纯电动平台三电布置策略

徐 晗，李 健，马碧波

（岚图汽车科技有限公司，湖北 武汉 430000）

汽车的电动化是时代发展的必然趋势。全球各大主机厂已相继推出多款油改电电动车，但车辆内部空间的缩减及里程焦虑使得消费者望而却步。纯电动车平台就在这样的背景下应运而生[1]。纯电动车平台是一个围绕“三电”为中心设计的专属平台，其中新能源汽车系统中的“三电”是指电机、电池、电机控制器。油改电平台能使其电动车与燃油车保留了一定的留用率，但牺牲了很多纯电动车的特性及潜力。围绕“三电”系统布置开发的纯电动专属平台，在空间、安全、续航等方面更具优势，也是各大车企的必然选择。

1 纯电动平台布置特点

纯电动平台下的车型在同级别车型中有最大的驾乘空间。纯电动平台车型前后悬尺寸更小，在整车长度相当前提下可以有更长的轴距；更短的 L113（前轮心到踵点X向距离），同等轴距可以有更大的乘员舱空间利用率（L99-2/L103）。

纯电动平台能够选用更大的轮胎，更新颖时尚的外部造型，更好的抓地性。由于电机的尺寸比传统发动机尺寸小，Y向占用空间小，纵梁Y向间距可以设计得更小，从而使纯电动平台车型在相同轮距下能够装备更大的轮胎。

纯电动平台具有更高效的拓展。油改电车型为了更大限度地利用中通道及二排座椅下的空间，电池包多采用异形电池包，当平台内车型轴距拓展时通用化率低，拓展性差。油改电车型的下车体空间较为零散，模组布置率不高，导致电池包电量低；纯电动平台多采用大平板电池包具有较好的拓展性和空间利用率[2]。

2 三电布置策略

2.1 电驱动系统布置策略

现主机厂采用的电驱动系统形式主要分为同轴电驱动系统和异轴电驱动系统。同轴电驱动系统的电机输出轴与减速器输出轴重合，相对于异轴电驱动系统的尺寸更为紧凑，更利于布置与碰撞安全。但由于同轴电驱动系统成本更高且扭矩参数不能设计过大，仅少数纯电动平台采用同轴电驱动系统[3]。异轴电驱动系统是指电机输出轴与减速器输出轴不同轴的电驱动系统，异轴电驱动系统占用的空间更大，不利于布置及碰撞安全，但由于异轴电驱动系统成本优势及扭矩优势，更多的电动车平台选用异轴电驱动系统。纯电动汽车若需求更高的功率还可选用异轴双电机电驱动系统。由于同轴电驱动系统布置形式单一，本文重点研究异轴电驱动系统的布置。

异轴电驱动系统的布置可选择倾斜布置或水平布置。

1.电驱动系统倾斜布置

电驱动系统倾斜布置通常指前电驱动系统。倾斜布置使得电驱动系统在X向的尺寸投影值更小，碰撞吸能空间更大，安全性更优。与之相匹配的前端散热模块可采用倾斜布置，能够更好地降低机罩高度利于行人保护；利于减小格栅开孔及风阻，更利于造型发挥，具体如图1所示。倾斜布置会使得悬置的设计体积重量更大，且悬置一般需要固定到车身上。相关竞品可参考Model 3，奥迪e-tron等。

图1 电驱动系统倾斜布置示意

2.电驱动系统水平布置

电驱动系统水平布置可选择水平正置布置或水平对置布置。水平正置是指以车辆行驶方向为正向，电机位于输出轴前方；水平对置是指以车辆行驶方向为正向，电机位于输出轴后方。

前电驱动系统布置：选用正置布置方案的平台可定义更小的L113，释放更多的空间给乘员舱；同时释放更多的下车体空间给电池包布置，平台能搭载的电池包电量更大[4]。前电机选用对置布置方案的平台需定义更大的L113，同时转向机需要前置，可定义更短的前悬尺寸及造型需求的“长脖子”风格。具体如图2所示。

图2 前电驱动系统水平布置示意

市面上新能源汽车的前电机布置情况如表1所示。

表1 新能源汽车前电驱动系统布置情况

后电驱动系统布置：后电机选用反置布置方案，X向可释放更多空间给电池包布置，具体如图3所示。前后电机分别采用正置与反置，能最大程度地释放电池包的布置空间，使得电量及续航进一步提升。若平台规划前后电驱动系统采用同一电驱动系统，前后电机分别采用正置与反置会使得减速器发生变更，带来额外的开发费用。

图3 后电驱动系统布置与电池包布置空间关系

2.2 电池包及高压架构布置策略

纯电动平台的电池包多采用大平板布置[5]。大平板式电池包布置更利于平台内车型的拓展，针对不同轴距的车型电池包均能通用，通用化率高。电池包的高压架构设计到电池包的接口及整车管线束的长度，是布置研究重点。由于纯电动平台集成化的程度越来越高，车载充电机（On Board Charger, OBC）、直流转换器（Direct Current/Direct Current, DCDC）、电源分配单元（Power Distribution Unit, PDU）多采用集成式的三合一方案多采用集成式的三合一方案。

以前驱构型为例进行方案说明。方案 a快慢冲口布置在车辆前部，三合一集成布置在前舱可使得从前贯穿到后的管线路最少。方案 b快慢冲口布置在车辆后方，三合一集成布置在前部，慢充高压线从前往后贯穿车辆造成成本增加；若选择将慢充口布置在车辆前端，快充口布置在车辆后端也可使从前贯穿到后的管线路最少。方案 c快慢冲口布置在车辆后方，OBC单独布置在车辆后方，OBC冷却进出水管从前往后贯穿车辆造成成本增加；若平台需要兼顾后驱或四驱，后电机冷却进出水管必须从前往后贯穿车辆，可定义OBC与后电机冷却回路串联，亦不会造成管线路布置冗余。方案d快慢冲口布置在车辆后方，OBC与DCDC集成布置在车辆后方，低压用电器的线束需要从前往后贯穿车辆造成成本增加；管路同方案c，若平台需要兼顾后驱和四驱方案则不会造成管路成本增加。方案 d多用于纯电车型及混动车型兼容的平台，由于混动车型的混合动力模块体积较大，前舱无多余空间布置蓄电池及小三电，将OBC及DCDC布置于后舱区域，具体如图4所示。

图4 高压架构布置方案

纯电动平台高压架构的选择需要兼顾充电使用方便性、成本以及前后舱布置综合考虑。习惯采用倒车入库方式停车的驾驶员偏向充电口后置，习惯采用车头入库方式停车的驾驶员偏向充电、后前置。若前舱布置紧凑，小三电无法完全布置在前舱便选择非集成方式。

2.3 电机控制器布置策略

电机控制器的布置多采用集成电驱动系统的方案[6]。电机控制器直接固定在电机上可节省支架及装配工序。异轴单电机电驱动系统电机控制器多集成于电机正上方，异轴双电机电驱动系统电机控制器多集成于电机正前方，同轴电机的电机控制器多集成于电机正前方或正后方。

3 总结

本文通过对纯电动平台核心“三电”布置研究，对不同“三电”布置进行了优劣分析及选用策略推荐，为纯电动平台初期布置策略的设定提供参考，从布置空间分析入手将纯电动车的最大特点及优势发挥出来。