與傳統(tǒng)汽車有所不同，新能源汽車主要應(yīng)用可再生清潔能源，因此能使汽車污染物排放量降低，這一行業(yè)也成為了新興產(chǎn)業(yè)。為促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在設(shè)計新能源汽車時，必須對其底盤設(shè)計進(jìn)行改善。
1 新能源汽車概述
新能源汽車發(fā)展的方向主要為安全、環(huán)保與節(jié)能，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國能源消耗正表現(xiàn)出逐年增加的態(tài)勢。此外，傳統(tǒng)汽車使用時產(chǎn)生的尾氣含有大量的氫碳化合物、固體懸浮微粒等，此類排放物嚴(yán)重傷害了人們的身體健康，也在一定程度上破壞了生態(tài)環(huán)境?；诖朔N情況，國際社會在積極倡導(dǎo)新能源汽車時已達(dá)成共識，以積極應(yīng)對和解決傳統(tǒng)汽車工業(yè)中存在的環(huán)境、能源問題。近些年來，政府逐漸增加了對新能源汽車的關(guān)注度及投入力度，例如燃料電池汽車、純電動汽車等，亦出臺相關(guān)財政補(bǔ)貼與免稅政策，以期促進(jìn)我國新能源汽車良好發(fā)展。
2 汽車底盤對汽車的作用及新能源汽車底盤設(shè)計的必要性
為使汽車安全行駛得到保障，在設(shè)計汽車時，底盤設(shè)計至關(guān)重要，設(shè)計者需提高重視。設(shè)計時需由實際路面工況出發(fā)，對諸多可能性存在的因素統(tǒng)籌考慮，包括沖擊、碎石等對底盤的影響，如此一來，可極大程度上保障底盤的穩(wěn)定性。因汽車底盤長期置于潮濕的環(huán)境中，附著了諸多侵蝕性強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，外加其行駛時極易受到水、利器的影響，產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，繼而影響到其他構(gòu)件，減少使用年限。因此，需與現(xiàn)實因素有效結(jié)合，創(chuàng)新變革汽車底盤，使其運(yùn)作性能得到提高。
設(shè)計汽車底盤時，應(yīng)立足整體，使系統(tǒng)化集成的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮，以現(xiàn)代化的思想設(shè)計汽車，能達(dá)到多元化設(shè)計的要求；此外，還需充分考慮汽車的空間，將優(yōu)化設(shè)計底盤工作落實到位。新能源汽車與其他汽車相比，能創(chuàng)造出更多的社會及經(jīng)濟(jì)效益，推動汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在設(shè)計時，需采用智能化、整體性和系統(tǒng)化的新型設(shè)計理念，保障設(shè)計的合理性和應(yīng)用的舒適度，尤其是底盤的設(shè)計，通過優(yōu)化配置，使汽車動力系統(tǒng)的作用得到充分體現(xiàn)。
3 新能源汽車底盤設(shè)計思路
在設(shè)計新能源汽車時，開發(fā)人員不僅會考慮到周期問題，也會兼顧開發(fā)成本，若完全摒棄傳統(tǒng)汽車底盤設(shè)計的思路，將會使研發(fā)周期延長，開發(fā)成本提高，因此可行性不高。新能源底盤開發(fā)時，應(yīng)當(dāng)盡量采用當(dāng)下成熟車型應(yīng)用的底盤設(shè)計、有關(guān)零件，結(jié)合新能源汽車的實際需要改造局部，進(jìn)而降低開發(fā)難度，減少成本，縮短周期。另外，若部分零件和當(dāng)下燃油車通用，將會使后期維修維護(hù)費(fèi)用大大降低。為使電動車?yán)m(xù)航能力得到保障，除了要改變底盤設(shè)計布置外，還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化有關(guān)材料，在保障底盤性能穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，設(shè)計者會盡量考慮到運(yùn)用輕量化材料。
4 新能源汽車底盤設(shè)計趨勢4.1 底盤結(jié)構(gòu)
由于傳統(tǒng)汽車底盤結(jié)構(gòu)不可應(yīng)用在電動汽車中，因而需要重新設(shè)計電動汽車的底盤。設(shè)計電動汽車時，可取消離合器及變速器，其后分別將電機(jī)布置在前后軸。電機(jī)提供動力，經(jīng)傳動軸傳遞至主減速器。運(yùn)用上述設(shè)計方案一方面能使動力傳遞效率得到提高，還可使汽車質(zhì)量有效減輕，另外，前后電機(jī)設(shè)置有利于均勻分配動力，繼而充分利用空間。需注意的是，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)對比，電機(jī)控制難度更復(fù)雜。
4.2 電池組布置
新能源汽車油箱能量密度大于電池組，一般50L汽油能使汽車跑500千米，而特斯拉汽車的電池，續(xù)航里程同樣為500千米，但其電池重量高達(dá) 0.9t。因此需盡量在底盤上布置電池組，若采用平鋪的形式將會減小車內(nèi)空間。若想使上述問題得到有效解決，需對座椅角度、部位等參數(shù)予以調(diào)整，如此一來，又會降低用戶的駕駛體驗，因此需合理設(shè)計座椅擺放。除此之外，安全也是設(shè)計新能源汽車時需要考慮的問題，電池組除了需要分散擺放外，還應(yīng)與乘坐者隔絕，以擴(kuò)大車內(nèi)活動空間，使駕駛者的駕駛體驗得到優(yōu)化。電池組分散放置時接觸面積小，可防止多次摩擦或碰撞帶來危險；同時，即便一塊或幾塊電池故障，也不會使其他電池的使用受到影響，依舊可維持汽車正常運(yùn)行。
4.3 底盤輕量化
在新能源汽車總重量中，電池的重量高達(dá)30%，車身與配件占70%，因此底盤輕量化有助于提高汽車的性能和能源效率。客觀上來說，底盤輕量化的方法主要為完善結(jié)構(gòu)，即采用科學(xué)的工藝技術(shù)與先進(jìn)的材料，通過采用空心結(jié)構(gòu)或改變尺寸、形狀使零件質(zhì)量減輕，一般常采用鎂合金與鋁合金替代鋼制材料，使質(zhì)量得以減輕，并借助熱成形等方式達(dá)到零件輕量化的目的。
4.4 設(shè)計注意事項
新能源汽車底盤設(shè)計是基于傳統(tǒng)底盤的前提下重新規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行的，此為全新的領(lǐng)域，為使底盤的可靠性及實用性得到提高，一般需注意以下幾點(diǎn)，首先，應(yīng)盡可能于底盤質(zhì)心安放電池組，如此一來，不僅能使車輛行駛的穩(wěn)定性得到提高；還可在接近主減速器時，減少動力傳遞中的能量耗損；其次，設(shè)計電池架時需便利電池組的安裝、檢查和拆卸；最后，盡量選用傳統(tǒng)底盤具備的可靠結(jié)構(gòu)，使研發(fā)成本減少，車輛行駛、制動及轉(zhuǎn)向的能力得到提高。
5 結(jié)束語
為有效改善不可再生能源缺失的現(xiàn)狀，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的要求，新能源汽車的發(fā)展勢在必行。底盤是汽車的關(guān)鍵構(gòu)成部分，新能源汽車底盤設(shè)計應(yīng)由創(chuàng)新思路出發(fā)，在現(xiàn)代汽車的基礎(chǔ)上予以優(yōu)化，在減少開發(fā)周期的同時，不斷減少成本，以降低開發(fā)風(fēng)險，實現(xiàn)量產(chǎn)。
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6 說點(diǎn)別的
底盤系統(tǒng)包含了懸架、制動、轉(zhuǎn)向等子系統(tǒng)，在傳統(tǒng)意義上它影響著整車的舒適性、安全性與操控性，而對于新能源汽車而言，它的影響更加深遠(yuǎn)。
新能源汽車的底盤系統(tǒng)需要適應(yīng)于車載能源的多樣性、適用于高度集成的系統(tǒng)模塊，同時不限制汽車內(nèi)部空間與外部造型的設(shè)計。
底盤零件新材料、新工藝和穩(wěn)定性的總體要求
輕量化和新材料
汽車底盤在未來的發(fā)展方向之一便是汽車輕量化， 對于輕質(zhì)合金材料和高強(qiáng)度鋼的需求量在未來將會大大增加；底盤上對于鋁合金的運(yùn)用也會越來越多；鎂合金的需求量也呈增長的態(tài)勢。但是，也要不斷研究一些新型設(shè)計來滿足汽車零部件重量輕的需求。
穩(wěn)定性
底盤零件的穩(wěn)定性就是汽車的安全基礎(chǔ)，要做到強(qiáng)度、柔韌性、抗疲勞、抗損壞等性能，汽車車架和車橋?qū)τ诠懿囊簤撼尚渭夹g(shù)的運(yùn)用也會越來越頻繁，壓力加工技術(shù)向著高效、自動減輕汽車重量、降低成本等方向發(fā)展。
鑄件
底盤鑄件正在向高性能、薄壁、輕質(zhì)、精（確）尺寸、優(yōu)良切削性能方向發(fā)展；鑄造生產(chǎn)過程向清潔、廢物再生、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保的綠色鑄造方向發(fā)展。
機(jī)械加工
底盤零部件的機(jī)械切削加工技術(shù)已經(jīng)拋棄了傳統(tǒng)模式，而發(fā)展為柔性技術(shù)為特點(diǎn)的生產(chǎn)線生產(chǎn)的生存模式。高效、精密、柔性化、自動化是切削加工技術(shù)變化的主要趨勢。高速加工技術(shù)、敏捷制造技術(shù)、智能化加工技術(shù)、綠色加工技術(shù)等都將得到快速發(fā)展。
表面處理
汽車零件的防護(hù)性電鍍由原來單一的鍍鋅鈍化工藝，向耐蝕性能更好且具有耐熱、低氫脆性、良好加工性能及環(huán)保性能的鋅合金鍍層及無鉻達(dá)克羅工藝發(fā)展。在鍍層的耐腐蝕性能獲得很大提高的同時，正向鍍層耐熱性能好、低摩擦系數(shù)方向發(fā)展。
環(huán)保要求
在底盤領(lǐng)域，隨著對環(huán)保要求的不斷提高，目前，世界各大汽車公司正在集中開發(fā)環(huán)境友好的零件，如低滾動阻力輪胎、綠色輪胎、不含鉛的車輪平衡塊、不含六階鉻的新零件涂層技術(shù)、電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，相信不久的將來，底盤技術(shù)一定會朝著保護(hù)環(huán)境的方向越走越廣闊。
現(xiàn)代汽車底盤電子化
隨著各種汽車電子輔助功能在底盤上的應(yīng)用，明顯提高了汽車的主動安全性和駕駛舒適性，這些系統(tǒng)包括ABS/ASR/ESP集成控制系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）、泊車輔助系統(tǒng)（PLA）、車道偏離和駕駛員警示系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）、可調(diào)阻尼控制系統(tǒng)（ADC）等。隨著底盤電子控制系統(tǒng)越來越向電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
底盤設(shè)計要求
底盤設(shè)計考慮的關(guān)鍵在于滿足整車性能的各項指標(biāo)。汽車應(yīng)當(dāng)具備的基本性能可概括為動力性、經(jīng)濟(jì)性、制動性、操穩(wěn)性、平順性、安全性和耐久性。一般所說的底盤工程包括前后懸架、轉(zhuǎn)向系、制動系和車輪的設(shè)計配置。與這些系統(tǒng)直接相關(guān)的整車性能有制動性、操穩(wěn)性和平順性。底盤的懸架部件本身要足夠牢固，而其設(shè)計是否到位直接影響車架車身的受力大小，同時底盤設(shè)計也和耐久性相關(guān)。
新能源車的底盤設(shè)計特點(diǎn)
新能源車的底盤設(shè)計跟傳統(tǒng)燃油車有很大區(qū)別。首先車身設(shè)計自由度更大，現(xiàn)在的底盤越來越趨于平面化，為了空氣流動性好，下面一般都是平的。車身與它分離，所以車身的設(shè)計自由度變大。第二，內(nèi)部空間增加。現(xiàn)在利用整體化設(shè)計概念，包括電氣化設(shè)計ESP，電氣化設(shè)計越來越高，可以減少一部分的零部件，進(jìn)而可以減少底盤的空間，以便于把內(nèi)部空間釋放出來。第三，由于系統(tǒng)化設(shè)計程度越來越高，產(chǎn)品越來越少，制作、維護(hù)也是大大簡化。第四，電池包現(xiàn)在固定在底盤下部，重量、軸心都很低，這也增加了整車的操作性。
新能源汽車底盤設(shè)計要考慮的三個方面
其一，汽車底盤設(shè)計平臺的應(yīng)用，即在底盤設(shè)計中，包括底盤設(shè)計的構(gòu)架，以及其子系統(tǒng)都需要保持不變。其二，要根據(jù)原有的框架對汽車底盤子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。對于底盤的設(shè)計來說，不僅要安裝真空動力泵，還有適當(dāng)調(diào)整構(gòu)架，達(dá)到改善真空源的目的。當(dāng)然，也要改變新的動力系統(tǒng)的減速器接口。在零部件設(shè)計完的基礎(chǔ)上，還要用CAE分析法對懸置系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用，達(dá)到減輕噪音的目的。其三，車體后艙的布局會隨著子系統(tǒng)采用的新的設(shè)計方案而改變，經(jīng)過一系列對于荷載已經(jīng)車的質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)核算，保證懸架系統(tǒng)安全系數(shù)。不然，就要對子系統(tǒng)進(jìn)行重設(shè)，這時候就要做好調(diào)整懸架系統(tǒng)的任務(wù)工作，分析新能源汽車的前軸荷的分布情況以及后軸荷的分布情況，會發(fā)現(xiàn)要重新設(shè)計懸架系統(tǒng)的參數(shù)。確定好懸架四輪定位參數(shù)，用Adams分析進(jìn)行確定，但是最好盡量保證原有的設(shè)計方案，和實際相結(jié)合，這樣可以有效節(jié)省開發(fā)周期，減小成本開發(fā)。
新能源汽車保持承載式車身
新能源汽車保持承載式車身，在于很多汽車都會采用這種設(shè)計。由于副車架并不能夠承擔(dān)車身質(zhì)量的相關(guān)功能，因此，在動力總成部件的設(shè)計上，需要將懸置點(diǎn)確定下來。車身的懸置設(shè)計中，要對車身進(jìn)行量化分析，可以采用CAE分析方法，可以在一定程度上避免由于懸置設(shè)計空間不規(guī)范而導(dǎo)致的總體布設(shè)困難。由于底盤可形成比較大的框架而使得底盤的承載力增強(qiáng)，其中可以布設(shè)全部的動力系統(tǒng)。所以，在新能源汽車設(shè)計的初期，就要規(guī)劃好進(jìn)行部件，不僅可以提高總體布置的簡易程度，而且隨著車身重心的降低而使得車身的整體質(zhì)量有所減輕。
電控制動
汽車制動系統(tǒng)是對汽車的某一部分，主要是車輪，施加一定的壓力，從而對其強(qiáng)制制動的一系列專門裝置。主要是為了保證安全和改變汽車的速度。與傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)不同，電動汽車并不能把電機(jī)作為真空源，所以制動的助力自然而然是一個難點(diǎn)。如今較廣泛的解決方案是采用真空助力器作為助力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，另外用電動真空泵作為真空的動力來源，但是這也有一些缺陷。于是，一種新的助力來源——電，開始被人們采用。有名的汽車零部件供應(yīng)商Bosch，這家公司推出一款電動機(jī)械助力器——iBooster。這個汽車零部件的發(fā)明，帶來了許許多多的能夠智能化的新功能。它利用電子技術(shù)，通過電控方式實現(xiàn)制動。它的反應(yīng)時間也是要比傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)快三倍。
轉(zhuǎn)向模式選擇
傳統(tǒng)燃油車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機(jī)的帶動，從而提供液壓助力。不過現(xiàn)在燃油車也已經(jīng)都是電動助力轉(zhuǎn)向，也就是EPS，EPS對于電動汽車是非常的重要。采用具有ECU控制器的EPS，可以實現(xiàn)主動的控制，就是不用駕駛者控制方向盤，讓汽車自動轉(zhuǎn)向?？梢詫崿F(xiàn)自動停車等功能，這些功能是創(chuàng)新。方向盤是駕駛者駕駛汽車的重要部件，是駕駛者駕駛車輛時感知車輛行駛路況的重要工具。不同的駕駛者可能對于方向盤的要求不同，但是大體上都是希望輕便而又不輕便，就是可以傳知一些路感。這項功能真正的增加了汽車的個性化選擇。
高度可控懸掛
當(dāng)遇到凹凸不平的路面時，駕駛者可能有過這種希望，就是汽車的底盤可以根據(jù)路面的高低而調(diào)整高低。對于電動汽車來說，電機(jī)的涉水性會相對傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)好一點(diǎn)。在改裝市場上，早就已經(jīng)有可以實現(xiàn)主動控制升降的氣動懸掛了。它主要是通過電控氣泵給氣囊避震充氣或放氣，來實現(xiàn)懸掛高度的升與降。不過這種方法會破壞原車的內(nèi)飾造型和內(nèi)飾件。在智能大屏的基礎(chǔ)上，再配置一套電控氣動懸掛，其實就可以實現(xiàn)懸掛高度的調(diào)節(jié)。
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