汽车开发平台模块化特点及其发展趋势
汽车开发平台模块化特点及其发展趋势
1 引⾔
平台化开发已经是各⼤整车企业降低研发成本，缩短开发周期的重要⼿段之⼀。
汽车平台是指在开发过程中使⽤相似的底盘和下车体
的⼀组公共架构，该架构可以承载不同车型的开发及⽣产制造，在此基础上可以⽣产出外形和功能都不尽相同的产品。
组成汽车产品平台公共架构的识别要素主要包括发动
机舱、地板、悬架制动、传动、发动机、电⽓系统等。⽬前出现的“模块化”开发，⽐“平台化”更进了⼀步。汽车企业可以在全球范围内进⾏汽车模块的选择和匹配优化，进⼀步减少了新开发零部件的种类和数量，零部件通⽤化程度更⾼，使企业更加灵活、快速地推出新产品。
因此，本⽂意在通过推导汽车平台演进进程，并结合⼏家国外车企平台模块化战略深⼊分析，总结其特点与适⽤要素，为我国⾃主品牌汽车企业开展平台模块化研究提供⼀定的参考建议。
2 汽车平台战略与发展趋势
世界汽车平台战略经历了单车型开发———平台开发———平台精益化———模块化的进程。汽车制造商通过扩张和兼并，拥有了更多的汽车平台，梳理现有汽车产品，对平台进⾏整合以及精益化，并在精益化的基础上对平台构建进⾏模块化构建。全新的模块化平台，将进⼀步降低研发周期和风险，成为未来汽车⽣产发展的⽅向。
从20世纪80年代平台概念的诞⽣，到20世纪90年代平台战略的兴起，⾄2010年全球九⼤跨国车企（通⽤、⼤众、福特、丰⽥、雷诺⽇产、PSA、本⽥、菲亚特和戴姆勒）已拥有了175个平台。各⼤跨国车企开始意识到进⼀步削减平台数量，扩⼤单个平台的车型覆盖率，提⾼平台规模效益是未来平台化发展的不⼆选择。到2020年九⼤跨国车企计划将平台削减⾄1/3，并且纷纷将⼤规模⽣产的车型集中在关键⼏个核⼼平台上。通⽤汽车宣布到2018年平台将从2010年的30个削减到14个，每年由此可节约成本10亿美元。
以下选取⼤众、通⽤、福特、丰⽥平台，对⽐分析其平台战略差异性。见下页表1。
总体上，四个OEM未来发展⽅向都是削减平台数量，发展核⼼平台，并增加核⼼平台的产量，给出其他平台整合到核⼼平台的机会。
中⼩型车是世界乘⽤车平台化的主要对象，OEM基于中⼩型车平台纵向开发车型也成为趋势。在跨级平台化中，四⼤OEM通⽤、福特、丰⽥、⼤众都会基于中⼩型车平台开发SUV和紧凑型MPV，也会使⽤紧凑车平台开发跨界车。
⽬前各⼤OEM把重点放在平台内模块的共享和全球柔性⽣产。模块化平台将有效减少汽车部件成本与固定投资，缩短⼯程时间，并⽀持更多车型。⼤众是平台模块化的领跑者，着⼒发展NSF、MQB、MLB、MMB四⼤平台，未来⼤众A0级车到D级车与SUV，甚⾄于跑车，都基本来⾃这四⼤平台，以实现不同旗下品牌下车型平台共享[2]。
对于平台内模块的共享，其实质也就是平台产品开发的产品⼀次规划，⽽车型分步开发的模式，以实现零部件共
⽤化与产品个性化的最佳平衡。全球车企平台开发的最新模式基本分为三种：第⼀种，以⼤众MQB和MLB代表的“模块化平台”，核⼼是实现跨车型、跨产品区隔；第⼆种，以通⽤和丰⽥TNGA为代表“产品架构性平台”，追求细分区隔内产品的最优化；第三种，以马⾃达SKYACTIVEE技术为代表的“泛平台”，由于企业产销规模⼩，因此更加追求⼯⼚设备等基础设施的共⽤。其中“模块化平台”解决⽅案最具代表性。
3 汽车平台模块化特点分析
（1）⼤众MQB模块化平台
MQB 是德语“ Modularer Querbaukasten”的缩写，英语为“ modular transversecomponent system”，即横臵发动机模块，包括了⼤众集团⽬前横臵平台的所有⼩型、紧凑和中型车。由图1的MQB模块化平台演变过程我们可以发现⼤众集团的平台化发展有三个阶段：第⼀阶段按照车型
等级开发不同尺⼨的平台，但平台的通⽤化存在局限性；第⼆阶段藉由MQB模块化平台，这些不同市场定位、不同尺⼨的车型可以实现共线⽣产，有利于降低⽣产成本；第三阶段深度模块化，即以模块为主，实现所有级别车型开发的协同合作，进⼀
步促进车辆的标准化和定制化。
①技术分析：
MQB模块化平台从最初开发就把变化作为设计的前提，尽可能减少零部件种类。采⽤MQB同⼀模块平台的车型，能够共享相同规格的发动机、变速箱及空调等总成，零部件通⽤化⽐例可达60%；另⼀个特
征是能够适应未来动⼒传动系统的多样化。车⾝的设计考虑了⽀持多种动⼒传动系统，使同⼀车⾝构造可以搭载多种动⼒传动系统；此外，MQB平台还导⼊了众多轻量化技术和电⼦新技术。
从下页图2⼤众MQB平台的主要技术特点可以看到，该平台的基础（核⼼要素）就是相对不变的发动机模块位臵，
即油门踏板到前轮中⼼的距离是相同的，发动机安装倾⾓也相同，在此基础上，前悬（车头到前轴的长度）、前轮距、后轮距、轴距、后悬等都是可以调整的。⽽通过发动机的模块化，发动机缸芯⾄轮⼼点的间距从原来的36种减少到2种，即分别对应普通内燃机和⾼性能内燃机。
与此同时，后轴的⽀撑位臵也实现了标准化，⽆论是多连杆或是拖曳臂，⽀撑位臵都是相同的。
MQB模块化平台搭载的发动机，⽆论是汽油机还是柴油机，3缸、4缸或是5缸，安装倾⾓均为向后12°，此举使得发动机安装位臵可向前移动40mm，前桥向前移动53mm，从⽽前悬可缩短13mm，增加了设计的⾃由度，还能满⾜欧Ⅵ发动机的搭载需要。同时也引⼊了发动机模块的概念，除了汽油发动机模块（MOB，如EA211系列）和柴油发动机模块（MDB，如EA288系列），MQB平台还能搭载多种新型动⼒系统，例如天然⽓、混合动⼒和纯电动系统。
②经济性分析：
MQB模块化平台通过模块化的应⽤，降低了开发设计和制造成本，但通过采⽤⾼配臵，实现了新车的溢价。新的平台共享开发模式，有助于减少部件开发⼯时，以便将资源集中于达成严格的排放法规和安全标准并削减成本。其意义不
仅限于车型开发平台，还是⼀种新的⽣产⽅式，通过建⽴⼀个标准化的、可互换的MQB平台，集团可以在其⽣产线上制造不同品牌的车型，在降低单位成本的同时，还可以缩短新产品上市周期，发挥旗下众多品牌的协同效益，以便快速应对全世界各地不同区域市场的需求变化。⽇后有望达到以下⽬标：单车成本降低20%、固定资本开⽀降低20%、每款车⼯程开发时间缩短30%、显着减轻车⾝重量、减少排放。
（2）雷诺⽇产CMF模块化平台
雷诺⽇产CMF （Common Moudle Family），即“通⽤模块化平台”，起始于2009年5⽉，⽬标是整合现有的C和D 平台，完成14款新车的开发。图3为整个CMF模块化平台演变过程。
①技术分析：
CMF1平台中，汽车被分成4个模块，包括发动机舱、乘员舱、前部底盘和后部底盘，再加上电⼦电⽓（
E-E）架构，⽇产称这种⽅法为“4+1⼤模块（4+1 Big module）”。如图4所⽰，每个模块内有不同的配臵，然后根据车型的不同，将它们组合衍⽣出从⼩型车到豪华车乃⾄SUV车型，可以有50余种组合⽅式。
以电⼦电⽓E-E架构为例，原先在⽇产内部的通⽤性有很⼤局限性，内部的车⾝设计与电⼦电⽓设计部门之间也缺乏充分的沟通。
⽇产的车速调整和AC压缩机控制原先都整合在发动机控制单元（ECU）之中，⽽雷诺的整车则采⽤其它的控制单元， CMF1平台将使两者统⼀在了标准的整车控制模式之下，即实现了通⽤化。此外，原先不同的平台采⽤不同的馈电开关电机，今后将采⽤相同的模块电机。⽽原先根据不同
车型开发的座椅⾻架也整合减少到6种，可覆盖雷诺和⽇产的全部车型。
与此同时，取代现有B平台的CMF2计划也已启动，主
要⽤于未来⼩型车/紧凑型车，并且考虑了与CMF1共⽤某些模块，其中可能包括仪表板模块，从⽽打通CMF1与CMF2的阻隔，真正摆脱个别车型最优化的设计理念，实现产品的最优化设计。
②经济性分析：
在未导⼊CMF之前，尽管雷诺和⽇产⾃组建联盟之后就启动了共⽤平台计划，但由于主要⽬标市场的差异，许多车型不得不在共⽤平台的基础上修改设计，导致专⽤件越来越多，共⽤平台的效果难以体现。雷诺⽇产通过导⼊CMF，中
期计划将此前联盟相应车型的共⽤化率从7%提⾼到50%左右。单就⽇产⽽⾔启⽤CMF平台设计理念之后，零部件跨车型和跨平台的共享程度会⼤幅提升，零部件通⽤⽐例将达到80%
左右，是之前数据的两倍左右。CMF平台理念能够起到降低
开⽀、容纳最新技术的作⽤，其可以降低开发成本30%~40%左右，⽽零件采购成本也将随之降低20%~30%左右。根据计划，⽇产将在2016年前推出51款新车，在全球取得8%的市场份额，并实现8%的可持续性经营利润率。
（3）标致雪铁龙EMP2模块化平台
2013年初，PSA集团正式发布了全新的EMP2 模块化平台，即 Efficient ModularPlatform 2 （⾼效模块化2#平台）。如图5所⽰，EMP2整合了PF2与PF3平台的紧凑型车与中⾼级车。
①技术分析：
EMP2平台的前半部分是固定不变的，后部则有很⼤的灵活性，可⾃由调整驾驶座⾼低、后部地板的长短、轴距及其他部件的尺⼨，后悬架有多连杆和扭⼒梁两种可供选择，由此可⽣产轿车、MPV、SUV以及跨界车等多种车型。该平台除了搭载传统的汽油和柴油发动机之外，还可采⽤压缩空⽓驱动液压电机加上传统内燃机的混合驱动单元。
此外，EMP2模块化平台还可以使不同悬挂、电⼦设备、发动机、动⼒总成等等多种配臵⾃由组合。
EMP2平台⼤量应⽤⾼强度钢和铝合⾦等新型材料，相⽐⽼款平台可减轻车⾝重量70-80kg[3]。并采⽤发动机起停系统、电动助⼒转向减少动⼒损耗，可变进⽓格栅和底盘护板可减少风阻，低滚阻轮胎降低滚动阻⼒。
随着⽆铆钉式铆接技术的发展，近年来出现了铝制和钢制相结合的平台形式，EMP2平台的部分零件就是采⽤铝材和钢材的复合材料打造，⽽这样的设计带来的效果⾃然就是⼤幅度降低了平台车型的重量。
②经济性分析：
EMP2平台能够降低22%的⼆氧化碳排放量，⽽作为⼀款模块化的平台，⼤量的平台车型产量极⼤地分摊了铝制材料的研发和制造成本。EMP2模块化平台实现了更多车⾝部件的通⽤，拥有了更好的灵活性与适应性，可以更快地研发出多种不同属性的车型。所以虽然PSA集团前期投⼊⼤量资⾦研发此平台，
但未来研发更多新车时就可以⼤⼤缩短研发时间和成本，同时进⼀步满⾜不同市场消费者的需求。根据PSA 集团与通⽤汽车公司的合作协议，未来通⽤集团欧洲⼦公司也将采⽤EMP2平台⽣产多种车型以节约新车型开发成本。
4 平台模块化趋势应对策略
通过分析以上各⼤车企平台演变以及模块化技术与经
济性的特点，我们发现模块化平台趋势的构建必须有新技术⽀撑和⼀定的经济性条件。我国汽车⼚商在应对平台模块化趋势的过程中，以下三个⽅⾯是需要关注的：
（1）产品开发模式变⾰
国内相关企业需要建⽴全球化的⼤视野、长期可持续发展的战略眼光。对汽车平台模块化的认识，不能仅停留在少部分零件的共⽤，⽽是需要对现有产品平台进⾏升级，加快技术研发，改变单⼀车型开发的⽼套路。
⼤量开发验证⼯作需要前移，必须提升商品企划、产品研发、采购等等核⼼部门的⽔平和实⼒，⽽能够提升产品独特个性和附加值的电⼦技术⼤量导⼊，也将有利于汽车企业向⾼科技、⾼附加值产业的转化升级。
（2）采⽤共⽤架构和分步开发
⼀些国内整车企业年销量较少，不具备模块化的条件，所以可以采取共⽤架构和分布开发策略。实现体系层⾯的通⽤化，即车⾝基本结构的通⽤化，只是因车型的差异⽽改变冲压件⼤⼩和板厚，也就是共⽤架构。
从企业规模和经营资源实际出发，追求产品的“形似”以降低⼯⼚和设备投资，并在此基础上实现零部件通⽤化，实现提升产品总体收益。同时，分步开发导⼊的策略，成熟⼀种就导⼊⼀种，并逐步切换，分阶段性完成总体技术和产品的换代，降低了技术风险，提⾼了资⾦效率。
（3）实现平台技术共享
国外的⼀些⼤型车企年产量巨⼤、车型丰富，独⾃开发模块化平台的确具有⼀定的经济性，但是相⽐之下现在国内的汽车企业虽然数量众多，但是每家车企的销量有限。
本⼟的⾃主品牌需要联合起来，不能偏安⼀隅，满⾜过时的车型技术或平台技术，⽽要对其进⾏共享，互相取长补短。部分有⼀定规模和能⼒的企业，应积极带动国内车企平台技术的发展，促成合⼒，并积极打通产业链，联合零部件企业进⾏零件模块化技术开发，以减少新车型开发成本。
5 结语
未来，汽车平台模块化开发依靠其成本和新技术导⼊优势，必将拥有更⼤的发展空间。从各⼤跨国企业汽车平台演变过程来看，中国整车企业对其单车开发或平台构架进⾏单纯模仿并⾮长远之计。我国的⾃主品牌汽车⼚商应该制定出
符合⾃⾝特点的平台计划，并向零部件通⽤化、模块化的趋势靠拢，这样才能缩短开发周期，将更多的资⾦⽤于新技术、新产品的开发，提⾼⾃⾝产品的竞争⼒。
参考⽂献：
［1］杜淮林. 浅谈车型架构的规划⽅法 [J] . 上海汽车, 2010 (5) .
压缩空气汽车［2］康⽂. ⼤众集团的模块化战略和扩张之路[J] . 汽车与配件, 2013 (7) .
［3］刘颖洁. 平台升级向模块化看齐 [J] . 中国汽车市场, 2013 (14) .