电动汽车车身设计关键技术综述
摘要:随着世界各地对碳排放要求日益严苛,各国政府和各大车企均制定了应对战略,并投入巨资进行电动汽车研发,各种以纯电驱动的新能源汽车在国内出现了爆发式增长。纯电驱动汽车的结构主要由电力驱动系统、底盘、车身以及各种辅助装置等部分组成,在传统燃油汽车基础上,用电力驱动控制系统替代了发动机。与传统燃油汽车相比,由于其能量储存方式与汽车驱动形式不同,导致纯电动汽车与传统燃油汽车在整车布置和车身结构方面存在着较大的差异。
长治交警网关键词:纯电动汽车;车身设计;关键技术;综述陆地巡洋舰摩托车
引言
随着城市交通拥堵、停车位紧张、绿环保压力剧增等,微型电动汽车获得较快发展。电动汽车车身设计涉及多学科交叉,主要集中在车身结构优化设计、轻量化设计等方面,车身设计是以功能、性能的实现为主线,以风险控制为目标,涉及项目预研、概念设计、工程设计和零件开发等。车身按照结构分类可分为非承载式、承载式(包括半承载式),非承载式车
身较多采用刚性车架,车身本体(地板及以上非梁架部分)与车架之间采用弹性元件连接,汽车在坏路行驶时车架的振动通过弹性元件再传到车身上,大部分振动被削弱。因此,非承载式的车厢变形小、厢内噪音低、车身质量大且高度高,一般用于货车、客车、越野车和部分高级轿车;而承载式车身没有刚性车架,车身本体(地板及以上非梁架部分)与车架之间刚性连接,道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体,这种车身兼顾了承载上部载荷和承受下部冲击的双重任务。因此,承载式车身要有较高的抗弯曲和抗扭转刚度,但噪音、振动较大。由于承载式车身质量小、高度低、装配简单、成本低,利于大规模生产,大部分轿车、城市SUV都采用这种车身结构。由于本文所设计开发的某小型电动汽车,其具有尺寸小、重量轻、成本低的产品特点,因此,确定车身结构采用承载式结构。在承载式结构基础上完成后续车身设计及其轻量化策略。
1意义
开天窗我国纯电动汽车起步较晚,且纯电动汽车在车身控制技术方面与传统燃油汽车还有一定差距。目前,由于纯电动汽车结构还比较简单,大多采用纯电动汽车整车控制器来对车身电子和动力总成进行集中控制,由于车身电器件和动力设备全部由整车控制器控制,所以对
整车控制器的要求会更高,且容易造成通讯阻塞。随着汽车电子设备的不断增多,导致汽车线束布线繁杂、线束超重和各设备之间通信故障增多等问题,因此将纯电动汽车车身电子控制从整车控制器中独立出来,即由纯电动汽车 BCM 对车身电子设备进行集中控制 。在国家宏观调控政策下,国家虽然对新能源纯电动汽车进行了一定补贴,但是由于纯电动汽车动力电池价格较高,因此导致纯电动汽车的价格居高不下,同时续航里程问题让用户难以接受  。所以更多的纯电动汽车制造商,通过简化整车汽车电子设备来降低制造成本,随之而来的问题就是用户体验会更差,纯电动汽车的接受度会更低。而通过对车身电子设备的集中控制,可以有效降低整车控制成本,且减少汽车线束,因此纯电动汽车 BCM 对纯电动汽车轻量化发展有重大意义。且为了满足用户对车辆舒适性、安全性和便捷性的要求,实现用户身份信息识别和车身电器件的远程监控,对纯电动汽车远程电子防盗和租赁具有重大意义 。
2纯电动汽车车身设计关键技术综述
2.1车身上前后悬架安装点加强设计
纯电动汽车与传统燃油汽车比,其增加的动力电池系统是个大质量模块,质量约为400kg。
综合电机和控制器等部件与传统燃油车的发动机、燃油箱、排气管的质量相比,纯电动汽车的整备质量要比同级别的燃油车质量高出约300kg。故此,从传统燃油车改款的电动汽车,其前后悬架或副车架在车身上的安装点需要做加强设计,以提升车身关键接附点动刚度,否则前后悬架或副车架在车身上安装点处容易出现耐久开裂问题。对于现有的燃油车车身结构,其悬架、副车架在车身上安装点的加强设计本身难度就高。此外,因部分高级别纯电动汽车布置有后驱电机,以及轮毂电机版电动汽车,其相应的副车架、悬架在车身上安装点也需要额外的加强设计。如图1.对于前后双电机四驱车型,其车身结构设计难点主要体现在悬架、副车架的安装点上。除此之外,在该车型上增加后驱动系统主要影响行李箱空间,或者影响第3排人机工程设计,对车身结构设计的影响算不上难点。同样,对于轮毂电机版车型,车身结构设计困难之处也主要体现在悬架、副车架的安装点上。即使前舱取消原有的电机、变速箱等零部件,让出一定量的空间,可以在前舱布局行李舱,也不是车身结构设计的难点
大众新款朗逸
图1耐久开裂后的车身后悬架安装点
2.2车身外板件减重方案
去掉原新型老款车身内部整体支撑结构上部两侧内外围尾门顶盖内部装饰外板、侧围尾门顶盖内部外板、尾门外板与外部增加装饰件顶盖外板之间重合部分处的多余区域,增加一部分外板结构以加强新型车身整体结构、外部增加装饰件等并重新安装整体撑结构支架以有效牢固保持新型老款车身的内部车体拓扑结构整体支撑结构,维持新的新型车身整体结构支撑强度和安全制动防护系统性能。外部车身装饰件密封应在车身周边与整辆新的车身内部留有贴合处的固定位置,用外部密封后的胶带或者车体喷涂密封胶带等多种形式对其进行内部密封,阻止任何一种灰尘、水等有害气体直接进入整辆新的车身内部。左右两个侧面部分各被围绕的阴影外板均保留有一个可能使阴影次数减少的周围区域。如图2.
科鲁兹大包围
图 2 车身外围减重示意图
顶盖顶层外板装饰可全部自行去掉,顶盖顶层装饰板顶部安装的地点不要设计在旧的顶盖顶部横梁上,如有必要可自行增加新的顶盖横梁上以作为一个支撑顶盖安装的地点。装饰顶盖周边以自粘胶带连接形式紧密粘贴连接起并密封,中间两个区域以焊接螺栓形式连接起并装配于装饰顶盖上及横梁上,尾门运动区域外板可直接安装去掉尾门外板,由于车辆尾门运动系统为一个独立运动件 ,对于车辆整车运动强度及安全防护性能要求影响不大,整车需直接满足自身运动系统的高刚度模态要求即可,中间尾门区域特别设计黑装饰板作为安装连接点,周边以黑胶带进行粘贴连接外板密封。
2.4动力总成悬置方案设计
不同于燃油汽车的动力总成主要由发动机、变速箱构成,电动汽车的动力总成除了电机、变速箱之外,还有车载充电机、DC/DC、PTC加热器等辅助零部件。除了考虑自身的NVH性能,不同的零部件对振动的抵抗力不同。对于电动汽车来说,动力总成的各系统零部件采用什么样的悬置方式固定来满足功能、性能要求,以及达到一定的轻量化和低成本目标也是一项难题。
哪种电动车最好
2.5 钢板冲压的焊接车身,配外观装饰件的车身结构
为了大大提升小型车辆的长续航能力,对一辆车身内部进行轻度重量化,可能会探讨取消前轮冲压版零件改装的可能性。基础设计方案:以造型和车辆尺寸为主,取消顶盖、侧围和尾门这几个部位的遮盖,外观内部装饰件直接将其装配在整体车身造型内板或车体加强型外板结构上。为了能够保持整辆车身结构强度及安全带的性能,以及能够提供外部和装饰件的支架安装在地点,可能会增加部分车身结构上的零件和外部装饰件以及安装在地点上的支架。
结语
由于电动汽车搭载的重要零部件不同于燃油汽车,其车身结构设计也不完全等同于燃油汽车,有着自身的难点和相应的解决措施。其归纳如下:(1)纯电动汽车的车身底板梁系架构需要结合动力电池系统的布置做到载荷传递完整、连续。(2)可以从门槛梁断面、门槛梁内腔加强件和座椅横梁的布置、断面结构及加强方案方面提升纯电动汽车抗侧面柱碰撞的结构耐撞性。(3)可以通过运用工字型加强件提升车身前后悬架安装点结构强度,避免使用开裂。(4)可以通过加强车身密封面上通过孔的密封等7种密封形式,提升电动汽车
的车身防水能力。(5)可以通过应用铝合金材料提升电动车的轻量化水平,增加电动汽车的续驶里程。(6)可以通过换电锁止技术,为解决电动汽车用户续驶里程焦虑,提供另外一种解决方案。(7)可以通过合理的悬置方式,减轻动力总成及附件的振动,提升耐久性能和节约成本。掌握以上这些纯电动汽车车身设计关键技术能大大提升纯电动汽车车身设计水平,同时也能大大促进传统燃油汽车车身设计能力的进步。
参考文献
[1]陈东平,王镝.纯电动车车身架构及其宽带设计[J].上海汽车,2019(2):11-16.
[2]杨培善.电动汽车关键技术研究[J].汽车实用技术,2018(21):22-41.