[2] 王现武.我国纯电动新能源汽车整车正向开发总布置设计[J].内燃机与配件，2018（17）：35-36.

[3] 胡裕菲.电动汽车车身结构正向概念设计及NVH仿真分析[D].湖南大学，2018.

[4] 徐晗，宋瀚，史婷婷，et al.基于整车性能开发的发动机机舱集成布置分析[J].汽车工程师，262（02）：49-51.