2.1驱动形式及布局选型整车驱动形式和动力总成选型一贯是息息相关的。由于传统燃油车发动机与变速箱体积较大,受制于动力系统,考虑到整车空间利用率以及维修的便利性等需求,中置或后置发动机会严重影响乘员舱和后备舱空间。同时考虑到传动效率、整车轻量化、本钱掌握以及排气系统布局等多方面成分,若采取后轮驱动,势必要不才车体支配一根传动轴将发动机的动力通报至后轮,侵略上车体乘员舱空间。以是传统经济型燃油车多将发动机支配在整车前舱并以前轮驱动为主。而纯电动汽车以电机作为驱动,比较于体积弘大的发动机与变速箱,其系统紧凑体积小。无论采取前置先驱,后置后驱还是双电机四驱,都不会占用太多舱内空间。纯电动车型的研发紧张有两条技能路线,一种是“油改电”,即基于传统燃油汽车平台进行改制,另一种则是全新研发纯电动车型专用架构。选取不同的技能路线,其优选的电驱布局也有所不同。2.1.1基于传统燃油汽车平台进行改制该方案相对成熟,可靠性高,原车的底盘系统、外饰造型可以最大程度地共用,可大幅度缩短研发周期。如图2,上汽荣威Ei5是基于i5平台研发的纯电动汽车,为了尽可能减小整车架构支配的变革,保留了原型车前置先驱的的动力总成布局形式,使得前舱蓄电池、保险丝盒等零件以及底盘前后桥最大程度地实现了共用。
2.1.2全新研发纯电车型专用架构基于电机体积较小,支配灵巧,可以在担保较高的整车空间利用率的同时选用在动力学方面更具上风的后置后驱布局,以便能够充分发挥纯电动车型的技能上风,但是其研发周期长,本钱高,技能难度大。前置先驱车型在转向时,当前轮达到抓地力极限时,有一部分抓地力分配给了转向,此消彼长,能够供应给加速或刹车的抓地力就无法达到最高。而后置后驱车型的前轮和后轮则是各司其职,前轮只卖力转向,后轮卖力驱动。因此,后置后驱车型可以拥有更高的动力学极限。不仅如此,车辆在起步时,车身的载荷会向后部转移,这时候前轮的抓地力就会低落,加速性能也随之低落。而基于电机低速高扭的特性,采取后置后驱则可以利用后轮此时增大的抓地力得到更快的加速,行驶稳定性和舒适度也提高了。如图3,大众在其全新纯电架构MEB上开拓的ID.3车型,其前桥采取麦弗逊悬架+前置转向机,后桥采取五连杆后悬+平行轴电机,施放出来的前舱空间使得空调鼓风机前置成为了可能,形成了纯电车型独占的支配形式,增加了乘员舱的内部空间。
2.2储能单元布局及选型纯电动汽车全靠动力电池供应能源供给,这种模式出身了纯电动汽车独占的一个征象,那便是“里程焦虑”。虽说目前绝大部分纯电动汽车都有了500公里以上的续航里程,但是充电速率一贯是个难以打破的技能瓶颈。目前纯电动汽车充电办法有快充和慢充两种模式,如果采取慢充模式进行充电,基于选用11kW的车载充电器,也至少须要6~8小时才能充满电量。而即便是特斯拉的超级快充站,将一辆长续航版Model3由10%电量充至90%也至少须要35分钟的韶光。比较传统燃油车10分钟不到的加油韶光,韶光本钱的增加带来了出行效率的降落。其次是充电桩分布密度的问题,多数充电桩都是集中在一二线城市,分布在三四线城市的占比较少,对付这些地区的消费者来说,充电根本举动步伐的不完善也导致了“里程焦虑”的存在。以是在现有外部技能条件无法打破的情形下,在现有纯电动车型方案下尽可能地提升大电池电量是首先要办理的问题。基于传统燃油汽车平台进行改制的纯电车型,由于其和传统燃油车共平台开拓,动力电池支配受到原有底盘及车身构造的影响,支配效率低,不能知足电池大容量哀求。而在全新研发的纯电动车型专用架构中,为同时担保上车体乘员舱空间及下车体的整车通过性,动力电池本体Z向高度需求进一步缩减,但市场却需求更高的续航里程,因此须要高效地支配动力电池,增加动力电池在地板下的面积占比,为纯电动车型定制“专属”的动力电池支配策略。深入剖析市场上的纯电车型,比拟动力电池在地板下的占比,传统油改电车型电池宽度方向的利用效率只有61%,而基于全新纯电架构开拓的车型其电池宽度效率能达到82%。通过剖析其电池支配和安装办法,如图4所示,制订电池支配策略如下:(1)采取窄边框的设计思路,减小电池到门槛的间距,把动力电池直接安装到门槛梁上,开释了影响电池宽度的边界,取消了地板下方的横梁和纵梁并系统方案电池侧面的支配,构造及空间;(2)确定有无中心通道情形下,高压线,管路等支配策略;(3)根据整车宽度及人体支配,优化门槛饰板,线束等支配及人机,增大门槛截面宽度;(4)确定前排乘员硬点及座椅骨架选型,增加座椅安装横梁高度;(5)优化门槛内的吸能构造,横梁及电池框架,知足安全哀求(侧碰和侧柱碰)及零件支配哀求。通过上述策略,能够在门槛宽度相同的情形下,增加动力电池的Y向宽度30%。
针对电池前真个零件支配,优选转向机前置的布局并结合高压线走向,无线充电,安全碰撞空间等哀求,完成电池前真个边界定义。而在电池后端,考虑到刀锋臂四连杆以及扭梁会限定电池Y向宽度,铝制H-Arm下摆臂会增加零件本钱,优选五连杆后悬,并降落副车架前横梁高度(图5)使得其与电机Z向错开,进一步增加电池X向带宽。
通过上述方法能够拓展动力电池的Y向宽度及X向长度尺寸,进一步增大了动力电池的面积以提升电量。2.3负载单元布局方案与传统燃油车型比较,纯电动车型虽然没有排气及燃油系统,但是多了一套高压电器系统。通过前期合理地方案各单元在整车中的布局能够缩短高压线长度,降落高压线本钱并减轻EMC的影响,有效提升整车支配效率。如图6所示,为范例的纯电动四驱车型的高压电器系统连接事理,其紧张特色是前电机、后电机、电压缩机、高压PTC等高压电器件均通过PDU(高压配电器)与大电池相连,此种布局策略的优点是能够减少大电池内部的接口高压接口数量,提升大电池能量密度并降落本钱。
随着近年来各传统车企及新势力造车对付全新纯电汽车架构的研发越来越广泛,纯电汽车的造型趋势向着短前悬、长轴距、低车高、倾斜A柱等方向发展,前舱与乘员舱的空间配比发生了变革。而随着整车研发重心正逐步由机器化向电子化转变,各系统掌握器也从分布式向集中式改造,自动驾驶以及人机交互等新技能须要整车供应更多的传感器以及更高的打算力,乘员舱须要为这些电器模块腾出空间,即前舱要为乘员舱做出贡献。本着上述目标,制订策略如下:(1)提高各系统零件集成度:快慢充口一体化集成;ESS集成PDU;OBC与DC-DC集成;(2)优化各体系连接策略:充电口靠近OBC支配,即OBC支配在前舱,充电口支配在翼子板;OBC支配在后舱,充电口支配在后侧围;运用高压分线器以减少高压线束及PDU接口数量;运用In-line以减少PDU数量并改进安装环境。通过上述策略,能够形成更紧凑的前舱布局,并能够降落整车本钱。
文章来源:上海汽车集团株式会社技能中央整车集成部