新能源汽車底盤布局優(yōu)化設(shè)計探究
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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的汽車制造行業(yè)迎來了重大的變革，新能源技術(shù)的應(yīng)用使得新能源汽車成為汽車制造的趨勢。而在汽車制造行業(yè)中，底盤布局的優(yōu)化設(shè)計對汽車制造具有重要的作用，良好的底盤布局能夠起到很好的承載作用，并且關(guān)系到新能源汽車的整體性能，直接影響了人們的乘坐體驗和操作體驗，是新能源汽車制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，新能源汽車的底盤布局優(yōu)化設(shè)計在汽車行業(yè)的發(fā)展中極為必要，利用不同的底盤布局來提升新能源汽車的操作性和安全性，借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)和模式來優(yōu)化底盤設(shè)計，為新能源汽車的底盤布局設(shè)計提供選擇和設(shè)計的空間。文章詳細(xì)介紹了新能源汽車的底盤布局特征，分析了國外新能源汽車底盤布局，并針對性的對新能源汽車底盤布局優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行分析，以此來促進(jìn)我國新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：新能源汽車；底盤；布局；優(yōu)化設(shè)計
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的汽車行業(yè)迎來了空前的發(fā)展機(jī)遇，尤其是新能源的推廣利用，使得汽車行業(yè)更加傾向于環(huán)保性和節(jié)約性，并不斷朝著新能源汽車制造的方向發(fā)展，在汽車制造中，底盤的設(shè)計和布局極為重要，直接影響了汽車的基本性能和強度，對乘坐者的操作舒適性和安全性起到?jīng)Q定性的作用，這也使得我國的新能源車企不斷加大對汽車底盤布局的優(yōu)化力度，從而滿足人們對安全性和舒適性的需求。在汽車底盤中存在許多關(guān)鍵的系統(tǒng)，我國在燃油汽車的底盤布局優(yōu)化設(shè)計中經(jīng)驗較多，但是在新能源汽車的底盤優(yōu)化設(shè)計中處于起步階段，并不具備豐富的經(jīng)驗，這主要是因為燃油汽車的底盤和新能源汽車的底盤存在較大的差異，兩者不能相互兼容，這就要求新能源汽車在底盤布局的優(yōu)化設(shè)計中要顛覆以往的設(shè)計理念，依據(jù)新能源汽車的特有的系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計，以此來提升新能源汽車的實用性和經(jīng)濟(jì)性。
1新能源汽車底盤布局特征
燃油汽車已經(jīng)有百年的發(fā)展過程，其底盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計相對較為成熟，底盤中的傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng)也能夠與底盤緊密結(jié)合，增強了燃油汽車的穩(wěn)定性和操作性。新能源技術(shù)的發(fā)展使得新能源汽車迎來了發(fā)展的機(jī)遇，由于動力系統(tǒng)的不同，使得新能源底盤的設(shè)計需要進(jìn)行相應(yīng)的改變，以此來保證新能源汽車底盤設(shè)計的科學(xué)、合理，滿足人們的乘坐需求[1]。這種改變主要表現(xiàn)在新能源汽車底盤的動力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和管線布局等，這些需要進(jìn)行優(yōu)化或重新設(shè)計，以此來確保底盤所搭載系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在新能源汽車底盤的布局設(shè)計中主要有四個方面。一是，新能源汽車的底盤可以借鑒燃油汽車的底盤結(jié)構(gòu)，因為在汽車的基本功能和系統(tǒng)上，兩者具有較高的相同之處，所搭載的系統(tǒng)基本相同，因此，新能源汽車可以充分借鑒燃油汽車的底盤布局設(shè)計，根據(jù)新能源汽車特有的系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。二是，在新能源汽車的底盤中會運用較多的電子化系統(tǒng)，這就使得底盤的布局設(shè)計要將電氣系統(tǒng)和機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行緊密結(jié)合，合理布局，提升底盤系統(tǒng)的運行質(zhì)量和效率，減少相互之間的干擾，從而提升新能源汽車的整體性能。三是，新能源汽車在底盤布局設(shè)計中可以進(jìn)行集成模式的設(shè)計，以此來提升底盤系統(tǒng)的整體性，提升各系統(tǒng)的運行質(zhì)量和效率，同時，集成模式的設(shè)計能夠降低生產(chǎn)成本，提升新能源汽車車企的經(jīng)濟(jì)效益，這種集成模式的底盤設(shè)計能夠為設(shè)計者提供充足的設(shè)計空間，使得新能源汽車的底盤設(shè)計更加具有多樣化，也提升了新能源汽車的整體穩(wěn)定性和安全性。四是，新能源汽車主要依靠電能進(jìn)行驅(qū)動，這就要求汽車的底盤設(shè)計更加趨向于輕量化，這樣才能滿足新能源汽車的長久續(xù)航需求，電池組件在新能源汽車底盤中產(chǎn)生較大的重量，這就要求在新能源的設(shè)計中，更加注重汽車底盤、材料以及電池重量的優(yōu)化，以此來提升新能源汽車的續(xù)航能力[2]。
2國外新能源汽車底盤布局分析
我國在新能源汽車的制造中處于初期階段，在發(fā)展中也取得了一定的成就，但是相對于國外先進(jìn)的新能源車企還存在較大的差距，這主要是國外新能源車企起步較早，在發(fā)展中研發(fā)出了很多先進(jìn)專利技術(shù)，提升了新能源汽車的整體穩(wěn)定性和安全性，這種專利技術(shù)在世界具有指導(dǎo)性的作用。比如，特斯拉作為最具影響力的新能源車企，在發(fā)展中運用多種先進(jìn)的專利技術(shù)，在保證汽車車身剛度的前提下，降低了整車的重量，進(jìn)而提升了汽車的續(xù)航能力，使得特斯拉的汽車產(chǎn)品更具有競爭力。在特斯拉的底盤設(shè)計中會使用高強度的金屬材料來保護(hù)電池組件，確保安全性。在底盤的材料選擇上，使用輕量化的鋁合金來降低汽車的重量，底盤的布局設(shè)計將汽車的前部設(shè)計成汽車的緩沖區(qū)，增強汽車底盤的堅固性，提升特斯拉對乘坐人員的防護(hù)能力[3]。特斯拉的底盤趨向于整體性的設(shè)計，將汽車的重要系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計，使得汽車底盤的構(gòu)造更加簡潔、高效，在汽車的懸掛系統(tǒng)中，特斯拉在前后懸掛中選擇使用更加舒適的雙叉臂懸掛系統(tǒng)和多連桿懸掛系統(tǒng)，使得特斯拉汽車產(chǎn)品具備良好的操作性能。新能源汽車發(fā)展至今，汽車的電池往往占據(jù)較大的重量，這就使得新能源車企不斷探索減輕汽車質(zhì)量的技術(shù)和材料，來提升新能源汽車的性能。在底盤的設(shè)計中，車企更加注重輕型材料的應(yīng)用，在保證新能源汽車輕量化的基礎(chǔ)上提升汽車的質(zhì)量和續(xù)航能力，而碳纖維具有較強的拉伸力和彈性，被一些車企應(yīng)用在新能源汽車的底盤中，有效降低了汽車的重量，提升了續(xù)航能力。
3新能源汽車底盤布局優(yōu)化設(shè)計分析
3.1機(jī)械傳動底盤布局
在新能源汽車的底盤布局中，機(jī)械傳動底盤布局包含多種動力系統(tǒng)，其中的離合器能夠有效控制動力來源，起到控制器的作用，機(jī)械傳動底盤中的變速器能夠為汽車的動力系統(tǒng)提供不同的速率，依靠齒輪的變換來進(jìn)行速度的調(diào)整，這種變速器能夠?qū)崿F(xiàn)低速大轉(zhuǎn)矩，高速小轉(zhuǎn)矩，提升新能源汽車的操作性能。在機(jī)械傳動底盤布局設(shè)計中，使得新能源汽車具備良好的起步轉(zhuǎn)矩，保障新能源汽車的低速功率，而且這種布局設(shè)計只需要配置小功率的驅(qū)動電機(jī)，降低機(jī)械傳動底盤布局的成本。但是機(jī)械傳動底盤布局的動能傳遞效果不佳，會消耗電機(jī)驅(qū)動的性能，降低運行質(zhì)量和效率，在新能源汽車中并不能廣泛使用。
3.2無變速器型底盤布局
新能源汽車的無變速器型底盤布局是將汽車底盤中的離合器和變速器進(jìn)行去除，利用相應(yīng)的減速器來實現(xiàn)對汽車速度的控制，這種底盤布局的設(shè)計主要是依靠電機(jī)進(jìn)行汽車動力速比切換，使得新能源汽車的動力控制系統(tǒng)更加方便、高效，具備較強的實用性和操作性[4]。在無變速器型底盤布局中使用的機(jī)械傳動裝置較為輕便，并不占用較大的空間，從而達(dá)到新能源汽車輕量化的目的。這種布局設(shè)計對于驅(qū)動電機(jī)的要求較高，要能夠產(chǎn)生足夠的后備功率和起動扭矩，這樣才能實現(xiàn)加速和爬坡時的動力供應(yīng)，確保新能源汽車良好的動力性能。
3.3無差速器型底盤布局
在新能源汽車的無差速器型底盤布局中，需要依靠驅(qū)動電機(jī)來完成傳動功能，電機(jī)設(shè)置在靠近傳動軸的部位，在一定程度上增加了動力的傳動距離，這種底盤布局方式需要驅(qū)動電機(jī)對汽車的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，汽車的轉(zhuǎn)速控制需要單獨的驅(qū)動電機(jī)來進(jìn)行，實現(xiàn)對兩個車輪的速率控制，從而實現(xiàn)汽車傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向功能。
3.4輪轂電機(jī)型底盤布局
在實際的底盤布局設(shè)計中，新能源的輪轂電機(jī)型底盤布局應(yīng)用較為普遍，這種驅(qū)動電機(jī)的設(shè)置減少了和驅(qū)動輪之間的距離，有效保證了驅(qū)動效果，提升了車輛的穩(wěn)定性和安全性，同時，在進(jìn)行輪轂電機(jī)型底盤布局時要運用減速比大的減速器，以此來提升汽車在運行時的轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步提升車輛運行時的穩(wěn)定。另外，在輪轂電機(jī)型底盤布局中還能將低速外轉(zhuǎn)子設(shè)置在車輪的邊緣位置，這種設(shè)計在實際的應(yīng)用中能夠省掉減速齒輪的裝置，實現(xiàn)了驅(qū)動輪與電機(jī)之間的零距離動力傳送，減少了動能的消耗，也能有效的保證運行效率，節(jié)約了底盤布局的空間。但是這種底盤布局在實際的應(yīng)用中需要高性能的電機(jī)，這樣才能確保汽車的穩(wěn)定性和安全性。
4結(jié)束語
隨著新能源汽車的發(fā)展，人們環(huán)保意識的增強，我國的汽車行業(yè)迎來了重大的變革，使得車企在發(fā)展中更加注重新能源汽車的研發(fā)，底盤布局設(shè)計是新能源汽車質(zhì)量和性能的關(guān)鍵，也是新能源汽車舒適性的重要保證，因此，在新能源汽車行業(yè)應(yīng)不斷創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)，提升生產(chǎn)材料的質(zhì)量，不斷摸索出輕量化的汽車底盤布局，在保證新能源汽車車身強度的前提下，提升新能源汽車的續(xù)航能力。并在研發(fā)過程中不斷借鑒國外新能源車企的經(jīng)驗和模式，提升車企自身的技術(shù)優(yōu)勢，從而提升車企的市場競爭力，不斷推動新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國汽車工業(yè)向著環(huán)保性轉(zhuǎn)型。
參考文獻(xiàn):
[1]蔚亞.基于有限元分析的新能源汽車底盤結(jié)構(gòu)靜強度分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（24）：44-45.
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[4]韓新江，王建排，秦永.“底盤中置換電供能系統(tǒng)”在新能源純電動汽車上的設(shè)計應(yīng)用研究[J].時代汽車，2018（07）：80-82.
作者:胡登興 王樹蘭 單位:重慶電訊職業(yè)學(xué)院
