纯电骡子车开发及试制新方法应用

罗红平，刘江，何智渊，黄迎

纯电骡子车开发及试制新方法应用

罗红平，刘江，何智渊，黄迎

（广汽菲亚特克莱斯勒汽车有限公司，湖南 长沙 410100）

通过对比燃油汽车与纯电动汽车整车架构，分析燃油车改制纯电动骡子车的可行性。利用现有车型完成纯电动骡子车改制，不仅可以节省开发成本，还可以加快新产品升级换代。同时基于两种车型的差异性，制定相应的车型改制方案。阐述常见的改制内容与创新方法应用，为后续同平台新车型开发提供参考。

电动汽车；骡子车；动力总成；改制

前言

在汽车工业特别是新能源汽车快速发展的形势下，整车企业之间的竞争日趋激烈，降低开发成本和加快新品车型投放市场的力度即成为突破口。为适应这种形势，整车企业就必须在有限的产品开发周期中推出更多的新产品。为了达到这个目的，通常会对同一平台的现有的成熟车型的车身和动力总成重新设计开发并进行改制，以此满足新车前期开发要求。这一类工程样车统称为骡子车，骡子车是指新产品开发初期利用现有车型平台，产品零部件进行重新设计开发而成新车型，其不代表未来产品的外观[1]，主要是用来提前开始进行设计验证工作，主要包括汽车动力总成性能，软件开发标定，动力性，零部件可靠性验证等工作。可以达到使用较低成本加快多款新车型同步开发的目的。

1 纯电动骡子车整车架构

燃油汽车指的是依托石油产品，经由在内燃机中燃烧释放出能量以获取动力，并通过变速器实现驱动控制的车辆。电动汽车指的是依托车载电源所提供的动力，借助电机驱动车轮行驶，满足道路交通、安全法规一系列要求的车辆[2]。燃油车改制纯电车整车架构设计涉及包括底盘，车身，纯电动力总成，软件开发，电子电器，内/外饰等领域，其中重点是动力总成，控制软件开发，白车身及零部件改制。本文以此介绍燃油车改制纯电车的试制开发过程及创新方法应用。

1.1 车辆总布置分析

按照区域布置分解，总布置可以分为发动机舱布置，下车体布置，乘员舱布置及行李箱布置四类[3]。使用新能源纯电动力总成替换原车燃油动力动车，前舱总布置将会发生改变，所以改制前需对新动力总成进行CAE前舱总布置分析，设计的零部件包括纯电动力总成，半轴，悬置，前/后副车架，制动系统，转向系统，冷却系统，高/低压线束等匹配或干涉情况，规范后期管线走向及零部件安装位置。

图1 前舱总布置

1.2 动力总成系统设计

动力总成是整车的核心部件，对整车的经济性，动力性有着决定性的作用。新动力总成系统设计需满足两个原则：

（1）通用性：基于模块化进行动力总成的布置；尽可能减少大型模具零件发生变更；新总成尽可能与基础车型零件互换，充分共用现生产零件。

（2）拓展性：预留后续车型动力总成匹配的可行性；整车电器架构采用公司内成熟体系[4]。

图2 动力总成设计思路

表1 动力总成系统零件改制分析

采用新的动力总成后，前舱总布置将发生较大改变，与之关联的系统和零件需要做相应的更换和改制。受成本的制约，在改制前期需要做零件部的沿用及互换分析，尽可能地沿用原车部件，减少骡子车开发成本。

1.3 车辆控制器兼容与软件开发

在软件定义汽车的大背景下，电控系统的发展将改变汽车的传统结构和扩展汽车的功能且其功能和性能也会越来越强。燃油车改制纯电车整车动力单元由动力电池控制模块（BPCM），电源转换模块（IDCM），纯电总成，整车控制模块（VCU），电机控制模块（IPU）等组成，采用新的动力单元后，原整车控制器不能满足工作需求，需要替换。新的整车控制器需重新进行功能定义，不仅要兼容原VCU所控制电气部件，包括与车身控制模块（BCM），车身稳定模块（ESP）等电器单元，还要兼容高压电气部件控制。使它们之间的信号能在Can总线上相互通讯，原车控制器的功能受整车控制器控制（VCU）。比如车辆防盗，CRC校验等。

图3 电器控制架构

整车控制器软件通常采用MATLAB Simulink可视化和模块化开发，先建立控制模型，待软件调试成功，之后生成可执行代码刷进整车控制器（VCU）中。软件与纯电总成先在动力总成台架上完成初始性能标定和功能性测试后。将在整车上继续调试验证，经过与各电气模块通讯调试，最终完成整车新控制软件。

图4 控制策略架构

1.4 白车身开发

受成本的影响，目前国内常见的骡子车车身开发方案主要有两类，一类是利用现有车型的白车身改制，通常会使用两个白车身按照加长或缩短的设计方案，在其中一台车辆绘制定位基准线，以此为基准，在另外一台车辆移动基准线，达到加长或缩短的目的。然后对车辆进行切割，拼装，加固，焊接等工艺后，完成一个全新车型的白车身开发。该方法的特点是周期短，成本低。适用于改型不大，可借鉴性多的车型。

图5 同平台改制

另一种方案是利用车身软模开发，主要是对车型数据小范围设计变更，并沿用上/下车体搭接件，开发与上车体对应的下车体软模，再利用柔性工装完成拼焊工作，完成全新骡子车白车身的开发。该方法的特点是周期长，成本高，车身精度较高，受原车型束缚小，但是可以对下车体设计及工艺进行验证，后期零部件可以做到同步开发，一致性好，匹配度高。适用于全新车型的开发。

2 改制新方法应用

2.1 车身强度控制方法应用

汽车在工作中经常处于高速、频繁的震动状态下，所以车身改制对车身强度提出了更高的要求，既要满足尺寸要求，又要在最大程度上保留钣金材料的力学性能。在需求和成本相互制约下，通常会使用同平台白车身作为改制基础车型，将两个车身整体切割后再进行拼接搭焊已达到轴距加长或缩短的目的。车身强度控制主要包括对车身切割处的纵梁，上侧围边梁，下侧围边梁，车顶横梁，底板等使用同车钣金改制件，通过精准焊接，完成车身强度加强，确保车身整体可以承受实际道路的耐久强度。同时对车身需要精细填磨，重做油漆，保证整车密封性。

图6 车身强度控制

2.2 制动系统改制方法应用

在实际改制过程中会经常出现各种干涉问题比如新纯电动力总成与原车机械助力泵壳体干涉，为了增大前舱可移动空间，会选择更换或改制助力泵，新的方案实施后通常会导致助力泵后端推杆与刹车踏板距离存在偏差，所以要测量原机械助力泵安装面到推杆末端的长度，并对新助力泵推杆的长度进行加长或缩短。

制动管路是非常重要的，新动力总成与ESP总成干涉且更换助力泵后助力泵出油端到ESP进油端接口大小发生变化，由原来的1/4规格变成5/16规格。所以不仅需要调整ESP安装位置，还需要重新制作助力泵出油端到ESP进油端之间的制动管，由此进一步增大前舱可动力总成的移动空间。因制动管路涉及驾驶安全，根据制动管设计要求，泄露测试的要求是在1Mpa下进行的。所以制动管采用1/4管与5/16管嵌套并使用激光焊接封口，以达到制动管设计要求。

图7 助力泵改制

图8 制动管改制

2.3 快速成型件方法应用

在汽车制造领域，冲压件是最常见的零件加工方式，冲压件是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件的快速成形加工方法。在骡子车零部件改制过程中，往往就会出现冲压件模具滞后的难题，如果不及时解决，项目必然会延迟交付，所以有必要尝试新的制造方案。

在分析冲压件的数据数模后，可以发现其存在一定的规律，通过分析软件可以将冲压件展平，测量出关键位置的尺寸，再通过机加的方式，也可以快速地加工出对应的零件。

图9 冲压件制作

2.4 特殊钣金件设计制作方法应用

在改制过程中，很多钣金件由于形状特殊且数量单一，不适用机械加工设备完成加工。比如车身加长后，用于安装后车门的支撑点要发生移位，需要制作新钣金总成件用于安装后车门。由于车门安装点在B柱上，所以需要制作与原车B柱形状相吻合且不干涉的钣金总成件。这种的钣金件就非常特殊，形状及结构较为复杂，只能采用手工方式制作。这种情况在改制过程中很常见，不仅考验钣金改制方案设计水平，也考验技能人员的钣金制作水平。

图10 钣金件制作

3 总结

使用传统燃油汽车改制为纯电汽车，可以极大地缩短开发周期。自主设计完成全新车型的骡子车，是对团队历年技术沉淀和工程经验积累的考验，其成功实施有利于增强自主创新的信心，同时也向其他企业提供了一个成功的示范和骡子车试制的模板。有利于相关科学技术产品尽快地转化为生产力，促进国民经济的发展。

[1] 朱永萍,黎志梅,程娟.骡子车低成本化车身件改制实例分析[J].企业科技与发展, 2014,000(006):43-46.

[2] 白宁山,侯锁军,赵向阳,等.燃油汽车改纯电动汽车的实践研究[J]. 时代农机,2018,000(001):134-135.

[3] 尚伟,金贤镇,陈鸿运.正向开发过程中总布置设计经验[J].汽车工程师,2017, 000(008):13-16.

[4] 刘尚龙,孙凤梅,杨夏等.浅谈动力总成骡子车开发方法[J].汽车科技,2016(5):55-59.

Development of EV mule car and application of new method

Luo Hongping, Liu Jiang, He Zhiyuan, Huang Ying

（Gac Fiat Chrysler Automobile Co. Ltd., Hunan Changsha 410100）

We can analyze the possibility when modeifing the gas-vehicle to EV by comparing the structure difference of this vehicles. It is lower cost source and shorter updated time when using existing gas-vehicle modefied to mule EV. Studing the power-train of gas-vehicle and EV, we also can design the vehicle modified plant, In the next text, we will describe the common modefied content and newly usefull methods, then it is can extended to the same vehicle platform in development period.

Electric vehicle; Mule car; Powertrain; Reform

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.022

U469.7

A

1671-7988(2021)07-66-04

U469.7

A

1671-7988(2021)07-66-04

罗红平，本科，中级工程师，就职于广汽菲亚特克莱斯勒汽车有限公司，研究方向：动力机械。