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電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)的開(kāi)發(fā)需求和實(shí)施策略
2020-07-13 21:40:57· 來(lái)源：動(dòng)學(xué)堂
文章來(lái)源：《電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)的開(kāi)發(fā)需求和實(shí)施策略》作者單位：廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院1前言平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式呈現(xiàn)不同的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，早期主要強(qiáng)調(diào)
文章來(lái)源：《電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)的開(kāi)發(fā)需求和實(shí)施策略》
作者單位：廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院
1前言
平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式呈現(xiàn)不同的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，早期主要強(qiáng)調(diào)同級(jí)別車型的零部件共用，后來(lái)又發(fā)展出跨級(jí)別車型之間零部件共用，目前在模塊化理念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)在于通用的、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)協(xié)同下的零部件的共用。底盤零部件的共用一直是平臺(tái)開(kāi)發(fā)的核心，電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)亟需重點(diǎn)關(guān)注和深入研究。
本文系統(tǒng)闡述模塊化平臺(tái)化開(kāi)發(fā)的相關(guān)概念及開(kāi)發(fā)本質(zhì)，梳理純電汽車底盤開(kāi)發(fā)的新需求，并對(duì)當(dāng)前主流電動(dòng)汽車平臺(tái)中底盤特性進(jìn)行對(duì)比解析，為電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)提出方向性建議和實(shí)施策略。
2模塊化開(kāi)發(fā)的新特點(diǎn)
基于模塊理念進(jìn)行技術(shù)協(xié)同是平臺(tái)開(kāi)發(fā)的最新發(fā)展形勢(shì)。奧迪率先提出以模塊為基礎(chǔ)的MLB，并通過(guò)大眾MQB深化并推廣模塊化開(kāi)發(fā)的理念。在汽車制造業(yè)中，模塊是具有某種特定結(jié)構(gòu)和功能的通用部件的組合。進(jìn)一步說(shuō)，模塊是用于組成車輛上的各大系統(tǒng)的，基于功能性進(jìn)行劃分的，具備標(biāo)準(zhǔn)接口的通用獨(dú)立的部件組合。
經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，我們這么定義模塊：由基礎(chǔ)部分、可變部分和專屬部分構(gòu)成，具備幾何、性能及接口屬性，典型特征為具有通用性，互換性和相對(duì)獨(dú)立性。通過(guò)對(duì)模塊屬性創(chuàng)造性的進(jìn)行幾何和性能雙維度的解耦與重構(gòu)，形成標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和規(guī)范化的規(guī)則，從而設(shè)計(jì)出具有帶寬的差異化產(chǎn)品。
由圖1所知，通過(guò)識(shí)別轉(zhuǎn)向模塊幾何和性能屬性，轉(zhuǎn)向模塊的基礎(chǔ)部分可以重復(fù)使用和互換，提升整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的通用化水平來(lái)降低成本；通過(guò)可變和專屬部分的組合方案，快速提供多種產(chǎn)品選擇，滿足客戶的差異化的需求。在統(tǒng)一接口情況下，我們可以對(duì)轉(zhuǎn)向模塊內(nèi)如兼容自動(dòng)駕駛等高級(jí)功能進(jìn)行獨(dú)立的技術(shù)預(yù)開(kāi)發(fā)，緊跟新技術(shù)發(fā)展，持續(xù)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品滿足客戶多樣化的需求。
3電動(dòng)汽車底盤開(kāi)發(fā)的新需求
電動(dòng)汽車相比傳統(tǒng)汽車主要差異在動(dòng)力源、能源形式的變更，同時(shí)更好的用戶體驗(yàn)期望需要更強(qiáng)的科技感，更高的電氣化和智能化的設(shè)計(jì)。面對(duì)這些變化點(diǎn)和新需求，電動(dòng)汽車底盤設(shè)計(jì)需要有前瞻性的思考，系統(tǒng)全面地分析關(guān)鍵特性和影響要素，有序推行底盤平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。
3.1應(yīng)對(duì)動(dòng)力源變化的開(kāi)發(fā)需求
電動(dòng)汽車由傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)變?yōu)樾履茉措姍C(jī)，底盤開(kāi)發(fā)需要重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)力總成噪音減小對(duì)NVH的影響，更好加速性能帶來(lái)的加速和制動(dòng)的影響，無(wú)熱源下的間隙和隔熱影響，對(duì)底盤的新要求如表1所示：
3.2應(yīng)對(duì)能源形式變化的開(kāi)發(fā)需求
電動(dòng)汽車能量形式由燃油變?yōu)殡姵?，同時(shí)電池電量直接決定續(xù)航里程，底盤開(kāi)發(fā)需要重點(diǎn)圍繞怎么給電池提供更大的安裝空間，降低能耗，電池包引起整車載荷和質(zhì)心變化等開(kāi)展底盤專屬性開(kāi)發(fā)要求如表2所示：
3.3應(yīng)對(duì)更好的用戶體驗(yàn)的開(kāi)發(fā)需求
電動(dòng)汽車的核心就在于更好的用戶體驗(yàn)。對(duì)電動(dòng)汽車體驗(yàn)預(yù)期的變化需要底盤必須提供更強(qiáng)的科技感，更高的電氣化和智能化技術(shù)，底盤必須提供對(duì)更多智能駕駛，智能控制的支持。底盤開(kāi)發(fā)新要求如表3所示：
4典型汽車企業(yè)電動(dòng)車底盤開(kāi)發(fā)解析
4.1大眾汽車集團(tuán)
大眾2015年提出全新純電平臺(tái)MEB，發(fā)布全新純電品牌ID及7款概念車，Audi，Seat，skoda基于MEB發(fā)布各自概念車?；贗D概念車的首款量產(chǎn)EV車ID.3于2019.03亮相，2019.11正式上市，并計(jì)劃2020年交付30萬(wàn)臺(tái)，2025年交付1百萬(wàn)臺(tái)，2023年中國(guó)市場(chǎng)提供10款車型。
如圖2所示，MEB采用模塊化底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)，整體平整電池包置于車底，驅(qū)動(dòng)形式為后驅(qū)或四驅(qū)。底盤總體架構(gòu)針對(duì)純電底盤開(kāi)發(fā)需求進(jìn)行專屬設(shè)計(jì)，前常規(guī)麥弗遜懸架，擺臂反置，后五連桿懸架；轉(zhuǎn)向器前置；前副車架框型六點(diǎn)安裝，剛性連接，后副車架四點(diǎn)柔性連接；支撐式懸置，前后均是二級(jí)隔振，支持大眾ID.Pilot自動(dòng)駕駛模式。如圖2所示。
奧迪2019年3月發(fā)布首款基于MEB的概念車型Q4e-tron，計(jì)劃2020量產(chǎn)上市。通過(guò)與保時(shí)捷合作，分別推出高端電動(dòng)平臺(tái)PPE，高性能電動(dòng)平臺(tái)J1。奧迪計(jì)劃2025年之前投放超過(guò)30款電動(dòng)車型，銷量占比超過(guò)40%。
大眾集團(tuán)將傳統(tǒng)車型模塊化開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)迅速應(yīng)用到純電平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，用MEB，PPE，J1純電平臺(tái)分別去搶占MQB，MLB和MSB平臺(tái)的傳統(tǒng)車型的市場(chǎng)，反映了大眾對(duì)未來(lái)電動(dòng)車的總體規(guī)劃，其模塊化開(kāi)發(fā)理念值得我們思考和研究。
4.2特斯拉汽車
特斯拉是純電汽車企業(yè)的代表，最先量產(chǎn)當(dāng)時(shí)全球最快加速，最長(zhǎng)續(xù)航的電動(dòng)汽車，純電車型的總銷量突破一百萬(wàn)臺(tái)。特斯拉首次應(yīng)用平整電池包以及后驅(qū)或四驅(qū)的整車架構(gòu)，推出四款車型ModelS，ModelX，Model3，ModelY。
特斯拉車型底盤采用統(tǒng)一的架構(gòu)，前雙叉臂懸架，后多連桿懸架，轉(zhuǎn)向器前置。目前特斯拉產(chǎn)品線較少，更多基于現(xiàn)有單一車型底盤共用的基礎(chǔ)上進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化工作，更多強(qiáng)調(diào)規(guī)模效益。此外，特斯拉在為電池提供更大X向空間，底盤NVH方面還可以進(jìn)一步提升優(yōu)化。
4.3日產(chǎn)汽車
日系車型中豐田提出TNGA更側(cè)重對(duì)現(xiàn)有車型競(jìng)爭(zhēng)力提升同時(shí)提高零部件的共用水平，E-TNGA目前還只是概念，本田汽車陸續(xù)推出基于油改電的純電車型，日產(chǎn)汽車的通用模塊化平臺(tái)CMF基于模塊化開(kāi)發(fā)，暫未發(fā)布純電平臺(tái)，日產(chǎn)leaf為其首款純電車型，累計(jì)銷量超過(guò)40萬(wàn)臺(tái)。
Leaf車型為全新開(kāi)發(fā)的純電車型，采用異形電池包和前驅(qū)系統(tǒng)，底盤架構(gòu)采用前麥弗遜懸架，后扭力梁懸架，轉(zhuǎn)向器后置。國(guó)內(nèi)純電車型如幾何A，AIONS等均采用此設(shè)計(jì)理念，目前來(lái)看此類技術(shù)方案在滿足純電車型新需求與零部件最大通用化實(shí)現(xiàn)平衡，也能節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用，降低零部件采購(gòu)成本，也可以是純電底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)的選擇。
大眾因?yàn)槎嗥放七\(yùn)營(yíng)及多年模塊化開(kāi)發(fā)的積累可以快速推出覆蓋所有市場(chǎng)需求的純電模塊化平臺(tái)；特斯拉定位為高端豪華以及最佳的用戶體驗(yàn)，追求單一底盤平臺(tái)的規(guī)模效益；日產(chǎn)結(jié)合傳統(tǒng)汽車資源和純電車型需求選擇單一產(chǎn)品最大通用化。必須強(qiáng)調(diào)的是，大眾、特斯拉、日產(chǎn)的純電車型底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)都是結(jié)合企業(yè)自身的發(fā)展階段和目標(biāo)進(jìn)行的選擇。
5電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)實(shí)施策略建議
5.1模塊化開(kāi)發(fā)的方法及需求條件
電動(dòng)汽車底盤有著更多差異化和多樣化的需求，同時(shí)需要提高通用性來(lái)降低成本。利用模塊通用性，互換性和相對(duì)獨(dú)立性的特性，模塊化的開(kāi)發(fā)理念與電動(dòng)汽車底盤開(kāi)發(fā)新需求想匹配，值得我們研究、思考并實(shí)踐模塊化底盤平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。
通過(guò)模塊化的開(kāi)發(fā)，企業(yè)可以找到通用化和差異化平衡，快速應(yīng)對(duì)市場(chǎng)多變的需求和成本的壓力。但是模塊化的開(kāi)發(fā)需要企業(yè)中長(zhǎng)期規(guī)劃，品牌，研發(fā)，生產(chǎn)，采購(gòu)，銷售等一系列專業(yè)和業(yè)務(wù)部門的支持。企業(yè)只有從組織架構(gòu)，工作機(jī)制，業(yè)務(wù)流程，業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)等方面進(jìn)行全局變革，才能在品牌打造，產(chǎn)品規(guī)劃，平臺(tái)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)，采購(gòu)和銷售等研產(chǎn)銷統(tǒng)一思想，并在統(tǒng)一架構(gòu)下最大化地共享標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案，零部件、生產(chǎn)線，提升品質(zhì)和減少成本和周期，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。只有這樣，模塊化開(kāi)發(fā)才是真正落地并能發(fā)揮最大的作用。
5.2電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)建議
5.2.1電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要原則
電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要原則是一切為了客戶。為了客戶，底盤平臺(tái)必須圍繞電池開(kāi)發(fā)，主要體現(xiàn)在提供更大的電池安裝空間，降低底盤能耗，為電池提供保護(hù)，以提供最大的續(xù)航能力；為了客戶，底盤平臺(tái)必須提供更好的用戶體驗(yàn)，主要體現(xiàn)在提供更好的駕乘體驗(yàn)，更多的智能駕駛配置以及更高級(jí)的智能控制配置。
5.2.2電動(dòng)汽車底盤平臺(tái)具體策略
針對(duì)不同續(xù)航的電動(dòng)汽車，我們對(duì)底盤不同模塊給出具體的開(kāi)發(fā)策略建議，針對(duì)低續(xù)航車輛，我們優(yōu)先考慮滿足電動(dòng)汽車需求，盡可能借用現(xiàn)有常規(guī)能源方案，如麥弗遜前懸，扭梁后懸，CEPS，前驅(qū)形式；針對(duì)中高續(xù)航，通過(guò)轉(zhuǎn)向器前置以及更緊湊的五連桿，實(shí)現(xiàn)盡量短的前后懸以提供最大化的電池空間來(lái)提升續(xù)航，通過(guò)后驅(qū)或四驅(qū)以縮短加速時(shí)間；針對(duì)高續(xù)航，需達(dá)到最好的性能，最好的科技感，更好的用戶體驗(yàn)，如雙叉臂前懸，五連桿后懸，REPS，后輪轉(zhuǎn)向，電動(dòng)助力制動(dòng)，線控?fù)Q擋，空氣彈簧等。
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