【启飞汽车知识系统分享-学术篇-底盘40】新能源汽车底盘的设计变化

摘要

    随着新能源车的迅猛发展，相关汽车零部件必然将出现巨大的变化。新能源车普遍使用的能量来源是电池包，而以传统的燃油发动机为核心的动力总成的取消引发动力以及汽车底盘相关系统的巨大变化。主要讨论传动系、转向系、制动系的相关变化，提出目前新能源底盘的开发还是会在现有燃油车平台上进行的观点。

一、新能源汽车底盘的总体设计思路

    设计开发人员会考虑到开发成本以及周期问题，若完全推翻传统汽车底盘的设计思路，将会大大提高成本和延长研发周期，在讲究效益的今天是不划算的。所以新能源底盘的开发将会尽可能地沿用现今成熟车型的底盘设计和相关零件，根据新能源车型的特别需要对局部进行改进，这样开发难度小、成本低、周期短。并且部分零件如果与现有的燃油车通用，这也会大大降低后期用户的修理维护费用。除了底盘设计布置方面的变化，为保证电动车的续航能力，相关材料的选择也将得到进一步优化，在保证底盘性能稳定的前提下，设计师将会尽可能地考虑轻量化材料的运用。

二、新能源汽车底盘各子系统的变化

    汽车底盘由传动系、行驶系、转向系以及制动系 4 个部分构成。传统汽车底盘的主要作用是支承、安装汽车发动机及其各部件总成，形成汽车整体造型，并接受发动机动力，使汽车运动，并保证汽车正常行驶。新能源汽车底盘的作用基本和传统汽车的相同，只是其支承、安装汽车发动机的作用现在变更为支承、安装以电池模块为核心的电机动力总成。由于发动机总成的取消，底盘各系统也相继出现了一定的改变，接下来作者主要讨论新能源汽车底盘各子系统的变化趋势，其中由于新能源汽车行驶系与传统燃油车相比变化不大，在此不做深入讨论。

1.传动系统的变化

    目前新能源电动车传动系统主要有以下三种方案:
    方案一: 单电机传动系统，其传动方案如图 1 所示。
 

    这种单电机传统系统的结构类似于现在的内燃机汽车，它由一台电动机、变速器、电源以及电机控制器等组成，便于在原有汽车平台进行生产制造，由于沿用现有平台，所以结构相对比较稳定。但是单电机传动系统对电动机的功率需求大，因此存在电机尺寸比较大、质量大等缺点，车质量的增加影响了电动车续航的能力，因此限制了电动车的发展。

    方案二: 主电机+轮毂电机传动方案，其方案简图如图 2所示。

 

    此传动方案是由主电机驱动前轮使电动汽车向前行驶，后轮的两个轮毂电机主要为电动汽车提供后备功率以及在纯电动汽车减速或者下坡时回收能量。大负荷运行时，轮毂电机可以保护主电机，并且提供后备功率; 减速以及下坡工况下，3 个电机同时进行能量回收，可提高能量利用率。

    采用此方案一方面提高了电动汽车的后备功率，使驱动系统结构简单，但同时也增加了轮毂的转动惯量，试车操控性下降。另外轮毂电机在恶劣天气容易受到温度、水、灰尘等多方面影响，因此在考虑密封问题时又要考虑电机散热，而两者不可兼得，只能权衡好两者的利弊情况下进行相关设计。
    方案三: 双电机双轴驱动方案，其方案简图如图 3 所示。

    该传动系统采用两台小功率的电动机分别驱动前轴和后轴。采用两个小功率的电动机比采用单个功率值为两个小功率电机功率之和的电动机驱动车辆，可以在相同的车辆负荷下，提高单个小电动汽车的负荷率，进而提升电动车工作效率，减少电能消耗，提高电动车的续航能力。

    总的来说，通过对以上 3 种方案的对比，可以确定双电机双轴驱动可以提升电动汽车的能量利用率，增加电动汽车的续航里程，使经济性上升; 可以提高电动汽车整车动力性，使电动汽车操控性能上升，增强驾驶质感。

2.转向系的相关变化

    在传统燃油车中，一般都采用液压助力转向系统，由发动机带动转向泵，即通过转向阀、转向缸、高压油管等带动齿轮齿条式转向器实现汽车转向。由于新能源汽车中燃油发动机总成已撤销，所以传统动力转向泵未能继续使用，必须合理设计与现代需求相符的转向系统，其管路等相关零部件也要做适当改变。